По словам Олега Сараева, генерального директора концерна «Росэнергоатом», сегодня в отрасли циркулирует достаточно много инновационных предложений, связанных с будущим атомной энергетики.
Источник: портал "Управление производством"
Марина Гавришенко
По словам Олега Сараева, генерального директора концерна «Росэнергоатом», сегодня в отрасли циркулирует достаточно много инновационных предложений, связанных с будущим атомной энергетики.
«Наша задача – выбрать лучшее из хорошего, при этом государственная поддержка имеющихся инноваций должна быть обеспечена самым широким спектром действий», – подчеркнул он.
Калининская АЭС – из числа развивающихся, растущих станций, на которых внедрение инноваций – часть ежедневной, почти рутинной работы.
Все началось с третьего энергоблока Калининской АЭС (КАЭС), проект которого учитывал мировой опыт эксплуатации аналогичных блоков. При его сооружении было внедрено более полутора тысяч технических решений, направленных на повышение безопасности и надежности эксплуатации. Благодаря им, этот блок отличается от других серийных блоков качественно новым уровнем автоматизации систем управления технологическими процессами, а также систем безопасности АЭС.
В чем суть внедренных на КАЭС инноваций?
Меньше усилий, больше стабильности
После пуска второго энергоблока работа с ядерным топливом ежегодно совершенствовалась. А с 1998 г. на Калининской АЭС, первой среди российских атомных станций, началось внедрение нового вида топлива – ТВСА (тепловыделяющие сборки альтернативные). Сначала испытывали опытные образцы, сегодня на всех блоках станции применяются уже модифицированные конструкции, обладающие характеристиками на уровне мировых стандартов.
На Калининской АЭС осуществлен перевод активных зон на тепловыделяющие сборки альтернативной конструкции повышенной жесткости с уран-гадолиниевым топливом. Их внедрение позволило снять проблему формоизменения ТВС и связанные с ней ограничения допустимой мощности реакторной установки, существенно увеличить глубину выгорания топлива, сократить время на перегрузки, а также перейти на 4-летний топливный цикл.
При разработке конструкции альтернативной ТВС внимание было направлено, прежде всего, на то, чтобы свести к минимуму отрицательные последствия термомеханического и радиационного воздействия и обеспечить геометрическую стабильность ТВСА. С этой целью в конструкции ТВСА ВВЭР-1000 реализованы следующие технические решения:
– введен постоянно действующий каркас из радиационно-стойкого циркониевого сплава, жесткость которого даже в случае полного исключения подкрепления со стороны твэлов достаточна для обеспечения геометрической стабильности ТВСА в составе активной зоны;
– обеспечена «однородность» ТВСА за счет использования по высоте активной части ТВСА конструкционных материалов одного класса (циркониевые сплавы), что исключает необходимость дополнительных внутренних усилий из-за разницы коэффициентов линейного расширения;
– сведены к минимуму усилия и изгибающие моменты, которые возникают вследствие неоднородного радиационно-термического роста элементов ТВСА, путем применения оптимизированных дистанционирующих решеток;
– обеспечена возможность независимого терморадиационного расширения для направляющих каналов.
Применение уран-гадолиниевого топлива позволило исключить затраты на изготовление и перестановки выемных сборок выгорающего поглотителя, а наличие уголков – увеличить скорости вертикального перемещения ТВСА и сократить время перегрузки топлива.
Контроль состояния активной зоны осуществляется с помощью новой АСУ ТП. В ее состав входит система контроля, управления и диагностики реакторной установки (СКУД), предназначенная для обеспечения безопасной и надежной эксплуатации реакторной установки в проектных режимах работы. Оперативное управление мощностью и энерговыделением активной зоны ведется по усовершенствованным алгоритмам. Для управления мощностью и энерговыделением используются 3 группы ПС СУЗ (на первом и втором блоках – по 2 группы). Дополнительно в ходе управления мощностью и энерговыделением применяется специализированная поддержка оператора с элементами расчетного прогнозирования, обеспечивающая визуализацию процессов управления с помощью временных графиков и фазовых диаграмм.
На третьем блоке Калининской АЭС была установлена прошедшая комплексную реконструкцию перегрузочная машина. Ее основные преимущества: двухканальная система управления, выполнение операций в автоматическом и ручном режимах, сокращение времени перегрузки топлива, наличие системы контроля герметичности оболочки топливных сборок, функционирующий тренажер. Теперь обучение персонала можно осуществлять непосредственно на работающей машине независимо от состояния блока.
Время перегрузки сокращается благодаря внедрению повышенных скоростей вертикального перемещения ТВСА, отсутствию демпфирующей платформы (используется на первой очереди для отправки отработавшего топлива).
Новый уровень надежности и защиты
В период, когда принималось решение по достройке на КАЭС блоков высокой степени готовности, стало очевидно, что система контроля в том виде, в каком она создана на первом и втором блоках, устарела и не может быть применена на новом блоке.
Группа специалистов Калининской станции начала активно продвигать идею создания на третьем блоке принципиально новой АСУ ТП. В Минатоме нашлись руководители, которые ее поддержали. Идея оказалась тем более своевременной, так как на высоком уровне назрела необходимость разработки новой отечественной системы контроля – появилась реальная перспектива заключения договоров о строительстве блоков на зарубежных площадках. Стоит отметить, что зарубежные заказчики всегда поднимают вопрос так называемой референтности. Их очень интересует, есть ли у российской организации, предлагающей свои услуги, опыт применения того или иного оборудования, тех или иных разработок на собственных объектах. И нужно было такой объект создать и показать в качестве наглядного примера российских достижений. Для этих целей и был выбран третий блок Калининской АЭС.
Так, впервые в нашей стране была реализована принципиально новая автоматизированная система управления технологическими процессами на базе программно-технических средств. К числу основных характеристик внедренной на Калининской атомной станции АСУ ТП можно отнести то, что применяемые программно-технические комплексы на базе ТПТС по управлению технологическими процессами АЭС позволяют широко использовать функции полной диагностики и контроля за техническими средствами управления АСУ ТП. Новые принципы построения структуры управления системой нацелены на обеспечение приоритетов безопасности и защиты объектов АЭС. В рамках АСУ ТП применяются диагностические комплексы, необходимые оператору для анализа ситуации при ликвидации аварийных процессов на блоке, при этом решения по управлению процессом в целом принимает и реализует оператор, который использует дисплейный принцип управления с автоматизированного рабочего места.
Первоначально на третьем блоке согласно проекту были смонтированы все основные подсистемы АСУ ТП. Было принято решение о модернизации технических средств автоматизированной системы управления технологическими процессами. В основу концепции управления новыми средствами АСУ ТП был положен аналог технических средств, применяемых на АЭС «Бушер», и созданной на этой станции структуры. Поставленные задачи были успешно выполнены, в результате чего появилась возможность в кратчайшие сроки приступить к активному монтажу подсистем АСУ ТП. В ходе его была выявлена необходимость полной замены некоторых проектных решений в помещениях АСУ ТП. Все эти операции проводились во время работы строителей и монтажников, нередко по эскизам и схемам в документации.
С ноября 2003 г. приступили к активной фазе приемки и монтажа оборудования в реакторном отделении блока. Основными моментами этого этапа можно считать организацию приемки и доставки оборудования с заводов-изготовителей и его монтаж непосредственно на штатные места. При этом предварительно были изготовлены и установлены кроссовые шкафы, выполнены работы по прокладке кабельных связей от исполнительных механизмов. После выполнения комплекса монтажных работ по обеспечению работоспособности ПТК на станции приступили к проведению монтажа и сдаче в автономную наладку оборудования. Наладочные работы на оборудовании АСУ ТП проводились одновременно с осуществлением запланированных технологических операций. Начиная с февраля 2004 г. специалисты перешли к комплексным наладочным работам при проверках подсистем оборудования. А в ноябре 2005 г. третий блок Калининской АЭС был сдан в промышленную эксплуатацию.
На КАЭС проводили испытания, которые не были предусмотрены обычной типовой программой ввода блока в эксплуатацию. В период горячей обкатки реактора была выключена верхняя часть системы контроля с целью проверки, можно ли при помощи средств низовой автоматики управлять процессом: остановить блок, перевести установку в подкритическое состояние, охладить блок и перевести в безопасное состояние. Испытания показали, что на 99,99% проект оказался верным. Система проявила высокую надежность. Оборудование не только современное, но и очень надежное, не требующее ежедневного, ежечасного обслуживания, – оно само себя диагностирует.
Подводя итоги, об АСУ ТП третьего блока Калининской АЭС можно сказать, что она представляет собой совершенно новый уровень эксплуатации. Ее отличает большая информативность и качественно иные возможности самодиагностики. Тем самым повышается надежность всей системы и соответственно энергоблока.
Проект оказался настолько удачным, что представитель Ростехнадзора, член комиссии по приемке АСУ ТП Владимир Дурнев выразил недоумение, почему до сих пор аналогичные системы управления не приняты на других блоках. Очевидные достоинства новой АСУ ТП позволили всем сторонам, участвовавшим в подписании акта о приемке ее в промышленную эксплуатацию, рекомендовать систему к использованию не только на строящихся, но и на модернизируемых блоках.
Приоритетная задача сегодняшнего дня, стоящая перед Калининской АЭС, – завершение строительства и запуск четвертого энергоблока, лицензия на достройку которого получена в 2007 году. После того как внедренные при строительстве третьего блока инновации хорошо себя зарекомендовали, естественно, что все они будут применены и на четвертом.
