Pienydinvoimalan LVI-suunnittelun haasteet
Hellman, Joel (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052737167
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024052737167
Tiivistelmä
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli käsitellä pienydinvoimaloiden ilmastointijärjestelmiä ja tunnistaa niiden suunnitteluun liittyviä haasteita. Haasteiden havaittiin johtuvan järjestelmien turvallisuusluokitukseen perustuvista toimenpiteistä. Pienydinvoimala ei ole täysin uusi konsepti, mutta sen laajamittaisesta käytöstä ei ole vielä paljon kokemusta.
Tutkimus toteutettiin kirjallisuusselvityksenä, jossa perehdyttiin EPR-ydinvoimalan ja NuScale-pienydinvoimalan tekniseen dokumentaatioon sekä ydinvoimalan turvallisuussuunnitteluun liittyviin tutkimuksiin.
Tutkimuksessa havaittiin, että NuScale-pienydinvoimalassa on huomattavasti vähemmän ilmastointijärjestelmiä kuin EPR-ydinvoimalassa. NuScale-pienydinvoimalan ilmastointijärjestelmien turvallisuusluokitusten havaittiin määrittyvän alempiin tai samoihin luokkiin kuin EPR-ydinvoimalan ilmastointijärjestelmät.
Ratkaisua LVI-suunnittelussa havaittuihin haasteisiin haettiin esivalmistamisesta ja sarjavalmistamisesta. Esivalmistamisen hyödyiksi havaittiin muun muassa parempi laatu ja haasteeksi esimerkiksi esivalmisteisiin liittyvän tutkimuksen ja kokemuksen puute. Sarjavalmistamisessa havaittiin tuotanto- ja toimitusketjuihin liittyvä määrittelyhaaste, joka koski sarjavalmisteiden korvattavuutta ja alkuperää.
Tutkimustulosten perusteella voidaan tukea kasvavaa mielenkiintoa pienydinvoimaloita kohtaan kevyemmistä ilmastointijärjestelmien turvallisuusluokitukseen perustuvista toimenpiteistä johtuen. Lisäksi esivalmisteiden ja etenkin sarjavalmisteiden käyttöön liittyvää keskustelua voidaan avata tutkimuksessa esitettyjen havaintojen avulla. The objective of this thesis was to address the HVAC systems of small modular reactors (SMRs) and identify the challenges associated with their design. The challenges were found to stem from measures based on the safety classification of the systems. The small modular reactor is not a completely new concept, but there is still limited experience with its widespread use.
The research was conducted as a literature review, examining the technical documentation of the EPR nuclear power plant and the NuScale small modular reactor, as well as studies related to the safety design of nuclear power plants.
It was found that the NuScale small modular reactor has significantly fewer HVAC systems than the EPR nuclear power plant. The safety classifications of the HVAC systems in the NuScale small modular reactor were found to fall into the same or lower categories compared to those in the EPR nuclear power plant.
Solutions to the challenges observed in HVAC design were sought through prefabrication and serial production. Benefits of prefabrication included, among others, improved quality, while challenges included the lack of research and experience related to prefabricated components.
In serial production, a challenge related to production and supply chains was identified, concerning the interchangeability and origin of serially produced components.
Based on the research results, growing interest in small modular reactors can be supported due to the lighter measures based on the safety classification of HVAC systems. In addition, the discussion on the use of prefabricated and especially serially produced components can be had based on the findings presented in the research.
Tutkimus toteutettiin kirjallisuusselvityksenä, jossa perehdyttiin EPR-ydinvoimalan ja NuScale-pienydinvoimalan tekniseen dokumentaatioon sekä ydinvoimalan turvallisuussuunnitteluun liittyviin tutkimuksiin.
Tutkimuksessa havaittiin, että NuScale-pienydinvoimalassa on huomattavasti vähemmän ilmastointijärjestelmiä kuin EPR-ydinvoimalassa. NuScale-pienydinvoimalan ilmastointijärjestelmien turvallisuusluokitusten havaittiin määrittyvän alempiin tai samoihin luokkiin kuin EPR-ydinvoimalan ilmastointijärjestelmät.
Ratkaisua LVI-suunnittelussa havaittuihin haasteisiin haettiin esivalmistamisesta ja sarjavalmistamisesta. Esivalmistamisen hyödyiksi havaittiin muun muassa parempi laatu ja haasteeksi esimerkiksi esivalmisteisiin liittyvän tutkimuksen ja kokemuksen puute. Sarjavalmistamisessa havaittiin tuotanto- ja toimitusketjuihin liittyvä määrittelyhaaste, joka koski sarjavalmisteiden korvattavuutta ja alkuperää.
Tutkimustulosten perusteella voidaan tukea kasvavaa mielenkiintoa pienydinvoimaloita kohtaan kevyemmistä ilmastointijärjestelmien turvallisuusluokitukseen perustuvista toimenpiteistä johtuen. Lisäksi esivalmisteiden ja etenkin sarjavalmisteiden käyttöön liittyvää keskustelua voidaan avata tutkimuksessa esitettyjen havaintojen avulla.
The research was conducted as a literature review, examining the technical documentation of the EPR nuclear power plant and the NuScale small modular reactor, as well as studies related to the safety design of nuclear power plants.
It was found that the NuScale small modular reactor has significantly fewer HVAC systems than the EPR nuclear power plant. The safety classifications of the HVAC systems in the NuScale small modular reactor were found to fall into the same or lower categories compared to those in the EPR nuclear power plant.
Solutions to the challenges observed in HVAC design were sought through prefabrication and serial production. Benefits of prefabrication included, among others, improved quality, while challenges included the lack of research and experience related to prefabricated components.
In serial production, a challenge related to production and supply chains was identified, concerning the interchangeability and origin of serially produced components.
Based on the research results, growing interest in small modular reactors can be supported due to the lighter measures based on the safety classification of HVAC systems. In addition, the discussion on the use of prefabricated and especially serially produced components can be had based on the findings presented in the research.