Системи автоматичного управління та контролю для атомних електростанцій

1. Функції автоматизації і контролю сучасних АЕС Електроенергетика Росії займає істотне місце в національній...
2. Особливості сучасних САУ
3. Тенденції розвитку САУ
4. Виробники САУ і вживане обладнання
5. Досвід роботи на ринку САУ для АЕС компанії «Діаконт»

Функції автоматизації і контролю сучасних АЕС

Електроенергетика Росії займає істотне місце в національній економіці. Частка вироблення електроенергії атомними станціями в Росії становить близько 16% від усього виробленого електрики. При цьому в європейській частині країни частка атомної енергетики досягає 30%, а на Північно-Заході - 37% [1]. В цілому на 10 АЕС Росії, наділених статусом філій ВАТ «Концерн Росенергоатом», експлуатується 33 енергоблоку встановленою потужністю 25,2 ГВт. ВАТ «Концерн Росенергоатом» є другою в Європі енергетичною компанією за обсягом атомної генерації, поступаючись лише французької EDF, і першою - за обсягом генерації усередині країни.

Відповідно до Енергетичної стратегії Росії до 2030 р і Генеральною схемою розміщення об'єктів електроенергетики Росії до 2020 року з урахуванням перспективи до 2030 року частка атомної генерації в енергобалансі країни повинна зрости до 21-22% до 2020 р В даний час йдуть роботи зі спорудження 10 нових енергоблоків на ряді АЕС в Росії, а також ведеться експлуатація та спорудження енергоблоків АЕС за російськими проектами за кордоном (Україна, Індія, Китай, Болгарія, Словаччина, Чехія та ін.).

Системи автоматичного управління та контролю (далі САУ) є невід'ємною частиною сучасних АЕС і грають ключову роль в забезпеченні їх надійної та безпечної роботи. Сучасні САУ для АЕС зазвичай служать для вирішення двох основних завдань: автоматичне керування технологічними процесами (ТП) і автоматичний контроль параметрів і режимів роботи АЕС.

Автоматизація ТП дозволяє істотно збільшити ефективність роботи конкретного устаткування (об'єкта управління) і роботи енергоблоку в цілому. Автоматизація технологічного процесу базується на описі технологічних операцій (технологічних алгоритмів), розробленому інженерами-технологами і забезпечує сам ТП. Технологічні алгоритми зазвичай забезпечують технологію виконання певних дій (операцій) з урахуванням обмежень при управлінні (наприклад, дозволені або заборонені зони переміщення, технологічні переключення і операції) і особливостей самого об'єкта управління (його конструкції, кордонів, способів і умов експлуатації і т. Д. ), а також порушень ТП. Автоматизація дозволяє істотно знизити час, що витрачається на виконання стандартних (заздалегідь визначених) дій (операцій, циклів) автоматизируемого обладнання, за рахунок збільшення швидкостей виконавчих механізмів об'єктів управління, відсутності зупинки між виконанням окремих дій, що рухаються, реалізації спільного руху декількох механізмів, оптимізації траєкторії руху керованого устаткування і т. п.

Поряд з автоматизацією ТП на АЕС обов'язково реалізується контроль параметрів системи. Перш за все, здійснюється контроль параметрів, використовуваних САУ при управлінні ТП. До таких параметрів належать показники датчиків положення, швидкості, зусиль, контролю температури, рівня, тиску, кінцевих вимикачів та інші сигнали, що передаються від обладнання об'єкта управління в САУ. Крім цього, в САУ здійснюється контроль передачі інформації всередині самої системи, контроль ліній зв'язку та інших параметрів.

Також слід зазначити, що традиційно САУ для АЕС проектуються з урахуванням наступних основних принципів, регламентованих документом [2]:

• стійкість до одиничного відмови;
• структурний резервування;
• незалежність каналів управління і передачі інформації;
• різноманітність застосовуваних технічних засобів для виключення відмов із загальної причини (в технічно виправданою мірою);
• фізичне поділ обладнання САУ двоканальних систем або виконують різні функції в різних шафах або приміщеннях (в технічно виправданою мірою);
• безпеку відмови.

Ще однією вимогою при створенні САУ для АЕС є мінімізація впливу персоналу на роботу САУ. При проектуванні, виготовленні та впровадженні САУ зазвичай враховуються такі особливості взаємодії оператора з системою:

• простота / складність необхідних дій;
• підготовка (досвід);
• наявність можливості контролю управління;
• рівень стресу;
• якість інтерфейсу «людина-машина» (зручність зчитування інформації з приладів, що показують, роботи з органами управління та ін.);
• залежність в діях персоналу (виконання неправильного дії внаслідок неправильного зчитування інформації з контрольно-вимірювальних приладів і ін.).

Особливістю сучасних САУ для АЕС Росії є їх різноманітність за вживаними в них технічних рішень. В першу чергу це характерно для давно діючих атомних станцій, системи управління яких піддавалися неодноразової модернізації за час експлуатації. Це обумовлено наступними причинами:

• різноманітність виконуваних функцій - управління ТП і обладнанням, реалізація захистів реакторної установки, інформаційна підтримка оперативного персоналу і ін .;
• віднесення систем до різних класів безпеки і, як наслідок, наявність різних вимог до реалізації цих систем, викладених в нормативних документах, як російських, так і міжнародних (ці вимоги неодноразово змінювалися і удосконалювалися за останні 20-30 років);
• різноманітність постачальників обладнання для АЕС і застосування ними типових рішень і схем, заснованих, найчастіше, на компонентах власного виробництва;
• безперервне вдосконалення і розвиток в першу чергу «цифровий» елементної бази, яка значно змінюється кожні кілька років.

Специфікою проектування САУ для АЕС є те, що частина обладнання САУ експлуатується в центральному (реакторному) залі станції або інших приміщеннях, де присутня радіаційне навантаження або контакт з радіоактивними середовищами, де для дезактивації поверхонь обладнання застосовуються спеціальні розчини, а отже, присутні підвищена вологість і температура. В основному в несприятливих умовах працюють датчики, двигуни і виконавчі механізми. При цьому технічні засоби САУ намагаються винести в «чисті» приміщення, а там, де це неможливо, застосовують вироби, стійкі до перерахованих вище зовнішніх впливів, або поміщають їх в захисні оболонки. АЕС та обладнання САУ проектуються також з урахуванням вимог до сейсмостійкості.

Досить жорсткі вимоги пред'являються і до надійності САУ. Наприклад, надійність системи управління перевантажувальної машиною характеризується наступними показниками:

• ймовірність безвідмовної роботи за час безперервної роботи (720 ч) - 0,997;
• середнє напрацювання на відмову (MTBF) - 250 000 ч;
• середній час відновлення - 4 ч.

Призначений термін служби системи управління машини перевантажувальної становить не менше 30 років.

Досягаються дані показники за рахунок застосування комплектуючих виробів з високими показниками надійності, резервування та забезпечення користувача необхідним комплектом запасних частин.

Мал. 1. ПЛК на базі контролера Siemens серії S7-300

Класифікація, склад, структура та функції сучасних САУ

Найбільш важливим аспектом при проектуванні САУ для атомних станцій є їх класифікація з урахуванням впливу САУ на безпеку АЕС відповідно до вимог ОПБ-88/97. За впливом САУ як елемента АЕС, на безпеку встановлюються чотири класи безпеки [2] (див. Врізку).

КЛАСИФІКАЦІЯ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ САУ НА БЕЗПЕКУ АЕС ВІДПОВІДНО ДО ВИМОГ ОПБ-88/97

Клас безпеки 1. До нього належать тепловиділяючі елементи (ТВЕЛ) і елементи АС, відмови яких є вихідними подіями запроектних аварій , Що приводять при проектного функціонування систем безпеки до пошкодження ТВЕЛ з перевищенням встановлених для проектних аварій меж.

Клас безпеки 2. До нього належать такі елементи АС:

• елементи, відмови яких є вихідними подіями, що призводять до пошкодження ТВЕЛ в межах, встановлених для проектних аварій, при проектного функціонування систем безпеки з урахуванням нормованого для проектних аварій кількості відмов у них;
• елементи систем безпеки, поодинокі відмови яких призводять до невиконання відповідними системами своїх функцій.

Клас безпеки 3. До нього належать елементи АС:

• системи важливі для безпеки, які не ввійшли в класи безпеки 1 та 2;
• містять радіоактивні речовини, вихід яких у навколишнє середовище (включаючи виробничі приміщення АС) при відмовах перевищує значення, встановлені відповідно до норм радіаційної безпеки;
• виконують контрольні функції радіаційного захисту персоналу та населення.

Клас безпеки 4. До нього відносяться елементи нормальної експлуатації АС, які не впливають на безпеку і не ввійшли в класи безпеки 1, 2, 3.

Елементи, які використовуються для управління аварією, що не увійшли в класи безпеки 1, 2 або 3, також відносяться до класу безпеки 4.

САУ АЕС за впливом на безпеку зазвичай класифікують за класами: 2, 3 і 4. Класи безпеки 2 і 3 накладають певні вимоги до документації і проектування САУ, а також до оцінки відповідності обладнання, комплектуючих, матеріалів і напівфабрикатів, що поставляються на АЕС [3] . Більш детально питання безпеки САУ АЕС розглянуті в [4].

Все САУ і обладнання, які використовуються на АЕС, за своїм призначенням можна умовно розділити на два види:

• системи й устаткування, що реалізують певні транспортно-технологічні операції, наприклад машини, маніпулятори, крани, кантувателі для зберігання, транспортування, перетворення і переробки ядерного палива;
• системи, що здійснюють контроль, управління та інформаційну підтримку (отримання, передача, обробка, зберігання інформації) в установках, що реалізують ТП, наприклад управління реакторної установки, хімводоочищення, переробки рідких і твердих радіоактивних відходів.

При цьому ТП можуть містити в собі ознаки як першого, так і другого виду. Наприклад, установка переробки рідких радіоактивних відходів містить в собі ТП переробки відходів і транспортно-технологічну лінію.

Також САУ класифікують за характером виконуваних нею функцій, відповідних її основним призначенням. При цьому кожна з функцій системи повинна бути чітко названа і описана і мати цінність (наприклад, функція діагностики дозволяє користувачеві своєчасно виявляти відмовили елементи САУ, що забезпечує ведення ТП без шкоди для технологічного обладнання, рухомих частин обладнання і т. П.). Таким чином, системи поділяють за їх функціональним призначенням, наприклад на керуючі, інформаційні, системи безпеки та ін.

Багато САУ на АЕС є системами, в яких реалізація однієї або двох функцій є пріоритетним завданням. Наприклад, обладнання повинно забезпечувати управління ТП, при цьому таке управління має бути безпечним. Таким чином, основними функціями САУ є функції управління і безпеки (захистів і блокувань). Однак це не означає, що в САУ не можуть бути реалізовані додаткові функції - діагностична, інформаційна, технічного обслуговування, архівування, навчання та ін. В таких випадках додаткові функції не повинні впливати на основні функції САУ.

В окремих САУ, використовуваних на АЕС, функція захистів і блокувань може бути реалізована тільки за допомогою «жорсткої» релейного логіки або поєднувати наявність декількох каналів захистів, реалізованих на різних фізичних принципах (наприклад, ПЛК в одному каналі захистів і релейний логіка в іншому).

Ще однією особливістю САУ для АЕС є залежність режиму роботи системи і технологічного обладнання від режиму роботи енергоблоку станції, наприклад:

САУ переробки радіоактивних відходів має періодичний режим роботи, що залежить від кількості накопичених відходів незалежно від режиму роботи енергоблоку.

Система управління перевантажувальної машиною працює під час планово-попереджувального ремонту (ППР) і зупиненого енергоблоку; при цьому необхідно забезпечити найкоротші, економічно вигідніші терміни перевантажувальної операції.

Система автоматичного регулювання захистів турбіни працює при роботі енергоблоку АЕС на потужності і зупинена під час ППР.

Так як терміни ППР (1-3 місяці на рік) і роботи енергоблоку на потужності (9-11 місяців на рік) різні, то і вимоги до САУ, які працюють в цих режимах, істотно відрізняються.

Сучасні САУ, що застосовуються на АЕС, як правило, мають розподілену структуру. Зазвичай виділяють три рівні:

• нижній - датчики, виконавчі механізми і пристрої зв'язку з об'єктом;
• середній - обладнання автоматики, що містить ПЛК та яка безпосередньо контроль і управління технологічним процесом;
• верхній - пульти управління, робочі місця операторів.

Розглянемо докладніше основні елементи САУ.

ПЛК є ключовим елементом такої системи і, як правило, складається з дубльованих джерел живлення, дубльованих (резервованих) процесорних модулів, інтерфейсних модулів, комунікаційних процесорів і модулів входів / виходів. В ПЛК завантажується програма управління ТП, захисту і блокування, математичні моделі як самих об'єктів управління, так і просторові моделі зон обслуговування для транспортно-технологічних об'єктів. На рис. 1 показаний приклад ПЛК на базі контролера Siemens серії S7-300, широко використовується в системах автоматичного контролю АЕС (основні характеристики наведені в таблиці 1).

Робочі місця операторів (РМО) таких систем зазвичай представляють собою персональний комп'ютер в промисловому виконанні (або панель керування) зі встановленою на ньому операційною системою і спеціалізованим програмним забезпеченням, за допомогою якого може здійснюватися конфігурація САУ. РМО зазвичай поділяють на кілька типів залежно від призначення і розмежування прав доступу. Наприклад, розрізняють місця операторів, технологів, начальників зміни, інженерів-фізиків, інженерів-хіміків і інших, контролюючих ведення ТП. Одні РМО дозволяють виконувати тільки моніторинг, діагностику і відображення інформації, інші - здійснювати управління ТП. Права доступу в операторів можуть бути різні, але зазвичай вони не мають доступу до налаштувань і управління обладнанням, робота якого може вплинути на безпеку. У оператора є можливість тільки зупинити роботу системи або перевести її в безпечний стан при виникненні аварійних ситуацій.

Крім РМО, до складу САУ включають сервісний ноутбук або інженерну станцію, що дозволяють інженеру-програмісту перепрограмувати ПЛК.

Як приклад РМО оператора на рис. 2 наведено пульт управління розвантажувально-завантажувальної машини для АЕС з реакторами типу РБМК виробництва ЗАТ «Діаконт». Дане робоче місце дозволяє здійснювати управління розвантажувально-завантажувальної машиною реактора РБМК в автоматизованому режимі, завдяки чому можна уникнути позаштатних ситуацій, пов'язаних з відступом від вказівок інструкції по експлуатації, і тим самим підвищити безпеку експлуатації розвантажувально-завантажувальної машини, а також скоротити час, що витрачається на перевантаження.

Мал. 2. Робоче місце оператора

Особливості сучасних САУ

Сучасні САУ мають ряд особливостей, що забезпечують підвищену безпеку і надійність функціонування АЕС.

При виході з ладу обладнання РМО сучасні САУ забезпечують продовження управління ТП. При необхідності в САУ можна додати умови, при яких відмова РМО оператора призводить до безпечного останову ТП.

Мережі передачі даних, що використовуються в сучасних САУ, мають строго обмежений доступ до інших мереж на АЕС. Можливість підключення знімних носіїв (USB-носії) зазвичай обмежена в обладнанні САУ програмно і фізично. Устаткування САУ не має дисководів, якщо їх наявність не обумовлено окремо замовником в технічному завданні на САУ. Такі заходи забезпечують захист систем від потенційних вірусних загроз і несанкціонованого доступу.

Пульти управління РМО, з яких здійснюється введення керуючих завдань, не мають стандартної комп'ютерної клавіатури, а забезпечені спеціалізованими клавіатурами, оснащеними тільки необхідними функціональними клавішами. Часто в складі САУ є пульти для ручного або місцевого управління обладнанням ТП. У пульти управління РМО для спостереження за ТП інтегрується обладнання ТВ-систем різного призначення для зниження (виключення) дозового навантаження на персонал АЕС.

У складі САУ передбачаються Програмні та технічні засоби для налагодження и налаштування систем, для Автономної Перевірки Функціонування окремий вузлів системи. У великих САУ, рознесених по різних приміщеннях АЕС, широко застосовуються оптичні лінії зв'язку, що забезпечують перешкодозахищеність і збільшення швидкості обміну даними в системі.

Тенденції розвитку САУ

Для споруджуваних (проект АЕС-2006) і недавно введених в дію енергоблоків АЕС основним фактором є прагнення керівництва станцій до зменшення кількості фахівців, які обслуговують обладнання АЕС. Це призводить до того, що проектні організації прагнуть реалізувати всі САУ, що експлуатуються при роботі енергоблоку на потужності, на дуже обмеженому наборі платформ, які прийняті директивно. Однією з таких платформ є програмно-технічні засоби типу ТПТС, що випускаються ВНІІА ім. Духова.

Платформа ТПТС має модульну структуру з розподіленими обчисленнями. Причому кожен функціональний модуль має свій власний контролер (процесор). Контролер кожного модуля виділено на вирішення завдання контролю і управління, характерною для даного модуля, і обміну даними з іншими модулями. ТПТС для вирішення завдань автоматизації має наступні функціональні модулі: введення / виводу дискретних і аналогових сигналів; управління виконавчими механізмами; регуляторів; мережевого інтерфейсу RS485.

В рамках однієї стійки (шафи) ТПТС модулі пов'язані між собою по внутрішній шині введення / виведення стійки. Стійки однієї або декількох САУ пов'язані між собою шиною EN. Як системного модуля, що забезпечує інформаційний зв'язок між функціональними модулями, пов'язаними з ТП, і між функціональними модулями і системами верхнього рівня, використовується центральний модуль (ЦМ) (рис. 3) [5].

Мал. 3. Структура стійки програмно-технічних засобів типу ТПТС

Переваги розподіленої структури обчислень полягають у наступному:

• при розширенні САУ «обчислювальна потужність» системи зростає пропорційно збільшенню числа керованих механізмів і контрольованих параметрів, так як кожен додається функціональний модуль містить свій процесор;
• зменшення навантаження на шині введення / виведення;
• висока «живучість» системи - кожен модуль здатний автономно управляти процесом навіть при виході з ладу інших систем;
• прикладні функції кожного модуля задаються і модифікуються незалежно, що призводить до спрощення налагодження системи і її модернізації протягом всього життєвого циклу;
• вбудована глибока самодиагностика модулів і діагностика стану зовнішніх ланцюгів модуля.

Як абонентів шини EN можуть виступати стійки ТПТС і персональні комп'ютери інших систем. Об'єднання САУ різних технологічних систем АЕС в єдину структуру за допомогою шини EN дозволяє мати єдиний простір даних для всіх САУ енергоблоку АЕС, що полегшує розробку взаємодії між САУ різних технологічних систем і зменшує кількість інженерних станцій для обслуговування обладнання різних САУ. На рис. 4 показаний приклад структури САУ ТП енергоблока АЕС, реалізованої на засобах ТПТС і об'єднує різні технологічні системи.

Для проектування алгоритмів роботи САУ, реалізованих на ТПТС, застосовується система автоматизованого проектування GET-R, розроблена ВНІІА ім. Духова.

Мал. 4. Приклад САУ технологічними процесами енергоблоку АЕС (ПТК - програмно-технічний комплекс, СВБУ - система верхнього блокового рівня)

До основних функцій GET-R відносяться:

• графічне представлення алгоритму роботи модуля ТПТС у вигляді функціональної схеми, що складається з набору стандартних бібліотечних функцій (графічних елементів);
• запис прикладних програм у вигляді текстових файлів в модулі ТПТС;
• можливість часткового зміни прикладної програми, пов'язаного зі зміною окремих параметрів в алгоритмах роботи модулів ТПТС;
• контроль правильності розподілу осередків пам'яті модуля як при відсутності в завданні задіяних каналів модулів, так і при їх подальшому використанні в проекті;
• перевірка правильності виконання операції завантаження;
• можливість отримання інформації за списками імітованих сигналів;
• надання інформації через невідповідність завантажених і спроектованих прикладних алгоритмів;
• ведення проектної бази даних;
• автоматизований випуск проектної документації.

Прикладами систем, реалізованих на базі ТПТС, є САУ реакторного відділення; турбінного відділення; спеціального водоочищення; хімводоочищення; переробки рідких радіоактивних відходів; переробки твердих радіоактивних відходів.

Для САУ, що працюють на етапі ППР, вимога щодо обмеження застосовуються платформ не настільки жорстке, так як в період ППР істотно розширюється склад обладнання, що реалізує специфічні і спеціалізовані функції. Реалізація специфічних функцій вимагає в ряді САУ значних обчислювальних ресурсів для обробки інформації, наприклад математичних обчислень по просторової моделі зони обслуговування при перевантаженні ядерного палива машиною перевантажувальної. Тому для забезпечення інженерної підтримки експлуатації таких систем зазвичай залучаються спеціалізовані підприємства або підприємства - розробники даних систем, а при проектуванні таких САУ застосовуються рішення, добре себе зарекомендували і відпрацьовані на попередніх проектах САУ для АЕС.

Прикладами таких систем є обладнання перевантаження ядерного палива; полярний кран; гайковерт. Особливість такого обладнання і систем управління - можливість перекладу обладнання в безпечний стан шляхом зупинки в будь-який момент і на будь-якому етапі технологічного циклу. Це дозволяє спростити структуру апаратної частини і програмного забезпечення САУ, не знижуючи рівень безпеки реалізації ТП.

Перевагами таких САУ є:

• компактність;
• скорочення кількості кабелів, так як сигнали в САУ передаються по ущільненим лініях передачі даних;
• комплексність вирішення - замовник отримує САУ як закінчений виріб, включаючи датчики, виконавчі механізми, РМО;
• вбудовані можливості для конфігурації САУ, включаючи можливість редагування алгоритмів управління, логіки спрацьовування і набору захистів і блокувань на доступних користувачеві засобах;
• незалежність від постачальника при поповненні комплекту запасних частин.

Мал. 5. Загальний вигляд блочного пункту управління АЕС

Виробники САУ і вживане обладнання

На ринку існує велика різноманітність постачальників САУ - як вітчизняних, так і зарубіжних для російських і зарубіжних АЕС (основні з них перераховані в таблиці 2). При цьому всі постачальники САУ для АЕС мають різні підходи до реалізації своїх систем. Одні прагнуть до використання тільки покупних комплектуючих виробів, інші використовують комплектуючі власної розробки і виготовлення. Використовуються централізовані і розподілені структури обчислень в САУ, різні промислові мережі передачі даних, двоканальні структури побудови і структури з поділом функцій (наприклад, функція управління реалізується окремо від функції захистів і блокувань). Одні постачальники націлені на комплексну розробку і виготовлення САУ, включаючи всі три рівня, в той час як інші спеціалізуються на постачанні тільки певного рівня САУ. Пов'язано це, в основному, з вимогою уніфікації обладнання, що застосовується на АЕС. Так, наприклад, РМО різних технологічних систем в приміщенні блочного пункту управління (приміщення, з якого здійснюється управління енергоблоком АЕС в цілому), показаному на рис. 5, повинні бути уніфіковані.

У складі САУ для АЕС в основному використовуються обчислювальні платформи, наведені в таблиці 3.

Найбільш часто в Росії використовуються САУ на платформах фірми Siemens, Schneider Electric і ВНІІА ім. Духова в силу наявності представництв і підтримки в Росії фірми Siemens і в силу можливості уніфікувати застосовувані програмно-технічні засоби для безлічі САУ АЕС на засобах виробництва ВНІІА ім. Духова. Уніфікація устаткування, яке застосовує на АЕС дуже сильно допомагає при подальшій експлуатації АЕС. Платформи Omron, Beckhoff і Allen-Bradley зустрічаються епізодично на АЕС, на об'єктах зберігання і утилізації ядерного палива і в науково-дослідних установах атомної галузі.

Мал. 6. Радіаційно-стійкі телевізійні системи

Досвід роботи на ринку САУ для АЕС компанії «Діаконт»

Одним з російських виробників САУ для АЕС є ЗАТ «Діаконт» - сучасне інженерно-виробниче підприємство, що спеціалізується на рішеннях щодо підвищення безпеки та ефективності в атомній енергетиці і газовій промисловості. У компанії працюють близько 800 чоловік. У «Діаконте» зосереджений повний цикл випуску продукції від розробки до виготовлення та впровадження. Майданчики розташовані з Санкт-Петербурзі (Росія) і Сан-Дієго (США). Продукція фірми експлуатується в 20 країнах, в тому числі в Росії, США, Франції та Японії.

Протягом багатьох років ЗАТ «Діаконт» здійснює розробку, виготовлення і поставку обладнання для поводження з ядерним паливом (т. Е. Для технологічних систем) для різних типів ядерних енергетичних установок, і обладнання, що використовується при ремонті. Устаткування відповідає сучасним російським і європейським вимогам і концепціям з безпеки і ефективності експлуатації.

Основними напрямками діяльності компанії в рамках сучасних тенденцій розвитку САУ АЕС є:

• розробка і модернізація машин перевантажувальних і кранів АЕС;
• розробка і виготовлення САУ дизель-генераторної установкою, систем автоматичного регулювання та захистів (САРЗ) турбогенераторів, систем управління комплексами переробки радіоактивних відходів, інформаційно-обчислювальної системи і інших систем автоматичного регулювання та керування;
• розробка і виготовлення систем оперативного контролю герметичності оболонок ТВЕЛ в робочій штанзі машини перевантажувальної;
• розробка і виготовлення спеціальних маніпуляторів, радіаційно-стійкого телевізійного обладнання для АЕС і систем промтелевіденія (рис. 6);
• розробка і виготовлення спеціалізованих комплексів для «Газпрому» (рис. 7).

Мал. 7. Робототехнічні комплекси для контролю і ремонту устаткування АЕС і газової галузі

У всіх проектах зі створення перевантажувального обладнання забезпечується комплексне збалансоване підвищення показників безпеки, ефективності експлуатації і зниження вартісних параметрів обладнання. Такий підхід базується на методиці кількісного аналізу безпеки проведення транспортно-технологічних операцій з ядерним паливом, розробленої ЗАТ «Діаконт» спільно з ВАТ «Дослідно-конструкторське бюро машинобудування ім. І. І. Афрікантова », ВАТ« Нижегородська інжинірингова компанія Атоменергопроект »і ВАТ« Санкт-Петербурзький Атоменергопроект ». Методика виконана з урахуванням вимог російських нормативних документів з безпеки і рекомендацій МАГАТЕ, МЕК і посібників фінського наглядового органу з безпеки АЕС (STUK).

Завдяки застосуванню зазначеної методики при модернізації машини перевантажувальної (МП) енергоблоку № 5 Нововоронезької АЕС, була розроблена система управління машини перевантажувальної (СУМП) підвищеної безпеки (рис. 8).

Мал. 8. Приклад машини перевантажувальної

Ключовою особливістю даної системи є поділ функцій управління і захисту шляхом їх реалізації на різних апаратних засобах з використанням різного програмного забезпечення. Складові частини СУМП, що реалізують функцію захистів і блокувань і функцію управління, забезпечені «своїми» наборами датчиків, достатніми для коректного функціонування і забезпечення незалежності кожної з цих частин.

Безпосередньо функцію захистів і блокувань в СУМП незалежно реалізують дві підсистеми захистів, побудовані на базі ПЛК серії SIMATIC S7-300F. Датчики, що підключаються до підсистем захистів, реалізовані на різних фізичних принципах. Кожна підсистема захистів працює автономно і незалежно від інших підсистем СУМП. У разі відмови однієї з підсистем захистів інша продовжує виконувати функцію захистів і блокувань в повному обсязі.

Введення автоматичного режиму з реалізацією об'єктивно обгрунтованого комплексу захистів і блокувань дозволило збільшити швидкість руху і поєднати роботу виконавчих механізмів МП з оптимізацією траєкторії переміщення при гарантованому забезпеченні заданих параметрів безпеки перевантаження.

Внаслідок введення автоматизованих режимів в СУМП в модернізованої МП позиціонування її механізмів здійснюється без ділянок руху на мінімальній швидкості, що дозволяє заощадити до 1 хв. на одному русі при дотриманні всіх існуючих обмежень. Наприклад, за результатами впровадження нової СУМП і модернізації МП на енергоблоці № 5 Нововоронезької АЕС терміни виконання перевантажувальної кампанії істотно скоротилися, скоротивши при цьому час простою енергоблоку.

* * *

На закінчення хочеться виділити дві основні тенденції розвитку САУ в даний час:

Зростання обсягів оброблюваної інформації, обумовлений як більш широким застосуванням «інтелектуальних» датчиків, так і природним бажанням експлуатує персоналу «збільшити зону (область) контролю» за ТП. У зв'язку з цим все знову розробляються і модернізовані САУ будуються із застосуванням нових, більш потужних обчислювальних платформ і використанням принципів розподілених обчислювальних систем;

Зниження кількості обслуговуючого персоналу на АЕС, що будуються і, як наслідок, максимальна уніфікація устаткування, яке застосовується для побудови САУ, на АЕС в цілому. При цьому досягається також значне зниження обсягів і номенклатури запасних частин.

В рамках зазначених тенденцій виробники як окремих комплектуючих для обладнання САУ, так і спеціалізованих для АЕС комплексних рішень пропонують нові лінійки обладнання і засоби для проектування. Наприклад, фірма Siemens пропонує нову серію контролерів S7-1500 з САПР TIA Portal, ВНІІА ім. Духова планує перехід на кошти ТПТС-НТ з ​​САПР GET-NT.

1. http://www.rosenergoatom.ru
2. Загальні положення забезпечення безпеки атомних станцій ОПБ -88/97.
3. Федеральні норми і правила в галузі використання атомної енергії. Правила оцінки відповідності устаткування, комплектуючих, матеріалів і напівфабрикатів, що поставляються на об'єкти використання атомної енергії, НП-071-06.
4. Ястребенецький М. А. Безпека атомних станцій. Інформаційні та керуючі системи. Київ: Техніка. 2004.
5. http://www.vniia.ru
6. http://www.vniiaes.ru