Анализ безопасности АЭС "Темелин" (ВВЭР-100/320) на мощности 105%. сравнение результатов расчетов наименее благоприятных исходных событий по методу улучшенной оценки и по комбинированному методу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ безопасности АЭС "Темелин" (ВВЭР-100/320) на мощности 105%. сравнение результатов расчетов наименее благоприятных исходных событий по методу улучшенной оценки и по комбинированному методу

Мацек Й.

Бенчик М.

Крал П.

Кргоункова Е.

Лаговски Ф.

Меца Р.

ВВЕДЕНИЕ

Основой обоснования безопасности АС являются детерминистические анализы, когда для входных параметров используются единственные численные значения (с предполагаемой вероятностью, равной 1), что приводит к единственному значению результата. В Таблице 1 показаны различные методы проведений детерминистических анализов.

Таблица 1

В настоящее время в отчетах по безопасности АС многих стран применяется комбинированый метод, то есть использование расчетных кодов улучшенной оценки и консервативных допущений о работе систем и начальным и граничным условиям. Консервативные предположения о работе систем и консервативные исходные данные должны обеспечить, что расчитанные параметры не выйдут за пределы приемочных критериев для данного исходного события. Кроме этого, при анализе на каждое исходное событие накладываются единичный отказ и потеря внешнего электроснабжения (если усугубляет ситуацию). При этом для снижения количества расчетов часто используются излишне консервативные допущения, что влечет за собой излишне консервативные результаты, снижая тем самым запас по безопасности.

Повышение экономической эффективность эксплуатации АС путем повышения номинальной мощности приводит к уменьшению запаса по безопасности. Часто расчеты по консервативному или комбинированому методам дают значения, близкие к лицензионным пределам (приемочным критериям). Поэтому все большее применение находит метод улучшенной оценки (с оценкой неопределенности).

В Чешской республике метод улучшенной оценки применен для ряда исходных событий, которые анализируются в Отчете по обоснованию безопасности АЭС «Темелин» с РУ ввэр-100/320 при повышении номинальной мощности на 105%. Применяемый метод оценки неопределенности был разработан в GRS, Германия.

твэл паропровод температура топливо

Краткое описание примененного метода улучшенной оценки

Применяемый метод оценки неопределенности, разработанный в GRS, Германия, основан на так называемой формуле Уилкса для объема выборки, необходимого для определения с заданной вероятностью доверительного интервала для параметра выборки при заданной доверительной вероятности. Эта оценка не зависит от функциональной формы распределения совокупности, из которой извлечена выборка, а число и характер исходных неопределенностей не влияет на достоверность анализа.

Для оценки одностороннего доверительного интервала используется формула

1 - ?n ?

где ? - требуемая характеристика распределения вероятностей (квантиль, перцентиль),

? - доверительная вероятность,

n - количество расчетов.

Согласно этой формуле, для утврждения с вероятностью 0,95, что 95% значений исследуемого параметра не превысит верхнюю/нижнюю границу одностороннего доверительного интервала, необходимо провести как минимум 59 расчетов данного параметра. Эти значения и используются в анализе безопасности, где, как правило, определяются значения параметров, важных для безопасности АЭС, и сравниваются с предельными значениями (критериями приемки).

Определение значений требуемых параметров для данного исходного события по методике улучшенной оценки проводится следующим образом:

· Определяются величины, которые влияют на изменения требуемого параметра (параметров), их неопределенности и распределение.

· Подгатавливается 59 пакетов исходных данных со случайным набором отклоненных от номинального значения величин и один пакет со всеми номинальными значениями (базисный). Далее проводится рачет протекания процесса с использованием теплогидравлических программ улучшенной оценки.

· Полученные значения требуемых параметров (их изменение во времени) обрабатываются статистической программой SUSA (Software System for Uncertainty and Sensitivity Analyses), разработанной в GRS. Результатом является определение границы одностороннего доверительного интервала.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ПО КОМБИНИРОВАННОМУ МЕТОДУ

Расчеты для отчета по безопасности для АС «Темелин» с повышенной мощностью 104% (3120 МВт) проводились комбинированным методом с помощью программ улучшенной оценки RELAP5/MOD3.3 и ATHLET 2.1A/DYN3D. В Таблице 2 приведены результаты расчетов тех исходных событий, в которых значения расчитываемых параметров находятся близко значений соответствующих критериев приемки (выделены жирным шрифтом). Затененные клетки обозначают сценарии, которые были расчитаны с применением метода улучшенной оценки.

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ПО МЕТОДУ улучшенной оценки

Ниже приводятся результаты расчетов тех сценариев, которые при расчетах комбинированным методом показали наименее благоприятные результаты с точки зрения запаса по безопасности. И при расчетах методом улучшенной оценки делались определенные консервативные допущения (единичный отказ, допущения, касающиеся работы систем нормальной эксплуатации и т.п.). Для начальных условий принимались номинальные значения паараметров, за исключением тех параметров, влияние которых на процесс было предметом оценки.

Разрыв паропровода

Предполагается разрыв паропровода за паровым коллектором ПГ, расчет по ATHLET 2.1A/DYN3D.

В расчете были приняты следующие основные консервативные допущения:

· конец толпивного цикла, нулевая мощноать, работают 2 петли (1 и 3)

· нулевое остаточное тепловыделение

· отказ на ввод наиболее эффективной регулирующей кассеты СУЗ

· работает только 1 канал САОЗ (предполагается, что один канал в ремонте, на второй накладываетсх единичный отказ)

· сниженные характеристики насосов САОЗ (снижает подачу борного раствора в первый контур) и сниженная температура в баках САОЗ

· максимально возможный расход питательной воды в ПГ

· включение аварийной системы питательной воды ПГ одновременно с исходным событием, максимальный расход АПН

· включение вспомагательных насосов питательной воды ПГ одновременно с исходным событием, максимальный расход ВПЭН

Праметры, выбранные для определения границ одностороннего доверительного интервала, приведены в Таблице 3.

Таблица 3

Результатом анализа неопределенности температуры топлива в центре наиболее напряженного твэла являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 1). Диапазон неопределенностей заключен между значениями 1319°C и 1963°C. Максимальное значение температуры топлива в базисном расчете составляло 1364°C. Точность расчета, таким образом, составляет 1364 °C (консервативное значение было 2357°C).

Рис. 1 Температура топлива в центре наиболее напряженного твэла - верхняя и нижняя границы и базисный расчет

Результатом анализа неопределенности значений запаса до кризиса кипения (корреляция СrТ) являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 1). Диапазон неопределенностей заключен между значениями 1,862 и 2,251. Минимум запаса до кризиса кипения в базисном расчете составлял 1,963. Точность расчета, таким образом, составляет 1,963 .

Рис. 2 Запас до кризиса теплоотдачи - верхняя и нижняя границы и базисный расчет

Закрытие стопорных клапанов турбины

Расчет по RELAP5/MOD3.3.

В расчете были приняты следующие основные консервативные допущения:

· не предполагается останов ГЦН от сигналов, не относящихся к системам безопасности

· отказ БРУ-К

Отказ БРУ-А, накладываемый в комбинированном расчете как единичный отказ, в расчете улучшенной оценки был выбран в качестве варьируемого параметра.

Праметры, выбранные для определения границ одностороннего доверительного интервала, приведены в Таблице 4.

Таблица 4

Результатом анализа неопределенности давления во втором контуре являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 4). Диапазон неопределенностей заключен между значениями 7,11 МПа и 8,39 МПа. Максимальное значение давления во втором контуре в базисном расчете составляло 7,89 МПа. Точность расчета, таким образом, составляет 7,89 МПа (консервативное значение было 8,63 МПа).

Рис. 3 Давление во втором контуре - результат рачетов 59 комбинаций, базисного и консервативного расчетов

Рис. 4 Давление во втором контуре - верхняя и нижняя границы и базисный расчет

Потеря нормального расхода питательной воды

Расчет по RELAP5/MOD3.3.

В расчете были приняты следующие основные консервативные допущения:

· потеря внешнего электроснабжения в момент срабатывания АЗ-1

· первый сигнал на АЗ-1 не учитывается

· отказ одного дизель-генератора (т.е. отказ 1 трассы аварийной питательной воды) - единичный отказ

· отказ всех БРУ-А и одного ПК КД

Праметры, выбранные для определения границ одностороннего доверительного интервала, приведены в Таблице 5.

Таблица 5

Результатом анализа неопределенности давления в первом контуре являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 6). Диапазон неопределенностей заключен между значениями 16,89 МПа и 18,57 МПа. Максимальное значение давления во втором контуре в базисном расчете составляло 17,96 МПа. Точность расчета, таким образом, составляет 17,96 МПа (консервативное значение было 19,39 МПа).

Рис. 5 Давление в первом контуре - верхняя и нижняя границы и базисный расчет

Постепенное отключение ГЦН

Расчет по RELAP5/MOD3.3.

Праметры, выбранные для определения границ одностороннего доверительного интервала, приведены в Таблице 6.

Таблица 6

Результатом анализа неопределенности запаса до кризиса теплообмена являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 7). Минимальное значение запаса до кризиса теплообмена в базисном расчете составляло 1,825. Минимальное значение составляет 1,525 (консервативное значение было 1,297 МПа).

Рис. 6 Запас до кризиса теплообмена - результат рачетов 59 комбинаций, базисного и консервативного расчетов

Рис. 7 Запас до кризиса теплообмена - верхняя и нижняя границы

Непреднамеренное открытие ПК КД

Расчет по RELAP5/MOD3.3.

В расчете были приняты следующие основные консервативные допущения:

· потеря внешнего электроснабжения в момент (после) срабатывания АЗ-1

· работает только 1 канал САОЗ ВД и НД (предполагается, что один канал в ремонте, на второй накладываетсх единичный отказ)

· работают только 2 ГЕ (предполагается, что 2 ГЕ находятся в ремонте)

Праметры, выбранные для определения границ одностороннего доверительного интервала, приведены в Таблице 7.

Таблица 7

Результатом анализа неопределенности запаса до кризиса теплообмена являются верхняя и нижняя границы одностороннего доверительного интервала (Рис. 9). Минимальное значение составляет 1,580 (консервативное значение было 1,357 МПа).

Рис. 8 Запас до кризиса теплообмена - результат рачетов 59 комбинаций

Рис. 9 Запас до кризиса теплообмена - верхняя и нижняя границы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сравнение результатов расчетов с применением комбинированого метода и метода улучшенной оценки показывает, что для всех анализируемых случаев запас по безопасности повышается.

Размещено на Allbest.ru