Moninkertaisuusperiaatteen soveltamisvaihtoehtojen vaikutus ydinvoimalaitoksen turvallisuustoimintojen luotettavuuteen
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2024-05-20
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
fi
Pages
84 + 11
Series
Abstract
Ydinvoima on merkittävä vähäpäästöinen energianlähde, jonka käyttö on tarkkaan säänneltyä turvallisuusriskien vuoksi. Ydinturvallisuutta varmistetaan syvyyssuuntaisen turvallisuusperiaatteen ja moninkertaisten turvajärjestelyiden avulla, jotta käytöstä saavutettava hyöty on suurempi suhteessa siitä aiheutuviin haittoihin. Turvallisuusjärjestelmät on suunniteltu inhimillisten virheiden ja laitevikojen minimoimiseksi, ja niiden suunnittelussa hyödynnetään (N+1) tai (N+2)-vikakriteereitä. Onnettomuuksien estämisessä ja hallinnassa korostuvat tarkka suunnittelu, laadukas toteutus ja tehokas käyttötoiminta, jotka perustuvat laskennallisiin ja kokeellisiin turvallisuusanalyyseihin. Tässä diplomityössä tutkitaan moninkertaisuusperiaatetta ydinvoimalaitosten turvallisuuden näkökulmasta, keskittyen erityisesti reaktorisydämen jäähdyttämiseen ja vesi-inventaarin ylläpitoon. Työssä analysoidaan YVL-ohjeiden (N+1)- ja (N+2)-vikakriteereitä ja tutkitaan erilaisia tapoja saavuttaa vastaava tai korkeampi turvallisuustaso. Tutkimuksessa hyödynnettiin DIGREL-projektissa luotua PRA-mallia. Työssä tutkitaan valittua turvallisuustoimintoa suuressa jäähdytteenmenetysonnettomuudessa. Tutkimuksessa keskitytään kahteen turvallisuusjärjestelmään: ensisijaisena reaktorin hätäsyöttövesijärjestelmä ja varmentavana reaktorin hätäjäähdytysjärjestelmä. Molemmilla järjestelmillä oli neljä osajärjestelmää, joista jokainen on yhtä kykenevä toteuttamaan turvallisuustoiminnon. Tavoitteena on selvittää konkreettisen esimerkin muodossa, miten turvallisuustoiminnon luotettavuus riippuu sitä toteuttavien diverssien järjestelmien redundanttisuudesta ja keskinäisistä riippuvuuksista. Tuloksista käy ilmi, että redundanssien vähentämistä voidaan kompensoida kolmannen diverssin (N+0)-vikakriteerin täyttävä järjestelmän avulla, sekä vähentämällä turvallisuustoimintojen sekä niiden tukijärjestelmien keskinäisiä riippuvuuksia. Kolmannen diverssin järjestelmän lisäämisen hyödyt korostuivat tilanteissa, joissa reaktorisydämen hätäjäähdytysjärjestelmä täyttää (N+1) tai (N+0)-kriteerit. Työssä lisäksi havaitaan, että turvallisuustoimintojen luotettavuuteen vaikuttavat redundanttisuuden lisäksi monet muut tekijät, kuten riippuvuudet, koestus ja huolto.Nuclear power is an important low-emission energy source that is strictly regulated due to safety risks. Nuclear safety is ensured by the principle of defence-in-depth and several safety arrangements to ensure that the benefits outweigh the risks. Safety systems are designed to minimize human errors and equipment failures, by using (N+1) and (N+2) failure criteria. In accident prevention and management, the emphasis is on precise design high-quality implementation and efficient operation based on computational and experimental safety analyses. This thesis examines the principle of redundancy from the perspective of nuclear power plant safety, focusing particularly on reactor core cooling and maintaining the water inventory. The study analyses the (N+1) and (N+2) failure criteria outlined in the YVL guides and investigates various methods to achieve an equivalent or higher level of safety. The research was conducted using the Probabilistic Risk Assessment (PRA) model developed in the DIGREL-project. The study examines the safety function in a large loss-of-coolant accident (ALOCA). The focus is on two safety systems: the reactor’s emergency feedwater system (primary) and emergency core cooling system (secondary). Each system consists of four subsystems, each capable of performing the safety function independently. The goal is to investigate, through a concrete example, how the reliability of the safety function depends on the redundancy of diverse systems implementing it and their interdependencies. The results indicate that the reduction of redundancies can be compensated by implementing a third diverse safety system that meets the (N+0) failure criterion, and by reducing the interdependencies between safety functions and their support systems. The benefits of adding a third diverse safety system are emphasized in situations, where the reactor’s emergency core cooling system meets the (N+1) or (N+0) failure criterion. Additionally, the study observes that factors affecting the reliability of safety functions include not only redundancy but also various other factors such as dependencies, testing, and maintenance.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Suurnäkki, OlliKeywords
ydinturvallisuus, moninkertaisuusperiaate, redundanttisuus, PRA, vikakriteerit
