NUCLEAR POWER PLANTS IN THE US Korean Atomic Energy - PowerPoint PPT Presentation

RISK-­‑INFORMED ¡DESIGN ¡AND ¡REEVALUATION ¡OF ¡ ¡ NUCLEAR ¡POWER ¡PLANTS ¡IN ¡THE ¡US ¡ Korean ¡Atomic ¡Energy ¡Research ¡InsLtute ¡ April ¡2015 ¡ ¡ Dr. ¡Annie ¡Kammerer, ¡PE ¡ Pacific ¡Earthquake ¡Engineering ¡Research ¡Center, ¡UC ¡Berkeley ¡ Annie ¡Kammerer ¡ConsulLng ¡

Overview ¡ 2 ¡ ¨ Brief ¡history ¡of ¡the ¡nuclear ¡regulatory ¡framework ¡in ¡the ¡US ¡ ¨ EvoluLon ¡of ¡seismic ¡regulaLons ¡and ¡design ¡approaches ¡ ¨ ReevaluaLon ¡efforts ¡over ¡Lme ¡ ¨ The ¡performance-­‑based ¡and ¡risk-­‑informed ¡tools ¡and ¡methods ¡ used ¡today ¡ ¨ The ¡impact ¡of ¡the ¡Fukushima ¡Daiichi ¡accident ¡in ¡the ¡US, ¡ including ¡current ¡seismic ¡reevaluaLon ¡efforts ¡ ¨ Use ¡of ¡risk-­‑informed ¡regulaLon ¡for ¡operaLonal ¡issues ¡ ¨ Framework ¡for ¡risk-­‑informed ¡relief ¡

Brief ¡History ¡of ¡The ¡US ¡Framework ¡ 3 ¡

About ¡the ¡NRC ¡ 4 ¡ ¨ First ¡regulator ¡-­‑ ¡Atomic ¡Energy ¡Commission ¡(1954) ¡ ¨ Energy ¡ReorganizaLon ¡Act ¡of ¡1974 ¡ ¤ Department ¡of ¡Energy ¡ n Nuclear ¡weapons, ¡promoLon ¡of ¡nuclear ¡power, ¡care ¡of ¡low-­‑level ¡ radioacLve ¡waste, ¡and ¡other ¡energy-­‑related ¡work ¡ ¤ Nuclear ¡Regulatory ¡Commission ¡ n RegulaLon ¡of ¡the ¡civilian ¡uses ¡of ¡nuclear ¡materials ¡including ¡ power ¡producLon, ¡medical ¡and ¡other ¡uses ¡ ¨ Nuclear ¡Non-­‑ProliferaLon ¡Act ¡of ¡1978 ¡ ¤ Limits ¡the ¡spread ¡of ¡nuclear ¡weapons. ¡Established ¡criteria ¡ governing ¡U.S. ¡nuclear ¡exports ¡licensed ¡by ¡the ¡NRC ¡and ¡ strengthened ¡internaLonal ¡safeguards ¡system ¡

US ¡Nuclear ¡Power ¡History ¡ 5 ¡ ¨ 1950s ¡to ¡1970s ¡US ¡built ¡plants ¡ ¨ 1979 ¡Three ¡Mile ¡Island ¡Accident ¡led ¡to ¡significant ¡ changes ¡in ¡US ¡regulatory ¡approach ¡ ¤ No ¡loss ¡of ¡containment. ¡No ¡radiaLon ¡release. ¡ ¡ ¨ 1986 ¡Chernobyl ¡Nuclear ¡Disaster ¡(USSR) ¡ ¨ 9/11 ¡led ¡to ¡important ¡improvements ¡to ¡NPPs ¡to ¡ withstand ¡blast, ¡aircrab ¡impact, ¡and ¡willful ¡threats ¡ (changes ¡protect ¡against ¡explosion) ¡ ¨ 2011 ¡Fukushima ¡Disaster ¡led ¡to ¡reevaluaLon ¡of ¡all ¡US ¡ NPPs ¡for ¡seismic ¡and ¡flooding ¡(Seismic ¡was ¡already ¡ ongoing ¡through ¡GI-­‑199) ¡

Nuclear ¡Power ¡in ¡the ¡US ¡Today ¡ 6 ¡ ¨ 100 ¡US ¡reactors ¡generaLng ¡16% ¡of ¡total ¡power ¡ ¤ Approximately ¡1/3 ¡BWR ¡and ¡2/3 ¡PWR ¡light ¡water ¡reactors ¡ ¨ 2004 ¡Changes ¡in ¡energy ¡policy ¡started ¡a ¡“nuclear ¡ renaissance” ¡ ¤ New ¡financial ¡incenLves ¡ ¡ ¤ CerLfied ¡design ¡concept ¡ ¡ ¤ Time ¡limits ¡on ¡NRC ¡response ¡ ¨ NRC ¡has ¡applicaLons ¡in-­‑house ¡& ¡has ¡issued ¡approvals ¡ ¤ COL ¡applicaLons ¡(site ¡specific) ¡ ¤ CerLfied ¡design ¡applicaLons ¡(nuclear ¡island) ¡ ¨ 4 ¡New ¡reactors ¡are ¡under ¡construcLon ¡

NRC ¡OrganizaLon ¡ PresidenLal ¡ ¡ Appointees ¡ 7 ¡ (confirmed ¡by ¡senate) ¡ Oversight ¡ Commiiees ¡ ExisLng ¡and ¡ ¡ New ¡Reactor ¡ Licensing ¡ Offices ¡ Incident ¡ ¡ InternaLonal ¡ Response ¡ Programs ¡ Resident ¡ Mining, ¡Waste ¡& ¡ ¡ Research ¡ Inspectors ¡ Safeguards ¡

Regulatory ¡Documents ¡ 8 ¡ ¨ Code ¡of ¡Federal ¡RegulaLons ¡ ¤ 10 ¡CFR ¡parts ¡50 ¡& ¡52, ¡Federal ¡law ¡ ¨ Regulatory ¡Guidance ¡ ¤ States ¡staff ¡posiLons ¡on ¡meeLng ¡the ¡code ¡ ¨ NUREG-­‑Series ¡Documents ¡ ¤ Technical ¡supporLng ¡documents ¡ ¤ NUREG ¡(staff) ¡& ¡NUREG/CR ¡(contractors) ¡ ¨ Standard ¡Review ¡Plan ¡(NUREG ¡0-­‑800) ¡ ¤ NRC ¡review ¡standards ¡for ¡staff ¡ ¨ Plant ¡OperaLng ¡Licenses ¡ ¤ Become ¡part ¡of ¡10CFR ¡(and ¡are ¡therefore ¡federal ¡law) ¡ ¨ CerLfied ¡Designs ¡ ¤ Become ¡part ¡of ¡10CFR ¡

EvoluLon ¡of ¡Design ¡Requirements ¡ 9 ¡

Seismic ¡Design ¡& ¡Assessment ¡Today ¡ 10 ¡ ¨ Seismic ¡safety ¡of ¡NPPs ¡is ¡currently ¡broken ¡into ¡three ¡ consideraLons: ¡Hazard ¡Assessment, ¡Design ¡& ¡Performance ¡ Assurance, ¡ProbabilisLc ¡Risk ¡Analysis ¡ ¨ Seismic ¡safety ¡of ¡NPPs ¡requires ¡that ¡5 ¡criLcal ¡safety ¡ funcLons ¡are ¡maintained. ¡These ¡require ¡many ¡SC1 ¡SSCs ¡ that ¡principally ¡fall ¡into ¡the ¡1 ¡to ¡10Hz ¡frequency ¡range. ¡ ¨ Very ¡rare ¡ground ¡moLons ¡(extreme ¡hazards) ¡and ¡ associated ¡uniquely ¡high ¡performance ¡standards ¡for ¡design ¡ ¨ Use ¡of ¡external ¡and ¡internal ¡events ¡PRAs ¡required ¡for ¡ licensing ¡of ¡new ¡reactors ¡ ¨ Defense-­‑in-­‑defense ¡in ¡depth ¡required ¡(10 ¡CFR ¡50.69), ¡but ¡ not ¡accounted ¡for ¡in ¡PRA ¡

Early ¡Seismic ¡Design ¡ 11 ¡ ¨ The ¡earliest ¡seismic ¡hazard ¡and ¡design ¡guidance ¡came ¡ from ¡the ¡AEC ¡and ¡evolved ¡over ¡the ¡early ¡years. ¡ ¨ Early ¡seismic ¡hazard ¡assessments ¡for ¡the ¡Design ¡Basis ¡ Earthquake ¡(DBE) ¡were ¡determinisLc ¡with ¡standard ¡ spectral ¡shapes ¡Led ¡to ¡a ¡peak ¡ground ¡acceleraLon ¡ (PGA) ¡based ¡on ¡past ¡earthquakes ¡in ¡the ¡region ¡(and ¡a ¡ lot ¡of ¡expert ¡judgment). ¡ ¨ Design ¡approaches ¡were ¡conservaLve ¡with ¡structures ¡ expected ¡to ¡remain ¡in ¡the ¡linear ¡range ¡at ¡the ¡DBE. ¡ Systems ¡and ¡components ¡were ¡designed ¡using ¡ standard ¡pracLce ¡at ¡the ¡Lme. ¡

Early ¡Seismic ¡RegulaLon ¡ 12 ¡ ¨ In ¡1971 ¡the ¡NRC ¡established ¡General ¡Design ¡Criteria ¡ (GDC ¡2), ¡which ¡required ¡that ¡ SSCs ¡important ¡to ¡safety ¡ be ¡designed ¡to ¡withstand ¡the ¡effects ¡of ¡natural ¡ phenomena ¡ ¡with ¡“appropriate ¡consideraLon ¡of ¡the ¡ most ¡severe ¡of ¡the ¡natural ¡phenomena ¡that ¡have ¡been ¡ ¡ historically ¡reported ¡for ¡the ¡site ¡and ¡surrounding ¡ region ¡ with ¡sufficient ¡margin ¡for ¡the ¡limited ¡accuracy ¡ and ¡quanEty ¡of ¡the ¡historical ¡data ¡and ¡the ¡period ¡of ¡ Lme ¡in ¡which ¡the ¡data ¡have ¡been ¡ accumulated” ¡(Appendix ¡A ¡to ¡10 ¡CFR ¡Part ¡50). ¡Codifies ¡ seismic ¡design ¡& ¡requires ¡consideraLon ¡of ¡uncertainty. ¡

Early ¡Seismic ¡RegulaLon ¡ 13 ¡ ¨ In ¡1973, ¡Appendix ¡A ¡to ¡10 ¡CFR ¡Part ¡100, ¡“ Seismic ¡ and ¡Geologic ¡SiEng ¡Criteria ¡for ¡NPPs ” ¡was ¡ established ¡to ¡provide ¡detailed ¡criteria ¡to ¡evaluate ¡ the ¡suitability ¡of ¡proposed ¡sites ¡and ¡the ¡suitability ¡ of ¡the ¡plant ¡design ¡basis ¡established ¡in ¡ consideraLon ¡of ¡seismic ¡and ¡geological ¡ characterisLcs. ¡Codified ¡minimum ¡standards ¡for ¡ site ¡and ¡hazard ¡evaluaLon ¡and ¡site ¡suitability. ¡