Licensing Model Development for Small Modular Reactors (SMRs) - Focusing on the Finnish Regulatory Framework

Abstract

Recently, Small Modular Reactors (SMRs) have attracted increased public discussion. While large nuclear power plant new build projects are facing challenges, the focus of attention is turning to small modular reactors. One particular project challenge arises in the area of nuclear licensing, which plays a significant role in new build projects affecting their quality as well as costs and schedules. This dissertation - positioned in the field of nuclear engineering but also with a significant section in the field of systems engineering - examines the nuclear licensing processes and their suitability for the characteristics of SMRs. The study investigates the licensing processes in selected countries, as well as other safety critical industry fields. Viewing the licensing processes and their separate licensing steps in terms of SMRs, the study adopts two different analysis theories for review and comparison. The primary data consists of a literature review, semi-structured interviews, and questionnaire responses concerning licensing processes and practices. The result of the study is a recommendation for a new, optimized licensing process for SMRs. The most important SMR-specific feature, in terms of licensing, is the modularity of the design. Here the modularity indicates multi-module SMR designs, which creates new challenges in the licensing process. As this study focuses on Finland, the main features of the new licensing process are adapted to the current Finnish licensing process, aiming to achieve the main benefits with minimal modifications to the current process. The application of the new licensing process is developed using Systems Engineering, Requirements Management, and Project Management practices and tools. Nuclear licensing includes a large amount of data and documentation which needs to be managed in a suitable manner throughout the new build project and then during the whole life cycle of the nuclear power plant. To enable a smooth licensing process and therefore ensure the success of the new build nuclear power plant project, management processes and practices play a significant role. This study contributes to the theoretical understanding of how licensing processes are structured and how they are put into action in practice. The findings clarify the suitability of different licensing processes and their selected licensing steps for SMR licensing. The results combine the most suitable licensing steps into a new licensing process for SMRs. The results are also extended to the concept of licensing management practices and tools.

Pienet modulaariset reaktorit (tässä työssä SMR) ovat nousseet viime aikoina suurempaan rooliin julkisuudessa. Suurten ydinvoimalaitosprojektien haasteet ovat ohjanneet huomion pienempiin reaktoriyksiköihin. Ydinvoima-alan lisensiointi on yksi ydinvoimalaitosprojektien suurista haasteista vaikuttaen sekä laatunäkökulmiin, että projektin kustannuksiin ja aikatauluihin. Tämä ydinvoimatekniikan alalle sijoittuva väitöskirja, joka kuitenkin sivuaa osaksi myös Systems Engineering osa-aluetta, tarkastelee ydinvoima-alan lisensiointikäytäntöjä ja niiden soveltumista SMR:ien erityispiirteisiin. Tutkimus keskittyy lisensiointiprosesseihin valituissa maissa ja myös muilla turvallisuuskriittisillä teollisuuden aloilla. Lisensiointiprosessien, sekä erillisten lisensiointivaiheiden tarkasteluun ja vertailuun käytetään kahta eri analyysiteorian lähestymistapaa. Pääasiallinen aineisto koostuu kirjallisuuden lisäksi puolistrukturoiduista haastatteluista, sekä lisensiointiprosesseihin ja -käytäntöihin liittyvän kyselykaavakkeen vastauksista. Tutkimuksen tulokset luovat uudentyyppisen, paremmin SMR:ille soveltuvan lisensiointiprosessin. Tärkein SMR:ien erityispiirre, joka vaikuttaa lisensiointiin, on konseptin modulaarisuus. Modulaarisuus tässä yhteydessä viittaa useisiin reaktorimoduuleihin ydinvoimalaitoksessa. Koska Suomen lisensiointiprosessin kehitys on ollut tutkimuksen kohteena, yhdistetään uuden lisensiointiprosessin merkittävimmät kohdat Suomen nykyiseen lisensiointiprosessiin niin, että minimaalisin muutoksin saadaan maksimaalinen hyöty. Uuden lisensiointiprosessin sovellus esitetään käyttäen Systems Engineering, vaatimusten hallinnan, sekä projektin johtamisen käytäntöjä ja työkaluja. Ydinvoimalaitoksen lisensiointi käsittää hyvin suuren määrän tietoa ja dokumentaatiota, jota tulee hallinnoida soveltuvin käytännöin koko projektin ajan, sekä projektin jälkeen koko ydinvoimalaitoksen käyttöiän ja käytöstä poiston ajan. Tässä työssä esitetyt prosessit muodostavat osan ydinvoimalaitoksen johtamiskäytännöistä. Jotta sujuva lisensiointi voitaisiin mahdollistaa ja näin ollen antaa pohja myös koko ydinvoimalaitosprojektin onnistumiselle, ovat johtamiskäytännöt tärkeässä asemassa. Tutkimuksen löydökset lisäävät ymmärrystä lisensiointiprosesseista ja käytännöistä. Tulokset havainnollistavat eri lisensiointiprosessien, sekä niiden sisäisten lisensiointivaiheiden soveltuvuutta SMR:ien lisensiointiin. Tuloksissa yhdistyvät parhaiten soveltuvat lisensiointivaiheet muodostaen uuden optimoidun lisensiointiprosessin SMR:ille. Lisäksi tulokset täydentyvät lisensiointiin soveltuvilla johtamiskäytännöillä ja -työkaluilla.