Reaktoreiden termisen tehon laskennan epävarmuuksien kartoitus

Diplomityössä selvitettiin Fortum Power and Heat Oy:n Loviisan VVER-440 painevesireaktorilaitosten termisen tehon laskentaan liittyviä epävarmuuksia. Laitoksen turvallisuusteknisissä käyttöehdoissa (TTKE) määrätään reaktorin suurimmaksi sallituksi lämpötehoksi 1500 MW. Tähän perustuen haluttiin selvittää nykyiseen RT1 laskentaan liittyvät epävarmuudet tarkastamalla nykyinen laskenta ja siinä käytetyt termohydrauliset laskentasovitteet. Työn alussa selostetaan lyhyesti Loviisan voimalaitoksen toimintaperiaate, jonka jälkeen esitellään laskentaan osallistuvat prosessimittaukset ja niihin liittyvät epävarmuustekijät. Mittauksille määritettiin epävarmuudet käyttäen hyödyksi komponenttivalmistajien tietoja sekä laitoksen kalibrointitodistuksia ja näiden lisäksi laskettiin standardin mukainen virhe virtauslaipoille. Edellä mainittujen virheiden perusteella voitiin laskea tehon epävarmuudet yksittäiselle höyrystimelle, josta edelleen varianssien summamenetelmällä saatiin reaktorin termiselle teholle 0,78 %:n epävarmuus 95 % luottamustasolla. Laskettua tehon epävarmuutta verrattiin Monte Carlo -menetelmällä suoritettuun tarkistuslaskentaan, jolla termisen tehon epävarmuudeksi saatiin 0,53 %, luottamustason ollessa 95 %. Työssä tarkasteltiin keskiarvotuksen vaikutusta mittausdataan. Näissä tarkasteluissa havaittiin pinnansäädöstä aiheutuva reaktoritehon huojunta, joka oli työn merkittävin havainto.

In this master’s thesis, a survey of Loviisa’s VVER-440 pressurized water reactor’s thermal power calculation uncertainties was made. These reactors are owned and operated by Fortum Power and Heat Ltd. The reactor’s thermal power was limited to 1500 MW in the power plant’s technical specifications. Based on this fact, a survey was ordered to define the uncertainties of the current RT1 thermal power calculation and its thermalhydraulic curve fittings. In the beginning there is a short illustration on the operating principle of the Loviisa power plant, after that the process measurements are presented with their potential uncertainty factors. The uncertainties for the measurements were defined from component manufacturer data and calibration certificates. In addition, the uncertainty of the orifice plates was calculated based on the ISO 5167 standard. The uncertainty of thermal power for a single steam generator was calculated from the previously calculated uncertainties, which by the sum of variances resulted in an overall reactor thermal power uncertainty of 0,78 % on the 95 % confidence level. This calculation was further compared to the thermal power uncertainty that was calculated in the Monte Carlo analysis, which gives an overall uncertainty of 0,53 % on the 95 % confidence level. The use of averages on the measurement data was then examined. From these examinations it was discovered that the reactor’s thermal power seems to be swaying from the effect of the choke valves on the steam generator feed-water lines. This was one of the most important findings in this thesis.