Управление конфигурацией (УК) АЭС: Применение информационных технологий

1. Управление конфигурацией (УК) АЭС: Применение информационных технологий FIATECH Power Focus Group 6 апреля, 2009 Джон Гэртнер Исполнительный технический директор Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI)

2. Основные темы презентации • Что представляет из себя EPRI • Ситуация с АЭС в США • Формулировка проблемы: Управление конфигурацией для новых и действующих АЭС • Ключевые вопросы и темы текущего обсуждения

3. Что представляет из себя EPRI? Это некоммерческое, совместное R&D предприятие Производство ЭЭ Окружающая среда Снабжение энергией и утилизация Атомная энергия • ТЭС нового поколения Добыча и хранение угля • Combustion Turbines (какие-то турбины) • Контроль над состоянием окружающей среды • Generation Planning • Надежность основных компонентов • Деятельность и поддержка • Возобновляемость • Износ/старение материалов • Надежность топлива • Управление высокорадиоактивным отработанным топливом и отходами • Неразрушающие методы измерений • Надежность оборудования • Техническая оснащенность и контроль • Управление рисками и безопасностью • Передовые атомные технологии (ПАТ) • Управление низкорадиоактивными отходами • Уровень загрязнения воздуха • Глобальные изменения климата • Почва и грунтовые воды • Occupational Health and Safety • T&D Environmental Issues • Водные ресурсы и экосистемы • Распространение • Утилизация энергии • Grid Operations and Planning Сетевые операции и планирование • Substations and Asset Planning Планирование подстанций • Transmission and Increased Power Flow

4. Участие EPRI в международной атомной отрасли Полноправные участники Все 26 организаций, эксплуатирующих АЭС EDF (вся Франция) British Energy (Великобритания) CANDU Owners Group(вся Канада и Румыния) Eletronuclear (вся Бразилия) TEPCO (Япония) UNESA (вся Испания) CFE (вся Мексика) Chubu (Япония) Rolls Royce (Великобритания) Eskom (вся Ю. Африка) KHNP (вся Корея) Наблюдатели Полноценные участники Не участвуют Членами и участниками программы являются более 80% организаций, эксплуатирующих ядерные блоки (по всем 443 действующим ядерным блокам в мире).

5. Цель EPRI в секторе ядерной энергетики Развитие технологий, позволяющих снижать затраты для использования на существующих АЭС сооружения новых АЭС

6. Характеристика АЭС в США Коэффициент использования производственных мощностей: 90%+ Себестоимость: < 2¢ / kWh Постоянное повышение эффективности – ключ к развитию будущих АЭС и их эксплуатации Источник: NEI (нигде не указан)

7. Планы по дальнейшему росту и развитию Действующие реакторы, рассчитанные на 60 лет Действующие реакторы, рассчитанные на 40 лет Строительство 4 реакторов в год начиная с 2021 Запланированные новые мощности Строительство 8 реакторов в год начиная с 2049 Энергетическая мощность в расчете на 80 лет Opportunity for Economic, Low Carbon Base Load Generation Новые возможности для экономики, низкоуглеродные…. Источник: Семинар«DOE Life Beyond 60», февраль 2008

8. Действующие АЭС в США104 легководных реактора: 35 кипящих реакторов и 69 реакторов с водой под давлением Источник: Институт Ядерной Энергетики

9. Планирующиеся в США АЭС Получено 17 комбинированных лицензий на запуск новых АЭС К настоящему моменту предполагается соорудить 26 новых блоков * Assume Average 1,250 MWe per Unit

10. Ближайшие планы по развитию технологий3-е поколение + Технология легводного реактора *Westinghouse AP1000 (1117 MWe) AREVA US EPR (1600 MWe) MHI APWR (1700 MWe) *усовершенствованный кипящий ядерный реактор (1371 MWe) GE ESBWR (1535 MWe) * Design Certified

11. Управление конфигурацией (УК) для АЭС Положение 1397 Комиссии по ядерному регулированию дает следующее определение УК: Процесс комплексного управления, который обеспечивает • поддержание физических и функциональных особенностей станции в соответствии с проектом станции и лицензиями; • соответствие процессов эксплуатации,обучения персонала, модификации и обслуживание оборудования условиям, предписанным проектом и лицензиями • эксплуатацию и обслуживание станции в соответствии с этими условиями.

12. Интерфейс по контролю над проектированием

13. Текущее положение с УК на АЭС • УК тщательно обеспечивается, при этом: • Задействованы многочисленные информационные системы управления, базы данных, архивы, поисковые системы для документов • Программные средства, поставляющие информацию для систем безопасности могут использовать только те данные, качество которых подтверждено, что удорожает сбор информации • В настоящее время использование УК требует значительных затрат человеческих ресурсов из-за неэффективности процессов • Последствия разовых случаев сбоев при УК • Штрафы, налагаемые контролирующими учреждениями и низкие показатели эффективности • Последствия систематических сбоев при УК • Длительная остановка станции и последующее восстановление УК (затратное, надо полагать.) • Длительные остановки эксплуатации станции и огромные финансовые потери

14. Зачем нужен новый процесс УК? • Существующие станции будут непрерывно модернизироваться, это – крупные капитальные проекты на ближайшие 50 лет • Существующие станции должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями безопасности, уменьшения издержек и высокой производительности которые предъявляются к новым станциям • 3D Модель – это возможность для аккумулирования всей информации в одном месте, управления человеческими ресурсами, снижения затрат ресурсов • Ошибки в УК не допустимы

15. Для ДЕЙСТВУЮЩИХ станций Как связать с виртуальной моделью энергоблока (основанной на 3D модели): • Эволюцию методик загрузки топлива • Комплексные проекты по модернизации • Регулярные процессы, протекающие на станции: режимы эксплуатации, контроль надежности оборудования, управление работами, контроль радиационной защиты, обучение персонала… без ошибок в УК, вынужденных простев, без срыва графиков, с качеством, соответствующим требованиям надзорных органов

16. Для ДЕЙСТВУЮЩИХ станций Переход на процесс УК, базирующееся на 3D модели, потребует • Определение области применения и степени детализации комплексной 3D модели в процессе управления жизненным циклом АЭС • Отражения поэтапности создания 3D модели станции (… но как?) • Создания руководств по передаче информации для инжиниринговых компаний и поставщиков • Формализованных мероприятий по контролю за изменениями и качеством для 3D модели • Работ по тестированию и отладке программных средств, которые невозможно проводить на эксплуатируемой станции

17. Для НОВЫХ станций • Определение процесса УК, основанного на оптимальной 3D модели потребует • Определение области применения и степени детализации комплексной 3D модели в процессе управления жизненным циклом АЭС • Создания руководств по передаче информации для инжиниринговых компаний и поставщиков • Формализованных мероприятий по контролю за изменениями и качеством для 3D модели • Работ по тестированию и отладке программных средств, которые невозможно проводить на эксплуатируемой станции • Преимущества для новых станций: • ЗD-модель вводится сразу при запуске станции • Могут быть доступны современные информационные технологии

18. Различные пути, одинаковые цели Текущий процесс УК на существующих станциях Разработка процесса УК для новых станций Разработка мероприятий для перехода на новый процесс УК Реализация процесса УК Осуществление перехода на новый тип УК Оптимальная технология ​управления жизненным циклом станции, базирующаяся на 3D модели Умная, самоподдерживающаяся, самовосстанавливающаяся система

19. EPRI в действии • Для новых станций: • Разработка информационной модели критических компонентов АЭС (совместно с FIATECH AEX) (2009 – в стадии проведения) • Разработка руководства по передаче данных в атомной энергетике (2009) • Создание типовой модели системы УК и руководства по ее внедрению (2009 - 2010) • Семинары/курсы (при необходимости) • Для существующих станций: • Планы дляпилотного (пробного) изучения системы УК на существующих станциях для разработки подходов и оценки стоимости и выгоды технологии управления жизненным циклом АЭС базирующейся на 3D модели

20. Создадим будущее электроэнергетики вместе