The nuclear safety provisions of light water small modular reactors and their regulatory compatibility in Finland

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-06-14
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Conversion Processes
Mcode
ENG3069
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)
Language
en
Pages
57 + 2
Series
Abstract
This master's thesis delivers an overview of the main safety considerations required when licensing small modular reactors (SMRs) in Finland. The scope of this work is narrowed to SMR designs employing light water reactor (LWR) technology, and these designs are examined in the context of the Finnish nuclear regulatory framework. This thesis focuses on nuclear safety, which works to mitigate ``unintended conditions or events leading to radiological releases from authorised activities'', as defined by the World Nuclear Association. The central tenets of nuclear safety and the safety of other production modes are addressed in the first chapter to lay the ground for the rest of the text. These notions, such as the three fundamental safety functions and a number of safety principles, are then applied in the context of SMRs to evaluate how they seek to attain nuclear safety. As it turns out, light water SMRs are developed almost entirely along the same safety principles as the current fleet of power reactors. Still, the thesis identifies multiple disparities between the current safety practices and some of the proposed designs, as unconventional means are used for the common ends. The thesis points out four distinguishing characteristics when viewing the issue of SMR safety against the current Finnish legislation as well as the Regulations and Guides by the Radiation and Nuclear Safety Authority. These key areas require attention if better conformation and feasibility is to be attained for SMRs in the future. The four characteristics are (1) siting a reactor near human activity, (2) exceptional reliance on one or two passive safety systems, (3) forgoing the containment building or other established safety provisions, and (4) the need for scalability of the licensing and qualification processes to ensure financial feasibility. The four viewpoints are applied in the case of NuScale SMR to tie the topics discussed to a concrete example.

Tämä diplomityö on katsaus niihin turvallisuusnäkökohtiin, joita kohdataan lisensoitaessa pieniä modulaarireaktoreja (small modular reactor, SMR). Tekstin aihepiiri rajoittuu kevytvesijäähdytteisiin SMR-malleihin, ja näitä käsitellään suomalaisen lainsäädännön puitteissa. Tämä opinnäytetyö rajoittuu ydintuvallisuuteen, jonka tavoite maailman ydinenergiajärjestö World Nuclear Associationin määritelmän mukaan on hallita ja vähentää tahattomaan radioaktiivisen päästöön johtavia tilanteita. Työn alussa esitellään ydinturvallisuuden lähtökohdat sekä kontekstin laajentamiseksi verrataan ydinvoiman turvallisuutta muiden energiantuotantomuotojen turvallisuuteen. Sen jälkeen pääturvallisuustoimintoja ja turvallisuusperiaatteita sovelletaan SMR:ien kohdalla sen selvittämiseksi, millä keinoin näissä aiotaan huolehtia ydinturvallisuudesta. Osoittautuu, että kevytvesi-SMR:t lähtökohtaisesti seurailevat suurten kevytvesireaktoreiden turvallisuusperiaatteita. Lukuisia poikkeavuuksia silti tunnistetaan, kun käytössä olevia tapoja toteuttaa ydinturvallisuutta verrataan SMR-konseptien paikoin epätavallisiin ratkaisuihin. Tässä työssä tunnistetaan neljä erityispiirrettä, kun SMR:ien turvallisuusnäkökohtia tarkastellaan suomalaisen lainsäädännön sekä Säteilyturvakeskuksen määräysten ja ohjeiden valossa. Nämä piirteet on huomioitava, jotta SMR:t voisivat olla sekä säännöstön mukaisia että kannattavia. Tunnistetut erityispiirteet ovat (1) laitospaikka lähellä ihmistoiminnan keskuksia (2) poikkeuksellinen turvautuminen yksittäiseen passiiviseen mekanismiin (3) suojarakennuksesta tai muusta vakiintuneesta turvallisuusjärjestelystä luopuminen ja (4) tarve mukauttaa lisensointi- ja kelpoistusmenettelyjä taloudellisen kannattavuuden mahdollistamiseksi. Näitä neljää näkökohtaa sovelletaan konkreettisesti NuScale SMR:n tapauksessa.
Description
Supervisor
Sand, Andrea
Thesis advisor
Saarelainen, Lasse
Keywords
nuclear safety, SMR, NuScale, STUK regulations, YVL guides, licensing
Other note
Citation