KR102255219B1 - Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for End Shield Failure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a severe accident influence evaluating method of a vertical shielding cooling accident which evaluates an influence due to a vertical shielding cooling system failure having a high core damage frequency. According to the present invention, provided is the severe accident influence evaluating method of the vertical shielding cooling accident which provides a safety system operation and non-operation influence evaluating method for the progress of a severe accident due to a vertical shielding cooling system failure having a high core damage frequency.

Description

종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법{Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for End Shield Failure}Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for End Shield Failure

본 발명은 노심손상빈도가 큰 종단차폐 냉각계통고장에 의한 중대사고 진전에 대한 영향을 평가하기 위한 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the impact of a critical accident of a terminal blocking cooling accident for evaluating the effect on the progress of a serious accident due to a failure of a terminal blocking cooling system having a large core damage frequency.

종래, 한국공개특허 제2017-0016588호에 의하면, 방사성 물질의 누출 여부를 확인하는 방사성 정보확인부, 방사성 물질이 외부로 누출될 수 있는 어느 하나 이상의 계통이 존재하는 주요구역과, 원자력발전소 정지를 초래하는 모든 비정상 사건인 초기 사건이 해결 가능할 수 있도록 방어해야만 하는 어느 하나 이상의 계통이 존재하는 위험구역으로 분류하는 구역 분류부 및 고장수목을 통해 분석하는 주요구역 분석부를 포함한다.Conventionally, according to Korean Patent Laid-Open No. 2017-0016588, a radioactive information verification unit that checks whether radioactive materials are leaked, a major area in which one or more systems through which radioactive materials can leak out, and a nuclear power plant stop. It includes a zone classification part that categorizes as a dangerous zone with one or more systems that must be defended so that the initial event, which is all abnormal events resulting, can be resolved, and a major zone analysis part that analyzes through faulty trees.

중수로 중대사고 평가코드는 ISAAC(Integrated Severe Accident Analysis code for CANDU plants)으로 수행하고 있으며, ISAAC은 1995년 KAERI/FAI 개발하였고, 중대사고 해석코드(MAAP4) 기반으로 CANDU 특성을 반영 모델링하였으며, 한수원에서 사용권이 있으나 현재 중수로 노심손상빈도가 큰 중수로 정지상태에서 냉각재 누설사고에 의한 중대사고 진전에 대해 안전계통 작동, 비작동 영향 평가 결과가 없다는 점에 문제가 있다.The heavy water reactor critical accident evaluation code is performed by ISAAC (Integrated Severe Accident Analysis code for CANDU plants), and ISAAC developed KAERI/FAI in 1995, and modeled reflecting the characteristics of CANDU based on the severe accident analysis code (MAAP4). There is a problem in that there is no evaluation result of the safety system operation and non-operation effects for the progress of a serious accident due to a coolant leakage accident while the heavy water reactor is stopped at a heavy water reactor with a high frequency of damage to the core of the heavy water reactor.

이러한 영향 평가는 월성1호기 계속운전 추가 평가항목으로 확률적 안전성 평가(PSA,Probabilistic Safety Assessment)를 보완하기 위해 평가한 항목으로 월성1호기 계속운전 인허가시 필요한 항목임에 따라 노심손상빈도가 큰 종단차폐 냉각계통 고장사고에 의한 영향을 평가하기 위한 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법을 연구 개발할 필요가 있다.This impact evaluation is an additional evaluation item for continuous operation of Wolseong Unit 1, which was evaluated to supplement the Probabilistic Safety Assessment (PSA). There is a need to research and develop a method for evaluating the impact of severe accidents of terminal-shielded cooling accidents to evaluate the effects of the failure of the shielding cooling system.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노심손상빈도가 큰 종단차폐 냉각계통고장에 의한 중대사고 진전에 대해 안전계통 작동, 비작동 영향 평가 방법을 제공하기 위한 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, and the impact of the critical accident of the terminal shield cooling accident to provide a method for evaluating the impact of the safety system operation and non-operation against the progress of a serious accident caused by a failure of the terminal shield cooling system with a large core damage frequency. The purpose is to provide an evaluation method.

본 발명은 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법에 있어서, a) 상기 종단차폐 냉각사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 단계; b) 원자로 냉각재 계통의 일차측 압력의 초기값을 제1 일정시간 동안 유지하다가 압력 감소신호가 발생시 수평 연료관 파단신호를 생성하는 파단신호 확인단계; c) 상기 원자로 냉각재 계통의 이차계통 압력이 초기 압력을 유지하다가 원자로가 정지되면서 일차계통 저압신호에 의한 압력이 감소시 급속 감압운전 실패신호를 생성하는 급속 감압운전 확인단계; 및 d) 상기 급속 감압운전 실패신호에 따라 제2 일정시간 이후 원자로격실의 차폐냉각수 증발로 인한 칼란드리아 파손신호를 생성하는 단계;를 포함한다.The present invention provides a method for evaluating the impact of a critical accident of a terminal blocking cooling accident, comprising the steps of: a) setting an initial condition of a safety system in the case of the terminal blocking cooling accident; b) a break signal confirmation step of generating a horizontal fuel pipe break signal when the pressure decrease signal is generated while maintaining the initial value of the primary pressure of the reactor coolant system for a first predetermined time; c) a rapid decompression operation confirmation step of generating a rapid decompression operation failure signal when the secondary system pressure of the reactor coolant system maintains the initial pressure and then the reactor is stopped and the pressure by the primary system low pressure signal decreases; And d) generating a calandria damage signal due to evaporation of shielded coolant in the reactor compartment after a second predetermined time according to the rapid decompression operation failure signal.

바람직하게 제 a) 단계에서, 안전계통 초기 조건은 사고 시작 후, 제1 일정시간 동안은 100% 전출력으로 운전되며, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용하고, 종단차폐 냉각계통만 실패한 것으로 하고, 상기 제1 일정시간 이후, 종단 차폐체의 일부 연료관이 손상되고 이로 인해 냉각재와 감속재가 칼란드리아와 원자로 건물로 각각 누출되는 것으로 설정한다.Preferably, in step a), the initial condition of the safety system is operated at 100% full power for the first predetermined time after the start of the accident, water is supplied to the steam generator, the moderator cooling system is also available, and only the terminal shielding cooling system has failed. It is assumed that, after the first predetermined time, some fuel pipes of the terminal shield are damaged, and thereby, the coolant and the moderator are set to leak to the calandria and the nuclear reactor building, respectively.

바람직하게 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 급속냉각이 가용한 상태인 경우, 상기 d) 단계 이후로 원자로 건물의 건전성을 유지한다.Preferably, in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), when rapid cooling of the steam generator is available, the integrity of the reactor building is maintained after step d).

바람직하게 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 지역공기냉각기가 실패한 경우, 상기 d) 단계 이후로 감속재 고갈시점이 단축되어 원자로 격실의 차폐냉각수가 가열 및 증발로 원자로건물이 파손되는 단계;를 포함한다.Preferably, if the local air cooler fails in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the depletion point of the moderator is shortened after step d), and the shielded coolant in the reactor compartment is heated and evaporated to damage the reactor building. It includes;

바람직하게 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 보조급수가 가용한 경우, 상기 d) 단계 이후로 증기발생기 수위는 유지되나 PHTS 냉각재가 고갈되면서 이차측으로의 열전달이 급격히 줄어들면서 지역공기냉각기 실패로 인한 원자로건물이 파손되는 단계;를 포함한다.Preferably, in the initial condition of the safety system in step a), if auxiliary water supply to the steam generator is available in the safety system, the steam generator level is maintained after step d), but the heat transfer to the secondary side is rapidly reduced as the PHTS coolant is depleted. And the step of destroying the nuclear reactor building due to the failure of the local air cooler.

바람직하게 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 고압 및 중압 ECC(Emergency Core Cooling)가 가용한 경우, 상기 제 b) 단계에서 ECC 주입으로 사고진행이 지연되나 재순환모드인 저압주입이 실패하여 노심손상으로 진행되는 단계;를 포함한다.Preferably, if high and medium pressure ECC (Emergency Core Cooling) is available in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the accident progression is delayed due to the injection of ECC in step b), but low pressure injection, which is a recirculation mode. It includes a; step in which the failure proceeds to core damage.

그리고 바람직하게 제 a) 단계에서, 상기 안전계통 초기 조건 중, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용되는 경우 또는 지역공기냉각기의 가동되는 경우, 원자로 건물 파손이 방지된다.And preferably, in step a), in the initial conditions of the safety system, when water is supplied to the steam generator and the moderator cooling system is also available, or when the local air cooler is operated, damage to the reactor building is prevented.

본 발명에 따르면, 노심손상빈도가 큰 종단차폐 냉각계통고장에 의한 중대사고로 진전시 안전계통 동작, 비동작에 대한 원자로 건물 압력, 수소농도, 연료관 용융, 칼란드리아관 손상등의 영향을 파악함으로써, 중대사고 완화 지침에 반영할 수 있고, 월성1호기 계속 운전 인허가시 평가 제출하여 인허가에 기여할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the effects of safety system operation, reactor building pressure on non-operation, hydrogen concentration, fuel pipe melting, callandria pipe damage, etc. at the time of progress due to a serious accident caused by a breakdown of the terminal shielding cooling system with a high core damage frequency are identified. By doing so, it can be reflected in the guidelines for mitigating serious accidents, and it has the effect of contributing to the license by submitting an evaluation for the continuous driving license of the Wolseong Unit 1.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가를 위한 중수로형 원전을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가를 위한 냉각재 계통의 Loop를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가를 위한 중수로 냉각재계통 개략도를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가시스템을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 종단차폐 냉각계통 상실사고(LOS) 발전소 손상군 사건수목을 나타낸 예시도이다.
도 7 및 도 8은 일차계통의 압력거동과 냉각재 질량을 나타낸 예시도이다.
도 9 및 도 10은 이차계통의 압력거동과 냉각수 질량을 나타낸 예시도이다.
도 11은 각 폐회로의 수평연료관에서 칼란드리아로 재배치된 연료물질의 양을 나타낸 예시도이다.
도 12는 칼란드리아의 감속재와 원자로격실의 차폐냉각수 질량을 나타낸 예시도이다.
도 13은 원자로 건물 압력변화를 나타낸 예시도이다.
도 14 및 도 15는 불활성기체와 CsI 및 CsOH의 원자로건물 외부 방출율을 나타낸 예시도이다.
도 16은 칼란드리아 내부 및 노심용융물-콘크리트 반응(MCCI)에서 생성되는 수소 생성량을 나타낸 예시도이다.
도 17은 피동수소 재결합기(PAR)에 의해 제거되는 수소량을 나타낸 예시도이다.
도 18은 원자로 건물 보일러실의 수소 농도를 나타낸 예시도이다.
1 is an exemplary view showing a heavy water reactor type nuclear power plant for evaluating the impact of a severe accident of a terminal shield cooling accident according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a loop of a coolant system for evaluating the impact of a serious accident of a terminal shielding cooling accident according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a schematic diagram of a heavy water reactor coolant system for evaluating the impact of a serious accident of a terminal shielding cooling accident according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a system for evaluating the impact of a serious accident of a cooling accident with a terminal shield according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a method for evaluating the impact of a severe accident of a terminal shielding cooling accident according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing the event tree of the damaged group of a terminal-shielded cooling system loss accident (LOS) power plant.
7 and 8 are exemplary diagrams showing the pressure behavior and coolant mass of the primary system.
9 and 10 are exemplary diagrams showing the pressure behavior of the secondary system and the mass of cooling water.
11 is an exemplary view showing the amount of fuel material relocated to callandria in the horizontal fuel pipes of each closed circuit.
12 is an exemplary view showing the mass of the shielding coolant of the moderator of Calandria and the reactor compartment.
13 is an exemplary view showing a pressure change in a nuclear reactor building.
14 and 15 are exemplary views showing the release rate of an inert gas and CsI and CsOH outside the reactor building.
16 is an exemplary view showing the amount of hydrogen generated in the inner callandria and the core melt-concrete reaction (MCCI).
17 is an exemplary view showing the amount of hydrogen removed by a driven hydrogen recombiner (PAR).
18 is an exemplary diagram showing hydrogen concentration in a boiler room of a nuclear reactor building.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. It should be noted that the same components in the drawings are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1에 도시된 바와 같이, 중수로형 원전은 연료 채널을 둘러싼 거대 칼란드리아 용기(Large calandria vessel surrounds fuel channels)(20), 엔드 쉴드(End Shield)(30) 내에 380개 압력관(Pressure Tube)(10)이 칼란드리아 튜브(Calandria Tube)와 같이 수평으로 설치되어있고, 연료 공급기가 개별 연료 채널에 필요시 부착(fueling machines attach to individual fuel channels)(40)되며, 노심에 냉각수가 충전되지 못하면 중대사고로 발전할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중수로형 원전의 냉각재 계통은 2개의 Loop로 구성되어 있으며, 사고 시 격리가 가능하여 사고를 최소화할 수 있다. As shown in Figure 1, the heavy water reactor type nuclear power plant is a large calandria vessel surrounds fuel channels 20, 380 pressure tubes in the end shield 30 ( 10) is installed horizontally like the Callandria Tube, and the fuel supply is attached to individual fuel channels (40), and if the coolant cannot be filled in the core, it is critical. It can develop into thinking. As shown in FIG. 2, the coolant system of a heavy water reactor type nuclear power plant is composed of two loops, and it is possible to isolate an accident, thereby minimizing accidents.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가를 위한 중수로 냉각재계통 개략도를 나타낸 예시도이다. 도 3에서 1은 칼란드리아(CALANDRIA), 2는 칼란드리아 종단차폐(CALANDRIA END SHIELD), 3은 차단 및 제어로드(SHUT-OFF AND CONTROL RODS), 4는 독물질 주입(POISON INJECTION), 5는 연료채널 어셈블리(FUEL CHANNEL ASSEMBLIES), 6은 공급 파이프(FEEDER PIPES), 7은 저장실(VAULT)3 is an exemplary view showing a schematic diagram of a heavy water reactor coolant system for evaluating the impact of a serious accident of a terminal shielding cooling accident according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 is CALANDRIA, 2 is CALANDRIA END SHIELD, 3 is SHUT-OFF AND CONTROL RODS, 4 is POISON INJECTION, 5 is FUEL CHANNEL ASSEMBLIES, 6 for FEEDER PIPES, 7 for VAULT

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가시스템을 나타낸 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가시스템(1)은 안전계통 설정부(110), 파단신호 확인부(120), 급속 감압운전 확인부(130), 칼란드리아 파손신호 생성부(140), 제어부(150)를 포함한다.4 is a block diagram showing a system for evaluating the impact of a serious accident of a cooling accident with a terminal shield according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 4, the critical accident impact evaluation system (1) of the terminal shielding cooling accident is a safety system setting unit 110, a break signal confirmation unit 120, a rapid decompression operation confirmation unit 130, the callandria damage A signal generator 140 and a control unit 150 are included.

안전계통 설정부(110)는 종단차폐 냉각사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 구성이다. 여기서 안전계통 초기 조건은 사고 시작 후, 제1 일정시간 동안은 100% 전출력으로 운전되며, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용하고, 종단차폐 냉각계통만 실패한 것으로 하고, 상기 제1 일정시간 이후, 종단 차폐체의 일부 연료관이 손상되고 이로 인해 냉각재와 감속재가 칼란드리아와 원자로 건물로 각각 누출되는 것으로 설정한다. The safety system setting unit 110 is a configuration for setting the initial conditions of the safety system in the event of a terminal shielding cooling accident. Here, the initial condition of the safety system is that after the start of the accident, it is operated at 100% full power for the first predetermined time, water is supplied to the steam generator, the moderator cooling system is also available, and only the terminal shielding cooling system has failed. After time, it is set that some of the fuel pipes in the end shields are damaged, resulting in a coolant and moderator leaking into the Callandria and the reactor building, respectively.

또한 ISAAC코드에는 정지냉각계통 펌프에 대한 모델이 없으므로 각 PHTS(Primary Heat Transport System) 루프의 펌프 discharge line에서 파단이 발생한 것으로 가정한다. 이때 각 루프의 파단 면적은 2.236 x 10-2 m2 이다. 이때 초기 총 누설량은 10.83 kg/s이 된다. 사고 시작 시 PHTS(Primary Heat Transport System) 압력은 601 kPa(a)이며, 냉각재 온도는 54℃(327 K)이다. 가압기는 사고 시작 전에 이미 PHTS(Primary Heat Transport System)와 격리되어 있고 증기발생기 이차측 온도는 54 ℃(327 K)이다. 상기 사고 진전에 따라 중대사고 영향을 파악하기 위해 증기발생기 급속 냉각, 비상노심주입, 지역공기냉각기, 살수, 차폐냉각계통 동작, 그리고 증기발생기 보조급수 등 각 계통의 기능이 유지되는 경우, 안 되는 경우를 평가한다. Also, since there is no model for a stationary cooling system pump in the ISAAC code, it is assumed that a break has occurred in the pump discharge line of each PHTS (Primary Heat Transport System) loop. At this time, the breaking area of each loop is 2.236 x 10-2 m 2 . At this time, the initial total leakage is 10.83 kg/s. At the start of the accident, the PHTS (Primary Heat Transport System) pressure is 601 kPa(a), and the coolant temperature is 54℃ (327 K). The pressurizer is already isolated from the PHTS (Primary Heat Transport System) before the start of the accident, and the secondary side temperature of the steam generator is 54 °C (327 K). When the functions of each system such as rapid cooling of the steam generator, emergency core injection, local air cooler, sprinkling, operation of the shielded cooling system, and auxiliary water supply of the steam generator are maintained or not Evaluate.

안전계통 초기 조건에 있어서, 종단차폐 냉각계통 실패사고(LOS)는 종단차폐 냉각계통의 실패로 원자로격실과 종단차폐체의 냉각 기능이 상실되지만 운전원이 사고를 인지하지 못하여 원자로 정지에 실패하고 저수위에 의한 원자로 연속출력감발(SETBACK)이 모두 실패하는 사고이다. 기본사고에서는 증기발생기 급속냉각, 보조급수, 그리고 비상노심냉각계통은 실패하였고, 다만 원자로건물의 안전계통인 지역공기냉각기와 피동수소 재결합기는 가용하고 살수계통은 고려하지 않았다. In the initial conditions of the safety system, a failure of the end-shielding cooling system (LOS) is a failure of the end-shielding cooling system, resulting in loss of the cooling function of the reactor compartment and the end-shield, but the operator fails to recognize the accident and fails to stop the reactor due to low water level. It is an accident in which all of the reactor's continuous output deceleration (SETBACK) fails. In the basic accident, the steam generator rapid cooling, auxiliary water supply, and emergency core cooling systems failed, but the local air cooler and passive hydrogen recombiner, which are the safety systems of the nuclear reactor building, were available and the sprinkling system was not considered.

파단신호 확인부(120)는 종단차폐 냉각사고 시 원자로 냉각재 계통의 일차측 압력의 초기값을 제1 일정시간 동안 유지하다가 압력 감소신호가 발생시 수평 연료관 파단신호를 생성하는 구성이다.The break signal checking unit 120 is configured to maintain the initial value of the primary pressure of the reactor coolant system for a first predetermined time in the event of a terminal shielding cooling accident, and then generate a horizontal fuel pipe break signal when a pressure reduction signal is generated.

급속 감압운전 확인부(130)는 원자로 냉각재 계통의 이차계통 압력이 초기 압력을 유지하다가 원자로가 정지되면서 일차계통 저압신호에 의한 압력이 감소시 급속 감압운전 실패신호를 생성하는 구성이다.The rapid decompression operation check unit 130 is configured to generate a rapid decompression operation failure signal when the secondary system pressure of the reactor coolant system maintains the initial pressure and then the reactor is stopped and the pressure by the primary system low pressure signal decreases.

칼란드리아 파손신호 생성부(140)는 급속 감압운전 확인부(130)의 급속 감압운전 실패신호에 따라 제2 일정시간 이후 원자로격실의 차폐냉각수 증발로 인한 칼란드리아 파손신호를 생성한다.The calandria damage signal generation unit 140 generates a callandria damage signal due to evaporation of the shielding coolant in the reactor compartment after a second predetermined time in accordance with the rapid decompression operation failure signal of the rapid decompression operation confirmation unit 130.

제어부(150)는 위에서 언급한 구성들을 제어하는 구성으로, 이러한 제어부로 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법을 설명하면 다음과 같다.The control unit 150 is a component that controls the above-described configurations, and a method of evaluating the impact of a critical accident of an end-shielding cooling accident with such a control unit will be described as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flow chart showing a method for evaluating the impact of a severe accident of a terminal shielding cooling accident according to an embodiment of the present invention.

먼저 제어부는 종단차폐 냉각사고 시 안전계통 초기 조건을 설정한다(a). 다음으로 원자로 냉각재 계통의 일차측 압력의 초기값을 제1 일정시간 동안 유지하다가 압력 감소신호가 발생시 수평 연료관 파단신호를 생성하는 파단신호 확인단계(b), 다음으로 원자로 냉각재 계통의 이차계통 압력이 초기 압력을 유지하다가 원자로가 정지되면서 일차계통 저압신호에 의한 압력이 감소시 급속 감압운전 실패신호를 생성하는 급속 감압운전 확인단계(c), 다음으로 급속 감압운전 실패신호에 따라 제2 일정시간 이후 원자로격실의 차폐냉각수 증발로 인한 칼란드리아 파손신호를 생성하는 단계(d)에 이른다.First, the control unit sets the initial conditions of the safety system in case of a terminal shielding cooling accident (a). Next, the initial value of the primary pressure of the reactor coolant system is maintained for a first predetermined period of time, and a break signal confirmation step (b) of generating a horizontal fuel pipe break signal when a pressure reduction signal occurs, and then the secondary system pressure of the reactor coolant system Rapid decompression operation confirmation step (c) to generate a rapid decompression operation failure signal when the pressure decreases due to the primary system low pressure signal while the reactor is stopped while maintaining this initial pressure, followed by a second predetermined time according to the rapid decompression operation failure signal. After that, a step (d) of generating a calandria damage signal due to evaporation of the shielding coolant in the reactor compartment is reached.

여기서, 제어부는 제 a) 단계에서, 안전계통 초기 조건은 사고 시작 후, 제1 일정시간 동안은 100% 전출력으로 운전되며, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용하고, 종단차폐 냉각계통만 실패한 것으로 하고, 상기 제1 일정시간 이후, 종단 차폐체의 일부 연료관이 손상되고 이로 인해 냉각재와 감속재가 칼란드리아와 원자로 건물로 각각 누출되는 것으로 설정한다.Here, in step a), the initial condition of the safety system is operated at 100% full power for the first predetermined time after the start of the accident, water supply is supplied to the steam generator, the moderator cooling system is also available, and the terminal shielding cooling system It is assumed that only failed, and after the first predetermined time, a part of the fuel pipe of the terminal shield is damaged, and thus the coolant and the moderator are leaked to the calandria and the reactor building, respectively.

또한 제어부는 제 a) 단계에서, 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 급속냉각이 가용한 상태인 경우, 상기 d) 단계 이후로 원자로 건물의 건전성을 유지한다.In addition, the control unit maintains the integrity of the nuclear reactor building after step d) in step a), when rapid cooling of the steam generator is available in the safety system under the initial conditions of the safety system.

또한 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 지역공기냉각기가 실패한 경우, 상기 d) 단계 이후로 감속재 고갈시점이 단축되어 원자로 격실의 차폐냉각수가 가열 및 증발로 원자로건물이 파손된다. In addition, if the local air cooler fails in the safety system under the initial conditions of the safety system, the depletion time point of the moderator is shortened after step d), and the shielded coolant in the reactor compartment is heated and evaporated to damage the reactor building.

또한 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 보조급수가 가용한 경우, 상기 d) 단계 이후로 증기발생기 수위는 유지되나 PHTS 냉각재가 고갈되면서 이차측으로의 열전달이 급격히 줄어들면서 지역공기냉각기 실패로 인한 원자로건물이 파손된다.In addition, if the auxiliary water supply of the steam generator is available in the safety system under the initial conditions of the safety system, the water level of the steam generator is maintained after step d), but the heat transfer to the secondary side is rapidly reduced as the PHTS coolant is depleted, resulting in a failure of the local air cooler. The nuclear reactor building is destroyed.

안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 고압 및 중압 ECC(Emergency Core Cooling)가 가용한 경우, 상기 제 b) 단계에서 ECC 주입으로 사고진행이 지연되나 재순환모드인 저압주입이 실패하여 노심손상으로 진행된다.If the safety system in the initial conditions of the safety system, high and medium pressure ECC (Emergency Core Cooling) is available, the accident progress is delayed due to ECC injection in step b), but the low pressure injection in the recirculation mode fails, leading to core damage. .

안전계통 초기 조건 중, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용되는 경우 또는 지역공기냉각기의 가동되는 경우, 원자로 건물 파손이 방지된다.During the initial conditions of the safety system, when water is supplied to the steam generator and the moderator cooling system is also available, or when the local air cooler is operated, damage to the reactor building is prevented.

이하, 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법에 대한 상세한 설명을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a detailed description of the method for evaluating the impact of a severe accident of a terminal shielding cooling accident will be described.

본 발명에서 사용된 중대사고 해석코드를 설명하면 다음과 같다. 월성1호기에서의 중대사고 모의를 위해 ISAAC 코드를 사용하였다. ISAAC 코드는 경수로에서의 종합적인 중대사고 모의를 위해 개발된 MAAO4/PWR을 참조코드로 하여, 중수로 고유의 중대사고 진행 특성을 모의하기 위한 380개의 수평 연료관, 두 개의 독립된 폐회로로 구성된 8자 모양의 일차계통(PHTS), 각 폐회로를 연결하는 가압기, 4개의 증기발생기와 증기발생기 이차측이 공유하는 증기모관(steam header), 수평 연료관이 잠겨있는 칼란드리아, 원자로 격실, 종단 차폐체, 탈기 응축기 그리고 사고 완화를 위한 각종 안전 계통들을 추가하였다. 따라서 ISAAC 코드는 사고 진행에 따른 연료봉과 수평 연료관에서의 온도 상승, 변형 및 감속재와의 반응, 지르칼로이와 수증기와의 산화반응, 수평 연료관의 손상, 노심 재배치, suspended debris bed 형성 및 열전달, 칼란드리아 바닥에서의 연료물질 거동 및 칼란드리아 손상 등 중수로 특성에 따른 사고진행을 예측할 수 있다. 이외에도 고압환경에서 압력관 파단으로 인해 종단이음관의 벨로우즈가 동시에 파단 될 경우와, 고압사고로 진행되는 공급배관 파단사고나 발전소 정전사고의 경우 벨로우즈가 파단되는 사고경위, 그리고 정지상태 조건에서 정지냉각계통의 냉각펌프 베어링에서 누설이 생겨 냉각재가 상실되는 사고를 모의할 수 있도록 ISAAC를 개선하였다. 본 발명에서는 ISAAC 버전 4.03을 이용하여 사고 분석을 수행하였다.The severe accident analysis code used in the present invention will be described as follows. The ISAAC code was used to simulate the serious accident at Wolseong Unit 1. The ISAAC code uses MAAO4/PWR, developed for comprehensive serious accident simulation in light water reactors, as a reference code, and is an eight-shaped shape consisting of 380 horizontal fuel pipes and two independent closed circuits to simulate the characteristics of heavy accidents inherent in heavy water reactors. Of the primary system (PHTS), a pressurizer connecting each closed circuit, a steam header shared by four steam generators and the secondary side of the steam generator, a callandria with a horizontal fuel pipe locked, a reactor compartment, a terminal shield, a degassing condenser In addition, various safety systems were added for accident mitigation. Therefore, the ISAAC code is based on the temperature rise in the fuel rod and the horizontal fuel pipe according to the accident, the reaction with the deformation and moderator, the oxidation reaction between zircaloy and water vapor, the damage of the horizontal fuel pipe, the core relocation, the formation of a suspended debris bed and heat transfer. It is possible to predict the progress of the accident according to the characteristics of heavy water channels such as the behavior of fuel materials at the bottom of Calandria and damage to Calandria. In addition, when the bellows of the end joint pipe are simultaneously broken due to the breakage of the pressure tube in a high-pressure environment, in the case of a break in the supply pipe or a power outage in a high-pressure accident, the accident situation in which the bellows break, and the stationary cooling system in a stationary condition ISAAC was improved to simulate an accident in which the coolant was lost due to a leak in the cooling pump bearing of. In the present invention, accident analysis was performed using ISAAC version 4.03.

본 발명의 일 실시예에서는 월성1호기 PSA(Probabilistic Safety Assessment) 최신 결과에 PL(포인트레프로, Point Lepreau, 캐나다) 원전에서의 분석 방법론을 적용하여 초기사건을 검토하였고, 월성1호기 노심손상빈도의 약 15%를 차지하는 종단 차폐냉각계통 실패(LOS)를 6번째 초기사고로 추가하였다. 6가지 초기사고를 나열하면, 공급배관 정체 파단사고(SFB), 발전소 정전사고(SBO), 정지상태시 사고(SSA), 증기발생기 세관 파단사고(SGTR), 소형 냉각재 상실사고(SLOCA), 종단차폐 냉각계통 상실사고(LOS)이다. 여기서, 종단차폐 냉각계통 실패(LOS) 사고 시나리오 선정을 설명하면 다음과 같다. 종단차폐 냉각계통 실패(LOS) 사고는 기존 PL에서는 포함되지 않았던 초기사고로, 본 분석에서는 P-6로 구분하였다. 월성1호기의 경우 전체 노심손상 빈도 중 종단차폐 냉각계통 실패가 차지하는 분율이 약 15%이며, 등급4전원 상실사고, 냉각수계통 기능상실, 냉각재 분배관 파단에 이어 네 번째로 기여도가 높다. 따라서 P-6로 본 분석에 추가하였으며, 도 6(그림 7-13)의 종단차폐 냉각계통 상실사고(LOS) 발전소 손상군 사건수목(PDSET,Plant Damage State Event Tree)에 따라 분석 사고 시나리오 6개(LOS-1, LOS-1B, LOS-2, LOS-2B, LOS-2C, LOS-2D)를 선정하였다. 이러한 시나리오는 아래에서 설명하기로 한다.In one embodiment of the present invention, the initial case was reviewed by applying the analysis methodology at the PL (Point Lepreau, Canada) nuclear power plant to the latest result of the Wolseong Unit 1 Probabilistic Safety Assessment (PSA), and the Wolseong Unit 1 core damage frequency. Termination shielding cooling system failure (LOS), which accounts for about 15%, was added as the 6th initial accident. The six initial accidents are listed: supply pipe congestion rupture (SFB), power plant blackout (SBO), stationary accident (SSA), steam generator customs rupture (SGTR), small coolant loss (SLOCA), and termination. Loss of shielded cooling system (LOS). Here, when explaining the selection of an accident scenario for the end-shielding cooling system failure (LOS) as follows. The end-shielding cooling system failure (LOS) accident was an initial accident that was not included in the existing PL, and was classified as P-6 in this analysis. In the case of Wolseong Unit 1, the fraction of the end-shielding cooling system failure of the total core damage frequency is about 15%, and it is the fourth most contributing factor after class 4 power loss, cooling water system malfunction, and coolant distribution pipe failure. Therefore, P-6 was added to this analysis, and 6 accident scenarios analyzed according to the Loss of Terminal Shielding Cooling System Accident (LOS) and Plant Damage State Event Tree (PDSET, Plant Damage State Event Tree) in Fig. 6 (Fig. 7-13) (LOS-1, LOS-1B, LOS-2, LOS-2B, LOS-2C, LOS-2D) were selected. These scenarios will be described below.

사고분석을 위한 가정사항을 살펴보면 다음과 같다. 6가지 초기사건에서의 각 시나리오에 따른 가정은 각각 조금씩 다르므로, 대부분의 사고에서 공통적으로 적용할 수 있는 가정 사항과 함께 경우별 가정을 추가하였다. The assumptions for accident analysis are as follows. Since the assumptions for each scenario in the six initial events are slightly different, we have added assumptions for each case along with assumptions that can be commonly applied to most accidents.

- 원자로는 정지상태사고를 제외사고는 전출력(2157.5 MW(th)) 상태이다.-The reactor is in full power (2157.5 MW(th)) except for stationary accidents.

- 원자로건물 누설은 누설율에 의한 누설만 고려-For nuclear reactor building leakage, only the leakage due to the leakage rate is considered.

- 소형 LOCA(Loss of Coolant Accident)의 경우 파단면적은 RIH 2.5%(5.325x10-3 m2), 파단 높이는 RIH 바닥높이인 10.696 m로 가정한다.-In the case of a small LOCA (Loss of Coolant Accident), the breaking area is assumed to be RIH 2.5% (5.325x10-3 m2) and the breaking height is the RIH floor height of 10.696 m.

- SBO(Station Blackout) 사고를 제외하고는 등급4 및 3 전원 가용한다.-Class 4 and 3 power sources are available except for SBO (Station Blackout) accidents.

- 감속재 냉각계통과 주급수계통은 대부분의 경우 가용하지 않는다.-Moderator cooling system and main water supply system are not available in most cases.

- 고압, 중압 및 저압의 3단계로 기동되는 ECCS는 대부분의 사고에서 가용하지 않지만 일부 사고에서는 고압 및 중압 주입이 가용하거나, 또는 열교환기가 실패한 저압주입이 가용한 경우도 있다.-ECCS, which is started in three stages of high pressure, medium pressure and low pressure, is not available in most accidents, but in some accidents, high and medium pressure injection is available, or low pressure injection in which the heat exchanger fails.

- LOCA(Loss of Coolant Accident) 사고의 경우 PHTS(Primary Heat Transport System)의 두 개의 폐회로는 압력이 5.516 MPa(a)보다 낮아지면 폐회로 격리밸브를 통해 서로 격리되며, 건전한 폐회로에서는 오히려 고압으로 유지됨에 따라 압력관이 파손될 때까지 액체방출밸브 설정치에서 압력이 제어된다.-In the case of a LOCA (Loss of Coolant Accident) accident, the two closed circuits of the PHTS (Primary Heat Transport System) are isolated from each other through a closed circuit isolation valve when the pressure is lower than 5.516 MPa(a). Accordingly, the pressure is controlled at the set point of the liquid discharge valve until the pressure pipe is damaged.

- 증기발생기는 주증기안전밸브(MSSV)의 설정 압력에서 이차측 압력이 제어되며, 증기발생기 급속감압(SGCC)이 가용한 경우는 LOCA 신호 후 30초지나 MSSV가 자동 개방된다.-In the steam generator, the secondary side pressure is controlled at the set pressure of the main steam safety valve (MSSV), and if the steam generator rapid decompression (SGCC) is available, the MSSV is automatically opened 30 seconds after the LOCA signal.

- PHTS 펌프는 저압에서 기포에 의한 손상을 막기 위해 압력이 2.5 MPa(a)보다 낮아지면 2분후에 자동 정지되도록 모의하였다.-The PHTS pump was simulated to stop automatically after 2 minutes when the pressure was lower than 2.5 MPa(a) to prevent damage caused by air bubbles at low pressure.

- 일차계통 내 냉각수가 상실되면 수평연료관은 가열되지만 연료관을 감싸고있는 외부의 감속재에 의해 붕괴열을 제거함. 그러나 일부 고압 사고의 경우 압력관이 부풀면서 변형되어 연료관으로부터 고압의 냉각수와 수증기가 칼란드리아로 방출되어 파열판이 터지고 원자로건물의 보일러실로 감속재가 방출된다.-When cooling water in the primary system is lost, the horizontal fuel pipe is heated, but the decay heat is removed by the external moderator surrounding the fuel pipe. However, in some high-pressure accidents, the pressure pipe expands and deforms, and high-pressure coolant and water vapor are discharged from the fuel pipe to the calandria, causing the rupture disk to burst and the moderator to be discharged to the boiler room of the nuclear reactor building.

- 압력관 내부의 냉각수가 고갈되고, 칼란드리아의 감속재수위가 낮아져 연료관이 안팎으로 노출되면 연료관은 변형되기 시작하고, 원래 위치에서 이탈하여 하부 공간의 건전한 수평 연료관 주위로 재배치되면서 응고되어 SDB(Suspended Debris Bed)를 형성한다. 감속재 수위가 지속적으로 낮아지면 노출되는 연료관이 점점 많아지고 SDB(Suspended Debris Bed)로 이송된 연료물질의 증가에 따라 하부의 건전한 수평연료관이 더 이상 지탱하지 못하게 되면 노심이 붕괴되어 재배치된 연료물질은 모두 칼란드리아 바닥으로 이송되는 것으로 가정한다.-When the coolant inside the pressure pipe is depleted and the level of the moderator in Calandria is lowered and the fuel pipe is exposed to the inside and outside, the fuel pipe begins to deform, deviates from its original position, and relocates around a healthy horizontal fuel pipe in the lower space to solidify and solidify. (Suspended Debris Bed) is formed. If the level of the moderator is continuously lowered, the number of exposed fuel pipes increases, and when the healthy horizontal fuel pipe at the bottom cannot support any more due to the increase of fuel material transferred to the SDB (Suspended Debris Bed), the core collapses and the relocated fuel. It is assumed that all of the material is transferred to the bottom of Calandra.

- 칼란드리아 바닥의 연료물질은 감속재를 고갈시키고 칼란드리아 벽을 가열시키지만, 칼란드리아 외부의 원자로격실의 차폐냉각수를 통해 자연스럽게 외벽냉각이 이루어져 칼란드리아의 건전성을 유지함 그러나 이 과정에서 차폐냉각수는 증발되며, 원자로건물의 압력을 상승시켜 원자로건물의 건전성을 위협한다.-The fuel material at the bottom of the calandria depletes the moderator and heats the callandria wall, but the outer wall is naturally cooled through the shielding coolant of the nuclear reactor compartment outside the callandria to maintain the integrity of the callandria. However, in this process, the shielding coolant is evaporated. , Raising the pressure of the nuclear reactor building, threatening the integrity of the nuclear reactor building.

- 차폐냉각수 수위가 감소하여 칼란드리아 바닥의 연료물질이 노출되면 더 이상 외벽냉각은 이루어지지 않으며, 따라서 칼란드리아 파손이 예상된다.-When the level of the shielding coolant decreases and the fuel material at the bottom of the callandria is exposed, cooling of the outer wall is no longer performed, and thus, damage to the callandria is expected.

- 칼란드리아가 파손되면 칼란드리아 내부의 연료물질은 원자로격실로 재배치되어 바닥의 콘크리트와 반응함. 초기에는 차폐냉각수를 증발시키고, 곧 이어 콘크리트 침식이 일어나 바닥이 뚫릴 때까지 진행된다.-If the callandria is damaged, the fuel material inside the callandria is relocated to the reactor compartment and reacts with the concrete on the floor. Initially, the shielding coolant is evaporated, and then concrete erosion occurs and proceeds until the floor is punctured.

- 원자로건물 살수계통은 피동계통으로 원자로건물 압력이 14 kPa(g)보다 높아지면 작동하고 7 kPa(g) 이하로 떨어지면 멈추도록 운전되며, 살수 주입량은 각 downcomer 당 1132 kg/s 정도임. 살수 가능한 냉각수량은 1,559 m3이다.-The reactor building sprinkling system is a driven system and operates to stop when the reactor building pressure is higher than 14 kPa(g) and stops when it falls below 7 kPa(g), and the amount of spraying is about 1132 kg/s per each downcomer. The amount of cooling water that can be sprayed is 1,559 m3.

- 살수계통이 단기적인 원자로건물 열제거계통인 반면 지역공기냉각기(LAC)는 전원이 공급되는 한 장기적으로 원자로건물의 열제거 기능을 담당함. 모두 35개의 LAC이 있지만 용량이 큰 16개가 안전등급이며 주제어실에서 수동 조작이 가능하고 16개 중 12개를 성공기준으로 사용하여 모의한다.-While the sprinkling system is a short-term reactor building heat removal system, the local air cooler (LAC) is responsible for the long-term heat removal function of the reactor building as long as power is supplied. There are 35 LACs in total, but 16 with a large capacity are safety grades, and manual operation is possible in the main control room, and 12 out of 16 are used as success criteria for simulation.

- 월성1호기에는 원자로건물에서의 수소제어를 위해 모두 27개(소형 10개, 중형 15개, 대형 2개)의 피동수소재결합기(PAR)가 설치되어 있고, 설치 위치는 상부 돔에 소형 10개, 중형 5개, 보일러실에 중형 5개, 감속재실에 중형 3개, 그리고 각 연료 교체실에 중형 1개와 대형 1개씩이다. 운전 개수와 방식은 입력으로 조정이 가능하고 본 분석에서는 수소 농도가 2%에 도달하면 30분 지체하였다가 가동되며, 농도가 0.2% 이하로 낮아지면 멈추며, 재가동시에는 지체시간 없이 동작함. PAR가 동작하기 위해서는 적절한 산소가 공급되어야 한다.-In Wolseong Unit 1, 27 passive material combiners (PARs) are installed in total (10 small, 15 medium, 2 large) for hydrogen control in the nuclear reactor building, and the installation location is 10 small in the upper dome. There are 5 medium-sized units and 5 medium-sized units, 5 medium-sized units in the boiler room, 3 medium-sized units in the moderator room, and 1 medium-sized and 1 large-sized unit in each fuel exchange room. The number and mode of operation can be adjusted by input, and in this analysis, when the hydrogen concentration reaches 2%, it delays for 30 minutes before operation, stops when the concentration falls below 0.2%, and operates without delay when restarting. In order for PAR to operate, adequate oxygen must be supplied.

- 원자로건물은 426 kPa(a)에서 파손되도록 모의하였고, 민감도 분석을 위해 358 kPa(a)도 병행하여 사용한다.-The reactor building was simulated to be damaged at 426 kPa(a), and 358 kPa(a) was also used for sensitivity analysis.

- 액체방출밸브(LRV) 개방 압력: 10.24 MPa(g)-Liquid discharge valve (LRV) opening pressure: 10.24 MPa(g)

새로운 사고분석을 위해 추가된 ISAAC 모델은 6가지 초기사건에서의 시나리오를 분석하면서 기존의 PSA 분석에서는 고려하지 않았던 종단이음관의 벨로우즈 파단에 따른 감속재 누설과 정지상태 조건에서 정지냉각계통의 냉각펌프 베어링에서 누설이 생겨 냉각재가 상실되는 사고 모의를 위해 다음의 새로운 모델이 ISAAC에 추가되었다.The ISAAC model added for the new accident analysis analyzes the scenarios in the six initial events, and the bearing of the cooling pump of the stationary cooling system under the condition of the moderator leakage due to the breakage of the bellows of the end joint pipe, which was not considered in the existing PSA analysis. The following new model has been added to ISAAC to simulate the loss of coolant due to leakage in the air.

①벨로우즈 파단 모델① Bellows fracture model

PHTS(Primary Heat Transport System)가 고압으로 유지되는 사고에서 압력관이 파손되면 연료관에서의 압력 전파로 인해 종단이음관의 벨로우즈가 동시에 파손될 수 있다. 이러한 벨로우즈 파단은 공급배관 정체 파단사고(SFB)에서와 발전소 정전사고(SBO) 시에 동반될 수 있다.If the pressure pipe is damaged in an accident where the PHTS (Primary Heat Transport System) is maintained at high pressure, the bellows of the end joint pipe may be damaged at the same time due to pressure propagation in the fuel pipe. Such bellows breakage may accompany supply pipe congestion breakage (SFB) and power plant power failure (SBO).

ISAAC에서는 다음과 같은 입력 변수를 도입하여 압력관 파손과 동시에 감속재가 칼란드리아로부터 원자로건물로 누설되도록 모의하였다. In ISAAC, the following input parameters were introduced to simulate the breakdown of the pressure tube and the leakage of the moderator from Callandria to the reactor building.

- AFAILBELLOW: 벨로우즈 파단 면적으로, 이 값이 0.0보다 큰 경우 칼란드리아로부터 원자로건물로 감속재 누출을 계산한다.-AFAILBELLOW: Bellows fracture area. If this value is greater than 0.0, the moderator leakage from Callandria to the nuclear reactor building is calculated.

- ZFAILBELLO: 칼란드리아 바닥으로부터의 파단 높이-ZFAILBELLO: The height of the break from the callandria floor

- JNFAILBELLOW: 벨로우즈를 통해 감속재가 누설되는 원자로건물 격실 번호 -JNFAILBELLOW: The reactor building compartment number where the moderator leaks through the bellows.

- ZNFAILBELLOW: 원자로건물격실(JNFAILBELLOW) 바닥에서의 파단높이-ZNFAILBELLOW: Break height at the bottom of the reactor building compartment (JNFAILBELLOW)

- ISTAGRUP(ICH,IL): SFB 이후의 수평연료관 압력관 파단 면적 제어변수-ISTAGRUP (ICH, IL): Horizontal fuel pipe pressure pipe fracture area control variable after SFB

ISTAGRUP 변수값이 1인 경우는 압력관 파단 면적은 입출구 공급배관의 최대 유로면적으로 제한되고, 다른 값인 경우 압력관 파단 면적은 압력관 유로의 2배와 입출구 공급배관 유로의 합 중에서 작은 값을 택하되 해당 채널의 실제 연료관 개수를 곱하여 계산한다. If the value of the ISTAGRUP variable is 1, the pressure pipe fracture area is limited to the maximum flow path area of the inlet and outlet supply pipe, and for other values, the pressure pipe fracture area is selected from the sum of twice the pressure pipe flow path and the sum of the inlet and outlet supply pipe flow channels. It is calculated by multiplying by the actual number of fuel pipes.

②정지상태 초기 모델②Initial model of stop

정지상태에서의 PHTS(Primary Heat Transport System) 조건은 전출력과 다르므로, PHTS 압력, 수위, 그리고 PHTS, 증기발생기, 가압기에서의 온도, 그리고 PHTS 냉각수가 증기와 분리되었음을 나타내는 변수의 도입이 필요하다. 이러한 입력 변수에 따라 ISAAC은 PHTS 초기 조건을 정의한다. 이러한 조건에서 PHTS 수위는 입출구 모관 높이에 위치하며, 붕괴열은 정지냉각계통에 의해 제거된다. 증기발생기와 가압기에서도 유사하게 초기조건이 정의된다. 사용변수는 다음과 같다:Since the PHTS (Primary Heat Transport System) condition in the stationary state is different from the full power, it is necessary to introduce the PHTS pressure, the water level, and the PHTS, the temperature at the steam generator, the pressurizer, and the parameters indicating that the PHTS coolant is separated from the steam. . Based on these input variables, ISAAC defines the PHTS initial conditions. Under these conditions, the PHTS water level is located at the height of the capillary inlet and outlet, and the heat of decay is removed by the static cooling system. The initial conditions are similarly defined for steam generators and pressurizers. The variables used are:

- HALFLP: 정지상태 조건(half-loop operation) 제어변수-HALFLP: Control variable for half-loop operation

= 0 for normal operation= 0 for normal operation

= 1 for half-loop operation= 1 for half-loop operation

- TIHALF: 원자로 정지로부터 경과시간(s) -TIHALF: Elapsed time from reactor shutdown (s)

- TGHL(IL): 폐회로 IL에서의 기체 온도(K)-TGHL(IL): Gas temperature in closed loop IL (K)

- XWHLB(IL): 폐회로 IL의 broken loop에서의 수위(칼란드리아 바닥 기준)(m) -XWHLB(IL): The water level in the broken loop of the closed loop IL (based on the Calandria floor) (m)

- TWHLB(IL): 폐회로 IL의 broken loop에서의 냉각수 온도 -TWHLB(IL): Coolant temperature in broken loop of closed circuit IL

- XWPBHLB(IL): 폐회로 IL의 broken loop pump bowl에서의 수위-XWPBHLB(IL): Water level in broken loop pump bowl of closed loop IL

- TWPBHLB(IL): 폐회로 IL의 broken loop pump bowl에서의 냉각수 온도-TWPBHLB(IL): Coolant temperature in broken loop pump bowl of closed circuit IL

- XWHLU(IL): 폐회로 IL의 unbroken loop 수위-XWHLU(IL): The level of the unbroken loop of the closed loop IL

- TWHLU(IL): 폐회로 IL의 unbroken loop에서의 냉각수 온도-TWHLU(IL): Coolant temperature in the unbroken loop of closed circuit IL

- XWPBHLU(IL): 폐회로 IL의 unbroken loop pump bowl에서의 수위-XWPBHLU(IL): The water level in the unbroken loop pump bowl of the closed loop IL

- TWPBHLU(IL): 폐회로 IL의 unbroken loop pump bowl에서의 냉각수 온도-TWPBHLU(IL): Coolant temperature in the unbroken loop pump bowl of the closed circuit IL

- PPS0HL(IL): PHTS 압력(Pa)-PPS0HL(IL): PHTS pressure (Pa)

- PPZ0HL: 가압기 압력-PPZ0HL: Pressurizer pressure

- TGPZ0HL: 가압기 초기 기체 압력 -TGPZ0HL: Initial gas pressure of pressurizer

- TWPZ0HL: 가압기 초기 냉각수 온도-TWPZ0HL: Initial coolant temperature of pressurizer

- TSG0HL(1): 폐회로-1 broken SG에서의 냉각수와 기체 온도-TSG0HL(1): Closed circuit-1 Coolant and gas temperature in broken SG

- TSG0HL(2): 폐회로-2 broken SG에서의 냉각수와 기체 온도-TSG0HL(2): Closed circuit-2 Coolant and gas temperature in broken SG

- TSG0HL(3): 폐회로-1 unbroken SG에서의 냉각수와 기체 온도-TSG0HL(3): Closed circuit-1 Coolant and gas temperature in unbroken SG

- TSG0HL(4): 폐회로-2 unbroken SG에서의 냉각수와 기체 온도-TSG0HL(4): Closed loop-2 Coolant and gas temperature in unbroken SG

- MWSGHL(1): 폐회로-1 broken loop SG 냉각수 질량-MWSGHL(1): Closed loop-1 broken loop SG coolant mass

- MWSGHL(2): 폐회로-2 broken loop SG 냉각수 질량-MWSGHL(2): Closed loop-2 broken loop SG coolant mass

- MWSGHL(3): 폐회로-1 unbroken loop SG 냉각수 질량-MWSGHL(3): Closed loop-1 unbroken loop SG coolant mass

- MWSGHL(4): 폐회로-2 unbroken loop SG 냉각수 질량-MWSGHL(4): Closed loop-2 unbroken loop SG coolant mass

- PSG0HL(1): 폐회로-1 broken loop SG 압력-PSG0HL(1): Closed loop-1 broken loop SG pressure

- PSG0HL(2): 폐회로-2 broken loop SG 압력-PSG0HL(2): closed loop-2 broken loop SG pressure

- PSG0HL(3): 폐회로-1 unbroken loop SG 압력-PSG0HL(3): Closed loop-1 unbroken loop SG pressure

- PSG0HL(4): 폐회로-2 unbroken loop SG 압력-PSG0HL(4): closed loop-2 unbroken loop SG pressure

본 실시예에 따른 종단차폐 냉각계통 실패사고(LOS, Loss of Shield Cooling)는 종단차폐 냉각계통의 실패로 원자로격실과 종단 차폐체의 냉각 기능이 상실되지만 운전원이 사고를 인지하지 못하여 원자로 정지에 실패하고 저수위에 의한 원자로 setback이 모두 실패하는 사고이다. 이 사고는 1단계 PSA(Probabilistic Safety Assessment)에서 발생 빈도가 가장 높은 PDSET #49 사고를 기본으로 도출되었다. 이 기본사고에서는 증기발생기 급속냉각, 보조급수, 그리고 ECC(Emergency Core Cooling)는 실패하였고, 다만 원자로건물의 안전계통인 지역공기냉각기와 피동수소 재결합기는 가용하고 살수계통은 고려하지 않았다. 원자로건물 파손 압력은 426 kPa(a)을 가정하였고, 사고분석은 원자로격실 바닥의 콘크리트 관통까지 볼 수 있도록 사고 시작 후 50만초(약 139시간)까지 수행하였다. Loss of Shield Cooling (LOS) according to this embodiment results in the loss of the cooling function of the reactor compartment and the end shield due to the failure of the end shielding cooling system, but the operator does not recognize the accident and fails to stop the reactor. It is an accident in which all reactor setbacks due to low water level fail. This accident was derived based on the PDSET #49 accident, which has the highest frequency in the first stage PSA (Probabilistic Safety Assessment). In this basic accident, the steam generator rapid cooling, auxiliary water supply, and ECC (Emergency Core Cooling) failed, but the local air cooler and passive hydrogen recombiner, which are the safety systems of the nuclear reactor building, were available and the trickling system was not considered. The reactor building breakdown pressure was assumed to be 426 kPa(a), and the accident analysis was performed up to 500,000 seconds (about 139 hours) after the start of the accident so that the concrete penetration of the reactor compartment floor could be seen.

본 실시예에 따른 기본 사고경위(LOS-1) 분석에 대해 설명하면 다음과 같다. 이 사고에 대한 상세한 열수력 해석 자료가 없으므로 AECL(Atomic Energy of Canada Limited)에서 수행했던 PSA(Probabilistic Safety Assessment) 결과를 활용하여 사고시작 후 1시간이 경과하여 종단 차폐체에서 연료채널이 손상되는 것으로 가정한다. 본 해석에서는 사고 시작 1시간동안은 100% 전출력으로 운전되며, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용하고, 종단차폐 냉각계통만 실패했다고 가정한다. 1시간이 지나면 종단 차폐체의 일부 연료관이 손상되고 이로 인해 냉각재와 감속재가 칼란드리아와 원자로 건물로 각각 누출되도록 모의하였다. 이를 위해 수평 연료관 #16에 파단을 가정하였고, 벨로우즈 파단 모델을 응용하여 감속재 누출을 반영하였다.The analysis of the basic accident situation (LOS-1) according to the present embodiment will be described as follows. Since there is no detailed thermal hydraulic analysis data for this accident, it is assumed that the fuel channel is damaged in the terminal shield after 1 hour after the start of the accident, using the results of the Probabilistic Safety Assessment (PSA) performed by AECL (Atomic Energy of Canada Limited). do. In this analysis, it is assumed that the operation is operated at 100% full power for 1 hour from the start of the accident, water supply is supplied to the steam generator, the moderator cooling system is also available, and only the end-shield cooling system has failed. After 1 hour, some of the fuel pipes of the terminal shield were damaged, and the coolant and moderator were simulated to leak into the Kallandria and the reactor building, respectively. For this, the breakage of the horizontal fuel pipe #16 was assumed, and the bellows breakage model was applied to reflect the moderator leakage.

도 7(PHTS pressures for Case LOS-1 (Pa) )과 도 8(PHTS water masses for Case LOS-1 (kg) )은 일차계통의 압력거동과 냉각재 질량을 보여준다. 처음 1시간 동안은 종단차폐 냉각계통이 실패하여도 일차측 압력은 초기값인 10 MPa(a)을 유지하다가, 1시간 지나서는 인위적으로 원자로를 정지시키고 수평 연료관을 파단시킴으로 압력이 급격히 감소한다. 따라서 일차계통의 감속재 질량도 3,600초 지나면서 감소한다. 증기발생기 이차계통은 초기 압력을 유지하다가 원자로가 정지되면서 일차계통 저압신호에 의한 급속감압운전이 실패하여 압력은 서서히 감소하며, 증기발생기로의 급수는 중단되었지만 일차측의 냉각재 고갈로 이차측으로의 열전달이 감소하여 이차측 냉각수는 고갈되지 않지만 사고 완화에는 도움을 주지 못한다. 도 9(SG pressures for Case LOS-1 (Pa) )과 도 10(SG water masses for Case LOS-1 (kg) )은 이차계통의 압력거동과 냉각수 질량을 보여준다.Figure 7 (PHTS pressures for Case LOS-1 (Pa)) and Figure 8 (PHTS water masses for Case LOS-1 (kg)) show the pressure behavior and coolant mass of the primary system. For the first hour, even if the end-shielding cooling system fails, the pressure on the primary side maintains the initial value of 10 MPa(a), and after 1 hour, the pressure rapidly decreases by artificially stopping the reactor and breaking the horizontal fuel pipe. . Therefore, the mass of the moderator of the primary system also decreases over 3,600 seconds. The secondary system of the steam generator maintains the initial pressure and then the reactor is stopped, and the rapid decompression operation by the low pressure signal of the primary system fails, and the pressure gradually decreases, and the water supply to the steam generator is stopped. As this decreases, the secondary side coolant is not depleted, but it does not help to alleviate accidents. 9 (SG pressures for Case LOS-1 (Pa)) and FIG. 10 (SG water masses for Case LOS-1 (kg)) show the pressure behavior and cooling water mass of the secondary system.

도 11(Corium masses in loops and calandria for Case LOS-1 (kg) )은 각 폐회로의 수평연료관에서 칼란드리아로 재배치된 연료물질의 양을 보여준다. Loop 1과 2에서 모두 약 6,340초에 노심이 붕괴되어 칼란드리아 바닥으로 연료물질이 재배치되고 칼란드리아가 파손되는 약 92,000초에는 다시 원자로격실 바닥으로 재배치된다. 도 12(Water masses in calandria and reactor vault for Case LOS-1 (kg))는 칼란드리아의 감속재와 원자로격실의 차폐냉각수 질량을 각각 보여준다. 감속재는 1시간 지나서부터 누설을 모의하였고, 원자로격실의 차폐냉각수는 감속재 고갈 이후 가열되기 시작하여 16,000초 부근부터 증발하며, 결국은 칼란드리아 바닥이 노출되면서 약 92,000초에 칼란드리아가 파손되고 동시에 차폐냉각수 질량도 용융물과의 반응으로 급감한다. Figure 11 (Corium masses in loops and calandria for Case LOS-1 (kg)) shows the amount of fuel material relocated to callandria in the horizontal fuel pipe of each closed circuit. In both Loops 1 and 2, the core collapses in about 6,340 seconds, relocating the fuel material to the bottom of the callandria, and relocating to the bottom of the reactor compartment in about 92,000 seconds when the callandria is damaged. Figure 12 (Water masses in calandria and reactor vault for Case LOS-1 (kg)) shows the masses of the shielding coolant in the moderator and reactor compartment of Kalandria, respectively. Leakage of the moderator was simulated after 1 hour, and the shielding coolant in the reactor compartment started to heat up after depletion of the moderator and evaporated from around 16,000 seconds. Eventually, the calandria was damaged in about 92,000 seconds as the calandria floor was exposed and shielded at the same time. The mass of cooling water also decreases sharply due to reaction with the melt.

원자로건물 압력변화는 도 13(Boiler room pressure for Case LOS-1 (Pa))에 표시되어 있다. 초기의 압력 상승은 1시간 지나면서 수평 연료관 파단으로 인한 질량 전달 때문이며, 약 92,000초와 320,000초에서의 첨두압력은 칼란드리아 파손과 원자로격실의 바닥 콘크리트 관통으로 인해 연료물질이 냉각수와 반응하면서 생긴 증기 때문이다. 이 사고에서는 지역공기냉각기가 가동하므로 원자로건물 손상은 일어나지 않는다. The reactor building pressure change is shown in Fig. 13 (Boiler room pressure for Case LOS-1 (Pa)). The initial pressure increase is due to mass transfer due to the breakage of the horizontal fuel pipe over 1 hour, and the peak pressure at about 92,000 seconds and 320,000 seconds is caused by the reaction of the fuel material with the coolant due to the callandria breakage and the penetration of the concrete at the bottom of the reactor compartment. Because of the steam. In this accident, the local air cooler operates, so no damage to the reactor building occurs.

도 14(Noble gas release fraction into environment for Case LOS-1)와 도 15(CsI/CsOH release fraction into environment for Case LOS-1)는 불활성기체와 CsI 및 CsOH의 원자로건물 외부 방출율을 나타낸다. 원자로건물이 건전하지만 설계 누설율을 고려하여 방출 면적을 반영하였으므로 불활성기체는 약 0.82%, CsI와 CsOH는 초기량의 약 0.005%가 방출됨을 보여주고 있다. 도 16(Hydrogen mass generated from calandria and MCCI for Case LOS-1 (kg))은 칼란드리아 내부 및 노심용융물-콘크리트 반응(MCCI,Molten Core Concrete Interaction)에서 생성되는 수소 생성량으로 Loop 1과 2에서 각각 약 46 kg이 생성되어 칼란드리아 내부에서 약 92 kg이 생성되며, 원자로격실로 재배치된 노심용융물과 바닥 콘크리트와의 반응에 의해 약 2940 kg의 한 수소가 생성된다. 원자로격실 바닥이 관통된 이후 더 이상의 수소는 생성되지 않는다. 도 17(Total mass of hydrogen removed by PARs for Case LOS-1 (kg))은 피동수소 재결합기(PAR,Passive Autocatalytic Recombiner)에 의해 제거되는 수소량을, 도 18(Hydrogen and oxygen mole fractions in boiler room for Case LOS-1)은 원자로건물 보일러실의 수소 농도를 보여준다. 초기에는 노심에서 생성되는 양을, 후반에는 MCCI로부터 생성되는 양을 최대 180 kg까지 제거하지만, 180,000초 지나서는 원자로건물에서의 산소 고갈로 더 이상 수소는 제거되지 않는다. PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)가 작동하는 사고초기에는 수소 농도가 4%를 넘지 않지만 산소가 고갈되면서 최대 33%까지 증가한다.14 (Noble gas release fraction into environment for Case LOS-1) and 15 (CsI/CsOH release fraction into environment for Case LOS-1) show the release rates of inert gas and CsI and CsOH outside the reactor building. Although the nuclear reactor building is sound, the emission area was reflected in consideration of the design leakage rate, showing that about 0.82% of the inert gas and about 0.005% of the initial amount of CsI and CsOH were released. Figure 16 (Hydrogen mass generated from calandria and MCCI for Case LOS-1 (kg)) is the amount of hydrogen generated in the inner callandria and the core melt-concrete reaction (MCCI, Molten Core Concrete Interaction), respectively, in Loops 1 and 2 46 kg is produced, and about 92 kg is produced inside the callandria, and about 2940 kg of one hydrogen is produced by the reaction between the core melt relocated to the reactor compartment and the bottom concrete. No more hydrogen is produced after the reactor compartment floor is pierced. Figure 17 (Total mass of hydrogen removed by PARs for Case LOS-1 (kg)) shows the amount of hydrogen removed by a passive hydrogen recombiner (PAR), Figure 18 (Hydrogen and oxygen mole fractions in boiler room). for Case LOS-1) shows the hydrogen concentration in the boiler room of the reactor building. It removes up to 180 kg of the amount produced by the core in the beginning and the amount produced by the MCCI in the second half, but after 180,000 seconds, the oxygen depletion in the reactor building no longer removes hydrogen. At the beginning of the accident when the PAR (Passive Autocatalytic Recombiner) operates, the hydrogen concentration does not exceed 4%, but increases up to 33% as oxygen is depleted.

민감도 사고경위를 설명하면 다음과 같다. 벨로우즈 파단, 증기발생기 급속 감압, 비상노심주입, 지역공기냉각기, 살수, 종단차폐 냉각계통, 그리고 증기발생기 보조급수 등 각 계통의 기능이 일부 유지되는 경우에 대하여 분석을 수행한 민감도 계산결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 표 1은 종단차폐 냉각계통 실패 시나리오별(LOS-1, LOS-1B, LOS-2, LOS-2B, LOS-2C, LOS-2D) 주요 사고 진행 요약을 나타낸 것이다.(계산시간: 500,000초)The details of the sensitivity accident are as follows. The sensitivity calculation result of analyzing the cases where the functions of each system such as bellows break, rapid decompression of the steam generator, emergency core injection, local air cooler, sprinkling, end-shielding cooling system, and auxiliary water supply of the steam generator are maintained are as follows It can be summarized together. Table 1 shows the summary of the main accident progression by failure scenario (LOS-1, LOS-1B, LOS-2, LOS-2B, LOS-2C, LOS-2D) of the end-shielding cooling system. (Calculation time: 500,000 seconds)

압력관 파손Broken pressure pipe 연료물질 재배치
(Loop 1/2)
Fuel material rearrangement
(Loop 1/2)
감속재
고갈
Moderator
depletion
원자로건물
파손
Nuclear reactor building
damage
칼란드리아
파손
Kalandria
damage
원자로격실 바닥 파손Damage to the reactor compartment floor
LOS-1LOS-1 5,4605,460 5,532
/5,534
5,532
/5,534
7,1077,107 No FailNo Fail 92,08892,088 321,879321,879
LOS-1BLOS-1B 5,4525,452 5,527
/5,532
5,527
/5,532
7,1197,119 No FailNo Fail 92,12492,124 322,539322,539
LOS-2LOS-2 6,0076,007 6,0896,089 7,6067,606 46,46246,462 93,17493,174 325,220325,220 LOS-2BLOS-2B 6,0646,064 6,1556,155 7,6587,658 48,93448,934 92,70992,709 324,136324,136 LOS-2CLOS-2C 6,0076,007 6,0896,089 7,6067,606 36,83636,836 92,98092,980 325,199325,199 LOS-2DLOS-2D 13,68513,685 13,765
/13,956
13,765
/13,956
20,87320,873 65,45965,459 116,522116,522 361,538361,538

- LOS-1B: 앞서 언급한 기본 사고경위(LOS-1)와 유사하나 증기발생기 급속냉각이 가용한 사고이다. 그러나 보조급수와 비상노심주입이 가용하지 않아 증기발생기 급속 냉각의 효과는 나타나지 않는다. 사고 진행은 LOS-1과 거의 유사하며, 지역공기냉각기의 가동으로 원자로건물은 건전성을 유지한다.-LOS-1B: Similar to the aforementioned basic accident scenario (LOS-1), but rapid cooling of the steam generator is possible. However, as auxiliary water supply and emergency core injection are not available, the effect of rapid cooling of the steam generator does not appear. The accident progression is almost similar to that of LOS-1, and the reactor building maintains soundness with the operation of the local air cooler.

- LOS-2: LOS-1과 유사하나 지역공기냉각기가 실패한 사고이다. 사고 진행은 LOS-1과 거의 유사하며, 지역공기냉각기 실패로 원자로건물은 약 12.9시간에 파손된다. 원자로건물이 빨리 손상되는 이유는 감속재 고갈시점이 빠르며(약 7,600초), 이로 인해 원자로격실의 차폐냉각수가 가열되어 16,000초 지나서부터 증발하기 때문이다. -LOS-2: Similar to LOS-1, but this is an accident where the local air cooler has failed. The accident progression is almost similar to that of LOS-1, and the reactor building is damaged in about 12.9 hours due to the failure of the local air cooler. The reason why the reactor building is damaged quickly is that the depletion point of the moderator is fast (about 7,600 seconds), and this causes the shielding coolant in the reactor compartment to heat up and evaporate after 16,000 seconds.

- LOS-2B: LOS-2와 유사하나 증기발생기 보조급수가 가용한 경우이다. 보조급수가 가용하여 증기발생기 수위는 유지되지만 PHTS(Primary Heat Transport System) 냉각재가 4,000초 지나 고갈되면서 이차측으로의 열전달이 급격히 줄어 사고진행은 LOS-2와 유사하다. 지역공기냉각기 실패로 원자로건물은 약 13.6시간에 파손된다. -LOS-2B: Similar to LOS-2, but when auxiliary water supply to the steam generator is available. The steam generator level is maintained due to the availability of auxiliary water supply, but as the PHTS (Primary Heat Transport System) coolant is depleted after 4,000 seconds, heat transfer to the secondary side rapidly decreases, and the accident progression is similar to that of LOS-2. The reactor building is destroyed in about 13.6 hours due to the failure of the local air cooler.

- LOS-2C: LOS-2와 동일한 사고경위로 다만 원자로건물 파손 압력만 426 kPa(a)에서 358 kPa(a)로 바꾸어 약 12.9시간에 손상되던 원자로건물이 약 10.2시간에 손상된다. -LOS-2C: With the same accident as LOS-2, the reactor building damaged in about 12.9 hours was damaged in about 10.2 hours by changing only the damage pressure of the reactor building from 426 kPa(a) to 358 kPa(a).

- LOS-2D: LOS-2와 유사하나 고압 및 중압 ECC(Emergency Core Cooling)가 가용한 사고로, 고압은 약 3,610초에서 3,813초까지, 중압은 3,813초에서 약 7,037초까지 가동한다. ECC 주입으로 사고진행이 늦어지지만 재순환모드인 저압주입이 실패하여 결국은 노심손상으로 진행된다. LOS-2에 비해 감속재 고갈은 약 3.7시간, 칼란드리아 손상은 약 6.5시간, 그리고 원자로격실바닥 관통 시간은 약 10시간 늦어진다. -LOS-2D: Similar to LOS-2, but with high and medium pressure ECC (Emergency Core Cooling) available, high pressure operates from about 3,610 seconds to 3,813 seconds, and medium pressure from 3,813 seconds to about 7,037 seconds. The accident progression is delayed due to ECC injection, but the low pressure injection, which is a recirculation mode, fails and eventually leads to core damage. Compared to LOS-2, moderator depletion is approximately 3.7 hours, callandria damage is approximately 6.5 hours, and reactor compartment floor penetration time is delayed by approximately 10 hours.

본 발명의 일실시예에 따른 종단차폐 냉각계통 실패사고(LOS)는 종단차폐 냉각계통의 실패로 원자로격실과 종단 차폐체의 냉각 기능이 상실되지만 운전원이 사고를 인지하지 못하여 원자로 정지에 실패하고 저수위에 의한 원자로 setback이 모두 실패하는 사고이다. 이 사고는 1단계 PSA에서 발생 빈도가 가장 높은 PDSET #49 사고를 기본으로 도출되었다. 그러나 이러한 사고에 대한 열수력 해석 자료가 없어 기존 PSA 결과로부터 사고시작 후 1시간이 경과하면 종단차폐체에서 연료채널이 손상되는 것으로 가정하여, 냉각재와 감속재 방출을 모의하였다. In the event of a failure of the terminal shield cooling system (LOS) according to an embodiment of the present invention, the cooling function of the reactor compartment and the terminal shield is lost due to the failure of the terminal shield cooling system, but the operator does not recognize the accident, so the reactor fails to stop and reaches a low water level It is an accident in which all of the reactor setback by failure. This incident was derived based on the PDSET #49 incident, which is the most frequent in the Phase 1 PSA. However, since there is no thermal-hydraulic analysis data for such an accident, from the existing PSA results, it was assumed that the fuel channel in the end shield was damaged after 1 hour from the start of the accident.

1시간 후의 급격한 사고진행으로 감속재는 약 2시간 지나 고갈되고, 지역공기냉각기가 가용한 경우 원자로건물은 건전하지만, 그렇지 않은 경우 원자로건물은 약 10시간에서 18시간 사이에 파손된다. 증기발생기 급속냉각운전은 사고 진행에 영향을 거의 주지 않으며, 고압 및 중압 ECC(Emergency Core Cooling System)가 가용한 경우에는 시고진행이 4시간에서 10시간 정도 늦어진다. 이 기본 사고에서는 보조급수도 사고를 완화시키지 못하며않으며, 이는 사고 초기부터 두 개의 폐회로 모두 손상되어 이차 측으로의 열전달이 미미하기 때문이다. Due to the sudden progression of the accident after 1 hour, the moderator is depleted after about 2 hours, and if a local air cooler is available, the reactor building is healthy, but otherwise, the reactor building is damaged in about 10 to 18 hours. Steam generator rapid cooling operation hardly affects the accident progress, and if high and medium pressure ECC (Emergency Core Cooling System) is available, the test progress is delayed by 4 to 10 hours. In this basic accident, the auxiliary water supply also does not alleviate the accident, because both closed circuits are damaged from the beginning of the accident and heat transfer to the secondary side is insignificant.

원자로건물이 건전한 경우 외부로 누출되는 불활성기체와 CsI 및 CsOH는 0.8%와 0.005% 정도로 미미하지만 원자로건물이 손상되는 경우는 불활성기체는 거의 대부분이, CsI 및 CsOH는 초기량의 최대 1.5% 정도 방출된다. 원자로건물의 수소농도는 PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)가 작동하는 사고초기에는 수소 농도가 4%를 넘지 않지만 산소가 고갈되면서 MCCI(Molten Core Concrete Interaction)로부터 발생되는 후반기 수소 생성으로 최대 33%까지 증가한다. 그러나 원자로건물 내부에서의 수소 폭발은 산소고갈로 발생되지 않을 것으로 판단된다.If the reactor building is healthy, the inert gas leaked to the outside, CsI and CsOH are insignificant, at 0.8% and 0.005%, but when the reactor building is damaged, almost all of the inert gas is released, and CsI and CsOH are discharged up to 1.5% of the initial amount do. The hydrogen concentration of the nuclear reactor building does not exceed 4% at the beginning of the accident when the PAR (Passive Autocatalytic Recombiner) is operated, but increases up to 33% due to the generation of hydrogen in the second half from MCCI (Molten Core Concrete Interaction) as oxygen is depleted. . However, it is believed that hydrogen explosion inside the reactor building will not occur due to oxygen depletion.

본 발명은 상술한 내용에서 본 발명의 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.The present invention is not limited by the embodiments of the present invention and the accompanying drawings in the above description, and it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. will be.

110 : 안전계통 설정부
120 : 파단신호 확인부
130 : 급속 감압운전 확인부
140 : 칼란드리아 파손신호 생성부
150 : 제어부
110: safety system setting unit
120: break signal confirmation unit
130: Rapid decompression operation confirmation unit
140: Callandria damage signal generation unit
150: control unit

Claims (7)

종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법에 있어서,
a) 상기 종단차폐 냉각사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 단계;
b) 원자로 냉각재 계통의 일차측 압력의 초기값을 제1 일정시간 동안 유지하다가 압력 감소신호가 발생시 수평 연료관 파단신호를 생성하는 파단신호 확인단계;
c) 상기 원자로 냉각재 계통의 이차계통 압력이 초기 압력을 유지하다가 원자로가 정지되면서 일차계통 저압신호에 의한 압력이 감소시 급속 감압운전 실패신호를 생성하는 급속 감압운전 확인단계; 및
d) 상기 급속 감압운전 실패신호에 따라 제2 일정시간 이후 원자로격실의 차폐냉각수 증발로 인한 칼란드리아 파손신호를 생성하는 단계;를 포함하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
In the method of evaluating the impact of severe accidents of the terminal shielding cooling accident
a) setting an initial condition of the safety system in the event of the terminal shielding cooling accident;
b) a break signal confirmation step of generating a horizontal fuel pipe break signal when the pressure decrease signal is generated while maintaining the initial value of the primary pressure of the reactor coolant system for a first predetermined time;
c) a rapid decompression operation confirmation step of generating a rapid decompression operation failure signal when the secondary system pressure of the reactor coolant system maintains the initial pressure and then the reactor is stopped and the pressure by the primary system low pressure signal decreases; And
d) generating a callandria damage signal due to evaporation of the shielding coolant in the reactor compartment after a second predetermined time in accordance with the rapid decompression operation failure signal.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계에서, 안전계통 초기 조건은 사고 시작 후, 제1 일정시간 동안은 100% 전출력으로 운전되며, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용하고, 종단차폐 냉각계통만 실패한 것으로 하고, 상기 제1 일정시간 이후, 종단 차폐체의 일부 연료관이 손상되고 이로 인해 냉각재와 감속재가 칼란드리아와 원자로 건물로 각각 누출되는 것으로 설정하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
In step a), the initial condition of the safety system is that after the start of the accident, it is operated at 100% full power for the first predetermined time, water is supplied to the steam generator, the moderator cooling system is also available, and only the terminal shielding cooling system has failed. And, after the first predetermined time, a part of the fuel pipe of the terminal shield is damaged, and thereby, the coolant and the moderator are set to leak to the Callandria and the nuclear reactor building, respectively.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 급속냉각이 가용한 상태인 경우, 상기 d) 단계 이후로 원자로 건물의 건전성을 유지하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
In the case where the rapid cooling of the steam generator is available in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the method for evaluating the impact of the critical accident of the terminal shield cooling accident that maintains the integrity of the nuclear reactor building after the step d) .
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 지역공기냉각기가 실패한 경우, 상기 d) 단계 이후로 감속재 고갈시점이 단축되어 원자로 격실의 차폐냉각수가 가열 및 증발로 원자로건물이 파손되는 단계;를 포함하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
If the local air cooler fails in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the depletion time of the moderator is shortened after step d), and the shielding coolant in the reactor compartment is heated and evaporated to damage the reactor building. A method for evaluating the impact of a critical accident of a terminal shielding cooling accident comprising a step.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 증기발생기 보조급수가 가용한 경우, 상기 d) 단계 이후로 증기발생기 수위는 유지되나 PHTS 냉각재가 고갈되면서 이차측으로의 열전달이 급격히 줄어들면서 지역공기냉각기 실패로 인한 원자로건물이 파손되는 단계;를 포함하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
When the auxiliary water supply to the steam generator is available in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the water level of the steam generator is maintained after step d), but as the PHTS coolant is depleted, heat transfer to the secondary side rapidly decreases. A method for evaluating the impact of a serious accident of a terminal shield cooling accident comprising; the step of destroying the nuclear reactor building due to a failure of the local air cooler.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계의 상기 안전계통 초기 조건에서 안전계통 중, 고압 및 중압 ECC(Emergency Core Cooling)가 가용한 경우, 상기 제 b) 단계에서 ECC 주입으로 사고진행이 지연되나 재순환모드인 저압주입이 실패하여 노심손상으로 진행되는 단계;를 포함하는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
In the case where high and medium pressure ECC (Emergency Core Cooling) is available in the safety system under the initial conditions of the safety system in step a), the accident progression is delayed due to ECC injection in step b), but low pressure injection, which is a recirculation mode, is A method for evaluating the impact of a critical accident of a cooling accident with a terminal shield including a failure and proceeding to a core damage.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계에서, 상기 안전계통 초기 조건 중, 증기 발생기에는 급수가 공급되고 감속재 냉각계통도 가용되는 경우 또는 지역공기냉각기의 가동되는 경우, 원자로 건물 파손이 방지되는 종단차폐 냉각사고의 중대사고 영향 평가방법.
The method of claim 1,
In step a), during the initial conditions of the safety system, when water is supplied to the steam generator and the moderator cooling system is also available, or when the local air cooler is operated, the impact of a severe accident of a terminal shield cooling accident that prevents damage to the reactor building. Assessment Methods.
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