기기및재료건전성 주요안전현안및규제방향 · 2018-01-01 · • 상부관통부: ASME Code Case N-729-1에제한조건을부과 ’09년9월부터기량검증된UT

2008 정비기술 Workshop경주, 12. 2~3, 2008

기기 및 재료 건전성주요 안전 현안 및 규제방향

정 해 동기계재료실

제14회 원자력안전기술정보회의

2009.4.6-4.7

Slide 2제5분과 : 기기 및 재료 건전성 평가

목 차

이종금속용접부 건전성

원자로헤드관통부

Butt Weld

기량검증

기타부위

증기발생기 세관 건전성

배관 건전성

LBB

Socket Weld

열성층/열피로

지지대 및 방진기

RI-ISI

원자로 감시시험 평가

회전기기 건전성 감시

내진설계 관련 감쇠비 적용요건 개정

경년열화관리 프로그램

결언


이종금속용접부 건전성 -원자로헤드관통부-

배 경

상부헤드관통부(VHP)

• 미국 Davis-Besse 원전 손상 후속조치로 검사수행(NRC EA-03-09 Rev.1 참조)

• 매 OH마다 PWSCC 민감도를 재평가하고 검사주기 재선정

하부헤드계측관통부(BMI)

• South Texas Project 1호기 BMI 노즐 손상 경험을 반영하여 육안검사 수행중

• 고리1호기는 1회/10년 주기로 체적검사 수행중

미국은 개정된 10CFR50.55a (’08년 9월)에 따라 검사 수행중

• 상부관통부 : ASME Code Case N-729-1에 제한조건을 부과

’09년 9월부터 기량검증된 UT 수행

검사범위 : 100% (CC N-729-1은 검사수준(Level)별로 검사범위가 다름)

PWSCC 결함발견시에는 CC N-729-1 검사주기를 따르지 않고 매주기 검사 등.

• 하부관통부 : ASME Code Case N-722 적용

규제방향

VHP : 개정된 10CFR50.55a에 대한 국내 적용성을 고려하여 규제입장 수립 예정.

BMI : ASME Code Case N-722에 따른 검사 및 전 원전에 대한 체적검사(일회검사) 필요


이종금속용접부 건전성 -Butt Weld-

배경

미국 Wolf Creek 원전 가압기 손상경험 등을 반영하여 이종금속용접부(Alloy 600/82/182) 관리프로그램을 수립하고 이에 따른 강화검사를 수행중임

• EPRI MRP-139에 기초

• 육안검사 : BAC 프로그램에 따라 나면육안검사(BMV) 수행

• 체적검사 : 기량검증된 UT 수행

PWSCC에 민감한 가압기 이종금속용접부 예방정비계획 수립(2009-2014)

• 예방정비 방법론(Full Structural Weld Overlay 방법)에 대한 Topical Report 승인 신청

(’09.03)

• 2009년 고리1호기를 시작으로 전원전에 확대 적용 예정

최근 ASME에서는 NRC 요청으로 강화검사방안인 ASME Code Case N-770 (’08.11)을제정함

규제방향

해외 규제동향 및 기준개발 현황을 참조하여 이종금속용접부 관리 프로그램에 대한

적절성 검토 예정


이종금속용접부 건전성 -기량검증-

배경

과학기술부고시 제2004-13호에 따라 이종금속용접부에 대한 UT 기량검증

을 ’06년 7월부터 수행하기로 함.

사업자는 UT 기량검증 시행시기에 대한 연기신청서를 제출하고 승인받음.

• 1단계(2010년까지) : ERPI 절차서에 따른 이종금속 용접부 검사, Site-Specific

Mockup을 제작하여 한방향(Single-Side) 검사 수행

• 2단계(2010년이후) : 한국형 기량검증(KPD) 시스템에 따른 검사 수행

규제방향

이종금속용접부에 대한 NDE 신뢰도 향상 필요

• 국제공동연구(PINC) 참여

• 기량검증용 Site-Specific Mockup 제작 (2010년)

한 방향(Single-Side) 검사 요건 만족여부 확인

이종금속용접부 PD 추진현황에 대한 검토(매 6개월 간격) 수행중임


이종금속용접부 건전성 -기타부위-

배수 및 계측 노즐

영광3,4호기 SG 배수노즐에서 누설이 확인되어 임시보수됨

• 파면분석결과 PWSCC로 인한 축방향 관통균열로 확인됨

• ’11년 6월까지 전원전에 대해 동일 재료를 사용한 SG 노즐을 Alloy 690/52M

로 예방정비 예정

• 노즐-차단밸브 연결부 Socket Weld부위를 Butt Weld 부위로 변경

SG 전열관 관마개

영광4호기 SG 용접식 관마개에서 PWSCC가 발견/보수됨(’07년 1월)

• 국내 최초의 PWSCC (증기발생기 전열관 제외)

Alloy 600 재질의 관마개는 Alloy 690 재질로 전량 교체됨

SGMP에 따라 SG 관마개에 대한 육안검사를 수행하고 있음.


증기발생기 세관 건전성

배경

2005년 7월 이후 ”증기발생기 관리프로그램 통합지침” 적용

“증기발생기 관리프로그램 통합지침” 개정판 심사 진행 중

• 2009. 5월 완료 예정

“증기발생기 2차측 잔류물질 영향평가 프로그램” 심사 및 승인 완료

(2009. 2. 3)

“증기발생기 전열관 검사 범위 및 주기 실행방안” 심사 및 승인완료

(2009. 2. 25)

최근 국내 SG 세관 검사 주요 결과

• 울진 3,4호기 Eggcrate TSP 위치에서 축방향 ODSCC 균열 검출

• 고리 3호기 FDB 위치 및 TTS 상단에서 ODSCC 균열 검출


증기발생기 세관 건전성 (Cont’d)

규제방향

증기발생기 세관 안전성 증진을 위한 확인 사항

• 증기발생기 세관에 대한 검사 범위 및 주기 재조정 심사 과정에서 논의된 안전성

증진을 위한 확인사항에 대해서는 한수원㈜의 계획 및 이행 상태의 적합성을 검

토할 예정임

W/H Model-F 균열지시 특성 확인 울진 3,4호기 Eggcrate 위치에서의 축방향 균열 특성 확인 QDA 체계 개선 Lock bar에 의한 마모로 관막음된 전열관의 건전성 평가

운영기술지침서 개정

• 최근 미국의 경우 증기발생기 관리 프로그램에 대한 STS(Standard Technical

Specification) 개발을 완료하여 모든 PWR원전의 TS 개정을 완료함

• 국내의 경우 SGMP를 반영하여 증기발생기 세관 건전성 감시에 대한 운영기술지

침서 개정을 검토할 필요성이 있음

• “증기발생기 관리프로그램 통합지침” 개정판 심사과정에서 운영기술지침서의 개

정 방안에 대하여 논의 중임


배관 건전성 -LBB-

배경

고리 3,4/영광 1,2호기 RCS 배관에 대한 LBB 적용신청이 조건부 승인됨

• LBB적용 배관 이종금속용접부 검사 강화

• 누설감지계통 설비 보완

• 해외 산업계 지침 등을 반영한 소량 누설감지능력향상 및 BAC 프로그램 개선

고리 1, 2호기에 대한 LBB 적용 신청 (‘09.03)• 적용대상 : RCS 배관

울진 1,2 LBB적용 신청 예정 (’09년 하반기)

KSNP형 (영광 3,4호기 이후) 원전은 설계단계에서 LBB가 적용됨

• 적용 배관 : RCS 배관, 가압기 밀림관, SI/SC 배관

• 적용배관에 대해 Alloy 600/82/182 용접부 존재

규제방향

고리3,4/영광1,2호기 LBB 조건부 승인 사항에 대한 후속조치 확인

• 해외 운전경험을 반영한 소량 누설감지능력의 신뢰성 제고 방안 검토

KSNP형 원전에 대한 PWSCC 영향 검토

• 가동원전(W 형) 인허가 경험을 고려한 PWSCC 영향검토 수행


배관 건전성 -Socket Weld-

배경

고리 3호기 SG 배수밸브 소켓 용접부에서 누설 발견

한수원㈜는 소켓용접부 관리방안을 수립/이행중임

• 체적검사 : RCPB내 격리불가 소켓용접부에 대해 RT로 1회검사 수행(3주기

이내)

• 육안검사 : BAC 프로그램에 따라 검사 수행

규제방향

소켓용접부에 대한 1회검사 완료 이후 후속조치계획 수립 필요

• 국내외 소켓용접부 손상사례 분석 등을 통한 검사계획 수립

RCPB내 격리 불가능한 소켓 용접부를 최소화

• 영광3,4호기 SG 배수노즐 정비시, 소켓용접부를 맞대기 용접부로 전환함.

• 가동원전 : 단계적으로 소켓용접수 수량을 줄이는 방안 검토필요

• 신규원전 : 설계단계에서 소켓용접부를 최소화할 수 있는 설계개선방향이 제

시되어야 함.


배관 건전성 -열성층/열피로-

배 경

설계시 고려되지 않은 열성층/열피로로 인한 다수의 손상사례가 발견됨

열성층 및 열피로 강화검사계획 수립/이행중

• 각 발전소별 LTP 반영 및 자체관리계획에 따라 검사수행중

• 점검대상/주기 등이 각 발전소별로 다름.

잔열제거계통 고주기 열피로 평가

• 고주기 열피로 영향평가 방법론에 대한 Topical Report 제출 (’08년 1월)

규제방향

열성층 및 열피로 강화검사계획

• 노형별 고유 특성을 반영한 강화검사방안(검사범위, 방법, 주기 등)이 수립되어야 함

• 검사대상 선정 근거의 적절성이 확인되어야 함.

잔열제거계통 고주기 열피로 평가

• 잔열제거계통 고주기 열피로 평가 방법론에 대한 심사 진행중.

상기 내용에 대한 적절성이 확인되면, 감시, 평가, 조치사항 등을 포함한 종합적인 열

성층/열피로 배관 관리방안을 수립하여야 함


배관 건전성 -지지대 및 방진기-

배경

가동중검사 요건(KEPIC MIF)에 따른 Spring Hanger 설정치(Setting) 점검 결

과에 대한 합격기준 설정 필요

최근 Constant Spring Hanger 열화 가능성이 제시됨 (NRC IN 2009-04)

KEPIC MOE 에 따라 방진기 가동중 성능시험을 수행하고 있으나, KEPIC MOA(일반요건)를 고려하고 있지 않음

운영기술지침서/KEPIC MOE에 따른 방진기 사용수명감시프로그램 운영중

규제방향

Spring Hanger 설정치 설계요건 검토 및 합격기준 적절성 확인

Constant Spring Hanger 제작단계 시험방법 및 결과, 해외 사례 등을 검토하

여 가동 원전 점검 개선방안 도출

• 제작단계 시험결과 확인 및 샘플 성능시험후 확대 검사 등 방안 논의 예정

KEPIC MOA 및 MOE에 따른 방진기 가동중시험계획서 작성 요구 예정

방진기 사용수명감시 프로그램 운영 관련 해외 사례 검토 및 국내 운영관리

의 적절성 검토


배관 건전성 -RI-ISI-

배경

배관 가동중검사는 KEPIC MI에 따라 수행되며 고응력 예상부위 위주로 검사대상을 선정하

고 있음. 이에 따라 많은 양의 검사가 수행되고 있으나 해외 원전에서 다수의 손상사례가 발

생하는 등 검사 효율성과 효과성에 의문이 제기됨

최근 리스크의 증가없이 검사대상을 최적화시키는 방법으로 RI-ISI(Risk-Informed In-Service Inspection)를 도입

• RI-ISI 방법론에 대한 Topical Report 승인(2008년)

• 적용범위 : 국내 가동중인 KHNP, WH, Framatome 형 원전

• 미국에서 기승인된 WOG 방법론을 국내 배관 ISI에 적용

• 울진3,4호기(2009년 예정) 적용신청후 전원전 확대 예정

규제방향

각 발전소별 적용시 발전소의 현상태를 반영한 최신 PSA 모델로 사고결말 및 리스크 중요도

등 평가하여야 함

RI-ISI 적용예정 원전은 교육과학기술부고시 제2008-23호에 따른 ‘대체적용’을 신청하여야

함

RI-ISI 프로그램을 Living 프로그램으로 운영하여야 함

• 매 검사단주기별 리스크 평가결과를 포함하는 등 검사범위 적절성 재평가


원자로용기 감시시험 평가

배 경

가동연수 증가에 따른 원자로용기 조사취화 방지를 위해 감시용기를 주기적으로 인출하여 평가하는 감시시험이 수행되고 있음

감시용기를 전량 인출한 경우에는 중성자 조사량의 지속적인 감시를 위해대체감시자를 설치/운용하고 있음

감시용기 손상사례

• 온도감시자 손상 : 고리3호기 5차감시용기, 영광1호기 5차감시용기에서 제작 불

량으로 판단되는 온도감시자의 부분용융 발생

• 중성자 선량 감시자 불량 : 영광3,4호기, 울진3,4호기에서 중성자 선량감시자 재

질불량이 발견되어 향후 선량측정에 어려움이 있을 것으로 평가됨

전체 KHNP형 원전에 대한 대체감시자 설치계획 수립/이행중

규제방향

KHNP형 원전에 대한 대체감시자 감시계획의 적절성 확인 예정

감시용기 제작시 온도감시자, 중성자 선량 감시자의 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 수립/이행되어야 함


회전기기 건전성 감시

배 경

최근에 터빈-발전기, 저압안전주입펌프, 충전펌프 등 회전기기의 손상사례가 자주 보고됨에

따라, 회전기기에 대한 상태감시의 중요성이 더욱 부각됨.

예방정비 방법 중 기존의 유량, 압력 등의 1차 변수 감시방법에 한계가 드러남에 따라, 진동

감시에 의한 예방정비 방법이 더욱 중요해 짐.

기존의 회전기기에 대한 진동감시 기술기준인 ASME OM Guide Part-14 에 추가하여, 펌프

상태감시 기술기준인 ASME OM Standard Part-24가 2003년에 신규 발간됨.• ASME OM Guide Part-14, ‘Vibration Monitoring of Rotating Equipment in Nuclear Power Plants’

• ASME OM Standard Part-24, ‘Reactor Coolant and Recirculation Pump Condition Monitoring’

규제방향

경수형원전 원자로냉각재펌프 상태감시

• 기존에 RCPVMS에 적용되던 ASME OM Guide Part-14 이외에 ASME OM Standard Part-24의 적용 필요

• 진동 데이터 외에 밀봉재 상태감시, 베어링 온도, LPMS 신호 등의 데이터를 상태감시에 추가로 이용

• Overall 진동값 이외에 회전속도별(1X, 2X 등) 진동값과 위상각에 따른 경보설정치 차별화

RCP 이외의 원전 회전기기에 대한 진동감시 (ASME OM Part-14 적용)• 원전 회전기기 전체가 적용대상이나, 최소한 안전관련 회전기기에 적용할 것을 권고

센서위치 및 종류 설정, Baseline 데이터 취득, 진동추이 및 진동값에 따른 감시방법 차별화


내진설계 관련 감쇠비 적용요건 개정

배 경

미국 NRC는 구조물,계통 및 기기의 내진설계 관련 감쇠비 요건으로 1973년에

Reg.Guide 1.61을 발행함.

그러나 이후 많은 시험 및 평가를 통해 감쇠비 선정시 재료특성 및 구조물의 응력 크

기의 반영 등 실질적으로 감쇠에 영향을 주는 변수들을 분석함.

이와 관련, 구조물, 계통 및 기기(SSC)의 감쇠비에 대한 기존의 요건을 수정하여

2007년 3월 Reg. Guide 1.61 Rev.1을 발행함.• SSC 별로 수행한 시험 및 평가결과를 반영하여 개정된 감쇠비 요건(구조물, 배관계통, 전기

분배계통, 공기조화 덕트, 기계 및 전기기기)은 기존 감쇠비보다 동일하거나 대부분 완화되

었음. (단, 1개항목 제외)

감쇠비 요건 강화 항목 : Bolted Steel 구조물(Friction connection type일 경우)

: 4%(OBE), 7%(SSE) 3%(OBE), 4%(SSE)

신규 추가 항목 : 기계 및 전기기기(모터, 밸브, 펌프, 저장탱크 등)

(NUREC/CR-6919의 권고사항을 반영하여 감쇠비 추가)

규제방향

최근 해외 규제동향 등을 반영한 내진설계 관련 감쇠비 적용요건 재정립 필요


경년열화관리프로그램 (AMP) 배 경

국내 가동원전 : 주기적안전성평가(PSR) 평가인자 - 경년열화 평가

고리 1/월성1 : 계속 운전 (설계수명 초과 운전) • 강화 PSR 평가: PSR, 주요기기수명평가(대상선정, AMP/TLAA, 운전경험/연구결과 반영 필요사항)

• AMP 운영 : 인허가 답변 및 약속사항(FSAR 17장)에 따른 운영 관리

규제방향

고리 1 인허가 조건 (FSAR 17장 및 답변-약속사항, 안전성증진사항) 지속 확인

고리 1 정기검사 권고사항 후속조치 협의

• 운전경험/연구결과 반영 필요사항에 대한 평가내용을 FSAR에 반영

• 경년열화관리계획 (AMP) 현장 운영 절차 수립

• 시간제한경년열화평가(TLAA) 확인하기 위해 필요한 AMP를 FSAR에 반영 (예, 피로감시 프로그램)

계속운전원전 AMP 이행관련 해외 사례 조사하여 개선 방안 도출 예정

• AMP (신규 AMP, 일회검사) 및 새로이 확인된 SSC 평가 절차

Old Design Issue 관련 해외 규제 사례 조사 및 조치 방안 검토 예정

• SRP 발간 이전에 허가된 원전에 대한 설계 검토 (Systematic Evaluation Program, SEP)

• GL-95-04 및 SEP 후속조치 조사 및 검토 (예: 격납건물내부 고에너지배관 파단평가 - GI-156.6.1)


결언

기기 건전성을 확보하기 위해서는 국내외 운전경험 및 기술기준 개

발 동향 등의 정보를 확보하여 적극적으로 활용해야 함.

국내외 규제경험, 산업계 동향을 참조하되, 국내 원전 특성 및 운전이력

등을 종합적으로 고려하여 규제 방안을 수립, 이행할 계획임.

원전 기기 및 재료 건전성 및 경년열화 분야의 주요 현안에 대해서는

주기적인 협의를 통해 현안별 해결방안을 도출할 예정임.

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