Главным требованием при проектировании и эксплуатации реакторных установок плавучих объектов с ядерной установкой является обеспечение ядерной и радиационной безопасности объекта. Это – задача комплексная. Для ее выполнения требуется глубокий анализ всех аспектов, связанных с этим обеспечением.

Сергей Перевощиков, руководитель Северо-европейского МТУ по надзору за ЯРБ Ростехнадзора

Сергей Барышников, д.т.н., профессор ГУМРФ им. адм. Макарова

Владимир Королев, к.т.н., профессор ГУМРФ им. адм. Макарова

Алексей Ластовцев, к.т.н., профессор ГУМРФ им. адм. Макарова

На рис. 1 показана схема взаимосвязи основных направлений, которые способствуют обеспечению безопасности плавучих объектов с ядерной установкой.

Рис. 1. Схема обеспечения ядерной и радиационной безопасности плавучих объектов с ЯУ

Нормирование безопасности и госнадзор за ее соблюдением

Одним из основных элементов обеспечения безопасности является нормирование безопасности и государственный надзор за соблюдением этих норм.

В целях установления единых технических и организационных требований по ядерной безопасности при проектировании, сооружении и эксплуатации судовых атомных энергетических установок гражданских судов Госатомнадзором СССР в 1981 г. утверждены «Правила ядерной безопасности судовых атомных энергетических установок» (ПБЯ-08-81), разработанные специалистами ИАЭ им. И.В. Курчатова. Министерством морского флота даны указания по приведению атомных энергетических установок в соответствие с требованиями ПБЯ-08-81. На уже построенных судах («Арктика» и «Сибирь») производится необходимая реконструкция. В частности, выполняется защитная система безопасности – система аварийной проливки активной зоны по двум независимым каналам.

В дальнейшем строительство новых атомных ледоколов производится в соответствии с ПБЯ-08-81. На Балтийском заводе были построены атомные ледоколы с двумя ядерными паропроизводящими установками: в 1985 г. «Россия», в 1990 г. «Советский Союз», в 1992 г. «Ямал», в 2007 г. «50 лет Победы». При этом учитывается опыт эксплуатации действующих атомных ледоколов в вопросах обеспечения ядерной и радиационной безопасности. Так, на а/л «Сибирь» произошла авария с полным обесточиванием ядерной энергетической установки. Такая ситуация не была предусмотрена проектом. Начиная с а/л «Ямал» появляется штатная система обеспечения расхолаживания реактора при полном обесточивании ЯЭУ – цистерна аварийного расхолаживания (ЦАР). Данная система внедряется на всех уже действующих ледоколах.

Практика эксплуатации атомных ледоколов показала необходимость их использования на мелководье в устьях сибирских рек. В результате был разработан совместный российско-финский проект для такого типа ледоколов. Ледоколы были построены на верфи «Вяртсиля Марин» в Хельсинки. Сборка атомной установки производилась на Балтийском заводе. В 1989 г. был принят в эксплуатацию а/л «Таймыр» и в 1990 г. а/л «Вайгач». На ледоколах установлено по одному реактору типа КЛТ-40. Решение вопросов ядерной и радиационной безопасности на вновь построенных ледоколах осуществлялось с учетом наработанного опыта и требований ПБЯ-08-81.

Однако со временем стало очевидным, что накопившаяся с 80-х годов информация по проектированию, изготовлению и эксплуатации ядерных энергетических установок уже не в полной мере отражалась в требованиях ПБЯ-08-81 и актуальной стала необходимость пересмотреть этот нормативный документ. Новый нормативный документ по правилам ядерной безопасности широко обсуждался всеми заинтересованными сторонами, и в 2001 г. вышла в свет его новая редакция – «Правила ядерной безопасности ядерных энергетических установок судов (ПБЯ-С) НП-029-01».

Современные нормативные документы в соответствии с концепцией безопасности рассматривают проектные аварии на основе принципа единичного отказа, а также учитывают запроектные аварии с возможным тяжелым повреждением активной зоны, и анализ безопасности производится при вероятностном подходе.

При постройке новых атомных ледоколов учитывался опыт, накопленный при строительстве и эксплуатации предшествующих атомных судов, особенно в отношении ядерной и радиационной безопасности. Для этого Российским морским регистром судоходства (РМРС) разрабатываются «Правила классификации и постройки атомных судов».

В 2008 году были приняты «Правила классификации и постройки атомных судов и плавучих сооружений» Российского морского регистра судоходства в соответствии с действующим положением, которые вступили в силу с 1 января 2009 года. Настоящее издание Правил составлено на основе пятого издания 2004 г. с учетом изменений и дополнений, подготовленных непосредственно к моменту издания. Эти изменения и дополнения связаны с вступлением в силу новых резолюций ИМО и нормативных документов в области использования атомной энергии.

«Правила классификации и постройки атомных судов и плавучих сооружений» РМРС являются основным нормативно-техническим документом Регистра, регламентирующим вопросы безопасности, связанные со спецификой атомных судов и плавучих сооружений (объектов) как источника вредного радиационного воздействия на эксплуатационный персонал, пассажиров, население и окружающую среду. При этом под плавучим сооружением (объектом) подразумевается самоходное или несамоходное плавучее сооружение (объект), на котором в качестве источника энергии для выполнения его основных функций используется атомная энергия. Как правило, это сооружения стоечного типа (электростанции, тепловые станции или иное технологическое сооружение).

Развитие подходов к обеспечению безопасности должно происходить в тесном взаимодействии с международным сообществом. Одной из фундаментальных международных конвенций является «Конвенция о ядерной безопасности», которая устанавливает ответственность за ядерную безопасность за государством. Во многих странах мира ядерные энергоблоки в основном принадлежат государственным компаниям (Франция, Швеция, Китай). В США вопросами безопасности и регулирования в атомной промышленности занимается Комиссия ядерного регулирования (NRC). В Германии – Министерство охраны окружающей среды и реакторной безопасности. Во Франции – Агентство по ядерной безопасности (ASN).

Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) России осуществляет государственный надзор и контроль вопросов безопасности при использовании атомной энергии. Служба осуществляет свою деятельность непосредственно и через свои территориальные органы во взаимодействии с другими федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, общественными объединениями и иными организациями.

Деятельность Российского морского регистра судоходства направлена на выполнение всего комплекса задач по обеспечению безопасности мореплавания, охраны человеческой жизни на море, охраны судов, сохранности перевозимых грузов, экологической безопасности судов, предотвращения загрязнения моря с судов, выполнение поручений от администраций и потребителей.

Основная цель и необходимый результат

Главная цель – это недопущение выхода теплоносителя за пределы контура циркуляции и окружающую среду. Выход теплоносителя за пределы контура циркуляции без возможности пополнения течи проектировщики относят к максимальной проектной аварии. Принимаются адекватные меры по недопущению этого события. Если данное событие все же произошло, охлаждение активной зоны в течение необходимого интервала времени осуществляется чистой проточной водой, подаваемой системой аварийной проливки.

Кроме того, придается большое значение обеспечению надежного охлаждения активной зоны, если прекратилась принудительная циркуляция теплоносителя без разгерметизации первого контура.

На плавучих объектах (ПО) с ядерной установкой (ЯУ) предусмотрены также системы, предотвращающие недопустимое увеличение давления в пределах защитной оболочки (четвертый барьер безопасности), если в результате большой течи теплоноситель все же вышел за пределы контура циркуляции.

Последнее время также уделяется внимание предотвращению водородной аварии, когда в объем корпуса реактора и защитную оболочку поступает водород из-за взаимодействия водяных паров с цирконием и конструкционными материалами.

Вопросам надежного контроля и управления реактивностью начиная с ледокола «Ленин» уделялось пристальное внимание. Непрерывное совершенствование алгоритмов и повышение надежности технических средств управления и контроля – это приоритетная задача для всех вновь строящихся ПО с ЯУ.

Технические средства и их совершенствование

Технические средства, предназначенные для предотвращения или минимизации последствий от аварий, вначале основывались на введении резервных и аварийных электронасосов и электроприводов (активные средства). При этом уделялось большое значение наличию резервированных и аварийных источников электропитания на органическом топливе. Однако практика эксплуатации показала, что использование только активных средств безопасности не всегда защищает от развития аварийной ситуации (АЭС «Фукусима-1»). В настоящее время большое значение придается развитию пассивных средств безопасности, использующих принципы движения охлаждающих сред без наличия источников электроэнергии.

В новых проектах реакторных установок (РУ) плавучих объектов с ЯУ придается большое значение формированию комплекса свойств внутренней самозащищенности реактора, т.е. свойств, обеспечивающих его безопасность на основе естественных обратных связей, процессов и характеристик.

Если средства аварийной безопасности, которые предусмотрены проектом, не в полной мере отработали свои алгоритмы и авария стала развиваться по непредусмотренному сценарию, должно вводиться управление запроектными авариями.

Единственная в мире система

В Государственном университете морского и речного флота (ГУМРФ) имени адмирала С.О. Макарова действует единственная в мире система подготовки инженеров всех специальностей, необходимых для эксплуатации плавучих объектов с ЯУ.

Подготовка инженерных кадров началась с первого экипажа первого в мире гражданского атомного судна – ледокола «Ленин» (1958 г.). За 55 лет было построено 9 атомных ледоколов и атомный лихтеровоз, и для их эксплуатации подготовлено более 1000 специалистов. Кроме того, прошли различные формы повышения квалификации более 3500 специалистов.

Система создавалась ценой огромных усилий высококлассных специалистов. Она вбирала в себя все новые конструкторские идеи, накапливала положительную и отрицательную информацию о реальной эксплуатации атомных судов. В процессе формирования школы для проведения лекций и практических занятий привлекались лучшие разработчики и аналитики из ведущих НИИ и вузов Санкт-Петербурга и страны в целом (Москва, Нижний Новгород, Обнинск, Сосновый Бор). Подтверждением правильности и эффективности работы нынешней системы является безаварийная эксплуатация действующих на арктических просторах атомных судов.

На рис. 2 представлена структурная схема системы подготовки кадров в ГУМРФ для эксплуатации атомных судов.

В сентябре и декабре 2012 года прошли заседания Морской коллегии при Правительстве РФ под председательством Д.О. Рогозина, где был рассмотрен ход реализации «Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» и дана необходимая оценка процессу.

Рис. 2. Структурная схема системы подготовки кадров для эксплуатации плавучих объектов с ЯУ в ГУМРФ

* ГАК – государственная аттестационная комиссия; ПДКК – постоянно действующая кадровая комиссия; СКК – судовая кадровая комиссия; ФСЭ – факультет судовой энергетики; ФНС – факультет навигации и связи

Основными гарантами сохранения присутствия России в Арктике являются атомные ледоколы, обладающие высокой автономностью плавания, и энергоемкие плавучие энергоблоки (ПЭБ) с ядерной установкой, расположенные в районах портов-убежищ. Атомные ледоколы способны обеспечить самый длительный срок навигации, а их присутствие в Арктике по международному праву подтверждает владение Россией Арктикой.

В сентябре 2011 года в Минобороны принято решение о восстановлении самых мощных в мире атомных крейсеров проекта 1144 «Орлан», чтобы превратить их в универсальные корабли-ракетоносцы, способные решать на море любые задачи. 20 лет назад три таких крейсера – «Адмирал Нахимов», «Адмирал Лазарев» и «Киров» – были законсервированы в доках. Кроме того, Минобороны передан атомный лихтеровоз «Севморпуть» для дальнейшей реконструкции и использования.

Все атомные суда, атомный плавучий энергоблок (ПЭБ) и атомные крейсеры укомплектованы аналогичными реакторами типа КЛТ-40, которые являются результатом конверсии передовых технических решений. Этот реактор признан наилучшим прототипом и для других энергетических установок малой мощности, которые могут появиться в ближайшем будущем.

Возможный состав плавучих объектов с ЯУ:

– атомные суда гражданского назначения

– суда атомно-технологического обслуживания (АТО)

– ПЭБ в составе плавучей атомной теплоэлектростанции

– атомные надводные корабли ВМФ

– суда, перевозящие грузы ядерных материалов и радиоактивных веществ

– другие плавсредства, эксплуатация которых осуществляется в соответствии с требованиями Федерального закона «Об использовании атомной энергии»

При наличии уже действующих и вновь появляющихся плавучих объектов с ЯУ вопросы ядерной и радиационной безопасности становятся наиболее острыми и растет значение наличия квалифицированных специалистов для их эксплуатации. Как показала длительная практика, эксплуатация атомного флота требует особой подготовки экипажа. Для этого необходимы специальные центры, где осуществляется не традиционная, а иная система подготовки экипажей.

Бесперебойно и эффективно действующая система подготовки кадров для атомных судов в ГУМРФ им. адмирала С.О. Макарова может быть легко адаптирована в учебные программы для других объектов, использующих ядерные технологии. В целях использования опыта по подготовке специалистов для атомного флота представляется целесообразным создание интегрированного образовательного направления в этой области. Проверенная многолетним опытом система может быть прототипом Единого государственного центра подготовки кадров для эксплуатации надводных плавучих объектов с ЯУ.

На заседании Морской коллегии при Правительстве РФ были даны поручения Минтрансу России (М.Ю. Соколову), Минобороны России (С.К. Шойгу), госкорпорации «Росатом» (С.В. Кириенко) и правительству Санкт-Петербурга проработать вопрос создания на базе ФБОУ ВО «Государственная морская академия имени С.О. Макарова» (ныне ГУМРФ) Единого государственного центра подготовки, переподготовки и повышения квалификации специалистов для судов и других плавсредств с ядерными энергетическими установками.

Таким образом, сложился состав учредителей Единого государственного центра (межотраслевого):

– Министерство транспорта России

– Министерство обороны России

– Госкорпорация «Росатом»

– Правительство Санкт-Петербурга

При этом требования к организации подготовки должны быть едиными, вне зависимости от формы собственности и ведомственной принадлежности объекта морского транспорта. Потребуется партнерская деятельность учредителей и государственный подход для создания единой образовательной системы.

На рис. 3 представлена структурная схема взаимодействия опорных учебных пунктов подготовки кадров для эксплуатации плавсредств с ЯУ. При этом необходимо создать (организовать) несколько видов таких взаимосвязанных опорных учебных пунктов (ОУП). Каждый ОУП имеет конкретное назначение и выполняет определенные задачи в процессе подготовки персонала.

Рис. 3. Структурная схема взаимодействия опорных учебных пунктов подготовки кадров для эксплуатации плавсредств с ЯУ

* ПЭБ – плавучий энергоблок; ПМТ – полномасштабный тренажер; УМО – учебно-методическое обеспечение; ФПТ – функционально-психологический тренажер; УТП – учебно-тренировочный пункт; ФАТ – функционально-аналитический тренажер; УТМ – учебно-тренировочный модуль; ЛТ – ледовый тренажер.

Наиважнейшая проблема

Придавая большое значение совершенству проекта РУ плавучего объекта с ЯУ, качеству его изготовления, частенько забывается наиважнейшая проблема – кто станет у руля этой сложнейшей, не постигаемой здравым смыслом, обладающей громадной потенциальной энергией системы, которой является ядерный реактор, ядерное топливо и атомное судно в целом. Где учить, как учить будущий эксплуатационный персонал атомного плавучего объекта?

Ход событий начиная с 2014 года не укладывается в логическое русло и свел на нет все усилия, предпринимаемые ГУМРФ для высококачественной подготовки кадров для эксплуатации ПО с ЯУ. В ГК «Росатом» принято решение о передаче переподготовки и повышения квалификации командного состава судов с ЯУ негосударственному образовательному учреждению дополнительного профессионального образования – Центральному институту повышения квалификации.

Обеспечение ЯБ и РБ плавучих объектов с ЯУ является комплексной задачей, интегрированной в единый подход на уровне всей страны. Только прагматичное взаимодействие всех составляющих данного комплекса может дать реальный результат. Протекционизм и коммерция, внедряющиеся в эту структуру, в конечном счете могут разрушить ее и поставят человечество в опасное противостояние с гигантской энергией, которая итоге выплеснется наружу.

Морской флот №2 (2015)