모터구동밸브주기적성능평가결과 - KINS · 모터구동밸브 설계기준성능평가 모터구동밸브 설계기준성능평가 모터구동밸브 주기적성능확인

모터구동밸브모터구동밸브 주기적주기적 성능성능 평가평가 결과결과

2007. 4

한국전력공사전력연구원

2

I. 순 서

I. 개요

II. 수행 경위

III. 규제 요건 주요 내용

IV. 추진 체계

V. 수행 내용

VI. 향후 계획

3

주기적 성능 확인이란?

주기적인 진단 시험을 통한 시간경과에 따른

밸브의 성능 저하 확인 및 운전성 확보

운전 여유도 평가

상태 진단

주기적 성능확인의 필요성

시간 경과에 따른 구동기의 기계적 성능 성능

저하로 인한 운전 여유도 감소

시간 경과에 따른 밸브 동작에 필요한 요구 동

력 증가로 인한 운전 여유도 감소

밸브 구성품의 상태 진단 필요

스템스템 마찰계수증가마찰계수증가

구동기 효율 저하

제어스위치 설정치

요구 동력 증가(디스크 부위의 마찰력 증가)

스위치 설정창

운전여유도

스위치설정범위

시간경과에 따른운전여유도 감소

스위치설정범위감소

I. 개요

4

관련 규제 요건

JOG PV : Joint Owners’ GroupPV : Periodic VerificationSER : Safety Evaluation Report

미국

1989 : GL89-10(NRC)

1989 : GL89-10(NRC)

1996 : GL96-05(NRC)

1996 : GL96-05(NRC)

우리나라

1997.6 : 과학기술부

규제 권고사항

1997.6 : 과학기술부

규제 권고사항

2004.7 : 과학기술부 가동중시험 관련 규정

(과학기술부 고시)

2004.7 : 과학기술부 가동중시험 관련 규정

(과학기술부 고시)

모터구동밸브설계기준 성능 평가

모터구동밸브설계기준 성능 평가

모터구동밸브주기적 성능 확인

모터구동밸브주기적 성능 확인

2004.2 : JOG PV PV 수행수행 방법론방법론NRC에 제출

2006.9 : SER 발행

2005.1 : 과학기술부에주기적 성능확인

계획서 제출

2005.1 : 과학기술부에주기적 성능확인

계획서 제출

영광 5호기 등20개 호기 1차 PV 수행

I. 개 요

5

II.수행 경위

2004.7.2 : “안전관련 펌프 및 밸브의 가동중 시험에 관한 규정”

(과학기술부 고시 제2004-14호)

2005.01.06 : 과학기술부에 모터구동밸브 주기적 성능 확인 계획서

제출(한수원㈜ 정비기획처)

2005.05.20 : 모터구동밸브 주기적 성능 확인 수행 착수(영광 5호기)

2005.05.27 : 모터구동밸브 주기적 성능 확인 계획서 1차 보완 요구과학기술부 -> 한수원㈜

2005.12.22 : 주기적 성능확인 계획서 1차 개정본 제출한수원㈜ -> 과학기술부

2006.02.17 : 모터구동밸브 주기적 성능 확인 계획서 2차 보완 요구

2006.12.29 : 주기적 성능 확인 계획서 2차 개정본 제출

2006.11 : 영광 5호기 등 20개 호기 2,075대중 1,007대의 주기적 성능

확인 수행

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주요 내용 (가동중시험에 관한 규정, 과기부 고시 2004-14호)

시험항목 및 기준

대상 : 설계기준 성능 평가 완료 밸브

목적 : 시간 경과에 따른 구동기 가용 성능저하 및 밸브 요구 동력

증가에 따른 운전여유도 변화 감시 평가

평가내용

주기적 성능 확인 방법 및 시험주기

진단시험 또는 수용 가능한 해석적 방법

운전 여유도 변화

주기적 성능확인 수행계획서 제출

시험 개시 3개월전

주기적 성능 확인 시험 주기

위험도, 운전여유도, 운전경험 등에 근거하여 수립

첫 번째 주기시험은 각 밸브의 설계기준 성능평가 후 3번째 핵연료재장전기간 또는 5년 이내, 이후 시험 주기는 10년이내

III. 규제 요건 주요 내용

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한수원㈜ 정비기획처한수원㈜ 정비기획처 발 전 소발 전 소

전력연구원전력연구원관련연구과제 : 모터구동밸브 주기적 성능확인 기술 개발

- 주관/수행 : 정비기획처/전력연구원- 기간 : 2005.3.1 ~ 2007.1.31 (23개월)

• 과제총괄• 인허가 주관• 정부 제출용 전원전 수행• 계획 작성

• 과제총괄• 인허가 주관• 정부 제출용 전원전 수행• 계획 작성

• Expert Panel 운영을 통한안전중요도 결정

• 진단시험 주관• 주기적 성능확인 결과 보고서작성

• Expert Panel 운영을 통한안전중요도 결정

• 진단시험 주관• 주기적 성능확인 결과 보고서작성

• 기술개발 총괄• 평가 대상 밸브 선정• 안전 중요도 결정 방법 개발• 진단 시험 주기 결정• 주기적 성능 확인 절차 개발• 기술지원

• 기술개발 총괄• 평가 대상 밸브 선정• 안전 중요도 결정 방법 개발• 진단 시험 주기 결정• 주기적 성능 확인 절차 개발• 기술지원

IV. 추진 체계

• IST 표준화 결과를 반영한 평가 대상밸브 조정

• 안전 중요도 결정• 평가 대상밸브의 시험 주기 결정• 1차 주기적 성능 확인 수행

* 안전중요도 : 원전의 안전성에 미치는 위험의 정도를 정량적 또는 정성적으로 평가한 상대적 중요도

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1. 가동중 시험(IST) 표준화 결과를 반영하여 평가 대상밸브 조정

변경전 선정 기준가동중 시험 대상 능동밸브중

댐퍼류, 밸브 유사기능 기구 및 설계기준 사건 초과시에만 사용되는 밸브를 제외한 전 밸브

현재 선정 기준가동중 시험 대상 능동밸브중

댐퍼류, 밸브 유사기능 기구를

제외한 전 밸브

평가 대상밸브 조정 결과변경전 전 원전 2,075대에서

현재 1,966대로 조정

추가 밸브 95대에 대하여는

2007년도부터 설계기준

성능평가 수행25220342665,6

23420282423,4울진

1,409952041,521계

조정 후

발전소

58110471

24220342565,6

25824402743,4

1840362201,2

영광

181

계(A-B+C)

0

추가(C)

352163,4

고리

제외(B)

조정전(A)

V. 수행 내용(계속)

9

울진 1,2호기 안전중요도 수정(‘06.4)

2005년 12월 완료된 울진 1,2호기 PSA 결과 적용

전문가 위원회 운영을 통한 안전중요도 수정

울진 1,2호기를 포함한 전 원전 안전중요도 결정 결과 과학기술부에

제출(’06.12)

8836(46)32(39)20(3)

LowMediumHigh계

안전중요도(수정전)

2. 평가 대상밸브의 안전중요도 결정(계속)

2,075878(898)812(826)385(351)

LowMediumHigh계

안전중요도(수정전)


10

3. 시험 주기 결정각 밸브의 안전중요도와 설계기준 성능평가시 운전여유도를 이용하여아래 기준에 따라 시험 주기 결정

안전중요도

운전여유도Low(>5%)

운전여유도Medium(5~10%)

운전여유도*High(>=10%)

High 1 2 3

Medium 2 3 3

Low 3 3 3

정적 진단시험 주기(핵연료교체주기)

At-the-valve 시험 MCC 시험

운전여유도High(>=25%)

2

3

3

• 운전여유도 : 구동기 용량과 밸브 동작에 요구되는 요구동력의 차이로 정의되는 모터구동밸브의운전 가능 여유도


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평가 대상 MOV평가 대상 MOV

진단 시험 수행(As-found)

진단 시험 수행(As-found)

운전 여유도 평가운전 여유도 평가상태 진단상태 진단

조치 필요유무

조치 필요유무

운전여유도개선 필요 유무

진단 시험 수행(As-left)

진단 시험 수행(As-left)

조치조치 개선 조치개선 조치

•시간 경과에 따른 여유도 변화량 분석

진단시험 수행(조치 결과 만족)

• 구동기 성능 증가• 밸브 요구 동력 감소• 스위치 설정치 변경

•시간경과에 따른상태 변화 분석

시험 주기에 따라 지속적으로성능확인 및 상태 진단 수행

• 구동기 내부의 열화부품 교체

• 밸브 조립 상태 점검• 스위치 교체 예

아니오예

아니오

예

아니오

4. 14. 1차차 주기적주기적 성능성능 확인확인 수행수행 (‘05.5~‘06.11)

주기적 성능 확인 흐름도


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4. 14. 1차차 주기적주기적 성능성능 확인확인 수행수행 (‘05.5~‘06.11)진단 장비 및 진단 방법

UDS, VIPER, MOVIDS : At-the-Valve 시험

MOVIDS : MCC 시험

Motor Control Center밸브시험 장소

MCC에서 측정한 전압, 전류를 이용하

여 알고리즘으로 검출(모터토크 -> 스

템 쓰러스트 또는 스템 토크 검출)

힘 센서로 부터

직접 취득

스템 쓰러스

트/토크 검출

비고

항목

정확도가 At-the-Valve 시험에 비해

낮음, 힘 센서 불필요(설치시간 및 비

용 절감), 작업 환경 양호

정확도가 높음

소요시간 및 인력

많음

MCC 시험At-the-Valve

시험


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주요 수행 기준

시험 방법 : 정적 진단시험

운전 여유도가 25%이상인 밸브 : MCC 진단시험

운전 여유도가 25%미만인 밸브와 주요 정비 수행 밸브 : At-the-Valve

시험

구동기 분해 점검

밸브 완전 분해 점검

모터 내부 부품 교체

구동기 내부 부품 교체 또는 정비

밸브 디스크 래핑 및 밸브 부위 부품 교체 또는 정비

패킹 교체

패킹 글랜드 너트 조정(기준 체결력 이상으로 조인 경우만 해당)

관련 절차서

주기적 성능 확인(주기-01)/ 주기적 성능 확인 최종 평가(주기-03)


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호기별 평가 결과 (평가 대상밸브 조정 결과 미반영)

4132284573영광4

3028372158영광3

362762163영광2

352863-63영광1

351849453고리4

172238139고리3

262442850고리2

171532-32고리1

감소증가At-the-ValveMCC

설계기준 성능평가 대비 여유도 증감시험방법

대상밸브발전소


단위 : 대수

15

호기별 평가 결과(계속) 단위 : 대수

212542446울진2

3134323365울진3

3039313869울진4

3221341953울진5

1720221537울진6

312649857울진1

2738392665영광6

24

감소

26

증가

설계기준 성능평가 대비 여유도 증감

183250영광5

At-the-ValveMCC

시험방법




16

호기별 평가 결과(계속)단위 : 대수

101925429월성4

5005077432641,007총 계

162136137월성3

92029-29월성2

15

감소

24

증가

설계기준 성능평가 대비 여유도 증감

35439월성1

At-the-ValveMCC

시험방법




17

4. 11차차 주기적주기적 성능성능 확인확인 수행수행 (‘05.5~‘06.11)

주기적 성능 확인 결과 요약

대상 밸브 : 1,007대(‘05.5~‘06.11)

MCC 시험 : 264대, At-the-Valve 시험 : 734대

운전 여유도 변화량 분포

운전여유도 변화율이 ±30%내에 평가 대상밸브의 약 57% 분포

운전 여유도 변화는 설계기준 성능 평가 이후 패킹 교체 및 조정,

분해 점검, 스위치

설정치 변경 등

정비에 의한 것으로

판단됨

상태 진단 결과 이상 신호

발생 : 124대


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주요 조치 사례

영광 5호기 SI-V698

설계기준 성능 평가의 동적 진단 시험 신호 분석 오류 수정

주기적 성능확인의 닫힘시 운전여유도가 -3.1%에서 0.2%로 개선(2005년도)

그러나 토크 트립값이 설계기준 성능평가시보다 크게 감소되었음을 발견

토크 스위치 밸런싱 후 2006년도에 추가 시험 수행

2005년도 토크 스위치 트립 값이 11,652lb에서 2006년도16,572lb로 증가하여 운전여유도가 35%로 증가

영광 5호기 AF-V043/V046

사고 시나리오 재분석 및 차압 재계산 후 운전 여유도 개선

고리 4호기 BG-LV115C/LV115E

스위치 트립 후 최대 토크가 구동기 정격 토크 제한 값을 초과

닫힘시 토크 제어에서 리밋 제어로 제어 방식 변경 고려



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최종 수행 방법 확정(2010)

최종 수행 방법 확정(2010)

최종 수행 방법 개발(~2009)

최종 수행 방법 개발(~2009)

• 동적 진단시험 수행• 시간 경과에 따른 밸브 요구동력 증가 평가

• 동적 진단시험 수행• 시간 경과에 따른 밸브 요구동력 증가 평가

주기적 성능 확인 수행( ~ 2009)

주기적 성능 확인 수행( ~ 2009)

• 주기 : 1~3주기, 최대 5년• 주기 : 1~3주기, 최대 5년

• 주기 : 1~6주기, 최대 10년

• 시간 경과에 따른 구동기 및스템 윤활 성능저하 평가

• 시간 경과에 따른 구동기 및스템 윤활 성능저하 평가

정적 진단시험정적 진단시험

정적 진단시험 (2010 ~ )

VI. 향후 계획

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안전 중요도 결정 방법

밸브번호 기능설명

1. 델파이 중요도 평가 결과 High Medium Low

▣ 델파이 중요도 평가 기준

- High ≥ 681, 340.5 ≤ Medium < 681, Low < 340.5

사고대응기능 가중치 배점 결과

1. 원자로를 정지시키고 안전 정지 상태로 유지하는 기능 21.9

2. 원자로냉각재계통 압력경계 건전성 유지 기능 21.3

3. 격납용기 대기의 열 및 방사성 물질 제거와 건전성 유지 기능 22.5

4. 원자로로부터 열을 제거하는 기능 28.5

정상운전기능 가중치 배점 결과

1. 일차측 열제거 기능 7.1

2. 일차측, 이차측 격납용기의 압력제어 기능 5.5

3. 냉각수 공급, 기기 또는 룸 냉각 6.7

총 점 113.5

COM M ENTS :

2. PSA 중요도 평가 결과 High Medium Low

▣ PSA 중요도 평가 기준

- High : F-V > 0.01 or RAW > 10,

- Medium : 0.001 ≤ F-V < 0.01 and RAW < 10

or F-V < 0.01 and 2 ≤ RAW < 10 F-V RAW

- Low : F-V < 0.001 and RAW < 2

COM M ENTS :

3. 안전 중요도 결정 결과 High Medium Low

COM M ENT S : 델파이 또는 PSA 중요도와 상반되는 경우 그 사유를 기술합니다.

위원장 : 서명 / 날짜

전문가 위원회 서명

서명 / 날짜 서명 / 날짜

영광 5호기 MOV 안전 중요도 결정표(샘플)

대상 Valve 기입

가중치 x 배점 기입후 총점계산

1 – 10 점 을 배점

2단계 안전중요도



결정 결과 문서화

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