Ignazio Papa, Presidente CEI CT 45
Silvina Mancinelli, Segretario CEI CT 45
Le peculiarità degli impianti elettrici in ambito nucleare
A differenza degli impianti
convenzionali, gli impianti elettrici che vengono installati negli impianti
nucleari devono avere requisiti specifici quando alimentano sistemi e componenti
rilevanti per la sicurezza che hanno lo scopo di impedire, in caso di evento incidentale
(ad esempio, sisma), la dispersione di radioattività nell’ambiente. Alcuni
esempi sono: requisiti di funzionalità, di continuità, ridondanza e separazione
fisica.
Di ciò risente anche la configurazione elettrica di tutto il sistema di impianto. La sicurezza degli impianti e dei siti nucleari viene determinata da vari aspetti tecnologici, quali ad esempio quello strutturale, elettrotecnico, elettronico e informatico che riguardano fattori sia progettuali, sia operativi e gestionali. Per tali motivi una caratteristica fondamentale di questo settore è la notevole multidisciplinarità. Questa peculiarità si riflette anche in ambito normativo in cui vari esperti e organismi afferenti a differenti settori hanno cooperato negli anni e tuttora cooperano per lo sviluppo dell’attuale panorama normativo.
In passato, negli anni ’80, prima
del referendum sul nucleare, la Commissione Energia Nucleare (UNICEN) si era
occupata dei requisiti elettrici relativi alle centrali nucleari e aveva
pubblicato in ambito UNI alcune normative.
I requisiti per gli impianti
elettrici in ambito nucleare sono attualmente elaborati soprattutto a livello
internazionale, oltre che da organismi quali IEC e CENELEC per quanto riguarda
le normative di prodotto, anche da altre organizzazioni, quali la IAEA (Agenzia Internazionale
per l’Energia Atomica), che ha pubblicato linee guida per la sicurezza delle
installazioni nucleari, tra le quali, ad esempio, la Guida No. SSG-34 “Design of Electrical Power
Systems for Nuclear Power Plants”.
Tali prescrizioni IAEA sono poi
confluite nel progetto di Norma IEC 63046 “Nuclear power plants – Electrical
systems – General requirements”, in corso di pubblicazione.
Le norme del settore (IEC, EN,
CEI e IEEE) sono ad oggi molto numerose e coprono vari aspetti di sicurezza
convenzionale e nucleare degli impianti ed apparati.
Struttura del
Comitato, SottoComitati e normative
A livello generale, il Comitato IEC
TC 45 ha uno scopo relativamente ampio e si occupa della predisposizione di
norme riguardanti gli aspetti più generici dei sistemi e apparecchiature
elettriche ed elettroniche specifiche per il campo nucleare (quali
terminologia, sistemi mobili e remotizzati e acceleratori di particelle).
Il Comitato IEC TC 45 è strutturato nei due seguenti SottoComitati:
- SC 45A
– Sistemi di strumentazione e controllo e impianti elettrici per installazioni
nucleari;
- SC 45B
– Strumentazione di radioprotezione.
A questi SottoComitati IEC corrispondono, a livello nazionale, i due Gruppi di lavoro del CEI CT 45 GdL 45A e GdL 45B.
Oltre a questi due argomenti principali, il TC 45 tratta altri progetti
relativi all’ambito della tecnologia nucleare.
Tra i progetti più rilevanti seguiti dal TC 45 si trovano la Norma IEC
63175 sulle prestazioni e requisiti di sicurezza per ciclotroni ad energia
fissa nel range 10-20 MeV e quelle relative all’impiego di strumentazione per
la rivelazione delle radiazioni ionizzanti (IEC 61452 per la taratura di
spettrometri al germanio, IEC 61145 sull’utilizzo e taratura delle camere a
ionizzazione per la determinazione dei radionuclidi e IEC 62372 sui metodi di
misura del segnale luminoso e risoluzione degli scintillatori).
Degna di nota è anche la recente proposta di formazione di un Gruppo di lavoro congiunto in
collaborazione con l’IEC SC 62C (Equipment
for radiotherapy, nuclear medicine and radiation dosimetry) e l’ISO TC 85/SC 2 (Radiological protection)
con l’obiettivo di rivedere le norme sviluppate dai diversi Comitati
sull’impiego di camere di ionizzazione in ambito medico (IEC 61303 e IEC TR
61948-4 per il SC 62C, IEC 61145 per il TC 45 e ISO/NP 23557 per l’ISO TC 85/SC
2), che potrebbero presentare delle sovrapposizioni e/o incongruenze, valutando
l’opportunità di uniformarne i contenuti in un unico standard.
SC
45A: Sistemi di strumentazione e controllo e impianti elettrici per
installazioni nucleari
Il documento di livello superiore della serie di norme di pertinenza dell’IEC
SC 45A, e quindi del CT 45 del CEI, è la CEI
EN 61513 “Nuclear power plants – Instrumentation and control important to
safety – General requirement for systems”.
A seguito di una recente revisione del suo scopo, il SC 45A ha ampliato
il proprio ambito normativo, considerando oltre ai requisiti di strumentazione
e controllo anche gli aspetti di carattere impiantistico, elaborando il
progetto (iniziato nel 2015) della Norma IEC
63046 “Nuclear power plants – Electrical systems – General requirements”.
Una volta pubblicata quest’ultima, le due norme formeranno l’ossatura della
serie di normative che, nel loro insieme, forniranno un quadro completo per
stabilire i requisiti generali per la strumentazione, il controllo e gli
impianti elettrici delle centrali di potenza e degli altri impianti nucleari.
La CEI EN 61513:2013 fornisce i requisiti generali per i sistemi e le
apparecchiature di I&C che sono utilizzati per svolgere funzioni rilevanti
per la sicurezza nelle centrali nucleari. La futura IEC 63046 fornirà i
requisiti generali per i sistemi di alimentazione elettrica delle centrali nucleari,
compresa l’alimentazione dei sistemi di I&C e dovrà essere utilizzata
insieme alla CEI EN 61513 allo stesso livello.
Per il secondo livello, la CEI EN 61513 si riferisce direttamente ad altre
norme che riguardano argomenti generali in relazione ad aspetti quali: classificazione
delle funzioni e dei sistemi, qualificazione, separazione, difesa contro guasti
di causa comune, progettazione della sala controllo, compatibilità elettromagnetica,
cybersecurity, aspetti software e hardware per i sistemi programmabili,
coordinamento dei requisiti di safety e security e gestione
dell’invecchiamento. Le norme alle quali si fa riferimento direttamente a
questo secondo livello devono essere considerate insieme alla CEI EN 61513 come
set di documenti coerenti.
A un terzo livello, le norme non riferite direttamente alla CEI EN 61513
sono relative ad apparecchiature specifiche, metodi tecnici o particolari attività.
Di solito queste norme, che fanno riferimento a documenti di secondo livello,
possono essere utilizzate da sole.
Completano il panorama normativo una serie di Technical Report (TR) che
rappresentano approfondimenti specifici sullo stato dell’arte (ad esempio, i
più recenti IEC TR 63192:2019 Nuclear power plants – Instrumentation and
control systems important to safety – Hazard analysis: A review of current
approaches; IEC TR 63084:2017 Nuclear power plants – Instrumentation and
control important to safety – Platform qualification for systems important to
safety, etc.).
SC
45B: Strumentazione di radioprotezione
A differenza delle norme del SC
45A, il cui campo di applicazione è ben definito anche per motivi storici
(essendosi evoluto insieme allo sviluppo delle centrali nucleari), l’IEC SC 45B
presenta una struttura interna più trasversale e meno gerarchica in quanto gli
aspetti di radioprotezione riguardano applicazioni molteplici e variegate, che
non si limitano alle installazioni per la produzione di energia elettrica:
basti pensare, ad esempio, ai laboratori per la produzione di radiofarmaci così
come gli impianti a raggi X e body scanner per il controllo di bagagli e
persone negli aeroporti.
Le principali tematiche trattate
sono le seguenti:
- rivelazione di radiazioni ionizzanti sui luoghi
di lavoro e nell’ambiente ai fini radioprotezionistici e loro effetto sulla
popolazione;
- individuazione di traffico illecito ed
identificazione di radionuclidi;
- screening di sicurezza basati sulle radiazioni.
che vengono trattate all’interno
di appositi Working Groups (WGs), a molti dei quali partecipano esperti italiani:
- WG 5 –
Misure di radioattività ambientale nel suolo, nelle acque e in aria, alle quali
potrebbero essere esposti gli individui della popolazione sia di origine
naturale o a causa della presenza di installazioni nucleari (normale esercizio
o condizioni incidentali);
- WG 8 –
Strumentazione portatile e sistemi di dosimetria passiva per radiazioni gamma,
beta e neutronica per la sorveglianza fisica delle persone e delle aree di
lavoro;
- WG 9 –
Strumentazione per il monitoraggio dei livelli di radiazione X, gamma e
neutronica nelle installazioni nucleari e sistemi centralizzati di raccolta ed
elaborazione di tali dati. Questo WG non può prescindere dalla collaborazione
con il SC 45A;
- WG 10
– Strumentazione per la misura di radon e dei suoi figli;
- WG 15
– Sistemi informatici e strumentazione per la prevenzione del traffico illecito
di sostanze radioattive (tra cui, spettrometri, dosimetri personali elettronici
e strumentazione portatile);
- WG 16
– Monitor per la contaminazione radioattiva;
- WG 17
– Sistemi di screening per ispezioni e pronta rivelazione di esplosivi, materie
nucleari o altri materiali pericolosi di contrabbando.
Altrettanto importanti sono i Team di progetto sulle incertezze di
misura (PT 62461) e sui metodi per
la valutazione delle prestazioni della strumentazione in termini di rivelazione
e identificazione dei radionuclidi (PT
62957-1), che dimostrano la versatilità e trasversalità del SC 45B.
Data la specificità della materia,
è fondamentale che il SC 45B tenga conto delle raccomandazioni di altri enti
internazionali specifici del settore della radioprotezione e della sicurezza
nucleare, tra i quali l’ICRP (Commissione Internazionale per la
Radioprotezione), l’ICRU (Commissione Internazionale per le unità di misura
della radioattività) e l’IAEA (Agenzia Internazionale per l’Energia Atomica).
L’attività del CT 45 in relazione alla
realtà italiana
Il CT 45 del CEI ha svolto un
ruolo importante in ambito nazionale, sia mantenendo un attento presidio sui
progetti normativi internazionali, sia promuovendo in casa propria progetti che
affrontassero in modo specifico i rischi peculiari del territorio italiano.
Molti lettori potrebbero rimanere
sorpresi nello scoprire che lo smantellamento delle centrali nucleari presenti
sul territorio nazionale non si limita alla rimozione dei sistemi e componenti
esistenti, ma comporta in realtà anche “nuove costruzioni”. Ad esempio, la
costruzione di nuovi depositi temporanei per lo stoccaggio dei rifiuti
radioattivi, sistemi di trattamento di rifiuti radioattivi, ma anche
l’aggiornamento dei preesistenti sistemi in funzione delle nuove configurazioni
che si creano come conseguenza di demolizioni e riadeguamenti strutturali.
Sono state recentemente pubblicate due guide significative sulla
qualifica sismica di sistemi e componenti, anche sulla scia internazionale
della revisione in corso a doppio logo (IEC-IEEE) delle Norme IEC 60980
“Recommended practices for seismic qualification of electrical equipment of the
safety system for nuclear generating stations” e IEEE 344 “IEEE Standard for
Seismic Qualification of Equipment for Nuclear Power Generating Stations”:
- CEI 45-86
(2016) “Guida per la qualifica sismica dei sistemi e dei componenti a bassa
tensione”;
- CEI
45-100 (2018) “Guida tecnica per la qualifica sismica dei gruppi elettrogeni a
corrente alternata azionati da motori a combustione interna”.
La Guida tecnica CEI
45-86 è applicabile ai sistemi e componenti elettrici a bassa tensione
ritenuti rilevanti ai fini della sicurezza e destinati agli impianti nucleari,che devono garantire la continuità
delle loro prestazioni anche in condizioni ambientali estreme, dovute ad
esempio al verificarsi di un sisma. Nel documento sono riportate le
raccomandazioni minime per la qualifica sismica delle principali tipologie di
sistemi e componenti elettrici ed elettronici utilizzati negli impianti
nucleari. Sono trattate unicamente le prove sismiche di sistemi e componenti in
scala reale, che possono essere provati su tavola vibrante. Tali prove sismiche
dei sistemi e componenti sono volte a dimostrare la loro capacità di svolgere
le funzioni richieste durante e/o dopo un sisma.
La Guida tecnica CEI 45-100 si applica alla
progettazione ed alla costruzione dei “Gruppi elettrogeni a corrente alternata
azionati da motori a combustione interna” montati su basamento metallico. È
rivolta in particolare agli impianti nucleari per i quali i gruppi elettrogeni
devono garantire la continuità delle loro prestazioni anche in condizioni
ambientali estreme dovute al sisma. Nella guida sono riportate le
raccomandazioni minime per la qualifica sismica in termini di prestazioni,
funzionalità e operabilità.
Nel 2018 è iniziato un ambizioso
lavoro di revisione della Norma CEI
45-53 “Dizionario della strumentazione nucleare”, che riguarda la
terminologia afferente le scienze e tecnologie nucleari, la fisica nucleare, la
rivelazione delle radiazioni ionizzanti e il controllo degli impianti nucleari.
Si è ravvisata la necessità di un aggiornamento per tenere conto
dell’evoluzione dei sistemi e tecnologie impiegati in campo nucleare,
aggiornando quelli ormai obsoleti (e in questo il progresso dell’elettronica e
dell’informatica hanno giocato un ruolo fondamentale) e introducendo
terminologie relative allo smantellamento degli impianti nucleari e alle
apparecchiature e dispositivi di nuova generazione (come, ad esempio, gli
acceleratori di particelle).
Parallelamente, molti enti
normatori ed organismi nazionali ed internazionali stanno provvedendo alla
revisione dei propri glossari specifici di questo settore, a testimonianza del
fatto che il settore nucleare sta affrontando una fase di transizione che non
riguarda solo lo sviluppo tecnologico, ma anche la crescente attenzione alle
attività di decommissioning. Per
citarne alcuni:
- l’UNI ha di recente concluso la revisione del
Glossario di Radioprotezione (UNI/TR 11496) mentre sta contemporaneamente
predisponendo uno specifico glossario per il decommissioning e la gestione dei
rifiuti radioattivi;
- l’IEC TC 45 WG1 “Terminology, Classification” ha
avviato ad aprile 2019, durante la riunione plenaria di Parigi, la revisione
della Norma IEC 60050-Part 395 “International Electrotechnical
Vocabulary-Nuclear instrumentation – Physical phenomena, basic concepts,
instruments, systems, equipment and detectors”, che prevede anche una
riorganizzazione delle sezioni interne per tenere conto delle nuove tipologie
di installazioni nucleari;
- infine, l’IAEA ha di recente pubblicato
l’aggiornamento, al 2018, del documento “IAEA Safety Glossary, Terminology used
in nuclear safety and radiation protection”.
Progetti futuri
Sulla base dell’esperienza
maturata in tali progetti, il Comitato CEI CT 45 ha proposto il progetto di una guida CEI sulla corretta
progettazione ed installazione di sistemi e componenti BT in ambienti soggetti
a rischio sismico, la cui stesura sarà curata da un Gruppo di lavoro al
quale parteciperanno esperti di vari Comitati Tecnici, Università ed
Istituzioni. Si tratta di un progetto orizzontale in ambito nazionale con il
coinvolgimento anche della Protezione civile e dell’EUCENTRE di Pavia.
Data la numerosità di leggi,
decreti, circolari ministeriali, guide e linee guida sulla riduzione della
vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali (impianti elettrici e
meccanici), era ormai necessaria una guida che orientasse i vari portatori di
interesse (committenti, progettisti, installatori, etc.) ad un corretto utilizzo della
variegata documentazione attualmente pubblicata.
La guida costituirebbe un
riferimento organico e coordinato di quanto oggi esistente in campo normativo
fornendo precise soluzioni progettuali e di installazione e permetterebbe di
indirizzare adeguatamente i progettisti e gli utilizzatori degli impianti
(committenti e installatori/manutentori).
Le indicazioni che saranno
riportate nella guida potranno essere applicate ai sistemi e componenti
elettrici a bassa tensione ritenuti importanti ai fini della sicurezza e
destinati agli impianti di ospedali, industrie manifatturiere, luoghi con
pericoli specifici, rilasci chimici, etc., ove la continuità dell’alimentazione
e la eventuale funzionalità/operabilità è vitale. La guida potrà essere applicata
in tutti quei casi dove il committente, le leggi e i regolamenti specifici
richiedano la riduzione della vulnerabilità sismica di elementi impiantistici e
quindi la riduzione del rischio di danni ad elementi non strutturali causati da
sisma.
La guida viene preparata con lo scopo
sia di indicare ai vari operatori i notevoli vantaggi economici e tecnici che
si possono ottenere con un tempestivo e coordinato intervento prima e durante
l’installazione degli impianti, sia di fornire agli operatori elettrici
informazioni utili per realizzare correttamente i vari interventi.
