Инновационный подход к оценке безопасности — укрепление основ безопасности высокотемпературного газоохлаждаемого реактора: Государственное управление ядерной безопасности утвердило критерии безопасности при проектировании высокотемпературного газоохлаждаемого реактора

В последнее время Государственное управление ядерной безопасности утвердило критерии безопасности при проектировании высокотемпературного газоохлаждаемого реактора атомной теплоэлектроцентрали «Сюйвэй» в провинции Цзянсу (далее — критерии безопасности при проектировании). Данный документ дополнительно усовершенствовал конкретные требования безопасности к высокотемпературному газоохлаждаемому реактору, обеспечил базовое обоснование для безопасного проектирования высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, а также является важной основой для последующей оценки безопасности. Это первые в нашей стране утверждённые критерии безопасности при проектировании малого ядерного энергетического реактора (далее — малый ядерный энергетический реактор), что знаменует собой выявление нового пути в оценке безопасности малых ядерных энергетических реакторов, ведомой критериями безопасности при проектировании.

I. Соответствующий контекст: быстрое развитие малых ядерных энергетических реакторов требует инноваций в методах оценки

В последние годы глобальные передовые ядерные технологии ускоряют эволюцию, интерес к исследованиям и разработкам малых ядерных энергетических реакторов продолжает расти. В нашей стране уже сформировалась структура параллельного развития нескольких технологических направлений, включая высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы, малые водо-водяные реакторы, реакторы на расплавах солей и другие. В то же время действующая система норм и стандартов ядерной безопасности в основном построена на инженерной практике крупных легководных реакторов, и применимость некоторых конкретных концепций безопасности и проектных требований к малым ядерным энергетическим реакторам с существенно иными техническими характеристиками сталкивается с вызовами. В этих условиях задача создания для малых ядерных энергетических реакторов базы оценки, которая соответствовала бы как основным требованиям ядерной безопасности, так и особенностям конкретного типа реактора, стала насущной проблемой, требующей решения.

Государственное управление ядерной безопасности, опираясь на реальные условия нашей страны, активно изучает и совершенствует нормативные документы по надзору за малыми ядерными энергетическими реакторами, последовательно опубликовав «Принципы оценки безопасности демонстрационного проекта атомной электростанции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором (пробная версия)» и «Принципы оценки безопасности малой водо-водяной ядерной энергетической установки (пробная версия)». В последнее время также официально издан документ «Технические заключения о ядерном надзоре за малыми ядерными энергетическими реакторами», в котором систематизированы и определены регуляторные технические позиции по ряду важных вопросов безопасности; в частности, чётко требуется с учётом технических особенностей и характеристик безопасности конкретного типа реактора как можно раньше разработать программные проектные критерии, связанные с безопасностью, то есть критерии безопасности при проектировании: они составляются проектировщиком с учётом особенностей типа реактора и утверждаются регулятором по результатам оценки, выступая как верхнеуровневой основой для проектирования по безопасности, так и базой оценки для последующей экспертизы. Утверждённые на этот раз критерии безопасности при проектировании высокотемпературного газоохлаждаемого реактора являются первой практической реализацией данного подхода к оценке на конкретном типе реактора и заложат хорошую основу для безопасного высококачественного развития малых ядерных энергетических реакторов.

II. Основное содержание: построение общих базовых требований безопасности на основе критериев

(I) Определены цели безопасности и критерии приёмки для режимов, двойные ограничения — качественные и количественные

Критерии безопасности при проектировании устанавливают основную цель безопасности: создать и поддерживать эффективную защиту от радиационной опасности на модульной высокотемпературной газоохлаждаемой ядерной энергетической установке для защиты персонала, общества и окружающей среды от вреда. На количественном уровне с учётом конфигурации «несколько модулей — одна турбина» установлены вероятностные цели безопасности для отдельного модуля, чтобы обеспечить уровень защиты населения, сопоставимый с крупными ядерными энергетическими установками или более высокий, без опоры на внешние вмешательства. Критерии безопасности при проектировании устанавливают классификацию режимов и критерии приёмки, приводя пределы индивидуальной дозы облучения населения для нормальной эксплуатации, ожидаемых событий эксплуатации, проектных аварий и выбранных запроектных аварий.

(II) На основе анализа рисков сфокусированы базовые функции безопасности, в полной мере отражены присущие характеристики безопасности

Критерии безопасности при проектировании сосредоточены на базовых функциях безопасности, основанных на удержании радиоактивности, с опорой на управление реактивностью и отвод остаточного тепла активной зоны. В части удержания радиоактивности первым и наиболее важным барьером являются сферические топливные элементы с трёхслойным покрытием (TRISO), а система теплоносителя служит вторым вспомогательным барьером; в части управления реактивностью активная зона обладает отрицательным температурным коэффициентом во всём диапазоне, и после остановки главного гелиевого вентилятора останов реактора достигается за счёт отрицательной температурной обратной связи; в части отвода остаточного тепла активной зоны естественный отвод остаточного тепла обеспечивается за счёт низкой удельной мощности активной зоны, крупногабаритной теплоаккумулирующей опорной конструкции и удлинённой конструкции активной зоны, а отвод тепла к конечному теплоприёмнику осуществляется с помощью пассивной системы охлаждения помещений. Ориентируясь на три базовые функции безопасности и рассматривая функцию удержания радиоактивности как ядро и конечную цель, важные для безопасности функции разделены на две категории: барьеры, предотвращающие выход продуктов деления, и меры по поддержанию эффективности барьеров; далее они детализированы на 11 подкатегорий, включая качество и характеристики топлива, систематизированы строительные конструкции, системы и оборудование, необходимые для реализации важных для безопасности функций, и определены конкретные проектные критерии.

(III) Точное разграничение состояний после аварии с учётом особенностей высокотемпературного газоохлаждаемого реактора

С учётом особенностей высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, таких как отрицательная температурная обратная связь и медленное развитие аварий, критерии безопасности при проектировании определяют три состояния реактора: «контролируемое состояние», «безопасное состояние» и «ремонтопригодное состояние»: отрицательная температурная обратная связь активной зоны гарантирует, что после остановки главного гелиевого вентилятора реактор достигнет останова и будет находиться в контролируемом состоянии; в течение достаточно длительного допустимого времени можно дополнительно за счёт ввода стержневой системы управления и т. п. перевести реактор в долговременное подкритическое безопасное состояние; или дополнительно перевести реактор в ремонтопригодное состояние с более низкой температурой. Такое разделение состояний в полной мере отражает уникальные присущие характеристики безопасности высокотемпературного газоохлаждаемого реактора и обеспечивает базу для проектирования систем безопасности и управления авариями.

(IV) Систематически разработаны 44 проектных критерия, охватывающих пять основных уровней

В рамках основной цели безопасности и проектной цели безопасности разработаны в общей сложности 44 конкретных проектных критерия, которые на пяти уровнях — общие требования, проектирование барьеров, системы защиты и управления реактивностью, система передачи тепла активной зоны, топливо и управление радиоактивностью — устанавливают системные требования к безопасному проектированию энергоблока с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором. В разработку критериев включён риск-ориентированный метод, дополнительно оптимизировано распределение функций ядерной безопасности и классификация безопасности систем, построен путь отображения «классификация безопасности — группирование по качеству — уровень норм», что обеспечивает точную передачу результатов оценки рисков в проектные требования.

(V) Точная идентификация специфических аварий высокотемпературного газоохлаждаемого реактора и принятие целенаправленных ответных мер

В отличие от легководных реакторов, для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора существуют особые аварийные режимы, такие как попадание воды и попадание воздуха. Критерии безопасности при проектировании целенаправленно предлагают меры и требования по реагированию и смягчению последствий, снижают влияние аварий с попаданием воды и воздуха, гарантируя при соблюдении стандартов дальнейшее снижение радиоактивного выброса.

III. Важное значение: создание образца для оценки безопасности малых ядерных энергетических реакторов

Как первая практика оценки критериев безопасности при проектировании малых ядерных энергетических реакторов в нашей стране, данный документ имеет важное значение.

Во-первых, исследован и сформирован новый подход к оценке безопасности малых ядерных энергетических реакторов.На фоне быстрого параллельного развития малых ядерных энергетических реакторов Государственное управление ядерной безопасности активно внедряет инновационные пути оценки, выдвинуло требование о разработке критериев безопасности при проектировании, преобразовав принципы, установленные в «Технических заключениях о ядерном надзоре за малыми ядерными энергетическими реакторами», в операциональные проектные критерии для конкретного типа реактора. Критерии безопасности при проектировании данного проекта являются первой практикой этого метода и предоставляют образец и ориентир для последующей разработки и оценки критериев безопасности при проектировании других типов реакторов, таких как реакторы на расплавах солей и плавучие реакторы.

Во-вторых, достигнута системная фиксация опыта оценки.Критерии системно обобщают предшествующую практику оценки, включая демонстрационный проект атомной электростанции с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором, концентрируя ключевые вопросы регуляторного внимания, такие как классификация безопасности, надёжность высокотемпературных компонентов, топливные элементы, в чёткие проектные требования, обеспечивая органичное сочетание обратной связи по опыту и упреждающего проектирования, что знаменует ключевой шаг высокотемпературного газоохлаждаемого реактора нашей страны от демонстрационного проекта к коммерческому применению.

В-третьих, эффективно содействует высококачественному развитию малых ядерных энергетических реакторов.В условиях, когда нормативная база ещё требует совершенствования, а проектные особенности типов реакторов существенно различаются, критерии безопасности при проектировании предварительно определяют признанные регулятором принципы и требования безопасности для руководства установлением конкретных требований безопасности и безопасным проектированием, позволяя проектировщику и регулятору как можно раньше достичь консенсуса по фундаментальному вопросу «что является приемлемым безопасным проектированием», что является прагматичным шагом по обеспечению высококачественного развития малых ядерных энергетических реакторов при высоком уровне ядерной безопасности.

В перспективе Государственное управление ядерной безопасности продолжит всесторонне реализовывать общую концепцию национальной безопасности и концепцию ядерной безопасности «рациональность, согласованность, совместное продвижение», будет во главе с критериями безопасности при проектировании непрерывно совершенствовать методы оценки безопасности реакторов новых типов, продвигать оценку критериев безопасности при проектировании реакторов новых типов от отдельных типов реакторов к системному распространению, обеспечивая высококачественное развитие ядерной энергетики при высоком уровне ядерной безопасности.