Включи Wi-Fi и управляй!

Беспроводные технологии настолько глубоко проникли во все сферы жизни современного человека, что уже сложно представить, как без них можно обходиться. Роутеры, раздающие Интернет через Wi-Fi, пульты дистанционного управления бытовой техникой, видеокамеры, транслирующие изображение на экран ноутбука, – все это давно стало чем-то привычным и обыденным. Беспроводными устройствами пользуются даже дети, запуская игрушечные машинки и вертолеты. Однако есть сферы, где использование беспроводных технологий только-только начинается, а сам факт их внедрения является поистине революционным. Еще более удивительным может показаться, что это относится и к столь высокотехнологичной отрасли, как атомная. Однако при более глубоком погружении в эту тему становится очевидным, что для такого положения вещей есть свои веские причины. Итак, почему беспроводные технологии почти не используются на АЭС? Как они могут применяться и какие риски повлечет их внедрение?

Экспертиза МАГАТЭ

Впервые беспроводные технологии были использованы на американской АЭС «Команчи-Пик» в штате Техас в 2005 году. Однако их применение ограничилось лишь внедрением персональных беспроводных дозиметров. Опыт оказался удачным, а его следствием стало изучение возможности расширения использования беспроводных систем на АЭС. Плюсы применения таких технологий очевидны: отсутствие необходимости прокладки километров дорогостоящих кабелей и их обслуживания снижают себестоимость производства электроэнергии, повышая ее конкурентоспособность. Однако при этом возникает риск возможности подключения посторонних лиц к беспроводным устройствам, что, в свою очередь, грозит потерей управления станцией со всеми вытекающими из этого последствиями. Чтобы оценить эти риски и определить возможные области безопасного использования беспроводных технологий, на АЭС под руководством МАГАТЭ была создана специальная рабочая группа, очеред- ное заседание которой состоялось в Москве в АО «РАСУ». По словам сотрудника МАГАТЭ Яноша Эйлера, научного секретаря проекта по изучению возможности использования беспроводных технологий на АЭС, три года назад 25 стран – участников МАГАТЭ выступили с предложением заняться темой использования беспроводных технологий. В МАГАТЭ состоит порядка 60 стран, и когда у ряда из них возникают схожие вопросы, то организация инициирует запуск проекта для их решения. «Данный координационно-исследовательский проект рассчитан на 3–4 года и носит международный характер, так как участвующие в нем организации представляют разные страны. Первая встреча в рамках проекта состоялась год назад, в Вене, вторую было решено провести в Москве. «История нашего сотрудничества с российскими коллегами насчитывает много лет, мы знаем их как отличных экспертов, поэтому предложили провести очередное совещание в России», – подчеркнул в беседе с нашим корреспондентом сотрудник МАГАТЭ. Эксперты, приехавшие в Москву, представляют как крупные компании, занимающиеся проектированием автоматизированных систем управления АЭС (I&C NPP), так и различные исследовательские центры, научные институты и государственные агентства. В ходе первого, исследовательского этапа, стартовавшего в 2015 году, специалисты проанализируют текущую ситуацию, оценят перспективы и возможные риски. Особое же внимание будет уделено вопросам кибербезопасности и надёжности работы систем и оборудования, использующих различные типы беспроводных технологий в различных природных и климатических условиях, а также под влиянием тех или иных техногенных факторов. Итоговый исследовательский документ эксперты представят МАГАТЭ в 2018 году.

Беспроводной мониторинг

По словам руководителя рабочей группы директора Энергетического института Университета Лихай Рамеша Шанкара, сегодня эксперты изучают возможность использования беспроводных технологий на АЭС в системах, не связанных с безопасностью.

В основном речь идет об общестанционных системах, к числу которых можно отнести береговые насосы, системы водоподготовки и некоторые другие объекты. При этом тестируемые технологии направлены на сбор данных и не связаны с системами управления. Эксперимент, проведенный на АЭС «Команчи-Пик», показал возможность измерения беспроводными датчиками ряда показателей, в том числе мощности дозы радиоизлучения как на территории АЭС, так и за её пределами. «Персонал АЭС воспринял это новшество с большим энтузиазмом, поскольку это экономило массу усилий и времени, им не нужно было перемещаться из одного здания в другое, и все данные появлялись на экранах их компьютеров», – рассказывает господин Шанкар. Отчет о работе этой системы был задокументирован и опубликован. С тех пор беспроводные датчики были внедрены еще на нескольких станциях. «Существуют опасения, что беспроводной способ передачи данных недостаточно защищен с точки зрения кибербезопасности и есть вероятность взлома такого канала передачи данных», – высказывает опасения глава рабочей группы. Поэтому беспроводные технологии используются пока только для систем мониторинга. Вторая потенциальная проблема – это электромагнитные помехи, способные помешать передаче сигналов с беспроводных датчиков. Но она может быть решена внедрением специальных стандартов, которым будет необходимо следовать при проектировании беспроводных систем. Кроме того, беспроводные технологии могут применяться для мониторинга и передачи данных в системах поставарийного мониторинга. «На определенном этапе подготовки нашего отчета мы задумались о том, что беспроводные технологии могут применяться в системах поставарийного мониторинга. Участники нашей группы высказали очень интересные предложения, которые получат свое отражение в отчете», – отметил Рамеш Шанкар.

Преимущества и риски

А могут ли беспроводные технологии использоваться в системах управления? Член рабочей группы, Дуайт Клейтон, представляющий национальную лабораторию в Оак-Ридже, не исключает такую возможность. «При подготовке данного отчета мы не рассматриваем использование беспроводных технологий в системах управления. Но мы, безусловно, имеем в виду такую возможность на будущее, так как беспроводные технологии имеют массу преимуществ», – считает Клейтон. Главное из них – отсутствие необходимости прокладывать и затем обслуживать километры медных проводов, используемых на действующих АЭС в настоящее время. Основная часть проводов – это сигнальные кабели. И по мере старения атомной станции такие кабели нуждаются в замене, а это очень затратное мероприятие. Использование беспроводных датчиков позволяет экономить значительные средства. Таким образом, замена приборов для сбора данных на беспроводные оправданна с экономической точки зрения как для действующих, так и для строящихся атомных станций. Беспроводные датчики могут быть весьма полезны при сборе данных не только для мониторинга текущего состояния оборудования, но и для прогнозирования его остаточного срока службы, чтобы вовремя предотвратить отказ. Проводными технологиями такую информацию просто невозможно собрать, так как часто просто нет места для подключения дополнительных проводов. Тем не менее есть несколько опасений по поводу использования беспроводных технологий. «Например, может случиться так называемая пассивная атака, когда кто-то получает несанкционированный доступ к данным и может узнать, что происходит на станции», – продолжает эксперт из Оак-Риджа. Однако от таких несанкционированных проникновений существуют методы защиты, в частности шифрование каналов, позволяющее не допустить несанкционированного доступа к данным. Также существуют методы идентификации, в частности генерация идентификационных кодов методом случайных чисел. «Еще одной проблемой могут стать так называемые активные атаки, когда кто-то наводит активные радиочастотные помехи в системе, позволяющие вывести оборудование из строя методом DOS-атаки. Есть и другие типы активных атак. Например, ввод заведомо ложных данных. Чтобы предотвратить такие ситуации, существуют методы идентификации и аутентификации. И в целом при проектировании системы необходимо закладывать ее отказоустойчивость», – считает Клейтон.

А как в России?

Действительно, а как обстоят дела с применением беспроводных технологий на российских АЭС? По словам директора департамента проектирования АСУ ТП АО «РАСУ» Алексея Черняева, наиболее перспективными сферами применения беспроводных технологий в АСУ ТП АЭС являются четыре направления: поставарийный мониторинг, внутриреакторный контроль, диагностика, а также общестанционные системы, где внедрение подобной технологии позволит сократить количество кабельных связей. «При этом с учетом консервативного подхода мы считаем, что на данный момент рано применять беспроводные технологии в системах безопасности», – отметил наш собеседник. В настоящее время на действующих российских АЭС беспроводные технологии используются в системах контроля радиационной обстановки, осуществляющих мониторинг ситуации в 30-километровой зоне вокруг атомной станции. Но для проектируемых АЭС закладывается возможность их использования на удаленных объектах общестанционной части, таких как береговые насосные станции и, частично, объекты водно-химического режима. Возможно также их применение для пускорезервных котельных. Что касается экономического эффекта от внедрения беспроводных технологий в диагностике, то он, по мнению Алексея Черняева, зависит от концепции обслуживания объекта.

«К примеру, если насос находится на обслуживании внешней организации, использование беспроводных датчиков позволит его своевременно заменить. Если же насос обслуживает эксплуатирующая организация и запасной лежит рядом, на складе, установка беспроводных датчиков может быть экономически не очень выгодна, так как в случае отказа оборудование будет быстро заменено специалистами этого же объекта», – считает глава департамента. Также для оценки экономической эффективности важно учитывать жизненный цикл объекта. При использовании кабельных связей, требующих хотя бы однократной замены на протяжении жизненного цикла, экономический эффект от использования беспроводных технологий может быть весьма высок. Если же жизненный цикл объекта составляет 10 лет при ресурсе кабеля в 30 лет, то применение беспроводной связи может быть экономически не оправданно.

Блестящие перспективы

К радости сторонников внедрения беспроводных технологий, у Wi-Fi на АЭС все же есть будущее. По мнению главы рабочей группы Рамеша Шанкара, в ближайшее время беспроводное оборудование будет применяться все более и более широко. «У беспроводных технологий – блестящие перспективы: их себестоимость падает, возможности программного обеспечения постоянно растут. Словом, применение беспроводных технологий будет постоянно расширяться», – уверен Шанкар. Беспроводные технологии позволяют значительно экономить средства для энергокомпаний, а в условиях жесточайшей конкуренции вопросы эффективности играют одну из ключевых ролей.

К проводным датчикам подключено минимум два кабеля, метр которого может стоить несколько тысяч долларов, прокладка кабеля занимает много времени, для дополнительных датчиков требуется прокладка новых каналов, а эти мероприятия требуют дополнительного лицензирования. Использование беспроводных датчиков снимает все эти проблемы. Однако на данном этапе не стоит задачи любой ценой снизить стоимость АЭС. Их применение может привести к появлению новых угроз для безопасности АЭС. Поэтому сегодня главная задача экспертов просчитать возможные риски и максимально их снизить. Если имеется вероятность взлома и проникновения в систему управления, что может привести к катастрофе, внедрение невозможно без стопроцентной гарантии надежности. На данном этапе мы находимся в самом начале пути применения беспроводных технологий на АЭС. В МАГАТЭ полагают, что по этому пути необходимо идти с максимальной осторожностью, маленькими шагами, чтобы быть полностью уверенными в том, что все системы защищены от кибератак, и исключить даже малейший риск потери управления станцией.