KR20210098111A - Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for Station Black Out in CANDU - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for severe accident sensitivity assessment on a power loss accident of a heavy-water reactor, to assess sensitivity due to a power loss accident with a high frequency of core damage. The present invention provides a method for severe accident sensitivity assessment on a power loss accident of a heavy-water reactor, to provide a method for assessing the effect of safety system operation and non-operation on the development of a serious accident caused by a power loss accident with a high frequency of core damage. The method for severe accident sensitivity assessment on a power loss accident of a heavy-water reactor includes the steps of: (a) setting initial condition for a safety system; (b) checking a pressure signal; (c) losing coolant due to increased pressure; (d) outputting the state of a moderator cooling system; and (e) outputting the state of damage progress.

Description

중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법{Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for Station Black Out in CANDU}Analysis Methodologies of Severe Accident Sensitivity Assesment for Station Black Out in CANDU}

본 발명은 중수로 노심손상빈도가 큰 전원상실사고에 의한 영향을 평가하기 위한 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the impact of a serious accident of a heavy water reactor power loss accident for evaluating the effect of a power loss accident with a high frequency of heavy water core damage.

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 Application Laid-Open No. 2017-0016588, a radioactive information confirmation unit that checks whether radioactive material is leaked, a main area in which any one or more systems that can leak radioactive material exist, and a nuclear power plant shutdown It includes a zone classification part that classifies it as a hazardous zone where there is one or more systems that must be defended so that the initial event, which is all abnormal events that causes, can be resolved, and a major zone analysis part that analyzes through the faulty tree.

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 전원상실사고에 의한 중대사고 진전에 대해 안전계통 작동, 비작동 영향 평가 결과가 없다는 점에 문제가 있다.The heavy water reactor serious accident evaluation code is implemented by ISAAC (Integrated Severe Accident Analysis code for CANDU plants), which was developed by KAERI/FAI in 1995, and was modeled by reflecting the CANDU characteristics based on the severe accident analysis code (MAAP4). Although there is a right to use, there is a problem in that there are no safety system operation or non-operational impact evaluation results for the development of serious accidents caused by power loss accidents 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 전원상실사고에 의한 영향을 평가하기 위한 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법을 연구 개발할 필요가 있다.This impact evaluation is an additional evaluation item for continuous operation of Wolsong Unit 1, which was evaluated to supplement Probabilistic Safety Assessment (PSA). It is necessary to research and develop a method for evaluating the impact of a heavy water power loss accident in order to evaluate the impact of the loss accident.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노심손상빈도가 큰 전원상실사고에 의한 중대사고 진전에 대해 안전계통 작동, 비작동 영향 평가 방법을 제공하기 위한 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention is intended to solve the above problems, and the method for evaluating the impact of a heavy water reactor power loss accident to provide a safety system operation and non-operation impact evaluation method for the development of a serious accident caused by a power loss accident with a high frequency of core damage The purpose is to provide

본 발명은 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법에 있어서, a) 상기 중수로 전원상실사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 단계; b) 상기 중수로 전원상실사고로 인한 증기발생기의 일차측 압력이 증가하면 설정시간별 원자로 건물 파손 발생신호 생성 또는 증기발생기 급수 중단으로 인한 증기발생기 이차측 냉각수 감소신호를 생성하는 압력신호 확인단계; c) 상기 증기발생기의 일차측 압력 증가로 인해 액체방출밸브와 탈기 응축기를 통한 냉각재 상실로 노심이 노출되는 단계; d) 상기 증기발생기의 일차측에서 수평 연료관으로부터의 열전달에 의한 감속재 온도가 증가하면 감속재 냉각계통이 미작동되는 것으로 감속재 냉각계통 상태를 출력하는 단계; 및 e) 상기 증기발생기의 일차계통의 과압 임계치에 도달하면 수평 연료관이 손상되면서 칼란드리아 파열판이 손상되고, 칼란드리아 내 노심손상이 진행되는 것으로 손상 진행 상태를 출력하는 단계;를 포함한다.The present invention provides a method for evaluating the impact of a serious accident in a heavy water power loss accident, comprising the steps of: a) setting initial conditions for a safety system in the case of the heavy water power loss accident; b) when the pressure on the primary side of the steam generator increases due to the power loss accident in the heavy water reactor, generating a signal for generating a damage to the reactor building for each set time or generating a decrease signal for the cooling water on the secondary side of the steam generator due to interruption of water supply to the steam generator; c) exposing the core to loss of coolant through a liquid discharge valve and a degassing condenser due to an increase in the pressure on the primary side of the steam generator; d) outputting the moderator cooling system status as the moderator cooling system is not operating when the temperature of the moderator increases due to heat transfer from the horizontal fuel pipe at the primary side of the steam generator; And e) when the overpressure threshold of the primary system of the steam generator is reached, the horizontal fuel pipe is damaged, the calandria rupture disk is damaged, and the calandria rupture disk is damaged, and the damage progress state is output as the inner core damage progresses.

바람직하게 상기 b) 단계의 압력신호 확인단계는 제1 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부에 위치한 급수 배관 파단에 의한 증기 과압으로 인한 급수 배관 파단 상태신호를 출력하는 단계;를 포함한다.Preferably, the step of confirming the pressure signal in step b) is outputting a state signal of a breakage of the water supply pipe due to steam overpressure due to the breakage of the water supply pipe located inside the reactor building when the nuclear reactor building damage occurrence signal is generated at a first set time; include

바람직하게 b) 단계의 압력신호 확인단계는 제2 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부 또는 외부에 위치한 주증기 배관 파단에 의해 증기 과압으로 주증기 배관 파단 상태신호를 출력하는 단계;를 포함한다.Preferably, the step of confirming the pressure signal of step b) is a step of outputting a state signal for breaking the main steam pipe by steam overpressure by breaking the main steam pipe located inside or outside the nuclear reactor building when the nuclear reactor building damage occurrence signal is generated at the second set time includes ;

바람직하게 a) 단계는 상기 안전계통 초기 조건을 설정시, 안전계통 중 살수계통이 미작동으로 설정하고 원자로 건물 파손 압력을 상기 안전계통 초기 조건보다 높게 설정하여 상기 b) 단계에서 원자로 건물 압력거동을 산출하는 단계;를 포함한다.Preferably, in step a), when the initial condition of the safety system is set, the water spray system among the safety system is set to non-operation, and the reactor building damage pressure is set higher than the initial condition of the safety system, so that the reactor building pressure behavior in step b) is Calculating; includes.

바람직하게 b) 단계에서의 이차측 냉각수 감소신호가 발생되는 시점에 상기 안전계통 중, 증기발생기를 이용한 급속냉각을 실시하고 살수 탱크 냉각수를 증기발생기 냉각수로 이용하는 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 일정기간 지연되는 단계;를 포함한다.Preferably, when the secondary side cooling water reduction signal in step b) is generated, in the safety system, when rapid cooling using a steam generator is performed and the spray tank cooling water is used as the steam generator coolant, the damage progressed in step e) is delayed for at least a certain period of time.

바람직하게 안전계통 초기 조건 설정시, 종단차폐 냉각계통이 가용한 경우에 적어도 원자로 건물 파손 또는 칼란드리아 파손에 대한 영향이 미손상 상태로 출력되는 단계;를 포함한다.Preferably, when setting the initial condition of the safety system, when the terminal shielding cooling system is available, the step of outputting in an undamaged state at least the effect on the reactor building damage or calandria damage is included.

바람직하게 안전계통 초기 조건 설정시, 압력관 파손시 벨로우즈 파단을 가정하고 고압 안전주입과 중압 안전주입을 활용한 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 3 내지 5 시간 지연되는 단계;를 포함한다.Preferably, when setting the initial condition of the safety system, assuming that the bellows breaks when the pressure tube is damaged and high-pressure safety injection and medium-pressure safety injection are used, the damage progress state in step e) is delayed for at least 3 to 5 hours; includes; .

바람직하게 제 a) 단계는 안전계통 초기 조건을 안전계통인 증기발생기 급수계통과 칼란드리아를 포함한 주요 계통의 냉각장치가 작동되지 않는 초기 조건으로 설정하는 단계;를 포함한다.Preferably, step a) includes setting the initial condition of the safety system to an initial condition in which the cooling system of the main system, including the steam generator water supply system and calandria, which are safety systems, does not operate.

본 발명에 따르면, 중수로 전원상실사고 후, 중대사고로 진전시 안전계통 동작, 비동작에 대한 원자로 건물 압력, 수소농도, 연료관 용융, 칼란드리아관 손상 등의 영향을 파악함으로써 중대사고 완화 지침에 반영할 수 있고, 월성1호기 계속운전 인허가시 평가 제출하여 인허가에 기여할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, after a heavy water power loss accident, the safety system operation and non-operation in the event of a power loss accident are identified by understanding the effects of reactor building pressure, hydrogen concentration, fuel pipe melting, calandria pipe damage, etc. It can be reflected, and it has the effect of contributing to the approval and approval by submitting the evaluation when the Wolseong Unit 1 continuous operation permit is granted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가를 위한 중수로형 원전을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가를 위한 냉각재 계통의 Loop를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가시스템을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 원자로 냉각재 계통의 사고 진행에 따른 원자로 냉각재 계통의 압력 거동을 나타낸 예시도이다.
도 6은 원자로 냉각재 계통의 냉각수량의 변화를 나타낸 예시도이다.
도 7은 원자로 냉각재 계통인 Loop 1과 Loop 2의 증기발생기 이차측 압력을 나타낸 예시도이다.
도 8은 증기 발생기의 수위를 나타낸 예시도이다.
도 9는 노심에서의 최고 연료봉 온도를 나타낸 예시도이다.
도 10은 연료관에서 칼란드리아로의 용융물 이송을 나타낸 예시도이다.
도 11과 도 12는 칼란드리아의 감속재량과 원자로 격실에서의 냉각수량을 나타낸 예시도이다.
도 13은 원자로 건물 압력변화를 나타낸 예시도이다.
도 14와 도 15는 불활성기체와 CsI 및 CsOH의 원자로건물 외부 방출율을 나타낸다.
도 16은 칼란드리아 내부 및 MCCI(Molten Core Concrete Interaction)에 의해서 발생하는 수소의 양을 나타낸 예시도이다.
도 17은 PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)에 의해서 제거되는 수소의 양을 나타낸 예시도이다.
도 18은 원자로건물 보일러실의 수소 몰 비율을 나타낸 예시도이다.
1 is an exemplary diagram illustrating a heavy water reactor type nuclear power plant for evaluating the impact of a serious accident of a heavy water reactor power loss accident according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram illustrating a loop of a coolant system for evaluation of the impact of a serious accident in a heavy water power loss accident according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exemplary view showing a serious accident impact evaluation system of the power loss accident in heavy water according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for evaluating a serious accident impact of a heavy water power loss accident according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view illustrating a pressure behavior of the reactor coolant system according to the progress of an accident in the reactor coolant system.
6 is an exemplary view showing a change in the amount of cooling water in the reactor coolant system.
7 is an exemplary view showing the secondary side pressure of the steam generator of Loop 1 and Loop 2, which are reactor coolant systems.
8 is an exemplary view showing the water level of the steam generator.
9 is an exemplary view showing the maximum fuel rod temperature in the core.
10 is an exemplary view showing the transfer of the melt from the fuel pipe to the calandria.
11 and 12 are exemplary views showing the amount of moderator in calandria and the amount of cooling water in the reactor compartment.
13 is an exemplary view illustrating a pressure change in a nuclear reactor building.
14 and 15 show the emission rates of the inert gas and CsI and CsOH outside the reactor building.
16 is an exemplary view showing the amount of hydrogen generated by the inside of calandria and MCCI (Molten Core Concrete Interaction).
17 is an exemplary view showing the amount of hydrogen removed by PAR (Passive Autocatalytic Recombiner).
18 is an exemplary view showing a hydrogen mole ratio 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 well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist 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 FIG. 1 , the heavy water reactor has 380 Pressure Tubes in a Large calandria vessel surrounds fuel channels 20 and an End Shield 30 ( 10) is installed horizontally like the Calandria Tube, and fueling machines attach to individual fuel channels (40) if necessary. could develop into an accident. As shown in FIG. 2 , the coolant system of a heavy water reactor type nuclear power plant consists of two loops, and it is possible to isolate in case of an accident, thereby minimizing an accident.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가시스템을 나타낸 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가시스템(1)은 안전계통 설정부(110), 압력신호 확인부(120), 처리부(130), 감속재 냉각계통 상태 출력부(140), 손상 진행상태 출력부(150), 제어부(160)를 포함한다.3 is a block diagram illustrating a system for evaluating the impact of a serious accident of a heavy water power loss accident according to an embodiment of the present invention. 3, the serious accident impact evaluation system 1 of the heavy water power loss accident includes a safety system setting unit 110, a pressure signal confirmation unit 120, a processing unit 130, a moderator cooling system state output unit ( 140 ), a damage progress state output unit 150 , and a control unit 160 .

안전계통 설정부(110)는 중수로 전원상실사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 구성이다. 여기서 안전계통 초기 조건은 발전소 정전사고에서는 전원과 관련된 모든 계통이 상실되므로 증기발생기 급수계통과 칼란드리아를 포함한 주요 계통의 냉각장치, 즉 비상 노심냉각계통, 감속재 냉각계통, 종단차폐 냉각계통, 지역공기 냉각기 등이 작동되지 않아 결국 노심이 손상되는 사고조건으로 설정한다. 즉, 안전계통인 증기발생기 급수계통과 칼란드리아를 포함한 주요 계통의 냉각장치, 즉 비상 노심냉각계통, 감속재 냉각계통, 종단차폐 냉각계통, 지역공기 냉각기 등이 작동되지 않는 초기 조건을 말한다. 이러한 초기 조건에서, 원자로 냉각재계통의 액체방출밸브(LRV,Liquid Relief Valve)는 fail-open 형태의 밸브이므로 일단 열리면 닫히지 않으며, 이차계통의 압력이 높아지면 주증기 안전밸브는 설정 압력에서 여닫히는 것으로 가정하였다. 기본 사고에서는 운전원 회복 조치를 고려하지 않았으며, 다만 원자로 정지는 성공하고, 원자로 건물 살수계통의 밸브는 배터리에 의해 작동되므로 정전사고임에도 불구하고 작동하며, 피동계통인 피동수소 재결합기도 작동하는 것으로 가정하였다.The safety system setting unit 110 is configured to set the initial condition of the safety system in case of a power loss accident in heavy water. Here, the initial condition of the safety system is that all power-related systems are lost in a power plant blackout accident, so the cooling system of the main systems including the steam generator water supply system and calandria, that is, the emergency core cooling system, the moderator cooling system, the terminal shielding cooling system, and the local air It is set as an accident condition in which the core is eventually damaged because the cooler does not work. That is, it refers to the initial condition in which the cooling devices of the main systems including the safety system, the steam generator water supply system and the calandria, that is, the emergency core cooling system, the moderator cooling system, the end-shielding cooling system, the local air cooler, etc. do not operate. Under these initial conditions, the liquid relief valve (LRV) of the reactor coolant system is a fail-open type valve, so it does not close once opened. assumed. In the basic accident, recovery measures for the operator were not considered, however, it is assumed that the reactor shutdown is successful, the valve of the reactor building water supply system is operated by the battery, so it operates despite a power outage, and the passive hydrogen recombiner, which is a passive system, also operates. did.

압력신호 확인부(120)는 중수로 전원상실사고로 인한 증기발생기의 일차측 압력이 증가하면 설정시간별 원자로 건물 파손 발생신호 생성 또는 증기발생기 급수 중단으로 인한 증기발생기 이차측 냉각수 감소신호를 생성하는 구성이다.The pressure signal confirmation unit 120 generates a signal for generating a signal for generating damage to the reactor building for each set time when the pressure on the primary side of the steam generator is increased due to a power loss accident with heavy water or a decrease signal for cooling water on the secondary side of the steam generator due to interruption of water supply to the steam generator. .

처리부(130)는 증기발생기의 일차측 압력 증가로 인해 액체방출밸브와 탈기 응축기를 통한 냉각재 상실로 노심이 노출된다.The processing unit 130 exposes the core to the loss of coolant through the liquid discharge valve and the degassing condenser due to an increase in the pressure on the primary side of the steam generator.

감속재 냉각계통 상태 출력부(140)는 증기발생기의 일차측에서 수평 연료관으로부터의 열전달에 의한 감속재 온도가 증가하면 감속재 냉각계통이 미작동되는 것으로 감속재 냉각계통 상태를 출력하는 구성이다.The moderator cooling system status output unit 140 is configured to output the moderator cooling system status as the moderator cooling system is not operated when the moderator temperature increases due to heat transfer from the horizontal fuel pipe at the primary side of the steam generator.

손상 진행상태 출력부(150)는 증기발생기의 일차계통의 과압 임계치에 도달하면 수평 연료관이 손상되면서 칼란드리아 파열판이 손상되고, 칼란드리아 내 감속재의 열적 여유도 및 수위 감소로 노심손상이 진행되는 것으로 손상 진행 상태를 출력하는 구성이다.When the damage progress state output unit 150 reaches the overpressure threshold of the primary system of the steam generator, the horizontal fuel pipe is damaged and the calandria rupture disk is damaged, and the core damage proceeds due to the decrease in the thermal margin and water level of the moderator in the calandria. This is a configuration that outputs the damage progress status.

제어부(160)는 위에서 언급한 구성들을 제어하는 구성으로, 이러한 제어부로 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법을 설명하면 다음과 같다.The control unit 160 is a component for controlling the above-mentioned components, and a method for evaluating the impact of a serious accident of a heavy water power loss accident with this control unit will be described as follows.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for evaluating a serious accident impact of a heavy water power loss accident according to an embodiment of the present invention.

먼저 제어부는 중수로 전원상실사고 시 안전계통 초기 조건을 설정한다(a). 다음으로 중수로 전원상실사고로 인한 증기발생기의 일차측 압력이 증가하면 설정시간별 원자로 건물 파손 발생신호 생성 또는 증기발생기 급수 중단으로 인한 증기발생기 이차측 냉각수 감소신호를 생성하는 압력신호 확인단계(b), 다음으로 증기발생기의 일차측 압력 증가로 인해 액체방출밸브와 탈기 응축기를 통한 냉각재 상실로 노심이 노출되는 단계(c), 다음으로 증기발생기의 일차측에서 수평 연료관으로부터의 열전달에 의한 감속재 온도가 증가하면 감속재 냉각계통이 미작동되는 것으로 감속재 냉각계통 상태를 출력하는 단계(d), 다음으로 증기발생기의 일차계통의 과압 임계치에 도달하면 수평 연료관이 손상되면서 칼란드리아 파열판이 손상되고, 칼란드리아 내 노심손상이 진행되는 것으로 손상 진행 상태를 출력하는 단계(e)에 이른다.First, the control unit sets the initial condition of the safety system in case of a power loss accident in heavy water (a). Next, when the pressure on the primary side of the steam generator increases due to power loss accident with heavy water, it generates a signal to generate a signal for damage to the reactor building for each set time or a decrease signal for the cooling water on the secondary side of the steam generator due to interruption of water supply to the steam generator. Step (b), Next, the core is exposed due to the loss of coolant through the liquid discharge valve and the degassing condenser due to the increase in the pressure on the primary side of the steam generator (c), and then the moderator temperature by heat transfer from the horizontal fuel pipe at the primary side of the steam generator is Step (d) of outputting the moderator cooling system status as the moderator cooling system is not working if it increases. Next, when the overpressure threshold of the primary system of the steam generator is reached, the horizontal fuel pipe is damaged, the calandria rupture disk is damaged, and the calandria As the inner core damage progresses, the step (e) of outputting the damage progress status is reached.

여기서, 제어부는 b) 단계의 압력신호 확인단계에서, 제1 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부에 위치한 급수 배관 파단에 의한 증기 과압으로 인한 급수 배관 파단 상태신호를 출력한다.Here, in the pressure signal confirmation step of step b), when the nuclear reactor building damage occurrence signal is generated at the first set time, the control unit outputs a water supply pipe breakage state signal due to steam overpressure due to the breakage of the water supply pipe located inside the reactor building.

또한 제어부는 b) 단계의 압력신호 확인단계에서, 제2 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부 또는 외부에 위치한 주증기 배관 파단에 의한 증기 과압으로 인한 주증기 배관 파단 상태신호를 출력한다.In addition, in the pressure signal confirmation step of step b), when generating the reactor building damage occurrence signal at the second set time, the control unit generates the main steam pipe breakage status signal due to steam overpressure caused by the breakage of the main steam pipe located inside or outside the reactor building. print out

또한 제어부는 a) 단계에서, 상기 안전계통 초기 조건을 설정시, 안전계통 중 살수계통이 미작동으로 설정하고 원자로 건물 파손 압력을 상기 안전계통 초기 조건보다 높게 설정하여 상기 b) 단계에서 원자로 건물 압력거동을 산출한다.In addition, in step a), when the initial condition of the safety system is set, the control unit sets the spray system in the safety system as non-operational and sets the reactor building damage pressure higher than the initial condition of the safety system to set the reactor building pressure in step b). Calculate the behavior

또한 제어부는 b) 단계에서의 이차측 냉각수 감소신호가 발생되는 시점에 상기 안전계통 중, 증기발생기를 이용한 급속냉각을 실시하고 살수 탱크 냉각수를 증기발생기 냉각수로 이용하는 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 약 3일 이상 지연되는 것으로 나타난다.In addition, the control unit performs rapid cooling using a steam generator in the safety system at the time when the secondary-side coolant reduction signal in step b) is generated, and when the water spray tank coolant is used as the steam generator coolant, damage proceeds in step e) The condition appears to be delayed for at least about 3 days or more.

또한 제어부는 안전계통 초기 조건 설정시, 종단차폐 냉각계통이 가용한 경우에 적어도 원자로 건물 파손 또는 칼란드리아 파손에 대한 영향이 미손상 상태로 출력된다.In addition, when the initial condition of the safety system is set, the control unit outputs at least the effect of damage to the reactor building or calandria in an undamaged state when the terminal shielding cooling system is available.

또한 제어부는 안전계통 초기 조건 설정시, 압력관 파손시 벨로우즈 파단을 가정하고 고압 안전주입과 중압 안전주입을 활용한 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 약 3 내지 5 시간 지연되는 것으로 나타난다.In addition, when the control unit sets the initial conditions for the safety system, assuming that the bellows is broken when the pressure tube is damaged, and when high-pressure safety injection and medium-pressure safety injection are used, the damage progress state in step e) is delayed for at least about 3 to 5 hours.

이하, 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법에 대한 상세한 설명을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a detailed description of a method for evaluating the impact of a heavy water power loss accident will be described with reference to the accompanying drawings.

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.A serious accident analysis code used in the present invention will be described as follows. The ISAAC code was used to simulate a serious accident at Wolsong Unit 1. The ISAAC code uses MAAO4/PWR developed for comprehensive serious accident simulation in light water reactors as a reference code, and is a figure 8 shape consisting of 380 horizontal fuel pipes and two independent closed circuits to simulate the characteristics of serious accidents unique to heavy water reactors. of the primary system (PHTS) of In addition, various safety systems were added for accident mitigation. Therefore, the ISAAC code includes temperature rise in fuel rods and horizontal fuel lines, deformation and reaction with moderators, oxidation reaction between zircaloy and water vapor, damage to horizontal fuel lines, core relocation, suspended debris bed formation and heat transfer, It is possible to predict the accident progression according to the characteristics of heavy water channels such as the behavior of fuel materials at the bottom of the calandria and damage to the calandria. In addition, when the bellows of the end joint are broken at the same time due to the breakage of the pressure pipe in a high-pressure environment, the accident process in which the bellows is broken in the case of a supply pipe breakage accident or a power plant blackout accident that proceeds due to a high-pressure accident, and the stopping cooling system in the stationary condition The ISAAC was improved to simulate an accident in which coolant is lost due to leakage in the cooling pump bearings. 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.In one embodiment of the present invention, the initial event was reviewed by applying the analysis methodology from the PL (Point Lepreau, Canada) nuclear power plant to the latest results of the Wolsong Unit 1 PSA (Probabilistic Safety Assessment), and the frequency of core damage at the Wolsong Unit 1 Terminal shield cooling system failure (LOS), which accounts for about 15% of the total, was added as the sixth initial accident. If the six initial accidents are listed, supply pipe stagnation rupture accident (SFB), power plant blackout accident (SBO), accident at standstill (SSA), steam generator customs rupture accident (SGTR), small coolant loss accident (SLOCA), and termination It is a loss of shield cooling system accident (LOS). Here, the selection of an end-shielding cooling system failure (LOS) accident scenario will be described as follows. End-shielding cooling system failure (LOS) accident is an initial accident that was not included in the existing PL, and was classified as P-6 in this analysis. In the case of Wolsong Unit 1, the failure rate of the terminal shielding cooling system accounts for about 15% of the total core damage frequency, and it has the fourth highest contribution after class 4 power loss accident, cooling water system malfunction, and coolant distribution pipe breakage.

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, the assumptions for each case are added along with the assumptions that can be commonly applied to most accidents.

- 원자로는 정지상태사고를 제외사고는 전출력(2157.5 MW(th)) 상태이다.- The reactor is at full power (2157.5 MW(th)) except for the shutdown accident.

- 원자로건물 누설은 누설율에 의한 누설만 고려- For reactor building leakage, only leakage due to 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.- For small LOCA (Loss of Coolant Accident), the fracture area is assumed to be RIH 2.5% (5.325x10-3 m2), and the fracture height is assumed to be 10.696 m, which is the RIH floor height.

- SBO(Station Blackout) 사고를 제외하고는 등급4 및 3 전원 가용한다.- Except for SBO (Station Blackout) accidents, grade 4 and 3 power is available.

- 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 operated in three stages of high pressure, medium pressure and low pressure is not available in most accidents, but in some accidents high pressure and medium pressure injection are available, or low pressure injection where the heat exchanger fails is available in some cases.

- 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 the closed circuit isolation valve when the pressure is lower than 5.516 MPa(a). The pressure is controlled at the liquid release valve set point until the pressure tube is broken.

- 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 when 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 is simulated to automatically stop after 2 minutes when the pressure is lower than 2.5 MPa(a) to prevent damage 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 the coolant in the primary system is lost, the horizontal fuel pipe is heated, but decay heat is removed by the external moderator surrounding the fuel pipe. However, in some high-pressure accidents, the pressure tube swells and deforms, and high-pressure coolant and water vapor are released from the fuel tube to the calandria, causing the rupture disk to burst and the moderator to be released into 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 tube is depleted and the moderator water level in the calandria is lowered and the fuel tube is exposed inside and out, the fuel pipe begins to deform, moves away from its original position, and relocates around a healthy horizontal fuel pipe in the lower space to solidify and SDB (Suspended Debris Bed) is formed. When the moderator water level is continuously lowered, the exposed fuel pipe increases and the fuel material transferred to the Suspended Debris Bed (SDB) increases. All materials are assumed to be transported to the bottom of the calandria.

- 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 calandria wall, but the outer wall is cooled naturally through the shield coolant in the reactor compartment outside the calandria to maintain the soundness of the calandria. However, in this process, the shielding coolant is evaporated and , it increases the pressure of the reactor building and threatens the integrity of the 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 on the bottom of the calandria is exposed, the external wall cooling is no longer performed, and thus the calandria is expected to be damaged.

- 칼란드리아가 파손되면 칼란드리아 내부의 연료물질은 원자로격실로 재배치되어 바닥의 콘크리트와 반응함. 초기에는 차폐냉각수를 증발시키고, 곧 이어 콘크리트 침식이 일어나 바닥이 뚫릴 때까지 진행된다.- When the calandria is damaged, the fuel material inside the calandria is relocated to the reactor compartment and reacts with the concrete on the floor. Initially, the shielding coolant is evaporated, followed by concrete erosion 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 sprinkler system is a passive system and operates when the reactor building pressure rises above 14 kPa(g) and stops when the reactor building pressure falls below 7 kPa(g). 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 sprinkler 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 all, but 16 of them with large capacity are safe and can be operated manually in the main control room, and 12 out of 16 are simulated as success criteria.

- 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.- A total of 27 passive hydrogen couplers (PARs) (10 small, 15 medium, 2 large) are installed in Wolsong Unit 1 for hydrogen control in the nuclear reactor building, and the installation location is a small 10 in the upper dome. There are 5 medium-sized dogs, 5 medium-sized ones in the boiler room, 3 medium-sized ones in the moderator room, and 1 medium-sized and 1 large-sized one in each fuel change room. The number and method of operation can be adjusted by input, and in this analysis, when the hydrogen concentration reaches 2%, the operation is delayed for 30 minutes, and when the concentration is lower than 0.2%, it stops. In order for PAR to work, 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 fail at 426 kPa(a), and 358 kPa(a) was also used for sensitivity analysis.

- 액체방출밸브(LRV) 개방 압력: 10.24 MPa(g)- Liquid release 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 six initial events, and the moderator leakage due to the bellows breakage of the end joint pipe, which was not considered in the existing PSA analysis, and the cooling pump bearing of the static cooling system under the stationary condition. The following new models have been added to ISAAC to simulate accidents in which coolant is lost due to leakage in

①벨로우즈 파단 모델① Bellows break 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 broken in an accident where the Primary Heat Transport System (PHTS) is maintained at high pressure, the bellows of the end joint pipe may be simultaneously damaged due to pressure propagation in the fuel pipe. This bellows breakage may accompany supply pipeline stagnation breakage (SFB) and power plant blackout (SBO).

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

- ZFAILBELLO: 칼란드리아 바닥으로부터의 파단 높이- ZFAILBELLO: Breaking height from the bottom of the calandria

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

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

- ISTAGRUP(ICH,IL): SFB 이후의 수평연료관 압력관 파단 면적 제어변수- ISTAGRUP(ICH,IL): Control variable of fracture area of horizontal fuel pipe pressure pipe 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 ISTAGRUP variable value is 1, the pressure pipe breaking area is limited to the maximum flow path area of the inlet/outlet supply pipe. If it is any other value, the pressure pipe breaking area is twice the pressure pipe flow path and the sum of the inlet/outlet supply pipe flow path. Calculated by multiplying by the actual number of fuel lines.

②정지상태 초기 모델②Static state initial model

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, water level, and the temperature in the PHTS, steam generator and pressurizer, and variables indicating that the PHTS coolant is separated from the steam. . Based on these input parameters, ISAAC defines the PHTS initial conditions. Under these conditions, the PHTS water level is located at the inlet and outlet capillary height, and decay heat is removed by the static cooling system. Similar initial conditions are defined for steam generators and pressurizers. The parameters used are:

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

= 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 (s) from reactor shutdown

- 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): Water level in broken loop of closed loop IL (based on calandria floor) (m)

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

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

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

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

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

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

- PPZ0HL: 가압기 압력- PPZ0HL: Pressurizer pressure

- TGPZ0HL: 가압기 초기 기체 압력 - TGPZ0HL: pressurizer initial gas pressure

- TWPZ0HL: 가압기 초기 냉각수 온도- TWPZ0HL: Pressurizer initial coolant temperature

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

- TSG0HL(2): 폐회로-2 broken SG에서의 냉각수와 기체 온도- TSG0HL(2): Cooling water and gas temperature in closed circuit-2 broken SG

- TSG0HL(3): 폐회로-1 unbroken SG에서의 냉각수와 기체 온도- TSG0HL(3): closed loop-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 발전소 정전사고는 등급4전원(Class IV power)이 상실된 후 비상 디젤 발전기까지 고장 난 사고로 대표적인 고압사고에 해당된다. 발전소 정전사고에서는 전원과 관련된 모든 계통이 상실되므로 증기발생기 급수계통과 칼란드리아를 포함한 주요 계통의 냉각장치, 즉 비상 노심냉각계통, 감속재 냉각계통, 종단차폐 냉각계통, 지역공기 냉각기 등이 작동되지 않아 결국 노심이 손상되는 사고로 진행된다. 원자로 냉각재계통의 액체방출밸브(LRV)는 fail-open 형태의 밸브이므로 일단 열리면 닫히지 않으며, 이차계통의 압력이 높아지면 주증기 안전밸브는 설정 압력에서 여닫히는 것으로 가정하였다. 기본 사고에서는 운전원 회복 조치를 고려하지 않았으며, 다만 원자로 정지는 성공하고, 원자로 건물 살수계통의 밸브는 배터리에 의해 작동되므로 정전사고임에도 불구하고 작동하며, 피동계통인 피동수소 재결합기도 작동하는 것으로 가정하였다. 민감도 계산에서는 주급수 배관 또는 주증기 배관 파단을 동시에 가정하거나 각 계통의 기능이 일부 유지되는 경우에 대하여 분석을 수행하였다. 분석을 위한 계산시간은 사고 시작 후 50만초(약 139시간)까지로 하였다. 이러한 사고 진전에 따라 중대사고 영향을 파악하기 위해 벨로우즈 파단, 증기발생기 급속 냉각, 비상노심주입, 살수, 소소 점화기, 비상전원공급 시간 등 각 계통의 기능이 유지되는 경우, 안 되는 경우를 평가한다.The power plant blackout accident according to this embodiment is an accident in which even the emergency diesel generator fails after the loss of Class IV power, which corresponds to a representative high-voltage accident. In a power plant blackout accident, all power-related systems are lost, so the cooling systems of the main systems including the steam generator water supply system and calandria, that is, the emergency core cooling system, the moderator cooling system, the terminal shield cooling system, and the local air cooler, do not work. Ultimately, it leads to an accident in which the core is damaged. Since the liquid discharge valve (LRV) of the reactor coolant system is a fail-open type valve, it does not close once opened. In the basic accident, recovery measures for the operator were not considered, however, it is assumed that the reactor shutdown is successful, the valve of the reactor building water supply system is operated by the battery, so it operates despite a power outage, and the passive hydrogen recombiner, which is a passive system, also operates. did. In the sensitivity calculation, analysis was performed when it was assumed that the main water supply pipe or the main steam pipe broke at the same time or the functions of each system were partially maintained. The calculation time for the analysis was set to 500,000 seconds (about 139 hours) after the start of the accident. In order to determine the impact of a serious accident according to the progress of such an accident, it is evaluated whether the functions of each system such as bellows breakage, steam generator rapid cooling, emergency core injection, sprinkling, firing igniter, and emergency power supply time are maintained or not.

전원상실사고(SBO, Station Blackout)-A 기본 사고경위 분석을 요약하면 다음과 같다. 사고가 시작되어 증기발생기 급수 중단으로 증기발생기 이차측 냉각수가 고갈되면서 일차측 압력이 증가하고, 액체방출밸브와 탈기 응축기를 통한 냉각재 상실로 노심이 노출된다. 감속재 냉각계통이 작동되지 않기 때문에 수평 연료관으로부터의 열전달에 의해 감속재 온도가 증가한다. 일차계통의 과압에 의해 수평연료관이 손상되면서 칼란드리아 파열판이 손상되고, 칼란드리아 내 감속재의 열적여유도 및 수위 감소로 노심손상이 진행된다. 기본사고에서는 운전원의 복구조치가 없기 때문에 칼란드리아 내 냉각수 고갈, 원자로건물 파손, 칼란드리아 용기 파손이 순차적으로 일어난다.Power loss accident (SBO, Station Blackout)-A The basic accident background analysis is summarized as follows. When the accident started and the cooling water on the secondary side of the steam generator was depleted due to the interruption of water supply to the steam generator, the pressure on the primary side increased, and the core was exposed due to the loss of coolant through the liquid discharge valve and the degassing condenser. Since the moderator cooling system is not working, the moderator temperature increases due to heat transfer from the horizontal fuel pipe. As the horizontal fuel pipe is damaged by the overpressure of the primary system, the calandria rupture disk is damaged, and the core damage proceeds due to the decrease in the thermal margin and water level of the moderator in the calandria. In a basic accident, since there is no recovery action by the operator, the depletion of coolant in Calandria, damage to the reactor building, and damage to the container of Calandria occur sequentially.

다음으로 중수로 전원상실사고에 대한 중대사고 영향 평가흐름을 상세히 설명하기로 한다.Next, the flow of the evaluation of the impact of a serious accident on the power loss accident in the heavy water reactor will be described in detail.

도 5는 원자로 냉각재 계통의 사고 진행에 따른 원자로 냉각재 계통의 압력 거동을 나타낸 예시도이다. 발전소에서 정전사고가 발생하고 원자로가 즉시 정지된 후, 원자로 냉각재계통의 사고 진행에 따른 압력 거동이 도 5에 나타나 있다. 사고 직후의 압력 감소는 노심 출력의 감소 때문이며, 이차 계통의 급수 중단으로 인한 수위 감소로 이차측으로의 열전달 양이 감소하면서 다시 원자로 냉각재 계통 압력은 상승하여 9,420초에는 탈기 응축기 액체방출밸브의 개방 설정 압력인 10.24 MPa(g)에 도달한다. 이 압력을 한동안 유지하다가 약 13,000초가 경과하면 수평 압력관이 크립 파손되어 원자로 냉각재계통 압력은 칼란드리아 압력으로 감소하고 이후는 칼란드리아 압력과 같게 된다. 가압기 압력은 원자로 냉각재계통과 격리가 이루어지지 않았기 때문에 원자로 냉각재 계통과 동일한 거동을 보인다. 5 is an exemplary diagram illustrating a pressure behavior of a reactor coolant system according to an accident progression of the reactor coolant system. 5 shows the pressure behavior of the reactor coolant system according to the accident progression after a power outage accident occurred in the power plant and the reactor was immediately stopped. The pressure decrease immediately after the accident is due to a decrease in the core output, and the amount of heat transfer to the secondary side decreases due to a decrease in the water level due to the interruption of water supply to the secondary system, and the reactor coolant system pressure rises again. phosphorus reaches 10.24 MPa (g). After maintaining this pressure for a while, when about 13,000 seconds have elapsed, the horizontal pressure tube creeps and the reactor coolant system pressure decreases to the calandria pressure and thereafter becomes the same as the calandria pressure. The pressurizer pressure shows the same behavior as the reactor coolant system because it is not isolated from the reactor coolant system.

각 폐회로 당 약 41톤이었던 원자로 냉각재 계통의 초기 냉각수량은 원자로 정지로 인한 압력 강하로 가압기로부터 냉각수가 유입되어 약 46톤으로 증가하였다가 원자로 냉각재 계통의 과압으로 냉각수는 탈기 응축기를 통하여 원자로 건물로 방출되기 시작한다. 도 6은 원자로 냉각재 계통의 냉각수량의 변화를 나타낸 예시도이다. 도 6에서 보듯이 약 10,000초 후에는 약 40 톤의 냉각수가 각 폐회로에 남아 있다가 탈기 응축기를 통한 방출에 의해 감소된다. 가압기의 냉각수 양은 초기에 급격히 감소하며, 원자로 냉각재 계통 압력 증가로 상승세를 유지하다가, 원자로 냉각재 계통 압력 감소와 더불어 가압기 밀림관을 통해 냉각수가 감소하고 약 14,000초 후 고갈된다.The initial amount of coolant in the reactor coolant system, which was about 41 tons per closed circuit, increased to about 46 tons due to the pressure drop caused by the shutdown of the reactor, cooling water was introduced from the pressurizer. begins to be emitted. 6 is an exemplary view showing a change in the amount of cooling water in the reactor coolant system. As shown in FIG. 6 , after about 10,000 seconds, about 40 tons of cooling water remains in each closed circuit and is reduced by discharge through the degassing condenser. The amount of cooling water in the pressurizer decreases rapidly in the beginning, and it maintains an upward trend due to the increase in the reactor coolant system pressure, and then the coolant decreases through the pressurizer pressure pipe along with the decrease in the reactor coolant system pressure and is depleted after about 14,000 seconds.

도 7은 원자로 냉각재 계통인 Loop 1과 Loop 2의 증기발생기 이차측 압력을 나타낸 예시도이다. Loop 1과 Loop 2의 증기발생기 이차측 압력이 도 7에 나타나 있다. 압력관이 파손되기 이전에는 원자로 냉각재 계통으로부터의 열전달 때문에 이차 계통의 압력이 주증기 안전밸브(MSSV,Main Steam Safety Valve)의 개폐 설정 압력인 5.11 MPa(a)까지 증가하여 유지된다. 4개의 증기발생기는 개별적으로 모델되어 있지만 증기모관(steam header)으로 서로 연결되어 도 7에서 보듯이 모두 유사한 압력 변화를 보여준다. 도 8은 증기 발생기의 수위를 나타낸 예시도이다. 증기 발생기의 수위는 도 8에 나타나 있다. 증기발생기는 사고 시작 후 약 10,000초경에 완전히 고갈된다.7 is an exemplary view showing the secondary side pressure of the steam generator of Loop 1 and Loop 2, which are reactor coolant systems. The pressure on the secondary side of the steam generator of Loop 1 and Loop 2 is shown in FIG. 7 . Before the pressure tube is broken, the secondary system pressure increases and maintains to 5.11 MPa(a), which is the opening/closing set pressure of the main steam safety valve (MSSV) due to heat transfer from the reactor coolant system. Although the four steam generators are modeled individually, they are all connected to each other by a steam header to show similar pressure changes as shown in FIG. 7 . 8 is an exemplary view showing the water level of the steam generator. The water level in the steam generator is shown in FIG. 8 . The steam generator is completely depleted about 10,000 seconds after the start of the accident.

도 9는 노심에서의 최고 연료봉 온도를 나타낸 예시도이다. 도 9는 노심에서의 최고 연료봉 온도를 보여준다. 최고 온도는 위치에 상관없이 노심 내의 가장 높은 값을 나타내고, 약 21,000초부터 2,000 K 이상의 온도 분포는 연료봉이 용융되고 있음을 나타낸다. 이러한 연료봉의 거동은 용융물의 이송과 직접 관련된다. 도 10은 연료관에서 칼란드리아로의 용융물 이송을 나타낸 예시도이다. 도 10에서 보듯이 연료관에서 칼란드리아로의 최초의 용융물 이송은 약 23,000초 경과 후 시작되며, 약 123톤의 핵연료 물질이 칼란드리아 바닥에 모인다. 칼란드리아 바닥으로의 이송 과정 중에 용융물 냉각 및 증기 발생, 지르칼로이 산화 등이 고려된다. 연료봉으로부터 칼란드리아로 방출된 용융물은 먼저 감속재를 고갈시키고, 칼란드리아를 둘러싸고 있는 원자로격실의 냉각수를 증발시켜, 궁극적으로는 칼란드리아가 손상되며(약 156,800초 경과 시점), 이로 인해 칼란드리아 바닥의 용융물이 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다.9 is an exemplary view showing the maximum fuel rod temperature in the core. 9 shows the maximum fuel rod temperature in the core. The maximum temperature shows the highest value in the core regardless of the location, and the temperature distribution from about 21,000 seconds to 2,000 K or more indicates that the fuel rod is melting. The behavior of these fuel rods is directly related to the transport of the melt. 10 is an exemplary view showing the transfer of the melt from the fuel pipe to the calandria. As shown in FIG. 10 , the first melt transfer from the fuel pipe to the calandria starts after about 23,000 seconds, and about 123 tons of nuclear fuel material is collected at the bottom of the calandria. During the transport to the calandria bottom, melt cooling and steam generation, zircaloy oxidation, etc. are taken into account. The melt discharged from the fuel rods into the calandria first depletes the moderator and evaporates the coolant in the reactor compartment surrounding the calandria, ultimately damaging the calandria (at about 156,800 seconds), which in turn causes the It can be seen that the melt rapidly decreases.

도 11과 도 12는 칼란드리아의 감속재량과 원자로 격실에서의 냉각수량을 나타낸 예시도이다. 도 11(Water mass in Calandria for Case SBO-A,(kg))과 도 12(Water mass in Reactor Vault for Case SBO-A,(kg))에는 칼란드리아의 감속재량과 원자로격실에서의 냉각수량이 각각 나타나 있다. 냉각기능이 상실된 감속재 계통은 연료관으로부터의 열전달로 온도 및 압력이 증가하며, 원자로 건물과의 압력차이가 20 psid가 되는 14,300초경에는 파열판이 터지면서 감속재가 원자로 건물로 누출되기 시작하여, 사고 시작 후 43,800초경에는 217톤의 감속재가 완전히 고갈됨을 알 수 있다. 감속재 수위 감소로 칼란드리아 상부에 위치한 연료관부터 연료관 외부가 완전히 노출되면 연료관은 급격히 가열되며, 이로 인해 도 10(Corium masses in loops and CV for Case SBO-A, (kg))에서처럼 연료 물질이 칼란드리아 바닥으로 이송되기 시작한다. 사고 시작 후 약 156,800초가 경과하면, 칼란드리아 바닥으로 이송된 노심 용융물 때문에 칼란드리아가 파손되며 칼란드리아 바닥의 용융물이 원자로격실의 물과 반응하여 원자로격실의 냉각수 재고량도 급격히 감소한다. 약 434,000초 경과 후에는 원자로격실 바닥이 관통되며 용융물이 원자로건물 바닥으로 배치된다.도 13(그림 7-35 참조).11 and 12 are exemplary views showing the amount of moderator in calandria and the amount of cooling water in the reactor compartment. 11 (Water mass in Calandria for Case SBO-A, (kg)) and FIG. 12 (Water mass in Reactor Vault for Case SBO-A, (kg)) show the amount of moderator in Calandria and the amount of cooling water in the reactor compartment each is shown. In the moderator system, which has lost its cooling function, the temperature and pressure increase due to heat transfer from the fuel pipe, and around 14,300 seconds when the pressure difference with the reactor building becomes 20 psid, the rupture disk explodes and the moderator begins to leak into the reactor building, causing an accident. After 43,800 seconds, it can be seen that 217 tons of moderators are completely depleted. When the outside of the fuel pipe is completely exposed from the fuel pipe located in the upper part of the calandria due to the decrease in the moderator level, the fuel pipe is rapidly heated, and as a result, the fuel material as shown in FIG. It begins to be transported to the bottom of this calandria. About 156,800 seconds after the start of the accident, the calandria is destroyed by the core melt transferred to the calandria floor, and the calandria melt reacts with the water in the reactor compartment, and the coolant stock in the reactor compartment is also drastically reduced. After about 434,000 seconds, the reactor compartment floor is penetrated and the melt is placed into the reactor building floor. Figure 13 (see Figure 7-35).

도 13은 원자로 건물 압력변화를 나타낸 예시도이다. 원자로 건물 압력변화는 도 13(Boiler room pressures for Case SBO-A, (Pa))에 표시되어 있다. 사고 시작 43,800초까지의 압력증가는 원자로 냉각재 계통 과압에 의한 탈기 응축기 액체방출밸브로부터의 증기 유입과 연료관 파손이후의 노심 용융물에 의한 감속재 증발 때문이다. 칼란드리아의 감속재가 고갈된 후에는 압력이 감소하다가, 칼란드리아 벽을 통한 열전달로 원자로 격실의 냉각수가 증발하면서 압력은 다시 상승하고, 약 74,300초 경과 후에 원자로 건물 파손 압력(426 kPa(a))에 도달한다. 13 is an exemplary view illustrating a pressure change in a nuclear reactor building. The reactor building pressure change is shown in FIG. 13 (Boiler room pressures for Case SBO-A, (Pa)). The increase in pressure up to 43,800 s from the onset of the accident is due to steam inflow from the degassing condenser liquid discharge valve due to overpressure in the reactor coolant system and evaporation of the moderator by the core melt after fuel line failure. After the moderator of Calandria is depleted, the pressure decreases, then the pressure rises again as the coolant in the reactor compartment is evaporated by heat transfer through the wall of the Calandria, and after about 74,300 seconds, the reactor building breakage pressure (426 kPa(a)) to reach

도 14(Noble gas release fraction into environment for Case SBO-A (fraction))와 도 15(CsI/CsOH release fraction into environment for Case SBO-A (fraction))는 불활성기체와 CsI 및 CsOH의 원자로건물 외부 방출율을 나타낸다. 원자로 건물 파손 후 100%의 불활성기체와 약 2.7%의 CsI, CsOH가 방출됨을 보여주고 있다. 도 16(Hydrogen mass generated from calandria and MCCI for Case SBO-A,(kg))은 칼란드리아 내부 및 MCCI(Molten Core Concrete Interaction)에 의해서 발생하는 수소의 양을 나타내었다. 칼란드리아 내부에서는 약 642 kg의 수소가 생성되며 MCCI(Molten Core Concrete Interaction)에 의해서는 약 2,880 kg의 수소가 발생된다. 도 17(Total mass of hydrogen removed by PAR for Case SBO-A, (kg))은 PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)에 의해서 제거되는 수소의 양을 나타내었다. PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)에 의해서는 약 355 kg의 수소가 제거된다. 원자로건물 보일러실의 수소 몰 비율은 농도는 도 18(Hydrogen and oxygen mole fractions in boiler room for Case SBO-A)에서 보듯이 사고초기에는 최대 3%로 유지되다가 산소가 고갈되면서 최대 54%까지 증가한다.14 (Noble gas release fraction into environment for Case SBO-A (fraction)) and 15 (CsI / CsOH release fraction into environment for Case SBO-A (fraction)) are inert gas and CsI and CsOH outside the reactor building. indicates It shows that 100% of inert gas and about 2.7% of CsI and CsOH are released after the reactor building is damaged. FIG. 16 (Hydrogen mass generated from calandria and MCCI for Case SBO-A, (kg)) shows the amount of hydrogen generated inside calandria and by Molten Core Concrete Interaction (MCCI). About 642 kg of hydrogen is generated inside Calandria, and about 2,880 kg of hydrogen is generated by MCCI (Molten Core Concrete Interaction). 17 (Total mass of hydrogen removed by PAR for Case SBO-A, (kg)) shows the amount of hydrogen removed by PAR (Passive Autocatalytic Recombiner). About 355 kg of hydrogen is removed by PAR (Passive Autocatalytic Recombiner). As shown in FIG. 18 (Hydrogen and oxygen mole fractions in boiler room for Case SBO-A), the hydrogen mole ratio of the reactor building boiler room is maintained at a maximum of 3% at the initial stage of the accident, and then increases to a maximum of 54% as oxygen is depleted. .

다음으로 민감도 사고경위 분석을 설명하면 다음과 같다.Next, the analysis of the sensitivity accident process will be described as follows.

주급수 배관 또는 주증기 배관 파단을 동시에 가장하거나 각 계통의 기능이 일부 유지되는 경우에 대하여 분석을 수행한 민감도 계산결과는 다음과 같이 요약할 수 있다(표 1 참조)Sensitivity calculation results analyzed for cases where the main water supply pipe or main steam pipe breakage is simulated at the same time or the functions of each system are partially maintained can be summarized as follows (refer to Table 1)

1개 이상 SG 냉각수 고갈1 or more SG coolant depleted 1개 이상 압력관 파손Broken one or more pressure tubes CV 냉각수 고갈CV coolant exhaustion 원자로
건물 파손
nuclear pile
building damage
칼란드리아
파손
callandria
damage
원자로
격실
바닥 파손
nuclear pile
compartment
floor breakage
SBO-ASBO-A 10,08010,080 14,29014,290 43,80043,800 74,29074,290 156,840156,840 434,380434,380 SBO-A1SBO-A1 1,4001,400 4,3804,380 32,07032,070 26,13026,130 142,100142,100 412,160412,160 SBO-A2SBO-A2 1,1601,160 7,9507,950 36,86036,860 31,79031,790 149,270149,270 424,130424,130 SBO-A3SBO-A3 1,0501,050 6,1906,190 32,33032,330 66,92066,920 140,470140,470 406,390406,390 SBO-A4SBO-A4 10,08010,080 14,28014,280 43,95043,950 no failure set pointno failure set point 165,140165,140 No FailNo Fail SBO-A5SBO-A5 10,08010,080 14,28014,280 287,110287,110 361,930361,930 479,770479,770 No FailNo Fail SBO-A6SBO-A6 10,08010,080 14,29014,290 47,55047,550 No FailNo Fail No FailNo Fail No FailNo Fail SBO-BSBO-B 10,08010,080 13,80013,800 50,38050,380 92,28092,280 168,240168,240 No FailNo Fail SBO-B1SBO-B1 10,08010,080 14,29014,290 53,32053,320 86,83086,830 171,450171,450 No FailNo Fail SBO-CSBO-C 10,08010,080 13,80013,800 349,560349,560 No FailNo Fail No FailNo Fail No FailNo Fail SBO-C1SBO-C1 10,08010,080 13,80013,800 355,710355,710 No FailNo Fail No FailNo Fail No FailNo Fail SBO-C2SBO-C2 10,07010,070 14,30014,300 410,400410,400 No FailNo Fail No FailNo Fail No FailNo Fail SBO-C3SBO-C3 10,07010,070 14,30014,300 409,160409,160 No FailNo Fail No FailNo Fail No FailNo Fail SBO-DSBO-D 10,08010,080 13,80013,800 321,670321,670 205,090205,090 No FailNo Fail No FailNo Fail

표 1은 발전소 정전사고 시나리오별 주요 사고 진행 요약을 나타낸 것으로 계산시간은 500,000초이다.Table 1 shows a summary of the major accident progress by power plant outage accident scenario, and the calculation time is 500,000 seconds.

- SBO-A1: 원자로 건물 내부에 위치한 급수 배관이 파단된 경우이며, 증기발생기가 거의 냉각기능을 수행하지 못하여 전반적인 사고진행이 빨라지고 특히 급수관 파단에 의한 증기 과압으로 약 26,130초에 원자로 건물 파손이 발생된다.- SBO-A1: The case where the water supply pipe located inside the reactor building is broken do.

- SBO-A2: 원자로 건물 내부에 위치한 주증기 배관이 파단된 경우이며, 증기발생기가 거의 냉각기능을 수행하지 못하여 전반적인 사고진행이 빨라지고 특히 주증기관 파단에 의한 증기 과압으로 약 31,790초에 원자로 건물 파손이 발생된다.- SBO-A2: This is a case where the main steam pipe located inside the reactor building is broken, and the steam generator hardly performs a cooling function, so the overall accident progress is accelerated. This happens.

- SBO-A3: 원자로 건물 외부에 위치한 주증기 배관이 파단된 경우이며, 증기발생기가 거의 냉각기능을 수행하지 못하여 전반적인 사고진행이 빨라진다.- SBO-A3: This is a case where the main steam pipe located outside the reactor building is broken, and the steam generator hardly performs the cooling function, so the overall accident progresses faster.

- SBO-A4: 기본사고경위와 같으나 살수계통이 작동되지 않고 원자로 건물 파손 압력을 인위적으로 높게 설정하여 원자로 건물 압력거동을 관찰하고자 하였다. 계산결과는 최대 압력이 칼란드리아 파손시에 약 1 MPa(a)까지 증가하였다.- SBO-A4: The same as the basic accident process, but the spraying system did not work and the reactor building damage pressure was artificially set high to observe the reactor building pressure behavior. The calculation results show that the maximum pressure increased to about 1 MPa(a) at calandria failure.

- SBO-A5: 비상노심냉각 신호가 발생되는 시점에 증기발생기를 이용한 급속냉각을 실시하고 살수 탱크 냉각수를 증기발생기 냉각수로 이용하는 경우이며, 압력관 파손에 의해 원자로냉각재 계통이 감압되는 시점에 이 전략을 수행하더라도 그 이후 사고진행이 약 3일 이상 지연되는 결과를 보여준다.- SBO-A5: This is a case where rapid cooling using a steam generator is performed at the time the emergency core cooling signal is generated and the spray tank cooling water is used as the steam generator cooling water. Even if it is carried out, it shows the result that the accident progress is delayed by about 3 days or more after that.

- SBO-A6: 종단차폐 냉각계통이 가용한 경우이며 적어도 원자로 건물 파손과 칼란드리아 파손을 막을 수 있다.- SBO-A6: When a terminal shielding cooling system is available, it can at least prevent damage to the reactor building and damage to the calandria.

- SBO-B: 압력관 파손시 벨로우즈 파단을 가정하고 고압 안전주입과 중압 안전주입을 활용한 경우이며 약 3-5시간의 지연효과를 가져올 수 있다.- SBO-B: Assuming that the bellows is broken when the pressure tube is broken, high-pressure safety injection and medium-pressure safety injection are used, which can bring about 3-5 hours of delay.

- SBO-B1: SBO-B와 유사하나 벨로우즈 파단이 없는 경우로서 칼란드리아 냉각수 고갈 및 파단은 약간 지연되지만 원자로건물 파손은 빨라진다.- SBO-B1: Similar to SBO-B, but without bellows failure. Calandria coolant depletion and failure are slightly delayed, but reactor building failure is accelerated.

- SBO-C, SBO-C1, SBO-C2, SBO-C3: 노심손상 이후 72시간 동안 비상전원에 의하여 비상노심냉각계통이 작동하는 경우이며, 모두 원자로건물 파손과 칼란드리아 파손을 방지할 수 있다. 루프격리 여부는 거의 영향이 없고, 벨로우즈 파단여부 등은 칼란드리아 냉각수 고갈시간에 약 60,000초 정도 영향을 주며, PAR(Passive Autocatalytic Recombiner)가 없는 경우는 당연히 수소제거 효과는 없지만 사고 진행에는 크게 영향을 주지 않는다.- SBO-C, SBO-C1, SBO-C2, SBO-C3: This is the case in which the emergency core cooling system is operated by emergency power for 72 hours after core damage. . Loop isolation has little effect, and bellows breakage affects the calandria coolant depletion time for about 60,000 seconds. don't give

- SBO-D: SBO-C와 유사하나 비상노심 냉각계통의 열교환기가 작동하지 않은 경우이고 계산결과는 약 205,000초에 원자로 건물이 파손됨을 보여준다.- SBO-D: It is similar to SBO-C, but the heat exchanger of the emergency core cooling system does not work, and the calculation result shows that the reactor building is damaged in about 205,000 seconds.

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 without departing from the technical spirit of the present invention. will be.

110 : 안전계통 설정부
120 : 압력신호 확인부
130 : 처리부
140 : 감속재 냉각계통 상태 출력부
150 : 손상 진행상태 출력부
160 : 제어부
110: safety system setting unit
120: pressure signal confirmation unit
130: processing unit
140: moderator cooling system status output unit
150: damage progress output unit
160: control unit

Claims (8)

중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법에 있어서,
a) 상기 중수로 전원상실사고 시 안전계통 초기 조건을 설정하는 단계;
b) 상기 중수로 전원상실사고로 인한 증기발생기의 일차측 압력이 증가하면 설정시간별 원자로 건물 파손 발생신호 생성 또는 증기발생기 급수 중단으로 인한 증기발생기 이차측 냉각수 감소신호를 생성하는 압력신호 확인단계;
c) 상기 증기발생기의 일차측 압력 증가로 인해 액체방출밸브와 탈기 응축기를 통한 냉각재 상실로 노심이 노출되는 단계;
d) 상기 증기발생기의 일차측에서 수평 연료관으로부터의 열전달에 의한 감속재 온도가 증가하면 감속재 냉각계통이 미작동되는 것으로 감속재 냉각계통 상태를 출력하는 단계; 및
e) 상기 증기발생기의 일차계통의 과압 임계치에 도달하면 수평 연료관이 손상되면서 칼란드리아 파열판이 손상되고, 칼란드리아 내 노심손상이 진행되는 것으로 손상 진행 상태를 출력하는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
In the method of evaluating the impact of a serious accident of a power loss accident in heavy water,
a) setting an initial condition of the safety system in case of power loss accident with the heavy water;
b) when the pressure on the primary side of the steam generator due to the power loss accident in the heavy water reactor increases, generating a signal for generating a damage to the reactor building for each set time or generating a signal for reducing the cooling water on the secondary side of the steam generator due to interruption of water supply to the steam generator;
c) exposing the core to loss of coolant through a liquid discharge valve and a degassing condenser due to an increase in the pressure on the primary side of the steam generator;
d) outputting the moderator cooling system status as the moderator cooling system is not operating when the moderator temperature increases due to heat transfer from the horizontal fuel pipe at the primary side of the steam generator; and
e) when the overpressure threshold of the primary system of the steam generator is reached, the horizontal fuel pipe is damaged, the calandria rupture disk is damaged, and outputting the damage progress status as the calandria core damage progresses; Methods for evaluating the impact of serious accidents.
제1항에 있어서,
상기 b) 단계의 압력신호 확인단계는 제1 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부에 위치한 급수 배관 파단에 의한 증기 과압으로 인한 급수 배관 파단 상태신호를 출력하는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
The step of confirming the pressure signal of step b) is outputting a state signal for breaking the water supply pipe due to steam overpressure due to the breakage of the water supply pipe located inside the reactor building when the nuclear reactor building damage occurrence signal is generated at the first set time; A method for evaluating the impact of serious accidents in heavy water power loss accidents.
제1항에 있어서,
상기 b) 단계의 압력신호 확인단계는 제2 설정시간에 원자로 건물 파손 발생신호를 생성하면 원자로 건물 내부 또는 외부에 위치한 주증기 배관 파단에 의해 증기 과압으로 주증기 배관 파단 상태신호를 출력하는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
The step of confirming the pressure signal of step b) includes: outputting a state signal for breaking the main steam pipe with steam overpressure by breaking the main steam pipe located inside or outside the reactor building when the nuclear reactor building damage occurrence signal is generated at a second set time; A method for evaluating the impact of serious accidents in heavy water power loss accidents, including
제1항에 있어서,
상기 a) 단계는 상기 안전계통 초기 조건을 설정시, 안전계통 중 살수계통이 미작동으로 설정하고 원자로 건물 파손 압력을 상기 안전계통 초기 조건보다 높게 설정하여 상기 b) 단계에서 원자로 건물 압력거동을 산출하는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
In step a), when the initial condition of the safety system is set, the water spray system among the safety system is set as non-operational and the reactor building damage pressure is set higher than the initial condition of the safety system to calculate the reactor building pressure behavior in step b) A method of evaluating the impact of a serious accident of a power loss accident in heavy water reactors, including the step of:
제1항에 있어서,
상기 b) 단계에서의 이차측 냉각수 감소신호가 발생되는 시점에 상기 안전계통 중, 증기발생기를 이용한 급속냉각을 실시하고 살수 탱크 냉각수를 증기발생기 냉각수로 이용하는 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 일정기간 지연되는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
When the secondary side cooling water reduction signal in step b) is generated, in the safety system, when rapid cooling using a steam generator is performed and the spray tank cooling water is used as the steam generator cooling water, the damage progress state in step e) is A method of evaluating the impact of a serious accident of a power loss accident in heavy water reactors, including a step of delaying at least for a certain period of time.
제1항에 있어서,
상기 안전계통 초기 조건 설정시, 종단차폐 냉각계통이 가용한 경우에 적어도 원자로 건물 파손 또는 칼란드리아 파손에 대한 영향이 미손상 상태로 출력되는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
When the initial condition of the safety system is set, when the terminal shielding cooling system is available, the step of outputting at least the impact on the reactor building damage or calandria damage in an undamaged state; .
제1항에 있어서,
상기 안전계통 초기 조건 설정시, 압력관 파손시 벨로우즈 파단을 가정하고 고압 안전주입과 중압 안전주입을 활용한 경우, 상기 e) 단계에서 손상 진행 상태가 적어도 3 내지 5 시간 지연되는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
When setting the initial condition of the safety system, assuming that the bellows breaks when the pressure tube is damaged and high pressure safety injection and medium pressure safety injection are used, the step of delaying the damage progress state in step e) for at least 3 to 5 hours; A method for evaluating the impact of a serious accident in a power loss accident.
제1항에 있어서,
상기 제 a) 단계는 상기 안전계통 초기 조건을 안전계통인 증기발생기 급수계통과 칼란드리아를 포함한 주요 계통의 냉각장치가 작동되지 않는 초기 조건으로 설정하는 단계;를 포함하는 중수로 전원상실사고의 중대사고 영향 평가방법.
According to claim 1,
The step a) is the step of setting the initial condition of the safety system as an initial condition in which the cooling device of the main system, including the steam generator water supply system and calandria, which are safety systems, does not operate; Impact Assessment Methods.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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