Methodische Erweiterung bestehender PSA unter Berücksichtigung spezieller Anforderungen aus übergreifenden Einwirkungen; Untersuchung langandauernder Ereignisse mit komplexen Schadensbildern in der PSA der Stufe 1

Abstract

Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens 4718R01500 des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) hat die GRS Methoden für eine Berücksichtigung langandauernder Ereignisse, insbesondere infolge übergreifender Einwirkungen und Einwirkungskombinationen, mit komplexen Schadensbildern in probabilistischen Sicherheitsanalysen (PSA) der Stufe 1 entwickelt. Nach einer Identifizierung und Beschreibung der zu betrachtenden übergreifenden Einwirkungen und Einwirkungskombinationen, welche zu langandauernden Ereignissen mit komplexen Schadensbildern führen können, und einer Ermittlung der spezifischen Randbedingungen für auslösende Ereignisse sowie der für die Beherrschung solcher Ereignisse erforderlichen Maßnahmen wurde das PSA-Anlagenmodell der Stufe 1 entsprechend angepasst. Zunächst erfolgte mittels des von der GRS entwickelten Screening-Werkzeugs Hazards Screening Tool (HST) für eine ausgewählte Referenzanlage in Deutschland eine Identifikation der für den Kraftwerksstandort und den zu analysierenden Reaktorblock relevanten übergreifenden Einwirkungen und Einwirkungskombinationen. Mittels einer detaillierten Analyse wurde ein langandauerndes Hochwasserereignis untersucht. Bei diesem Ereignis wurde zusätzlich angenommen, dass bei einem solchen Hochwasser die Anlage mit Fahrzeugen nicht erreichbar ist und die Eigenbedarfsversorgung mit Strom ausfällt. Somit sind zur Störfallbeherrschung der Betrieb der Notstromdiesel über einen langen Zeitraum sowie ein kontinuierlicher Personalwechsel erforderlich. Für den kontinuierlichen Betrieb der Notstromdiesel muss nach einer bestimmten Zeitspanne die Versorgung mit weiterem Kraftstoff sichergestellt werden. Für die Versorgung der Anlage mit Personal und Kraftstoff wurden zwei ergänzende Notfallmaßnahmen, die Versorgung über Fährbetrieb mit Amphibienfahrzeugen sowie über Hubschraubertransport, im Detail analysiert. Diese ergänzenden Notfallmaßnahmen sind auch auf Erdbebenereignisse mit einer langanhaltenden Nichterreichbarkeit der Anlage und dem Ausfall der Eigenbedarfsversorgung übertragbar. Die im Detail untersuchten Maßnahmen wurden in ein bestehendes PSA-Anlagenmodell der Stufe 1 für die Referenzanlage unter Berücksichtigung der ereignisspezifischen Randbedingungen und bestimmter Postulate zum Anlagenzustand implementiert und ausgewertet. Die Quantifizierung des PSA-Modells zeigt, dass die Sicherstellung der Personalversorgung einen deutlich höheren Beitrag zum Erfolg der Maßnahmen bei dem betrachteten langandauernden Hochwasser als die Sicherstellung der Kraftstoffversorgung leistet. Grund hierfür ist, dass die Zuverlässigkeit von Maßnahmen zur Störfallbeherrschung durch das Personal bei langen Schichtdauern deutlich abnimmt und somit ein regelmäßiger Personalwechsel einen erheblichen Einfluss auf die Störfallbeherrschung hat. As part of the research and development project 4718R01500 sponsored by the Federal Ministry of the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU) GRS has developed a methodological approach for considering long-lasting event sequences, in particular resulting from hazards and hazard combinations, with complex damages and failure modes within Level 1 probabilistic safety analyses (PSA). After the identification and description of hazards and hazard combinations which may result in event sequences of longer durations with highly complex damages and failure modes and determining the specific boundary conditions of initiating events as well as accident mitigation measures needed, the Level 1 PSA plant model of the reference plant has been adapted accordingly. In a first step, for a selected reference plant in Germany, those hazards and hazard combinations relevant for a selected reference plant site and the reactor unit to be analysed have been identified applying the Hazards Screening Tool (HST) developed by GRS. A long-duration external flooding has been analysed in detail. In this context, it has been assumed in addition that in the event of such an external flooding the plant will not be accessible by road and that there will be a complete loss of offsite power. As a result, the operation of the emergency diesel generators over a long period as well as a continuous replacement of the shift personnel are needed. For continuously running the emergency diesel generators the support with diesel fuel needs to be ensured after at the latest after a given time period. Two supplementary emergency measures ensuring the supply of the plant with personnel and fuel, a ferry service with amphibious vehicles and helicopter transport, have been analysed in detail. These supplementary emergency measures are also applicable after seismic events with long-lasting event sequences and a loss of offsite power. The measures analysed in detail have been implemented and quantified in an existing Level 1 PSA plant model, taking into account postulated event-specific boundary conditions and plant states. The quantification of the PSA model demonstrates that in the external flooding event analysed assuring the supply of personnel provides a significantly higher contribution to the success of the mitigation measures than ensuring the fuel supply. The reason for this is the significant decrease in human reliability due to long shift durations. Hence, a regular staff exchange will significantly affect the success of the event mitigation measures.