Автоматика Украины для ядерного ренессанса

После многолетнего перерыва в мире начался ренессанс в сооружении атомных электростанций. Так, в США, где после аварии на АЭС “Три-Майл Айленд” с 1979 г. не было введено в эксплуатацию ни одного реактора, сейчас рассматриваются около 30 лицензий на строительство новых атомных энергоблоков. Планы по сооружению АЭС имеют ряд стран, где ранее не было ядерной энергетики: Белоруссия, Казахстан, Вьетнам, Индонезия, Чили и др. 10 энергоблоков предполагается построить в России. В Украине начата подготовка к сооружению третьего и четвертого энергоблоков Хмельницкой АЭС, согласно стратегическому плану развития энергетики Украины до 2030 г. предполагается ввод в эксплуатацию ряда новых энергоблоков АЭС.

К сожалению, в нашей стране никогда не производились и вряд ли будут производиться ядерные реакторы. После принятия в 1998 г. украинско-американской программы “Харьковская инициатива” в качестве компенсации за отказ от поставки турбин на АЭС в Иран харьковский завод “Турбоатом” остался в стороне от поставки турбин на новые энергоблоки, строящиеся Россией у себя и за рубежом (кроме Украины).

Однако имеется такое оборудование АЭС, где украинские производители не потеряли, а наоборот, нарастили свой потенциал и находятся если не впереди планеты всей, то как минимум среди тех, кто впереди всей планеты. Это относится к автоматическим системам управления энергоблоками АЭС, о которых и будет идти речь.

Автоматика управляет работой ядерного реактора, турбины и другого технологического оборудования при нормальной эксплуатации, выявляет ситуации, когда работа энергоблока становится небезопасной, и при необходимости останавливает реактор и удерживает его в безопасном состоянии. От автоматики во многом зависит безопасность АЭС.

Необходимо отметить, что в Украине издавна был высокий профессиональный уровень специалистов по системам управления сложными техническими объектами. Достаточно вспомнить, что в СССР средства вычислительной техники впервые были применены для управления оборудованием электростанций еще в 1961 г. Харьковским отделением Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации (ЦНИИКА). С 1959 г. в Харькове функционирует прославленное предприятие (носящее сейчас название “Хартрон”), разработавшее многочисленные системы управления для реакторно-космической техники, например для межконтинентальных баллистических ракет и ракет — носителей космических аппаратов.

Если говорить о системах управления АЭС, то для наиболее распространенных в нашей стране серийных реакторов ВВЭР-1000 проект был разработан в 1978 г. для блока № 1 Запорожской АЭС. На базе этого проекта в дальнейшем были построены остальные энергоблоки ВВЭР-1000 в Украине, России и Болгарии.

Участие организаций Украины в разработке систем управления этими энергоблоками заключалось в создании системы управления турбиной (ПО “Монолит”, в настоящее время — Харьковский приборостроительный завод им. Т. Г. Шевченко), информационной вычислительной системы энергоблока (Северодонецкое НПО “Импульс” совместно с Харьковским отделением ЦНИИКА), а также в изготовлении различных приборов (заводы “Львовприбор”, “Термоприбор”, “Мукачевприбор”). В то же время все системы управления реактором (наиболее важные с точки зрения безопасности) традиционно разрабатывались и изготавливались в России.

Необходимость модернизации действовавших систем управления энергоблоками АЭС определялась следующими факторами:

— существенными ужесточениями требований к ядерной и радиационной безопасности после аварий на АЭС в США и на Чернобыльской АЭС, обусловившими изменение международной нормативной базы — стандартов Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и Международной электротехнической комиссии (МЭК);

— появлением в последние годы новых информационных технологий и достижениями в области электроники, позволяющими улучшить функциональные возможности и повысить надежность систем управления. Эти обстоятельства привели к моральному старению ранее установленных систем на действующих АЭС;

— физическим старением (износом) аппаратуры.

К этому же следует добавить отсутствие запасных частей для аппаратуры, изготовленной предприятиями Грузии, Узбекистана, Армении и других союзных республик СССР, которые прекратили выпуск продукции для АЭС.

В первые годы независимости Украины основным путем модернизации систем управления было использование оборудования зарубежных фирм. Так, системы, изготовленные “Вестингауз” (США), и по сей день эксплуатируются на отечественных АЭС. Одной из причин успешного внедрения этого оборудования явилось совместное создание в Украине компанией “Вестингауз” и “Хартрон” предприятия, получившего название “Вестрон” по имени своих основателей и участвовавшего в разработке и внедрении этих систем.

В то же время на Ровенской АЭС был негативный опыт эксплуатации систем французской фирмы “Сезека”, которые пришлось заменить. Полученная Южно-Украинской АЭС российская система аварийной защиты не удовлетворяла требованиям Украины по ядерной безопасности. После многолетних переговоров с фирмой “Сименс” Ровенская АЭС отказалась от поставок ее аппаратуры. Общей проблемой при использовании зарубежного оборудования являлись неоперативность решения вопросов, возникающих при эксплуатации, необходимость в течение многих лет получать запасные части, произведенные иностранными фирмами, а главное — то, что зарубежные системы оказались дороже, но отнюдь не лучше отечественных. На этом остановимся подробнее.

В течение 2000—2009 гг. в Украине был разработан и внедрен на АЭС ряд новых, как правило, цифровых информационных и управляющих систем, основанных на передовых информационных технологиях и базирующихся на современной элементной базе. Эти системы использованы как при модернизации действовавших ранее систем, так и для оснащения двух новых энергоблоков — № 2 Хмельницкой АЭС и № 4 Ровенской АЭС, принятых в эксплуатацию в 2004 г.

“Украинскому ренессансу” в автоматике АЭС способствовали следующие факторы.

Ряд отечественных предприятий, разрабатывающих и производящих системы управления АЭС, например северодонецкое НПО “Импульс”, Харьковский приборостроительный завод им. Т. Г. Шевченко, “ЛьвовОРГРЭС”, сохранили кадры и производственные мощности. Отметим, что Харьковский филиал ЦНИИКА (преобразованный затем в Харьковский институт комплексной автоматизации — ХИКА) по-прежнему успешно разрабатывает системы управления АЭС, в то время как головной институт ЦНИИКА в Москве покинул этот рынок.

Конверсия предприятий военно-промышленного комплекса (кировоградское научно-производственное предприятие (НПП) “Радий”, “Хартрон” и др.) расширила фронт работ по автоматике АЭС.

На каждом из указанных предприятий выросли руководители, являющиеся не только специалистами по автоматике, но и обеспечивающие функционирование своих предприятий в современных условиях хозяйствования, несмотря на общие для всех украинских производителей проблемы (А. С. Бахмач, А. Х. Горелик, В. И. Гущин, В. В. Елисеев, Б. Е. Симкин, А. А. Сиора, М. А. Чернышов и др.).

С другой стороны, повысилась квалификация персонала АЭС, научившегося эксплуатировать сложные компьютерные системы. Одной из проблем в 90-е годы был значительный отток опытных кадров из Украины в Россию. В настоящее время этот процесс практически прекратился.

Среди недостатков прежних систем управления АЭС было использование элементной базы, уступавшей по качеству зарубежной. Сейчас производители аппаратуры имеют возможность закупать самые современные электронные элементы, а также программные средства ведущих мировых разработчиков.

Возникла конкуренция на рынке Украины между отечественными предприятиями, способными выпускать современные системы управления. Это способствовало повышению качества систем, применению новых технических решений.

Украинские производители систем управления АЭС вышли на зарубежный рынок с конкурентоспособной аппаратурой, соответствующей жестким требованиям международных стандартов по безопасности АЭС.

В Болгарии на АЭС “Козлодуй” внедрены управляющие системы безопасности разработки НПП “Радий”, причем контракт на их создание (около 100 млн. долл.) был самым крупным за всю историю взаимоотношений Болгарии и Украины. Завод им. Т. Г. Шевченко внедрил системы управления турбиной на АЭС в Индии, России. НПО “Импульс” и ХИКА разработали информационно-вычислительные системы для Балаковской и Волгодонской АЭС в РФ. “Вестрон” поставил оборудование на АЭС Чехии, Испании, Армении, Южно-Африканской Республики, а также на тепловую электростанцию “Южный Багдад” в Ираке.

Активная политика украинских разработчиков автоматики не ограничивается обычной рекламой и показом аппаратуры на международных выставках. Иностранные специалисты приглашаются на предприятия-разработчики (например, на приемочные испытания) и на АЭС Украины, где новые системы внедрены. Непосредственно на зарубежных АЭС демонстрируются образцы аппаратуры (если понравится — покупайте, нет — забираем аппаратуру назад).

Существенную роль в повышении технического уровня систем управления АЭС сыграло государственное регулирование ядерной безопасности.

Госкомитет ядерного регулирования утвердил и ввел в действие разработанный Государственным научно-техническим центром по ядерной и радиационной безопасности (ГНТЦ ЯРБ) нормативный документ, содержащий требования по ядерной и радиационной безопасности к системам управления АЭС. Этот документ гармонизирован с международными стандартами МАГАТЭ и МЭК, действовавшими на момент разработки (и даже с определенным опережением — в отношении стандартов, которые только разрабатывались).

Все новые и модернизируемые системы управления на АЭС Украины и на внешнем рынке начиная с 2000 г. выполнены с учетом требований этого документа. Бесспорно, одной из причин, способствовавших успешному внедрению этих систем, стала жесткость и тщательность оценки их соответствия требованиям указанного документа.

Согласно законодательству Украины Госкомитетом ядерного регулирования осуществляется лицензирование деятельности, связанной с созданием и модернизацией систем управления АЭС. В процессе лицензирования выполняется оценка безопасности с целью обоснования возможности и определения условий выдачи разрешения на проведение каждого этапа модернизации. Такую оценку делает ГНТЦ ЯРБ в государственных экспертизах ядерной и радиационной безопасности всех разрабатываемых и модернизируемых систем управления энергоблоками АЭС.

Результаты данных работ сотрудники ГНТЦ ЯРБ изложили в книге “Безопасность АЭС: информационные и управляющие системы”. Это первая монография, посвященная вопросам безопасности применительно к системам управления АЭС. Комиссией по ядерному регулированию США книга была переведена на английский язык для использования в собственной деятельности.

Госкомитет ядерного регулирования Украины, ГНТЦ ЯРБ, Минтопэнерго, НАЭК “Энергоатом”, НАНУ регулярно проводят в Харькове международные научно-технические конференции “Информационные и управляющие системы АЭС: аспекты безопасности”.

Научные достижения отечественных специалистов в рассматриваемой области становятся все более известными в мире: только в течение последних двух лет о них докладывалось на международных совещаниях в Вене, Вашингтоне, Торонто, Шанхае, Лондоне, Иокогаме и др.

Нельзя сказать, что использование новых систем управления всегда проходило без проблем. Однако налаженная связь между АЭС, разработчиками систем и Госкомитетом ядерного регулирования позволяла решать их достаточно оперативно.

Сохранение и дальнейшее развитие достигнутого уровня работ по автоматике АЭС в Украине требуют активных действий:

— информационные технологии быстро совершенствуются и предоставляют все большие возможности для повышения качества и надежности систем, а следовательно, и безопасности АЭС. Для удержания позиций, достигнутых украинскими разработчиками, необходима непрерывная работа по совершенствованию систем управления АЭС;

— к настоящему времени мощности предприятий, разрабатывающих системы управления АЭС, уже превышают потребности Украины. Эта ситуация обострится после окончания модернизации действующих энергоблоков. Для сохранения своего потенциала (включая кадровый) желательна господдержка усилий производителей автоматики по выходу на зарубежные рынки. (По аналогии с известным выражением: “Что выгодно “Дженерал Моторс”, то выгодно США”);

— уже начата подготовка к сооружению двух новых энергоблоков Хмельницкой АЭС. Одним из важных ее этапов должно быть создание систем управления, соответствующих требованиям будущего.

В заключение необходимо отметить, что в Украине есть все научные и производственные возможности для развития такого направления в атомной энергетике, как создание автоматических систем управления. Это будет способствовать выполнению стратегического плана развития энергетической отрасли страны и престижу Украины как создателя высокоинтеллектуальной техники.

Михаил ЯСТРЕБЕНЕЦКИЙ