STUK:n vaatimukset automaation suunnittelulle ja toteutukselle ATS Syysseminaari 21.11.2014 21.11.2014 1
Automaatiojärjestelmien on oltava yhteensopivia ydinlaitoksen kokonaisturvallisuustavoitteiden kanssa Järjestelmien on oltava yhteensopivia valvottavien / suojattavien / ohjattavien voimalaitosprosessien ja puolustuslinjojen kanssa Erityisesti on huomioitava: Syvyyspuolustuksen toteutuminen ja puolustuslinjojen itsenäisyys (riippumattomuus) laitostasolla Vikakriteerivaatimusten toteutuminen (N+2 ja N+1) laitostasolla Erilaisuusperiaatteen toteutuminen laitostasolla Ympäristöolosuhteiden kesto OERATOR TERMINAL MMI LANT STATUS DATABASE OR-GATE AND-GATE SAFETY CLASS 2 SAFETY CLASS 3 NON SAFETY REACTOR RESSURE Y RESS. LEVEL LY< < ROTECTION SYSTEM SAFETY RELATED I&C SG RESS GRADIENT dr> LT< D SG LEVEL LR< CONOL&LIMITATION SYSTEM UB< DIESEL BUS VOLTAGE UB< RIORITY LOGIC BUS A RESSU- RIZER T OEN FROM GRID Y REACTOR SC3 ROCESS SYNC TO CLOSE BUS B DIESEL GENERATOR OEN R FEED WATER G D OEN START D I&C D I&C STEAM TO TUBINE LANT STEAM GENERATOR (SG) 21.11.2014 2
Arkkitehtuuri, eli automaatiojärjestelmäkokonaisuuden yhteistoiminnan huomioiminen laitostasolla Arkkitehtuuritason suunnittelun merkitys on korostunut nykyaikaista ohjelmistopohjaista automaatiota käyttävillä laitoksilla Wanhan ajan automaatiossa järjestelmät olivat tekniikan rajoitusten vaikutuksesta luonnostaan melko itsenäisiä Nykyisillä väyläpohjaista tiedonsiirtoa käyttävillä tekniikoilla on helppo luoda monimutkaisia riippuvuuksia eri toimintojen, järjestelmien ja puolustuslinjojen välille Selkeät fysiikan lakeihin perustuvat vikojen leviämistavat virtapiireissä ovat korvautuneet virtuaaliympäristöillä, joissa vikojen leviämien on vaikeammin ennustettavaa ja hallittavaa DIVERSE MEASUREMENTS DIVISIONAL/REDUNDANCY SEARATION IS NOT RESENTED IN THIS SLIDE OWERED BY DEC LINE ELECICITY OWERED BY DEC LINE I&C NON-SAFETY I&C SC3 CONOL/ LIMITATION I&C SC2 ROTECTION I&C OST ACCIDENT MANAGEMENT HYSICALLY ONE WAY ONLY I&C DIVERSE ROTECTION HYSICALLY ONE WAY ONLY DIVERSITY 1 DIVERSITY 2 LOW SAFETY SWITCHBOARDS MAIN SAFETY SWITCHBOARDS S AFETY MMI SBO BACKED SWITCHBOARDS NON- SAFETY MMI EXTERNAL SYSTEMS SAFETY MMI ONE OR THE OTHER DIVERSE SAFETY MMI LOW SAFETY ACTUATORS HYSICALLY ONE WAY ONLY SAFETY ACTUATORS SAFETY ACTUATORS DIVERSE SAFETY ACTUATORS (IF NEEDED) LOW NON-SAFETY SAFETY CLASS 3 SAFETY CLASS 2 ELECICAL&SIGNAL ISOLATION HYSICAL SIGNAL ATH CUTTING SWITCH HIGH OUT RIORITY SELECTOR MEASUREMENT ANSMITTER NORMAL OERATION / ANTICIATED EVENTS MANAGEMENT LINE CAABILITY TO DRIVE LANT TO ALL STATES ACCIDENTS MANAGEMENT LINE CAABILITY TO DRIVE LANT TO CONOLLED AND SAF E SHUTDOWN STATES DEC MANAGEMENT LINE CAABILITY TO DRIVE LANT TO CONROLLED STATE Toisiaan varmentavien perättäisten puolustuslinjojen riippumattomuus on varmistettava arkkitehtuuritasolla laadittavilla suunnittelusäännöillä ja arkkitehtuuritasolle tehtävällä testauksella ja analyyseillä Seuraavan puolustuslinjan on kyettävä rajoittamaan edellisen linjan virhetoiminnan tai vian laitostason seuraukset hyväksyttäviksi Arkkitehtuuritasolla täytyy luoda perusta myös järjestelmien tietoturvaratkaisuille HYSICALLY ONE WAY ONLY I&C SAM MANAGEMENT SAM BATTERY BACKED S WITCHBOARDS SAM MMI SAM ACTUATORS SAM MANAGEMENT LINE 21.11.2014 3
Automaatiojärjestelmiltä vaadittavat ominaisuudet 1/2 Automaatiojärjestelmän on täytettävä yleiset ydinlaitoksen järjestelmävaatimukset Monikertaisuus, erilaisuus, erottelu sekä syvyyssuuntainen puolustus erustuvat toiminnallisuus-, luotettavuus- ja vikasietoisuusvaatimuksiin Luotettavuusvaatimukset Turvallisuusluokitus on tehty luotettavuusvaatimusten perusteella, joten se vaikuttaa suoraan myös automaatiojärjestelmien laatuvaatimuksiin MMI IGGERING EVENT Y LY< dr> LR< UB< A RIORITY LOGIC G D LANT STATUS DATABASE B D I&C D I&C < DESIGN ERROR ROTECTION SYSTEM OEN COMMANDS LT< UB< SAFETY RELATED I&C Y D OR-GATE AND-GATE CONOL&LIMITATION SYSTEM R T SAFETY CLASS 2 FAULT OR ERROR SAFETY CLASS 3 CONSEQUENCE FAULT NON SAFETY 21.11.2014 4
Automaatiojärjestelmiltä vaadittavat ominaisuudet 2/2 Yhteensopivuus laitosympäristön kanssa Kelpoistaminen ympäristöolosuhteisiin, kuten onnettomuustilanteen aikaiset olosuhteet tai seisminen ja muu värähtelykestoisuus Sähköiset häiriöt, sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Tietoturvallisuus Käyttöliittymä, langaton ohjaus Kelpoisuuden osoitus täydellisellä testauksella on usein ja varsinkin ohjelmistopohjaisessa tekniikassa mahdotonta, koska testattava tila-avaruus on liian laaja, mitä puutetta kompensoidaan: Vaiheistamalla tarkkaan suunnittelu ja testaus (suunnittelun elinkaarimalli, V&V) Dokumentoimalla (vaatimustenhallinta, konfiguraationhallinta) Hallitsemalla jäännösriskiä seuraavalla puolustuslinjalla järjestelmien toiminta on kyettävä koestamaan määrävälein 21.11.2014 5
Esimerkki automaatioprojektin vaiheistuksesta ja siihen liittyvästä kelpoistuksesta, periaatesuunnitteluvaihe aluu tarvittaessa Ylätasoilta järjestelmälle tulevien vaatimusten kokoaminen => järjestelmän alustavan vaatimusmäärittelyn runko Järjestelmän ja sen laitteiden suunnittelun, hankinnan, toteutuksen ja käyttöönoton laadunhallinnan alustava suunnittelu => alustava laatusuunnitelma Järjestelmän toteutusperiaatteiden ja karkean rakenteen suunnittelu => järjestelmän periaatesuunnitelma ja alustavan vaatimusmäärittelyn täydentäminen Kelpoistusaineisto STUKille SAR tai periaatesuunnitelma (hyväksyttäväksi) Alustava vaatimusmäärittely Alustava laatusuunnitelma Alustavat analyysit turvallisuus- ja käytettävyysvaatimusten täyttymisestä (esim. VVA, vikasietoisuusanalyysi ja RA) Alustavat analyysit Järjestelmän ja sen laitteiden kelpoistustoimenpiteiden alustava suunnittelu => alustava kelpoistussuunnitelma Alustava kelpoistussuunnitelma Järjestelmän, laadunhallinnan, analyysien ja kelpoistustoimenpiteiden todentaminen soveltuviksi verrattuna alustavaan vaatimusmäärittelyyn => alustava turvallisuusarvio Luvanhaltijan alustava turvallisuusarvio 21.11.2014 6
Esimerkki automaatioprojektin vaiheistuksesta ja siihen liittyvästä kelpoistuksesta, järjestelmäsuunnitteluvaihe Ylätasoilta järjestelmälle tulevien vaatimusten kokoaminen => järjestelmän vaatimusmäärittelyn runko Kelpoistusaineisto FSAR tai järjestelmän ennakkotarkastusaineisto (hyväksyttäväksi) aluu tarvittaessa Järjestelmän ja sen laitteiden suunnittelun, hankinnan, toteutuksen ja käyttöönoton laadunhallinnan suunnittelu => laatusuunnitelma Järjestelmän rakenteen suunnittelu => järjestelmän suunnitelma ja vaatimusmäärittelyn täydentäminen Järjestelmän laitteiden valinta (ja hankinta) => alustavat soveltuvuusarvio t Järjestelmän ja sen laitteiden kelpoistustoimenpiteiden suunnittelu => kelpoistussuunnitelma Analyysit turvallisuus- ja käytettävyysvaatimusten täyttymisestä (esim. VVA, vikasietoisuus-analyysi ja RA) Järjestelmän vaatimusmäärittely Järjestelmän ja laitteiden laatusuunnitelma Järjestelmän analyysit Järjestelmän ja laitteiden kelpoistussuunnitelma Järjestelmän, laadunhallinnan, analyysien ja kelpoistustoimenpiteiden todentaminen soveltuviksi verrattuna vaatimusmäärittelyyn => turvallisuusarvio Alustava soveltuvuusarvio (ks.seuraava kalvo) Luvanhaltijan turvallisuusarvio (tiedoksi ) 21.11.2014 7
Esimerkki automaatioprojektin vaiheistuksesta ja siihen liittyvästä kelpoistuksesta, laitevalinta Ylätasoilta järjestelmälle tulevien vaatimusten kokoaminen => laitteen käyttöpaikkakohtainen vaatimusmäärittely Järjestelmän ja sen laitteiden laatusuunnitelma Järjestelmä- tai laitekohtainen kelpoistussuunnitelma Kelpoistusaineisto Alustava soveltuvuusarvio (hyväksyttäväksi TL2, tiedoksi TL3) Laitteen käyttöpaikkakohtainen vaatimusmäärittely Sopivan laitteen valinta käyttöpaikkaan Laitteen valmistajan ilmoittamien ominaisuuksien vertailu vaatimusmäärittelyyn aluu tarvittaessa Laitteen hankintaprosessi Kuvaus laitteesta Laitteen yksityskohtainen kelpoistuksen suunnittelu => testiohjelma Tiedot valmistajasta Laitteen valinnan todentaminen käyttöpaikkakohtaista vaatimusmäärittelyä vasten => alustava soveltuvuusarvio Tiedot/suunnitelmat tyyppitesteistä ja hyväksynnöistä sekä testausorganisaatiosta 21.11.2014 8
aluu tarvittaessa Esimerkki automaatioprojektin vaiheistuksesta ja siihen liittyvästä kelpoistuksesta, laitteen valmistus ja lopullinen kelpoistus Laitteen valmistus ja valmistuksen aikaiset laadunhallinnan toimenpiteet Tehdaskokeet/tarkastukset Tyyppihyväksynnät / -testit Kelpoistusaineisto Lopullinen soveltuvuusarvio (hyväksyttäväksi TL2, tiedoksi TL3) Tyyppihyväksyntöjen ja testien tulokset Yhteenveto valmistuksenaikaisen laadunhallinnan tuloksista Luvanhaltijan arvio laitteen vaatimustenmukaisuudesta Yhteenveto tehdaskokeiden tuloksista Kuljetus laitospaikalle oikkeamat alustavasta soveltuvuusarviosta ja perustelut niiden hyväksyttävyydelle (hyväksyttäväksi) Laitteen suunnittelun ja valmistuksen laadunhallinnan arviointi (TL2 + LOCA) Luvanhaltijan vastaanottotarkastus Käyttökokemusanalyysi 21.11.2014 9
Esimerkki automaatioprojektin vaiheistuksesta ja siihen liittyvästä kelpoistuksesta, asennus ja käyttöönotto aluu tarvittaessa Järjestelmän ja laitteiden asennus => asennusdokumentaatio Järjestelmän ja sen laitteiden kelpoistussuunnitelma (järjestelmäsuunnitteluvaiheesta) Laitteiden testiohjelmat (laitevalintaprosessista) Luvanhaltijan asennustarkastus => asennustarkastuksen tulosaineisto Järjestelmän ja sen laitteiden koeohjelma Vaatimusmäärittelyt aikaisemmista vaiheista Luvanhaltijan käyttöönottotarkastuksen osa 1 (valinnainen, todetaan koekäyttövalmius) Laitteiden ja järjestelmän koekäyttö => koekäytön tulosaineisto Luvanhaltijan käyttöönottotarkastus osa 2 (järjestelmän on oltava vaatimusten mukainen ja avointen asioiden on oltava suljettuja) => käyttöönottotarkastuspöytäkirja Ydintekninen käyttö Koekäyttöohjelmat (hyväksyttäväksi) Koekäytön tulosraportit (hyväksyttäväksi) Mahdolliset poikkeamaraporttit (hyväksyttäväksi) STUKin suorittama järjestelmän käyttöönottotarkastus (harkinnanvarainen ja luvanhaltijan tarkastusta valvova) Kelpoistusaineistot STUKille 21.11.2014 10