Ajasta riippuvien tekijöiden vaikutuksen arviointi todennäköisyyspohjaisessa riskianalyysissä
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden 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
2014-09-30
Department
Major/Subject
Systeemi- ja operaatiotutkimus
Mcode
F3008
Degree programme
Teknillisen fysiikan ja matematiikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
61 + 8
Series
Abstract
Ydinvoimalaitosten todennäköisyyspohjaisessa riskianalyysissä laskennan perustulos on ajasta riippumaton keskimääräinen arvio laitoksen sydänvauriotaajuudelle. Ajasta riippuvat analyysit tutkivat riskitason ja sydänvauriotaajuuden muutosta ajan funktiona ja pyrkivät määrittämään hetkellistä riskiä nostavia tekijöitä. Tässä diplomityössä määritetään Loviisa 1-voimalaitosyksikön ajasta riippuva sydänvauriotaajuus. Analyysit keskittyvät pääosin laitoksen tehoajolle ja lisäksi vuosihuollon aikainen aikariippuva sydänvauriotaajuus käsitellään lyhyesti. Tehoajolla ajasta riippuvat tekijät jakautuvat kahteen kategoriaan ja ne on valittu riskiperusteisesti tärkeysmittojen avulla. Ensimmäinen kategoria on laitoksen laitteiden yksittäis- ja yhteisvikojen perustapahtumat, joiden ajasta riippuva todennäköisyys muuttuu koestuskierron mukaan. Toinen kategoria on vuorokauden ja vuodenajan mukaan vaihtelevat perus- ja alkutapahtumat. Tapahtumat kuvaavat mm. meriveden pinnankorkeus-, tuuli-, levä-, salama- ja öljyriskien vaihtelua sekä työvuorojen vaihtumista laitoksella. Analyysit suoritetaan pääosin RiskSpectrum-ohjelmistolla ja muutamia analyysejä taulukkolaskentaohjelmistolla. Laskennassa tarvittavat parametrit määritetään voimalaitoksen kunnossapitohistorian avulla. Laskennan pohjana käytetään PSA13-riskimallia, joka kuvaa voimalaitosyksikön vuoden 2013 vuosihuollon jälkeistä tilaa. Tulosten perusteella Loviisa 1-voimalaitosyksikön sydänvauriotaajuudella on selvä aikariippuvuus. Verrattuna keskimääräiseen sydänvauriotaajuuteen tehoajolla koestuskiertojen huomiointi aiheuttaa noin kahdeksan prosentin vaihtelun sydänvauriotaajuuden aikasarjaan. Aikasarjassa tapahtuu vaihtelevaa piikittymistä viikon välein, koska kaikki alle vuoden koestusvälit ovat yhden viikon monikertoja. Lisäksi sydänvauriotaajuudessa on selkeä lineaarinen trendi yhden ja kahden vuoden koestuskiertojen takia. Peräkkäisten vuosien sydänvauriotaajuuksissa ei havaita merkittävää eroa. Vuodenaikariippuvat ilmiöt mallinnetaan kuukausiperusteisesti. Analyysien perusteella lokakuu, maaliskuu ja heinäkuu ovat korkeamman riskin kuukausia. Talvikuukaudet marraskuusta helmikuuhun ovat vastaavasti matalamman riskin kuukausia ja muut kuukaudet ovat lähellä sydänvauriotaajuuden keskiarvoa. Vuodenaikariippuvista tapahtumista merkittävin vaikutus on korkeaan meriveteen, voimakkaisiin tuuliin, voimakkaaseen salamointiin sekä erilaisiin samanaikaisiin luonnonilmiöihin liittyvillä alkutapahtumilla. Vuorokaudenaikariippuvista tapahtumista työvuorojen vaihtelu näkyy siten, että ilta- ja yövuoron aikaan riski on hieman koholla päivävuoroon verrattuna, koska mahdollisia turvallisuustoimenpiteitä on suorittamassa vähemmän henkilöstöä. Kaksi vuorottain kolmea riskiperusteisesti tärkeää moottoriventtiiliä koskevaa koestusta aiheuttaa sydänvauriotaajuuteen viikon välein toistuvan diskreetin piikin. Vuosihuollon aikaan ajasta riippuva sydänvauriotaajuus on koholla tehoajoon verrattuna ja vaihtelee seisokkivakiotilojen mukaan. Diplomityössä saavutettiin sille asetetut tavoitteet ja aikaisempia ajasta riippuvia tarkasteluita laajennettiin.The basic result of probabilistic risk assessment of a nuclear power plant is a stationary estimate of the core damage frequency. Time-dependent analyses aim to evaluate the risk level and core damage frequency as a function of time and aim to identify factors that increase the temporal risk. This master’s thesis determines the time-dependent core damage frequency of the Loviisa-1 nuclear power plant unit. Analyses focus mainly on the power operation of the plant and time-dependent core damage frequency during planned outage is also discussed shortly. The time-dependent phenomena are divided into two categories during power operation and risk-based selection is made using importance measures. The first category is the basic events that cover single failures and common-cause-failures and their probability varies over time due to testing cycle. The second category is basic events and initiating events that vary based on time of the day or time of the year. Events describe for example variations in sea level, wind, algae, lightning and oil risks as well as work shifts at the plant. Calculations are mainly performed with RiscSpectrum software and also spreadsheet software is used in some analyses. Necessary parameters are defined using maintenance history of the plant. The base of the calculation is PSA13-risk model which describes the state of the plant after the year 2013 scheduled outage. Based on the results the core damage frequency of the Loviisa-1 unit is clearly time-dependent. Compared to the average core damage frequency during power operation the testing cycles cause circa 8 percent variation in the core damage frequency time series. Peaks in the time series can be observed on one week interval because all the test cycles are multiples of one week. In addition a clear linear trend exists in core damage frequency due to one and two year test cycles. Core damage frequencies of consecutive years do not differ significantly. Phenomena varying during the year were modelled on monthly basis. Based on the results the risk is higher during October, March and July. During the winter months from November to February risk is lower and in other months close to the average of the core damage frequency. The most significant events are related to high sea level, strong winds, powerful lightning and simultaneous natural events. As time of the day dependent events, work shifts cause the risk to be slightly higher during evening and night shift compared to day shift. The reason is greater amount of personnel at the plant during day shift which enables completion of safety related tasks more certainly. Two alternately performed equipment tests concerning three risk significant motor operated valves result in weekly discreet peaks in the core damage frequency time series. During scheduled outage the risk varies depending on the shutdown state and is higher compared to the core damage frequency during power operation. The objectives of the master’s thesis were achieved and previous time-dependent analyses were expanded.Description
Supervisor
Salo, AhtiThesis advisor
Jänkälä, KalleKeywords
PRA, PSA, ydinvoima, ydinturvallisuus, aikariippuva, sydänvauriotaajuus, RiskSpectrum, PRA, PSA, nuclear power, nuclear safety, time-dependent, core damage frequency, RiskSpectrum
