energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2018-11-4-305-310energsecurity-603Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSМетодика оценки годового риска от поломок, пожаров и взрывов на основе графов состояний в электролизных цехахMethod of estimation of annual risk from breaks, fires and explosions on the basis of state graphs in electrolysis plantsАминовР. З.AminovR. Z.БурденковаЕ. Ю.BurdenkovaE. Yu.ПортянкинА. В.PortyankinA. V.portyankinav1982@rambler.ruСаратовский научный центр Российской Академии наук; ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»РоссияSaratov Scientifi c Center of the Russian Academy of Sciences; Yuri Gagarin State Technical University of SaratovRussian FederationФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.»РоссияYuri Gagarin State Technical University of SaratovRussian Federation201821012019114305310Copyright © Аминов Р.З., Бурденкова Е.Ю., Портянкин А.В., 20192019Аминов Р.З., Бурденкова Е.Ю., Портянкин А.В.Aminov R.Z., Burdenkova E.Y., Portyankin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/603

Представлена методика оценки возможного годового риска, который может понести водородная надстройка на атомной электрической станции (АЭС) при производстве взрывопожароопасного водорода. При соблюдении правил безопасности по условиям получения, хранения, транспортировки и использования водорода можно минимизировать случаи взрывопожароопасных ситуаций на водородной надстройке. Плановые и капитальные ремонты с проведением всех диагностик аналогичным образом снижают аварийные ситуации и отказы оборудования. Однако существует вероятности нахождения оборудования в том или ином состоянии (поломка, пожар и взрыв), произошедшие в результате утечек водорода. Разгерметизация оборудования с утечкой взрывоопасного водорода в закрытых помещениях с наложением неблагоприятных сопутствующих факторов может привести к разрушению электролизного цеха в результате пожара и взрыва. С помощью графа состояний оценены вероятности выхода из строя электролизного оборудования по причинам внеплановых поломок и возможных пожаров или взрывов в закрытых помещениях из-за разгерметизации оборудования. Для этого рассмотрены возможные сценарии поломок электролизера в одном и двух цехах. В расчетах графа состояний составлялась система линейных уравнений для установившихся значений. Расчеты показали, что при компоновке с двумя электролизными цехами растет возможный годовой риск. Минимизировать годовой риск можно за счет форсирования мощности оставшийся в работе электролизной установки путем повышения ее производительности по водороду и кислороду. Эффект будет достигаться только в том случае, если себестоимость электроэнергии от АЭС не будет превышать 0,81 руб/кВт·ч при пиковом тарифе на электроэнергию 3,5 руб/кВт·ч.

A method is presented for estimating the possible annual risk that a hydrogen superstructure at a nuclear power plant (NPP) may have in the production of explosive hydrogen. With the observance of safety rules in terms of receiving, storing, transporting and using hydrogen, it is possible to minimize the occurrence of fi re and explosion hazard situations on the hydrogen superstructure. Scheduled repair and overhauls with all diagnostics reduce emergencies and equipment failures in the same way. However, there is a likelihood for the equipment to be found in an abnormal state (breakdown, fi re and explosion) as a result of hydrogen leaks. Depressurization of equipment with leakage of explosive hydrogen in enclosed spaces concurrently with adverse attendant factors may lead to the destruction of the electrolysis plant due to fi re and explosion. With the help of the state graph, the probabilities of a failure of electrolysis equipment because of unplanned breakdowns and possible fi res or explosions indoors due to depressurization of equipment are estimated. To this effect, possible scenarios of breakdowns of the electrolyzer in one and two workshops are considered. In the calculations of the state graph, a system of linear equations was composed for steady-state values only. The calculations have shown that for a configuration involving two electrolysis plants, the possible annual risk would increase. Minimizing the annual risk can be achieved through boosting the capacity of the electrolysis plant still in operation by increasing its productivity in hydrogen and oxygen. The effect will only be achieved if the cost of electricity from nuclear power plants is kept within 0.81 rubles/(kW·h) with a peak electricity tariff at 3.5 rubles/(kW·h).

атомная электростанцияотказполомкавзрывпожаррискnuclear power plantfailurebreakdownexplosionfireriskСтатья подготовлена при поддержке РНФ, грант № 15-19-10027ReferencesПравила безопасности при производстве водорода методом электролиза воды. ПБ 03-598-03. Утв. Гостехнадзором России 06.06.03 [Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://himenergo.ru/usr/file/PB%2003-598-03.pdf (дата обращения: 28.06.2018).Safety rules for the production of hydrogen by electrolysis of water: safety regulations 03-598-03: approved. Gostehnadzor of Russia 06.06.03 [the Electronic resource]. Systems. Requirements: Adobe Acrobat Reader. URL: http://himenergo.ru/usr/file/PB%2003-598-03.pdf (date of circulation: June 28, 2018). (In Russ.)Кириллов И. А., Харитонова Н. Л., Шарафутдинов Р. Б., Хренников Н. Н. Обеспечение водородной безопасности на атомных электростанциях с водоохлаждаемыми реакторами установками. Современное состояние проблемы. Ядерная и радиационная безопасность 2017; 2(84): 26–37.Kirillov I. A., Kharitonov N. L., Sharafutdinov R. B., Khrennikov N. N. Ensuring hydrogen safety at nuclear power plants with water-cooled reactors installations. The current state of the problem. Nuclear and radiation safety 2017; 2(84): 26–37. (In Russ.)Кузнецов В. М., Острецов И. Н., Хвостова М. С., Шингаркин М. А. Современное состояние безопасности атомных электростанций, перспективы развития атомной энергетики и концептуальные вопросы стратегии развития экологически чистой ядерной энергетики. Безопасность в техносфере 2014; 3(3): 60–73.Kuznetsov V. M., Ostretsov I. N., Khvostova M. S., Shingarkin M. A. The current state of safety of nuclear power plants, the prospects for the development of nuclear energy and conceptual issues of the development strategy for environmentally friendly nuclear energy. Safety in the technosphere 2014; 3(3): 60–73. (In Russ.)Комаров Ю. А. Возможности риск-ориентированного подхода к проблеме повышения надежности и безопасности АЭС. Теплоэнергетика 2014; (10): 12–16.Komarov Yu. A. Possibilities of a risk-based approach to the problem of improving the reliability and safety of nuclear power plants. Thermal power 2014; (10): 12–16. (In Russ.)Пузач С. В., Лебедченко О. С., Ищенко А. Д., Фогилев И. С. Временной механизм воздействия опасных факторов пожара на персонал АЭС и комплексная защита от них. Пожаровзрывобезопасность 2017; 26(8): 15–24.Puzach S. V., Lebedchenko O. S., Ischenko A. D., Fogilev I. S. The temporary mechanism of the impact of fire hazards on NPP personnel and comprehensive protection from them. Fire and explosion safety 2017; 26 (8): 15–24. (In Russ.)Адаменков А. К., Сальников А. А., Веселова И. Н., Рясный С. И. Управление риском технологических нарушений АЭС. Атомная энергия 2017; 123(3): 123–127.Adamenkov A. K., Salnikov A. A., Veselova I. N., Ryasny S. I. Risk management of technological violations of nuclear power plants. Atomic Energy 2017; 123 (3): 123–127. (In Russ.)Елисеева М. А., Никишин В. В. Прикладные задачи моделирования технических рисков АЭС. Известия ЮФУ. Технические науки 2015; 3(164): 117–126.Eliseeva M. A., Nikishin V. V. Applied problems of modeling technical risks of nuclear power plants. News SFU. Technical science 2015; 3 (164): 117–126. (In Russ.)Руководство по оценке пожарного риска для промышленных предприятий. Москва. 2006. [Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. URL: http://files.stroyinf.ru/ Data2/1/4293830/4293830270.pdf (дата обращения: 28.06.2018).Guidelines for the assessment of fire risk for industrial enterprises. Moscow. 2006. [Electronic resource]. Systems. Requirements: Adobe Acrobat Reader. URL: http://files.stroyinf.ru/ Data2/1/4293830/4293830270.pdf (date of circulation: June 28, 2018). (In Russ.)Байрамов А. Н., Киричков В. С. Обоснование компоновочных решений комбинирования АЭС с водородным энергетическим комплексом по критерию минимального роска. Труды Академэнерго 2018; (1): 57–72.Bayramov A. N., Kirichkov V. S. Substantiation of layout decisions for combining NPPs with a hydrogen energy complex by the criterion of minimum dew. Works of Academenergo 2018; (1): 57–72.Аминов Р. З., Хрусталев В. А., Портянкин А. В. Взрывопожароопасность на АЭС с водородными надстройками. Анализ проблемы и пути решения. Труды Академэнерго 2013; (3): 41–51.Aminov R. Z., Khrustalev V. A., Portyankin A. V. Explosion-risk in nuclear power plants with hydrogen superstructures. Analysis of the problem and solutions. // Proceedings of Akademenergo 2013; (3): 41–51. (In Russ.)Aminov R. Z., Khrustalev V. A., Portyankin A. V. The effectiveness of power generating complexes constructed on the basic of nuclear power plants combined with additional sources of energy determined taking risk factors into account. Thermal Engineering 2015; 62(2): 130– 137.Aminov R. Z., Khrustalev V. A., Portyankin A. V. The effectiveness of power generating complexes constructed on the basic of nuclear power plants combined with additional sources of energy determined taking risk factors into account. Thermal Engineering 2015; 62(2): 130– 137. (In Eng.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.