Симулаторно обучение на оперативния персонал в АЕЦ Козлодуй

Същност на симулаторните технологии и симулаторното обучение, съвременно състояние и оборудване.

     В най-общ вид симулаторите са специални технически средства, които представляват комбинация от математически модел на дадено оборудване, неговите работни състояния и процеси и съответния човеко-машинен интерфейс. Обхватът и точността на тези два компонента определят степента на реализъм, осигурявана от симулаторната установка.

Симулаторното обучение е специфичен вид практическо обучение, при което реалната технологична среда се пресъздава с използването на различни по обхват и функционалност симулатори. Независимо от експоненциалното развитие на информационните технологии, цената за създаването и поддържането на колкото се може по-достоверни симулационни модели остава сравнително висока. Това е причината, поради която този вид обучение се прилага основно за подготовка на висококвалифициран персонал в обществени и индустриални сектори, притежаващи следните особености:

- осъществяват дейности, които са от висок обществен интерес и са насочени към масовия потребител;

- използват високотехнологично и скъпо оборудване;

- изпълнява се непрекъснат процес на изменение и усъвършенстване на проектните характеристики на съоръженията;

- съществува вероятност за значими и с масов характер негативни последици при евентуални инциденти.

Опитът показва, че в тези области ролята на човешкия фактор е определяща и нивото на подготовка на персонала трябва да отговаря на много високи изисквания. Когато обучението се извършва на действащи съоръжения, то е свързано с потенциален риск от икономически, материални и човешки загуби, което е принципно неприемливо. Освен това, от експертна гледна точка, подобно обучение е непълноценно, а при определени условия дори вредно. Съвременното оборудване има изключително висока надеждност и практически не дава възможност за проява на всички аварийни ситуации, за които трябва да е подготвен експлоатиращият екип. Също така не е възможно да се проследяват адекватно много бързо или много бавно протичащи процеси, не може да се осигурява повторяемост на събитията и явленията и т.н. С отчитането на тези обстоятелства симулаторите се определят не само като средство за подготовката на персонала, но и като инструмент за извършване на различни раз-войни и аналитико-изследователски дейности, свързани с експлоатацията на съответните съоръжения.

Приложение на симулаторите в ядрените централи

Ядрената енергетика е класически пример за необходимостта и ползата от симулаторната технология и тя намира широко приложение във вид на учебни и инженерингови технически средства.

Симулаторите в АЕЦ са предназначени главно за първоначално и поддържащо обучение на оперативния персонал, работещ в командната зала. Същевременно те се използват в етапа на първоначална подготовка и на други групи персонал, както и на студенти от съответните инженерни специалности за запознаване с физиката на процесите, технологичната схема на блока и основното оборудване.

Усъвършенстването на симулаторните технологии утвърждава тенденцията и за все по-широкото използване на симулаторите като мощен инженерингов инструмент. С негова помощ се осъществяват:

- анализ на събития, които са се случили на референтния блок или на други подобни блокове;

- анализ на поведението на блока при различни преходни процеси;

- анализ и валидация на проектни изменения; 

- валидация на експлоатационна документация; 

- анализ на технически задания за предстоящи модификации на референтния блок.

Съществуват различни критерии за класифицирането на симулаторите в зависимост от техните технологични и функционални параметри. От гледна точка на нормативните изисквания, най-голям интерес представляват пълномащабните симулатори (ПМС). При тях поведението на математическия модел трябва да съответства на това на референтния блок при всички проектни режими – нормална работа, преходни процеси (спиране и пуск на реактора), аварийни състояния (включително максимална проектна авария). Човеко-машинният интерфейс на симулатора трябва да представлява копие на контролната зала на референтния блок. Степента на съответствие на модела и на периферията с блока-прототип се определя от изискванията на приложимите стандарти.

Нормативна уредба за обучението с ПМС в ядрени централи

Използване на ПМС при подготовката на персонал за работа с ядрени съоръжения е императивно дефинирано в нормативните документи, регламентиращи работата на ядрените централи. Доколкото ядрената технология има глобален характер, правилата за нейното използване се определят на три нива:

- международни стандарти и ръководни документи, общоприети национални стандарти и добри практики;

- национални нормативни документи;

- нормативна база на корпоративно ниво, свързана с конкретното съоръжение.

В нашата страна на национално ниво тази материя се урежда с Наредба за условията и реда за придобиване на професионална квалификация и за реда за издаване на лицензии за специализирано обучение и на удостоверения за правоспособност за използване на ядрената енергия и Ръководство за лицензиране на пълномащабни тренажори за АЕЦ, издадени от Агенцията за ядрено регулиране (АЯР). Те указват на какви изисквания трябва да отговарят ПМС, подготовката и провеждането на обучението на персонала, както и инструкторите, работещи на симулатора. Нормативната уредба на АЯР реферира изискванията за лицензиране и експлоатация на такъв симулатор към американския стандарт ANSI/ANS-3.5.

АЕЦ Козлодуй, чрез управление Персонал и учебно-тренировъчен център, получи на 5 октомври 2006 г. лицензия за извършване на специализирано обучение за дейности в ядрени съоръжения и за извършване на специализирано обучение и издаване на удостоверения за правоспособност за дейности с източници на йонизиращи лъчения. В параметрите на лицензията се съдържат и условията за поддържане на пълномащабния симулатор и за провеждане на симулаторното обучение.

Обучение на персонала на ПМС в АЕЦ Козлодуй

АЕЦ Козлодуй разполага с пълномащабен симулатор за реактори ВВЕР-1000. Симулаторът е с референтен блок No 6 и е лицензиран съгласно съответните нормативни изисквания. Софтуерният модел е разработен с инструментите и технологията на лидера в областта на моделирането в реално време – компанията Global Simulator Engineering Systems. Цялостното изграждане и въвеждането в експлоатация на симулатора беше осъществено с участието на експерти от УТЦ в АЕЦ Козлодуй и Риск Инженеринг. В рамките на проекта беше направен трансфер на технологията и в момента поддръжката и голяма част от модернизирането на симулатора се осъществява от българските участници.

Съгласно действащата нормативна уредба, висшият оперативен персонал подлежи на симулаторно обучение, което бива първоначално (между 10 и 60 дни, в зависимост от длъжността) и поддържащо (между 5 и 10 дни годишно, в зависимост от длъжността).

Симулаторното обучение, също както и техническото средство, чрез което се осъществява, има свои особености, които го отличават от традиционното обучение. При него ясно са откроени три фази на протичане:

Първата фаза е така наречената предсимулаторна сесия (брифинг-сесия). Тя включва встъпителен преглед и теоретична обосновка на занятието, както и анализ на сценария и процесите и режимите на работа, използвани в него. Необходимо е и да се дадат указания за различията между блока и симулатора, които операторите трябва да очакват.

Втората фаза (симулаторна сесия) обхваща практическото изпълнение на сценария от операторите в командната зала на симулатора.

Последната трета фаза на симулаторното обучение е постсимулаторното занятие или дебрифинг-сесията. По време на тази фаза се прави преглед на изпълнението, анализ на действията на операторите (на базата от заснетия видеозапис на симулаторната сесия) и се дава оценка на работата. Критерият за успешно проведено обучение е привеждането на реактора в предвиденото от сценария устойчиво състояние.

За гарантиране ефективността на симулаторното обучение ключово значение има инструкторският състав. За инструктори на симулатор в АЕЦ Козлодуй се подготвят опитни лицензирани оператори, заемащи или заемали ръководни позиции в оперативно звено. По този начин симулаторът е осигурен с квалифициран технически и педагогически компетентен инструкторски екип.

Промени на симулатора след осъществяването на програмата за модернизация в Електропроизводство - 2

Процесът на поддържане на високо ниво на технологичност на симулаторния комплекс е непрекъснат и на практика всички изменения, които се правят на референтния блок, трябва да се отразят и в симулатора. За целта периодично се правят анализи и съпоставки на измененията, осъществени на блока, и тяхното отражение върху ПМС. Вземат се експертни решения кои промени оказват влияние, така че да няма нарушение на изискванията на стандарта. Тези модификации своевременно трябва да бъдат внедрени на симулатора. Във връзка с това текущо се разработват и изпълняват технически задания, програми и проекти и се въвеждат съответните изменения, за да се поддържа съответствие между референтния блок и симулатора.

В това отношение сериозно изпитание представлява модифицирането на ПМС по време на изпълнение и след приключване на Програмата за модернизация на 1000-мегаватовите блокове. Прилагането на принципно нови технологични решения на блоковете (например замяната на аналоговите управляващи системи с цифрови) води до фундаментални изменения в моделирането на термохидравличните процеси и активната зона. От своя страна, повишените изисквания към изчислителна мощност и физическото и морално стареене на компонентите налага периодично обновяване на хардуера. Големият обем от технически мерки наложи специална организация на работа, която да гарантира своевременното внедряване на измененията и в същото време да осигури симулаторен ресурс за подготовка и провеждане на задължителното обучение. Внасянето на изменения в симулатора се осъществява паралелно или малко след прилагането на мерките по Програмата за модернизация. В случаите, когато е възможно и обосновано, измененията на симулатора предхождат тези на блока. Целта е да се провери действието на алгоритмите на нововъведените системи, както и да се валидират инструкции за експлоатация и операторски действия в различни ситуации.

В крайна сметка, въвеждането на всички модификации, направени на референтния блок вследствие на модернизацията му, е много сложен, продължителен (на практика непрекъснат) и скъп процес.

Независимо от всички предизвикателства, АЕЦ Козлодуй успява да поддържа ПМС и референтния блок като единен и взаимосвързан технологичен комплекс, с което гарантира надеждност, ефективност и безопасност на експлоатацията на централата.

ПМС-1000 – постоянен процес на усъвършенстване

Пълномащабният симулатор ПМС-1000 за блокове 5 и 6 на АЕЦ Козлодуй е въведен в експлоатация на 25.02.2000 г. В същото време на блока-прототип се планира стартирането на мащабната Програма за модернизация на редица елементи и системи, включваща 212 отделни мерки. Това поражда необходимостта първата модернизация на ПМС-1000 да започне още преди неговото окончателно завършване. Част от модернизациите по предложен списък от приоритетни за обучението несъответствия се финансират от Департамента по енергетика на САЩ (US DOE). Наред с проектите с външно финансиране, АЕЦ Козлодуй осъществява непрекъсната модернизация на симулатора и със собствени средства.

Дейностите по отстраняване на несъответствията с референтния блок се извършват от български екип висококвалифицирани специалисти. Ангажимент за изпълнението на модернизациите носи американската компания GSE Systems, която създава проекта и инструментариума за ПМС-1000. Измененията се въвеждат както по време на използване на симулатора за обучение, така и във времето извън тренировъчните сесии, което е предвидено за по-мащабни промени в конфигурацията на ПМС-1000.

С финансовата подкрепа на US DOE са осъществени следните дейности:

- замяна на модела на компютърната информационна система (КИС) с нова, базирана на платформа на Уестингхауз – Ovation;

- замяна на съществуващата система за управление на конфигурацията, базирана на софтуера Ingress, с нова, базирана на Microsoft Access;

- добавяне на допълнителен дизелгенератор в модела на електрическата част и замяна на модела на главния генераторен прекъсвач КАГ-24 с модел на новия генераторен прекъсвач, внедрен на 6 блок – НЕС-7;

- замяна на комплекта изчислителни сървъри с нови, базирани на PC платформа и Linux ОС; трансформация на симулаторния софтуер за работа в новата среда за изпълнение; замяна на входно-изходната система за работа на новата платформа; интеграция на всички периферни системи за работа с новата платформа;

- замяна на инструкторската станция с нова, базирана на Java виртуална машина и PC платформа;

- усъвършенстване на съществуващите модели на системите FW (питателна вода) и MS (главна пара) с нови, изградени с инструмента за моделиране на двуфазни флуиди TOPMERETT;

- усъвършенстване на модела на системата АЗОТ-16 и пренасянето му от среда за изпълнение DOS на MS Windows, както и замяна на комуникацията със симулационния компютър от RS232 на Ethernet;

- създаване на универсален двупосочен протокол за обмен на информация между симулационния компютър и периферните контролно-информационни системи.

По-значимите проекти за модернизиране и усъвършенстване на симулатора и привеждането му в съответствие с измененията в референтния блок, осъществени със собствени средства на АЕЦ Козлодуй, са:

- изграждане на модел на модернизираната система за вътрешнореакторен контрол (СВРК-М) – приключило през 2007 г.; 

- изграждане на модел на нововъведената система за защита от студена опресовка (ЗСО) – внедрена през 2007 г.;

- изграждане на модел на модернизираната система за контрол на неутронния поток (АКНП) – приключило през 2008 г.;

- създаване и въвеждане в експлоатация на модел на модернизираните системи за аварийна/предупредителна защита (АЗ/ПЗ) и на системата за групово и индивидуално управление на органите за регулиране (СГИУ ОР) – приключило през 2008 г.;

- въвеждане на модел на разширената система за визуализиране на параметрите за безопасност (Expanded Safety Parameter Display System – XSPDS). Системата XSPDS се въвежда поетапно в периода 2008 – 2009 г., като преди да се осъществи подмяната й на реалния блок, тя е въведена на ПМС-1000;

- създаване на модел на модернизираните контролно-информационни системи АСУТ Ovation (Автоматична система за управление на турбината) и УКТС Ovation (Унифициран комплекс технически средства за контрол и управление на блока), както и усъвършенстване на модела на компютърната информационна система Ovation.

- създаване и въвеждане в експлоатация на модел на система за следавариен контрол на критичните параметри (СККП).

- В ход е проект за създаване и въвеждане в експлоатация на многократно по-детайлен термохидравличен модел на ядрената паропроизводителна инсталация (ЯППИ) и неутроннофизичен модел на активната зона (АЗ), базирани на най-съвременните софтуерни среди и методи за инженерни анализи в тази област.

Освен внедрените до този момент модернизации, АЕЦ Козлодуй е в процес на планиране на други значими изменения на ПМС-1000. В ход са преговори за проектиране и внедряване на нов модел на управляващите системи за безопасност (УСБ) в съответствие със заменените УСБ на референтния 6 блок.

Привеждането на симулатора в съответствие с референтния блок представлява постоянен процес на усъвършенстване. И тъй като ядрената енергетика непрекъснато се развива, този процес ще продължи да бъде основна част от работата на екипа, поддържащ съоръжението ПМС-1000.

Любомир Пиронков, ръководител на Управление Персонал и учебно-тренировъчен център в АЕЦ Козлодуй е автор на подтемите за същността на симулаторните технологии и симулаторното обучение, приложенията им в ядрените централи, нормативната уредба за обучение с ПМС, както и на въпроса за обучение на персонала на ПМС в АЕЦ Козлодуй, и промените на симулатора след осъществяването на програмата за модернизация в Електропроизводство – 2.

Иван Кашев, ръководител на сектор Инженерно осигуряване в Управление Персонал и учебно-тренировъчен център на АЕЦ Козлодуй е автор на подтемата за ПМС-1000 и процесите на неговата модернизация.