CHOOSE EXPERTS, FIND PARTNERS VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Walter VAN HOVE hoofdingenieur TRACTEBEL Engineering, docent UGent.

Presentatie over: "CHOOSE EXPERTS, FIND PARTNERS VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Walter VAN HOVE hoofdingenieur TRACTEBEL Engineering, docent UGent."— Transcript van de presentatie:

1 CHOOSE EXPERTS, FIND PARTNERS VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Walter VAN HOVE hoofdingenieur TRACTEBEL Engineering, docent UGent

2 18-06-2009 2 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid van de huidige generatie kerncentrales -Strategie, Verdediging in de Diepte -Regelgeving -Veiligheidsstudies -Veiligheidscultuur Internationale organisaties Veiligheid van de Generatie III kerncentrales Wat te verwachten van de Generatie IV systemen INHOUD

3 18-06-20093 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Heropleving van interesse in kerncentrales Groeiende interesse voor nieuwbouw + Zekerheid van bevoorrading (voldoende U ; geografische spreiding ; stabiele landen) + Lage productiekost €/kWh (relatief weinig gevoelig aan U prijs) + Klimaatsverandering (CO2 vrije elektriciteitsproductie)...Maar niet zonder problemen - Weerstand in publieke opinie - Veiligheid - Nucleair afval - Investeerders Stabiele wetgeving - Horden - Productiecapaciteit van grote componenten - Onvoldoende personeel

4 18-06-20094 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES

5 18-06-20095 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid ≠ Beveiliging Zeker sinds 9-11 is de beveiliging van een kerncentrale net zo belangrijk geworden als de veiligheid Naast de nucleaire veiligheid is ook de industriële veiligheid van het allergrootste belang Deze presentatie behandelt de nucleaire veiligheid van kerncentrales

6 18-06-20096 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Fundamentele bekommernis Beschermen van personen (publiek, werknemers) en leefomgeving tegen blootstelling aan gevaarlijke ioniserende stralingen INSAG-12 “Basic Safety Principles for Nuclear Power Plants”, IAEA

7 18-06-20097 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES INSAG-12 Objective: To protect individuals, society and the environment by establishing and maintaining in nuclear power plants an effective defence against radiological hazard. Objective: To ensure in normal operation that radiation exposure within the plant and due to any release of radioactive material from the plant is as low as reasonably achievable (ALARA), economic and social factors being taken into account, and below prescribed limits, and to ensure mitigation of the extent of radiation exposure due to accidents. Objective: To prevent with high confidence accidents in nuclear plants; to ensure that, for all accidents taken into account in the design of the plant, even those of very low probability, radiological consequences, if any, would be minor; and to ensure that the likelihood of severe accidents with serious radiological consequences is extremely small.

8 18-06-20098 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Barrières Radioactiviteit komt voornamelijk van de splijtingsproducten Bescherming komt van de driedubbele inkapseling van de splijtingsproducten Doel van de veiligheidsprocedures en -systemen: barrières intact houden

9 18-06-20099 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES De 3 barrières

10 18-06-200910 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES

11 18-06-200911 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Strategie “Defense-in-Depth” Verdediging in de diepte De strategie waarmee de veiligheid van een kerncentrale benaderd wordt Dubbele strategie: - ongevallen vermijden, - maar als ze toch optreden, de gevolgen beperken en een uitbreiding naar een nog ernstiger ongeval vermijden INSAG-10 “Defence in Depth in Nuclear Safety”, IAEA

12 18-06-200912 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Verdediging in de diepte De toestand van de centrale wordt geklasseerd in opeenvolgende niveaus. Voor elk niveau geldt dat de noodzakelijke acties, uitrustingen, procedures,... moeten toegepast worden om een degradatie naar het volgende niveau te vermijden en om de gevolgen op te vangen van het vorige niveau

13 18-06-200913 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Verdediging in de diepte – middelen Voorkomen van ongevallen: -Hoogste kwaliteit in materialen en uitvoering -Ontwerp met voldoende ingebouwde marges tegen ongevallen -Redundantie, diversiteit in de middelen -Inspectie en testen -Menselijke factoren: opleiding, veiligheidscultuur Opvangen van de gevolgen van een ongeval: -Veiligheidssignalen en –systemen -Veiligheidsprocedures -Training op simulatoren

14 18-06-200914 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Verdediging in de diepte – 5 niveaus Niveau 1:normale uitbating, vermijden van ontoelaatbare toestanden en defecten Niveau 2:beheersen van abnormale toestanden en detectie van defecten Niveau 3:beheersen van ongevallen binnen het ontwerp Niveau 4:beheersen van zware ongevallen niet voorzien in ontwerp Niveau 5:noodplannen, beheersen van toestand met radioactieve lozingen in de omgeving

15 18-06-200915 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Verdediging in de diepte – 5 niveaus

16 18-06-200916 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid… in ontwerp én tijdens uitbating Oorspronkelijk ontwerp, aanpassingen aan ontwerp: -Voldoet de installatie aan de van kracht zijnde regelgeving? -Veiligheidsstudies, respect van de veiligheidscriteria in geval van ongeval -Nazicht door de veiligheidsautoriteiten -Gedocumenteerd in het Veiligheidsrapport Uitbating: -Wordt de centrale binnen de veiligheidslimieten uitgebaat? -Inspectie tijdens uitbating -Veiligheidscultuur

17 18-06-200917 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Regelgeving – toezicht – actoren In België wordt de Amerikaanse regelgeving toegepast… maar met specifiek Belgische aanpassingen waar nodig Controle op de toepassing van de regelgeving en meer algemeen op de nucleaire veilgiheid is de bevoegdheid van het FANC (Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle) -Verificatie van de correcte toepassing in het ontwerp (Veiligheidsrapport) -Permanent toezicht tijdens uitbating Voor technische ondersteuning en controle van Klasse I nucleaire installaties doet het FANC beroep op de technische expertise van BelV Verantwoordelijke voor de nucleaire veiligheid is de uitbater, Electrabel, die daarbij een beroep doet op de technische expertise van zijn studiebureau Tractebel.

18 18-06-200918 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheidsstudies Veiligheidsstudies zijn noodzakelijk om het respect van de regelgeving en van de vereiste veiligheidscriteria aan te tonen Veiligheidsstudies zijn ook noodzakelijk voor de dimensionering van de veiligheidssystemen Twee soorten veiligheidsstudies: -Deterministische veiligheidsstudies (DSA) -Probabilistische veiligheidsstudies (PSA)

19 18-06-200919 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Deterministische veiligheidsstudies Binnen elke type van mogelijke oorzaken wordt naar het ergst denkbare ongeval gezocht Dit ongeval wordt geanalyseerd onder de meest ongunstige omstandigheden waarin de centrale zich kan bevinden (maar steeds binnen het toegestane uitbatingsdomein !) Alle mogelijke gevolgschade worden mee in rekening gebracht Bovendien wordt een bijkomende, enkelvoudige faling in een veiligheidssysteem vooropgesteld

20 18-06-200920 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES

21 18-06-200921 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Marges Veiligheidsmarge: inbegrepen in het criterium, afstand tussen het criterium en de gevaarlijke waarde Uitbatingsmarge: verschil tussen het resultaat van de DSA studie en het criterium, afstand tussen de uitbating en het veiligheidscriterium Veranderingen in de centrale kunnen de uitbatingsmarge beïnvloeden, maar niet de veiligheidsmarge

22 18-06-200922 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Probabilistische benadering De oorspronkelijke opvatting was dat de deterministische studies, de DBA (Design Base Accidents), alle mogelijke accidenten afdekken. De ondervinding heeft sindsdien geleerd dat meer complexe ongeval sequenties kunnen optreden, die potentieel veel gevaarlijker kunnen zijn (Three Mile Island 2 in 1979,…). BDBA (Beyond DBA) of “zware ongevallen” moeten daarom ook behandeld worden. Postuleren dat niets werkt leidt met zekerheid tot catastrofale gevolgen, maar is totaal onrealistisch. Nood aan een benadering die de waarschijnlijkheid van een ongeval verbindt met de gevolgen.

23 18-06-200923 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Probabilistische benadering Beschouw alle mogelijke oorzaken van een ongeval Lijst van alle mogelijke scenario’s veroorzaakt door elke oorzaak Bepaal de waarschijnlijkheid van elk scenario Bepaal de gevolgen van elk scenario Risico = waarschijnlijkheid x gevolg Bereken totale risico = Σ (risico's individuele scenario’s)

24 18-06-200924 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES DSA versus PSA benadering Deterministische aanpak Ergst denkbaar ongeval per type Omhullend scenario Toepassing van de regel van de enkelvoudige faling (extra conservatief) Verificatie van het respecteren van de veiligheidscriteria Dekt niet alle mogelijkheden af Probabilistische aanpak Alle mogelijke ongevallen Realistisch scenario Alle mogelijke combinaties van falingen tot een minimum waarschijnlijkheid Bepalen van het totale risico, gebruikt om het totale risico te verminderen Risico is nooit nul

25 18-06-200925 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheidssystemen Elke kerncentrale is uitgerust met een aantal veiligheidssystemen om de gevolgen van elk mogelijk ongeval te beperken en lozing van radioactiviteit te vermijden. Geklasseerd: ontworpen, gebouwd, geïnspecteerd en onderhouden volgens de strengste kwaliteitsstandaarden (ASME III, klasse 1,…) Redundant: elk systeem moet 100 % van zijn functie kunnen vervullen zelfs in geval van faling van gelijk welke component of van gelijk welk ondersteunend systeem (elektrische voeding bvb…)

26 18-06-200926 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheidssystemen Veiligheidssystemen: -SI: veiligheidsinjectie -AFW: hulpvoedingswater -CSS, CVS: sproei en ventilatie van reactorgebouw -SC: stilstandskoelkring Ondersteunende systemen: -Dieselgeneratoren -Batterijen -Perslucht -Koelsystemen RPS (Reactor Protection System): logisch systeem dat een groot aantal parameters bewaakt en veiligheidssignalen genereert bij overschrijding van de drempelwaarden (noodstop, veiligheidsinjectie, isolatie reactorgebouw, start hulpvoedingswater,…), 2/3 logica

27 18-06-200927 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES “Single failure criterion” « A system complies with the single failure criterion if the corresponding safety function continues to be provided in the case where any item of equipment of the system or the auxiliary systems necessary for its operation failed » Oplossing: -redundantie (2x100%, 3x50%) in veiligheidssystemen én ondersteunende systemen -scheidingswanden, brandbeveiliging, seismisch beveiligd -2/3 logica in signalen

28 18-06-200928 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheidscultuur Veiligheid is niet uitsluitend het respect voor de reglementering De veiligste centrale moet ook veilig uitgebaat worden ! Zeer grote aandacht van alle uitbaters voor “Human Performance” en “Safety Culture” INSAG-4: “Safety culture is that assembly of characteristics and attitudes in organizations and individuals which establishes that, as an overriding priority, nuclear plant safety issues receive the attention warranted by their significance.”

29 18-06-200929 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheidscultuur Bijna alle incidenten in een kerncentrale zijn terug te brengen tot menselijke fouten. Maar tegelijkertijd is het menselijk denkend vermogen zeer efficiënt in het detecteren, analyseren en oplossen van problemen en is dus nodig voor een veilige uitbating. Het menselijk gedrag is dus cruciaal voor veiligheid van kerncentrales. Organisaties én individuen moeten een veilig gedrag, een “veiligheidscultuur”, ontwikkelen om fouten te vermijden en tegelijk voordeel te halen uit het menselijk denkend vermogen voor een veilige uitbating. Bij uitbreiding ook geldig voor alle actoren in de nucleaire industrie.

30 18-06-200930 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Samenvatting Veiligheid van de huidige kerncentrales gebaseerd op: -Robuust en veilig ontwerp -Behoud van 3 barrières (splijtstofhuls, reactorvat, dubbelwandig reactorgebouw) -Toepassing van het principe van de “verdediging in de diepte” -Uitbatingsvergunning afgeleverd op basis van een Veiligheidsrapport, dat voortdurend aangepast wordt aan de werkelijke toestand (veiligheidsstudies!) -Permanente controle op de uitbating door de veiligheidsautoriteiten -Tienjaarlijkse revisies

31 18-06-200931 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Samenvatting Veiligheid is en blijft de grootste prioriteit van de uitbater: -Onderhouden van strikte veiligheidscultuur -Doorgedreven opleiding en voortdurende vorming van het personeel -Audits door internationale instellingen (WANO, OSART) -Inspectie, onderhoud, modernisering en periodieke beproeving van alle componenten en uitrustingen Voortdurende investeringen in veiligheid, bvb.: -Simulatoren voor de opleiding -Katalysatoren in elk reactorgebouw voor de H2 problematiek in geval van zwaar ongeval (wereldprimeur) -Water in reactorput in geval van zwaar ongeval -Modernisering van I&C

32 18-06-200932 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid – de internationale organisaties IAEA International Atomic Energy Agency Opgericht in 1957 als gevolg van de “Atoms for Peace” toespraak om de lidstaten te helpen bij het veilig gebruik van kernenergie voor vreedzame doeleinden - Standaarden - Inspecties - OSART missies

33 18-06-200933 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES INES schaal International Nuclear Event Scale Ingevoerd in 1990 door het IAEA om een betere publieke communicatie mogelijk te maken over de veiligheidsrelevantie van een nucleair ongeval

34 18-06-200934 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid – de internationale organisaties WENRA -Western European Nuclear Regulators’ Association (WENRA), groepeert de veiligheidsautoriteiten van 17 landen -Harmonisatie van de regelgeving ; overleg tussen de veiligheidsautoriteiten OECD/NEA -Organisation for Economic Cooperation and Development/Nuclear Energy Agency -De missie van het NEA is de lidstaten bij te staan in het ontwikkelen en het behouden, door internationale samenwerking, van de wetenschappelijke, technische en reglementaire basis voor een veilig, milieuvriendelijk en economisch gebruik van kernenergie voor vreedzame doeleinden.

35 18-06-200935 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Veiligheid – de internationale organisaties WANO – World Association of Nuclear Operators -Een wereldwijde organisatie opgericht in 1989 door en voor de uitbaters van kerncentrales met als enig doel de veiligheid van alle kerncentrales wereldwijd te verbeteren -WANO is opgericht in de nasleep van het Chernobyl ongeval in 1986, “dit mag nooit meer gebeuren” -WANO is opgericht om wereldwijd de uitbaters van kerncentrales (alle types) te verenigen en in alle openheid ervaring uit te wisselen en van elkaar te leren om de hoogst mogelijke veiligheid te betrachten in de uitbating van kerncentrales -Middelen: WANO Peer Reviews, audits ter plaatse door experts van andere kerncentrales PI (Performance Indicators) SER’s (Significant Event Reports) ; SOER’s (Significant Operating Experience Reports) -WANO heeft een proces, een dynamiek op gang gebracht waarbij uitbaters wereldwijd elkaar voortstuwen in een continue verbetering van de veiligheid bij de uitbating van kerncentrales -WANO is zeer effectief gebleken in het bestrijden van de “zelfgenoegzaamheid” (complacency)

36 18-06-200936 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie III kerncentrales Kerncentrales die nu aangeboden worden door de grote constructeurs Evoluties van de bestaande kerncentrales (succesvolle types) Verbeterde economie: -Schaalvergroting -Vereenvoudiging -Verkorte bouwtijd Verbeterde veiligheid: -Alle ervaring opgedaan de jongste 30 jaar met de huidige generatie kerncentrales is ingebouwd in de nieuwe generatie -Maatregelen voor de opvang van zware ongevallen ingebouwd -Sommige types maken gebruik van passieve veiligheidssystemen

37 18-06-200937 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie III kerncentrales PWR:EPR (AREVA) AP1000 (Westinghouse) VVER1200 (ASE AtomStroyExport) APWR (MHI) APR1400 (KHNP) BWR:SWR1000 (AREVA) ABWR (GE, Hitachi) AB1600 (Toshiba) ESBWR (GE) HWR:ACR1000 (Candu) (AECL)

38 18-06-200938 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES EPR (AREVA) Evolutie van N4(F) en Konvoi(D) Hoogste elektriciteitsproductie per eenheid op de markt: 1700 MWe Gebruikt enkel beproefde technologie Twee eenheden onder constructie: Olkiluoto 3, Flamenville 3 Twee eenheden in bestelling: Taishan 1&2

39 18-06-200939 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES EPR (AREVA) Verbeterde intrinsieke veiligheid: -Systematische toepassing van VID, -4 onafhankelijke veiligheidssystemen -Dubbelwandig reactorgebouw -Opvang van gesmolten kern -Belangrijke vermindering van de radioactieve lozingen na ongeval -Geen evacuatie van de bevolking nodig

40 18-06-200940 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES

41 18-06-200941 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES AP1000 (Westinghouse) PWR met volledig passieve veiligheidssystemen Twee-lus PWR, 1150 MWe Verbeterde economie door -Maximale vereenvoudiging -Verkorte bouwtijd door modulaire constructie 4 eenheden besteld door China: Sanmen 1&2, Haiyang 1&2

42 18-06-200942 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES AP1000 (Westinghouse) Veiligheid verzekert door passieve veiligheidssystemen: kernkoeling, drukafbouw, reactorgebouwkoeling Nieuwe technologie, jaren van onderzoek en ontwikkeling Ingebouwde maatregelen voor opvang van zware ongevallen Passieve systemen en twee-lus ontwerp laten een doorgedreven vereenvoudiging toe

43 18-06-200943 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie III kerncentrales Zijn Generatie III kerncentrales veiliger dan de huidige centrales ? Wel als je vergelijkt met het oorspronkelijk ontwerp van de huidige kerncentrales zo’n 30-40 jaar geleden! Niet meer zo duidelijk als je vergelijkt met de huidige toestand van de bestaande kerncentrales

44 18-06-200944 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie III kerncentrales Voortdurend proces van aanpassing en verbetering van bestaande kerncentrales in België: -Dubbelwandig reactorgebouw van bij de aanvang aanwezig -Tweede veiligheidssysteem of “bunkersysteem” tegen uitwendige ongevallen -Modernisering van I&C -Plaatsen van katalytische recombinatoren voor H2 in reactorgebouw (wereldprimeur!) -Simulatoren voor training van operatoren -Verbeterde ongevalsprocedures -Vorming en opleiding van personeel, sterke nadruk op veiligheidscultuur

45 18-06-200945 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie IV systemen Radicaal nieuwe (?) systemen voor de toekomst Horizon 2040 voor commerciële toepassing Ook andere toepassingen dan elektriciteitsproductie: -CO2-vrije productie van H2 -Ontzilten van zeewater -Proceswarmte -Afbreken van langlevend hoogradioactief kernafval

46 18-06-200946 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie IV systemen Systemen die een belangrijke vooruitgang boeken op gebied van: -Duurzaamheid -Veiligheid en betrouwbaarheid -Economie -Non-proliferatie en Beveiliging

47 18-06-200947 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie IV systemen – criteria Veiligheid en Betrouwbaarheid -Safe and reliable operation: SR-1: Generation IV nuclear energy systems operations will excel in safety and reliability. -Very low risk of core damage: SR-2: Generation IV nuclear energy systems will have a very low likelihood and degree of reactor core damage. -No need for evacuation plans: SR-3: Generation IV nuclear energy systems will eliminate the need for offsite emergency response.

48 18-06-200948 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Generatie IV systemen Generatie IV systemen betekenen een volgende stap voorwaarts inzake veiligheid Nog te vroeg om nu al conclusies te trekken, volop in ontwikkeling Belangrijkste trends: -Gebruik van passieve veiligheidssystemen -Uitsluiten van de mogelijkheid van kernsmelten, nakomende warmte kan op volledig passieve manier en op lange termijn afgevoerd worden, zonder behoefte aan energiebron en zonder tussenkomst van personeel, en dat zonder dat de smelttemperatuur van de kern bereikt wordt

49 18-06-200949 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES

50 18-06-200950 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Hartelijk dank voor jullie aandacht ! Vragen??

51 18-06-200951 VEILIGHEID VAN KERNCENTRALES Waar kan je me contacteren? Hoofdingenieur Thermalhydraulics Group ; Nuclear Department Tractebel Engineering Arianelaan 7, 1200 Brussel tel: 02/7738352 fax: 02/7738900 email: walter.vanhove@tractebel.comwalter.vanhove@tractebel.com Deeltijds Docent aan UGent Vakgroep Elektrische Energie, Systemen en Automatisering Faculteit Ingenieurswetenschappen Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Gent email: walter.vanhove@ugent.bewalter.vanhove@ugent.be