IFE/Haldenprosjektet

Transkript

1 IFE/Haldenprosjektet Fra IFA til IFE Institutt for Atomenergi Operatør av Haldenprosjektet Institutt for Energiteknikk Besøk av Sikkerhetsforum til IFE/HRP Fridtjov Øwre Forskningsdirektør, IFE Halden IFE s organisasjonsutvikling siden 1948 Bakteppe: : Kjernefysisk fisjon (spalting), : 2. verdenskrig og 1942: Chicago pile FFI: Forsvarets Forsknings- Institutt STYRET (Styreleder) IFA: Institutt for Atomenergi IFE Kjeller Adm.direktør Vise adm. direktør Gunnar Randers Jens Chr. Hauge Odd Dahl Partner w/ Holland Partners USA and IAEA JEEP reaktoren NORA reaktoren JEEP 2 reaktoren Kraftreaktorprosjektet Nasjonal utredning Nei fra Stortinget 1980: IFE: Institutt for energiteknikk - Nukleær Teknologi Energi Petroleum Fysikk Materialtek. Administrasjon 1959 Halden reaktoren 1990 Haldenprosjektet Prosjektleder Reaktor Teknologi 1963 Reaktorbrenselsundersøkelser Materialundersøkelser 1958 Administrasjon Prosesskontroll Man Machine Systems MTO

2 IFEs to oppdrag i Halden Storting og Regjering(er) har siden 1958 fortløpende gitt IFE følgende nasjonale oppdrag: Være vertskap for og operatør av det internasjonale kjernekraftrettede Haldenprosjektet med grunnlag i bruk av Haldenreaktoren Underveis fra 1958 og fram til i dag har IFE fått et tilleggsoppdrag fra myndighetene: Gjennom oppdragsforskning, overføre teknologi og kompetanse fra forskningen ved Haldenprosjektet, slik at resultatene og kompetansen kommer til nytte for norsk næringsliv HRP IFE OG NORSK NYTTEVERDI 2

3 Haldenprosjektet OECD Halden Reactor Project (HRP) Forankret i OECD NEA, Paris Største internasjonale FoU prosjekt med sete i Norge IFE er operatør av HRP HRP fokus er på kjernekraftsikkerhet år 3-årige programmer nå: , den 17. avtale perioden 19 land er medlemmer > 100 organisasjoner deltar Økonomi Budsjett : 375 mnok 65% finansiert internasjonalt Norge ca. 35% Mål for perioden : Total omsetning ved IFE Halden i 3- årsperioden på ca. 800 millioner NOK Videreføre Haldenprosjektet i perioden AGREEMENT ON THE OECD HALDEN REACTOR PROJECT COVERING THE PERIOD 1st JANUARY 2009 TO 31st DECEMBER 2011 ASSOCIATED PARTY AGREEMENT between INSTITUTT FOR ENERGITEKNIKK, NORWAY and Organisation COVERING THE PERIOD 1st JANUARY 2009 TO 31st DECEMBER 2011 HRP member organisations Signatories og Associated Parties Signatory members: Norway IFE Institutt for energiteknikk Belgium SCK/CEN Belgian Nuclear Research Centre Denmark Risø DTU Finland TYÖ JA ELINKEINO MINISTERIÖ Finnish Ministry of Employ ment and the Economy, operated by VTT France EDF Electricité de France Germany GRS Gesellschaft für Anlagenund Reaktorsicherheit mbh Japan JNES Japan Nuclear Energy Safety Organization Korea KAERI Korean Atomic Energy Research Institute Spain CIEMAT Spanish Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas Sweden SSM Swedish Radiation Safety Authority Switzerland ENSI Swiss Federal Nuclear Safety Inspectorate UK NNL National Nuclear Laboratory USA US NRC United States Nuclear Regulatory Commission Associated Parties: Czech Rep. NRI Czech Nuclear Research Institute Slovakia VUJE Slovak Nuclear Power Plant Research Institute Hungary KFKI Hungarian Academy of Sciences, Atomic Energy Res. Inst. Russia TVEL JSC. Research Centre Kurchatov Institute, Research Institute VNIIAES Kazakhstan Ulba Manufacturing company USA GE/ GNF Global Nuclear Fuel Westinghouse Electric Power Company EPRI Electric Power Research Institute DOE US Department of Energy (INL&ORNL) Japan JAEA, CRIEPI (incl. Toshiba og 11 utilities) and Mitsubishi NF (incl. MHI) France IRSN French Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire CEA Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives EU JRC Transuranium, Karlsruhe

4 Mulige nye medlemmer i HRPforsøk på å verve nye land og organisasjoner i Nye organisasjoner som har blitt med i denne perioden: VNIIAES, Russland Russisk kontrollrom og kontrollsystemleverandør Dep. of Energy (DOE) i USA National labs (INL, Oak Ridge) > forlenget levetid av eksisterende kraftverk CEA, Frankrike Fransk nationalt laboratorium, flere forskningsreaktorer og ITER for fusjonsforskning Bygger ny stor avansert reaktor Jules Horowitz, inviterte IFE/HRP til være med å bygge loops ENEA, Italia Gammelt Signatarland. Kontakt etablert. Positive signaler. Medlemskap fra sommer Nye land og organisasjoner hvor det er stor sannsynlighet for medlemskap: India Kontakt gjennom OECD NEA, tilbud sendt i Januar APA kandidat, konsortium: NPCIL, AERB og BARC. Positive signaler i juli 2011, revidert tilbud sendt for China APA kandidat, konsortium: CNPEC og CNPRI. APA tilbudt i Januar 2010 Kontakten er fremdeles tilstede, de ønsker samarbeid. Besøk hit AREVA, Frankrike APA kandidat, Ledende leverandør av kjernekraftverk. Mulig medlemskap fra Governance and Organization of the Halden Project OECD NEA Sponsors 18 countries ~ 100 org. Halden Board of Management Halden Program Group IFE,Norway Owner Execution Operation Liabilities Dissemination of Project results Enlarged Halden Program Group Meeting Halden Project Management Fridtjov Øwre Margaret McGrath HBWR Fuels and Ageing Research Margaret McGrath Man Technology Organization Fridtjov Øwre MTO labs 4

5 MTO: MAN-TECHNOLOGY-ORGANISATION MTO Research Facilities Programme Basis Hammlab VR-centre Experimenters room Future lab Collaboration room Test & Integration lab Human Factors Analysis lab 5

6 IFEs første simulator i 1959 Olavi Vapaavuori, Magnus Øvreeide, Tor Hveding : Analoge datamaskiner Nummer 1: Donner i : GIER Første digitale datamaskin. 1967: IBM1800 Prosessdatamaskin for HBWR 1971: OPCOM Verdens første datamaskin- og fargeskjermbaserte kjernekraftkontrollrom 11 Sektor Sikkerhet MTO har fokus på: Sikkerhet ved drift av komplekse tekniske systemer fordi drift av kjernekraftverk, olje og gass installasjoner, transport... alltid... inneholder en viss risiko for uhell/ulykker... 6

7 Menneske-Teknologi-Organisasjon Forskningsaktiviteter Studier av menneskelig atferd, yteevne og pålitelighet fordi det er alltid mulig å forbedre totalsystemets sikkerhet ( prosess-grensesnitt-mennesker ) Design av gode Kontrollrom og evaluering av dem fordi gode kontrollromsmiljø er en viktig prestasjonsfremmende faktor Design og evaluering av Brukergrensesnitt fordi gode og effektive brukergrensesnitt kan være avgjørende for en sikker håndtering av avvikssituasjoner Design og utvikling av Driftsstøttesystemer fordi ny teknologi gjør det mulig å forbedre overvåkningen av prosessen Virtuell og utvidet virkelighetsteknologi fordi ved å utnytte ny teknologi er det mulig å forbedre design-, planleggings- og opplæringsprosesser Risiko og sikkerhet ved bruk av programvare i sikkerhetskritiske systemer fordi digitale sikkerhetssystemer alltid må fungere korrekt NORSK NYTTEVERDI 7

8 Nasjonalt: Resultatoverføring fra kjernekraftforskningen til norsk industri Internasjonalt: HRP og oppdragsforskning LKAB Control room design Human factors Alarmsystems Large screens Japan HRP MTO resultater gjenbrukt i oppdrags F&U Tog France JAEA VRdose TEPCO VILDE TEPSYS Scorpio Yonden - VNEM Gruvedrift Borregård SmartGrid Control room design Human factors Alarmsystems Large screens Flygeledelse East-Europe EdF CREATE EDF-Aladdin Control room design Human factors Alarmsystems Elbørs-Nordpool NCE-Halden Transport Eurocontrol AVINOR CZ, SL, H + R SCORPIO HRP MTO Fellesprogram Sweden Nuclear Statkraft, Statnett Elkraft OKG PEANO OKG CR V&V SFI IO-centeret NTNU, Sintef, 10 selskaper Germany EON Areva Forsvaret Petroleum Shell Finland PTIL BP FFI CoP USA Loviisa TEMPO, Large Screens Alarms, HRA EPRI cable diagnostics AR-technology Work processes Command and control centres StatoilHydro Statens Strålevern Korea NRC Staffing, AP1400 Control room design Human factors Alarmsystems Storskjermer Virtual Sensing Work processes Inspections Integrerte Operasjoner Russland Utility- ProcSee, Copma Prosessindustri Jernbaneverket Simulatorsenter Utenriksdepartementet Nordvest- Russland VNIIAES Kola HF Kalinin 8

9 : Hammlab III/ HAMBO in MTO-labs Main drivers Continued need to improve Human System Interfaces Need to find strenghts and weaknesses of various HRA methods Need to study how new technology impacts teamwork Achievements : 30 experiments including Procedure Automation Extended teamwork Task complexity PSF/Masking Several innovative HSI concepts studied and tested in detail (UT-FE); VR-centre: VR and radiation awareness and training PSF/Masking combined with study for comparing HRA methods (HWR-844), Human Performance when Procedures d not fit in Emergency situations, Teamwork, Work practice in Digital Control Rooms, Integrated System Validation, Cognitive models HAMMLAB human performance studies in digital control room settings Swedish operators participating in a Hammlab experiment Design of a cockpit control room, tested in Hammlab Industry phsycologist heading a Hammlab experiment 9

10 Example: Team Cognition* in Complex Accident Scenarios The research issue: investigate team cognition and its relationship to performance in a complex accident scenario. Data from the Performance Shaping Factors and Masking Experiment / Empirical HRA study (data collected in 2006) 2 versions of SGTR, 2 versions of LOFW. By the 1 st half of 2010 the project analysed the SGTR scenarios from the above study. HWR 955 was presented at the EHPG in March this year. * Cognition: the mental process of acquiring knowledge by the use of reasoning, intuition, or perception Observations Performance time of diagnosing tube rupture in the baseand the complex scenario, all crews 0:40:00 0:35:00 Minutes after Tube rupture initated 0:30:00 0:25:00 0:20:00 0:15:00 0:10:00 0:05:00 Base SGTR Scenario Complex A B C D E F G H I J K L M N 20 10

11 Results Team cognition is an important performance driver for complex, but highly procedure guided situations. The set of team cognition dimensions identified do describe aspects of operation that are important for performance outcome and for describing factors related to variability between teams. Issues related to the difference in diagnosis time between the well and poor performing teams: Mission analysis Cognition beyond procedure guidance. Process of consultation while performing technical work. Distributed leadership (mainly between Supervisor and Reactor operator). Team orientation and Backup and support. Training of Control Room Operators: Team Cognition -> Relevance for Training 22 11

12 Team Cognition -> Relevance for Training Importance of team cognition in complex scenarios, the study point to specific dimensions and specific behaviour Consultations, use of the team members cognition Monitoring, interpreting and hypothesising in addition to the procedure guidance Complex scenarios to test (and develop) the control room teams skills Diagnostic purpose of training needs Large variability between teams: Identification of individual team training needs? HRP MTO

13 Proposed MTO Programme Chapter Structure Human Factors research for existing and new reactors Human Reliability Human and Organisational Factors Human System Interfaces Control Centers Design and Evaluations Outage Centres and Field Work Future Operation concepts Digital Systems research for existing and new reactors Software systems dependability Condition Monitoring and Maintenance Support Operational Support Digital Systems research for existing and new reactors Software systems dependability Condition Monitoring and Maintenance Support Operational Support Program Basis Why innovative HSIs? Moving from panel-based to computerized solutions Challenges Key-hole effect Interface management Disappearance of visual patterns Teamwork transparency Computerised solutions offer many capabilities Animations Aggregation of information Pattern visualisations 13

14 Transparent Automation - Key Design Goals Make the authority of the automation visible Make the goals of the automation visible Make the actions of the automation visible Make the effect of the automation visible Make the communication with the automation fluent Plant Automation Overview Screen Interactivity: Main communication with plant automation. Automation overview (circles): Status and planned activities for reaching planned operational goal. Current action: Details concerning status of steps of automation activities, including alarms & some interactivity

15 Plant Automation Detail Screen Relating automation activity to familiar operator displays: What is the plant automation doing now? History: What has it been doing? Part Overview Displays 15

16 Large screen designs - NPP Multi-layered design 16

17 What are we working on now? Develop an integrated HSI Accepted by today s operators Supporting existing or improved work practices Complying with guidelines and standards Covering all operational modes Covering different presentation media Including alarm system and computerised procedures Evaluate the integrated HSI through Various types of user tests Human performance experiments Forecast #3 Outage Control Centres (OCC) will be developed and implemented in the not too distant future Utilities will take advantage of new technology to improve O&M Issues: Definition of roles, collaboration between actors Implementation of support systems and HSIs developed for the roles, LSDs, training and distributed teamwork, trust between teammates, teamwork training, and technology literacy Collaboration issues between OCCs and Fleet Wide Monitoring centres 17

18 SOFIO Structured Observation and Feedback of collaboration in Integrated Operations Including Outage Control Centres and Fleet Wide Monitoring in the operation concept Modernised or Future Plant Plant Management Physical plant Digital I&C Control Room Operators Outage Control Centre Outage engineers Fleet Wide Monitoring Utility Experts External Experts Field operators and Maintenance staff Other Plants 18

19 OCC test bed Hvordan virker et kjernekraftverk? Vann Kjøling transporter bort varmen 19

20 Uranbrenselet Uranpellets er selve byggesteinene for varmeproduksjonen i kjernekraftverk Kunnskap om brenslets oppførsel i forskjellige situasjoner: normal drift, transienter og ulykker er av fundamental betydning for sikker drift HRP er verdens ledene leverandør av sikkerhetsdata relatert til brenslets oppførsel i ulike situasjoner Et moderne kjernekraftverk Nuclear Power Plant Leibstadt, Switzerland 20

21 1000 Energien som produseres av 4 pellets gir strøm til en norsk husholdning i et år 50 MWd/kgUO 2? Fuel Centre Temperature ( o C) (U,Gd)O 2 UO Rod Burnup (MWd/kgUO 2 ) 50 MWd = 1200 MWh = kwh 1/3 blir til strøm = kwh Ca. Strømforbruk/år i en norsk husholdning på 4 pers. = kwh Dvs. 50 MWd el kwh => strøm til 16 familier el. 64 personer/år 1kg(1000g)/64 omtrent 15 gram eller 1,5 cm 2 per person (ca.1 pellet) 4 uranpellets gir strøm til en husholdning på 4 personer i et år Sarpefossen Den fossen i Norge med størst vannføring, >2000 m 3 /s ved vårflom Installert effekt 111 MW Gjennomsnittlig 50 MW (årsproduksjon 430 GWh) Ved flomvannføring ca. 500 MW (turbiner er ikke installert for det) Et kjernekraftverk med 1300 MW kan drive pumper for å pumpe tilbake alt vann fra to Sarpefosser ved størst vannføring 21