KR102321553B1 - 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법 - Google Patents

확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법에 관한 것으로, 원자력 발전소 중대사고 대처설비의 현황을 검토하는 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도에 관한 제1선정기준으로 시나리오를 도출하는 제1도출 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 발전소 손상상태에 관한 제2선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제2도출 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도와 발전소 손상상태를 모두 고려하는 제3선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제3도출 단계; 상기 제1도출, 제2도출 및 제3도출에서 도출된 시나리오로부터 최종 시나리오를 선정하는 단계를 포함한다.

Description

확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법{Method for evaluating scenario of severe accident in nuclear power plant using PSA}
본 발명은 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법에 관한 것이다.
원자력발전소의 중대사고는 설계기준을 초과하여 노심의 현저한 손상이 발생한 사고이다.
일본 후쿠시마 원전에 중대사고가 발생한 이후, 중대사고 관리에 대한 중요성이 강조되고 있다. 이에 따라 노심의 현저한 손상이후 발생하는 위협요인에 대한 중대사고로의 발생가능성 및 영향평가에 대한 방법론이 요구된다.
한국 특허 공개 제2017-0016588호(2017년 2월 14일 공개)
따라서 본 발명의 목적은 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법에 있어서, 원자력 발전소 중대사고 대처설비의 현황을 검토하는 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도에 관한 제1선정기준으로 시나리오를 도출하는 제1도출 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 발전소 손상상태에 관한 제2선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제2도출 단계; 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도와 발전소 손상상태를 모두 고려하는 제3선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제3도출 단계; 상기 제1도출, 제2도출 및 제3도출에서 도출된 시나리오로부터 최종 시나리오를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도(CDF)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합이 일정 값 이상일 수 있다.
제2선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 발전소 손상상태 (PDS)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합이 일정값 이상일 수 있다.
상기 제3선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 CDF 및 PDS 누적빈도 합이 각각 일정값 이상일 수 있다.
상기 일정값은 90%일 수 있다.
본 발명에 따르면 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법의 순서도이다.
본 발명은 원자력발전소에서 발생할 수 있는 중대사고 현상에 대한 종합적인 평가를 수행할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 중대사고 종합해석코드의 각 모듈이 가지는 성능 및 특성을 적절하게 적용하여 다양한 중대사고 시나리오를 평가할 수 있는 체계(시스템)에 관한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법의 순서도이다.
이하의 방법은 전산처리장치, 예를 들어 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 원자력 발전소 중대사고 대처설비의 현황을 검토한다(S110). 이 단계에서는 중대사고 시 활용할 수 있는 중대사고 대처설비 및 계통 현황을 검토한다.
이 단계에서는 중대사고 발생 시 가용할 수 있는 중대사고 대처설비(사고완화를 위한 설비 또는 계통)를 확인한다. 중대사고 분석 시 가용한 중대사고 대처설비의 작동을 이후 선정되는 '중대사고 시나리오'에 포함시켜 분석을 수행한다.
다음으로 노심손상빈도에 관한 제1선정기준에 의해 시나리오를 도출한다(S120). 이 단계에서 제1선정기준은 원자력 발전소 PSA 전출력 내부사건에서 노심손상빈도(CDF)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합이 90%이상 되는 것이다.
'시나리오'는 일반적인 의미의 사고가 진행되는 순서를 나타낸다.
'사고 시나리오' 내지 '시나리오'는 원전 안전성 평가 관련 전산코드를 활용한 사고해석에서 사용되며 본 명세서에서는 중대사고 사고 진행 경위를 의미한다. 예를 들면, 격납건물 내 원자로냉각재 계통 대형 배관 파단 → 배관 파단에 따른 냉각재 손실, 원자로 용기 내 냉각재 감소 → 비상 냉각수 주입 실패 → 냉각재 감소로 인한 원자로 용기 내 핵연료 온도 상승 심화 및 용융, 파손 배관에서 나온 냉각재의 증기화로 격납건물 압력 증가 등등의 진행 경위이다.
'확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건'의 의미는 다음과 같다.
확률론적 안전성 평가는 원전에 대해 전출력/정지저출력 그리고 내부/외부 사건으로 구분하여 평가한다. 중대사고 시나리오는 가장 보수적인(가장 피해의 정도가 클것으로 예상되는) 경우를 가정하고자 하는데 원전이 전출력으로 운전되고 있을 때가 정지또는 저출력 운전때보다 사고발생시 그 영향의 파급효과가 클 것으로 판단되기 때문에 1) 전출력 시의 경우를 고려하며, 2) 내부사건이라 함은 원전 내부에서 발생 할 수 있을거 라고 생각하는 임의의 사건들 (설비 가용성 불능, 오작동, 격납건물 내 대형배관 파단 등)을 포괄적으로 의미한다. 참고로 외부사건이라 함은 지진, 화재, 침수 등의 외부 자연재해에 의한 원전 사고를 의미하며, 이러한 사고들은 과도한 불확실성으로 인해 본 출원에서는 고려하지 않았다.
여기서 "전체사건에 대한 빈도 합의 90% 이상"은 원자력발전소 PSA 전출력 내부사건에서 노심손상을 유발할 수 있는 전체 사고경위 150~300개 중 전체 노심손상빈도에서 약 1% 이상을 차지하는 원자력발전소 호기별 약 10~30개 정도의 사고경위가 해당된다. 이러한 기준은 확률론적 안전성평가 결과를 실제 중대사고 분석에 반영하기 위한 현실적인 가정으로 원자력발전소 노심손상을 유발하는 사고경위를 충분히 반영하였다고 볼 수 있다. 이러한 과정을 통해 발생확률이 매우 낮은 다수의 시나리오가 배제된다.
"전체사건에 대한 빈도 합의 90% 이상"을 다시 설명하면, 노심손상이 발생할 빈도가 가장 큰 시나리오(사고경위)부터 내림차순으로 정리 후, 그 발생빈도를 누적 합을 확인하여 노심손상이 발생가능한 사고들 전체 대비 누적 빈도의 합이 90%이상이 되는 사고들만 추출하겠다는 의미이다.
추출의 기준인 90%는 이에 한정되지 않고, 85%, 88%, 92% 또는 95%등 다양하게 변형될 수 있다.
다음으로 발전소 손상상태(PDS)에 관한 제2선정기준에 의해 시나리오를 도출한다(S130). 제2선정기준은 SA 전출력 내부사건 발전소 손상상태 (PDS)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합의 90%이상 되는 것이다.
추출의 기준인 90%는 이에 한정되지 않고, 85%, 88%, 92% 또는 95%등 다양하게 변형될 수 있다.
여기서 "전체사건에 대한 빈도 합의 90% 이상"은 원자력발전소 PSA 전출력 내부사건에서 발전소 손상을 유발할 수 있는 전체 사고경위 약 1000~5000개 중 전체 발전소손상빈도에서 약 0.7% 이상을 차지하는 원자력발전소 호기별 약 20~50개 정도의 사고경위가 해당된다. 이러한 기준은 확률론적 안전성평가 결과를 실제 중대사고 분석에 반영하기 위한 현실적인 가정으로 원자력발전소 발전소 손상을 유발하는 사고경위를 충분히 반영하였다고 볼 수 있다.
다음으로 노심손상빈도(CDF)와 발전소 손상상태(PDS)를 모두 고려한 제3선정기준에 의해 시나리오를 도출한다(S140). 제3선정기준은 원자력 발전소 PSA 전출력 내부사건 CDF 및 PDS 누적빈도 합이 각각 90%이상인 것이다.
추출의 기준인 90%는 이에 한정되지 않고, 80%, 85%, 92% 또는 97%등 다양하게 변형될 수 있다.
여기서 "CDF 및 PDS 누적빈도 합이 각각 90%이상은 원자력발전소 PSA 전출력 내부사건에서 발전소 손상을 유발할 수 있는 전체 사고경위 약 1000~5000개 중 전체 노심손상빈도 및 발전소손상빈도 약 1.0% 이상을 차지하는 원자력발전소 호기별 약 30~100개 정도의 사고경위가 해당된다. 이러한 기준은 확률론적 안전성평가 결과를 실제 중대사고 분석에 반영하기 위한 현실적인 가정으로 원자력발전소 노심 손상 및 발전소 손상을 유발하는 사고경위를 충분히 반영하였다고 볼 수 있다.
마지막으로 선택에 따른 중대사고 시나리오 평가 시나리오를 최종선정한다(S150).
선정된 시나리오는 다음과 같이 활용된다.
선정 시나리오 대로 중대사고 종합분석 평가 수행(중대사고 종합분석 전산 프로그램 사용)한다. 중대사고 시 격납건물 내 열수력 거동 확인(격납건물 내 유체의 온도, 압력, 기체 조성 및 거동에 대한 정보 확인)하고, 중대사고 시 격납건물 내 열수력 조건 하에서의 격납건물 구조적 건전성 여부 확인 /평가를 수행한다.
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 확률론적 안전성 평가를 이용한 원자력발전소 중대사고 평가 시나리오 선정 방법에 있어서,
    원자력 발전소 중대사고 대처설비의 현황을 검토하는 단계;
    확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도에 관한 제1선정기준으로 시나리오를 도출하는 제1도출 단계;
    확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 발전소 손상상태에 관한 제2선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제2도출 단계;
    확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도와 발전소 손상상태를 모두 고려하는 제3선정 기준으로 시나리오를 도출하는 제3도출 단계;
    상기 제1도출, 제2도출 및 제3도출에서 도출된 시나리오로부터 최종 시나리오를 선정하는 단계를 포함하며,
    제1선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도(CDF)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합이 일정 값 이상인 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제2선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 발전소 손상상태(PDS)가 큰 순서로 누적된 빈도의 합이 전체사건에 대한 빈도합이 일정값 이상인 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제3선정기준은 상기 확률론적 안전성 평가 전출력 내부사건에서 노심손상빈도 및 발전소 손상상태의 누적빈도 합이 각각 일정값 이상인 방법.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일정값은 90%인 방법.
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