Presentazione di PowerPoint

La sicurezza delle centrali nuclear
Milano, 5 maggio 2011
Giuseppe Bolla, Senior Advisor – Fondazione EnergyLab
EnergyLab - Laboratorio dell’Energia
Il sistema integrato di gestione in campo nu
La sicurezza nucleare assieme alla radioprotezio
parte di un sistema di gestione integrato
• La sicurezza degli impianti, intesa principa
come Difesa in Profondità
• La radioprotezione
• La sicurezza convenzionale
• La Garanzia della Qualità
• La security
Sicurezza Nucleare
Unico problema : rilascio di prodotti radioatt
sicurezza della popolazione
sicurezza del personale
incidenza dell’impianto
sul costo kWh
(costo componenti e costo
mancata produzione)
sicurezza dell’impian
difficoltà riparazio
sostituzione per
attivazione
Sicurezza Nucleare
La sicurezza “nucleare”, cioè la protezione dagli effe
delle radiazioni ionizzanti sia in fase di normale eser
che in quella incidentale, è sviluppata in ogni mome
ciclo di vita di un impianto nucleare ed in particolar
una centrale nucleare
o
o
o
o
o
o
La scelta del sito
La progettazione
La fabbricazione, il montaggio ed il collaudo
L’esercizio
Il decommissioning
La gestione del combustibile e dei rifiuti radioat
Dalla progettazione all’esercizio
La progettazione tiene in conto gli aspetti di sicurezza
tramite una serie di criteri ingegneristici
Analisi di sicurezza di tipo deterministi
probabilistico affiancano il processo di
progettazione e garantiscono il rispetto
obiettivi di sicurezza
I margini di progetto, la qualità di fabbricazione, i colla
e le verifiche sono graduati in relazione all’importanza
la sicurezza del componente o della struttura
L’incidente
I prodotti radioattivi combustibile sono separati
dall’ambiente da tre barriere.
o guaina elemento di combustibile
o circuito di ricircolazione
o contenitore
¾ Incidente: evento non intenzionale, che riduce
l’integrità di una o più barriere
Gli eventi possono essere di origine:
Interna: malfunzionamenti o rotture impianto
ed interventi non corretti degli operatori
Esterna: sismi, maremoti, tornado, allagamenti,
impatto di aerei, esplosioni
Contenitore
In realtà si deve parlare di sistema di contenimento, che è costituito
la struttura del contenitore o il contenitore vero e proprio
i sistemi attivi per l’isolamento del contenitore
i sistemi di estrazione dell’energia dal contenitore
i sistemi per ridurre i rilasci di radionuclidi verso l’esterno
i sistemi di controllo dei gas infiammabili (idrogeno)
Le funzioni del sistema di contenimento sono le seguenti:
evitare significativi rilasci di radionuclidi all’ambiente e minimizzare quelli con
mantenere l’integrità strutturale, la tenuta, il supporto ai sistemi e componenti
permettere l’estrazione dell’energia e il raffreddamento del reattore
evitare i rilasci in caso di eventi esterni
fornire lo schermaggio per il personale e il pubblico anche in seguito all’incident
I Piani di Emergenza
La sicurezza viene garantita anche attraverso la
predisposizione di Piani di Emergenza
Piano di Emergenza Interno
Principalmente orientato ad assicurare il
controllo dell’incidente e la protezione dei
lavoratori
Piano di Emergenza Esterno
Principalmente orientato a prevenire per
quanto possibile danni alla popolazione tra
interventi opportunamente pianificati
L’evoluzione della sicurezza nucleare
Negli anni ’60
La sicurezza è basata sulla buona pratica industriale e no
è un approccio sistematico all’analisi di sicurezza; la
sicurezza è basata sull’analisi del massimo incidente cre
Negli anni ’70
La sicurezza comincia ad essere basata anche su una ana
di affidabilità dei sistemi
Inizia l’analisi dei rischi (Rapporto Rasmussen – WASH
e si comincia a valutare le conseguenze di un incidente d
fusione nocciolo
Si inizia a valutare un ventaglio di incidenti più vasto
L’attenzione al fattore umano è ancora piuttosto limitata
L’evoluzione della sicurezza nucleare
Negli anni ’80
o Dopo l’incidente di TMI emerge il concetto di “errore um
o Si studia meglio l’interfaccia uomo-macchina e si miglior
sistemi informativi degli operatori
o Si studiano i sistemi organizzativi ed in particolare quell
avviare in caso di emergenza (ad es. i Piani di Emergenz
o Si avviano sistemi di analisi dell’esperienza operativa
o Si cominciano ad introdurre sistemi per mitigare gli incid
severi nelle centrali in esercizio
ad es. sistemi di filtraggio dell’atmosfera del
contenitore, sistemi di monitoraggio con camp
misura allargati, sistemi di controllo dell’idrog
L’evoluzione della sicurezza nucleare
Negli ultimi anni
¾ Maggiore consapevolezza delle interazioni tra
organizzazione e comportamento degli individui sp
in relazione alla sicurezza
¾ Tentativi di quantificare la cultura della sicurezza e
verificarne il trend
¾ Sviluppo di progetti in grado di ridurre drasticamen
conseguenze anche di eventi di fusione nocciolo
¾ Emerge maggiormente la problematica del terrorism
La Cultura della Sicurezza
IAEA INSAG Report (Safety series Nr 75 - INSAG 4, 1991)
“La Safety Culture è l’insieme delle caratteristiche ed attitudini delle
organizzazioni e degli individui che stabilisce che, con assoluta prior
problematiche di sicurezza degli impianti nucleari ricevano l’attenzi
meritano in relazione alla loro importanza.”
p
Tutti i problemi di sicurezza derivano in un modo o nell’a
dal fattore umano, ma è anche il fattore umano che nella
stragrande maggioranza dei casi pone rimedio a questi er
L’attenzione alla sicurezza coinvolge i seguenti elementi
¾ Consapevolezza individuale
¾ Conoscenza e competenza
¾ Impegno dei vertici
¾ Motivazione
¾ Supervisione
¾ Assegnazione delle responsabilità
Considerazioni dopo Fukushima
Origine Incidente
Differenze
TMI – Chernobyl:
malfunzionamenti sistemi impia
inadeguatezza sistemi impianto
errori umani
Fukushima:
evento naturale di estrema gravi
ha ecceduto assunzioni ambient
base del progetto
Azioni conseguenti
Dopo TMI-Chernobyl:
per impianti in esercizio/in costruzione
• Individuare le deficienze di concezione o realizzazione
• Identificare reali possibilità di adeguamento tramite modi
di impianto e adozione di particolari misure gestione inci
D
Dopo
Fukushima:
Approfondire guasti di modo comune
Riesame critico adeguatezza delle misure di gestione e
mitigazione incidenti anche per eventi ‘inverosimili’
Stress test
I Guasti di Modo Comune
Grande attenzione nel progetto perché possono
mettere fuori servizio tutti i sistemi di protezio
che se pur basati sulla separazione, diversità e
ridondanza possono diventare inefficaci.
Eventi principali che possono determinarli:
¾ Terremoto
¾ Tornado
¾ Maremoto
¾ Meteorite o caduta aeroplano
¾ Esplosione
¾ Incendio
¾ Software bacato (?)
Stress Test
Decisi dalla Comunità Europea
Proposta WENRA
Per reattori in esercizio /costruzione:
1.
Ipotizzare in modo deterministico scenari estremi di eve
di là delle ipotesi di progetto che portano alla perdita de
funzioni di sicurezza dell’impianto e a incidente severo
2.
valutare margini esistenti, adeguatezza misure previste
gestione degli scenari ipotizzati, possibilità di
adeguamenti/miglioramenti
Stress Test
Ipotesi
Eventi iniziatori:
¾ Sisma
¾ Allagamento
¾ Tornado
¾ Sisma + allagamento
Conseguenti perdite di funzioni di sicurezza:
¾ Perdita di alimentazione elettrica
¾ Perdita capacità di raffreddamento
¾ Combinazione delle due
Tutti i reattori e le piscine coinvolti contemporaneamente
Area all’intorno degradata
Reattori Terza Generazione +
Tecnologia nata per superare deficienze di concezione/realiz
dopo TMI-Chernobyl
Fronteggiano eventi fusione nocciolo (incidenti severi)
EUR prevedono
siano minimizzate le azioni di evacuazione
d’emergenza nelle zone a distanze superiori a
dal reattore nel caso di rilasci radioattivi imm
non sia necessario l’allontanamento temporan
persone presenti nelle zone a distanze superio
tre chilometri dal reattore
non sia necessaria nessuna azione a lungo ter
nelle aree poste oltre gli 800 m dal reattore
Reattori Terza Generazione +
Ciò viene assicurato attraverso :
™ separazione quanto più possibile netta tra i sistemi che hanno p
obiettivo la prevenzione degli incidenti, da quelli che (indipend
dalla ragione per cui un incidente è avvenuto) sono in grado di
le conseguenze sulla popolazione e sull’ambiente
™ miglioramento caratteristiche di sicurezza intrinseca e passiva,
adozione di sistemi attivi di sicurezza ridondanti, separati e div
™ predisposizione di modalità di refrigerazione del nocciolo fuso
caso di fallimento dei sistemi di rimozione del calore residuo d
combustibile e suo esteso danneggiamento o fusione, sarebbe p
assicurarne il raffreddamento senza che il contenitore risulti da
™ adozione di sistemi di contenimento capaci di resistere ad alte
di vapore e al rilascio di idrogeno: non sarebbe quindi necessar
ricorrere a sfiato del contenitore primario per prevenirne il
danneggiamento
Reattori Terza Generazione +
EPR
Scelte di strategia:
massimo sfruttamento economia di scala,
sicurezza attiva fortemente ridondata (4u
u100%),
incidenti severi trattati “ex-vessel” (core catcher)
4 loop
Doppio contenitore cemento armato
Sistemi sicurezza attivi in 4 edifici separati attorno al reattore
Capacità 50% combustibile MOX (riciclo U, Pu)
Miglior sfruttamento combustibile (60 GWd/tU)
60 anni vita
Tempo costruzione (dichiarato): 54 mesi
Core Damage Frequency (CDF) = 5.8u10-7 (internal events) (richie
Large Release Frequency (LRF) = 2.7u10-8 (internal events)
Reattori Terza Generazione +
AP1000
Scelte di strategia:
riduzione complessità sistema e numero componenti,
massima modularità costruzione,
impiego sistemi a sicurezza passiva,
incidenti severi trattati “in-vessel” (core retention)
2 loop, pompe senza tenuta
Contenitore con raffreddamento convezione naturale
Sistema depressurizzazione rapida (ADS)
Capacità 50% combustibile MOX (riciclo U, Pu) in studio
Miglior sfruttamento combustibile (60 GWd/tU)
60 anni vita
Tempo costruzione (dichiarato): 36 mesi
Core Damage Frequency (CDF) = 5u10-7 (external events include
Large Release Frequency (LRF) = 6u10-8 (external events include