Соответствующие страны (в число которых входит большинство членов Европейского Союза, а также Китай и США) выбрали сочетание ядерной энергетики и возобновляемых источников энергии для сокращения выбросов парниковых газов (ПГ), попадающих в атмосферу при выработке электричества путем сжигания ископаемого топлива.
По данным Международного энергетического агентства (International Energy Agency; IEA; МЭА), использование ядерной энергетики позволило предотвратить попадание в атмосферу около 55 гигатонн (Гт) CO2 за 50-летний период. Это почти равно двухлетнему объему глобальных выбросов CO2, связанных с энергетикой в целом.
Однако после ядерной катастрофы на Фукусиме в 2011 году обеспокоенность по поводу безопасности АЭС усилилась, и некоторые страны решили отказаться от ядерной энергетики временно (Япония) или навсегда (Швейцария, Германия и некоторые другие государства).
Таким образом, специалистам по проектированию, строительству и эксплуатации атомных электростанций нужно приложить максимум усилий для демонстрации безопасности АЭС и их способности вырабатывать электроэнергию надежно и эффективно. Только так удастся сохранить за ядерной энергией статус одного из ключевых инструментов сокращения выбросов парниковых газов.
Опыт и наработки экспертов МЭК в области безопасности
Соответствующие усилия активно поддерживаются Международным агентством по атомной энергии (International Atomic Energy Agency; IAEA; МАГАТЭ). Оно является частью Организации Объединенных Наций (ООН) и работает над продвижением безопасного, надежного и мирного использования ядерных технологий.Данное агентство устанавливает глобальные стандарты безопасности для ядерной энергетики. И помогает ему в этом Международная электротехническая комиссия (International Electrical Commission; IEC; МЭК).
Эксперты профильного технического комитета МЭК / ТК 45 принимают участие в деятельности Технической рабочей группы по контрольно-измерительным приборам для атомных электростанций (Technical Working Group on Nuclear Power Plant Instrumentation and Control; TWG-NPPIC). Эта структура была основана МАГАТЭ в 1971 году для предоставления заинтересованным сторонам рекомендаций и содействия исследованиям в области технологий, используемых на атомных электростанциях.
МЭК / ТК 45, а точнее один из его подкомитетов (ПК 45A) публикует международные стандарты, охватывающие весь жизненный цикл электрических и электронных систем для управления атомными электростанциями: от разработки концепции до проектирования, производства, испытаний, установки, эксплуатации, технического обслуживания, ремонта, модернизации и вывода из эксплуатации.
Помимо радиоактивных элементов на типичной атомной электростанции есть много горючих материалов. Насосная и турбинная комнаты, помещения с контрольным оборудованием вмещают сложные сети, а также массу механических систем и электроники, которые требуют своих собственных стандартов безопасности. Например, потеря любого из этих периферийных устройств в результате пожара может повлиять на безопасность персонала в дополнение к потенциально влиянию на производство электроэнергии.
Поэтому крайне важно, чтобы они были спроектированы и изготовлены в соответствии с очень строгими требованиями, изложенными в стандартах и спецификациях - в первую очередь в международных стандартах, разработанных техническим комитетом МЭК / ТК 31 (Оборудование для взрывоопасных сред).
Благодаря своей деятельности в области стандартизации и оценки соответствия МЭК предлагает решения для всех секторов, субъекты которых работают с взрывоопасными средами. В частности, одна из четырех Систем оценки соответствия МЭК (IEC Conformity Assessment System; IECEx), обеспечивает упрощенное тестирование и сертификацию всех типов оборудования для взрывоопасных средств и связанных с ним услуг, а также проверку компетентности обслуживающего персонала.
Машинное обучение может прийти на помощь
Статистический анализ и машинное обучение могут быть использованы для минимизации влияния фактора неопределенности при прогнозировании опасных событий на АЭС. Результата можно достичь путем запуска серии симуляций, в ходе которых генерируются условия возникновения и предпосылки для проявления различных опасных событий.По итогам симуляций осуществляется сбор статистики и проводится анализ результатов для определения ключевых параметров, которые наиболее существенно влияют на уровень опасности. При этом специалисты все чаще используют модели глубокого обучения и статистического анализа для определения того, как снизить неопределенность и опасности. Эти инструменты могут обеспечить более эффективный подход к снижению риска.
МЭК и Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization; ISO; ИСО) разрабатывают, публикуют и обновляют международные стандарты и руководства на тему информационных и коммуникационных технологий через свой совместный технический комитет (ИСО / МЭК СТК 1), сфера деятельности подкомитетов которого охватывает 22 различные области. Сфера деятельности ПК 42, в частности, охватывает искусственный интеллект. Он уже опубликовал несколько стандартов, касающихся больших данных и способов их использования.
Снижение риска кибератаки
Основные системы атомной электростанции можно разделить на две категории. Первичные системы контролируют непосредственно реактор и, при необходимости, останавливают его, поддерживая в безопасном состоянии для защиты. Вторичные системы управляют энергетическим оборудованием. Многие из этих критически важных систем, построенных много лет назад, до сих пор основаны на аналоговом оборудовании, не подключенном к интернету. Хотя у этих систем есть определенные недостатки, они не подвержены кибератакам.Старые АЭС постепенно обновляются за счет установки цифрового оборудования, что влияет как на первичные, так и на вторичные системы электростанций. В то же время новые АЭС изначально проектируются с цифровыми первичными и вторичными системами. Все более широкое использование цифровых технологий, которые идут рука об руку с автоматизацией электросетей, делает АЭС более уязвимыми для киберпреступников.
Субъекты ядерной энергетики очень серьезно относятся к растущей угрозе в данной сфере. МЭК / ТК 45 выпустил свой первый стандарт, посвященный проблемам кибербезопасности, в августе 2014 года. Недавно он опубликовал полностью пересмотренное второе издание документа, получившее название МЭК 62645:2019 "Атомные электростанции - Контрольно-измерительные приборы, системы управления и электроснабжения - Требования к кибербезопасности".
Документ была разработан для предотвращения и / или минимизации воздействия кибератак на программируемые цифровые системы КИПиУ (контрольно-измерительные приборы и управление), а также на ядерную безопасность и эффективность электростанции. Он охватывает требования к программному, архитектурному и системному уровням инфраструктуры АЭС.
В этом контексте внимания заслуживает и серия стандартов МЭК 62443 на тему сетевой безопасности, опубликованная МЭК / ТК 65. Входящие в ее состав документы могут применяться к любой промышленной среде, включая объекты критически важной инфраструктуры (например, атомные электростанции, объекты секторов здравоохранения и транспорта).
На каком этапе мы находимся?
По данным МЭА, в 2019 году к мировой электрораспределительной сети было подключено 5,5 ГВт дополнительных ядерных мощностей, при этом АЭС общей мощностью в 9,4 ГВт были остановлены навсегда. В результате совокупная генерирующая мощность АЭС достигла 443 ГВт.
Были запущены новые проекты (около 5,2 ГВт) и перезапущены остановленные ранее АЭС. Во многих странах проводятся ремонтные работы для обеспечения безопасной эксплуатации существующих генерирующих мощностей в долгосрочной перспективе.
К сожалению, растущие опасения по поводу безопасности ядерной энергии, которая всегда была важной проблемой, замедлили расширение сектора. Работая с субъектами соответствующей отрасли, специалисты МЭК помогает обеспечивать безопасность во всех областях производства и передачи ядерной энергии, тем самым предоставляя простым обывателям, правительствам и регулирующим органам доказательства того, что ее можно использовать как часть мировой инфраструктуры энергоснабжения для сокращения выбросов парниковых газов.
