Ydinturvallisuuden parantaminen nykyisissä ydinvoimalaitoksissa

Transkriptio

1 Ydinturvallisuuden parantaminen nykyisissä ydinvoimalaitoksissa Eija Karita Puska VTT ja

2 2 Nykyiset voimalaitokset Gen II, Gen III, Gen III+ Suomessa: Loviisa 1 & 2 Olkiluoto 1 & 2 Olkiluoto 3 Mahdolliset uudet laitokset

3 Ydinturvallisuuden parantamisen välineet 3 Suoraan voimalaitoksiin kohdistuvat toimet Laitosmuutokset Käyttö- ja kunnossapito, ikääntyminen merkittävä tekijä Organisaation toimintaan liittyvät parannukset Ydinturvallisuuden parantamiseen liittyvä tutkimus Kansalliset ydinturvallisuuden tutkimusohjelmat VTT:n ja yliopistojen oma- ja yhteisrahoitteiset hankkeet tutkimusohjelmien ulkopuolella Tilaustutkimus Fortumin oma tutkimusohjelma TVO:n oma tutkimusohjelma Kansainväliset ohjelmat (EU FP7, OECD/NEA, NKS,USNRC, IAEA) Suoraan voimalaitoksiin kohdistuvat toimet ja tutkimus ovat jatkuva, vuorovaikutteinen prosessi, ei kaksi erillistä saareketta

4 4 Loviisa 1 &2, ajankohtaista (lähde: Ydinenergian käytön turvallisuusvalvonta, vuosiraportti 2006, STUK-B 75/ huhtikuu 2007) Käyttölupa Fortum Power and Heat Oy jätti hakemuksen KTM:lle Käyttöluvan jatkaminen Loviisa 1:lle 20 vuodella ja Loviisa 2:lle 23 vuodella Nykyinen käyttölupa päättyy Loviisa 1 & 2 automaation uusiminen (ml. Valvomo, koulutussimulaattori) Merkittävin meneillään oleva laitosmuutoshanke Alkoi vuonna 2004 Toteutetaan vaiheittain vuosihuoltojen yhteydessä Valmis vuonna 2014

5 5 Laitosmuutokset, esimerkkejä (lähde: Ydinenergian käytön turvallisuusvalvonta, vuosiraportti 2006, STUK-B 75/ huhtikuu 2007) Loviisa 1 & 2 korkeapaineisen hätäjäähdytysjärjestelmän pumppujen uusinta Molemmilla laitosyksiköillä vaihdetaan kaksi korkeapaineisen hätäjäähdytysjärjestelmän pumppua uudentyyppisiin Syynä pumpputyypin vaihtoon varaosien huono saatavuus ja järjestelmän toiminnan luotettavuuden parantaminen Toteutettu Loviisa 2:lla vuosihuollossa 2006 Toteutetaan Loviisa 1:lla vuosihuollossa 2008

6 6 Laitosmuutokset, esimerkkejä (lähde: Ydinenergian käytön turvallisuusvalvonta, vuosiraportti 2006, STUK-B 75/ huhtikuu 2007) Olkiluoto 1 korkeapaineturbiinien ja välitulistimien uusiminen v. v 2006 Hyötysuhteen parantaminen, vanhojen välitulistinten rajoitettu elinikä Olkiluoto 1 höyrynkuivaimen uusiminen v Höyrynkosteuden alentaminen (annosnopeuksien alentaminen) Olkiluoto 1 turbiinilaitoksen automaation uudistus v Vanhan järjestelmän varaosien saannin vaikeutuminen, kunnossapidon helpottuminen, luotettavuuden parantaminen, häiriöherkkyyden pienentäminen Olkiluoto 1 keskijännitekoneistojen uusiminen v Ikääntyminen, varaosatilanne, koneistojen saattamien nykyvaatimuksia vastaaviksi Vastaavat toteutettu Olkiluoto 2:lla v. 2005

7 7 Olkiluoto 3 (lähde: Ydinenergian käytön turvallisuusvalvonta, vuosiraportti 2006, STUK-B 75/ huhtikuu 2007) Turvallisuusanalyysien arviointi STUKissa v. 2006, poimintoja: Transientti- ja onnettomuusanalyysit, mallien kehitystä ja analyysejä VTT:llä Palo- ja tulva-analyysit, riippumattomia analyysejä VTT:llä Rakennuksia koskevat analyysit Vertailuanalyysit vakavien onnettomuuksien lähdetermin analysoimiseksi VTT:llä

8 Ydinturvallisuuden tutkimus Suomessa 8 Kansalliset ydinturvallisuuden tutkimusohjelmat Tutkimuksen selkäranka, laajuus noin 6 M vuonna 2007 Voimakkaasti sidoksissa ydinenergialakiin Tilaustutkimus Selkeästi lisensiointiin ja laitosmuutoksiin liittyvää tutkimusta VTT:n ja yliopistojen oma- ja yhteisrahoitteiset hankkeet tutkimusohjelmien ulkopuolella Täydentäviä, pienehkö volyymi edellisiin verrattuna Valmiuksien luomista, uuden kehittämistä joka ei mahdu/sovellu kansalliseen ohjelmaan eikä ole tilaustutkimusta Fortumin oma tutkimusohjelma Merkittävä, laaja-alainen, 5 osa-aluetta, kokonaislaajuus vuonna 2006 luokkaa 2 M TVO:n oma tutkimusohjelma Merkittävä, laajuus vuonna 2006 luokkaa 2 M

9 Division of Nuclear Research Funding in Finland in Others 1% Fusion 11% Nuclear Waste Management 54% SAFIR 17% Reactor Safety 34% KYT 4%

10 Funding Sources of Nuclear Research in Finland in Tekes 5% Others 2% EU 6% VTT 12% Research funds (VYR) 13 % Power companies 62 %

11 11 Ydinenergialain 7 a luvussa asetetut vaatimukset 53 a velvollisuus osallistua sellaisen tutkimustoiminnan rahoittamiseen, jonka tarkoituksena on varmistaa,, että jos ilmenee ydinlaitosten turvallisen käytön kannalta uusia seikkoja, joita ei ole ollut mahdollista ottaa ennalta huomioon, viranomaisten saatavilla on riittävästi ja kattavasti sellaista ydinteknistä asiantuntemusta ja muita valmiuksia,, joita käyttäen voidaan tarvittaessa viivytyksettä selvittää tällaisten seikkojen merkitystä. 53 d tutkimushankkeiden on oltava tieteellisesti korkeatasoisia ja niiden tulosten on oltava julkaistavissa ja tuloksien käytettävyys ei saa rajoittua vain yhden luvanhaltijan ydinlaitoksiin.

12 12 Ydinvoimalaitoksen turvallisuuden varmistaminen Ennaltaehkäisevä taso Suojaavataso Vaikutuksia lieventävä taso Ydinvoimalaitos, sen suunnittelu, rakentaminen ja muutosten hallinta Ydinvoimalaitoksen käyttökuntoisuus Turvallisuuden analysointi Ydinvoimalaitoksen ja sen toimittajien organisaatioiden toiminta Alkutapahtumat Etenemisen esteet Laitostoiminnot

13 Turvallisuushaasteita 13 Laitoksen suunnittelu, rakentaminen ja muutosten hallinta tieteen ja teknologian kehityksen huomioiminen vakavat onnettomuudet Turvallisuuden arviointi deterministiset analyysit ja kokeellinen toiminta (polttoaineen korkea palama, mallit) riskitietoinen turvallisuuden hallinta (living PSA sovellutukset, sisäiset ja ulkoiset uhat, automaatio ja inhimilliset tekijät) laitoksen elinkaari ja turvallisuuden arviointi kokonaisvaltaisesti Ikääntymisen hallinta Loviisa 1 ja 2 laitosyksiköiden käyttölupahakemus, 50 vuoden käyttöikä Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden käyttölupa ~ 40 vuoden ikään 2018, väliarviointi 2008 Olkiluoto 3 suunnitteluperusteena 60 vuoden käyttöikä Turvallisuuskulttuuri, organisaation toiminta ja inhimilliset tekijät arviointimenetelmien kehittäminen turvallisuusjohtaminen ja muutosten hallinta verkottuva toimintaympäristö sukupolven vaihdos uudet teknologiat

14 Kansallinen ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimus : ohjelma Runkosuunnitelma v Ohjelman organisointi Ohjelman tavoite, asettaminen, hallinto, hanketyypit, mittarit, julkisuus, koulutus, tiedonvaihto, kansainvälinen yhteistyö Tutkimus, 8 tutkimusaluetta, jokaisesta alueen kuvaus substanssialueen tavoiteltavat haasteet ja tavoiteltavat tulokset poikkitieteelliset tavoiteltavat haasteet ja tavoiteltavat tulokset

15 15 -ohjelman organisointi Perusperiaate sama kuin SAFIR Muutokset: johtoryhmä johtoryhmään asiantuntijajäsenet SKI ja TTL strategiatyö, proaktiivinen rooli (esim. suositus hakehakun suuntaamisesta) tukiryhmät 8 tukiryhmää tukiryhmä on hankkeen JOHTORYHMÄ alueen tutkimuksen strateginen suunnitteluvastuu poikkitieteelliset projektit hallinnollisesti, jossain tukiryhmässä ja tieteellinen ohjaus ad hoc ryhmässä ad hoc ryhmät perustetaan poikkitieteellisille hankkeille ja jäseniä tukiryhmistä, joiden alueeseen tutkimus liittyy voidaan perustaa myös tarpeen mukaan yhden tukiryhmän alueella projektipäällikön apuna asiantuntijaryhmä, jolla ei hallinnollista vastuuta

16 Hanketyypit 16 Lain vaatimukset: ei saa koskea vain yhtä laitosta, edistää osaamisen ja työkalujen ylläpitämistä, tieteellisesti korkeatasoista Hankekokonaisuus vuosittain VYR:lle (laki) 8 aluetta ja halutaan enemmän kuin 1 hanke/alue Yksi/monivuotiset Enemmän projektinomaista lähestymistä (alku, loppu ja tulokset) Lupausjärjestelmä, formaali rahoituspäätös/vahvistus vuosittain Useampivuotisista projekteista hankehaussa esitetään päivitetty projektisuunnitelma Rahoitusrakenne: VYR/omarahoitus tutkimuslaitokset ja -organisaatiot VYR max. 60 % kokonaisrahoituksesta yliopistot ja korkeakoulut VYR max. 100 % marginaalikustannuksista Mittarit näkökulmat: vaikuttavuus, resurssit ja uusiutuminen, prosessit ja rakenteet sekä talous

17 Tutkimusohjelman tehtävät 17 Varmistaa, että maassa on riittävästi pätevää osaamista, eli Kehitetään turvallisuustutkimuksen ohjelmistoja ja tutkimuslaitteita ja menetelmiä Koulutetaan uusia osaajia, erityisen tärkeä tilanteessa, jossa huomattava osa voimalaitosten, STUKin ja VTT:n alalla toimivasta henkilöstöstä aloitti uransa voimalaitosten valmistumisen aikoihin Turvaa tutkimuksen pitkäjänteisyyttä, tarvitaan kuitenkin rinnalle le voimakas ja jatkuva tilaustutkimuskysyntä riittävän asiantuntijajoukon ylläpitämiseksi Tärkeä verkosto, tiedonvälityskanava kotimaassa ja ulkomaisiin projekteihin/projekteista

18 18

19 projektit vuonna hakemusta VYRille syksyllä 2006, anottiin 4,339 M, käytettävissä 2,528 M VYR rahoitus ydinenergialain mukaan vuosittain 220 /MWth käyttöluvan mukaan Suomessa käytössä & rakenteilla olevista laitoksista Monivaiheinen arviointiprosessi ( tukiryhmät, johtoryhmä, KTM-esitys esitys,, STUK ja YEN lausunnot) VYR teki lopulliset rahoituspäätökset / , hankkeet ovat kuitenkin olleet käynnissä alkaen 30 tutkimushanketta vuonna 2007 Ohjelman kokonaislaajuus v htv ja 6,1 M

20 VYR &Total Funding Funding 2007 k euro VYR Total Human Automation Core Thermal Severe Materials Concrete PSA Research Area

21 VYR Funding VYR funding 2007 Concrete 9 % PSA 9 % Human 6 % Automation 11 % Core 14 % Materials 23 % Severe 11 % Thermal 17 %

22 Total Funding total funding 2007 Concrete 13 % PSA 8 % Human 5 % Automation 9 % Core 16 % Materials 23 % Severe 13 % Thermal 13 %

23 Funding Sources funding in 2007 Others 12 % VYR 44 % VTT 38 % EU 1 % NKS 2 % Fortum 2 % TVO 1 %

24 Cost Distribution in cost distribution in 2007 Travel 5 % Mat&suppl 4 % Ext serv 4 % Other 4 % Personnel 83 %

25 Esimerkkejä tutkimusaiheista 25 Poimintoja päättyneen ydinturvallisuuden tutkimusohjelman SAFIR tutkimusaiheista Tutkimus jatkuu aihealueilla uudessa ohjelmassa nelivuotiskaudella

26 Reactor physics analysis PSG (Probabilistic Scattering Game) 26

27 Reactor physics analysis MultiTrans 27

28 Computer Simulation of Ultrasonic Testing 28

29 Risk-informed in-service inspection 29

30 Bellows Fatigue Unit 30

31 Analysis of BWR Suppression Pool Behavior 31

32 32 MULTIPHYSICS Fully coupled CFD FEA Fluid Structure Interaction (FSI) calculations

33 33 Development of APROS containment model The project of 2005 was related mainly on containment model development. The improvements included following topics.

34 Development of APROS containment model (cont.) 34

35 Condensation Pool Test Facility An intermediate scale experimental set-up enabling studies of different phenomena taking place in a BWR suppression pool during steam/gas discharge 35

36 Pressure oscillations in the blowdown pipe 36

37 PACTEL for PWR studies 37 The PACO project was introduced to initiate and plan a PACTEL facility related project proposal for OECD, including experimental project planning and precalculations. Present scheme is to deliver the final proposal after a specialist meeting on the subject.

38 IMPACT Testing Facility 38 IMPACT test facility has been designed to study and measure the impact forces that would arise when an aircraft crashes against a structure or nuclear power station. The target has been a concrete wall with rebars and the missile a steel or aluminium pipe.

39 HECLA facility for investigation of metallic core melt-concrete interaction 39

40 Experimental testing of interface designs 40 Getting acquainted with and testing of different design concepts, i.e. Function Oriented Displays, Ecological Information Displays and presently available advanced displays. Study was a collaboration with HRP, EdF and University of Toronto.

41 Operator experiences on working in screen-based control rooms The project focused on gathering of operators experiences regarding working in digitalized screen-based control rooms. 41

42 Model of organizational factors and safety 42 Organizational drift and local optimizing of practices

43 Organizational challenges of safety critical organizations 43

44 Two Model Monte Carlo tool 44 A two model Monte Carlo tool has been developed to run Monte Carlo using CFD fire simulations needed in large NPP compartments.

45 New flame spread measuring instruments 45

46 46 Osallistuminen kansainvälisiin tutkimusohjelmiin Volyymi merkittävästi pienempi kuin kansallinen tutkimus, kuitenkin tärkeitä kansainvälisten yhteyksien kannalta Raportointi valtaosin tutkimusohjelman yhteydessä EU FP6 ja FP7 Taitekohta, hakemuksia sisällä FP7, FP6 hankkeet jatkuvat OECD/NEA Suomi mukana melkein kaikissa hankkeissa Suuria kansainvälisiä koeohjelmia ja tietokantahankkeita Halden-yhteistyö NKS Pohjoismainen ulottuvuus, pieni volyymi USNRC CSARP, CAMP (MELCOR- ja RELAP/TRACE-tietokoneohjelmat) IAEA Asiantuntijatyöryhmät