Perusautomaatiojärjestelmien toteutusmalli ydinlaitoksiin

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää elinkaarimalleihin, standardeihin ja yleisiin teollisuuden käytäntöihin perustuva toteutusmalli automaatiojärjestelmille, jotka luokitellaan luokkaan EYT (ei ydinteknisesti turvallisuusluokiteltu). Toteutusmallia on tarkoitus hyödyntää yleisesti saatavilla olevien automaatiojärjestelmien toteutuksiin ydinlaitoksissa. Perusautomaatiojärjestelmiä hyödynnetään toiminnoissa, joiden toiminnallisen turvallisuuden eheyden taso on vähemmän kuin yksi. Turvallisuuden eheyden tason (TET, SIL) noustessa yhteen tai yli yhden, on turvatoiminnot toteutettava toiminnalliseen turvallisuuteen liittyvillä järjestelmillä. Mikäli turvatoiminnot liittyvät ydinturvallisuuteen, ne toteutetaan ydinturvallisuudelle tärkeillä järjestelmillä.

Lähteinä toteutusmallin muotoiluun haastateltiin Fortumin henkilöstöä, voimalaitos- ja automaatiotoimittajia sekä standardoimisyhteisön edustajia. Myös työpaikan kirjallista aineistoa, kirjallisuutta sekä ydinvoima-alan ohjeita ja yleisiä sähköalan standardeja käytettiin. Erityisesti selvitettiin, miten voidaan erotella perusautomaatiojärjestelmä turvallisuuteen liittyvästä automaatiosta. Standardikokoelmasta hyödynnettiin pääasiassa standardeja SFS-EN 61069 (2016), SFS-EN 61508 (2010, 2011) ja SFS-EN 61513 (2013). Myös standardia SFS-EN 61511 (2017) tutkittiin prosessisektorikohtaisena sovellutuksena.

Perusautomaatiojärjestelmiksi kutsutut järjestelmät sopivat toteutusmalliin hyvin. Niille ei löydetty standardeista elinkaarimallia, joten se luotiin kehitystyön yhteydessä kirjallisuuden, haastattelujen ja kokemuksien perusteella. Turvallisuudelle löytyy standardista elinkaarimalli, joten turvallisuuteen liittyvät järjestelmät käsiteltiin kehitystyössä mahdollisena osana automaatioratkaisua. Kehitetty toteutusmalli perustuu seuraaviin päävaiheisiin: esiselvitys, määrittely, toteutussuunnittelu, toteutus ja tehdastestaus, asennus sekä toiminnallinen testaus ja käyttöönotto. Tuloksia on mahdollista hyödyntää vaatimusten hallinnassa, vaatimusmäärittelyssä, elinkaarimallin jatkokehityksessä ja nyt pois rajattujen osa-alueiden liittämisessä toteutusmalliin. Tuloksien merkitys korostuu, kun perustellaan perusautomaatiojärjestelmän valintaa ydinlaitoksen automaatioarkkitehtuurin osaksi.

The aim of this Master’s thesis was to develop an implementation model for automation systems classified as non-nuclear safety-related (in Finnish: ei ydinteknisesti turvallisuusluokiteltu EYT), based on lifecycle models, standards, and general industry practices. The implementation model is intended for use in nuclear facilities, where basic control systems are employed for functions with a functional safety integrity level (SIL) below one. Safety functions related to nuclear safety are implemented with so-called systems important to nuclear safety.

Sources for the design of the implementation model included interviews with Fortum personnel, power plant and automation suppliers, and representatives of the standardization community. Workplace literature, general literature, nuclear industry guidelines, and general electrical standards were also used. The standard collection mainly utilized the standards SFS-EN 61069 (2016), SFS-EN 61508 (2010, 2011), and SFS-EN 61513 (2013). The source SFS-EN 61511 (2017) was also studied as a sector-specific standard for the process sector.

Basic control systems fit well into the implementation model. No lifecycle model was found for them in the standards, so it was created during the development work based on literature, interviews, and experiences. The developed implementation model is based on the following main phases: feasibility study, definition, detailed design, implementation and factory testing, installation, and functional testing and commissioning. The results can be used in requirements management, specification, lifecycle model development, and the integration of areas now not included in the implementation model. The significance of the results is emphasized when justifying the selection of a basic control system as a part of the automation architecture of a nuclear facility.