Ensuring Nuclear Performance
LTO ondersteuningsprojecten van de kerncentrale Borssele en de kerncentrale Ringhals
LTO ondersteuningsprojecten van de kerncentrale Borssele en de kerncentrale Ringhals
27 mei 2020
Er is een compleet LTO programma opgezet
Het project werd volledig volgens IAEA veiligheidsstandaarden uitgevoerd
Beide projecten hebben geleid tot goedkeuring van de lokale autoriteiten
LTO bij NRG
Het LTO team van NRG, onder leiding van Frederic Blom, is bij veel LTO projecten betrokken. Het team is wereldwijd actief, zoals in Zweden en Argentinië. Wat het LTO team te bieden heeft:
- Betrouwbare en onafhankelijke LTO services
- Op maat gemaakt voor elke individuele reactor
- Consultants met ervaring wereldwijd
- De door ons ontwikkelde TULIP benadering
LTO assessment: zoeken naar de beste benadering
Er is een behoefte aan een gestandaardiseerde benadering van LTO assessments voor kernreactoren. Dit komt omdat een toenemend aantal reactoren van de bestaande vloot, volgens het originele ontwerp, het einde van hun bedrijfsduur nadert. De IAEA heeft veiligheidsstandaarden en andere richtlijnen ontwikkeld om in deze behoefte te voorzien. Er worden hier twee voorbeelden gegeven van LTO assessment projecten, gebaseerd op de IAEA richtlijnen en enkele additionele analyses. Voor het LTO assessment project van kerncentrale Borssele in Nederland zijn als basis de IAEA Safety Guide NS-G-2.12 en Safety Report No. 57 (later verwerkt tot IAEA IAEA Safety Guide SSG-48) gebruikt. De ervaringen opgedaan in het LTO assessment project van kerncentrale Borssele zijn hierna gebruikt om het LTO assessment project op te zetten voor kerncentrale Ringhals in Zweden.
Borssele LTO assessment project
In het originele safety rapport (SAR) van kerncentrale Borssele werd een operationele bedrijfsduur van 40 jaar aangenomen. Het LTO team van NRG heeft echter kunnen bijdragen aan het verlengen van de operationele bedrijfsduur van de kerncentrale door het opzetten en uitvoeren van een uitgebreid LTO assessment project. Hiermee kon de SAR van kerncentrale Borssele gewijzigd worden naar een operationele bedrijfsduur van 60 jaar en de kernenergiewetvergunning worden aangepast. Op 16 juni 2006 hebben de autoriteiten besloten dat de kerncentrale tot en met 31 december 2033 operationeel mag blijven.
Gebruik van overheidsstandaarden
In Nederland zijn nucleaire wettelijke vereisten vastgelegd in de Kernenergiewet in de Nucleaire Veiligheidsregels (NVR's). Deze zijn gebaseerd op de veiligheidsstandaarden van de IAEA. De Kernfysische Dienst (KFD, nu ANVS) monitort dat deze regels worden nageleefd. Gedurende de LTO assessment projecten van kerncentrale Borssele en kerncentrale Ringhals waren de actieve en toegepaste IAEA richtlijnen:
Scope bepaling en ageing management review (AMR)
De eerste stap van de LTO assessment bestond uit het bepalen van de scope. Alle SSC’s binnen de scope van de LTO assessment werden geïdentificeerd met behulp van een systeem gebaseerd op de criteria van het IAEA Safety Report No. 57. De AMR bestond uit een gedetailleerde technische evaluatie van zowel passieve langlevende componenten (zoals koelwaterleidingen) als passieve subcomponenten van actieve langlevende SC’s (zoals de behuizing van de hoofd koelwaterpomp). Hiermee wordt gedemonstreerd dat de verouderingseffecten, tijdens de LTO, adequaat worden beheerd op zo’n manier dat de beoogde functies van de componenten consistent blijven met de Kernenergiewetvergunning. Alle rapporten zijn beoordeeld door de Nederlandse Autoriteit Nucleaire Veiligheid en Straling (ANVS).
Actieve componenten
Het IAEA Safety Report No.57 was grotendeels gebaseerd op de regels van de Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission (US NRC). Deze regels namen aan dat elke kerncentrale die LTO implementeert ook de Maintenance Rule (10 CFR 50.65) toepast. Deze regel zorgt voor een goed verouderingsbeheersing van actieve componenten. Deze regel is echter geen vereiste voor kerncentrales die niet onder de US NRC vallen, maar de methodologie is wél toegepast in de LTO projecten. Actieve componenten worden in drie groepen geclassificeerd: mechanisch, structureel/bouwkundig en elektrisch.
Notitie: Huidige IAEA Safety Guide SSG-48 deelt een sterke voorkeur voor het beheer van zowel passieve als actieve SSC’s.
Time limited ageing analyses (TLAA's)
TLAA’s werden geïdentificeerd aan de hand van criteria uit het IAEA Safety Report No.57 (in overeenstemming met de momenteel geldende IAEA Safety Guide SSG-48). De in de kerncentrale Borssele geïdentificeerde TLAA’s waren: de veroudering van het reactor drukvat, vermoeiiing, ‘leak before break’ en de zogenaamde ‘equipment qulification for design basis accidents’' (EQDBA).
Herkwalificatie van de reactor drukvat TLAA
De tijd gelimiteerde parameter voor de Borssele reactor drukvat is de neutron flux en de verbrossing van het reactorvat die met deze parameter gepaard gaat. Er is een veiligheidsassessment uitgevoerd op het drukvat van de reactor, inclusief een beoordeling van de straling geïnduceerde veroudering in het vat. De structurele integriteit van het vat is beoordeeld met betrekking tot bedrijfsvoering, stralingsmonitoring, en thermische schok onder druk (pressurized thermal shock). Hierbij is gebruik gemaakt van fluxberekeningen welke zijn gevalideerd met schaduwberekeningen en geschraapte monsters uit het vat. Ten slotte is de assessment methode geëvalueerd door deze te beoordelen op actualiteit en door de gangbare veiligheidstests van de kerncentrale Borssele te vergelijken met data van reactor drukvat veiligheidstests wereldwijd. Hiermee kon vervolgens bewezen worden dat veilig gebruik van het reactor drukvat van de kerncentrale Borssele gegarandeerd is door uitgebreide state-of-the-art methoden en dat dit geldt voor alle beladingssituaties met grote veiligheidsmarges.
Herkwalificatie vermoeiingsanalyses
Om de vermoeiingsanalyses voor LTO te kunnen herkwalificeren, inclusief het meenemen van mogelijke omgevingsinvloeden, zijn best-estimate berekeningen van de vermoeiingslevensduur nodig inclusief realistische aannames van de (thermische) belastingen. Om deze reden werd het FAMOS-systeem geïmplementeerd tijdens de reactorstop in 2010. Het kan thermische belastingen, inclusief gelaagdheid, nauwkeurig meten. Er is een systematische beoordeling gedaan van vermoeiingsanalyses voor alle componentlocaties in de scope. Daarbij werd voor elke componentlocatie een cumulatieve gebruiksfactor berekend voor het verwachte aantal transiënten in 2034 (CUF2034).
Om te bewijzen dat er voldoende veiligheidsmarges zijn tegen het ontstaan van scheuren door vermoeiing, werden een gedetailleerde beoordelingen uitgevoerd voor de locaties waar CUF2034<1 niet kon worden aangetoond gedurende de LTO-periode. Door berekeningen en aanvullende maatregelen werd een goede basis gegeven voor het voorkomen van scheurvorming door vermoeiing voor de periode van LTO.
Herkwalificatie van ‘leak before break’ (LBB)
LBB is onderdeel van het concept breukbeveiliging bij kerncentrale Borssele. De scope voor breukbeperking voor LBB is:
Het doel van de beoordeling was om aan te tonen dat het concept Break Preclusion (of Bruchausschluß), zoals geïmplementeerd in 1997, geldig blijft voor LTO tot 2034. De beoordeling concludeerde dat de tijdsafhankelijke veronderstellingen in LBB TLAA’s de veilige bedrijfsvoering gedurende 60 jaar niet beperken.
Equipment qualification for design basis accidents (EQDBA)
Als gevolg van het ongeval in Harrisburg werd halverwege de jaren tachtig duidelijk dat de elektrische en I&C-componenten niet geschikt waren voor zware omgevingsomstandigheden. Vervolgens is een lijst met apparatuur ontwikkeld die nodig waren om de ontwerpongevallen te beheren met behulp van ontwerp gebaseerde ongevalsscenario's en vereiste veiligheidsfuncties. De geselecteerde hardware is gekwalificeerd conform de Duitse KTA-normen. De EQDBA TLAA werd beoordeeld door de implementatie van een methode om de gekwalificeerde levensduur van elk onderdeel vast te stellen met een kwalificatie voor ongevalsscenario’s. Het EQDBA-project leidde tot de kwalificatie van op ontwerp gebaseerde ongeval bestendige apparatuur, waarbij voor componenten met onvoldoende gegevens herkwalificatie- en vervangingsprogramma's werden uitgevoerd.
Toepassen van ‘lessons learned’ bij Ringhals NPP LTO
NRG heeft de ervaring van het LTO-assessment project van kerncentrale Borssele gebruikt om het LTO-assessment project van kerncentrale Ringhals op te zetten.
Na ontwikkeling en overeenstemming over de LTO-aanpak hadden kerncentrale Ringhals en NRG een meer gedetailleerde LTO-methodologie opgesteld voor Ringhals systemen. Tijdens verschillende workshops hebben NRG-consultants het personeel van kerncentrale Ringhals getraind om de gerelateerde IAEA-richtlijnen te begrijpen en op een geschikte manier te implementeren. Op basis van deze workshops en met ondersteuning van NRG-consultants hebben de medewerkers van Ringhals hun LTO-methodiek gedefinieerd. De IAEA IGALL TLAA's werden gebruikt als basis voor identificatie en herbevestiging van kerncentrale Ringhals TLAA's. De kerncentrale Ringhals LTO-methodologie werd positief beoordeeld tijdens verschillende daaropvolgende IAEA SALTO missies.
Conclusie
De IAEA-richtlijnen bieden een algemeen en wereldwijd aanvaarde methodologie voor verouderingsbeheer en LTO-assessments. Er zijn twee voorbeelden gepresenteerd van LTO-projecten die gebruik maakten van deze richtlijnen. Kerncentrale Borssele in Nederland gebruikte IAEA-richtlijnen als basis voor hun LTO-assessment project. De uitkomst van het LTO-assessment project is voorgelegd aan de Nederlandse toezichthouder, de autoriteit voor nucleaire veiligheid en stralingsbescherming (ANVS), voor een verlenging van de exploitatievergunning voor LTO van kerncentrale Borssele tot 2034. In 2013 is de verlengde vergunning goedgekeurd door de ANVS.
De ervaring die is opgedaan in het LTO assessment project Borssele is gebruikt voor de opzet van het LTO assessment project voor kerncentrale Ringhals in Zweden. De kerncentrale Ringhals heeft ook de IAEA-richtlijnen aangenomen voor de algemene structuur van hun LTO-project, wat heeft geleid tot een succesvolle goedkeuring van LTO voor kerncentrale Ringhals.
Meer informatie?
Neem contact op met de NRG ageing management en LTO projectmanager Robert Krivanek
