An Expanded Use of Reactor Power Cutback System to Avoid Reactor Trips in the Event of an Inward Control Element Assembly Deviation

제어봉 인입편차시의 원자로 비상정지 방지를 위한 출력 급감발 계통의 확대 적용

The ABB-CE System-80 reactor power cutback system(RPCS) is designed to enable continuous operation of the reactor without trip in the events of the loss of one of the two main feedwater pumps and loss of load, and thus improves plant availability in a cost effective manner. In this study expansion of RPCS has been investigated for continuous reactor operation without trip in the event of an inward control element assembly(CEA) deviation including a single rod drop. Under the expanded function of RPCS the control system will provide a rapid core power reduction on demand by releasing CEAs to drop into the core and reduce the turbine power, if necessary, to follow the reactor power variation. This design feature which is included as the new design features to be incorporated in the ABB-CE System-80+ meets the EPRI advanced light water reactor(ALWR) requirements. For this study core analysis models of System-80+ have been developed to simulate the nuclear steam supply system(NSSS) response as well as the RPCS initiation of rapid CEA insertion. The results of this study demonstrate that the reactor trip can be avoided in the event of inward CEA deviation including a single rod drop by the RPCS initiation and thus the plant availability and capacity factor would be increased.

ABB-CE사의 System-80 설계 특성 중 원자로 출력 급감발 제어계통(RPCS : Reactor Power Cutback System)은 2개의 주급수 펌프 중 1대가 정지하거나 전출력 부하 상실사고인 경우에도 원자로 정지없이 운전하게 함으로써 원전의 경제성 향상에 도움을 주고 있다. 이러한 RPCS의 적용 범위를 확대하여 단일제어봉 낙하를 포함한 제어봉 인입편차(inward deviation)가 발생하는 경우에도 RPCS를 작동시키면 원자로를 정지시키지 않고 운전을 계속할 수 있는지를 분석하였다. 즉 제어봉 인입편차가 발생시 제어봉을 순간적으로 낙하시켜 1차계통의 출력을 낮추면서 원자로를 정지시키지 않고도 과도현상을 수습할 수 있는지 분석하였다. 이렇게 확대된 RPCS는 미국 EPRI의 개량형 경수로 요건사항을 만족하는 것이며 제어봉 인입편차의 과도상태를 수용할 수 있도록 하는 ABB-CE사의 System-80+ 설계 항목에도 포함되어 있다. 본 연구에서는 System-8O+에 대하여 RPCS의 작동에 의한 제어봉의 삽입과 그에 따른 핵증기 공급계통의 변화를 모사할 수 있는 노심해석 모델을 개발하였다. 연구 결과 단일 제어봉 낙하를 포함한 제어봉 인입편차가 발생되어도 원자로 출력 급감발 제어를 확대 적용하는 경우 원자로 정지를 방지할 수 있게 되어 원전의 이용율을 향상시킬 수 있을 것으로 검토되었다.