Информационный бюллетень osint №21 сентябрь октябрь 2011 г

Н.А. Махутов: Председатель рабочей группы при президенте РАН по анализу риска и проблем безопасности, член-корреспондент РАН В проблемах модернизации экономики страны существенная роль отводится энергоэффективности и энергосбережению на основе модернизации и развития энергетики, энергетического машиностроения и энергоресурсов. В соответствии с этим должна осуществляться взаимоувязанная и научно обоснованная стратегия повышения уровня энергообеспечения жизнедеятельности человека, общества и государства и снижения рисков создания и функционирования действующих и проектируемых объектов современной энергетики [1]. Крупнейшие техногенные катастрофы последних десятилетий на стратегически важных объектах энергетики в нашей стране и за рубежом указывают на исключительную сложность и важность принципиально новых и научно обоснованных подходов к проектированию, созданию, эксплуатации и выводу из эксплуатации этих объектов. Тяжелые катастрофы на объектах атомной энергетики имели место в США (АЭС «Тримайл-Айленд», 1979 год), СССР (Чернобыльская АЭС, 1986 год), Япония (АЭС «Фукусима-1», 2011 год) с повреждениями и расплавлением активной зоны реакторов, взрывами и пожарами, выбросами радиоактивности в окружающую среду и нанесением ущерба жизни и здоровью операторов и населения. Крупнейшей в гидроэнергетике была катастрофа на отечественной Саяно-Шушенской ГЭС (2009 год). Тяжелые аварии имели место на парогенераторах ПГВ-1000, электрогенераторах мощностью 400–1200 МВт на Ленинградской АЭС и Костромской ГРЭС. Федеральные законы «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», «Об использовании атомной энергии», «О безопасности гидротехнических сооружений», «Об электроэнергетике» и «О техническом регулировании» предусматривают вывод на государственный уровень решение проблем безопасности через систему декларирования безопасности и государственных регламентов. Фундаментальные исследования по теории безопасности и рискам и научно-методические вопросы проектирования, строительства и эксплуатации сложных энергетических систем (ядерные реакторы, теплоэнергоустановки, гидротурбины) в пределах срока их службы требуют введения новых критериев оценки исходной и остаточной прочности, ресурса и живучести, которые характеризуют переход этих систем к предельному состоянию, угрожающему объектам, персоналу, населению и окружающей среде, что должно рассматриваться как неприемлемое и недопустимое. При этом одной из важнейших становится проблема циклической прочности несущих элементов рассматриваемого оборудования, в том числе в чрезвычайно широком диапазоне чисел циклов нагружения – от 100 до 1012 и более. В число базовых проблем обеспечения циклической прочности энергооборудования для всех стадий его жизненного цикла входят три главных: – расчетно-экспериментальный анализ напряженно-деформированных состояний (s, e) с учетом механических Рэ, термических , аэрогидродинамических , электромагнитных  и сейсмических  воздействий. При этом локальные напряжения  и деформации  зависят от эксплуатационного числа циклов нагружения Nэ, времени tэ и температуры tэ             ;         (1) – анализ закономерностей циклического упругого и упругопластического деформирования для варьируемых частот ft, амплитуд напряжений и деформаций , температур tи и времени tи             ;           (2) – анализ критериев и условий накопления повреждений dи, а также циклической долговечности  для стадий образования и развития трещин             .    (3)             Результаты экспериментальных и расчетных исследований на образцах, моделях и натурных конструкциях энергооборудования дают возможность определить запасы по напряжениям ns, деформациям ne, числу циклов nN, времени nt и размеру трещин nl             ,      (4) где индекс «с» относится к критической (предельной) величине соответствующей характеристики прочности, долговечности и трещиностойкости, а индекс «э» – к соответствующим величинам при эксплуатации.             Основными инициирующими факторами тяжелых катастроф на атомных станциях были опасные сейсмические воздействия  (АЭС «Фукусима», Япония), нерегламентированные тепловые  и механические Рэ воздействия (ЧАЭС, АЭС ТМА), наложенные усталостные повреждения dи и запредельные дефекты типа трещин lэ (СШ ГЭС, КГРЭС, ЛАЭС). Это обусловливало снижение запасов прочности, ресурса, живучести и рост рисков R(t) за счет техногенных RT(t), природных RS(t) и антропогенных RN(t) инициирующих и поражающих факторов             .         (5) Экономические риски R(t) для национальной экономики и национальной безопасности могут измеряться десятками и сотнями миллиардов рублей, потерями жизней и здоровья, нанесением значительных ущербов окружающей природной среде. На рисунке 1 показана комплексная блок-схема решения проблем обеспечения прочности и безопасности таких потенциально опасных энергетических объектов, как атомные электростанции (АЭС), тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), специальные энергоустановки (СЭ). Эти проблемы охватывают все стадии жизненного цикла объектов: проектирование, изготовление, испытания и эксплуатацию. Проектирование включает в себя разработку и согласование технического задания (ТЗ) с введением базовых требований по прочности, ресурсу и безопасности [2]. Сама разработка проекта состоит из ряда стадий (принципиальные схемы, предэскизный, технический и рабочий проекты). На этой стадии с использованием систем автоматизированного проектирования (САПР) разрабатываются физические и математические модели. На стадии проектирования проводится анализ прочности на основании нормативных и дополнительных расчетов и обосновывается исходный ресурс. Основными критериями и характеристиками таких расчетов являются: эксплуатационные нагрузки Р, температуры Т(t), числа циклов N, частоты f, характеристики сопротивления материалов R(sT, sB, sдп), деформации e, дефекты l. В качестве допустимых с использованием соотношений (1)–(4) обосновываются характеристики [N], [P], [l] с заданными величинами запасов n. По комплексу расчетных и эксплуатационных исследований составляется заключение о прочности, долговечности, ресурсе, живучести и безопасности рассматриваемых объектов.  Рис. 1. Блок-схема анализа прочности, живучести и безопасности энергооборудования На стадии изготовления решаются вопросы выбора, обоснования и развития технологий материалов и контроля. Для изготовленных элементов, систем и объектов в целом устанавливаются исходные состояния: фактические механические свойства и их отклонения от технических требований, уровень реальной дефектности несущих узлов, геометрические формы и их отклонения. Уточненные данные контроля заносятся в паспорта и в банки данных. Все эти характеристики являются исходной информацией о параметрах прочности Rm(sB), Rf(Sот), деформативности А (удлинений), Z (сужении), деформациях e, температуре t, скорости роста трещин dl/dN (или dl/dt.). На их основе проводится уточнение проектных характеристик прочности, долговечности, ресурса, живучести и безопасности. Стадия испытаний включает различные их виды и комбинации: автономные испытания (АИ) узлов, стендовые испытания узлов, агрегатов и изделий, огневые и имитационные испытания. Завершающими оказываются штатные испытания головных образцов с воспроизведением реальных эксплуатационных и экстремальных режимов. С использованием тех же критериев, что и для стадий проектирования и изготовления, проводится дополнительное уточнение допустимых предельных нагрузок [P] и долговечности [N]. На этой основе составляется заключение о ресурсе, методах последующего контроля, назначаются уточненные режимы эксплуатации. Для стадии ввода в эксплуатацию осуществляются предпусковые и пусковые испытания (холодная и горячая обкатка), физический пуск (с корректировкой всех систем поддержания эксплуатации) и ввод в эксплуатацию. При этом назначается и уточняется система штатной диагностики основных параметров: нагрузок P, температур T, циклов N, частот f, дефектов l (с использованием преимущественно штатных систем ультразвуковой диагностики УЗД). Для объектов высокой потенциальной опасности разрабатываются, создаются и применяются методы и системы оперативной диагностики аварийных ситуаций – с использованием тензо-, термометрии, акустической эмиссии (АЭ), термовидения (ТВ), импульсной голографии (ИМГОЛ). Получаемые при этом данные могут давать исходную информацию для включения систем автоматической защиты (САЗ) и систем автоматической оперативной защиты (САОЗ). На начальной стадии эксплуатации должна быть получена важнейшая информация по подтверждению или корректировке проектных решений о прочности, долговечности, ресурсе, живучести и безопасности. По мере исчерпания уточненного проектного ресурса проводится оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации. Для согласования всей информации для всех стадий жизненного цикла объекта должны использоваться унифицированные критерии и расчетные программы. При этом данные о ресурсе могут выводиться на блочные щиты управления (БЩУ) и бортовые счетчики ресурса (БСР) – ni/N. Применительно к стадии эксплуатации важным научно-техническим и экономическим вопросом становится также вопрос о безопасном выводе объектов из эксплуатации (особенно в случаях накопленных остаточных радиоактивных излучений Ф, химических воздействий, рабочих и аварийных воздействий на объекты, персонал и окружающую среду. Исключительно важное значение как для нашей страны, так и для других промышленно развитых стран имеет достигнутый уровень проектного обоснования безопасности потенциально опасных объектов, в том числе по критериям прочности и ресурса. Из данных о вероятностях и рисках техногенных аварий и катастроф на объектах с исключительно высокой потенциальной опасностью следует, что различие в уровнях требуемых и приемлемых (в национальных и международных рамках) рисков, с одной стороны, и уровнем реализованных рисков, с другой, достигает двух и более порядков. Сказанное выше потребовало постановки на национальном и международном уровнях необходимости разработки новых фундаментальных и прикладных научных направлений: – математической теории катастроф и вероятностной теории рисков; – физики, химии и механики аварийных ситуаций и катастроф; – теории предельных состояний, прочности и ресурса с учетом аварийных и катастрофических ситуаций; – теории жесткой, функциональной и комбинированной аварийной защиты объектов, операторов и персонала; – теории мониторинга и прогнозирования (с применением космических, воздушных и наземных систем) сценариев и последствий техногенных катастроф; – научных методов, технологий и техники ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций техногенного характера. По уровню потенциальной опасности, по требованиям законодательства и Совета Безопасности Российской Федерации и с учетом риска R(t) возникновения аварий и катастроф объекты техносферы энергетической инфраструктуры могут быть разделены (рис. 2) на четыре основные группы, для которых предусмотрены соответствующие требования к безопасности:             – объекты технического регулирования (ОТР), безопасность эксплуатации которых обеспечивается по закону о техническом регулировании, – их число измеряется миллионами и десятками миллионов;             – опасные производственные объекты (ОПО, безопасность эксплуатации которых обеспечивается по закону о промышленной безопасности, – их число измеряется сотнями тысяч;             – критически важные объекты (КВО), безопасность эксплуатации которых обеспечивается по решению Совета Безопасности Российской Федерации, – их число измеряется тысячами;             – стратегически важные объекты (СВО), безопасность функционирования которых влияет на состояние национальной безопасности страны, – их число измеряется сотнями.       Рис. 2. Структура потенциально опасных объектов энергетики Необходимость введения четвертой категории объектов (СВО) обусловлена анализом самых тяжелых катастроф в нашей стране и за рубежом, к которым относятся катастрофы на атомных электростанциях (Чернобыльская АЭС – СССР; ТМА АЭС – США), на атомных подводных лодках (АПЛ «Комсомолец», «Курск» – СССР, Россия; «Трешер» – США), на железнодорожном транспорте (под Уфой, Арзамасом, Свердловском), на объектах сжиженного природного газа (СПГ), на уникальных строительных объектах (США). Для нашей страны характерным примером такой тяжелой катастрофы стала крупнейшая авария на Саяно-Шушенской ГЭС 17 августа 2009 года, а для Японии и мира в целом – катастрофа на АЭС «Фукусима-1» 11 марта 2011 года. Система государственного надзора за безопасностью на большом числе СВО, КВО, ОПО и ОТР охватывает широкий спектр технологий, сценариев катастроф, видов повреждений, условий нагружения, методов диагностики и контроля. В настоящее время в наибольшей степени проявляется актуальность анализа рисков тяжелых катастроф для стратегически важных энергетических объектов (СВО), к которым, безусловно, относятся атомные и крупнейшие гидроэлектростанции, каскады ГЭС и их гидросооружения. Углубленный анализ крупнейших техногенных и природно-техногенных катастроф самых последних, лет особенно разрушений на Саяно-Шушенской ГЭС, показывает недостаточность применяемых научных, инженерных, технологических, нормативных, надзорных и правовых решений в области безопасности и защищенности СВО. В число решенных в рассматриваемом направлении и решаемых проблем включена и исторически сложившаяся последовательность формирования фундаментальных научных основ, разработки инженерных методов расчетов и испытаний, создания норм и правил проектирования и изготовления объектов техносферы (ОТР, ОПО, КВО, СВО), обеспечения их функционирования в заданных пределах проектных режимов и параметров. Базовыми, поэтапно повышающимися требованиями к штатному (нормальному) функционированию и проектным параметрам функционирования для стратегически важных объектов техносферы на всех стадиях их жизненного цикла в начале XXI века стали «прочность ® жесткость ® устойчивость ® ресурс ® надежность ® живучесть ® безопасность ® риск ® защищенность». При этом в самом общем виде приняты следующие определения: Rσ – прочность, определяемая сопротивлением разрушению несущих элементов СВО при штатных и аварийных воздействиях; Rλ – устойчивость, определяемая сопротивлением потери начальной формы λ несущих элементов СВО при действии штатных или аварийных нагрузок; Rδ – жесткость, определяемая сопротивлением несущих элементов СВО достижению недопустимых деформаций δ при действии штатных или аварийных нагрузок; RNτ – ресурс (долговечность), определяемый временем τ или числом циклов N до разрушения или потери устойчивости; PPR – надежность, определяемая способностью СВО выполнять заданные функции в штатном или поврежденном состоянии при заданных нагрузках Р или ресурсе RNτ; Lld – живучесть, определяемая способностью СВО выполнять свои функции в ограниченном объеме при d недопустимых нормами повреждениях размерах дефектов l; S – безопасность, определяемая способностью СВО не переходить в катастрофическое состояние с нанесением значительных ущербов человеку, техносфере и природной среде; R – риск, определяемый вероятностью возникновения на СВО неблагоприятных ситуаций и ущербами от этих ситуаций в штатных и нештатных условиях; Zс – защищенность, определяемая способностью СВО противостоять возникновению и развитию неблагоприятных ситуаций в штатных и нештатных условиях. Указанные выше параметры работоспособности являются функциями времени t. Последний из них Zс(t) наиболее важен для СВО. На основе использования традиционных требований и параметров по рисунке 4 можно построить зоны обеспеченности и необеспеченности работоспособности объектов энергооборудования по различным критериям (рис. 3).

Похожие:

	Информационный бюллетень osint №33 сентябрь октябрь 2013 г «atp 2-22. 9» устанавливает общие понятия, основные концепции и методы сбора разведывательных данных из открытых источников для Армии...		Информационный бюллетень №13. (конкурсы, гранты, конференции) Сентябрь... Центрально-черноземный региональный информационный центр по научно-технологическому сотрудничеству с ес
	Информационный бюллетень новых поступлений книг за октябрь месяц 2012 года Асилов Б.Ө. Маркетинг: оқу-әдістемелік кешен. Астана: кату, 2011. 129б. 1 Сбо., 2 ч з., 37 уч а		Информационный бюллетень новых поступлений книг за сентябрь 2011 года Амангельдиева Ж. А. Финансы: учебно-методи-ческий комплекс. Астана: Казату, 2010. 146с. 1 Сбо., 2 н а., 2 ч з., 1 оф., 59 уч а
	Информационный бюллетень выпуск 8-9 (94) Красноярск 2012 информационный... «По делу о проверке конституционности положений части первой статьи 125 и части первой статьи 152 Уголовно-процессуального кодекса...		Информационный бюллетень №37 (39), октябрь, 2012 год Конкурс письменных работ «Интернет и общество: соотношение свободы и ответственности» 6
	Информационный бюллетень новых поступлений книг за октябрь 2008 года Абдрешев А. А. Производственный менеджмент предприятия: Учеб пособие. Астана, 2001. 210 с. 1 н а		Информационный бюллетень (конкурсы, гранты, конференции) Октябрь 2012 г ...
	Бюллетень новых поступлений сентябрь 2013 г В «Бюллетень» включены книги и статьи из периодических изданий, поступившие в библиотеку в течение месяца. «Бюллетень» составлен...		Информационный бюллетень №36 (38), сентябрь, 2012 год Конкурс на лучшую статью о своем районе, городе, поселке или реализованном проекте и на лучший фоторепортаж о своем крае «Моя малая...
	Краткое описание ким егэ 2011 года по математике Сентябрь- октябрь 2011г. –мониторинговые обследования готовности первоклассников к обучению в школе		Информационный бюллетень методической деятельности оу нпо курска... Внимание! Просим сообщить о дополнениях, правках по данному проекту на кафедру профобразования кинпо до 10 сентября 2011 года
	Анализ выполнения плана повышения качества образования моу сош п. Сараны в 2011/2012 учебном год Сентябрь- октябрь 2011г. –мониторинговые обследования готовности первоклассников к обучению в школе		Информационный бюллетень для библиотек самарской области самара,... Библиосфера: информационный бюллетень для библиотек Самарской области. Вып. №12 / гбук «соунб»; отв за выпуск Н. В. Литягина, сост....
	Информационный бюллетень для библиотек самарской области самара,... Библиосфера: информационный бюллетень для библиотек Самарской области. Вып. №12 / гбук «соунб»; отв за выпуск Н. В. Литягина, сост....		Информационный бюллетень №10 «Дела студенческие» Москва, октябрь... Студенческого координационного совета Профсоюза и Федерального агентства по образованию на 2005 год на базе спортивно-оздоровительного...