Sicherheitsbewertung von passiven Systemen bei Small Modular Reactors und Micro Modular Reactors

Fachkolleginnen und -kollegen der GRS befassen sich in dem Eigenforschungsvorhaben „Sicherheitstechnische Bewertung von passiven Systemen zu SMR/MMR mit den Methoden der Deterministischen Sicherheitsanalyse (DSA) und der Probabilistischen Sicherheitsanalyse (PSA)“ mit der Weiterentwicklung von SMR-Analysemodellen. Neben Stör- und Unfallanalysen zu aktuellen Fragestellungen sollen auf dieser Grundlage insbesondere auch wissenschaftlich-technische Fragen zum Reaktor- und Anlagenverhalten beantwortet werden. Das Hauptaugenmerk liegt auf sogenannten inhärent sicheren beziehungsweise passiven Systemen.

Um Erkenntnisse zu einem Unfallszenario zu erhalten und dessen Ablauf deterministisch zu analysieren, wird ein bestehendes thermohydraulisches Modell eines sogenannten iDWR am Beispiel eines SMR des US-amerikanischen Reaktorentwicklers NuScale entwickelt. Bei einem iDWR handelt es sich um einen integralen Druckwasserreaktor. Bei diesem Konzept sind die Komponenten des Reaktorkühlkreislaufs innerhalb des Reaktordruckbehälters untergebracht, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöhen soll. Zusätzlich können die Kolleginnen und Kollegen im Zuge dieser Arbeiten und anhand der durchgeführten Unfallsimulationen die Fähigkeiten des GRS-eigenen Simulationscode-Pakets AC2 für fortgeschrittene Druckwasserreaktoren testen. Mit AC2 lassen sich systemübergreifend Stör- und Unfälle in Kernreaktoren simulieren.

Die Ergebnisse dieser deterministischen Analysen nutzen die Forschenden dann, um ein bestehendes probabilistisches Sicherheitsanalyse-Basismodell der Stufe 1 (betrachtet den Unfallverlauf vom auslösenden Ereignis bis hin zum unwahrscheinlichen Fall eines Kernschadens) weiterzuentwickeln. Das PSA-Modell soll für die Analyse von Zuverlässigkeitsdaten ausgewählter SMR-Komponenten und zur Absicherung bisheriger Modellannahmen verwendet werden.

Das Ziel ist, auf Basis der durchgeführten Analysen mögliche Freisetzungsszenarien abzuleiten und die Wirksamkeit und Ausgewogenheit des Sicherheitskonzeptes der Anlage zu bewerten.

Bei den Micro Modular Reactors stehen mögliche Sicherheitsrisiken durch Transportvorgänge, Einwirkungen von außen auf einen transportablen Micro Reactor und die Ableitung von beispielhaften Quelltermen im Fokus der Arbeiten.

Hintergrund PSA und DSA

Sicherheitsanalysen zu Kernkraftwerken können grundsätzlich deterministische (DSA) und/oder probabilistische (PSA) Untersuchungen von Störfallabläufen umfassen.

Bei einer deterministischen Sicherheitsanalyse handelt es sich um die Analyse des sicherheitstechnischen Zustands einer Anlage beziehungsweise eines Anlagenteils. Eine deterministische Analyse wird mit einem einzigen Satz von Parametern beziehungsweise Start- und Randbedingungen durchgeführt und liefert eine bestmögliche oder konservative Schätzung des Systemverhaltens. Anhand einer Systembewertung sowie einer Zustands- beziehungsweise Ereignisanalyse wird untersucht, ob die Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.

Im Falle einer probabilistischen Sicherheitsanalyse hingegen wird der sicherheitstechnische Zustand einer Anlage durch Ermittlung der Häufigkeit von Gefährdungs- beziehungsweise Kernschadenszuständen oder der Häufigkeit der Freisetzung radioaktiver Stoffe analysiert. Aus den Ergebnissen können dann beispielsweise Entscheidungen zu Nachrüstungen oder anderen Verbesserungen in der Anlage getroffen werden.