Материалы газеты Страна Росатом Опции

[AtomInfo.Ru]

Бегущий по волнам
http://strana-rosatom.ru/uploads/33.pdf

Вообразите себе атомную станцию, защитная система которой узнаёт о землетрясении за пять секунд до его начала. Таким оборудованием предлагает оснастить объекты ядерной энергетики начальник научно-исследовательского отдела ВНИИА им. Духова Юрий Краев.

Дополнить методы сейсмической защиты, по его словам, можно, разместив соответствующую аппаратуру не на самой АЭС, а в 30 – 50 км от неё. Тогда остановить реактор можно будет до того, как до площадки дойдёт разрушительная волна.

Соломки подстелить

Сейчас сейсмодатчики на АЭС находятся в её бетонном основании – там, где стоит реактор. Таких устройств может быть до 10 – это чувствительные трёхкомпонентные сейсмометры, однокомпонентные сейсмоакустические датчики и наклономеры.

Казалось бы, надёжно. Но у Краева другое мнение: «Фактически эти датчики регистрируют землетрясения одновременно с деформацией реактора. То есть защита может просто не успеть сработать. Например, графитовый стержень сместится. Или нарушится система охлаждения». Он убеждён, что для мониторинга сейсмических явлений в районе особо важных объектов сети регулярных сейсмических станций недостаточно. Необходимо создавать специальные сети, состоящие из высокочувствительных сейсмических станций и приборов сильных движений.

Предложение руководителя научно-исследовательского отдела ВНИИА – организовать систему раннего предупреждения о землетрясении, включающую в себя шесть – восемь датчиков по периметру станции. Но не рядом, а на расстоянии 30 – 50 км. Зачем так далеко?

«Скорость разрушающей волны землетрясения – 3 – 4 км/с. То есть время пробега сейсмической волны от датчика системы до АЭС – около 8 сек. Если прибор зарегистрирует смещение почвы, превышающее определённый порог, то отправит сигнал в центр управления, расположенный на площадке АЭС. На передачу сигнала уйдёт 2 сек. На выдачу команды на срабатывание аварийной защиты – 1 сек. Около 5 сек останется на
остановку ядерной реакции – до повреждения АЭС сейсмическими волнами от сильного землетрясения. Этого достаточно, ведь графитовый стержень опускается за 2 – 3 секунды», – поясняет наш собеседник.

Возле одного из сейсмических пунктов он предлагает развернуть девятиэлементную сейсмическую группу, которая сможет в режиме реального времени мониторить сейсмообстановку на самой станции в дополнение к существующим на АЭС датчикам. Такое удалённое расстояние от объекта позволит избежать влияния на датчики техногенных шумов.

Каждому по сейсмодатчику

Для чего вообще нужна система раннего предупреждения? «Посмотрите на карту сейсмической регионализации РАН. В ней учтены все сообщения о проявлениях сейсмичности за последние несколько сотен лет. Получилось, что на европейской части России в течение года возможно землетрясение 7 баллов с вероятностью 10-4», – рассказывает Краев.

Он считает, что защищать АЭС охранными сейсмическими сетями необходимо независимо от того, в какой сейсмически активной зоне она находится.

Датчики должны помочь оградить российские АЭС от влияния сейсмонеустойчивых соседей. Наша аппаратура будет мониторить состояние АЭС, размещённых на сейсмоопасных приграничных территориях. Например, ближайшие «рискованные» в этом смысле регионы – Карпаты и Кавказ.

Сильное землетрясение может повлиять на безопасность АЭС, находящихся в 1,5 – 2 тыс. км от эпицентра. Можно такие системы устанавливать в странах с высокой сейсмоактивностью, где сейчас строятся российские АЭС, скажем, в Индии и Иране.

Без ложных тревог

Оппоненты спрашивают: что делать, если произойдёт ложное срабатывание датчиков. Допустим, если рядом кто-то будет проводить масштабные взрывные работы, и АЭС остановится.

«Ложных тревог будет одна в миллион лет. Не бывает таких сигналов, на которые бы отреагировала система, если это не землетрясение», – уверяет Краев.

В качестве дополнительной защиты от ложного срабатывания он предлагает вместо одного датчика ставить три – на расстоянии 500 м друг от друга. Если амплитуда сигнала не превышает заданного уровня на всех трёх датчиках, то система предупреждения не даёт команду на аварийную защиту.

Сами датчики бывают двух видов. Первый – скважинный. Его можно опускать на 60 – 100 м, в том случае если коренные породы залегают глубоко. Второй – постаментный, подходит для коренных пород, находящихся на поверхности. Прибор такого типа можно расположить в двух-трёхметровой яме. Сейсмодатчик обязательно должен быть хорошо связан с коренной породой.

Стоимость оснащения АЭС системой раннего предупреждения – 50 млн рублей. «Сравните – увеличить сейсмостойкость станции на 1 балл стоит 1 – 2 млрд рублей. Нужно ведь закупать дополнительный бетон, кирпич, строить укрепление», – говорит Краев.

Общий бюджет его проекта для 20 АЭС (без учёта затрат на капитальное строительство) – 1 млрд рублей. Хрустальная мечта изобретателя – включить установку систем раннего предупреждения ещё на этапе проектирования всех АЭС.

Как продвигать

Пока руководство ВНИИА им. Духова смущает только одно – аналогов системы раннего предупреждения на АЭС нет нигде в мире. «Развивали такую систему на Игналинской АЭС в Литве. Но сейчас эта станция закрыта по политическим причинам. Похожие системы работают на железных дорогах в Японии. Как только датчики регистрируют землетрясение, превышающее допустимый уровень, они дают команду на остановку поездов. На случай смещения рельсов. В Мехико аналогичная система размещена в 100 км от города. Она заранее оповещает население о землетрясении. Кстати, наши датчики тоже могут выполнять функцию оповещения для персонала АЭС», – рассказывает Краев.

Сейчас Краев думает, как продвигать свою идею. Он уже выступал с презентацией на форуме «Атомэкспо-2011». Теперь хочет выйти с предложениями на ВНИИАЭС. Если отмашка будет получена, ВНИИА им. Духова готов запустить проект уже через год. Правда, пока на зарубежных датчиках, которые будут закупать в Англии или США. Сейчас они используются на отечественных станциях сейсмического контроля. Можно
сделать и стопроцентно российскую разработку, но на это специалистам понадобится полтора-два года.

Светлана ЗАЙЦЕВА,
«Страна РОСАТОМ»

[yury]

Основная задачи системы раннего сейсмического предупреждения - выдача сигнала на автоматическое срабатывание аварийной защиты реактора при сейсмическом воздействии, превышающим расчетное, т.е. для быстрого прекращения цепной ядерной реакции в активной зоне реактора. Система выдает сигнал до разрушения или механического повреждения СУЗ, в т.ч. управляющих стержней.
Некоторые ответы на вопросы:
«главная разрушительная волна приходит нежданно-негаданно» - это действительно так, можете посмотреть записи землетрясений на сайте НОРСАР. Видно, что перед землетрясениями никакаих предвестников нет.
«что хотят добиться предлагатели (5-10 секунд форы перед мощным толчком), можно сделать особо не удаляясь от фундамента» - весь смысл в том, чтобы было время для срабатывания работоспособной АЗ, а не поврежденной уже прешедшим на АЭС землетрясением. Расчет прост: разница во времени распространения сейсмической волны и времени передачи по телеметрии информации о превышении порога. Чем больше расстояние, тем больше разница.
«Один грамотный дипломник в ОИЯИ ему все спаяет» - с удовольствием приглашаю на работу в ФГУП ВНИИА.
«основную проблему в предсказаниях землетрясений видят в надежных краткосрочных прогнозах» - прогнозами не занимаемся. Для срабатывания АЗ они бесполезны.
«Но делать это не специально для каждой конкретной АЭС, а в порядке развития глобальной системы сейсмического мониторинга» - какие глобальные системы имеет ввиду автор kandid? В настоящее время наиболее оперативной в плане представления информации о параметрах сейсмических источников является Международная система мониторинга ДВЗЯИ с центром данных в Вене. Первый бюллетень появляется через час. АЭС к этому времени уже будет разрушена. Еще позже дают данные о землетрясениях системы мониторинга Геологической службы США (USGS), Геофизической службы РАН, Корпорации IRIS, Службы специального контроля Минобороны России и т.д. Поэтому информация глобальных систем сейсмического мониторинга бесполезна для решаемой задачи. А вот наоборот, включение сейсмических станций АЭС в глобальные сети может дать результат, т.к. плотность сейсмических сетей например в России самая низкая в Европе.
«Реализация обсуждаемого предложения не только не принесет пользы, но и нанесет вред» - хотелось бы посмотреть на автора, когда у него за окном случится авария с незаглушенным реактором.
«есть такая контора как НИИФИ, которая делает сейсмокомплексы», Что-то вдруг засомневался: а не эти ли датчики проталкивает господин Краев?» - конечно похожая идея. Однако мы предлагаем, основываясь на многолетнем опыте эксплуатации сейсмических систем, комплексный подход к решению проблемы сейсмического мониторинга для каждой АЭС, состоящий из двух систем:
-системы раннего предупреждения о сейсмическом воздействии – 6-8 станций ( по три трехкомпонентных акселерометра на каждой) вокруг АЭС на расстоянии 30-50 км и одна на самой станции – основная задача выдача сигнала на автоматическое срабатывание аварийной защиты реактора при сейсмическом воздействии, превышающим расчетное;
- система сейсмического мониторинга АЭС – сейсмическая группа из 9 вертикальных высокочувствительных каналов на одной из станций системы раннего предупреждения – основные задачи:
- регистрация местных тектонических и техногенных землетрясений, контроль вариации сейсмической активности не выявленной этапе проектирования;
- регистрация слабых и микроземлетрясений, их контроль, как проявление геодинамических процессов в земной коре;
- изучение региональной или локальной сейсмической активности данной территории или локального участка (например района АЭС). В результате локации сейсмических источников и определения их параметров (времени в очаге, координат эпицентра, глубины гипоцентра - в случае землетрясения и магнитуды) появляются новые, инструментальные данные о современных землетрясениях. Эти данные, совместно данными об исторических землетрясениях, используются для сейсмического районирования. На основе пространственного распределения гипоцентров землетрясений, оценки их параметров (сейсмической активности, максимальной магнитуды землетрясения) оконтуривают сейсмогенные зоны и оценивают сейсмический риск территории

«примитивность подхода господина Краева и расчет на успех за счет добавления мозгов у НИИФИ» - история вопроса:
1993 год - решение Правительства РФ о создании федеральной системы сейсмических наблюдений и прогноза землетрясений (ФССН и ПР).
В состав должна была войти отраслевая служба сейсмических и геодинамических охранных сетей Минатома России (ОССГОС)
Создание ОССГОС – разработчики НИИИТ – головной (ныне ФГУП ВНИИА) и ВНИИПИПТ. Информационно-обрабатывающий центр в НИИИТ
1996 год - аванпроект «Развитие охранных и наблюдательных сетей объектов Минатома России на период 1996-2000гг» (НИИИТ, ВНИИПИПТ, ГПКИИ «Атомэнергопроект»)
1998 год - прекращение финансирования по линии ФССН и ПР в части работ Минатома России и ограниченные финансовые возможности самого Минатома не позволили реализовать указанные проекты
«Кратко - дурдом. Как их (датчики) защитить? Как им обеспечить надежное питание? Как их поверить? Пьяный пейзанин на тракторе перепахал площадку датчика (забили сваю, вояки чегой-нить взорвали и т.п.) и блок лег? Кому нужен такой геморрой? С учетом уставок намного ниже МРЗ» - датчики стоят в обсадных скважинах на глубине 50-60 метров, остальная аппаратура в обвалованных бетонных помещениях с стальными дверями, имеется аппаратура контроля несанкционированного доступа в помещение, аутенцификации передаваемой информации, исстема связи на 35-40 метровых вышках и т.д. Питание аппаратуры – от источников гарантированного питания, к каждому пункту -220В.
«То, что где-то тут есть АЭС и ее надо как-то окружать издалека датчиками только потому, что она есть - это совершенно левые соображения» -
модернизация сейсмической безопасности атомной электростанции с помощью сейсмических систем раннего предупреждения является экономичным решением для существующих АЭС с недостаточной или неизвестной сейсмостойкостью компонентов в случае сильного землетрясения. Это решение можно рекомендовать для АЭС, где произошли землетрясения превышающие ожидаемый уровень во время проектирования и
строительство электростанции.
Из-за многих преимуществ и низкой стоимости системы раннего предупреждения имеют отличные перспективы в связи с увеличением требований безопасности для АЭС

Вкрались некоторые неточности:
«ведь графитовый стержень опускается за 2 – 3 секунды» - конечно же имелись ввиду стержни СУЗ, например в графитовом замедлителе РБМК.

[Gerst]

«Но делать это не специально для каждой конкретной АЭС, а в порядке развития глобальной системы сейсмического мониторинга» - какие глобальные системы имеет ввиду автор kandid? В настоящее время наиболее оперативной в плане представления информации о параметрах сейсмических источников является Международная система мониторинга ДВЗЯИ с центром данных в Вене. Первый бюллетень появляется через час. АЭС к этому времени уже будет разрушена. Еще позже дают данные о землетрясениях системы мониторинга Геологической службы США (USGS), Геофизической службы РАН, Корпорации IRIS, Службы специального контроля Минобороны России и т.д. Поэтому информация глобальных систем сейсмического мониторинга бесполезна для решаемой задачи. А вот наоборот, включение сейсмических станций АЭС в глобальные сети может дать результат, т.к. плотность сейсмических сетей например в России самая низкая в Европе.

Красивые названия. И плотность геостанций по РФ низкая. Но есть но - по моей площадке мониторинг ведут 7 станций Геофизической службы Российской Академии Наук (с 2005 года). Одна станция - СРВ. Будем еще станций мониторинга добавлять?

«Кратко - дурдом. Как их (датчики) защитить? Как им обеспечить надежное питание? Как их поверить? Пьяный пейзанин на тракторе перепахал площадку датчика (забили сваю, вояки чегой-нить взорвали и т.п.) и блок лег? Кому нужен такой геморрой? С учетом уставок намного ниже МРЗ» - датчики стоят в обсадных скважинах на глубине 50-60 метров, остальная аппаратура в обвалованных бетонных помещениях с стальными дверями, имеется аппаратура контроля несанкционированного доступа в помещение, аутенцификации передаваемой информации, исстема связи на 35-40 метровых вышках и т.д. Питание аппаратуры – от источников гарантированного питания, к каждому пункту -220В.

Звучит красиво и для мониторинга еще хоть как-то с натягом можно представить. Но как элемент защиты реактора никак не годится - основной уязвимый элемент передача информации. Любое воздействие (помехогенератор, разрушение передающей вышки) и блок будет заглушен. Такая дыра в безопасности никому не нужна. А для мониторинга развертывать такую систему? Дорого получится.

«То, что где-то тут есть АЭС и ее надо как-то окружать издалека датчиками только потому, что она есть - это совершенно левые соображения» -
модернизация сейсмической безопасности атомной электростанции с помощью сейсмических систем раннего предупреждения является экономичным решением для существующих АЭС с недостаточной или неизвестной сейсмостойкостью компонентов в случае сильного землетрясения. Это решение можно рекомендовать для АЭС, где произошли землетрясения превышающие ожидаемый уровень во время проектирования и строительство электростанции.
Из-за многих преимуществ и низкой стоимости системы раннего предупреждения имеют отличные перспективы в связи с увеличением требований безопасности для АЭС

Насчет низкой стоимости... как-то с трудом верится. Как предложение для сейсмоопасных регионов годится, но для большинства площадок РФ система избыточна.

[yury]

Красивые названия. И плотность геостанций по РФ низкая. Но есть но - по моей площадке мониторинг ведут 7 станций Геофизической службы Российской Академии Наук (с 2005 года). Одна станция - СРВ. Будем еще станций мониторинга добавлять?

Звучит красиво и для мониторинга еще хоть как-то с натягом можно представить. Но как элемент защиты реактора никак не годится - основной уязвимый элемент передача информации. Любое воздействие (помехогенератор, разрушение передающей вышки) и блок будет заглушен. Такая дыра в безопасности никому не нужна. А для мониторинга развертывать такую систему? Дорого получится.

Насчет низкой стоимости... как-то с трудом верится. Как предложение для сейсмоопасных регионов годится, но для большинства площадок РФ система избыточна.

Возможно ли уточнить, какая площадка и какие станции. Порог сети ГС РАН - магнитуда 5 и выше. У нас речь идет о мониторинге слабых и микроземлетрясений непосредственно на площадке АЭС (радиус 25-30 км). При малых магнитудах площадь поражения невелика, но значительный ущерб может быть связан с особой опасностью объекта для населения и окружающей среды. Никакая глобальная сеть не даст таких возможностей по мониторингу такой зоны. У них другие задачи. Опять же оперативность выдачи информации о параметрах землетрясения….
Передача информации - коэффициент готовности радиоканалов обычно 99,9%. АЗ срабатывает не на пропадание информации, а на информацию о превышении порога сигнала.
"для большинства площадок РФ система избыточна" - цитата О.Е. Старовойта, замдиректора по научной работе Геофизической службы РАН "Что касается однозначно сейсмически стабильных регионов, в которых не может быть землетрясения, то сегодня, я бы сказал, что на земном шаре таких нет. Землю трясет всюду и везде. Другой вопрос, отчего происходит трясение и какой они силы. Близкое и слабое землетрясение может вызвать довольно интенсивные колебания в регионе, тогда мы говорим, что такой регион сейсмически активный. Либо это далекое и достаточно сильное землетрясений, волны от которого вызывают сотрясение на большом удалении от источника. Тогда мы говорим, что, хотя данный регион асейсмичен, землетрясения в регионе происходят от удаленных очагов" - говорит о том, что защищать АЭС "сейсмическими заборами" необходимо независимо от сейсмической активности зоны их расположения.
Теперь о дороговизне: стоимость всей системы и для раннего предупреждения и для мониторинга - около 50 млн. руб + кап. строительство (еще примерно столько же). А увеличение сейсмостойкости сооружений АЭС на один балл - стоит примерно 1 млрд. руб. Небольшой пример, блок 4 Нововоронежской АЭС проектировали без учета сейсмичности, т.к. по ОСР-78 сейсмичность района на уровне ПЗ соответствовала 5 баллам и менее. Согласно же новым ОСР-97 площадка АЭС расположена в районе сейсмичностью 7 баллов. Считайте сами.

[Gerst]

Возможно ли уточнить, какая площадка и какие станции.

Простите, нет.

Порог сети ГС РАН - магнитуда 5 и выше. У нас речь идет о мониторинге слабых и микроземлетрясений непосредственно на площадке АЭС (радиус 25-30 км). При малых магнитудах площадь поражения невелика, но значительный ущерб может быть связан с особой опасностью объекта для населения и окружающей среды. Никакая глобальная сеть не даст таких возможностей по мониторингу такой зоны. У них другие задачи. Опять же оперативность выдачи информации о параметрах землетрясения….

Давайте будем учитывать МРЗ большинства площадок АЭС. Там цифры около 5 и ниже для большинства станций.

Передача информации - коэффициент готовности радиоканалов обычно 99,9%. АЗ срабатывает не на пропадание информации, а на информацию о превышении порога сигнала.

АЗ срабатывает и по превышению порога, и по исчезновению сигнала. Это основной принцип обеспечивающий срабатывание для запроектных аварий. Надеюсь это Вам известно.

"для большинства площадок РФ система избыточна" - цитата О.Е. Старовойта, замдиректора по научной работе Геофизической службы РАН "Что касается однозначно сейсмически стабильных регионов, в которых не может быть землетрясения, то сегодня, я бы сказал, что на земном шаре таких нет. Землю трясет всюду и везде. Другой вопрос, отчего происходит трясение и какой они силы. Близкое и слабое землетрясение может вызвать довольно интенсивные колебания в регионе, тогда мы говорим, что такой регион сейсмически активный. Либо это далекое и достаточно сильное землетрясений, волны от которого вызывают сотрясение на большом удалении от источника. Тогда мы говорим, что, хотя данный регион асейсмичен, землетрясения в регионе происходят от удаленных очагов" - говорит о том, что защищать АЭС "сейсмическими заборами" необходимо независимо от сейсмической активности зоны их расположения.

Конечно. Только стоит рассмотреть фактор проектного землятресения и фактор "отдачи" от землятресения "где-то там". Надеюсь статистика по подобным событиям у Вас имеется.

Теперь о дороговизне: стоимость всей системы и для раннего предупреждения и для мониторинга - около 50 млн. руб + кап. строительство (еще примерно столько же). А увеличение сейсмостойкости сооружений АЭС на один балл - стоит примерно 1 млрд. руб.

В этот ярд заложены: укрепление фундамента, организация резервного эл. снабжения, вибрационное раскрепление оборудования.
В Ваши 100 млн. руб. заложена уязвимость АЗ. НИИФИ ~ за 40 млн. руб. (СМР, ПНР и с учетом доработки СУЗ, если СУЗ не позволяет доработку - то порядок цифр хорошо увеличивается, но это общие затраты как для оборудования НИИФИ так и для Вашего оборудования) предлагает нормальную (с точки зрения эксплуатанта) СИАЗ.

Небольшой пример, блок 4 Нововоронежской АЭС проектировали без учета сейсмичности, т.к. по ОСР-78 сейсмичность района на уровне ПЗ соответствовала 5 баллам и менее. Согласно же новым ОСР-97 площадка АЭС расположена в районе сейсмичностью 7 баллов. Считайте сами.

МРЗ по 3,4 блокам НВАЭС 4,5 балла (это на тему "без учета"). По 5 блоку НВАЭС (согласно анализу от 2011 года) МРЗ 5 баллов. Что-то у Вас с информацией туго. Попросите эксплуататоров предоставить приложение к 9/793-П.

А вообще, очень советую, подружиться с НИКИЭТ на тему СИАЗ для РБМК, только без ДОТов в 30 км. радиусе, с нормальным расположением датчиков на площадке. На ВВЭР очень не советую, у НИИФИ есть и портфель, есть и опыт внедрения. На ЭГП и БН если и захотите пойти, то совсем в сокращенном варианте, благо у них бамага есть о вибротрусе на 6 баллов с гарантированным срабатыванием АЗ.