제 14 회원자력안전기술정보회의 고리 4 호기출력증강적용현황 2009.4.6 발표자 : 한수원 조주현 KOREA HYDRO & NUCLEAR POWER CO., LTD 고리원자력 2 발전소
목 차 1. 출력증강개요 2. 출력증강기술개발 3. 출력증강현장적용 4. 출력증강성능시험 5. 출력증강추진효과 6. 결론 2
1. 출력증강개요 추진배경 77 년첫적용후규제기관에의해안전성이입증된상용화기술 TMI 사고후원전건설의중단, 석유에너지파동, 대체에너지원 개발부진등으로경제적이고안정적인에너지공급대안으로추진 용어정의 발전소가보유하고있는설비의여유도를활용하여대규모의 설비변경없이전기출력을안전하고효율적으로증가시키는기술 3
1. 출력증강개요 ( 계속 ) 출력증강요소 초기보유설비의설계여유도활용 설계방법론개선 : 열설계절차및최적대형냉각재상실사고 설비개선 : 터빈,S/G, 원전연료 부대설비류 기존원전의 1,2 차측출력을허용된범위이내에서증가 출력증강적용 1 차측이용 원자로냉각재온도차 ( T) 증가 Q = m Cp T : Tavg 제어프로그램변경 ( Th 고정, Tc 감소로 T 증가 ) 2 차측이용 주증기유량증가 Q = m h : 증기유량증가 ( h 증가 ) 4
1. 출력증강개요 ( 계속 ) 출력증강유형 유형 증가출력 방법및특성 MUR: 미세출력증강 SPU: < 2% -Measurement Uncertainty Recapture -열출력측정시주급수유량측정에초음파유량계사용 -인허가 6개월소요 ( 근거 :10CFR50 App. K) -Stretch Power Uprate -기존설계여유도및일부설계방법론개선소규모 < 7% -고압터빈및일부 BOP 설비개선이수반출력증강 -인허가 9개월소요 EPU: -Extended Power Uprate 대규모 출력증강 < 20% - 최신설계방법론및대규모설비개선필요 -S/G, TBN Retrofit, Gen, Exciter 등설비개선 - 인허가 12 개월소요 5
1. 출력증강개요 ( 계속 ) 미국원전적용현황 유형 MUR SPU EPU 비고 출력증강추진원전 40 64 20 08.9.8 현재 인허가진행중원전 2-4 09.1.12 현재 추가 신청원전 2009 년 6-4 2010 년 12 1 7 2011 년 2 0 8 2012 년 - - 1 2013 년 - - 1 09.3.16 현재 출처 :NRC Home page 6
1. 출력증강개요 ( 계속 ) 미국원전증가출력 증가출력열출력 (MWth) 전기출력 (MWe) 출력증강승인출력 16,919 5,640 인허가진행중출력 1785 595 추가신청출력 2009 년 1,684 561 2010 년 2,880 960 2011 년 3,127 1,042 2012 년 522 174 2013 년 470 157 출처 :NRC Home page 7
2. 출력증강기술개발 추진경위 사업명총개발기간총사업비법적근거 가동원전출력증강기술개발 2002. 9. 1 ~ 2007. 6. 30 (58개월) 452억원 ( 설비개선비용불포함 ): 기금지원율 50% 전기사업법제47조, 시행령제23 ~ 26조 추진경위 2002. 02 : 가동원전출력증강기술개발기획조사시행 05 : 2002 년도전력산업연구개발사업신규선정공고 09 : 출력증강기술개발 Ⅰ 단계산업자원부협약체결 2003. 06 : 해외사 (WH 사등 4 개사 ) 기술지원계약체결 2004. 02 : 출력증강 Ⅱ 단계산업자원부협약체결 2005. 09 : 출력증강운영변경허가신청 ( 과학기술부 ) 2006. 12 : 출력증강운영변경허가취득 2008. 12 : 국내최초고리 4 호기출력증강적용 8
2. 출력증강기술개발 ( 계속 ) 추진체계 KHNP 사업주관및총괄 수행조직 KOPEC NSSS/BOP 계통설계 KNFC 노심설계 / 안전해석 KEPRI T/G 및설정치분석 Alstom/ Siemens T/G 분야평가 WH/ Bechtel NSSS/BOP 평가 국내 해외 기술지원 체제 공동수행 + 국내수행 / 기술자문 + 독자수행 OJP(On-the-Job Participation) CRT(Class Room Training) ESS(Engineering Support Service) TRM(Technical Review 9 Meeting) 설계자료및설계코드도입 공동수행 + 기술자문 + 기술이전 출력증강기술확보및발전소적용 9
2. 출력증강기술개발 ( 계속 ) 흐름도 1 단계예비평가단계 2 단계상세평가단계 3 단계인허가및적용단계 출력증가기술개발요구사항 NSSS/BOP/TG 분야예비평가수행 총괄및사전인허가 - 분야별연계업무설정 - 설비변경 / 개선계약추진 인허가 신청 인허가기술지원 - 사전인허가 현장운전자료검토 계통및기기여유도평가 목표출력결정 - 공정관리및현장연계 분야별상세평가 인허가취득 - 계통및보조계통 해외자료검토 설계 / 운전변수예비결정 성능분석 - 기기건전성평가 설비개선범위도출에따른추진방향결정 2,3 단계업무범위 / 일정확정 인허가보고서작성 고리 3,4 호기출력증강적용 10
2. 출력증강기술개발 ( 계속 ) 평가방법 NSSS 분야 핵증기공급계통및보조계통성능평가 제어및보호계통성능평가 노심설계및안전해석평가 BOP 분야 2 차계통성능평가 구조물및기기건전성평가 T/G 분야 터빈 / 발전기의출력증강조건수용성평가 11
2. 출력증강기술개발 ( 계속 ) 590 588 586 584 582 580 578 Tavg( o F) 588.5 620.5 556.4 964.0 Original 621.0 MWth 553.0 912.0 587 620.0 586 2900 552.0 904.0 580 Thot Tcold SG Pr. 614.4 545.6 855.0 Uprating (4.5%) 2775 12
2. 출력증강기술개발 ( 계속 ) 열출력 : 4.5% (2775 2900 MWth) 전기출력 : 3.4% (999 1033 MWe) PZR S/G MSIV HP TBN MSR LP TBN-3 CDSR G CW #6 #5 #4 #3 #2 #1 RX RCP-3 HP FW HTR FWP-3 HDT HDP-2 LP FW HTR COP-3 13
3. 출력증강현장적용 적용현황 개정항목수량 ( 개 ) 비고 FSAR 개정 641 Tech. Spec 개정 72 절차서개정 46 도면개정 93 설비개선 7 전산설비검토 21 시뮬레이터반영 7 발전운전원교육훈련설비 14
3. 출력증강현장적용 ( 계속 ) HP TBN 개선 15
3. 출력증강현장적용 ( 계속 ) HP 1 단 Diaphragm HP 2,3,4 단 Diaphragm 16
3. 출력증강현장적용 ( 계속 ) Diaphragm 개선내용 날개각도변경이유 출력증강유량조건을수용 Setting angle 터빈축과고정익의상대적인위치 Aerodynamic 한계범위이내 증기를받아들이는능력을조절 17
3. 출력증강현장적용 ( 계속 ) 주요설정치변경내용 주요변수출력증강전출력증강후비고 주급수펌프 1대상실 없음 90% 감발 주급수펌프 2 대상실 50% 감발 45% 감발 복수기덤프 40% 36% 대기덤프 30% 28% 가압기수위 58.0% 55.1% PRT수위 83/64% 85/69% TBN RUN-BACK 주급수유량증가반영주증기유량증가 Tavg 변화반영 OP T(K1) 1.1379 1.172 출력증강조건반영 18
4. 출력증강성능시험 성능시험기준 SRP 14.2(NUREG 0800) Generic guidelines for extended power uprate testing program 성능시험검토 해외발전소 Waterford #3(EPU 7.5%), Byron/Braidwood, VC Summer 검토대상 : Full Power Ascension Procedure 등 시운전절차서검토 시운전성능시험절차서 : FSAR 14 장 검토대상 : 주급수펌프속도제어시험등 63 건 19
4. 출력증강성능시험 ( 계속 ) 성능시험분류 설비개선 ( 설계변경 ) 작업확인시험 주급수펌프상실에의한터빈런백설정치변경작업등 7 건 출력상승시험 출력준위별데이터취득및확인 분야별성능확인시험 원자로열출력측정등 12 건 터빈성능시험 터빈출력확인시험등 2 건 20
4. 출력증강성능시험 ( 계속 ) 21
4. 출력증강성능시험 ( 계속 ) 비정상대응관리 (Contingency Plan) 목적 발전소출력상승혹은시험중비정상과도상태발생시신속한대응및조치방안수립 관리대상 해외정보, 설계변경, 자체검토에따라선정 출력증강비상대응계획서작성수립 예상항목 제어봉제어불안정및자동운전불가능등 14 항목 22
4. 출력증강성능시험 ( 계속 ) 연속운전허용출력 (MAR) 시험조건 원자로열출력 100% 증기발생기취출수차단 복수기진공도보정 시험확인 : 1,044.7MWe 출력증강전, 후비교 (MAR 기준 ) 출력증강전 : 1,009.97MWe 출력증강후 : 1,044.7MWe 증가출력 : 34.73MWe 23
5. 출력증강효과 경제적효과 ( 고리 3,4 호기적용시 ) 가동원전경제성향상및기저부하수급여건개선 연간발전량증가 : 약 5.4 억 kwh( 이용률 0.91 적용 ) 지역발전지원금증가 연간지원금액 : 약 5.4 억원 발전소주변지역지원법및지방세법적용 24
5. 출력증강효과 ( 계속 ) CO2 발생저감효과 석탄 : 약 51만 8천톤 석유 : 약 42만 9천톤 LNG : 약 23 만 3 천톤 [ 계산식 : 5.4 억 kwh ( 원자력 CO 2 배출계수 - 발전원별 CO 2 배출계수 )] 발전원별 CO 2 배출계수 [ 단위 : g/kwh] 석탄 : 968 석유 : 803 LNG : 440 원자력 : 9 25
5. 출력증강효과 ( 계속 ) 화석에너지수입저감효과 석탄 : 약 15만톤 석유 : 약 10만톤 LNG : 약 7 만 5 천톤 [ 계산식 : 34MW/ 호기 2 호기 화석연료별수입량 ] 1MW 당연간화석연료수입량 석탄 : 2,200 톤 석유 : 1,500 톤 LNG : 1,100 26
6. 결론 저탄소녹색성장의중추인원자력발전은 안전하고효율적인출력증강적용으로 국가경쟁력제고및지역발전향상에기여함 27
녹색성장은원자력이중추입니다! 28
감사합니다! 29