KR101624968B1 - 데이터 정형화 처리기 및 실시간 제어 분석기를 이용한 사고 회복 방법 및 사고 회복 장치 - Google Patents
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Abstract
데이터 정형화 처리기 및 실시간 제어 분석기를 이용한 사고 회복 방법 및 사고 회복 장치를 제공한다. 사고 회복 장치는 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 자료 취득부, 상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 데이터 정형화 처리부, 상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하고 데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 데이터 처리부, 및 상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 최적화된 조치 사항을 도출하는 실시간 제어 분석부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 원자력 발전소에서 발생되는 사고를 회복하는 방법 및 이를 이용하는 사고 회복 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소와 같은 중요한 설비일수록 사고 발생을 빠르게 감지하고 이에 대응하는 조치를 수행하는 것이 중요하다. 이를 위하여 원자력 발전소에서는 제어기와 절차서(procedure)가 사용된다.
종래의 제어기는 원자로용기압력, 원자로용기온도 등의 입력자료를 기반으로 제한사고 시나리오에 정의된 제한 초기 운전조건 및 초기사건에 대하여, 사고의 최적 복구 및 완화를 위하여 요구되는 관련 비상운전절차서의 주요 운전원 조치를 모델링한다.
비상운전절차서는 징후지향적 절차서로서 사고 시 원자력 발전소의 필수안전기능을 감시하는데 사용되며, 원자력 발전소의 안전기능이 상실될 경우 우선적으로 안전기능의 회복을 위하여 요구되는 운전원 조치를 수행하기 위한 것이다. 비상운전사고 발생 시 운전원은 원자로 냉각재 펌프를 정지시키고, 가압기의 전열기를 소등해야 한다. 또한, 운전원은 보조급수 유량을 점검하여 조건에 따라 안전주입 계통을 작동시키고 주증기 격리밸브를 닫기까지 일련의 조치를 취하게 된다. 이후의 절차서 조치들은 보조급수 복구 여부에 따라서 증기발생기에 의한 냉각의 경우와 일방관류냉각운전을 해야 한다.
원자력 발전소의 필수안전기능이 상실되는 사고로는 노심손상을 유발하는 사고와 안전기능의 상실을 유발하는 사고가 있다. 이러한 사고에 의해 노심이 손상되는 것을 방지하기 위해서는 사고를 조기에 감지할 수 있는 데이터 실시간 분석 능력과 운전원 조치를 최적화하는 것이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 증기발생기 완전급수 상실사고 등과 같은 원자력 발전소의 사고에 신속하게 대응할 수 있으며 원자로 노출 및 손상을 완화할 수 있는 데이터 정형화 처리기 및 실시간 제어 분석기를 이용한 사고 회복 방법 및 사고 회복 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 사고 회복 장치는 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 자료 취득부, 상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 데이터 정형화 처리부, 상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하고 데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 데이터 처리부, 및 상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 최적화된 조치 사항을 도출하는 실시간 제어 분석부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 데이터 정형화 처리부는 원자로 집수조의 수위, 집수조 펌프의 작동 횟수, 상기 집수조 펌프의 작동 시간 중 적어도 하나를 측정하여 원자로 냉각재 계통의 누설을 감시하는 방출 유량 감시기, 원자로 공기냉각기의 집수조에서 공기 냉각재 응축수의 수위 변화를 측정하고 상기 원자로 공기냉각기의 배수 배관에서의 유량을 측정하여 공기 중 방사능 누설을 감지하는 입자 방사능 감시기, 상기 원자로 집수조의 수위 변화를 감시하여 원자로 냉각재의 재고량 변화를 감시하는 재고량 평형 감시기, 원자로의 온도를 감시하여 누설을 감지하는 온도 감시기, 상기 원자로의 습도를 감시하여 누설을 감지하는 습도 감시기 및 상기 원자로의 냉각 상태를 감시하여 누설을 감지하는 과냉각도 감시기를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 데이터 정형화 처리부는 상기 방출 유량 감시기, 입자 방사능 감시기, 상기 재고량 평형 감시기, 상기 습도 감시기, 상기 온도 감시기 및 상기 과냉각도 감시기에 각각 연결되어 각 감시기로부터 출력되는 계측 신호를 증폭시키는 복수개의 진지상 제어기를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 데이터 정형화 처리부는 상기 진지상 제어기에 의해 증폭된 계측 신호를 선형화함으로써 상기 정형화된 신호를 생성할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 데이터 정형화 처리부는 상기 각각의 진지상 제어기로부터 출력되는 신호 중 적어도 하나를 선택하는 출력 선택기를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 실시간 제어 분석부는 외란을 제거하기 위한 지연 제거기를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 운전원 조치 사항은 비상운전절차서에 포함될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 실시간 제어 분석부는 상기 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 데이터베이스는 상기 원자력 발전소의 운전변수에 대한 정보, 상기 원자력 발전소에 대한 설계 자료 및 절차서 관련 정보를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 도출된 최적화된 조치 사항을 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 원자력 발전소에서의 사고 회복 방법은 상기 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 단계, 상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 단계, 상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하는 단계, 데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 단계 및 상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 최적화된 조치 사항을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
미세한 누설의 변화량을 감지할 수 있기 때문에 감지 민감도가 뛰어나고 누설 발생을 보다 정확하게 감지할 수 있다.
미세한 누설의 변화를 감지함으로써 파이프계통의 구조적인 고장에 대비하여 상당한 여유도(margin)을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 운전원이 누설에 효과적으로 대응할 수 있기 때문에 원자로 냉각재 압력 경계 건전성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사고 회복 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 정형화 처리부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 분석부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사고 회복 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 정형화 처리부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 분석부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사고 회복 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어(hardware)나 소프트웨어(software) 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 사고 회복 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 다른 사고 회복 장치는 자료 취득부(110), 데이터 정형화 처리부(120), 데이터 처리부(130), 데이터베이스(140), 실시간 제어 분석부(150), 출력부(160) 및 절차서 처리부(170)를 포함할 수 있다.
자료 취득부(110)는 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터(자료)를 취득한다.
데이터 정형화 처리부(120)는 자료 취득부(110)에서 취득된 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성한다. 일 예로, 데이터 정형화 처리부(120)는 입력 신호를 제어 기기의 특성에 따라 임의의 정형화된 신호로 변환할 수 있다.
또한, 데이터 정형화 처리부(120)는 운전변수의 변화를 감시하여 누설(leakage)을 감지할 수 있다. 이를 위하여 일 예로, 데이터 정형화 처리부(120)는 방출 유량 감시기, 입자 방사능 감시기, 재고량 평형 감시기, 온도 감시기, 습도 감시기, 과냉각도 감시기 등을 포함할 수 있다.
또한, 데이터 정형화 처리부(120)는 데이터를 미리 예측이 가능하도록 하기 위하여 진지상 제어기(lead-lag controller)를 포함할 수 있다. 상기 진지상 제어기는 상기 방출 유량 감시기, 입자 방사능 감시기, 상기 재고량 평형 감시기, 상기 습도 감시기, 상기 온도 감시기 및 상기 과냉각도 감시기에 각각 연결되어 각 감시기로부터 출력되는 계측 신호를 증폭시킬 수 있다. 데이터 정형화 처리부(120)는 진지상 제어기에 의해 증폭된 계측 신호를 선형화(linearization)함으로써 정형화된 신호를 생성할 수 있다. 또한, 데이터 정형화 처리부(120)는 각 진지상 제어기로부터 출력되는 신호 중 적어도 하나를 선택하기 위하여 출력 선택기를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(130)는 데이터의 일반적인 처리를 위한 것으로, 데이터 정형화 처리부(120)에서 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하고, 데이터베이스(140)에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위해 요구되는 관련 비상운전절차서의 주요 운전원 조치 사항을 모델링할 수 있다. 상기 진지상 제어기는 필요에 따라 데이터 처리부(130)에 포함될 수도 있다.
데이터베이스(140)는 상기 원자력 발전소의 운전변수에 대한 정보, 상기 원자력 발전소에 대한 설계 자료 및 절차서에 관련된 기본 정보를 포함할 수 있다.
실시간 제어 분석부(150)는 원자력 발전소의 운전변수에 대해 정량화된 과도거동(transient behavior)과 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 최적화된 조치 사항을 도출한다. 또한, 실시간 제어 분석부(150)는 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가할 수 있다. 또한, 실시간 제어 분석부(150)는 외란(disturbance)을 제거하기 위한 지연 제어기(lag controller)를 포함할 수 있다.
일 예로, 실시간 제어 분석부(150)는 초기사건에 대한 최적 사고해석을 통하여 주요 운전원 조치에 따른 계통의 최적 과도거동을 생성할 수 있다. 그리고, 최적 과도거동의 분석 및 평가를 통하여 기존 비상운전절차서에 제시된 주요 운전원 조치의 타당성 및 유효성을 검증할 수 있으며, 비상운전절차서를 참조하여 운전원 조치 사항을 생성할 수 있다.
출력부(160)는 실시간 제어 분석부(150)로부터의 신호 분석결과를 운전원에게 보여주기 위한 것으로, 실시간으로 도출된 최적화된 조치 사항을 출력할 수 있다.
절차서 처리부(170)는 원자력 발전소의 문서인 사고별 절차서를 단계별로 처리한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 정형화 처리부를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 데이터 정형화 처리부의 입력 데이터 정형화를 통한 제어 방법과 이를 이용한 누설 감지 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 데이터 정형화 처리부는 탱크나 집수조의 수위 또는 유량, 공기 중 입자형 방사능, 공기 중 기체 방사능, 원자로건물 대기 습도, 원자로건물 대기 압력과 온도, 공기 냉각기로부터의 응축수 유량을 기반으로 원자로건물에 누설이 생겼음을 지시하고 누설률로 정량화할 수 있다. 온도와 압력의 정확성은 원자로건물의 체적과 위치에 영향을 받는다. 공기 중 기체 방사능 감시는 응답시간과 원자로건물의 체적과 자연 방사능 준위에 영향을 고려하여 측정한 결과를 기반으로 확인누설이 얼마인지 정량화하여 사용할 수 있다.
이를 위하여 데이터 정형화 처리부는 일 예로 도 2에 도시된 것과 같이, 방출 유량 감시기(201), 입자 방사능 감시기(202), 재고량 평형 감시기(203), 습도 감시기(204), 온도 감시기(205) 및 과냉각도 감시기(206)를 포함할 수 있다.
방출 유량 감시기(201)는 원자로 집수조 또는 증기 발생기에 설치된 미세 수위 측정기를 이용하여 수위를 측정함으로써 미세 누설률을 감지할 수 있다. 또한, 집수조 펌프의 작동 횟수의 증가 또는 작동 시간의 경과 등을 측정하여 원자로 냉각재 계통의 미세 누설을 미리 감시할 수 있다.
입자 방사능 감시기(202)는 원자로건물 공기 냉각재 응축수 수위 및 유량 감지기를 각 원자로 공기냉각기의 배수 배관과 집수조에 설치하여, 원자로 공기냉각기의 집수조에서 공기 냉각재 응축수의 수위 변화를 측정하고 원자로 공기냉각기의 배수 배관에서의 유량을 측정하여 공기 중 기체 및/또는 입자형 방사능 누설을 감지할 수 있다.
재고량 평형(equilibrium) 감시기(203)는 원자로 냉각재 계통의 압력, 온도 및 출력이 안정된 조건하의 수위를 평가하고 원자로 집수조의 수위 변화 추이를 감시하여 원자로 냉각재 재고량 변화를 감시할 수 있다. 누설률은 체적제어탱크수위의 변화에 의해서 원자로 냉각재 재고량 변화율에 의해 감시된다.
습도 감시기(204)는 원자로에 국부적으로 설치된 습도 계측기를 통해 원자로의 습도를 감시함으로써 누설을 감지할 수 있다.
온도 감시기(205)는 원자로에 국부적으로 설치된 온도 계측기를 통해 원자로의 온도를 감시함으로써 누설을 감지할 수 있다.
과냉각도 감시기(155)는 원자로의 압력 또는 온도 계측기로부터의 입력을 기반으로 원자로 냉각 상태를 감지하여 누설을 감시할 수 있다.
데이터 정형화 처리부는 누설을 미리 감지할 수 있도록 각 진지상 제어기(211~216)를 통해 각 감시기(201~206)로부터의 신호가 증폭되도록 할 수 있다. 또한, 출력 선택기(220)를 구비하여 각각의 진지상 제어기(211~216)로부터 출력되는 신호 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 제어 분석부의 동작을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 실시간 제어 분석부는 사고해석 시나리오로서 운전원의 비상대응 조치가 이루어지는 제한사고 시나리오 상태조치에 따른 최적해석 시나리오를 선정하여, 원자로계통의 주요 변수의 최적 과도거동을 정량화할 수 있다. 또한, 각 대표 사고전개의 초기사건 별 제한사고 시나리오 해석결과 분석을 통하여 노심손상 발생시점을 예측함으로써 운전원 조치시간의 여유도 및 요구되는 운전원 조치의 필요성을 도출할 수 있다.
일 예로, 본 발명에 따른 실시간 제어 분석부는 도 3에 도시된 것과 같이 최적해석 시나리오 분석을 통하여 절차서에 제시된 운전원 조치의 유효성을 확인하고, 운전원 조치에 대한 실시간 시나리오 분석을 통해 저압 안전주입계통의 상실을 동반한 중형 냉각재상실 사고전개의 경우 심각한 노심손상 방지를 위하여 증기발생기 급속냉각 조치와 함께 사고 후 안전주입에 의한 노심 재고량 복구조치에 대한 주요 변수의 최적 과도거동을 정량화할 수 있다(S310).
또한, 노심 모델과 경계 조건 모델을 평가할 수 있다(S320). 노심모델분석과 관련하여 핵연료봉의 온도분포 및 열속을 구하기 위해 원자력 설계코드의 열전도체 모델을 사용할 수 있다. 열전도체 모델은 실린더 형태의 열전도체로 모의하며, 핵연료내부는 반경방향으로 3개의 셀로 모의하여 핵연료내의 온도분포를 현실적으로 계산할 수 있다. 또한, 간격 및 핵연료 피복재를 별도로 모델링할 수 있다. 핵연료 피복재는 온도구배가 크기 때문에 2개의 셀로 분리하여 모델링할 수 있다. 핵연료봉은 실린더의 중심이 핵연료로 차있고, 대칭이기 때문에 중심에서 열속이 영인 경계조건이 사용되고 바깥쪽 경계에는 유체와의 대류열전달 경계조건이 사용될 수 있다.
경계조건 모델링과 관련하여 코드가 모의하는 영역은 가압기, 가압기 방출탱크, 원자로 용기 및 1차 냉각계통, 증기발생기이다. 이 외의 부분은 코드에서 경계조건으로 처리된다. 경계조건으로 주어지는 주요 계통은 화학 및 체적 제어 계통(CVCS: Chemical and Volume control system), 잔열제거계통, 비상노심냉각계통(ECCS: Emergency Core Cooling System), 주급수/보조급수 계통 및 주증기계통일 수 있다. 제어계통의 제어 변수나 오동작을 구현하기 위해 설치한 열교환기가 코드의 경계조건으로 모델링될 수 있다.
비상운전절차서는 원자력 발전소 사고 시 사고의 최적복구 및 원자력 발전소 기능의 회복을 통하여 원자력 발전소를 안전정지 시키기 위한 운전원의 비상대응 조치를 기술한 문서이다. 따라서, 비상운전절차서의 사고해석은 다양한 원자력 발전소의 초기사건 및 원자력 발전소 계통의 자동 작동에 따른 계통의 과도 징후로부터 사고를 정확히 진단하고, 관련 비상운전절차서에 따른 다양한 원자력 발전소 계통의 작동 및 운전원 조치에 따른 계통의 최적거동으로부터 사고가 최적으로 복구되는지 여부를 평가할 수 있다(S330). 최적사고해석 방법론은 최적 사고해석 코드 체계의 적용, 최적 원전계통 모델링 및 최적 운전원조치 모델링으로 정의될 수 있다.
제한사고 시나리오는 원전 사고 시 관련 비상운전절차서에 제시된 사고의 복구 및 완화를 위하여 요구되는 운전원의 비상대응 조치를 취하지 않을 경우 원자력 발전소의 거동을 평가한다.
계통의 제한거동 분석을 통하여 계통의 자동적인 또는 고유한 안전특성에 의하여 계통의 건전성이 유지되는 기간을 정의하며, 사고의 복구 및 완화를 위하여 요구되는 주요 운전원의 조치 및 조치 시점 등 비상운전절차서의 운전원조치의 최적화 평가를 수행할 수 있다. 입력신호로부터 선택된 운전변수를 사용하여 초기사건에 대한 계통의 과도 징후로부터 관련 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가할 수 있다(S330).
최적 사고해석 시나리오는 제한사고 시나리오로부터 정의된 제한 초기 운전조건 및 초기사상에 대하여, 사고의 최적 복구 및 완화를 위하여 요구되는 관련 비상운전절차서의 주요 운전원 조치를 모델링한다. 다양한 초기사상에 대한 최적 사고해석을 통하여 주요 운전원 조치에 따른 계통의 최적 과도거동을 생산하며, 최적 과도거동의 분석 및 평가를 통하여 기존 비상운전절차서에 제시된 주요 운전원 조치의 타당성 및 유효성을 검증하고 비상운전절차서의 기술배경서 개발을 위한 사고해석 근거를 생산한다. 최적 사고해석 시나리오는 정지, 비상 및 초과계열 절차서의 사고해석에 적용되며, 사고해석은 관련 비상운전절차서의 조치운전 절차로의 진입 시점 또는 원자로가 안전정지되는 시점까지 평가를 수행한다(S340).
비상운전절차서의 절차서는 징후지향적 절차서로서 사고시 원전의 필수안전기능 감시를 수행하며 원전의 안전기능이 상실될 경우 우선적으로 안전기능의 회복을 위하여 요구되는 운전원 조치를 취한다. 원전의 필수안전기능이 상실되는 사고는 노심의 심각한 손상을 유발할 가능성이 높으며 대부분이 설계기준 초과사고로서 안전기능의 상실여부 및 운전원조치의 적절성을 평가한다(S350).
노심손상확률이 높은 사고 시나리오는 확률론적 안전성평가 결과로부터 생산된 사고수목(Fault Tree)에 제시된다. 따라서 절차서 평가를 위한 사고해석 시나리오는 사고수목에 근거하여 노심손상확률이 높은 사고 시나리오가 우선적으로 선정되며 운전원조치의 유효성도 이러한 다중고장 시나리오에 따라 안전기능 상실조건을 평가한다. 사고해석 시나리오에 따라 사고수목 및 안전성평가에 근거한 노심손상 가능성을 평가한다(S360).
발전소 입력 데이터를 감시프로그램에 의해 변화율을 미리 감지하고 이에 따라 누설이 원자로냉각재 상실사고 등으로 감지되었을 경우, 실시간 제어 분석부 운전원 조치 적절성을 분석하고 이를 토대로 최적의 노심손상완화절차를 계속 수행해나갈 수 있다(S370).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사고 회복 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 사고 회복 장치는 원자력 발전소에서 발생되는 사고의 회복을 위하여 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득한다(S410). 여기서, 상기 운전변수는 원자로 집수조의 수위, 집수조 펌프의 작동 횟수, 상기 집수조 펌프의 작동 시간, 원자로 공기냉각기의 집수조에서의 공기 냉각재 응축수의 수위 변화, 상기 원자로 공기냉각기의 배수 배관에서의 유량, 원자로 냉각재의 재고량 변화, 원자로의 온도, 상기 원자로의 습도 및 상기 원자로의 냉각 상태 등을 포함할 수 있다.
그리고, 취득된 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성한다(S420). 일 예로, 본 발명에 따른 사고 회복 장치는 도 2에 도시된 것과 같은 운전변수의 감시를 위한 감시기로부터 출력되는 계측 신호를 진지상 제어기를 이용하여 증폭시키고, 증폭된 계측 신호를 선형화함으로써 정형화된 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 사고 회복 장치는 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하고(S430), 데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링할 수 있다. 여기서, 상기 운전원 조치 사항은 비상운전절차서에 포함될 수 있다.
이후, 본 발명에 따른 사고 회복 장치는 상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 최적화된 조치 사항을 도출할 수 있다(S440). 이 때, 본 발명에 따른 사고 회복 장치는 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가할 수 있으며, 상술한 과정을 통해 도출된 최적화된 조치 사항을 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 사고 회복 장치 및 사고 회복 방법은 규제지침서 1.45의 요건을 충족하는 누설감지계통을 활용하여 증기발생기 전체급수상실사고 시 누설을 미리 감지하여 운전원 대응을 신속히 처리할 수 있다. 또한, 미세한 누설의 변화량을 감지할 수 있기 때문에 기존의 방법 보다 감지 민감도가 뛰어나고 누설 발생을 보다 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 미세한 누설의 변화를 감지함으로써 파이프계통의 구조적인 고장에 대비하여 상당한 여유도(margin)을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 운전원이 누설에 효과적으로 대응하여 원자로냉각재압력경계 건전성을 유지할 수 있다.
또한, 제어 입출력 신호의 정형화를 통한 측정제어 안정화와 원자로냉각의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 제어 입출력 신호의 정형화는 제어 입력 신호인 계측 신호의 선형화를 통하여 공정제어에 있어서 제어 입출력 신호를 제어 기기의 특성을 고려하여 임의의 정형화된 신호로 변환하여 선형 제어하게 함으로써 제어 안정화를 개선하고 제어 출력율에 따라 원자로 감압과 냉각에 의한 유체흐름을 완화할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 자료 취득부
120: 데이터 정형화 처리부
130: 데이터 처리부
140: 데이터베이스
150: 실시간 제어 분석부
160: 출력부
170: 절차서 처리부
120: 데이터 정형화 처리부
130: 데이터 처리부
140: 데이터베이스
150: 실시간 제어 분석부
160: 출력부
170: 절차서 처리부
Claims (16)
- 삭제
- 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 자료 취득부;
상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 데이터 정형화 처리부;
상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하고 데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 데이터 처리부; 및
상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 상기 원자력 발전소의 사고에 대한 조치 사항을 도출하는 실시간 제어 분석부를 포함하고,
상기 데이터 정형화 처리부는,
원자로 집수조의 수위, 집수조 펌프의 작동 횟수, 상기 집수조 펌프의 작동 시간 중 적어도 하나를 측정하여 원자로 냉각재 계통의 누설을 감시하는 방출 유량 감시기;
원자로 공기냉각기의 집수조에서 공기 냉각재 응축수의 수위 변화를 측정하고 상기 원자로 공기냉각기의 배수 배관에서의 유량을 측정하여 공기 중 방사능 누설을 감지하는 입자 방사능 감시기;
상기 원자로 집수조의 수위 변화를 감시하여 원자로 냉각재의 재고량 변화를 감시하는 재고량 평형 감시기;
원자로의 온도를 감시하여 누설을 감지하는 온도 감시기;
상기 원자로의 습도를 감시하여 누설을 감지하는 습도 감시기; 및
상기 원자로의 냉각 상태를 감시하여 누설을 감지하는 과냉각도 감시기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제2항에 있어서,
상기 데이터 정형화 처리부는,
상기 방출 유량 감시기, 입자 방사능 감시기, 상기 재고량 평형 감시기, 상기 습도 감시기, 상기 온도 감시기 및 상기 과냉각도 감시기에 각각 연결되어 각 감시기로부터 출력되는 계측 신호를 증폭시키는 복수개의 진지상 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제3항에 있어서,
상기 데이터 정형화 처리부는,
상기 진지상 제어기에 의해 증폭된 계측 신호를 선형화함으로써 상기 정형화된 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제4항에 있어서,
상기 데이터 정형화 처리부는,
상기 각각의 진지상 제어기로부터 출력되는 신호 중 적어도 하나를 선택하는 출력 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제2항에 있어서,
상기 실시간 제어 분석부는,
외란을 제거하기 위한 지연 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제2항에 있어서,
상기 운전원 조치 사항은,
비상운전절차서에 포함되는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제7항에 있어서,
상기 실시간 제어 분석부는,
상기 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제2항에 있어서,
상기 데이터베이스는,
상기 원자력 발전소의 운전변수에 대한 정보, 상기 원자력 발전소에 대한 설계 자료 및 절차서 관련 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 제2항에 있어서,
상기 도출된 원자력 발전소의 사고에 대한 조치 사항을 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 장치. - 삭제
- 원자력 발전소에서의 사고 회복 방법에 있어서,
상기 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 단계;
상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 단계;
상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하는 단계;
데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 단계; 및
상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 상기 원자력 발전소의 사고에 대한 조치 사항을 도출하는 단계를 포함하고,
상기 운전변수는,
원자로 집수조의 수위, 집수조 펌프의 작동 횟수, 상기 집수조 펌프의 작동 시간, 원자로 공기냉각기의 집수조에서의 공기 냉각재 응축수의 수위 변화, 상기 원자로 공기냉각기의 배수 배관에서의 유량, 원자로 냉각재의 재고량 변화, 원자로의 온도, 상기 원자로의 습도 및 상기 원자로의 냉각 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 방법. - 원자력 발전소에서의 사고 회복 방법에 있어서,
상기 원자력 발전소의 운전변수에 관한 데이터를 취득하는 단계;
상기 운전변수에 관한 데이터를 정형화하여 정형화된 신호를 생성하는 단계;
상기 정형화된 신호를 정량화하여 누설률에 대한 정보를 생성하는 단계;
데이터베이스에 저장된 정보와 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 사고 회복을 위한 운전원 조치 사항을 모델링하는 단계; 및
상기 운전변수에 대해 정량화된 과도거동과 상기 누설률에 대한 정보를 기반으로 각 사고별 시나리오 중에서 선정된 시나리오를 분석함으로써 노심손상 발생시점을 예측하고, 상기 선정된 시나리오에 해당하는 운전원 조치 사항의 유효성을 확인하며 실시간으로 상기 원자력 발전소의 사고에 대한 조치 사항을 도출하는 단계를 포함하고,
상기 정형화된 신호를 생성하는 단계는,
상기 운전변수의 감시를 위한 감시기로부터 출력되는 계측 신호를 증폭시키는 단계; 및
상기 증폭된 계측 신호를 선형화함으로써 상기 정형화된 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 운전원 조치 사항은,
비상운전절차서에 포함되는 것을 특징으로 하는 사고 회복 방법. - 제14항에 있어서,
상기 도출하는 단계 이전에,
상기 비상운전절차서로의 진입을 위한 사고진단 절차의 타당성을 평가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 방법. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 도출하는 단계 이후에,
상기 도출된 원자력 발전소의 사고에 대한 조치 사항을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 회복 방법.
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