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Development of a probabilistic risk assessment methodology against a combination hazard of strong wind and rainfall for sodium-cooled fast reactors

強風と降雨の重畳ハザードに対するナトリウム冷却高速炉の確率論的リスク評価手法の開発

山野 秀将; 西野 裕之; 栗坂 健一

Yamano, Hidemasa; Nishino, Hiroyuki; Kurisaka, Kenichi

本論文では、強風と降雨の重畳ハザードに対する確率論的リスク評価(PRA)手法について述べる。この重畳ハザードPRAでは、ハザード曲線を最大瞬間風速、1時間降水量、降雨継続時間について評価された。シナリオ分析により、強風と降雨の重畳ハザードから起こりうる事象シーケンスを導き出した。その事象シーケンスは、雨水液滴の繰返し接触による伝熱管疲労破損による補助冷却設備の機能喪失で特徴づけられた。この状況が起こるのは、強風起因の飛来物が空気冷却器雨どいに衝突して雨どい破損後に雨水液滴が侵入することが考えられる。この事象シーケンスは重畳ハザードによる機器破損を考慮するイベントツリーに取り入れた。最後に、離散的なハザード発生頻度に条件付除熱失敗確率を乗じて合計すると炉心損傷頻度が求められ、10$$^{-6}$$/yearのオーダーの結果を得た。支配的なシーケンスは飛来物による燃料タンク破損後に空気冷却器ダンパーの手動操作失敗であった。支配的なハザードは最大瞬間風速40-60m/s、1時間降水量20-40mm/h、降雨継続時間0-10時間であった。

This paper describes the development of a probabilistic risk assessment (PRA) methodology against a combination hazard of strong wind and rainfall. In this combination hazard PRA, a hazard curve is evaluated in terms of maximum instantaneous wind speed, hourly rainfall, and rainfall duration. A scenario analysis has provided event sequences resulting from the combination hazard of strong wind and rainfall. The typical event sequence was characterized by the function loss of auxiliary cooling system, of which heat transfer tubes could crack due to cycle fatigue caused by cyclic contacts with rain droplets. This cycle fatigue crack could occur if rain droplets enter into the air cooler of the system following the coolers roof failure due to strong-wind-generated missile impact. This event sequence has been incorporated into an event tree which addresses component failure caused by the combination hazard. As a result, a core damage frequency has been estimated to be about 10$$^{-6}$$/year in total by multiplying discrete hazard frequencies by conditional decay heat removal failure probabilities. The dominant sequence is the manual operation failure of an air cooler damper following the failure of external fuel tank due to the missile impact. The dominant hazard is the maximum instantaneous wind speed of 20-40 m/s, the hourly rainfall of 20-40 mm/h, and the rainfall duration of 0-10 h.

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