Granskning av anmälan - Forsmark 1/2-Höjning av konstruktionstrycket i system 323

Transkript

1 Forsmarks Kraftgrupp AB Östhammar Tillsynsrapport Datum: Er referens: FQ Diarienr: SSM Granska i tillsyn Forsmarks Kraftgrupp AB Objekt 1 och /2 Ansvarig handläggare: Urban Boström, Björn Gustafsson Samråd: Tomas Almberger KS, Markus Forsberg KD Godkänt av: Jan Hanberg cks Granskning av anmälan - Forsmark 1/2-Höjning av konstruktionstrycket i system 323 Sammanfattning Forsmarks Kraftgrupp AB (FKA) har anmält höjning av konstruktionstrycket med 5 bar i härdnödkylningssystemet (system 323) för Forsmark 1 och 2. Syftet med åtgärden är främst att undvika obefogad säkerhetsventilöppning med eventuell obefogad H-isolering som följd vid extrema driftfall med förhöjt inneslutningstryck. Syftet är även att förhindra säkerhetsventilöppning som följd av konstaterade vattenslag i systemet. Vattenslagen antas uppstå vid felfunktion i form av fördröjd stängning hos backventil nedströms 323-pumpen. Strålsäkerhetsmyndighetens (SSM) bedömning är att FKA på ett tillfredställande sätt har beskrivit anläggningsändringen och bakomliggande motiv. De analyser och modellberäkningar som legat till grund för ändringarna i nödkylsystemet bedöms som relevanta. SSM bedömer sammantaget att tryckuppklassningen med 5 bar av aktuella systemdelar medför en säkerhetsförbättring genom att sannolikheten för obefogad öppning säkerhetsventiler minskar. Anläggningens tålighet mot eventuell felfunktion hos backventilerna 323VX02 förbättras därmed också i enlighet med 3 kap. 1 SSMFS 2008:1. Bedömningen är även att tryckuppklassningen är tillräcklig för att förhindra att säkerhetsventilerna, efter en eventuell öppning, förblir öppna en längre tid med H-isolering som följd även vid händelser med förhöjda inneslutningstryck. FKA bedöms på ett tillfredställande sätt ha redogjort för den säkerhetsgranskning som genomförts. Strålsäkerhetsmyndigheten Swedish Radiation Safety Authority SE Stockholm Tel: E-post: registrator@ssm.se Solna strandväg 96 Fax: Webb: stralsakerhetsmyndigheten.se

2 Sida 2 (6) Bakgrund Bakgrunden är att det i samband med årliga prov av system 323 inträffat att sprängbleck brustit, men även att säkerhetsventiler öppnat. Det har också framkommit att konstruktionstrycken i 323 systemet riskerar att överskridas vid svåra haverier med förhöjda inneslutningstryck med öppning av säkerhetsventiler som följd. Forsmark 1och 2 har därför anmält höjning av konstruktionstryck och öppningstryck för säkerhetsventiler med 5 bar på sug- respektive trycksida av pumpar [1]. Eftersom säkerhetsventilerna, vid eventuell långvarig öppning, avbördar vatten till respektive H-utrymme med H-isolering och utebliven härdkylning som följd vill man med höjningen av konstruktionstrycket undvika samtidiga obefogade säkerhetsventilöppningar i alla fyra 323 kretsarna. SSM beslutade att granska ändringen. Granskat underlag Granskningen baseras på valda delar av de dokument som bifogats anmälan bland annat - F1 och F2 införandeunderlag [2], [5] - F1 och F2 primär säkerhetsgranskning [3], [6] - F1 och F2 fristående säkerhetsgranskning [4], [7] samt från FKA begärt kompletterande underlag - F1 och F2 Inställningsvärden för 323VX13, 323VX15 för säkerställande av integriteten hos reaktorinneslutningen [8] - Forsmark 1 och 2 - Utredning av spruckna sprängbleck på system 323, beräkningar med RELAP 5 [9]. - FKA svar på ställda SSM frågor [10]. Syfte med granskningen Syftet med granskningen är bland annat bedömning av, om höjning av konstruktionstrycken i system 323 med 5 bar är tillräckligt för att konstruktionstrycken inte riskerar att överskridas, och för att undvika obefogade säkerhetsventilöppningar i systemet i samband med händelser med höga tryck i reaktorinneslutningen. Syftet är även att bedöma om FKA berett anläggningsändringen på ett tillfredställande sätt för ställningstagande till om tillämpliga krav uppfylls samt om ytterligare eller andra villkor ska gälla för ändringen. Krav SSMFS 2008:1 3 kap 1 - om tålighet mot händelser som kan påverka anläggningens barriärer eller säkerhetsfunktioner - om konstruktionens tillförlitlighet och beprövade konstruktionsprinciper och konstruktionslösningar SSMFS 2008:1 4 kap 3 avseende säkerhetsgranskningens kontroll av att tillämpliga säkerhetsaspekter är beaktade.

3 Sida 3 (6) Analys System 323 utformning och drift Respektive system 323 systemkrets är försedd med säkerhetsventiler på både sug- och trycksidan av pumpen för tryckavsäkring. I anslutningsledningarna till säkerhetsventilerna sitter sprängbleck med samma öppningstryck som säkerhetsventilerna. Utloppet från säkerhetsventilerna mynnar i respektive H-utrymme och större utflöde från ventilerna kan medföra att H-isolering utlöses med blockering av aktuell sub i system 322, 323 och 327 som följd. Med systemet i standby är den vertikala rörledningen på trycksidan av 323 pumpen delvis gasfylld och skalventiler mot reaktorn är stängda. Vid systemprov och vid automatikstart sker pumpstarter därför vanligtvis mot stängda skalventiler i tryckledningen och gasen i tryckledningen komprimeras. Under startförlopp och vid stopp av pump kommer vattenpelaren i tryckledningen att tryckas tillbaka av gaskudden varvid backventilen 323VX02 nedströms pumpen stänger. I samband med ursprunglig systemprovdrift i slutet av 70-talet noterades vattenslag i 323- kretsarna vid backventilstängning med brustna sprängbleck som följd. Detta åtgärdades då genom att snabba upp backventilstängningen med hjälp av en extern fjäder som länkats till backventilklaffen. Trots denna åtgärd, har brustna sprängbleck och öppning av säkerhetsventil förekommit i systemkretsarna vid återkommande prov. I något fall har även en säkerhetsventil efter öppning inte återtätat efter att systemtrycket sjunkit. FKA utredningar Enligt FKA rapport [9] har modellberäkningar men även tryckmätningar genomförts på system 323 rörledningar för att få en närmare förklaring till brustna sprängbleck på både sugoch trycksida. Tryckmätning genomförda under 2001 visade på tryckpikar medförande kortvariga systemtryck på 18,8-22 bar 1 på trycksidan av 323 pumpen, d.v.s. över konstruktions-trycket 20 bar. Vid tryckmätning av start- och stoppförlopp i system 323 under år 2005 kunde inga tryckpikar påvisas. Under pumpens startförlopp noterades endast en översläng av trycket på trycksidan på knappt 1 bar innan trycket stabiliseras på ca 15 bar. På sugsidan svängde trycket endast kortvarigt 0,5 bar kring drifttrycket 2,5 bar. Av rapportens slutsats framgår att den enda förklaringen till brustna sprängbleck är vattenslag i systemet inträffar ibland som följd av fördröjd stängning av backventil 323VX02 vid pumpstopp. Optimal funktion hos backventil 323VX02 anges inte medföra vattenslag. Beräkningsmodellen ger, med fördröjd backventilstängning vid pumpstopp, tryckpikar medförande systemtryck på bar på trycksidan av pumpen d.v.s. över 20 bar vilket sprängbleck och säkerhetsventiler är utlagda för. På sugsidan, där sprängblecken och säkerhetsventiler är utlagda för 10 bar, ger beräkningsmodellen på motsvarande sätt tryckpikar medförande kortvarigt systemtryck på 14,5 bar. Den driftklarhetsverifiering som sker med 323 systemet vid återkommande provningar, motsvarar inte störningssituationer med högre tryck i reaktorinneslutningen. Vid händelser med förhöjda inneslutningstryck ökar systemtrycken i 323 kretsarna i motsvarande grad. I FKA rapport [8] analyseras därför och redovisas maximala tryck i system 323 vid störningar inom händelseklass H2-H5, komplexa sekvenser samt RA-LOCA som underlag för nya inställningsvärden för säkerhetsventilerna i 323. Av rapporten framgår att de beräknade högsta trycken uppstår vid svårt haveri, händelse H5.1 -rörbrott med läckande mellanbjälklag, och uppgår till 10,7 bar på sugsidan och 22,2 bar på trycksidan av 323 pumpen med denna i drift. Det anges i rapportens slutsats att med tryckuppklassning med 5 bar kommer inte 1 Alla tryck i texten avser absoluttryck, bar (a).

4 Sida 4 (6) säkerhetsventilerna i system 323 att öppna vid dimensionerande fall. Härvid antas dock att de tryckpikar som förekommit vid periodiska provningar blir betydligt lägre i situationer med höga inneslutningstryck och kan bortses från. Hänvisning till underlag eller modellberäkningar som visar på detta förhållande framgår inte i rapporten. Teknisk lösning För att undvika att konstruktionstrycken överskrids samt att säkerhetsventiler öppnar obefogat i 323 systemet i samband med återkommande prov men även vid H2-H5 händelser och komplexa sekvenser har följande åtgärder vidtagits i systemet [2], [5]. - Höjning av konstruktionstrycken i sug- och tryckledningar med 5 bar. Aktuella systemdelar har kontrollräknats, provtryckts och är godkända för det högre konstruktionstrycket. - Montage av nya säkerhetsventiler med öppningstryck 15 respektive 25 bar i sugrespektive tryckledningar. - Sprängblecken placerade före säkerhetsventilerna tas bort. Syftet med sprängblecken har varit att underlätta underhåll och provning av säkerhetsventilerna men även för att hindra att ventilerna har direktkontakt med bassängvattnet. Ändringarna infördes tidsförskjutet med två subar i taget under RA2011 och RA2012 i Forsmark 1 och 2. Primär och fristående säkerhetsgranskning Den primära säkerhetsgranskningen [3], [6] har värderat säkerhetsfrågan och ser ingen negativ påverkan på systemfunktionen som följd av ändringarna och borttagandet av sprängbleck. Risken för obefogade H-isoleringar bedöms minska i och med uppklassningen av systemtrycken. Den fristående granskningen[4], [7] anger att vid extrema händelser har det visats att det ursprungliga systemutförande skulle kunna medföra H-isolering med risk för utebliven kylning av härden. Den fristående säkerhetsgranskningen anser därför att den föreslagna ändringen är säkerhetshöjande. SSM bedömning Bedömningen är att analysen enligt ref [8] har identifierat de händelser som kan medföra höga inneslutningstryck samtidigt med påkallad 323 drift. Den händelse som medför de högsta inneslutningstrycken är händelse H5.1 LOCA med läckande bjälklag. Med sammanlagring av de olika trycklaster i inneslutning som bidrar till höga tryck i detta fall, såsom gastryck och vattenpelare, så ger inneslutningstrycken tillsammans med 323 pumpens uppfordringshöjd att trycket på trycksidan av pumpen, kan uppgå till 22.2 bar inledningsvis under kortare tider i H5.1-scenariot. Detta ger en marginal på 2,8 bar till det nya konstruktionstrycket på 25 bar och inställningsvärdet för säkerhetsventilerna. Beträffande rörledningarna på sugsidan av 323 pumpen så ger analysen [8], med konservativt beaktande av chugging och 314-blåsning, att trycken här kortvarigt kan uppgå till 10,7 bar. Marginalen till överskridande av nya konstruktionstrycket 15 bar blir 4,3 bar. Periodiska provningar av 323 systemet, med normalt gastryck 1 bar i inneslutningen, har tidigare visat på att tryckpikar medförande systemtryck över konstruktionstryck i sug- och tryckledningar kan uppträda i systemet. Vid haverifall H5.1 kan gastrycket i inneslutningen

5 Sida 5 (6) öka med i storleksordningen lika mycket som de 5 bar som konstruktionstrycket nu höjts. SSM bedömer därför att tryckpikar medförande kortvarigt systemtryck över nya konstruktionstrycket inte helt kan uteslutas i samband med händelser med höga inneslutningstryck och påkallad 323 pumpdrift. I tidsfönstret med höga inneslutningstryck kan stopp och återstart av 323 pumpar inträffa som följd av t.ex. omkopplingar i kraftmatningen även om sannolikheten för detta är låg. Skulle säkerhetsventilerna öppna i detta läge är dock bedömningen att ventilerna kommer att återstänga så snart de kortvariga tryckbelastningarna upphört. Återstängningstrycket är för aktuell ventiltyp enligt uppgift ca 10 % under öppningstrycket d.v.s. ca 22,5 resp. 13,5 bar vilket medför en viss marginal till de konservativt beräknade maximala systemtrycken enligt [8]. SSM bedömer därför att höjningen av konstruktionstrycken med 5 bar medför en tillräcklig marginal mot långvarigt överskridande av konstruktionstrycket i 323 systemet med H-isolering som följd även för fallen extremt osannolika händelser. Den enda förklaringen FKA har till de tryckbelastningar som förkommit, med brustna sprängbleck och säkerhetsventilöppning som följd, är att felfunktion ibland kan uppträda hos backventilerna VX02 i form av fördröjd stängning vid pumpstopp. Vad som eventuellt skulle orsaka en fördröjd stängning av backventilerna framgår inte av underlaget. Det framgår inte heller om FKA i samband med underhåll närmare har undersökt och kontrollerat backventilerna avseende eventuell kärvning medförande fördröjd stängning. SSM har inget att invända mot att sprängbleck tillsvidare inte återmonteras eftersom sprängblecken, enligt FKA är relaterade till underhåll av säkerhetsventilen snarare än dess funktion. Vid eventuellt återinförande av sprängbleck bör de vara icke defragmenterbar typ. Sammanfattande bedömning och värdering FKA har anmält höjning av konstruktionstrycket med 5 bar i system 323 -nödkylsystem för reaktorhärden för Forsmark 1 och 2. Syftet med åtgärden är främst för att undvika obefogad säkerhetsventilöppning med eventuell obefogad H-isolering som följd vid extrema driftfall med förhöjt inneslutningstryck. Syftet är även att förhindra säkerhetsventilöppning som följd av konstaterade vattenslag i systemet. Vattenslagen antas uppstå vid felfunktion i form av fördröjd stängning hos backventil nedströms 323-pumpen. SSM:s bedömning är att FKA på ett tillfredställande sätt beskrivit har anläggningsändringen och bakomliggande motiv. De analyser och modellberäkningar som legat till grund för ändringarna i nödkylsystemet bedöms som relevanta. SSM bedömer sammantaget att tryckuppklassningen med 5 bar av aktuella systemdelar medför en säkerhetsförbättring genom att sannolikheten för obefogad öppning säkerhetsventiler minskar. Anläggningens tålighet mot eventuell felfunktion hos backventilerna 323 VX02 förbättras därmed också i enlighet med 3 kap. 1 SSMFS 2008:1. Bedömningen är även att tryckuppklassningen är tillräcklig för att förhindra att säkerhetsventilerna, efter en eventuell öppning, förblir öppna en längre tid med H-isolering som följd även vid händelser med förhöjda inneslutningstryck FKA bedöms på ett tillfredställande sätt ha redogjort för den säkerhetsgranskning som genomförts enligt 4 kap 3 SSMFS 2008:1.

6 Sida 6 (6) Referenser [1]. SSM , Forsmark 1 och 2- Anmälan av anläggningsändring enligt SSMFS 2008:1, 4 kap. 5 - Höjning av konstruktionstrycket i system 323. FQ [2]. SSM ,Införandeunderlag, Forsmark 1, Tryckuppklassning av system 323, B- och D-sub. F Rev.0 [3]. SSM , Primär säkerhetsgranskning, Forsmark 1 -Tryckuppklassning av sub B och D i system 323. F12A Rev.0 [4]. SSM , Forsmark 1 - Fristående säkerhetsgranskning av införandeunderlag - Tryckuppklassning av system 323, B och D-sub. N FQ Rev.0 [5]. SSM , Införandeunderlag, N , Tryckuppklassning av system 323 i B och D-sub, RA2011-F2. FT Rev.0 [6]. SSM , Primär säkerhetsgranskning, Forsmark 2 - Tryckuppklassning av sub B och D i system 323. F12A Rev.0 [7]. SSM , Forsmark 2 - Fristående säkerhetsgranskning av införandeunderlag - Tryckuppklassning av system 323 i B och D-sub. N FQ Rev.0 [8]. SSM , F1 och F2 Inställningsvärden för 323VX13, 323VX15 för säkerställande av integriteten hos reaktorinneslutningen. FT rev 0 [9]. SSM , Forsmark 1 och 2-utredning av brustna sprängbleck på system 323, beräkningar med RELAP5 FT [10]. SSM , Forsmarks svar på SSM:s frågor om s323-tryckhöjning F12.