in the United States Dr. Annie Kammerer EERI Friedman - PowerPoint PPT Presentation

in ¡the ¡United ¡States ¡ Dr. ¡Annie ¡Kammerer ¡ EERI ¡Friedman ¡Family ¡Visiting ¡Lecture ¡ University ¡of ¡Memphis ¡ April, ¡2014 ¡

¡ About ¡EERI ¡ ¡ About ¡the ¡NRC ¡and ¡nuclear ¡power ¡today ¡ ¡ Basic ¡nuclear ¡plant ¡design ¡concepts ¡ § how ¡they ¡work ¡and ¡what ¡can ¡go ¡wrong ¡ ¡ Why ¡the ¡engineering ¡of ¡NPPs ¡is ¡unique ¡and ¡challenging ¡ ¡ The ¡history ¡of ¡seismic ¡regulations, ¡design ¡approaches, ¡and ¡ reevaluation ¡efforts ¡ ¡ The ¡performance-­‑based ¡and ¡risk-­‑informed ¡methods ¡ ¡ The ¡impact ¡of ¡the ¡Fukushima ¡Daiichi ¡accident, ¡including ¡ current ¡and ¡future ¡NRC ¡efforts ¡

• EERI ¡is ¡a ¡nonprofit, ¡technical ¡society ¡of ¡ engineers, ¡geoscientists, ¡architects, ¡planners, ¡ public ¡officials, ¡and ¡social ¡scientists ¡who ¡work ¡ on ¡earthquake-­‑related ¡topics ¡ • Established ¡in ¡1949 ¡ • More ¡than ¡2,300 ¡members ¡from ¡55 ¡countries ¡ (over ¡20% ¡international ¡members) ¡ • 29 ¡Student ¡Chapters ¡Internationally ¡ • www.eeri.org ¡

VISION ¡ ¡ A ¡world ¡in ¡which ¡potential ¡earthquake ¡ losses ¡are ¡understood ¡and ¡steps ¡taken ¡to ¡ reduce ¡them ¡to ¡an ¡acceptable ¡level ¡

The ¡objective ¡of ¡EERI ¡is ¡to ¡reduce ¡earthquake ¡risk ¡ ¡ • by ¡advancing ¡the ¡science ¡and ¡practice ¡of ¡ earthquake ¡engineering ¡ ¡ • by ¡improving ¡understanding ¡of ¡the ¡impact ¡of ¡ earthquakes ¡on ¡the ¡physical, ¡social, ¡economic, ¡ political ¡and ¡cultural ¡environment, ¡and ¡ ¡ • by ¡advocating ¡comprehensive ¡and ¡realistic ¡ measures ¡for ¡reducing ¡the ¡harmful ¡effects ¡of ¡ earthquakes. ¡

• Learning ¡from ¡Earthquakes ¡(LFE) ¡ • Publications ¡& ¡Conferences ¡ • International ¡Programs ¡ • World ¡Housing ¡Encyclopedia ¡ • Endowment ¡funded ¡Special ¡Projects ¡& ¡Initiatives ¡ Friedman ¡Family ¡Visiting ¡Professional ¡Program ¡ ¡ • Shah ¡Family ¡Innovation ¡Prize ¡ • EERI ¡Distinguished ¡Lecturer ¡ • Guidelines ¡for ¡Earthquake ¡Scenarios ¡ • Contributions ¡of ¡Earthquake ¡Engineering ¡ • Grants ¡for ¡Mitigation ¡Projects ¡in ¡Developing ¡Countries ¡ • Annual ¡Undergraduate ¡Seismic ¡Design ¡Competition ¡ •

• EERI ¡core ¡programs ¡ • Field ¡reconnaissance ¡after ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡each ¡ major ¡earthquake ¡ • Reconnaissance ¡followed ¡by ¡a ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡report ¡ in ¡the ¡EERI ¡Newsletter ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ and/or ¡a ¡separate ¡publication; ¡CDs ¡available ¡ • Sponsored ¡by ¡the ¡US ¡National ¡Science ¡ Foundation ¡(for ¡over ¡30 ¡years) ¡ • Managed ¡by ¡the ¡EERI ¡Executive ¡Committee, ¡ LFE ¡Advisory ¡Committee, ¡and ¡EERI ¡staff ¡

• Long ¡relationship ¡with ¡EERI ¡ • Member ¡since ¡1997 ¡ ¡ • Attended ¡EERI ¡annual ¡meetings ¡as ¡the ¡ ¡ PEER ¡student ¡leadership ¡council ¡chair ¡ • My ¡final ¡year ¡of ¡doctoral ¡work ¡was ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ funded ¡by ¡the ¡EERI/FEMA ¡fellowship ¡ • Trained ¡in ¡post-­‑earthquake ¡response ¡ through ¡the ¡EERI ¡LFE ¡program ¡ • Visiting ¡lecturer ¡since ¡2007 ¡ • EERI ¡research ¡seat ¡on ¡the ¡ANSS ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ National ¡Steering ¡Committee ¡ • Through ¡networking ¡at ¡EERI ¡annual ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ meetings, ¡I ¡was ¡able ¡to ¡meet ¡leaders ¡of ¡the ¡ ¡ ¡ ¡ field ¡and ¡learn ¡about ¡a ¡wide ¡range ¡of ¡disciplines. ¡ ¡ • EERI ¡had ¡a ¡significant ¡impact ¡on ¡my ¡early ¡career! ¡

¡ First ¡regulator ¡-­‑ ¡Atomic ¡Energy ¡Commission ¡(1954) ¡ ¡ Energy ¡Reorganization ¡Act ¡of ¡1974 ¡ § Department ¡of ¡Energy ¡(Federal ¡department) ¡ ▪ Development ¡and ¡non-­‑civilian ¡use ¡ ▪ Federal ¡cabinet-­‑level ¡department ¡ § Nuclear ¡Regulatory ¡Commission ¡ ▪ Civilian ¡use ¡of ¡nuclear ¡materials, ¡including ¡materials ¡safeguards ¡ ▪ Independent ¡commission ¡headed ¡by ¡5 ¡commissioners ¡ ¡ Nuclear ¡Non-­‑Proliferation ¡Act ¡of ¡1978 ¡ § Limits ¡the ¡spread ¡of ¡nuclear ¡weapons. ¡Established ¡criteria ¡ governing ¡U.S. ¡nuclear ¡exports ¡licensed ¡by ¡the ¡NRC ¡and ¡ strengthened ¡international ¡safeguards ¡system ¡

¡ 1950s ¡to ¡1970s ¡US ¡built ¡plants ¡ ¡ 1979 ¡Three ¡Mile ¡Island ¡incident ¡ ¡ § Significant ¡changes ¡in ¡US ¡regulatory ¡approach ¡ § Development ¡of ¡self ¡policing ¡and ¡industry ¡insurance ¡ ¡ 1986 ¡Chernobyl ¡Nuclear ¡Accident ¡ ¡ 9/11 ¡led ¡to ¡important ¡improvements ¡to ¡NPPs ¡to ¡ withstand ¡blast, ¡aircraft ¡impact, ¡and ¡willful ¡ threats ¡(changes ¡protect ¡against ¡explosion) ¡ ¡ About ¡2007, ¡NRC ¡began ¡issuing ¡new ¡permits ¡and ¡ licenses ¡ ¡ 2011 ¡Fukushima ¡Accident ¡

¡ Approximately ¡100 ¡US ¡reactors ¡generating ¡ 16% ¡of ¡total ¡power ¡ § New ¡reactors ¡coming ¡on-­‑line ¡due ¡to ¡2004 ¡energy ¡ policy ¡changes ¡and ¡new ¡regulatory ¡approach ¡ § A ¡few ¡older ¡and ¡single ¡unit ¡plants ¡going ¡off-­‑line. ¡ Principally ¡for ¡economic ¡reasons ¡due ¡to ¡natural ¡gas ¡ prices ¡ ¡ 430 ¡nuclear ¡plants ¡in ¡30 ¡countries ¡(globally ¡ increasing) ¡ ¡ Base ¡load ¡plants ¡and ¡no ¡carbon ¡emissions ¡

¡ Safety-­‑related ¡elements ¡include ¡Structures, ¡Systems ¡and ¡ Components ¡(SSCs) ¡ ¡ Wide ¡range ¡of ¡important ¡ground ¡motion ¡input ¡ frequencies ¡ § Typically ¡1 ¡to ¡10Hz ¡for ¡most ¡components ¡ § Long ¡period ¡components ¡such ¡as ¡except ¡pools ¡& ¡tanks ¡ § High ¡frequency ¡chatter ¡sensitive ¡components ¡such ¡as ¡ ¡relays ¡ ¡ Extreme ¡hazards ¡(10 -­‑4 ¡annual ¡probability ¡motions) ¡ ¡ Uniquely ¡high ¡performance ¡standards ¡ § Onset ¡of ¡“significant ¡inelastic ¡deformation” ¡less ¡than ¡10 -­‑5 ¡ ¡ Defense-­‑in-­‑depth ¡as ¡fundamental ¡principal ¡ ¡ Risk-­‑informed ¡regulatory ¡decision-­‑making ¡

¡ Similar ¡to ¡other ¡steam ¡turbine-­‑based ¡energy ¡ systems ¡(e.g., ¡coal ¡and ¡natural ¡gas ¡plants) ¡ ¡ There ¡are ¡two ¡main ¡types ¡of ¡NPPs ¡in ¡the ¡US ¡ currently ¡(both ¡are ¡“light ¡water ¡reactors”) ¡ § Boiling ¡water ¡reactors ¡(BWR, ¡about ¡35 ¡units) ¡ § Pressurized ¡water ¡reactors ¡(PWR, ¡about ¡69 ¡units) ¡

Typical ¡Boiling ¡ Water ¡Reactor ¡ (1) the ¡core ¡inside ¡ the ¡reactor ¡ vessel ¡creates ¡ heat ¡through ¡ nuclear ¡fission ¡ processes ¡

Typical ¡Boiling ¡ Water ¡Reactor ¡ (2) ¡ ¡A ¡steam-­‑water ¡ mixture ¡is ¡ produced ¡when ¡ very ¡pure ¡water ¡ moves ¡upward ¡ through ¡the ¡core, ¡ absorbing ¡heat ¡

Typical ¡Boiling ¡ Water ¡Reactor ¡ (3) ¡ ¡The ¡steam-­‑water ¡ mixture ¡leaves ¡the ¡ top ¡of ¡the ¡core ¡and ¡ enters ¡the ¡two ¡ stages ¡of ¡moisture ¡ separation ¡where ¡ water ¡droplets ¡are ¡ removed ¡before ¡ the ¡steam ¡is ¡ allowed ¡to ¡enter ¡ the ¡steam ¡line ¡

Typical ¡Boiling ¡ Water ¡Reactor ¡ (4) ¡ ¡The ¡steam ¡line ¡ directs ¡the ¡steam ¡to ¡ the ¡main ¡turbine, ¡ causing ¡it ¡to ¡turn ¡ the ¡turbine ¡ generator, ¡which ¡ produces ¡electricity ¡