1 - 0 - I&C para el sector El uso de la tecnología digital en centrales nucleares en explotación Juan Atanasio Carrasco (Almaraz-Trillo) [email protected] José Vicente Zuriaga (Cofrentes) [email protected]
2 - 1 - I&C para el sector Resumen sector nuclear español Estrategias de modernización centrales españolas: estado y ejemplos Solución al licenciamiento en 2002: SER + Guía Unesa CEN 6 Situación actual modernizaciones I&C Dificultades tras solución inicial Pasos y Resultados en USA y Alemania Conclusiones Grupo de UNESA I&C Objetivo Pasos dados Contenido
3 - 2 - I&C para el sector Emplazamientos nucleares en España
4 - 3 - I&C para el sector Centrales nucleares en España
5 - 4 - I&C para el sector Endesa 43,07% Iberdrola 39,34% Unión Fenosa 9,31% Nuclenor (*) 6,18% Hidrocantábrico 2,10% (*) Nuclenor es propiedad de Iberdrola 50% y Endesa 50% Titularidad centrales nucleares españolas
6 - 5 - I&C para el sector Producción de energía eléctrica en España en 2008 Source: UNESA Source: Foro Nuclear 2008 18,3%
7 - 6 - I&C para el sector Empresas de Ingeniería: Empresarios Agrupados Iberinco Soluziona -> Indra Tecnatom (posee los simuladores full-scope) Proyecto ITER – Entidad legal europea en Barcelona Arranque en el final 2006 Oportunidad para la industria española ¿Qué empresas forman el sector nuclear? (1) + MULTINACIONALES
8 - 7 - I&C para el sector ¿Qué empresas forman el sector nuclear? (2) Principal compañía de componentes pesados: − ENSA:- Vaisjas (PBMR – Southafrica) - Generadores de Vapor (United States) - Presionadores - Racks de combustible gastado (China) - Casks de combustible gastado Compañía de combustible: − ENUSA:- PWR- Germany - BWR- Belgium - Gadolinium cladding- Finland - France - Sweden - United States
9 - 8 - I&C para el sector ¿Qué empresas forman el sector nuclear? (3) Compañía pública para la gestión de resíduos: − ENRESA:- Almacenamiento de intermed. y baja activ. en El Cabril - ISFSI en Trillo NPP (comb. gastado) - ISFSI en José Cabrera NPP (comb. Gastado y alta activ. ) - ISFSI centralizado sin emplaz. decidido (20011?) Instituto de Energía, Medio Ambiente y Materiales: − CIEMAT:- Mantiene acciones en ENRESA y ENUSA Organismo regulador: − CSN, Consejo de Seguridad Nuclear
10 - 9 - I&C para el sector Inversion 202,4 M€ Turnover 2.385,4 M€ Gross Value Added GVA 1.998,4 M€ Direct Effect in Spanish Economy Generated Employment 15.713 jobs Gross Value Added GVA 301,8 M€ Gross Value Added GVA 2.673,8 M€ Gross Value Added GVA 373,6 M€ Indirect Effect (Commercial Relationships with Production Centres) Generated Employment 6.226 jobs Generated Employment 8.241 jobs Generated Employment 30.180 jobs Induced Effect (Increase in family expenses) Total Effect in Spanish Economy Ciertas cifras sobre el sector nuclear español Source: Foro Nuclear 2004 400.000 i n the EU
11 - 10 - I&C para el sector Todas las CC.NN. españolas están modernizando su I&C Las salas de control tienen una interfase hombre-máquina híbrida. Ninguna central se ha planteado la modernización completa en una parada. No hay establecidos acuerdos globales de adjudicación a un único suministrador. Se ha comenzado por sistemas que no son de seguridad (junto a sistemas clave de seguridad) Se utiliza previamente el simulador Estrategias de Modernización
12 - 11 - I&C para el sector Todas las CC.NN. españolas están modernizando su I&C Las salas de control tienen una interfase hombre-máquina híbrida. Ninguna central se ha planteado la modernización completa en una parada. No hay establecidos acuerdos globales de adjudicación a un único suministrador. Se ha comenzado por sistemas que no son de seguridad (junto a sistemas clave de seguridad) Se utiliza previamente el simulador Resumen principales modernizaciones Vandellós II (Ordenador de proceso, Control de turbina, PLCs, …) Ascó I y II (Control de turbina, Control reactor, Monitores de radiación, PLCs, …) Almaraz I y II (Control de turbina, Control reactor, BOP y Ordenador en proceso, AF en proceso …) Trillo (Teleperm XP instalado en YG30, MAE and Telecontrol, Ordenador en proceso…) Garoña (Control condensado, Control de barras, Ordenador, Control de recirculación, Power Range Neutron Monitoring System, …) Cofrentes (Control del BOP, Sistema de detección de fugas, Control de Turbina en proceso, …) Estrategias de Modernización
13 - 12 - I&C para el sector Plataformas I&C Non Safety: Honeywell TPS + GE Mark VI Safety: Numac + Other (non decided yet) Plan grandes modernizaciones 2009 Turbine and Bypass Control Plant Process Computer 2011 Plant Process Computer Feedwater Control 2013 Recirculation Control ECCS Controls Neutron Monitoring System (PRM) Ejemplo de modernización: Cofrentes (GE)
14 - 13 - I&C para el sector Plataformas I&C Non Safety: Ovation Safety: Other (non decided yet) Plan grandes modernizaciones 2007 Reactor Control BOP Control (MSRs) 2008 Process Computer Start of Auxiliary Feedwater Turbopump Control (Safety) BOP Control (MSRs) 2009, 2010 and 2011 Process Computer Auxiliary Feedwater Turbopump Control (Safety) BOP Control (Heaters) Spec of Generator sequencers (Safety) Ejemplo de modernización: Almaraz I & II (W)
15 - 14 - I&C para el sector Plataformas I&C Non Safety: Teleperm XP (SPPA T2000) Safety: TXS is the normal evolution Plan grandes modernizaciones 2007 Neutron Measurement Calibration (Aeroball system) Plant Process Computer 2008 Plant Process Computer Spec of Refueling Machine 2009 and 2010 Plant Process Computer (in process) Refueling Machine (start) 2010 and 2011 Turbine Control Neutron Monitoring Ejemplo de modernización: Trillo (KWU)
16 - 15 - I&C para el sector Solución inicial al licenciamiento: SER + Guía UNESA CEN6 Guía UNESA CEN-6 (Mayo 2002, Rev. 0) Proyecto ES-05: “Obtención de una metodología para la aplicación de instrumentación digital en centrales nucleares” Guía que define: -Principales aspectos a tener en cuenta en un proceso de desarrollo disciplinado y de alta calidad de un sistema digital - Actividades de control que han de ser contempladas en el desarrollo de un sistema digital de cara a la corrección de errores y deficiencias que puedan ser introducidas durante el mismo, así como las comprobaciones a realizar para comprobar que el sistema cumple con los requisitos establecidos al inicio. -Establecimiento de un proceso de licenciamiento.
17 - 16 - I&C para el sector Solución inicial al licenciamiento: SER + Guía UNESA CEN6 PLAN DIRECTOR DESARROLLO DE PLANES ESP. REQUISITOS SISTEMA I&C ESP. HW/SW DEL SISTEMA I&C ENVÍO DOCUMENTACIÓN AL CSN EVALUACIÓN POR EL CSN PRIMER INFORME DE EVALUACIÓN - Plan de Calidad del Proyecto - Plan de Control de la Configuración y Desarrollo del SW - Plan de V&V del SW. - Objetivo, alcance - Sistemas afectados - Métodos y actividades específicas - Especificación Requisitos SD. - Especificación Diseño HW - Especificación Diseño SW - Evaluación Seguridad preliminar
18 - 17 - I&C para el sector Solución inicial al licenciamiento: SER + Guía UNESA CEN6 DISEÑO DETALLADO FABRICACIÓN HW INTEGRACIÓN DEL SISTEMA PRUEBAS FAT (V&V) DESARROLLO SW DOCUMENTACIÓN DEL SISTEMA COMENTARIOS DEL CSN AL PROGRAMA DE PRUEBAS POSIBLE ASISTENCIA CSN Y AUDITORÍA TRACEABILIDAD REQ. ENVÍO DOCUMENTACIÓN AL CSN EVALUACIÓN POR EL CSN INFORME DE EVALUACIÓN DEFINITIVO - Procedimiento Pruebas Integración - Procedimiento Pruebas FAT
19 - 18 - I&C para el sector Solución inicial al licenciamiento: SER + Guía UNESA CEN6 INSTALACIÓN EN PLANTA PRUEBAS SAT (V&V) OPERACIÓN DEL SISTEMA POSIBLE PRESENCIA DEL CSN A PRUEBAS POSIBLE AUDITORÍA FINAL CSN PRUEBAS PUESTA EN MARCHA
20 - 19 - I&C para el sector Solución inicial al licenciamiento: SER + Guía UNESA CEN6 La guía está enfocada a modernizaciones de grandes sistemas Para equipos sencillos es difícil su seguimiento. El CSN interviene desde el inicio del proceso El proceso de licenciamiento está completamente definido Metodología clara. Referencia a normativa del sector
21 - 20 - I&C para el sector Grandes Sistemas: incertidumbre en países de origen Interesantes cambios en Suecia, Japon, Suiza, Corea, Este de Europa, China, … Dificultades no previsibles en USA (RPS+ESFAS) La primera solicitud (Oconee) Los planes de Diablo Canyon Dificultades en Alemania: un solo sistema licenciado Situación actual: Dificultades
22 - 21 - I&C para el sector Grandes Sistemas: incertidumbre en países de origen Interesantes cambios en Suecia, Japon, Suiza, Corea, Este de Europa, China, … Dificultades no previsibles en USA (RPS+ESFAS) La primera solicitud (Oconee) Los planes de Diablo Canyon Dificultades en Alemania: un solo sistema licenciado Pequeños sistemas: falta de suministros Dedicaciones comerciales en USA siguiendo 10CFR50.59 RG 1.152 + EPRI-TR106439 / EPRI-NEI 01-01 (2000-2002) Pruebas tipo de módulos alimentación y transmisores+transductores en Alemania KTA 3503 y KTA 3505 (Nov 2005) Situación actual: Dificultades
23 - 22 - I&C para el sector Situación actual: Pasos USA En 2006, todos eran conscientes de la necesidad de guías Para proceso de licenciamento estable y predecible para plantas actuales y nuevas Proceso centrado en grandes sistemas En enero de 2007 se establece un “Digital I&C Steering Commitee” http://www.nrc.gov/about-nrc/regulatory/research/digital/steering-committee.html
24 - 23 - I&C para el sector En 2006, todos eran conscientes de la necesidad de guías Para proceso de licenciamento estable y predecible para plantas actuales y nuevas Proceso centrado en grandes sistemas En enero de 2007 se establece un “Digital I&C Steering Commitee” Situación actual: Pasos USA 1.- Guías intermedias analizando Wolf Creek, progresivo / FPGAs Oconee, de golpe / TXS (sw) 2.- Proyecto piloto para contrastarlas Diablo Canyon, ¿grande? / Triconex. (sw) pero, … + http://www.nrc.gov/about-nrc/regulatory/research/digital/steering-committee.html
25 - 24 - I&C para el sector Ya hay resultados: ISGs rev.1 completadas ISG-6 (proceso de licenciamiento) para comentarios en junio / lista a fin de año En enero de 2007 se establece un “Digital Steering Commitee” Situación actual: Resultados USA (I) Como la guía UNESA-CEN 6 pero con muchas más etapas Válida para grandes cambios http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/isg/digital-instrumentation-ctrl.html
26 - 25 - I&C para el sector Diversidad de RPS y ESFAS Necesaria aunque la probabilidad de fallo en modo común (CCF) sea muy baja No hay distinción entre plantas nuevas y existentes Las FPGAs pueden proporcionarla Evaluándolas como sistema software (aprox. 2 años de revisión) Considerando que los sistemas a implementar son sencillos y probables 100% Que incorporen una diversidad Interesante ver resultados de Oconee y Diablo Canyon, más orientados al sw Acciones manuales Aceptadas tras 30 minutos, acciones en menor tiempo deben ser evaluadas Situación actual: Resultados USA (II) Válida para grandes cambios
27 - 26 - I&C para el sector Situación actual: Resultados USA (III), Wolf Creek Válida para grandes cambios
28 - 27 - I&C para el sector Situación actual: Resultados USA (IV), Oconee Válida para grandes cambios
29 - 28 - I&C para el sector Situación actual: Resultados USA (V), Diablo Canyon Válida para grandes cambios
30 - 29 - I&C para el sector Situación actual: Resultados USA (V), Diablo Canyon Válida para grandes cambios
31 - 30 - I&C para el sector Trabajo arduo, con actualización de regulación bloqueada KTA 3501 prevista siempre para fin de año (este año puede ir en serio) Alternativas de diversidad Situación actual: Pasos Alemania
32 - 31 - I&C para el sector Se acaba de aceptar un planteamiento para RPS/ESFAS presentado por VGB-AREVA Da crédito a baja probabilidad de CCF en base a diferentes diversidad es Situación actual: Resultados Alemania (I) Válida para grandes cambios SE3 SE4
33 - 32 - I&C para el sector Se acaba de aceptar un planteamiento para RPS/ESFAS presentado por VGB-AREVA Define probabilidades de fallo para eventos postulados Situación actual: Resultados Alemania (II) Válida para grandes cambios
34 - 33 - I&C para el sector Para los grandes sistemas Hay un propuesta de solución aceptable en los países de origen Se exige Diversidad en RPS y ESFAS, aunque hay varias formas de implementarla: Parece que válida con FPGAs simples en USA Con software y FPGAS en USA Con una arquitectura muy definida en Alemania Parece que habrá ejemplos a copiar: “ser el mejor segundo” Situación actual: Conclusiones
35 - 34 - I&C para el sector Para los grandes sistemas Hay un propuesta de solución aceptable en los países de origen Se exige Diversidad en RPS y ESFAS, aunque hay varias formas de implementarla: Parece que válida con FPGAs simples en USA Con software y FPGAS en USA Con una arquitectura muy definida en Alemania Parece que habrá ejemplos a copiar: “ser el mejor segundo” Para sistemas pequeños/simples Se han dado pocos pasos Parece más que acertado el análisis realizado en España de mirar a otras certificaciones industriales Parece que habrá un esfuerzo en mejorar la normativa USA (sin fechas definidas) En los planes de I+D de la NRC si aparece Una lista de modernizaciones Una categorización de sistemas Situación actual: Conclusiones
36 - 35 - I&C para el sector Para los grandes sistemas Hay un propuesta de solución aceptable en los países de origen Se exige Diversidad en RPS y ESFAS, aunque hay varias formas de implementarla: Parece que válida con FPGAs simples en USA Con software y FPGAS en USA Con una arquitectura muy definida en Alemania Parece que habrá ejemplos a copiar: “ser el mejor segundo” Para sistemas pequeños/simples Se han dado pocos pasos Parece más que acertado el análisis realizado en España de mirar a otras certificaciones industriales Parece que habrá un esfuerzo en mejorar la normativa USA (sin fechas definidas) En los planes de I+D de la NRC si aparece Una lista de modernizaciones Una categorización de sistemas Situación actual: Conclusiones HAY MOVIMIENTO
37 - 36 - I&C para el sector Seguir las actividades de EPRI en I&C Mejorar la forma de modernizar la I&C (principalmente) Análisis situación en países de referencia Mejora proceso de dedicación evaluando calidad de certificaciones industriales Servir de foro para Intercambio de opiniones Mejora de la formación del sector nuclear español Fomentar actividades relacionadas con la I&C de plantas nucleares Grupo de I&C UNESA: Objetivos
38 - 37 - I&C para el sector Proyecto común (Plantas + Centros de referencia + CSN) Análisis y optimización de las metodologías aplicadas al proceso de dedicación de equipos de instrumentación y control basados en software Fase 1: Recopilación de Información 1.1.- Actualización normativa 1.2.- Lista mejorada de smarts 1.3.- Análisis de un ejemplo concreto de certificación SIL 2/SIL 3. Fase 2: Realimentación con EPRI Curso en sept 09 Fase 3 Análisis Grupo de I&C UNESA: Pasos dados (I)
39 - 38 - I&C para el sector Proyecto común (Plantas + Centros de referencia + CSN) Análisis y optimización de las metodologías aplicadas al proceso de dedicación de equipos de instrumentación y control basados en software Fase 1: Recopilación de Información 1.1.- Actualización normativa 1.2.- Lista mejorada de smarts 1.3.- Análisis de un ejemplo concreto de certificación SIL 2/SIL 3. Fase 2: Realimentación con EPRI Curso en sept 09 Fase 3 Análisis Grupo de I&C UNESA: Pasos dados (I) EEAA TECNATOM Exida Emerson
40 - 39 - I&C para el sector Realimentación con EPRI (31 agosto de 2009) Licensing Guidelines Status: Draft ISG6 and its major Open Issues Summary of the Lead projects SER (one of them is valid for small systems) and the pilot project approach Status of NRC research & development programs regarding small systems: Inventory and categorization Detail of the currently accepted process for performing commercial dedications – Comparison with SIL certification. The majority of our meeting was focussed on that section, because of our interest in the upgrade of small/simple software based equipments. Licensing Process: 50.59 Refreshment Digital Upgrade process Lessons learned in digital upgrades. Op. Ex. summary Grupo de I&C UNESA: Pasos dados (II)