lső környezeti hatásokkal szembeni biztonsága

Átírás

1 Az atomerőművek külsk lső környezeti hatásokkal szembeni biztonsága A Paksi Atomerőmű földrengés-biztonsága Dr. Katona Tamás, tudományos tanácsadó, PA Rt.

2 Miről l szól l az előad adás? Miért aktuális a nukleáris energetikáról l beszélni? Miért érdekes a külsk lső környezeti hatásokr sokról, eseményekr nyekről l beszélni? Külső környezeti hatások és s az atomerőművek biztonsága A paksi atomerőmű földrengésbiztonsága A paksi atomerőmű külső környezeti hatásokkal szembeni biztonsága

3 Miért aktuális a nukleáris energetikáról l beszélni? A nukleáris energetika szerepe nagy világ OECD EU Magyaror- szág 441 blokk több mint reaktor év 350 blokk több mint 8000 reaktor év 16 % 24 % 150 blokk 34 % 4 blokk 38 %

4 Felismerések sek Az atomenergia alkalmazása nélkn lkül l a fejlett világ g nem tudja biztosítani tani magának azt a stratégiai függetlenséget get és s ellátás-stabilit stabilitást, st, ami biztonsági és gazdasági gi okokból l nélkn lkülözhetetlen, és s kompenzálja a kőolaj- és s földgf ldgáz z importtól l való függőséget. get. A világ g energia-fogyaszt fogyasztása, sa, következk vetkezésképp az ebből fakadó környezet-terhelés s annak ellenére növekedni n fog, hogy a felhasználás s hatékonys konyságát és s a megújul juló energia-forr források kihasználását t a fejlett világ g kiemelten preferálja lja.

5 A nukleáris energetika útkeresésese Adekvát t válaszok v a kihívásokra: Biztonság g növeln velése (a TMI és s a csernobili balesetek után) Versenyképess pesség g növeln velése (ár,( rendelkezésre állás), business as usual Az iparág g stratégi giája: Üzemidő hosszabbítás Revitalizáci ció (új építések, fejlesztések) sek)

6 A nukleáris energetika jelene, jövőjeje USA - a nukleáris energetika újjászületése: üzemidő hosszabbítás, s, teljesítm tménynövelés, új építések (két új j 3+ generáci ciós s típus t engedélyez lyezése folyik, 3 új early site permit ) Franciaország: üzemidő hosszabbítás, s, új erőmű

7 A nukleáris energetika jelene, jövőjeje Németország: leépítés, de úgy, hogy megmaradjon Finnország: üzemidő hosszabbítás, s, tovább bbá parlamenti jóváhagyj hagyás és s létesl tesítési si engedély az új j blokkra és s a nagyaktivitású hulladékt ktároló projektre Szlovákia, Csehország: üzemidő hosszabbítás, s, új j blokkok építése Pálfordulás: Svédorsz dország, Olaszország

8 A hazai helyzet

9 A paksi atomerőmű helye a villamosenergia-rendszerben rendszerben MW Import alap új kapacitás 4000 hazai kapacitás 2000 Paks ÜH között összesen kb MW építése szükséges, melynek háromnegyed része a leállítások pótlásához kell!

10 A paksi atomerőmű szerepe A legnagyobb és s a legolcsóbb termelő A további húsz h évvel törtt rténő hosszabbítás: s: üzemidő Biztonsági és s műszaki m korlátai nincsenek; A hazai és s nemzetközi zi környezetvk rnyezetvédelmi célkitc lkitűzések elérését t előseg segíti; A meglévő törvényi, jogszabályi keretek között k megvalósíthat tható; Gazdaságilag jövedelmezj vedelmező, állami közremk zreműködés s nélkn lkül megvalósíthat tható projekt. A paksi atomerőmű a magyar villamosenergia- rendszer nélkn lkülözhetetlen eleme ma és s hosszú távon is.

11 Miért érdekes a külsk lső környezeti hatásokr sokról, eseményekr nyekről l beszélni? A közelmk zelmúlt lt természeti katasztrófákkal kkal terhes időszak szak volt Terrorizmus, mint a feszülts ltség g egyik forrása Megnőtt az emberek érzékenysége és érdeklődése a katasztrófák, k, ritka természeti és humán n eredetű események és s hatásaik, következményeik iránt

12 Forrás: GeoRisk

13 Forrás: GeoRisk

14 Jogos a kérdk rdés: Mennyire biztonságosak, ellenáll llóak az atomerőművek a katasztrófák hatásaival szemben?

15 A biztonság g az atomerőművek létezésének alapfeltétele tele A biztonsági követelmk vetelmények

16 A kockázat 1,00E-01 Acceptability of societal risk [2] Az atomerőművek okozta kockázatnak kisebbnek kell lenni, mint amit a társadalom más ipari tevékenységek esetében eltűr. frequency 1,00E-03 1,00E-05 1,00E-07 societal risk to be decreased Minél súlyosabb következményekkel számolunk, annál kisebb kell, hogy legyen a tervezésnél figyelembe vett kezdeti esemény valószínűsége. 1,00E number of fatalities Kockázat= A kezdeti esemény valószínűsége Egy adott, az esemény okozta teher valószínűsége A szerkezet tönkremenetelének valószínűsége A következmény, a kár mértéke Telephely vizsgálat A mértékadó jellemzők meghatározása Dinamikai válasz- és fragilitás elemzés A következmények elemzése

17 A tervezési alap meghatároz rozásának koncepciója

18 A tervezési alap hatályos követelmények Az atomerőmű tervezésénél l figyelembe kell venni minden külsk lső eseményt, amely az atomerőmű biztonsága szempontjából l releváns hatással bír: b természeti eseményeket, amelynek éves gyakorisága ga 10-4 /év, vagy ennél l nagyobb, emberi tevékenys kenység g okozta eseményeket, amelynek éves gyakorisága ga 10-7 /év, vagy ennél l nagyobb A szánd ndékos károkozk rokozásra (hábor ború) ) nem kell tervezni, ezekkel, így a terrorizmussal szemben is, védelmi v intézked zkedések

19 A külsk lső veszélyek és s a paksi atomerőmű biztonsága A tervezés s az egykori szovjet normák k szerint törtt rtént Földrengésre, vagy egyéb b rendkívüli külsk lső hatásra nem tervezték k az erőművet, bár b r már m r akkoron komoly viták k voltak a telephely szeizmicitásáról,, amiről l végül v l politikai döntd ntés s született A nyolcvanas években a telephely szeizmicitásának újraértékelése elkezdődött (a bővítés b s okán). Kutatások, viták k eredménytelen nytelenül a rendszer hiánya A kilencvenes években a biztonság átfogó és s korszerű újraértékelése során n minden kockázatot megvizsgáltunk és értékeltünk Felismertük, hogy a földrengf ldrengés s a biztonság g szempontjából l meghatároz rozó külső esemény, amivel szemben az atomerőmű biztonságát t garantálni kell a korszerű követelmények szerint Biztonságn gnövelő programot hajtottunk végre v a korszerű követelmények teljesítése se érdekében, ami 2002-ben fejeződött be

20 Kockázat zat-menedzselés Nem tolerálható A prioritások meghatároz rozása a biztonságn gnövelés s terén: ALARP koncepció A kockázatcsökkentés kötelező A kockázat csökkentés ésszerű tolerálható Biztonságnövelő program Elhanyagolható kockázat

21 A földrengf ldrengés-biztonsági feladatok 1. A földrengf ldrengés-veszély előzetes zetes értékelése (0,35g) 2. Azonnali intézked zkedések (easy( easy-fix projekt ) 1995) 3. A telephely komplex földtudomf ldtudományi és s mérnm rnökgeológiai giai vizsgálata A telephely alkalmasságának megállap llapítása A tervezési alapba tartozó mértékadó földrengés s jellemzőinek inek meghatároz rozása 4. A földrengf ldrengés-biztonság g technológiai koncepciójának nak kidolgozása 5. Operátori intézked zkedések, eljárások kidolgozása földrengf ldrengés s esetére, földrengés-jelzés 6. Az atomerőmű földrengésállóságának meghatároz rozása, a biztonsági hiányok megállap llapítása 7. A megerősítések sek tervezése és s kivitelezése 8. Földrengés s PSA és s korrekciók

22 A telephely vizsgálat főf eredményei Nincs felszínre kifutó elvetődés A mértm rtékadó földrengés s maximális vízszintes gyorsulásért rtéke 0,25 g (vertikális 0,2 g) Uniform Hazard Response Spectrum (Pannon felszínre és s a szabad felszínre a talaj átvitelének figyelembevétel telével) Nincs talajfolyósod sodás (a éves szinten)

23 A veszély meghatározása valósz színűségi módszerrel PSHA (UHRS a Pannon felszínre)

24 A szabadfelszíni jellemzők k meghatároz rozása Veszélyeztetettségi válasz-spektrum az alapkõzetre vonatkoztatva (UHRS) A talaj rugalmas tulajdonságai Akcelerogram illesztése földrengés adatbázisokból Periódusidõ (s) Periódusidõ (s) Output (felszíni) mozgás Input (alapkõzeti) mozgás Spektrális arány Periódusidõ (s) Gyorsulás Alapkõzet Felszín Periódusidõ (s)

25 A forrász szónák

26 A veszélyeztetetts lyeztetettségi görbeg 1,0E+00 Veszélyeztetettségi görbe PGA 1,0E-01 1,0E-02 S=0.5 85% percentil 50% percentil mean (átlag) súlyozott átlag 15% percentil ARUP b.e. éves meghaladási gyakoriság 1,0E-03 1,0E-04 1,0E-05 1,0E-06 1,0E-07 1,0E-08 0,01 0,1 1 gyorsulás (g)

27 Uniorm Hazard Response Spectra UHRS (súlyozott átlag) 1,8 1,6 1,4 5% csilla p ítá s sig m a = év év ARUP 100e év ARUP 10e 1,2 Gyorsulás (g) 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,01 0, Fundamentális periódus (s)

28

29 A földrengf ldrengésállóság g növeln velése: Easy-fix projekt Technológiai koncepció meghatároz rozása Operátori intézked zkedések/utasítások sok földrengf ldrengés s esetére, szeizmikus műszerezés Komplex elemzések és s megerősítések sek Épület dinamikai számítások: sok: földrengés-válasz lasz (padlóspektrumok, input a technológia elemzéséhez) az épület teherviselő képességének értékelése, a megerősítések sek meghatároz rozása A technológiai berendezések elemzése, a megerősítések sek szüks kségességének megállap llapítása Minősítések sek (aktív v rendszerek) A megerősítések sek tervezése A megerősítések sek kivitelezése Földrengés s PSA (és( s korrekciós s intézked zkedések)

30 Easy-fix projekt easy-fix tételek telek száma 5507 Gépészeti berendezés 202 Villamos berendezés 465 kábelcsatorna 2498 I&C szekrények, állványok 2061 téglafalak 281 Beépített acélszerkezet Akkumulátorok cseréje 445 t A vizsgált tételek t telek száma az előzetes felméréskor: tétel t tel a 4 blokkra

31 Komplex elemzések és s megerősítések sek Épület dinamikai számítások: sok: földrengés-válasz lasz (padlóspektrumok, input a technológia elemzéséhez) az épület teherviselő képességének értékelése, a megerősítések sek meghatároz rozása A megerősítések sek tervezése A megerősítések sek kivitelezése

32 AZ ÜZEMI FŐÉPÜLET 3 DIMENZIÓS VÉGESELEMES MODELLJÉNEK FŐBB JELLEMZŐI 3 dimenziós, összekapcsolt szerkezetek együttese, merevségek és tömegek elosztása összetett, csatolt talaj-épület modell, szabadságfok 4700 csomópont 5400 síkhéj elem (háromszög és négyszög alakú) 4600 rúdelem a nem szerkezeti elemek mint tömegek szerepelnek, de merevséggel nem rendelkeznek!

33 3. BLOKK 4. BLOKK D G V B KERESZTIRÁNYÚ VILL. GALÉRIA LOKALIZÁCIÓS TORONY DARUPÁLYÁK DILATÁCIÓ R E A K T O R É P Ü L E T H O S S Z I R Á N Y Ú V I L L A M O S G A L É R I A 12x12,0=144,0 T U R B I N A G É P H Á Z LOKALIZÁCIÓS TORONY KERESZTIRÁNYÚ VILL. GALÉRIA 39,0 12,0 39,0 12,0 24,0 DARUPÁLYA A 21x12,0=252,

34

35 A tető szerkezet megerősítése se

36 Hosszirány nyú megerősítések sek 4. BLOKK TURBINAGÉPHÁZ B SOR/1. +38,98 +29,17 +19,17 +20,70 DEFLEKTOR RÁCSOS FÕTARTÓK DARUPÁLYA +13,37 +9,47 +3,80 ±0,00-4,40-6,50 PINCESZINT

37 4. BLOKK TURBINAGÉPHÁZ B SOR/7. +38,98 +29,17 +19,17 +20,70 DEFLEKTOR RÁCSOS FÕTARTÓK DARUPÁLYA +13,37 +9,47 +3,80 ±0,00-4,40-6,50 PINCESZINT

38

39

40 Komplex elemzések és s megerősítések sek A technológiai berendezések elemzése, a megerősítések sek szüks kségességének megállap llapítása Minősítések sek (aktív v rendszerek) A megerősítések sek tervezése A megerősítések sek kivitelezése

41 Földrengésállóság: ahogy van Fragility curves 1 0,9 0,8 0,7 HCLPF eloszlás blokk és 3-4. blokk probability 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 load valószínűség 1,0 std.dev. 1 std.dev.2 0,8 0,6 0,4 0,2 Robosztus konstrukció. A betervezett tartalékok nagyok. Csővezetékek ahogy van, illetve ahogy volt kapacitása 0,0 0,01 0, HCLPF

42 Megerősítések sek

43 Megerősítések sek

44 A földrengf ldrengés-biztonsági program mennyiségi jellemzői Minősítés és megerősítés időszak A beépített mennyiség Villamos és I&C berendezés Easy-fix, t acélszerkezet és az akkumulátor telepek cseréje A primérkör nagyenergiájú csővezetékei és berendezései megerősítés A főépületi csarnokok (reaktor, turbina) megerősítése t acélszerkezet Tartószerkezetek a reaktorépületben a lokalizációs toronyban t acélszerkezet A primerkör más csővezetékei és berendezései megerősítés Biztonsági osztályba sorolt csővezetékek és berendezések a szekunder körben, megerősítések és turbina csarnoki acél tartószerkezetek megerősítése t acélszerkezet Biztonsági osztályba sorolt csővezetékek a primerkörön kívül megerősítés Egyéb osztályba sorolt csővezeték és beredezés megerősítés A földrengés PSA eredményeként meghatározott intézkedések Pl. csomópontok megerősítése

45 A földrengf ldrengés-biztonsági program fázisai időszak Telephely veszélyeztetetts lyeztetettsége Korlátozott terjedelmű vizsgálatok. DB pga g 0.35g Intenzív és s teljes körűk telephely vizsgálat: előzetes zetes DB pga: : 0.35g végleges DB pga: : 0.25g Mikroszeizmikus monitorozás EKT, RHKT, Első Időszakos Biztonsági Felülvizsg lvizsgálatlat A veszélyeztetetts lyeztetettség g elemzése a földrengf ldrengés PSA-hoz második IBF Intézked zkedések a biztonság érdekében Nincs intézked zkedés Easy-fix program Műszerezés+kezelői i eljárások: Automatikus leáll llítás, speciális technológia a lehűtésre és s tartós hűtésre Nincs automatikus leáll llítás s + kumulatív v abszolút t sebesség kritérium rium CAV, normál l lehűtési technológia, megerősítések, sek, Földrengés s PSA Földrengés PSA-ból származ rmazó megerősítések, sek, CDF <5x10-5 /a

46 A biztonságn gnövelés ára: ~ 300 millió USD 6% 2% 4% 3% 28% Reaktor Védelmi Rendszer Földrengésvédelem Magas ph üzemmód 21% PTR PRISE Blokkszámítógép csere Egyéb BNI 36%

47 A földrengf ldrengés-biztonsági program hatása a hazai műszakim szaki-tudományos fejlődésre Telephely-vizsg vizsgálat terén új j metodikák k honosodtak meg és s nemzetközi zi figyelmet érdemlő tapasztalat halmozódott fel. kialakult egy hatékony kommunikáci ció a mérnm rnökök és s a geo-,, szeizmológiai tudományok művelm velői i közöttk Eszközök, k, módszerek m honosodtak meg, tapasztalatok halmozódtak fel a végeselemes dinamikai számítások, sok, a szerkezetek és s technológiai rendszerek, berendezések komplex retrofitjának tervezése, kivitelezése, organizáci ciója terén

48 Szeizmikus mérőhálózatm

49

50 Egyéb b külsk lső hatások és s az atomerőmű biztonsága A természeti hatások közül k l a földrengés s a meghatároz rozó Terepszint a éves árvíz-szint felett A meteorológiai széls lsőségek nem döntd ntőek a biztonság szempontjából probability 1 0,1 0,01 0,001 0, m above Baltic A A humán n eredetű események valósz színűségi vagy távolsági alapon kiszűrhet rhetők k (pl. közlekedk zlekedési balesetek veszélyes anyagok (pl. etilén) száll llítása közben k a Dunán és s a 6-os 6 úton) Repülőgép p rázuhanr zuhanás s (gyakorisága ga a legújabb forgalmi adatokból l /év)/ jeges jégmentes

51 (db) A légtérhasználatból eredő veszély % év Érk./Ind. Átrepült Összesen BALESTEK balesetek száma vitorlázó és sárkányrepülő év sport kis szállító nagy szállító harci Érk./Ind. Átrepült Összesen 2 összes év

52 Repülőgép p rázuhanr zuhanás p (mbar) t (ms) Sportrepülő becsapódás

53 A célpontok c méretének összehasonlítása sa WTC 63 széles 412 magas Kiégett üzemanyag tároló 25 széles 12 magas Konténment épület 40 m széles 50 m magas Pentagon 454 m széles (281 m oldalanként) 22 magas Üzemanyag konténerek 3 m széles 6 m magas

54 Biztonság: mélysm lységi védelemv Konténment, acél 4 cm 1 m vastag vasbeton konténment fal 1,5 m vastag vasbeton Védelem 1,2 m vastag beton 4 cm vastag acéllemez borítással Reaktor tartály cm vastag acél

55 A biztonság értékelése Kvantitatív v jellemző: : zónaolvadz naolvadási gyakoriság A zónaolvadz naolvadás s elviselhető kockázat zatára a NAÜ ajánlotta maximum régi r erőművekn veknél l 10-4 /év v (újakn( jaknál l 10-5 /év). A biztonságn gnövelési intézked zkedések révén r n a zónaolvadz naolvadás s kockázat zatát t a paksi atomerőműben sikerült kb. 3*10-5 /évre csökkenteni. Ha a zónaolvadz naolvadás s kockázat zatát t megszorozzuk a konténment nment egyidejű sérülésének valósz színűségével, úgy a kibocsátásra sra (max /év), illetve az erőmű környezetében élők k egyéni kockázat zatára max /fő/év értéket kapunk, ami a legritkább természeti veszélyekkel mérhetm rhető össze (összehasonlításul: sul: Magyarországon gon a foglalkozási balesetek átlagos halálos los kockázata 1, /fő,év, a nem halálos losé pedig 3, /fő,év).

56 A biztonságnövelés eredménye Zónaolvadás gyakorisága 7,00E-04 6,00E-04 5,00E-04 4,00E-04 3,00E-04 2,00E-04 1,00E-04 0,00E+00 P 0% P 100% Földrengés CDF <5x10-5/a 5/a A zónaolvadási gyakoriság változása között. Az üzemzavar nem befolyásolta a blokkok biztonságát, nem csökkentette az üzemidő hosszabbítás lehetőségét!

57 Következtetések Az elmúlt lt közel k két k évtized következetes k munkájának nak köszönhetően en a paksi atomerőmű biztonságos a külsk lső környezeti hatásokkal szemben, amelyek közül k l a földrengés s a meghatároz rozó A biztonság g nem statikus dolog, folyamatos munkát igényel A veszélyeztetetts lyeztetettség g soron következk vetkező újraértékelése 2008-ban az Időszakos Biztonsági Felülvizsg lvizsgálat lat keretében törtt rténik a legújabb tudományos ismeretek figyelembevétel telével A paksi atomerőmű biztonságosan üzemeltethető mindannyiunk javát t szolgálva. lva.