Security-by-design methodology for light water district heating reactor

Abstract

The transition to low-carbon energy systems has increased interest in Small Modular Reactors (SMRs) as a viable solution for district heating. This thesis focuses on the design process of a low-temperature district heating reactor, LDR-50, developed in Finland. The study emphasizes the integration of the 3S concept (Safety, Security, and Safeguards) into the early phases of reactor design, known as 3S-by-Design. This approach aims to ensure that all three elements are considered simultaneously to enhance overall safety, reduce costs, and avoid retrofitting during later project phases.

Thesis focuses on Security-by-Design methodology. The research outlines a methodology for conducting a facility-specific Risk and Threat Assessment (RATA), which complements the state-defined Design Basis Threat (DBT). The thesis also explores the design of physical protection systems, the identification of vital areas, and the evaluation of external and insider threats. By integrating security considerations early in the design process, the LDR-50 project aims to meet regulatory requirements efficiently and support public and institutional trust in new nuclear technologies.

Siirtyminen vähähiilisiin energiajärjestelmiin on lisännyt kiinnostusta pieniin modulaarisiin reaktoreihin (SMR) kaukolämmön tuotannon ratkaisuna. Tämä diplomityö keskittyy Suomessa kehitetyn matalalämpötilaisen kaukolämpöreaktorin, LDR-50:n, suunnitteluprosessiin. Tutkimuksessa korostetaan 3S-konseptin (ydinturvallisuus, turvajärjestelyt ja ydinmateriaalivalvonta) integrointia reaktorin suunnittelun alkuvaiheisiin, mikä tunnetaan nimellä 3S-by-Design. Tavoitteena on varmistaa, että kaikki kolme osa-aluetta otetaan huomioon samanaikaisesti, jotta saavutetaan kokonaisvaltainen turvallisuus, vähennetään kustannuksia ja vältetään kalliit jälkikäteen tehtävät muutokset.

Työ keskittyy erityisesti Security-by-Design-menetelmään eli turvallisuuslähtöiseen suunnitteluun. Työssä esitetään menetelmä laitoksen riskien ja uhkien arvioimiseksi (RATA), joka täydentää valtion määrittelemää suunnitteluperusteista uhkaa (DBT). Lisäksi työssä käsitellään fyysisten turvajärjestelmien suunnittelua, vitaalisten alueiden tunnistamista ja ulkoisten ja sisäisten uhkien arviointia. Ottamalla turvallisuusnäkökohdat mukaan jo suunnittelun alkuvaiheessa LDR-50-projekti pyrkii täyttämään sääntelyvaatimukset tehokkaasti ja vahvistamaan yleistä luottamusta uusiin ydinenergiateknologioihin.