Since the Fukushima Daiichi accident in 2011, concerns for the safety of multi-unit Nuclear Power Plant (NPP) sites have risen. This is because more than 70% of NPP sites are multi-unit sites that have two or more NPP units and a multi-unit accident occurred for the first time. After this accident, Probability Safety Assessment (PSA) has been considered in many countries as one of the tools to quantitatively assess the safety for multi-unit NPP sites. One of the biggest concerns for a multi-unit accident such as Fukushima is that the consequences (health and economic) will be significantly higher than in the case of a single-unit accident. However, many studies on multi-unit PSA have focused on Level 1 & 2 PSA, and there are many challenges in terms of public acceptance due to various speculations without an engineering background. In this study, two kinds of multi-unit Level 3 PSA for multi-unit site have been carried out. The first case was the estimation of multi-unit risk with conservative assumptions to investigate the margin between multi-unit risk and QHO, and the other was to identify the effect of time delays in releases between NPP units on the same site. Through these two kinds of assessments, we aimed at investigating the level of multi-unit risk and understanding the characteristics of risk in a multiunit context.
Jung, Woo Sik;Lee, Hye Rin;Kim, Jae-Ryang;Lee, Gee Man
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.10
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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.
Kim, Dong-San;Han, Sang Hoon;Park, Jin Hee;Lim, Ho-Gon;Kim, Jung Han
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.8
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pp.1217-1233
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2018
Following a surge of interest in multi-unit risk in the last few years, many recent studies have suggested methods for multi-unit probabilistic safety assessment (MUPSA) and addressed several related aspects. Most of the existing studies though focused on two-unit nuclear power plant (NPP) sites or used rather simplified probabilistic safety assessment (PSA) models to demonstrate the proposed approaches. When considering an NPP site with three or more units, some approaches are inapplicable or yield very conservative results. Since the number of such sites is increasing, there is a strong need to develop and validate practical approaches to the related MUPSA. This article provides several detailed approaches that are applicable to multi-unit Level 1 PSA for sites with up to six or more reactor units. To validate the approaches, a multi-unit Level 1 PSA model is developed and the site core damage frequency is estimated for each of four representative multi-unit initiators, as well as for the case of a simultaneous occurrence of independent single-unit initiators in multiple units. For this purpose, an NPP site with six identical OPR-1000 units is considered, with full-scale Level 1 PSA models for a specific OPR-1000 plant used as the base single-unit models.
Kim, Sung-yeop;Jung, Yong Hun;Han, Sang Hoon;Han, Seok-Jung;Lim, Ho-Gon
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.8
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pp.1246-1254
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2018
The importance of performing Level 3 probabilistic safety assessments (PSA) along with a general interest in assessing multi-unit risk has been sharply increasing after the Fukushima Daiichi nuclear power plant (NPP) accident. However, relatively few studies on multi-unit Level 3 PSA have been performed to date, reflecting limited scenarios of multi-unit accidents with higher priority. The major difficulty to carry out a multi-unit Level 3 PSA lies in the exponentially increasing number of multi-unit accident combinations, as different source terms can be released from each NPP unit; indeed, building consequence models for the astronomical number of accident scenarios is simply impractical. In this study, a new approach has been developed that employs the look-up table method to cover every multi-unit accident scenario. Consequence results for each scenario can be found on the table, established with a practical amount of effort, and can be matched to the frequency of the scenario. Preliminary application to a six-unit NPP site was carried out, where it was found that the difference between full-coverage and cut-off cases could be considerably high and therefore influence the total risk. Additional studies should be performed to fine tune the details and overcome the limitations of the approach.
The objective of this paper is to suggest a new quantification method for multi-unit probabilistic safety assessment (PSA) that removes the overestimation error caused by the existing delete-term approximation (DTA) based quantification method. So far, for the actual plant PSA model quantification, a fault tree with negates have been solved by the DTA method. It is well known that the DTA method induces overestimated core damage frequency (CDF) of nuclear power plant (NPP). If a PSA fault tree has negates and non-rare events, the overestimation in CDF drastically increases. Since multi-unit seismic PSA model has plant level negates and many non-rare events in the fault tree, it should be very carefully quantified in order to avoid CDF overestimation. Multi-unit PSA fault tree has normal gates and negates that represent each NPP status. The NPP status means core damage or non-core damage state of individual NPPs. The non-core damage state of a NPP is modeled in the fault tree by using a negate (a NOT gate). Authors reviewed and compared (1) quantification methods that generate exact or approximate Boolean solutions from a fault tree, (2) DTA method generating approximate Boolean solution by solving negates in a fault tree, and (3) probability calculation methods from the Boolean solutions generated by exact quantification methods or DTA method. Based on the review and comparison, a new intersection removal by probability (IRBP) method is suggested in this study for the multi-unit PSA. If the IRBP method is adopted, multi-unit PSA fault tree can be quantified without the overestimation error that is caused by the direct application of DTA method. That is, the extremely overestimated CDF can be avoided and accurate CDF can be calculated by using the IRBP method. The accuracy of the IRBP method was validated by simple multi-unit PSA models. The necessity of the IRBP method was demonstrated by the actual plant multi-unit seismic PSA models.
Compared to a single nuclear power plant (NPP) risk, the commonalities existing in the multiple NPPs attribute the characteristics of the multi-unit risk. If there is no commonality among the multiple NPPs, there will be no dependency among the risks of multiple NPPs. Therefore, understanding the commonality causing multi-unit events is essential to assessing the multi-unit risk, and identifying the characteristics of the multi-unit risk is necessary not only to select the scope and method for the multi-unit risk assessment, but also to analyze the data of the multi-unit events. In order to develop Korea-specific multi-unit risk assessment technology, we analyze the multi-unit commonalities included in the operational experiences of domestic NPPs. We identified 58 cases of multi-unit events through detailed review of domestic nuclear power plant event reports over the past 10 years, and the multi-unit events were classified into six commonalities to identify Korea-specific characteristics of multi-unit events. The identified characteristics can be used to understand and manage domestic multi-unit risks. It can also be used as a basis for modeling multi-unit events for multi-unit risk assessment.
Since the Fukushima Daiichi accident, there has been an emphasis on the risk resulting from multi-unit accidents. Human reliability analysis (HRA) is one of the important issues in multi-unit probabilistic safety assessment (MUPSA). Hence, there is a need to properly identify all the human and organizational factors relevant to a multi-unit incident scenario in a nuclear power plant (NPP). This study identifies and categorizes the human and organizational factors relevant to a multi-unit incident scenario of NPPs based on a review of relevant literature. These factors are then analyzed to ascertain all possible unit-to-unit interactions that need to be considered in the multi-unit HRA and the pattern of interactions. The human and organizational factors are classified into five categories: organization, work device, task, performance shaping factors, and environmental factors. The identification and classification of these factors will significantly contribute to the development of adequate strategies and guidelines for managing multi-unit accidents. This study is a necessary initial step in developing an effective HRA method for multiple NPP units in a site.
Level 3 Probabilistic Safety Assessment (PSA) is performed for the risk assessment that calculates radioactive material dispersion to the environment. This risk assessment is performed with a tool of MELCOR Accident Consequence Code System (MACCS2 or WinMACCS). For the off-site consequence analysis of multi-unit nuclear power plant (NPP) accident, the single location (Center Of Mass, COM) method has been usually adopted with the assumption that all the NPPs in the nuclear site are located at the same COM point. It was well known that this COM calculation can lead to underestimated or overestimated radionuclide concentration. In order to overcome this underestimation or overestimation of radionuclide concentrations in the COM method, Multiple Location (ML) method was developed in this study. The radionuclide concentrations for the individual NPPs are separately calculated, and they are summed at every location in the nuclear site by the post-processing of radionuclide concentrations that is based on two-dimensional Gaussian Plume equations. In order to demonstrate the efficiency of the ML method, radionuclide concentrations were calculated for the six-unit NPP site, radionuclide concentrations of the ML method were compared with those by COM method. This comparison was performed for conditions of constant weather, yearly weather in Korea, and four seasons, and the results were discussed. This new ML method (1) improves accuracy of radionuclide concentrations when multi-unit NPP accident occurs, (2) calculates realistic atmospheric dispersion of radionuclides under various weather conditions, and finally (3) supports off-site emergency plan optimization. It is recommended that this new method be applied to the risk assessment of multi-unit NPP accident. This new method drastically improves the accuracy of radionuclide concentrations at the locations adjacent to or very close to NPPs. This ML method has a great strength over the COM method when people live near nuclear site, since it provides accurate radionuclide concentrations or radiation doses.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.1
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pp.107-120
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2019
The decommissioning of one nuclear power plant in a multi-unit nuclear power plant (multi-unit NPP) site may pose radiation exposure risk to decommissioning workers. Thus, it is essentially required to evaluate the exposure dose of decommissioning workers of operating multi-unit NPPs nearby. The ENDOS program is a dose evaluation code developed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). As two sub-programs of ENDOS, ENDOS-ATM to anticipate atmospheric transport and ENDOS-G to calculate exposure dose by gaseous radioactive effluents are used in this study. As a result, the annual maximum individual dose for decommissioning workers is estimated to be $2.31{\times}10^{-3}mSv{\cdot}y^{-1}$, which is insignificant compared with the effective dose limit of $1mSv{\cdot}y^{-1}$ for the public. Although it is revealed that the exposure dose of operating multi-unit NPPs does not result in a significant impact on decommissioning workers, closer examination of the effect of additional exposure due to actual demolition work is required. The calculation method of this study is expected to be utilized in the future for planned decommissioning projects in Korea. Because domestic NPPs are located in multi-unit sites, similar situations may occur.
Cho, Jaehyun;Han, Sang Hoon;Kim, Dong-San;Lim, Ho-Gon
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.8
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pp.1234-1245
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2018
The risk of multi-unit nuclear power plants (NPPs) at a site has received considerable critical attention recently. However, current probabilistic safety assessment (PSA) procedures and computer code do not support multi-unit PSA because the traditional PSA structure is mostly used for the quantification of single-unit NPP risk. In this study, the main purpose is to develop a multi-unit Level 2 PSA method and apply it to full-power operating six-unit OPR1000. Multi-unit Level 2 PSA method consists of three steps: (1) development of single-unit Level 2 PSA; (2) extracting the mapping data from plant damage state to source term category; and (3) combining multi-unit Level 1 PSA results and mapping fractions. By applying developed multi-unit Level 2 PSA method into six-unit OPR1000, site containment failure probabilities in case of loss of ultimate heat sink, loss of off-site power, tsunami, and seismic event were quantified.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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