Анализ развития событий. Составление схем разви-

' тия' событий для данного помещения, определение воздей- ^: ствия по ж ара (температура, дым, давление) в зависимости

от времени, квантификация развития событий;

5) определение воздействий. Выход из строя узлов и сис­

тем , опасности для эксплуата ц ионного персон а ла, матери­альные потери.

На ря с . 2.5 схема т ически пр е дставлен пример схемы раз­

; вития событий в ходе пожара . В момент времени t₀ с час­то т ой / в рассматрива е мом помещении во з никает пожар. На­

. холящееся в помещении сигнальное устройство в момент : времени Л с вероя т ностью D сообщает о пожаре. В зави-

¹ самости от успешного отключения вентиляции ко времени

1

4

Рае. 2Д Схема ра з вит а я хожаря

t₂ возможны оба варианта протекания пожара / и //. Если в помещении, где происходит пожар, находился узел, ко­торый выходит из строя при температуре в помещении то в случае варианта / вентиляция не отключена в момент б|, а в случае варианта // вентиляция отключена только в момент ih2 - Эта частота обусловленных пожаром отказов узлов может быть снижена за счет применения активных мер противопожарной защиты. В этом примере эксплуата­ционный персонал после задержки Д/j в момент t₃ начина­ет борьбу с пожаром. Тушение пожара в момент /₃ незави­симо от успеха тушения не ведет в случае / к уменьшению скорости выхода из строя узла k, поскольку в момент /₃ он уже вышел из строя. Напротив, для варианта II тушение пожара к моменту /₃ в зависимости от вероятности успеха тушения ведет к уменьшению скорости выхода узлов нз строя.

В таком случае развития пожара после задержки на вре­мя Д/г вступает в действие в момент /₄ пожарная служба.

На этом примере видно, каким образом можно оптималь­но усовершенствовать противопожарную защиту для моде­ли пожара внутри помещения за счет уменьшения скорости выхода из строя узла при отключении вентиляции (переход на кривую II) и за счет сокращения времени задержки Д/ (например, путем автоматического включения средств по­жаротушения).

Для квантификации схемы развития событий был ис­пользован метод, который позволяет рассчитать частоту по­явления обусловленных пожаром воздействий в установке как функцию продолжительности пожара и одновременно получить важную для оптимизации противопожарных ме­роприятий информацию: влияние отдельных параметров на развитие пожара и вклад каждого противопожарного меро­приятия для частоты определенного развития событий.

Для оценки частоты возникновения пожаров, времени срабатывания систем пожаротушения и уязвимости пожар­ных преград используются как статистические данные, так и выводы специалистов параллельно с физическими моде­лями, позволяющими прогнозировать скорость развития по­жара и опасность теплового воздействия.

Традиционные методы анализа вероятности крупной аварии обычно рассматривают возникновение и развитие инцидента — инициатора, например, пожара только в не­которых априорно выбранных местах АЭС. Такой подход страдает субъективностью. Для его преодоления разрабо-

таны методы анализа, при которых на первом этапе прово­дится отборочный анализ месторасположения инициатора и только после проверки всех возможных очагов инцидента выполняется второй этап — собственно анализ вероятности крупной аварии. Разработаны три подхода к проведению от­борочного анализа, при которых в качестве инициаторов используются пожар и наводнение, возникающие и разви­вающиеся в каждом из рассматриваемых отсеков АЭС. В первом подходе такое развитие происходит независимо от других отсеков, во втором предполагается возможность распространения инцидента из отсека в отсек по имеющимся каналам. Третий подход представляет собой самостоятель­ный вероятностный анализ риска пожара, который пред­шествует вероятностному анализу риска крупной катастро­фы на АЭС.

Анализ риска пожара на АЭС включает в себя три эта­па. На первом этапе акцентируется внимание на определе­нии возможных причин и частоты аварий, приводящих к по­вреждению активной зоны реактора.

В США приняты следующие основополагающие крите­рии, которым должна соответствовать степень безопасности атомных реакторов АЭС. Качественных критериев два: первый — каждому жителю страны должен быть гаранти­рован такой уровень защиты от последствий эксплуатации АЭС, чтобы для его жизни и здоровья не создавалось до­полнительного значительного риска; второй — обществен­ный риск для жизни и здоровья от эксплуатации АЭС дол­жен быть сравним или меньшим, чем риск, обусловленный другими способами получения электричества, и не должен быть значительным добавлением к существующим типам общественного риска. Количественные критерии формиру­ются следующим образом: 1) риск гибели человека вблизи АЭС при инциденте не должен превышать 0,1 % суммар­ного риска гибели человека от других инцидентов, с которы­ми сталкиваются жители США; 2) риск ракового заболева­ния для жителей вблизи АЭС не должен превышать 0,1 % суммарного риска ракового заболевания вследствие других причин; 3) вероятность инцидента с атомным реактором, связанного с крупномасштабным расплавлением активной зоны реактора, нормально должна быть менее 10“⁴ в год на каждый реактор; 4) вероятность крупномасштабного вы­хода ядерного топлива и продуктов ядерного распада из системы охлаждения реактора нормально должна быть ме­нее 10“⁵ в год на каждый реактор.

На втором и третьем' этапах характеризуется природа выброса продуктов расщепления из противоааарийной обо­лочки реактора, а также последствия для здоровья людей.

В большей степени анализ риска пожара основывается на моделях развития аварий на установках в не моделях, которые разрабатываются для изучения инициирующих со­бытий, вызываемых выходом из - строя какого-либо оборудо­вания, ошибками оператора, утечками теплоносителя, и ко­торые принято называть внутренними событиями. Земле­трясение, наводнение, ураган попадают в категорию внешних событий. •

При проектировании комплекса средств и систем защи­ты АЭС следует учитывать как внешние, так и внутренние факторы опасности. В отношении внешних факторов (наи­более типичный — сейсмическая активность) обеспечивает­ся на случай опасности возможность аварийного отключе­ния оборудования и расхолаживания реактора. Наиболее представительным и мощным фактором внутренней опас­ности станции является пожара Основным принципом за­щиты бг него является обеспечение локализации пожара в том помещении, отсеке, в котором возникло первоначаль­ное горение. С этой целью производственные корпуса необ­ходимо разбивать на противопожарные отсеки ио функцио­нальному назначению с устройством между ними преград с пределом огнестойкости не менее 3 ч.

В США - разработана упрощенная методология анализа опасности ядерных реакторов в случае землетрясений. Сущ­ность методики анализа состоит в оценке сейсмического риска, т. е. максимально возможного смещения земли при Землетрясении, для которого оцениваются реакции строи­тельных конструкций и технологического оборудования АЭС и определяются вероятности их разрушения. Далее эти све­дения включаются в анализ логической схемы АЭС, и опре­деляется вероятность опасных последствий, в частности расплавления защиты активной зоны реактора я выхода радиоактивных веществ из-под контроля.

При вероятностной оценке риска АЭС рассматривается, что только инцидент, который приводит к расплавлению компонентов активной зоны реактора я нарушению его за­щитной оболочки, представляет реальную опасность для окружающей среды и' людей. В связи с этим основные уси­лия разработчиков методов оценки риска АЭС сосредото­чены на определении вероятности и последствий аварийно­го расплавления активной зоны реактора.

• • •

42  .

Методы, использованные при анализе потенциальной опасности воздействия пожара на защитные сооружения ак­тивной зоны ядерного реактора АЭС Shoreham, заключа­ются в следующем. На первой стадии анализа производи­лась консервативная оценка влияния на активную зону ре­актора пожаров, которые могут возникнуть более чем в 100 различных узлах АЭС. Целью этой стадии был отбор тех мест возникновения пожара, развитие пожара из кото­рых может оказать на активную зону наибольшее влияние. На второй стадии был проведен детальный анализ разви­тия пожара и его последствий в тех местах, которые были ранее отобраны на первой стадии анализа!. На данной ста­дии применялись уже более реалистические оценки вероят­ностей. Анализ показал, что средняя частота повреждения активной зоны в результате пожара составила 7,3-Ю^_6 ре- актор/год.

В практике проектирования новых ядерных реакторов во Франции вероятность катастрофических аварий на АЭС не принимается во внимание. Основным критерием проектирования является требование, чтобы общая вероят­ность возникновения неприемлемых последствий аварии ядерного реактора не превышала 10— в год. Если при оцен­ке различных возможных ситуаций при выполнении веро­ятностного риска установлено, что вероятность какого-либо класса отказов превышает 10~⁷ в год, то этот класс отказов учитывается при анализе;. Классы событий с меньшей ве­роятностью при анализе могут не учитываться.

Как и другие события, пожары заслуживают внимание, поскольку потенциально они могут вызвать выход из строя большого числа установок и являться причиной таких дей­ствий, которые, в свою очередь, могут привести к аварии и сбоям в работе одной или более защитных систем. Анализ таких событий сложен и специфичен для каждой АЭС, по­скольку вероятность их возникновения, развития и после­дующего воздействия на системы станции во многом зави­сит от расположения, горючей нагрузки, вентиляции, а так­же от превалирующих особенностей противопожарной защиты.

Теоретические исследования риска, вызываемого пожа­ром, включают три основные стадии. Первая стадия назы­вается анализом опасности и подразумевает оценку часто­ты возникновения опасности как функцию размера пожара. Вторая стадия известна как «анализ непрочности (уязвимо­сти), она включает идентификацию возможных поврежде-

ний станции в результате пожара, могущего произойти в любой зоне станции. На третьей стадии производится мо­дификация и повторная количественная оценка модели «влияние на риск внутренних событий», объясняющих по­нижение надежности оборудования и ошибочных действий оператора в результате повреждений, причиняемых пожа­ром.

Общий риск пожара, выраженный через вероятность по­вреждения каждой установки PDS и повреждение активной зоны CDF, определяется по следующему типичному урав­нению:.

где FSz (k) — частота возникновения пожара, . имеющего размер i в зоне станции k; PDS// (k) — условия вероятности повреждения установки / при пожаре, имеющем размер t. Следует отметить, что важно не пропустить важных с точки зрения возникновения пожара зон и создать модель для каждой «критической» зоны.   .*

Критическая зона — это зона, где проходят кабели или установлено оборудование, повреждение которого может вызвать инициирующее событие или отказ оборудования, осуществляющего остановку станции.

При анализе риска пожара исследуются также пониже­ние надежности систем с высоким коэффициентом безопас­ности на различных стадиях развития пожара и последствия отказа оборудования и ошибок персонала, совпадающие по времени с пожаром, но не связанные с ним. Изучаются та­кие факторы, как вероятность и последствия пожара, ска­зывающиеся за пределами непосредственной зоны горения из-за неэффективности или несрабатывания противопожар­ных преград, отказ систем пожаротушения.

Анализ риска пожара, например, проведенный в США, предоставляет большой объем информации об особенностях противопожарной защиты АЭС, оборудовании, обеспечива­ющем безопасность ядерных установок в кабельных соору- • жений. В противовес традиционным исследованиям вероят­ностный анализ риска пожара представляет собой логиче­скую схему, позволяющую реалистически проанализировать значение риска пожара, учитывая вероятность пожара в каждой пожарной зоне станции. (Термин «пожарная зо­на», фигурирующий при анализе риска пожара, как прави­ло, соответствует понятию пожарного отсека, употребляю­щемуся при детерминистических исследованиях пожара.

Пожарные отсеки защищены огнестойкими стенами и пе­рекрытиями.)

Для определения вероятности распространения пожара между отсеками (с учетом идентификации, типа и зоны действия систем обнаружения и тушения пожара, количест­ва и типа факторов, преодоления защитных свойств перего­родок между отсеками) разработана модель, которая до­пускает, что распространение пожара будет иметь место только в том случае, если он не обнаружен и не потушен своевременно и перегородка между пожарными отсеками повреждена или ее огнестойкость занижена по отношению к горючей нагрузке отсека, где произошел пожар. Вероят­ность распространения пожара между отсеками kl и k2 можно представить в виде следующей формулы:

Q№,^₂) = P(S_fl)P(B_fl-*2),

где Р (Sa) —вероятность отказа систем обнаружения и ту­шения в отсеке k/; Р (Bk\-t2) — вероятность разрушения перегородки между отсеками kl и k2.

Статистическая модель ликвидации пожара использует­ся для прогнозирования вероятности отказа установок по­жаротушения в пределах времени.

Время срабатывания установок пожаротушения в иде­альном случае должно быть выражено в зависимости от распределения вероятностей, которое учитывает следующие характеристики объекта: надежность и время срабатывания установок пожарной сигнализации, надежность и эффектив­ность автоматического тушения пожара, время применения ручных пожарных огнетушителей.

Этот тип анализа применим для развития распределений дискретных вероятностей к двум характерным случаям. Вероятность определенной стадии развития пожара i может быть представлена в виде

Q(FgS) = f_tg(Z)(l- F_is(t)dt,

О

где Fts (1) — вероятность полного тушения пожара до вре­мени t; ftg (t) dt — вероятность, что время, необходимое для достижения стадии развития пожара, приходится на промежуток между t и

Наличие установок пожарной сигнализации и тушения пожаров, а также данные о времени срабатывания исполь-

 

 

зуются для получения распределения вероятностей по вре­мени, необходимого для локализации пожара.

Время срабатывания пожарных извещателей может быть определено по корреляциям данных испытаний, куда входят размеры помещения, расстояние между извещате­лями, характеристики пожара и скорость газообмена. Дан­ных о несрабатывании установок сигнализации а пожаро­тушения не - так много» однако они есть, и некоторые из них приведены ниже.  . .

При учете каждого из указанных факторов были выве­дены распределения кумулятивных вероятностей времени срабатывания в местах типовой прокладки кабеля в дизель­ном помещении. В обоих случаях дымовые извещатели устанавливались у потолка на расстоянии 3 м. Прогнози­руемое среднее время срабатывания извещателей при по­жарах в каналах прокладки кабеля и в помещениях дизель­ных составляло соответственно 1,6 и 5 мин. Существуют три аспекта, контролирующих вероятность того, что пожар будет потушен: наличие автоматических систем пожароту­шения и сигнализации, своевременное срабатывание и эф­фективность тушения. Выше даны оценки непригодности к работе установок пожаротушения и сигнализации.

В анализе риска пожара необходимо учитывать и на­дежность внутренних перегородок. Ниже представлены ве­роятности отказов при различных типах противопожарных ограждений.

Противопожарные двери я огнестойкие перегородки , , , 0,074 Пожарные заслонки я вентиляционные отверстия с клапаном 0,003 Пожарные стены я уплотнения 0,(0И

Необходимо подчеркнуть, что при использовании пред­ставленных данных для развития модели непригодности

40

1 - ' •

Л J                                                                                                                 * *

1 всей системы протнвдрюжар во й защиты в анализе нербхо- . ; двыо убыывать различны е зависимости между рй&итным н . » формами защиты.

Известно, что риск, связанный с использованием АЭС, ■ ■ в значительной степени определяется цепью аварий, вызран- * ; ных пожаром. Важно иметь в виду, что пожар на АЭС мо­. ; жет оказаться причиной повреждения самых разнообразных ‘ i средств и систем обеспечения безопасности. Чтобы эффек­тивно- решить проблему вызванной пожаром цепи аварий и установить, что обусловленный этими авариями риск на­

, ; холится на достаточно низком уровне, необходимо иметь возможность четко идентифицировать те последствия п ож а-

• ра, которые повышают риск, связанный с использованием ; АЭС, Только при этом условен можно идентифицировать

, и эффективно реализовать необходимые защитные меры (в форме конструктивных или эксплуатационных изменений

' ■ или инструкций).

Результаты анализа пожара как события, являющегося общей причиной ряда аварийных событий, повышающих риск, связанный с использованием АЭС, приводят к выводу о недостаточной эффективности существующих правил по­жарной безопасности для АЭС, особенно для реакторов на БН.

Фирма Palo Applications (шт. Калифорния, США) вы­полнила специальные исследования риска возникновения пожара и развития пожарной ситуации для АЭС. Главным результатом этого исследования является вывод о том, что существующие инструкции недостаточно точно идентифи­цируют наиболее существенные аварийные последствия по­жара. Вместо того чтобы направить внимание на борьбу

• с наиболее серьезными последствиями пожара, эти инструк- 1 ции требуют использования дорогостоящих систем и защит­. ных средств (а также соответствующих методов анализа)

для предотвращения сравнительно больших пожаров. В ре­зультате существенно снижается экономическая эффектив­ность мероприятий по противопожарной защите.

По итогам исследования сделан вывод, что создание эко­; номнческя эффективной системы противопожарной безопас­ности, по-видимому, должно дать особенно ощутимые ре­

: зультаты для сраваительно новых типов станций, таких, как ‘ станция с реакторами на БН .

Метод исследования, примененный специалистами фир­мы Palo Applications, представляет собой метод анализа

' общей причалы, основанной на систематическом иепользо-

47

. •

а                                                                                                                                     •

■

ванин дедуктивных моделей отказа систем безопасности станции, а также на использования доступного метода ге­нерации выбранной совокупности Выбранная совокуп­ность — это логичная комбинация событий, одновременное протекание которых может вызвать заранее заданное не­желательное состояние системы (в данном случае расплав­ление активной зоны реактора). Физическое местонахож­дение каждого компонента в анализируемых системах ко­дируется в виде идентификатора события на дереве отказов системы.

Следующий шаг анализа состоит в том, чтобы разумно ограничить задачу, решив, какие типы вызванных пожаром аварий являются важными. Так, например, рассматрива­лись последовательности аварий, Включавшие либо пожар в одной точке, либо пожар, распространившийся в соседние точки, либо сочетание пожара в одной точке с ве связанной с пожаром аварией где-либо на станции. Благодаря рас­смотрению всех этих ситуаций была исключена возможность необоснованного исключения из анализа каких-либо ава­рийных событий как несущественных.

В качестве дальнейших шагов следует тщательно и пол­ностью идентифицировать те комбинации отказов систем или агрегатов, которые находятся в пределах выбранных рамок решения задачи. В данном случае это значит иден­тифицировать все выбранные совокупности, включавшие агрегаты в двух или менее точках, за исключением тех со­вокупностей, в которых было по меньшей мере по два аг­регата в каждой из двух ' несоседних точек (что означает' два отдельных пожара или множественные случайные ава­рии). ■ .

Поскольку многие из идентичных выбранных совокупно­стей могут содержать большое количество агрегатов и сис­тем (напомним, что критерием - для включения в рассмотре- нне данной выбранной совокупности является не количе­ство содержащихся в ней элементов, а количество отдельных точек станции, связанных с этими элементами), необходимо произвести серию «модуляризаций» логической модели, чтобы гарантировать ее полноту я эффективность. Первая модуляризация производится относительно место­нахождения. Иначе говоря, все агрегаты (или события), связанные с некоторым определённым местонахождением, рассматриваются как идентичные события. Затем выбира­ется код генерации выбранных совокупностей и генериру­ются «выбранные совокупности местонахождения». После 41

этого можно идентифицировать те местонахождения, кото­рые могут быть включены в рассматриваемую последова­тельность аварий, и все события на дереве, не связанные с этими местонахождениями, можно спокойно отбросить, не боясь потерять какую-либо важную информацию.

Эта первая модуляризация значительно уменьшит раз­мер дерева событий и его сложность. Если, однако, все еще нет возможности генерировать все необходимые выбранные совокупности, можно произвести дальнейшую модуляриза­цию (на этот раз в отношении логической структуры). Вво­дятся модули, состоящие из множества реальных систем и агрегатов, и генерация выбранных совокупностей значи­тельно упрощается. Если в дальнейшем эти модули окажут­ся важными, они могут быть раскрыты и детально проана­лизированы. Если же нет, то эта процедура позволит ис­ключить лишние детали.

На основании полученных в результате выбранных со­вокупностей можно составить первоначальный список важ­ных аварийных событий, связанных с пожаром. Затем сле­дует изучить эти события, чтобы определить потенциальные возможности существующих систем борьбы с пожаром, от­носительную подверженность определенных систем и агре­гатов возникновению пожара, вероятность возникновения пожара в данной точке, а также вероятность случайных (не связанных с пожаром) аварий. С учетом этих соображений первоначальный перечень связанных с пожаром аварийных событий можно свести к списку наиболее важных событий и сравнить риск, связанный с этими событиями, с другими источниками риска.

Таким образом, описанный метод анализа представляет собой непрерывно сужающийся процесс модуляризации сна­чала относительно местонахождения, а затем относительно логической структуры. Такой подход имеет два основных аспекта, он облегчает анализ больших, сложных систем, сводя к минимуму необходимость в детальной информации относительно подверженности компонентов действию основ­ного события, до тех пор, пока не будет показана важность этой информации; он гарантирует, что все потенциально важные последовательности аварийных событий (например), такие, которые включают выбранные совокупности, лишь частично затрагиваемые изучаемым главным событием-при­чиной) не исключаются из рассмотрения до тех пор, пока не будет показано, что они являются несущественными.

Именно эти аспекты отличают описываемый подход от

других используемых дедуктивных методов или от индук­тивных методов, применяемых в серийной методике анализа пожара. При использовании метода сужающего анализа единственным требуемым средством расчета является эф­фективный генератор выбранных совокупностей. При реше­нии практических задач, когда требуется рассматривать сложные системы, распространяющиеся пожары или собы­тия, не связанные с пожаром, описанный выше метод име­ет, по-видимому, явные преимущества по сравнению с зара­нее составленной компьютерной программой.

Как один из частных методов определения вероятности риска предложен метод, позволяющий оценить вероятность нарушения определенных функций безопасности АЭС вслед­ствие пожара при моделировании различных возможных на­правлений развития пожара. Вероятность нарушения функ­ций безопасности АЭС для каждой зоны может быть оце­нена путем анализа ситуаций пожара с учетом наиболее важных компонентов зоны. • Ситуации моделируются как деревья событий, состоящие из стадий развития пожара, и соответствуют сгораемым компонентам или типам горю­чих материалов.

При моделировании АЭС необходимо исходить из ее об­щих характеристик и рассматривать все вопросы с точки зрения возникновения на станции самой тяжелой аварии, при этом следует учитывать коэффициент, определяющий соотношение общего количества аварий и возникающих по­жаров.

Зоны пожара с наивысшими значениями вероятности на­рушения функций безопасности могут быть выбраны как наиболее опасные по отношению к сохранению общей без­опасности АЭС. Эти значения вероятности могут быть на­ложены на основные последовательности событий переход­ного процесса аварии на АЭС, чтобы получить оценку веро­ятности повреждения активной зоны ядерного реактора в результате пожара.

В общем случае метод включает следующие пять основ­ных этапов:

1) определение функций безопасности станции;

2) разработка булева определения эффективности сра­батывания для каждой функции безопасности. Если функ­ции безопасности представлены в виде древовидных схем, их соответствующие булевы выражения могут быть найдены с помощью машинных методов вычисления, что обеспечи­

ло

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 255; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!