Журнал "ВЕСТНИК УКРАИНСКОГО ЯДЕРНОГО ОБЩЕСТВА"
№№ 3-4 (33-34),
декабрь 1998 г.


ВЕСТРОН

СИСТЕМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИБЛИЖАЮТ ЯДЕРНЫЕ РЕАКТОРЫ, СПРОЕКТИРОВАННЫЕ В СССР, К УСТАНОВКАМ ЗАПАДНОГО ТИПА

История вопроса

Проекты, связанные с установкой систем представления параметров безопасности (СППБ) на ядерных силовых установках советской конструкции, берут свое начало от двух значительных событий, имевших место в ядерной энергетике, - аварий на АЭС Тримайл Айленд в 1979 г. и на блоке 4 Чернобыльской АЭС в 1986 г.

После аварии на АЭС Тримайл Айленд Комиссия США по ядерному регулированию выпустила отчет NUREG-0696, в котором было дано разъяснение планов мероприятий на АЭС Тримайл Айленд по повышению безопасности ядерных энергоблоков. В этом отчете было дано определение СППБ и описаны концепции критических функций безопасности и обнаружения неисправностей. Как указано в NUREG-0696, основная функция СППБ состоит в "оказании помощи оператору в части быстрого обнаружения аномальных рабочих режимов". После выпуска отчета NUREG-0696 компания "Вестингхауз" разработала общий проект СППБ, который был утвержден Комиссией США по ядерному регулированию и затем дорабатывался в ходе согласований для конкретных параметров энергоблоков.

Следствием аварии на Чернобыльской АЭС стала подготовка совместных российско-украинских и западных обзоров реакторов советской конструкции, в результате выполнения этих обзоров была установлена недостаточность систем АСУ ТП реакторов типа РБМК по отношению к западным стандартам. Что касается реакторов типа ВВЭР, в обзорах было сказано, что хотя по большей части эти системы и являются достаточными, они уже исчерпали свой срок службы или близки к этому, и что эти системы обладают недостатками в отношении человеко-машинного интерфейса.

Эти и другие результаты послужили стимулом для разработки и осуществления программ повышения ядерной безопасности, финансируемых правительствами США и других западных стран. Одна из таких программ, финансируемая министерством энергетики США, обеспечивает создание СППБ для реакторов РБМК (в том числе и на ЧАЭС) и ВВЭР-1000 в Украине. В рамках этой программы компания "Вестингхауз" получила контракты на создание СППБ для 11 энергоблоков с реакторами РБМК и ВВЭР-1000.

Различия в типах реакторов

Основные характеристики реакторов ВВЭР-1000 сходны с характеристиками реакторов с водой под давлением (PWR) конструкции компании "Вестингхауз". Подобно большинству ядерных энергоблоков, работающих на легкой воде, в реакторах ВВЭС вода используется как для генерирования пара, так и для охлаждения реактора. Вода также действует в качестве замедлителя нейтронов, повышая возможности реакции давления и способствуя безопасной эксплуатации, поскольку потеря воды приводит к замедлению ядерной реакции.

Хотя реакторы PWR и ВВЭР сходны между собой, они также имеют различия, которые являются результатом тех инфраструктур, которые использовались при проектировании, реализации и эксплуатации этих реакторов. Это приводит к различиям в отношении безопасности и надежности указанных двух типов реакторов.

В реакторах типа РБМК вместо воды в качестве замедлителя используется графит. В отличие от реакторов PWR и ВВЭР ядерная цепная реакция и выходная мощность реакторов РБМК возрастают в случае перегрева охлаждающей воды и превращения ее в пар. Эта проектная характеристика, которая может быть скорректирована за счет степени обогащения топлива, и послужила главной причиной аварии на ЧАЭС.

Кроме этого, в обзорах по безопасности был сделан вывод о том, что возможности систем устранения аварий на реакторах РБМК ограничены и что эти системы являются неэффективными, а также о том, что системы управления реактором недостаточно гибки для того, чтобы обеспечить успешное восстановление.

Необходимость внедрения СППБ

Ввиду наличия неблагоприятных проектных характеристик и недостаточно эффективных систем АСУ ТП реакторы типа РБМК являются основным "кандидатом" на проведение немедленной модернизации АСУ ТП. Реализация СППБ является логическим этапом этого процесса.

Принимая во внимание относительную сложность реакторов РБМК по сравнению с PWR, очевиден тот факт, что вероятность возникновения значительных событий на реакторах РБМК является неприемлемой. Значительную озабоченность вызывает задержка существующей АСУ ТП в отношении представления информации операторам (порядка 20 минут от ввода данных до их представления). СППБ, способная быстро обрабатывать входные данные от различных систем энергоблока и предоставлять исчерпывающую, информативную и своевременную сводную информацию операторам энергоблока, представляет собой чрезвычайно ценное средство. Она может предупреждать операторов о потенциальных проблемах на достаточно раннем этапе, что позволяет принимать эффективные меры с помощью существующих систем управления, а затем сообщать об аномальных режимах, возникающих в ходе процесса восстановления. Такие ранние предупреждения в сочетании с позитивными действиями оператора могут предотвратить возникновение тяжелой аварии.

Реакторы типа ВВЭР, являясь значительно более безопасными, чем РБМК, все же имеют проблемы, связанные с достаточностью человеко-машинного интерфейса с блочной АСУ ТП. В дополнение к тому, что стандарты систем человеко-машинного интерфейса ниже западных, системы АСУ ТП либо исчерпали свой ресурс, либо быстро приближаются к этому пределу. Поэтому дополнение существующих АСУ ТП энергоблоков за счет СППБ приводит к улучшению получаемой оператором информации и, следовательно, к повышению возможностей оператора в части применения существующих АСУ ТП. Это может обеспечить более безопасную эксплуатацию до тех пор , пока существующие системы не будут модернизированы в более полном объеме.

СППБ обеспечивает энергоблокам с реакторами РБМК и ВВЭР не только немедленные эксплуатационное выгоды, но и представляет собой платформу, которая может быть расширена с целью модернизации блочных систем верхнего уровня, поскольку конфигурация СППБ включает в себя то же самое оборудование, которое может быть использовано для замены блочной ИВС.

Таким образом, становится ясной целесообразность установки СППБ: предоставление операторам энергоблоков быстрого и эффективного средства для определения местонахождения проблем и реализации такой платформы, которая является первым этапом создания новых модернизированных систем АСУ ТП.

ОРГАНИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОМПАНИИ "ВЕСТИНГХАУЗ"

История вопроса

Компания "Вестингхауз" работает на международном рынке в течение весьма продолжительного времени. Даже в бывшем Советском Союзе название компании хорошо известно более 70 лет.

Опыт работы компании на международном рынке показывает, что партнерский подход обеспечивает очень хорошие результаты. Сочетание технического и производственного опыта сильного национального партнера обеспечивает зарубежным заказчикам получение технически совершенного продукта за счет использования национального технического опыта и поддержки. После распада Советского Союза компания "Вестингхауз", как и другие фирмы, понимает, что возможности предоставления современных систем АСУ ТП атомным электростанциям в России и Украине будут материализованы и что осуществление этой задачи потребует применения партнерского подхода.

Совместные предприятия

Партнерские отношения с национальными компаниями являются непременным практическим условием участия в работе на внутренних рынках России и Украины. Понимая наличие значительного потенциала рынка АСУ ТП для ядерных реакторов советской конструкции, компания "Вестингхауз" еще в начале 90-х годов начала поиски жизнеспособных местных партнеров. К середине десятилетия компания уже имела договоры о создании совместных предприятий в обеих странах.

В 1994 году компания "Вестингхауз" подписала соглашение о создании консорциума с "Хартроном" - разработчиком систем управления для ракетно- космической техники Советского Союза. Это соглашение послужило базой для создания СП "Вестрон", основной уставной задачей которого стала разработка АСУ ТП для АЭС Украины. Существенным фактором осуществления такого сотрудничества стало решение Кабинета Министров Украины о назначении "Хартрона" генеральным проектировщиком и исполнителем программы модернизации АСУ ТП на АЭС Украины.

Имея частичное финансирование из гранта Нанна-Лугара, предназначенного для конверсии оборонной промышленности, "Вестрон" в скором времени обрел репутацию в ходе выполнения заказов на модернизацию информационно-вычислительных систем (ИВС) для Южно-Украинской и Запорожской АЭС. Работая над этими заказами, получил возможность применения технологии, переданной компанией "Вестингхауз", и сформировал инженерно-технический коллектив, который в настоящее время насчитывает 85 человек.

В 1996 году, после двух лет переговоров и обсуждений, в России было создано СП "Вестек". НИКИЭТ - главный российский партнер - является разработчиком реакторов РБМК и функциональных проектов по контракту на СППБ для реакторов РБМК.

Реализация проектов СППБ

План реализации проектов СППБ в России и Украине потребовал объединения усилий компании "Вестингхауз" и национальных партнеров, а также сочетания опыта зарубежной деятельности компании с требованиями к осуществлению контрактов на СППБ, финансируемых Министерством Энергетики США. История работы в Украине является в этом отношении чрезвычайно показательной, впоследствии она послужила моделью для сотрудничества в России.

До того, как получить контракты на реакторы ВВЭР-1000, компания "Вестингхауз" осуществила вышеприведенный объединенный подход при выполнении первых контрактов "Вестрона" на модернизацию ИВС. Возможности украинских участников в сочетании с передачей технологии позволили компании "Вестингхауз" ускорить достижение поставленных целей по реализации модели осуществления проекта. После того, как первые проекты были успешно выполнены, появилась значительная уверенность в том, что такая модель может быть использована и для проектов СППБ. Вкратце эту модель можно описать следующим образом:

"Вестингхауз" обеспечивает общее управление проектом и контроль за ходом проектирования; "Вестрон", действуя в качестве агента "Вестингхауза", обеспечивает управление проектом и координацию работы украинских участников.

Комплектующие, а также системное и прикладное программное обеспечение предоставляются компанией "Вестингхауз" в соостветствии с лицензионным соглашением, подписанным с "Вестроном". Там, где это практически целесообразно, для поставки части комплектующих, например, металлических конструктивных шкафов, используются местные поставщики.

"Вестрон" производит сборку комплектующих в систему в соответствии с архитектурой, разработанной совместно "Вестингхаузом" и "Вестроном". После этого "Вестрон" выполняет необходимые испытания отдельных узлов и оборудования системы.

"Вестрон" разрабатывает программное обеспечение на основе функционального проекта системы и стандартного прикладного программного обеспечения "Вестингхауза". Затем он производит кодирование и испытания этого программного обеспечения и вводит его в собранную систему вместе с графическими видеокадрами.

"Вестрон" интегрирует и испытывает полностью сконфигурированную систему, подготавливая ее к заводским приемочным испытаниям. Методики испытаний разрабатываются "Вестроном" (и, при необходимости, другими украинскими организациями) и рассматриваются "Вестингхаузом".

"Вестрон" поставляет систему на электростанцию, после чего осуществляется техническое руководство украинскими субподрядчиками, выполняющими монтаж и сборку. Испытания и приемочные испытания на площадке проводятся под техническим руководством "Вестрона" с использованием процедур, разработанных "Вестроном" и другими украинскими организациями.

Подводя итог, следует отметить, что основная часть работы по внедрению системы выполняется в Украине "Вестроном" и другими украинскими организациями. Сюда входят подготовка функционального проекта, проектирование и реализация программного обеспечения и графики, испытания, проектирование монтажных работ, монтаж, пуско-наладка и поддержка лицензирования. Использование такой модели в Украине по большей части оказалось весьма успешным.

В силу обстоятельств, связанных с графиком осуществления контракта на СППБ для реакторов РБМК, "Вестек" не смог в полной мере реализовать эту модель на первых системах. В частности, сборка и испытания оборудования проводились "Вестингхаузом" за пределами России. Однако в соответствии с контрактами на новые системы эта работа будет перенесена на производственные мощности "Вестека" в Москве с целью полномасштабной реализации той модели, которая оказалась успешной в Украине.

Состояние проекта СППБ для ВВЭР

Первоначальный контракт на поставку СППБ для ВВЭР-1000, подписанный в 1997 году с компанией "Бернз энд Роу энтерпрайзиз" - главным подрядчиком Министерства Энергетики США - включал в себя поставку двух пилотных систем (для блока 1 ХАЭС и блока 5 ЗАЭС), а также на поставку системы подготовки программного обеспечения украинской организации, ответственной за выполнение функционального проекта (эта организация была оговорена в контракте). Отсутствие опыта функционального проектирования у этой организации потребовало выполнения каждого проекта в два этапа.

1-й этап включал в себя монтаж оборудования системы и установку предварительного прикладного ядерного программного обеспечения и графических видеокадров; эта работа для обоих блоков была выполнена к середине 1998 года.

2-й этап включает выполнение всех интерфейсов с другими блочными системами АСУ ТП и установку окончательного комплекта прикладного ядерного программного обеспечения и графических видеокадров. По графику выполнение этой работы для обоих блоков намечено на декабрь 1998 года.

Используя в качестве базы ИВС, установленную на блоке 1 ЮУ АЭС, в 1998 году был заключен контракт на поэтапную постановку дополнительной СППБ. 1-й этап, завершенный в середине 1998 года, включает в себя монтаж первоначального комплекта оборудования СППБ и установку предварительного комплекта прикладного ядерного программного обеспечения и графических видеокадров СППБ на единую с ИВС платформу.

Завершение реализации СППБ на блоке 1 ЮУ АЭС, включающее монтаж дополнительных рабочих станций, блоков распределенной обработки данных, а также окончательного варианта программного обеспечения и видеокадров, намечено на апрель 1999 года.

В 1998 году "Вестингхауз" получил еще три контракта на блок 2 ЮУ АЭС, блок 3 РАЭС. Эти контракты сейчас находятся в стадии согласования (адаптация общего проекта к характеристикам конкретных блоков). Монтаж систем намечен на конец 1999 года.

Состояние проекта СППБ для РБМК

Первоначальный контракт на поставку СППБ для РБМК был подписан в 1995 году с компанией "Парсонс Пауэр" - главным подрядчиком Министерства Энергетики США - на пилотную систему для блока 2 Курской АЭС, а также на поставку системы подготовки программного обеспечения российской организации, ответственной за выполнение функционального проекта (НИКИЭТ). Система для блока 2 КАЭС была установлена в 1996 году и введена в промышленную эксплуатацию в июле 1997 года.

В 1997 году "Вестингхауз" получил контракты на СППБ для блока 4 Ленинградской АЭС и блока 3 ЧАЭС, выполнение этих контрактов намечено на конец 1998 года и начало 1999 года соответственно.

В результате успешного выполнения этих проектов была начата работа над проектами для блока 3 Ленинградской АЭС, блока 3 Смоленской АЭС и блока 3 Курской АЭС. В конечном счете НИКИЭТ и "Вестек", так же, как и "Вестрон", смогут обеспечить полномасштабную поддержку в части техобслуживания, внесения изменений и дальнейшего расширения этих систем на всех российских блоках при минимальном участии "Вестингхауза".

Заключение

Основываясь на опыте, приобретенном в Украине и России, "Вестингхауз" в настоящее время намерен осуществить потенциальные проекты на блоках 5 и 6 АЭС Козлодуй в Болгарии.

В России "Вестингхауз" совместно с НИКИЭТ был выбран для выполнения модернизации системы СКАЛА на Ленинградской АЭС (вычислительные комплексы, ИВС). Одновременно совместное предприятие "Вестингхауза" - "Вестрон" - было определено в качестве поставщика ИВС для АЭС Украины.

Кроме имеющихся проектов СППБ и текущих возможностей, в ближайшие 5-10 лет на рынке определенно будет существовать спрос. С учетом того факта, что существующие на АЭС системы АСУ ТП близки к исчерпанию своего ресурса или уже превысили его, потребность в модернизации и замене этих систем будет возрастать. Основываясь на данных "Вестрона" о том, что стоимость АСУ ТП для ядерного энергоблока составляет примерно 200 млн. долларов США, многочисленные ректоры советской конструкции, работающие в странах Восточной Европы, России и Украине, образуют крупный потенциальный рынок.

Подход "Вестингхауза", основанный на значительной степени участия национальных организаций, направлен на то, чтобы сделать модернизацию с использованием современной технологии как можно более экономичной. Опыт, приобретенный в ходе выполнения проектов СППБ, показал высокую эффективность и успешность такого подхода.

Ларри Э. Хорнер

К списку публикаций 1998 года >>

ЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПУБЛИКАЦИИ
ООО Вестрон

Телефон: +380-57-717-0601
Украина, г. Харьков, 61070,

Телефон/факс: +380-57-717-7956
ул. Академика Проскуры, 1

E-mail: office@westron.kharkov.ua