Определение сценария развития пожара. Возникнов е-

A H . МИНЕЕВ St ' S ? * &     МОСКВА вНЕРГОАТОМИЗДАТ 1990       ББК 31.47 М59 УДК 614.841 34б:[621.311.26:621.039]   Михеев А. К* М59  Противопожарная защита АЭС.—М2 Энерго- атомиздат, 1990. — 432 с.: ил. ISBN 5-283-03835-1 - Рассмотрены характерные особениоетя пожарной опасно­сти, обусловленные использованием ви АЭС водорода, натрия, масел, изоляционных материалов кабелей, приведены данные о пожары оА опасности технологического цикла полувемйя мер­ной энергии. На примере аварий к пожаров, яромсшздших на ядерных энергетических устайеааах (<Тр*-МаДл-АДденк>, Чер­нобыльем АЭС), показана тяжееп» последствий тати со­бытий. Изложены основные кряшдкш противопожарной за­щиты АЭС, ямкстпуггиавыа к токмпеоодо средства, Ипоольуе- мы дли ее обеспечении, способы аредотвращеаяя пожаров па АЭС профндджтичесяамм методам». Для спелявлистов в области проектировання, строитель­ства и вксклуатяцив АЭС, риботммяоа пожарной охраны, обе© печавгахедяк охрану АЭС.                 ISBN 5-283-93835-1               • .                   • ф Автор, 1990 ПРЕДИСЛОВИЕ Происшедшие в последние годы крупные аварии и по­жары с большими материальными потерями и человечес­кими жертвами обострили внимание к проблеме безопас­ности. Однако объективно эта проблема выдвинулась в ка­честве одной из острейших не только в результате имев­ших место инцидентов, но и как неизбежное и закономер­ное следствие происходящей научно-технической револю­ции. Продолжает расти энерговооруженность общества. Энер­гонасыщенные и использующие опасные вещества объекты концентрируются* Во имя экономических показателей по­вышается их едйничная мощность. '-Возрастает давление в основных промышленных аппаратах и транспортных ком­муникациях, сеть которых становится все более развет- вленнойЦТолько в сфере энергетики ежегодно в мире до­бывается, транспортируется, хранится и используется око­ло 10 млрд, условного топлива. По энергетическому экви­валенту эта масса топлива, способная гореть и взрываться, стала соизмеримой с арсеналом ядерного оружия, накоп­ленного в мире. При этом сдвиг структуры топливообес­печения в сторону все более широкого применения газо­жидкостных энергоносителей с одновременным увеличени­ем мощности добывающих и использующих их производств заметно повысил риск взрывопожарных явлений крупного масштаба/ Сложность и противоречивость складывающе­гося полбжения состоит в том, что многие достижения на­учно-технического прогресса, давая средства для решения материальных и социальных проблем, одновременно при­носят в мир новые трудности и опасности. Открытие ра­диоактивности и понимание процесса деления ядер сущест­венно расширили возможности энергетики, научного поис- !•   ка, но в то же время к привычным видам опасности — по­жарам и взрывам — добавили опасность радиационную. При этом следует отметить, что в отличие от разрушитель-             , ных взрывов радиационное поражение обладает специфи- „ кой долгосрочного воздействия и способностью к распро- . странению в послеаварийном периоде. Для сегодняшнего мира характерна следующая тенденция: при уменьшения вероятности каждого отдельно взятого негативного собы­тия масштабы последствий, если оно все же случается, как 5 правило, заметно вырастают. Подобная динамика харак­терна и для развивающейся ядерной энергетики.                                                      . Требования по обеспечению высокой надежности в ра­боте АЭС, отсутствие достаточного опыта и знаний по воп­росам их пожарной опасности, наличие особенностей ор- * ганизации и тактики тушения пожаров на АЭС выдвига- * ют настоятельную необходимость повышенного внимания ; к противопожарной защите таких объектов. Существенным вкладом в решение этой задачи является выдвинутая Со­ветским Союзом на специальной сессии Международного ; агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ) в 1986 & «Программа создания международного режима безопас­ности развития ядерной энергетики», В монографии впервые дается анализ аварий и ложа-                 ; ров, происходивших иа различных АЭС, рассмотрены осо­бенности общей пожарной опасности на АЭС и пожар и сф опасности отдельных технологических процессов, сформу- ; лированы основные требования пожарной профилактики, описаны особенности тушения пожаров иа АЭС. Книга будет полезна для специалистов в' области про­ектирования, строительства и эксплуатации АЭС, в такжр для работников пожарной охраны, обеспечивающих охра­ну АЭС. Автор   • • ВВЕДЕНИЕ За 35 лет своего существования ядерная энергетика шагнула далеко вперед, и будущее мировой экономики сегодня трудно представить без ее использования. В на­стоящее время в 32 странах мира работают 417 ядерных реакторов суммарной мощностью около 300 тыс. МВт, в том числе 56 реакторов общей мощностью 33,6 тыс. МВт дей­ствуют в нашей стране;. В стадии строительства в различ­ных странах находятся еще 120 реакторов с общей мощ­ностью, превышающей 100 тыс. МВт (табл. В). В различных странах доля выработки электроэнергии на АЭС колеблется в довольно широких пределах, что можно видеть из данных, приведенных на рис. В.1. В 1987 г. на долю АЭС приходилась девятая часть всей вырабатываемой в СССР электроэнергии. На динамичность развития ядерной энергетики указывает тот факт, что еще в 1975 г. доля электрической энергии, вырабатываемой на АЭС, составляла всего лишь 1,5%, т. е. в последние 15 лет производство электроэнергии на АЭС мира возраста­ло ежегодно на 15—20 % быстрее;, чем производство ка­кого-либо другого источника энергии. ^Значительно возросла средняя единичная и максималь­ная мощность энергоблоков: с 5 МВт (первая АЭС в СССР в Обнинске) она поднялась до 1000—1500 МВт. В нашей стране типовыми стали реакторы мощностью до 1500 МВт. Такая мощность, по мнению многих специалистов, являет­ся при современном техническом уровне предельной, и в ближайшее время сооружение более мощных реакторов не ожидается. /На большинстве АЭС в настоящее время используются реакторы на тепловых нейтронах, работающие по одно­контурной или двухконтурной схеме, каждая из которых имеет определенные преимущества и недостатки. Реакто- Таблица В. Состояние ядеряой мкргегмс* (на 31 декабря 1W7 г.) Сграма В жеплувтадкя В стодвгвоедокмя Су»»Р- Mrik omrr ЭИСЛвув- Т(ЩЖИ (ми лет—мь-1 сидев : Число • влоаои ’• • * ОхлаяъЪ- вм «1СТВЯ ■ МОЩНОСТЬ, МВТ (ья.) Чмдо блоков Сламы­вав чис­тая вещ- •ОСТЬ, МВт (*л.) Аргентина 2 , • : 936 1 602 J8-7 Бельгия 7 5477 — — 79—7 Бразилия 1 626 1 1246 5-9 Болгария * 5 2585 2 1906 38—8 Канада 18 12142 4 3524 1бв- 0 КНР — — 2 1188 — Куба ЧССР б • 3207 2 8 816 БШ • 86—1 Финляндия 4 2310 — V          1 35-4 Франция 63 49 628 10 13 410 434— в ГДР 5 1604 6 3432 €7—6 ФРГ 21 18 947 4 . 4047 256—6 ВНР 4 1645     10—2 Индия 6 1154 в 1780 68-8 Иран — «_ 2 гаю   Италия 2 1120. 9 ' 1999 • 75—10 Япония 36 26886 12 10682 357— S Республика Кореи* 7 5380' 2 1600 , 28-7 Мексика     2 ’ 1308 J   Нидерланды 2 - 507 • »   85-9 Пакистан 1 125     16-3 ПНР ' — — 2 880 — СРР —   3 • 1960   Южная Африка * 2 1842 — — 6—Э Испания 9 6529 I * * 990 72—11 Швеция 12 9646 —   123-2 Швейцария 5 2932 —   ез -io Тайвань, Китай 6 .4884 йЫ   38-1 Великобритания 38 . Ш 214 4 ‘ 2520 770—10 США 106 92962 . 13 14844 1154—4 СССР 56 • 33 616 28 26098 631-11 Югославия а 632   *— 6-3 Всего ж мире _ 417 »7Я7 120 г Ю4ИЗ 4816—8 pu на тепловых нейтронах по конструкции разделяются на водо-водяные энергетические реакторы — ВВЭР (в за­рубежной литературе LWR и PWR) и уран-графитовые канальные реакторы — РМБК (реактор большой мощно­сти, канальный, в зарубежной литературе BWR). Начина­ют входить в эксплуатацию и реакторы на быстрых ней­тронах — БН (или соответственно LMFBR с трехконтур­ной схемой теплоотвода). В СССР уже действуют реакторы БН-350 и БН-600, разрабатываются реакторы БН-800 и БН-1600 [цифры указывают на мощность в ме­гаваттах (эл.)]. • За рубежом также находятся в эксплуа­тации несколько подобных реакторов. ~ Предстоящий ввод в эксплуатацию значительного чис­ла объектов ядерной энергетики повышает актуальность проблем высокой надежности работы всех систем АЭС и обеспечения ядерной радиационной и пожарной безопас­ности работы станций во всех режимах, включая аварий­ные. Особое значение при этом должно быть уделено по­жарной безопасности АЭС, так как пожары могут быть причиной возникновения ядерной и радиационной опасно­сти, а также причиняют большой материальный ущерб, как прямой в результате уничтожения материальных цен­ностей, повреждения сооружений и оборудования, так и косвенный вследствие потерь запланированной электро­энергии. • , В процессе эксплуатации АЭС выявился целый ряд не­гативных моментов, одним из которых стала опасность аварий и пожаров на них. Опыт эксплуатации ядерных реакторов различных типов показал, что каждая авария, каждый пожар на АЭС влекут за собой серьезные послед­ствия. Тяжелая авария в 1979 г. с расплавлением активной зоны реактора на АЭС Three Mile Island в США хотя и не привела к гибели персонала, но ущерб от нее соста­вил около 7 млрд. дел. Кроме того, было подорвано дове­рие к ядерной энергетике, заторможено ее развитие. Воз­никла необходимость в пересмотре многих позиций, осуществлении на всех действующих АЭС ряда дополни­тельных мероприятий по повышению безопасности. Для каждой станции их стоимость составляла несколько де­сятков миллионов долларов. Ущерб от Чернобыльской аварии составил 8 млрд, руб., погиб 31 человек. Надолго нарушен привычный ритм хозяйственной жизни крупных регионов и многих звеньев государственного управления, пришлось отвлечь большое количество руководителей, ис­следователей, специалистов, строителей, медиков, пожар­ных от выполнения намеченных планов, текущих задач. Для незапланированных целей использовалось немало строительной техники и транспортных средств. \ Думать о безопасности АЭС надо уже на стадии вы­бора стройплощадки, проектирования и конструирования атомных станций. В этом процессе формируются техничес­кие требования к месту размещения, оборудованию, от­дельным системам и к АЭС в целом. Тщательно разработанный проект АЭС — это необхо­димый, но только первый этап на пути к обеспечению вы­сокой безопасности и надежности АЭС. Его претворение в жизнь зависит прежде всего от качества оборудования, строительных и монтажных работ. Чрезвычайно важен для последующей безопасной эк­сплуатации АЗС этап пусконаладочных работ’. Это факти­чески последняя комплексная проверка соответствия ре­альных характеристик оборудования и систем заданным параметрам, их правильного взаимодействия, контроль работоспособности всех узлов АЭС, особенно тех, которые непосредственно связаны с безопасностью АЭС. Безопасная, безаварийная, надежная работа ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в большей степени зави­сит от высокого уровня эксплуатации. Ни одно техничес­кое средство, даже самое современное, не может обеспе­чить безопасность без соответствующего выполнения ре­гулирующих функций человеком. Поэтому при решении вопросов безопасности необходимо последовательно при­менять комплексный подход, при котором одновременно учитывались бы и технические меры, и человеческий фак­тор. При этом следует учитывать, что высокие квалифика­ция, уровень подготовки, дисциплина, порядок и организо­ванность — основные предпосылки безопасной и надежной эксплуатации АЭС. •*.. w    » * 1 i i ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПОЖАРОВ НА АЭС .                           { I 1,1. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ (ЮЖАНОК ВО ПАРАМЕТРАМ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ * % Пожары давно сопутствуют деятельности человека» но с развитием ядерной энергетики они приобрели не только социально-экономическое, во иногда я политическое зна­чение. .      '                                               ’’ ? Анализ аварийности ядерных установок, проведенный Комиссией по атомной энергии в США, показал, что ущерб от пожаров превышает 60 % общего ущерба от всех ава­рий я неполадок на АЭС, причем отмечено немало пожа- ров с прямым убытком свыше 1 млн. дол, (крупнейший принес потери в 26,47 млн. дол.). Анализ показал также, что частота пожаров яа АЭС равна одному оожару на каждые 10 реакторо-лет. Экстраполируя эти данные, ис­следователи предсказали увеличение количества пожаров J на АЭС до 50 в год. Сравнение данных за 1978, 1980, 1984 гг. показало достаточно хорошую корреляцию с рас- . четными величинами.                                                                                                  * . В 1978 г. Американская компания по ядериому страхо­ванию ( SNI : American Nuclear Ineurance ) систематизиро­вала сведения о 214 пожарах на ядерных установках, про­исшедших за период с 1960 г., из которых 158 пожаров случились на АЭС. Обработка полученных материалов с помощью ЭВМ позволила сделать вывод, что вероят­ность распространения пожара на некоторые системы т и технологическое оборудование, связанные с безопасно­стью, сравнительно высока. Иа 158 пожаров ка АЭС с ре- ч акторами типов PWR и BWR примерно в 9% пожаров ? была подавлена функция некоторого оборудования, свя-     ТлбД В йа М« Сжстеивтиавмяя пожаров ад АЭС - по ражлтатм параметрам   По жя ры as АЭС с реакторами . кпе BWR П о жар а 8а АЭС о реактора* ми т ем PWR Параметры Общее ЧИСЛО пожаров и АЭС Ув е ло ЖЖЯ Гр О? i 214 62 98 Период вовд а кдовв и дя пожаре:   »   н вчвл ю строительства 3 1 18 13 середина строительства 3 5 11 24 конед строительстве                                   . 34 7 23 цр в дякей л уятацдоиные              испыта- 19 6 11 вия       вы р аботка внпргни 42 19 21 горяч» ! останов 2 0 2 володиый останов                                    . 1 . 0 0 остановка для верегрузхя топли- 3 1 0 ва или длительная остановка по       другим врачялам       Оборрдо ? кам»д , подвергающее* « 09-       действию повеара:       ваоом о гвпъаьыые бойлеры 1 1 —- газодувка 1 —- — W кабели 2 — 2 выключат е ли тока 18 10 14 сг ^ дггеомме материалы 43 18 22 двигателя 9 — 4 фильтры 9 . 5 3 генераторы • 2 3 1 нагреватели 21 8 10 теплообм п н л гакм 1 — i 1 приборы               . 3 — 3 изоляция                                              - 28 7 18 подвижное обору дов а н ие 4 3 1 электродвигатели 8 1 В нар у жное строительное оборудо * 2 — 1 вание             .     » проходки                                            • 2 ' 1 — трубы 9 2 5 тдо ы 13 2 11 реле 1 1 —ж трансформаторы 6 2 4 тур б ины 3 i 1 2 клапаны 6 5 1 Системы подвергшиеся во идйтт-       «мю гаоивар»;       си с темы ци р куляция теплоноси- 4 2 2 теля                                                                           ■       системы водовягатая 3 2 1 1 Параметры Обтее число ложисо» на АЭС Пымвн Mt ' АЭС с pumpaot там 8 WR Пожары на АЭС с реакто­рами типа 1 PWR системы аварийного охлаж д ения 4 • 4 — атомной зоны       системы обеспечения безопасно- : 1 . 1 — ста       системы приборов, не связанных 1 ' —г 1 с без о пасно с тью       вс точга ки постоянного тока на 1 — 1 станции   ,• • аварийные генераторы 9 б 3 турбог е нераторы 3 1 . 2 системы главного кон д енсатора 1 • 1 ' . nr системы уплотнения сальников 1 — 1 турбины • . *   системы обработки газообра з ных 1 1 — радиоактивных отходов   *   После дс твия пож а ра:       потери безопасности 15 10 • 4 угроза потери безопасности 27 13 12 Прямые уб ы тки от пожара:   •   менее 5 тыс. дол. 98  ; • 30 44 о т 5 до 50 тыс. до л. 79 22 38 от 50 до 100 тыс . дол . 11 • 3 5 от 1 0 0 до 500 тыс. дол. 20 б • б от 500 до 1 или. доя. 2 — Л свыше 1 млн. дол .                       ,                                                        , 4 2 2 Тип пожара (по классификации):   •   класс А (трудн о го р ючие мат е- 128 37 68 риалы) -   < класс В (горючие жидкости) 57 . 14 26 класс С (электроустановки) 47 14 13 класс D (горючие материалы) 1 2   ** Места возникновения пожара:       вспомога те льны е помещения 1$ б . 13 помещения разводки кабеля 2 1 1 строительные помещения 18 а — защитная обо д очка 15 4 Ю помещения управления 2 1 1 градирни 1 — 4 дизель-гетер аторные помещения 10 . .• б      i 4 наружные сооружения 15  , 4 8 хранилища радиоактивных отхо- 2 2 . —       • реакторные з д ания       • 22 < 7 1 0   • * * * ................ • • • • < • •     •        ч ^арамепры • *  * * •       1     ’                         * Общее . Ввело Пожары . «в АЭС в реакторами типа BWR Пожары яа АЭС с реахто» рам» типа PWR временные настройки 1 8 6 —- машинные залы 30 1 — ск л адск и е пом е щения 6 2 2 открытые пом е щения 1 5 8 6 иве площадок АЗС 5 2 2 Причины пожара:       повреждения оборудования 63 W 23 электрически е повр е ждения 58 20 22 сварка и резка 43 15 22 наруш е ние технологической one- 60 11 1 4 рання     • ковструктнвные ошибки или брак 1 2 3 4 ври яаготовлеяни       ошибки дерсоиала 85 23 33 самовозгорание 20 1 4 изрыв 9 1 4 гроза 1 — — верегрев материала 47 14 24 Способ обнаружения пожар а:       дымовые (тепловы е) извещатели 20 5 12 охрана станции 47 15 22 пожарная охрана 2 . . — 1 строительные рабочие • 56 17 36 пер с она л станции 91 26 28 Тушение пожара:   •   установки автоматическог о И 2 3 водяного пожаротушении       установки автоматического гаэо- 3 1 1 вого по жа ротушения     1 • охрана станции 7 1 3 персонал станции . 83 26 33 пожарная охрана станции 32 2 1 7 пркбыашв е пожарные подразде- 65 24 28 леяля       строительные рабочие 26 - 8 8 Использованное при тушении обо-       рудоланые а огнвгаии ж льные сред-       ста:       вн у тренн е е пожарные краны 1 8 3 9 наружные гидранты 82 27 40 ручные огнетушителя . 96 27 48 *>да 12 33 65 гаа                                       • • 50 17 • 26 -----------  —'................................ —————- » Параметр** Общее ЧЖОО оожамй яа АЭС ' STB?. imaiflBpaMi « в » BWS Пожар* аа ЛЭС С рваито- рвма тиса PWR нем 3 }   воронки 46 К Ю Оборудование , ставшее причиной   1 • '   пожара:       аккумуляторы 1 — — газодувки 1 • — 1 выключатели тока 13 8 3 дизельные двигателя                ‘ . 8 8 3 фильтры 1 — 1 теплоо б ме иники 1 — 1 нагреватели 26 Ю . 13 подвижное оборудование 2 • 1 I . электродвигатели 3 •— 1 трансформаторы 4 — 4   занная с безопасностью. Кроме того, в 16 % пожаров су­ществовала потенциальная опасность нотери функций, свя­занной с безопасностью, т. е. возникал пожар, который мог бы повредить оборудование, связанное с безопасно­стью, если бы он не был быстро обнаружен к. ликвидиро­ван. Примерно 25 % пожаров на АЭС создавали опреде­ленную возможность возникновения последствий, связан­ных с ядерной опасностью. . В табл. • 11 представлены результаты- систематизация пожаров яа всех ядервых установках по различным пара­метрам. Этот статистический анализ позволил сделать оп­ределенные выводы и выявить некоторые теадеяцин в воз­никновении пожаров на АЭС, основные из которых следу­ющие. 1. На стадии сооружения происходило почтя вдвое больше пожаров, чем в процессе эксплуатации. Однако при пересчете числа пожаров на единицу времени частота пожаров оказалась примерно одинаковой на обеих стади­ях. Разница объясняется тем, что на момент анализа вре­мя, затраченное на сооружение АЭС, значительно превы­шало время их эксплуатация..                                                                    .  - 2. Среди повреждениях пожаром компонентов станции преобладают здания и сооружения, строительные и изоля­ционные материалы. Сред» главных прн*мн пожаров на н - первом месте стоят нагреватели, но эти пожары не вызы­вают серьезных материальных потерь. Основные матери­альные убытки связаны с пожарами, возникшими от элек­трооборудования. 3. Места возникновения пожаров охватывают всю тер­риторию станции — от строительной площадки (на стадии сооружения) до внутристанционных помещений (во время эксплуатации). Наиболее опасным участком можно счи­тать дизель-генераторное помещение, поскольку пожары в них могут приводить к большому материальному ущер­бу и их последствия влекут за собой угрозу безопасности. Анализ мест возникновения пожаров показывает, что они часто происходят в помещениях с оборудованием и с элек­трическими кабелями, которые связаны с системами ядер­ной безопасности. 4. Пожары класса А преобладают на стадии строитель­ства АЭС, а пожары класса С — с момента начала эк­сплуатации. Большая часть пожаров, происходивших во время эксплуатации, возникла из-за неисправности элек­трического оборудования. Остается все еще много случа­ев пожаров класса В, являющихся результатом неправиль­ных действии человека. 5. Большинство зарегистрированных пожаров возника­ет из-за людей, обнаруживается людьми и тушится людь­ми, поэтому при проектировании систем автоматической противопожарной защиты требуется уделять больше вни­мания человеческому фактору. 6. Прямой ущерб от пожаров во всех зарегистрирован­ных случаях значительно превышает 30 млн. дол., причем эта сумма не включает косвенные потери (стоимость про­стоев, срыв графиков или другие потери), а учитывает только первоначальную стоимость оборудования, подле­жащего замене. 7. В качестве средств, использованных для тушения пожаров, возникающих на стадии сооружения, преоблада­ла вода. Ручные огнетушители использовали чаще для ту­шения пожаров во время эксплуатации, однако на этой стадии важную роль играли хладоновые и углекислотные огнетушители. Вода обычно считается наилучшим средст­вом для тушения пожаров, но использование воды вблизи высоковольтных линий создает серьезную опасность для людей. 8. Системы автоматической пожарной сигнализации оказались в изученных случаях недостаточно эффективны- ми из-за несвоевременного срабатывания. Это явилось след­ствием того, что многие из зарегистрированных пожаров не были велики по размерам и интенсивности. Однако воп­рос надежности и роли автоматических пожарных извеща­телей остается важным. Как видно из табл. 1, из 158 пожаров, происшедших на АЭС, примерно 35 % было вызвано ошибкой персонала, 27 % — электрическим повреждением и 27 % — поврежде­нием одного из видов оборудования. Многие пожары ста-                                          : ли результатом нескольких причин, например ошибкой персонала и электрическим повреждением. Основная мае- • са сведений относится к пожарам на стадии сооружения и предэксплуатационных испытаний. В исследовании опи­сано 59 пожаров (взрывов) на 34 работающих АЭС в США. Наиболее часто пожары происходили в системах дожигания водорода на реакторах типа BWR (15 загора­нии или взрывов газообразного водорода), в маслосисте­мах (13 пожаров), в кабельных помещениях в каналах (7 пожаров), в дизель-генераторах (6 пожаров), транс­форматорах (3 пожара) и фильтрах (2 пожара). Известно, что аварии и пожары были постоянным спут­ником развития ядерной энергетики, однако многие кон­кретные случаи таких пожаров остались неизвестными, а по многим известным существуют лишь отрывочные дан­ные. Повышенная опасность пожаров на АЭС и тяжесть возможных последствий таких пожаров всегда приводят к обостренной реакции общественного мнения, в связи с чем в последние годы наметилась явная тенденция к за­малчиванию подобных инцидентов, особенно после круп­ных пожаров на АЭС Browns Ferry в 1975 г. и Three Mile Island в 1979 г. в США. Это связано такж'е с тем, что наи­большее число пожаров отмечалось на АЭС США. Так, с 1967 по 1972 г. на АЭС в различных странах было заре­гистрировано 18 пожаров, из которых 5 произошло в США. Остальные распределились следующим образом: Фран­ция, ФРГ и Япония — по 2; Швеция, Швейцария и Ита­лия — по 1; Великобритания — 4. В США за этот период произошли пожары на АЭС Pitch Bottom (возгорание кабелей в процессе монтажа), San Onofre (дважды пожар начинался в кабельных кана­лах), Indian Point — 2 (загорелись деревянные настилы, и пламя быстро достигло кабельных муфт), Nine Mile Po­ le fnt (пожар начался в процессе предэксплуатационных ис­пытаний), Biver Raly (загорание на щите управления). Несколько позже произошли пожары на АЭС Okoni (вначале на одном, а затем на другом энергоблоке; в обо­их случаях горело турбинное масло, но пожар захватил и кабельные каналы), Salem (загорание в кабельной муф­те во время сварочных работ). В Швейцарии довольно крупный пожар произошел на АЭС Mulenberg в результате загорания масла, вытекшего из гидропривода исполнительных двигателей, в машинном зале. Огонь быстро охватил два кабельных канала, нахо­дящихся под турбиной, и через них проник в соседнее по­мещение, где пламя перекинулось на другие кабельные сети. В Великобритании такой же пожар случился несколь­зко раньше на АЭС в Бетерси, что вызвало 15 %-ное со- ^Хращение подачи электроэнергии в Лондон. L Пожар на АЭС Browns Ferry в США считается до сих / пор одним из самых крупных как по ущербу, так и по риску возможных последствий. На момент пожара (март ' 1975 г.) АЭС Browns Ferry, расположенная на р. Теннес- ч си, представляла собой комплекс сооружений, в котором к . использовалось три ядерных реактора типа BWR мощно- сстью 1100 МВт каждый. В рабочем состоянии находились блоки 1 и 2, которые вырабатывали приблизительно 2200 кВт-ч электроэнергии. Третий блок находился в ста­дии строительства, окончание которого предполагалось в 1976 г. В целом сгорело около 2000 обособленных кон­трольных, сигнализационных и силовых кабелей. Подсчи­тано, что пожар уничтожил более 1800 кг кабелей с поли­хлорвиниловой изоляцией, в результате чего в реакторный зал выделилось более 630 кг хлора. Огонь повредил или уничтожил более 1600 кабельных линий, из которых не менее 600 относились к системам управления защитой станции. 1.2. НЕДОСТАТКИ В ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЕ Анализ пожара на АЭС Browns Ferry выявил ряд не­достатков в противопожарной защите и в системе обеспе­чения пожарной безопасности станции, а также в органи­зации тушения. Результаты анализа показали следующее. 1. Системы автоматического обнаружения пожаров и установки .ножарЬтулиейия были предусмотрены только 2-47Й . _ для некоторых зон и рассчитаны только на ручное управ­ление. 2. Противопожарная преграда на основе пенополиуре­тана, построенная на принципе разности давлений и рас­считанная на предотвращение проникновения радиоактив­ных веществ из реакторного зала, оказалась неэффектив­ной для сдерживания распространения пламени и быстро разрушилась под воздействием высокой температуры. 3. Кабельные вводы (муфты) не были рассчитаны на реальные условия пожара, их монтаж и соединения были выполнены с конструктивными нарушениями. 4. Вентиляционная система продолжала действовать после включения автоматической установки газового по­жаротушения, в связи с чем эффективность тушения была резко снижена. 5. Существовала путаница в телефонных номерах, по которым должна была передаваться информация о по­жаре. 6. Реактор был спроектирован таким образом, что по­жар привел к разрушению его общего модуля и вывел из строя все аварийные системы охлаждения активной зоны реактора. 7. Подача сигнала тревоги в контрольный зал и персо­налу станции была задержана на 15 мин, а также на 49 мин задержалось уведомление городских пожарных. Кроме того, городские пожарные были допущены на тер­риторию станции только спустя 15 мин после прибытия. 8. Система автоматического углекислотного пожароту­шения в помещении кабельного распределительного уст­ройства была рассчитана на ручное управление, однако при пожаре пост ручного управления оказался недоступ­ным; кроме того, система была обесточена. Осмотры, про­верки и надлежащий уход за системой газового пожаро­тушения не проводились. 9. Стационарный порошковый огнетушитель не мог быть использован ввиду неисправности выпускного отвер­стия, что явилось следствием плохого технического ухода. 10. Система аварийного освещения, особенно на лест­ницах, была недостаточной. Несмотря на принятые после пожара дополнительные меры пожарной безопасности, в июле 1979 г. на этой же АЭС произошел серьезный пожар в фильтре системы сбросных газов. После пожара на АЭС Browns Ferry было выполнено исследование, в котором на основе изучения отчетов о пожарах на АЭС США за период с 1 января 1970 г. по 30 марта 1975 г. были выявлены основные места возник­новения пожаров (табл. 1.2). Таблица 1.2. Основные места возникновения пожаров на АЭС США г Место возникновения пожара Число пожаров Главные циркуляционные насосы (ГЦН) 6 Другие насосы 3 Дизельные генераторы 4 Трансформаторы 3 Кабели 4 Силовые липни 2   Результаты исследований показали, что наибольшая частота пожаров отмечается в насосах, а вызываются они в основном утечкой масла и высокой температурой насо­са. В общем, насосы, турбины, вспомогательные дизель­ные генераторы определяются как наиболее опасные виды оборудования электростанции. Последние обычно связаны с большими емкостями дизельного топлива, и потому су­ществует потенциальная возможность быстрого развития пожара до крупных размеров. Авария на АЭС Three Mile Island (шт. Пенсильвания, США) с реакторами типа PWR произошла в конце марта 1979 г. — через три месяца после ввода АЭС в коммерчес­кую эксплуатацию. Причиной аварии явилось повреждение оборудования и ошибочные действия персонала при несовершенной си­стеме измерений параметров, в результате чего на несколь­ко часов было нарушено охлаждение активной зоны реак­тора и температура с нормального значения 315OC резко поднялась до 1400 °C. При этом верхняя часть активной зоны была осушена, циркалоевые оболочки тепловыделя­ющих элементов (твэлов) разрушались, а содержавшиеся в них урановое топливо и продукты его деления попали в корпус реактора и в систему трубопроводов первого кон­тура». Так как в ходе аварии «завис» в открытом положении сбросный клапан компенсатора давления, то теплоноси­тель, содержавший большое количество радиоактивных продуктов, через «зависший» клапан поступал в дренаж­ный бак; переполнив его, он начал выливаться на пол за­щитной оболочки. Всего за время аварии таким образом было сброшено из первого контура около 1150 м3 тепло­носителя. В результате выполненных исследований состояния ак­тивной зоны, стало известно, что большая часть из 177 топ­ливных сборок, которые содержат около 37 000 твэлов, была близка к полному разрушению в верхней четверти активной зоны реактора, в которой имеется свободная от топлива полость объемом 9,3 м3. Полагают, что- часть топ­лива и продуктов деления из этой полости — в значитель­ной мере цезий-137, цезий-134 и стронций-90, содержав­шиеся в теплоносителе в виде взвеси, была разнесена по всему первому контуру; другие материалы этой полости, возможно, находятся на дне корпуса реактора. Если су­ществующее представление о состоянии активной зоны верно, то в ходе аварии активная зона «потеряла» от 8 до 16 т топливных материалов из их общего количества около 100 т. Из этих материалов наиболее мощным единич­ным источником излучения, который влияет на процесс очистки установки от радиоактивных загрязнений, являет­ся цезий-137. Неизвестно было состояние топливных сборок ниже полости, образовавшейся в верхней части активной зоны. Если температура в активной зоне была достаточна для плавления циркалоя (по предварительному анализу вы­полненных видеопроб можно полагать, что это так и есть), то тогда под полостью могла находиться затвердевшая масса расплавившихся при аварии материалов. Исследование выхода радиоактивности показало, что значительная масса биологически опасных продуктов ос­талась в активной зоне и системе охлаждения реактора, так как небольшая часть радиоактивных продуктов была удержана противоаварийной оболочкой, хотя предположи­тельно более 40 % йода и цезия было выброшено за пре­делы первого контура. Несмотря на широкое распростра­нение пламени внутри здания, пожар не вызвал механи­ческого повреждения противоаварийной оболочки и ос­новных эксплуатационных систем, прежде всего систем безопасности. Интересен опыт эксплуатации АЭС Phoenix (Франция) с реактором на быстрых нейтронах. В течение первых двух лет эксплуатации (выход на первую критичность осущест- влен в 1973 г.) в основном все компоненты реакторной ус­тановки в целом действовали хорошо, хотя 3 раза за этрт период имели место небольшие протечки натрия во вто­ром контуре. Во всех трех случаях причиной протечек нат­рия были небольшие трещины в сварочных швах регули­рующего клапана на входе натрия в парогенератор. После удаления из схемы второго контура клапанов на входе в парогенераторы протечки прекратились. Третий год эксплуатации АЭС Phoenix был связан со значительными трудностями, возникшими в связи с про­течками натрия в промежуточных теплообменниках (ПТО). В течение 1976 г. АЭС нередко полностью оста­навливалась для ремонта и усовершенствования. Первая течь натрия (11 июля 1976 г.) произошла в том узле, где датчики протечек не работали, в результате чего она и не была обнаружена до тех пор, пока жидкий нат­рий не вылился наружу и не вызвал пожар. Анализ этого пожара показал, что средства и методы борьбы с ним в условиях плохой видимости (из-за натриевого дыма) требуют существенного улучшения. Причиной второй течи, вызвавшей пожар и выход из строя одной из трех петель реактора, явилась трещина в сварном шве, соединяющем внутреннюю трубку камеры выхода теплоносителя второго контура с верхней плитой ПТО. Через эту трещину жидкий натрий попал в кольце­вое пространство, отделяющее в ПТО входной и выходной потоки теплоносителя второго контура (в нормальном со­стоянии кольцевое пространство заполняется азотом и его верхний сальник не рассчитан на особенно большую плот­ность), проник в сальник, разрушил его и, попав в изоля­цию, воспламенился. Третья течь натрия (5 октября 1976 г.) появилась со стороны второго контура в другом ПТО. На этот раз она была зафиксирована до соприкосновения натрия с возду­хом, что позволило избежать его воспламенения. Для оцен­ки аварии, принятия решения и дренажа натрия потребо­валось два дня, в течение которых предупреждение пожа­ра осуществлялось впрыском Na2CO3. С 7 октября 1976 г. по 20 июня 1977 г. АЭС была полностью остановлена. Са­мой сложной и ответственной операцией при ремонте ПТО была промывка от натрия и очистка от радиоактивных за­грязнений. Одним из самых тяжелых по количеству и сложности аварий на АЭС стал 1986 г., когда произошли аварии и пожары на АЭС Dandger-A (Великобритания), на АЭС в Хамме (ФРГ) и на Чернобыльской АЭС в СССР. Пожар на Чернобыльской АЭС стал результатом ава­рии по техническим причинам, схожим с причинами ава­рии на АЭС Three Mile Island. В ночь на 26 апреля на четвертом энергоблоке при выводе его на плановый ре­монт проводились эксперименты, связанные с исследова­нием режимов работы одного из турбогенераторов, при этом не обеспечивался должный контроль и не были при­няты соответствующие меры безопасности. В результате создалась неконтролируемая ситуация и наступил момент, когда мощность реакторной установки внезапно начала быстро возрастать. Резкое повышение температуры в ак­тивной зоне создало условия для возникновения пароцир­кониевой и других химических экзотермических реакций, в результате которых образовалась смесь водорода и ок­сида углерода, способная к тепловому взрыву. В 1 ч 23 мин произошли последовательно два взрыва. Взрывная волна частично разрушила реактор, перекрытия над ним и часть стены корпуса энергоблока. Над крышей реактор­ного блока взлетел фейерверк раскаленных осколков гра­фитовой кладки и горячих обломков конструктивных эле­ментов. Выброс раскаленного радиоактивного графита и высокая температура взрывной волны привели к обра­зованию более 30 очагов пожара на кровле вспомогатель­ного корпуса, машинного зала, в некоторых помещениях энергоблока. В результате повреждения отдельных маслопроводов, коротких замыканий в электрокабелях загорания возник­ли в машинном зале у одного из турбогенераторов. По меньшей мере пять очагов пожара вспыхнуло на разных этажах реакторного зала, в аппаратной. Огонь распростра­нялся в сторону соседнего, третьего энергоблока, грозил перейти в машинный зал, где возле каждой турбины стоят большие емкости с маслом, мог захватить кабельные ка­налы, разрушить систему управления и защиты станции. Критическое положение сложилось в зоне аппаратного зала четвертого блока, почти на верхней отметке реактор­ного корпуса, высота которого более 70 м. Рухнула часть крыши над реактором, деформировались от взрывной вол­ны и температуры несущие конструкции, ядовитый дым от горящих покрытий стелился над всей площадью пожара, уже охватившего десятки квадратных метров. Внутри ре­акторного корпуса очаги пожара возникли на всех этажах. ' ' Pee . 1 . L Основные объекты воэищ от овенпя пожаров I Другим очень опасным участком оставались подступы ■ к третьему энергоблоку, где пламя проникло на покрытие ? аппаратного вала со стороны вспомогательного корпуса. ' Трудно представить себе последствия, которые повлекли бы за собой обрушение кровли еще над одним реактором, ‘ если бы пожарные буквально не заслонили собой третий ' энергоблок.                        ' ■ Многолетний опыт ядерной энергетики содержит мно- 1 гие горькие уроки аварий и пожаров. Так, на американ- 1 ской АЭС Three Mile Island взрыв не произошел только i ' по случайности, хотя там также отмечалось образование f водородно-парового пувыря. При пожаре на АЭС Browns ; Ferry (США), возникшем в кабельном канале, были вы- • ведены из строя аварийные системы управления реакто­ром, охлаждения активной зоны, автоматические системы I пожаротушения, я только каким-то таинственным образом ’ реактор не пошел «в разгон». Однако вывод его на холо­стой ход «а длительное время задержал начало борьбы с огнем из-за опасения руководителя тушения пожара вы-   звать короткие замыкания в системе управления и нару­шить работу аварийных устройств. В связи с этим пожар продолжался свыше 7 ч, хотя радиационный фон был по­вышен незначительно и основную опасность представлял хлористый водород, выделившийся при горении поливи­нилхлоридной изоляции. . Анализ пожаров, происшедших на АЭС, свидетельству­ет, что чаще всего объектами пожаров становятся машин­ные залы, реакторные отделения, открытые распредели­тельные устройства, деаэраторные этажерки и этажерки электротехнических устройств (рис. 11). Основными же причинами пожаров являются короткие замыкания и пе­регрузки, нарушения правил пожарной безопасности при проведении огневых работ, неисправность и нарушение правил эксплуатации технологического оборудования, не­осторожное обращение с огнем, нарушение правил эк- сплуатации электроустановок и электробытовых приборов, самовозгорание материалов (рис. 1.2). При этом расчеты показали, что вероятность пожара в кабельных каналах выше примерно в 3 раза, чем в машинных залах, и в 2— 2,5 раза, чем в помещениях систем управления. Уроки аварий на АЭС Three Mile Island, Browns Ferry, Phoenix, в Черноб>ыле и ряде других требуют определен­ного пересмотра этих положений с учетом особой опасно­сти выброса радиоактивных осколков и газов в атмосферу и на окружающую местность, а также сложности ликви­дации пожаров в этих условиях. По всей вероятности, усилия будут направлены как на устранение даже гипоте­тической возможности разрушения или повреждения ре­актора, так и на-создание надежных дистанционно управ­ляемых средств тушения и защитных приспособлений для личного состава пожарной охраны. ГЛАВА 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИСКА И ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ НА АЭС 2.1. НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ РИСКА И ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА Определение риска возникновения пожара является трудной задачей, целью которой должно быть максималь­ное определение видимой части этого риска, чтобы обес­печить безопасность объекта. Для этого необходимо оце­нить факторы, с помощью которых можно определить воз­можность возникновения пожара, его распространения и последствия!. Все это необходимо для того, чтобы преду­смотреть различные меры по уменьшению возможности возникновения пожара. Эта работа обязывает принимать в расчет повышен­ное количество факторов, которые должны быть четко оп­ределены, оценены по их происхождению и важности, со­поставлены друг с другом в призме возможной эволюции бедствия!. Сопоставление компонентов риска должно осущест­вляться с учетом постоянного фактора времени. Это един­ственный способ, дающий возможность получить динами- I   ческую оценку.. Чтобы проделать эту работу, достаточно представить себе схематическую эволюцию бедствия. В зависимости от трех фаз эволюции пожара (возник­новение— развитие — распространение) риск анализиру­ется следующим способом: риск возникновения огня (это первоначальная ситуа­ция, при которой может произойти возгорание); риск развития (загорание развивается в помещении возникновения, уничтожая продукты и материалы, находя­щиеся в помещении); риск распространения (огонь выходит за пределы по­мещения, где он возник). На всех стадиях этой эволюции пожар может угрожать жизни людей или материальным ценностям. Для людей риск зависит от их количества и конструк­ции здания, возможностей эвакуации и т. д. Для материальных ценностей риск зависит от их при­роды и объема, уязвимости и сопротивления огню и дыму, от их размещения и т. д. Об)ъскт всегда имеет одну или несколько «чувствитель­ных точек», повреждение которых означало бы остановку предприятия или его части на определенное время с по­следующими экономическими и социальными последстви­ями. Обычно эти «точки» располагаются рядом со специфи­ческим оборудованием в помещениях, где сконцентриро­ваны некоторые важнейшие производственные органы, ис­точники энергии, информационные блоки, хранилища и т. д. Если составные части риска, отмеченные выше, дают общее представление о риске, то оно может моделиро­ваться в сторону увеличения или уменьшения. Главные факторы уменьшения риска включают в себя принимаемые меры предупреждения и защиты, обучение персонала, наличие пожарных команд и т. д. К факторам увеличения относятся отсутствие или недо­статочное количество профилактических и защитных мер, необученность персонала, удаленность пожарных команд и т. д. С изучения различных составных риска и его факто­ров можно сделать практические выводы до того, как оп­ределить средства уменьшения риска и защиту против его воздействия. Исследование риска возможности возникновения по- жара позволяет определить пожароопасные участки, оце­нить возможные причины возникновения пожара, оценить природу и скорость возникновения и развития пожара. Благодаря изучению риска можно оценить скорость развития огня в помещении, количество выделяемого теп­ла за единицу времени, природу и количество продуктов выделения (дым, газ», аэрозоли) и их возможные эффек­ты, определить направление распространения огня, оце­нить его воздействия на конструкции, определить матери­альные ценности, которые могут быть повреждены или которым грозит повреждение и оценить возможные по­тери. Изучение риска приводит к оценке возможных направ­лений перехода огня и скорости распространения, оценке поведения конструкции, определению материальных ценно­стей, которым угрожает огонь, в зависимости от времени. Из исследований риска для материальных ценностей можно определить самые важные материальные ценности предприятия, их размещение по отношению к опасным мес­там, оценить, в какой именно момент материальные ценно­сти могут пострадать при возникновении, развитии или рас­пространении огня. В отличие от обычных промышленных рисков на АЭС возникают следующие дополнительные проблемы: радиоактивность, когда наличие ее затрудняет доступ; требуется по крайней мере проверка уровня радиации до того, как будут введены в действие подразделения пожар­ных. При высоких уровнях радиации или опасности появле­ния радиоактивности в воздухе может возникнуть необхо­димость использования дыхательных аппаратов и защитных костюмов, а также выделение зон контроля заражения и де­зактивации; доступ к некоторым видам оборудования затруднителен. Для проникновения в противоаварнйную оболочку реакто­ра необходимо пройти через воздушный шлюз с двойной дверыо. На АЭС установлено множество устройств тревожной сигнализации, среди которых сигнализация о пожаре име­ет второстепенное значение по сравнению с сигнализацией о ядерной опасности. Поэтому у персонала нет автоматиче­ской рефлекторной реакции на сигнал тревоги, а каждый сигнал сначала анализируется для принятия определенных решений. Опыт показывает, что лишь медленно протекаю­щие пожары допускают подобную задержку. Широко проводимые в разных странах исследования по уровню риска и вероятности возникновения пожаров дол­жны иметь выход в практику при проектировании и строи­тельстве АЭС и использоваться для анализа пожарной без­опасности АЭС. Во всем комплексе исследований по повышению пожар­ной безопасности АЭС важное место должны занять вопро­сы технико-экономического обоснования их. Применение той или иной системы противопожарной защиты должно производиться с учетом требований минимизации затрат и эффективности ее использования. Единая концепция пожаротушения для АЭС должна разрабатываться с учетом высокой концентрации ценнос­тей, непосредственного и последующего ущерба, потенци­альных потерь вследствие длительной неработоспособности станции и дальнейших решений относительно такой стан­ции. При этом представляет интерес сравнить затраты на защиту ст обычных рисков с расходами по защите от ядер­ных. Защита против ядерных рисков превалирует над защитой самой станции вследствие потенциального воздей­ствия на окружающую среду. Однако обычные риски не сле­дует недооценивать, и достаточная защита против них по­могает в дополнение к укреплению ядерной безопасности достигнуть высокой готовности станции к работе. В последние годы особый интерес специалистов привле­кает анализ таких критических ситуаций, когда вероятность возникновения неблагоприятных событий весьма мала, но сами эти события и (или) их последствия могут в короткий срок или в течение достаточно длительного времени приве­сти к крупнейшим экономическим потерям, представлять серьезную угрозу окружающей среде целых регионов и жиз­ни значительного количества людей. Этот интерес вызван, в частности, появлением и внедрением в практику новых сложных технологий, таких, как ядерная энергетика. На­копленный в настоящее время международный опыт на при­мере происшедших за последние годы событий подтвержда­ет большое практическое значение данных исследований. Аварийные ситуации имеют целый ряд особенностей, по­зволяющих отнести их в особый класс. К ним прежде всего относятся отсутствие достаточного опыта и, как следствие, необходимой статистики, позволяющей надежно оценить ве­роятность их возникновения, которая чаще всего определя­ется методами моделирования и экспертных оценок, а так­же большие размеры потерь, что существенно затрудняет n i определение допустимого уровня риска. Характер этих со­бытий определяет большое внимание к ним общественного мнения и средств массовой информации. Характеризуя осо­бенности исследования проблемы риска, можно выделить следующие моменты. В настоящее время при анализе риска » основной упор делается на рассмотрение ситуаций, содер- » жащих в себе потенциальную возможность наступления ка­тастрофических событий с угрозой человеческим жизням. Как правило, вероятность наступления такого рода событий (аварий) чрезвычайно мала. Однако их возможные масшта­бы, угроза безопасности большому числу людей, непредска­зуемость их последствий делают чрезвычайно важным тщательное рассмотрение принимаемых решений, учет всех необходимых факторов и принятие рациональных сбалан­ сированных решений. Значительное внимание должно быть уделено организа­ционным' процедурам принятия решений в различных ситуа­циях, анализу влияния различных групп на принятие окон- нательного решения, проблемам распределения ответствен­ности и т. п. Делаются попытки разработать общеметодо­логические основы решения такого рода задач, сформули­ровать основы системного подхода в этой области. Таким образом, уделяется большое внимание всем основным ас­пектам управления в условиях риска, определению и оцен­ке факторов риска, системному анализу и принятию рацио­нальных решений в условиях риска, комплексной разработ­ке мероприятий, обеспечивающих снижение риска. Проблема оценки риска или анализа риска требует рас­смотрения широкого круга вопросов и включает проведение комплексного анализа и оценки не только технических, но и управленческих, экономических, экологических, социаль­ных и даже политических факторов риска. Процесс принятия решений относительно потенциально опасных технологий является весьма сложным и длитель­ным. В нем участвует значительное число органов государ­ственного управления, общественных и других организаций, рассматривающих проблему с различных точек зрения. Как правило, процесс выбора решения имеет конфликтный ха­рактер. Специальный характер носит и система конкретных мероприятий по снижению риска. Она также обычно имеет крупномасштабный и комплексный характер, включает тех­нические, экономические, правовые и организационные ме­ры, установление специальной системы стандартов и др. Наконец, обеспечение надлежащего управления при угрозе или в условиях возникновения критической (аварийной) си­туации требует изучения вопросов межорганизационного взаимодействия и распределения прав и ответственности между широким кругом организаций, учета разнообразных факторов экономического, политического, социального ха­рактера и их взаимосвязей. Эти задачи могут быть отнесены к числу слабострукту- ризованных проблем. Действительно, наряду с количест­венными факторами, характеризующими технико-экономи­ческую сторону проблем, необходимо принимать во внима­ние и политические, социальные, экологические аспекты, которые, как правило, могут быть выражены лишь в качест­венном виде. Аварии на АЭС заострили внимание и на вопросах ор­ганизации и управления при аварийных ситуациях. Стало очевидным, что последствия аварийных ситуаций во многом определяются готовностью персонала к ним, наличием спе­циальных аварийных и спасательных служб, степенью про­работки организационных аспектов управления при авари­ях, координацией деятельности различных служб и т. п. Риск для общества, связанный с потенциально возможными авариями на АЭС, постоянно уменьшается в результате по­вышения требовании к системам обеспечения безопасности. Однако полностью исключить фактор риска невозможно. Тщательная проработка организационных аспектов управ­ления и координации на различных технико-административ­ных уровнях может значительно уменьшить отрицательные последствия аварийных ситуаций. Анализ риска пожара, выполненный полностью, являет­ся составной частью полномасштабной модели оценки рис­ка на всей электростанции, которая в свою очередь может быть использована для идентификации недостатков в кон­струкции и режиме работы, а также для определения при­оритетных усовершенствований. 2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИСКА И ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА Риск и вероятность возникновения пожаров играют как в экономическом, так и в социальном аспектах серьезную роль. Исходя из этого, большинство потенциально опасных производств, в том числе и АЭС, в настоящее время проек­тируются на вероятность пожаров. Как бы ни была мала вероятность серьезной аварии на АЭС, важной частью анализа вероятности и риска является определение границ последствий подобного события!. Нель­зя сказать, что было бы неразумно (что иногда утверждает­ся) включать в оценку и сравнение уровней риска не только ожидаемые последствия (т. е. сумму всех возможных собы­тий, вероятность реализации которых связана с последстви­ями данного случая), но также и размеры аварий для наи­худшего случая почти безотносительно к его вероятности. Соображения, по которым разумный анализ включает последний фактор, двойственны. Во-первых, существуют внешние события, которые не могут быть просто и легко введены в вероятностный анализ и от которых тем не менее нельзя защититься с абсолютной определенностью. Из-за возможности подобных событий любой подсчет ожидаемого количества пострадавших от аварии и степени разрушений является незавершенным. неточным и может ввести в за­блуждение. Во-вторых, общественная реакция на разруше­ния и жертвы, вызванные единичным крупным и малове­роятным случаем, может быть значительно активнее и рез­че, чем та, которая связана с распределенной серией случа­ев, несмотря на то, что в них ожидаемое количество постра­давших такое же. Примером могут послужить дорожно­транспортные происшествия (ДТП) в США, количество жертв от которых превышает 50 тыс. в год. Гипотетический тип события, при котором сразу погиб­нет один миллион американцев, а именно такое количество погибает в США от ДТП каждые последние 20 лет, внесет в расчеты тот же самый вклад в вероятностном■ анализе, од­нако будет рассматриваться большинством людей как бо­лее ужасное событие. Чтобы избежать полностью риск подобной катастрофы, они будут готовы пожертвовать большим, чем в случае необходимости снизить риск ДТП. Таким образом, в целях использования общественного мнения ставится задача определения полных последствий от самых невероятных событий. Применительно к ядерной энер­гетике можно гипотетически предположить, что определен­ный механизм (или конструкция), который создает защит­ный барьер между радиоактивным топливом на АЭС и ок­ружающей средой, может быть разрушен. Инициирующим воздействием может стать авиационная катастрофа, сти­хийное бедствие с более суровыми условиями, чем предус­матривает конструктивная устойчивость установки, цепочка событий, не предусмотренных разработчиками, или стихия человеческого поведения, не локализованная системами и службами безопасности. Для ЯЭУ был проведен анализ различия между реаль­ными и гипотетическими авариями, а затем была выполне­на оценка последствий одной из гипотетических аварийных ситуаций. Так как широкой общественности не было изве­стно, что подобная аварийная цепочка рассматривается как фактически невозможная, то в общественном мнении сложи­лось убеждение, что специалисты считают подобную ситуа­цию достаточно реальной. Поэтому ряд случившихся впо­следствии аварийных событий каждый раз рассматривался как ведущий к аналогичной расчетной аварии, что вызыва­ло повышенную тревогу и приводило к протестам против развития ядерной энергетики. Расчеты показали, что по­добная авария маловероятна, а дополнительные конструк­тивные меры сделают вероятность ниже. Тогда в случае расчетной базисной аварии защита останется неразрушен­ной. При сравнении степени риска от того или иного источ­ника зарубежными специалистами предлагается пользо­ваться двумя числами (критериями). Первое число характе­ризует частоту повреждения активной зоны реакторов. Его пороговое значение равно 10-5. Второе число характеризу­ет частоту радиоактивных утечек. Оно равно 10_7. С учетом выполненных оценок значений риска определяется концеп­ция их снижения. Например, концепция борьбы с пожарами в ФРГ и США несколько отличаются друг от друга. В ФРГ отдается предпочтение применению пассивных противопо­жарных мероприятий. В США, напротив, в значительной степени особый упор делается на применение особенно на­дежных активных мер противопожарной защиты (рис. 2.1). В нашей стране число выполненных работ по оценке сте­пени риска при пожаре на АЭС ограничено. Поэтому важ­ным представляется рассмотреть методические подходы к его определению в других странах. В США методические основы оценки вероятности риска разрабатывались более 20 лет, но широкое использование этой методики началось после аварии на АЭС Three Mile Island. Еще в 1972 г. Комиссия по использованию атомной энергии США предприняла исследование по реакторной безопасности, результаты которого были опубликованы в 1975 г. («Доклад Расмуссена», или WASH-1400). Приве­денное исследование относилось к оценке вероятности рис­ка двух АЭС: Sarry-1 с реактором PWR и Pitch Bottom-2 32   с реактором BWR. Исследование включало всестороннее количественное сравнение риска от различных искусствен­ных и естественных опасностей для лиц, постоянно прожива­ющих в США. В течение последних шести лет после аварии на АЭС Three Mile Island были проведены многочисленные иссле­дования по оценке вероятности риска как в США, так и в других странах. К концу 1985 г. в США было завершено 15 полномасштабных исследований по оценке вероятности рис­ка для АЭС с реакторами LWR. Кроме того, аналогичные исследования в сокращенном объеме были завершены для 15 других установок. Признавая, что оценка вероятности риска может приниматься как независимая и всесторонняя проверка безопасности АЭС, комиссия Национального ядер­ного совета потребовала проведения оценки вероятности риска для размещенных в густонаселенных районах АЭС: Sayon (шт. Иллинойс), Indian Point (шт. Нью-Йорк), Ly- inerik (шт. Пенсильвания) и /Miistone-З (шт. Коннектикут). В дальнейшем этой комиссией были распространены пред­писания на установки, которые еще не введены в эксплуа­тацию. За последние 10 лет в США, ФРГ, Великобритании и Швеции проведено много исследований, посвященных ве- роятностной оценке риска (ВОР) на ядерных установках. Полномасштабные ВОР, учитывающие влияние внешних событий, показали, что пожары увеличивают вероятность аварий с оплавлением активной зоны реактора в некоторых случаях более чем на 50 %. В настоящее время результаты вероятностного анализа пожара очень неопределенны из-за неспособности моделей точно предсказать, как именно будет распространяться по­жар. Анализ риска пожара в рамках ВОР по своей природе является не совсем вероятностным, он основывается на комбинациях различных баз данных, детерминистических мо­делях развития пожара и вероятностных моделях обнаруже­ния и тушения пожара. Самый сложный аспект вероятност­ного анализа — расчет вероятности выхода из строя обору­дования в результате пожара. Эта проблема осложняется неточностями в моделировании систем обнаружения и ту­шения, действительного количества горючей нагрузки в мо­делировании, стохастического характера развития пожара, размера зоны вторичного поражения, где горючие газы мо­гут вызвать отказ оборудования и инициировать вторичные пожары, а также доступа для тушения. Для расчета вероят­ного развития пожара разработан целый ряд важных мо­делей, но даже в лучшем случае количественные неточности остаются значительными. Но что еще более важно — это то, что на сегодняшний день отсутствует точный расчет, уста­навливающий степень достоверности с учетом этих несовер­шенных возможностей. Риск пожара отделяется от вероят­ностных аспектов и изучается детерминистически через опас­ность пожара. При этом уменьшение риска пожара решает­ся путем ограничения количества горючих материалов, деления зданий на отсеки, контроля вентиляции и систем пожаротушения. Данные о возникновении пожаров на АЭС служат ос­новой дли оценки средней частоты пожаров на установку в год и частоты с учетом специфики наличия горючих ма­териалов, помещений и зданий. Лежащий в основе этих оценок базис данных учитывает только такие пожары, ко­торые связаны с безопасностью установки. Для определения частоты возникновения пожаров за счет горючих материалов в США, например, рассматрива­ются семь классов веществ. Частота возникновения пожа­ров в зависимости от горючих материалов на американских станциях с водяными реакторами под давлением и кипящи­ми реакторами показана на рис. 2.2. Pec . 2.2. Частота воаяякиовеяи* пожаров в эавиенмоети от горючих мег е р валов   Распределения веществ по классам на АЭС в США в ФРГ ' не различаются существенно. Частота возникнове­ния п о жаров, об у сл о вл е нных особенностями помещений в здавдЙ, приводится только в американской литературе. Сре д негодовая частота пожаров для шести типичных видов помещений яа АЭС показана на рис. 2.3. • Исходя из прим е рно одинаковых средних значений ча с ­тоты возникновения пожаров на установку в год для АЭС в ФРГ я в США, можно принять, что использование аме­риканских данных , учиты в ающих особенности помещений для АЭС других стран, возможно только в том случае, если помещения я зд а ния не сильно различаются по виду и ко­личеству Огнеопасных материалов, назначению конструкций, возможному сценарию пожара. •  

J ,

Рис 2.3. Частота возвииновения пожаров в вомеядаяях я адаииях АЭС { j

 

В случае различий в виде и количестве огнеопасных ма- тер налов между помещениями на станциях американские данные могут быть использованы с учетом доли огнеопас- ; ных материалов (см. рис. 2.2). Однако при применении ука- ? заниых значений в отдельных случаях необходимо исследо- ? вать обусловленные особенности помещения и граничные i условия — геометрию, вентиляцию, назначение помещения, ^г а также специфические для пожара граничные условия — вид и количество огнеопасных материалов, возможности за­горания, пассивные и активные средства противопожарной защиты. Не охваченные здесь виды помещений следует . разумным образом распределять в соответствия с приведен­ными областями по пожарной нагрузке.                                                         ’ *

О частоте пожаров, происходящих на АЭС, можно су­дить по статистическим данным по ФРГ я США. Как пока­зывает статистическая оценка пожаров на АЭС ФРГ, сред­няя их частота в контролируемой зоне составляет 0,12 в год • I на сооружение, а для Других зон — 0,26 я год на сооруже- • • 36

 

* Pat 2Л. Показатели числи пожаров и их причины ни атомных электро-

.                                               • станциях США и ФРГ

 

I •

; ние. Эти значения не сильно отличаются от соответствующих _; показателе! частоты, характерных для АЭС США. Для этих сооружена! показатель равен 0,17 в год на установку

’ (рас. 2.4). По этим общим результатам частоты происше­ствии нельзя сделать непосредственного заключения о по­жароопасности, же учитывая дифференциации по месту

’ возннжновеиия пожара, количеству пораженных систем, } компонентов я ходу пожара. Для анализа пожароопасно-

* ста следует использовать частоту возникновения пожаров, . специфичную для Определенного помещения. Частота, « с которой происходят пожары в каждом конкретном поме- ; щеняи, первоначально, независимо от причины пожара, оп­ределяется как частота происшедшего события «пожара».

I В табл. 2.1 показана частота возникновения пожаров для

зт

 

Наименован»* подегцення ил» участка пш&цеяот	'• Частота пожаров > аа год в одвом поме­ те кая (ааачешя взяты to статветннм США)	Ср д яяя частота ’ Обжирав ■ г о д н« одно помидеяяе
Помещения управления и на­блюдения Кабельные помещения	< 1, 3—4 , 9И	2,8 хЮ- »
	(2,0—5 ,0 ) • К У—	1,0x 1 0 -?
Помещения дизельного гене-	< 1,7—2 , 1 ) . 1 0—»	2,о хю-а
ратора		> -
Емкость (резервуар) Машинный зал	(4 ,8 — 2 ,0 ) -10—»	1,0x10-*
	( . 1, а- 3 ,2) -1 О -*	1,8x10-'
Помещения вспомогательных установок реактора	(3 ,4 —4 ,8 ). 10“?	4,1x10-8

Таблица 2.1. Частота пожаров-на АЭС

i

различных помещений и участков помещений что соответ­ствует данным американской статистики по АЭС. Частота возникновения пожара устанавливается исклю­чительно на основании накопленного опыта к рассчитыва­ется по соотношению ряда пожаров, возникших на объектах тождественного типа и общего числа лет, в течение которых накапливается этот опыт на базе данных. Этот подход при­емлем для таких зон, как пулы управления, кабельный от­сек, дизельное помещение. Однако для других, менее ти­пичных помещений на АЭС требуется более усовершенство­ванный подход, который в настоящее время еще не разработай. В некоторых исследованиях частота возникно­вения пожаров в отдельных зонах определяется путем раз­ложения на части частоты пожаров во всем здании с учетом числа отсеков в здании иля относительно мессы горючих материалов в зоне. Однако для проведения подробного ана­лиза требуется более надежная оценка, особенно это каса­ется распространения пожара от источников воспламенения в пределах определенной зоны. В качестве одного из вари­антов может быть использован подход, где рассматривают­ся данные о пожарах на АЗС, накопленные в течение ряда лет, в целях выведения частоты пожаров в отдельных поме­щениях (например, насосных, кабельных тоннелях). Часто­та пожаров в помещениях данного типа (Ci) в определенной зоне (/) может быть определена по формуле где F (Ci) — общая частота пожара на установке за год в за виси мостя от категории помещения Cd F (Ctf) — д ол я

т 1 I I £ к

•т 4 в • я • а •ч. « Ч »»

•» «ч

л

в

/ » :

s • * »

Л .-.ч

 

J

^j помещежий тип* C h расположенная в определенной зоне (/) . Существенным элементом при анализе опасности воз­

! адк вк я мм и ю пожара является вероятностные анализ развн- i тия событий, ори этом производится кв а нтификация дна ­ - грамм ра з витая события и анализ дерева ошибок. Резуль­таты анализа опасности возникновения пожара — это вход н ая частота для обусловленных пожаром выходов из строя важных с то чки зрения техники безопасности узлов

• и систем. Отдельные этапы анализа опасности возникнове­ния пожара могут быть пр е дставлены следующим образом :

. I) оценка состояния (про с транс т в е н н а я ). Геометрия ; В условия вентиляции, пожарная нагрузка и источники за­

горани я, устройство пр о тивопожарной в а Ши т ы;

2) выбор помещения . Пожарная нагрузка, источники загорания ;

определение сценария развития пожара. Возникнов е-

' ние пожара, развитие пож а ра ;

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!