СЕЙСМОБЕЗОПАСНОСТЬ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ

Атомная энергетика России опирается на всестороннее решение проблем безопасности функционирования атомных станций, к которым не в последнюю очередь относится и сейсмическая безопасность (рис. 57).

В настоящее время особую актуальность приобретает ревизия оценок сейсмической опасности атомных энергетических объектов в стабильных континентальных областях России. Это связано с тем, что за последние годы наблюдалась резкая активизация сейсмической активности Земли. Так, в частности, произошли Суматринское землетрясение с магнитудой 9,1, начавшееся в Индийском океане 26 декабря 2004 г., землетрясение Тохоку с магнитудой 9, имевшее место в Тихом океане у берегов Японии

Рис. 57

Опасные факторы, угрожающие АЭС

11 марта 2011г., и другие сильные землетрясения. Достаточно сказать, что эти два землетрясения входят в первую пятерку списка сильнейших (по магнитуде) землетрясений всех времен. Вследствие этого ряда катастрофических землетрясений в современном мировом сейсмологическом сообществе в последние годы формируются новые направления исследований, связанные с идеями о наступлении периода глобальной активизации сейсмичности, охватывающей даже стабильные регионы континентальной земной коры.

Подавляющее большинство российских АЭС, как действующих, так и проектируемых и строящихся, расположено в пределах стабильной платформенной территории, где возникновение сильных землетрясений, которые могли бы оказать влияние на функциональность АЭС, в исторический период времени не зафиксировано. Тем не менее, учитывая повышенные требования к сейсмической безопасности российских АЭС, в федеральных нормах и правилах в области использования атомной энергии НП-031-01 «Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций», введенных в действие в 2002 г., указывается: «Для вновь проектируемых атомных станций независимо от сейсмичности площадки сейсмические ускорения, соответствующие максимальному расчетному землетрясению, должны приниматься не менее 0,lg ».

Под максимальным расчетным землетрясением (MP3) понимается землетрясение максимальной интенсивности на площадке АЭС с повторяемостью один раз в 10 тыс. лет. Максимальное ускорение грунта, равное десятой доле ускорения свободного падения (0,lg), соответствует сейсмической интенсивности VII баллов по шкале сейсмической интенсивности Медведева — Шпонхойера — Кар- ника MSK-64. Такое землетрясение классифицируется по шкале MSK-64 как очень сильное, приводящее к повреждению зданий.

Несмотря на консерватизм этой оценки, у специалистов в области проектирования атомных станций вызывает тревогу вопрос состояния сейсмической безопасности ряда атомных станций, а именно тех, которые были построены по проектам 1960-1970-х гг. с учетом старых карт общего сейсмического районирования, на которых вся платформенная территория России была отнесена к зоне с сейсмичностью менее 5 баллов. В определенной степени это беспокойство связано с авариями последних лет на японских атомных станциях, которые произошли вследствие землетрясений. Ниигатское землетрясение с магнитудой 6,6, произошедшее 16 июля 2007 г., вызвало на АЭС «Касивадзаки-Карива» нештатную ситуацию, приведшую к утечке радиации. Землетрясение Тохоку 11 марта 2011 г. с магнитудой 9 вызвало радиационную аварию на АЭС «Фукусима-1» (рис. 58).

Основным нормативным документом, обеспечивающим одинаковую степень инженерного риска для всей территории России и предназначенным для осуществления антисейсмических мероприятий при строительстве объ-

Рис. 58

Разрушение атомной электростанции «Фукусима-1» ектов разной категории ответственности и сроков службы, является комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-97 издания 1998 г. К основному комплекту, состоящему из трех карт А, В и С, дополнением входит и карта D со средней повторяемостью сейсмических сотрясений на данной площадке один раз в 10 тыс. лет, построенная в Институте физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН специально для оценки сейсмической опасности атомно-энергетических объектов на территории РФ (см. цв. вкл., ил. 15).

Для уточнения сейсмических условий на площадках АЭС проводятся специальные работы по уточнению общего сейсмического районирования, детальному сейсмическому районированию (ДСР) и сейсмическому микрорайонированию (СМР).

После аварии на АЭС «Фукусима-1» Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору с учетом методологии оценок риска и безопасности атомных станций, которая была подготовлена Западноевропейской ассоциацией регулирующих органов и согласована Европейской комиссией, были разработаны предложения по пересмотру подходов к безопасности атомных станций России, проведению анализа безопасности энергоблоков российских АЭС по предложенным стресс-тестам. В результаты стресс-тестов, которые в кратчайшие сроки были проведены ОАО «Концерн Росэнергоатом» на всех действующих АЭС, входит анализ природных явлений, включая наиболее важные — землетрясения.

Оценка сейсмостойкости действующих российских АЭС проводилась по данным актуализированной карты ОСР-97*, результатам специальных работ по ДСР районов размещения АЭС и СМР площадок АЭС, выполненных в разные годы. Здесь следует отметить, что проектирование АЭС в 1960-1980-х гг. велось по существующим на тот момент времени нормативным документам, отличающимся от сегодняшних, а сейсмические условия принимались по картам общего сейсмического районирования 1950-1970-х гг. Как нормативные документы, так и карты общего сейсмического районирования следующего поколения (ОСР-97, ОСР-97*), действующие в настоящее время, прошли процесс существенной модификации в соответствии с новейшими достижениями науки, производства и самого процесса проектирования. Сейсмотектонические схемы, положенные в основу карты сейсмического районирования СР-68 и карты общего сейсмического районирования ОСР-78, были достаточно схематичны из-за недостатка исходных данных (отсутствия современных геофизических методов глубинных исследований, данных космического дистанционного зондирования и т.д.). Территория Русской платформы, где расположены практически все российские АЭС, считалась асейсмичной, что противоречит современным представлениям (например, Калининградские землетрясения 2004 г. с магнитудой 4,3 и 4,7 и интенсивностью 7 баллов произошли в зоне, ранее считавшейся асейсмичной).

Изменившиеся методы исследования, применимые в настоящее время, внесли существенные коррективы как в представления о сейсмичности платформенных территорий, так и в карты сейсмического районирования и, как следствие, в соответствующие нормативные документы.

Сравнение исходных параметров MP3 по карте OCP-97-D* с заложенными в проект показывает, что для Балаковской, Белоярской, Калининской, Курской, Ленинградской, Ростовской, Смоленской АЭС исходная сейсмическая интенсивность MP3 не превышает заложенную в проект. Для ряда АЭС, проект которых был разработан в годы действия старых карт сейсмического районирования, а именно Билибинской, Кольской и Нововоронежской АЭС, исходные параметры MP3 по карте OCP-97-D* превышают те, которые были изначально заложены в проект, и требуется проведение дополнительных работ по уточнению геодинамических и сейсмических условий площадок АЭС для подтверждения или уточнения ранее полученных оценок.

В 2011 г. выполнены работы по уточнению существующих оценок сейсмической опасности района размещения

Билибинской АЭС и получению окончательной величины сейсмических воздействий на промплощадку. Обобщены результаты всех работ, выполнены расчеты параметров сейсмического режима, получена окончательная оценка сейсмичности. Подтверждены сотрясаемость не более 4 баллов при максимальных ускорениях 0,02g для уровня проектного землетрясения (ПЗ) и не более 5 баллов при максимальных ускорениях 0,035g для уровня MP3.

Технологическими регламентами эксплуатации энергоблоков Кольской АЭС предписывается выполнить остановку реакторов воздействием на ключ (кнопку) аварийной защиты при возникновении землетрясения силой более 5 баллов, определяемого по аппаратуре мониторинга сейсмической обстановки на промплощадке Кольской АЭС. Ликвидировать последствия сейсмических воздействий, превышающих проектные требования, должны средства, предназначенные для управления запро- ектными авариями. Действия персонала определяются руководствами по управлению запроектными авариями и документом «Мероприятия по действиям персонала при полном обесточивании АЭС с потерей охлаждающей воды».

Непрерывный мониторинг сейсмических условий площадки Нововоронежской АЭС начиная с 2001 г. проводится на основе локальной сети сейсмических станций. Локальная сеть опирается на сейсмические станции, входящие в федеральную сеть сейсмических станций России, что повышает качество наблюдений. Долгосрочный сейсмический мониторинг района размещения Нововоронежской АЭС позволил накопить данные для оценки сейсмического режима района размещения АЭС и его стабильности во времени. Все несущие конструкции существующих зданий и сооружений I категории сейсмостойкости 3-го и 4-го энергоблоков выдерживают сейсмическое воздействие уровня MP3. В проекте 3-го и 4-го энергоблоков для существующих строительных конструкций в качестве сейсмического воздействия рассматривались воздействия интенсивностью при ПЗ — 4 балла, при MP3 — менее 5 баллов по шкале MSK-64.

Для блоков №3,4 разрабатывается проект индустриальной антисейсмической защиты. Для вновь сооруженных зданий, в том числе для нового здания резервной дизельной электростанции, приняты следующие параметры сейсмического воздействия уровня MP3: максимальное горизонтальное ускорение на свободной поверхности грунта — 0,1#; максимальное вертикальное ускорение на свободной поверхности грунта — 0,05#. Проекты вновь сооружаемых зданий безопасности 5-го энергоблока и резервной дизельной электростанции, а также тоннелей систем безопасности разработаны на сейсмическое воздействие 7 баллов (0,1#) в соответствии с «Нормами проектирования сейсмостойких атомных станций». Несущие строительные конструкции остальных зданий и сооружений I категории сейсмостойкости гарантированно воспринимают сейсмическое воздействие уровня MP3. Здание отдельно стоящего хранилища отработанного топлива рассчитано на сейсмическое воздействие интенсивностью 7 баллов (0,1#). На блоке № 5 реализован проект индустриальной антисейсмической защиты с выводом сигнала на блочный щит управления. Для этого энергоблока интенсивность сейсмического воздействия, при котором сохраняется целостность защитной оболочки, составляет 8 баллов (0,2-0,25#).

В 2012 г. ОАО «Концерн Росэнергоатом» следующим образом определило критерии достаточности по сейсмическим воздействиям на действующие АЭС.

Принять увеличение на 40% установленного для промплощадки пикового ускорения грунта для уровня MP3.

Сейсмическую переоценку действующих АЭС в соответствии с критерием достаточности рекомендуется проводить по детерминистской методике граничной сейсмостойкости (Seismic Margin Assessment).

Для определения несущей способности строительных конструкций с учетом увеличения на 40% пикового ускорения грунта использовать нормативные значения нагрузок и прочностных характеристик материалов, руководствуясь при этом формулировками предельных состояний I, II и III уровней и подходами методики граничной сейсмостойкости.

Для снижения последствий запроектных аварий на АЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом» разработало план мероприятий. В частности, по результатам НИОКР должна быть уточнена оценка сейсмической опасности действующих АЭС России с составлением типового набора параметров сейсмических воздействий для расчета сейсмостойкости АЭС.

НИОКР предполагает переработку огромных объемов геологической, геофизической, тектонической и сейсмологической информации по большой части территории РФ, проведение натурных наблюдений для записи сейсмических колебаний акселерометрами и велосиметрами от сейсмических событий различного генезиса на площадках АЭС и в ближнем районе с их последующей обработкой, математическое моделирование сейсмических воздействий и т. д.

Сейсмическое микрорайонирование на площадках АЭС проводилось в период проектирования АЭС, и результаты работ по СМР были получены десятки лет тому назад. За этот достаточно длительный период времени грунтовые условия в силу техногенной нагрузки могли претерпеть значительные изменения.

В план мероприятий входит пересмотр и уточнение результатов СМР на площадках действующих АЭС.

Инструментальными наблюдениями методами инженерной сейсмометрии планируется регистрация и обработка микроколебаний для определения натурных (собственных) частот и форм собственных колебаний зданий и сооружений I категории по условиям их ответственности за радиационную и ядерную безопасность (в соответствии с «Нормами строительного проектирования АС с реакторами различного типа» ПиН АЭ-5.6). Все это позволяет проводить динамический мониторинг основных зданий и сооружений АЭС и интегральную оценку состояния конструкций. Результаты динамических исследований послужат также для уточнения и адаптации расчетных конечно-элементных моделей.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >