Förnyade säkerhetsvärderingar av tåligheten mot vissa händelser - Stresstest

Transkript

1 Forsmarks Kraftgrupp Dokumenttyp / Document type Rapport Klassificering / Classification Företagsintern Författare / Author Granskad av / Checked by Dok nr / Doc no Rev Ferm Jonas cftt FT Fastställd av / Approved by Datum / Date Projektnr / Project no Systemnr / System no cft Forsmark 1,2 och 3 Sammanfattningsrapport Extrema väder Förnyade säkerhetsvärderingar av tåligheten mot vissa händelser - Stresstest Sammanfattning Strålsäkerhetsmyndigheten har i beslut den 25 maj 2011 förelagt Forsmarks Kraftgrupp AB att genomföra förnyade säkerhetsvärderingar av tåligheten mot jordbävningar, översvämningar och extrema väderförhållanden samt långvarig förlust av elförsörjning och primär värmesänka (UHS). Denna rapport sammanfattar Forsmarks säkerhetsvärderingar vid extrema väderförhållanden och utgör underlag för att komplettera Sammanfattningsrapporten för Stress Test [1]. Sammanfattningsvis är bedömningen att anläggningen har marginaler för att klara hög/låg temperatur i havet, stark vind, tromb, trombgenererade missiler och låg havsvattennivå utanför design. För händelserna hög/låg temperatur i luft finns inga definierade gränser. Erfarenheter sedan driftsättningarna av anläggningarna visar på goda marginaler för utomhustemperaturer ner mot -30 C och upp mot +30 C. Förbättringsområden för att öka robustheten i anläggningen på grund av extrema väder är uppdatering och komplettering av instruktioner samt vidare studier kring kombinationseffekter av extremt väder och händelser utanför design tillsammans med extremt väder (tex SBO och extremt kallt väder). Delgivning: vdb, ell, cftt, IBE, cf12a, snn, cfx, jpi 1 (10)

2 Revideringar Rev datum Revnr Ändringsomfattning och beslutsreferens samt berörda sidor Första utgåvan Uppdatering efter granskningsmöte FTT Uppdatering av kommentarer efter säkerhetsommitemöte (10)

3 Innehållsförteckning 1 Introduktion 3 2 Konstruktionsstyrande händelser 3 3 Resultat av stresstesten - Väderfenomen Vind, tromb och trombgenererade missiler Nederbörd Blixt Utomhuslufttemperatur Låg havsvattennivå Havsvattentemperatur 7 4 Slutsatser Utvärdering mot design Utvärdering mot stress 8 5 Möjliga åtgärder för att förhindra tröskeleffekter 9 6 Referenser 10 1 Introduktion Strålsäkerhetsmyndigheten har i beslut [2] den 25 maj 2011 förelagt Forsmarks Kraftgrupp AB att genomföra förnyade säkerhetsvärderingar av tåligheten mot jordbävningar, översvämningar och extrema väderförhållanden samt långvarig förlust av elförsörjning och värmesänka. För närmare detaljer om omfattning och utförande av dessa förnyade analyser och säkerhetsvärderingar hänvisar SSM till Stress test specifications utgivet av ENSREG [3]. I [4] åläggs Forsmarks kraftgrupp AB att komplettera med en analys över extrema väderförhållanden. Med extremt väder avses de typer av väderförhållanden som är redovisade i SAR. Forsmarks kraftgrupps svar på detta föreläggande återfinns i denna rapport. Detta är en sammanfattning av den analys som har gjorts över extrema väderförhållanden [5]. 2 Konstruktionsstyrande händelser Enligt SSMFS 2008:17 14 skall kärnkraftsreaktorer vara dimensionerad för att motstå naturfenomen och andra händelser som uppkommer utanför eller inne i anläggningen och som kan leda till en radiologisk olycka. För sådana naturfenomen och händelser skall dimensionerande värden vara fastställda. Naturfenomen och händelser med så snabbt förlopp att skyddsåtgärder inte hinner vidtas då de inträffar, skall dessutom händelseklassas. För varje slag av naturfenomen som kan leda till en radiologisk olycka skall det finnas en fastlagd handlingslinje för de situationer då de dimensionerande värdena riskerar att överskridas. Väderfenomen för vilka förvarning eller larm möjliggör att driftlägga anläggningen eller skydda anläggningen mot de krafter som den yttre påverkan ger kan klassificeras som långsamma förlopp. Väderfenomen där förvarning eller larm ej kan garanteras klassificeras som snabba förlopp. För de snabba förloppen gäller att händelserna skall händelseklassas. Extrem 3 (10)

4 väderpåverkan antas uppträda med en frekvens 10-5 /år om inte annat anges och klassas som en H4-händelse. Normala väderförhållanden är sådan som förväntas inträffa under anläggningens livstid. 3 Resultat av stresstesten - Väderfenomen Olika typer av väderfenomen har beaktats i den ursprungliga konstruktionen och utvärderats mot den ökade kravbilden i SSMFS 2008:17. Generellt gäller att byggnadsdelar som innehåller säkerhetsutrustning är dimensionerad för att motstå extrema väderförhållanden. Extrema väderförhållanden skall därmed inte påverka anläggningens förmåga att tas sig till ett säkert läge. 3.1 Vind, tromb och trombgenererade missiler Händelsen extrem vind omfattar vindar med extrema vindhastigheter, tromb samt trombgenererade missiler. Händelsen extrem vind klassificeras enligt SAR som ett snabbt förlopp och tillhör händelseklass H Designvärden Ursprungliga dimensioneringsförutsättningar för Forsmark 1 och 2 härstammar från Svensk Byggnorm SBN-67. I samband med övergången till SKIFS 2004:2 uppdaterades dimensionerade kraven för vindlast och samt krav för tromb och trombgenererade missiler tillkom. Ursprungliga dimensioneringsförutsättningar för Forsmark 3 härstammar från Svensk Byggnorm SBN-75. Krav för tromb och trombgenererad missil täcks in i de ursprungliga dimensioneringsförutsättningarna Utvärdering av designvärden Vid kustbanden är den högsta uppmätta medelvindhastigheten 40 m/s med uppskattade vindbyar upp till 55 m/s. Därav anses att god marginal finns till designvärdet på 80 m/s Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Baserat på tidigare beräkningar för Forsmark 1 och 2 har överstyrkan mot vindlaster och missiler uppskattats för varje säkerhetsklassad byggnad. Generellt finns stora marginaler mot vindar över 80 m/s. I några byggnader har väggar och tak en mindre överstyrka. Motsvarande uppskattning för Forsmark 3 visar att samtliga säkerhetsklassade byggnader har goda marginaler. Sammantaget bedöms det höga designvärdet på 80 m/s och den överstyrka som finns ge stor marginal till härdskada på grund av extrem vind. Vid extrem tromb med tillhörande trombgenererad missil krediteras fysisk separation av kylsystem- och dieselbyggnaderna. Frekvensen för tromb och trombgenererad missiler större än designvärdena är mycket låg (<1E-6). 4 (10)

5 3.2 Nederbörd Extrem nederbörd kan medföra belastningsskador på byggnader, översvämning samt igensättning av ventilationsintag. Händelsen extrem nederbörd klassificeras enligt SAR som ett långsamt förlopp Designvärden Ursprungliga dimensioneringsförutsättningar för Forsmark 1 och 2 gällande snölast härstammar från Svensk Byggnorm SBN-67. I samband med övergången till SKIFS 2004:2 uppdaterades dimensionerade kraven för snölast, enligt Boverkets konstruktionsregler BKR Ursprungliga dimensioneringsförutsättningar för Forsmark 3 gällande snölast härstammar från Svensk Byggnorm SBN-75. Forsmark 1 och 2 dagvattensystemet är dimensionerat för 134 l/s och ha. Forsmark 3 dimensionerat dagvattensystem för 1,5 m3/s på en yta om 19 ha Utvärdering av designvärden Återkomsttiden för dimensionerande snölast är 50 år enligt BKR Vid extrema snöfall i området runt Forsmark kan förväntat snödjup uppnå 1 meter under 1-2 dagar. Forsmark 1 och 2 har designvärde 2,0 kn/m 2 och Forsmark 3 1,4 kn/m 2. Designkravet 1,4 kn/m 2 motsvarar ett snödjup på 1,4 meter nysnö eller 1 meter vindpackad snö. Detta är ett långsamt förlopp och därmed kommer preventiva åtgärder att ske genom bortforsling av snö innan designvärdet uppnås. För regn så är troligen det mest relevanta risken antingen att den totala mängden regn under en period blir så stor att marken mättas så att spalten ( bergspalt ) mellan reaktorbyggnad/marken vattenfylls eller att den momentana mängden blir så stor att avrinningen från takytor inte är tillfyllest. Det första fallet täcks in av vattennivå upp till marknivå nedan medan det andra fallet inte bedöms vara relevant då byggnadens tak är slätt och täcks av en PVC-duk varför risken för att större mängd vatten skulle komma in bedöms vara låg. I händelse av in läckage p.g.a. skadad PVC-duk bedöms sannolikheten som mycket låg att fler än en sub blir påverkad till följd av en god fysik separation av säkerhetsutrustning Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Baserat på tidigare beräkningar för Forsmark 1 och 2 har överstyrkan mot snö laster på tak uppskattats för varje säkerhetsklassad byggnad. Generellt finns stora marginaler. I några byggnader har väggar och tak en mindre överstyrka. Vid extrema snöfall finns tillräckligt med tid att undanskaffa snön innan taklasten blir för hög. Därigenom bedöms marginalerna vara goda. Motsvarande uppskattning för Forsmark 3 visar att samtliga säkerhetsklassade byggnader har goda marginaler. Vid extrema regn kommer kapaciteten på avbördningsanordningar, takbrunnar, dagvattensystem etc., överskridas. Det medför att vatten ansamlas på tak upp till avrinningssargen utan att dimensionerade taklast överskrids. Området kring kraftverket är utformat så att avrinning sker till diken och hav. Regnmängder över konstruktionsvärdet på 155 mm/dygn bedöms därför inte ytterligare utmana byggnader och säkerhetsfunktioner. 5 (10)

6 3.3 Blixt Händelsen blixtnedslag klassificeras enligt SAR snabbt förlopp och tillhör händelseklass H Designvärden För Forsmark 1 och 2 är dimensionerande värde en maximal amplitud om 100 ka och en branthet om 80 ka/ s, vilket motsvarar 98 % av alla blixtnedslag. För Forsmark 3 är dimensionerande värde en maximal amplitud om 300 ka och en branthet om 120 ka/ s vilket härstammar från tysk industristandard Utvärdering av designvärden Anläggningen är försedd med yttre åskskydd enligt principen Faradays bur, vilket begränsar fält och blixtströmmar inuti byggnaden. Det inre åskskyddet utgörs genom lämplig placering och jordning av komponenter så att ingen funktionell påverkan erhålls på anläggningens säkerhetsfunktioner. Studier utförda på OL1/OL2 och vid Oskarshamn visar att kraftiga blixtar slår ner i skorstenen på reaktorbyggnaden vilket är den högsta punkten. Den största säkerhetsmässiga konsekvensen är ett kraftigt nedslag i skorstenen till en dieselbyggnad vilket bedöms som extremt osannolikt och påverkar endast en av fyra dieslar Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Sannolikheten att blixtar slår ut utrusning via nedslag i en av dieselskorstenarna är mycket låg, enligt den studie som har utförts på OL1/OL2. Bortfall av säkerhetssystem på grund av blixtnedslag utanför design bedöms vara mycket låg. 3.4 Utomhuslufttemperatur Händelserna extrema lufttemperaturer klassificeras enligt SAR som långsamma förlopp Designvärden Forsmark 1, 2 och 3 är dimensionerande enligt Svensk Byggnorm SBN-67 med en lägsta utomhustemperatur -18 C för att hålla en acceptabel inomhustemperatur på ca +18 C. Ventilationssystem är dimensionerade för +25 C och för Forsmark 3 gäller +32 C för säkerhetssystem Utvärdering av designvärden Designvärden för hög utomhuslufttemperatur för Forsmark 1, 2 och 3 samt låg utomhustemperatur för Forsmark 3 har troligtvis satts utifrån dimensionsförutsättningar för ventilationssystemen. Enligt SMHI var den högsta och lägsta registrerade temperaturen 1941 till 2010 vid Örskär +34,5 C respektive -28,9 C. Den högsta temperatur som noterats i Sverige sedan 1901 är +38 C (Ultuna, Uppland, och Målilla, Småland ). 6 (10)

7 Sedan driftsättning av anläggningarna har temperaturer utöver design förekommit. Erfarenheter från anläggningarna visar att anläggningens säkerhetssystem inte har påverkats vid dessa tillfällen Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Då det handlar om långsamma förlopp finns det tid för preventiva manuella åtgärder. Vid låga temperaturer stängs fläktar till ventilationssystemet av för att undvika att föra in kall luft till stationerna. Åldringshastigheten på vissa komponenter ökas vid temperaturer över design. Åtgärder för detta täcks in av anläggningarnas underhållsprogram. Mot bakgrund av detta anses anläggningarna har goda marginaler mot extrema utomhustemperaturer. 3.5 Låg havsvattennivå Händelsen extremt lågt vattenstånd klassificeras enligt SAR som ett långsamt förlopp Designvärden Forsmark 1 och 2 är designat för extrem låg vattennivå +98,1 (2,0 m under medelvattenstånd) och Forsmark 3 för extremt lågvattennivå +98,4 (1,7 m under medelvattenstånd). När det gäller hög nivå av havsvattennivå har detta behandlas i det tidigare Stress Test arbetet, [5] Utvärdering av designvärden Uppskattningar från SMHI ger ett minvattenstånd med en återkomst tid på år på 1,7 m under medelvattenståndet. Vid låg vattennivå erhålls larm och effektnedgång och avställning sker innan designvärden nås Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Konsekvenser av extrem låg havsvattennivå kommer att leda till samma scenario som förlust av primär värmesänka vid en havsvattennivåsänkning av tidigast - 5 m. Detta bedöms som osannolikt. 3.6 Havsvattentemperatur Händelsen extrem temperatur omfattar kravis och hög respektive låg havsvattentemperatur. Händelsen extrem kravis klassificeras enligt SAR som ett snabbt förlopp och tillhör händelseklass H3. Händelserna extrema vattentemperaturer klassificeras enligt SAR som långsamma förlopp Designvärden Forsmark 1, 2 och 3. Designvärdet för låg havsvattentemperatur är +0,5 C framför intagsbyggnaden. Högsta vattentemperaturen enligt design är +25 C. 7 (10)

8 3.6.2 Utvärdering av designvärden Extremvärden för högsta havsvattentemperatur som uppmätts av SMHI är +28 C och lägsta är strax under 0 C. I händelse av havsvattentemperaturer under 0 C finns risk för iskravning vilket kan leda till igensättning av intagsbyggnaden. Frekvensen för iskravning i Forsmark har beräknats till en återkomsttid på år. Temperatursänkningen anses vara ett långsamt förlopp och larm kommer att erhållas vid 0.1 o C, vilket möjliggör att preventiva åtgärder kan vidtas. Både Forsmark 1,2 och 3 har möjlighet att recirkulera varmare vatten till intagsbyggnaden vilket leder till att vattentemperaturen ökas med 1 C. Kvarstår risken för iskravning trots att recirkulationsflödet är fullt utnyttjat kan flödet minskas genom att huvudkylvattenpumpar stoppas. I likhet med för fallande havsvattentemperatur så är ökande havsvattentemperatur ett långsamt förlopp och preventiva åtgärder kommer således att kunna vidtas. Vid havsvattentemperatur på + 20 C eller högre sänks reaktoreffekten och vid + 25 C genomförs nedgång till kall avställd reaktor. Designvärdet för hög och låg havsvattentemperatur anses därmed vara fullgott Bedömning av marginaler mot allvarliga härdskador Mot extremt låga havsvattentemperaturer anses anläggningarna ha goda marginaler mot bakgrund av att det är ett långsamt förlopp och anläggningarna har kunnat tas ned till ett säkert läge. Lägre havsvattentemperatur än 0 C medför inte större risk för iskravning än vad som beaktats inom design. De möjligheter som finns att cirkulera vatten och ta vatten från utloppskanalen ger goda marginaler för att motverka denna händelse. 4 Slutsatser 4.1 Utvärdering mot design Anläggningarnas grundkonstruktion är robust mot extrema väder och designvärdena anses vara adekvata. Snabba händelser så som tromb och blixt kan hanteras av konstruktionen. Vid långsamma händelser där konstruktionen riskerar att utmanas, så som låg utomhustemperatur och snöfall klaras anläggnings säkra avställning med förberedda manuella åtgärder. 4.2 Utvärdering mot stress För de väderfenomen som är beskrivna anses marginalerna vara tillfredställande. Vidare utredningar rekommenderas för att kunna värdera den totala risken extrema väderfenomen och kombinationseffekter av väderfenomen som anläggningarna kan utsättas för utanför design. 8 (10)

9 5 Möjliga åtgärder för att förhindra tröskeleffekter Följande åtgärdsförslag är identifierade för att öka robustheten mot extrema väderförhållanden. 1. Komplettera instruktioner med de brister som hittats under stress test, i synnerhet upprätta en instruktion för yttre påverkan på Forsmark Till den 31/ utreda vilka kombinationer av händelser utanför design tillsammans med extrema väderfenomen som behöver studeras närmare. Dessutom skall det i utredningen tas ställning till vilka kombinationer av väderfenomen som behöver studeras. Syftet att kunna värdera den totala risken av dessa effekter. 9 (10)

10 6 Referenser [1] Forsmark 1, 2 and 3 - Summary report - Renewed safety assessment of the resistance against certain events - The Stress Test, FT [2] Förnyade säkerhetsvärderingar av tålighet mot vissa händelser, SSM [3] ENSREG, EU Stress test specifications. [4] Forsmark Förnyade säkerhetsvärderingar av tålighet mot extrema väderförhållanden, SSM , EXT [5] Forsmark 1, 2 och 3 - Extrema väder - Förnyade säkerhetsvärderingar av tåligheten mot vissa händelser Stresstest, FT (10)