원자로 압력용기의 수명 및 건전성을 결정짓는 중성자 조사취화현상에 대해 손상과정, 기구, 영 향인자, 예측 및 평가방법을 소개하였다. 용기재료의 현상, 특성과 설계, 제조, 운전시의 건전성 확보를 위한 활동 및 방법도 함께 살펴보았다. 설계시는 물론 수명기간 동안 건전성을 유지하 면서 운전하고 나아가 수명연장 운전을 위해서는 용기의 상태(파괴인성치, 결함, 작용응력)를 정확히 진단, 예측, 평가해야 하고, 이들이 건전성에 미치는 영향평가와 건전성 평가방법을 통한 수명예측 기술의 확보가 매우 중요하다. 특히, 고리 1호기가 가동된지 15년이 되어 계속적인 감 시가 요구되고 수명연장 타당성 연구를 추진중에 있으며, 영광 3, 4호기를 시작으로 앞으로 건 설되는 원자로가 국내에서 제작 . 설치되고, 설계 및 소재의 국산화율을 높이고자 하는 우리나 라에서는 더욱 그러하다. 미소시험법 및 시편재활용 기술개발을 통한 시험자료의 확충과 국내 원자로에 대한 데이터베이스 구축 및 각 발전소 특유의 경향곡선 확립 . 적용이 필요하며, 조사 손상 기구 및 모델링 관련연구가 계속되어야 한다. 조사효과에 대한 기초 및 응용연구는 1994년 한국원자력연구소의 다목적연구용원자로(MRR ; multipurpose research reactor) 가동과 더불어 더욱 활발해질 것이다.
ORIGEN-S 전산코드로 계산된 가압경수로(PWR)사용후핵연료 내에 존재하는 방사성핵종비 $^{134}$ Cs/$^{137}$Cs 및 $^{154}$ Eu/$^{137}$Cs 를 감마선 분광실험으로 측정한 값과 비교하여 핵연료의 연소도를 결정하였다. 고리 1호기 및 2호기 사용후핵연료봉에 대한 감마선 분광실험을 한국원자력연구소 조사재시험시설(IMEF)과 조사후시험시설(PIEF)의 시험기기 및 장치를 이용하여 수행하고 이 결과로부터 $^{134}$ Cs/$^{137}$Cs 와 $^{154}$ Eu/$^{137}$Cs 의 핵종비를 측정하였다. 이와 별도로 사용후핵연료의 연소도, 냉각시간, 초기농축도등에 따른 $^{134}$ Cs/$^{137}$Cs 와 $^{154}$ Eu/$^{137}$Cs의 핵종비를 ORIGEN-S 코드로 계산을 하였으며, 이 핵종비와 연소도 사이의 관계를 회귀분석하여 2차 다항식 함수로 유도하였다 이관계식과 감마선 분광실험으로 측정한 $^{134}$ Cs/$^{137}$Cs와 $^{154}$ Eu/$^{137}$Cs 의 핵종비를 이용하여 각각의 연소도를 결정할 수 있었다.
본 논문은 안전해석 등에 사용되는 RETRAN-3D 등 최적해석 코드를 기반으로 하면서도 복잡한 하드웨어 없이 간편한 GUI (Graphic User Interface)를 이용하여 광범위한 발전소 과도상태를 해석하기 위한 다양한 기능을 통해 시뮬레이션 조작을 쉽게 할 수 있는 웨스팅하우스형 950MW급 최적 원전운전분석기 (Nuclear Plant Analyzer)를 다루고자 한다. WH형 950MW 원전 운전최적분석기는 기존의 단순한 Point Kinetics 모델이 아닌 정교한 3D 실시간 노심모델과 RETRAN 코드를 기반으로 하는 실시간 NSSS 열수력 모델 (ARTS)이 통합된 모델을 갖추고 있으며, 해당형식발전소 (WH 3 Loop PWR Plant : 고리 3,4호기, 영광1,2호기 원전)의 여러 가지 과도사고를 실시간으로 정상, 비정상, 비상운전 등으로 모의할 수 있도록 개발되었다. 모의결과 주요 과도 상태의 결과가 해석한 결과와 잘 일치하였으며, 해당형식 발전소 과도 분석이나 규제요원 훈련에 이용될 계획이다.
고리 3,4호기 및 영광 1,2호기 PSA Ⅰ단계 수행 결과 ATWT에 대한 노심 손상 확률은 다른 사건에 비해 상대적으로 적어 소홀히 취급될 수 있으나 전체적인 노심 손상 확률 저감을 위해 본 연구에서는 ATWT 사건 중 터빈 정지시 원자로 정지불능을 선정하여 HRA를 수행하였다. HRA 수행의 첫째 과정은 위에서 선정한 사건에 대해 시나리오를 가정하고 이를 4개 그룹의 주제어실 운전원들에게 적용하여 모의 제어반을 이용한 훈련을 실시하였으며 운전원 조치 과정중의 행동관찰, 훈련결과, 개별 면담 등을 통해 국내 운전원 특성에 맞는 HRA의 기초자료를 얻었다. 두 번째 과정은 위의 결과 및 절차서에 근거하여 PSF 고려 유무에 따라 실패 확률의 정량적 평가와 불확실성 분석을 수행하여 ATWT에 대한 HRA 수행 자료로 활용 가능하도록 하였으며, 끝으로 ATWT 영향 완화를 위한 대안을 제시함으로서 노심 손상 확률을 감소시키기 위한 기초가 되도록 하였다.
본 논문은 가압 경수형 원자로의 제어봉 이탈사고와 같이 공간 의존적 과도특성 해석에 필히 요구되는 가상적 사고 분석을 위한 핵적 동특성 코드의 개발을 위한 것이다. 본 논문에서는 1.5군 중성자 화산 방정식에 의거한 수정형 Borresen 모형을 핵적 동특성 모델로 잡고 이를 공간의존적 과도특성해석에 응용할 수 있도록 수식화 하여 고리 1호기 초기 노심의 가상적인 제어봉 이탈 사고해석에 응용했다. 본 사고 해석에 채택한 수정형 Borresen 모형에 대한 계산 정밀도의 검증을 위해 출력 분포 및 제어봉가등 계산결과를 고리 1호기 초기 노심의 노물리 실험자료와 비교했고 공간의존적 사고해석에 있어서 중시되는 핵적 동특성 방정식의 계산 효율성을 검토했다. 그리고 이 결과를 토대로 수정형 Borresen 모형이 제어봉 이탈사고, 증기관 파탄사고 등과 같은 공간의존적 사고해석에 유용하게 이용될 수 있다는 것을 보였다.
고리 1호기 원자로압력용기의 중성자속과 방사화생성물 재고량을 계산하기 위하여 DORT 코드와 ORIGEN2 코드를 사용하였다. DORT 코드를 이용해 중성자속을 계산하기 위하여 노심을 중앙부터 원자로압력용기까지 방위각 방향으로 94 mesh로 분할하였다. 원자로압력용기 영역의 중성자속을 이용하여 주요 핵종의 단면적을 재계산하였다. 원자로압력용기의 경우, $^{55}$Fe, $^{60}$Co, $^{59}$ Ni 및 $^{63}$ Ni의 핵종이 총 방사능의 약 95%를 차지하였으며, 해체 후 50년 이상 냉각후의 총 방사능은 정지시점과 비교하여 약 0.2% 이하로 감소하는 것으로 평가되었다. 총 중량이 210 ton인 원자로압력용기의 총 방사능은 5.25${\times}$$10^{6}$GBq이었다. ORIGEN2 계산 결과를 검증하기 위하여 고리 1호기 원자로압력용기의 계산값과 실측값에 대한 비교 검증을 수행하였으며, 그 결과는 서로 일치함을 확인할 수 있었다.
매우 작은 규모의 냉각재 상실 사고후($\leq$0.05ft$^2$) 어떤 일이 일어나는 가를 더 잘 이해하기 위해 고리 1호기에 대한 샘플 계산을 수행하였다 깨진 크기가 0.006 ft$^2$ 보다 큰 사고에 대해서는 냉각재 상실이 보충되는 양을 초과한다. 0.008 ft$^2$ 보다 큰 깨진 크기에 대해서는 잔열은 깨진 곳을 통해 완전히 제거된다. 이와 같은 결과에 비추어 고리 1호기는 매우 작은 규모의 냉각재 상실 사고의 전 영역에 걸쳐 비교적 안전하다고 결론지었다. 하지만, 900MWe 나 1200MWe 를 가진 원자로에 있어서, 어떤 깨진 크기에 대해서는 이 사고가 주의깊게 고려되어야 한다. 자연 순환에서 pool boiling 으로 또는 pool boiling에서 자연 순환으로 천이할때, 특별히 운전자와 안전 분석에 문제점을 남긴다. Primary pump shutoff, HPI pump shutoff, break isolation, opening relief valve의 운전자 간섭에 대해서도 논의 되었다. Shutoff 후 HPI pump의 연속적인 운전은 primary system의 건전성을 위협하지 않는다는 것이 증명되었다.
국내 최초의 상업원전인 고리1호기가 2017년 6월에 영구 정지되었다. 고리1호기 해체를 시작으로 한국은 원전 해체시장에 본격적으로 발을 내딛는다. 원자력발전소 해체를 위해서는 고려해야 할 사항들이 많으며, 방사선환경영향평가 또한 그 중 하나이다. 방사선환경영향평가의 목적은 주변주민의 건강과 안전을 도모하기 위해, 해체 전 및 해체 중에 해당 시설에서 방출되는 방사성물질로부터 주변주민이 받는 피폭방사선량이 규제 제한치를 초과하지 않음을 확인하는 것이다. 현재 국내에는 해체시 방사선환경영향평가서를 작성하는데 필요한 세부지침이 미비한 상황으로, 다수의 원전 해체 경험을 보유한 미국의 해체시 방사선환경영향평가서를 비교 분석하여 국내 상황에 맞는 해체시 방사선환경영향평가 방안을 개발하였다.
냉각재 유량상실 사고가 가압경수형 원자로인 고리 1호기에 대하여 해석되었다. 냉각재 유량 상실 사고는 그 심각도에 따라 다음과 같이 3가지로 분류된다. 즉, 일부 유량 상실사고, 완전 유량 상실 사고, 그리고 펌프 축 고착 사고이다. 사고 해석은 계통 과도 현상 및 평균 노심분석, DNBR 계산, 그리고 고온점 분석의 3단계로 수행된다. 원자로 계통과도 현상 코드인 KTRAN이 본 사고를 빠른 시간에 모사할 수 있도록 개발되었다. DNBR계산을 위해서는 열수력학 코드인 SCAN및 COBRA IV-I가 채택되었으며, 고온점 분석을 위해서는 연료봉 과도 현상 코드인 LTRAN이 쓰였다. 이러한 전산코드 시스템은 과도 현상 해석에 빨리 응답하여야 한다. 왜냐하면 사고가 발생한 후 수 초안에 심각한 상태에 이르기 때문이다. 불행히도 KTRAN코드에 의하여 이러한 목적은 충족되지 않았다. 그러나 다른 계통 해석 코드에 비하여 잔은 계산 시간에도 불구하고 KTRAN에 의한 계산 결과는 FSAR의 결과와 전반적으로 잘 일치함으로써 KTRAN코드가 사고 해석에 유용함이 밝혀졌다.
방폐장 처분 방식 평가 항복 기준 등 결정/ 한국-인도네시아 원자력협정 가서명/ KEDO 경수로 사업10년 6개월 만에 공식 종료/ 고리1호기 최근 10년 동안 6번 무고장 운전 달성/ 알제리 원자력위원장 방한/ 원전 기관 업체, 해외 공동 진출 적극 협력키로/ 원자력 통제제도 종합 개산 계획 수립 및 추진/ 국제핵융합실헙로(ITER)프로젝트 본격 착수/ 2006 방사선 및 방사성동위원소 이용진흥 연차대회 개최/ 원전 방폐장 정보 교환/ 중성자 유도관 국산화/ 중국 원전사업자단 방문/ 제5기 「원자력대학생 논문연구회」출범/ 윤맹현 한전 원자력연료(주) 신임 사장 취임/ KAIST 조남진 교수/ 서울대 김창효 교수, KAIST 장순흥 교수
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[게시일 2004년 10월 1일]
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