Mélységi védelem PSA és üzemzavarok

Átírás

1 Mélységi védelem PSA és üzemzavarok

2 Mélységi védelem Kindulás: Az üzemeltető személyzet időnként tévedhet A berendezések néha elromlanak A tervezésnek lehetnek hiányosságai

3 Defense-in-Depth Concept (classical definition) Defense-in-depth is an element of the reactor safety philosophy It employs successive compensatory measures to prevent/control accidents or mitigate damage if a malfunction or accident occurs at a nuclear facility Defense-in-depth ensures that safety will not be wholly dependent on any single element of design, construction, maintenance, or operation

4 Defense-in-Depth Concept (new definition) Scenario Defense-in-Depth Risk management program Accident prevention strategies Accident mitigation strategies PSA Design Defense-in-Depth Barrier-Defense-in-Depth Inherent safety features Engineered safety features Process Defense-in-Depth Regulatory requirements Management/operation oversight Plant performance monitoring Technical Specifications

5 A mélységi védelem szintjei 1. szint 2. szint 3. szint 4. szint 5. szint Abnormális üzemeltetés és hibák megelőzése Abnormális üzemi jelenségek kézbentartása és meghibásodások detektálása Tervezési üzemzavarok kézbentartása Balesetek kifejlődésének megelőzése és súlyos balesetek következményeinek enyhítése Jelentős kibocsátások radiológiai hatásának mérséklése Konzervatív tervezés és magas minőség alkalmazása a tervezésnél és üzemeltetésnél Szabályozó, határoló és védelmi rendszerek és felügyelet Beépített biztonsági berendezések és üzemzavari eljárásrendek Megfelelő intézkedések és baleseti eljárásrendek Telephelyen kívüli vészhelyzeti válaszok

6 1. szint Világos, érthető definíciók Megfelelő tartalékok a 2. szintre lépés valószínűségének minimalizálására Elegendő reakcióidő az operátoroknak Ember-gép kapcsolat Anyagok megfelelő megválasztása Megfelelő üzemeltetési utasítások, monitorozás Adatrögzítés, kiértékelés, gyakorlati tapasztalatok hasznosítása Átfogó megelőző karbantartás a biztonsági rendszerek jelentőségével összhangban

7 2. szint Zóna stabilitása, visszacsatolások Figyelem a lehetséges negatív körülményekre Tervezési elvek: redundancia, egymáshoz viszonyított elhelyezkedés, minősítés Mérések, diagnosztikai eszközök Automatikus beavatkozás Periodikus tesztelés, ellenőrzés (így észrevehető a biztonsági rendszerek esetleges degradálódása)

8 3. szint Aktív és passzív rendszerek a gátak épségének fenntartására Biztonsági rendszerek megbízhatóságának biztosítása Redundanciával Közös módú meghibásodás kizárása Minősítés baleseti körülményekre (kibírja-e vagy sem) Tesztelhetőség biztosítása: egyértelmű legyen, hogy működik-e vagy sem Automatizálás az emberi hiba kiszűrésére

9 4. szint Baleseti szituációk kezelése: Az erőmű fő paramétereinek monitorozása A szubkritikusság biztosítása A zónahűtés visszaállítása és hosszútávú biztosítása A konténment integritásának biztosítása (nem szabad túlterhelni!) Ha lehetséges, vissza kell nyerni az ellenőrzést Ha nem, meg kell kezdeni a telephelyi és külső baleseti intézkedéseket

10 5. szint Még ha a 4. szint sikeresnek is bizonyul, fel kell készülni az 5. szintre Fel kell mérni a várható dózisteljesítményeket, érintett terület nagyságát, lakosság számát stb. Be kell vonni a felelős szervezeteket

11 Lásd ábra INSAG mélységi védelem koncepciója

12 Elfogadható és elfogadhatatlan kockázat

13 PSA és mélységi védelem PSA: felméri a kockázatokat, potenciális veszélyforrásokat Lehetőséget teremt, hogy megismerjük, minek lehet súlyos következménye A sérülékeny pontokra lehet összpontosítani a figyelmet

14 Mi a PSA? Konzisztens és integrált modell egy komplex berendezés biztonságának megítélésére. Elvi és matematikai eszközökből áll, amelyek a berendezés biztonságának számszerűsítését szolgálják. Abban tér el a determinisztikus elemzéstől, hogy módszeres megközelítést ad balesethez vezető eseménysorok meghatározására, azonosítására, azok gyakoriságának becslésére. A PSA vizsgálja a balesethez vezető eseménysort, annak valószínűségét és következményeit. A PSA-nak három szintje van: 1, a létesítmény biztonságának vizsgálata 2, a zónaolvadás hatása, 3, a szennyeződés következményeinek vizsgálata

15 PSA Determinisztikus elemzések nem adnak számszerű kockázati értékeket A PSA lehetőséget teremt a kockázat becslésére Fő kérdés: mekkora a zónaolvadás valószínűsége? Milyen állapotokon keresztül juthat oda az erőmű?mekkora ezek valószínűsége?

16 A PSA elemei Kiinduló események elemzése Baleseti eseménysorok elemzése Biztonsági berendezések sikeres működésére vonatkozó kritériumok megfogalmazása Rendszerelemzés Emberi tényező vizsgálata Helyben és a világon rendelkezésre álló adatok elemzése Meghibásodások elemzése A zónaolvadás valószínűségének számszerűsítése Az eredmények értelmezése, értékelése

17 A PSA felosztása A PSA terjedelmének meghatározása Az üzemeltetési folyamatok megismerése, információgyűjtés A vizsgálandó kezdeti események kiválasztása (a PSA csak akkor lehet teljes, ha ezt jól csinálják meg!) Baleseti eseménysorok modellezése (mi a rendszer válasz egy kezdeti eseményre) eseményfa, hibafa Rendszermodell készítése, vizsgálata hibafa szerkezete, valószínűségek Adatgyűjtés, rendszerezés, elemzés Baleseti eseménysorok elemzése programok

18 Esemény beillesztése a PSA-ba Alapvetően két kiváltó eseménytípus létezik: 1.Az esemény tranzienst hoz létre, az üzem kilép a normális üzemmódból. 2.Az esemény hatása csak annyi, hogy egyes eszközök degradálódnak, anélkül, hogy azonnali hatása lenne. A két eset nem zárja ki egymást. LOCA Inititiator (1.0E-03 /yr) 1 (Probability) Initiating Event R Reactor Protection System 1.0E-05 ~ 1 E ECCS ~1 1.0E-02 (1 train unavailable at LOCA) Unavailability of a Safety System Sequence End Status (CCDP) CD (1.0E-02) ATWS ~ = CD (1.0E-05)

19 Részletes PSA eseményvizsgálat Kiváltó események altípusai: Failure of the Auxiliary Grid Connection Failure of the Main Grid Connection Failure of Runback to Houseload Sequence End Status Csak más eseményekkel együtt jön létre tranziens (trip) 1 No Plant Trip No Plant Trip - Plant runs in house load Példa: Villamos hálózat hosszúideig tartó kiesése "Emergency Power Case" - Total Loss of external grid, failure of runback 0.05

20 Kezdeti események kiválasztása Kezdeti esemény minden olyan üzemi esemény, amely az üzem normális működését megzavarja, és alkalmas arra, hogy zónaolvadáshoz vezessen attól függően, hogy az egyes védelmi berendezések működnek vagy nem A kezdeti eseményt a PSA terjedelmével összhangban kell kiválasztani (100% telj., leállás stb., külső esemény, csak belső) A kiválasztás módja: mérnöki tapasztalat, korábbi ilyen lista, elemzés, üzemviteli tapasztalat

21 Üzemzavarok A Csernobil óta bekövetkezett üzemzavarokat vizsgáljuk A vizsgálat nem teljes, mert nem áll minden információ rendelkezésre NAÜ INSAG (International Safety Advisory Group) jelentéseit vesszük alapul Több információs rendszer is működik, de ezek sajnos nem teljesek (pedig lehetne belőlük okulni )

22 Tervezési hibák Általában rejtve maradnak Többszörös áttekintés (tervező, ellenőr, hatóság stb.) ellenére nem veszik észre Néha csak akkor jelentenek problémát, ha extrém körülmények adódnak

23 Példák Palo Verde (USA) Unit 2, 1996: földelési hiba miatt egyszerre tűz a vezénylőben és az üzemzavari vezénylőben emiatt a tűz utáni leállítást szolgáló berendezések nem működtek redundancia, diverzitás Monju (Japán), 1995: nátriumhűtéses gyorsreaktor kb. 750 kg folyékony nátrium folyt ki, tüzet okozva. Ok: csővezetéki hőmérők zsebeinél repedések keletkeztek

24 Építési, gyártási okok Japán: vinil-klorid szalagot használtak egy építkezés során, hogy beazonosítsák a csöveket. Magas hőmérsékleten (üzembe helyezés előtti tesztek során) klorid ionok keletkeztek, reakcióba léptek a fémmel. Nyomáspróbák miatt repedés terjedt.

25 Anyaghibák Davis-Besse, lásd lentebb Magnox-ok grafit moderátora radiolízis Ezt lelassítandó metánt adagoltak a széndioxid hűtőgázhoz, ami felgyorsította a korróziót AGR-ek is hasonlóan jártak

26 Berendezések, komponensek meghibásodása EPRI szerint a meghibásodások nagy része (kb. 10%) közös módú meghibásodás (egyszerre több hasonló berendezés hibásodik meg) NRC felmérése 1999: Dízel-generátorok 9,7% Szivattyúk (üzemzavari hűtő, kiegészítő tápvíz) 8% Biztonsági szelepek: 11.8% Az esetek 1%-ában ezek az összes adott típusú berendezés meghibásodásához vezetnek

27 Külső hatások Árvíz Tornádó Repülőgép-rázuhanás Villámcsapás, EM interferencia Telephelyi vagy azon kívüli szállítási baleset Robbanás Csővezetés-baleset Gáz és folyadék-kibocsátások (toxiukus, robbanékony stb.) Vízi élőlények (hűtővíz elzárása) Földrengések Külső tűz

28 Belső események LOCA Tűz (turbina!) Szekunderköri üzemzavarok Emberi hibák Szabályzatok megszegése Dokumentációs hiányosságok Terrortámadás

29 Lásd 53. oldal Statisztikák

30 68. oldal Davis Besse 2002

31 73. oldal Phillipsburg 2001

32 75. oldal Kozloduj 2006