중수로 원전 정비효과 감시기술 개발 현황

2008.04

I. 과제개요

과제명 : 중수로원전정비효과감시기술개발

연구기관

주관기관 : 한전전력연구원

참여기업 : 한수원㈜

위탁기관 : 지네스트엔지니어링㈜, ㈜에네시스

연구기간 : 2007.3 ~ 2010.02 (총 36개월)

연구목표

국내여건에적합한중수로원전정비규정이행방법론개발

시범분석대상 : 월성 3,4호기

월성 1,2,3,4호기이행을위한지침수립

10 CFR 50.65 Maintenance Rule

a (1) - Enhanced Monitoring – Extra Attention

성능기준을초과한경우 Goal 재 설정, 원인분석, 시정조치

a (2) - Routine Monitoring – Normal Monitoring

설정된성능기준을만족하는지감시

a (3) – Periodic Program Evaluation

18~24개월주기로 MR프로그램의효과성평가

a (4) - Risk Assessment and Management before Maintenance

정비전 정비로인한리스크증가를평가하고관리

b (1) – Scope : 안전관련 SSCs

b (2) – Scope : 비-안전관련 SSCs

II. 국내외 관련기술동향 ( 1 )

미 국

Reliability Programs for NPPs (S-98) July 2005

SSCs

Reliability Target

Potential Failure Mode

Minimum capability and performance level

Monitoring

Documentation

Maintenance Program for NPPs (s-210) April 2006

Outage Maintenance: “.. determine the overall effect on the

performance of safety functions”

II. 국내외 관련기술동향 ( 2 )

캐나다

II. 국내외 관련기술동향 ( 3 )

국내기술현황

01.03 정비규정적용방법조사및 적용연구 (KAERI)

02.12 제22차원자력안전위원회

미국의 MR(10CFR50.65)와 유사한 정비제도 도입 권고

04.01 미국정비규정의이행방법론및 규제사례분석(KINS)

04. 2 제 26차원자력안전위원회

“원전 정비규정” 제정 및 운영(미국 NRC 정비규정 참조)

06.09 국내경수로원전정비규정시범연구완료

표준형 원전정비효과 감시기술 개발 (03.10 ~06.09, KEPRI/KHNP)

W/H형 원전정비효과 감시기술 개발 (04.05 ~06.09, KOPEC/KHNP)

중수로 원전의 경우 국내외적으로 체계적인

정비규정 연구 수행 경험이 없음

III. 년차별 연구개발내용

리스크중요도 결정

LOW

HIGH

성능기준 설정

RPC

RPC & APC

P

L

P

C

a(1) 결정

RPC

만족a(2) Monitoring

성능감시

Action Plan Goal

Monitoring Template

a(1) 조치계획 수립a(1)감시

& CA

All Functions

기능분류감시대상범위 설정

IN-

SCOPE

Out-Of-

Scope

현황 검토

기본방법론

수립

기본 방법론

1차년도 2차년도

C

M

C

캐나다 정비신뢰도 관리 체계 분석

프로세스 개발 및 타 프로그램과의 연계성

중수로 설비신뢰도 국내 적용성 및 향상 방안 제시

월성1,2,3,4,

이행지침작성

3차년도

중수로정비효과감시기술기본방법론수립원칙

경수로 MR 관련규정

10CFR 50.65

NUMARC 93-01

RG 1.160

NUREG 1526

NUREG 1648

RG 1.182

중수로 고유

MR 방법

국내규정

국내고시

W/H형원전 MR 방법

표준형원전 MR 방법

캐나다규정

PSA 규정(S-294)

Reliability 규정(S-98)

Maintenance 규정(S-210)

Reporting 규정(S-99)

캐나다원전사례

Containment Sys : R-7

Shutdown Sys : R-8

ECCS: R-9

IV. 중수로 정비효과감시 방법론 수립 ( 1 )

캐나다정비및 신뢰도관리현황파악

S-98 Rev.1 (’05.07): Reliability program for NPPs

발전소 안전에 중요한 계통이 설계, 발전소 안전 목표와 CNSC 인허가 요건을 포함한 성능 및 안전요건에 맞도록 신뢰성있게 기능을 발휘할 수 있도록하기 위함

SSC 선정 경수로 MR & ER과 유사

S-210 (’06.4, draft) : Maintenance program for NPPs

목적 : “to set out maintenance program”

범위 : “policies, processes, procedure 포함” “maintenance 행위란 monitoring, inspecting, testing, assessing, calibrating, servicing, part replacing 을 포함”

Maintenance program elements Program basis / Maintenance Activities

System Health Monitoring : ER 개념 Maintenance Work : Outage Management , (a)(4)

Spare Parts and Procurement

Management Assessments and Program review / Recording Keeping

IV. 중수로 정비효과감시 방법론 수립 ( 2 )

해외교류를통한기본방법론수립캐나다 CNSC 면담및 EPRI MR User’s Group Meeting 참석

경수로정비규정방법론의중수로적용타당성확인

정비규정은노형과관계없이발전소관리를위한 Frame

Point Lepreau 원전(PLGS) 방문 (월성 3,4호기와동일노형)

PLGS의절차서검토결과경수로의정비규정프로세스와유사

캐나다원전의구체적인적용사례는 2차년도에수행예정

기본 방법론경수로 정비규정 방법론에 기반하여 중수로 설계 특성을 반영

한수원의정비효과감시기술프로세스의일관성유지를위해 경수로원전정비규정프로세스의표준화방안일부반영

캐나다신뢰도관리프로그램과경수로정비규정방법론및 요건충돌시중복 적용방지를위한 노력필요

IV. 중수로 정비효과감시 방법론 수립 ( 3 )

감시 대상 선정 프로세스

Documentation

Expert Panel

Determination

System Functions

Safety Function ?

NSR-1 NSR-2 NSR-3 NSR-4

SR-1

SR-2

SR-3

IN -SCOPE Out-Of -Scope

N

Y

Expert

Panel

System Identification

V. 기능분석 ( 1 )

ERP설비마스터 기반 계통 BSI 및 담당자에 따른 세분화

계통의 원 설계 개념에 충실, PSA보고서/FSAR/DM 참조해당 기능을 수행하는 SSC Configuration 검토

계통별기능자체에대한검토수행

SR-1,2,3중하나에속한다면 SR로 분류하고 NSR분석하지않음.

SR에 해당하지않는다면 NSR-1,2,3,4 분석 수행

NSR에도해당되지않는 기능은 Out of Scope

계통기기의설계기준 Class를기능별 Class로설정

해당기능을수행하기위한기기의 Class중보수적으로적용

분석근거 : “Quality Program Classification List”

목적 : 안전/비안전관련정의및 범위비교

설계당시의안전/비안전설계등급(기기)

Safety Design Guide/과기부고시의 SR/NSR 구분(계통)

정비규정에서의 SR/NSR 기능분류(기능)의비교검토

MR에서의 SR

기능이 SR-1,2,3중하나라면해당기능은“SR”이지만본 기능을포함한계통전체가 SR이라고볼 수는없음

V. 기능분석 ( 2 )

SR-1 “냉각재압력경계건전성유지”: Pressure Boundary

중수로의경우냉각재압력경계는열수송계통에연결된모든 계통

의 첫번째격리밸브까지 (FSAR 5.2절“냉각재계통의경계는연결된

모든계통의첫번째격리 밸브까지연장된다”)

SR-1 기능이존재하는계통

핵연료채널집합체, 원자로 및 종단차폐, 감속재상층기체, 증기

발생기, 주냉각재, 냉각재중수 충수 및 배출, 냉각재압력제어, 축

밀봉공급, 냉각재정화, 정지냉각, 냉각재중수시료채취, 비상노

심냉각. 환형기체계통, 연료교환기, 전방사능감시, 결함연료위

치탐지계통

SDS#2는칼란드리아감속재로주입되므로 SR-1 기능은없으며,

SDS#2가냉각기능도하지않으므로 SR-3도아님(감속재와냉각재구

분). SDS#2는 SR-2 기능임.

핵연료교환기는연료교체시에만압력경계를형성

V. 기능분석 ( 3 )

SR-2 “원자로를안전하게정지시키고안전정지상태유지” 반응도유지기능만해당

SDS#1 정지봉 낙하기능 해당

SDS#2 부반응도 주입기능(독물질 주입기능)

SR-2 기능이존재하는계통

주감속재, 감속재정화, 감속재독물질첨가, SDS#1&#2

SR-3 “부지선정기준에상당하는잠재적소외방사선누출사

고를예방하거나완화” Prevention : 원자로냉각 및 잔열제거를통한 Cladding 보호

비상노심냉각, 2차측을 통한 원자로 급속냉각, 정지냉각 등

Mitigation : 원자로건물냉각및 건전성유지 (LAC, Dousing등)

핵연료가원자로에서인출되는경우의방벽

중수로의 경우 핵연료 교체기에서 교체가 이송은 수중에서 이루어지므로 원자로건물과 핵연료교환기 이송문만 SR-3평가

V. 기능분석 ( 4 )

NSR-1 “FSAR 15장에명기된사고또는과도사건을완화”

사고완화에분명한기여. 단순감시, 확인은해당되지않음

NSR-2 “비상운전절차서에서사용”

EOP에서사고완화를직접적으로수행하거나기여하는기능

전원계통은 EOP 진입 확인이사고완화기능을수행하는것으로판단

NSR-3 “기능상실시안전관련 SSC의 안전기능수행불가”

비안전관련기능으로안전관련기능을지원하는기능

NSR-4 “기능상실시 Trip 및 안전관련계통작동유발”

고장에의해발전소정지 또는안전계통작동을유발하였던 SSCs

사업자분석에서, 고장이일어날경우발전소정지또는안전계통작

동을유발할수 있는것으로확인된 SSCs

다중성과다양성을배제하고발전소직접적인트립유발 (자동트립)

V. 기능분석 ( 5 )

NSR-4 관련세부기준수립

정비를위한발전소트립은 NSR-4 아님 (후속조치에해당)

NSR-4에해당하는출력감발

출력감발에이은즉각적인발전소트립

Tech Spec 운전제한조치사항으로 Mode Change유발

원자로출력 60% 이하로의출력감발

비안전기능에서정상기능실패를대비한비상기능

SR기능에해당하는경우는비상및 예비 기능을고려하지않음

(다중성다양성배제)

정상기능은직접적인트립유발인자가아닌경우 Out of Scope

비상기능은정상기능의실패를가정하고있으므로기능상실시

트립유발이면 NSR-4지정

V. 기능분석 ( 6 )

VI. 전문가위원회구성

전문가위원회구성기술개발단계별결과물에대한기술적검토와결과물의최종 승인

월성 2발전소전문가위원회조직 : 2008.1.10

전문가위원회위원장(기술실장), 간사(정비기술부정비규정담당과장)

및분야별전문요원으로구성

분야 : 운전/기계/전기/계측/연료/정비/계통기술/PSA/전산

전문가위원은과제완료시까지소외이동을제외하고변경불가

PSA분야는월성 2발전소 PSA모델을개발한㈜KOPEC과기술자문계약을체결하여수행

3차에걸친감시대상선정전문가위원회수행

현재전문가위원회위원장은전력연구원에서수행하지만적

절한시점에발전소로이관예정

총 분석대상기능수 1053개

계통별결과비교

In-Scope : 308 (43%)Out of Scope

삭제 기능수(기능이동및 통합사용하지않는 BSI)SR NSR

129 (18%) 179 (25%) 406 (57%) 339

구 분구조물출입문(20000)

1차(30000-34000)

핵연료교환기(35000)

2차(36000-40000)

전원계통

(50000)

계측제어

(60000)

공정보조

(70000)소계

BSI수 11 72 33 98 76 66 128 484

기능수 14 232 49 211 147 155 245 1053

In Scope 8 79 8 53 67 50 43 308 (43%)

SR 4 58 2 11 34 5 15 129(18%)

NSR 4 21 6 42 33 45 28 179(25%)

Out of Scope 4 100 21 90 22 58 111 406 (57%)

소계 12 179 29 143 89 108 156 714

삭제기능수 2 53 20 68 58 47 91 339

VII. 감시대상선정 결과

VIII. 향후계획

선정된 기능의 중요도 평가

PSA모델을활용한정량적중요도평가

델파이방법을사용한정량적평가 : KAERI자문으로객관적이고신

뢰성있으며, 중수로설계특성을반영한델파이평가지침개발예정

중요도평가결과에따른성능기준수립

중수로원전정비효과감시프로그램프로세스개발

경수로원전정비효과감시 프로그램과일관성유지

타프로그램과의연계성검토

타프로그램및 규제현안과의충돌시대책 검토

IX. 파급효과및 활용방안

기술적측면

중수로고유신뢰도데이터축적및 데이터베이스관리가능

발전소엔지니어전문 능력향상

리스크정보활용연구 및 발전소운영의기반확보

산업경제적측면

2차 계통에대한관리로발전소이용률개선 가능

향후기기진단기술과의연계로설비진단 기술의발전도모

정책적측면

국내원전의안전성확보와불시정지예방 기반수립

발전소성능의정량적인관리로발전소안전성대국민홍보효과

활용방안

월성 1,2,3,4호기실제 이행프로그램수립에활용

기술의해외수출및 사업화가능