Научно-методические и практические основы разработки и внедрения базы данных для вывода из эксплуатации блока АЭС с реакторной установкой РБМК-1000

Осуществление полного цикла работ по выводу из эксплуатации блока АЭС является масштабным организационным и техническим мероприятием, во многом сопоставимым по объему требуемых для его реализации временных, материальных и трудовых ресурсов с процессом первоначального сооружения блока.

Вывод из эксплуатации энергоблока АЭС — комплексный процесс, включающий несколько этапов, на которых осуществляется разработка локальной (объектовой) концепции вывода из эксплуатации, программы вывода из эксплуатации, проведение комплексного инженерного и радиационного обследования, разработка проекта вывода из эксплуатации, дезактивация и демонтаж оборудования, обращение с РАО и т. д. На любом этапе вывода из эксплуатации принятие обоснованных решений может гарантироваться исключительно наличием и полнотой требуемой для этих целей информации.

Некоторые из работающих в Российской Федерации энергоблоков уже исчерпали свой проектный срок эксплуатации или подходят к его завершению. Согласно [1] в период с 2000 по 2010гг. 15 блоков российских АЭС исчерпают проектный срок службы. Среди них первый и второй энергоблоки Ленинградской и Курской атомных станций с реакторами РБМК-1000, четыре энергоблока Билибинской АЭС с реакторами ЭГП-12, энергоблоки Нововоронежской АЭС с реактором типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000 и другие. В сложившихся в России экономических условиях эксплуатация этих блоков продлевается на 15−20 лет. Однако спустя этот промежуток времени работы по выводу из эксплуатации указанных блоков должны быть неизбежно начаты.

В мировой практике используют два основных варианта вывода из эксплуатации энергоблоков атомных станций: немедленный демонтаж реакторных конструкций (ОЕСОИ) и отложенный демонтаж конструкций реактора, который осуществляют после определенного периода их безопасного сохранения (БАРЗТОЯ).

Основной проблемой при выводе из эксплуатации блока АЭС является проблема переработки и удаления для последующего хранения или захоронения радиоактивных отходов, которые будут образовываться как при демонтаже реактора, так и радиоактивных конструкций блока. В настоящее время в России отсутствуют хранилища и могильники РАО, требуемые при выводе из эксплуатации блока атомной станции. Этот фактор, а также сложности с финансированием для осуществления немедленного демонтажа радиоактивных конструкций реактора определяют выбор варианта БАЕБТОЯ как основного для вывода из эксплуатации блоков атомных станций в России. В частности, этот вариант был выбран при разработке программ вывода из эксплуатации блоков Ленинградской и Курской АЭС [2−7].

Вариант ЗАРЭТОЯ характеризуется достаточно длительным временем сохранения радиоактивных конструкций блока под наблюдением. Например, при выводе из эксплуатации блоков первой и второй очереди ЛАЭС длительность этого этапа в программах вывода из эксплуатации принята не менее 50 лет [2−7]. В таких условиях сохранение и передача всей необходимой информации последующим поколениям специалистов, которые будут осуществлять работы по демонтажу реакторной установки и оборудования энергоблоков, становится важнейшей задачей, так как наличие достоверной информации напрямую влияет на безопасность и экономичность проведения работ по ВЭ. Тем более, что в силу ряда причин на действующих АЭС России в настоящее время хранение проектной и эксплуатационной документации организовано, как правило, только на бумажном носителе. В течение срока эксплуатации часть информации безвозвратно утрачивается, бумажный носитель информации приходит в негодное состояние. Зачастую важные сведения об истории эксплуатации блока АЭС содержатся только в памяти специалистов и утрачиваются при их уходе со станции.

Очевидно, что кардинально изменить ситуацию с информационным сопровождением работ по ВЭ возможно только при создании специальной, целенаправленно обновляемой и поддерживаемой на протяжении всей длительности процесса ВЭ базы данных проектной и эксплуатационной документации блока АЭС, обеспечивающей ее долговременное и надежное хранение — базы данных по выводу из эксплуатации (БДВЭ) блока АЭС. Заблаговременное внедрение и наполнение такой базы данных по выводу из эксплуатации позволит централизованно сохранить и передать всю необходимую документацию и данные, требуемые для практического осуществления вывода из эксплуатации, будущим поколениям специалистов.

Представленная работа посвящена разработке и определению научно-методических и практических основ создания базы данных по выводу из эксплуатации блоков АЭС с РБМК, внедренной на Ленинградской АЭС, и внедряемой в настоящее время на Курской АЭС и Смоленской АЭС в рамках выполнения перечня мероприятий для подготовки к выводу из эксплуатации блоков в связи с завершением их проектного срока эксплуатации [8−13].

В работе проанализирован международный опыт применения информационных систем в процессе ВЭ блоков АЭС и РУ различного назначения, требования отечественных нормативно-технических документов к применению БДВЭ в процессе ВЭ. Рассмотрены преимущества и недостатки различных способов организации БДВЭ, обоснована организация БДВЭ в виде информационной системы для ЭВМ — информационной системы базы данных по выводу из эксплуатации (ИС БДВЭ). Проанализировано применение и жизненный цикл ИС БДВЭ в контексте завершающей стадии жизненного цикла блока АЭС. Разработана концептуальная программно-техническая архитектура ИС БДВЭ, определены основные функциональные подсистемы ИС БДВЭ, рассмотрены вопросы классификации и структурирования информации в ИС БДВЭ. Разработаны общие требования к информационному наполнению БДВЭ блока АЭС. На основе указанных требований сформирован базовый набор информации об оборудовании, системах, компонентах блока АЭС с РБМК, его площадки, подлежащей вводу в ИС БДВЭ на этапах подготовки к выводу и вывода из эксплуатации блока АЭС с РБМК. Разработаны базовые требования к реализации БДВЭ как информационной системы для ЭВМ, включая необходимые виды обеспечений. Представлены достигнутые результаты и план дальнейших работ по информационному наполнению и развитию ИС БДВЭ Ленинградской АЭС.

Структура содержания работы включает: список терминов и определений, список принятых сокращений, введение, шесть глав, заключение, приложение и список использованной литературы.

Работа представлена на 154 страницах и включает 6 таблиц, 42 рисунка и 49 ссылок на литературные источники.

В главе 1 приведен обзор и анализ международного опыта применения информационных систем в процессе ВЭ блоков АЭС и реакторных установок различного назначения.

В главе 2 проанализирована российская нормативно-техническая и организационно-распорядительная документация, посвященная проблематике ВЭ блоков АЭС, проанализировано содержание Программ ВЭ блоков АЭС с РБМК ОАО «Концерн Энергоатом», концепция «Отраслевой информационной системы вывода из эксплуатации ядерно и радиационно-опасных объектов Госкорпорации «Росатом». Обобщены и проанализированы данные с целью определения исходных требований к БДВЭ блока АЭС.

В главе 3 на основе результатов анализа, выполненного в предыдущих главах, проанализированы различные способы организации БДВЭ. Обоснован способ организации БДВЭ в виде информационной системы для ЭВМ — ИС БДВЭ. С учетом современных тенденций к продлению срока службы действующих блоков АЭС проанализирован жизненный цикл и применение ИС БДВЭ в контексте завершающих этапов эксплуатации и в процессе вывода из эксплуатации блока АЭС. Выделены пять фаз жизненного цикла ИС БДВЭ.

В главе 4 разработаны общие требования к информационному наполнению БДВЭ блока АЭС, определены основные логические информационные разделы БДВЭ. Осуществлен выбор оптимальной идеологии организации информационной архитектуры ИС БДВЭ и рассмотрены способы представления и доступа к информации ИС БДВЭ конечных пользователей с учетом специфических задач, решаемых системой. С учетом проведенного анализа определены основные информационные, аналитические и обеспечивающие подсистемы ИС БДВЭ.

В главе 5 разработаны требования к информационному наполнению ИС БДВЭ блока АЭС с РБМК базовой информацией, которая должна быть введена на начальных стадиях наполнения ИС БДВЭ еще при эксплуатации блока АЭС. С учетом многообразия всей информации о блоке АЭС предложенный в главе подход позволяет четко выделить оптимальное подмножество информации, первоначально вводимой в ИС БДВЭ блока АЭС с РБМК.

В главе б осуществлена разработка перечня требований к функциональным и техническим возможностям ИС БДВЭ, определены общие требования к видам обеспечений ИС БДВЭ.

В приложении, изложены практические результаты работ по созданию ИС БДВЭ блоков Ленинградской АЭС, выполненных в период с 2003 по 2009 гг., представлены планы дальнейшего развития работ по формированию ИС БДВЭ ЛАЭС.

Целью работы являлось определение научно-методических и практических основ разработки, внедрения и применения базы данных по выводу из эксплуатации применительно к блоку АЭС с РБМК и, в частности, блокам ЛАЭС, выполненной в виде программного обеспечения для ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в выявлении и всестороннем анализе факторов и ограничений, оказывающих влияние на способ практической реализации, информационную архитектуру и информационное наполнение, функциональные и технические возможности, аппаратно-программную среду для разработки и функционирования базы данных вывода из эксплуатации, а также в создании комплекса научно-методических подходов для учета влияния этих факторов и ограничений при разработке, внедрении, наполнении и применении базы данных.

Практическая ценность работы. Результаты настоящей работы использованы при создании и внедрении базы данных по выводу из эксплуатации блоков Ленинградской АЭС, создании в настоящее время ИС БДВЭ блоков Курской АЭС и Смоленской АЭС, ИС БДВЭ ПУГР ОАО «Сибирский химический комбинат» и ИС БДВЭ ПУГР «ПО «МАЯК», а также приняты за основу при разработке руководящего документа Эксплуатирующей организации «Типовая структура базы данных для вывода из эксплуатации блока атомной станции» (РД ЭО 0582−2005) и Концепции «Отраслевой информационной системы вывода из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов Госкорпорации «Росатом».

На защиту выносятся:

• обоснование места и роли базы данных в процессе подготовки к выводу и выводе из эксплуатации блоков АЭС, определение типового жизненного цикла ИС БДВЭ блока АЭС в контексте завершающих этапов эксплуатации и этапов вывода из эксплуатации блока АЭС;

• комплекс научно-методических и практических требований к информационному наполнению и содержанию информационных разделов БДВЭ;

• обоснование выбора практического способа реализации базы данных по выводу из эксплуатации блока АЭС в виде информационной системы для ЭВМ, а также выбор архитектуры ИС БДВЭ и состава ее подсистем;

• первоначальный состав инженерно-технической информации об оборудовании, системах, компонентах блока АЭС с РБМК, его площадки, подлежащей вводу в ИС БДВЭ на начальном этапе наполнения ИС БДВЭ блока АЭС с РБМК;

• комплекс базовых требований к функциональным и техническим возможностям БДВЭ блока АЭС с РБМК при ее практической реализации как информационной системы для ЭВМ.

Личный вклад автора: в качестве руководителя работ он принимал участие в организации и проведении всего комплекса исследований, осуществлял сбор, подготовку, анализ и систематизацию исходных данных, необходимых для выполнения работы, осуществлял разработку требований к базе данных по выводу из эксплуатации, а также руководство и координацию работ групп специалистов, непосредственно осуществлявших создание базы данных.

Основные результаты работы доложены на: 14-ой ежегодной конференции ЯО России (Россия, Калининская АЭС, 2003 г.), международном семинаре по снятию с эксплуатации атомных энергоблоков и обращению с радиоактивными отходами (Украина, Чернобыльская АЭС, 2003 г.) и миссиях технической поддержки по проблемам вывода из эксплуатации и обращения с РАО при выводе из эксплуатации АЭС (Украина, Чернобыльская АЭС, 2004 г. и 2008 г.), проводимых под эгидой BAO АЭС-МЦ, международной Конференции «РАДЛЕГ-РАДИНФО-2005» (Москва, 2005), международной Конференции «РАДЛЕГ-РАДИНФО-2006» (Москва, 2006), IX российской научной конференции «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях» (г. Обнинск, 2006 г.), международном техническом совещании по проекту ТАСИС R2.04/03 по выводу из эксплуатации блоков 1,2 НвАЭС (г.Нововоронеж, 2007 г.), 6-ой международной научно-технической конференции «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики» — МНТК-2008, Научно-практической конференции «Вывод из эксплуатации объектов использования атомной энергии» (Вывод-2009, Москва, 2−5 июня 2009 г.), Международном совещании «Реализация мероприятий по подготовке к снятию с эксплуатации энергоблоков АЭС» (Чернобыльский центр, г. Славутич, Украина, 13−16 октября 2009 г), а также в ряде публикаций в научно-технических журналах.

6.4. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 6.

1. Создание ИС БДВЭ осуществляется как комплекс взаимосвязанных технических и организационных мероприятий.

2. В процессе создания ИС БДВЭ должны принимать участие не только специалисты фирмы-разработчика, но и специалисты многих подразделений АЭС. Без активного вовлечения в процесс поиска, подготовки и структурирования информации для внесения в ИС БДВЭ персонала АЭС, эффективная реализация ИС БДВЭ не представляется возможной.

3. В случае принятия решения о создании и включении в состав ИС БДВЭ инженерных трехмерных моделей необходимо взаимодействовать с проектными организациями — Главным конструктором РУ и Генеральным проектировщиком блоков АЭС, так как документация, имеющаяся на АЭС, как правило, не является в достаточной степени полной и актуальной.

4. При создании ИС БДВЭ необходимо учитывать существующую на АЭС информационную инфраструктуру средств вычислительной техники, уже внедренные и применяемые на АЭС программные комплексы. Особенно значительное внимание необходимо уделять организации информационного обмена ИС БДВЭ с системами.

ТОиР, управления оборотом РАО, системами автоматизированного контроля радиационной обстановки. В случае отсутствия подобных систем на АЭС, ИС БДВЭ может в будущем послужить основой для их создания.

5. При внедрении ИС БДВЭ большой объем работ связан с подготовкой помещений, закупкой техники и программного обеспечения, обучением персонала и другими организационными мероприятиями.

6. В связи с тем, что создание ИС БДВЭ требует привлечения различных организаций и наличия экспертизы в различных отраслях знаний, создание этой системы должно осуществляться специализированной организацией, сочетающей в себе глубокие знания в широком спектре информационных технологий (создания информационных систем, разработки трехмерных моделей, проектирование) с достаточным опытом и знаниями в предметной области атомной энергетики в целом и, в частности, этапа вывода из эксплуатации блоков АЭС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По итогам выполненной работы можно сформулировать ее основные результаты и выводы:

1. Проработаны научно-методические и практические основы разработки, внедрения и применения базы данных по выводу из эксплуатации применительно к блоку АЭС с РБМК, выполненной в виде программного обеспечения для ЭВМ.

2. Разработка требований и рекомендаций к составу ее информационного наполнения, перечню подсистем и способам представления информации, порядку ее реализации и внедрения осуществлена с учетом требований нормативно-технической документации, отечественного и зарубежного опыта применения информационных систем в процессе вывода из эксплуатации блоков АЭС и реакторных установок различного назначения.

3. С точки зрения организационно-технических аспектов создания ИС БДВЭ определено и обосновано:

— Практическое создание эффективной БДВЭ на сегодняшний день возможно только в виде информационной системы для ЭВМ.

— Выделение основных фаз жизненного цикла ИС БДВЭ блока АЭС в привязке к завершающим этапам эксплуатации и вывода из эксплуатации блока АЭС, а также эволюция места и роли ИС БДВЭ на завершающих этапах эксплуатации и стадии вывода из эксплуатации блока АЭС.

— Создание ИС БДВЭ является длительным и многоэтапным процессом. Срок создания и внедрения ИС БДВЭ для блоков АЭС, исчерпавших проектный срок службы или приближающихся к его завершению и еще не имеющих ИС БДВЭ, не может быть менее 4−5 лет. Этот фактор определяет необходимость начала работ по созданию ИС БДВЭ блока АЭС сразу после разработки и утверждения Программы вывода из эксплуатации блока АЭС. Это обеспечит наличие уже предварительно наполненной ИС БДВЭ к моменту окончания стадии эксплуатации блока АЭС. Факт продления срока службы блока АЭС не может являться основанием для отсрочки начала работ по созданию ИС БДВЭ. В случае принятия решения о продление срока службы блока, сформированную ИС БДВЭ следует также использовать для информационного обеспечения работ по продлению срока службы.

— Для очередей АЭС, состоящих из спаренных блоков, представляется целесообразным и экономически оправданным применение единой ИС БДВЭ для всех блоков очереди. Начало работ по созданию ИС БДВЭ для таких блоков необходимо приурочивать к утверждению Программы вывода из эксплуатации первого из спаренных блоков.

— Для АЭС, состоящих из нескольких очередей, представляется целесообразным и экономически оправданным создание единой ИС БДВЭ, охватывающей все очереди АЭС в целом.

С точки зрения информационного наполнения ИС БДВЭ определено и обосновано:

— Логические информационные блоки ИС БДВЭ. Сформированы требования к их содержанию, в целом, применимые для определения информационного наполнения ИС БДВЭ для блоков АЭС с любыми типами реакторов.

— На основе состава и содержания логических информационных блоков, анализа способов реализации ИС БДВЭ в виде информационной системы для ЭВМ, а также анализа эффективных способов представления и хранения информации в ИС БДВЭ определен состав базовых информационных подсистем ИС БДВЭ.

— Применение инженерных трехмерных и двухмерных моделей блока АЭС в составе ИС БДВЭ. Определено, что в ИС БДВЭ следует реализовать визуально-графический интерфейс, основанный на применении инженерных двухи трехмерных моделей блока, его площадки и зоны наблюдения станции, основных систем и оборудования блока, важных для процесса вывода из эксплуатации.

— Предложен практический алгоритм определения базового информационного наполнения для информационных подсистем ИС БДВЭ, на основе которого, а также с учетом практического опыта разработаны детализированные требования к первоначальному наполнению ИС БДВЭ блока АЭС с РБМК.

Впервые в отрасли создана ИС БДВЭ Ленинградской АЭС, охватывающая две площадки и четыре блока одной из крупнейших АЭС России. В процессе создания ИС БДВЭ блоков 1−4 Л АЭС создана не только сама система, но и важные для информационного обеспечения работ по ВЭ нормативные документы. Полученный методический и практический опыт, а также разработанная документация обеспечат в будущем разумное по срокам, методически и практически проработанное и экономически выгодное внедрение ИС БДВЭ для блоков АЭС ОАО «Концерн Энергоатом».

Результаты настоящей работы внедрены на Ленинградской АЭС, одобрены руководством ОАО «Концерн Энергоатом» и рекомендованы им для использования филиалами — атомными станциями в целях создания информационных систем баз данных по подготовке энергоблоков к выводу из эксплуатации.