Требования к системе контроля и управления противопожарной защитой АЭС

Атомная станция (АЭС) – критически важный объект, к пожарной безопасности которого предъявляются повышенные требования. Обеспечение противопожарной защиты АЭС ведется в течение всего жизненного цикла объекта. Ее планирование начинается с первых этапов проектирования и продолжается вплоть до снятия АЭС с эксплуатации. Противопожарную защиту АЭС обеспечивает часть АСУ ТП – система контроля и управления противопожарной защитой АЭС (СКУ ПЗ).

АЭС удовлетворяет требованиям пожарной безопасности, если радиационное воздействие на персонал, население и окружающую среду в случае пожара не приводит к превышению установленных доз облучения, нормативов по выбросам и сбросам, содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде, обеспечивается безопасность персонала АЭС и достигается минимизация материального ущерба. Для этого АЭС должны иметь системы пожарной безопасности, обеспечивающие минимально возможную вероятность возникновения пожара в соответствии ГОСТ 12.1.004-91 "Пожарная безопасность. Общие требования".

Цели и критерии

К основным целям пожарной безопасности АЭС относятся:

• защита персонала и населения от превышения установленных доз облучения и нормативов по выбросам и содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде в процессе и после пожара на АЭС;
• защита оборудования систем останова и расхолаживания реакторной установки от воздействия опасных факторов пожара (ОФП) и обеспечение выполнения этими системами проектных функций в процессе и после пожара;
• защита персонала станции от воздействия ОФП.

Главными критериями обеспечения пожарной безопасности АЭС являются следующие условия, которые должны выполняться с учетом принципа единичного отказа:

• обеспечение безопасного останова реактора и поддержание его безопасности в состоянии останова во время и после пожара;
• сведение к минимуму радиоактивных выбросов в окружающую среду при пожаре и обеспечение непревышения выбросов против установленных пределов;
• обеспечение безопасности персонала при пожаре. Пожар при этом должен рассматриваться как исходное событие (зависимый единичный отказ, являющийся следствием другого исходного события), в результате которого возможен выход из строя всего оборудования, расположенного в помещении, где возник пожар.

Специфика проектирования

Проектный уровень пожарной безопасности должен обеспечивать выполнение общих критериев безопасности АЭС во всех режимах эксплуатации (строительство, работа, консервация), а также при проектных авариях. Поэтому проектными решениями по обеспечению пожарной безопасности предусматривается:

• использование систем противопожарной защиты для своевременного обнаружения, локализации и тушения пожаров;
• резервирование систем (элементов), важных для безопасности (к которым в том числе относится СКУ ПЗ), позволяющее им в условиях пожара выполнять свои функции;
• комплекс технических мероприятий по предотвращению возникновения пожаров, ограничению распространения пожаров и продуктов горения, а также, при наличии в продуктах горения радиоактивных веществ, выхода их в окружающую среду.

В соответствии с принципом глубокоэшелонированной защиты для каждой пожарной зоны проектом предусматривается несколько барьеров защиты: мероприятия по предотвращению возникновения пожаров, противопожарная защита, организационно-технические мероприятия.

Информационные функции СКУ ПЗ по СП13.13130

Предъявляемые к СКУ ПЗ требования опираются на основные цели противопожарной защиты АЭС. При этом СКУ ПЗ как автоматизированная система выполняет две основные функции – информационную и управляющую. Требования к таким функциям приведены в приложении В СП 13.13130.2009, куда они были заимствованы из более раннего документа – НПБ 114–2002.

Самое интересное в перечисленных функциях то, что ни одна самая современная и совершенная система пожарной автоматики просто не способна их выполнить. То есть, по сути, противопожарная защита АЭС проектируется с нарушением действующих положений уже 17 лет! Но, с другой стороны, иного варианта попросту нет. Авторы этих нормативных документов просто опередили свое время: системы с данными функциями обязательно появятся, но не сегодня...

Итак, СП 13.13130.2009 требует от СКУ ПЗ выполнения следующих информационных функций (комментарии автора статьи приведены по тексту):

• Сбор и обработка информации о видах, объемах и способах размещения горючих веществ и материалов.
  Комментарий: данную информацию возможно заносить в СКУ ПЗ вручную, ведь все необходимое приведено в проекте АЭС. Однако в процессе строительства и дальнейшей эксплуатации что-то может меняться. Как это отследить? Эксплуатирующая организация пытается выполнять данные функции, но делать это ручным способом, да еще и в режиме реального времени, просто невозможно. Нейросети и пожарная аналитика помогли бы решить эту проблему, но их внедрение в СКУ ПЗ – перспектива ближайшего будущего.
• Сбор и обработка информации о состоянии технологических процессов, контроль параметров среды в помещениях, зданиях и сооружениях, где возможно образование горючих и взрывоопасных сред, представление информации об образовании горючих и взрывоопасных сред.
  Комментарий: здесь все предельно прозрачно, однако всех технологических процессов АЭС в СКУ ПЗ так или иначе нет, хотя получение и обработка сигналов от АСУ ТП предусматривается. Под контролем параметров среды могут пониматься образование взрывоопасной атмосферы, влага, давление, наличие (скорость) потоков воздушных масс, по которым возможно отследить возникновение пожара и прогнозировать его развитие. Остается лишь разработать, испытать и интегрировать в СКУ ПЗ такие датчики. Но что-то мне подсказывает, что такая работа может затянуться на десятилетие.
• Выполнение расчетов по паспортизации веществ, материалов, изделий, технологических процессов и объектов, оценка их пожарной опасности.
  Комментарий: речь идет об организационных мероприятиях по ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и разработке специализированного программного обеспечения, которое на данный момент не интегрируется в СКУ ПЗ.
• Сбор и обработка информации об условиях эксплуатации электрооборудования и кабельных трасс, их работе и неисправностях.
  Комментарий: представим себе, что такое контроль электрооборудования, кабельных трасс и условий их эксплуатации (которые, к слову, могут меняться) на таком объекте, как АЭС. В СКУ ПЗ такого контроля нет, и сделать его без существенной функциональной и аппаратной перегрузки СКУ ПЗ невозможно. Для такой цели на АЭС присутствуют свои подсистемы. При этом получение и обработка необходимых сигналов от электрооборудования (например, о срабатывании дифференциальной и газовой защит трансформатора) в СКУ ПЗ возможна. Но это лишь малая часть того, что подразумевает данный пункт требований.
• Выполнение расчетов по прогнозированию пожарной обстановки на различных этапах пожара.
  Комментарий: очевидно, что СКУ ПЗ может выполнять данную функцию только при наличии видеоаналитики, а возможно и датчиков контроля параметров среды, состояния технологического оборудования и т.д.
• Сбор и обработка информации от пожарных извещателей.
• Сбор и обработка информации от датчиков, характеризующих технологические параметры работы оборудования систем пожаротушения.
• Аварийная и технологическая световая и звуковая сигнализация о возникновении пожара, а также выдача этой информации на щиты управления блоком.
• Представление информации об обнаружении пожара и работе средств противопожарной защиты по его ликвидации, сбор информации об их состоянии.
• Фиксирование неисправностей и срабатывания автоматических, автономных (локальных и индивидуальных) установок пожаротушения.
  Комментарий: выводов сигнала с автономной установки пожаротушения попросту может и не быть. Как тогда понять, что она сработала или неисправна? На помощь снова может прийти видеоаналитка, но даже в этом случае определение неисправности может оказаться непосильной задачей.
• Представление обобщенной информации о комплексной готовности систем пожаротушения с возможностью расшифровки не готового к работе оборудования.
• Представление информации о состоянии противопожарного водоснабжения (состояние насосов, положение запорной арматуры, давление в сети и т.д.).
• Обмен информацией с СКУ АЭС для архива, регистрация аварийных ситуаций для получения информации о работе систем вентиляции и других систем, связанных с автоматическими установками противопожарной защиты и изменяющих режим работы при возникновении пожара в том или ином помещении.
• Сбор и обработка информации о нарушениях правил пожарной безопасности.
  Комментарий: данная функция не конкретизирована, однако все выявляемые нарушения можно заносить в СКУ ПЗ вручную, но делать это в режиме реального времени просто невозможно. А оставлять такую информацию "на потом" чревато последствиями. И даже видеоаналитика способна выполнять данную функцию только частично.
• Информационная поддержка персонала, обеспечивающего тушение пожара и проведение необходимых технологических операций (аварийный слив горючих жидкостей, управление отсечными устройствами на коммуникациях, обесточивание электрических цепей и т.д.) на различных этапах.
  Комментарий: информационная поддержка, необходимая для выполнения оператором своих функций, присутствует в СКУ ПЗ. Но достаточно ли ее? Полноценную информационную поддержку персонала может выполнять только система поддержки принятия решений, но я не встречал в современных системах пожарной автоматики таких систем, которые действительно могут минимизировать влияние человеческого фактора в критических ситуациях, снизить нагрузку на оператора АСУ при выполнении им функциональных обязанностей, исключить ошибки при управлении АСУ оператором с недостаточной квалификацией, уменьшить время для принятия решения и выполнения необходимых действий в критической ситуации. Такие системы, вероятнее всего, должны создаваться под каждый конкретный проект, в противном случае от них может быть больше вреда, чем пользы.
• Сбор и обработка информации о состоянии путей эвакуации и системах дымоудаления с выдачей ее пожарной охране.
  Комментарий: с данной задачей может справиться только видеоаналитика. Иначе как отследить заваленные пути эвакуации, заклинившую дверь или скопление людей у эвакуационного выхода?

Управляющие функции СКУ ПЗ по СП13.13130

С управляющими функциями, которые требуются от СКУ ПЗ, нет почти никаких проблем. Все достаточно кратко и понятно:

• оповещение персонала о пожаре;
• формирование команд автоматического и дистанционного управления средствами и установками пожаротушения при обнаружении пожара;
• обеспечение приоритетности и блокировки при подаче огнетушащих веществ в несколько направлений, реализация заданной последовательности пуска и останова оборудования пожаротушения, автоматическая подпитка баков запаса воды;
• автоматическое и дистанционное управление установками дымоудаления и вентиляции при пожаре;
• приведение противопожарного оборудования в исходное состояние после окончания тушения пожара.
  Комментарий: Поскольку здесь нет конкретики, то это единственное, что СКУ ПЗ не способна выполнить. Как привести, например, модульные установки пожаротушения в исходное состояние сразу после их срабатывания? После окончания тушения пожара они требуют перезарядки или замены, что СКУ ПЗ, само собой, сделать не может.

Грядущие изменения в нормативной документации

Учитывая назревшие изменения, ведется подготовка федеральных норм и правил в области использования атомной энергии – "Атомные станции. Требования пожарной безопасности", которые сменят СП 13.13130.2009.
В проекте данного стандарта взамен информационных и управляющих требований к СКУ ПЗ появились Требования к информационной поддержке управленческих решений по обеспечению пожарной безопасности АС. На данный момент они сформированы таким образом, что их реализация должна ложиться на специализированное подразделение АЭС, а требования относятся к организационно-техническим мероприятиям. Возникает резонный вопрос: каким образом данное подразделение АЭС будет выполнять такие функции? Ведь к тому, что было указано для информационных функций СКУ ПЗ в СП 13.13130.2009, добавилось следующее:

1. Сбор и обобщение информации об имевших место пожарах на объектах электроэнергетики и работе средств противопожарной защиты по их ликвидации.
   Комментарий: данную информацию можно заносить в СКУ ПЗ вручную, однако какой от нее будет толк? Совсем другое дело, когда эта функция нужна для нейроалгоритмов, которые станут самообучаться, совершенствуя прогнозные навыки и схемы своей работы, включая СППР.
2. Фиксирование неисправностей и ложного срабатывания автоматических (автономных) установок пожаротушения.
   Комментарий: теперь здесь появилось "ложное срабатывание", и данный пункт приобретает совсем другой смысл. Статистику действительно можно заносить хотя бы вручную и использовать для повышения пожарной безопасности объекта. При этом данный пункт перекликается с предыдущим в части нейроалгоритмов.

Требования к функциям СКУ ПЗ в новом ФНП теперь находятся в отдельном разделе "Требования к системе автоматического контроля и управления противопожарной защитой АС". Все перечисленные там функции однозначно трактуются и на сегодняшний день выполнимы.

Как мы видим, авторы проекта новых ФНП продолжают настаивать на своей позиции в части выполнения информационных функций, и это правильно, ведь они задают необходимые векторы для развития и повышения уровня пожарной безопасности АЭС. Однако в текущей редакции ФНП не сказано, каким образом эти функции нужно выполнять. Это значит, что противопожарную защиту АЭС можно будет проектировать без нарушений. Но если переложить перечисленные в ФНП функции на людей, то мы возвращаемся к проблеме человеческого фактора и получаем некий "архив" информации, который, наверное, будет каким-то образом использоваться в процессе обеспечения пожарной безопасности АЭС. На мой взгляд, данные функции должна выполнять автоматизированная система, поэтому СКУ ПЗ необходимо развивать, возлагая на нее как можно больше задач по противопожарной защите АЭС.

Опубликовано в каталоге "Пожарная безопасность" - 2020

Иллюстрация к статье сгенерирована нейросетью Kandinsky