АСМ "HELPER+"

 

     

    ИНСТИТУТ      ТРАНСДИСЦИПЛИНАРНЫХ     ТЕХНОЛОГИЙ

                                                   ИНН/КПП  0721020821 / 072601001            360024 КБР, г. Нальчик, ул. Ашурова 5, оф.8  тел:  (866 2) 97-67-92

                                                                                                                                                                                                       www.anoitt.ru   anoitt@mail.ru

     

     

    17 августа 2011 года

     

    Описание проекта

    "Автоматизированная система мониторинга комплексной безопасности АЭС"

     

    Проблема, на решение которой направлен проект:

    Возникновение единичных катастрофических аварий на АЭС ставит под угрозу развитие программ атомной энергетики в ряде экономически развитых стран мира. Основу катастрофических аварий на АЭС составляют, как правило, форс-мажорные обстоятельства. В свою очередь, форс-мажорные обстоятельства формируются наложением в различных сочетаниях – природных, техногенных и социальных факторов.

    Предложение специалистов Евросоюза – выработать и распространить в 2011 году на все АЭС "единые стандарты безопасности" предполагает противопоставить катастрофическим  авариям "единый технико-технологический уровень" АЭС. Однако единый технико-технологический уровень АЭС в каждом конкретном случае будет взаимодействовать с "индивидуальным состоянием природных, техногенных и социальных факторов" на самой АЭС и на, прилегающей к ней, территории.

    Следовательно, для стран, которые используют или собираются использовать атомную энергетику, актуальной является проблема мониторинга динамики "индивидуального состояния природных, техногенных и социальных факторов", на самой АЭС и,  прилегающей к ней, территории. Численные значения этой динамики могут играть роль единого интегрального показателя уровня угрозы катастрофической аварии на АЭС.

     

    В чём заключается уникальность продукта. Каким образом создаваемый продукт решает обозначенную проблему:

    Чтобы получить необходимые гарантии абсолютно безопасного развития атомной энергетики необходимо дополнить существующие системы безопасности АЭС аппаратно-аналитическими комплексами, которые не являются продолжением техники и технологии атомной энергетики, но по своим информационным и прогностическим возможностям превосходят их.

    Природные, техногенные и социальные факторы, наложение которых формируют форс-мажорные обстоятельства, имеют непосредственное отношение к основному понятию экологии – биогеоценозу. В рамках конкретного биогеоценоза происходит естественный процесс круговорота и преобразования химических веществ и энергии. Как любой физический процесс, этот процесс характеризуется индивидуальной частотой и интенсивностью. Отклонение общего состояния территории биогеоценоза от некоего устойчивого состояния приводит к изменению частоты и интенсивности круговорота и преобразования химических веществ и энергии, тем самым, существенно влияя на природные, техногенные и социальные факторы.

    Геометрическая конструкция рабочей области специального прибора (дозиметра) обеспечивает резонансное взаимодействие с состоянием территории конкретного биогеоценоза. Изменение общего состояния территории биогеоценоза вызывает достоверное изменение частоты кварцевых генераторов в конструкции рабочей зоны дозиметра.  Численные показатели частоты кварцевых генераторов дозиметра воспринимаются как единый интегральный показатель, по динамике которого можно судить об уровне предрасположенности АЭС к авариям, возникающих по вине форс-мажорных обстоятельств.

    Автоматизированная система мониторинга АСМ "Helper+", которой посвящён проект и, в состав которого входит необходимое число дозиметров, способна осуществлять мониторинг этого интегрального показателя, как на самой АЭС, так и на 25-ти километровой прилегающей территории..

    Связь дозиметров с базовым компьютером – сотовая. Формирование условий возникновения форс-мажорных обстоятельств удаётся прогнозировать за 5-7 суток. Этого времени достаточно для выбора персоналом АЭС оптимального решения. Информация от дозиметров автоматически обрабатывается и выводится на экран монитора компьютера в виде графиков. Графики сохраняются в базе данных, которая может использоваться для среднесрочного и долгосрочного прогнозирования. Базовый компьютер может находиться на значительном удалении от АЭС. Это обстоятельство особенно актуально, когда требуется осуществлять мониторинг состояния объектов атомной энергетики, находящихся в стадии ликвидации катастрофической аварии. Например, АСМ "Helper+" способна осуществлять контроль уровня безопасности и динамику состояния аварийных блоков АЭС, например, на "Фукусиме-1" или на "Чернобыле", отмечая объективное улучшение или ухудшение состояния энергоблоков от проводимых восстановительных мероприятий.

    Основным аспектом, охватывающим все условия безопасного развития атомной энергетики, является требование открытости, прозрачности и достоверности предоставляемой информации об АЭС. Сегодня этот аспект существует в виде декларации, так как ни в одном международном документе не зафиксированы объёмы раскрытия такой информации. АСМ "Helper+" позволит дополнительно оценивать и сравнивать состояние безопасности АЭС по одному интегральному показателю, не раскрывая технических особенностей основных систем её безопасности. Размещение АСМ "Helper+" на АЭС в разных странах мира, позволит организовать государственные и/или международные Центры мониторинга безопасности АЭС. Существование таких Центров может сыграть роль "базового условия" масштабного и безопасного развития атомной энергетики в мире.

     

    Наличие аналогов:

    Создаваемый в рамках проекта продукт инновационный и не имеет аналогов; удовлетворяет ранее не удовлетворенную потребность в системах абсолютной безопасности АЭС и создаёт новый рынок.

    Следует обратить внимание на то, что понятие "безопасность АЭС" определяется как свойство АЭС при нормальной эксплуатации и в случае аварии ограничивать радиационное воздействие требованиями специальных норм и правил. При этом уровень безопасности считается приемлемым, если обеспечено полное соблюдение требований этих специальных норм и правил. Варианты решения проблем безопасности в этом случае имеют в основном три направления:

    -ужесточение требований, предъявляемых к свойствам материалов, используемых при создании оборудования АЭС;

    - совершенствование конструктивных особенностей оборудования и технологических процессов АЭС;

    - подготовка специалистов, эксплуатирующих оборудование АЭС.

    Существующие системы безопасности АЭС служат "естественным продолжением" научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по этим направлениям. Однако практика показывает, что основой единичных катастрофических аварий, является наложение множества природных, техногенных и социальных факторов. Значительная часть этих факторов не принадлежат к этим трём направлениям. Это обстоятельство формирует в атомной энергетике объективную потребность в наличии автоматизированных систем, способных вести мониторинг одного (интегрального) параметра, по изменению которого, можно судить о возникновении угрозы по вине форс-мажорных обстоятельств. АСМ "Helper+" способна осуществлять мониторинг такого параметра.

    Появление АСМ "Helper+" на мировом рынке, её дальнейшее совершенствование, насыщение новыми функциями, способно создать новый рынок и удовлетворить ранее неудовлетворённую потребность в таких системах безопасности.

     

     

    Резюме проекта

    описание продукта:

    Свести воедино множества природных, техногенных и социальных факторов и предложить единый интегральный показатель безопасности АЭС, позволяет системный подход. Различным системным подходам свойственна разная степень воспроизведения интеграции объекта с окружающей средой. Минимальное воспроизведение интеграции свойственно монодисциплинарным и междисциплинарным подходам. Максимальное воспроизведение интеграции достигается мультидисциплинарным и трансдисциплинарным подходами.

    В случае с трансдисциплинарным подходом все природные социальные и техногенные объекты, включая АЭС и места захоронения радиоактивных отходов, являются фрагментами единой упорядоченной среды (One Orderly Medium) или, проще, биогеоценоза конкретного размера. В такой ситуации, основные и вспомогательные технологические процессы АЭС, а также природные, техногенные и социальные факторы, прилегающей территории, вынуждено стремятся соответствовать текущему состоянию этой среды. Состояние среды оказывает влияние, которое сродни эффекту "малого, но продолжительного воздействия". Против такого воздействия, как известно, сложные объекты наиболее беззащитны. Состояние среды провоцирует накопление напряжений в грунте, в атмосфере, в психологическом и физическом состоянии людей, в непрерывном течении активных технологических и вспомогательных процессов. Если не предпринять направленных мер, эти напряжения последовательно преобразуются в форс-мажорные обстоятельства, способные спровоцировать катастрофическую аварию на АЭС.

    Используя методологический потенциал трансдисциплинарного подхода, в рамках проекта предполагается осуществить следующую инновацию:

    - предложить и обосновать  единый (интегральный) показатель, по динамике изменения которого, можно судить об уровне комплексной безопасности АЭС;

    - предложить систему мониторинга общего состояния АЭС, которая находится вне рамок тех знаний и технологий, при помощи которых спроектирована и построена сама АЭС.

    Осуществлению инноваций способствует конструкция АСМ "Helper+".

    АСМ "Helper+ " состоит из аппаратного и аналитического блоков:

    Аппаратный блок состоит из электронных дозиметров, включающих в себя, рабочую зону, контроллер дозиметра и автономный источник питания. Электронный дозиметр – это прибор, включающий в себя рабочую зону с, нанесёнными на ней, рабочими элементами (кварцевыми генераторами). Кварцевые генераторы расставлены определённым геометрическим порядком, который позволяет рабочей зоне играть роль своеобразной "антенны". В отличие от традиционной антенны, резонансное влияние единой упорядоченной среды (One Orderly Medium), а точнее, её фрагмента диаметром 25 км, приводит к достоверному увеличению или уменьшению частоты колебаний кварцевых генераторов. Контроллер дозиметра, его программное обеспечение, позволяет производить периодические замеры частоты кварцевых генераторов, а также, сохранять и накапливать эти данные в свою оперативную память. Дозиметры способны в определённое время связываться с базовым компьютером и передавать ему эти данные. Питание дозиметров осуществляется от бытовой электросети, с возможностью дублирования его от аккумуляторов.

    Аналитический блок представлен специальной компьютерной программой. Установленная на базовом компьютере, эта программа способна в автоматическом режиме, через сотовую связь, получать и обрабатывать данные электронных дозиметров. Результаты обработки данных представляются в виде графиков. Численным значениям графиков соответствуют четыре уровня предрасположенности АЭС к возникновению аварий по вине форс-мажорных обстоятельств: "стабильный", "повышенный", "высокий", "критический".

    Компьютерная программа может быть оснащена соответствующей подсветкой, сигнализирующей персоналу о текущем уровне угрозы аварии, а также перечнем предлагаемых профилактических мероприятий, которые целесообразно провести на АЭС и прилегающей территории.

    Стандартный комплект АСМ "Helper+" в расчёте на АЭС представляет собой один базовый компьютер, одну основную аналитическую компьютерную программу и пять электронных дозиметров (один дозиметр устанавливается непосредственно на территории АЭС, а четыре других дозиметра устанавливаются в определённых точках по периметру 25-километровой территории, прилегающей к АЭС), а также программу контроллера дозиметров.

     

    сравнение с конкурирующими решениями:

    Существующие системы безопасности АЭС в зависимости от выполняемых функций, подразделяются на:  защитные,  локализующие, управляющие и обеспечивающие (http://nrg.rosatom.ru/sistemy-bezopasnosti-aes/).

    Главная суть таких систем безопасности состоит в управлении цепной реакцией и создаваемыми энергиями.

    В этой связи у систем безопасности обозначены три основные задачи:

     - остановка цепной реакции;

    - охлаждение реактора;

    - предотвращение выхода радиоактивных веществ за пределы блока.

    Системы безопасности эксплуатируются, обслуживаются и ремонтируются согласно специально разработанным регламентам и инструкциям, регулярно проверяются государственными контролирующими органами.

    Этот краткий обзор существующих систем безопасности позволяет обратить внимание на объективные причины, по которым эти системы безопасности АЭС нельзя считать абсолютно эффективными:

    Во-первых, решение проблем безопасности АЭС осуществляется в рамках тех же знаний, научных дисциплин, методов анализа и методик, которые использовались на всех этапах проектирования, строительства и эксплуатации АЭС. В этом случае возникает вероятность того, что именно та конструктивная особенность или тот фрагмент технологии, которые рассматриваются создателями АЭС и систем её безопасности  в качестве необходимого элемента общего технологического процесса, будет являться скрытой основой возникновения форс-мажорных обстоятельств;

    Во-вторых, эти знания и научные дисциплины имеют узкую специализацию, которая не нарушается даже при проведении междисциплинарных исследований. Этим объясняет тот факт, что до сих пор отсутствует единый показатель, по динамике изменения которого можно судить о степени комплексной безопасности АЭС. Из этого следует, что "инициативы-2011",  предполагающие проводить испытания надежности, так называемые стресс-тесты, одинаковые для всех АЭС в Евросоюзе,  свидетельствуют о том, что вопросы безопасности АЭС предлагается решать не за счёт новых систем безопасности, построенных на новых "физических или методологических принципах", а за счёт приведения оборудования всех АЭС к одному стандарту технико-технологического состояния;

    - В-третьих, атомная энергетика является одной из самых "зарегламентированных" отраслей науки и техники. На этом основывается сила существующих систем безопасности АЭС. Но, в этом сокрыта (согласно теореме математика Гёделя "О неполноте") и беспомощность этих систем перед форс-мажорными обстоятельствами.

    Следовательно, чтобы существующие системы безопасности АЭС стали максимально эффективными, необходимо дополнить их "не технологическими" системами мониторинга и прогнозирования форс-мажорных обстоятельств, к которым относится АСМ "Helper+ ".  Пробная трёхлетняя эксплуатация прототипа АСМ "Helper+" на проблемных территориях Северного Кавказа показала высокую корреляцию между численными значениями показаний дозиметров и негативными событиями, вызванными природными, техногенными и социальными факторами.

     

    команда проекта:

    Трансдисциплинарность – это способ расширения научного мировоззрения. Следовательно, для решения сложных многофакторных проблем, получивших статус "трансдисциплинарных", требуется наличие специалистов, которые, наравне с профессиональной подготовкой, обладали бы необходимой квалификацией в области практического применения методологии трансдисциплинарного системного подхода. Научное обеспечение творческого коллектива, осуществляющего разработку, изготовление и проведение пуско-наладочных работ АСМ "Helper+" осуществляют два доктора наук из России и Мексики, которые в 2010 году защитили диссертации по методологии трансдисциплинарного подхода и являются методологами трансдисциплинарного подхода. 

     

    Руководитель проекта:

    Мокий Владимир Стефанович – директор Института трансдисциплинарных технологий. Руководитель Русской школы трансдисциплинарности.

    Члены команды:

    1. консультант – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Федерального Бюджетного Учреждения "Научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности" (НТЦ ЯРБ).

    2. инженер-электронщик;

    3. инженер- физик (конструктор электронных приборов);

    4. инженер-электрик;

    5. инженер-программист;

    6. инженер-эколог.

     

    характеристики рынка создаваемого продукта:

    К 2011 году в мире работает 440 атомныхэлектростанций. 29 стран мира уже используют атомную энергетику и ещё 20 стран планируют начать развивать атомную энергетику. По прогнозам МАГАТЭ к 2030 году число АЭС в мире вырастет на 60%. Этот прогноз позволяет говорить о наличии потенциального и устойчивого спроса на АСМ "Helper+", как на систему прогнозирования и профилактики форс-мажорных обстоятельств.

    При прогнозируемой на 2014 год, цене АСМ "Helper+" в 10 млн. рублей, объём рынка может составить 4,4 млрд. рублей без учёта строящихся АЭС. Если учесть, что АСМ "Helper+" способна осуществлять мониторинг состояния других объектов атомной энергетики, таких как, хранилища радиоактивных отходов, то объём рынка может быть увеличен вдвое.

     

    текущий статус проекта:

    После доработки, необходимой для приведения аппаратного и аналитического блоков к задачам, поставленных руководством АЭС,  АСМ "Helper+" может быть использована в качестве дополнения к существующим системам безопасности АЭС.

    ==============================