Nükleer santrallerin saha etütleri aşamasında insan kaynaklı dış olayların incelenmesi
Analysis of external human induced events during the site evaluation stage of nuclear power plants
Yazar: KÜBRA AYDIN
Danışman: PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
Dünyada enerjiye olan gereksinimin hızla artması ve küresel ısınma gibi sorunların ortaya çıkması bizi daha ucuz, daha verimli ve daha çevreci enerji kaynaklarına yönlendirmiştir. Bu kapsamda enerji açığını kapatmak ve küresel ısınmanın önüne geçilmesini sağlamak için atmosfere sera gazı salınımına sebep olmayan nükleer santraller daha çok önem kazanmıştır.
Ülkemizde de bu konuda çalışmalar devam etmektedir ve şu anda Akkuyu ve Sinop Nükleer Santralleri Projeleri olmak üzere iki nükleer santral projesi bulunmaktadır. 12.05.2010 tarihinde Rusya Federasyonu Hükümeti ile Türkiye Cumhuriyeti Hükümeti Arasında Türkiye Cumhuriyeti'nde 'Akkuyu Sahası'nda Bir Nükleer Güç Santralin Tesisine ve İşletimine Dair İşbirliği Anlaşması'nın imzalanması ve Türkiye'de Hükümetlerarası Anlaşma'nın uygun bulunduğuna dair kanun'un 21.07.2010 tarihinde Resmi Gazete'de yayımlanarak yürürlüğe girmesinin ardından Akkuyu sahasında 4 ünite 1200 MWe Rus tasarımı VVER reaktörü kurulması için "Akkuyu NGS Elektrik Üretim A.Ş." kurulmuştur ve şirketin 28.02.2011 tarihinde Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, tarafından Kurucu olarak tanıdığının bildirilmesi ile çalışmalar başlamıştır. Sinop Nükleer Santrali projesi için potansiyel proje katılımcıları olan Japon  Mitsubishi Heavy Industry (MHI), ITOCHU ve Fransız GDF Suez firmalarıyla birikte Türkiye adına ortak olan Elektrik Üretim A.Ş.(EÜAŞ)  Sinop sahasında 4 ünite ATMEA1 reaktörünün kurulması için saha etüt çalışmlarına başlamışlardır.
Bir nükleer santralin kurulabilmesi için o ülkenin lisanslama otoritesinden belirli lisansların alınması gerekmektedir. Ülkemizde nükleer santrallerin lisanslanmasından sorumlu kurum Türkiye Atom Enerjisi Kurumudur (TAEK) ve nükleer tesislere lisans verilme işlemleri 19.12.1983 tarihli ve 18256 sayılı Nükleer Tesislere Lisans Verilmesine İlişkin Tüzük'te tanımlanmaktadır. İlgili Tüzük'e göre lisanslama işlemi Yer Lisansı, İnşaat Lisansı ve İşletme Lisansı olmak üzere üç adımdan oluşmaktadır. 
18256 numaralı ilgili Tüzüğün İkinci Kısımın Birinci Bölümünde lisanslamada ilk adım olan yer lisansının alınabilmesi için başvuru işlemleri ve hazırlanması gereken Yer Raporu, anlatılmıştır.
Yer Raporu, TAEK tarafından 10.12.2009 tarihinde yayınlanan Nükleer Güç Santralleri için Yer Raporu Biçim ve İçeriği Kılavuzuna (GK-GR-01) göre hazırlanmaktadır ve kurulması planlanan santral için önerilen sahanın uygunluğunun değerlendirildiğinin ve bu değerlendirme sonucunda sahanın kurulacak nükleer santral için uygun olduğunu, en ciddi kaza durumlarında bile çevrenin kabul edilebilen sınırlarının üstünde zarar görmeyeceğinin belirlendiğinin belirtildiği rapordur.
Yer Raporunun kapsadığı inceleme konularından biri de seçilen yerin uçak düşmesi, yangın, patlama, baraj çökmesi gibi olaylar sonucu meydana gelebilecek dış tehlikelere karşı değerlendirilmesidir. Bu yüzden sahanın uygunluğunun araştırılması kapsamında santralin güvenliğini etkileyebilecek insan kaynaklı dış olayların belirlenmesi ve gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir.
Bu çalışma ile nükleer santrallerin yer aşamasında değerlendirilen, nükleer santralin güvenliğini etkileyebilecek insan kaynaklı dış olaylar hakkında ulusal ve uluslararası mevzuat, kılavuzlar ve standartlar ışığında bilgi edinmenin yanı sıra bu olayların nükleer santral tasarımında esas alınacak olaylar kapsamına alınıp alınmayacağına karar vermek için uygulanacak değerlendirme yöntemini incelemek ve örnek olaylar üzerinde bu yöntemi uygulamak amaçlanmıştır.
Bu çalışma kapsamında ilk bölümde incelenecek insan kaynaklı dış olaylar konusuna dair genel bir giriş yapılmıştır. İnsan kaynaklı dış olayların neler olduğu ve bu olayları değerlendirme süreci genel olarak anlatılmıştır. Daha sonra bu konuyla ilgili yapılan örnek çalışmalardan ve bu olayların değerlendirmeleri sırasında bu çalışmada kullanılan Bilgi Difüzyon Yönteminin kullanıldığı diğer örnek çalışmalardan kısaca bahsedilmiştir. İlk bölümde konuyla ilgili referans alınabilecek temel ve yardımcı ulusal ve uluslararası dokümanlara örnekler verilmiştir.
İkinci bölüm santral güvenliğine tehlike oluşturabilecek potansiyel kaynaklar ve olaylara dair veri toplama ve toplanan verilerin gruplandırılması üzerinedir. İnsan kaynaklı dış olayların değerlendirilmesinde veri toplama işlemine olabildiğince erken başlanması gerektiği belirtilen bu bölümde toplanan verilerin tetikleyici olayların yerine göre sabit ya da hareketeli (mobil) kaynaklar olarak iki gruba ayrıldığı anlatılmıştır ve çeşitli çizelgeler kullanılarak kaynaklar, tetikleyici olaylar, ilgili parametreler ve olayların etkileri anlatılmıştır.
Üçüncü bölümde insan kaynaklı dış olayların değerlendirme yöntemleri anlatılmıştır. Mesafe ve olayın olma olasılığı değerine göre ilk değerlendirmenin yapıldığı ön incelemeden bahsedildikten sonra ve bu değerlendirme sonucunda elenmemiş potansiyel kaynaklar için yapılması gereken detaylı değerlendirme ve bu değerlendirme sonucunda tasarıma esas dış olayların belirlenme sürecinden bahsedilmiştir.
Dördüncü bölümde insan kaynaklı dış olayların neler oldukları ve ilgili özellikleri detaylı bir şekilde anlatılmıştır.
Beşinci bölümde insan kaynaklı dış olaylar kapsamında daha önce yapılmış çalışmalardan örnekler incelenmiştir.
Altıncı bölümde tüm çalışma boyunca anlatılan insan kaynaklı dış olayların ve değerlendirme sürecinin daha iyi anlaşılması için ülkemizde en çok gemi kazalarının yaşandığı İstanbul Boğazındaki gemi kazalarının verilerinden yararlanılarak santral su alma yapılarına çarpma olayının ve yine İstanbul bölgesinin orman yangınları verilerinde yararlanılarak orman yangınları olayının santral tasarımına esas dış olay kapsamına alınıp alınmayacağı Bilgi Difüzyon yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Yeterli verinin olmadığı durumlarda tercih edilen Bilgi Difüzyon Yönteminin en az kaç veri için daha doğru sonuç verdiği yapılan değerlendirmelerle gözlenmiştir. Farklı difüzyon fonksiyonlarının bu yöntemde sonuçları nasıl etkilediğinin anlaşılması için normal ve kuadratik (2.dereceden) difüzyon fonksiyonları kullanılarak normal bilgi difüzyonu ve kuadratik bilgi difüzyonu hesaplamaları yapılmıştır ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca Bilgi Difüzyonu Yönteminin etkinliğinin ve güvenilirliğinin belirlenmesi için Alp KÜÇÜKOSMANOĞLU tarafından 2008 yılında hazırlanan ve Monte Carlo modeli kullanılarak İstanbul Bölgesindeki gemi kazalarına dair risk hesaplamalarının yapıldığı doktora tezinde elde edilen sonuçlar ile tezde kullanılan aynı veriler kullanılarak uygulanan Bilgi Difüzyon modeli ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. 
Sonuç olarak bu çalışma ile nükleer santraller için önerilen sahada yapılması gereken saha etütleri işlemlerinde değerlendirmesi gereken insan kaynaklı dış olaylar ulusal ve uluslararası dokümanlar ve çalışmalar ışığında incelenmiştir. İnsan kaynaklı dış olayların değerlendirme sürecinde nükleer santralin güvenliğine etki edebilecek ve tasarıma esas dış olaylar kapsamına girebilecek olaylar olup olmadıklarına karar vermek için yapılması gereken analizler ve hesaplamalar örnek olay analizleri de yapılarak anlatılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda insan kaynaklı dış olayların santral güvenliğine olası etkilerinden dolayı, olaylara dair yeterli veriler toplanarak ve uygun matematiksel yöntemler kullanılarak olayların değerlendirilmesinin önemi anlaşılmıştır. Yeterli verinin olmadığı durumlarda ise Bilgi Difüzyon Yönteminin insan kaynaklı dış olayların olma olasılıklarının hesaplanmasında uygulanabilecek önemli bir yöntem olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Increasing electricity demand and environmental problems such as global warming force the countries to use more clear and economical energy sources. Nuclear energy plays a key role to meet growing electricity demand without contributing to global warming so the importance of the nuclear is increasing.Tukey is also one of the newcomer country to nuclear energy. Turkey has two Nuclear Power Plant Projects. One of these projects is Akkuyu Nuclear Power Plant Project  and the other is Sinop Nuclear Power Plant Project.
To construct and operate the Nuclear Power Plants (NPPs) some licences and permissions should be taken from the each countries' Regulatory Bodies. Turkish Atomic Energy Authority (TAEK) is the Regulatory Body of Turkey. According to Turkish Atomic Energy Authority Regulations, NPPs' licensing process has three stages. Firstly, Site Licence should be taken for the proposed site and then for construction and operation of the nuclear power plant Construction Licence and  Operation Licence should also be taken. During the site licence application, the applicant should prepare and submit  Site Report to Turkish Atomic Energy Authority (TAEK) to show the proposed site suitability for the nuclear power plant.
Site selection and evaluation of the site are very important because the site should be suitable with the proposed NPPs. After the site evaluation, if some deficiencies related with site cannot be eliminated with engineering solutions or administrative procedures, the site shall be deemed unsuitable.
The main objective in site evaluation for NPPs in terms of nuclear safety is to protect the public and the environment from the radiological consequences of radioactive releases due to accidents. One of the specific subject which should be considered and evaluated during the site evaluation stage is External Human Induced Events and this subject should be investigated and assessed for every proposed nuclear power plant site. Evaluation external human induced evets subject is also the subject of this study.
The external human-induced events considered in this study are accidental origin. Because it is hard to collect data and evaluate the malicious acts to NPPs. During these evaluations, foreseeable significant changes in land use shall also be considered and evaluated.
The content of this study is based on two main documents. One of them is TAEK Regulation on Nuclear Power Plants Sites (Date/Number: 21 March 2009/27176) and the other is IAEA Safety Guide "External Human Induced Events in Site Evaluation For Nuclear Power Plants".
To assess these events, firstly  the potential sources which may affect the safety of the NPPs shall be defined. Sometimes, the sources can be eliminated with the simple deterministic methods. According to Article 13 of the 27176 numbered TAEK Regulation on Nuclear Power Plant Sites, the defined distance from the site is 10 km.
To define potential sources, the site with its surrounding shall be examined for facilities and human activities that may affect the safety of the proposed nuclear facility. Chemical plants, oil refineries, storage depots, road, rail, waterways, air, pipelines and other nuclear facilities at the same site can be the potential sources so during the site investigations they should be considered.
Each site has different characteristics so it is not possible to make a general list for potential sources. Site specific data shall be used in the determination of the external events. If enough site data cannot be obtained to evaluate frequency and severity of external human induced events, the regional, national or global datas shall be collected.
Potential sources can be classified according to location of the initiating mechanism. If the location of the initiating mechanism is fixed, these sources are categorized as stationary sources. If the location of the initiating mechanism is not totally constrained, these sources are categorized as mobile sources.
According to TAEK Regulation 27176 following events shall be considered during site evaluation for external human induced events;
•	Explosions
•	Delayed ignition after occurrence of burning gas clouds
•	Dispersion of toxic and asphyxiant chemicals and radioactive materials
•	Fires
•	Collisions to water intake structures of nuclear power plant
•	Collisions to nuclear power plant
•	Dispersion of liquid and solid materials
•	Eddy currents and electromagnetic interference
According to these events site related design bases are determined and all these characteristics shall be observed and monitored throughout the lifetime of the NPPs.
General procedure to screen and evaluate the hazards can be divided into two steps. First step is the preliminary screening. Events are evaluated in this step according to distance from the site and probability of occurrence. Screening distance value (SDV) for a particular type of source is 10 km according to 27176 numbered TAEK Regulation beyond which the effects of such sources may be ignored. If the source is outside the SDV for the initiating event, no further action is necessary.
If the source is in the SDV or any source which is beyond the distance but we think that it may affect the plant safety, the occurrence probability of the event should be determined and compared with the specified Screening Probability Level (SPL). The SPL is identified as   in the 27176 numbered TAEK Regulation and IAEA Guide.
If the probability of occurrence of the initiating event under consideration is greater than the  , a detailed evaluation should be made for this event. To make detailed evaluation, detailed data should be collected. In case of lack of data, the evaluation methods results may not be correct so some mathematical methods (Event Tree, Fault Tree, Monte Carlo Simulation etc.) shall be used during these calculations.
During these calculations, meteorological conditions, topographical characteristics and any protective measures related to one of the activities shall be taken into account.
In detailed evaluation, the probability of occurrence of each interacting event should be compared with the Design Basis Probability Value (DBPV). A design basis probability value (DBPV) for the interacting event under consideration is determined by dividing the SPL by the Conditional Probability Value (CPV). CPV is the conditional probability that an interacting EHIE will result in a radiological release. It will have a range between near-zero and 1.0 and generally it is taken as 0,1. If the probability is less than the DBPV, no further consideration should be given to that event. If the probability is greater than DBPV, the engineering and administrative measures should be analyzed to prevent or mitigate the effects of events. If the effects cannot be prevented or mitigated, the site shall be deemed unsuitable. Design basis events and parameters are not in the content of this study.
In the content of this study firstly external human induced events have been defined and then screening and evaluation processes have also been explained in detail. Related national and international regulations, standards and guides have been reviewed. Example of the studies about the external human induced hazards such as updated Site Report of Akkuyu Nuclear Power Plant and Site Evaluation Report of Darlington Nuclear Power Plant sites  have been summarized. To apply the evaluation method, the ship collision accidents in İstanbul Strait and forest fire in İstanbul region have been examined as an example. Most of the ship collisions accidents occur in İstanbul Strait in Turkey so this location has been selected for the calculation of this analysis. Ship collisions in other regions of the Turkey shall be commented depending on İstanbul strait evaluation results. 
Information Diffusion Method has been used to evaluate the occurrence probability of the ship collisions and forest fire. If enough data cannot be collected for the calculations, Information Diffusion Method is one of the  useful method to offset the information deficiency so this method is used for this study. Some example studies about Information Diffusion Method have also been summarized in the content of this study. For the purpose of finding the minimum required data to adopt Information Diffusion Method, calculation has been done with different number of accident data. Also,normal diffusion method and quadratic diffusion method have been used and results have been compared to see the effects of different diffusion functions on the Information Diffusion Method results. Finally, to see the efficiency and effectiveness of Information diffusion method, a comparison has been made between Information Diffusion method results and Alp KÜÇÜKOSMANOĞLU doctoral dissertation results published at 2008 in which  Monte Carlo method was used to calculate ship collision risk for İstanbul region . 
In the conclusion, importance of external human induced events and the evaluation of these events effectively and efficiently with sufficient data and suitable methods is corroborated. Information Diffusion method's importance to offset the information deficiency is also corroborated.