Login
 Forum
 
 
Thesis topic proposal
 
Tamás János Katona
Új módszerek az atomerőművek extrém külső hatásokkal szembeni biztonságának elemzésére

THESIS TOPIC PROPOSAL

Institute: University of Pécs
architecture
Marcell Breuer Doctoral School

Thesis supervisor: Tamás János Katona
Location of studies: PTE-PMMIK
Abbreviation of location of studies: O_st


Description of the research topic:

Különösen veszélyes létesítmények, mint például az atomerőművek extrém külső veszélyekkel
– földrengés, szél, tornádó, repülőgép rázuhanás – szembeni biztonsága a Fukushima Dai-ichi
Atomerőmű Nagy Tohoku földrengést és szökőárat követő balesete okán a nemzetközi szakmai
érdeklődés középpontjába került. A biztonság minden aspektusa kritika és továbbfejlesztés tárgyává
vált; úgy a veszély jellemzése, különös tekintettel a 10-4/év-nél kisebb meghaladási valószínűségekre,
mint a tervezés, a konstrukciós és technológiai megoldások, a balesetelhárítási eszközök és eljárások,
valamint a biztonság kvantitatív elemzésének módszerei.

A biztonság komplex értékelésének két fő célja van: (1) igazolni kell, hogy a tervezés adekvát módon
kezelte a tervezés alapját képező extrém külső hatásokat; (2) ellenőrizni és értékelni kell a létesítmény
eseményt követő állapotát, egyfelől a post-event intézkedések meghatározásához, másfelől annak
igazolására, hogy a létesítmény biztonságosan üzemeltethető. Az első kérdés fontos úgy a létesülő,
mint a működő atomerőművek esetében, míg a második létfontosságú a földrengés által érintett
működő atomerőművek esetében, hisz a stratégiai infrastruktúra meghatározó eleméről van szó.

A létesítmény akkor biztonságos, ha az extrém hatások ellenére a reaktor leállítható, hűthető és a
radioaktív közeg visszatartható. Ez azt jelenti, hogy a biztonságnak egyaránt feltétele a felsorolt
funkciók megvalósításában szerepet játszó tartószerkezetek, mint a konténment integritása és
tömörsége, a nyomástartó szerkezetek épsége, valamint az aktív komponensek (motorok, hajtások,
megszakítók, stb.) működőképessége.

Az extrém külső hatásokkal szembeni biztonság értékelhető valószínűségi módszerekkel, ahol a
rendszer működése, illetve a hatásra adott válasza esemény- és hibafákkal, a komponensek sérülése
pedig feltételes valószínűségi eloszlás-függvényekkel jellemezhető. A jelenlegi módszereknek
egyik kritikus pontja, hogy a földrengés okozta maximális talajgyorsulás rosszul korreláltatható
a károsodással, tehát olyan indikátorokra lenne szükség, amelyek a földrengés jellemzőivel és a
határállapotot meghatározó paraméterekkel egyaránt jól korreláltathatók. A másik kritikus pont
pedig az elemzés bizonytalanságának kezelése és meghatározása, akkor, ha a sérülést leíró feltételes
valószínűségi függvény valamilyen okból nem jól, vagy egyáltalán nem ismert.

A munka célja az atomerőmű földrengés hatására kialakuló állapotának valószínűségi módszerrel
történő biztonsági értékeléséhez

(1) a földrengés olyan jellemzőinek meghatározása, amely a biztonságot meghatározó szerkezet-,
illetve rendszerelem-típusokra a határállapotot meghatározó paraméterekkel jól korrelál,
(2) a sérülés valószínűségi eloszlásfüggvényének meghatározása a kiválasztott szerkezetekre,
rendszerelemekre és meghibásodási módokra,
(3)a biztonsági elemzés episztemikus és aleatorikus bizonytalanságának új valószínűség-
elméletek (fuzzy, p-box, stb.) alapján történő vizsgálata különös tekintettel a meghatározott
kár-indikátor alkalmazására.

A téma multidiszciplináris, a kidolgozás súlypontja szerint lehet építőmérnöki, gépészeti tudományi
karaktere. A vizsgálat tárgyát képező külső hatás a földrengés, de a módszertani áthatások
lehetnek más külső hatások elemzésével (extrém szél, repülőgép rázuhanás). A vizsgálat jellegét
tekintve elméleti, de numerikus elemzések, illetve az elérhető nemzetközi és nemzeti földrengés-

adatbázisokból vehető adatok értékelése adják az elmélet igazolását. Konkrét ipari példaként a Paksi
Atomerőműben végrehajtott földrengés-biztonsági vizsgálatok, s biztonságnövelő intézkedések
szolgálnak, s a Paksi Atomerőmű az eredmények hasznosításának színtere is.

A kutatási feladat az alábbi részfeladatokból épül fel:

I. feladatcsoport:

1. Az extrém külső hatásokkal szembeni biztonság követelményei atomerőművek esetében – a
problémakör irodalmi áttekintése.
2. A földrengést követő szcenáriók/szekvenciák áttekintése a publikált elemzések alapján, különös
tekintettel a nyomottvizes (PWR) reaktor-típusra.
3. A biztonságot meghatározó jellemző szerkezetek, rendszerelemek és sérülési módjaik áttekintése.
4. A vizsgálat középpontját képező szerkezetek, rendszerelemek és a tanulmányozandó sérülési
módok kiválasztása.
5. A 4. pontban kiválasztott szerkezet, rendszerelem funkció-vesztése szerepének azonosítása a
baleseti szekvenciában.

II. feladatcsoport:

6. A biztonsági elemzés determinisztikus és valószínűségi módszereinek áttekintése.
7. A sérülés feltételes valószínűségi függvénye meghatározására szolgáló elméletek áttekintése.
8. A sérülést kiváltó hatást és a sérülési módot jellemző kár-indikátorok áttekintése (intenzitások,
rms vagy kumulatív sebesség elmozdulás vagy energia, hiszterézises energia-disszipáció).
9. A sérülés feltételes valószínűségének meghatározása elméleti megfontolások és numerikus
szimuláció alapján a kiválasztott szerkezetekre, rendszerelemekre, illetve azok sérülési módjaira
megfelelőnek talált kár-indikátorokat mint független változót tekintve.
10.A veszélyeztetettség meghatározása a kár-indikátor, mint független változó függvényében –
szakirodalmi feldolgozás.

III. feladatcsoport

11.A biztonsági elemzés bizonytalanságának értékelésére szolgáló módszerek (Monte Carlo
szimuláció, Latin Hypercube sampling, fuzzy aritmetika, p-box és Dempster-Shafer elmélet)
kritikai áttekintése – szakirodalmi feldolgozás.
12. A sérülés feltételes valószínűsége bizonytalanságának jellemzése új módszerekkel.
13. Módszertan és demonstrációs szoftver fejlesztése a bizonytalanság elemezésére a fenti munkából
eredő következtetések és kutatási eredmények alapján.

IV. feladatcsoport

14.A kutatás eredményeinek empirikus igazolása ismert káresetek, ipari gyakorlat, földrengés-
adatbázisok alapján.

V. feladatcsoport

15. A kutatási eredmények gyakorlati alkalmazhatóságának elemzése, különös tekintettel a Paksi
Atomerőmű földrengés-biztonsága értékelése és egy post-event állapotdiagnosztika bevezetése
szempontjából.

Required language skills: magyar
Recommended language skills: angol
Number of students who can be accepted: 1

Deadline for application: 2016-12-31

 
All rights reserved © 2007, Hungarian Doctoral Council. Doctoral Council registration number at commissioner for data protection: 02003/0001. Program version: 1.2318 ( 2016. XI. 26. )