Кто и как управляет энергоблоком АЭС: БЩУ, смена и тренажёр
Энергоблок АЭС работает круглосуточно, и всё это время за ним следит оперативная смена: несколько человек на блочном щите управления и многие другие — в помещениях станции. Ниже — как устроены блочный и резервный щиты, кто входит в смену и за что отвечает, как готовят операторов, по каким документам они работают и как оценивают работу блока.
Содержание
- 2щита управления у каждого энергоблока — блочный и резервный
- 3ведущих инженера на БЩУ блока с ВВЭР-1000: по управлению реактором, турбиной и блоком
- 1:1полномасштабный тренажёр повторяет блочный щит управления
- 3шага трёхсторонней связи: команда, повторение, подтверждение
Блочный щит управления
Каждым энергоблоком АЭС управляют из одного помещения — блочного щита управления (БЩУ); в нормах его называют блочным пунктом управления. Сюда сходятся показания тысяч датчиков, отсюда подают команды насосам, арматуре, приводам и автоматике, и здесь круглосуточно дежурит смена. С БЩУ блок пускают и останавливают, меняют его мощность, сюда приходят сигналы о любых отклонениях.
Устройство щита подчинено простой мысли: каждый оператор должен видеть свою часть блока, а начальник смены — весь блок сразу. Поэтому рабочие места операторов стоят дугой: пульты реактора, турбины и общеблочных систем, на каждом — дисплеи, ключи и кнопки управления, сигнальные табло. Перед операторами, за пультами, — обзорный щит. На блоках старых проектов это стена панелей с приборами и мнемосхемами — упрощёнными схемами систем, на новых — видеостена, на которую выводят обзор состояния блока. Рабочее место начальника смены блока — позади пультов, так, чтобы видеть и операторов, и обзорный щит.
Отдельно стоят панели систем безопасности: ими управляют независимо от системы нормальной эксплуатации. Кнопки аварийной защиты реактора есть и на БЩУ, и на резервном щите.
Сигналы об отклонениях разделены по важности. Предупредительные сообщают, что параметр подошёл к границе нормального режима, аварийные — что сработала защита или нужно немедленное вмешательство. Сигнализацию проектируют так, чтобы в аварии важное не утонуло в потоке второстепенных сообщений, а оператор сразу видел, с чего начинать.
Блочный щит управления (схема, расположение условное). Перед оперативной сменой — общий экран с мнемосхемой энергоблока, за пультами — ведущие инженеры по управлению реактором (ВИУР), турбиной (ВИУТ) и блоком (ВИУБ), позади — начальник смены блока (НСБ). Если щит станет недоступен, блок останавливают и расхолаживают с резервного щита управления.
Резервный щит управления
Что будет, если на БЩУ начнётся пожар, помещение заполнится дымом или щит пострадает от внешнего воздействия? На этот случай у каждого энергоблока есть резервный щит управления (РЩУ), в нормах — резервный пункт управления. Он находится в другом помещении, вдали от БЩУ, а кабели к нему проложены отдельными трассами, чтобы одна и та же причина не вывела из строя оба щита сразу.
Возможности РЩУ скромнее, но задача у него главная: заглушить реактор, если он ещё работает, привести в действие системы безопасности, расхолодить реакторную установку и сколь угодно долго держать её в подкритическом расхоложенном состоянии, видя при этом основные параметры. Постоянной смены на РЩУ нет. Персонал переходит туда по команде начальника смены блока, действуя по инструкции, а в обычное время работу щита регулярно проверяют.
Блочный и резервный щиты управления
| Блочный щит — БЩУ | Резервный щит — РЩУ |
|---|---|
| здесь круглосуточно дежурит смена | в другом помещении, кабели проложены отдельными трассами |
| блок пускают, останавливают, меняют его мощность | заглушить реактор, привести в действие системы безопасности |
| сюда сходятся показания тысяч датчиков | расхолодить установку и сколь угодно долго держать подкритичной |
| постоянной смены нет — переходят по команде НСБ |
Оперативная смена
Энергоблоком круглосуточно управляет оперативный персонал, разбитый на смены, которые работают по очереди, по графику. Заступающая смена знакомится с оперативными журналами, состоянием оборудования и всеми отклонениями, а приём смены подтверждают подписью в журнале. С этого момента за блок отвечает новая смена.
Во главе смены всей станции стоит начальник смены станции: ему оперативно подчинён весь персонал смены, и он держит связь с диспетчером энергосистемы, который задаёт станции нагрузку. Каждым энергоблоком руководит начальник смены блока (НСБ). На БЩУ блока с ВВЭР вместе с ним работают три ведущих инженера — по управлению реактором (ВИУР), турбиной (ВИУТ) и блоком (ВИУБ). ВИУР отвечает за самое чувствительное звено — реактор, и, если этого требует безопасность, вправе сам заглушить его.
На местах, в помещениях блока, работают операторы и обходчики: они осматривают оборудование, замечают то, чего не покажут датчики, — течь, вибрацию, посторонний шум, — и выполняют местные операции по командам с БЩУ. В смене есть дежурные химики, дозиметристы, электрики, начальники смен цехов. Кто за что отвечает, показано в таблице.
Смена отвечает за блок и тогда, когда реактор остановлен. Перед ремонтом она выводит оборудование из работы: отключает его, собирает безопасную схему, вывешивает запрещающие плакаты и только после этого допускает ремонтный персонал, который работает по наряду-допуску. Во время перегрузки топлива смена следит за подкритичностью, концентрацией бора и охлаждением активной зоны и бассейна выдержки — о самой перегрузке рассказано в статье «Перегрузка топлива и бассейн выдержки».
| Роль | Зона ответственности |
|---|---|
| Начальник смены станции | Руководит сменой всей станции, держит связь с диспетчером энергосистемы, принимает решения, касающиеся нескольких блоков |
| Начальник смены блока (НСБ) | Оперативное руководство энергоблоком: режим работы и безопасность, команды операторам БЩУ и персоналу на местах |
| Ведущий инженер по управлению реактором (ВИУР) | Реактор и реакторное отделение: мощность, органы регулирования, концентрация бора, контроль активной зоны, пуск и останов реактора |
| Ведущий инженер по управлению турбиной (ВИУТ) | Турбоустановка и второй контур: пар, конденсат, питательная вода |
| Ведущий инженер по управлению блоком (ВИУБ) | Общеблочные и вспомогательные системы |
| Начальники смен цехов | Оборудование своего цеха и его дежурный персонал |
| Операторы и обходчики | Обходы и осмотры оборудования, местные операции и переключения по командам с БЩУ |
| Дежурные химики | Водно-химический режим, анализы проб, в том числе концентрации бора |
| Дозиметристы | Радиационная обстановка, допуск в зону контролируемого доступа, учёт доз персонала |
| Дежурные электрики | Электрооборудование и переключения в распределительных устройствах |
Как готовят операторов
Путь к пульту долгий. Операторы БЩУ — инженеры с профильным высшим образованием, и на должность ведущего инженера обычно приходят, поработав на других оперативных должностях. Готовят их в учебно-тренировочных подразделениях атомных станций, по индивидуальным программам для каждой должности.
Главный инструмент подготовки — полномасштабный тренажёр. Это точная копия БЩУ — те же пульты, панели, ключи и табло, — только вместо энергоблока к ним подключена математическая модель, которая в реальном времени рассчитывает реактор, контуры, турбину и электрическую часть. Инструктор может задать любой отказ: отключить насос, «разорвать» трубопровод, обесточить блок. На тренажёре отрабатывают пуски и остановы, переходные режимы и аварии, которых на действующем блоке не бывает годами, и учатся действовать по аварийным инструкциям слаженно, всей сменой.
Дальше — стажировка на рабочем месте, проверка знаний комиссией и дублирование: будущий оператор работает на штатном месте под надзором опытного работника, который отвечает за его действия. Только после этого его допускают к самостоятельной работе. Для части должностей — например, начальников смен и ведущих инженеров по управлению реактором — нужно ещё персональное разрешение Ростехнадзора на право ведения работ в области использования атомной энергии; о регуляторе рассказано в статье «Как устроена атомная отрасль». Оперативный персонал регулярно проходит и медицинские, и психофизиологические обследования.
Путь оператора к пульту
- Образование и опытпрофильный вуз, работа на других оперативных должностях
- Обучение и тренажёрпо программе должности; пуски, остановы и аварии — на копии БЩУ
- Стажировка и экзаменна рабочем месте, затем проверка знаний комиссией
- Дублированиеработа на штатном месте под надзором опытного работника
- Допускк самостоятельной работе; для части должностей — разрешение Ростехнадзора
Подготовка не заканчивается с допуском. Смены регулярно тренируются на тренажёре, проводят противоаварийные и противопожарные тренировки, проходят периодические проверки знаний, а при модернизации блока осваивают новое оборудование до того, как его включат в работу.
Регламент и инструкции
Главный документ, по которому эксплуатируют энергоблок, — технологический регламент безопасной эксплуатации. В нём записаны пределы и условия безопасной эксплуатации: допустимые значения параметров, требования к работоспособности систем безопасности, порядок выполнения основных операций. Если какое-то условие нарушено, регламент указывает, что делать, — вплоть до снижения мощности или останова блока.
Под регламентом — инструкции по эксплуатации систем и оборудования, а для сложных переключений — программы и бланки, где по шагам расписано, что и в каком порядке делать. Отдельный пласт — аварийные документы. Инструкции по ликвидации аварий построены вокруг исходного события: разрыв трубопровода, отключение насосов, потеря питания. Но причина аварии не всегда сразу ясна, а события могут накладываться друг на друга. Поэтому на станциях применяют и симптомно-ориентированные аварийные инструкции: оператор выбирает действия по состоянию параметров блока и по тому, выполняются ли функции безопасности, не дожидаясь, пока выяснится причина. Для самых тяжёлых, запроектных аварий есть отдельные руководства по их управлению.
Аварийные инструкции: два подхода
| По исходному событию | Симптомно-ориентированные |
|---|---|
| событие: разрыв трубопровода, отключение насосов, потеря питания | действия выбирают по состоянию параметров блока |
| но причина аварии не всегда сразу ясна | и по тому, выполняются ли функции безопасности |
| события могут накладываться друг на друга | не дожидаясь, пока выяснится причина |
Культура безопасности на щите
Техника надёжна настолько, насколько надёжны действия людей. На Три-Майл-Айленд операторы, неверно поняв показания приборов, усугубили аварию, — об этом и других уроках рассказано в статье «Безопасность АЭС». Поэтому культура безопасности на станции — не лозунг, а набор конкретных рабочих приёмов.
- Самопроверка. Перед каждым действием оператор останавливается, убеждается, что перед ним нужный ключ нужной системы, представляет ожидаемый результат, действует и проверяет, что результат совпал с ожидаемым.
- Трёхсторонняя связь. Команду отдают чётко, с названием оборудования; исполнитель повторяет её, а отдавший команду подтверждает, что понят правильно. Только после этого её выполняют.
- Консервативный подход. Если состояние блока непонятно, выбирают более безопасное решение — снизить мощность, остановить блок, — а не продолжают работу в надежде, что всё обойдётся.
- Работа по документам. Сложные операции выполняют по программам, перед ними проводят инструктаж, а самые ответственные переключения проверяет второй работник.
- Открытость. О собственных ошибках и мелких отклонениях сообщают, чтобы их разобрали и не дали повториться на этом или другом блоке.
Системы контроля и показатели
Глаза смены — системы контроля. Информационно-вычислительная система собирает сигналы датчиков блока, выводит их на дисплеи и обзорный щит, сигнализирует об отклонениях и архивирует всё, что происходило, — по архиву потом восстанавливают ход любого события. На новых блоках эти задачи решает верхний блочный уровень автоматизированной системы управления технологическим процессом, с рабочими станциями операторов. Состояние активной зоны — распределение мощности, температуру на выходе из сборок — показывает система внутриреакторного контроля, о которой рассказано в статье «Управление реактором: СУЗ и приводы».
Работу энергоблока оценивают по нескольким показателям. Главный производственный — коэффициент использования установленной мощности (КИУМ): отношение электроэнергии, выработанной за период, к той, что блок выработал бы, работая весь этот период на номинальной мощности. КИУМ снижают ремонты, неплановые остановы и работа на пониженной мощности. Рядом с ним следят за числом неплановых автоматических остановов реактора, нарушений в работе станции, о которых она обязана сообщать регулятору, и за коллективной дозой облучения персонала. Хорошую смену видно по всем этим показателям сразу: блок работает долго, ровно и без происшествий.
Термины
- БЩУБлочный щит управления — помещение, из которого оперативный персонал управляет энергоблоком во всех режимах.
- РЩУРезервный щит управления — отдельное помещение, с которого можно заглушить реактор, расхолодить установку и держать её в безопасном состоянии, если БЩУ недоступен.
- Оперативный персоналРаботники, которые в смене непосредственно управляют оборудованием станции и следят за его работой.
- Полномасштабный тренажёрКопия блочного щита управления, к которой подключена работающая в реальном времени модель энергоблока; на нём учат операторов.
- ДублированиеРабота будущего оператора на штатном месте под надзором опытного работника перед допуском к самостоятельной работе.
- Технологический регламентОсновной документ эксплуатации энергоблока с пределами и условиями безопасной эксплуатации и порядком основных операций.
- Симптомно-ориентированная инструкцияАварийная инструкция, в которой действия выбирают по состоянию параметров блока, а не по исходному событию.
- КИУМКоэффициент использования установленной мощности — отношение фактической выработки электроэнергии к возможной при работе на номинальной мощности за тот же период.
Частые вопросы
Кто управляет атомной станцией в смене?
Сменой всей станции руководит начальник смены станции, каждым энергоблоком — начальник смены блока. На блочном щите управления блока с ВВЭР с ним работают ведущие инженеры по управлению реактором, турбиной и блоком, а на местах — операторы, обходчики, химики, дозиметристы и электрики.
Зачем нужен резервный щит управления?
Если блочный щит станет недоступен — из-за пожара, задымления или повреждения, — с резервного щита можно заглушить реактор, привести в действие системы безопасности, расхолодить установку и держать её в безопасном состоянии сколь угодно долго. Резервный щит находится в другом помещении, и постоянного персонала на нём нет.
Как готовят операторов АЭС?
Нужны профильное высшее образование и опыт работы на оперативных должностях, затем — обучение по программе должности, тренировки на полномасштабном тренажёре, стажировка, проверка знаний и дублирование. Для части должностей требуется разрешение Ростехнадзора, а после допуска операторы регулярно тренируются и проходят проверки знаний.
Что такое технологический регламент энергоблока?
Это главный документ эксплуатации блока: в нём записаны пределы и условия безопасной эксплуатации и порядок основных операций. Если какое-то условие нарушено, регламент предписывает действия вплоть до снижения мощности или останова.
Что такое КИУМ?
Коэффициент использования установленной мощности — отношение электроэнергии, выработанной за период, к той, что блок выработал бы, работая весь период на номинальной мощности. Его снижают ремонты, неплановые остановы и работа на пониженной мощности.
