大型高速炉のレベル-1 PSA概括評価(II) 水・蒸気系を考慮したPLOHS発生頻度

Level-1 PSA on large fast breeder reactor (II); Evaluation of PLOHS frequency with the water steam system with decay heat removal capability

日置 一雅 

Hioki, Kazumasa

平成4年度から大型高速炉プラントを対象として確立論的安全評価(PSA)を実施している。本研究の目的は、概念設計段階のプラントにPSA手法を適用し、システムモデルを作成し、これに基づく定量解析により、系統的な評価・分析を行い、プラントの信頼性・安全性の向上に有効な知見を提供し、基本設計への反映に役立てることにある。解析対象プラントは、プラント工学室が主体となって平成2年度から実施してきた「大型炉設計研究」の60万kWe級の大型高速炉とした。原子炉停止後24時間程度は水・蒸気系のみでも崩壊熱が除去できるとして評価すると、崩壊熱除去系の機能喪失確率は約2桁低減する。しかし、起因事象により水・蒸気系が使用できない場合の崩壊熱除去系の機能喪失確率に対しては、補助冷却設備(ACS)の空気冷却器のベーン・ダンパ・ナトリウム止め弁の共通要因故障が支配的となり,PLOHS発生頻度は約3分の1にしか減少しない。したがって、共通要因故障を排除することが最も重要である。空気冷却器まわりの機器を多様化し、共通要因故障を排除できたとすると、ACSに水・蒸気系が加わることにより、崩壊熱除去系の多重度が増すため、PLOHS発生頻度は水・蒸気系に期待しない場合より約2桁小さくなる。このとき、成功基準が最も厳しい原子炉停止直後の機能喪失確率が支配的となる。PLOHS発生頻度を低減するには、原子炉停止直後の崩壊熱除去系の多重度を増すことが効果的である。先行炉の評価例から、熱流力解析による最確値評価では成功基準は緩和され、原子炉停止直後からACS1ループの自然循環により崩壊熱が除去できる可能性があるという知見が得られている。この条件であればPLOHS発生頻度は約10の-7乗/炉年という十分に低いレベルになることを示した。以上のような評価作業を実施することにより、プラントの信頼性・安全性の向上に有効な知見を提供し、基本設計への反映に役立てる見通しを得た。

The Systems Analysis Section has been performing a probabilistic Safety Assessment (PSA) on a large fast breeder reactor (FBR) since JFY 1992. The objective of the study is to apply the PSA method to a plant in a conceptual design stage, develop system models, perform quantitative analyses and systematic evaluation, supply valuable insights to enhance reliability and safety, and reflect them to the basic design. The plant analyzed is a 600MWe class large FBR designed by the Plant Engineering Section in the "Large FBR design study" that has been performed since JFY 1990. The failure probability of the Decay Heat Removal System (DHRS) can be reduced approximately two orders if the Water Steam System (WSS) can remove the decay heat for the first 24 hours. The frequency of PLOHS, however, is not reduced to less than one third because the WSS cannot be used for some initiating events and the PLOHS frequency is dominated by the failure probability of DHRS without the WSS. The failure probability of DHRS is dominated by the common cause failures (CCFs) of vanes, dampers and valves around the air-coolers in the Auxiliary Cooling System (ACS). Therefore it is most important to eliminate the CCFs. Assuming that the CCFs have been eliminated by diversifying the components, the frequencies of PLOHS were evaluated. An analysis has shown that if the WSS can remove the decay heat alone, the PLOHS frequency is reduced approximately two orders. In this case the PLOHS frequency is dominated by the failure probability of the DHRS right after the reactor shutdown. The most effective way to reduce the PLOHS frequency is to increasc the redundancy of the DHRS for the first few hours after reactor shutdown. It is known through the experience of preceding plants that the success criteria can be relaxed to one loop natural circulation instead of forced circulation in the best estimate evaluation. It was shown that under such condition, the PLOHS frequency can be as low as 10 ...