T Ü R K İ Y E

y ı lA T O M E N E R J İ S İ

K U R U M U

NÜKLEER SANTRALLARDA

GÜVENLİK FELSEFES İ VE GÜVENLİK SİSTEMLERİ

TÜRKİYE ATOM ENERJİSİ KURUMU

TAEK'in Görev, Yetki ve Sorumlulukları• Atom enerjisinin barışçıl amaçlarla ülke yararına kullanılmasında izlenecek ulusal nükleer politikanın

esaslarını belirlemek,

• Nükleer güç ve araştırma reaktörleri ile yakıt çevrimi tesisleri için yer, inşaat ve işletme lisansı vermek; gerekli inceleme ve denetimi yapmak, izin ve lisansa uyulmayan hallerde işletme yetkisini geçici veya sürekli olarak iptal etmek,

• Halkın, radyasyonla çalışanların ve çevrenin radyasyondan korunmasını sağlamak için alınması gereken önlemleri belirlemek,

• Nükleer madde ve tesislerin güvenliği ile ilgili esasları belirlemek ve denetlemek,

• Ülkenin nükleer tehlikelere karşı korunma stratejisini belirlemek,

• Nükleer bilim ve teknoloji alanlarında araştırma yapmak, yaptırmak ve teşvik etmek,

• Ülkenin nükleer ve radyolojik tekniklerden faydalanmasına yönelik çalışmaları teşvik etmek,

• Nükleer alanda görev yapacak personel yetiştirmek,

• Uluslararası kuruluşlarla nükleer alanda işbirliği yapmak,

• Ulusal ve uluslararası nükleer hukuk ile ilgili çalışmalar yapmak,

• Nükleer konularda halkı bilgilendirmektir.

TAEKEskişehir Yolu 9 . km 06530, Ankara Tel : (0312) 2958700 Faks: (0312) 2958958 www.taek.gov.tr

Halkı Bilg ilendirm e Broşürleri 001 - 2008

NÜKLEER SANTRALLARDA G Ü VEN LİK FE LS E F E S İ VE G Ü VEN LİK SİSTEMLERİ

Nükleer santrallarda hedeflenen en üst düzeyde güvenliğin gereği olarak;

- kazaların oluşumunun önlenmesini,

- alınan önlemlere rağmen bir kazanın meydana gelmesi durumunda sonuçlarının hafifletilmesini,

- olasılığı en düşük kazalar da dahil olmak üzere, tesisin tasarımında dikkate alınan tüm kazalar için, radyolojik sonuçların olası boyutlarının belirlenen sınırların altında tutulmasını ve

- ağır radyolojik sonuçlar doğurabilecek ciddi kazaların meydana gelme olasılığının kabul edilebilir düzeyde düşük olmasını

sağlayacak mümkün ve makul olan bütün önlemler alınır.

Nükleer santrallarda bulunan veya oluşan tüm radyoaktif maddelerin nükleer santral çalışanlarına, halka ve çevreye zarar vermemeleri için güvenli bir şekilde muhafaza edilmeleri gerekmektedir. Santrallarda normal işletme durumu ile beklenen işletme olayları ve olasılığı oldukça düşük olan kaza koşullarında çalışanların, halkın ve çevrenin alabileceği radyasyon miktarını sınırlandırmak üzere geliştirilmiş değişik sistemler bulunmaktadır. Bu sistemlere genel olarak güvenlik sistemleri adı verilmektedir. Güvenlik sistemleri ve bu sistemleri oluşturan bileşenler genellikle iki veya daha fazla sayıda yedekli ve aynı güvenlik işlevlerini birden fazla güvenlik sisteminin yerine getirebileceği şekilde tasarımlanmaktadırlar. Bu yedekli sistem ve bileşenler tamamıyla birbirinden bağımsızdır. Bu şu demektir: Bir sistem veya bileşende olabilecek herhangi bir arıza, aynı işlevi yerine getiren ve onun yedeği olan diğer sistem veya bileşeni hiçbir şekilde etkilememektedir. Bunları besleyen güç kaynakları, ölçüm cihazları ve sinyal iletim hatları birbirlerinden tamamıyla bağımsızdır. Ayrıca, çalışma prensipleri de mümkün olduğunca birbirinden farklıdır.

Yukarıda bahsedilen güvenlik sistemlerinin ve güvenlik açısından önemli yapı, sistem ve bileşenlerin tasarımı, santralı etkileyebilecek iç (boru kırıkları, bileşen arızalan vb.) ve dış (depremler, sel basmaları, fırtına, uçak çarpması, yangın, sabotaj vb.) olayların meydana gelmesi durumunda bile santralın güvenli halde kalmasını sağlayacak ve böylece insanlara ve çevreye zarar verilmemesini garanti edecek şekilde yapılmaktadır.

Nihai amaç, nükleer santrallarda etkin ve sürdürülebilir koruma önlemleri alarak birey, toplum ve çevreyi olası radyolojik zararlardan korumaktır.

Nükleer santrallarda güvenlik önlemleri "Derinliğine Savunma Stratejisi"çerçevesinde alınır. Bu strateji, santrala ilişkin güvenlik hedeflerinin zarar görmesini ve santral içerisinde oluşan radyoaktif maddelerin dışarıya çıkmasını engelleyecek iç içe geçmiş bir dizi önlemin alınması üzerine kurulmuştur.

Derinliğine Savunma Stratejisi

Derinliğine Savunma Stratejisinin amacı şu şekilde özetlenebilir:

- Santralda meydana gelebilecek insan ve ekipman hatalarını ortadan kaldırmak,

- Fisyon ürünlerinin dışarı çıkmasını engelleyen fiziksel bariyerlerin etkinliğinin her koşulda devamını sağlamak ve

- Bu fiziksel bariyerlerin işlevlerini yerine getirememesi halinde dahi halkın ve çevrenin zarar görmesini engellemektir.

Nükleer santrallarda Derinliğine Savunma Stratejisi beş ayrı seviyede uygulanır:

1. Seviye-Normal işletme koşullarından sapmaların ve bu sapmalara neden olabilecek arızaların önlenmesi: Nükleer santrallar arızalanmalara ve belirli değişimlere karşı direnç gösterebilecek şekilde tasarımlanır. Tesisin normal ve öngörülebilir işletme koşulları altında karşılaşabileceği en kötü mekanik, ısıl ve basınç yüklerini veya tesisin ekipman ve bileşenleri üzerindeki çevresel etkileri dikkate alan kapsamlı ve detaylı bir tasarım çalışması yapılır. Tasarımda yeterli güvenlik payları bırakılır ve "kendiliğinden güvenli" tasarım özelliklerine yer verilir. Tasarımda kanıtlanmış teknolojiler kullanılır ve insan faktörü mümkün olan en az düzeye indirilir. Tesis bileşenleri gereken en üst düzeyde kalite standartlarında tasarımlanır, imal ve inşa edilir, işletilir.

Güçlendirici çelik barlar

Koruma kabı duvarı kesiti

NÜKLEER SANTRALLARDA GÜVENLİK FELSEFESİ VE GÜVENLİK SİSTEMLERİ

Güvenlik sistemlerinin tasarımında, ihtiyaç duyulduğunda kendisinden beklenen fonksiyonu tam olarak yerine getirebilmesinin güvenilirliğini artırmak için:

-"tek arıza kriteri" uygulaması ile herhangi bir "tek bileşen arızasının~güvenlik sistemlerinin fonksiyonlarını engellememesi sağlanır,

- "yedeklilik ilkesi" ile, beklenen güvenlik fonksiyonunu yerine getirebilecek farklı ya da aynı niteliktebileşen veya sistemlerin birden fazla sayıda olması sağlanır (örneğin en az 2 adet % 1 0 0 kapasiteli veya 3 adet% 50 kapasiteli pompanın konulması),

- "farklılık ilkesi" ile, "ortak nedenli arızalan" engellemek amacıyla, yedeklilik ilkesi uygulanırken yedekekipman veya sistemlerin birbirinden farklı özelliklere sahip olmasına dikkat edilir (farklı çalışma prensiplerine dayanması veya farklı üreticilerden temin edilmiş olmaları gibi),

- "fiziksel ayrılık ilkesi" ile, yedek sistemler; "ortak nedenli arızalan" engellemek amacıyla, fiziksel olarak birbirinden ayrı yerlere, örneğin birbirine zıt yönlerdeki farklı binalara yerleştirilirler. Bu sayede, aynı dış etkenler yüzünden tüm yedeklerin işlevlerini kaybetmeleri engellenir.

Hem güvenlik, hem de normal işletme/proses işlevine sahip olan sistemlerde, güvenlik işlevi ön planda tutulur ve bu işlevin, işletme kontrolünün güvenlikle çelişen taleplerinden etkilenmemesi sağlanır. Ayrıca, güvenlik sistemleri, santralın tüm işletme ömrü boyunca test edilebilecekleri şekilde tasarımlanır.

Durdurma Sistemi, Acil Durum Kor Soğutma Sistemi ve Koruma Kabı Sistemi nükleer santrallarda bulunan başlıca güvenlik sistemleridir.

1- ve 2 - Koruma kabı: iç kaplaması 4 cm kalınlığında çelikten oluşan 1 metre kalınlığında öngerılmeli beton

3- Koruyucu duvar: 1,5 metre kalınlığında öngerilmeli beton

4- Biyolojik zırh: 1,2 metre kalınlığında kurşunlu beton ve iki tarafından 4 cm kalınlığında çelik kaplama

5- Basınç kazanı: 20-2S cm arası kalınlıkta çelik

6- Yakıt demetleri

Nükleer santrallarda fiziksel bariyerler

Tesisin işletici personelinin seçimi ve eğitiminde de yüksek kalite standartları uygulanır ve işletici personel bilgi ve becerilerinin korunması ve geliştirilmesi amacıyla belirli aralıklarla yeniden eğitime tabi tutulur.

2. Seviye-Anormal işletme durumlarının kontrolü, arızaların tespiti ve arızaların kazaya yol açmalarının önlenmesi: Bu seviyenin hedefi, tesisin işletme koşullarının dışına çıkmasını önlemek veya işletme koşullarının dışına çıkılması durumunda tesisi mümkün olan en kısa zamanda normal işletme durumuna geri döndürmektir. Bu amaçla, bir ekipmana o ekipman için öngörülen işletme koşullarının ötesinde bir yük binmeden önce, herhangi bir olağandışı olayın gelişimini engelleyecek kapasitede "otomatik kontrol ve koruma sistemleri* bulunur. Meydana gelebilecek bir olağandışı olayın gelişimini önlemek üzere otomatik sıcaklık, basınç, nükleer ve ısıl güç kontrol sistemleri devreye girer. Hataları, arızalan ve normal işletmeden sapmaları haber veren ışıklı ve sesli uyarı sistemleri bulunur.

3. Seviye-Kazaların tasarım esasları içinde kontrolü ve ciddi bir kazaya dönüşmesinin önlenmesi: Derinliğine savunma felsefesinin ilk iki seviyesinde nükleer santrallarda olağandışı olayların meydana gelmesini yüksek bir güvenilirlikle önlemek için gerekli mümkün ve makul olan tüm önlemler alınır. Bununla birlikte, tesiste meydana gelebilecek olasılığı oldukça düşük kazalar da tasarımda dikkate alınmaktadır. Tesiste meydana gelebilecek bu kazaların etkilerini en aza indirmek ve sonuçlarını kabul edilebilir sınırların altında tutmak amacıyla tasarımlanmış özel mühendislik güvenlik sistemleri yer almaktadır.

GÜVENLİK VE KORUMA SİSTEMLERİ, ÖZEL GÜVENLİK SİSTEMLERİ

FlsyonOrtJrteri

NORMALİŞLETMESİSTEMLERİ

L SEVİYE

- TUTUCU TASARIM

- KALİTE TEMİNİ

- GÜVENLİK KULTURU

l.B a riyw Y jfc ıl Yap»

2. Bariyer

Yakıt 7arfı

3. BariyerBirincil So lutm a D e vrili

<______________________/II. SEVİYEAM DRVAl IŞLETMb DURUMLARININ KÛNTROIUVE ARI? A l ARIN TESPİTİ

M. SEVİYE

GÜVENİ İK VE KORUMA SİSTEMLERİ

4 Bari>vı K o tu n ) Rinan

IV . SEVİYİKAZA İDARESİ. KORUMA KABININ KORUNMASI

V SEVİYE

SANTRAL DIŞI ACİL DURUM ÖNLEM VE FAALİYETLERİ

Derinliğine Savunma Stratejisinde fiziksel bariyerler ve koruma seviyeleri arasındaki ilişki

NÜKLEER SANTRALLARDA GÜVENLİK FELSEFESİVE GÜVENLİK SİSTEMLERİ

Bu tür bir kaza durumunda mühendislik güvenlik sistemleri ile başta reaktör koruma kabı olmak üzere fiziksel bariyerlerin etkinliğini sürdürmesi hedeflenir. Tesiste meydana gelecek böyle bir kaza durumunda dahi çevreye ulusal ve uluslararası mevzuattaki limitlerin üzerinde radyasyon salınmamaktadır.

4. Seviye-Ciddi kazanın gerçekleşmesi durumunda, kazanın daha fazla büyümesinin önlenmesi ve kaza koşullarının sonuçları hafifletecek şekilde kontrol altında tutulması: Derinliğine savunma felsefesinde yer alan ilk üç seviyenin aşıldığı (ki bunun olasılığı çok küçüktür) tesis durumu da bir risk olarak dikkate alınır. Bu durumlar için, birden fazla kaza veya arıza durumunun aynı anda veya takip eden zamanlarda olacağını içeren kaza senaryoları düşünülür ve bu durumla mücadele edecek sistemler ve talimatnameler/prosedürler hazırlanarak böyle bir durumun olma olasılığının en aza indirilmesine, buna rağmen gerçekleşmesi halinde sonuçlarının hafifletilmesine çalışılır.

Radyoaktif maddelerin bu üç seviyeyi birden aşmasına neden olabilecek bir kazanın gerçekleşme olasılığı çok düşüktür. Bununla birlikte böyle bir kazanın mümkün olabileceği hesaba katılarak reaktör koruma kabı hem dıştan ve içten gelebilecek darbelere dayanıklı hem de sızdırmaz bir yapıda tasarlanır. Böylelikle, çok özel teknolojilerle üretilen basınç kazanının kaybedilmesi durumunda bile radyoaktif maddelerin çok büyük bir kısmı reaktör koruma kabının içinde tutulur.

5. Seviye-Tesis dışına ulaşabilecek radyoaktif madde sızıntısının radyolojik sonuçlarının hafifletilmesi: Yüksek miktarda radyoaktif maddenin çevreye sızması ancak yukarıda açıklanan önlemlerin yetersiz kalması durumunda mümkün olur ve halkı doğrudan koruma yönünde önlemlerin alınması gerekebilir. Gerçekleşme olasılığı çok çok düşük olan bu durum için tesis civarındaki insanların en az düzeyde etkilenmesini sağlayacak'saha dışı'önlemler alınır. Bu amaçla, yerel ve genel idari birimler, hazırladıkları güncel acil durum planlarının gerektirdiği önlemleri alarak, bu risklere karşı her an hazır durumda bulunurlar. Bu amaçla belirli aralıklarla tatbikatlar yapılır. Acil durumlarda koruyucu amaçlı olarak, gerektiğinde aşağıdaki önlemler alınır:

- insanların kapalı mekanlarda koruma altına alınması (sığınma),

- iyot tabletlerinin dağıtılması,

- yakın civardaki insanların bölgeden tahliye edilmesi.

Alınacak önlemler arasında; radyoaktivite ile kirlenmiş gıda maddelerinin ticaretinin ve tüketiminin engellenmesi, ortaya çıkabilecek sağlık sorunlarını önleyici ilaçların dağıtılması ve bölge radyasyonunun uzun süre izlenmesi gibi hazırlıklar da yer alır.

Fiziksel Bariyerler

Nükleer santrallarda fisyon sonucu ortaya çıkan ve "fisyon ürünü" olarak adlandırılan radyoaktif maddelerin reaktör içinde tutulmasını sağlayan ardışık fiziksel bariyerler bulunmaktadır. Bu bariyerler şunlardır:

Nükleer yakıt

Yakıtın yapısı: Santrallann yakıtı genellikle 10 mm çapında ve 15 mm uzunluğundaki seramik uranyumdioksit (UO2) kapsüllerinden oluşur. Yakıt olarak kullanılan uranyumdioksit (UO2) kimyasal olarak aktif olmadığından ve hayli yüksek bir erime sıcaklığına (2800°C) sahip olduğundan çok ağır kaza durumları haricinde fisyon ürünlerinin kaçışını engeller. Fisyon olayları sırasında, yakıt çubuklarında büyük miktarda radyoaktif madde ortaya çıkmakta ve bu radyoaktif maddelerin % 98'inden fazlası seramik yapıdaki UO2 kapsüllerin içinde hapsolmaktadır.

Yakıt zarfı: Yakıt kapsülleri genelde 400 cm uzunluğunda ve 1 cm çapında zirkonyum alaşımından yapılmış tüplerin (yakıt zarfı) içinde yer almaktadır. Bu yakıt zarfı reaktörün çalışması sonucu yakıtta açığa çıkan fisyon ürünlerinin ve radyoaktif maddelerin soğutucuya karışmasını önleyerek içeride tutulmasını sağlamaktadır. Santraldeki radyoaktivitenin büyük miktarı yakıtta bulunduğundan, yakıt zarfı davranışı bir nükleer reaktörün güvenliği açısından birinci derecede öneme sahiptir. Yakıt zarfının dayanıklılığı çeşitli tasarım kriterleri ve yüksek kalitede imalat ile garanti altına alınır.

Basınç kazanı ve reaktör soğutma sistemi: Fisyon ürünleri için üçüncü bariyer, birincil soğutma devresidir. Reaktör sisteminin bütünlüğü 20-25 cm et kalınlığında çelikten imal edilmiş basınç kazanı ve 5-10 cm et kalınlığındaki soğutma borularıyla ve bu elemanların devamlı denetimi sayesinde sağlanır. Güvenlik sistemlerinin tasarımında ana soğutucu borusunun kırılması dahil, reaktör soğutma sisteminde oluşabilecek tüm kırıklar ve çatlaklar dikkate alınır.

Nükleer santralın tipine göre tasarım değişikliği gösteren birincil soğutma sistemi, örneğin, basınçlı su reaktörlerinde (Pressurized Water Reactor, PWR) yaklaşık 150 bar'ı bulan yüksek basınç altında çalışan bir sistemdir ve reaktörde üretilen ısı enerjisini buhar üreteçlerine taşıma işlevini üstlenmiştir. Basınç kazanı ve soğutma borularından oluşan kapalı soğutma sistemi, reaktörün işletilmesi sırasında radyoaktif hale gelen soğutma suyunun dışarı çıkmasını engelleyerek reaktörün içinde tutulmasını sağlar.

Koruma kabı: Fisyon ürünleri için dördüncü ve son fiziksel bariyer reaktör koruma kabıdır. Bu kap, nükleer reaktör sistemlerini barındıran son bariyer olma özelliğine sahip olduğu için, uçak çarpmaları ve depremler dahil hemen her türlü iç ve dış etkiler göz önüne alınarak tasarımlanmaktadır. Tasarım özellikleri santral yapımcısına göre değişiklik göstermekle beraber, reaktör koruma kabı genellikle içi çelik kaplanmış 1 m kalınlığındaki beton bir kabuk şeklindedir. Betonun içindeki çelik yapı, bir kaza durumunda olabilecek çeşitli kuvvetlere karşı reaktör koruma kabına büyük dayanıklılık sağlar.

Sonuç olarak, fisyon ürünlerinin bir nükleer güç santralından çevreye yayılabilmesi ancak yakıt çubuğu zarfının hasar görmesi, birincil soğutma devresinin ve reaktör koruma kabının bütünlüğünü kaybetmesi durumunda mümkün olabilir.

Temel Güvenlik Fonksiyonları ve Güvenlik Sistemleri

Normal işletme koşullarında ve kaza durumunda nükleer santrallarda güvenliğin sağlanabilmesi için aşağıdaki üç temel güvenlik fonksiyonunun/işlevinin yerine getirilmesi gerekmektedir:

1 - Zincirleme nükleer fisyon reaksiyonunun etkin bir şekilde kontrol edilmesi,

2- Reaktörün yeterli bir şekilde soğutulması ve

3- Radyoaktif maddelerin çevreye saliminin önlenmesi.

Nükleer santrallarda bir arıza veya kaza olması durumunda bu üç ana güvenlik fonksiyonunu yerine getirmek üzere, özel olarak tasarımlanmış güvenlik sistemleri bulunur.

Güvenlik sistemleri herhangi bir insan müdahalesine ihtiyaç duymadan otomatik olarak devreye girerler. Güvenlik sistemleri, öngörülen kaza senaryolarını önlemek veya sonuçlarını hafifletmek için tasarımlanmıştır.