Как строят АЭС, чтобы выдержать все: от землетрясений до хакеров

Ядерная безопасность имеет первостепенное значение при проектировании электростанций, а строгие правила, лицензирование и постоянный мониторинг делают эту отрасль надежной.

Перед строительством атомной электростанции инженеры и разработчики учитывают все возможные угрозы — от кибербезопасности до местоположения и сейсмических явлений.

Атомная энергия — это устойчивая альтернатива ограниченным энергетическим ресурсам. Однако строительство атомных электростанций требует соблюдения строгих норм, правил и проверок для обеспечения долгосрочной безопасности эксплуатации с учетом предполагаемых уровней угроз.

В отличие от обычных электростанций, атомные объекты требуют тщательного надзора со стороны международных и национальных регулирующих органов.

Нормативно-правовая база строительства атомных электростанций

Строительство атомных электростанций регулируется многоуровневыми нормами безопасности, призванными предотвратить аварии и обеспечить глобальную безопасность. Поскольку в создании атомной инфраструктуры участвуют международные поставщики, регулирующие органы координируют нормы безопасности, чтобы упростить перемещение материалов через границы. За этой деятельностью следят официальные органы.

• Международное агентство по атомной энергии. МАГАТЭ создает глобальные рамки безопасности и предоставляет технические рекомендации по строительству и эксплуатации реакторов.
• Национальные регулирующие органы. В каждой стране с атомной программой есть отдельный регулирующий орган. Управление по ядерному регулированию Великобритании управляет всеми британскими атомными операциями, а Европейская группа регуляторов ядерной безопасности контролирует все объекты в странах ЕС. В США эту роль выполняет Комиссия по ядерному регулированию.
• Всемирная ассоциация операторов АЭС. WANO поддерживает передовой опыт в области ядерной безопасности, способствуя проведению экспертных оценок и обмену информацией между операторами.

Устранение опасностей при строительстве атомных электростанций

При строительстве атомных электростанций необходимо учитывать многочисленные экологические и антропогенные риски.

• Сейсмическая активность, например землетрясения и оползни
• Метеорологические явления, такие как штормы, ветры, наводнения и цунами
• Внешние воздействия, такие как взрывы и авиакатастрофы
• Температурные риски, такие как сильный холод, который может повредить трубопроводы охлаждающей жидкости и вызвать перегрев, или сильная жара и тепловые заболевания, которые могут повлиять на работу оператора.
• Угрозы кибербезопасности, такие как вредоносные программы или программы-вымогатели

Выбор площадки и требования к лицензированию

Перед началом строительства атомная электростанция должна соответствовать строгим требованиям по выбору площадки и лицензированию.

Критерии выбора места расположения атомной станции

Подходящие площадки должны быть устойчивы к землетрясениям, толчкам и другим подвижкам грунта. Целостность почвы требует тщательной оценки, чтобы предотвратить разрушение конструкции из-за оползней или карстовых воронок.

Гидрологическая оценка для обеспечения потребностей в охлаждении

Близость к стабильным источникам воды жизненно важна для реакторов с водяным охлаждением. Гидрологические исследования определяют, обеспечивает ли площадка долгосрочное устойчивое водоснабжение.

Оценка воздействия на окружающую среду и консультации с общественностью

Проведение комплексных ОВОС определяет влияние на местные экосистемы, качество грунтовых вод и воздуха. Регулирующие органы рассматривают все оценки, прежде чем выдать лицензию на строительство.

Процесс лицензирования — от разрешения до одобрения строительства

Лицензии утверждаются после консультаций со всеми заинтересованными сторонами, включая природоохранные ведомства, правительственные департаменты и общественные комитеты. После получения лицензии проекты получают разрешение на строительство и закладку фундамента.

Стандарты проектирования и инженерной безопасности

Одним из наиболее ответственных этапов является этап проектирования и инженерных работ, когда многочисленные комплексные меры безопасности ограничивают и регулируют непредвиденные риски.

Включение различных уровней защиты — так называемая «глубокая оборона» — при планировании и строительстве сводит к минимуму вероятность того, что один катастрофический сбой приведет к прорыву или утечке. Комплексный подход позволяет учесть в планах строительства все возможные угрозы.

Инженерное резервирование таких компонентов, как реактор, корпус, системы охлаждения и защитные сооружения, гарантирует, что они смогут выдержать нагрузки и потенциальные отказы, превышающие их технические характеристики.

Здание реактора — это третий барьер между радиоактивными материалами и внешней средой, поэтому его проектирование и строительство должны отвечать строгим требованиям. Непременно нужно, чтобы эти конструкции выдерживали экстремальные внешние воздействия, такие как землетрясения, взрывы или удары самолетов.

Наконец, интеграция конструкций реакторов, пассивное охлаждение и автоматические механизмы аварийного отключения, работающие без внешнего питания, могут повысить устойчивость к авариям.

Протоколы безопасности при строительстве

Экстремальные меры безопасности во время строительства должны соответствовать проектным спецификациям и обеспечивать соответствие объекта стандартам. При строительстве нового или модернизации существующего объекта необходимо соблюдать строгие пределы радиации. Защитные меры включают в себя экранирование, мониторинг и контроль доступа в опасные зоны для ограничения облучения.

Все утвержденные строительные материалы проходят тщательные испытания на соответствие требованиям к прочности и долговечности. Предварительно напряженный бетон и другие высокоточные материалы должны соответствовать нормативным стандартам. Они выдерживают давление процессов ядерного деления, создающих высокое давление в системе паровой турбины и силы, возникающие при вращении вала.

Инспекторы могут использовать ультразвуковые и радиографические испытания для проверки целостности сварных швов и структурных компонентов, не подвергая их риску. Эти методы также позволяют получить количественные данные, которые обеспечивают стабильное качество, соответствующее нормативным требованиям.

Инспекторы контролирующих органов присутствуют на объекте на всех этапах строительства, контролируя установку и определяя, соответствует ли она утвержденным проектам. Отклонения требуют немедленного устранения до перехода к следующему этапу.

Сейсмическая активность и стихийные бедствия

Стихийные бедствия, такие как цунами или землетрясения, часто представляют собой серьезную угрозу для атомных станций.

Реактор АЭС «Фукусима-1»

Из трех зарегистрированных аварий ядерных реакторов одна произошла в результате разрушения цунами. В 2011 году реактор японской АЭС «Фукусима-1» потерял охлаждение из-за того, что мощная 15-метровая волна нарушила электроснабжение станции. Современные нормы обеспечивают достаточную динамику строительства, чтобы противостоять разрушительным силам природы.

Станции в сейсмоопасных районах поглощают сейсмические толчки с помощью методов изоляции основания, железобетонных фундаментов и гибких трубопроводных систем. Для атомных электростанций требуется надежная система крепления, чтобы исключить возможность повреждения конструкции и возникновения неисправностей. Если сдвигающая сила землетрясения повредит здание ядерного реактора, это может привести к его утечке. Инженеры и специалисты по строительству должны планировать основание на начальном этапе реализации атомного проекта.

Приподнятые строительные платформы, укрепленные морские стены и гидроизолированные электрические системы могли бы предотвратить расплавление реактора, которое привело к инциденту на АЭС «Фукусима-1». Правила безопасности должны учитывать и минимизировать ущерб от наводнений и штормов.

Чернобыльская АЭС

Инфраструктура и конструкция атомных электростанций могут стать причиной или предотвратить катастрофы. Чернобыльская атомная электростанция в Украине взорвалась в 1986 году, выбросив в воздух 70 тонн ядерного топлива в виде облака, охватившего Европу, и вызвав массовое радиационное заражение с уровнем 300 зивертов в час.

Хотя основными виновниками взрыва стали конструкция реактора и человеческий фактор, при строительстве Чернобыльской АЭС также не были соблюдены меры предосторожности во время катастрофы. Если бы на станции имелись соответствующие огнестойкие материалы и автоматические системы пожаротушения, более эффективные протоколы локализации могли бы предотвратить выход из строя критически важных систем.

Меры безопасности при строительстве атомных электростанций

Безопасность является неотъемлемой частью строительства атомных электростанций, и меры по предотвращению саботажа и несанкционированного доступа жизненно важны для общей безопасности. Цифровые протоколы безопасности защищают реакторные системы от попыток взлома или угроз кибератак, которые могут поставить под угрозу работу. В 2023 году различные отрасли и предприятия сообщили о 317,59 млн атак с использованием вымогательского ПО, хотя реальное число, скорее всего, еще больше. Опасность для атомных объектов высока.

Ransomware может нанести серьезный ущерб системам станции, спровоцировать нарушение работы реактора и создать угрозу для окружающей среды. По этой причине безопасность атомной электростанции — от строительства до завершения работ и эксплуатации — является строжайшей. В США каждая станция требует наличия утвержденного NRC плана кибербезопасности для предотвращения атак.

Работники проходят тщательную проверку анкетных данных, а современные меры безопасности контролируют доступ в зоны повышенной секретности. Проведение комплексных ОВОС определяет влияние на местные экосистемы, качество грунтовых вод и воздуха.

Регулирующие органы рассматривают все оценки, прежде чем выдать лицензию на строительство.

Процесс лицензирования — от разрешения до одобрения строительства Лицензии утверждаются после консультаций со всеми заинтересованными сторонами, включая природоохранные ведомства, правительственные департаменты и общественные комитеты.

После получения лицензии проекты получают разрешение на строительство и закладку фундамента.

Стандарты проектирования и инженерной безопасности

Одним из наиболее ответственных этапов является этап проектирования и инженерных работ, когда многочисленные комплексные меры безопасности ограничивают и регулируют непредвиденные риски. Включение различных уровней защиты — так называемая «глубокая оборона» — при планировании и строительстве сводит к минимуму вероятность того, что один катастрофический сбой приведет к прорыву или утечке.

Надзор, инспекции и соблюдение требований

Постоянный мониторинг и инспекции являются частью всех этапов строительства завода. Инспекторы из различных контролирующих органов ежедневно следят за ходом строительства и проводят внезапные проверки для обеспечения соответствия нормативным требованиям. Сторонние организации проверяют нарушения инженерных норм и правил безопасности.

Каждый этап строительства должен пройти строгую проверку на безопасность, прежде чем будет получено разрешение на следующий этап. Рабочие должны сообщать, анализировать и устранять нарушения техники безопасности — даже незначительные — чтобы предотвратить эскалацию инцидента.

Будущее более безопасной атомной энергетики

Строительство атомных электростанций ведется в соответствии с самыми строгими в мире нормами безопасности, что гарантирует соответствие каждого этапа — от выбора площадки до финальных проверок — самым высоким стандартам. По мере развития технологий в новые конструкции реакторов включаются усовершенствованные меры безопасности, что укрепляет атомную энергетику как надежный и устойчивый источник энергии.

Ранее мы опубликовали 10 актуальных в 2025 году инноваций для энергетической отрасли.

10.02.2025