Jiaqun Wang;Qianglong Wang;Jinrong Qiu;Jin Wang;Fang Wang;Yazhou Li
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.2047-2052
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2023
Risk-informed approach has been widely applied in the safety design, regulation, and operation of nuclear reactors. It has been commonly accepted that risk-informed design optimization should be used in the innovative reactor designs to make nuclear system highly safe and reliable. In spite of the risk-informed approach has been used in some advanced nuclear reactors designs, such as Westinghouse IRIS, Gen-IV sodium fast reactors and lead-based fast reactors, the process of risk-informed design of nuclear reactors is hardly to carry out when passive system reliability should be integrated in the framework. A practical method for new passive safety reactors based on probabilistic safety assessment (PSA) and passive system reliability analyze linking is proposed in this paper. New three-dimension frequency-consequence curve based on risk concept with three variables is used in this method. The proposed method has been applied to the determination optimization of design options selection in a 10 MWth lead-based research reactor(LR) to obtain one optimized system design in conceptual design stage, using the integrated reliability and probabilistic safety assessment program RiskA, and the computation resources and time consumption in this process was demonstrated reasonable and acceptable.
Safety classification of systems, structures, and components (SSC) is an essential activity for nuclear reactor design and operation. The current regulatory trend is to require risk-informed safety classification that considers first, the severity, but also the frequency of SSC failures. While safety classification for nuclear power plants is covered in many regulatory and scientific publications, research reactors received less attention. Research reactors are typically of lower power but, at the same time, are less standardized i.e., have more variability in the design, operational modes, and operating conditions. This makes them more challenging when considering safety classification. This work presents the Integrated Risk-Informed Safety Classification (IRISC) procedure which is a novel extension of the IAEA recommended process with dedicated probabilistic treatment of research reactor designs. The article provides the details of probabilistic analysis performed within safety classification process to a degree that is often missing in most literature on the topic. The article presents insight from the implementation of the procedure in the safety classification for the MARIA Research Reactor operated by the National Center for Nuclear Research in Poland.
Periodic safety reviews (PSRs) are conducted on operating nuclear power plants (NPPs) and have been mandated also for research reactors in Korea, in response to the Fukushima accident. One safety review tool, the probabilistic safety assessment (PSA), aims to identify weaknesses in the design and operation of the research reactor, and to evaluate and compare possible safety improvements. However, the PSA for research reactors is difficult due to scarce data availability. An important element in the analysis of research reactors is the reactor protection system (RPS), with its functionality and importance. In this view, we consider that of the AGN-201K, a zero-power reactor without forced decay heat removal systems, to demonstrate a risk-informed safety improvement study. By incorporating risk- and safety-significance importance measures, and sensitivity and uncertainty analyses, the proposed method identifies critical components in the RPS reliability model, systematically proposes potential safety improvements and ranks them to assist in the decision-making process.
This paper describes design improvement to a research rector for safety enhancement using Probabilistic Safety Assessment (PSA). This PSA under reactor design was undertaken to assess the level of safety for the design of a research reactor and to evaluate whether it is probabilistically safe to operate and reliable to use. The scope of the PSA reported here is a Level 1 PSA, which addresses the risks associated with the core damage. The technical objectives of this study were to identify accident sequences leading to core damage and to derive design improvement from the dominant accident sequences through the sensitivity analysis. The AIMS-PSA and FTREX were used for the this PSA of the research reactor. The criterion for inclusion was all sequences with a point estimate frequency greater than a truncation value of 1.0E-14/yr. The final result indicates a point estimate of 6.79E-05/yr for the overall Core Damage Frequency (CDF) attributable to internal initiating events for the research reactor under design. Based on the dominant accident sequences from the PSA, the seven kinds of sensitivity analysis were performed and some design improvement items were derived. When the five methods to improve the safety were all applied to the reactor design and emergency operating procedure, its risk was reduced to about 1.21E-06/yr from 6.79E-05/yr. The contribution of LOCA and LOEP with high CDF were significantly reduced by the sensitivity analysis. The safety of the research reactor was well improved and the risk was reduced than before adapting the design improvement gotten from the sensitivity analysis. The present study indicated that the research reactor has the well-balanced safety in regard to each initiating event contribution to CDF. The PSA methodology is very effective to improve reactor safety in a conceptual design phase and especially, Risk-informed design(RID) is very nice way to find the deficiencies of research reactor under design and to improve the reactor safety by solving them.
HOSSEN, MUHAMMED MUFAZZAL;KANG, SUNKOO;KIM, JONGHYUN
Nuclear Engineering and Technology
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v.47
no.3
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pp.362-379
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2015
In this study, Nuclear Power Plant (NPP) construction schedule delay risk assessment methodology is developed and the construction delay risk is assessed for turnkey international NPP projects. Three levels of delay factors were selected through literature review and discussions with nuclear industry experts. A questionnaire survey was conducted on the basis of an analytic hierarchy process (AHP) and Relative Importance Index (RII) methods and the schedule delay risk is assessed qualitatively and quantitatively by severity and frequency of occurrence of delay factors. This study assigns four main delay factors to the first level: main contractor, utility, regulatory authority, and financial and country factor. The second and the third levels are designed with 12 sub-factors and 32 sub-sub-factors, respectively. This study finds the top five most important sub-sub-factors, which are as follows: policy changes, political instability and public intervention; uncompromising regulatory criteria and licensing documents conflicting with existing regulations; robust design document review procedures; redesign due to errors in design and design changes; and worldwide shortage of qualified and experienced nuclear specific equipment manufacturers. The proposed combined AHP-RII methodology is capable of assessing delay risk effectively and efficiently. Decision makers can apply risk informed decision making to avoid unexpected construction delays of NPPs.
The growing need for assuring efficient and sustainable investments in civil engineering structures has determined a renovated interest in the rational design of such structures from designers, clients and authorities. As a result, risk-informed decision-making methodologies are increasingly being used as a direct decision tool or as an upper-level layer from which performance-based approaches are then calibrated against. One of the most important and challenging aspects of today's structural design is to adequately handle the system-level effects, the known unknowns and the unknown unknowns. These aspects revolve around assessing and evaluating relevant damage scenarios, namely those involving unacceptable/intolerable damage levels. Hence, the importance of risk analysis of disproportionate collapse, and along with it of robustness. However, the way robustness has been used in modern design codes varies substantially, from simple provisions of prescriptive rules to complex risk analysis of the disproportionate collapse. As a result, implementing design for robustness is still very much a grey area and more so when it comes to defining means to quantify robustness. This paper revisits the most common robustness frameworks, highlighting their merits and limitations, and identifies one among them which is very promising as a way forward to solve the still open challenges.
Recently, the LRFD and the PSF based on structural reliability assessment have been applied to NPP designs in behalf of the conventional deterministic design methods. In the risk-informed structural integrity, it is especially possible to optimize design procedures considering cost, manufacturing and maintenance because the structural reliability concepts have confirmed the reliability for which a designer aims. Generally, in order to evaluate the PSF, the LRFD which is the design concept for evaluating safety factors respectively on the limit state function including load and resistance. This study certifies the concept and its applications of the PSF using the LRFD based on the structural reliability engineering.
Wolsong Unit 2,3&4 has been performing a containment integrity test during power operation. This test could impact to the safe operation during test. If an accident occurs during pressure dropping phase, reactor trip can be delayed because of the increased pressure difference which causes a time delay to reach the trip set-point. On the contrary, if an accident occurs during pressure increasing phase, reactor trip could be accelerated because the pressure difference to the trip set-point decrease. Point Lepreau nuclear power plant, which installed GCLMS (Gross Containment Leakage Monitoring System) in 1990, has discontinued the test since 1992 due to these adverse effects. Therefore, we evaluated the risk to obviate the GCLMS test based on PWR's ILRT (Integrated Leak Rate Test) extension methodologies. The results demonstrate that risk increase rate is not high in case of performing only ILRT test at every 5 years instead of doing GCLMS test at every 1.5 years. In addition, the result shows that GCLMS test can be removed on a risk-informed perspective since risk increasement is in acceptable area of regulatory acceptance criteria.
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