KR20160086082A - 원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법 - Google Patents

원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 원자력 발전소 보호계통은 외부로부터 입력된 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부에 대해 판단하는 플랫폼, 상기 플랫폼은 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하는 제1플랫폼 및 상기 제1플랫폼과 다른 소프트웨어를 가지는 제2플랫폼을 포함한다; 원자력 발전소 안전기능을 수행하는 안전기능수행부를 포함하며, 상기 안전기능수행부는 상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼의 출력신호를 OR gate 처리한 결과에 기초하여 안전기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법{Protection system for nuclear plant and Method of operating protection system for nuclear plant}
본 발명은 원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법에 관한 것이다.
원자력 발전소에서 발전소 보호계통(PPS; Plant Protection System)은 사고나 예상운전 사건의 결과를 허용치 이내로 제한하기 위해 설치된 중요한 계통이다. 발전소보호계통은 원자로 정지 기능을 수행하는 설비(RPS: Reactor Protection System)와 공학적 안전설비 작동 기능을 수행하는 설비(ESF-CCS: Engineered Safety Feature-Component Control System)를 포함한다. 발전소 보호계통은 선정된 안전관련 발전소 인자들을 계속 감시하여 이 인자들이 기 설정된 값에 도달하면 자동적으로 보호계통이 동작되도록 되어있다.
최근 사용되는 디지털 기반의 발전소 보호계통은, 소프트웨어의 설계오류로 인한 공통유형고장(CCF; Common Cause Failure)에 대한 가능성이 존재하는 문제점이 있다. 설계기준사고가 발생한 경우, 발전소보호계통은 자동으로 동작하며 발전소를 안전하게 정지(Trip)시킬 수 있도록 정지 신호를 발생시킨다. 이 경우, 필요하다면 공학적 안전설비를 자동 동작시켜야 한다.
하지만, 종래의 원자로보호계통을 구성하고 있는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC ; Programmable Logic Controller) 플랫폼은 동일한 CPU 보드, I/O 보드, 운영시스템 및 보호로직을 이용하여 원자로 정지 기능과 공학적 안전 설비 작동 기능을 구현한다. 이 경우. 시스템의 소프트웨어에 고장을 일으킬 수 있는 공통원인고장(Common Cause Failure) 요소가 내재되어 있어 공통유형고장으로 프로그래머블 로직 컨트롤러 플랫폼(Platform) 전체가 동시에 사용할 수 없는 상황이 생기는 문제점이 있다.
또한 기존 원자력 발전소는 공통유형고장으로 인해 발전소보호계통의 안전기능이 자동적으로 수행되지 않을 경우를 대비하여 다양성을 만족시키는 설계로서, 비안전 계통으로 구성된 다양성보호계통(Diverse Protection System), 운전원에게 필요한 정보를 확인할 수 있도록 정보를 표시하는 운전수단인 다양성지시계통(Diverse Indication System), 및 다양성 수동작동스위치(DMA)를 설치해야 하는 문제가 있다.이들 계통은 비안전계통이며 원자로보호계통의 안전기능이 자동적으로 수행되지 않을 경우를 대비한 최소한의 기능만을 수행하게 된다.
일본 공개 제2010-249559호(2010년 11월 4일 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 공통유형고장에 의한 문제를 배제할 수 있는 원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 목적은 원자력 발전소 보호계통에 있어서, 외부로부터 입력된 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부에 대해 판단하는 플랫폼, 상기 플랫폼은 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하는 제1플랫폼 및 상기 제1플랫폼과 다른 소프트웨어를 가지는 제2플랫폼을 포함한다; 원자력 발전소 안전기능을 수행하는 안전기능수행부를 포함하며, 상기 안전기능수행부는 상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼의 출력신호를 OR gate 처리한 결과에 기초하여 안전기능을 수행하는 것에 의해 달성된다.
상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼 중 어느 하나는 다른 하나의 공통유형고장(CCF)에 영향받지 않을 수 있다.
상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함할 수 있다.
상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 원자력 발전소 보호계통에 있어서, 서로 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하고, 다른 플랫폼의 공통유형고장에 영향받지 않는 적어도 2개의 플랫폼과; 상기 플랫폼 중 적어도 어느 하나의 플랫폼에서 안전기능수행이 필요한 것으로 판단되면 안전기능을 수행하는 안전기능수행부를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 각 플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함할 수 있다.
상기 각 플랫폼에는 안전관련 데이터가 입력되고, 상기 각 플랫폼은 상기 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부를 판단하며, 상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 원자력 발전소 보호계통의 운전방법에 있어서, 외부로부터 입력된 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부에 대해 판단하는 단계; 상기 안전기능수행여부에 대한 판단 결과에 기초하여 원자력 발전소 안전기능을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 안전기능수행여부 판단은 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하는 제1플랫폼 및 상기 제1플랫폼과 다른 소프트웨어를 가지는 제2플랫폼을 이용하여 수행하며, 상기 안전기능수행은 상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼의 출력신호를 OR gate 처리한 결과에 기초하여 수행되는 것에 의해 달성된다.
상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼 중 어느 하나는 다른 하나의 공통유형고장(CCF)에 영향받지 않을 수 있다.
상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함할 수 있다.
상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 공통유형고장에 의한 문제를 배제할 수 있는 원자력 발전소 보호계통과 원자력 발전소 보호계통의 운전방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 원자력 발전소 보호계통을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 원자력 발전소 보호계통의 운전방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 원자력 발전소 보호계통을 나타낸 것이다.
원자력 발전소 보호계통(1)은 플랫폼(11, 12)과 안전기능수행부(21, 22)를 포함한다. 플랫폼(11, 12)은 제1플랫폼(11)과 제2플랫폼(12)으로 이루어져 있으며, 안전기능수행부(21, 22)는 공학적 안전설비 작동장치(21)와 원자로 정지기능수행장치(22)로 이루어져 있다.
플랫폼(11, 12)은 외부로부터 안전관련 데이터를 입력받고, 이를 기초로 안전기능수행부(21, 22)가 안전기능을 수행할지 여부에 대한 신호를 생성한다. 더 구체적으로는 플랫폼(11, 12)은 공학적 안전설비 개시 신호 및/또는 원자로 정지기능 개시 신호를 생성한다.
플랫폼(11, 12)에 입력되는 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통(ENFMS)의 데이터 및 노심보호계산기계통(CPCS)의 데이터로 이루어져 있다.
여기서 제1플랫폼(11)과 제2플랫폼(12)은 어느 하나의 공통유형고장이 다른 하나에 영향을 주지 않도록 마련되어 있다. 즉 제1플랫폼(11)에 공통유형고장이 발생하여도 제2플랫폼(12)은 이에 영향받지 않고 정상적으로 공학적 안전설비 개시 신호 및/또는 원자로 정지기능 개시 신호를 생성한다. 공통유형고장이 서로 영향을 주지 않도록 양 플랫폼(11, 12)은 다른 소프트웨어를 사용할 수 있다.
구체적으로는 제1플랫폼(11)은 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC, Programmable Logic Controller)로 마련되고 제2플랫폼(12)은 현장 프로그래머블 로직 컨트롤러(FPGA, Field Programmable Logic Controller)로 이루어져 있을 수 있다. 이에 의해 플랫폼(11, 12)이 독립적 및 이중으로 구성된다.
제1플랫폼(11)과 제2플랫폼(12)은 동일한 개수의 채널을 가지며, 실시예에서는 각각 4개의 채널을 가지고 있다.
안전기능수행부(21, 22)는 플랫폼(11, 12)이 판단한 안전기능수행여부에 기초하여 안전기능을 수행하는데, 양 플랫폼(11, 12)에서 도출된 판단(개시 신호)을 OR gate로 처리하여 안전기능을 수행한다. 즉 플랫폼(11, 12) 중 어느 하나에서만이라도 안정기능수행이 필요한 것으로 판단되면 안전기능수행부(21, 22)는 안전기능을 수행하는 것이다.
이에 따라 어느 하나의 플랫폼(11, 12)에 오류가 발생해도 정상적으로 작동하는 다른 하나에 의해 안전기능을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 설명한 바와 같이 두 개의 플랫폼(11, 12)은 공통유형고장에 대해 독립적이기 때문에 모두 오류가 발생하는 것이 원천적으로 방지된다.
한편 본 발명에 따르면 안전기능 수행의 신뢰도가 매우 높으므로 기존에 필요했던 다양성보호계통(Diverse Protection System), 운전수단인 다양성지시계통(Diverse Indication System) 및 다양성 수동작동스위치(DMA)을 설치하지 않아도 무방한 효과가 있다.
이상 설명한 보호계통은 다양하게 변형가능하다. 다른 실시예에서는 플랫폼이 3개 이상으로 이루어질 수 있다. 이 경우 안전기능 수행의 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다. 외부로부터 입력되는 안전관련 데이터는 원자력 발전소 타입 등에 따라 변경될 수 있으며, 채널 개수도 변경될 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 원자력 발전소 보호계통의 운전방법을 설명한다.
도 2은 본 발명에 따른 원자력 발전소 보호계통의 운전방법을 나타낸 것이다.
먼저, 플랫폼(11, 12)이 외부로부터 안전관련 데이터를 입력받는다(S100). 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통(ENFMS)의 데이터 및 노심보호계산기계통(CPCS)의 데이터로 이루어져 있다.
플랫폼(11, 12)은 입력된 안전관련 데이터를 이용하여 이를 기초로 안전기능수행부(21, 22)가 안전기능을 수행할지 여부를 판단한다(S200). 더 구체적으로는 플랫폼(11, 12)은 공학적 안전설비 개시 신호 및/또는 원자로 정지기능 개시 신호를 생성한다.
이 단계에서 제1플랫폼(11)과 제2플랫폼(12)은 어느 하나의 공통유형고장이 다른 하나에 영향을 주지 않도록 마련되어 있다. 즉 제1플랫폼(11)에 공통유형고장이 발생하여도 제2플랫폼(12)은 이에 영향받지 않고 정상적으로 공학적 안전설비 개시 신호 및/또는 원자로 정지기능 개시 신호를 생성한다. 공통유형고장이 서로 영향을 주지 않도록 양 플랫폼(11, 12)은 다른 소프트웨어를 사용할 수 있다.
구체적으로는 제1플랫폼(11)은 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC, Programmable Logic Controller)로 마련되고 제2플랫폼(12)은 현장 프로그래머블 로직 컨트롤러(FPGA, Field Programmable Logic Controller)로 이루어져 있을 수 있다. 이에 의해 플랫폼(11, 12)이 독립적 및 이중으로 구성된다.
플랫폼(11, 12)으로부터 안전기능수행여부에 대해 신호가 발생하면 OR gate를 이용하여 안전기능수행여부를 결정한다(S300). OR gate를 이용하여 논리계산을 하기 때문에 플랫폼(11, 12) 중 어느 하나에서만이라도 안정기능수행이 필요한 것으로 판단되면 안전기능수행부(21, 22)는 안전기능을 수행하는 것이다. 이에 따라 어느 하나의 플랫폼(11, 12)에 오류가 발생해도 정상적으로 작동하는 다른 하나에 의해 안전기능을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한 설명한 바와 같이 두 개의 플랫폼(11, 12)은 공통유형고장에 대해 독립적이기 때문에 모두 오류가 발생하는 것이 원천적으로 방지된다.
안전기능수행을 하는 것으로 결정되면 안전기능수행부(21, 22)에 의해 안전기능이 수행된다. 안전기능은 공학적 안전설비 작동장치(21) 및/또는 원자로 정지기능수행장치(22)에 의해 수행될 수 있다.
이상 설명한 원전이상상태 자동통보방법의 구체적인 사항 및 변형예는 보호계통에 관하여 설명한 내용이 적용될 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 원자력 발전소 보호계통에 있어서,
    외부로부터 입력된 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부에 대해 판단하는 플랫폼, 상기 플랫폼은 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하는 제1플랫폼 및 상기 제1플랫폼과 다른 소프트웨어를 가지는 제2플랫폼을 포함한다;
    원자력 발전소 안전기능을 수행하는 안전기능수행부를 포함하며,
    상기 안전기능수행부는 상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼의 출력신호를 OR gate 처리한 결과에 기초하여 안전기능을 수행하는 원자력 발전소 보호계통.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼 중 어느 하나는 다른 하나의 공통유형고장(CCF)에 영향받지 않는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  6. 원자력 발전소 보호계통에 있어서,
    서로 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하고, 다른 플랫폼의 공통유형고장에 영향받지 않는 적어도 2개의 플랫폼과;
    상기 플랫폼 중 적어도 어느 하나의 플랫폼에서 안전기능수행이 필요한 것으로 판단되면 안전기능을 수행하는 안전기능수행부를 포함하는 원자력 발전소 보호계통.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각 플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 각 플랫폼에는 안전관련 데이터가 입력되고, 상기 각 플랫폼은 상기 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부를 판단하며, 상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통.
  10. 원자력 발전소 보호계통의 운전방법에 있어서,
    외부로부터 입력된 안전관련 데이터에 기초하여 안전기능수행여부에 대해 판단하는 단계;
    상기 안전기능수행여부에 대한 판단 결과에 기초하여 원자력 발전소 안전기능을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 안전기능수행여부 판단은 독립적으로 안전기능수행여부를 판단하는 제1플랫폼 및 상기 제1플랫폼과 다른 소프트웨어를 가지는 제2플랫폼을 이용하여 수행하며,
    상기 안전기능수행은 상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼의 출력신호를 OR gate 처리한 결과에 기초하여 수행되는 원자력 발전소 보호계통의 운전방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼 중 어느 하나는 다른 하나의 공통유형고장(CCF)에 영향받지 않는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통의 운전방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안전기능수행부는 공학적 안전설비 작동 장치와 원자로 정지기능수행 장치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통의 운전방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1플랫폼과 상기 제2플랫폼은 동일한 개수의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통의 운전방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 안전관련 데이터는 안전센서의 측정데이터, 노외중성자속감지계통의 데이터 및 노심보호계산기계통의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 보호계통의 운전방법.
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