Översikt över forskningen på kärnbränsle, termohydraulik och svåra haverier

Transkript

1 Översikt över forskningen på kärnbränsle, termohydraulik och svåra haverier Forskningskonferensen - Aronsborg Oddbjörn Sandervåg 22 April 2010 Ungefärliga årliga budgetramar Kärnbränsle Svåra haverier Termohydraulik 5,2 MSEK 4,9 MSEK 6,5 MSEK 1

2 Forskningen på kärnbränsle Ska säkerställa god förståelse av bränslets beteende vid normaldrift och ge underlag för bedömning av bränslets beteende vid driftstörningar och haverier. Ska undersöka skademekanismer hos bränslekapslingen Ska ge underlag för granskning av nya bränslekonstruktioner och optimering av härden Ska ge underlag för skadegränser och nya föreskrifter Utmaningar när det gäller kärnbränsle Granskning av nya bränslekonstruktioner Geometri, kylning, nya kapslingsmaterial,.. Granskning av effekthöjningar, moderniseringar och säkerhetsprövningar Revision av föreskrifter eventuellt med modifierade gränsvärden Granskning av härdoptimering Anrikning, utbränning, materialval,.. Nya anläggningar för förvar av använt bränsle 2

3 Viktiga aktuella prioriteringar för forskningen på kärnbränsle Halden-projektet där forskning på säkerhet för bränsle har framgångsrikt bedrivits i mer än 50 år Studsvik har historiskt sätt spelat en betydande roll Pågående OECD/NEA Studsvik Cladding Integrity Project Internationella aktuella projekt (OECD/NEA) CABRI om skadegränser för reaktivitetsolyckor LOCA-gränsernas giltighet Kriticitetssäkerhet Utbränningskreditering 3

4 Forskningen inom området svåra haverier ska öka kunskapen om fenomen och förlopp som kan uppträda vid svåra haverier i en kärnkraftsanläggning ge underlag för att bedöma risken för radioaktivt utsläpp och dess karaktäristik (källterm). ge underlag för bedömning av rutiner och instruktioner för haverihantering och beredskapsplanering. medverka till SSM:s bevakning och pådrivande roll när det gäller utvecklingen av haverihanteringen vid anläggningarna Utmaningarna för området svåra haverier I huvudsak förknippade med samhällets krav på beredskap Svåra haveriers förlopp och källterm värderas även när säkerhetsomprövningar görs och skärpta krav på anläggningarnas konstruktion tillämpas. SSM ska bevaka och driva på utvecklingen av haverihantering vid anläggningarna. Ökade krav på SSM:s utrednings- och granskningsarbete vad gäller haverihanteringsfrågor vid införande av nya föreskrifter om konstruktion och utformning av reaktoranläggningarna. 4

5 Effekthöjningar i svenska reaktorer ställer krav på SSM:s utrednings- och granskningsarbete för att bedöma de analyser och verifieringar samt nödvändiga tekniska anläggningsändringar som behövs för att kunna driva anläggningarna på ett säkert sätt. Behov av att bibehålla och öka kunskapsbasen om haveriförlopp och haverihantering för att kunna granska förslag till tekniska och administrativa lösningar för att uppfylla ställda krav Viktiga stöd för forskningen på svåra haverier APRI: Samarbetsprojekt med industrin med historia som går tillbaka till att de utsläppsbegränsande åtgärderna infördes KTH och Chalmers med viktiga experiment och haverianalyser inom svåra haveriers förlopp Deltagande i internationella projekt inom OECD och EU SKC Ett pågående doktorandprojekt på Chalmers Deterministiska säkerhetsanalyser av haveriförlopp med avseende på effekthöjningar Avtal med NRC om tillgång till haverianalyskoder inom området 5

6 Forskningen på termohydraulik ska Öka kunskaperna om reaktorfysikaliska och termohydrauliska förlopp i reaktorerna. Ge underlag för att kunna tillämpa moderna licensieringsmetoder med tonvikt på best-estimate metodik Bidra till utvärdering av nya beräkningsmetoder Kopplade neutronkinetiska och termohydrauliska förlopp CFD-metodik Ta fram metodik för utredning och säkerhetsbedömning av inträffade och hypotetiska förlopp Utmaningar inom termohydraulik Granskning av nya säkerhetsanalyser i SAR för att underbygga effekthöjningar och moderniseringar Optimering av härdar och ökad driftflexibilitet Nya säkerhetsprövningar Utredning av inträffade och hypotetiska förlopp 6

7 Viktiga stöd för forskningen på termohydraulik Grupperna för deterministiska transient- och haverianalyser vid KTH och Chalmers Stöd för effekthöjningar Etablering av beräkningsverktyg för svenska verk Validering av tillämpningar för svenska verk Uppföljning av internationella projekt SKC Nio doktorandprojekt pågår vid universiteten Avtal med NRC om tillgång tillavancerade datorkoder inom termohydraulikområdet OECD-projekten Sverige är med i flera projekt av termohydraulisk karaktär ROSA, SETH, PKL Har tidigare medverkat i Safety Margin Action Plan Vill vara med när det gäller arbete med osäkerheter Viss medverkan i CFD4NPS tvåfas CFD 7

8 NORTHNET Nordiskt (Finland-Sverige) kompetensbefrämjande nätverk (Fortum, svenska kärnkraftsföretag, Westinghouse, SSM). Forskningen utförs av Chalmers, KTH, Vattenfall Utveckling AB, Fortum Nuclear Services Ltd, VTT, Lappeenranta Tekniska Universitet (LTU) Road Map 1: Modellering av tvåfasflöde och värmeövergång i bränsleelement Road Map 2: Termohydrauliska fenomen i primärsystemet RM 2.1 omfattar modellering av kopplingen mellan neutronkinetik och termohydraulik RM 2.2 innefattar främst blandnings- och stratifieringsfenomen i reaktortanken och laster som dessa kan orsaka under transienter och haverier. Road Map 3: Termohydrauliska fenomen i reaktorinneslutningen. Detta innefattar främst dynamiska laster på strukturer vid nedblåsning av gas eller ånga i kondensationsbassängen. Validering av ny beräkningsmetodik för inneslutningen 8

9 Aktuella projekt Samarbetet med NRC fortsätter, så att Sverige även i fortsättningen får tillgång till utvecklade systemkoder och modeller för tredimensionella kopplade termohydrauliska och neutronkinetiska beräkningar (RELAP5, TRACE, PARCS, SNAP..) Jämförelser mellan beräknade och inträffade händelser i reaktorerna för validering av kopplade termohydrauliska och neutronkinetiska datorkoder. Säkerhetsbedömning av inträffade händelser och förändrade förhållanden vid effekthöjningar. CFD-tekniken behöver följas upp speciellt med avseende på kraven på validering för tillämpning inom kärnkraftområdet, till exempel när det gäller lokal borutspädning, termiska transienter och hydrauliska belastningar på reaktortryckkärl och komponenter. Faktaunderlaget för värdering av kyl- och cirkulationsförhållanden i en kokvattensreaktor under varm avställning. 9

10 Forskning om stabilitet för kokvattenreaktorer kommer även i fortsättningen att behövas för att ge underlag för bedömning av händelser och vid granskning av effekthöjningar och nya principer för härdomladdning. Övervakning av instrumenteringens noggrannhet och dynamiska respons kommer även i fortsättningen att vara aktuell. Medverkan i internationella experiment för validering av termohydrauliska säkerhetskoder och utveckling av kompetens inom komplicerade förlopp. Termohydraulik för nya reaktorer 10