Probabilistisk säkerhetsanalys
Probabilistisk säkerhetsanalys eller PSA (I USA benämnt Probabilistic Risk Assessment, PRA;[1] i Storbritannien, Frankrike och stora delar av övriga kärnkraftsvärlden i engelskspråkig dokumentation benämnt Probabilistic Safety Analysis, PSA[2][3]) är en systematisk och allsidig metod för att beräkna och värdera risker i komplexa tekniska system, till exempel flygplan eller kärnkraftverk. Metoden bygger på att man med kännedom om tillförlitlighet hos enskilda komponenter i ett system med matematiska metoder kan beräkna tillförlitligheten för det sammankopplade systemet.
Beskrivning
[redigera | redigera wikitext]Risk i en PSA-analys definieras med två mått:[4]
- Allvarligheten eller omfattningen av en oönskad konsekvens
- Frekvensen för att konsekvensen uppkommer
PSA fokuserar på den andra punkten, att kvantifiera frekvensen ("hur ofta") en viss konsekvens uppkommer, men metoden kan upprepas för olika typer av konsekvenser.
För varje konsekvens uppskattas frekvensen genom att kartlägga de inledande händelser som kan utmana systemet så att en viss konsekvens uppkommer. Man uppskattar hur ofta de inledande händelserna inträffar (frekvens, fih) samt uppskattar felsannolikheten, pf hos de systemfunktioner (barriärer) som behövs för att bemöta den inledande händelsen. Frekvensen för konsekvensen fc blir frekvensen för den inledande händelsen multiplicerat med felsannolikheten hos barriären (fc = fih * pf ). I tabellen ges några exempel på inledande händelser och tänkbara konsekvenser och barriärer.
| Inledande händelse | Konsekvens | Barriär |
|---|---|---|
| Bortfall av elkraft | Utebliven funktion hos mobilmast, fryshus, kylsystem i kärnkraftverk |
Aggregat för reservkraft |
| Brand | Förstörd anläggning | Detektions- och släcksystem |
| Rörbrott | Överhettning i reaktorhärd | System för att isolera rörbrott och återfylla |
| Tryckfall i flygkabin | Dödsfall på grund av syrebrist | Nödsystem med syrgas |
Exempel
[redigera | redigera wikitext]Antag att systemet havererar (maten förstörs i fryshuset, batterierna i mobilmasten laddas ur, härden i ett kärnkraftverk överhettas) om elförsörjningen uteblir under mer än två timmar.
I Sverige inträffar sådana elavbrott ungefär en gång vart tionde år (fih = 1/10).
Antag att ett reservkraftaggregat kan kopplas in som havererar en gång på hundra starter (pf = 1/100).
Frekvensen för att elförsörjningen uteblir och reservkraftaggregatet inte startar blir då fc = fih * pf = 1/10 * 1/100 = 1/1000 per år ("en gång på tusen per år"). Om man har tusen anläggningar kan det förväntas att en om året havererar.
En sådan haverifrekvens kan kanske vara acceptabel för fryshuset och mobilmasten men knappast för kärnkraftverket.
Om man sätter in ytterligare ett reservkraftaggregat som är helt oberoende[5] av det första så blir frekvensen för att inget av de två reservkraftaggregaten startar pf = 1/100*1/100 = 1/10000, och frekvensen för systemhaveri blir fc = fih * pf = 1/10 * 1/10000 = 1/100000 per år ("en gång på hundratusen per år"). Om man har hundratusen anläggningar kan det förväntas att en om året havererar.
En sådan haverifrekvens (eller ännu lägre) är ungefär det som eftersträvas för flyg, kärnkraft och andra verksamheter med stora konsekvenser.
Tillämpning
[redigera | redigera wikitext]Genom att kartlägga och analysera system med denna metodik kan man hitta svaga punkter i systembarriärer, samt få ett mera jämnstarkt system genom att man lägger större resurser på barriärer som skyddar mot händelser som inträffar ofta.
För trovärdiga analyser av verkliga system leder metodiken till detaljerade kartläggningar av ett stort antal delkomponenter och deras beroenden som modelleras i omfattande felträd. Antagandet om oberoende hos redundanta komponenter kan behöva modifieras genom att beakta risken för CCF - fel med gemensam orsak. Verkliga system innehåller operatörer som utför manuella ingrepp, där felsannolikheten för dessa ingrepp måste kvantifieras för att få trovärdiga resultat.
Historik
[redigera | redigera wikitext]Principerna för metodiken har varit kända länge, men det var först i och med tillgång till större datorkraft som praktiskt användbara analyser kunde genomföras för större system. Den första moderna probabilistiska säkerhetsanalysen för kärnkraftverk presenterades 1975, den så kallade "Rasmussen-rapporten"[6] ledd av professor Norman Rasmussen, som på ett strukturerat och heltäckande sätt försökte uppskatta risker från kärnkraft.
Rapportens slutsatser kan sägas vara att riskerna från kärnkraft bedömdes vara små jämfört med många andra industriella verksamheter. Samtidigt redovisades att man inte kunde utesluta förlopp med härdskador och stora utsläpp, samt att dessa kunde utlösas av olyckliga kombinationer av mindre störningar och otillgängliga system.
I den uppskruvade kärnkraftsdebatten på 1970-talet användes rapporten som argument av både förespråkare och motståndare till kärnkraft. Förespråkarna betonade de låga frekvenserna för olyckor ("en på tiotusen reaktorår")[7] medan motståndarna fokuserade på konsekvensbeskrivningarna av de värsta och mest osannolika olyckorna ("hundratals döda, förstörda markområden")[8]. Även på mer vetenskaplig nivå förekom en debatt med ifrågasättande och invändningar mot metodiken och angreppssättet.[9]
När Harrisburgolyckan inträffade 1979 i reaktor 2 på kraftverket Three Mile Island (TMI) i Pennsylvania i USA, så väckte detta många frågor - hur kunde detta inträffa som skulle vara så osannolikt? Den kanske mest kända kritiken levererades av Tage Danielsson i hans monolog "Om sannolikhet"[10] i revyn "Under dubbelgöken". Tvärtemot vad man kanske kan förledas tro av detta så ledde Harrisburgolyckan till att fler insåg styrkan och möjligheterna med PSA. Så blev det också i Sverige, där en av Reaktorsäkerhetsutredningens[11] slutsatser blev bland annat en rekommendation om att öka användningen av PSA. Så skedde, och PSA är sedan många år en etablerad och av myndigheten föreskriven del av säkerhetsarbetet på kärnkraftverk i Sverige och många andra länder.
Referenser
[redigera | redigera wikitext]Noter
[redigera | redigera wikitext]- ^ ”Probabilistic Risk Assessment (PRA)”. NRC - United States Nuclear Regulatory Commission. 18 augusti 2016. https://www.nrc.gov/about-nrc/regulatory/risk-informed/pra.html. Läst 28 november 2017.
- ^ ”Probabilistic safety analysis - What does probabilistic safety analysis mean in ONR?”. ONR - Office for Nuclear Regulation - Storbritanniens kärnkraftsmyndighet. 10 juli 2017. Arkiverad från originalet den 1 december 2017. https://web.archive.org/web/20171201042033/http://www.onr.org.uk/jobs/disciplines/nuclear-safety-inspector-safety-analysis.htm. Läst 28 november 2017.
- ^ ”Basic safety rule 2002-1 of 26th december 2002 - Development and utilisation of probabilistic safety assessments”. ASN - Atorité de Sûreté Nucléaire - Franska kärnkraftsmyndigheten. 26 december 2002. http://www.french-nuclear-safety.fr/References/Safety-Rules/Basic-safety-rule-2002-1-of-26th-december-2002. Läst 28 november 2017.
- ^ ”U.S. NRC Backgrounder - Probabilistic Risk Assessment”. NRC - U.S. Nuclear Regulatory Commission. 1 februari 2016. https://www.nrc.gov/docs/ML0322/ML032200337.pdf. Läst 13 november 2017.
- ^ I verkligheten finns alltid en viss risk för fel som drabbar bägge aggregaten, men om de är väl separerade för brand och missiler, har ett högklassigt underhåll och testas återkommande så kan de vara "hyfsat" oberoende.
- ^ Reactor Safety Study - an assessment of accident risks in U.S. Commercial Nuclear Power Plants, WASH-1400 (NUREG 75/014). U.S. Nuclear Regulatory Commission. 1975 [1975]. https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/7134131. Läst 12 november 2017
- ^ Katrin Hallman (14 november 1974). ”Amerikansk forskare (Norman Rasmussen): Kärnkraften lämpligaste energikällan vi har idag - riskerna är inte större än vi kan acceptera dem”. Svenska Dagbladet: s. 19. https://www.svd.se/arkiv/1974-11-14/19. Läst 12 november 2017.
- ^ Ulf Wickbom (5 mars 1980). ”Ångexplosion omöjlig? "Ingen dokumentation stöder de nya rönen" ... det finns fortfarande risk för olyckor med 30000 cancerfall och tusen kvadratkilometers radioaktiv markbeläggning”. Svenska Dagbladet: s. 5. https://www.svd.se/arkiv/1980-03-05/5. Läst 12 november 2017.
- ^ William Keller, Mohammad Modarres (2005). ”A historical overview of probabilistic risk assessment development and its use in the nuclear industry: a tribute to the late Professor Norman Carl Rasmussen”. Reliability Engineering and System Safety 89 (2005) 271-285.
- ^ Tage Danielsson (Oktober 1979). ”Om Sannolikhet - ur Under dubbelgöken”. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=mCl6ILcocf8. Läst 29 mars 2022.
- ^ Säker kärnkraft? Betänkande av Reaktorsäkerhetsutredningen, SOU 1979:86. "SOU 1979:86". Regeringen, Industridepartementet. 1979. http://weburn.kb.se/metadata/910/SOU_7259910.htm
Källor
[redigera | redigera wikitext]- ”IAEA Training in level 1 PSA and PSA applications - IAEA Guidelines for PSA”. IAEA - International Atomic Energy Agency. http://www-ns.iaea.org/downloads/ni/training/specific_expert_knowledge/psa-level1/II1_1%20IAEA%20guidelines%20for%20PSA.pdf. Läst 13 november 2017.
- Attributes of Full Scope Level 1 Probabilistic Safety Assessment (PSA) for Applications in Nuclear Power Plants.. IAEA - International Atomic Energy Agency. 2016. IAEA-TECDOC-1804. ISBN 9789201073167. OCLC 987086599. http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TE1804web.pdf