PRoAtom - Обоснование безопасности: расчеты и просчеты

Приводятся материалы из конкретных отчетов в обоснование безопасности для аппаратов ВВЭР-2006 и ВВЭР-ТОИ, указаны реальные номера отчетов и номера рисунков из этих отчетов (работы выполнялись в НИЦ КИ). Эти материалы были представлены сотрудником НИЦ КИ С.П.Никоновым в рамках 123 семинара «Физика Ядерных реакторов» НИЦ «Курчатовский Институт» 25 января 2013г: От макро до микро моделирования гидродинамики внутриреакторного объема в рамках одного расчетного кода и нужно ли это для обоснования безопасности АЭС.

На семинаре речь, в основном, шла о возможностях моделирования реакторной установки, в частности ВВЭР-1000, расчетным кодом ATHLET. Кроме того были приведены результаты других пользователей этой программы с комментариями. Выводы семинара получились довольно неожиданными: никаких новых разработок не нужно. В тома по обоснованию безопасности можно вставлять что угодно, причем этим занимаются люди, многие из которых не только не понимают того, что они считают, для какого аппарата и как надо пользоваться расчетными программами, но представленные ими результаты заставляют задуматься об уровне их реального образования (конечно, речь не идет о реальном училище царских времен - там такого бы не допустили).

Вот два графика из результатов по анализу возможной аварийной ситуации, связанной с течью из первого контура во второй (она входит в список аварий для обоснования безопасности АЭС- 2006 обеих модификаций, наши новые разработки). В данном случае предполагается разрыв одной из трубок парогенератора, при этом вода из первого контура, а она радиоактивная, т.к. проходит через реактор, попадает во второй контур (где вода не активная) парогенератора и откуда возможен ее выброс в атмосферу. Не будем разбирать суть этого процесса, хотя он сам по себе довольно интересен, а остановимся лишь на результатах, которые показывают, какой расход идет в образовавшуюся течь, и сколько вытечет воды из первого контура во второй. С этой точки зрения вроде бы простая арифметическая задачка: вода из трубы вытекает в бассейн, известен расход каждую секунду, и известно время, в течение которого надо определить массу вытекшей воды. Вот результаты, которые представляют «расчетчики», один по расходу, другой по массе вытекшей воды.

Сразу же настораживает то, что графики по изменению расхода и вытекшей массы воды находятся не рядом – один по №2.1.6, а другой под №2.1.20, хотя было бы логично предположить, что они должны быть рядом, но, с другой стороны это не так важно, был бы результат нормальный. Ясно, что масса вытекшей воды – это площадь под графиком расхода (рис.2.1.6) и она должна совпадать с приведенными авторами результатами по вытекшей массе воды (рис.2.1.20). Если мы посмотрим на рис.2.1.6, то ясно, что одна большая клеточка на нем под графиком расхода составляет 2000 кг или 2 тонны воды (крупная цена делении по оси расхода 2 кг/сек, крупная цена деления по оси времени -1000 сек). Если посчитать только целые клеточки под графиком расхода за период 5000 секунд, то получим их 15, или 30 тонн, и это как минимум, т.к. остальные, нецелые, в сумме дадут еще примерно 6 тонн. А что мы видим на графике с вытекшей массой (рис.2.1.20). У этих счетоводов получилось меньше 28 тонн. Это ставит под сомнение вообще весь расчет. Вот вам и «обоснование безопасности», какое оно – судите сами. И это не ягодки, не цветочки, а только завязь. И что из этого может расцвести, не говоря о возможном плоде.

Вот вам другой перл, представляющий результаты этого же расчета (здесь добавлены еще данные по ВВЭР-ТОИ), который должен описывать изменение уровня в парогенераторе, фиксируемое специальным оборудованием и служащее при определенных положениях в качестве входного сигнала для работы различных систем станции, в том числе и аварийной защиты.

Здесь стоит немного рассказать об одной из систем, предполагаемых к использованию на установках ВВЭР-2006 и ВВЭР-ТОИ для контроля состояния одного из основных параметров, влияющего на работу всей установки. На парогенераторах эти установок предполагается наличие нескольких групп уровнемеров, предназначенных для различных целей. Основная из них, состоящая их 6-ти уровнемеров, расположена на одной из торцевых частей корпуса ПГ в диапазоне от 1,69 м до 3,26 м (считая о внутреннего основания низа ПГ). Четыре из этих уровнемеров используются в системе аварийной защиты, а два оставшихся - для защит (исключая систему АЗ), блокировок и регулятора уровня. В номинальных условиях уровень должен поддерживается на высоте примерно 2,70 см от низа (он определяется на основании показаний уровнемера данной группы + высота нижней отметки уровнемера – 1.69 м) с определенной точностью. Именно эти уровнемеры используются как инструмент обратной связи для всех систем управления, блокировок и защит разной степени. Уровнемер котловой воды (его нижняя точка 0.189 м, а верхняя 4.65 м), поведение которого представлено на графике, используется только при заполнении парогенератора водой и никак не используется в процессе работы установки. Другой информации эти счетоводы не представляют и, судя по материалам отчета, используют приведенные данные в качестве входного параметра при регулировке. Таким образом, в расчете при моделировании поведения установки используется то оборудование, которое реально для этих целей не предназначено и использоваться не будет. Это все равно, как при езде в автомобиле вы будете пользоваться не показаниями прибора на щитке управления, а мерной линейкой все время тыкать в бак с горючим. Что касается ВВЭР-ТОИ , то там пошли еще дальше, используя в качестве параметра при регулировании уровня массу котловой воды (никакой другой информации больше не представлено). Здесь уже одной мерной линейкой не обойдешься, если опять вернуться к сравнению с автомобилем. Здесь придется горючее из бака выливать и взвешивать, ясно, что так далеко не уедешь. Что можно сказать и об обоснованности безопасности АЭС, проводимой такими специалистами.

Конечно, это только маленький пример того, как работают эти ребята, но по нему можно судить о достоверности их расчетов безопасности. Вообще модель, которую эти счетоводы применяют для анализа (схема её была показана на семинаре и даны комментарии), говоря языком современной молодежи – полный «отстой». Однако ее используют для всех станций, которые они «обсчитывают». Кстати сказать, эта группа счетоводов отвечает и за аттестацию программы ATHLET.

Из других результатов, приведенных на этом семинаре по результатам «обоснования» безопасности, следует привести следующие, которые вообще ставят под сомнения адекватность восприятия действительности людьми, которые эти результаты представляют.

На рисунке справа мощность двух ПГ в стационарном состоянии превышает номинальную, причем в одном из ПГ более чем на 15%, и никаких вопросов у авторов не возникает, хотя обоснованная работа ПГ максимально на 107-108%. Может по результатам этих расчетов мы пойдем не на 1200 МВт (по проекту), а сразу на, как минимум, на 1300-1400 МВт, что там мелочиться. Результат говорит о неправильно работающей схеме. Ребята могли бы посмотреть, что делается в таких режимах (с одним неработающим ГЦН) на действующих станциях, какое там соотношение мощностей ПГ. Да зачем им это нужно.

Второй рисунок показывает, что «расчетчики» не заморачиваются: есть схема для ВВЭР-1000 (которую, кстати, и не они сделали), да используй ее спокойно и никаких тебе проблем. В условии сказано, что один из ПГ не работает, но почему-то вода подается во все ПГ. На вопрос экспертизы, в чем дело, они ответили, что три остальные-то работают и от них вода поступает во все ПГ, согласно проекта, о чем эксперт не знает. Им ответили, что возможность подачи воды во все ПГ при одном неработающем насосе возможна, согласно проекту, для ВВЭР-1000, но не В-491, где все системы независимы и отказ одного канала означает, что в эту систему вода подаваться не будет. Вот еще один характерный пример своеобразного подхода к проблеме обоснования безопасности.

По поводу этой же установки был приведен пример задержки во времени при работе системы аварийного ввода бора. В проекте указано: не менее 30 секунд. Авторы расчета использовали величину 18 секунд потому, что при задержке в 30 секунд не выполняются по их расчетам некоторые критерии безопасности. Однако необходимо либо утвердить значение 18 секунд вместо 30 в ПООБ (ссылки на какие-то письма и звонки по поводу возможной работы системы за другой период здесь не закономерны. Есть определенный регламент внесения изменений в ПООБ, а никаких изменений произведено не было), либо заявить, что при утвержденном регламенте работы критерии безопасности не выполняются. Здесь можно привести сравнение с подушкой безопасности в автомобиле. Предположим, что она должна открыться по регламенту, например, за 0.1 секунды, а вы в расчете показываете, что вы останетесь живы лишь при ее открытии за 0.05секунды (т.е. в два раза быстрее). Встает вопрос, а что в реальности будет – расчет или регламент, или надо вносить изменения в конструкцию или расчет плохой. Так и здесь.

Перейдем к следующему приведенному на семинаре примеру.

В чем вопрос, что тут этом графике не то. Не будем говорить о правильности поведения расхода в системе аварийной питательной воды, здесь вообще об этом нечего говорить, так как в проекте Нововоронежской АЭС-2 вообще нет системы аварийной питательной воды. Что они тут насчитали, что за агрегат – не понятно.

Перейдем к ВВЭР-ТОИ, хотя тут про него уже упоминали.

И снова из раздела реактивностных аварий, подключение неработающей петли. Опять мощность одного из ПГ в стационарном намного выше обоснованной, кроме того, перепад на реакторе после подключения петли и работе всех 4-х ГЦН оказался почти в полтора раза ниже нормы. Все это говорит о неадекватном описании используемой схемой установки.

Но все приведенные выше примеры не идут ни в какое сравнение со следующими.

Новое в термодинамике: температура оболочки твэл в максимально напряженном канале ниже температуры теплоносителя на выходе из реактора. Вообще говоря, это пример цинизма, доведенного до уровня хамства (В. Гюго, «Человек, который смеется»). И следующий пример подтверждает это.

После 600-ой секунды уже все ПГ изолированы, БРУА и БРУК закрыты, даже САР ПГ не работает (хотя он и при работе в данном случае ничего не изменил бы). Ну и куда исчезает вода из ПГ-ов? Масса во всех падает. Здесь уже новое в законе сохранения массы. На семинаре говорилось, что есть и обратные картины – с ростом массы в изолированной системе.

И это все продолжается не один год. Примеры охватывают период с 2007 года по настоящее время. И это ни один, ни два, а десятки отчетов, подписанных в институте, утвержденных выше. Причем не только по разрабатываемым проектам, но и по работающим станциям. Наличие такого качества расчетов, входящих в обоснование безопасности АЭС, ставит все это обоснование под большой вопрос.