ESBWR - Foro Nuclear

JORNADA SOBRE LA INDUSTRIA NUCLEAR
ESPAÑOLA GENERADA
IFEMA -
Feria internacional de energía y
medio ambiente
INGENIERIA DEL PROYECTO:
CAPACITACIÓN Y PRESENCIA INTERNACIONAL
FÉLIX ALONSO ZABALO
DIRECTOR DE INGENIERÍA ADJUNTO
DIRECTOR DEPARTAMENTO MECÁNICO
EMPRESARIOS AGRUPADOS
Madrid, 13 de mayo de 2009
Valoración Global de un Proyecto Nuclear
INSTALACIÓN INDUSTRIAL COMPLEJA
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Volumen físico
Multidisciplinar y multisectorial
Tecnología avanzada
Requisitos de seguridad
Garantía de calidad
2
Valoración Global de un Proyecto Nuclear
PERCEPCIÓN DEL RIESGO
Inherente a todas las actividades industriales
El Riesgo en el campo nuclear
¾ Sensibilidad especial
¾ Aceptación de niveles muy bajos
¾ Análisis exhaustivos
El factor Riesgo determina el Diseño
¾ Accidentes de muy baja probabilidad
¾ Defensa en profundidad
3
Valoración Global de un Proyecto Nuclear
CRITERIOS DE DISEÑO
Documentalmente regulados
Organismo de Licencia
Estudios y análisis sofisticados
Criterios deterministas y probabilistas
Cualificación mediante ensayos
Garantía de Calidad
4
Valoración Global de un Proyecto Nuclear
HORAS HOMBRE DE INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN
REQUERIDAS EN PROYECTOS TERMICOS Y NUCLEARES
CONCEPTO
TÉRMICA CARBÓN
2 X 500 MW
NUCLEAR
1000 MW
Ingeniería y Diseño
350.000
5.700.000
Gestión de Equipos
65.000
400.000
Dirección de Construcción
300.000
2.500.000
Pruebas de Puesta en Marcha
350.000
1.800.000
8.000.000
30.000.000
Obras Civiles y Montajes
5
Alcance de los Servicios de Ingeniería
PREPARACIÓN DEL PROYECTO
EJECUCIÓN DEL PROYECTO
Servicios de Consultoría
Dirección de Proyecto
Estudios de Viabilidad
Ingeniería y Diseño
Planificación y Estudios Económicos
Gestión de Suministros
Estudio y Selección de Emplazamientos
Dirección de Construcción
Estudios de Impacto Ambiental
Pruebas y Puesta en Marcha
Documentación de Petición de Ofertas (BIS)
Servicios de Apoyo a la Explotación
Evaluación de Ofertas y Apoyo en la
Selección del Suministrador Principal
Apoyo al Licenciamiento y Permisos
6
Organización del Proyecto de una Central Nuclear en España
Modelo Tradicional: Contrato “por Componentes”
CONSEJO
SEGURIDAD
NUCLEAR
MINISTERIO
DE
INDUSTRIA
EMPRESA
ELÉCTRICA
Alcance
Alcance Máximo
Máximo de
de la
la
Empresa
de
Ingeniería
Empresa de Ingeniería
y Dirección de Proyecto
Empresa
de
Ingeniería
y Ingeniería y Diseño
y Gestión de Suministros
y Dirección de Construcción
y Pruebas y Puesta en Marcha
Contratos Directos
con la Empresa Eléctrica
Coordinación y Supervisión
COMBUSTIBLE
NUCLEAR
SUMINISTRADORES
NSSS
T-G
DE
EQUIPOS
CONTRATISTAS
DE OBRA CIVIL
Y MONTAJE
7
Proyectos Nucleares en España
JOSE CABRERA
PWR 160 MWe
GAROÑA
BWR 450 MWe
ALMARAZ
PWR 2 x 980 MWe
COFRENTES
BWR 1000 MWe
VANDELLOS 2
PWR 980 MWe
TRILLO
PWR 1066 MWe
ASCÓ
PWR 2 x 980 MWe
VALDECABALLEROS
BWR 2 x 975 MWe 8
Capacitación de la Ingeniería
TRANSFERENCIA DE TECNOLOGIA
FACTORES DE ÉXITO
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Seleccionar una ingeniería extranjera experimentada
Establecer un Acuerdo adecuado
Reservarse el acceso a otros Consultores
Asignar personal cualificado
Establecer una organización eficiente
Asumir responsabilidades progresivamente
Establecer un plan de formación y entrenamiento
Disponibilidad de medios técnicos avanzados
Promover la visión general del Proyecto
Espíritu de innovación
9
Diseños de Reactores Avanzados Disponibles
en el Mercado (GIII y GIII+)
PWR, Pasivo, 1117 MWe
z WESTINGHOUSE : AP-1000:
(Toshiba)
System 80 +: PWR, Evolucionado, 1350 MWe
z
z
GEH:
AREVA NP:
ABWR:
BWR, Evolucionado, 1360 MWe
(GIII)
ESBWR:
BWR, Pasivo, 1550 MWe
(GIII+)
EPR:
PWR , Evolucionado, 1600 MWe
(GIII)
SWR-1000: BWR, Pasivo, 1100 MWe
z ATOMSTROYEXPORT: VVER 1000/ PWR, Evolucionado, 1350 MWe
AES-92
z
AECL:
(GIII+)
(GIII)
ACR-1000:
(GIII+)
(GIII)
Refrigerante H2O , Moderador D2O (GIII+)
Seguridad Pasiva Mejorada, 1200 MWe
Otros “Reactor Vendors”: Toshiba (ABWR), Mitsubishi (APWR) y KOPEC (APR 1400)
10
AP-1000, Westinghouse: PWR; Pasivo; 1117 MWe
Steel Containment
Passive Containment Cooling Water
Concrete Shield
Building
Parámetros relevantes
Potencia térmica: 3400 Mw
Potencia eléctrica: 1117 Mwe
Fuel Handling
Area
Nº elem. combustible: 157
Presión operación: 155 bar
Radwaste
Building
Turbine Building
Temp. Operación: 321 ºC
Area Int. G.V: 11610 m2
Annex
Diesel Generators
Main Control Room
(Auxiliary Building)
11
EPR (European Pressurized Reactor); AREVA NP:
PWR; Evolucionado; 1600 MWe
Parámetros relevantes
Potencia térmica: 4500 Mw
Potencia eléctrica: ~1660 Mwe
Nº elem. combustible: 241
Presión operación: 155 bar
Temp. Operación: 320 ºC
Area Int. G.V: 8000 m2
Reactor Building
Fuel
Building
Nuclear
Auxiliary
Building
Waste
Building
Safeguard Building 1
Diesel
Building 3+4
Safeguard
Building 2+3
Safeguard
Building 4
Diesel
Building 1+2
15.5 MPa
C.I. Electrical Building
Office Building
Access Building
Turbine Building
12
ABWR, General Electric: BWR, Evolutionary, 1350 MWe
Parámetros relevantes
Potencia térmica: 3926 Mw
Potencia eléctrica: 1350 Mwe
Nº elem. combustible: 872
R.P. Vessel height: 21,1 m
Presión operación: 71,7 bar
Temp. Agua aliment: 302 ºC
1040 psia
13
ESBWR, General Electric: BWR, Passive, 1550 MW
ESBWR: Economic Simplified Boiling Water Reactor
Parámetros relevantes
Potencia térmica: 4500 Mw
Potencia eléctrica: 1550 Mwe
Nº elem. combustible: 1132
R.P. Vessel height: 27,7 m
Presión operación: 71,7 bar
Temp. Agua aliment: 302 ºC
Vista General
14
Participación de EA en el
Programa Español de Reactores Avanzados
ƒ
ƒ
ƒ
Gestionado por UNESA-DTN. Años 1991 a 2000
Financiación: Programa PIE (UNESA) y Empresas Participantes
Ingeniería para la Certificación del Diseño del Programa de Reactores
Avanzados de EPRI en los Estados Unidos
¾ AP-600; Westinghouse, PWR, Tipo Pasivo; 600 MWe
¾ SBWR; General Electric, BWR Tipo Pasivo; 650 MWe
¾ ABWR; General Electric, BWR Tipo Evolucionado, 1350 MWe
ƒ
ƒ
ƒ
FOAKE (“First-Of-A-Kind Engineering”) del ABWR de GE
Aplicación del URD (“Utility Requirements Document” ) del EPRI
Participación en la elaboración del EUR (“European Utility
Requirements”) Document
15
Proyectos ABWR y ESBWR
Proyecto Lungmen NPP, Unidades 1 y 2
¾ Servicios de Ingeniería como subcontratista de GE
¾ Tipo de Central: ABWR (Tipo Evolucionado)
¾ Potencia: 2 x 1350 Mwe
¾ Localización: Taiwan
¾ Cliente: TPC
Proyecto ESBWR (GE)
Servicios de Ingeniería para GE en las siguientes áreas:
¾ Ingeniería y Diseño del ESBWR
¾ Design Certification: preparación del DCD
¾ COL Application, Nueva central ESBWR en el
emplazamiento de North Anna, de Dominion
16
Proyectos AP-600 y AP-1000 de Westinghouse
ƒ
ƒ
Proyecto AP-600 (años 90)
¾ Ingeniería para la Certificación del Diseño por la US NRC
Proyecto EPP (European Passive Plant)
¾ Proyecto de Westinghouse para Europa precursor del AP-1000
ƒ
¾ Desarrollo del Diseño Básico
Proyecto AP-1000
Apoyo de Ingeniería a Westinghouse en las áreas de:
¾ Diseño y Análisis de Tuberías
¾ Evaluación de Costes de la Central
¾ Evaluación del Diseño del AP-1000 para el “Technology
Assessment” en varios proyectos de futuras centrales en diversos
países de Europa
17
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ Plant Layout
¾ Turbine Building Layout
¾ Electrical Building Layout
¾ Electrical Building Cable Tray Layout
¾ Turbine Building Large Bore Piping preliminary Layout
¾ Electrical Building HVAC Main Ducts preliminary Layout
¾ Reactor Building Drywell Cooling System Duct Layout
¾ MS and FW Piping Layout
¾ RWCU/SDC Piping Layout
¾ Isolation Condenser Piping Layout
18
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
Containment, Reactor Building and Control Building Design
¾ Containment Penetrations Design and Stress Analysis
¾ Reactor Building and Fuel Building Pool Liners Design (Using 3D
Model)
¾ RPV Support Legs Design
¾ RB Response to LOCA and SRV Hydrodynamic Loads
¾ High Energy Pipe Break Compartment Pressurization Analysis
¾ ISI Platforms inside the Drywell
¾ Shield Doors for RPV Nozzles ISI
¾ Maintainability Studies in the Steam Tunnel
¾ Containment Ultimate Capacity
¾ Containment Seismic Margin Analysis
¾ PCCS Heat Exchanger Stress Analysis and Support Design
¾ Fuel Storage Racks Structural Design (for Ensa)
19
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
Mechanical Systems Engineering (SDD, SDS, P&ID, FD, LD, A11 Docs)
¾ Nuclear Island Systems: Inerting System, Drywell Cooling System
¾ Turbine Island Systems:
9 Turbine Cycle Heat Balances
9 Turbine Generator
9 Turbine Main Steam
9 Condensate
9 Feedwater
9 Circulating Water
9 Main Condenser and Auxiliaries
9 Off-gas
9 Condensate Purification
9 Turbine Component Cooling
9 Chilled Water
9 Auxiliary Steam
¾ Turbine Building HVAC and Electrical Building HVAC
20
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
Electrical Systems Engineering (SDD,OLD,BD,CS,A11 Docs.)
¾ Off-Site Power Systems
¾ On-Site Power System:
9 AC HV / MV Distribution System,
9 DC Safety System,
9 DC Non-Safety System and
9 Diesel-Generator
¾ Auxiliary Electrical Systems:
9 Lighting System,
9 Communication System,
9 Diesel Generator Auxiliary Systems
¾ Top Level Electrical Systems Requirements (A11 Documents)
21
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
Radiological Protection and Shielding Design
¾ Radiation Zones
¾ Shielding Calculations
¾ Vital Areas Definition
¾ Radiation Doses in Normal Operation
ƒ
Probabilistic Risk Assessment (PRA)
¾ PRA Level 1: Full Power for Internal Events
¾ PRA Level 1: Full Power for External Events
¾ PRA Level 1: Shutdown for Internal Events
¾ PRA Level 1: Shutdown for External Events
ƒ
Instrumentation and Control Design
¾ Instruments Set Points Calculations
¾ MS and FW Systems Logic Diagrams
22
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
ƒ
Piping Design and Stress Analysis
¾ Main Steam Lines, ASME Class 1 Piping Stress Analysis
¾ Feed Water Lines, ASME Class 1 Piping Stress Analysis
¾ RWCU Piping Stress Analysis
¾ Isolation Condenser Piping Stress Analysis
Plant Perfomance
¾ Island Mode Operation Studies
¾ Plant Start up Concept
¾ RB/CB Heat up Calculations (Using Containt Code)
¾ Analysis Using GOTHIC Code:
9 RB Mixing and Heat up
9 CB Heat up
¾ Environmental Conditions for Equipment Qualification
23
Actividades más importantes de EA
para el desarrollo del ESBWR
ƒ
ƒ
Design Criteria and Safety Analysis
¾ Missile Protection
¾ Flood Protection
¾ Pipe Break Criteria
¾ Seismic and Environmental Qualification Criteria
¾ Mechanical System and Components Criteria
Design Certification and Licensing Support
¾ Preparation of the DCD Tier 2 sections corresponding to the engineering
activities listed before (DCD Chapters 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 19)
¾ Response to NRC Request for Additional Information (RAIs) (554 RAIs
prepared)
¾ Preparation of the COLA FSAR Sections (Chapters 9, 10 and 12) and
resolution of the Utility comments
¾ Participation in NRC Audits in Support of GE (Structural, Piping Design
and Plant Perfomance) Design
24
C.N. de Olkiluoto 3 (TVO-Finlandia)
Actividades principales de Ingeniería contratadas por TVO
Olkiluoto 3 NPP (TVO-Finland)
EPR (Framatome ANP - Siemens), 1635 MWe
Preparación de las “Bid Invitation Specifications (BIS)”
Se prepararon tres versiones completas para contratación Llave en Mano:
¾ Planta Completa (NI+TI)
¾ Nuclear Island solo
¾ Turbine Island solo
Ingeniería de apoyo a TVO en la Evaluación Técnica de Ofertas
Se evaluaron las siguientes Ofertas:
¾ Areva-Siemens: EPR y SWR-1000
¾ General Electric: ABWR
¾ Atomstroyexport: VVER-1000
(Oferta adjudicataria: EPR, Planta Completa)
“Due Dilligence Technical Report” preparado para las Instituciones de Financiación del
Proyecto
EA ha participado como miembro del “Design Review Committee” durante la fase de
Licenciamiento e Ingeniería del Proyecto
25
Olkiluoto 3 (TVO, Finlandia); EPR 1670 MWe
Suministrador: Consorcio AREVA-Siemens
Vista General de la Construcción de la Central
26
Nueva Central Nuclear en la República Checa
Actividades principales de Ingeniería contratadas por CEZ
Temelín 3&4 NPP (CEZ-República Checa)
PWR , 2 Unidades, 1000 a 1600 MWe
Cliente: CEZ (la empresa eléctrica nacional checa)
Nueva Central Nuclear en la República Checa:
¾ De 2x1000 a 2x1600 MWe, PWR
¾ Emplazamiento: Temelín
Preparación del “Request for Information (RFI) Document”
dirigido a los Suministradores Principales
Evaluación de las Tecnologías propuestas: Evaluación de
los “Information Packages” recibidos
“Information Packages” y Tecnologías evaluadas:
¾ Areva-Siemens: EPR
¾ Westinghouse: AP-1000
¾ Atomstroyexport: VVER-1000
Preparación del Estudio de Viabilidad de la Nueva Central
Estudio del Emplazamiento
Preparación del BIS (“Bid Invitation Specifications”)
27
Nueva Central Nuclear en Suiza
Preparación del “General Licencing” y “Feasibility Study”
ƒ
Evaluación y Selección de Tecnologías
¾ Especificación de Requisitos de la Propiedad para la
central
¾ “Request for Information (RFI) Document”
¾ Estudios de layout y planos de implantación para cada tipo
de central
¾ Informe sobre el Desmantelamiento futuro de la central
¾ Dosis de radiación esperadas en la proximidad de la
central
ƒ
Estudios de Emplazamiento
¾ Estudios de alternativas para la refrigeración de la Central
28
Nuevas Centrales Nucleares
en Finlandia, Reino Unido y Lituania
ƒ
Lituania
¾ Servicios de Consultoría en las actividades de preparación de una
nueva central nuclear (“Pre-construction Activities”)
¾ Actividades previas a la preparación de las “Bid Invitation
Specifications”
ƒ
Finlandia (Finland-6 NPP)
¾ Apoyo a la TVO y a GE en la preparación de la Documentación
Técnica relativa al ESBWR para la solicitud de la “Decision in
Principle”
¾ Evaluación del cumplimiento del ESBWR con las “YVL Guidelines”
(requisitos reguladores) del STUK en Finlandia
29
Servicios de Ingeniería para Centrales Nucleares
en Operación en Países del Este de Europa
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Programas Phare y Tacis de la Unión Europea y proyectos del BERD
Mejora de la seguridad de centrales tipo VVER-440, VVER-1000 y RBMK
Tipo de proyectos realizados:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Revisión y validación de Sistemas de Contención
Análisis Probabilista de Seguridad (APS)
Cualificación Ambiental de Equipos
Análisis de “Leak-Before-Break” (LBB)
Mejoras de los Programas de QA de las Centrales
Apoyo a los Programas de Modernización de Centrales VVER-1000
Gestión de Residuos Radiactivos y Desmantelamiento
Misiones de la IAEA en estos países
Un total de 130 contratos realizados (Phare + Tacis + BERD + IAEA)
EA estableció una empresa en Ucrania (ENERTEK) para servicios de Ingeniería
de apoyo a la explotación de centrales en este país
30
Proyectos de I+D+i de la Unión Europea
(V, VI y VII Programas Marco de la UE)
ƒ
Proyecto Raphael (HTR/VHTR)
¾ Estudio de Rendimiento Térmico
ƒ
¾ Optimización del Acoplamiento HTR-Sistema de Aplicación del
Calor
Proyecto ELSY (European Lead System)
¾ Fast Lead Cooled Reactor
ƒ
¾ Diseño de sistemas y componentes mecánicos
Proyecto ADS (Accelerator Driven System)
¾ Estudio de seguridad
ƒ
¾ Diseño de sistemas y componentes mecánicos
Proyecto SFR (Sodium Fast Reactor)
¾ Estudios de layout de las instalaciones
¾ Estudios de seguridad
¾ Diseño de sistemas y componentes
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PBMR (Pebble Bed Modular Reactor)
(High Temperature Gas-Cooled Reactor, 165 MWe)
PBMR (Pty) Ltd-SudAfrica)
32
Fusión Nuclear
Proyecto ITER
¾ Ingeniería básica del Proyecto
¾ Selección del Emplazamiento
• Vandellós (Tarragona)
• Cadarache (Francia)
¾ Desarrollo del Proyecto
• PF Coil Building tendering
support (BIS)
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