고리 1호기 운전원 교육용 가상 시뮬레이터 개발은 고리 1,2호기 운전원, 특히 시뮬레이터가 없는 고리 1호기 운전원의 시뮬레이터 실습효과를 향상시키고 규제기관의 규제요건 충족 및 신입사원 등의 계통교육을 효과적으로 수행하는데 그 목적이 있다 현재 1단계가종료된 상태로 현재까지 개발된 범위는 고리 1호기를 기준발전소로 하여 전 범위 시뮬레이터 모델과 동일한 구조와 기능을 갖는 원자로심, 열수력 계통 및 CVCS등 주요 계통을 개발하였으며, 이들 계통을 제어하기 위한 강사조작용 소프트웨어, Sim Diagram Soft Panel 등이 개발되었다. 고리 1호기 가상 시뮬레이터를 개발함으로 기준 발전소 시뮬레이터가 없는 고리1호기 운전원의 교육훈련에 지대하게 효과를 높일 것으로 예상된다.
국내 최초 원전인 고리1호기는 지난 2007년 30년의 운전수명을 마친 뒤 정부의 안전점검을 거쳐 10년간 연장운전에 들어갔다. 이 과정에서 원전의 비상 전원 계통 신뢰성 확보를 위해 설계수명을 초과한 35년 된 노후 비상디젤발전기(Emergency Diesel Generator, 이하 EDG)를 지난 2013년 4월부터 9월까지 약 6개월에 걸쳐 교체하게 되었으며, 국내 원전 EDG 총 42대 중 18대가 20년 넘게 운영되고 있고, 2025년까지 고리 1호기를 후속으로 월성1호기, 고리2호기, 고리3호기, 고리4호기, 한빛1호기 순으로 40년 승인된 운전 인허가 기간이 만료된다.[1]. 본 연구에서, Class 1E EDG 교체 시 신규 EDG 설계기준, 용량결정, 해석 및 평가에 대한 기술적 방법들을 고리1호기의 사례를 통해 고찰하였다.
"1970년대부터 국내 최초 원전인 고리 1,2호기 및 월성 1호기에서 제한된 분야에서 시작된 우리나라 원자력발전소 종합설계(A/E)는 1976년 6월 원자력발전소 건설사업 종합진단 용역‘의 최초 수행 이래 고리 1,2호기와 월성 1호기의 기술용역에 부분적으로 참여하였으며, 고리 3,4호기 사업에는 해외 A/E사로부터 기술을 습득, 영광 3,4호기 이후 한국표준형원전(KSNP)과 개선형 한국표준원전"
우리나라 최초의 원자력발전소인 고리 1호기가 2007년 6월 18일, 설계 수명인 30년(1977. 6. 19.~2007. 6.18.)에 도달함에 따라 사업주인 한국수력원자력(주)는 지난 6월 16일 고리 1호기 계속 운전을 위한 안전성 평가서를 과학기술부에 제출하였다. 과학기술부는 원자력법에 따라 1년 6개월 이내에 고리 1호기에 대한 안전성을 심사하여 계속 운전 여부를 결정하게 된다.
고리 1호기는 한국에서 최초로 규제 기관에 계속운전을 신청한 원전이다. 2007년 6월에 설계 수명 기간 만료가 되는 고리 1호기는 규제 기관으로부터 계속운전(Continued Operation)에 대한 안전성 심사를 받고 있다. 한수원은 고리 1호기 계속운전 승인을 금년 12월에 받기 위해 최선을 다하고 있으며 지역 주민의 사회적 수용성 확보를 위해 노력중이다. 고리 1호기의 계속운전 기간 동안 안전성을 평가하고 정리한 안전성평가보고서를 한수원은 2006년 6월에 정부에 제출하였다. 고리 1호기는 웨스팅하우스의 2루프 가압경수로이다. 이와 동일한 원전인 일본의 미하마 1,2호기와 겐까이1호기가 계속운전중이며, 미국의 기네이와 포인트 비치 1,2호기가 계속운전 승인을 받았다. 제출한 안전성평가보고서에 대해 한국원자력안전기술원이 심사중이며, 해외 원전과 같이 계속운전을 할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 또한 계속운전을 위한 사회적 수용성(Public Acceptance) 확보는 설비의 철저한 안전성 확보 및 지역 주민의 공감대 형성을 통해서 이루어질 것이다. 설계 수명 이후 원자력발전소를 계속 운전하는 것은 이미 선진국에서 시행되고 있다. 2007년 3월 기준으로 미국에서 48기가 운영 허가 갱신 승인을 받았고, 영국은 8기, 일본은 12기가 계속운전중이다. 고리 1호기 성능 지표를 개선시키기 위해서 한수원은 증기발생기, 저압 터빈, 원자로 냉각재 펌프 내장품, 주변압기, 주발전기 등을 교체하였으며, 수명관리 연구, 주기적안전성 평가, 환경 영향 평가를 수행하였다. 2005년 9월에는 미국의 운영 허가 갱신 제도를 참조하여 원자력법이 개정되었다. 이에 한수원은 개정된 원자력법에 맞추어 주기적 안전성평가, 주요 기기에 대한 수명 평가 및 방사능 환경 영향평가를 하였다. 이 세가지 보고서들로 구성된 안전성평가보고서를 2006년 6월에 규제 기관에 제출하였다. 계속운전은 한국을 비롯하여 부존 자원이 부족한 국가들에게는 에너지 자원의 효율적 활용 및 온실 가스 배출을 고려할 때 반드시 필요한 것이다.
원자력발전소에서 사용하는 ASME 코드펌프는 관련법규 및 기술기준에 따라 주기적으로 가동중시험을 수행함으로써 펌프의 운전가능성(operability)을 확인하도록 되어 있으며, 이러한 내용이 최종안전성분석보고서의 기술지침서에 명시되어 있다. 고리 1호기의 경우, ASME Sec. XI의 관련 규정이 1979년 Winer Addenda에서 변경되어 이를 따를 경우 매 3개월마다 가동중 시험을 수행하면 되도록 되어 있으나, 이러한 사항이 기술지침서에 명시적으로 반영 되어있지 않아 현재까지 종전 규정에 따라 매월 가동중 시험을 수행하고 있다. 따라서 본 연구는 고리 1호기 ASME 펌프의 가동중 시험주기를 1개월에서 3개월로 완화시키기 위한 기술적인 근거를 확보하기 위하여 10 CFR 50, ASME 코드 Sec. XI 및 III등 관련 법규 및 기술기준과 고리 1호기를 비롯한 유사발전소의 기술지침서, 표준기술지침서 및 지침서 개선연구결과 등과 고리 1호기 현장에서의 시험기록을 조사하였다. 이러한 검토를 통하여 가동중 시험주기를 매 3개월마다로 완화하는 것이 타당하다는 결론을 얻었으며, 그 근거로는 법규 및 기술기준에의 적합성, 유사발전소 및 표준기술지침서에서의 적용 사례, NRC의 개선연구결과의 권고사항 및 현장시험기록자료의 안정성 등을 들 수 있다.
원자력발전소에서 사용하는 ASME 코드펌프는 관련법규 및 기술기준에 따라 주기적으로 가동중 시험을 수행함으로써 펌프의 운전가능성(operability)을 확인하도록 되어 있으며, 이러한 내용이 최종 안전성분석보고서의 기술지침서에 명시되어 있다. 고리 1호기의 경우, ASME Sec. XI의 관련 규정이 1979년 Winter Addenda에서 변경되어 이를 따를 경우 매 3개월마다 가동중 시험을 수행하면 되도록 되어 있으나, 이러한 사항이 기술지침서에 명시적으로 반영 되어있지 않아 현재까지 종전 규정에 따라 매월 가동중 시험을 수행하고 있다. 따라서 본 보고서는 고리 1호기 ASME 펌프의 가동중 시험주기를 1개월에서 3개월로 완화시키기 위한 기술적인 근거를 확보하기 위하여 10 CFR 50, ASME 코드 Sec. XI 및 III 등 관련 법규 및 기술기준과 고리 1호기를 비롯한 유사발전소치 기술지침서, 표준기술지침서 및 지침서 개선연구결과 등과 고리 1호기 현장에서의 시험기록을 조사검토하였다. 이러한 검토를 통하여 가동중시험주기를 매 3개월 마다로 완화하는 것이 타당하다는 결론을 얻었으며, 그 근거로는 법규 및 기술기준에의 적합성, 유사발전소 및 표준기술지침서에서의 3개월 주기 적용 사례, NRC의 개선연구결과의 권고사항 및 현상시험기록자료의 안정성 등을 들 수 있다.
이 연구의 목적은 고리 3/4호기 및 영광 1/2호기의 음의 중성자속 변화율에 의한 원자로 트립(NFRT) 설정치를 제거하여 불의의 제어봉 낙하 사고시에 원자로 트립을 방지하는 것이다. 현재의 인허가된 안전해석 방법론에 의하면 제어봉 낙하사고시에 NFRT에 의하여 원자로가 트립되고 결국 발전소의 이용율이 감소하게 되는데 본 연구에서 적용된 새로운 방법론으로는 이 NFRT 보호신호 없이도 제어봉 낙하사고시에 발전소의 안전성을 입증할 수 있다. 안전분석은 주기별로 다른 핵설계 자료 즉, 냉각재 온도상수, 전출력에서의 제어봉가 및 제어봉 삽입한계 등을 이용하여 수행되었다. 웨스팅하우스형 연료인 OFA 및 V5H에 대하여 고리 4호기 6주기외 3개 주기에 대하여 분석되었다. 분석된 주기들에 대해서 NFRT 신호 없이도 핵비등 이탈률(DNBR) 설계기준을 모두 만족하였다. 그러므로 고리 3/4호기 및 영광 1/2호기의 NFRT 신호는 제거할수 있고 이로써 제어봉 낙하사고시의 발전소 불시정지를 방지할수 있다.
국내 최초로 건설된 가압경수로형 발전소인 고리1호기는 1978년 4월 첫 상업운전을 개시하였고, 2017년 6월 18일 영구정지 될 계획이다. 고리1호기에서는 사용후핵연료가 사용후핵연료저장조로 모두 이송된 이후, 계통 표면의 선량율을 감소시키기 위한 목적으로 전계통 제염을 실시할 계획이다. 이 논문에서는 해외 원전의 계통제염 사례분석을 통해 국내 최초로 시행될 예정인 고리1호기의 계통제염 운전개념을 기술하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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