Strategiska forskningsplaner för SKI:s avdelningar för Reaktorsäkerhet, Icke-Spridning och Avfallssäkerhet

Transkript

1 SKI Rapport 01:31 Forskning Strategiska forskningsplaner för SKI:s avdelningar för Reaktorsäkerhet, Icke-Spridning och Avfallssäkerhet Lars Skånberg Kåre Jansson Christina Lilja December 2001 ISSN ISRN SKI-R--01/31--SE

2

3 FÖRORD Bakgrund I regeringens regleringsbrev till Statens kärnkraftinspektion för år 2001 anges: SKI skall senast den 31 december 2001 redovisa SKI:s framtida forskningsstrategi. Redovisningen skall beakta det framtida behov SKI kommer att ha i sitt tillsynsarbete samt bedöma det framtida nationella kompetensbehovet och hur detta skall tillgodoses. Möjligheterna till internationell samverkan skall i detta sammanhang beaktas. Under våren 2001 förberedde SKI arbetet med att ta fram en forskningsstrategi genom att ta fram tillsynsutmaningar på lång och medellång sikt. Även tillsynsmålen togs fram vilket ledde fram till vilka forskningsbehov som finns för samtliga avdelningar. De tre avdelningarna för Reaktorsäkerhet, Icke-spridning och Avfallssäkerhet tog fram var sitt SKI-PM som samlats i denna SKI-Rapport De tre SKI-PM är följande: SKI-PM 01:23 Strategisk plan för SKI:s forskning inom Reaktor- och kärnämnessäkerhetsområdet SKI-PM 01:17 Forskningsplan för N, VP01 SKI-PM 01:10 Forskningsplan för K, VP01 Dessa tre PM ger sammantaget en god bild av SKI:s tillsynsutmaningar och SKI:s forskningsplaner på lång och medellång sikt. Fortsatt verksamhet SKI skulle enligt regleringsbrevet redovisa SKI:s forskningsstrategi till 31 december Under året har dock det internationella begreppet Centre of Excellence utvecklats, både inom OECD/NEA och EU. SKI ansåg att denna möjlighet måste undersökas förutsättningslöst för svenskt vidkommande och hemställde till regeringen att få en senarelagd tid för inlämning av SKI:s forskningsstrategi till den 30 juni 2002, vilket har beviljats.

4

5 SKI Rapport 01:31 Forskning Strategiska forskningsplaner för SKI:s avdelningar för Reaktorsäkerhet, Icke-Spridning och Avfallssäkerhet Lars Skånberg Kåre Jansson Christina Lilja Statens kärnkraftinspektion Stockholm December 2001

6

7

8 SKI SKI-PM 01:23, (43) Innehåll Inledning.. 2 Tillsynsutmaningar på medellång och lång sikt 3 Gemensamma mål för avdelningens forskning.6 Forskningen inriktning i stort.. 6 Säkerhetsvärdering (14.1). 8 Säkerhetsanalys (14.2).. 10 Människa Teknik Organisation (14.3).. 13 Strukturell integritet (14.4). 20 Material och kemi (14.41) Hållfasthet (14.42) Kontroll och provning (14.43). 26 Termohydraulik (14.5).. 29 Kärnbränsle (14.6). 32 Svåra haverier (14.7). 35 Processkontroll (14.8) 38 Beredskap (14.14)..40 Bilaga Bilaga

9 SKI SKI-PM 01:23, (43) Inledning Statens kärnkraftinspektion, SKI, har till uppgift att utöver tillsyn av den kärntekniska verksamheten i Sverige även ta initiativ till sådan forskning och utveckling som bl.a. rör säkerheten vid kärntekniska anläggningar. De övergripande målen för denna forskning är: - att ge förbättrat kunskapsunderlag för SKI:s tillsynsverksamhet - att vidmakthålla och utveckla kompetens och forskarkapacitet inom områden av betydelse för kärnsäkerhetsarbetet, och - att bidra direkt till säkerhetsarbetet i svensk kärnteknisk verksamhet. SKI:s tillsynshandläggare står som beställare av forskningen, vilken bedrivs externt som fristående projekt eller som stöd till SKI:s egen långsiktiga utredningsverksamhet. Den kan ske i olika former såsom examensarbeten, doktorandstudier, uppdrag till forskningsinstitutioner och företag i Sverige och utomlands, samt deltagande i internationella program och konferenser. SKI:s handläggare deltar också direkt i olika forskningsprojekt för att kunna nyttiggöra sig forskningsresultaten på ett effektivt sätt och för att utveckla och vidmakthålla en spetskompetens inom för myndigheten centrala områden. Forskningen inom reaktor- och kärnämnessäkerhetsområdet utgår från tillsynsverksamhetens behov. SKI står inför en mängd tillsynsutmaningar som måste mötas tidigt för att kunna tillse att säkerhetsarbetet vid anläggningarna bedrivs på ett tillfredsställande sätt. SKI:s operativa forskning måste planeras så att tillsynen har förmågan att tackla utmaningarna. Tydliga och begripliga krav måste ställas på tillståndsinnehavarna. Samtidigt måste SKI avsätta en betydande del av det tilldelade forskningsanslaget för att stödja strategisk kompetens i syfte att säkra tillgången på kunskap och spetskompetens inom för reaktorsäkerheten strategiska områden. I denna rapport beskrivs den strategiska inriktningen av forskningen inom reaktor- och kärnämnessäkerhetsområdet. Rapporten inleds med en sammanfattande redogörelse för tillsynsutmaningarna och de gemensamma målen för avdelningens forskning samt inriktningen i stort. Därefter redovisas för varje forskningsområde den behovsanalys som ligger till grund för uppställda forskningsmål i olika tidsperspektiv samt de strategier som avses att tillämpas för att nå målen. Tillsynsutmaningar på medellång och lång sikt Tillsynens inriktning på medellång (3-5 år) och lång (6-10 år) sikt beror av en mängd svårförutsägbara faktorer. Många av dessa faktorer rör de förutsättningar under vilka elkraftproduktionen med kärntekniska anläggningar kan bedrivas. Förutsättningarna påverkas i hög grad av miljö- och energipolitiska ställningstaganden framöver, i Sverige såväl som inom den europeiska unionen i övrigt. Även marknadsfaktorer kommer att påverka förutsättningarna, och troligen i högre grad än tidigare. Tillsynsutmaningar som kommer att kräva forskningsstöd av olika slag sammanfattas nedan. Dessa bygger på en mer utförlig bedömning av tillsynsbehovens utveckling över tid vilken redovisas i SKI-PM 01: Tillsynsbehovens utveckling över tid inom SKI:s verksamhetsområde Reaktor- och kärnämnessäkerhet. SKI-PM 01:

10 SKI SKI-PM 01:23, (43) Tillsynsutmaningarna i det korta och medellånga tidsperspektivet Anläggningarnas egenkontroll 3 är grundläggande för att upprätthålla säkerheten. En väl fungerande egenkontroll är också en förutsättning för SKI:s verksamhetsinriktade tillsyn. Därav följer att SKI måste lägga stor vikt vid uppföljning av hur egenkontrollen bedrivs vid anläggningarna. En effektiv tillsynsverksamhet förutsätter dessutom att SKI har förmåga till helhetssyn, och i tid kan fånga upp tecken på brister utifrån mindre händelser och avvikelser som var för sig inte är allvarliga men som sammantagna bildar mönster. Samlade systematiska säkerhetsvärderingar och väl underbyggda indikatorsystem är verktyg som SKI behöver vidareutveckla för att kunna effektivisera sin tillsyn. Säkerhetskraven måste utvecklas och anpassas till erfarenheter och teknologisk utveckling. SKI måste tillse att säkerhetsmarginaler mot det oförutsedda finns. Tillsynsutmaningarna i det korta och medellånga perspektivet kommer i övrigt att präglas av den ökade ekonomiska pressen på kärnkraftföretagen till följd av avregleringen av elmarknaden och särskilda skatter. Denna ekonomiska press har redan påverkat tillståndshavarnas agerande på olika sätt. Effekterna i form av senarelagda moderniseringar, uppskjutna provningar och kontroller, omorganisationer och rationaliseringar har kommit tidigare och i större omfattning än vad som förutsågs för några år sedan. Nya rationaliserings- och ledningsstrategier som tillämpas i annan konkurrensutsatt verksamhet börjar tillämpas även vid kärnkraftanläggningarna med dess annorlunda riskbild och höga säkerhetskrav. Erfarenheter under senare år visar också att det kan bli aktuellt med ägarbyten eller nya komplicerade ägarförhållanden i samband med avveckling av anläggningar, omstruktureringar, rationaliseringar och andra förändringar inom branschen. Denna typ av organisationsförändringar och rationaliseringsåtgärder kräver ingående uppföljning från SKI:s sida, genom inspektioner och granskningar, för kontroll av att förutsättningarna för att arbeta på ett säkert sätt inte försämras och att säkerhetskulturen inte försämras. SKI behöver därför fortsätta att utveckla kunskaper och verktyg för att kunna bedöma hur säkerheten påverkas genom förändringarna, och för att tidigt kunna fånga upp tecken på brister i samspelet människa-teknik-organisation. Drift- och underhållsoptimeringar pågår kontinuerligt vid alla anläggningar, och drivs av behovet att förbättra de ekonomiska marginalerna. På driftssidan försöker man uppnå detta genom optimering av härden, bättre utnyttjande av bränslet genom utveckling av nya bränslekonstruktioner och utökad driftflexibilitet. På underhålls- kontroll-, och provningssidan kommer optimeringarna i allt högre grad att ske utifrån riskbaserade eller riskorienterade modeller. På längre sikt kan vissa tillståndshavare dessutom, beroende på elmarknadens utveckling, önska öka reaktoreffekten vid vissa reaktorer. SKI måste ha kompetens att bedöma såväl händelseanalyser som driftoptimeringar från säkerhetssynpunkt vilket kräver hög kompetens innefattande forskning och internationellt samarbete. 3 Med egenkontroll avser SKI alla de åtgärder som en tillståndshavare vidtar genom att sätta upp mål, styra och följa upp den egna verksamheten för att försäkra sig om att ställda krav uppfylls ur säkerhetsoch icke-spridningssynpunkt. (enligt SKIQ 09)

11 SKI SKI-PM 01:23, (43) Haverihantering och förståelsen för fenomen i samband med olycksförlopp förblir viktiga områden för SKI:s forskning. En förståelse för förlopp och mekanismer under haveriförlopp samt förmågan att bedöma källterm och hotbilden sett från omgivningen ingår som myndighetsuppgifter för SKI. Gällande strategier för haverihantering måste ständigt prövas. De svenska kärntekniska anläggningarna åldras. I Oskarshamn 1, som är Sveriges äldsta kärnkraftreaktor inleddes driften år De yngsta reaktorerna, Oskarshamn 3 och Forsmark 3 startades Åldersrelaterad degradering gör sig gällande och måste hållas under ständig uppsikt. SKI måste tillse att de kontrollprogram som tillämpas på ett tillförlitligt sätt fångar upp skador i tid innan säkerheten påverkas. Förhållandet att anläggningarna blir äldre leder också till problem att underhålla äldre analoga styr-, regler- och övervakningsutrustningar med hänsyn till svårigheterna att få reservdelar. Därtill pågår en intensiv utveckling inom andra branscher av digitala och programmerbara sådana utrustningar och som kan ge många fördelar för driften vid kärnkraftanläggningarna. Denna typ av utrustning har börjat föras in i anläggningarna i större omfattning, och berör i hög grad gränssnittet mellan människa och maskin när kontrollrummen moderniseras. Under 1990-talet har den kärntekniska infrastrukturen i Sverige förändrats påtagligt. De tidigare kompetens- och resursstarka expertorganisationerna inom kärnkraftområdet har successivt avvecklats och ombildats till konsultbolag. Även hos den svenske leverantören av kokvattenreaktoranläggningar har det skett stora förändringar. Verksamheten har bantats betydligt. Inom universitets- och högskoleområdet har utbildningen och forskningen inom kärntekniska ämnen dragits ned betydligt. Det huvudsakliga skälet härtill är att någon egentlig ny utveckling av tekniken sedan länge inte varit aktuell. Kompetensen och resurserna har därmed också minskat. Dessa förhållanden sammantagna ställer stora krav på anläggningarnas kompetenssäkringsåtgärder framöver, och därmed även på SKI:s tillsyn av deras verksamheter för att driva anläggningarna på ett säkert sätt. Tillsynsutmaningarna i det långa tidsperspektivet Även i det längre tidsperspektivet krävs att SKI bevakar och följer upp egenkontrollens ändamålsenlighet och effektivitet. Detta gäller också anläggningarnas drift- och underhållsoptimeringar, som kan förväntas fortgå i oförminskad takt. Åldringsfrågorna måste bevakas fortlöpande. Oväntade skador dyker upp med jämna mellanrum, varför omfattningen och inriktningen av anläggningarnas tillståndskontroller ständigt måste omprövas. I företag och andra organisationer sker en fortlöpande utveckling av verksamheten, dess ledning och organisation. Det gäller även kärnkraftanläggningarna. Organisationsfrågorna kommer därför också på sikt att vara viktiga för SKI:s tillsyn liksom frågor kring utvecklingen av säkerhetskulturen. I detta sammanhang är det vidare viktigt att SKI fortsätter bygga upp kunskaper och ta fram verktyg som kan användas för att i ett tidigt skede fånga upp tecken på försämringar av säkerheten vid en anläggning. Avregleringen av elmarknaden inom den Europeiska unionen kan på sikt komma att påverka såväl vilka områden som SKI reglerar genom föreskrifter som föreskrifternas

12 SKI SKI-PM 01:23, (43) innehåll. Skälet härtill är att en väl fungerande avreglerad marknad förutsätter så lika konkurrensvillkor som möjligt. Det kan därför förväntas att de Europeiska kärnkraftföretagen kommer att driva dessa frågor gentemot sina tillsynsmyndigheter. SKI kan då behöva avsätta betydande resurser för arbetsuppgifterna som följer. Erfarenheter från tidigare arbeten med att ta fram Europeiska eller internationella regler visar att det kan bli en lång och resurskrävande process. Legala skillnader och olikheter i kulturer och praxis tar tid att övervinna. SKI måste ha beredskap för att vissa anläggningar kan komma att drivas längre än den ursprungligt konstruerade tekniska livslängden. Även om omfattande moderniseringar och komponentutbyten redan gjorts, och ytterligare sker framöver, måste förutsättningarna klargöras för fortsatt drift med vitala anläggningsdelar och byggnadsstrukturer i sitt grundutförande. För att kunna klargöra dessa förutsättningar i god tid innan tillstånden går ut måste SKI, genom sin utrednings- och forskningsverksamhet, ha identifierat vilka frågeställningar som kan bli aktuella och byggt upp den kunskapsbas och det faktaunderlag som behövs. Åldring av olika vitala anordningar och komponenter i ett långtidsperspektiv är exempel på frågeställningar som behöver studeras liksom metoder och förfaranden för mer ingående tillståndskontroll. Gemensamma mål för avdelningens forskning Forskningen inom de sak- och ämnesområden som har betydelse för reaktor- och kärnämnessäkerheten skall bidra till att möta dessa tillsynsutmaningar genom att den bedrivs med sådan inriktning och framförhållning att SKI: - fortlöpande får fram de kunskaper, metoder och verktyg som krävs för att kunna bedriva en effektiv tillsynsverksamhet. - fortlöpande har tillgång till den kompetens och de resurser som behövs för att kunna bedöma säkerhetsläget och tillse att nödvändiga säkerhetsmarginaler innehålls. - kan hålla sig ajour med omvärldsutvecklingen inom reaktorsäkerhetsområdet, med speciell tonvikt på säkerhetsprinciper för befintliga och nya reaktorkonstruktioner. - på välunderbyggt och faktabaserat underlag kan medverka till den utveckling av reaktorsäkerhetspraxis som sker i samverkan mellan säkerhetsmyndigheter samt i europeiska och internationella fora. - på ett effektivt sätt kan fullgöra sina haveriberedskapsuppgifter. Forskningens inriktning i stort Forskningen utgår från de grundläggande säkerhetsprinciper som gäller för kärntekniska anläggningar, dvs. de fysiska barriärerna och djupförsvaret. Inom avdelningen för reaktorsäkerhet bedrivs därför forskningen inom följande sak- och ämnesområden: - Säkerhetsvärdering med inriktning på metoder och förfaranden för samlade värderingar av säkerheten.

13 SKI SKI-PM 01:23, (43) - Säkerhetsanalys med inriktning på metoder och strategier för deterministiska och probabilistiska säkerhetsanalyser på anläggningsnivå. - Människa Teknik Organisation med inriktning på metoder och strategier för bedömning av organisationer, kvalitetssystem, kompetenssäkring, kontrollrumsutformning samt incident- och riskanalys med avseende på samspelet människa-teknik-organisation. - Strukturell integritet som är underindelat i - Material och kemi med inriktning på hur skador och annan degradering kan uppträda i olika miljöer. - Hållfasthet med inriktning på hur anordningar och byggnadsstrukturer beter sig under olika belastningssituationer och metoder för säkerhetsvärdering av skadade strukturer - Kontroll och provning med inriktning på program och metoder för kontroll och provning. - Termohydraulik med inriktning på reaktorfysikaliska, värme- och strömningstekniska förlopp. - Kärnbränsle med inriktning på kärnbränslets beteende vid normaldrift, driftstörningar och haverier. - Svåra haverier med inriktning på metoder och strategier för haveriförebyggande, haverihantering och konsekvenslindring. - Processkontroll med inriktning på metoder och strategier för verifiering och kvalificering av instrument- och kontrollsystem. - Beredskap med inriktning på faktorer och förhållande som har betydelse för hotbildsbedömningar och SKI:s förmåga att effektivt fullgöra sina beredskapsuppgifter. I de följande avsnitten beskrivs för varje område dels forskningsbehov som behöver tillgodoses för att möta tillsynsutmaningarna på kort och lång sikt, dels mål som skall uppnås och dels de strategier som SKI avser att tillämpa för att uppnå målen. För varje område beskrivs dessutom behovet av strategisk kompetens och den internationella samverkan som planeras. Budget för respektive forskningsområde prövas och beslutas inför varje års verksamhetsplanering mot forskningsbehoven. Under verksamhetsåret görs därefter regelbundna avstämningar, och omprioriteringar sker vid behov. Budget för år 2001 framgår av bilaga 1. Den direkta kopplingen mellan forskning och tillsynen framgår av SKI:s verksamhetsplanering, liksom årliga prioriteringar av uppgifter som skall utföras. Förklaringar till förkortningar som används i forskningsområdesbeskrivningarna framgår av bilaga 2.

14 SKI SKI-PM 01:23, (43) Säkerhetsvärdering (14.1) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys SKI skall genom sin tillsyn förvissa sig om att tillståndshavare enligt kärntekniklagen och andra som SKI har att utöva tillsyn över efterlever uppställda krav och villkor för verksamheten samt uppnår hög kvalitet i sitt säkerhetsarbete. Ett centralt inslag i tillsynen är samlade säkerhetsvärderingar. Dessa syftar till att skapa och vid SKI underhålla en samlad och välgrundad bild av säkerheten vid varje anläggning. De samlade värderingarna ger ett helhetsperspektiv som enskilda tillsynsinsatser inte kan ge. Detta perspektiv är mycket viktigt för att kunna konstatera att den samlade effekten av ett antal åtgärder, som tillståndshavarna vidtar över tid, utvecklar säkerheten på det sätt som avses i lagar, föreskrifter och tillståndsvillkor. Helhetsperspektivet är också en förutsättning för att i tid fånga upp tecken på brister utifrån mindre händelser och avvikelser som var för sig inte är allvarliga men som sammantagna bildar mönster. Därutöver ger de samlade säkerhetsvärderingarna viktigt underlag för SKI:s prioritering av sina tillsynsinsatser. Det finns därför behov av att vidareutveckla modellerna för systematisk insamling, analys och sammanvägning av resultat från dels SKI:s tillsyn av de svenska kärntekniska anläggningarna, dels anläggningarnas egenkontroll och dels erfarenheter från drift av motsvarande utländska anläggningar. Det finns också behov att vidareutveckla sådana indikatorsystem som kan ge snabb och överblickbar information om förhållanden och faktorer av betydelse för att bedöma säkerhetsläget vid anläggningarna, och som därmed kan bli ett viktigt komplement till de samlade värderingarna. För att få en tillräckligt allsidig belysning av säkerhetsläget vid de svenska anläggningarna finns dessutom behov av att löpande följa och värdera den utveckling av säkerhetsprinciper för befintliga och nya reaktorkonstruktioner som sker internationellt. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha bidragit till vidareutvecklingen av modeller och verktyg för SKI:s samlade säkerhetsvärderingar. ökat kunskaperna om möjligheter och begränsningar hos olika säkerhetsindikatorsystem ökat kunskaperna om sådana metoder och system för säkerhetsvärdering som används internationellt bidragit till SKI:s kompetensutveckling inom området. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv att ha bidragit till vidareutvecklingen av SKI:s strategi för samlade säkerhetsvärderingar och synen på säkerhetsfrågor generellt inom reaktorsäkerhetsområdet. kunskapsuppbyggnaden inom SKI om nya reaktorkonstruktioner med tillhörande säkerhetskrav. att upprätthålla och fortlöpande utveckla kompetens för samlade säkerhetsvärderingar.

15 SKI SKI-PM 01:23, (43) Strategi En viktig del av SKI:s strategi för att nå målen i det korta och medellånga tidsperspektivet är att aktivt medverka i det samarbete kring frågor rörande säkerhetsvärdering och säkerhetsindikatorer som sker inom framförallt OECD/NEA samt i någon mån inom IAEA. SKI avser även att engagera forskargrupper som stöd för SKI:s egen vidareutveckling av modeller och verktyg för dels samlade säkerhetsvärderingar, dels säkerhetsindikatorsystem. I det medellånga och långa tidsperspektivet planerar SKI kunskapsöversikter kring den utveckling av nya reaktorkonstruktioner med tillhörande säkerhetskrav som inletts internationellt. Kompetens och resurser Inom området samlade säkerhetsvärderingar och säkerhetsindikatorer finns den nationella kompetensen huvudsakligen vid SKI och hos tillståndshavarna. De resurser som behövs för att tillgodose SKI:s forskningsbehov inom området kommer därför att i första hand sökas internationellt. Detsamma gäller utvecklingen av nya reaktorkonstruktioner. Internationell samverkan Som framgått ovan sker forskningen till stor del genom internationellt samarbete. SKI anser att detta är ett kostnadseffektivt sätt att få tillgång till ny kunskap inom området och kommer även i fortsättningen att ta initiativ i den riktningen

16 SKI SKI-PM 01:23, (43) Säkerhetsanalys (14.2) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Ett grundläggande villkor för drift av kärntekniska anläggningar är att det finns aktuella analyser av alla förhållanden som har betydelse för säkerheten. Både deterministiska och probabilistiska säkerhetsanalyser är nödvändiga för att få en så allsidig belysning som möjligt av risk och säkerhet. De deterministiska analyserna har i allt väsentligt legat till grund för anläggningarnas säkerhetsredovisningar (SAR) medan de probabilistiska säkerhetsanalyserna (PSA) har varit ett sätt att verifiera att de ursprungliga deterministiska kraven i anläggningarnas säkerhetsredovisningar uppfylls. Probabilistiska säkerhetsanalyser (PSA) har genomförts i Sverige sedan mitten av talet, och användningen av probabilistiska analyser ökade sedan under och -90- talen. Under hela denna tid har området varit under intensiv utveckling, både i Sverige och internationellt. PSA har nu nått en sådan utvecklingsnivå att de senaste åren kännetecknas av en ökande användning av både PSA-modeller och av resultat från analyserna, inte minst i takt med industrins önskemål att i ökad utsträckning tillämpa riskbaserade eller riskinformerade utgångspunkter för optimering av t.ex. anläggningsändringar, underhåll, kontroll och provning. Genom SKI:s föreskrifter om säkerhet i vissa kärntekniska anläggningar, SKIFS 1998:1, har kraven på PSA och därtill relaterade verksamheter dessutom blivit mer formaliserade, vilket också är en förutsättning för ökad tillämpning av riskunderbyggda åtgärder och riskinformerat säkerhetsarbete. Denna utveckling kan även ses internationellt och drivs till del utifrån ekonomiska aspekter och behoven av att minska produktionskostnaderna för att kunna vara konkurrenskraftiga på den avreglerade elmarknaden. En ökad användning av PSA för optimering av olika åtgärder vid anläggningarna ställer emellertid ökade krav på modellernas omfattning, täckningsgrad, kvalitet och validitet samt på använda ingångsdata. Hittills framtagna PSA-modeller har dock fortfarande en del brister i dessa avseenden som måste åtgärdas. De täcker t.ex. inte avställningsperioder och externa händelser. Modellerna tenderar också bli stora och komplexa, vilket gör dem svåra att använda och tolka. Dessutom innehåller modellerna olika grad av konservatismer och onoggrannheter, som också komplicerar tolkning av resultaten. Det finns således behov av ytterligare utveckling för att så långt möjligt komma till rätta med dessa brister i modellerna. Det finns även behov av att vidareutveckla principerna för hur människors handlande i olika situationer skall beaktas i PSA-analyserna och ta fram strategier för hur man i analyserna skall behandla de nya digitala och programmerbara instrument och kontrollutrustningar (I&C) som nu successivt införs i kärnkraftanläggningarna. En ökad användning av riskmodeller för optimering av olika åtgärder vid anläggningarna kan ge ökad flexibilitet för kraftföretagen vad gäller valet av medel att nå målen. Säkerheten kan gagnas av denna ökade flexibilitet genom att resurser därmed kan prioriteras på ett mer optimalt sätt utgående från PSA, vilka tar hänsyn till risk på ett mer sammanhållet sätt och med hänsyn till systemens växelverkan på ett mer integrerat sätt än vad de deterministiska analyserna har möjlighet att göra. Optimeringar av detta slag kan emellertid inte enbart ske på grundval av riskmodeller. Principer och metoder behöver därför utvecklas för den sammanvägningen som måste göras mellan å ena sidan risken som resultat av PSA och å andra sidan den deterministiska kravbilden

17 SKI SKI-PM 01:23, (43) som kan sägas definiera en säker anläggning. Ingående kunskaper om möjligheter och begränsningar hos sådana sammanvägningsprinciper och metoder är en förutsättning för att SKI framöver skall kunna värdera kraftföretagens underlag, och därmed kunna tillämpa en ytterligare ökad riskmedvetenhet i sitt tillsynsarbetet. En ökad användning av riskmodeller för optimering av olika åtgärder ställer också krav på en bättre helhetssyn hos kraftföretagen och att de har ett väl utvecklat system för samlad riskhantering på anläggningsnivå. Med hänsyn till att vissa anläggningar kan komma att drivas med högre effekt eller under längre tid än de ursprungligen var konstruerade för finns det vidare behov att utveckla säkerhetsanalysmodeller så att de kan användas i samband med SKI:s granskningar av sådana ansökningar. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha bidragit till utvecklingen av bättre metoder och verktyg för resultatpresentation av komplexa PSA-studier. bidragit till utvecklingen av PSA-modeller med tillhörande data för avställningsanalyser. utvecklat principer och metoder för sådan sammanvägning av deterministiska och probabilistiska analyser som krävs för att kunna värdera säkerhetsbetydelsen av riskunderbyggda optimeringsåtgärder vid anläggningarna. ökat kunskaperna om hur människors handlande i olika situationer skall beaktas i PSA-analyser. ökat kunskaperna om hur nya digitala och programmerbara instrument och kontrollutrustningar (I&C) skall beaktas i PSA-analyser. ökat kunskaperna om säkerhetsvärdering av sådana tillståndsbaserade och riskorienterade principer som används för utveckling av anläggningarnas underhållsprogram. bidragit till att nuvarande nationella resurser och kompetens för forskning inom säkerhetsanalysområdet vidmakthålls och utvecklas. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha bidragit till utvecklingen av metoder för säkerhetsanalyser av anläggningar som drivs med högre effekt eller under längre tid än de ursprungligen var konstruerade för. bidragit till en ökning av de nationella resurserna och kompetensen för forskning inom säkerhetsanalysområdet. Strategi Vidareutveckling av PSA-modeller och framtagning av data SKI har under årens lopp varit starkt drivande i arbetet med att utveckla PSA-modeller och få fram nödvändiga indata. Detta har inneburit att SKI också finansierat merparten av de nationella forsknings- och utvecklingsprojekt som bedrivits inom området. Sedan något år har emellertid huvudansvaret för den vidare utvecklingen övertagits av kraftföretagen. En viktig del av SKI:s strategi för att även fortsättningsvis bidra till vidareutvecklingen av PSA-modeller, med tillhörande indata, är att istället driva på kraftföretagen dels i den direkta tillsynsverksamheten, dels inom ramen för den

18 SKI SKI-PM 01:23, (43) samverkan som sker i den nordiska PSA-gruppen (NPSAG) och i det nordiska kärnsäkerhetssamarbetet (NKS). SKI avser att i dessa sammanhang bl.a. ta initiativ till gemensamma projekt för att få fram sådana metoder och datorbaserade verktyg som behövs för bättre och snabbare resultatpresentationer I det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI också att initiera diskussioner om ytterligare gemensamma projekt för att vidga PSA-modellernas täckningsgrad så att även avställningsperioderna med dess bränslebyten kan analyseras probabilistiskt. Gemensamma forskningsinsatser med kraftföretagen planeras dessutom för nödvändig vidareutveckling av principerna för hur människors handlande i olika situationer skall beaktas i PSA-analyser. Detta arbete kommer inom SKI dessutom att bedrivas i samverkan med forskningsområde På motsvarande sätt planeras att i samverkan med forskningsområde 14.8 ta fram kunskaper och modelleringsstrategier för sådana moderna digitala och programmerbara instrument och kontrollutrustningar (I&C) som nu successivt införs i kärnkraftanläggningarna. Denna forskning förutses pågå både i det korta, medellånga och långa tidsperspektivet. Ökad riskmedvetenhet i säkerhetsarbetet Med hänsyn till den utveckling som sker i Sverige och många andra länder med kärnkraftanläggningar och som innebär att riskmodeller börjar tillämpas i allt högre grad för olika slag av optimeringsåtgärder krävs inte bara vidareutvecklingen av riskmodellerna som sådana. Som framgått i behovsanalysen ovan kan optimeringar av detta slag inte enbart ske på grundval av riskmodeller, utan sammanvägningar måste göras med de krav som ligger till grund för anläggningarnas utformning och deras djupförsvar. Det saknas idag etablerade principer och metoder för sådana sammanvägningar. SKI planerar därför att initiera projekt som ger kunskapsöversikter med erfarenheter från olika branscher där probabilistiska riskmodeller används jämsides med deterministiska grundkrav. Baserat på dessa inledande kunskapsgenomgångar och kartläggningar avser SKI sedan att identifiera och successivt initiera den forskning som behövs för att få fram mer ingående kunskaper om tillämpbara sammanvägningsprinciper samt deras möjligheter och begränsningar. Motsvarande strategier kommer även att användas för att i samverkan med forskningsområde 14.3 öka kunskaperna om säkerhetsvärdering av de tillståndsbaserade eller riskorienterade underhållsprogram som införs i anläggningarna istället för hittills tillämpade tidsstyrda program. Kompetens och resurser De nationella resurserna och kompetensen som behövs för att tillgodose SKI:s forskningsbehov inom området är huvudsakligen tillräckliga i dagsläget genom de olika konsultföretag som finns tillgängliga. SKI planerar även fortsättningsvis att skapa förutsättningar för att vidmakthålla denna kompetens. För att kunna tillgodose kompetensbehoven även på sikt avser emellertid SKI också att engagera forskargrupper vid högskolor och universitet i olika projekt för den vidare utvecklingen av säkerhetsanalysmetodik med kärntekniska tillämpningar. Internationell samverkan Som framgått ovan sker forskningen inom området till stor del i nordisk samverkan. Dessutom pågår internationell samverkan inom bl.a. ramen för OECD/NEA. SKI avser att fortsätta och även fördjupa denna nordiska och internationella samverkan.

19 SKI SKI-PM 01:23, (43) Människa Teknik Organisation (14.3) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Kärnkraftindustrins sätt att möta de ändrade förutsättningarna till följd av den ökade ekonomiska pressen kan visa sig vara gynnsam ur säkerhetssynpunkt, men kan också innebära hot. Internationellt finns exempel på effekter som bättre planering av revisionsavställningar och ökad effektivitet i verksamhetens processer och i ledningen av den dagliga driften. Men det finns också exempel på kraftiga personalminskningar, långtgående bruk av entreprenörer och en ökning av underhållsarbetet under drift. Det finns därför ett behov av att analysera och mer ingående studera den förändrade situationen, de ekonomiska betingelserna, rationaliseringsstrategierna och ledningsfilosofierna för att bättre förstå vad dessa kan innebära från säkerhetssynpunkt. Sådan kunskap behövs vid SKI:s granskningar av ändringar i anläggningarnas organisation, av ökat bruk av entreprenörer för uppgifter som att driva hela eller delar av verksamheten och av tillståndsärenden. Kunskapen behövs även i SKI:s inspektionsverksamhet för att bättre kunna fånga tidiga tecken på brister, styra de riktade inspektionerna och göra väl underbyggda bedömningar som grund för påpekanden och beslut till följd av dessa. Kunskapen behövs dessutom som grund för att se över och ta mer långsiktiga beslut om ändringar och kompletteringar av SKI:s inspektionsprogram, föreskrifter, allmänna råd och tillsynsvägledning. Behov av att utveckla den vetenskapliga grunden för säkerhetsledning (safety management) har understrukits av CNRA som överlämnat ett förslag om detta till OECD/NEA:s Special Experts Group on "Human and Organisational Factors", i vilken SKI deltar. Dagens rekommendationer från exempelvis IAEA och CNRA bygger på praxis hos organisationer som varit framgångsrika. Denna praxis bedöms emellertid inte vara en tillräcklig grund för att värdera säkerhetsbetydelsen av de stora förändringar som kärnkraftindustrin står inför. Behov av fortsatt forskning om organisatoriska faktorer och säkerhet har även identifierats av en utredning inom OECD/NEA. Bland identifierade framtida behov hör exempelvis att förstå specifika organisatoriska mekanismer såsom hur organisationer leder förändringsarbeten på ett säkert sätt, vilka strategier de använder för att möta omvärldsförändringar och vilka effekterna är. Andra identifierade behov rör hur organisatoriska faktorer påverkar personalens och chefers prestation och hur kunskap från andra industrier och sammanhang kan överföras till kärnteknisk verksamhet. Under de senaste åren har analys och sammanställningar gjorts av erfarenheter från kärnkraftnedläggningar. Erfarenheterna är hämtade både från kärnkraftindustrin i USA och Västeuropa men även från annan industri i Sverige. Den första kärnkraftreaktorn i Barsebäck har stängts. Den andra reaktorn väntar fortfarande på besked om stängning. SKI har följt arbetet med avveckling av Barsebäck 1 både vad det gäller säkerhetsfrågor och för att lära inför framtiden. Det finns fortfarande ett behov av att följa avvecklingssituationen i Barsebäck. Inom delområdet kompetens- och resurssäkring har det gjorts lite forskning under talet. En översiktlig genomgång av forskningsbehoven visar att det finns behov av att mer ingående studera överföring av kunskap i samband med generationsskifte bland kärnkraftanläggningarnas personal. Det finns även behov av att bygga upp kunskap kring hur tillsyn av kompetens och bemanning bedrivs dels inom andra svenska

20 SKI SKI-PM 01:23, (43) verksamheter med höga säkerhetskrav, dels av utländska tillsynsmyndigheter inom det kärntekniska området. Vidare finns det behov av att få kunskap om olika system och metoder för att säkra kompetens och resurser. De åldrande anläggningarna kräver moderniseringar, vilket leder till att ny teknik implementeras i anläggningarna. Säkerhetsbetydelsen av mer bildskärmsbaserade kontrollrum och nya arbetssätt har inte klarlagts. Frågorna behöver utredas för att få underlag för att kunna göra bedömningar och utveckla bedömningsmetoder för tillsynsarbetet. Inom delområdet ergonomi är det främst tillsynsåtgärder i samband med pågående och aviserade moderniseringar där äldre kontrollutrustning byts ut mot ny programmerbar utrustning som kräver kunskapsuppbyggnad för att SKI skall kunna fullgöra sina tillsynsuppgifter. Ändringarna påverkar arbetsförhållandena och kompetensbehoven för flera personalgrupper, inte minst kontrollrums- och underhållspersonalen. I sin granskning av dessa ändringar fäster SKI stor vikt vid hur de ergonomiska aspekterna behandlas i styrningen av projektet och i säkerhetsgranskningen, d.v.s. hur kraven specificerats, hur funktioner och uppgifter analyseras, gränssnitt utformas, lösningar utvärderas, hur avvikelser åtgärdas samt hur projekten och lösningarna säkerhetsgranskas. Rekommendationer har utfärdats av IEC, IAEA och NRC för framtagning av nya kontrollrum. De kan behöva anpassas och utvecklas för granskning av de olika typer av kontrollrumsändringar som genomförs vid de svenska kärnkraftverken. Det behövs också empiriska studier av hur användningen av den nya tekniken påverkar den berörda personalens arbete, hanteringen av fel, krav på att hantera nya typer av fel samt behoven av kompetensutveckling och träning. Därutöver behöver metodik utvecklas för kvalitativa riskanalyser av nya arbetsformer i kontrollrum. Inom delområdet incidentutredningar och riskanalys finns det i det korta tidsperspektivet framförallt ett behov att mer ingående se över vilken forskning som behövs för att stödja SKI i tillsynen. Vidare behövs ökad kunskap om analyser och metoder som beaktar organisatoriska faktorer vid incidentutredningar. Nya strategier för underhåll håller på att införas vid många av anläggningarna. Det finns en strävan att ersätta det traditionella och tidsstyrda förebyggande underhållet med tillstånds- och tillförlitlighetsbaserat underhåll. Dessa strategier, som även kan innefatta riskbedömningar av olika slag, har redan börjat tillämpas inom vissa områden. De kan ge klara effektivitets- och säkerhetsvinster, men ställer också högre krav på systematik i datainsamling och erfarenhetsåterföring samt tillgång till validerade modeller för att förutse möjliga fel och felfunktioner. De nya strategiernas möjligheter och begränsningar behöver studeras mer ingående för att SKI skall kunna värdera förändringarnas säkerhetspåverkan. Sedan 1993 finansierar SKI en professur i ämnet Kärnkraftsäkerhet med inriktning på psykologiska aspekter på samspelet mellan människa-teknik-organisation (MTO) vid Stockholms universitet. Det finns behov att fortsätta denna verksamhet då den utgör en viktig del för att vidmakthålla och utveckla den nationella kompetensen inom området, och för att SKI därmed skall kunna utnyttja kompetens för forskningsinsatser.

21 SKI SKI-PM 01:23, (43) Delområde Ledning, styrning och organisation av verksamheter Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha sammanställt och värderat kunskapsläget från säkerhetssynpunkt om effekten av avreglering av elmarknaden, rationaliseringsstrategier såsom outsourcing, resurssnål produktion med magra organisationer, nya filosofier och strategier för organisation och styrning, ledning av förändringar. Ytterligare ett mål är att samla och värdera kunskap om säkerhetsfrågor i samband med organisationsförändringar, särskilt i samband med avveckling. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp kunskaper och kompetens om effektiv ledning och genomförande av förändringar i verksamheter med höga säkerhetskrav, modeller och teorier om organisation och ledning för säkerhet och kvalitet, mänskliga och organisatoriska aspekter på avveckling, säkerhetskultur, tidiga tecken för att kunna följa organisatoriska faktorers utveckling, organisation och styrning av underhållsverksamhet. Strategi För att nå målen planerar SKI i det korta och medellånga tidsperspektivet att via litteraturstudier och kunskapsgenomgångar rörande effekten av avreglering av elmarknaden, rationaliseringsstrategier, nya filosofier och strategier för organisation och styrning samt ledning av förändringar etc. följa utvecklingen inom och utom branschen utifrån ett risk- och säkerhetsperspektiv. Vidare planeras en kunskapsöversikt om organisationsförändringar och säkerhet. Baserat på dessa inledande kunskapsgenomgångar och kartläggningar avser SKI sedan att identifiera och successivt initiera den forskning som behövs för att få fram de kunskaper och den kompetens som behövs vid SKI:s bedömningar av organisationsförändringar vid anläggningarna samt förändringar av deras strategier för styrning och rationalisering. Ett specialfall av frågeställningar rörande organisationsförändringar gäller avveckling av anläggningar. Inom detta område bedriver SKI en fallstudie av Barsebäck 1 avvecklingen. Syftet är att få sådan kvalitativ kunskap om bl.a. förändringsstrategier i en avvecklingssituation som kan ge underlag för inriktningen av fortsatt forskning inom området. Kompetens och resurser Kompetensläget inom landet ses delvis som problematiskt. Det finns visserligen många forskare i landet inom området men många av dem saknar säkerhetsperspektivet. SKI planerar därför åtgärder för att få fler forskare intresserade av organisatoriska aspekter på säkerhet.

22 SKI SKI-PM 01:23, (43) Internationell samverkan Internationell samverkan sker inom delområdet huvudsakligen genom OECD/NEA:s Special Experts Group on Human and Organisational Factors. Denna samverkan avser SKI fortsätta och fördjupa. Dessutom avser SKI fördjupa det bilaterala samarbetet inom området. Därutöver planeras viss internationell samverkan inom IAEA, bl.a. rörande säkerhetskultur samt erfarenheter och resultat från och utredning kring förtida avstängning av reaktoranläggningar. Delområde Kompetens- och resurssäkring Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha sammanställt och värderat kunskapsläget ur säkerhetssynpunkt om beställarkompetens och nyttjande av entreprenörer, nationell praxis för tillsyn av kompetens och bemanning inom andra verksamheter med höga säkerhetskrav, internationell praxis för tillsyn av kompetens och bemanning på kärntekniska anläggningar. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp fördjupade kunskaper och ytterligare kompetens om system och metoder för att säkra kompetens och personalresurser, metoder och kriterier för kompetensprövning av driftpersonal, metoder för att överföra tyst kunskap, t ex vid generationsskiften inom branschen. Strategi För att nå målen planerar SKI i det korta och medellånga tidsperspektivet att genomföra en del inledande studier i syfte att samla in kunskap om sådana metoder och analyser vilka kan tillämpas för att säkra kompetens och resurser. Dessa studier avses att ske vid andra verksamheter med säkerhetskrav motsvarande de som gäller inom det kärntekniska området. Kunskapsuppbyggnad planeras även att ske genom att kartlägga den tillsyn av kompetens och bemanning som görs inom dessa verksamheter. Dessutom planeras en del inledande studier av överföringen av kunskap vid t.ex. generationsskifte. Baserat på dessa inledande studier planerar SKI sedan i det längre tidsperspektivet att identifiera och successivt initiera den ytterligare forskning som behövs för att få fram fördjupade kunskaper om kompetenssäkring och kompetensprövning av personal med uppgifter av betydelse för säkerheten vid anläggningarna.

23 SKI SKI-PM 01:23, (43) Kompetens och resurser Vissa forskningsresurser finns vid Stockholms Universitet, men för att få SKI:s forskningsbehov tillgodosedda i det längre perspektivet avser SKI att bygga upp ett nätverk med forskare och konsulter som är intresserade av forskning inom detta område. Internationell samverkan Som en del i strategin att bygga upp nätverk avser SKI att utöka kontakterna med utländska säkerhetsmyndigheter och forskargrupper för att få mer ingående kunskap om tillämpade strategier för tillsyn av kompetens- och bemanningsfrågor, samt dessa strategiers möjligheter och begränsningar. Delområde Ergonomi Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha tagit fram metoder och hjälpmedel för granskning av ändringar av kärnkraftanläggningars kontrollrum. ha tagit fram metoder och hjälpmedel för inspektion och granskning av hur kontrollrumsändringar kvalitetssäkras under hela kedjan från tillverkning och installation till i drifttagning inför ändringar ha byggt upp kunskapsbasen så att kritiska granskningspunkter kan identifieras. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp fördjupade kunskaper och ytterligare kompetens om moderna och hybrida kontrollrum t.ex. användaranpassning av gränssnitt inkl. larmsystem, förändrad automatikfunktion, datorbaserade instrument, underhåll av digitala system hur användningen av mer programmerbar utrustning påverkar den berörda personalens arbete genom empiriska studier på anläggningarna och som multidisciplinär forskning, hur kompetenskrav och lärmöjligheter påverkas av ny teknik, olika sätt att införa, utforma och använda programmerbar teknik och de följder det får för personalens arbete och för verksamheten. Strategi En viktig del av SKI:s strategi inom detta område är att utöva påverkan på OECD/NEA:s Halden Reactor Project i Norge så att för området viktiga frågeställningar blir belysta samt att följa upp och sprida resultaten till anläggningarna. För den vidare kunskapsuppbyggnaden planerar SKI även att upprätthålla nätverk med forskargrupper i Sverige samt att utveckla ett internationellt nätverk med myndigheter och forskare i främst Europa vilka bedriver forskning inom här aktuella områden. I det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI dessutom studier kring frågeställningar rörande bedömning av kompetenskraven vid övergång till arbete i mer bildskärmsbaserade kontrollrum.

24 SKI SKI-PM 01:23, (43) I det längre tidsperspektivet planerar SKI att initiera studier av erfarenheter från genomförda moderniseringar i Sverige som omfattat ändringar i kontrollrum. Syftet blir då att belysa vilka faktorer som ligger bakom att vissa moderniseringsprojekt uppnår bättre resultat än andra, och därmed få underlag för att lära mer om framgångsfaktorerna. Vidare planeras projekt för att utvärdera mätverktyg som används vid validering av nya kontrollrumsgränssnitt och få fram underlag till om operationaliseringen av viktiga validitetsmått såsom t.ex. situationsmedvetande och kontrollerbarhet är godtagbar. Kompetens och resurser Merparten av den kompetens och de resurser som SKI använder för sin forskning inom området finns knutna till Haldenprojektet. Dessa resurser kan användas för såväl det gemensamma programmet inom projektet som i nationella och bilaterala projekt. Därutöver finns forskare i USA som kan anlitas. Vid flera svenska högskolor och universitet liksom inom försvaret bedrivs det forskning om människa-maskin gränssnittet. Dessa grupper kan också på sikt anlitas för den forskning SKI behöver bedriva inom området. Internationell samverkan Internationell samverkan inom området sker, som framgått ovan, inom ramen för OECD/NEA Halden Reactor Project i Norge. Dessutom sker viss forskningssamverkan med Brookhaven National Laboratory i USA och VTT i Finland. Delområde Incidentutredning och Riskanalys Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha fått en översikt av aktuella utrednings- och analysmetoder och dess användningsområden, ha byggt upp mer ingående kunskaper om de analysmetoder som även beaktar organisatoriska faktorer, ha byggt upp mer ingående kunskaper om utvecklingen av s.k. Human Reliability Analysis (HRA), ha fått kunskap i riskanalyser för nya arbetsformer i kontrollrum. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha fått fram bättre underlag för att bedöma kvalitativa och kvantitativa riskanalyser som verktyg för säkerhetsarbete avseende samspelet Människa-Teknik-Organisation (MTO). Strategi För att nå målen i korta och medellånga tidsperspektiv planerar SKI inledningsvis att initiera projekt för att uppdatera en tidigare framtagen översikt av aktuella analysmetoder. Baserat på dessa resultat avser SKI sedan att initiera de ytterligare utvecklingsprojekt som behövs för att få fram nödvändiga kunskaper om analysmetoder, deras möjligheter och begränsningar.

25 SKI SKI-PM 01:23, (43) Dessutom planerar SKI dels att fortsätta stödja en professur vid Stockholms Universitet, bl.a. för att följa utvecklingen internationellt och utveckla metoder, dels att utöka det egna kontaktnätet med forskare inom området. Kompetens och resurser Inom detta delområde finns kompetens och vissa forskningsresurser vid Stockholms och Linköpings Universitet. Dessa resurser är emellertid inte tillräckliga. I det medellånga och långa tidsperspektivet avser SKI därför att mer aktivt bidra till att öka tillgången på kompetens och forskningsresurser inom området. Internationell samverkan I dagsläget har SKI lite internationell samverkan inom området. Med hänsyn till den begränsade tillgången på forskarresurser i Sverige planerar SKI att utöka det internationella forskningssamarbetet. Dessutom kommer SKI att i ökad utsträckning delta i arbetsgrupper inom området för att främja kunskapsöverföring och utveckling.

26 SKI SKI-PM 01:23, (43) Strukturell integritet (14.4) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys En samlad utvärdering av skadeutvecklingen i de svenska kärnkraftanläggningarna visar att antalet skadefall som rapporteras minskar sedan ett antal år. Minskningen är en följd av god framförhållning med förebyggande åtgärder, genom t.ex. utbyte av skadekänsliga delar, samt ingående återkommande kontroll av anläggningarnas barriärer och system i djupförsvaret med efterföljande avhjälpande reparationsåtgärder då skador upptäcks. Den goda framförhållningen är i sin tur resultat av den omfattande forskning och utredning som gjorts under årens lopp kring olika skademekanismer, hur skador kan uppträda och utvecklas samt vilken oförstörande provning som bör tillämpas för att upptäcka skadorna i god tid innan säkerheten påverkas. Även SKI:s tillsyn och föreskrifter har varit pådrivande för framförhållningen. Erfarenheterna visar emellertid också att i de fall det brustit i framförhållningen kan det bli betydande problem när skador uppträder och sedan skall säkerhetsbedömas. Brist på data, ändamålsenliga analys- och provningsmetoder ger osäkerheter om marginaler, och därmed om skadornas säkerhetsbetydelse. Dessutom kan degraderingen bli mycket omfattande innan den upptäcks. Fall av bristande kontroll har även under senare år lett till att degradering fortskridit långt innan den upptäcktes. SKI måste således fortsätta med en aktiv tillsyn, utredning och forskning inom området. Viktiga inslag framöver i tillsynen är bl.a. uppföljning av anläggningarnas skadeförebyggande åtgärder, kontrollernas effektivitet, skadeutvecklingen nationellt och internationellt, säkerhetsvärderingar av funna skador samt aviserad omläggning av kontrollprogrammen utifrån mer renodlade riskinformerade principer än de som tillämpas idag. Det finns således behov av fortsatt kunskapsuppbyggnad kring olika skademekanismer, hur de kan uppträda och tillväxa. Den senaste tioårsperioden har omfattande forskningsresurser med framgång lagts ned på att få bättre förståelse av spänningskorrosionsskador, i främst kokvattenreaktormiljöer. Under senare tid har emellertid denna mekanism gett upphov till spänningskorrosionslikande skador även i sådana lågkolhaltiga rostfria austenitiska stål vilka tidigare har ansetts vara mer eller mindre immuna mot denna mekanism. Vidare har spänningskorrosion observerats i sådana nickelbaslegeringar som i tryckvattenreaktormiljöer tidigare ansetts vara relativt okänsliga för spänningskorrosion. Dessa observationer har rest nya frågor, kring bl.a. bakomliggande orsaker och trovärdigheten hos tillängliga tillväxtdata, som behöver studeras närmare i det korta och medellånga tidsperspektivet. I det korta och medellånga tidsperspektivet behöver det även bedrivas forskning för att fortsätta utveckla de brottmekaniska modellerna för säkerhetsvärdering av upptäckta skador. I takt med den ökade ekonomiska pressen på kraftföretagen har SKI sett tendenser att vedertagna säkerhetsmarginaler ifrågasätts. För att kunna ta ställning till dessa önskemål om att minska på konservatismer i olika analyssteg krävs dels mer faktaunderlag, dels fortsatt utveckling av beräkningsmetoder med tillhörande säkerhetsvärderingssystem som är baserade både på deterministiska och probabilistiska grunder. Ytterligare utveckling och validering av probabilistiska modeller är också nödvändigt för att SKI skall kunna ta ställning till möjligheter och begränsningar med de mer renodlade kvantitativa riskorienterade strategierna som kraftföretagen avser att lägga till

27 SKI SKI-PM 01:23, (43) grund för nya kontrollprogram. Med hänsyn till att de främsta drivkrafterna för denna omläggning, som även ses internationellt, är att minska kontroll- och provningskostnaderna behöver SKI förvissa sig om att förändringarna sker utan att riskerna för härdskador och utsläpp av radioaktiva ämnen till omgivningen ökar. Omläggningen berör även det nuvarande systemet med kvalificering för att säkra kvalitet och trovärdighet hos de provningar som ingår i kontrollerna. Den tillämpade kvalificeringsprocessen har lett till klara kvalitetsförbättringar men den är i vissa sammanhang tungarbetad och behöver därför effektiviseras. Detta kräver ökad kunskap om faktorer och förhållanden som behöver beaktas i kvalificeringssammanhang. Exempel på sådana förhållanden är hur provningsoperatörernas agerande påverkar tillförlitligheten liksom hur komplexa sprickmorfologier inverkar på provningarnas förmåga att korrekt detektera, karaktärisera och storleksbestämma skador. Dessutom behövs utveckling av metodik för kvantifiering av mätosäkerheter. Bättre sådan kvantifiering är nödvändigt för att kunna ta ställning till önskemål om minskade säkerhetsmarginaler. För att kunna möta tillsynsutmaningarna i det längre tidsperspektivet, där bl.a. ställningstaganden kan krävas till ansökningar om förlängda drifttider, behövs forskning kring långtidsaspekter på åldring. Bestrålningseffekter är exempel på frågeställningar som behöver studeras mer ingående. De delar av reaktortryckkärlen som blir bestrålningsexponerade under långvarig drift förlorar en del av sin brottseghet. Det är viktigt att sådana delar inte utsätts för belastningar vid temperaturer som ligger under det s.k. transitionsområdet, då det finns risk för klyvbrott om delarna innehåller sprickor och sprickliknande defekter. Den fysikaliska förståelsen för omslag från klyvbrott till duktilt brott, och skälen till varför brottsegheten ökar så drastiskt i transitionsområdet, är fortfarande inte tillräcklig. Andra viktiga frågeställningar rör åldring och degradering av reaktorinneslutningarnas betongkonstruktioner, där kunskaperna idag är begränsade. Detta gäller såväl möjliga skademekanismer som vilka provningsmetoder som kan tillämpas för att tillförlitligt upptäcka eventuella skador. Även metoder för säkerhetsvärdering av skador i dessa konstruktioner behöver vidareutvecklas. Om några av anläggningarna avses att drivas längre än deras ursprungligt konstruerade livslängd måste det strukturmekaniska tillståndet hos vitala anläggningsdelar åter verifieras med hänsyn till de nya förutsättningarna. Vid en sådan verifiering är tillförlitligheten av använt belastningsunderlag av avgörande betydelse. Material och kemi (14.41) Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha ökat kunskaperna om spänningskorrosion i icke sensibiliserade rostfria austenitiska stål. ha ökat kunskaperna om sådan spänningskorrosionstillväxt i nickelbaslegeringar och andra material som ger upphov till komplexa sprickformer. ha kartlagt och identifierat behoven av fortsatt forskning kring andra degraderingsmekanismer som kan uppträda i mekaniska komponenter.

28 SKI SKI-PM 01:23, (43) ha kartlagt och identifierat behoven av långsiktig forskning kring åldring och annan degradering av byggnadsdelar. upprätthålla den nationella kompetensen kring olika degraderingsmekanismer och hur de kan tillväxa i olika miljöer. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha fördjupat kunskaperna om bestrålningsinducerad spänningskorrosion och de bakomliggande mekanismerna. ha ökat kunskaperna om andra bestrålningseffekter på och annan åldring av metalliska material som kan uppkomma vid förlängt utnyttjande av anläggningarna. ha ökat kunskaperna om degraderingsmekanismer som kan påverka säkerhetsbedömningar av reaktorinneslutningar och andra säkerhetsmässigt viktiga byggnadsstrukturer sett i ett långtidsperspektiv. upprätthålla och ha vidareutvecklat den nationella kompetensen kring olika degraderingsmekanismer och hur de kan tillväxa i olika miljöer. Strategi Spänningskorrosion Med hänsyn till att spänningskorrosion är den vanligast förekommande skademekanismen i de svenska kärnkraftanläggningarna planerar SKI att fortsätta initiera och stödja projekt som ger ökad förståelse för hur spänningskorrosionsskador kan uppträda och tillväxa i olika material och miljöer. Tillväxthastigheternas beroende av vattenkemin, och tillfälliga variationer i denna, studeras i ett antal pågående projekt. Dessa behöver följas i det korta och medellånga tidsperspektivet av ytterligare ingående studier för att SKI på ett bättre faktaunderlag skall kunna värdera säkerhetsanalyser av skador som upptäcks, och som avses att lämnas utan åtgärder för viss tid. Av samma skäl kommer SKI även under de kommande åren att fortsätta initiera och stödja projekt för vidareutveckling av olika mätmetoder och förfaranden som kan ge tillförlitliga resultat vid spricktillväxtundersökningar. Detta gäller speciellt spänningskorrosion i svetsade nickelbaslegeringar, såsom Alloy 182, där mekanismen ger upphov till interdendritiska sprickor med komplex morfologi och mycket ojämna sprickfronter. I det korta och meddelånga perspektivet kommer SKI även att initiera och stödja projekt som ger ökad klarhet om orsaker till att spänningskorrosionslikande sprickor uppträder i lågkolhaltiga rostfria austenitiska stål som tidigare har ansetts vara mer eller mindre immuna mot denna mekanism. Om dessa resultat visar att även komponentdelar tillverkade av sådana stål kan vara känsliga för spänningskorrosion under vissa förhållanden eller efter viss tids användning behöver SKI i det längre tidsperspektivet också initiera och stödja projekt kring tillväxt av sprickor i aktuella material. Bestrålningspåverkan Viktiga inslag i forskningen inom området framöver rör hur de metalliska materialen påverkas av bestrålning. SKI planerar därför viss fortsatt bevakning av forskningen kring bestrålningseffekter på reaktortryckkärlsmaterial. Dessutom fortsätter och utvidgas forskningen kring s.k. bestrålningsinducerad spänningskorrosion. Kunskaperna om varför och hur denna typ av spänningskorrosion uppträder samt kan tillväxa är ännu begränsad trots de omfattande arbeten som hittills gjorts.

29 SKI SKI-PM 01:23, (43) I det längre tidsperspektivet planerar SKI också initiera forskning kring andra former av bestrålningspåverkan, såsom bestrålningskrypning och svällning. Kunskaper om sådan möjlig påverkan är nödvändig vid SKI:s behandling av ansökningar om förlängd drifttid av reaktorer. Forskningen kommer därför att planeras så att resultat finns framme i god tid innan de första ansökningarna om sådan förlängning kan komma att tillställas SKI. Andra degraderings- och åldringsmekanismer SKI:s förberedelser inför eventuella ansökningar om förlängd drifttid kräver god framförhållning i forskningsplaneringen. Under de kommande åren planeras därför projekt som syftar till att identifiera vilka andra degraderings- och åldringsmekanismer, utöver de som berörts ovan, som kan påverka integriteten hos mekaniska anordningar i anläggningarnas barriärer och djupförsvar. Dessa arbeten kommer att utgå från studier gjorda i länder där tillstånd till drifttidsförlängningar medgivits. Baserat på dessa inledande kartläggningar kommer SKI sedan att identifiera och successivt initiera den forskning som behövs för att få fram kunskaper om degraderingsmekanismer som i det längre tidsperspektivet kan påverka de mekaniska anordningarna. Särskilda insatser kommer också att göras för att öka kunskaperna och den nationella kompetensen kring degraderings- och åldringsproblem som är speciella för tryckvattenreaktorer. Detta med hänsyn till att den hittillsvarande material- och kemiforskningen i Sverige av naturliga skäl varit mycket koncentrerad på kokvattenreaktorerna. Dessa arbeten kommer därför att utgå från en systematisk kartläggning av observerade problem i länder med stor andel tryckvattenreaktorer. Degraderingsmekanismer som kan påverka inneslutningsstrukturer Någon allvarligare degradering av reaktorinneslutningsstrukturerna har ännu inte observerats i någon av de svenska anläggningarna, men farhågor finns. Dessa gäller särskilt problem som kan uppträda i ett långtidsperspektiv. SKI bedriver därför vissa egna förstudier, och deltar i internationell samverkan, som bl.a. syftar till att identifiera möjliga kommande problem. Dessutom pågår inom forskningsområde projekt kring spänningsrelaxation hos de spännkablar som ger inneslutningarna dess tryckbärande förmåga. Baserat på resultaten av dessa förstudiearbeten planerar SKI under de kommande åren att identifiera och sedan successivt initiera den forskning som behövs för att få fram kunskaper om degraderingsmekanismer som i det längre tidsperspektivet kan påverka inneslutningarnas betongdelar och metalliska delar. Kompetens och resurser Forskningen inom området planeras även fortsättningsvis bedrivas i nationell och internationell samverkan. Skälet härtill är att flertalet projekt har starka inslag av stora kostnadskrävande experiment. För både den forskning som SKI avser att bedriva i Sverige med egen finansiering och den forskning som kommer att bedrivas tillsammans med svenska kraftföretag planeras en ytterligare koncentrering till Studsvik. På detta sätt skapas bättre förutsättningar att upprätthålla och vidareutveckla den speciella kompetens som krävs för forskningen inom området. För att garantera att forskningen där fortsätter hålla en hög internationell standard avser emellertid SKI också att lägga vissa mindre jämförande insatser vid framstående organisationer utomlands.

30 SKI SKI-PM 01:23, (43) Internationell samverkan Som framgår ovan finns omfattande internationell samverkan genom specifika projekt. Därtill har SKI etablerat ett omfattande kontaktnät som avses att upprätthållas och vidareutvecklas över tid. Detta är nödvändigt både för att vidmakthålla kompetensen hos SKI:s egen personal och för att i varje enskild forskningsfråga som blir aktuell finna bästa möjliga samarbetsformer. Hållfasthet (14.42) Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha fått fram underlag som kan bidra till en bättre förståelse av de ingående parametrarnas inverkan på tillämpade säkerhetsmarginaler i de metoder som används för säkerhetsbedömningar av komponenter med skador. ha ökat kunskaperna om de fysikaliska fenomenen och strömningsinducerade dynamiska laster på reaktortryckkärl och dess interna delar som kan uppstå i samband med stort inre rörbrott. ha ökat kunskaperna om metodik och modellidealisering vid prediktion av globala byggnadsvibrationer samt ta fram lämpliga analyskriterier för spänningsberäkningar i rörsystem under transienta strömningsförlopp. ha bidragit till den vidare utvecklingen av metoder för bedömningar av tillståndet hos reaktorinneslutningar och andra byggnadsstrukturer av säkerhetsmässig betydelse. ha ökat kunskaperna kring faktorer och förhållanden som bidrar till att brottsegheten ökar drastiskt i transitionsområdet. upprätthålla nuvarande resurser och kompetens för den nationella forskningen inom området. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha fördjupat kunskaperna om värdering av reducerade säkerhetsmarginaler mot brott vid tidsbegränsad drift med skadade komponenter. ha fördjupat kunskaperna om metoder och förfaranden för säkerhetsbedömning av reaktortryckkärlen och deras interna delar inför ställningstagande till förlängd drifttid. ha fördjupat kunskaperna om metoder och förfaranden för analys av strukturer utsatta för globala byggnadsvibrationer och transienta strömningsinducerade laster. ha bidragit till att välutvecklade och verifierade metoder finns tillgängliga för säkerhetsbedömningar av tillståndet hos reaktorinneslutningar och andra byggnadsstrukturer av säkerhetsmässig betydelse. ha fått tillräcklig förståelse om de förhållanden som råder i transitionsområdet för kunna göra fullgoda säkerhetsvärderingar av bestrålningspåverkade delar av reaktortryckkärlen. vidmakthålla minst nuvarande resurser och kompetens för den nationella forskningen inom området. Strategi Säkerhetsmarginaler mot brott SKI planerar både i det korta, medellånga och långa tidsperspektivet att fortsätta stödja den vidare utvecklingen av modeller för säkerhetsvärdering av skadade mekaniska

31 SKI SKI-PM 01:23, (43) komponenter och anordningar. Det fortsatta forskningsarbetet inriktas främst mot säkerhetsvärderingsmodeller baserade på ett probabilistiskt synsätt för att därigenom kunna bestämma säkerhetsmarginaler mot brott på ett mer kvantitativt sätt. De nuvarande procedurerna behöver t.ex. utvecklas vidare genom att flera ingående parametrar behandlas som stokastiska. Sådana parametrar kan vara spricktillväxt, sekundära laster m.m. I det längre tidsperspektivet planeras även studier utföras om förhållandet mellan deterministiska och probabilistiska system för säkerhetsvärdering av skador. Säkerhetsbedömning av reaktortryckkärlen och deras interna delar Hitintills genomförda studier inom detta område har belyst de fysikaliska fenomenen och strömningsinducerade dynamiska laster på reaktortryckkärlens interna delar som kan uppstå i samband med s.k. inre ångledningsbrott. Dessa resultat pekar dessutom på att brott på en huvudcirkulationskrets kan ge högre belastningar på interna delar än motsvarande brott i en ångledning ger. SKI planerar därför i det korta och medellånga tidsperspektivet att initiera forskningsprojekt som mer ingående belyser de fysikaliska fenomenen som kan uppstå i samband med ett huvudcirkulationsbrott, och hur de interna delarna kan påverkas. I det längre tidsperspektivet planeras studier hur dessa laster kan inverka på själva reaktortryckkärlet. Hantering av laster under vissa händelsesituationer SKI planerar även fortsätta forskningen kring hur laster som kan uppstå i olika situationer skall hanteras vid säkerhetsvärderingar. Forskningen avses att i första hand inriktas på belastningar av sådan svåranalyserad natur som idag hanteras på ett förenklat sätt och för vilka det råder viss oklarhet vad gäller valet av använd metodik och modellidealisering. Exempel på laster av detta slag som avses att studeras mer ingående i det korta och medellånga perspektivet är blåsning med tryckavlastningsventiler eller via genomföringsrören i samband med inre rörbrott. I det längre tidsperspektivet planeras också projekt som kan ge en bättre uppskattning av osäkerheterna i använda spänningsnivåer genom användning av probabilistiska förfaranden. Andra exempel som behöver studeras mer ingående inverkan är av sådana trycktransienter och vattenslagslaster som uppkommer vid transienta strömningsförlopp. Säkerhetsbedömning av reaktorinneslutningars betongkonstruktioner Det finns idag inga välutvecklade metoder för att kunna fastställa graden av eventuell relaxation hos ingjutna förspänningskablar. Resultat från pågående projekt tyder på att förspänningarna kan relaxeras snabbare än man antagit ursprungligen. I det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI därför att fortsätta stödja och initiera utveckling av metoder för prediktering av relaxationen av förspänningslasten i spännkablar och inverkan av denna relaxation på integritetskraven på inneslutningen. På sikt, och med utgångspunkt från nya kunskaper, avses också att stödja utredningar för verifiering av använda analyskriterier och val av dimensionerande laster vid utvärderingen av inneslutningarnas hållfasthetsmässiga integritet och täthet. Sådana förnyade utvärderingar bedöms nödvändiga vid ställningstagande till förlängd drift av anläggningar utöver vad som låg till grund för konstruktionen.

32 SKI SKI-PM 01:23, (43) Klyvbrott i ferritiska reaktortryckkärlsmaterial SKI planerar att fortsätta stödja utveckling och verifiering av modeller för prediktering av klyvbrott. Existerade modell framtagen för stationära sprickor behöver utvecklas till att gälla även för växande sprickor (begränsad duktil spricktillväxt). SKI avser också att fortsätta stödja mikromekaniska studier för att bättre belysa och fysikaliskt förklara omslaget från klyvbrott till duktilt brott i ferritiska material. Sådana studier kan bedrivas som rena parameterstudier och vid behov kompletteras med information från provningar. Kompetens och resurser Som en del i strategin med ovanstående satsningar ingår att skapa förutsättningar för att bygga upp och vidmakthålla en bred nationell kompetens inom området hållfasthet, såväl hos SKI som hos de forskningsgrupper som är aktiva inom området vid bl.a. Tekniska Högskolan i Stockholm, DNV Technical Consulting och Scanscot. I strategin ingår också att genom forskningsprojekt av mer tillämpad karaktär stödja den vidare kunskapsuppbyggnaden vid ackrediterade kontrollorgan som utför oberoende granskningsuppgifter enligt SKI:s föreskrifter. Internationell samverkan I det korta och meddellånga tidsperspektivet planeras fortsatt internationell forskningssamverkan, främst inom ramen för det europeiska närverket benämnt NESC (Network for Evaluation of Steel Components). Samarbetet inom CSNI:s arbetsgrupp för Integrity and Ageing (IAGE) med dess undergrupper för mekaniska komponenter och reaktorinneslutningsstrukturer kommer att fortsätta och fördjupas. Kontroll och provning (14.43) Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha fått fram de kunskaper, metoder och data som behövs för att bättre kunna värdera möjligheter och begränsningar hos olika kvantitativa riskmodeller för styrning av återkommande kontroll. ha ökat den vetenskapliga kunskapsbasen kring faktorer och förhållanden som påverkar provningars och kontrollers tillförlitlighet, och hur dessa behöver beaktas i kvalificeringssammanhang. ha börjat bygga upp kunskaper om program och metoder för mer ingående kontroll av tillstånden hos reaktorinneslutningar och andra säkerhetsmässigt viktiga byggnadsstrukturer. vidmakthålla nuvarande resurser och kompetens för nationell forskning inom oförstörande provningsområde. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha fördjupat kunskaperna och kompetensen för värdering av riskorienterade kontrollinsatser, samt de särskilda kontroller som kan behöva utföras inför ställningstagande till förlängd drifttid. ha fördjupat kunskaperna kring faktorer och förhållanden som påverkar provningars tillförlitlighet så ställningstagande kan göras till hur kvalificering av oförstörande provningssystem kan effektiviseras.

33 SKI SKI-PM 01:23, (43) ha byggt upp de kunskaper och den kompetens som behövs för att ta ställning till program och metoder för kontroll av reaktorinneslutningar och andra säkerhetsmässigt viktiga byggnadsstrukturer i ett långtidsperspektiv. ha ökat resurserna och kompetensen för den nationella forskning inom oförstörande provningsområde. Strategi Riskorienterad kontroll SKI fortsätter att stödja utveckling av modeller för riskorienterad kontroll. Det hittillsvarande arbetet har huvudsakligen varit inritat på probabilistiska brottmekaniska modeller med dess kopplingar till de probabilistiska anläggningssäkerhetsanalyserna. Dessa projekt har bedrivits inom område och avsett anläggningarnas rörsystem. För den fortsatta kunskapsuppbyggnaden i det korta och medellånga tidsperspektivet planeras i första hand studier kring metodik och kriterier för modellvalideringar samt förfaranden för sammanvägning med deterministiska djupförsvarskrav. Dessutom planeras, i samarbete med forskningsområde 14.2, projekt kring system för riskhantering på anläggningsnivå. I det längre tidsperspektivet planeras studier av såväl kvalitativa som kvantitativa riskmodeller för andra mekaniska anordningar och strukturer än rörsystem. Kvalificering av kontroll- och provningssystem Den fortsatta kunskapsuppbyggnaden inom kvalificeringsområdet behöver omfatta både projekt med provningsteknisk inriktning och projekt med beteendevetenskaplig inriktning. Provningsmodeller av olika slag är viktiga verktyg vid såväl provningsteknikutveckling som i kvalificeringssammanhang. SKI planerar därför att fortsätta stödja utveckling och validering av modeller för prediktering av signalsvar vid ultraljudprovning av isotropa och anisotropa material med defekter och sprickor. I planerna ingår att successivt utöka modellernas giltighet till fler komponentgeometrier, materialkombinationer och sprickmorfologier. Även studier av ultraljudegenskaper hos anisotropa (austenitiska) svetsar fortsätter, åtminstone under den kommande treårsperioden. Dessa studier har fått ökad aktualitet genom de alltfler rapporterna om spänningskorrosionssprickning i svetsgods av nickelbaslegeringen Alloy 182. I det korta och medellånga tidsperspektivet fortsätter projekt som studerar olika defektegenskapers (morfologi, position, orientering etc.) påverkan på olika provningsmetoder. Syftet är att få tillräckliga kunskaper för att kunna avgöra vilka egenskaper hos en defekt som måste återskapas vid defektsimulering i sådana s.k. kvalificeringsblock som används vid demonstration av provningssystems tillförlitlighet. Med dessa resultat som grund planeras projekt för att ge ökade kunskaper om defektsimuleringsmetodik. Pågående projekt, i samarbete med forskningsområde 14.3, om hur provningsoperatörernas förmåga och agerande inverkar på tillförlitligheten planeras att fortsätta och utvidgas. De tidigare projekten har i huvudsak avsett inverkan av tillämpade utvärderings- och beslutskriterier vid ultraljudprovning samt av provningsmiljön. Dessa studier utvidgas under de kommande åren i första hand till de visuella metoder med TV-utrustning som används för bl.a. kontroll av interna delar i

34 SKI SKI-PM 01:23, (43) reaktortryckkärl. Därefter planeras projekt för att få fram kunskaper kring hur resultaten kan generaliseras och hur mer allmängiltiga kvalificeringar av provningsoperatörer kan utformas. Kontroll och provning av byggnadsstrukturer I dagsläget saknas i allt väsentligt praktiskt användbara oförstörande provningssystem som kan användas vid återkommande kontroll av reaktorinneslutningarnas betongkonstruktioner. SKI planerar därför, i internationell samverkan, projekt för att studera möjligheterna att med olika provningsmetoder återkommande kontrollera tillståndet hos bl.a. de i betongen ingjutna tätplåtarna och spännkablarna, och som har stor betydelse för inneslutningarnas täthet respektive tryckupptagande förmåga. I det längre tidsperspektivet planeras även studier av oförstörande metoder för provning av betongdelarnas tillstånd samt hur sådana metoder bör valideras eller kvalificeras. Kompetens och resurser Ett speciellt problem inom det tvärvetenskapliga kontroll- och provningsområdet är avsaknaden av gedigen förankring inom den högre utbildningen och forskningen i Sverige. Detta gäller särskilt för de oförstörande provningsmetoderna, där det idag endast finns ett fåtal mindre forskargrupper aktiva. Därtill kommer att de senaste årens omstruktureringar lett till att flera av de svenska provningsföretagen bantat och i en del fall t.o.m. lagt ned sina utvecklingsenheter. För att kunna få SKI:s forsknings- och utvecklingsbehov tillgodosedda planeras i det korta tidsperspektivet därför en styrning av forskningsprojekt till de nu inom området aktiva forskningsgrupperna vid bl.a. Chalmers Tekniska Högskola och Stockholms Universitet. Dessutom planeras vissa insatser för att få igång verksamhet vid Kungliga Tekniska Högskolan. I det medellånga och långa tidsperspektivet planerar SKI än mer aktivt bidra till att öka tillgången på kompetens och forskningsresurser inom området. Som ett led i denna strävan avser SKI stödja det svenska kvalificeringsorganets planer på att ta en mer aktiv roll i forskningen på det tillämpade området och att bygga upp ett nationellt kompetenscentrum med inriktning mot metoder för värdering och kvalificering av oförstörande provningssystem. Internationell samverkan I dagsläget är det lite direkt internationell forskningssamverkan inom området. Med hänsyn till den begränsade tillgången på forskarresurser i Sverige inom kontroll- och provningsområdet planeras emellertid utökat direkt forskningssamarbete framöver. Detta bedöms bl.a. kunna ske inom ramen för EU-samarbetet. Även samarbetet inom CSNI:s arbetsgrupp för Integrity and Ageing (IAGE) med dess undergrupper för mekaniska komponenter och reaktorinneslutningsstrukturer bedöms kunna ge underlag för utvidgad internationell forskningssamverkan inom området.

35 SKI SKI-PM 01:23, (43) Termohydraulik (14.5) Tillsynsutmaningarna som behöver forskningsstöd Behovsanalys Drift- och underhållsoptimeringar pågår kontinuerligt vid alla anläggningar, och drivs av behovet att förbättra de ekonomiska marginalerna. På driftssidan är det främst frågor kring optimering av härden, bättre utnyttjande av bränslet och utökad driftflexibilitet som leder till behov av forskning och kunskapsuppbyggnad inom området. På längre sikt kan det dessutom, beroende på elmarknadens utveckling, bli behov för ökning av reaktoreffekten för vissa reaktorer. Sådana effektökningar måste baseras på ingående analyser av hur de nya förutsättningarna påverkar anläggningens beteende i olika driftsituationer. Andra förändringar som kan förutses är att anläggningarna sannolikt kommer att eftersträva ökad driftflexibilitet och t.ex. planera för kortare eller längre driftsäsonger än det som varit vanligt hitintills. Det kan också bli aktuellt att i större grad kunna köra reaktorerna vid varierande last. För att genomföra dessa driftoptimeringar krävs omfattande, mer detaljerade och realistiska termohydrauliska och reaktorfysikaliska analyser med nya modeller och datorkoder. Detta ställer i sin tur ökade krav på att SKI bygger upp kunskap efterhand för att kunna säkerhetsmässigt värdera de moderna analysmetoderna. SKI måste även ha möjlighet att i tillsynen tillämpa moderna metoder som är oberoende av kärnkraftindustrins. Ökade krav kommer dessutom att ställas på validering av den valda metodiken. Detta leder till behov av forskning för att få fram nödvändiga analysverktyg samt data och underlag för att bedöma analysmodellernas möjligheter och begränsningar. Det finns också behov av fortsatt kunskaps- och kompetensuppbyggnad för att SKI på ett bättre faktaunderlag skall kunna säkerhetsbedöma inträffade händelser i anläggningarna, och i tid se tecken på dolda fel. En stor del av reaktorerna kommer sannolikt att köras under lång tid framåt vilket ställer krav på en effektiv kompetensöverföring och utveckling av ny kompetens för att säkerställa fortsatt säker drift av reaktorerna. SKI bedömer att den neddragning i undervisning och forskning vid universitet och högskolor i ämnen av betydelse för kärnkraftsäkerheten som skett måste motverkas genom riktade insatser. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha: tagit i drift och påbörjat validering av en ny termohydraulisk säkerhetskod för analyser av inträffade och hypotetiska händelser i kärnkraftanläggningar baserad på tredimensionell behandling av kopplingen mellan hydraulik och neutronkinetik. byggt upp de kunskaper som behövs för att kunna tillämpa metoder att värdera säkerheten baserad på realistisk metodik med kvantifiering av osäkerheter. demonstrerat metodik för att med hjälp av termohydraulisk analys av inträffade förlopp kunna identifiera latenta fel. fått fram de data som behövs för validering av beräkningsverktygen. ökat förståelsen av fenomen förknippade med stabilitet i kokarreaktorer så att det med hög konfidens kan säkerställas att härdarna laddas på sådant sätt att instabilitet inte förekommer.

36 SKI SKI-PM 01:23, (43) ha fått fram förbättrad metodik för bestämning av hydrauliska belastningar och framtagning av underlag för granskningskriterier. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp den kompetens och de resurser som behövs för att kunna göra korrekt säkerhetsbedömning av termohydrauliska och neutronkinetiska förlopp och förhållanden i svenska reaktorer. ha fått fram en kontinuerlig valideringsprocess för termohydrauliska metoder i drift. ha byggt upp de kunskaper som behövs för att kunna göra avancerade termohydrauliska och neutronkinetiska analyser med hög tillförlitlighet av inträffade och hypotetiska händelser. vidmakthålla kompetens inom området med beaktande av pågående generationsväxling. Strategi Nya beräkningsverktyg SKI har under lång tid aktivt deltagit i utveckling och validering av termohydrauliska säkerhetskoder och har idag tillgång till moderna beräkningsverktyg genom internationellt samarbete. En hörnsten är samarbetet med NRC som utvecklar en ny avancerad termohydraulisk säkerhetskod vilken SKI beräknas få tillgång till under SKI:s planer för det medellånga tidsperspektivet är att ta denna nya kod i drift och sedan delta i valideringsarbetet. Detta kommer att ske i internationellt samarbete där f.n.18 länder planerar att delta aktivt. Data för validering hämtas för en väsentlig del från de valideringsmatriser som tagits fram inom OECD/NEA. Dessutom avser SKI initiera projekt för att tillvarata data från tidigare genomförda experiment och utnyttja dessa för valideringsändamål. I det korta och medellånga tidperspektivet avser SKI även stödja projekt som ger mer kunskap om nya metoder och beräkningsmodeller för att bestämma hydrauliska belastningar. Dessa projekt planeras att bedrivas i samverkan med forskningsområde Realistisk metodik Frågor kring realistiska modeller har behandlats över en lång tid inom ramen för det internationella samarbetet. Dessa samarbetsprojekt behandlar även osäkerhetsuppskattningar genom valideringen av koderna. En viktig del av arbetet sker inom OECD/NEA och SKI planerar både i det medellånga och långa tidsperspektivet att medverka såväl inom de fortsatta gemensamma internationella projekten som i projekt vilka rör internationella standardproblem. Latenta fel och stabilitet I det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI projekt för demonstration av avancerade beräkningsverktyg genom jämförelser med data från inträffade händelser i anläggningarna. Internationellt samarbete kommer att eftersträvas i dessa projekt som syftar till att identifiera latenta fel i anläggningarna. För att uppnå målen i det medellånga tidsperspektivet planerar SKI även initiera mer grundläggande forskning kring härdstabilitet, bl.a. mot bakgrund av de händelser som inträffat under senare år.

37 SKI SKI-PM 01:23, (43) Kompetens och resurser. Kompetens- och resursituationen inom området börjar bli bekymmersam. Högskolorna måste ges möjligheter att driva forskning på relativt hög nivå inom området; något som kräver riktade insatser i ett längre tidsperspektiv. För att kunna få SKI:s forskningsbehov tillgodosedda över tid planeras därför stöd till grundläggande investeringar i t ex moderna beräkningsverktyg och experimentella resurser, till examensarbeten och doktorander. Det är i huvudsak Kungliga Tekniska Högskolan (Reaktorteknologi) och Chalmers Tekniska Högskola (Reaktorfysik) som SKI avser att stödja på detta sätt. Dessutom eftersträvas en samverkan med industrin genom t ex svenskt kärntekniskt centrum. SKI ser det som speciellt viktigt att uppmuntra till forskning på post-doktorandnivå eftersom det är brist på sådan kompetens som har förmågan att bedriva avancerad forskning och som kan medverka under rekrytering och handledning av doktorander och examensarbeten. För vissa examensarbeten inom området planerar SKI dessutom att bidra till att finansiera handledning som genomförs av expertis från branschen. Internationell samverkan Som framgått ovan sker en stor del av forskningen inom området i internationell samverkan. SKI planerar att forsätta, och även utöka, denna samverkan.

38 SKI SKI-PM 01:23, (43) Kärnbränsle (14.6) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Införandet av nya metoder för härdövervakning ställer krav på att SKI tidigt uppmärksammar viktiga säkerhetsaspekter. Dessutom ställer nya metoder krav på forsknings- och utredningsarbete så att förändringar i anläggningarna kan bedömas på fackmässiga grunder. Ett pro-aktivt agerande från SKI:s sida med tydliga säkerhetskrav som grund blir således nödvändigt i samband med sådana utbyten och moderniseringar. Även kraftföretagens strävan att förbättra de ekonomiska marginalerna genom optimering av härden, bättre utnyttjande av bränslet, nya bränslekonstruktioner och utökad driftflexibilitet ställer krav på SKI:s forskning inom området. För härdoptimeringen är det aktuellt att mer effektivt kunna utnyttja termiska marginaler genom bättre beräknings- och övervakningsprocedurer. Tänkbar utveckling är t.ex. modernisering av laddningsstrategin så att färre färska bränsleknippen behöver laddas. Bränslet maximala utbränning kommer sannolikt också att bli en faktor som blir föremål för ytterligare optimering. Det kan också bli aktuellt att i större grad ladda för att kunna köra reaktorerna vid varierande last. Detta kan komma att ställa större krav på bränslekonstruktionen och även mer detaljerad kännedom om värme- och strömningstekniska förhållanden i härden. För kärnbränslet har det utvecklats konstruktioner för att kunna öka effekten genom att öka antalet stavar och därmed värmeöverföringsarean i varje knippe. På senare tid har anläggningarna också infört dellånga bränslestavar för förbättrad stabilitet och avställningsmarginal. Ett speciellt problem som uppmärksammats, och som kommer att bli centralt i den fortsatta tillsynen inom området, är brister i helhetssynen, dvs. att man inte överblickar alla konsekvenser av införda ändringar. SKI:s tillsyn inom kärnbränsleområdet kommer också att påverkas av den förändrade infrastrukturen som bl.a. lett till att verksamheten hos den svenske leverantören av kokvattenreaktoranläggningar har bantats betydligt och en ny ägare, Westinghouse, har gått in. Dessa neddragningar innebär att det stora och samlade nationella kunnandet om kokvattenreaktorer som ASEA-ATOM tidigare stod för inte längre finns kvar, vilket i sin tur ställer högre krav på kraftföretagens egen kompetens och bemanning. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha fått fram de kunskaper och data om beteendet hos nya bränslekapslingsmaterial med hög utbränning vid ett haveri med kylmedelsförlust (s.k. LOCA) som behövs för att bedöma om nuvarande kriterier är giltiga. byggt upp mer ingående kunskaper om nya bränslekonstruktioners beteende vid normaldrift i en reaktor och de mekanismer som kan ge upphov till skador på kapslingen. utvecklat en från industrin oberoende bränslestavsberäkningskod för att kunna värdera skillnader mellan olika bränsletyper samt för att kunna analyser experimentella resultat. fördjupat kunskaperna om olika regler för utbränningskreditering.

39 SKI SKI-PM 01:23, (43) Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att fortlöpande ha tillgång till de kunskaper som behövs om utvecklingen av nya bränslekonstruktioner för att tillse att nödvändiga säkerhetskrav uppfylls och kunna bedöma uppkomna problem. ha byggt upp fördjupade kunskaper om analysmetoder och data för skadegränser för bränsle vid reaktivitetsolyckor. ha byggt upp fördjupade kunskaper kring de faktorer och förhållanden som påverkar bränslekapslingens integritet. upprätthålla tillräcklig bevakning av utvecklingen internationellt rörande frågor som rör kriticitetssäkerhet. vidmakthålla resurser och kompetens för forskning inom kärnbränsleområdet. Strategi Bränslekonstruktioners beteende Deltagande i OECD/NEA:s Haldenprojekt har givit tillgång till väsentliga kunskaper och kompetens som behövs för att kunna bedöma nya bränslekonstruktioners beteende vid normaldrift, driftstörningar och haverier samt data som behövs för att verifiera datorprogram. En viktig del av SKI:s strategi inom detta område är därför att utöva påverkan på Haldenprojektet så att för området viktiga frågeställningar även fortsättningsvis blir belysta. Dessutom avser SKI att bygga upp kunskap om moderna bränslekonstruktioners beteende vid normaldrift i en reaktor genom bl.a. forskningsprojekt som behandlar korrosion och bränslecrud samt fissionsgasfrigörelse. Skademekanismer Den omfattande forskning och utredning som gjorts under årens lopp kring olika skademekanismer som kan påverka bränslet, hur dessa skador kan uppträda och utvecklas har gett SKI värdefull kunskap som använts i tillsynsverksamheten. I det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI att följa de internationella insatserna som görs för att fastställa skadegränser för reaktivitetsolyckor (CABRI-projektet) och klargöra om skadekriterierna för olyckor med kylmedelsförlust är tillämpliga för bränsle med nya kapslingmaterial (Haldenprojektet) samt stödja IAEA:s verksamhet rörande väteinducerat fördröjt brott på bränslekapslingsmaterial (Studsvik). I det längre tidsperspektivet avser SKI att aktivt initiera forskningsprojekt om de mekanismer som kan ge upphov till skador på bränslekapslingen för att säkerställa en god kunskap om skadegränser. Oberoende bränslestavsberäkningskod SKI har stött utvecklingen av en från industrin oberoende bränslestavsberäkningskod för att kunna värdera skillnader mellan olika bränsletyper samt för att kunna analysera experimentella resultat. I och med att nya bränslekapslingsmaterial används och att utbränningen höjts sedan koden utvecklades, behöver en översyn utföras av kodens modeller. SKI planerar att påbörja ett projekt för att värdera kodens tillämplighet för modernt bränsle och att jämföra den mot NRC:s beräkningskod.

40 SKI SKI-PM 01:23, (43) Kriticitetssäkerhet SKI strategi för att nå målen inom kriticitetssäkerhetsområdet är att fortsätta med aktiv bevakning av utvecklingen internationellt och aktivt delta i OECD/NEA:s arbete rörande kriticitetssäkerhet. Fortsatt uppföljning av hur reglerna för utbränningskreditering utvecklas i olika länder är därvid ett viktigt inslag. Kompetens och resurser För att få SKI:s forskningsbehov inom området tillgodsedda krävs det en hög forskarkompetens. I dagsläget finns den nationella kompetensen huvudsakligen vid Studsvik och Kungliga Tekniska Högskolan (Materialvetenskap) samt konsultföretagen Advanced Nuclear Technology (ANT), Quantum Technologies och Erling Mennerdahl Systems (EMS). På sikt kan det emellertid bli problem då många personer med gedigen fackkompetens inom olika verksamheter går i pension och nya tillkommer inte tillräckligt i den utsträckning som behövs. SKI planerar därför långsiktigt stöd, via Svenskt Kärntekniskt Centrum (SKC), till högskolor och universitet för att utveckla ny kompetens och vidmakthålla strategisk forskarkapacitet av betydelse för bränslesäkerhet. Dessutom avser SKI ta till vara på den spetskompetens som finns hos konsultföretag för att på kort sikt kunna bedriva forskning på aktuella problem. Internationell samverkan Som framgått ovan görs mycket av den kärnbränsleforskning SKI stödjer i internationell samverkan främst genom OECD/NEA:s Halden Reactor Project i Norge. Därutöver deltar SKI i OECD/NEA CABRI Water Loop Project och i OCD/NEAS:s Special Expert Group on Fuel Safety Margins. Vidare ges även fortsättningsvis stöd till IAEA:s projekt rörande väteinducerat fördröjt brott på bränslekapslingsmaterial. Denna internationella samverkan avser SKI fortsätta. Med hänsyn till att cirka hälften av bränslet till de svenska reaktorerna tillverkas utomlands kommer SKI även fortsättningsvis att aktivt medverka i det internationella erfarenhetsutbytet genom fackgrupper, internationella konferenser och seminarier.

41 SKI SKI-PM 01:23, (43) Svåra haverier (14.7) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Införandet av de konsekvenslindrande systemen gör att vissa aspekter av haveriförloppet är mindre signifikanta för svenskt vidkommande. Samtidigt är det viktigt att uppmärksamheten riktas mot haverihanteringsfrågor och vissa för haveriförloppet viktiga fenomen och processer där betydande osäkerheter finns. Med hänsyn till det ekonomiskt pressade läget för kraftföretagen, är det också viktigt för SKI att bevaka och driva på utvecklingen av haverihantering vid anläggningarna. En viktig uppgift är att via inspektioner och granskningar fortsätta följa upp anläggningarnas utveckling av haverihantering. Det är också nödvändigt att genom forskning öka kunskaperna om haveriförloppen och minska osäkerheter så att SKI:s tillsyn kan ske med bästa faktamässiga underlag. Det finns även behov av att öka kunskaperna om haveriförlopp för att SKI på ett godtagbart sätt skall kunna bedöma de frågeställningar inom haveri- och haverihanteringsområdet som uppkommer i samband med modernisering av svenska reaktorer. Uppskattning av risker förknippade med svåra haverier, där risken vanligtvis definieras som en produkt mellan haveriets konsekvens och dess sannolikhet, är föremål för probabilistiska säkerhetsanalyser (PSA). En viktig uppgift för den framtida experimentella och teoretiska forskningen inom området är att bidra till att reducera osäkerheter i PSA-analyser samt vidareutveckla metoder för kvantifiering av dessa osäkerheter. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha ökat kunskaperna om de förhållanden som kan uppkomma i primärsystemet och inneslutningen under haveriförlopp. ha bidragit till vidareutveckling och validering av haverihanteringsstrategier. ha byggt upp kunskaper för att kunna reducera osäkerheter för sådana haverifenomen som har betydelse för PSA nivå 2 studier. vidmakthålla nuvarande resurser och kompetens för forskning i Sverige inom området samt att följa den internationella forskningen inom området där resultaten kan ha betydelse för kärnkraftreaktorerna i Sverige. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha fått fram de kunskaper som behövs för att kunna analysera svåra haveriers förlopp och bedöma risken för radioaktivt utsläpp. ha bidragit till vidareutveckling och verifiering av metoder och strategier för haveriförebyggande, haverihantering och konsekvenslindring. ha byggt upp fördjupade kunskaper för att kunna reducera osäkerheter för sådana haverifenomen som har betydelse för PSA nivå 2 studier. vidmakthålla och utveckla den nationella kompetensen inom området.

42 SKI SKI-PM 01:23, (43) Strategi Förhållanden under haveriförlopp Inom forskningen kring förhållanden som kan uppkomma i primärsystemet och inneslutningen under haveriförlopp har betydande framsteg gjorts under senare år. Dock kvarstår viktiga osäkerheter vilka delvis hänger samman med den valda haverihanteringsstrategin. SKI planerar i det korta och medellånga perspektivet att stödja forskning kring förhållanden som kan uppkomma i inneslutningen under haveriförlopp och som rör härdsmältans kylbarhet i reaktorinneslutningen, ångexplosion efter tankgenomsmältning och vätgasfrågan inklusive motmedel. I det längre tidsperspektivet, och parallellt med forskningen kring inneslutningsfrågor, planeras studier av frågor som kan uppkomma i primärsystemet under haveriförlopp och som rör smältans kylbarhet i reaktortanken, återflödning av överhettad härd och återkriticitet vid återflödning av skadad härd i kokvattenreaktorer. En viktig del av SKI:s strategi för att nå målen inom området är deltagandet i NRC:s internationella forskningsprogram CSARP (Cooperative Severe Accident Program). Därigenom har SKI fått tillgång till en mängd information om olika fenomen av betydelse för händelseförlopp vid svåra haverier samt tillgång till avancerade beräkningskoder för haverianalys som t ex MELCOR och SCDAP/RELAP5. Dessa koder har använts för att utföra oberoende analyser av olika haveriförlopp. SKI planerar därför ett fortsatt deltagande i CSARP. Haveriförståelse och haverihantering Frågor kring fissionsprodukternas beteende under ett haveri samt deras frigörelse och transport är en annan viktig verksamhet där kompetensen bör vidmakthållas och utvecklas. För att få bättre kunskaper om dessa frågor är det viktigt med ökat engagemang från svensk sida i internationella experimentprogram som t.ex. PHEBUS i Frankrike och OECD/MASCA i Ryssland. Det är även viktigt att de beräkningsverktyg som används för svenska verk valideras mot dessa experiment. Andra frågor som är viktiga för att SKI skall kunna bedöma anläggningarnas haverihanteringsstrategier rör instrumentering under ett svårt haveri, haverier under icke-normala driftbetingelser (d.v.s. uppstart, avställning och revision), långtidsförloppet efter ett svårt haveri, datorbaserat stöd i haverisituationer, hjälpmedel för effektivare haverihantering och metoder för tidig prediktion av källterm. För att få ökade kunskaper om dessa frågeställningar planerar SKI att stödja insatser kring dessa frågor och delta i internationella samarbeten samt bidra till implementering på kärnkraftverken. Samordnade insatser planeras för sådana frågeställningar rörande haverihanteringsstrategier som kopplar till forskningsområdet (beredskap). Reducera osäkerheter Reducering av osäkerheter för haverifenomen som har betydelse för PSA nivå 2 studier och haverihantering, sker idag dels genom nationell forskning i samarbete med kraftindustrin, dels genom deltagande i internationella projekt. SKI avser att fortsätta dessa insatser också i det längre tidsperspektivet. Dessa forskningsprojekt kommer dessutom att bedrivas i samverkan med forskningsområde 14.2.

43 SKI SKI-PM 01:23, (43) Kompetens och resurser Sedan 1994 finansierar SKI en professur med inriktning mot kärnkraftsäkerhet och svåra haverier vid KTH. Verksamheten är en viktig del för att vidmakthålla och utveckla den nationella kompetensen och för SKI att kunna utnyttja denna kompetens vid behov av forskningsinsatser. Forskningen håller hög internationell klass och en mängd intressanta resultat har rapporterats från såväl experiment som beräkningar. SKI avser att fortsätta med detta stöd. Det är vidare viktigt att bibehålla och utveckla den nationella kompetensen för haverianalys med hjälp av avancerade beräkningskoder. Med hänsyn till pågående generationsväxling är det därför angeläget att denna form av verksamhet får stöd. För att vidmakthålla kompetensen inom området planerar SKI dessutom att i samverkan med de svenska kraftföretagen fortsätta forskningssamarbetet samt följa den internationella forskningen. Internationell samverkan Som framgått ovan görs mycket forskning inom området genom stora internationella forskningsprojekt. Skälet härtill är de mycket höga kostnaderna som det innebär att utföra experiment. SKI planerar därför fortsatt samarbete i de olika forskningsprojekt som kan komma att bedrivas inom eller med stöd av EU, OECD/NEA och NKS.

44 SKI SKI-PM 01:23, (43) Processkontroll (14.8) Tillsynsutmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Förhållandet att anläggningarna blir äldre leder bl.a. till problem att underhålla äldre analoga styr-, regler- och övervakningsutrustningar med hänsyn till svårigheterna att få reservdelar. Därtill pågår en intensiv utvecklig inom andra branscher av digitala och programmerbara sådana utrustningar och som kan ge många fördelar för driften vid kärnkraftanläggningarna. Introduktion av digitala och programmerbara utrustningar ställer emellertid krav på att strukturfrågor för kontrollfunktioner kan värderas, liksom de hård- och programvaror som kommer att användas. Utvecklingsarbetet hos en tillståndshavare, och dess leverantörer, med att ta fram nya styr-, regler- och övervakningssystem, eller delar därav, är en komplex verksamhet som för att ge ett bra resultat behöver bedrivas välstrukturerat, med god styrning och med de rätta kompetenserna. Den förändrade realiseringstekniken innebär även att tillståndshavaren behöver lägga extra omsorg på framtagningen av funktionella och icke-funktionella krav. Införandet av ny teknik för övervaknings- och kontrolländamål ställer därmed också särskilda krav på att SKI:s inspektioner och granskningar tidigt uppmärksammar viktiga säkerhetsaspekter. Dessutom ställer den nya tekniken krav på SKI:s forsknings- och utredningsarbete så att förändringar i anläggningarna kan bedömas på riktiga fackmässiga grunder. Ett pro-aktivt agerande från SKI:s sida med tydliga säkerhetskrav som grund blir således nödvändigt i samband med sådana utbyten och moderniseringar. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha byggt upp ökade kunskaper om: de olika utvecklingsstegens betydelse för säkerhet och kvalitet och hur dessa skall kunna följas och bedömas. analysmetoder och tester som behöver tillämpas för att säkerställa att utrustningen fungerar som avsett i olika driftsituationer och hur dessa skall värderas. strategier för hur ett tillsynsarbete av ett utvecklingsprojekt kan bedrivas effektivt. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp kunskaper om: real-time distributed systems som även använder sig av avancerad busteknik. annan kommande utveckling av styr- och övervakningssystem samt deras säkerhetsegenskaper Strategi Forskningsbehoven i det korta och medellånga tidsperspektivet täcks delvis in genom det internationella samarbete som sker inom ramen för de utredningar och projekt som bedrivs av OECD/NEA och EU Nuclear Regulators Working Group. Dessa arbeten planerar SKI komplettera med forskningsprojekt som behandlar vissa speciella aspekter på test och provningsmetoder. Kontakten med svenska och nordiska högskolor samt andra forskningscentra inom området säkerhetskritiska system kommer också att utvecklas.

45 SKI SKI-PM 01:23, (43) För de mer långsiktiga behoven avser SKI i ett första steg inleda samarbete med universitet, högskolor och andra forskningscentra för att få fram kunskapsöversikter och sammanställningar av troliga utvecklingstendenser. Baserat på dessa resultat kommer SKI sedan att identifiera och initiera den forskning som behövs för att få fram kunskaper om viktiga säkerhetsmässiga aspekter som måste beaktas när den nya tekniken introduceras i anläggningarna. Kompetens och resurser Den kompetens och de resurser som behövs för att tillgodose SKI:s grundläggande forskningsbehov inom området är huvudsakligen tillräckliga. SKI avser emellertid att genom olika projekt bygga upp nätverk med forskare och konsluter som även kan medverka till utvecklingen av metoder och strategier som kan användas vid SKI:s granskningar av ny teknik som införs i anläggningarna. Internationell samverkan Forskningen som SKI idag bedriver inom området genomförs, som framgått ovan, till stor del i internationell samverkan. SKI avser att forsätta och utvidga denna samverkan.

46 SKI SKI-PM 01:23, (43) Beredskap (14.14) Utmaningar som kräver forskningsstöd Behovsanalys Till skillnad från övriga forskningsområden som huvudsakligen har till uppgift att stödja tillsynsverksamheten med förbättrat kunskapsunderlag samt vidmakthålla och utveckla kompetens och forskarkapacitet inom områden av betydelse för kärnsäkerhetsarbetet är området Beredskap inriktat på faktorer och förhållanden som har betydelse för att SKI skall kunna fullgöra sitt särskilda beredskapsuppdrag att dels ge råd till räddningsledningen i en haveri- eller hotsituation, dels informera myndigheter nationellt och internationellt om sådana situationer. Utmaningarna för forskningsområdet ligger således i att tillse att kunskaper byggs upp och vidmakthålls om de haveri- och störningssituationer som kan uppkomma och som kan ge utsläpp till omgivningen samt att det finns metoder och verktyg för snabba och realistiska analyser av de uppkomna hotsituationerna. Det finns behov att vidareutveckla och fördjupa kunskapsbasen om de haveri- och störningssituationer som kan förekomma i olika anläggningar liksom att få fram mer effektiva metoder och verktyg som SKI:s beredskapsfunktion kan använda för att analysera och prediktera troliga utvecklingsförlopp. De kunskaper, data och analysmodeller som tagits fram inom bl.a. forskningsområde 14.7 behöver överföras och integreras till lättanvända och effektiva verktyg. Det finns också behov att fördjupa kunskaperna om hur beredskapsfunktioner behöver organiseras, styras, utbildas och tränas för att de skall fungera som avsett under pressade förhållanden. Dessutom behöver mer ingående kunskaper byggas upp om hur kommunikationen mellan berörda aktörer bör ske under en haverisituation för att undvika missförstånd och snabbt få fram korrekta uppgifter samt hur modern kommunikationsteknik kan utnyttjas i dessa sammanhang. Mål för forskning på kort och medellång sikt Målen för forskningen inom området i ett 3 5-årsperspektiv är att ha: fått fram effektiva metoder och verktyg för att analysera haveri- och störningssituationer samt prediktera deras utveckling. byggt upp ökade kunskaper om organisation, styrning, utbildning och träning av beredskapsfunktioner för det kärntekniska området. byggt upp ökade kunskaper om kommunikationssätt och kommunikationshjälpmedel för haverisituationer. Mål för forskning på lång sikt Målen för forskningen inom området i ett 10-årsperspektiv är att ha byggt upp fördjupade kunskaper om sådana systematiska program som ger haveriberedskapsfunktioner förmåga att agera effektivt och ändamålsenligt i en verklig situation. Strategi Verktyg och metoder En viktig del av strategien för att uppnå målen i det medellånga tidsperspektivet är SKI:s planerade deltagande i det EU-gemensamma projektet Assessment of Source term

47 SKI SKI-PM 01:23, (43) for emergency Response based Installation data (ASTRID). Projektet, som förväntas ge bättre metoder och verktyg för analys och prediktion av haveri- och störningssituationer, kommer att följas av andra projekt där anpassningar görs till svenska förhållanden. Därtill planerar SKI initiera projekt som ger underlag för att förbättra beredskapssystemets funktionalitet. Organisation och kommunikation För att nå målen i det korta och medellånga tidsperspektivet planerar SKI att initiera studier och kunskapsgenomgångar rörande organisation, styrning, utbildning och träning av beredskapsfunktioner som skall agera i situationer där felaktiga eller fördröjda beslut eller råd kan ge mycket allvarliga konsekvenser för samhället. Baserat på dessa inledande studier avser SKI sedan att identifiera och successivt initiera den ytterligare forskning som behövs för kunskapsuppbyggnaden. SKI avser att tillämpa motsvarande strategi för frågor rörande kommunikation och kommunikationshjälpmedel. Kompetens och resurser Det nationella kompetensläget inom haveriberedskapsområdet är delvis problematisk. Antalet forskare med hög kompetens om haveri- och störningssituationer är relativt litet samtidigt som det minskar på grund av pensionsavgångar. SKI planerar därför, inom både forskningsområde 14.7 och område 14.14, att stödja projekt för utvecklingen av den nationella kompetensen om haveri- och störningssituationer. Som ett led i strävan att öka resurserna avser SKI även att utvidga samarbetet med forskargrupper som har kompetens inom området organisation, styrning, utbildning och träning av beredskapsfunktioner inom andra branscher än den kärntekniska. Internationell samverkan Forskningen som SKI idag bedriver inom området genomförs till del i internationell samverkan. SKI avser att fortsätta denna samverkan och dessutom bygga upp nätverk för erfarenhets- och kunskapsutbyte kring källtermsuppskattningar samt effektiva beredskapssystem med dess metoder, beslutsstöd och kommunikationsformer.

48 SKI SKI-PM 01:23, (43) Bilaga 1 Forskningsområdesansvariga Säkerhetsvärdering (14.1) Säkerhetsanalys (14.2) Människa Teknik Organisation (14.3) Material och kemi (14.41) Hållfasthet (14.42) Kontroll och provning (14.43) Termohydraulik (14.5) Kärnbränsle (14.6) Svåra haverier (14.7) Processkontroll (14.8) Beredskap (14.14) Christer Viktorsson Ralph Nyman Anne Edland Karen Gott Kostas Xanthopoulos Elena Österberg Oddbjörn Sandervåg Jan in de Betou Ninos Garis Bo Liwång Richard Olsson Budgeten för respektive forskningsområde år Forskningsområde Budget år 2001 (tkr) Säkerhetsvärdering (14.1) 400 Säkerhetsanalys (14.2) 4000 Människa Teknik Organisation (14.3) 7500 Material och kemi (14.41) 3400 Hållfasthet (14.42) 3700 Kontroll och provning (14.43) 3000 Termohydraulik (14.5) 5000 Kärnbränsle (14.6) 5100 Svåra haverier (14.7) 5000 Processkontroll (14.8) 1500 Beredskap (14.14) 1400 Totalt 40000

49 SKI SKI-PM 01:23, (43) Bilaga 2 Använda förkortningar ASAR CNRA CSNI HRA IEC IAEA LOCA NEA NKS NRC OECD PSA As Operated Analysis Report Committee on Nuclear Regulatory Activities Committee on the Safety of Nuclear Installations Human Reliability Analysis International Electrotechnical Commission International Atomic Energy Agency Loss Of Coolant Accident Nuclear Energy Agency Nordiskt Kärnsäkerhets Samarbete Nuclear Regulatory Commission Organisation for Economic C-operation and Development Probabilistic Safety Analysis

50

51

52 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 2 (7) INNEHÅLLSFÖRTECKNING Inledning... 3 Syften, mål och strategier... 3 Tillsynsutmaningar på lång sikt... 4 Safeguard vid inkapsling... 4 Konsekvenser av tilläggsprotokollet... 4 Transportsystemet för använt kärnbränsle... 5 Tillsynsutmaningar på kort sikt... 5 Safeguard vid inkapsling och verifiering av kärnämne... 5 Konsekvenser av tilläggsprotokollet... 6 Transportsäkerhet... 6 Övriga projekt... 6

53 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 3 (7) INLEDNING Syftet med Avdelning N:s forskningsplan är att beskriva syften och mål för forskningen beskriva strategier för att nå dessa mål konkretisera detta med planer på tre och tio års sikt ge ett underlag till redovisningen av SKI:s framtida forskningsstrategi (enligt särskilt uppdrag i regleringsbrevet för 2001) I samband med den årliga verksamhetsplaneringen görs en översyn och vid behov uppdatering av planen. SYFTEN, MÅL OCH STRATEGIER Enligt SKI:s regleringsbrev för 2001 finns bland annat följande mål: kontrollera hur kraven efterlevs genom verksamhetsinriktad tillsyn driva på i säkerhets- och icke-spridningsarbetet vidmakthålla och utveckla kompetens Som ett stöd för att uppnå dessa mål använder SKI sitt forskningsanslag. Målen för SKI:s FoU-program finns beskrivna i SKIQ och skall ge underlag för SKI:s tillsyns- och granskningsverksamhet vidmakthålla och utveckla kompetens och forskningskapacitet av betydelse för kärnsäkerhetsarbete bidra till säkerhetsarbete i svensk kärnteknisk verksamhet Med forskning avses, enligt SKIQ 17-01, vanligtvis verksamhet som syftar till att vinna grundläggande och nya kunskaper, men SKI:s FoU-program innefattar därutöver varje slag av undersökning, provning, utveckling, utvärdering och sammanställning av kända fakta och metodik som bidrar till att allmänt uppfylla de ovan redovisade målen. Forskningen skall ha ett långsiktigt perspektiv med inriktning mot förväntade ärenden, men forskningsprojekt kan också initieras som ett resultat av praktiskt tillsynsarbete, internationella erfarenheter eller intressanta problemställningar, som fristående forskare pekat på och som kan vara av betydelse för tillsynsverksamheten. Icke-spridningsområdet är både av teknisk och politisk karaktär. Framtida effektiviseringar och omorganisationer av EURATOM och IAEA (International Atomic Energy Agency) kan komma att påverka avdelning N:s tillsynsarbete och därmed inriktningen på forskningen. Om nya hot uppstår som riktar sig mot det nukleära området, kan nya forskningsuppdrag behöva initieras. Icke-spridningsområdets internationella karaktär, exempelvis bildandet av nya regimer såsom Cut-off -avtalet ställer dessutom höga krav på avdelning N:s kompetens. Forskningen inom verksamhetsområdet icke-spridning syftar främst till att ta fram nya metoder eller krav för: verifiering och övervakning av kärnämne

54 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 4 (7) användandet av information från öppna källor, satellitbilder och omgivningsprover inom safeguard säkra transporter av kärnämne fysiskt skydd och illicit trafficking exportkontroll Forskningens inriktning i stort syftar till att effektivisera och stärka nuvarande tillsynsprocedurer. För att göra detta krävs ett breddande av kunskapsbasen, t ex genom internationellt samarbete inom ESARDA (European Safeguards Research and Development Association). TILLSYNSUTMANINGAR PÅ LÅNG SIKT På lång sikt väntas följande två områden dominera avdelning N:s forskning: 1. Safeguard vid inkapsling 2. Konsekvenser av tilläggsprotokollet Ett tredje område kan komma att växa sig stort inom tioårsperioden beroende på val av ort för slutförvar: 3. Transportsystemet för använt kärnbränsle Safeguard vid inkapsling Under den kommande tioårsperioden kommer Sveriges planer för ett slutförvar att konkretiseras. Detta innebär att safeguardfrågorna vid inkapslingsanläggningen kommer att aktualiseras. Forskningen syftar till att dels ta fram verifierings- och övervakningskrav inför inkapsling och dels till att ge erforderliga mätmetoder. I dessa frågor borde det ligga i Sveriges intresse att driva på utvecklingen och inte passivt invänta IAEA:s och andra länders lösningar. Finland driver också frågan starkt, eftersom man där hunnit långt med planerna för slutförvar. Målet är att ha ett fungerande system klart konceptuellt inom tioårsperioden. Viktiga krav på ett sådant system är tillförlitlighet och att det fungerar med så få inspektionsdagar som möjligt. Avdelning N driver flera projekt som syftar till att öka kunskapen om mätmetoder samt bygga upp kompetensen inom landet. Detta sker både vid högskolor inom landet och i samarbete med utländska organisationer. Därefter skall i samråd med industri, IAEA och EURATOM ett konceptuellt system färdigställas. Dessa projekt beskrivs mer ingående i avsnittet om tillsynsutmatningar på kort sikt. Konsekvenser av tilläggsprotokollet Tilläggsprotokollet till safeguardavtalet med IAEA innebär ett nytänkande vad gäller kontrollverksamheten. Protokollet ger IAEA nya befogenheter och större inspektionsrätt i ett land. Tidigare har enbart inspektion fått ske av deklarerat material i deklarerade anläggningar. Regelrätt verifiering av nukleärt material skall kompletteras med utvärdering av information från öppna källor, satellitbilder och omgivningsprover. Vad man från IAEA:s sida försöker göra är att bygga sig en fullständig bild av ett lands aktiviteter och ambitioner inom kärnenergiområdet. Om man genom andra sätt kan övertyga sig att

55 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 5 (7) landet inte har några intentioner att skaffa kärnvapen kan man dra ner på antalet inspektioner som behöver göras på plats. Avdelning N driver flera kortsiktiga projekt inom området, beskrivna nedan. Målet för forskningen är att Sverige skall kunna bidra till utvecklingen av nya metoder genom den kompetens som finns inom t ex Metria Miljöanalys avseende satellitbildsanalys. Ett sekundärt mål är att utnyttja den samlade nationella kompetensen för att utvärdera internationella organisationers inspektionsverksamhet i Sverige. Transportsystemet för använt kärnbränsle Långsiktigt kan finnas ett ökat behov av forskning inom detta område, efter det att orten för slutförvar är bestämd. Vårt nuvarande transportsystem för bestrålat kärnbränsle är uppbyggt kring transporter med Sigyn till sjöss. Väljer vi en slutförvarsort utan närhet till kusten måste ett nytt transportsystem, inkluderande åtgärder för fysiskt skydd och safeguard, avpassat även för landtransporter byggas upp. Avdelning N avvaktar med satsningar inom detta område tills frågan är slutgiltigt avgjord. Detta hindrar inte att vi fortsätter att engagera oss i internationella projekt, t ex genom IAEA, gällande såväl land-, flyg- och sjötransporter. Kortsiktiga projekt rörande transporter av nukleärt material beskrivs nedan under tillsynsutmaningar på kort sikt. TILLSYNSUTMANINGAR PÅ KORT SIKT För den kommande treårsperioden har avdelning N:s forskning följande inriktning. Safeguard vid inkapsling och verifiering av kärnämne En stor del av avdelning N:s resurser läggs på två projekt rörande mätmetoder. Det ena är ett kunskapsuppbyggande projekt vid Uppsala universitets institution för strålningsvetenskap (ISV) i form av stöd till en doktorand inom området mätmetoder. Projektet drivs gemensamt med avdelning K som bidrar med 200 kkr per år av totalt 800 kkr. Forskargruppen som stöds driver även projekt för SKB:s räkning och har en bred kompetens och förståelse för safeguardproblematiken. Bland annat studerar man en metod att mäta restvärme i utbränt kärnbränsle som skulle kunna användas för att verifiera deklarerad utbränning. De deltar också i samarbetsprojekt för vår räkning att tomografiskt verifiera närvaron av alla bränslestavar. Målet för treårsperioden, som kanske inte kan uppnås, är att ta fram en fungerande tomografisk verifieringsmetod. ISV bidrar även till vår bevakning av vissa arbetsgrupper inom exempelvis ESARDA. Det andra större projektet är ett kanadensiskt/svenskt samarbetsprojekt som rör en vidareutveckling av den i ett tidigare projekt framtagna CVD-utrustningen. CVD:n är det flitigast använda instrumentet vid IAEA:s inspektioner, och ett behov finns av ett känsligare digitalt system där man även kan lagra bilder. DCVD-projektet (Digital Cherenkov Viewing Device) har pågått under flera år och nyligen har en första prototyp, med en ökad känslighet av en faktor 100, demonstrerats för IAEA. Den ökade känsligheten behövs för att kunna verifiera det allt äldre bränslet som finns i lagringsbassänger världen över. Målet för treårsperioden är att ett färdigt första system skall överlämnas till IAEA. Detta innebär dock inte att projektet kommer att avslutas, eftersom utvecklingspotentialen är stor, bland annat inom bildbehandling.

56 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 6 (7) Konsekvenser av tilläggsprotokollet Ett antal forskningsprojekt drivs av avdelning N som en konsekvens av tilläggsprotokollet till safeguardavtalet med IAEA. Vi stödjer IAEA genom att bidra till utbildningen inom området öppna källor och får på så sätt återkoppling till handläggare. På samma sätt sker genom analys av satellitbilder. När tilläggsprotokollet träder i kraft måste Sverige avge en fullständig deklaration av sin kärntekniska verksamhet. Därför har vi sökt och erhållit medel av rymdstyrelsen för att i samarbete med Metria Miljöanalys utvärdera användbarheten av satellitbilder. Dessutom kan vi genom att bifoga både historiska och nytagna bilder visa för IAEA hur satellitbilder kan användas i safeguardarbetet. IAEA och EURATOM har ett behov av laboratorier som kan användas för att analysera omgivningsprover. Inledande kontakter har tagits med institutioner i Sverige men det skulle behövas samordning från avdelning N:s sida för att komma igång med verksamhet. Vi avvaktar också för att se hur stort behovet är. Målet för treårsperioden är att komma igång med verksamhet inom området. Transportsäkerhet SKI har under en följd av år stött ett svenskt deltagande i olika IAEA CRP (Coordinated Research Programme). Sålunda har Sverige varit en viktig part i framtagandet av ett beräkningsprogram (Intertran2) för att välja lämpligaste transportvägar för radioaktivt gods. Det gäller att minimera strålningsriskerna för allmänheten. Ett visst underhåll av och utbildning i programvaran, torde bli aktuell under de närmaste åren. Ett nu pågående IAEA CRP "Accident severity in air transport" arbetar med att bedöma olycksscenarios vid flygtransporter av radioaktivt material, och utifrån detta beräkna krafter och skador på transportbehållare. Projektet kommer att fortsätta under åtminstone år IAEA:s projekt syftar till att ge en bas för de internationella transportbestämmelserna vilka bygger på IAEA:s rekommendationer. Genom ett svenskt deltagande kan vi påverka dessa bestämmelsers utveckling. Inom transportsäkerhetsområdet avses även fortsättningsvis satsas på mindre projekt av rent nationell karaktär. Konsultuppdrag för att till exempel utreda frågor med koppling till SKI:s föreskrifter är exempel på sådana projekt. Övriga projekt Avdelning N bedriver forskning för att bedöma hotbilden mot våra anläggningars fysiska skydd, med FOI som uppdragstagare. Målet är att få fram underlag för föreskriftsarbetet. Vidare forskning för att ge ytterligare underlag för ett väl underbyggt beslut om en samlad svensk strategi för att motverka illicit trafficking är också aktuell. Kärnteknisk utrustning kan i vissa samanhang användas för framställning av kärnladdningar och för det krävs licens för export. Kunskapen av hur licenspliktig utrustning kan användas vid vapenframställning är av naturliga skäl begränsad. På FOI har det funnits en betydande kompetens på området och för att säkerställa att denna kunskap förs vidare till yngre generationer planerar SKI i kompetensuppbyggande syfte lägga ut forskningsprojekt inom området. Det existerar också internationella exportkontrollregimer där SKI bistår med svensk kompetens. För att i framtida förhandlingar få gehör för en svensk linje behöver SKI även bredda sin politiska/statsvetenskapliga kompetens. Där-

57 SKI -PM 01:17 Forskningsplan för N 7 (7) för ämnar avdelningen att i framtiden lägga ut uppdrag på att studera hur dessa kontrollregimer vuxit fram och vilket utrymme det finns för att eventuellt stärka dem. Målet är att ha en teknisk, historisk och politisk kompetens inom landet för att ge stöd till SKI:s handläggning och för att driva på det internationella samarbetet. Utbyggnaden av CLAB etapp 2 kan komma att kräva forskningsresurser under treårsperioden. Målet är att tillse att utbyggnaden inte ökar risken för spridning av kärnämne samt att utveckla metoder som minskar behovet av regelbundna inspektioner. Under flera år har avdelning N stött en grupp som bevakar vad som händer inom transmutationsforskningen inom ISTC (International Science and Technology Center, Moskva) i f d Sovjet. Detta för att få en inblick i hur långt transmutationsforskningen framskridit (transmutation är förknippat med vissa icke-spridningsproblem) och hur pass väl ISTC uppfyller sitt syfte att engagera f d kärnvapenforskare i fredlig verksamhet. I och med att projektet mer och mer drivs som ett grundforskningsprojekt med syfte att lösa transmutationsproblemet anser avdelning N att det inte längre är en icke-spridningsfråga utan snarare en fråga om hantering av kärnavfall, varför saken torde ligga i SKB:s intresse, möjligen uppbackat av SKI:s avdelning K. Vissa kortare projekt som rör utvecklingen av databaser kan också komma upp. Målet är att avdelning N alltid skall ha bästa tänkbara stöd i form av databaser för att underlätta tillsynen. Resurser avsätts årligen för tryckning och spridning av forskningsrapporter samt en liten del (ca 50 kkr) för projektadministration. Målet är att uppnådda forskningsresultat alltid skall spridas till rätt målgrupp.

58

59

60 SKI SKI-PM 01: (32) INNEHÅLL 1 INLEDNING KÄRNAVFALLSFORSKNING PÅ SKI SYFTEN, MÅL OCH STRATEGIER INTEGRITET OCH KOMPETENS INTERNATIONELLT ARBETE TILLSYNSUTMANINGAR FÖR SKI - ETT 10-ÅRSPERSPEKTIV UTVECKLING I SKI:S OMVÄRLD TILLSYNSUTMANINGAR I SKB:S PROGRAM SKI:S BEHOV AV STÖDJANDE FORSKNING ÅRSPLAN FOKUSERING PÅ OLIKA DELAR AV SÄKERHETSANALYSEN FORSKNING ANGÅENDE ANLÄGGNINGAR I DRIFT FORSKNING KRING KOSTNADSBERÄKNINGAR OCH RISKKOMMUNIKATION UTVÄRDERING AV FORSKNINGEN INDELNING I TEKNIKOMRÅDEN SKI:S FORSKNINGSBEHOV PÅ 3 ÅRS SIKT INLEDNING TEKNIKOMRÅDESVIS PLAN FÖR K:S FORSKNING FÖR INLEDNING TEKNIKOMRÅDESVIS...28

61 SKI SKI-PM 01: (32) 1 Inledning Syftet med forskningsplanen för SKI:s kärnavfallsforskning är att: - beskriva syften och mål för forskningen - beskriva strategier för att nå dessa mål - konkretisera detta med planer på 1, 3 och 10 års sikt - ge ett underlag till redovisningen av SKI:s framtida forskningsstrategi (enligt särskilt uppdrag i regleringsbrevet för 2001). Dokumentet inleds i avsnitt 2 med en beskrivning av syften, mål och strategier för SKI:s kärnavfallsforskning, utgående från regleringsbrev, SKIQ och de allmänna behoven från tillsynen. Häri tas också den mycket centrala frågan om integritet upp, liksom en avsiktsförklaring angående det internationella arbetet. I avsnitt 3 beskrivs tillsynsutmaningarna på 10 års sikt för avfallsområdet, samt en översikt över SKB:s program på 10 års sikt. Därefter följer i avsnitt 4-6 en beskrivning av behoven av kärnavfallsforskning på 10, 3 respektive 1 års sikt. Planeringen på 3 och 1 års sikt är gjord på teknikområdesnivå. 2 Kärnavfallsforskning på SKI 2.1 Syften, mål och strategier Forskningens roll på SKI Enligt regleringsbrevet för 2001 för SKI finns bl.a. målen: - kontrollera hur kraven efterlevs genom verksamhetsinriktad tillsyn - driva på i säkerhets- och icke-spridningsarbetet - vidmakthålla och utveckla kompetens. Som ett stöd för att uppnå dessa mål använder SKI sitt forskningsanslag. Målen för SKI:s FoU-program finns sålunda beskrivna i SKIQ som: - ge underlag för SKI:s tillsyns- och granskningsverksamhet - vidmakthålla och utveckla kompetens och forskningskapacitet av betydelse för kärnsäkerhetsarbete - bidra till säkerhetsarbete i svensk kärnteknisk verksamhet. I SKIQ anger SKI omfattningen av sitt FoU-program enligt: Med forskning avses vanligtvis verksamhet som syftar till att vinna grundläggande och nya kunskaper, men SKI:s FoU-program innefattar därutöver varje slag av undersökning, provning, utveckling, utvärdering och sammanställning av kända fakta och metodik som bidrar till att allmänt uppfylla de ovan redovisade målen. Vidare anges att ambitionen är att forskningen skall ha ett långsiktigt perspektiv med inriktning mot förväntade ärenden, men forskningsprojekt kan också initieras som ett resultat av praktiskt tillsynsarbete, internationella erfarenheter eller intressanta problemställningar, som fristående forskare pekat på och som kan vara av betydelse för SKI:s tillsynsverksamhet.

62 SKI SKI-PM 01: (32) Syften och mål för kärnavfallsforskningen Det primära syftet med forskningen inom SKI:s verksamhetsområde kärnavfallssäkerhet är att vara ett stöd för tillsynen. De övergripande målen för hela forskningsområdet formuleras i två punkter: - utveckla och vidmakthålla kompetens att göra självständiga bedömningar av säkerhet hos metoder för att hantera och slutförvara kärnavfall och använt kärnbränsle - ge SKI underlag för att driva på och styra inriktningen på forskningen i det svenska kärnavfallsprogrammet. Den andra punkten innebär inte att SKI skall ta över industrins ansvar enligt kärntekniklagen, utan ger SKI en möjlighet att: - identifiera områden där SKI kan och bör ställa krav på SKB:s program. Detta sker t.ex. genom att SKI utvecklar alternativ metodik för säkerhetsanalys, alternativa modeller och tolkningar, samt initierar forskning inom områden där industrin inte tar tillräckliga egna initiativ enligt SKI:s mening. - genom eget forskningsarbete, framförallt genom egna säkerhetsanalysprojekt, visa på områden och arbetssätt som SKI menar är viktiga för säkerheten. Uppföljningen av dessa mål, d.v.s. vilken effekt som uppnås med forskningen, sker framförallt i den tillsyn SKI utövar över SKB:s program. Som två konkreta exempel på effekter av SKI:s kärnavfallsforskning kan nämnas: - SKI:s arbete med säkerhetsanalysprojektet SITE-94 gav enligt SKI:s bedömning genomslag på SKB:s arbete med säkerhetsanalyser, dels genom själva forskningsoch utvecklingsarbetet, dels genom att vara ett gott exempel (styrmålet) - i granskningen av SKB:s säkerhetsanalys SR 97 kom SKI:s forskningsresultat till direkt användning, som stöd för resonemang och i form av referenser (kompetensmålet). Strategier för att nå målen Tillsynen inom kärnavfallsområdet är i stor utsträckning inriktad på granskning av ett pågående forsknings- och utvecklingsprogram, inför en licensiering av nya anläggningar, vilket gör att både tillsyn och stödjande forskning delvis har en annan karaktär och behöver gå in mera i detaljer än vad som kan göras via den verksamhetsinriktade tillsynen av befintliga anläggningar. Forskningen behöver därför täcka in hela spannet som ingår i en säkerhetsanalys för ett slutförvar: från grundläggande geovetenskap och kunskap om tekniska barriärer, till metodik för att genomföra själva analysen, inklusive hantering av osäkerheter, val av scenarier och hantering av mycket långa tidsrymder. I processen att hitta en plats för slutförvaret ställs krav på SKI från en rad aktörer, och forskning kring riskkommunikation är till hjälp både för SKI och i själva processen. Utveckling av beräkningsmetoder och granskning av kostnadsberäkningar för omhändertagandet av avfallet blir också allt viktigare, dels för att det ekonomiska trycket öket på SKB i samband med avregleringen av elmarknaden, dels för att tidpunkten för stora utbetalningar från fonderna kommer närmare ju längre SKB kommer i lokaliseringsprocessen. Sammantaget leder detta till den stora bredden på forskningen inom kärnavfallsområdet.

63 SKI SKI-PM 01: (32) Avvägningarna mellan bredden på forskningen och hur djupt SKI behöver gå inom varje område ges av dels av kärntekniklagen som anger att industrin har ansvar att driva det forsknings- och utvecklingsarbete som behövs, dels av tillgängliga resurser på SKI. SKI behöver inte och ska alltså inte driva teknikutvecklingsarbetet inom något område, utan inriktar forskningen på att ge stöd till bedömningar av säkerheten. Samtidigt ska forskningen ge SKI möjlighet att ha en tillräcklig detaljkompetens inom varje område, vilket med SKI:s nuvarande resurser betyder att i princip en handläggare har hand om ett teknikområde (se avsnitt 4.5). För att ändå kunna göra lite större insatser inom ett visst område, t.ex. att anordna en workshop, skriva en statusrapport eller kunna genomföra en (begränsad) säkerhetsanalys, är strategin nu att prioritera olika områden under olika perioder under de kommande 10 åren (se vidare avsnitt 4.1). Strategin för att vidmakthålla och utveckla kompetensen som behövs, är dels att bygga upp kompetensen hos handläggarna på SKI, som genom att beställa och använda forskningsresultat får expertkunskaper, dels att utnyttja forskningsanslaget för att bygga upp kompetens i en krets runt SKI. Det sistnämnda sker genom att engagera forskare och konsulter som utför arbete åt SKI, men som även kan ge direkta tekniska och vetenskapliga kommentarer och synpunkter t.ex. på material som SKB stöder sig på. Den externa kompetens SKI bygger upp finns olika ställen och har olika former: - direkta anslag till doktorander och högskolegrupper vid svenska universitet och högskolor (t.ex. KTH, CTH, Stockholms universitet, Uppsala universitet) - separata uppdrag till konsultföretag eller forskare i Sverige och utomlands (t.ex. Studsvik, IVF, Geosigma, Nordregio, NTH, LBNL, US Geological Survey, University of Oregon, Ecole des Mines, VTT, Quintessa, Monitor Scientific, Galson Sciences) - deltagande i internationella projekt, aktivt genom SKI-handläggare eller genom anlitade forskare och konsulter (OECD/NEA, IAEA, EU-projekt, NKS). Forskningen är också fördelade på olika typer av kompetensstöd. Även här är spännvidden stor, men det grundläggande syftet är att bygga upp kompetens för att bedöma säkerhet, inte att bedriva teknikutveckling. Exempel på olika typer av kompetensuppbyggande är: - genomföra egna säkerhetsanalysprojekt på SKI - utveckling av metodik, t.ex. hur man skall välja data och scenarier, hantera osäkerheter, dokumentera expertbedömningar - utveckling av alternativa (i förhållande till SKB:s) modeller och tolkningar - tillämpad forskning, t.ex. modellering (eller undantagsvis experiment) av grundläggande fysikaliska och kemiska processer - sammanställningar över data eller arbeten som gjorts inom ett visst område - genomgångar och utlåtande om arbeten SKB gjort; ibland i direkt anslutning till SKI:s granskningar. En viktig ytterligare aspekt på att bygga upp kompetens är strategier för att vidmakthålla kompetensen på längre sikt. Det gäller ju (både för SKI och SKB) att hålla frågan levande under 10-tals år, men undvika att uppfinna hjulet på nytt. Forskning som på nytt angriper ett gammalt problem är inget fel i sig, men att upprepa forskning för att man inte kände till tidigare projekt är inte effektivt utnyttjande av resurser. För SKI är de viktigaste medlen att överföra och hålla kunskapen levande över längre tider: - egna analyser av långsiktig säkerhet, vilket ger uppdatering och fokusering - FUD-granskningarna ger regelbunden tillämpning av forskningsresultat

64 SKI SKI-PM 01: (32) - en förhållandevis stabil forskar- och konsultkrets - statusrapporter, seminarier och workshops. SKI:s egna säkerhetsanalysprojekt (Projekt-90, SITE-94) har därvid ett flertal funktioner. De används för att knyta ihop den mer grundläggande forskningen och utvecklingen av metodik (även över tid), ger värdefulla och användbara erfarenheter av arbete med säkerhetsanalyser, samt pekar på potentiella svagheter i slutförvarssystemet. Dessutom är SKI:s uppfattning att de fungerat som goda exempel och därmed lagt en undre ribba för kraven på SKB:s arbete med säkerhetsanalyser. 2.2 Integritet och kompetens Integritetsfrågor har länge varit centrala inom kärnavfallsområdet, och nödvändigheten av SKI:s oberoende kompetens framstår allt tydligare i takt med att lokaliseringsprogrammet för slutförvaret för använt bränsle blir alltmer konkret. För att uppnå oberoende kompetens är hög kompetens en nödvändig förutsättning, medan oberoendet ökas genom att SKI:s forskningsprogram inom avfallsområdet stöder kompetensuppbyggnad som är fristående från motsvarande program som SKB driver. SKI bygger upp egen (hos handläggarna på SKI) kompetens, och knyter samtidigt kring sig en krets av experter (forskare och konsulter) som bidrar med spetskompetens och är insatta i läget i det svenska kärnavfallsprogrammet, men som inte arbetar för SKB. Det finns dock vissa typer av projekt, som SKI stöder jämsides med SKB. Inom några områden samlas tillgängliga resurser för nationell kompetens på ett ställe, för att överhuvudtaget få tillräcklig volym på verksamheten. Exempel på detta är stöd till viss transmutationsforskning och verifieringsmetoder för bränsle (vid Uppsala universitet). Det finns också internationella projekt, där såväl SKI som SKB deltar och är medfinansiärer, t.ex. EU-projekten RISCOM, BENCHPAR, och RETROCK, liksom arbete som drivs av OECD/NEA (t.ex. sammanställning av termodynamiska data, FEPdatabas) och NKS. Integritetsfrågan är också en del av förklaringen till att kärnavfallsavdelningen anlitar förhållandevis många experter utomlands. Det finns helt enkelt inte tillräckligt många i Sverige som är aktiva inom vissa (smala) forskningsområden, och i flera fall är den enda gruppen i Sverige inom ett område engagerad av SKB. 2.3 Internationellt arbete De internationella kontakterna och deltagandet i internationella projekt är viktiga för kärnavfallsområdet. De ger möjligheter till utbyte av erfarenheter från arbetet i andra länder, till framväxandet av gemensamma synsätt och principer, och som ett sätt att förankra och utvärdera kvaliteten i det svenska programmet i ett internationellt perspektiv. Det internationella arbete är alltså ett medel, och inte ett mål i sig. Under slutet av 80- talet och första hälften av 90-talet initierade och drev SKI flera internationella projekt (INTRACOIN, HYDROCOIN och INTRAVAL), som ett sätt att överhuvudtaget bygga upp kompetens för säkerhetsanalys både i Sverige och internationellt. I och med att SKB:s program blir allt mer konkret, åtminstone för slutförvaret för använt bränsle och

65 SKI SKI-PM 01: (32) inkapslingsanläggningen, har SKI inte på samma sätt kunnat satsa tid och resurser att driva sådana projekt. SKI har fortsatt sitt engagemang genom att delta i NEA-projekt, bl.a. IPAG och GEOTRAP. För andra typer av avfall skulle också internationella projekt kunna ge SKI mycket nyttig kunskap. Det är alltså mycket viktigt att SKI fortsatt deltar i den typen av projekt, och för att få största möjliga behållning behöver SKI vara med tidigt i processen för att styra både vilka projekt som startas och arbetet i själva projektet. En rimlig omfattning på engagemanget i de internationella projekten har skisserats: - EU: En lämplig nivå kan vara att SKI driver (är koordinator) för ett projekt per (ram)program (d.v.s. inte mer än ett i taget). Om inte extra resurser ges för administration kan inte fler komma i fråga. Därutöver kan SKI vara deltagare i flera EUprojekt inom ett ramprogram. - OECD/NEA: SKI har varit och är inblandade i många projekt som organiseras via NEA, och detta är viktigt även i fortsättningen. Fördelar med NEA-projekten jämfört med EU-projekten är att administrationen är mindre och att även länder utanför EU kan delta. Även här gäller dock att SKI kommer att vara restriktiva med att ta på sig ansvaret att driva projekten. - NKS: Det nordiska samarbetet via NKS kommer att ses över i samband med att det pågående programmet löper ut En förnyelse av inriktning och arbetsformer är önskvärd, efter 2 perioder med liknande innehåll. Det kan ändå vara rimligt med ett fortsatt stöd från SKI, men detta behöver diskuteras för hela SKI. - IAEA: SKI kommer som tidigare att delta i enstaka forskningsprojekt som koordineras av IAEA. - Bilaterala samarbeten (STUK i Finland, DSIN i Frankrike, NRC i USA): Samarbetet med STUK i Finland bör utvecklas, inte minst med tanke på de stora likheterna i koncepten och att programmen med lokalisering ligger så pass jämbördigt (och långt fram jämfört med de flesta andra länder). Andra bilaterala samarbeten kan vara av intresse, men det krävs att de väljs med omsorg och bedrivs mer aktivt för att ge verklig nytta i forskningssammanhang. 3 Tillsynsutmaningar för SKI - ett 10-årsperspektiv 3.1 Utveckling i SKI:s omvärld Hantering av använt kärnbränsle och kärnavfall regleras primärt av kärntekniklagen, strålskyddslagen och finansieringslagen. I takt med att SKB:s arbete med att lokalisera återstående anläggningar i kärnavfallsprogrammet närmar sig licensieringsfasen (flera ansökningar är att vänta under perioden ) kommer också miljöbalken att få allt större betydelse. Det kommer under de kommande tio åren att ställas stora krav på SKI från en rad aktörer och SKI måste möta dessa förväntningar med kompetens, integritet och öppenhet. Det gäller att ha kunskap att kritiskt granska och ta ställning till SKB:s program, som beskrivs i sina huvuddrag i avsnitt 3.2, att kunna förse beslutsfattare med tydliga beslutsunderlag samt fortsätta utveckla SKI:s kommunikativa förmåga. I och med stängningen av Barsebäck 1 hösten 1999 närmar sig avvecklings- och rivningsarbeten vid de svenska kärnkraftverken, vilket är ett nytt inslag i SKI:s tillsyn. SKI

66 SKI SKI-PM 01: (32) måste säkerställa att det finns dels egen kompetens att övervaka avvecklingen, dels verka pådrivande för att kärnkraftverken genomför rivningen på ett säkert sätt och i rimlig takt. På kort sikt förutses inga större forskningssinsatser för avveckling och rivning men på längre sikt kan det komma att behövas. Frågeställningarna omfattar t.ex. metodik för granskning av rivningsplaner och analys av dekontamineringsmetoder som kan komma att användas vid rivning och omhändertagande av rivningsavfall, samt miljökonsekvensbeskrivningar, MKB. Det får nu anses väl känt att den avreglerade elmarknaden (i kombination med överskott på el) lett till att kärnkraftverken tar allt större ekonomiska hänsyn. Detta märks tydligt också på kärnavfallsområdet där kraftföretagen via SKB agerar för att minska avgifterna till Kärnavfallsfonden och begränsa storleken av de säkerheter som ska ställas enligt finansieringslagen. För att bemöta detta måste SKI fortsätta arbetet med att analysera kalkylmetoder och i allt större detalj utvärdera kopplingen mellan teknik och ekonomi. Detta gäller både slutförvarsprogrammet och avveckling/rivning. SKI utövar också tillsyn av befintliga avfallsanläggningar, vilka är behandlingsanläggningar vid kärnkraftverken, SFR-1, CLAB samt vissa anläggningar i Studsvik. Under de kommande tio åren går det att förutse flera förändringar av verksamheten vid dessa anläggningar. Flera kärnkraftverk planerar att modernisera sin avfallshantering, t.ex. modifiering av metoder för ingjutning av vätskeformigt avfall. Nya säkerhetsanalyser kommer att redovisas för SFR-1 och CLAB (till följd av den pågående utbyggnaden). Beroende på vilka ändringar som görs vid anläggningarna kan nya forskningsbehov uppstå på SKI, både vad gäller driftsäkerhet och långsiktig säkerhet. Sammanfattningsvis kommer SKI:s omvärld att förändras på ett sätt som ökar kraven på SKI och SKI:s tillsyn, inte minst går det att förutse att fler aktörer än tidigare kommer att ha förväntningar på SKI. Detta gäller framförallt slutförvaring av använt kärnbränsle där flera avgörande beslut ska fattas fram till ca Samtidigt ska det framhållas att SKI inte bara är ett offer för omvärldsförändringar utan också kan påverka omvärlden. Vid framtagning av SKI:s forskningsprogram kommer det att beaktas hur forskningsresultaten kan förmedlas så att de även fungerar som styrmedel och inte endast fyller funktionen att bidra till SKI:s egen kompetensförsörjning. 3.2 Tillsynsutmaningar i SKB:s program Kärnavfallsavdelningens arbete, i synnerhet forskningsprogrammet, präglas av det svenska slutförvarsprogrammet. I enlighet med kärntekniklagens krav drivs slutförvarsprogrammet av SKB och på tio års sikt kommer flera milstolpar att passeras, under förutsättning att programmet i huvudsak kan genomföras enligt SKB:s plan (se figur 1). I detta avsnitt ges en översikt av de större händelserna i SKB:s program och i följande avsnitt redovisas de forskningsinsatser som SKI måste genomföra för att kunna fullgöra sina roller som kravställare, kritisk och kompentent granskare samt prövningsmyndighet.

67 SKI SKI-PM 01: (32) Figur 1 Referenstidplan för djupförvaret och inkapslingsanläggningen (från Samlad redovisning av metod, platsval och program inför platsundersökningsskedet, Svensk Kärnbränslehantering AB, December 2000). Komplettering av FUD-program 98 SKB har i december 2000, i enlighet med SKI:s rekommendation och regeringens beslut, redovisat en komplettering till FUD-program 98, FUD-K. Det viktigaste inslaget i FUD-K är att SKB redovisar på vilka platser företaget vill gå vidare med platsundersökningar. Det är tydligt uttalat från framför allt förstudiekommunerna att man fäster stor vikt vid SKI:s granskning av FUD-K. SKB:s redovisning, SKI:s granskning och regeringens beslut kommer att ligga till grund för kommunernas beslut om eventuell medverkan i platsundersökningar. Platsundersökningar SKB planerar att inleda platsundersökningar under 2002 och beräknar att de kommer att ta mellan 4 och 8 år att genomföra. Undersökningarna kommer att fokusera på geovetenskapliga faktorer men även innehålla fördjupade studier av övriga lokaliseringsfaktorer (mark och miljö, transportförutsättningar, infrastruktur m.m.). Under platsundersökningsskedet kommer också förfarandet med att utarbeta en MKB, enligt kärntekniklagen och miljöbalken, att bedrivas. SKI behöver löpande följa undersökningarna för att kunna bedöma om tillräckliga data erhålls för säkerhetsanalysens behov. SKI kommer också att ha en viktig roll som samrådspart i MKB-förfarandet. Detaljundersökning Platsundersökningsskedet kan sägas avslutas med att SKB lämnar en ansökan om att uppföra ett slutförvar på en viss plats. En ansökan kommer tidigast att kunna lämnas av SKB Tillståndsprövningen kommer uppskattningsvis att kräva minst två år. Den första fasen av uppförandet av slutförvaret innefattar en omfattande platskaraktärisering