Passiivisten turvallisuusjärjestelmien luontaiset virhetoiminnot ydinvoimalaitoksessa

Abstract

Uusissa ydinvoimalaitostyypeissä aiotaan käyttää aiempaa enemmän passiivisia turvallisuusjärjestelmiä. Näistä järjestelmistä on vielä vähän käyttökokemusta aktiivisiin turvallisuusjärjestelmiin verrattuna. Työssä tarkastellaan passiivisten turvallisuusjärjestelmien toimintaa sekä etsitään niiden mahdollisia luontaisia vikatilanteita. Luontaisten vikatilanteiden seurauksia järjestelmän suorituskykyyn arvioitiin yksinkertaisilla laskuilla ja mallintamalla RELAP5/MOD3.2.2 beta -termohydrauliikkaohjelmalla. Tarkastelu rajattiin kahden erityyppisen ydinvoimalaitoksen passiivisiin turvallisuusjärjestelmiin. Turvallisuusjärjestelmien suuntaa antavat mitat ja käyttötilanteiden parametrit saatiin laitosvalmistajien laitoskuvauksista. Osoittautui, että vikatilanteissa passiivisissa turvallisuusjärjestelmissä geometrialla on merkittävä vaikutus järjestelmän kapasiteettiin. Tarkasteluissa saatiin myös selville, että laitosmittakaavassa painovoimaisen hätälisävesijärjestelmän turvallisuustoiminto voi toteutua vaikka esiintyisi lyhytaikaisia toimintahäiriöitä, kuten lauhtumista hätälisävesisäiliössä. Sen sijaan lämmönsiirtopiirin virtausreittien tukkeutuminen voi olla fysikaalisesti merkittävä toimintaa haittaava tekijä.

The use of passive safety systems in advanced nuclear power plants is intended to increase nowadays. There is not as much operational experience on passive safety systems as there is on active safety systems. The functioning of passive safety systems and their possible inherent failures are studied in this work. The consequences of the inherent failures to the system's capacity and efficiency were estimated with simple calculations and using the thermal hydraulic code RELAP5/MOD3.2.2 -beta. The study was limited in the passive safety systems of two types of advanced nuclear power plants. Approximate dimensions and parameters of these passive safety systems were obtained from the plant descriptions. It was found that in the case of a malfunction, the geometry of a passive safety device has a major influence on the system's capacity. The full-scale gravitational safety injection system is not sensitive to minor failures like condensation in a core makeup tank. Instead, a blockage in a flow channel of a heat transfer circuit can be a physically notable factor that disturbs the functioning of the safety device.