Desarrollo y aplicación de herramientas de valoración de riesgos tecnológicos en centrales nucleares españolas a partir de la técnica de

Abstract

The PhD thesis "Desarrollo y aplicación de herramientas de valoración de riesgos tecnológicos en centrales nucleares españolas a partir de la técnica de Análisis Probabilista de Seguridad” results from the research projects carried out between the Nuclear Engineering Research group, which belongs to UPC’s Divisió d’Enginyeria Nuclear, and one of the operator companies of Spanish nuclear power plants during the period of 2013-2017. Both the Secretaria de Recerca i Universitats of the Generalitat de Catalunya and the Ministerio de Econom ía, Industria y Competitividad of the Spanish government are also participants because they have awarded grants for the development of the projects herein presented. The main objective of this PhD thesis is to delve into the field of the risk-informed applications used in nuclear power plants, putting forward, developing, and testing new tools that allow a more detailed awareness and evaluation of nuclear power plants risks so that nuclear power plants can be operation and maintenance safely. For that purpose, the first part of this thesis presents the state of the art of risk-informed applications and their role in the frame of nuclear safety. The second part of the thesis presents the development and results analysis of a pilot probabilistic safety assessment for an independent spent fuel storage installation, which is devoted to store nuclear spent fuel. This assessment, which is pioneer in the Spanish nuclear industry, analyzes the installation’s response to abnormal events, and allows to quantify the risk related to the occurrence of an undesired consequence in this installation. Moreover, this part of the thesis presents a novel contribution to the field of human reliability analysis as applied to probabilistic safety assessment in the form of the development of a human reliability analysis methodology applicable to the storage installation handling operations. It is concluded that the contribution of the storage installation to the risk of radionuclide emission of the whole plant is virtually nonexistent. The third part of the thesis presents the development and application of methodologies and tools derived from fire probabilistic safety assessments whose purpose is to introduce the evaluation of the fire induced risk in the decision-making processes devoted to the configuration of systems, structures, and components in nuclear power plants. Historically, the assessment of the fire induced risk had been either carried out qualitatively or belittled mainly because of the late evolution of the fire induced risk quantitative assessment techniques. In consequence, the tools presented in this thesis are a novel contribution to the field of risk-informed decision making since they provide a quantitative evaluation of the fire induced risk by means of a fire probabilistic safety assessment. Two matrix-shaped novel tools are described and applied to the real case of a Spanish nuclear power plant. The use of these tools demonstrates that number of elements who are significant to the fire induced risk of the plant is small. The projects presented in this PhD thesis as well as others developed through the period 2013-2017 have presented in national and international conferences and have been published in international indexed journals.

La tesi doctoral "Desarrollo y aplicación de herramientas de valoración de riesgos tecnológicos en centrales nucleares españolas a partir de la técnica de Análisis Probabilista de Seguridad" es producte dels projectes d'investigació portats a terme pel Nuclear Engineering Research Group, que pertany a la Divisió d'Enginyeria Nuclear de l'UPC, i una de les empreses operadores de centrals nuclears espanyoles durant el període 2013-2017. També són partícips d'aquesta tesi doctoral tant la Secretaria de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya com el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad del Gobierno de España per prestar financiació per al desenvolupament dels treballs aquí exposats. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és el de profunditzar al camp de les aplicacions informades pel risc utilitzades a centrals nuclears, proposant, desenvolupant, i provant noves eines que permetin conèixer i valorar amb més detall els riscos associats a les mateixes per a que les centrals nuclears puguin seguir sent operades i mantingudes de forma segura. Per donar compliment a aquest objectiu, la primera part de la tesi presenta l’estat de l’art de les aplicacions informades pel risc i la seva implicació en el marc de la seguretat nuclear. La segona part de la tesi presenta el desenvolupament i anàlisi de resultats d’un model pilot d’anàlisi probabilista de seguretat d’un magatzem temporal individualitzat, que es tracta d’una instal·lació d’emmagatzematge de combustible nuclear gastat. Aquest model, que es pioner en el marc de la industria nuclear espanyola, permet analitzar la resposta de la instal·lació davant de successos anormals, i permet quantificar el risc associat a la ocurrència d’una conseqüència no desitjada en aquesta instal·lació. A més, en una contribució novell al camp de l’anàlisi de fiabilitat humana per l’anàlisi probabilista de seguretat, aquesta part de la tesi doctoral presenta el desenvolupament d’una metodologia d’anàlisi de fiabilitat humana que és aplicable a les operacions a portar a terme al context concret d’un magatzem temporal individualitzat. En aquesta part de la tesi es conclou que la contribució del risc del magatzem temporal individualitzat al total del risc de la central nuclear és pràcticament nul·la. La tercera part de la tesi presenta el desenvolupament i aplicació de metodologies i eines, generades mitjançant un anàlisi probabilista de seguretat d’incendis, per incorporar el risc induït per incendis a les pràctiques habituals de presa de decisions al respecte de configuracions de sistemes, components, i estructures, a centrals nuclears. Històricament, la valoració del risc induït per incendis s’ha portat a terme mitjançant metodologies qualitatives o s’ha menyspreat a causa de, principalment, l’evolució tardana de les metodologies quantitatives d’anàlisi de riscos induïts per incendis. Per tant, les eines i metodologies presentades són una contribució novell al camp de la presa de decisions informada pel risc doncs proporcionen una valoració quantitativa del risc d’incendis mitjançant l’eina que suposa l’APS d’incendis. Es proposen i descriuen dues eines novells, en forma de matriu, que s’apliquen al cas real d’una central nuclear espanyola. L’aplicació d’aquestes eines ha conclòs que tot element amb impacte sobre el risc induït per incendis d’aquesta central està localitzat en un grup reduït d’equips, sistemes contra incendis, i zones d’incendi. Els treballs presentats en aquesta tesi doctoral, així com altres desenvolupats durant el període 2013-2017, han estat difosos a diversos congressos nacionals e internacionals, i han estat motiu d’articles de revista internacional i indexada.