Безопасность и лицензирование малых модульных реакторов

Несмотря на то, что малые модульные реакторы (ММР) имеют меньший размер и используют инновационные технологии со многими встроенными функциями безопасности, главная цель регулирования остается неизменной — обеспечить защиту населения и охрану окружающей среды, а также свести к минимуму риск аварий и радиоактивных выбросов.

Несмотря на то, что малые модульные реакторы (ММР) имеют меньший размер и используют инновационные технологии со многими встроенными функциями безопасности, главная цель регулирования остается неизменной — обеспечить защиту населения и охрану окружающей среды, а также свести к минимуму риск аварий и радиоактивных выбросов.

Новые подходы к разработке и внедрению ММР могут создавать проблемы для существующей нормативной базы. По сравнению с действующими реакторами конструкции ММР являются в целом более простыми, а концепция безопасности для ММР в большей степени опирается на пассивные системы и такие присущие этим реакторам внутренние характеристики безопасности, как малая мощность и низкое рабочее давление. Это увеличивает запас безопасности и в некоторых случаях практически исключает риск серьезного повреждения активной зоны реактора и, следовательно, вероятность крупных выбросов радионуклидов в случае аварии. Следовательно, снижается зависимость от активных мер по локализации и устранению последствий аварий.

«Работа ММР в целом в меньшей степени зависит от систем безопасности, эксплуатационных мер и участия человека, чем существующие реакторы. Поэтому обычный подход к регулированию, основанный на перекрывающихся мерах безопасности для компенсации потенциальных механических неисправностей и человеческих ошибок, может оказаться неуместным, так что следует рассмотреть новые идеи», — рассказывает Грег Жентковский, директор Отдела безопасности ядерных установок МАГАТЭ. При этом он добавляет, что основные концепции, лежащие в основе нынешнего подхода к обеспечению безопасности, такие как, например, глубокоэшелонированная защита, которая обеспечивает предотвращение и смягчение последствий аварий на нескольких инженерных и организационных уровнях, применимы и к ММР, если они реализуются с использованием информации о рисках и показателях работы.

Для того, чтобы продемонстрировать безопасность конструкции АЭС любого типа, требуется представить всестороннюю оценку безопасности станции во всех состояниях — нормальная эксплуатации, ожидаемые при эксплуатации события и аварийные условия. На этой основе можно установить способность конструкции выдерживать внутренние и внешние события и определить критерии эффективности характеристик безопасности, включая аварийное планирование.

«В рамках проверки концепции ММР требуется провести демонстрацию эффективности фундаментальных функций безопасности (управление реактором, охлаждение активной зоны и локализация реактивности) на основе оптимизации стратегий глубокоэшелонированной защиты для сведения к минимуму рисков аварий и, в случае возникновения аварии, практического устранения ее последствий», — объясняет Жентковский. Учитывая новые концепции конструкций и безопасности, особое внимание следует уделять проверке обоснования безопасности, взаимодействию между энергоблоками, свойствам материалов и человеческому фактору. Кроме того, по его словам, независимо от того, насколько низок риск аварий, необходимо иметь масштабируемые механизмы локализации и устранения последствий аварий на случай непредвиденных обстоятельств.

Технологически нейтральная основа

Поскольку инновационные технологические концепции и конструкции, включая ММР, разнообразны с технической точки зрения, МАГАТЭ работает над созданием технологически нейтральной основы безопасности для содействия гармонизации международных подходов на основе существующих норм безопасности МАГАТЭ.

Такая технологически нейтральная основа состоит из общей части с перечислением задач с точки зрения общества и здравоохранения, целей в вопросе предотвращения рисков, а также принципов и требований безопасности высокого уровня, которую затем можно конкретизировать в рамках национальной основы для учета регулятивных и технических элементов в зависимости от особенностей конкретной используемой технологии. Как считает Жентковский, этот подход обеспечивает гибкость и достижение сбалансированного сочетания инноваций и проверенных методов, что необходимо для оптимизации защитных и смягчающих мер в соответствии с общими целями безопасности и конкретными целевыми показателями риска.

Некоторые страны уже ведут активную работу в этом направлении. Например, Канада является одной из немногих стран, наряду с Аргентиной, Китаем, Россией и Соединенными Штатами, которые проводят рассмотрение вопросов регулирования ММР.

«Технологически нейтральная нормативная основа Комиссии по ядерной безопасности Канады (КЯБК), которая в значительной степени основана на нормах безопасности МАГАТЭ, обеспечивает новизну и инновации в проектировании, строительстве, эксплуатации и выводе из эксплуатации реакторов без ущерба для безопасности, — говорит генеральный директор КЯБК Хью Робертсон. — В тех случаях, когда существует неопределенность относительно запаса безопасности конструкции, а эксплуатационный опыт является ограниченным, может потребоваться дополнительный эксплуатационный контроль. В этих случаях защитные меры будут соразмерны риску».

«Сотрудничество между ядерными регулирующими органами и гармонизация регулирующих требований могут принести пользу всем вовлеченным сторонам, — добавляет он. — Это в конечном счете делает процесс лицензирования более эффективным и действенным. По сути, рассмотрение общих проблем безопасности сразу несколькими сторонами может способствовать повышению уровня безопасности. Можно также использовать одинаковую научную и нормативную информацию в процессе изучения дальнейших возможностей для гармонизации с соблюдением суверенных прав регулирующих органов».

Предметные исследования для демонстрации безопасности

Несмотря на то, что нормы безопасности МАГАТЭ, которые служат глобальным ориентиром для защиты населения и окружающей среды от вредного воздействия ионизирующего излучения, в целом являются технологически нейтральными и могут применяться к ММР, МАГАТЭ продолжит оказывать поддержку национальным регулирующим органам путем разработки конкретных руководящих указаний по их применению. «Предметные исследования, демонстрирующие то, как требования к конструкциям АЭС могут быть использованы для лицензирования двух наиболее распространенных технологий ММР (водоохлаждаемых и высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов), уже завершены», — сообщает Жентковский.

Параллельно на Форуме регулирующих органов по ММР ведется работа по обмену знаниями и опытом в области регулирования и выявлению положительной практики. Организованный МАГАТЭ Форум представляет собой международную группу, работающую над проблемами регулирования новых конструкций ММР, с тем чтобы определить новые рекомендации по безопасности для ММР. По итогам совещания по разработке специальных национальных норм для ММР эти рекомендации были размещены на сайте МАГАТЭ. Работа Форума сосредоточена на изучении многомодульного характера ММР и аспектов безопасности в связи с взаимозависимостью модулей для того, чтобы удостовериться в том, что если что-то пойдет не так в одном модуле, то его воздействие на другие модули будет минимальным.

«Признавая, что безопасность всегда будет оставаться приоритетом номер один, подход регулирующих органов к ММР требует смещения внимания только с одного обособленного реактора на глобальную оценку безопасности надежности конструкции, полноты обоснования безопасности и достаточности процессов, предпринимаемых для обеспечения безопасности на протяжении всего срока службы реактора, чтобы избежать такой ситуации, когда вопросы безопасности начинают решать только после окончания строительства», — говорит Жентковский.

Technology-neutral framework

As the concepts and designs of innovative technologies, including SMRs, are technologically diverse, the IAEA is working on the establishment of a technology-neutral framework for safety to help harmonize international approaches on the basis of existing IAEA safety standards.

Such a technology-neutral framework consists of a general part — hierarchy of societal and health objectives, risk targets and high-level safety principles and requirements — which then can be elaborated in national frameworks to address regulatory and technical elements depending on the specific technology used.  This approach allows flexibility and achievement of a balanced combination of innovation and proven techniques, which is required to optimize protective and mitigation measures against general safety objectives and specific risk targets, Rzentkowski added.

Some countries are already actively working in this area. For example, Canada is one of a handful of countries, along with Argentina, China, Russia and the United States, performing regulatory reviews of SMRs.  

“The Canadian Nuclear Safety Commission (CNSC)’s technology-neutral regulatory framework, which is largely based on IAEA safety standards, enables novelty and innovation in reactor design, construction, operation and decommissioning, without compromising safety,” said Hugh Robertson, Director General of the CNSC. “In cases where there are uncertainties in design safety margins and operational experience is limited, additional operational controls may be required. In these cases, the protective measures will be commensurate with the risk.”

Collaboration between nuclear regulators and the harmonization of regulatory requirements can benefit all parties involved, he added. “This ultimately makes for a more efficient and effective licensing process. In fact, having multiple sets of eyes looking at the common safety issues can result in an increased level of safety. The same scientific and regulatory information can also be used that respects regulatory sovereignty, as we continue to explore further opportunities for harmonization.”

Developing case studies to demonstrate safety

Although the IAEA safety standards — which serve as a global reference for protecting people and the environment from the harmful effects of ionizing radiation — are generally technology neutral and can be applied to SMRs, the IAEA will further support national regulators by developing specific guidance to provide for their implementation. “Case studies to demonstrate how the design requirements for nuclear power plants can be used to license the two most common SMR technologies, water cooled and high temperature gas cooled reactors, have already been completed,” Rzentkowski said.

In parallel, work is under way at the SMR Regulators’ Forum to share regulatory knowledge and experience and identify good practices. Hosted by the IAEA, the Forum is an international group working on the challenges of regulating the novel designs of SMRs, to define new safety recommendations for SMRs. These are now available via the IAEA’s website, following a meeting of experts working on the development of national standards specific to SMRs. Their work concentrates on the multi-modular nature of SMRs and on the safety aspect of the interdependency between the modules: to verify that if something were to go wrong in one module, its impact on the other modules would be minimal.

“Recognizing that safety will always remain the number one priority, the regulatory approach for SMRs requires a shift in focus from one reactor at a time to the global safety assessment of the robustness of design, the completeness of the safety case, and the adequacy of the processes undertaken to ensure safety throughout the reactor lifetime to avoid building first and fixing safety issues later,” Rzentkowski said.

How small modular reactor (SMR) designs and construction methods may extend the benefits of nuclear power to new markets and applications, will be one of the topics discussed at this year’s IAEA Scientific Forum, ‘Nuclear Power and the Clean Energy Transition’, taking place from 22-23 September in Vienna, Austria.