Strålsäkerhetskrav enligt SAR

I tillägg till de funktionskrav som ställs vid normal användning av byggnadskonstruktioner vid kärntekniska anläggningar, se avsnitt 3.3, ställs krav på anläggningens strålsäkerhet.

Strålsäkerhetskraven specificeras i Strålsäkerhetsmyndighetens föreskrifter samt i SAR för re- spektive anläggning. Kraven är olika för olika block, byggnader och byggnadsdelar.

3.4.2 Djupförsvar

Skyddet av kärnkraftreaktorer ska enligt Strålsäkerhetsmyndigheten vara uppbyggt av barriärer och skyddssystem i olika nivåer enligt den så kallade djupförsvarsprincipen.

Syftet med djupförsvaret är att:

- Förebygga fel genom robusta konstruktioner med hög kvalitet. - Motverka att tekniska eller organisatoriska fel leder till olyckor.

- Lindra konsekvenserna av en eventuell olycka genom god krisberedskap.

Djupförsvarsprincipen består av fem säkerhetsnivåer, där de olika nivåerna ska vara oberoende av varandra, så att brister i en nivå inte påverkar en annan nivå. Utgångspunkten är att radioak- tiviteten ska inneslutas, oavsett vad som händer på anläggningen. De fem säkerhetsnivåerna (djupförsvarsnivåerna) utgörs av:

Nivå 1. Kvaliteten i anläggningen, dess drift och underhåll, för att förebygga driftstör- ningar som kan hota säkerheten.

Nivå 2. Kontroll över driftstörningar och möjligheten att upptäcka fel.

Nivå 3. Kontroll över förhållanden som kan uppkomma vid konstruktionsstyrande händel- ser.

Nivå 4. Kontroll över förhållanden som kan uppkomma vid svåra haverier. Nivå 5. Lindrande av konsekvenser vid radioaktiva utsläpp till omgivningen.

Kärntekniska anläggningar bör ha ett anpassat djupförsvar med tillhörande barriärer och andra hinder. Tillämpningen av djupförsvarsprincipen för respektive anläggning redovisas i anlägg- ningens säkerhetsredovisning.

3.4.3 Barriärer

Barriärer utgör fysiskt hinder

- för spridning av radioaktiva ämnen, - som ger strålskärmning,

- för människors rörelse, och

- för fortplantning av andra fenomen.

Exempel på förhindrande av fortplantning av andra fenomen kan vara skydd av strukturer, sy- stem och komponenter från mekanisk påverkan som en följd av inre eller yttre händelser, täthet mot spridning av gas eller vatten och förhindrande av brandspridning.

3.4.4 Byggnaders strålsäkerhetsfunktioner och uppgifter

I en anläggnings säkerhetsredovisning specificeras byggnadernas strålsäkerhetsfunktioner och uppgifter. För säkerhetskritiska strukturer kan följande funktioner och uppgifter vara aktuella:

- Barriär, - bärförmåga och

- begränsning av deformationer och vibrationer.

En sammanfattning ges i Tabell 3.3 och i de efterföljande avsnitten 3.4.4.1 – 3.4.4.7 ges mer detaljerade redovisningar.

Vidare ställs krav på säkerhetskritiska strukturers miljötålighet, dessa specificeras i Strålsäker- hetsmyndighetens föreskrifter samt i SAR för respektive anläggning, se Tabell 3.3. En närmare beskrivning av kraven på miljötålighet ges i avsnitt 3.4.4.8.

Tabell 3.3 – Säkerhetskritiska strukturer, sammanfattning av uppgifter.

Beskrivning Förkortning Avsnitt Gränstillstånd

Säkerhetskritisk funktion / uppgift Barriär

Reaktorinneslutning cont

(containment) 3.4.4.1 Eget gränstillstånd: ULSCONT Annan inneslutning

av radioaktiva ämnen leak (leaktightness) 3.4.4.1 3.4.4.2 Eget gränstillstånd: ULSLEAK

Strålskärmning rad

(radiation) 3.4.4.6 Krav avseende hållfasthet, gränstill-stånd ULSSTR Vatten- och gastäthet leak

(leaktightness) 3.4.4.2 Eget gränstillstånd: ULSLEAK Skydd av strukturer,

system och kompo- nenter av

betydelse för strål- säkerheten

bar (barrier) 3.4.4.3 Gränstillstånd ULSSTR

Förhindrande av brandspridning

fire 3.4.4.5 Krav avseende hållfasthet, gränstill-

stånd ULSSTR Hinder för männi-

skors rörelse ... ... Krav avseende hållfasthet, gränstill-stånd ULSSTR

Bärförmåga res

(resistance) 3.4.4.3 Gränstillstånd ULSSTR Begränsning av deform-

ationer och vibrationer vib (vibrations) 3.4.4.4 Eget gränstillstånd: ULSVIB Miljötålighet

Styrning av miljö- betingelser för att för- hindra negativ påverkan på anläggningens strålsä- kerhetsfunktioner

... ... Funktion får ej äventyras

Temperatur, tryck, luftfuktighet, strålni- våer, etc.

Tålighet vid händelse för uppkomna miljöbetingel- ser Beständighet för i an- läggningen förekom- mande miljö env

(environmental) 3.4.4.8 Funktion får ej äventyras _{Materialsammansättning och detaljut-} formning; Ytbehandling och ytskikt; Begränsning av sprickvidd

Degradering beaktas i respektive gräns- tillstånd med hänsyn tagen till miljöbe- tingelsernas påverkan på de ingående materialens mekaniska egenskaper

3.4.4.1 Barriärfunktion – Inneslutning av radioaktiva ämnen

För att uppnå erforderlig skyddsnivå ska i enlighet med Strålsäkerhetsmyndighetens föreskrifter kärnkraftverk och andra kärntekniska anläggningar vara utrustade med barriärer vars syfte är att innesluta radioaktiva ämnen.

Barriärer ska därför dimensioneras så att tillåtet läckage ej överskrids för händelseklasser upp till och med osannolika händelser (H4). Vidare ska enligt myndighetens föreskrifter reaktorin- neslutningen vara konstruerad med beaktande av fenomen och belastningar som kan uppstå vid händelser till och med mycket osannolika händelser (H5), i den utsträckning som behövs för att begränsa utsläpp av radioaktiva ämnen till omgivningen. Krav i det här avseendet kan även stäl- las på barriärer vid andra typer av anläggningar.

Reaktorinneslutningen utgör en barriär för vilken myndighetens krav på täthet innefattar exem- pelvis

- täthet över inneslutningens tätplåt inklusive bassängbottenplåt om sådan finns, - täthet över inneslutningslock (BWR),

- täthet över slussar och andra serviceöppningar genom inneslutningskärlet och - täthet över foderrör vid rör-, el- och servicegenomföringar i inneslutningskärlet. För att skydda reaktorinneslutningen mot skador orsakade av stora övertryck vid svåra haveri- förlopp i händelseklass H5 ska enligt regeringsbeslut en kontrollerad tryckavlastning av innes- lutningen kunna ske.Trycket i inneslutningen ska därmed begränsas till att med tillräcklig mar- ginal underskrida kollapstrycket så att tätheten inte äventyras. På motsvarande sätt ska tempera- turen visas vara begränsad.

Utvärdering av reaktorinneslutningens barriärfunktion utförs i ett eget gränstillstånd, ULSCONT,

se Tabell 3.3. Övriga typer av barriärer för att innesluta radioaktiva ämnen behandlas i avsnitt 3.4.4.2 nedan.

Reaktorinneslutningens barriärfunktion med avseende på skydd av strukturer, system och kom- ponenter inuti inneslutningen mot händelser utanför inneslutningen hanteras enligt avsnitt 3.4.4.3 om det avser bärförmåga och avsnitt 3.4.4.4 om det avser begränsning av deformationer och vibrationer.

3.4.4.2 Täthet

Täthetskrav ska tillse att tillräcklig säkerhet upprätthålls mot läckage av radioaktiva ämnen eller vatten och gas igenom konstruktionsdelar, för vilka sådant läckage ej är acceptabelt.

Krav på täthet med syfte att förhindra läckage av radioaktiva ämnen kan gälla för t.ex. följande delar:

- För vissa anläggningar finns ett yttre skal utanför hela eller delar av reaktorinneslut- ningen, den s.k. sekundärinneslutningen. För denna ställs enligt myndighetens föreskrifter täthetskrav i händelseklass till och med osannolika händelser (H4) för att begränsa radio- aktiva markutsläpp till acceptabla nivåer.

- Täthet över tätplåt i bränslehanterings- och bränsleförvaringsbassänger.

- Täthet över tätplåt i utrymmen för förvaring, hantering eller bearbetning av radioaktiva ämnen.

- Täthet över byggnadselement för skydd mot läckage från behållare med radioaktiva äm- nen, från tankar i avfallsbyggnader (aktivt avfall), etc.

- Täthet i kulvertar mot läckage från omslutna rörsystem som innehåller vätskeformigt ak- tivt avfall.

För byggnadsdelar med betydelse för strålsäkerheten som vid en olyckshändelse kan bli tryck- satta eller som kan översvämmas kan i följande fall krav ställas på tätheten mot angränsande utrymmen:

- Konstruktionsdelar inne i inneslutningen för vilka tätheten är avgörande för upprätthål- lande av viktiga säkerhetsfunktioner, exempelvis tätheten mellan primär- och sekundär- utrymmen för att upprätthålla PS-funktionen (BWR).

- Där redundant eller diversifierad utrustning med säkerhetsfunktion finns.

- Där angränsande utrymmens bärande struktur ej är dimensionerad för de tryck- och tem- peraturlaster som kan uppstå om tätheten ej vidmakthålls.

Så kallade blåsvägar och avbördningsvägar kan då behöva anordnas för att kontrollera och be- gränsa inverkan av gasövertryck respektive vattentryck.

Vidare kan krav på täthet med betydelse för strålsäkerheten ställas i följande fall: - Säkerställa en viss specificerad miljö i utvalda utrymmen.

- Förhindra spridning av specificerade ämnen andra än radioaktiva.

- Möjliggöra upprätthållandet av specificerade över- eller undertryck i utvalda utrymmen, till exempel med hjälp av ventilationsutrustning.

För kärnkraftverk ställs enligt Strålsäkerhetsmyndigheten krav på täthet för det centrala kontroll- rummet.

Utvärdering av byggnadsdelars täthet med betydelse för strålsäkerheten utförs i ett eget gräns- tillstånd, ULSLEAK, se Tabell 3.3. Krav på täthet gällande för reaktorinneslutningen redovisas i

avsnitt 3.4.4.1 ovan.

Täthetskrav för reaktorinneslutningen och övriga byggnader verifieras genom provning och be- räkning. Vid provning preciseras provningsförfarande och acceptabelt läckage i särskilt prov- ningsprogram.

3.4.4.3 Bärförmåga

För samtliga byggnadsfunktioner och uppgifter med avseende på strålsäkerhet är det ett grund- krav att byggnadsdelarnas bärförmåga upprätthålls.

De säkerhetsfunktioner som tillgodoräknas efter den inledande händelsen får inte enligt Strålsä- kerhetsmyndighetens föreskrifter slås ut på grund av följdfel. För byggnaders del kan ett sådant följdfel vara kollapsande byggnadsdelar. Byggnader som inrymmer, uppbär eller skyddar struk- turer, system och komponenter av betydelse för strålsäkerheten bör därför upprätthålla sina bä- rande funktioner.

Vidare får ej delar av strukturer, system och komponenter, som primärt ej behövs vid den inle- dande händelsen, äventyra (vedervåga) funktionen hos strålsäkerhetsutrustning som krediteras. Därför bör bärförmågan upprätthållas hos byggnader som vid en kollaps skulle kunna vedervåga strukturer, system, komponenter av betydelse för strålsäkerheten.

Byggnadskonstruktioner kan ha uppgiften att skydda strukturer, system och komponenter med betydelse för strålsäkerheten från såväl inre som yttre händelser. Härvid kan byggnadskonstrukt- ionerna antingen skydda mot direkta lasteffekter eller utgöra en del av den fysiska separationen av redundanta säkerhetssystem och vid indelning av byggnader i stråk eller zoner med hjälp av barriärer. Säkerhetsfilosofin bakom denna uppdelning i stråk/zoner är att kunna hantera brand, blåsväg eller översvämning på ett robust sätt (effekterna begränsas till ett stråk eller en zon). I enlighet med Strålsäkerhetsmyndighetens föreskrifter ska för kärnkraftverk det centrala kon- trollrummet och omkringliggande byggnad (kontrollbyggnaden) vara konstruerade på ett sådant sätt att fallande objekt eller skadade byggnadsdelar inte kan äventyra operatörernas säkerhet i kontrollrummet. Vidare anges i föreskrifterna att det även ska finnas en reservövervakningsplats, förbunden med det centrala kontrollrummet genom en skyddad transportväg för operatörerna. Utvärdering av byggnadsdelars bärförmåga utförs i gränstillståndet ULSSTR, se Tabell 3.3.

3.4.4.4 Begränsning av deformationer och vibrationer

Utöver krav på begränsningar av deformationer och vibrationer vid normal användning i bruks- gränstillståndet kan ytterligare krav på begränsning av deformationer och vibrationer ställas i brottgränstillståndet avseende händelser i händelseklass H1 till och med H5.

Som exempel kan nämnas

- att konstruktiva rörelsefogar ej får slutas på grund av de statiska och dynamiska förskjut- ningar som uppstår hos byggnadsdelar.

- att strukturer, system och komponenter, vars funktion eller integritet måste upprätthållas under och efter studerad händelse, ej får vedervågas till följd av vibrationer och tillfälliga deformationer i byggnadskonstruktionerna. Som regel överförs emellertid kravet till den installerade komponenten, som verifieras för uppkomna vibrations- och deformationsni- våer.

Utvärdering av byggnadsdelars deformationer och inducerade vibrationer med betydelse för strålsäkerheten utförs i ett eget gränstillstånd, ULSVIB, se Tabell 3.3.

3.4.4.5 Begränsning av brandspridning

Utöver de krav som ställs på konventionella byggnader vad gäller begränsning av brandspridning primärt med avseende på hälsa och säkerhet för utrymmande personer och räddningspersonal som vistas i skadeområdet ställs strålsäkerhetskrav.

Krav på upprätthållande av strukturers bärande och avskiljande funktion kan därmed ställas för att till exempel skydda personal i kontrollrum och bevakningscentral, säkerställa inneslutningen av radioaktivt material, för att skydda strukturer, system och komponenter av betydelse för strål- säkerheten och säkerställa utrymning och manuell brandbekämpning. För en mer detaljerad ge- nomgång av de allmänna krav som kan ställas, se avsnitt 9.1.

Utvärdering av krav kopplade till byggnadsdelars hållfasthet utförs i gränstillståndet ULSSTR, se

Tabell 3.3.

3.4.4.6 Strålskärmning

Krav på strålskärmning kan påverka placering och utformning av bärverksdelar av betong. Vad gäller utformning kan såväl materialsammansättning som strukturens tjocklek påverkas. Detta behandlas ej närmare i DNB.

Emellertid ingår krav kopplade till hållfasthet, antingen hos den strålskärmande konstruktionen eller den struktur som bär upp strålskärmningen. Hållfasthetskraven utvärderas i gränstillståndet ULSSTR, se Tabell 3.3.

3.4.4.7 Fysiskt skydd

Med fysiskt skydd avses åtgärder som syftar till att skydda ett kärnkraftverk eller annan kärn- teknisk anläggning mot obehörigt intrång och sabotage eller annan sådan handling som kan med- föra radiologisk olycka.

Byggnadskonstruktioner kan ingå i det fysiska skyddet till exempel för att förhindra obehörigt intrång i anläggningen, dvs. konstruktionerna kan till exempel ingå som delar av områdesskyd- det, skalskyddet och skydd mot intrång i centrala kontrollrummet. Sådana byggnadsdelar bör ha tillräcklig hållfasthet (motståndskraft) för att motstå försök till obehörigt intrång.

Vidare kan säkerhetskritiska strukturer utgöra skydd för anläggningen mot den påverkan och de lasteffekter som kan uppstå vid sabotage eller annan sådan handling som kan medföra radiolo- gisk olycka. Antagonistiska handlingar i enlighet med den dimensionerande hotbilden beskriven nedan bör, i enlighet med Strålsäkerhetsmyndighetens anvisningar, inte leda till allvarligare kon- sekvenser än vad fel i eller felaktig funktion hos utrustning, felaktigt handlande, händelser eller naturfenomen förväntas leda till. Detta innebär att lasteffekter orsakade av antagonistiska hand- lingar kan utvärderas på motsvarande sätt som för händelser tillhörande händelseklass H4. No- tera att andra metoder kan vara tillämpliga, får avgöras från fall till fall.

Enligt SSMFS 2011:3 [48] 11 § 2 kap ska utformningen av det fysiska skyddet vara grundat på analyser som utgår från nationell dimensionerande hotbeskrivning och vara dokumenterat i en

plan av vilken ska framgå skyddets utformning, organisation, ledning och bemanning. Den di- mensionerande hotbeskrivningen framgår av dokument upprättade av SSM. Denna information är vanligtvis sekretessbelagd.

Utvärdering av krav avseende fysiskt skydd kopplade till byggnadskonstruktioners hållfasthet utförs i gränstillståndet ULSSTR och för täthet i ULSLEAK, se Tabell 3.3.

3.4.4.8 Miljötålighet

I SSMFS 2008:17 [57] 17 § anges att en kärnkraftreaktors barriärer samt utrustning som tillhör reaktorns säkerhetssystem ska vara utformade så att de tål de miljöbetingelser som barriärerna och utrustningen kan utsättas för i de situationer då deras funktion tillgodoräknas i reaktorns säkerhetsanalys.

I SSMs råd till ovanstående paragraf anges att kravet på miljötålighet innebär att byggnadsdelar, system, komponenter och anordningar som ingår i säkerhetssystem bör vara miljökvalificerade. Motsvarande anges i SSMs råd till SSMFS 2008:01 [56] för kärntekniska anläggningar. För att uppfylla myndighetens föreskrifter och råd bör alltså alla byggnadskonstruktioner som påverkar anläggningens strålsäkerhetsfunktioner vara utformade, konstruerade, tillverkade och monterade samt i erforderlig omfattning utprovade för den i anläggningen förekommande mil- jön, samt förväntad miljö under vilken byggnaden är avsedd att fullgöra sin strålsäkerhetsupp- gift.

Vidare ska byggnadskonstruktionerna vara utformade på sådant sätt att miljöbetingelser ej upp- står som negativt kan påverka anläggningens strålsäkerhetsfunktioner. Temperatur, tryck, luft- fuktighet och strålnivå utgör exempel på miljöbetingelser som kan behöva regleras i olika ut- rymmen.

3.4.5 Acceptans- och dimensioneringskriterier

Såsom beskrevs i avsnitt 3.2.6 finns till respektive händelseklass gällande referensvärden som anger den övre gränsen för radiologiska omgivningskonsekvenser för anläggningen.

Ur referensvärdena härleds sedan först kvalitativa acceptanskriterier för att verifiera barriärernas integritet mot utsläpp av radioaktiva ämnen, därefter identifieras kvantitativa acceptanskriterier vars syfte är att påvisa att de kvalitativa acceptanskriterierna uppfylls. De kvantitativa acceptan- skriterierna ska baseras på kartlagda fysikaliska fenomen och stödjas av experimentella data. Nästa steg är att fastställa acceptanskriterier för strukturer, system och komponenter. För struk- turer kan dessa till exempel utgöras av numeriska gränser för beräknade variabler. Slutligen måste för analys och dimensionering av säkerhetskritiska strukturer vanligtvis acceptanskriterier uttryckta såsom gränser för beräknade mekaniska variabler fastläggas. Dessa kan till exempel utgöras av spänning, töjning, förskjutning, vinkeländring, acceleration, osv. Den sistnämnda ty- pen av acceptanskriterier kan, då de kopplar till ett specifikt gränstillstånd hos den säkerhetskri- tiska strukturen, även benämnas dimensioneringskriterier. Dimensioneringskriterier är det be- grepp som används i eurokoderna.

Acceptans- och dimensioneringskriterierna ska väljas med konservatism så att osäkerheter inne- hålls. Kriterier för att erhålla tillräcklig tillgänglighet, tillförlitlighet och tålighet, som kan säker- ställa tillräcklig robusthet mot olika typer av fel, hämtas normalt ifrån relevanta regler, normer och standarder.

DNB redovisar dimensioneringskriterier vad gäller bärförmåga för alla typer av säkerhetskritiska strukturer, baserat på eurokoderna, och vad gäller täthet för vissa typer av täthetsbarriärer, base- rat på dimensioneringsprinciperna i ASME Sect III Div 2 [9]. Övriga dimensioneringskriterier såsom till exempel begränsning av deformationer och vibrationer samt täthet för andra typer av täthetsbarriärer får uppställas från fall till fall.

En principiell redovisning av exempel på olika typer av dimensioneringskriterier ges i Tabell