La sicurezza delle centrali nuclear

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1 La sicurezza delle centrali nuclear Milano, 5 maggio 2011 Giuseppe Bolla, Senior Advisor Fondazione EnergyLab EnergyLab - Laboratorio dell Energia

2 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

3 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

4 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 La scelta del sito o La progettazione o La fabbricazione, il montaggio ed il collaudo o L esercizio o Il decommissioning o La gestione del combustibile e dei rifiuti radioat

5 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

6 I prodotti radioattivi combustibile sono separati dall ambiente da tre barriere. Incidente: evento non intenzionale, che riduce l integrità di una o più barriere Gli eventi possono essere di origine: Interna: Esterna: L incidente o guaina elemento di combustibile o circuito di ricircolazione o contenitore malfunzionamenti o rotture impianto ed interventi non corretti degli operatori sismi, maremoti, tornado, allagamenti, impatto di aerei, esplosioni

7 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

8 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

9 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

10 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

11 L evoluzione della sicurezza nucleare Negli ultimi anni Maggiore consapevolezza delle interazioni tra organizzazione e comportamento degli individui sp in relazione alla sicurezza Tentativi di quantificare la cultura della sicurezza e verificarne il trend Sviluppo di progetti in grado di ridurre drasticamen conseguenze anche di eventi di fusione nocciolo Emerge maggiormente la problematica del terrorism

12 La Cultura della Sicurezza IAEA INSAG Report (Safety series N 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. 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 Consapevolezza individuale Conoscenza e competenza Impegno dei vertici Motivazione Supervisione Assegnazione delle responsabilità

13 Considerazioni dopo Fukushima

14 Origine Incidente Differenze TMI Chernobyl: Fukushima: malfunzionamenti sistemi impia inadeguatezza sistemi impianto errori umani evento naturale di estrema gravi ha ecceduto assunzioni ambient base del progetto

15 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 Dopo Fukushima: Approfondire guasti di modo comune Riesame critico adeguatezza delle misure di gestione e mitigazione incidenti anche per eventi inverosimili Stress test

16 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: Terremoto Tornado Maremoto Meteorite o caduta aeroplano Esplosione Incendio Software bacato (?)

17 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

18 Ipotesi Eventi iniziatori: Sisma Allagamento Tornado Sisma + allagamento Conseguenti perdite di funzioni di sicurezza: Perdita di alimentazione elettrica Perdita capacità di raffreddamento Combinazione delle due Tutti i reattori e le piscine coinvolti contemporaneamente Area all intorno degradata Stress Test

19 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

20 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

21 Reattori Terza Generazione + EPR Scelte di strategia: massimo sfruttamento economia di scala, sicurezza attiva fortemente ridondata (4100%), 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) = (internal events) (richie Large Release Frequency (LRF) = (internal events)

22 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) = (external events include Large Release Frequency (LRF) = (external events include