РБ-100-15 Руководство по безопасности при использовании атомной энергии "Рекомендации по порядку выполнения анализа надежности систем и элементов атомных станций, важных для безопасности, и их функций"

VI. Особенности анализа надежности систем с пассивными элементами

51. Анализ надежности систем с учетом особенностей, излагаемых в настоящей главе, рекомендуется выполнять в отношении систем, модель надежности которых учитывает работоспособность пассивных элементов, испытывающих воздействие от эксплуатационных нагрузок, таких как собственный вес, давление рабочей среды (давление теплоносителя, топлива или масла, питательной или охлаждающей воды в трубопроводе или теплообменном агрегате, давление газа в сосуде давления, гидростатическое давление в емкости для хранения или баке запаса), температурные нагрузки и т.п., а также испытывающих воздействие аварийных и особых нагрузок (например, аварийное давление, температура, ударные нагрузки, включая гидроудар, пожарные нагрузки, аварийное давление в защитной оболочке) и нагрузок от внешних воздействий (например, инерционные нагрузки, ударные нагрузки).

52. Рекомендуется действующие эксплуатационные, особые и аварийные нагрузки объединять в режимы нагружения, которые характеризуются видом нагружения, параметрами нагружения и частотой реализации нагружения.

53. Рекомендуется при анализе надежности учитывать, что отказ пассивного элемента может быть результатом возникновения в элементе предельного напряженного состояния в результате воздействия нагрузок. Также рекомендуется учитывать, что отказ элемента может быть вызван процессами накопления повреждений, причинами которых может быть воздействие циклических нагрузок или воздействие со стороны рабочей среды (с течением времени в процессе эксплуатации воздействие циклических нагрузок может привести к появлению и накоплению повреждений, зарождению и развитию трещин; характерными процессами при этом могут быть механическая усталость или термическая усталость).

При выполнении анализа надежности пассивных элементов рекомендуется учитывать, что воздействие со стороны рабочей среды (внутренней и внешней) с течением времени в процессе эксплуатации может также привести к процессу накопления повреждений, который может характеризоваться деградацией свойств материала, зарождением трещин и (или) выносом частиц материала рабочей средой (например, коррозия, эрозия). При этом воздействие нагрузок может ускорить или качественно изменить процесс (например, коррозия под напряжением). Процесс может привести к снижению несущей способности пассивных элементов (например, в результате уменьшения толщины стенок сосудов, трубопроводов). Это может привести к достижению предельного состояния и деградационному отказу элемента.

54. При выполнении анализа надежности пассивных элементов рекомендуется установить критерии предельного состояния элемента, а также установить, какие режимы нагружения и процессы при эксплуатации потенциально могут привести к возникновению предельных состояний по действующим напряжениям или по условиям накопления повреждений (рис.1).

Рис.1. Факторы, подлежащие учету при анализе надежности систем с пассивными элементами

55. Оценки вероятности отказа (безотказной работы) выполняются расчетными методами с привлечением данных о статистических характеристиках прочности материалов и данных, учитывающих потенциальный разброс характеристик режимов нагружения и воздействия среды.

56. Для оценки надежности пассивных элементов по предельным состояниям рекомендуется применять следующие расчетные методы:

метод коэффициентов запаса (модель "нагрузка-прочность");

методы двух моментов (метод надежности первого порядка "FORM" и метод надежности второго порядка "SORM");

методы статистического моделирования (например, метод Монте-Карло, метод Монте-Карло с выборкой по значимости, моделирование с районированной выборкой, например, метод латинского гиперкуба).

Подходы, наиболее часто применяемые при оценке надежности элементов, отказ которых обусловлен силовым действием нагрузок, подробно описаны в литературных источниках, представленных в приложении N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

57. Для пассивных элементов, которые находятся под воздействием циклической нагрузки и (или) влиянием воздействия рабочей среды (например, коррозии, эрозии) оценку надежности рекомендуется выполнять вероятностными методами механики разрушения с привлечением данных о характеристиках материалов. Рекомендуется также использовать статистические данные о распределении несплошностей и дефектов материалов, полученных по результатам неразрушающего контроля. Подходы по применению вероятностных методов механики разрушения к оценке надежности подробно описаны в литературных источниках, перечисленных в приложении N 3 к настоящему Руководству по безопасности, и кратко представлены в приложении N 11 к настоящему Руководству по безопасности.

58. Рекомендуется выполнить анализ неопределенностей, целью которого является определение доверительных границ показателя надежности исследуемого элемента, для чего оценивается и используется неопределенность параметров нагрузок, прочности материалов, частоты реализации каждого режима нагружения и возможных сочетаний режимов.