Park, Yerim;Shin, Hoyoung;Kim, Seungwoo;Jin, Youngho;Kim, Dong Ha;Jae, Moosung
Nuclear Engineering and Technology
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제53권9호
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pp.2859-2865
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2021
One of the important issues raised from the Fukushima-Daiichi accident is the safety of multi-unit sites when simultaneous accidents occur at the site and recently a multi-unit PSA methodology is being developed worldwide. Since all operation modes of the plant should be considered in the multi-unit PSA, the accident analysis needs to be performed for shutdown operation modes, too. In this study, a station blackout during the mid-loop operation is selected as a reference scenario. The overall accident progression for the mid-loop operation is slower than that for the full-power operation because the residual heat per mass of coolant is about 6 times lower than that in the mid-loop scenario. Though the fractions of Cs released from the core to the RCS in both operation modes are almost the same, the amount of Cs delivered to the containment atmosphere is quite different due to the chemisorption in the RCS. While 45.5% of the initial inventory is chemisorbed on the RCS surfaces during the full-power operation, only 2.2% during the mid-loop operation. The containment remains intact during the mid-loop operation, though 83.9% of Cs is delivered to the containment.
Lessons learned from the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident directed that multiple failures should be considered more seriously rather than single failure in the licensing bases and safety cases because attempts to take accident management measures could be unsuccessful under the high radiation environment aggravated by multiple failures, such as complete loss of electric power, uncontrollable loss of coolant inventory, failure of essential safety function recovery. In the case of the complete loss of electric power called station blackout (SBO), if there is no mitigation action for recovering safety functions, the reactor core would be overheated, and severe fuel damage could be anticipated due to the failure of the active heat sink. In such a transient condition at CANDU-6 plants, the seal failure of the primary heat transport (PHT) pumps can facilitate a consequent increase in the fuel sheath temperature and eventually lead to degradation of the fuel integrity. Therefore, it is necessary to specify the regulatory guidelines for multiple failures on a licensing basis so that licensees should prepare the accident management measures to prevent or mitigate accident conditions. In order to explore the efficiency of implementing accident management strategies for CANDU-6 plants, this study proposed a realistic accident analysis approach on the SBO transient with multiple-failure sequences such as seal failure of PHT pumps without operator's recovery actions. In this regard, a comparative study for two PHT pump seal failure modes with and without coolant seal leakage was conducted using a best-estimate code to precisely investigate the behaviors of thermal-hydraulic parameters during transient conditions. Moreover, a sensitivity analysis for different PHT pump seal leakage rates was also carried out to examine the effect of leakage rate on the system responses. This study is expected to provide the technical bases to the accident management strategy for unmitigated transient conditions with multiple failures.
The events at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011 point out, among other matters, that concurrent accidents at multiple units of a site can occur in reality. Although site risk has been deterministically considered to some extent in nuclear power plant siting and design, potential occurrence of multi-unit accident sequences at a site was not investigated in sufficient detail thus far in the nuclear power community. Therefore, there is considerable worldwide interest and research effort directed toward multi-unit site risk assessment, especially in the countries with high-density nuclear-power-plant sites such as Korea. As the technique of probabilistic safety assessment (PSA) has been successfully applied to evaluate the risk associated with operation of nuclear power plants in the past several decades, the PSA having primarily focused on single-unit risks is now being extended to the multi-unit PSA. In this paper we first characterize the site risk with explicit consideration of the risk associated with spent fuel pools as well as the reactor risks. The status of multi-unit risk assessment is discussed next, followed by a description of the emerging issues relevant to the multi-unit risk evaluation from a practical standpoint.
The Fukushima Daiichi accident in 2011 revealed some vulnerabilities of existing Nuclear Power Plants (NPPs) under extended Station Blackout (SBO) accident conditions. One of the key Severe Accident Management (SAM) strategies developed post Fukushima accident is the In-Vessel Retention (IVR) Strategy which aims to retain the structural integrity of the Reactor Pressure Vessel (RPV). RELAP/SCDAPSIM/MOD3.4 is selected to predict the thermal-hydraulic response of APR1400 undergoing an extended SBO. To assess the effectiveness of the IVR strategy, it is essential to quantify the underlying uncertainties. In this work, both the epistemic and aleatory uncertainties are considered to identify the success window of the IVR strategy. A set of in-vessel relevant phenomena were identified based on Phenomena Identification and Ranking Tables (PIRT) developed for severe accidents and propagated through the thermal-hydraulic model using Wilk's sampling method. For this work, a Systems Engineering (SE) approach is applied to facilitate the development process of assessing the reliability and robustness of the APR1400 IVR strategy. Specifically, the Kossiakoff SE method is used to identify the requirements, functions and physical architecture, and to develop a design verification and validation plan. Using the SE approach provides a systematic tool to successfully achieve the research goal by linking each requirement to a verification or validation test with predefined success criteria at each stage of the model development. The developed model identified the conditions necessary for successful implementation of the IVR strategy which maintains the vessel integrity and prevents a melt-through.
A long term passive cooling system is considered as the most important safety feature for the nuclear design after the Fukushima Daiichi nuclear power plant accident in 2011. The conventional active pump driven safety systems are not available during a station Black Out (SBO) accident. The current design requirement on cooling time of the Passive Auxiliarly Feedwater System (PAFS) is about 8 hours only. To meet the 72 hours cooling time, the pool capacity of cooling water tank should be increased as much as 3~4 times larger than that of current water cooling tank. In order to extend the cooling time for 72 hours, a new passive air-water combined cooling system is proposed. This paper provides the feasibility of the combined passive air-water cooling system. The current pool capacity of water cooling system is preserved, and the cooling capability is extended by an additional air cooler.
Jung, Woo Sik;Lee, Hye Rin;Kim, Jae-Ryang;Lee, Gee Man
Nuclear Engineering and Technology
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제52권10호
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pp.2221-2229
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2020
After the Fukushima Daiichi nuclear power plant (NPP) accident, level 3 probabilistic safety assessment (PSA) has emerged as an important task in order to assess the risk level of the multi-unit NPPs in a single nuclear site. Accurate calculation of the radionuclide concentrations and exposure doses to the public is required if a nuclear site has multi-unit NPPs and large number of people live near NPPs. So, there has been a great need to develop a new method or procedure for the fast and accurate offsite consequence calculation for the multi-unit NPP accident analysis. Since the multi-unit level 3 PSA is being currently performed assuming that all the NPPs are located at the same position such as a center of mass (COM) or base NPP position, radionuclide concentrations or exposure doses near NPPs can be drastically distorted depending on the locations, multi-unit NPP alignment, and the wind direction. In order to overcome this disadvantage of the COM method, the idea of a new multiple location (ML) method was proposed and implemented into a new tool MURCC (multi-unit radiological consequence calculator). Furthermore, the MURCC code was further improved for the multi-unit level 3 PSA that has the arbitrary number of multi-unit NPPs. The objectives of this study are to (1) qualitatively and quantitatively compare COM and ML methods, and (2) demonstrate the strength and efficiency of the ML method. The strength of the ML method was demonstrated by the applications to the multi-unit long-term station blackout (LTSBO) accidents at the four-unit Vogtle NPPs. Thus, it is strongly recommended that this ML method be employed for the offsite consequence analysis of the multi-unit NPP accidents.
Background: For radiological protection and control, the International Commission on Radiological Protection (ICRP) provides the nominal risk coefficients related to radiation exposure, which can be extrapolated using the excess relative risk and excess absolute risk obtained from the Life Span Study of atomic bomb survivors in Hiroshima and Nagasaki with the dose and dose-rate effectiveness factor (DDREF). Materials and Methods: Since it is impossible to directly estimate the radiation risk at doses less than approximately 100 mSv only from epidemiological knowledge and data, support from radiation biology is absolutely imperative, and thus, several national and international bodies have advocated the importance of bridging knowledge between biology and epidemiology. Because of the accident at the Tokyo Electric Power Company (TEPCO)'s Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in 2011, the exposure of the public to radiation has become a major concern and it was considered that the estimation of radiation risk should be more realistic to cope with the prevailing radiation exposure situation. Results and Discussion: To discuss the issues from wide aspects related to radiological protection, and to realize bridging knowledge between biology and epidemiology, we have established a research group to develop low-dose and low-dose-rate radiation risk estimation methodology, with the permission of the Japan Health Physics Society. Conclusion: The aim of the research group was to clarify the current situation and issues related to the risk estimation of low-dose and low-dose-rate radiation exposure from the viewpoints of different research fields, such as epidemiology, biology, modeling, and dosimetry, to identify a future strategy and roadmap to elucidate a more realistic estimation of risk against low-dose and low-dose-rate radiation exposure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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