Yhteisvikojen syntymisen estäminen ydinvoimalaitosten sähköjärjestelmissä sähköverkon häiriöissä

Abstract

Suomen ydinvoimaloissa voimalaitoksien sisäisestä sähkönjakelusta vastaa neljä rinnakkaista turvallisuusjärjestelmää. Käyttökokemukset osoittavat, että nykyisellä kantaverkkoliityntämallilla toimittaessa häiriöt voivat päästä kantaverkosta tunkeutumaan ydinvoimalaitosten kaikkiin neljään turvallisuusjärjestelmään ja mahdollisesti aiheuttaa niissä vaurioita heikentäen ydinturvallisuutta. Verkkohäiriöihin on pyritty varautumaan laitteiden mitoituksella siten, että ne kestävät odotettavissa olevat häiriöt ja niiden seuraukset. Käyttökokemusten myötä on kuitenkin tullut pohdittavaksi laitesuojauksen lisäksi sähköjärjestelmien suojausmalleja, joilla voitaisiin suojata yksittäisen laitteen lisäksi kokonainen turvallisuusjärjestelmä ja näin parantaa ydinvoimalaitosten sähköjärjestelmien luotettavuutta sekä siten ydinturvallisuutta. Työn päätavoite on tutkia Suomen ydinvoimalaitosten rakenteen kannalta, kuinka ulkoisilta verkkohäiriöiltä voitaisiin suojautua paremmin. Työn alussa tutustutaan ydinvoimaloiden sähköjärjestelmiin. Tämän jälkeen tutustutaan sähköverkkohäiriöiden syntyyn, häiriöiden vaikutuksiin sekä häiriöiltä suojautumiseen. Näiden jälkeen tutustutaan erilaisuusperiaatteen soveltamiseen ydinvoimaloita koskevissa sähköjärjestelmissä ja annetaan muutamia muutosehdotuksia. Työn loppupuolella esitellään ja tarkastellaan neljää erityyppistä kantaverkkoliitynnän rakenteellista ja toiminnallista mallia, joilla Suomen ydinvoimalaitoksien sähköjärjestelmät voitaisiin suojata ulkoisilta verkkohäiriöiltä. Esiteltäviä kantaverkkoliityntämalleja on käytössä eri puolilla maailmaa. Työn tuloksena annetaan muutamia ehdotuksia järjestelmien teknisiin ja toiminnallisiin muutoksiin. Lisäksi nostetaan esiin muutamia lisätutkimusta kaipaavia osa-alueita. Valmiita suunnitelmia tai ratkaisuja parannusten läpiviemiseksi ei anneta, vaan muutosehdotuksien tarkoituksena on herättää lähinnä laajempaa keskustelua ja tuoda nykyisen keskustelun tueksi lisätietoa. Muutosehdotuksena annetaan muun muassa kantaverkkoliitynnän muuttamista luvussa 7 esiteltävän 2/4 -mallin mukaiseksi. Kylmän divisioonan käyttöönottaminen valmiilla laitoksilla on lähes mahdotonta ja koskeekin lähinnä vain uusien laitoksien suunnittelua. Lisäksi suositellaan kantaverkon varayhteyden ainakin osittaista kaapelointia. Kaikki työn muutosehdotukset ja toimenpidesuositukset ovat opinnäytetyöntekijän henkilökohtaisia näkemyksiä eivätkä edusta Säteilyturvakeskuksen virallista kantaa. /Kir11