Розробка методології оцінки вразливості ядерної установки в умовах війни

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorБібік, Тимофій Вікторович
dc.contributor.authorБорзенков, Владислав Валерійович
dc.date.accessioned2026-08-31T11:23:00Z
dc.date.available2026-08-31T11:23:00Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractБорзенков В. В. Розробка методології оцінки вразливості ядерної установки в умовах війни. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 143 «Атомна енергетика» (галузь знань 14 «Електрична інженерія»). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2026. Загальна характеристика роботи Актуальність теми. Забезпечення фізичного захисту (ФЗ) ядерних установок (ЯУ) традиційно базувалося на «парадигмі мирного часу», закріпленій у рекомендаціях МАГАТЕ (зокрема INFCIRC/225/Rev.5). Проте повномасштабна військова агресія проти України та окупація Запорізької АЕС виявили фундаментальну невідповідність міжнародних стандартів реаліям сучасної війни. Сучасні конфлікти характеризуються застосуванням високоточної зброї, засобів радіоелектронної боротьби (РЕБ) та масованим використанням безпілотних літальних апаратів (БпЛА). Традиційні моделі оцінки вразливості не враховують загрози державного рівня, можливість втрати операційного контролю над об’єктом та цілеспрямоване руйнування систем зовнішнього життєзабезпечення (зовнішнього енергоживлення). Це зумовлює гостру необхідність розробки нової методології оцінки вразливості, яка б дозволяла кількісно визначати рівень захищеності ЯУ в умовах активних бойових дій та деградації державного регулювання. Зв’язок роботи з науковими програмами. Дослідження виконано в межах науково-дослідних робіт кафедри атомної енергетики НТУУ «КПІ ім. Ігоря Сікорського», спрямованих на підвищення стійкості об’єктів критичної інфраструктури України. Мета дослідження – розроблення науково обґрунтованих підходів до вдосконалення системи фізичного захисту (СФЗ) ядерних установок України з урахуванням ризиків воєнного часу, зокрема загроз повітряного характеру та руйнування систем зовнішнього життєзабезпечення. Об’єкт дослідження – система фізичного захисту ядерних установок в умовах воєнних загроз. Предмет дослідження – методи та моделі оцінки вразливості ЯУ до сучасних воєнних загроз із застосуванням імовірнісних методів аналізу ризику. Методи дослідження. У роботі використано: системний аналіз нормативноправової бази; методи імовірнісного аналізу ризику (PSA); математичне моделювання процесів виявлення та нейтралізації повітряних цілей; концепцію «глибокого ешелонування» в нових умовах. Наукова новизна отриманих результатів - Вперше розроблено інтегровану методологію оцінки вразливості ЯУ, яка поєднує класичні детерміновані сценарії з імовірнісними моделями ризику, що дозволяє кількісно оцінювати захищеність об’єкта в динамічних умовах війни. - Вперше запропоновано модель «ешелонованої проєктної загрози», яка включає параметри виявлення малорозмірних повітряних цілей (БпЛА) та ефективність засобів радіоелектронної боротьби (РЕБ). - Удосконалено методологію імовірнісного аналізу ризику (PSA) через введення коефіцієнта динамічної вразливості, що залежить від стану зовнішньої енергомережі та працездатності систем РЕБ. - Дістали подальшого розвитку підходи до ешелонування захисту, де до традиційних зон обмеження доступу додано зони раннього попередження (5–10 км) та зони некінетичного впливу. Основний зміст роботи Розділ 1. Криза класичної парадигми фізичного захисту ЯУ в умовах війни. У розділі проведено деконструкцію «мирної парадигми». Доведено, що міжнародні конвенції та рекомендації МАГАТЕ (NSS No. 13, No. 20) створюють юридичний вакуум у ситуаціях окупації, оскільки покладають відповідальність виключно на державу-оператора, не враховуючи втрату нею фактичного контролю. Критика моделі SNL: Фундаментальна тріада «Виявлення-ЗатримкаРеагування» (D-D-R) колапсує, коли противник використовує артилерію або БпЛА, які миттєво долають фізичний периметр. Правовий аналіз: Виявлено «організаційний параліч» у чинних Правилах ФЗ (Наказ ДІЯРУ № 116), які не містять протоколів дій у разі руйнування периметра бойовими діями або дискредитації пропускного режиму силами агресора. Концептуальна прогалина: Встановлено, що класичний підхід МАГАТЕ розмежовує «nuclear security» та «national security», що робить цивільні ЯУ беззахисними перед державними воєнними загрозами. Розділ 2. Оцінка сучасних воєнних загроз для об’єктів атомної енергетики. На основі аналізу подій на Чорнобильській та Запорізькій АЕС (2022-2024 рр.) ідентифіковано критичні вектори атак. Кейс ЗАЕС: Описано інверсію системи фізичного захисту, коли засоби ФЗ використовуються окупаційними силами для утримання об’єкта, а не для його захисту. Загроза «Blackout»: Обґрунтовано, що пріоритетною метою ворога є не руйнування реакторного відділення (захищеного контайнментом), а знищення відкритих розподільчих пристроїв (ВРП) та ліній зв’язку, що призводить до зупинки систем охолодження. БпЛА як основний інструмент: Проаналізовано типи дронів (камікадзе, розвідувальні) та їх здатність обходити традиційні системи РЛС через малу ЕПР та низьку висоту польоту. Розділ 3. Методологія кількісної оцінки вразливості від повітряних атак. У цьому розділі представлено головний науковий результат - розширену математичну модель ризику R: R = Psucc C, де Psucc – ймовірність успішної атаки, C – величина наслідків. - Параметр виявлення (Ptotal_D): Розроблено модель кумулятивної ймовірності виявлення, яка базується на поєднанні даних від РЛС та акустичних датчиків. Доведено, що для БпЛА типу «Shahed» або «FPV» ефективність лише радіолокаційних засобів не перевищує 40–50%, що потребує впровадження мультисенсорних систем. - Енергетична стійкість: Введено розрахунок кінетичної енергії удару БпЛА (Ek). Проведено порівняльний аналіз здатності бетонних укриттів витримувати детонацію бойової частини вагою 5–50 кг. - Кейс-стаді: На прикладі автотрансформатора АЕС показано, що встановлення антидронових сіток та засобів локальної РЕБ знижує ймовірність критичного пошкодження з 0,85 до 0,12. Розділ 4. Висновки та пропозиції щодо вдосконалення нормативної бази. Сформовано конкретний пакет законодавчих ініціатив: - Закон № 2064-IV: Пропонується розширити визначення «проєктної загрози», включивши до неї засоби повітряного нападу державного рівня. - Постанови КМУ (№ 1337, № 625, № 327): Обґрунтовано необхідність коригування порядків функціонування державної системи ФЗ для інтеграції засобів РЕБ та ППО. - Накази ДІЯРУ (№ 169, № 176, № 179): Запропоновано перехід від якісних експертних оцінок вразливості до кількісних імовірнісних моделей, описаних у Розділі 3. - Економічний ефект: Доведено, що кількісна методика дозволяє оптимізувати витрати на СФЗ, вибираючи конфігурацію засобів із максимальним показником Ptotal при мінімально необхідних ресурсах. Висновки Результати дослідження дозволяють вирішити важливу наукову задачу - створення теоретичного та інструментального базису для захисту об'єктів атомної енергетики в умовах сучасної війни. Впровадження запропонованої методології забезпечить: - Адаптацію систем фізичного захисту до атак БпЛА та засобів повітряного нападу. - Можливість кількісного обґрунтування інвестицій у засоби РЕБ та ППО для потреб АЕС. - Підвищення живучості критичної інфраструктури в умовах втрати зовнішнього енергопостачання та деградації логістичних ланцюгів. Практичне значення роботи підтверджується можливістю використання її результатів органами державного регулювання, експлуатуючими організаціями та військовими підрозділами, що здійснюють охорону ЯУ.
dc.description.abstractotherBorzenkov V. V. Development of a Methodology for Assessing the Vulnerability of a Nuclear Installation under Wartime Conditions. – Qualifying scientific work on the rights of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy (PhD) in Specialty 143 "Nuclear Power Engineering" (Field of Study 14 "Electrical Engineering"). – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2025. General Characteristics of the Work Relevance of the Topic. The provision of physical protection (PP) for nuclear installations (NIs) has traditionally been based on the "peacetime paradigm" enshrined in IAEA recommendations (specifically INFCIRC/225/Rev.5). However, the full-scale military aggression against Ukraine and the occupation of the Zaporizhzhia NPP have revealed a fundamental discrepancy between international standards and the realities of modern warfare. Contemporary conflicts are characterized by the use of high-precision weapons, electronic warfare (EW) tools, and the mass deployment of unmanned aerial vehicles (UAVs). Traditional vulnerability assessment models do not account for state-level threats, the possibility of losing operational control over the facility, or the targeted destruction of external life-support systems (external power supply). This necessitates the development of a new vulnerability assessment methodology capable of quantifying the security level of an NI under active combat operations and the degradation of state regulation. Connection of the Work with Scientific Programs. The research was conducted within the framework of scientific research projects of the Department of Nuclear Power Engineering at NTUU "Igor Sikorsky KPI," aimed at increasing the resilience of Ukraine's critical infrastructure. Research Objective is to develop scientifically grounded approaches to improving the physical protection system (PPS) of nuclear installations in Ukraine, considering wartime risks, particularly aerial threats and the destruction of external support systems. Research Object is the physical protection system of nuclear installations under military threats. Research Subject consists of methods and models for assessing the vulnerability of NIs to modern military threats using probabilistic risk analysis methods. Research Methods. The study utilizes: systemic analysis of the regulatory and legal framework; probabilistic safety/risk assessment (PSA/PRA) methods; mathematical modeling of aerial target detection and neutralization processes; and the concept of "defense-in-depth" in new environments. Scientific Novelty of the Results - For the first time, an integrated methodology for NI vulnerability assessment has been developed, combining classical deterministic scenarios with probabilistic risk models, allowing for a quantitative evaluation of facility security in dynamic wartime conditions. - For the first time, a "layered design basis threat" model is proposed, which includes parameters for detecting small-sized aerial targets (UAVs) and the effectiveness of electronic warfare (EW) assets. - The probabilistic risk analysis (PSA) methodology has been improved by introducing a dynamic vulnerability coefficient that depends on the state of the external power grid and the operability of EW systems. - Approaches to layered defense have been further developed, adding early warning zones (5–10 km) and non-kinetic impact zones to traditional accessrestricted areas. Main Content of the Work Section 1. Crisis of the Classical Paradigm of NI Physical Protection under Wartime Conditions. This section deconstructs the "peacetime paradigm." It is proven that international conventions and IAEA recommendations (NSS No. 13, No. 20) create a legal vacuum in occupation scenarios, as they place responsibility solely on the operator state without accounting for its loss of actual control. - Critique of the SNL Model: The fundamental "Detection-DelayResponse" (D-D-R) triad collapses when the adversary utilizes artillery or UAVs that bypass the physical perimeter instantaneously. - Legal Analysis: "Organizational paralysis" is identified in current PP Rules (SNRIU Order No. 116), which lack protocols for actions in the event of perimeter destruction by combat operations or the discredit of access control by aggressor forces. - Conceptual Gap: It is established that the classical IAEA approach separates "nuclear security" from "national security," leaving civilian NIs defenseless against state military threats. Section 2. Assessment of Modern Military Threats to Nuclear Power Facilities. Based on the analysis of events at the Chornobyl and Zaporizhzhia NPPs (2022–2024), critical attack vectors are identified. - Zaporizhzhia NPP Case: Describes the inversion of the physical protection system, where PP assets are used by occupying forces to hold the facility rather than protect it. - "Blackout" Threat: It is substantiated that the enemy's priority is not the destruction of the reactor building (protected by containment) but the destruction of outdoor switchgear (OSG) and communication lines, leading to the failure of cooling systems. - UAVs as a Primary Tool: Analyzes types of drones (kamikaze, reconnaissance) and their ability to bypass traditional radar systems due to low radar cross-section (RCS) and low-altitude flight. Section 3. Methodology for Quantitative Vulnerability Assessment against Aerial Attacks. This section presents the primary scientific result- an expanded mathematical risk model R: R = Psucc C, where Psucc is the probability of a successful attack and C is the magnitude of consequences. - Detection Parameter (Ptotal_D): A cumulative detection probability model has been developed based on the fusion of data from radar and acoustic sensors. It is proven that for UAVs like "Shahed" or "FPV," the efficiency of radar alone does not exceed 40–50%, requiring the implementation of multi-sensor systems. - Energy Resilience: A calculation of the kinetic energy of a UAV impact (Ek) is introduced. A comparative analysis of the ability of concrete shelters to withstand the detonation of warheads weighing 5–50 kg was conducted. - Case Study: Using the example of an NPP autotransformer, it is shown that the installation of anti-drone nets and local EW assets reduces the probability of critical damage from 0.85 to 0.12. Section 4. Conclusions and Proposals for Improving the Regulatory Framework. A specific package of legislative initiatives has been formed: - Law No. 2064-IV: It is proposed to expand the definition of "Design Basis Threat" (DBT) to include state-level aerial attack assets. - CMU Resolutions (No. 1337, No. 625, No. 327): The need to adjust the operational procedures of the state PP system to integrate EW and Air Defense assets is justified. - SNRIU Orders (No. 169, No. 176, No. 179): A transition from qualitative expert vulnerability assessments to the quantitative probabilistic models described in Section 3 is proposed. - Economic Effect: It is proven that the quantitative methodology allows for the optimization of PPS costs by selecting the configuration of assets with the maximum Ptotal using minimum necessary resources. Conclusions The research results allow for the resolution of a significant scientific task - the creation of a theoretical and instrumental basis for the protection of nuclear power facilities under modern warfare conditions. The implementation of the proposed methodology will ensure: - Adaptation of physical protection systems to UAV attacks and aerial assault assets. - The possibility of quantitative justification for investments in EW and Air Defense assets for NPP needs. - Increased survivability of critical infrastructure under conditions of external power loss and degradation of logistic chains. The practical significance of the work is confirmed by the possibility of using its results by state regulatory bodies, operating organizations, and military units performing NI security duties.
dc.format.extent241 с.
dc.identifier.citationБорзенков, В. В. Розробка методології оцінки вразливості ядерної установки в умовах війни : дис. … д-ра філософії : 143 Атомна енергетика / Борзенков Владислав Валерійович. – Київ, 2026. – 241 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/82775
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectкомплекс інженерно-технічних засобів
dc.subjectядерна безпека
dc.subjectактивна зона
dc.subjectфізичний захист
dc.subjectядерна установка
dc.subjectядерний реактор
dc.subjectвоєнні загрози
dc.subjectбезпілотні літальні апарати
dc.subjectбезпека АЕС
dc.subjectАЕС
dc.subjectударні хвилі
dc.subjectімовірнісний аналіз ризику
dc.subjectпроєктна загроза
dc.subjectсистема фізичного захисту
dc.subjectкваліфікація
dc.subjectcomplex of engineering and technical means
dc.subjectnuclear safety
dc.subjectcore area
dc.subjectphysical protection
dc.subjectnuclear facility
dc.subjectnuclear reactor
dc.subjectmilitary threats
dc.subjectunmanned aerial vehicles
dc.subjectnuclear power plant safety
dc.subjectnuclear power plant
dc.subjectshock waves
dc.subjectprobabilistic risk analysis
dc.subjectdesign threat
dc.subjectphysical protection system
dc.subjectqualification
dc.subject.udc621.039
dc.titleРозробка методології оцінки вразливості ядерної установки в умовах війни
dc.title.alternativeDevelopment of a Methodology for Assessing the Vulnerability of a Nuclear Installation under Wartime Conditions
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Borzenkov_dys.pdf
Розмір:
4.11 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (АЕ)
Дисертації (вільний доступ)