Пампуро В.И. Оптимальное управление безопасностью экологически опасных объектов / НАН Украины, Ин-т геохимии окружающей среды. - Киев: Наук. думка, 2012. - 597 с.: ил. - (Проект "Наукова книга"). - ISBN 978-966-00-1155-7  Место хранения:   01 | ГПНТБ СО РАН | Новосибирск

Оглавление / Contents

Предисловие ..................................................... 5 Глоссарий терминов и определений ............................... 14 ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ............................................... 17 §1.1 Анализ концепции глубокоэшелонированной защиты ЭОО ....... 20 §1.2 Методологические ограничения теории обеспечения безопасности ЭОО ......................................... 24 1.2.1 Методологические особенности проблемы управления безопасностью как науки ........................... 24 1.2.2 Погрешности методологии локальных подходов ........ 26 1.2.3 Погрешность выбора математической модели времени наступления аварии ................................ 27 1.2.4 Погрешность постулирования вероятностной природы потенциально возможных тяжелых аварии ............. 29 §1.3 Методологические ограничения математических теорий надежности и безопасности ЭОО ............................ 31 1.3.1 Ограничения управления по критерию отказа ......... 31 1.3.2 Методическая погрешность статистических оценок .... 31 1.3.3 Ограничения используемых математических моделей надежности и безопасности ......................... 32 1.3.4 Ограничения комплексных научно-технических программ по поддержке безопасности ................ 34 §1.4 Концепция максимальной безопасности ЭОО при минимуме возможных затрат ......................................... 34 §1.5 Законы и принципы управления экологической безопасностью ............................................ 46 ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ .... 54 §2.1 Общее руководство качеством .............................. 59 §2.2 Модель обеспечения качества продукции при проектировании и/или разработке, производстве, монтаже, обслуживании ............................................. 61 §2.3 Международные стандарты и руководства ИСО/МЭК в области сертификации и управления качеством ...................... 66 §2.4 ДСТУ 2156-93. Безопасность промышленных предприятий ...... 71 §2.5 Руководство по управлению предупреждением происшествий (путь к повышению эксплуатационной безопасности) ......... 74 §2.6 Методология терминов и определений в теории надежности ... 77 §2.7 Математические модели систем управления качеством и разработка предложений ................................... 81 ГЛАВА 3. ТЕОРИЯ СТРУКТУРНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ....... 105 §3.1 Основы информационного анализа систем ................... 108 3.1.1 Метод детерминированного информационного анализа аналоговых линейных систем ............... 108 3.1.2 Классическая и информационная теории обратной связи ............................................ 113 §3.2 Основные понятия теории вероятностей, используемые в теориях надежности и безопасности ЭОО ................... 119 3.2.1 Основные понятия теории множеств ................. 119 3.2.2 Случайные события ................................ 121 §3.3 Теория отображений и случайные величины ................. 124 §3.4 Основные положения метода стохастического информационного анализа надежности и безопасности ЭОО ... 129 3.4.1 Вводные положения ................................ 129 3.4.2 Стохастический информационный анализ надежности и безопасности системы ........................... 132 3.4.3 Основные свойства стохастического уравнения надежности и безопасности ........................ 142 3.4.4 Примеры .......................................... 143 3.4.5 Алгебраический метод анализа надежности и безопасности ..................................... 147 §3.5 Решение методом поэтапной ортогонализации n-мерной системы уравнений событий, описывающей надежность и безопасность ЭОО ........................................ 153 3.5.1 Алгоритм поэтапной ортогонализации ............... 155 3.5.2 Пример поэтапной ортогонализации ................. 159 3.5.3 Сравнительный пример решения методом линейной алгебры/n-мерной системы уравнений событий ....... 163 § 3.6 Структурный анализ системы уравнений событий, описывающей надежность и безопасность ЭОО .............. 164 3.6.1 Основные понятия и определения ................... 165 3.6.2 Основные положения ............................... 171 3.6.3 Пример структурного анализа ...................... 179 §3.7 Виды соединений элементов в структурах управления надежностью и безопасностью ЭОО ......................... 181 3.7.1 Закон сохранения потоков информации .............. 181 3.7.2 Последовательное соединение элементов (координатных ребер) qkrk, k = 1,n , в структурной информационной схеме (графе событий) ......................................... 183 3.7.3 Параллельное соединение элементов (координатных ребер) rl.k, к = 1,n, в структурной информационной схеме (графе событий) ............. 185 3.7.4 Соединение элементов по схеме стохастической обратной связи в структурной информационной схеме (графе событий) ............................ 188 §3.8 Структура элементов подсистемы управления надежностью и безопасностью ЭОО ..................................... 191 §3.9 Система показателей эффективности управления безопасностью ЭОО ....................................... 197 §3.10 Модели управления безопасностью ЭОО ..................... 203 3.10.1 Анализ потерь выходного потока информации ........ 204 3.10.2 Преобразование ЭОО в экологически безопасную систему .......................................... 207 3.10.3 Оценка безопасности ПЭОО ......................... 209 §3.11 Методы стохастического анализа систем управления по частям .................................................. 212 3.11.1 Исходные условия эквивалентности ................. 212 3.11.2 Анализ по частям однонаправленных структур ....... 214 3.11.3 Анализ по частям двунаправленных структур ........ 223 §3.12 Показатели функционирования ЭОО ......................... 228 3.12.1 Обобщенная мера .................................. 228 3.12.2 Оценка эффективности систем без обратной связи ... 230 3.12.3 Алгоритм определения оценок эффективности ........ 233 §3.13 Управление безотказностью ЭОО при проектировании, производстве и ремонте .................................. 235 §3.14 Анализ зависимых отказов ................................ 242 ГЛАВА 4. ТЕОРИЯ ПОГРЕШНОСТИ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ И НАДЕЖНОСТЬЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ...................................................... 247 §4.1 Связь анализов погрешности и оптимизации ................ 247 §4.2 Теория погрешности подсистем управления надежностью и безопасностью ........................................... 252 4.2.1 Исходные положения ............................... 252 4.2.2 Классическое уравнение погрешности ............... 254 4.2.3 Принцип структурной инвариантности подсистем управления безопасностью и надежностью ........... 259 §4.3 Алгебраический метод определения погрешностей подсистем управления надежностью и безопасностью ........ 264 4.3.1 Погрешность элементарных функций ................. 264 4.3.2 Алгебраический метод определения чувствительностей ................................ 267 4.3.3 Алгоритм определения показателей влияния ......... 269 §4.4 Оптимизация параметров подсистем управления надежностью и безопасностью ............................. 273 4.4.1 Определение задач ................................ 273 4.4.2 Обоснование функции цели ......................... 274 4.4.3 Экстремумы функций выходных параметров и оптимальные допуски .............................. 279 §4.5 Оптимизация безотказности подсистем управления надежностью ............................................. 285 4.5.1 Постановка задачи ................................ 285 4.5.2 Основные положения оптимизации ................... 286 4.5.3 Алгоритм определения оптимальных допусков ........ 295 §4.6 Априорное прогнозирование надежности подсистем управления безопасностью при неполных и неточных исходных данных ......................................... 297 4.6.1 Особенности априорного прогнозирования ........... 297 4.6.2 Классические методы априорного прогнозирования ресурса и безотказности .......................... 302 §4.7 Прогнозирование параметрической надежности при неполных статистических данных .......................... 307 4.7.1 Исходные положения ............................... 307 4.7.2 Уточнение прогноза параметрической надежности .... 311 §4.8 Анализ безотказности при неполных статистических данных .................................................. 315 4.8.1 Постановка задачи ................................ 315 4.8.2 Выбор аппроксимирующей плотности для оценки надежности и безопасности ........................ 317 §4.9 Оптимизация показателей надежности технологий предупреждения и ослабления виртуальной аварии .......... 325 4.9.1 Постановка задачи ................................ 325 4.9.2 Задачи оптимизации технологий предупреждения и ослабления аварии ................................ 326 4.9.3 Обоснование общего вида функции цели ............. 326 4.9.4 Определение оптимальных значений показателей надежности технологий предупреждения аварии и контроля совместно с защитой ..................... 327 ГЛАВА 5. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ .................. 331 §5.1 Методы анализа надежности систем без учета восстановления .......................................... 332 §5.2 Методы анализа надежности элементов системы ............. 336 §5.3 Методы анализа надежности систем с резервированием и восстановлением ......................................... 338 5.3.1 Логико-вероятностные методы ...................... 338 5.3.2 Методы, использующие марковские процессы ......... 341 §5.4 Методы анализа безопасности систем ...................... 349 5.4.1 Логико-вероятностный метод ....................... 349 5.4.2 Метод дерева событий ............................. 352 5.4.3 Марковская модель безопасности АЭС ............... 363 5.4.4 Пример анализа безопасности АЭС методами марковских процессов ............................. 365 §5.5 Методологические ограничения обеспечения безопасности ... 300 на основе классических методов анализа надежности и безопасности ............................................ 366 5.5.1 Классические методы анализа надежности ........... 366 5.5.2 Классические методы анализа риска аварии ......... 369 ПРИЛОЖЕНИЯ. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ И БЕЗОПАСНОСТЬЮ ............................................... 373 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ПО ОБРАЩЕНИЮ С ТВЕРДЫМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ..... 375 П.1.1 Обоснование требований к показателям надежности и безопасности ПКОТРО, согласно НРБУ-97/Д2000 ............ 375 П.1.1.1 Обоснование требований к показателям надежности .................................... 377 П.1.1.2 Обоснование требований к показателям безопасности .................................. 378 П.1.2 Качественный анализ завода по переработке твердых радиоактивных отходов .................................. 381 П.1.3 Оптимизация показателей надежности ЗПТРО ............... 383 П.1.3.1 Детерминированный анализ функционирования завода ........................................ 384 П.1.3.2 Модель надежности завода ...................... 386 П.1.3.3 Нахождение оптимальных требований к показателям надежности элементов завода ....... 389 П.1.3.3.1 Оптимальные требования к показателям надежности элементов, связанных с буферным складом контейнеров ........................ 389 П.1.3.3.2 Оптимальные требования к показателям надежности элементов, связанных с временным хранилищем долгоживущих отходов ............... 394 П.1.4 Оптимизация показателей безопасности ЗПТРО ............. 396 П.1.4.1 Построение математической модели безопасности .................................. 396 П.1.4.2 Оптимальные требования к показателям безопасности завода и его элементов с учетом стационарной защиты ........................... 400 П.1.4.3 Оптимальные требования к показателям надежности стационарной защиты элементов завода ........................................ 404 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ СПЕЦИАЛЬНО ОБОРУДОВАННОГО ПРИПОВЕРХНОСТНОГО ХРАНИЛИЩА НИЗКО- И СРЕДНЕАКТИВНЫХ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ............. 408 П.2.1 Качественный анализ СОПХТРО ............................ 408 П.2.2 Оптимизация показателей надежности оборудования СОПХТРО ................................................ 409 П.2.2.1 Модель надежности ............................. 409 П.2.2.2 Нахождение оптимальных требований к показателям надежности оборудования ........... 411 П.2.3 Оптимизация показателей безопасности СОПХТРО ........... 415 П.2.3.1 Оптимизация безопасности СОПХТРО с учетом требований НРБУ-97/Д2000 ...................... 415 П.2.3.2 Построение математической модели безопасности без учета возможности выбросов отходов ....................................... 416 П.2.3.3 Нахождение оптимальных значений показателей надежности стационарной и оперативной защит СОПХТРО ....................................... 419 П.2.3.4 Оптимизация показателей экологической безопасности СОПХТРО .......................... 423 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ АЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ........................... 428 П.3.1 Физические модели реактивности ......................... 428 П.3.2 Определение вероятности событий критичности, надкритичности, подкритичности и баланса мощностей ..... 430 П.3.3 Структурные схемы управления безопасностью активной зоны в состояниях критичности, надкритичности, подкритичности и баланса мощности ...................... 432 П.3.4 Вероятности состояний активной зоны с учетом систем управления ............................................. 437 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ УСТАНОВКИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ....................................................... 442 П.4.1 Качественный анализ УИТО ............................... 442 П.4.2 Оптимизация показателей надежности УИТО ................ 443 П.4.2.1 Модели функционирования и надежности .......... 443 П.4.2.2 Нахождение оптимальных требований к показателям надежности ........................ 446 П.4.2.3 Граф отказов .................................. 449 П.4.3 Оптимизация показателей безопасности УИТО .............. 452 П.4.3.1 Построение модели безопасности. Определение основных выражений ............................ 452 П.4.3.2 Нахождение оптимальных значений вероятностей событий работоспособности систем защиты и их элементов ..................................... 457 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА В ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЭОО ........ 461 П.5.1 Методологические ограничения экспертного подхода в технологии обеспечения безопасности .................... 462 П.5.2 Математическая модель оператора в структуре системы управления безопасностью ............................... 465 П.5.3 Оценка влияния оператора в структуре системы управления безопасностью объекта ....................... 467 П.5.4 Оптимизация местоположения оператора в структуре системы управления безопасностью объекта ............... 469 ПРИЛОЖЕНИЕ 6. АНАЛИЗ РИСКА АВАРИИ АЭС С ПОТЕРЕЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ВСЛЕДСТВИЕ РАЗРЫВА ТРУБОПРОВОДА ................. 475 П.6.1 Анализ риска аварии АЭС при постулировании статистической устойчивости события аварии ............. 475 П.6.2 Анализ риска аварии АЭС с позиций виртуальной аварии ... 480 ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ХРАНИЛИЩА ...................................... 488 П.7.1 Оптимальное управление безопасностью на этапе геологического хранилища ............................... 488 П.7.1.1 Геологическое хранилище шахтного типа ......... 489 П.7.1.2 Концепции закрытия хранилища и возможность извлечения РАО ................................ 493 П.7.1.3 Операции на стадии мониторинга заполненного хранилища (швейцарская и французская концепции закрытия хранилища) ................. 494 П.7.1.4 Операции по закрытию хранилища ................ 495 П.7.1.5 Эксплуатация и закрытие геологического хранилища скважинного типа .................... 495 П.7.1.6 Сценарии возможных аварий и оценка показателей их риска .......................... 498 П.7.1.6.1 Сценарий 1: авария из-за отказа подвижной защиты ................... 499 П.7.1.6.2 Сценарий 2: авария из-за нарушения целостности контейнера при штатной работе систем обнаружения, локализации и устранения аварии .................. 501 П.7.1.6.3 Сценарий 3: авария из-за нарушения целостности контейнера при условии отказа систем обнаружения, локализации и устранения аварии .................. 502 П.7.1.6.4 Результаты расчетов ................ 505 П.7.1.6.5 Оценка снижения потенциального облучения .......................... 507 П.7.1.7 Анализ риска аварии на этапе эксплуатации хранилища и мониторинга ....................... 509 П.7.2 Оптимальное управление долговременной безопасностью геологического хранилища ............................... 517 П.7.2.1 Последовательность работ по выбору площадки, проектированию и обоснованию долговременной безопасности хранилища ........................ 518 П.7.2.1.1 Последовательность работ по выбору площадки .................... 520 П.7.2.1.2 Последовательность работ по проектированию хранилища и обоснованию его безопасности ....... 523 П.7.2.2 Методология установления количественных критериев выбора площадки ..................... 525 П.7.2.3 Проблемы оптимального управления долговременной безопасностью .................. 528 П.7.3 Выводы и предложения ................................... 544 ПРИЛОЖЕНИЕ 8. НОРМИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ АЭС ................................. 548 Заключение .................................................... 561 Conclusion .................................................... 565 Список литературы ............................................. 569