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정아 사
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1 원자력안전기술정보회의 붕산부식검사및평가프로그램규제방향 정연기 기계해석실, KINS

2 목차 I. 서론 II. BAC관련규제요건, 운전경험, 조치 III. BAC관련기준, 연구, 누설감지 IV. BAC관련국내현황및개선방향 2

3 I. 서론 계통압력시험 : 압력기기및계통의건전성 (Integrity) 확인 수명기간동안주기적으로압력시험요구 Class 1 : 매 O/H, Class 2/3 : 매검사단주기육안누설검사 (VT-2) (ASME Sec. XI 5000) 보온재제거요건부재 ( 압력유지볼트연결부만제거요구 ) 소량의누설로인한 RCPB 열화및균열취약부위누설조기감지및적절한시정조치, 재발방지대책확보등의체계적인 BAC 프로그램필요성대두. 발표목적 BAC 프로그램관련규제요건, 운전경험, 조치사항설명 ASME Code 관련기준, 최근연구동향소개 국내 BAC 프로그램적용현황및향후규제방향논의 3

4 II. BAC 규제요건, 운전경험, 조치 BAC 관련주요규제요건 Review 10CFR 50 App. A GDC (General Design Criteria) ( 국내 ) 원자로시설등의기술기준에관한규칙제 21 조, 41 조등 GDC 14 : RCPB ( 원자로냉각재압력경계 ) GDC 15 : RCS 설계, GDC 30 : RCPB 품질 GDC 31 : RCPB 파손방지, GDC 32 : RCPB 검사 No Abnormal Leakage" (vs. Gaskets / Packing ) No Rupture / Rapidly Propagating Failure 설계 (Non-Leak, 붕산수누설열화방지 ), LBB 거동, 검사프로그램 Program ( 누설감지, 누설원결정, 누설손상평가 ) 개발및이행 설계 ( 검사허용 ) 4

5 BAC 주요운전경험 - NRC IN(1) IN : Ft. Calhoun RCP ( Closure Gasket) 미감지시 RCPB Loss 가능성제시 육안검사및누설감지계통으로 Bolt UT 보완필요성제기 IN : Maine Yankee SG Manway Stud Stud 윤활제, Preload, 붕산수간의상호작용논의, Sealant 사용 IN : ANO 1 HPI Nozzle (Body-to-Bonnet Joint of Isolation Vv) Corrosion Rate: 1in./yr 초과가능성 ( 누설 -> 탄소강 / 저합금강 ) IN Suppl. 1 ('87): Turkey Point 4 ICI Nozzle Conoseal Joint 500 lb( 붕산 ) RPV Head : 저합금강 Head / RPV Head Stud 부식 IN Suppl. 2 ('87): Salem 2 CRDM Nozzle Canopy Seal Weld -> 붕산축적, Head 부식 San Onofre 2 (18000 gallon -> Containment) 5

6 BAC 주요운전경험 - NRC IN(2) IN ('94) : North Anna 1 Charging Pump Casing Cladding 균열 탄소강모재붕산부식 ) : 스테인레스강으로변경교체 IN Suppl. 3 ('95. 1): Calvert Cliff 1: ICI Flange Gasket 누설 (Nut 부식 )Washer 추가 Gasket 교체 TMI 1 : PZR Spray Valve Packing 누설 (Stud 붕산부식 ) (Body-to- Bonnet Leak 보수후누설시험보온재제거확인미흡 ) IN ('02. 3): Davis-Besse 원전원자로헤드손상 IN ('03. 3): Sequoyah 2 RVLIS Compression Fitting 누설 ( 헤드상부부식, 8kg) Commanche Peak 1 CRDM 하우징누설 ( Canopy Seal Weld) 용접부보수 Weld Overlay 및헤드상부붕산제거 (1kg) 6

7 1 차계통기기붕산수부식발생위치 7

8 BAC 주요조치 (1) BU IE Bulletin 82-02, "Degradation of Threaded Fasteners in RCPB" RCPB 내 Fasteners 이외에다음포함 1) PZR / SG Manway, 2) Vv Bonnets/Pump Flanges ( 직경 6 in 이상배관 ), 3) CRDM Flanges and PZR Heater Connection (Wo Seal Weld), RCP Closure Stud 도포함 ( 단, Reg. Guide 1.65 적용발전소는제외 ) (1) Maintenance Procedure and QA Measures 보수절차개발및이행 ; (1) 보수요원훈련, (2) Torque 관행, 오차규정, Closure/Seal 연결부분해조립감독, (3) Gasket 설치및관리, (4) 운전중누설제거수단및재조임방법절차화 QA 수단설정 ( 적절한선정, 구매, 윤활제사용, Sealant : SCC 최소화 ) (2) Fastener Inspection Bulletin 에포함된 Closure 연결부의 Fasteners 는기기검사또는보수를위해개방되었을때, ASME Sec. XI IWA 2210, 2220 에따라검사 (3) Operating Experience 제출요구 : IN 80-27, IN 82-06, INPO RCPB Bolted Closures 누설경험 ( 특히최근운전주기발생위치 ), 검사방법및시정조치, Gasket Failure 인한누설시설계사항제시 SCC 관련윤활제, Sealant, 재질 : Type 및성분제시 8

9 BAC 주요조치 (2) - GL Generic Letter 88-05, "BAC Carbon Steel RCPB in PWRs" 이상누설 / 급격손상 / 파손확률매우낮음 : 보증프로그램설정요구 (1) Small(Tech. Spec. 제한치보다낮은 ) 누설열화발생가능성위치선정 BAC 에의한 RCPB 의열화를야기할수있는주요위치결정 (2) Small 누설위치확인절차 누설냉각수의가능한경로및접촉할수있는압력경계기기설정. 누설냉각수와 RCPB 재료와의상호작용결정 (3) 검사및평가수행방법 붕산수결정 Buildup 과같은누설증거제거전에공학적평가를위해필요정보즉시수집절차포함 (4) 시정조치프로그램 재발방지 [ 부식손상야기발생위치 1 차냉각수누설확률감소, 적절한부식강화재질또는방지코팅 / 클래딩사용고려 ] (5) 추가 Comment RCS 누설최소화 가 BAC 방지최적방법 : 누설가능위치주기적인감시및누설기기의신속한보수 붕산수특성때문에 Most Reliable Method 는 Visual Exam. " 9

10 BAC 주요조치 (3) BU Bulletin , "RPV Head Degradation and RCPB Integrity" ( 02.3) 발전소별붕산부식프로그램이 GL 및동 Bulletin 요건에서논의된규제요건만족여부제시 (60 일이내 ) 규제현안도출 (RIS , '03. 7) BL 답변검토 허용확인및미확인 RCS 누설관련 Tech. Spec 요건준수 검사절차, 책임사항, 검사자자격인증및훈련, 평가방법등발전소별로차이가많이존재함. 미흡사항 [PWSCC 민감부위검사부위누락, 보온재미제거 ] 현행감시프로그램개선필요 [ RCPB 누설조기감시및예방 ] --> 여러가지규제방향검토중임. 10

11 BAC 주요조치 (4) RIS 03-13(1) 규제현안도출 (RIS , '03. 7) BL 답변검토 GL 및 ASME Code 작성당시 Non RCPB 기기 (Gasket, Seal Weld, Valve Packing) 에초점 ; 누설발견보다사후조치, 균열발생가능성부위평가미흡 (PWSCC 및발전소별특성고려평가 ) 1 주기동안관통균열로인한압력경계누설량은보온재미제거시발견하기어려움. 균열민감부위의 BMV 검사기법반영미흡 고방사선구역검사미흡 ( 원자로하부헤드관통부검사강화등고방사선구역미 BMV 검사부위누설 ) GL 누설냉각재와 RCPB 기기와접촉하는잠재적인누설경로설정권고 : 잠재적인누설원과붕산부식방지목표기기에대한이해가필요함. -> 누설및목표기기의누설로인한영향을검사하여야함. 11

12 BAC 주요조치 (5) RIS 03-13(2) 붕산누설은공기중으로비산 (Airborne) 또는누설부가아닌다른부위에서붕산결정형성가능. 누설기기및목표기기검사만으로정확한누설부위및정도평가어려움. 붕산축적정보통합프로그램검토필요함. 현행 ( 정지시, 기동시 ) 검사이외, Hot Shutdown 모드진입 / 이탈시증기형태누설확인용이함을고려한추가검사로누설감지능력강화 [ 운전중소량누설감지 ] 일일 Inventory 점검 ( 습도, 방사능, Sump 준위보완 ) 의존방법은소량누설감지미흡가능성, 일관된산업계지침부재 BMV 기법의한계 - 일부부위체적검사가효과적일수있음. 12

13 III. BAC 관련기준및연구 ASME Code Sec. XI IWX 5000 주요요건 (1) 육안검사요건 IWA 5241, " 비단열기기 VT-2 : 모든접근가능한외부노출표면누설검사, 접근불가능 - 주변부위 ( 바닥, 아래위치기기표면 ) 검사 IWA 5242, " 단열기기 VT-2 : VT-2 수행전보온재제거 (Only 붕산함유계통압력유지볼트연결부에만 ) : 개정및검토, 수직표면은가장낮은지점검사, 수평표면은각이음부검사 (2) 시정조치필요조건 IWB (1) 단열기기또는접근불가능기기누설, (2) 누설로인한일반부식부위 (3) 붕산수누설증거기기, 보온재또는바닥부위의변색또는누적잔류물 (3) 필요한시정조치 IWB 3140 : 발견된누설은반드시보수또는교체, 표면 / 체적검사를통해해석적평가 (IWB ) 로결함은허용될수있음. (4) 보수프로그램 Review IWB 3144 : 보수 / 교체계획, 재검사는규제기관검토, 검사결과의해석적평가보고서규제기관제출 13

14 BAC 관련주요연구 (1) NUREG/CR-2837, "BAC of Ferritic Components" NUREG-0943 ( 83), "Threaded Fastener Experience in NPP" Survey:'64-'82 년 Bolting Degradation, BAC 13 건 ( 총 44 건 ) 13 건모두 Gasket 또는 Seal, 누설원추적중발견함. NUREG-5576 ( 90) : Survey of BAC of Carbon Steel Components" GL 에대한 Response 및 10 개 NPP Audit 결과 EPRI NP-5558M ('90): BAC Guidelines EPRI TR ('95): BAC Guidebook Rev.0 EPRI TR ('01): BAC Guidebook Rev.1 붕산수누설및부식운전경험 Survey (1995 년이후사례반영 ) EPRI BAC 시험결과, 계속운전평가방법제시, 누설감지요건 WCAP NP: Generic Guidance for PWR Effective BAC 프로그램 Rev.0 ( 02) WCAP NP Rev. 1 ( 03) 14

15 BAC 관련주요연구 (2) - WCAP WCAP NP: Generic Guidance for PWR Effective BAC 프로그램 검사부위, 절차및방법, 시정조치, 책임사항, 교육훈련, 자체평가및개선 GL 88-05이외 Alloy 600/82/182 부위우선순위평가 (Wastage 및안전성영향고려 ), 기타잠재누설부위 ( 열화 ) 반영 : Primary & 보조계통 D-B 경험및산업계누설경험반영 발전소별재질및설계특성고려, 균열발생기구 (SCC 등 ) 민감부 검사불가부위및보온재제거기준, 검사자자격인증및교육훈련강화 On-Line Monitoring( 누설감지계통 ) and Early Warning Indicators 경향분석용 DB 관리, 지속적인개선절차 ( 자체평가및감독 ) 산업계경험반영 Rev.1 발간예정 (BMI검사절차, INPO/NRC 요구, Clean Head 정의, 붕산제거전철저조사방법및절차반영, ASME BAC Task Group 개발 Code 변경내용반영 ) 15

16 누설감지방법 (0.1gpm 이하 ) - 운전중 높은부식률 in/yr -> gpm (30-70 gal/day) ( 현 1gpm 기준으로는간과되기쉬움 ) (1) System Walkdown during Plant Startup and Shutdowns Iodine - 8 gpm, Gaseous gpm (2) Containment Air Cooler Thermal Performance 붕산 with steam, Coils 에축적 ; 성능저하 ( 예 ) Instumentation Nozzle Conoseals at Calvert Cliff 발견 (3) Other Potential Indicators of Primary Coolant Leakage Radiation Monitor 등 (4) Boric Acid Walkdowns during Containment Entries 0.02 gpm : 4in3 붕산 ( 농도 750 ppm)/day : Walkdown 시감지가능 붕산수석출증거및보온재 bulging 현상확인 16

17 BAC 프로그램검사 - 요약 붕산수누설감지방법은붕산축적물 (deposits) 확인을위한육안검사 8 gallon (750ppm) -> 1 in3 붕산석출 Alloy 600 Nozzle / PZR Heater Sleeves PWSCC 관통누설에타방법에의해발견되기전에발견하여효과입증 (1) On-Line Leakage 감시 계통가압, 수압시험, 기동, 정지기간중수행 (2) Containment 출입시육안검사 Assessable and Observable 기기 (3) Outage 시작시 Shutdown 전육안검사 Hot and Zero Power 상태에서 Walkdown (4) Outage 기간중육안검사 GL 및개선된 BAC 프로그램절차 (5) 기동시육안검사 개방또는보수한압력경계연결부, 누설경험부위주의깊게관찰 17

18 IV. BAC 관련국내현황및개선방향 울진 3 지적사항발행 ( 01. 7) ASME Code - 붕산함유계통압력유지볼트연결부보온재제거검사 안전등급계통육안누설검사강화 : ASME Code 요건만족요구 고리 3 권고사항 ( 02. 9) BAC 프로그램수립및이행권고 일련의해외원전누설및 GL 요건참조 영광 2 지적사항발행 ( 03. 2) BAC 프로그램이행요구사항불만족, 누설이력제출및평가 Davis-Besse 경험반영후속조치 ('03. 5) 03 년 8 월이후 O/H 발전소부터 BAC 프로그램적용 ( 표준기행 -13 참조 ) 울진 4 - 고리 2 - 발전소별수립예정 고리 1 PSR 안전성개선사항도출 ( ) 붕산부식프로그램개선 [ 체계적인연구수행 ] 나사고정구 (Threaded Fastener) 건전성평가프로그램수립 고리 2 권고사항발행 ( ) BAC 프로그램적용초기개선사항도출 (1 단계 ) KINS BAC 이행방안협의세미나개최 ( ) 국내관련사항협의및논의 ( KINS/PR-052 참조 ) 18

19 국내 BAC 프로그램개선권고 -1 단계 붕산부식평가및검사절차운영경험반영 정상운전및 O/H 기간중붕산누설이력조사및평가수행절차수립 [ 영광 1 발참조 ] 지적사항시정조치로자체누설사례조사분석 ; 발전소별특성고려가능하도록, 조사결과및경향분석 BAC 프로그램을체계적인소량누설감시프로그램으로운영 O/H 기간만운영되는검사프로그램이아님. 운전중격납용기출입검사등 BAC 주관부서이외에서수행되는검사결과도통합되어관리되어야함. 원자로헤드및헤드관통관점검, 원자로스터드검사등의타점검절차수행붕산부식취약부위점검시평가가가능하도록연계절차수립 붕산부식취약부위, 그리고, 예상되는정상또는비정상누설로인한영향부위등검토및검사부위재평가절차수립 검사부위 ( 예, 원자로스터드등 ) 에대한식별확인절차보완 체적검사수행시면제규정삭제또는타당성인정절차보완 19

20 BAC 프로그램관련향후방향 국내외운전경험분석 : 붕산누설관련사례조사및분석 ( 한수원 ( 주 )) 국내붕산누설사례조사및경향분석자료평가 해외손상사례 (IN, GL/Bulletin Response, LER) 조사 / 분석 붕산부식연구결과및국내반영검토 국내적용현황 ( 특성고려 ) 및 Lesson-Learned 평가 WCAP NP 검토및반영 EPRI, NRC-ANL 연구결과검토 ( 국내연구?) BAC 프로그램운영 / 관리개선방향 BL 의붕산부식프로그램관련후속조치 Follow-up 및국내적용성검토 ( 예 ) MRP 권고 ( ) : 모든이종금속용접부 ( 운전온도 350 o F ) BMV (2 주기이내 ) ASME Code Working 그룹활동 : BMV 검사요건 BAC 관리자자격인증및교육훈련강화유도 점검부위및주기, 방법협의 / 논의 국내원전 BAC 프로그램운영 / 관리개선방안도출및보완 20

21 첨부 - BAC 프로그램 Guide (1) 1) 붕산수부식에민감한재질에대한검사빈도, 보온재제거정도, 검사범위에대해상세히기술. ( 구조적건전성이영향을받을수있는심각한열화가발생되기전에붕산누설이발견됨보증 ) 검사범위는붕산수부식에민감한모든기기를포함하여야하며, 수행되는검사방법 (VT-2 또는 VT-3 검사 ) 을명시하여야함. 민감한재질과기계적이음부 (Mechanical Joints) 검사면제 (deviation) 는기술적근거가분명히제시 (documented) 되어야함. GL 에서명기된바와같이, 붕산수부식에의해허용되는운영기술지침서누설제한치보다작은누설이 1 차압력경계의열화를야기시킬수있는주요한위치를명시. PWSCC 에민감 (Alloy 600 모재와이종금속용접부 Alloy 82/182) 하거나누설에민감 ( 밸브패킹, 플랜지 Gasket) 한압력경계표면또는위치에고농도의붕산이존재할수있는상태를확인하는데특별히주의를기울여야함. 접근이불가능한기기 ( 예, 매설기기, 건물 /Vaults 에걸친기기등 ) 에대해서는접근불가능정도, 해당구역검사에대해효과적인검사방법에대해분명히정의. 또한, 접근이불가능한구역기기에서의잠재적누설감지가능한누설감지계통명시. BAC 프로그램을이행하는주기 / 빈도에대한기술적근거는분명히제시 (documented) 되어야함. 21

22 첨부 -BAC 프로그램 Guide (2) 2) 검사자는최소한 VT-2 검사자자격확보, 소량늬붕산수부식인지훈련을받아야함. 3) 기계적이음부누설이허용가능하다고결정할수없을때, 적절한시정조치가구조적건전성을확보하기위해취해져야함. 구조적건전성평가를위한평가기준또는절차가명시되어야함. 적절한허용기준과그근거또한확인되어야함. 4) 기계적이음부 ( 예, 볼트연결부 ) 의누설에대해계속운전을허용하기로결정되었다면, 누설변화경향분석 / 평가를위해검사및감시. 허용근거가제시되어야함. 계속운전에대한평가는반드시부식기구및속도에대한고려를포함. 만약, 붕산수부식침적물이기기에서발견되면, 누설원은필요하다면, 보온재를제거함으로써, 위치확인이되어야함. 보온재형태의확인및제거와관련제한사항은 BAC 프로그램에기술. 5) BAC 검사이외에서확인된누설은 BAC 프로그램에통합되어야함. 6) 발전소별경험및산업계운전경험을반영하고, 과거의누설에대한감시및경향분석, 누설원인평가및재발방지대책과관련된붕산부식평가와관련된적절한기록 / 이력을관리한다는차원에서 BAC 프로그램을지속적으로검토, 수정 / 보완. 새로운정보는수정 / 보완절차가명료하도록일관되게통합되어관리되어야함. 22

KC CODE KCS 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 국가건설기준

KC CODE KCS 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 국가건설기준 KC CODE KCS 57 80 20 국가건설기준표준시방서 Korean Construction Specification KCS 57 80 20 : 2017 상수도공사 공기기계설비 2017 년 8 월일제정 http://www.kcsc.re.kr 국가건설기준 목차 KCS 57 80 20 상수도공사공기기계설비 1. 일반사항 1.1 적용범위,,,,,,, 1.2 참고기준