Приказ Ростехнадзора от 30.07.2020 N 288 "Об утверждении руководства по безопасности при использовании атомной энергии "Рекомендации по оценке погрешностей и неопределенностей результатов расчетных анализов безопасности атомных станций" (вместе с "РБ-166-20...")

Утвердить прилагаемое к настоящему приказу руководство по безопасности при использовании атомной энергии "Рекомендации по оценке погрешностей и неопределенностей результатов расчетных анализов безопасности атомных станций".

1. Руководство по безопасности "Рекомендации по оценке погрешностей и неопределенностей результатов расчетных анализов безопасности атомных станций" (РБ-166-20) (далее - Руководство по безопасности) разработано в соответствии со статьей 6 Федерального закона от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии" в целях содействия соблюдению требований пунктов 1.2.9 и 1.2.16 федеральных норм и правил в области использования атомной энергии "Общие положения обеспечения безопасности атомных станций" (НП-001-15), утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору от 17 декабря 2015 г. N 522 (зарегистрирован Минюстом России 2 февраля 2016 г., регистрационный N 40939).

2. Настоящее Руководство по безопасности содержит рекомендации Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по оценке погрешностей и неопределенностей результатов детерминистических анализов безопасности атомных станций, выполняемых с использованием программ для электронно-вычислительных машин в целях обоснования безопасности.

3. Настоящее Руководство по безопасности предназначено для применения работниками эксплуатирующих организаций, сотрудниками структурных подразделений Ростехнадзора, работниками иных организаций, осуществляющих деятельность в области использования атомной энергии.

4. Перечень сокращений приведен в приложении N 1 к настоящему Руководству по безопасности, термины и определения - в приложении N 2.

5. При выполнении расчетных анализов безопасности АС с применением программ для ЭВМ рекомендуется анализировать и учитывать следующие неопределенности:

неопределенности, обусловленные допущениями и упрощениями, принятыми при разработке программы для ЭВМ, в том числе неопределенности, связанные с выбором метода численного решения используемой системы уравнений;

неопределенности, связанные с разбиением расчетной модели (исходными данными по геометрии моделируемого объекта, начальными условиями, а также сценарию моделируемого режима в совокупности с исполняемой версией программы для ЭВМ) на элементы (контрольные объемы, конечные элементы), с выбором шага интегрирования используемой в программе для ЭВМ системы уравнений;

неопределенности, обусловленные случайными событиями, такими как отказ оборудования, ошибка персонала;

неопределенности, обусловленные работой систем управления для поддержания режимных параметров РУ;

неопределенности геометрических размеров элементов и оборудования РУ;

неопределенности данных о свойствах веществ и материалов, принимаемых при проведении расчетов с помощью программы для ЭВМ;

неопределенности коэффициентов замыкающих соотношений, реализованных в программе для ЭВМ.

6. Результаты оценки неопределенностей, обусловленных упрощениями и допущениями, принятыми при разработке программы для ЭВМ, рекомендуется представлять в отчете о верификации и валидации программы для ЭВМ с целью обоснования корректности физико-математической модели программы для ЭВМ, под которой понимаются уравнения, гипотезы, допущения, а также данные о физических константах и свойствах веществ и материалов, используемые в программе для ЭВМ для численного моделирования процессов и явлений, возможных на АС.

7. Разбиение расчетной модели на элементы (контрольные объемы, конечные элементы) и выбор шага интегрирования используемой в программе для ЭВМ системы уравнений рекомендуется обосновывать в отчете о верификации и валидации программы для ЭВМ либо в ООБ АС.

8. Неопределенности, обусловленные случайными событиями, такими как отказ оборудования, ошибка персонала, рекомендуется учитывать при составлении перечней проектных исходных событий и запроектных аварий АС.

9. Неопределенности, обусловленные работой систем управления, а также неопределенности геометрических размеров элементов и оборудования РУ, неопределенности данных о свойствах веществ и материалов, коэффициентов замыкающих соотношений рекомендуется учитывать при проведении детерминистического анализа безопасности АС. Рекомендации по использованию методов оценки этих неопределенностей представлены в главе III настоящего Руководства по безопасности.

10. В материалах, обосновывающих безопасность АС, рекомендуется подтверждать, что программа для ЭВМ используется в соответствии с областью применения, указанной в аттестационном паспорте.

11. При обосновании значений погрешностей результата расчетного анализа безопасности АС рекомендуется учитывать результаты валидации программы для ЭВМ, при этом:

результаты валидации программы для ЭВМ, установленные в пункте 2.5 аттестационного паспорта "Погрешность, обеспечиваемая программой для ЭВМ", рекомендуется использовать в качестве значений погрешностей результата расчетного анализа безопасности АС только в том случае, когда эта возможность обоснована в отчете по верификации и валидации программы для ЭВМ и указана в аттестационном паспорте;

в иных случаях расчетные анализы безопасности, выполненные с использованием программы для ЭВМ, рекомендуется сопровождать оценкой неопределенностей получаемых результатов.

12. В случае если обоснование применимости программы для ЭВМ выполняется на основе кросс-верификации с прошедшей валидацию и экспертизу в соответствии с установленным порядком программой для ЭВМ, то в качестве значения погрешности результата расчетного анализа безопасности АС в ООБ АС рекомендуется использовать величины погрешностей, установленные в пункте 2.5 аттестационного паспорта "Погрешность, обеспечиваемая программой для ЭВМ", прошедшей экспертизу, с учетом отклонений результатов расчетов по программам для ЭВМ и неопределенностей получаемых результатов.

13. Оценку неопределенностей результатов анализа проектных аварий АС рекомендуется выполнять с целью подтверждения консервативности подхода, принятого при выполнении указанного анализа.

14. Оценку неопределенностей результатов анализа проектных аварий рекомендуется представлять в ООБ АС для тех исходных событий из каждой группы аварийных режимов (образованных по принципу одинакового воздействия на АС), для которых по итогам расчетов по программе для ЭВМ, выполненных на основе консервативного подхода, продемонстрирован наименьший запас до достижения приемочных критериев. Блок-схема процесса оценки неопределенностей результатов расчетов проектных аварий АС приведена в приложении N 3 к настоящему Руководству по безопасности.

15. Результаты анализов запроектных аварий АС, выполненных с целью подтверждения соответствия приемочным критериям, принятым для параметров, важных для безопасности, рекомендуется сопровождать оценкой чувствительности (оценкой того, каким образом изменение значения одного параметра расчетной модели АС или параметра физико-математической модели программы для ЭВМ влияет на результат расчета по программе для ЭВМ) либо оценкой неопределенностей полученных результатов. В случае проведения оценки чувствительности результатов расчетов запроектных аварий АС ее рекомендуется выполнять с целью выявления наихудшего из возможных состояний РУ АС в отношении параметра, сравниваемого с приемочным критерием. В случае проведения оценки неопределенностей результатов расчетов запроектных аварий АС ее рекомендуется выполнять с целью определения наиболее ожидаемого значения параметра, сравниваемого с приемочным критерием. При этом под наиболее ожидаемым значением параметра понимается его среднее значение, полученное на основе статистической обработки результатов вариантных расчетов по программе для ЭВМ с учетом погрешности, обеспечиваемой программой для ЭВМ при расчете указанного параметра, установленной в аттестационном паспорте. Описание подхода к определению наиболее ожидаемого значения параметра, важного для безопасности АС, при проведении расчетного анализа запроектных аварий АС приведено в приложении N 4 к настоящему Руководству по безопасности.

16. Оценку чувствительности и неопределенностей результатов анализа запроектных аварий АС рекомендуется представлять в ООБ АС для тех аварийных сценариев из перечня аварийных сценариев, обоснованных в ООБ АС, для которых по итогам выполнения расчета с применением программы для ЭВМ без оценки неопределенностей продемонстрированы наихудшие количественные значения параметров, сравниваемых с приемочным критерием.

17. Результаты анализа запроектных аварий АС, выполненные в качестве основы для разработки (подтверждения эффективности) РУЗА, рекомендуется сопровождать оценкой чувствительности с целью определения необходимого объема технических и организационных средств для приведения РУ в контролируемое безопасное состояние, установленное в РУЗА. При этом в ООБ АС рекомендуется представлять подход к определению необходимого объема расчетного обоснования, которое сопровождается оценкой чувствительности.

18. Оценку влияния неопределенностей геометрических размеров элементов и оборудования РУ, данных о свойствах веществ и материалов, коэффициентов замыкающих соотношений, использованных в программе для ЭВМ, а также неопределенностей, обусловленных работой систем управления для поддержания режимных параметров РУ на результат расчетного анализа безопасности АС (далее - параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС), рекомендуется выполнять с использованием:

статистических методов (метода Монте-Карло, метода, основанного на использовании соотношения Уилкса, метода, основанного на построении поверхностей отклика);

методов, основанных на обобщенной теории возмущения (методов линеаризации);

методов, основанных на использовании инженерных коэффициентов запаса;

комбинации статистических методов и методов, основанных на использовании инженерных коэффициентов запаса;

иных методов при условии их обоснования в ООБ АС или материалах, обосновывающих применение программы для ЭВМ.

При этом выбор метода оценки указанных неопределенностей рекомендуется обосновывать в ООБ АС.

19. Статистические методы и методы линеаризации рекомендуется применять для оценки статистических характеристик (толерантный интервал, доверительный интервал, среднее значение, стандартное отклонение) параметров, важных для безопасности АС, учитывая статистические характеристики (функцию распределения, диапазон изменения) параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС.

20. Методы, основанные на использовании инженерных коэффициентов запаса, рекомендуется применять при выполнении расчетного анализа безопасности АС на основе консервативного подхода.

21. При выполнении оценки неопределенностей результата расчетного анализа безопасности АС по программе для ЭВМ, вне зависимости от используемого метода, в ООБ АС рекомендуется обосновывать выбор параметров, оказывающих влияние на результаты указанного анализа, а также их статистические характеристики.

22. Обоснование выбора параметров, оказывающих влияние на результат расчетных анализов безопасности АС, для каждого из режимов рекомендуется выполнять путем проведения анализа чувствительности и/или с использованием экспертной оценки.

23. Функции распределения и диапазоны варьирования значений параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС, рекомендуется принимать:

для амплитудно-частотных характеристик режимных параметров РУ, а также геометрических размеров и иных технологических параметров систем и элементов оборудования РУ - в соответствии с проектно-конструкторской документацией РУ;

для данных о свойствах веществ и материалов - в соответствии с документами по стандартизации в области использования атомной энергии и/или результатами аттестации справочных данных о свойствах веществ и материалов, проводимой в установленном порядке, и/или информацией, указанной в научно-технических справочниках;

для коэффициентов эмпирических уравнений, использованных в программе для ЭВМ - в соответствии с информацией, представленной в отчете о верификации и валидации программы для ЭВМ.

В случае отсутствия информации относительно функций распределения и диапазонов варьирования значений параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС, рекомендуется обосновывать их выбор в ООБ АС, в том числе с использованием экспертной оценки.

24. При использовании для оценки неопределенностей результата расчетного анализа безопасности АС статистических методов рекомендуется:

выполнить одновременное варьирование параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС, с использованием генератора псевдослучайных чисел;

провести необходимое количество вариантных расчетов с помощью программы для ЭВМ;

выполнить статистический анализ результатов указанных расчетов.

При этом, если целью статистического анализа является обоснование границ толерантных интервалов параметров, важных для безопасности АС, то рекомендуется проводить такое количество расчетов, чтобы обеспечить обоснование указанных границ с вероятностью не менее 0,95 при уровне доверия 0,95.

25. При сопоставлении границ толерантных интервалов параметра, важного для безопасности АС, и результатов расчетного анализа безопасности АС, полученных на основе консервативного подхода, рекомендуется сопоставить значения параметров, оказывающих влияние на результат расчетного анализа безопасности АС, принятые при проведении указанного анализа на основе консервативного подхода, с соответствующими значениями этих параметров, при проведении расчета с которыми получена граница толерантного интервала параметра, важного для безопасности АС.

26. При использовании для оценки неопределенностей результата расчетного анализа безопасности АС метода линеаризации рекомендуется:

продемонстрировать, что параметры, оказывающие влияние на результат расчетного анализа безопасности АС, являются взаимно независимыми, либо установить и оценить степень их зависимости путем вычисления коэффициента корреляции;

обосновывать доверительный интервал параметра, важного для безопасности АС, с доверительной вероятностью не менее 0,95 либо обосновывать для указанного параметра квантиль порядка не менее 95%.

27. При использовании для оценки неопределенностей результата расчетного анализа безопасности АС методов, основанных на применении инженерных коэффициентов запаса, рекомендуется обосновывать указанные коэффициенты с доверительной вероятностью не менее 0,95 за исключением тех расчетов, в отношении которых коэффициенты запаса регламентируются в федеральных нормах и правилах в области использования атомной энергии и документах по стандартизации в области использования атомной энергии.

В рамках настоящего Руководства по безопасности используются следующие термины и определения.

Валидация программы для электронно-вычислительных машин - процесс обоснования адекватности воспроизведения программой для ЭВМ физического явления (либо совокупности физических явлений) с оценкой погрешности результата расчета, выполненного с помощью программы для ЭВМ, проведенной путем сравнения указанных результатов расчетов с измерениями, выполненными на экспериментальных установках (с доказательством представительности экспериментов).

Верификация программы для электронно-вычислительных машин - процесс проверки того, что программа для ЭВМ работает корректно и не содержит ошибок программирования.

Кросс-верификация - сопоставление результатов расчетов по программе для ЭВМ с результатами расчетов по другой программе для ЭВМ, прошедшей экспертизу в установленном порядке.

Неопределенность результата расчета - неотрицательный параметр, характеризующий разброс значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны рассчитываемой величине.

Погрешность результата расчета по программе для электронно-вычислительной машины - отклонение результата расчета параметра от опорного значения этого параметра, которое используют в качестве основы для сопоставления со значениями величин того же рода.

Блок-схема процесса оценки неопределенностей результатов расчетов проектных аварий АС представлена на рис. 1.

Для оценки погрешности результатов расчетов по программе для ЭВМ в процессе ее валидации рекомендуется использовать как эксперименты по отдельным процессам и явлениям, так и интегральные эксперименты, выполненные в условиях, приближенных к ожидаемым условиям на АС в ходе запроектной аварии. Результатом валидации программы для ЭВМ является оценка составляющей погрешности расчетов, связанной с упрощениями и приближениями физико-математических моделей, реализованных в программе для ЭВМ. Предлагаемый подход основывается на методике, описанной в стандарте ASME V&V20-2009.

Пусть D - значение параметра, измеренное в ходе эксперимента, использованного для валидации программы для ЭВМ, S - значение параметра, рассчитанное по программе для ЭВМ, T - "истинное" (неизвестное) значение параметра.

Введем следующие обозначения для погрешности результата расчета по программе для ЭВМ