Epävarmuustarkastelun soveltaminen deterministisissä turvallisuusanalyyseissä

Tässä diplomityössä esitetään selvitys käytössä olevista deterministisistä turvallisuusanalyysimenetelmistä. Deterministisillä turvallisuusanalyyseillä arvioidaan ydinvoimalaitosten turvallisuutta eri käyttötilojen aikana. Voimalaitoksen turvallisuusjärjestelmät mitoitetaan deterministisen turvallisuusanalyysin tulosten perusteella. Deterministiset turvallisuusanalyysit voidaan laatia konservatiivista tai tilastollista menetelmää käyttäen. Konservatiivinen menetelmä pyrkii mallintamaan tarkasteltavan tilanteen siten, että laitoksen todellinen käyttäytyminen on hyvällä varmuudella lievempää kuin analyysitulos. Konservatiivisessa menetelmässä analyysin epävarmuudet huomioidaan konservatiivisilla oletuksilla. Tilastollinen menetelmä perustuu parhaan arvion menetelmään eli pyrkimykseen mallintaa laitoksen käyttäytyminen mahdollisimman todenmukaisesti. Tilastollisessa menetelmässä analyysin epävarmuudet määritetään systemaattisesti tilastomatematiikan keinoin. Työssä painotetaan tilastollisen analyysin epävarmuuksien määritykseen käytettäviä epävarmuustarkastelumenetelmiä. Diplomityön laskennallisessa osassa vertaillaan deterministisen turvallisuusanalyysin laadintaan käytettäviä menetelmiä termohydraulisen turvallisuusanalyysiesimerkin laskennan kautta. Laskennassa tarkasteltavana onnettomuutena on Olkiluoto 3-laitosyksikössä tapahtuva primäärijäähdytepiirin putkikatkosta aiheutuva jäähdytteenmenetysonnettomuus. Lasketun esimerkkitapauksen perusteella tilastollista ja konservatiivista menetelmää voidaan pitää vaihtoehtoisina turvallisuusanalyysin laadintaan. Molemmat analyysit tuottivat hyväksyttäviä ja toisilleen verrannollisia tuloksia, joiden suuruusluokka on sama.

This master’s thesis presents a review of deterministic safety analysis methods. Deterministic safety analyses are used to evaluate the safety of nuclear plants in all operating conditions. Safety systems in nuclear power plants are designed based on the results of deterministic safety analyses. The deterministic safety analysis approaches are the so-called conservative method and the so-called best estimate plus uncertainty method. The objective of the conservative safety analysis method is to model the accident in such a way, that the analysis results are with high confidence more severe than the behavior of power plant. The uncertainties of analysis are taken into account with conservative input values and assumptions. Best estimate analysis models the behavior of the plant as realistic as possible, using realistic input values and assumptions. With this method the uncertainties of safety analysis are evaluated systematically with uncertainty methods, which are based on mathematical statistics. This thesis concentrates in methods that are used to evaluate the uncertainties of best estimate plus uncertainty approach of safety analyses. In the calculation part of thesis the different approaches of deterministic safety analysis are compared with a thermohydraulic accident analysis example. Calculated loss of a coolant accident is a rupture in a medium size primary coolant pipe in Olkiluoto 3 -plant. Based on the application example, the conservative method and the best estimate plus uncertainty method can be alternatively applied for deterministic safety analyses. Both methods produced acceptable and comparable results with the same order of magnitude.