Атомная энергетика: шаг назад, два шага вперёд, или О необходимости оснащения АЭС новыми системами защиты

25.12.2013

vladimir_zahmatov.jpgВладимир Захматов
профессор, д.т.н.,
ИТГИП НАНУ
e-mail: z-impulse@rambler.ru


Впервые в новейшей истории прогресс повернулся вспять, да ещё благодаря политическому решению руководства одной из ведущих промышленных стран мира – Германии. Правительство этой страны не видит на сегодня достаточных систем безопасности, способных гарантировать предотвращение аварии на атомных станциях, а также систем способных локализовать и ликвидировать эти последствия.

Напуганные катастрофой в Фукусиме, немцы организовали массовые демонстрации, и в результате правительство Германии отказалось от ядерной энергетики и постановило закрыть все атомные станции до 2022 года. И все при условии, что для немцев не характерен технический авантюризм и безответственность, ставшие, например, причиной катастрофы на ЧАЭС. К тому же на территории Германии практически невозможны цунами и землетрясения, способные вызвать аварию на атомных электростанциях.

Таким образом, Германия признала неэффективность современной техники спасения и защиты при ликвидации последствий аварии на АЭС. И одной из основных причин такого статус-кво является отсутствие внедрения принципиально новых разработок специальной пожарной техники. Проводимые с начала 60-х годов многократные ее модернизации носили количественный, а отнюдь не качественный характер. Вывод напрашивается сам собой: необходимо создавать новую технику защиты всегда, когда человечество переходит на новый уровень технического развития, особенно в сфере энергетики и химии, где аварии, как правило, сопровождаются значительным увеличением пожаро-взрывоопасности и выбросами радиоактивных и токсичных веществ.ris1.jpg

Следовательно, минимальным условием дальнейшего использования АЭС и развития атомной энергетики в будущем является создание систем, гарантированно локализующих аварию и предотвращающих катастрофическое развитие её последствий. При этом в первую очередь локализируются выбросы радиоактивных и токсичных веществ, а так же пожары, в наибольшей степени способствующих развитию последствий аварии и препятствующих дальнейшим аварийноспасательным работам.

По моему мнению и мнению других специалистов, работающих в данном направлении, последствия аварийного взрыва на АЭС можно контролировать только с помощью взрывного распыливания защитных веществ, сразу одновременно и мгновенно по заданным площадям или объёмам – соответственно скорости распространения аварии. При этом одновременно и по всем угрожаемым участкам необходимо тушить пожары, локализовать и ликвидировать радиоактивные и токсичные выбросы. Скорости развития взрывных процессов аварии на АЭС и их последствий требуют противодействия на соответствующем уровне мощности, скорости, масштаба. Поэтому противодействующее распыление должно осуществляться только с помощью энергии взрыва. Защитная техника – механическая, гидравлическая или пневматическая не может локализовать и ликвидировать последствия аварий 4-7 категорий в пределах реакторного здания или территории АЭС.

ris2.jpg

Я, учёный с мая 1986 г., работающий по данной тематике, и ветеран Чернобыля первой категории, предлагаю новую технологию – импульсного, вихревого, гибко регулируемого, высокоточного, масштабного и дозированного распыления защитных составов для высокоэффективного и наиболее быстрого тушения пожаров, охлаждения поверхностей и локализации локальных радиоактивных выбросов, осадков и облаков. Эта технология хорошо испытана в Чернобыле в версии высокоточных огнетушащих бомб (рис. 1), импульсных стационарных и возимых многоствольных установок (рис. 2), импульсных переносных или возимых огнетушителей (рис. 3).

Огнетушащие бомбы были испытаны также при тушении лесных пожаров в горах Крыма, Карпат, Урала, Жигулей, болотистой местности Подмосковья и Польши, катастрофического лесного пожара в Израиле в декабре 2010 г. Около 20-ти импульсных пожарных машин «Импульс3М» на шасси танков до сих пор надёжно работают в пожарных частях, охраняющих АЭС, химические и нефтегазовые объекты в Украине, России, Йемене. На отечественной фирме «Луч» ныне налаживается промышленный выпуск и проходит сертификация ручных импульсных распылителей, впервые обеспечивающих комбинированное тушение и оказывающих универсальное защитное воздействие.

Рождённая в Чернобыле импульсная универсальная защитная техника, основана на высокоэффективном использовании гибко регулируемой энергии малых компактных зарядов пороха или взрывчатых веществ для распыления различных огнетушащих и защитных составов. Поэтому эта техника, по сравнению с традиционной, обеспечивает многократно большие мощность, дальность и масштаб воздействия, что позволяет работать быстрее, эффективнее и с безопасных дистанций. Новая техника значительно более проста в эксплуатации и обслуживании, поэтому её эффективная работа требует в 5-10 раз меньше обслуживающего персонала.

Для своевременной ликвидации последствий возможных аварий и катастроф на современных АЭС необходима принципиально новая техника следующих основных видов:

  • автоматизированные системы на базе исполнительных устройств импульсного распыления;
  • распыления на шасси, ездящие по крупным помещениям АЭС, например, машинным залам и по двору;
  • ручные распылители универсальные, дальнего действия;
  • постоянно носимые карманные или поясные устройства личной самозащиты.
Наиболее эффективными для ликвидации аварий на АЭС, безусловно, могут быть автоматические, автономные системы с малоинерционными, мощными исполнительными устройствами, способными в соответствии с показаниями датчиков локализовать и ликвидировать последствия аварии во всём объёме реакторного здания или на всей территории АЭС.

Основным недостатком современных автоматизированных систем пожаротушения является объединение в них различного по техническому уровню и временным периодам работы оборудования: громоздкого, требующего для установки отдельных помещений; различных датчиков, например, инерционных, начинающих работать только через десятки секунд и минут после включения; низко надёжных с вероятностью срабатывания 0,5-0,9; слабо управляемых – только включаемых и работающих длительно, полностью и по всей защищаемой площади с относительно слабой, удельной интенсивностью воздействия, не способных реагировать на какие-либо другие команды в соответствии с изменением обстановки. Исполнительные установки для компенсации малой огнетушащей эффективности продолжительного, неравномерного, низкоинтенсивного воздействия выливают или распыливают большие массы огнетушащих составов (ОС), но при аварии на АЭС количество ОС локализующих составов (ЛС), защитных составов (ЗС) не может компенсировать скорость и интенсивность воздействия. Неравномерность огнетушащего воздействия увеличивается пропорционально защищаемой площади и обуславливается малыми значениями параметров струй огнетушащих составов (ОС) – площадь, кинетическая энергия и скорость фронта струй ОС, дисперсность и дальность распыления ОС. Кроме того, что длительная и инерционная подача огнетушащих составов практически непригодна для защиты АЭС, большие массы ОС создают весьма значительные потери изза порчи оборудования, материалов, сырья и пр. Инерционность системы приводит к необходимости сокращения времени на проверку достоверности сигнала о пожаре, поэтому неизбежны ложные срабатывания, сопровождающиеся распылением многих тонн ОС, которые приводят к остановке работы энергетического и технологического оборудования, электронных систем и т.д.

Современные сигнально-инициирующие блоки автоматизированных систем пожаротушения представляют собой комплекс, состоящий из датчиков, анализирующих блоков, командных блоков включения исполнительных устройств и установок распыления ОС, сигнализирующих устройств. При условии наличия системы элементарных, быстродействующих, эффективно защищающих заданную площадь или объём с определённым запасом надёжности дублирующего воздействия, надёжно действующих исполнительных устройств и установок, электронная система управления может обеспечить гибкое управление мощностью, кратностью, видом защитного или огнетушащего воздействия. Только такое воздействие может обеспечить минимальные расходы ОС при эффективном и своевременном выполнении задачи защиты или пожаротушения данного объекта. Только принципиально такая система, где все элементы соответствуют друг другу по надёжности, быстродействию, эффективности, может обеспечить гарантированную локализацию и ликвидацию последствий аварий на АЭС.

Датчики аварийной ситуации, работающие по различным признакам аварии на АЭС и изготовленные на основе современной элементной базы, могут обеспечить подачу тревожного сигнала на анализирующий блок за время до 0,001 с. При этом каждый датчик может быть снабжён дублированными одинаковыми или разными детекторами, наиболее быстрыми оптическими сигнализаторами вспышек, сопровождающих аварию. Всё это подключается к современным аналоговым блокам, быстро обрабатывающих информацию от различных датчиков по логическим схемам и выдающих необходимую информацию об аварии: место, масштабы, последствия и направление их развития. Формирование сигнала об опасности на базе анализа показаний 2-3 датчиков на порядок снижает вероятность ложного срабатывания. Цифровые методы получения и кодирования информации от датчиков дают возможность получить масштабную картину тенденции развития последствий аварии. При этом одновременно учитывать информацию о возможном развитии последствий, исходя из текущего состояния объекта, например, при разрушении энергетических линий или воспламенении пожаро-взрывоопасных материалов, находящихся на путях распространения последствий аварии, например, пожара или взрывной волны высокотемпературных газообразных продуктов взрыва.

В соответствии с заданной программой ликвидации последствий аварии (ЛПА) и данных о состоянии объекта, анализирующим блоком разрабатывается и выдаётся на командный блок оптимальный алгоритм срабатывания исполнительных устройств и установок. Системный анализ аварийной ситуации даёт возможность своевременно получить текущую, достоверную информацию о развитии и распространении последствий аварии, предельно снизить вероятность ложного срабатывания. Это упрощает конструкцию, снижает количество и стоимость датчиков. Основной эффект в данном случае состоит в том, что локализация и ликвидация последствий аварии на АЭС осуществляется быстро и эффективно, с наименьшими затратами, техническими ресурсами и массами ОС, ЗС и ЛС.

Учитывая дешевизну, компактность и простоту устройств и установок импульсного распыления, появляется возможность размещать их необходимое количество с двойным, тройным или большим запасом накрытия защищаемой площади. Это позволит при любых сценариях развития последствий аварии обеспечить адекватное реагирование и, главное, своевременную локализацию и ликвидацию последствий аварии. Соответствующие программы-алгоритмы локализации, тушения, взрывопредотвращения формируются анализирующим блоком на базе комплексного анализа данных от сети датчиков. Анализирующий блок производит обработку и суммирование информации и выдаёт её в виде исходных данных на управляющий блок, на центр отображения состояния защищаемого объекта о текущем состоянии системы исполнительных устройств и установок, месте возникновения, характере и мощности аварии, текущем состоянии распространения последствий аварии и возможных путях её дальнейшего распространения.

Управляющий блок в соответствии с алгоритмом тушения и локализации последствий аварии производит обработку информации о величине аварии и скорости её распространении, текущих режимах работы объекта, выдаёт следующие командные решения:

– на блок включения основных и вспомогательных групп исполнительных устройств, откуда в свою очередь поступают сигналы срабатывания конкретных групп или отдельных исполнительных устройств и установок, гарантированно выполняющих при залповом срабатывании условие полного накрытия заданной площади и объёма зоны, где произошла авария и определённого прилегающего пространства вокруг этой зоны, для гарантии полной локализации последствий аварии в пределах этой зоны, внутри реакторного здания;

– в центр управления объектом, в частности, на индикатор состояния системы исполнительных устройств, являющийся блокиратором включения резервных групп этих устройств. Первый командный сигнал от управляющего блока не проходит на резервные группы, но замыкает индикатор, обеспечивающий прохождение последующих командных сигналов, если предыдущие срабатывания исполнительных групп не были эффективны;

– на блок оперативной информации для исключения с учёта срабатывающих исполнительных устройств;

– в диспетчерский пункт управления объектовой пожарной командой АЭС.

В качестве исполнительных устройств и установок для размещения вокруг реактора и снаружи вокруг здания могут быть использованы распылительные многоствольные модули с различным количеством стволов, устройства подвесные под потолком, емкостью от 10 до 100 л и ствольные устройства, фиксируемые на стенах, емкостью от 1 до 10 л.


Пора вспомнить забытые после распада СССР научные достижения Чернобыля по новым методам тушения пожаров и локализации радиоактивных выбросов в высокорадиоактивных зонах. Для продолжения существования и дальнейшего развития атомной энергетики необходимо сделать не шаг назад, а временную остановку, связанную с необходимостью оснащения всех действующих атомных реакторов качественно новыми системами защиты, способными предотвратить развитие аварии в катастрофу путём своевременной и качественной локализации и ликвидации последствий аварии. Эти новые системы необходимо разработать, сертифицировать, внести в строительные нормативы по АЭС и оснастить ими все работающие и вновь строящиеся АЭС.

Проведённый анализ опытно-промышленной эксплуатации образцов многоствольных установок типа «Импульс-3М» на шасси танка Т-62, 9-25-ти ствольных на шасси лафетов, стационарных 9-ти ствольных модулей, подвесных вертолётных бомб, дальнобойных профессиональных огнетушителей, позволяет с уверенностью заявит, что новая импульсная техника эффективна, безопасна и универсальна. Также могу заявить, что впервые в мире создана техника, обладающая многочисленными качественными преимуществами. Например, имеет большой масштаб эффективного воздействия – локализации, охлаждения или тушения с помощью одного модуля или огнетушителя, высокую дальность действия, гибко управляемое, эффективное распыление любых жидких, вязких, и порошковых огнетушащих составов, а также экологически чистых природных материалов без дополнительной подготовки и изменений конструкции распылительных модулей или огнетушителей, низкую себестоимость производства и сервисного обслуживания и многие другие уникальные возможности и характеристики.

В рамках работ по внедрению качественно новых систем безопасности на АЭС целесообразно проверить на реальных реакторах опытно-промышленные образцы этих систем. Для этого надо спроектировать применительно к условиям эксплуатации на АЭС импульсные распылительные устройства и модули, развернуть в необходимых количествах производство новой техники быстрой ликвидации наиболее опасных последствий аварии на АЭС.

Еще одним преимуществом новой техники является то, что при работе с ней не требуется длительного пребывания людей в высокорадиоактивных зонах. Благодаря эффективным технологиям локализации и ликвидации аварийных последствий путём сбрасывания бомбы, связки бомб или многобомбовой платформы с вертолета или крана. Подвесные вертолётные или крановые бомбы уже неоднократно и успешно применялись в Чернобыльском «Рыжем лесу» и на лесных пожарах в горах, ущельях, токсичных зонах химической аварии. Другим конструктивным вариантом этих бомб могут быть быстро изготавливаемые в «полевых условиях» исполнительные, импульсно-универсально-распылительные устройства для автоматических систем защиты реакторов АЭС от аварий 5-ой категории с наличием риска выхода радиоактивной пыли или паров за пределы площадки АЭС. Эти системы могут быть эффективны для локализации и ликвидации последствий аварий 6-7 категорий с разрушением реакционной зоны и бурным взрывным выбросом больших масс радиоактивных материалов, как это было на ЧАЭС и в Фукусиме на ФАЭС-1. С помощью вертолётов возможно быстро, с высокой точностью и многократно распылить защитные составы из подвесных модулей, что позволит хотя бы локализовать радиоактивные выбросы сразу после их образования.

Сегодня для защиты АЭС можно рекомендовать использовать испытанные на полигонах в реальных условиях следующие образцы импульсных распылительных мобильных и стационарных модулей и огнетушителей:

1. Карманный или поясной мини-огнетушитель емкостью 0,15 л. Он предназначен для персонала АЭС, охраны, пожарных, полицейских и спасателей как постоянно носимое средство индивидуальной, многоплановой защиты от пожара, объемного взрыва, светового или теплового излучения, а также от нападения террористов в пределах территории АЭС.

2. Переносной, импульсный, «автомобильный» огнетушитель ёмкостью 0,33 л, весом 0,85 кг в одноразовом варианте и со сменными контейнерами, а также 3-х ствольный вариант весом 3 кг. Они предназначены преимущественно для защиты автомобилей, автобусов, грузовиков, офисов, домов и особняков.

По сравнению со стандартными огнетушителями, они более компактны и легче в 10 раз, по площади тушения один выстрел сравним с 2-х литровым порошковым огнетушителем, а по дальности эффективного тушения превосходит его в 2 раза. Пакет с 4-5 импульсными огнетушителями по площади тушения сравним с 10-ти литровым водяным, пенным или порошковым огнетушителем. 3-х ствольный огнетушитель сравним по площади тушения с 4-5 литровыми огнетушителями.

Переносной, профессиональный, дальнобойный огнетушитель в варианте для объектовой (расположенной на АЭС) пожарной команды. Этот огнетушитель универсален: заряжается различными ОС в канал ствола непосредственно или в одноразовых контейнерах.

Многоствольный возимый огнетушитель на ручной тележке общим весом до 150 кг, дальностью тушения до 20-25 м, площадью тушения до 100 кв.м может применяться в оперативных пожарных частях или для защиты различных крупных помещений АЭС, например, машинных залов, кабельных тоннелей, складов. 50-ти ствольная установка на шасси танка применяется на АЭС Чернобыля, Балаково (РФ), химических и нефтеперерабатывающих заводах России и Украины. Многоствольные модули, смонтированные на различных шасси (лафеты, прицепы, джипы, лёгкие грузовики) могут использоваться в самых различных оперативных, объектовых, добровольных пожарных и аварийно-спасательных командах.

Многоствольные стационарные или буксируемые установки наиболее эффективны в качестве исполнительных модулей для автоматизированных систем защиты АЭС, заводов, складов, морских нефтегазовых платформ и сухопутных промыслов, танкеров, портовых терминалов, перекачивающих станций, резервуарных парков. Только импульсная техника может исключить необходимость работы пожарных и спасателей в труднодоступных зонах и предотвратить быстро и эффективно возможность образования взрывоопасных облаков, утечек радиоактивных материалов.

В настоящее время производством импульсных универсальных распылителей огнетушащих составов и инертных материалов занимаются фирма «Импульс-Х» (совместное англо-украинское предприятие), государственное предприятие Киевское конструкторское Бюро «Луч» и Петровский завод угольного машиностроения (г. Донецк).

P.S.

В журнале «F+S» №4, 2011, с. 72-73 была опубликована статья «Водяными бомбами по лесным пожарам», по прочтении которой у меня возникли определенные мысли. В крупнейших компаниях «Boeing» и «Weyerhaeuser» финансируется идея менеджера «Boeing» Уильяма Клэри и его малолетнего сына, возникшая спонтанно, подчеркиваю не у учёного или инженера. Чем тогда занимаются пожарные ученые в этом направлении. Анализ разнообразной информации приводит к неутешительным выводам: в пожарной науке многих стран более 95% публикаций и соответственно исследований посвящены теории горения, модернизации существующей техники, системам оповещения о пожаре, защитной одежде, то есть, в принципе, нужным научным направлениям, но не решающим главную задачу – качественного повышение дальности, масштабов, интенсивности огнетушащего воздействия. Учитывая сравнительно низкую эффективность современной пожарной техники, главным должен стать поиск принципиально новых путей подачи огнетушащих составов. Возможно, менеджер взялся за несвойственную ему роль потому, что многочисленные математические модели лесных пожаров, дорогостоящие эксперименты по изучению особенностей горения леса и даже особенностей слива воды на пожар с самолётов и вертолётов не играют существенной роли в совершенствовании методов и техники тушения лесных пожаров. Разработка неплохая, но не решает главной задачи – создания мощных направленных на зону горения шквалов тонкораспылённой воды и растворов. На сегодня сдвиги в технике пожаротушения очень малы и не носят качественно нового характера.

А в Украине этих сдвигов вообще не видно. Реальных результатов очень мало и все они, как правило, «перепевы» зарубежных исследований. Более чем за 20 лет независимости первый сертификат на отечественное качественно новое средство тушения, защищённое патентами Украины, России, Европы, получил сотрудник НАН Украины, не получавший ни гривны от денег, идущих на развитие пожарной науки. Это случайность или результат организации украинской пожарной науки?  


Тематика:  Пожарная безопасность
Автор:  f+s
Источник:  http://security-info.com.ua/

Возврат к списку


Материалы по теме: