The ultimate safety barrier of a Nuclear Power Plant (NPP) towards environmental radioactive contamination is a reinforced concrete (RC) building. Its integrity is a main focus of level 2 Probabilistic Risk Assessment (PRA), in which accident scenarios that might affect this barrier are modelled. Traditionally, aging and degradation are neglected. In this paper, contrarily, a dynamic reliability approach is adopted to address the effects that aging and degradation have on the reactor building failure frequency, following an internal overload, for example, due to a hydrogen explosion scenario. A Finite Element Model (FEM) of the reinforced concrete is built and coupled with a degradation model that modifies its parameters. Risk measures, in particular the Large Early Release Frequency (LERF) and its increase in time due to aging (ΔLERF), are actualized on the basis of the condition monitoring of the reactor building and the risk of the concrete building failure is dynamically quantified.

Il contenitore in calcestruzzo armato costituisce l'ultima barriera di sicurezza di una centrale nucleare contro la contaminazione radioattiva dell’ambiente. La valutazione dell’integrità di tale barriera è l’obiettivo principale dell’analisi di rischio di livello 2, la quale modellizza l’evoluzione e le conseguenze di scenari incidentali che ne possono inficiare l’integrità. Tradizionalmente, invecchiamento e degrado del contenitore sono trascurati per tale valutazione del rischio di cedimento. In questa tesi, invece, la frequenza di guasto del contenitore a seguito di una sovrappressione interna è valutata tenendo invece in considerazione anche gli effetti dell’invecchiamento e del degrado, attraverso un’analisi di affidabilità dinamica. La resistenza del contenitore è valutata attraverso un modello agli elementi finiti, i cui parametri cambiano con l’avanzamento del degrado della struttura. In questo modo, le misure di rischio, in particolare il Large Early Release Frequency (LERF) e il suo incremento nel tempo dovuto all'invecchiamento (ΔLERF), vengono aggiornate sulla base del modello fisico del contenitore, e il rischio di cedimento dell'edificio in calcestruzzo quantificato dinamicamente.

Dynamic reliability analysis of a nuclear power plant reactor building accounting for aging and degradation

FUMAGALLI, MATTEO
2017/2018

Abstract

The ultimate safety barrier of a Nuclear Power Plant (NPP) towards environmental radioactive contamination is a reinforced concrete (RC) building. Its integrity is a main focus of level 2 Probabilistic Risk Assessment (PRA), in which accident scenarios that might affect this barrier are modelled. Traditionally, aging and degradation are neglected. In this paper, contrarily, a dynamic reliability approach is adopted to address the effects that aging and degradation have on the reactor building failure frequency, following an internal overload, for example, due to a hydrogen explosion scenario. A Finite Element Model (FEM) of the reinforced concrete is built and coupled with a degradation model that modifies its parameters. Risk measures, in particular the Large Early Release Frequency (LERF) and its increase in time due to aging (ΔLERF), are actualized on the basis of the condition monitoring of the reactor building and the risk of the concrete building failure is dynamically quantified.
GUERINI, CARLO
PEROTTI, FEDERICO
ZIO, ENRICO
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
16-apr-2019
2017/2018
Il contenitore in calcestruzzo armato costituisce l'ultima barriera di sicurezza di una centrale nucleare contro la contaminazione radioattiva dell’ambiente. La valutazione dell’integrità di tale barriera è l’obiettivo principale dell’analisi di rischio di livello 2, la quale modellizza l’evoluzione e le conseguenze di scenari incidentali che ne possono inficiare l’integrità. Tradizionalmente, invecchiamento e degrado del contenitore sono trascurati per tale valutazione del rischio di cedimento. In questa tesi, invece, la frequenza di guasto del contenitore a seguito di una sovrappressione interna è valutata tenendo invece in considerazione anche gli effetti dell’invecchiamento e del degrado, attraverso un’analisi di affidabilità dinamica. La resistenza del contenitore è valutata attraverso un modello agli elementi finiti, i cui parametri cambiano con l’avanzamento del degrado della struttura. In questo modo, le misure di rischio, in particolare il Large Early Release Frequency (LERF) e il suo incremento nel tempo dovuto all'invecchiamento (ΔLERF), vengono aggiornate sulla base del modello fisico del contenitore, e il rischio di cedimento dell'edificio in calcestruzzo quantificato dinamicamente.
Tesi di laurea Magistrale
File allegati
File Dimensione Formato  
TESI_Matteo_Fumagalli.pdf

non accessibile

Descrizione: Testo della tesi
Dimensione 2.67 MB
Formato Adobe PDF
2.67 MB Adobe PDF   Visualizza/Apri

I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/145918