Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A framework for assessment of severe accident management effectiveness in Nordic BWR plants
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Physics, Nuclear Power Safety. AlbaNova University Center.ORCID iD: 0000-0002-0683-9136
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Physics, Nuclear Power Safety. AlbaNova University Center.ORCID iD: 0000-0001-8216-9376
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Physics, Nuclear Power Safety. AlbaNova University Center.ORCID iD: 0000-0003-3132-7252
Show others and affiliations
2014 (English)In: PSAM 2014 - Probabilistic Safety Assessment and Management, 2014Conference paper, Published paper (Refereed)
Abstract [en]

In the case of severe accident in Nordic boiling water reactors (BWR), core melt is poured into a deep pool of water located under the reactor. The severe accident management (SAM) strategy involves complex and coupled physical phenomena of melt-coolant-structure interactions sensitive to the transient accident scenarios. Success of the strategy is contingent upon melt release conditions from the vessel which determine (i) if corium debris bed is coolable, and (ii) potential for energetic steam explosion. The goal of this work is to develop a risk-oriented accident analysis framework for quantifying conditional threats to containment integrity for a Nordic-type BWR. The focus is on the process of refining the treatment and components of the framework to achieve (i) completeness, (ii) consistency, and (iii) transparency in the review of the analysis and its results. A two-level coarse-fine iterative refinement process is proposed. First, fine-resolution but computationally expensive methods are used in order to develop computationally efficient surrogate models. Second, coupled modular framework is developed connecting initial plant damage states with respective containment failure modes. Systematic statistical analysis is carried out to identify the needs for refinement of detailed methods, surrogate models, data and structure of the framework to reduce the uncertainty, and increase confidence and transparency in the risk assessment results.

Place, publisher, year, edition, pages
2014.
National Category
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-164083Scopus ID: 2-s2.0-84925071190OAI: oai:DiVA.org:kth-164083DiVA, id: diva2:803394
Conference
12th International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference, PSAM 2014; Sheraton WaikikiHonolulu; United States; 22 June 2014 - 27 June 2014
Note

QC 20150416

Available from: 2015-04-13 Created: 2015-04-13 Last updated: 2019-01-30Bibliographically approved
In thesis
1. Development of Risk Oriented Accident Analysis Methodology for Assessment of Effectiveness of Severe Accident Management Strategy in Nordic BWR
Open this publication in new window or tab >>Development of Risk Oriented Accident Analysis Methodology for Assessment of Effectiveness of Severe Accident Management Strategy in Nordic BWR
2019 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Nordic Boiling Water Reactor (BWR) design employs ex-vessel debris coolability as a severe accident management strategy (SAM). In case of a severe accident, the debris ejected from the vessel are expected to fragment, quench and form a debris bed, which is coolable by a natural circulation of water. Success of the existing SAM strategy depends on melt release conditions from the vessel which determine (i) properties of ejected debris and, thus, ex-vessel debris bed coolability, and (ii) potential for energetic melt-coolant interactions (steam explosion). The strategy involves complex interactions between physical phenomena (deterministic) and transient accident scenarios (probabilistic).The aim of this work is further extension, implementation and application of the Risk-Oriented Accident Analysis Methodology (ROAAM) to assessment of the severe accident management strategy effectiveness. ROAAM was originally developed for rare, high-consequence hazards, where both aleatory (stochastic) and epistemic (modeling) uncertainties play a significant role in the risk assessment. The main purpose of ROAAM is to provide the input material to an underlying decision making regarding current safety design acceptance, procedures and possible design modifications.This work reports results of (i) development and implementation of probabilistic framework (ROAAM+) for streamlining sensitivity analysis, uncertainty quantification and risk analysis; (ii) analysis of in-vessel phase of accident progression and melt release conditions in Nordic BWR reactor design with MELCOR code; (iii) analysis of the effect of melt release conditions predicted by MELCOR code on the risk of ex-vessel steam explosion.In ROAAM+, “full models”, such as MELCOR code, are used to develop computationally efficient “surrogate models” to enable extensive uncertainty quantification and failure domain analysis. ROAAM+ analysis identified specific assumptions in MELCOR models, which are currently the major contributors to the uncertainty in the assessment of the SAM effectiveness.

Abstract [sv]

Den generiska ABB-reaktorn (Nordic BWR) använder inneslutningkyling, tryckavlastning och filtrering av utsläpp som strategi för hantering av svåra haverier. Vid ett svårt haveri kommer härdgrus falla ned i nedre primärutrymmet, fragmentera, och att bilda en s.k. grusbädd där resteffekten kan kylas ned med hjälp av naturlig cirkulation av vattnet i bassängen. Framgången med den befintliga strategin beror på härdsmälteförloppet och härdsmältfrigöring från reaktortanken som bestämmer förutsättningarna för: (i) egenskaper för reaktorgruset och dämed även grusbädden, och (ii) ångexplosioner som kan inträffa när härdsmältan faller ned i nedre primärutrymmet.Strategin är konceptuellt enkel, men den innebär komplexa interaktioner mellan fysiska fenomenen och processer, och är mycket känslig för olycksscenarierna. Den kan inte bedömas med hjälp av separerata probabilistiska eller deterministiska metoder på grund av osäkerhet som uppkommer från interaktioner mellan olycksscenarierna och deterministiska fenomen.Därför har så kallad Risk Oriented Accident Analysis Methodology (ROAAM) som kombinerar probabilistiska med deterministiska metoder föreslagits som riskvärdering och bedömning huruvida strategin ger ett tillräckligt skydd för omgivningen. Denna metodologi (ROAAM) utvecklades för bedömning av sällsynta högkonsekventa händelser där både aleatoriska (stokastiska) och epistemiska (modelleringsrelaterade) osäkerheter spelar en viktig roll i riskbedömningen.Huvudsyftet med ROAAMs användning är att ge indata för ett underliggande beslutsproblem och möjliggöra robust beslutsfattande gällande nuvarande säkerhetsdesign och procedurer samt möjliga konstruktionsändringar.Detta arbete är inriktat på vidareutveckling av ROAAM-metodologin, som innefattar (i) utveckling och genomförande av probabilistiska ramar för riskanalys och kvantifiering i ROAAM+; (ii) analys av svår haveriutveckling i reaktortanken, härdsmälteförloppet och förutsättningarna för härdsmältfrigöring från reaktortank som analyserats med koden MELCOR; och (iii) riskvärdering av ångexplosion i reaktorinneslutning beroende på förutsättningarna för härdsmältfrigöring från reaktortank.I ROAAM+ används "fullmodeller", såsom MELCOR-koden, för att utveckla beräkningseffektiva "surrogatmodeller" för att möjliggöra omfattande analys av osäkerhetsfaktorer och identifiera skadedomäner. ROAAM+ analys identifierade specifika antaganden i MELCOR-modeller, som för närvarande är de viktigaste bidragsgivarna till osäkerheten i bedömningen av SAM-effektiviteten.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2019. p. 77
Series
TRITA-SCI-FOU ; 2019:08
Keywords
Severe accident management, sensitivity, uncertainty, MELCOR, ROAAM, Svår haverihantering, känslighet och osäkerhetsanalys, MELCOR, ROAAM
National Category
Engineering and Technology
Research subject
Physics
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-242353 (URN)978-91-7873-103-9 (ISBN)
Public defence
2019-02-27, FA31, Roslagstullsbacken 21, Stockholm, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note

QC 20190130

Available from: 2019-01-30 Created: 2019-01-30 Last updated: 2019-01-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Scopus

Authority records BETA

Kudinov, PavelGalushin, SergeyVillanueva, Walter

Search in DiVA

By author/editor
Kudinov, PavelGalushin, SergeyVillanueva, WalterPhung, Viet-AnhGrishchenko, Dmitry
By organisation
Nuclear Power Safety
Other Engineering and Technologies not elsewhere specified

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 198 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf