Mallintarkastus varmistaa ydinvoimaloiden turvajärjestelmien virheettömyyden

Mallintarkastaminen prosessikuvauksena.

Jussi Lahtisen väitöskirjassa etsittiin formaalimpaa, matemaattisempaa, lähestymistapaa järjestelmien verifiointiin, ja kehitettiin ydinvoima-alalle sopivia mallintarkastuskäytäntöjä. Perinteiset järjestelmien verifiointimenetelmät, kuten testaus ja simulointi, eivät ole riittävän kattavia turva-automaatiojärjestelmien digitalisoituessa yhä enenevässä määrin.

- Ydinvoimaloissa on käytössä laajoja turvajärjestelmiä, kuten esimerkiksi hätädieseljärjestelmä monine eri ohjausjärjestelmineen. Yhdessä kehitetyssä tekniikassa järjestelmä jaetaan osamoduuleihin, ja algoritmilla etsitään järjestelmän oikeellisuuden osoittava moduulien alijoukko, kertoo Lahtinen tutkimuksen toteutuksesta.

Arkkitehtuuritasolla merkittäviksi muodostuvat laitteistoviat esimerkiksi mikropiireissä, joita käytetään usean eri toiminnon laskemiseen. Yksittäisellä ohjelmistovialla ei niinkään ole suurta turvallisuusmerkitystä, koska laitoksella on käytössä useita itsenäisiä ohjelmistopohjaisia turvajärjestelmiä.

- Mallintarkastus on erittäin tehokas menetelmä löytämään piileviä suunnitteluvirheitä, jotka voivat olla myös outoja tai epätavallisia. Toisin kuin testauksella tai simuloimisella, mallintarkastuksella voidaan saavuttaa täydellinen sekventiaalinen kattavuus suhteessa tarkasteltavaan vaatimukseen, täydentää Lahtinen.

Väitöskirjan viimeisessä vaiheessa luotiin menetelmä ohjelmistopohjaisten järjestelmien suunnittelussa käytettävien toimilohkokaavioiden rakenteellisen testauksen tueksi. Menetelmässä generoidaan testejä turva-automaation toimintaa kuvaavan toimilohkokaavion rakenteen perusteella.

- Fortumilta saadun palautteen mukaan jo mallintarkastus prosessina voi paljastaa virheitä, joita ei tule huomanneeksi testauksessa. Lisäksi mittava tarkastus kykenee analysoimaan tapahtumia hyvin lyhyellä aikajänteellä, lisää Lahtinen.

Väitöskirjatyön tuloksia on jo hyödynnetty toimeksiannoissa Olkiluoto 3:n osalta Säteilyturvakeskukselle, Loviisan ydinvoimalan automaatiouudistuksen osalta Fortumille, ja Hanhikiven toiminnallisen arkkitehtuurin osalta Fennovoimalle. Jatkotutkimus mallintarkastuksen integroinnista todennäköisyysperusteiseen riskianalyysiin on jo alkanut.

Tutkimukseen liittyvä väitöstyö on ohjattu Aalto-yliopiston tietotekniikan laitoksella professori Keijo Heljangon toimesta, ja se on toteutettu Teknologian tutkimuskeskus VTT:ssä. Tutkimus on suurelta osin SAFIR-ydinturvallisuustutkimusohjelman rahoittama. Mallintarkastusta on tutkittu yhtäjaksoisesti vuodesta 2007 saakka, ja se on laskennallisesti hyvin vaativa menetelmä.

Lisätietoa:

Jussi Lahtinen
VTT
[email protected]
+3580 400 519 798

Keijo Heljanko
Professori
Tietotekniikan laitos
[email protected]
+358 50 430 0771

Väitöskirja: Ydinvoimaloiden laajojen turva-automaatiojärjestelmien mallintarkastus

Väitöstilaisuus