Reactor Safety- Fundamentals Safety goals, principles and - - PowerPoint PPT Presentation

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Image ¡credits ¡go ¡here

Reactor ¡Safety-­‑ ¡Fundamentals ¡

Safety ¡goals, ¡principles ¡and ¡implementa5on… ¡

Victor ¡Hugo ¡Sanchez ¡Espinoza ¡(Karlsruhe ¡Ins5tute ¡of ¡Technology-­‑KIT) ¡

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Re Reactor ¡ ¡Safety: ¡ ¡Main ¡ ¡goals

technical radiological

Limit ¡emissions ¡of ¡radioac6ve ¡substances ¡and ¡ the ¡radiological ¡exposure ¡of ¡the ¡plant ¡operators ¡

§ Control ¡of ¡reac6vity ¡ § Coolability ¡of ¡fuel ¡rods ¡ ¡ § Confinement ¡of ¡radioac6ve ¡material ¡

How ¡to ¡achieve ¡the ¡ safety ¡goals? ¡ § Robust ¡design ¡ § Mul6-­‑barrier ¡ concept ¡ § Defense-­‑in-­‑ depth-­‑concept ¡ ¡ ¡

Basic Safety Functions

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3 ¡

How ¡ ¡to ¡ ¡Achieve ¡ ¡ ¡ ¡Safety ¡ ¡Fu Func;on ¡ ¡ ¡ ¡“CONFI FINEMENT”? ¡ ¡ Mul;-­‑ Mul;-­‑Barrier ¡C arrier ¡Conc ncep ept ¡(1/ t ¡(1/2) 2)

§ Func6ons: ¡

• Safe ¡confinement ¡of ¡radioac6ve

¡ materials ¡

• Shielding ¡

§ Barriers: ¡

• 1: ¡Fuel ¡crystal ¡structure ¡ ¡
• 2: ¡Fuel ¡cladding ¡
• 3: ¡Primary ¡circuit ¡
• 4: ¡Concrete ¡shielding ¡
• 5: ¡Steel ¡liner ¡
• 6: ¡Armed ¡concrete ¡shell ¡

3 ¡

4 ¡

How ¡ ¡to ¡ ¡Achieve ¡ ¡ ¡ ¡Safety ¡ ¡Fu Func;on ¡ ¡ ¡ ¡“CONFI FINMENT”? ¡ ¡ Mul;-­‑ Mul;-­‑barrier ¡c barrier ¡conc ncep ept ¡(2/ t ¡(2/2) 2)

Imbalance between nuclear heat production and heat removal Fuel rod damage may happen ! Local thermal hydraulic conditions Tc > Tc_limit ?

Safety assessment

§ To prevent damage of safety

barrier following systems are designed

• Robust design for normal
• peration
• Limiting and Protection

systems

• Safety systems

DiD

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Integrity ¡of ¡the ¡safety ¡barriers ¡ will ¡be ¡maintained ¡! ¡

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How ¡ ¡to ¡ ¡achieve ¡ ¡ ¡ ¡Safety ¡ ¡Fu Func;on ¡ ¡“SUBCRITICALITY ¡ ¡“?

§ Two ¡independent, ¡redundant ¡and ¡diversitary ¡shutdown ¡systems ¡

System ¡1: ¡

Control ¡and ¡shutdown ¡ system ¡(SCRAM) ¡ consis5ng ¡of ¡Absorber ¡ Rod ¡Clusters ¡

System ¡2: ¡

Fast ¡running ¡boron ¡ ¡ injec5on ¡system: ¡ ¡ assure ¡long ¡term ¡ subcri5cality ¡in ¡case ¡ SCRAM ¡fails ¡

reactor Control rods

Jnjection of soluble B-10 Boron

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How ¡ ¡to ¡ ¡achieve ¡ ¡Safety ¡ ¡Fu Func;on ¡ ¡“COOLABILITY”? ¡ ¡ ¡ ¡ In ¡ ¡the ¡ ¡short-­‑

• ­‑term.

m...

§ In ¡case ¡of ¡Loss ¡of ¡

Coolant ¡Accidents ¡ (LOCA) ¡ ¡

• Emergency core

cooling system (ECCS)

§ Ac5ve ¡redundant ¡ECCS: ¡ ¡

¡

• High-pressure Injection

system (HPIS)

• Low-pressure Injection

system (LPIS) ¡

§ Passive ¡ECCS: ¡

Accumulators ¡

§ Redundancy: ¡4x50 ¡% ¡

Flooding tank empty

Sump

Passive ACCU

Active HPIS Active LPIS

Active Sump Operation

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How ¡ ¡to ¡ ¡achieve ¡ ¡Safety ¡ ¡Fu Func;on ¡ ¡“COOLABILITY”? ¡ ¡ ¡ ¡ In ¡ ¡the ¡ ¡long ¡ ¡term ¡ m ¡...

§ Sump-­‑opera5on ¡mode: ¡

• Sump water gets hotter ¡

¡

§ Residual ¡heat ¡removal ¡system ¡

(RHRS) ¡

• Remove heat from Sump Water
• Two circuits:
• Nuclear intermediate circuit
• Nuclear auxiliary coolant circuit

§ Ul5mate ¡heat ¡sink ¡is ¡the ¡river ¡

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De Defense ¡in ¡Dep ense ¡in ¡Depth ¡Co th ¡Concep ncept ¡( t ¡(DiD DiD): ¡ ): ¡ Sa Safety ¡ ty ¡Le Level ¡ l ¡of ¡ f ¡De Defense nse

Safety ¡Level ¡(SL) ¡ Goal ¡ SL-­‑1: ¡Normal ¡ Opera5on ¡ Preven5on ¡of ¡abnormal ¡

• pera5on ¡

SL-­‑2: ¡Opera5onal ¡

• ccurrences ¡

Preven5on ¡of ¡ ¡DBA ¡ SL-­‑3: ¡Design ¡basis ¡ accidents ¡(DBA) ¡ Control ¡of ¡accidents ¡and ¡ preven5on ¡of ¡DBA ¡ SL-­‑4: ¡Beyond ¡design ¡ basis ¡accidents ¡ Preven5on ¡of ¡core ¡ damage ¡and ¡Mi5ga5on ¡of ¡ radiological ¡ consequences ¡

8 ¡

§ Main pillar to achieve high

safety grade of NPPs

§ In case of accidental situations,

DiD assures that a NPP will be lead to a SAFE STATE

§ In the frame of the DiD-

Concepts, measures and facilities are implemented for each SAFETY LEVEL

9 ¡

De Defense-­‑in-­‑Dep ense-­‑in-­‑Depth ¡Co th ¡Concep ncept ¡( t ¡(DiD DiD)

9 ¡

§ Threefold ¡approach ¡(DiD): ¡

• Conservatism in design principles

Ø Safety level 1 to 3

• Preventive safety principles

Ø Safety level 1 to 3

• Mitigative safety principles

Ø Safety level 4a and 4c

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Design ¡ ¡Principles ¡ ¡of ¡ ¡Safety ¡ ¡Systems ms

Principles Provision for

• Redundancy
• Single failure
• Diversity
• Common cause failures
• Fail safe
• Loss of power supply
• Physical

separation and protection

• Overlapping events
• Automation and

Control

• Human error

EPR: Gen III Reactor

PWR Gen-II: Control rod design 10 ¡