src.ppt [ б ] [ȣȯ ]) - KINS발전소가보유하고있는설비의여유도를활용하여대규모의 ... 2012년 522 174 2013년 470 157 출처:NRC Home page. 2. 출력증강기술개발

고리4호기 출력증강 적용현황

제14회 원자력안전기술정보회의

2009.4.6

고리원자력 2발전소KOREA HYDRO &

NUCLEAR POWER CO., LTD

발표자 : 한수원㈜ 조주현

목 차

1. 출력증강 개요

2. 출력증강 기술개발

2

2. 출력증강 기술개발

3. 출력증강 현장적용

4. 출력증강 성능시험

5. 출력증강 추진효과

6. 결론

1. 출력증강 개요1. 출력증강 개요

� 추진추진 배경배경

�� ’77년 첫 적용 후 규제기관에 의해 안전성이 입증된 상용화 기술

� TMI 사고후 원전건설의 중단, 석유 에너지 파동, 대체에너지원

개발 부진 등으로 경제적이고 안정적인 에너지 공급 대안으로 추진

3

개발 부진 등으로 경제적이고 안정적인 에너지 공급 대안으로 추진

�� 용어용어 정의정의

�� 발전소가 보유하고 있는 설비의 여유도를 활용하여 대규모의

설비변경 없이 전기출력을 안전하고 효율적으로 증가시키는 기술

1. 출력증강 개요(계속)1. 출력증강 개요(계속)

초기 보유 설비의설계여유도 활용

설계방법론 개선:

열설계 절차 및 최적

대형냉각재상실사고

설비개선:

터빈,S/G,원전연료

부대 설비류

기존 원전의 1,2차측 출력을 허용된 범위 이내에서 증가

� 출력증강 요소

4

기존 원전의 1,2차측 출력을 허용된 범위 이내에서 증가

� 출력증강 적용

�Q = m ∙ Cp ∙ △T

: Tavg 제어 프로그램 변경

( Th 고정, Tc 감소로 △T 증가)

� Q = m ∙△h

: 증기유량 증가

(△h 증가)

1차측 이용⇒ 원자로냉각재 온도차(△T) 증가

2차측 이용⇒ 주증기 유량 증가


� 출력증강 유형

유 형 증가출력 방 법 및 특 성

MUR:

미세출력증강

< 2%

-Measurement Uncertainty Recapture

-열출력측정시 주급수유량측정에 초음파유량계 사용

-인허가 6개월 소요 (근거:10CFR50 App. K)

-Stretch Power Uprate

5

SPU:

소규모

출력증강

< 7%

-Stretch Power Uprate

-기존 설계여유도 및 일부 설계방법론 개선

-고압터빈 및 일부 BOP 설비개선이 수반

-인허가 9개월 소요

EPU:

대규모

출력증강

< 20%

-Extended Power Uprate

-최신 설계방법론 및 대규모 설비개선 필요

-S/G, TBN Retrofit, Gen, Exciter 등 설비개선

-인허가 12개월 소요


� 미국 원전 적용현황

유 형 MUR SPU EPU 비고

출력증강 추진 원전 40 64 20 ‘08.9.8현재

인허가 진행중 원전 2 - 4 ‘09.1.12현재

6

추가

신청원전

2009년 6 - 4

’09.3.16현재

2010년 12 1 7

2011년 2 0 8

2012년 - - 1

2013년 - - 1

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증가 출력 열출력 (MWth) 전기출력 (MWe)

출력증강 승인 출력 16,919 5,640

인허가 진행 중 출력 1785 595

� 미국 원전 증가출력

7

추가신청출력

2009년 1,684 561

2010년 2,880 960

2011년 3,127 1,042

2012년 522 174

2013년 470 157

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2. 출력증강 기술개발2. 출력증강 기술개발

사업명

총 개발기간

총 사업비

가동원전 출력증강 기술개발

2002. 9. 1 ~ 2007. 6. 30 (58개월)

452억원(설비개선비용 불포함):기금지원율 50%

법적 근거 전기사업법 제47조, 시행령 제23 ~ 26조

� 추진 경위

8

추진경위

2002. 02 : 가동원전 출력증강 기술개발 기획조사 시행

05 : 2002년도 전력산업연구개발사업 신규 선정 공고

09 : 출력증강 기술개발 Ⅰ단계 산업자원부 협약 체결

2003. 06 : 해외사(WH사 등 4개사) 기술지원계약 체결

2004. 02 : 출력증강 Ⅱ단계 산업자원부 협약 체결

2005. 09 : 출력증강 운영변경허가 신청(과학기술부)

2006. 12 : 출력증강 운영변경허가 취득

2008. 12 : 국내 최초 고리4호기 출력증강 적용

2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)

KOPECNSSS/BOP

계통설계

KNFC노심설계/안전해석

Alstom/SiemensT/G분야

평가

KHNP

사업주관 및 총괄

KEPRIT/G 및

설정치분석

WH/Bechtel

NSSS/BOP평가

� 추진체계

수행조직

국내 해외

9

9

공동수행+

국내수행/기술자문

+독자수행

공동수행

+

기술자문

+

기술이전

OJP(On-the-Job Participation)

CRT(Class Room Training)

ESS(Engineering Support Service)

TRM(Technical Review Meeting)

설계자료 및 설계코드 도입

출력증강 기술 확보 및 발전소 적용

기술지원

체제


• 총괄 및 사전인허가- 분야별 연계업무 설정

- 설비변경/개선 계약추진

NSSS/BOP/TG 분야예비평가 수행

1 단계

예비평가 단계

인허가기술지원

2 단계

상세평가 단계3 단계

인허가 및 적용 단계

출력증가기술개발요구사항

인허가

신청

� 흐름도

10

- 사전인허가

- 공정관리 및 현장 연계

• 분야별 상세평가

- 계통 및 보조계통

성능분석

-기기건전성 평가

• 인허가보고서 작성

계통 및 기기 여유도 평가

목표출력 결정인허가취득

고리3,4 호기

출력증강 적용

현장 운전자료 검토

해외자료검토

설계/운전변수 예비 결정

설비개선 범위도출에 따른추진방향 결정

2,3단계 업무범위/일정 확정


� 평가방법

� NSSS 분야� 핵증기 공급계통 및 보조계통 성능평가

� 제어 및 보호계통 성능평가

� 노심설계 및 안전해석 평가� 노심설계 및 안전해석 평가

� BOP 분야� 2차 계통 성능평가

� 구조물 및 기기 건전성 평가

� T/G 분야� 터빈 / 발전기의 출력증강 조건 수용성 평가

11


590

588

586

584

588.5

587586 2900

MWth621.0553.0912.0

620.0552.0904.0

620.5556.4964.0

12

584

582

580

578 Uprating

Original

Tavg(oF)

580

(4.5%)

2775

614.4545.6855.0

ThotTcoldSG Pr.


MSIV

MSR

열출력: 4.5%↑(2775 ▷ 2900 MWth)

전기출력: 3.4%↑(999 ▷ 1033 MWe)전기출력: 3.4%↑

(999 ▷ 1033 MWe)

HP LP

13

S/G

HP FW HTR

#6 #5

FWP-3

#4 #3 #2 #1

CDSRCDSR

COP-3LP FW HTR

HDTHDP-2

CW

G

RX

PZR

TBN TBN-3

RCP-3

3. 출력증강 현장적용3. 출력증강 현장적용

개정 항목 수량(개) 비고

FSAR 개정 641

Tech. Spec 개정 72

� 적용 현황

14

Tech. Spec 개정 72

절차서 개정 46

도면 개정 93

설비 개선 7

전산설비 검토 21

시뮬레이터 반영 7발전 운전원교육훈련설비

3. 출력증강 현장적용(계속)3. 출력증강 현장적용(계속)

�HP TBN 개선

15


HP 1단 Diaphragm HP 2,3,4단 Diaphragm

16


� 날개각도 변경 이유� 출력증강 유량조건을 수용

� Diaphragm 개선 내용

17

� Setting angle� 터빈축과 고정익의 상대적인 위치� Aerodynamic 한계범위 이내� 증기를 받아들이는 능력을 조절


주 요 변 수 출력증강 전 출력증강 후 비 고

주급수 펌프 1대 상실 없음 90% 감발 TBN RUN-BACK주급수 유량증가 반영주급수 펌프 2대 상실 50% 감발 45% 감발

� 주요 설정치 변경내용

18

주급수 유량증가 반영주급수 펌프 2대 상실 50% 감발 45% 감발

복수기 덤프 40% 36%주증기 유량 증가

대기 덤프 30% 28%

가압기 수위 58.0% 55.1%Tavg 변화 반영

PRT수위 83/64% 85/69%

OP△T(K1) 1.1379 1.172 출력증강 조건 반영

4. 출력증강 성능시험4. 출력증강 성능시험

� 성능시험 기준

� SRP 14.2(NUREG 0800)� Generic guidelines for extended power uprate testing program

� 성능시험 검토

19

� 성능시험 검토

� 해외발전소� Waterford #3(EPU 7.5%), Byron/Braidwood, VC Summer

� 검토대상 : Full Power Ascension Procedure 등

� 시운전절차서 검토

� 시운전 성능시험 절차서 : FSAR 14장

� 검토대상 : 주급수 펌프 속도제어시험 등 63건

4. 출력증강 성능시험(계속)4. 출력증강 성능시험(계속)

�성능시험 분류

� 설비개선(설계변경) 작업 확인시험

� 주급수펌프 상실에 의한 터빈런백 설정치 변경작업 등7건

� 출력상승 시험

20

� 출력상승 시험

� 출력준위별 데이터 취득 및 확인

� 분야별 성능확인시험

� 원자로 열출력 측정 등 12건

� 터빈성능시험

� 터빈 출력 확인시험 등 2건


21


� 비정상 대응 관리(Contingency Plan)

� 목적발전소 출력상승 혹은 시험 중 비정상 과도상태 발생 시

신속한 대응 및 조치방안 수립

22

� 관리 대상� 해외정보, 설계변경,자체검토에 따라 선정

� 출력증강 비상대응계획서 작성 수립

� 예상 항목

� 제어봉 제어 불안정 및 자동운전 불가능 등 14항목


� 연속운전허용출력(MAR)� 시험 조건

� 원자로 열출력 100%� 증기발생기 취출수 차단� 복수기 진공도 보정

� 시험 확인 : 1,044.7MWe

23

� 시험 확인 : 1,044.7MWe

� 출력증강 전,후 비교(MAR 기준)� 출력증강 전 : 1,009.97MWe� 출력증강 후 : 1,044.7MWe� 증 가 출 력 : 34.73MWe

5. 출력증강 효과5. 출력증강 효과

� 경제적 효과(고리3,4호기 적용 시)

� 가동원전 경제성 향상 및 기저부하 수급여건 개선� 연간 발전량 증가 : 약 5.4억 kWh(이용률 0.91적용)

24

� 지역발전 지원금 증가� 연간 지원금액 : 약 5.4억 원� 발전소 주변지역 지원법 및 지방세법 적용

5. 출력증강 효과(계속)5. 출력증강 효과(계속)

� CO2 발생 저감 효과

� 석 탄 : 약 51만 8천 톤� 석 유 : 약 42만 9천 톤� LNG : 약 23만 3천 톤

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� LNG : 약 23만 3천 톤

[계산식 : 5.4억 kWh × (원자력 CO2배출계수 - 발전원별 CO2배출계수)]

� 발전원별 CO2배출계수 [단위 : g/kWh] � 석 탄 : 968 � 석 유 : 803 � LNG : 440 � 원자력 : 9

5. 출력증강 효과(계속)5. 출력증강 효과(계속)

�� 화석 에너지 수입저감 효과

� 석 탄 : 약 15만 톤� 석 유 : 약 10만 톤� LNG : 약 7만 5천 톤

26

� LNG : 약 7만 5천 톤

[계산식 : 34MW/호기 × 2호기 × 화석 연료별 수입량]

� 1MW 당 연간 화석연료 수입량� 석 탄 : 2,200 톤� 석 유 : 1,500 톤� LNG : 1,100

6. 결론6. 결론

저탄소 녹색성장의 중추인 원자력발전은

27

안전하고 효율적인 출력증강 적용으로

국가 경쟁력 제고 및 지역발전 향상에 기여 함

녹색성장은 원자력이 중추입니다 !녹색성장은 원자력이 중추입니다 !

28

감사합니다 !

29

감사합니다 !

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