LDR-50 liten häiriö- ja onnettomuustapauksien analyysi TRACE-laskentaohjelmalla

Abstract

Energiantarve olosuhteista riippumattomiin energianlähteisiin on lisännyt kiinnostusta ydinvoimaan, etenkin uudet pienet modulaariset ydinreaktorit (Small modular Reactors, SMR) ovat olleet kiinnostuksen kohteena niiden uusien ratkaisujen vuoksi. SMR-konseptit lupaavat lyhyempiä rakennusaikoja ja pienempiä investointeja verrattuna perinteisiin suuriin ydinvoimalaitoksiin. Uudet ydinreaktorikonseptit tuovat mukanaan uusia tapoja täyttää turvallisuusvaatimuksia ja -järjestelmiä. Tässä työssä tarkastellaan uusia turvallisuusjärjestelmiä ja keskitytään deterministisiin turvallisuusanalyyseihin viranomaisnäkökulmasta.

Työssä tarkastellaan VTT:n LDR-50 Lite benchmarkissa esiteltyä SMR-reaktoria TRACE-systeemikoodilla. Mallinnettaviksi turvallisuusanalyysien tapauksiksi on valittu reaktorin ajaminen vakiotilaan kylmätilasta ja laitoksen sähkönmenetys (Station Blackout, SBO). Työn tavoitteena on luoda TRACE-malli, jolla voidaan erityisesti tarkastella LDR-50 Lite:n jälkilämmönpoistoturvallisuusjärjestelmää sekä luoda malli, jota voidaan helposti laajentaa tulevaisuudessa. Mallinnustapaus valittiin LDR-50 Lite:ssä erityispiirteiden vuoksi, reaktorissa korostuu passiiviset turvallisuusjärjestelmät ja suurista laitoksista poikkeavat prosessiarvot.

Työssä saatiin tehtyä TRACE malli, joka toimii pohjana muiden turvallisuusanalyysien laatimiselle. Malli kuitenkin vaatii vielä jatko kehitystä välitilan ja altaan mallinnuksessa.

The growing need for energy sources that are independent of external conditions has increased interest in nuclear power. In particular, Small Modular Reactors (SMR) have been in the point of interest recently. SMR concepts promise shorter construction times and lower investment costs compared to traditional large nuclear power plants. New reactor concepts introduce new approaches to meeting safety requirements and implementing safety systems. This thesis covers new safety systems and is focused on deterministic analysis from regulatory perspective.

The SMR reactor presented in this thesis is VTT’s LDR-50 Lite benchmark which was chosen to be modelled with TRACE-systemcode. The safety analysis scenarios selected for modelling include station blackout (SBO) and bringing the reactor to hot full power steady state. The goal of the thesis is to make a TRACE model which is mainly focused on LDR-50 Lites decay heat removal safety system and make a model that can easily be expanded further in the future. LDR-50 Lite was chosen because of its emphasis on passive safety systems, and the process parameters differ from those of large nuclear reactors.

TRACE model was created in this thesis, which acts as a base for other safety analyses that are not covered in this thesis. However, the model still needs additional development regarding the area between reactor pressure vessel and the containment and the pool.