IMPROVEMENT AND QUALIFICATION OF PSA METHODOLOGY IN CONNECTION WITH DETERMINISTIC ANALYSES

Obiettivo della presente attività di ricerca è stato quello di migliorare e qualificare metodi di Probabilistic Safety Assessment (PSA) in connessione con analisi deterministiche (prevalentemente termoidrauliche). In particolare, l’attività di ricerca si è focalizzata sul migliorare la metodologia denominata Reliability Evaluation of Passive Safety System (REPAS), sviluppata dal Prof. D’Auria e dal Dr. Galassi, per la valutazione relativa dell’affidabilità dei sistemi passivi, al fine di adattarla per giungere ad una valutazione assoluta dell’affidabilità degli stessi sistemi. Quale risultato aggiuntivo, l’ampia attività di ricerca bibliografica svolta, accompagnata dagli approfondimenti effettuati nell’ambito di collaborazioni a livello nazionale ed internazionale con IAEA, ANSALDO Nucleare ed INFN, anche se a volte in campi non direttamente correlati, ha permesso di delineare i “requisiti” minimi di procedure per eseguire analisi di PSA e di Risk Assessment, nell’ambito delle quali la metodologia può essere utilmente impiegata. Lo scopo principale della metodologia REPAS è, infatti, quello di caratterizzare in modo analitico le prestazioni di un sistema passivo al fine di aumentare la fiducia nel suo funzionamento, di confrontare le prestazioni di sistemi attivi e passivi e di sistemi passivi diversi. La metodologia REPAS può essere inoltre utilizzata per la progettazione (sia di base che di dettaglio) dei sistemi di sicurezza passivi, per valutare la loro efficacia e per ottimizzare i loro costi. Essa può quindi, potenzialmente, fornire valori numerici che possono essere utilizzati in un più complesso studio di valutazione della sicurezza; può essere vista anche come equivalente del Fault Tree Analysis (FTA), utile supporto per l'analisi di PSA. Il metodo REPAS originale, molto dipendente dall’approccio deterministico e dal giudizio ingegneristico, è stato migliorato negli aspetti relativi alla identificazione dei parametri fondamentali e alla quantificazione dell’incertezza. L’attività effettuata ha permesso di definire procedure basate su ipotesi realistiche, per giustificare la scelta dei parametri “incerti” che caratterizzano il funzionamento di un sistema passivo. A questo riguardo, è necessario distinguere tra le incertezze di modellazione (nell’utilizzo di strumenti di cacolo per il “design” termoidraulico del sistema), da un lato, e le incertezze nei confronti dell'attuale stato di conoscenza dei sistemi passivi e dei loro parametri caratteristici (parametri critici di natura fisica, chimica e geometrica che infuiscono sulla risposta del sistema), da un altro lato. Per mezzo di robusti strumenti matematici (modelli, correlazioni, metodi) e metodi deterministici e probabilistici la metodologia REPAS è stata "organizzata" e "settata” come una procedura autonoma (nell’obiettivo e negli strumenti per raggiungere tale obiettivo), anche se integrabile nelle procedure standard per la dimostrazione della sicurezza di un sistema. Un esempio di applicazione della metodologia è riportato nella presente tesi, evidenziando gli aspetti di miglioramento della stessa rispetto alla versione originale. Il codice termoidraulico di Best Estimate, RELAP5, è stato utilizzato per eseguire le analisi e per modellare il sistema passivo selezionato. Nell’ applicazione sono stati identificati i parametri rilevanti relativi al comportamento termoidraulico del sistema considerato. E’ stato assegnato ai parametri (di design e critici) una distribuzione di probabilità attraverso un giudizio ingegneristico. Il metodo Monte Carlo (“campionamento casuale”) è stato utilizzato per diffondere le incertezze e la formula di Wilks 'è stata presa in considerazione per selezionare, limitandola, la dimensione del campione. I criteri di failure sono definiti in termini di incapacità del sistema analizzato di conseguire gli obiettivi di design definiti. Infine sono riportati diversi approcci su come integrare la valutazione dell’affidabilità dei sistemi passivi nel modello di sequenze incidentali di PSA.