KR20240003868A - 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법 - Google Patents

확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 시뮬레이터 교육 훈련 방법에 있어서, 비상운전 절차서 및 확률론적 안전성 평가 사건수목도를 마련하는 단계; 상기 비상운전 절차서에 대응되며, 상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 평가항목을 도출하는 단계; 및 상기 평가항목에 대한 원전 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하는 단계;를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법에 관한 것이다.

Description

확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법{System for educating and training operator in nuclear power plant using PSA results and method using the same}
본 발명은 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다.
원자력발전소에서 근무하는 원전 운전원은 비정상 및 비상사고 발생에 따른 대처 능력을 유지하기 위해, 시뮬레이터 및 이를 이용한 커리큘럼을 활용하여 정해진 시간 동안 실습 교육을 이수하고 있다.
그러나 현재 시뮬레이터 훈련 시 원전 운전원 행위에 대한 적절한 평가 시스템 및 방법이 부족하며, 사용되는 시뮬레이터 훈련 시나리오들의 중요도에 대한 우선순위가 명확하지 않은 문제점이 있다.
한국 특허등록 제10-2026472호(2019년 09월 23일 등록)
본 발명의 목적은 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 시뮬레이터 교육 훈련 방법에 있어서, 비상운전 절차서 및 확률론적 안전성 평가 사건수목도를 마련하는 단계; 상기 비상운전 절차서에 대응되며, 상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 평가항목을 도출하는 단계; 및 상기 평가항목에 대한 원전 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하는 단계;를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법에 관한 것이다.
상기 비상운전 절차서는, 단순원자로정지, 냉각재상실사고, 증기발생기세관파단, 과잉증기파단, 모든급수상실, 소회전원상실 및 모든교류전원상실 중 적어도 어느 하나의 사고에 대한 절차서를 포함할 수 있다.
상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도는, 원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며, 상기 작동 여부 결과에 따라 상기 노심손상빈도가 도출될 수 있다.
상기 결과값 산출은, 상기 평가항목에 대한 상기 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수; 및 인적오류예방사항에 관한 가중치 점수에 기초하여 이루어질 수 있다.
상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도 확률에 따라, 상기 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템에 관한 것으로, 비상운전 절차서 및 상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도 데이터가 저장되는 데이터입력부; 상기 비상운전 절차서에 대응되며, 상기 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 항목이 평가항목으로 입력되는 평가항목 도출부; 상기 평가항목에 대한 원전 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하는 평가부; 및 상기 평가부에 의한 결과가 출력되는 출력부;를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 시스템에 관한 것이다.
상기 평가항목은, 상기 확률론적 안전성 평가에서 도출된 사건수목도로부터 도출되며, 상기 사건수목도는 노심손상빈도에 영향을 주는 사건수목도일 수 있다.
상기 사건수목도는, 원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며, 상기 작동 여부 결과에 따라 상기 노심손상빈도가 도출될 수 있다.
상기 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도를 분석하는 분석부; 및 상기 분석부 결과에 따라 상기 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 조절하는 훈련강도 조절부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템을 이용한 훈련 방법을 나타낸 순서도이다.
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 1을 통해 본 발명의 일실시예 따른 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템(10, 이하 ‘훈련 시스템’)을 설명한다.
훈련 시스템은 데이터입력부(100), 평가 항목 도출부(200), 평가부(300), 출력부(400), 시뮬레이터(500), 분석부(600) 및 훈련강도 조절부(700)를 포함한다.
데이터입력부(100)를 통해 비상운전 절차서에 관한 데이터가 저장되어있는 DB1(110) 및 확률론적 안전성 평가 사건수목도에 관한 데이터가 저장되어있는 DB2(120)로부터 관련 데이터가 훈련 시스템에 입력될 수 있다
여기서 DB1(110)에 저장되어 있는 비상운전 절차서는, 단순원자로정지, 냉각재상실사고, 증기발생기세관파단, 과잉증기파단, 모든급수상실, 소회전원상실 및 모든교류전원상실에 해당하는 사고에 대한 절차서를 포함한다.
DB2(120)에 저장되어 있는 확률론적 안전성 평가 사건수목도는, 원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며, 작동 여부 결과에 따라 노심손상빈도가 도출된다.
본 발명의 일실시예에서 안전계통 장치는 안전주입탱크, 안전주입펌프 및 배관 등을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 원자력발전소의 안전성을 높이고, 사고를 미연에 방지하며, 발생된 사고에 따른 위험성을 감소시킬 수 있는 모든 안전계통 장치를 포함한다.
평가항목 도출부(200)는 비상운전 절차서에 대응되며, 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 항목이 평가항목으로 입력된다.
평가항목은 확률론적 안전성 평가에서 도출된 사건수목도로부터 도출되며, 사건수목도는 노심손상빈도에 영향을 주는 사건수목도가 선택된다.
평가부(300)는 평가항목에 따른 결과값을 산출한다. 평가부를 통한 결과값 계산은 운전원 조치수행에 따른 입력이 필요하며, 이는 시뮬레이터(500)를 통해 가능하게 된다. 또한, 시뮬레이터(500)를 통한 운전원 조치수행에 따른 입력은 실시간으로도 입력이 가능할 수 있다.
평가부(300)를 통한 결과값 산출은 평가항목에 대한 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수와 인적오류예방사항에 관한 가중치 점수에 기초하여 산출할 수 있다.
가중치 점수는 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수와 인적오류예방사항에 관한 점수를 산술 평균하여 얻어지고, 이 중 하나에 1배 또는 1.2배 한 점수의 합계에 대한 평균을 구함으로써 얻어질 수 있다.
여기서 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수는, 노심손상빈도에 영향을 주는 사건수목도와 관련된 항목들에 대한 운전원의 적절한 조치수행 여부를 점수화하여 산출할 수 있다.
또한, 인적오류예방사항에 관한 가중치 점수는, 인적오류로 인해 발생 될 수 있는 여러 가지 오류 상황에 대한 운전원의 조치수행 여부를 점수화하여 산출할 수 있다.
출력부(400)는 평가부(300)에 의한 결과가 출력되는 것으로, 평가항목에 대한 평가부(300)의 결과값을 파이차트와 막대차트 등의 가공된 시각적 이미지로 출력하게 된다. 시각적 이미지 출력을 위해 출력부(400)는 화면 출력장치, 예를 들어 모니터, 태블릿, 휴대용 이미지 확인장치 등이 사용될 수 있다.
이러한 출력부(400)를 통한 결과값 도출로 인해 원전 운전원을 위한 시뮬레이터 교육 훈련 계획 수립이 가능하게 된다.
분석부(600)는 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도를 분석하고, 훈련강조 조절부(700)는 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도 확률에 따라, 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 조절하게 된다.
도 2를 통해 훈련 시스템(10)을 이용한 원전 훈련원의 교육 훈련 방법을 설명한다.
이하의 방법은 전산처리장치와 통신, 예를 들어 컴퓨터, 태블릿, 휴대용 전자계산장치, 인터넷, 인트라넷, 무선통신 등에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템을 이용한 훈련 방법을 나타낸 것이다.
먼저, 비상운전 절차서 및 확률론적 안전성 평가에 대한 사건수목도 데이터를 데이터입력부에 입력한다. (S10)
비상운전 절차서를 입력하는 것은, 원전 내에서 발생할 수 있는 사고에 관하여 운전원이 수행해야 하는 내용에 관한 절차서 데이터를 데이터입력부에 입력시키는 것이다.
비상운전 절차서는 단순원자로정지, 냉각재상실사고, 증기발생기세관파단, 과잉증기파단, 모든급수상실, 소회전원상실 및 모든교류전원상실 등과 같은 원전 사고 시 운전원이 쉽게 사고에 대응할 수 있도록 만든 절차서이다.
비상운전 절차서는 원자로 정지 후 조치에 관한 절차서 수행 이후 사고진단에 관한 절차서를 수행하게 된다. 여기서, 원자로 정지 후 조치에 관한 절차서의 경우 원자로 자동 또는 수동 정지 후 확인사항(원자로 출력, 전력 이상 유무, 관련 기기 정지 유무 등)이 포함되어 있다.
사고진단에 관한 절차서를 통해서는 몇가지 원자로 운전변수(예를 들면, 증기발생기 전열관 파단사고 등)의 확인을 통해 실질적인 사고 종류를 파악하게 된다.
아래 [표 1]은 사고 발생에 따라 마련된 비상운전 절차서를 예시적으로 나타낸 것이다.
확률론적 안전성 평가 사건수목도는 원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며, 이러한 안정계통 장치의 작동 여부를 트리 형태로 만든 테이블로 표시하게 된다. 구체적으로, 노심손상을 초래하는 모든 중요 사고경위를 논리적으로 밝혀내기 위해(노심을 건전한 상태로 유지하기 위해) 필요한 안전기능을 파악하고, 작동이 요구되는 안전계통 및 운전원 조치를 사건수목의 표제로 정의하여 각 표제의 성공 혹은 실패에 따라 이분수목(Binary Tree) 형태로 사고 시나리오를 전개하여 발생 가능한 노심손상 사고경위를 논리적으로 구성한다.
노심을 안전한 상태로 유지하기 위해 작성되는 확률론적 안전성 평가 사건수목도 작성을 위해, 반응도 조절(Reactivity Control), 원자로냉각재 재고량 유지(RCS Inventory Control), 원자로냉각재 압력 조절(RCS Pressure Control) 및 노심 및 원자로냉각재 열 제거(Core and RCS Heat Removal) 등이 고려된다.
아래 [표 2]는 원자력발전소 내 대표적인 사고인 냉각재 상실사고(LOCA)시 안전계통 장치의 작동 여부를 테이블로 만든 확률론적 안전성 평가 사건수목도를 예시적으로 나타낸 것이다.
상기 [표 2]를 통해 확인할 수 있듯이, 각 안전계통 장치의 작동 여부를 테이블을 통해 나열하고, 각 경우에서의 확률 계산을 통해 노심손상빈도 도출이 가능하게 된다.
다음으로, 비상운전 절차서에 대응되며, 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 평가항목을 도출한다. (S20)
평가항목은 확률론적 안전성 평가에서 도출된 사건수목도로부터 도출되는데, 이러한 사건수목도는 개별 비상운전 상황에 따른 비상운전절차서에 대응하여 도출된다. 아래 [표 3]은 입력부(200)에 비상운전 절차서에 대응하여, 관련 확률론적 안전성 평가 사건수목도가 작성되는 것을 예시적으로 나타낸 것이다.
순서 비상운전절차서 관련 PSA 사건수목도 기타
1 비상-01, 단순원자로정지 N/A 기동 및 정지운전에서 수행하므로 평가대상에서 제외
2 비상-02, 냉각재상실사고(LOCA) 대형 LOCA
중형 LOCA
소형 LOCA
3 비상-03, 증기발생기세관파단(SGTR) SGTR
4 비상-04, 과잉증기파단(ESDE) ESDE(MSIV전단)
ESDE(MSIV후단)		 ESDE(MSIV후단)은 MSIV정상작동시 비상-01과 동일하므로 제외
5 비상-05, 모든급수상실(LOAF) LOAF
6 비상-06, 소외전원상실(LOOP) LOOP
7 비상-07, 모든교류전원 상실(SBO) SBO
상기 [표 3]을 통해 확인할 수 있듯이, 개별 비상운전 절차서에 따른 관련 확률론적 안전성 평가 사건수목도가 작성되며, 사건수목도는 사고 형태에 따라 작성되는 형태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 냉각재상실사고(LOCA)의 경우 관련되어 작성되는 사건수목도는 대형LOCA, 중형LOCA 및 소형LOCA로 분류되어 작성된다.
이후 평가항목에 대한 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하게 된다. (S30)
평가항목에 대한 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수는, 먼저 노심손상빈도에 영향을 주는 사건수목도와 관련된 항목들에 대한 운전원의 적절한 조치수행 여부를 점수화하여 얻을 수 있다.
이후, 인적오류로 인해 발생 될 수 있는 여러 가지 오류 상황(인적오류예방사항)에 대한 운전원의 조치수행 여부를 점수화하여, 인적오류예방사항에 관한 가중치 점수를 부여하게 된다. 아래 [표 4]는 입력부(200)에 입력된 평가항목에 대한 운전원의 조치수행 여부를 평가하고, 평가에 따른 최종점수를 결과값으로 산출하는 것을 예시적으로 나타낸 것이다.
상기 [표 4]을 통해 확인할 수 있듯이, 입력부(200)에 입력된 평가항목에 대한 운전원의 절차수행여부를 평가하여 점수화하며, 각 개별 평가항목에 대한 인적오류예방사항에 대한 적용 여부를 점수화하여 가중치 점수를 부여함으로써 최종 결과값을 산출할 수 있게 된다.
다음으로, 평가항목에 대한 평가부(300)의 결과값을 시각적 이미지로 출력한다. (S40)
본 실시예에서는 출력부(400)를 통해 시각적 이미지로 출력된 산출된 결과값을 가지고 원전 운전원을 위한 시뮬레이터 교육 훈련 계획 수립이 가능하게 된다.
마지막으로, 확률론적 안전성 평가 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도를 분석하고, 분석 결과에 따라 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 설정하게 된다. (S50)
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 시뮬레이터 교육 훈련 방법에 있어서,
    비상운전 절차서 및 확률론적 안전성 평가 사건수목도를 마련하는 단계;
    상기 비상운전 절차서에 대응되며, 상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 평가항목을 도출하는 단계; 및
    상기 평가항목에 대한 원전 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하는 단계;를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 비상운전 절차서는,
    단순원자로정지, 냉각재상실사고, 증기발생기세관파단, 과잉증기파단, 모든급수상실, 소회전원상실 및 모든교류전원상실 중 적어도 어느 하나의 사고에 대한 절차서를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도는,
    원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며,
    상기 작동 여부 결과에 따라 상기 노심손상빈도가 도출되는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 결과값 산출은,
    상기 평가항목에 대한 상기 운전원의 조치수행 여부에 따른 평가 점수; 및
    인적오류예방사항에 관한 가중치 점수에 기초하여 이루어지는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도 확률에 따라, 상기 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 설정하는 단계를 더 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 방법.
  6. 확률론적 안전성 평가 결과를 활용한 원전 운전원의 교육 훈련 시스템에 관한 것으로,
    비상운전 절차서 및 상기 확률론적 안전성 평가 사건수목도 데이터가 저장되는 데이터입력부;
    상기 비상운전 절차서에 대응되며, 상기 사건수목도 중에서 노심손상빈도에 영향을 주는 항목이 평가항목으로 입력되는 평가항목 도출부;
    상기 평가항목에 대한 원전 운전원의 조치수행 여부를 평가하여 결과값을 산출하는 평가부; 및
    상기 평가부에 의한 결과가 출력되는 출력부;를 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 평가항목은,
    상기 확률론적 안전성 평가에서 도출된 사건수목도로부터 도출되며,
    상기 사건수목도는 노심손상빈도에 영향을 주는 사건수목도인 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 사건수목도는,
    원자력발전소 내 안전계통 장치의 작동 여부에 근거하여 작성되며,
    상기 작동 여부 결과에 따라 상기 노심손상빈도가 도출되는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 시스템.
  9. 제6항에서,
    상기 사건수목도에서 도출된 노심손상빈도를 분석하는 분석부; 및
    상기 분석부 결과에 따라 상기 비상운전 절차서에 대한 훈련 강도를 조절하는 훈련강도 조절부;를 더 포함하는 원전 운전원 시뮬레이터 교육 훈련 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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