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재무 송
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1 국내원전중대사고대처설계 제 9회원자력안전기술정보회의 한국수력원자력 원자력환경기술원

2 차 례 1. 중대사고의정의 2. 중대사고열수력현상 3. 중대사고대처설계 3.1 격납건물성능 3.2 수소제어능력확보 3.3 노심용융물 - 콘크리트반응완화및노심용융물냉각가능성확보 3.4 노심용융물분출및격납건물직접가열완화 4. 맺음말 2

3 1. 중대사고의정의 3

4 1. 중대사고의정의 방사능방출유무에관계없이, 설계기준사고 (DBA) 를초과하여노심손상을야기하는사고 * DBA : 공학적안전설비의설계기준으로설정되는가상사고 발생 사건 중대사고설계기준초과사고 중대사고관리회복절차 확 정 설계기준사고 비상운전절차 률 도 비정상상태 정상운전 4

5 1. 중대사고의정의 관련규제및설계요건격납건물성능기준및안전성목표를만족할수있도록중대사고를방지하거나완화시킬수있는설비를구축 과기부중대사고정책성명, KINS 상세안전지침, 사업자요건 (K-URD) 10CFR50.34(f), SECY , EPRI-URD, EUR 중대사고대처 노심손상방지 사고진행과정에서야기되는원자로용기및격납건물의건전성위협요소를제거또는완화 주요위협요소, 즉중대사고주요현상에대한이해가필요 위협요소별발전소의대처설계특성파악및관리가요구됨 5

6 2. 중대사고열수력현상대처설계 6

7 2. 중대사고열수력현상대처설계 노심손상에서부터원자로용기및격납건물파손에이르는일련의사고진행과정동안발생가능한물리적현상및관련현안 노심용융진행 (CMP) 수소혼합및연소 노심용융물과냉각수반응 (FCI) 격납건물직접가열 (DCH) 노심용융물과콘크리트반응 (MCCI) 격납건물과압 (Containment Overpressure) 핵분열생성물및에어로졸거동 기기생존성 (Equipment Survivability) 7

8 2. 중대사고열수력현상대처설계 ( 계속 ) 중대사고진행과정및관련현상 사고발생 노심노출 중대사고관리 (CET 1,200 o F) 노심지지구조물파손 원자로용기파손 격납건물파손 시간 1 시간 노심용융진행 In-Vessel FCI Ex-Vessel FCI DCH 격납건물가압 MCCI 수소폭발 수소연소및폭발 수소생성은노심용융진행, FCI, DCH, MCCI 등중대사고전과정에서모두발생됨. 8

9 2. 중대사고열수력현상대처설계 현상구분및관련용어 ( 격납건물건전성위협요소를중심으로 ) 위협요소또는현상 발생지점 VB 시점에서의 RCS 압력 격납건물파손유형 수소연소 ( 생성및혼합포함 ) In-vessel Ex-vessel All Range Early Late 노심용융물 - 냉각수반응 In-vessel Ex-vessel Low Early 격납건물직접가열 Ex-vessel High Early 노심용융물 - 콘크리트반응 Ex-vessel All Range Late 격납건물가압 Ex-vessel All Range Late 9

10 3. 중대사고대처설계 3.1 격납건물성능 10

11 격납건물성능평가 ( 내부사건기준 ) 1 6.5% 0.1 % 2.1 % 9.1 % 5.8% 2.2% 0.38% 3.89% 0.95% 1.41 % 1.92% 4.7% 8.3% 0.7% 0.5% 75.9% 74.1 % % 고리 1 호기 영광 5,6 호기 격납건물건전성유지 (No Containment Failure, No CF) 격납건물조기손상 (Early Containment Failure, ECF) 격납건물후기손상 (Late Containment Failure, LCF) 격납건물바닥콘크리트용융관통 (Basemat Melt-Through, BMT) 격납건물격리실패 (Containment Isolation Failure, ISO.FAIL) 격납건물우회 (Containment Bypass, Bypass) APR

12 견고한대형격납건물 설계요건 ( 10CFR50.34 (f) & SECY ) 중대사고시격납건물하중이노심손상후 24 시간동안 ASME 계수하중범주 (Factored Load Category) 를초과하지않아야함. 24 시간이후에도핵분열생성물방출을최소화하도록기밀방벽의역할을수행하여야함. 고리 1 호기영광 5,6 호기 APR1400 항목관점 ( 철제 ) ( PS 콘크리트 ) ( PS 콘크리트 ) 노심열출력 MWt 2,815 MWt 3,983 MWt 열제거 ( 붕괴열 ) 격납건물순자유체적 ft ft ft 3 격납건물성능 Cont. 설계압력 / 온도 43 psig / 270 o F 57 psig / 285 o F 60 psig / 350 o F 격납건물성능 계수하중범주 1) 122 psig 106 psig psia 격납건물성능 1) 철제격납건물은 ASME Service Level C Limit를의미하며, APR1400을제외한국내원전은중대사고하중을설계에반영된것은아님. 고리 1 호기는취약도곡선의 5% 확률이며영광 5,6 호기는평가결과임. 12

13 3.2 수소제어능력확보 13

14 수소제어계통 (Hydrogen Mitigation System) 설계및규제요건 (10CFR50.34(f)) 100% MWR에의해생성되는양에해당되는수소가방출되는사고동안균일수소농도가 10 v/o 를초과하지않아야됨. 가연성농도의수소가국부적으로축적되지않아야됨. 설계내용 수소점화기와 PAR를격납건물주요지점에설치하여조기에수소를제거 (Igniter-Only, PAR-Only, Dual, PAR-Based system) 주요원전설계기준사고중대사고 APR1400 PAR 6 대 PAR 26 대 + IG 10 개 영광 5,6 TR 2 대 IG 20 개 고리 1 호기 TR 2 대 없음 AP600 PAR 4 대 IG 64 개 TR : 열재결합기 IG : 점화기 PAR : 피동촉매식재결합기 EPR PAR PAR + IG 14

15 주요수소제어설비 Siemens PAR NIS PAR GM Glow Plug Igniter Tayco Glow Plug Igniter 15

16 3.3 MCCI 완화및노심용융물냉각능력확보 16

17 MCCI 완화및노심용융물냉각가능성확보 규제및설계요건 (SECY , K-URD) 노심용융물냉각가능성을확보하기위한침수계통을갖추어야함. MCCI 및노심용융물냉각을위하여원자로공동바닥면적 ( 최소 0.02 m 2 /MWt) 을확보확보하여야함. 격납건물라이너판을보호하기위한희생용콘크리트바닥을갖추어야함. 설계특성 항 목 고리 1 호기 영광 5,6 호기 APR1400 노심열출력 MWt 2,815 MWt 3,983 MWt 공동바닥면적 ft ft ft 3 원자로공동침수능력 CFS 없음냉각능력제한적임. (CSS/ 정지냉각펌프사용 ) CFS 설치대책구비냉각능력제한적임. (CSS/LPSIP 사용 ) CFS 설치중력에의한 IRWST 냉각수공급 증기폭발영향 평가없음 평가없음 하중구조설계반영 바닥콘크리트 약 15 ft (Basaltic) 3 ft (Basaltic) 3 ft (Basaltic) 17 Ⅲ-44

18 3.4 고압용융물분출및격납건물직접가열완화 (Mitigation of High Pressure Melt Ejection &Direct Containment Heating) 18

19 격납건물직접가열 (Direct Containment Heating, DCH) 고압용융분출 (High Pressure Melt Ejection, HPME) RCS가감압되지않고고압상태로유지된상태에서원자로용기파손되면서고온의노심용융물이파편화되어분출되는현상 격납건물직접가열 (DCH) HPME가발생한직후, 원자로공동을이탈한고온의노심용융물이격납건물대기와직접접촉하여급격한열전달을일으킴으로써격납건물을가압시키는현상. 19

20 HPME 및 DCH 완화 설계및규제요건 (SECY ) 신뢰성있는원자로냉각재계통안전감압계통을설치할것 원자로공동으로부터이탈되는노심용융물양을줄일수있는원자로공동배치설계특성을갖출것 설계내용. 항 목 고리 1 호기 영광 5,6 호기 APR1400 RCS 감압설비 PORV ( 수동및자동 ) 2대 (6 인치 ) SDS 밸브 ( 수동 ) 2대 BDBA RCS F&B용 (4 인치 ) SDS (POSRV) 4대 BDBA 및중대사고용 (4 인치 ) RCS 감압목표 (HPME 한계압력 ) 400 psig (SAMG) 400 psig (SAMG) 250 psia 원자로공동구조 U 자형구조 4번방향전환 U 자형구조 4번방향전환 U 자형구조 5번방향전환용융물가둠실설치 20

21 4. 맺음말 지속적으로중대사고대처설비를추가하여심층방어능력강화 - 가동중원전중대사고대처능력확보 - 표준원전중대사고대처설계반영및 Provision - 신규원전은중대사고대처설계반영 가동중원전및표준원전에대한사고관리지침서작성으로중대사고대처능력향상 21

Microsoft PowerPoint - 16회_원자력안전기술정보회의_중대사고대응_김도형.ppt [호환 모드]

Microsoft PowerPoint - 16회_원자력안전기술정보회의_중대사고대응_김도형.ppt [호환 모드] 해외주요사례와의 비교분석을통한 국내미비점파악 김도형 2012. 4.3 ~ 4.4 제 16 회원자력안전기술정보회의 k643kdh@kins.re.kr 건설원자력규제단, 리스크평가실 Korea Institute of Nuclear Safety(KINS) 주요내용 검토대상 해외주요사례와의비교분석 IAEA 사례 유럽연합사례 미국사례 캐나다사례 일본사례 기타사례 국내미비점파악