PROYECTO CAREM. Gerencia de Área CAREM Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)

Transcripción

1 PROYECTO CAREM Gerencia de Área CAREM Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)

2 2 Aspectos de Seguridad del CAREM-25 Internalización en el diseño del Principio de Defensa en Profundidad Marcelo Giménez X Congreso Argentino de Protección Radiológica Buenos Aires, 14 de abril de

3 Principio de Defensa en Profundidad

4 Principio de Defensa en Profundidad (DenP) 4 Consiste en el empleo jerárquico (protección graduada) de diferentes niveles de protección a fin de mantener la efectividad de barreras físicas ubicadas entre el material radioactivo y los trabajadores, el público y el ambiente, tanto en condiciones normales de operación, como ante incidentes y accidentes. DenP contribuye, de una manera robusta, a implementar las Funciones Fundamentales de Seguridad: control de la reactividad control de la refrigeración de los EECC confinamiento del material radioactivo

5 Principio de Defensa en Profundidad 5 Barreras Físicas: Matriz del combustible Vaina Límite del circuito primario Estructura de la contención Niveles de Protección: implementados mediante equipamiento y procedimientos orientados a: prevención (Nivel 1) control de eventos (Niveles 2 y 3) mitigación (Niveles 4 y 5) Niveles 1 a 3: preservación de las tres primeras barreras Nivel 4 a la contención

6 Base de diseño Principio de Defensa en Profundidad (INSAG-10, 1996) Niveles: Nivel Objetivo Medio Esencial Condición de planta 6 1 Prevención de fallas Diseño conservativo y alta calidad Operación Normal 2 Control de situaciones anormales y detección de fallas Sistemas de Control, de limitación, sistemas de procesos Eventos Operacionales Previstos 3 Control del accidente dentro de la base de diseño Sistemas de Seguridad Accidentes Base de Diseño 4 Control de condiciones severas de planta, incluyendo prevención de la progresión y mitigación de las consecuencias de accidentes severos Medidas complementarias y estrategias de seguridad adicionales Fallas múltiples. Accidentes Severos 5 Mitigación de las consecuencias radiológicas de liberación significativa de material radiactivo. Respuesta de emergencia fuera de la planta

7 Defensa en Profundidad: nueva propuesta WENRA 7

8 Defensa en Profundidad: propuesta WENRA 8 WENRA: Clara expectativa de abordar en el diseño original lo que tradicionalmente se denomina más allá de la base de diseño, como ser eventos de fallas múltiples (EPFM) y accidentes severos (ídem OIEA-SSR 2.1 Safety of NPP design: Condiciones extendidas de diseño). Dado que las provisiones establecidas para controlar tanto eventos de falla única como múltiple tienen el mismo objetivo, prevenir su escalada a accidente severo, propone tratar a EPFM en el Nivel 3. Dado que hay una clara distinción entre eventos con y sin daño de núcleo, propone tratar los accidentes severos exclusivamente en un Nivel separado

9 Defensa en Profundidad: propuesta WENRA 9 Nivel Objetivo Medio Esencial Consecuencias radiológicas Condición de planta 3 3-a 3-b Control de eventos para limitar liberación radiactiva y prevención de condiciones de núcleo fundido. Sistemas de seguridad Salvaguardias adicionales de seguridad Eventos iniciantes Sin impacto postulados de falla radiológico fuera de la única planta o sólo un Eventos postulados impacto menor. de fallas múltiples 4 Control de accidentes con Salvaguardias fusión de núcleo para limitar complementarias para la liberación de radiactividad mitigar al accidente severo. fuera de la planta El impacto radiológico externo puede implicar medidas de protección en una dada área y en un dado tiempo. Nuevo INSAG, en borrador, tomando esta estructuración y conceptos Accidentes severos

10 Internalización de DenP en el diseño CAREM Descripción de los principales sistemas importantes para la seguridad 10

11 DenP: Barreras 11 Contención: concreto reforzado revestimiento interno de acero presión de diseño 0,5 MPa Pileta supresora de presión

12 DenP Nivel 1: Prevención 12 Dadas las características del CAREM, se excluyen por diseño ciertos eventos, como ser: Roturas grandes en cañerías: diámetro de acometida al Recipiente menor que 1 ½ Parada de bombas principales: refrigeración del reactor por circulación natural Eyección de barras de control: los mecanismos de accionamiento se alojan dentro del recipiente Dilución del boro en el refrigerante: no opera con boro, tampoco requerido en parada fría

13 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 13 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3a (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3b (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Operación normal Evento Postulado Tiempo

14 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 14 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3A (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3B (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Op. normal Evento Postulado Tiempo

15 DenP Nivel 2: Sistemas de Reducción de Riesgo 15 Sistema de control de purificación y volumen: Capacidad para controlar eventos de: pérdida de refrigerante pérdida del secundario Sistema de monitoreo y control: Acciones calificadas y enclavamientos relacionados con la reactividad, nivel, caudal de alimentación a los GV, etc. 15

16 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 16 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3A (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3B (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Op. normal Evento Postulado Tiempo

17 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Extinción del Reactor: LPP: Barras absorbentes 17 AG+In+Cd Sistema de Extinción Rápida Sistema de Ajuste y Control Reactividad suficiente para mantener el núcleo subcrítico en parada fría 17

18 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Extinción del Reactor: LPP: Barras absorbentes LDP: inyección de boro 18 Descarga por drenaje (gravedad) Línea de vapor para ecualizar presión con RPR Línea de descarga: en zona GV y núcleo Boro 10 : núcleo subcrítico en parada fría Sistema redundado 18

19 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Remoción de calor residual: LPP: Condensadores vapor 19

20 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Remoción de calor residual: LPP: Condensadores vapor 20 Toma vapor del domo y retorna el líquido saturado al RPR Transfiere la energía removida a piletas en la contención Capacidad: 2 MW Sistema redundado 20

21 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Remoción de calor residual: 21 LPP: Condensadores vapor LDP: válvulas de despresurización Obj: transformar el evento de pérdida total de extracción de calor en uno de pérdida de refrigerante y permitir la entrada automática de los acumuladores apertura manual ante falla de los condensadores (tiempo disponible 1 hr) Limitación de presión: LPP: condensadores de vapor LDP: válvulas de seguridad 2 válvulas escalonadas en presión

22 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) 22 Reposición de inventario ante eventos de pérdida de refrigerante: LPP: acumuladores Inyección a baja presión (presurizado con N2) Inyección lenta (unas 10 hrs) Capacidad para mantener el núcleo cubierto durante 36 hrs Sistema redundado

23 DenP Niveles 3A y B etapa 1: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Sumidero de calor durante per. de gracia: Piletas de la Contención: Piletas de los condensadores Pileta supresora de presión Almacenan energía del sistema primario y potencia de decaimiento durante 36 hrs. 23

24 DenP Niveles 3 y 4: Sistemas de Seguridad Líneas Principal y Diversa de Protección ( LPP y LDP) Confinamiento material radioactivo: 24 Contención: Válvulas de aislación automática de sistemas que atraviesan la contención

25 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 25 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3A (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3B (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Op. normal Evento Postulado Tiempo 25

26 DenP 3A etapa 2: Sistemas de Estado Seguro Final (LPP) 26 Son sistemas activos (2x100%) con respaldo de suministro eléctrico de emergencia (generadores diesel), requeridos en la Etapa 2 (luego de 36 hrs): Sistema de refrigeración en parada Sistema de inyección al recipiente de presión (desde la pileta supresora) Sistema de refrigeración de la pileta supresora y rociado de contención Sistema de refrigeración de componentes (refrigeración hacia el sumidero final de calor)

27 DenP 3A etapa 2: Sistemas de Estado Seguro Final (LPP) 27 Sistema de refrigeración en parada

28 DenP 3A etapa 2: Sistemas de Estado Seguro Final (LPP) 28 Sistema de refrigeración de la pileta supresora y rociado de contención

29 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 29 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3A (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3B (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Op. normal Evento Postulado Tiempo 29

30 DenP 3B etapa 2: Sistemas de Extensión Estado Seguro (LDP) 30 Son sistemas simples, con conexiones accesibles desde el exterior del edificio del reactor, que permiten el ingreso y egreso del agua necesaria para su funcionamiento, la cual podrá ser suministrada por medios externos a la planta: Sistema de inyección de agua a la pileta de los condensadores Sistema de refrigeración de la cámara de la pileta de los condensadores Sistema de inyección al recipiente de presión Sistema de refrigeración de la pileta supresora

31 DenP: Internalización en el diseño Niveles 2 a 4 31 DenP N2 (EOPP) Sistemas de Reducción de Riesgo Etapa 1: Período de gracia Etapa 2 N3A (EIPU) Sistemas de Seguridad Línea Principal de Protección Sistemas de Estado Seguro Final (SESF) Estado Seguro Final N3B (EPFM) Sistemas de Seguridad Línea Diversa de Protección Estado Seguro Sistemas de Extensión Estado Seguro (SEES) Prolongación Estado Seguro N4 (ASP) Sistemas mitigación ASP Gestión Accidente Severo Op. normal Evento Postulado Tiempo 31

32 DenP 4: Sistemas de Mitigación de Accidentes Severos 32 Más allá de la muy baja probabilidad de llegar a condiciones de accidente severo, el diseño incorpora: Sistema de refrigeración/inundación el cabezal inferior del recipiente de presión para mantener el corium (material fundido) dentro del recipiente y evitar así su falla. Recombinadores catalíticos de Hidrógeno Aislamiento de la Contención como barrera de material radioactivo

33 Zonas del Primario Domo Zona central Domo Zona periférica Generadores de Vapor Evaluación de la adecuada internalización de DenP: 252 Downcomer Núcleo Chimenea Análisis Determinista y Probabilista de Seguridad

34 Nivel de líquido colapsado (m) Evaluación Determinista de Seguridad Modelado de la planta con códigos que representan al fluido, a las estructuras y a la generación de potencia núcleo- (ej: RELAP, Melcor accidentes Zonas del Primario 34 Domo Zona central Domo Zona periférica Generadores de Vapor Downcomer Núcleo Chimenea severos) Simulación ante Eventos Postulados de la evolución de la planta (presión, temperatura, potencia, etc) y del adecuado funcionamiento de los sistemas importantes para la seguridad Verificación de los resultados contra criterios 6 5 de aceptación establecidos para cada tipo de Evento (Niveles de DenP): se observan amplios márgenes respecto límites de seguridad LOCA 0,0508 m LOCA 0,0381 m LOCA 0,0254 m LOCA 0,0191 m LOCA 0,0127 m Apertura Espuria tiempo (h) Tope de zona activa de núcleo

35 Evaluación Probabilista de Seguridad Análisis Probabilista Nivel 1, 2 y 3 desarrollados para dar soporte al diseño (DenP) y para el Informe de Seguridad 35 Resultado: se observa un adecuado balance entre los distintos eventos en cuanto a su contribución a la frecuencia de daño de núcleo. Eventos internos: frecuencia de daño de núcleo Menor que 10-7 año -1

36 CONCLUSIONES 36 Sobre DenP: Su incorporación en una fase temprana del diseño permite estructurar adecuadamente una estrategia de prevención, control y mitigación de eventos y definir los sistemas importantes para la seguridad y sus roles Permite establecer criterios de aceptación y metodologías de evaluación de eventos claros para cada nivel de DenP Es la base estructural para establecer la Clasificación de Seguridad de Estructuras, Sistemas y Componentes y de esta manera fijar requerimientos claros de diseño, construcción, operación, etc.

37 GRACIAS POR SU ATENCIÓN 38