[논문]NEI 방법론을 적용한 중수로 주제어실의 화재안전정지분석에 관한 연구

김인환; 임혁순; 배연경

doi:10.7731/kifse.2016.30.4.020

NEI 방법론을 적용한 중수로 주제어실의 화재안전정지분석에 관한 연구
Study of Post-Fire Safe-Shutdown Analysis of a CANDU Main Control Room based on NEI 00-01 Methodology 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.30 no.4, 2016년, pp.20 - 26

김인환 (한국수력원자력 중앙연구원) , 임혁순 (한국수력원자력 중앙연구원) , 배연경 (한국수력원자력 중앙연구원)

초록
AI-Helper

원자력발전소의 화재방호 목적은 예방, 화재의 진압 및 영향을 완화하는 데 있으며, 화재가 발생하면 원자로를 안전하게 정지하여 유지하고 환경으로 방사성물질의 유출을 최소화하는 것이다. 미국의 원자력규제위원회는 10CFR50.48과 10CFR50 APP.R을 발행한 이래 지난 20여년간 화재방호와 관련하여 많은 일반 통신문(Generic Communications)을 발행하였으며, 미국원전 발전사업자(Nuclear Energy Institute)에서는 회로고장 해결을 위한 다중오동작과 관련된 결정론적 방법 등을 사용과 연계하여 위험도정보를 활용한 화재 안전정지분석 방법론을 개발하였다. 본 논문에서는 중수로원전의 주제어실 화재시 화재안전정지분석 방법론을 적용하여 안전정지용 한 계열의 안전관련 계통 및 기기가 손상되어도 원자로의 사고 후 안전정지를 달성하고 유지함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

When the fire takes place in Nuclear Powr Plants(NPPs), the reactor should achieve and maintain safe shut-down conditions and minimize the radioactive material released to the environment. The U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) has issued numerous generic communications related to fire protection over the past 20 years, after it issued its requirements in the Fire Protection Rule set forth in Title 10, Section 50.48 of the Code of Federal Regulations (10 CFR 50.48) and Appendix R to the 10 CFR 50. The and Nuclear Energy Institute (NEI) has developed a Methodology for Risk Informed Fire Safe-Shutdown Analysis, which is related to the Deterministic Method for Multiple Spurious Operations solutions. The aim of this study was to identify, achieve, and maintain Post-Fire Safe-Shutdown of the Main Control Room (MCR) of the CANDU reactor, even though one train of the multiple Safety Structures, Systems, and Components (SCCs) fail by the technical specification and analysis method.

주제어

표/그림 (11)

그림 Figure 1. Post-fire shutdown analysis process⁽¹⁾.
그림 Figure 2. Common power source associated circuit.
그림 Figure 3. Fire propagation.
그림 Figure 4. Spurious actuation.
그림 Figure 5. Open circuit.
그림 Figure 6. Short to ground on grounded circuits.
그림 Figure 7. Short to ground on ungrounded circuits.
그림 Figure 8. Hot short on grounded circuits.
그림 Figure 9. Hot short on ungrounded circuits.
표 Table 1. Example of Safety Shutdown Equipment List
표 Table 2. Example of Cable Path Database

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

원자력발전소 화재방호의 목적은 화재의 발생 가능성 및 결과를 최소화하여 화재시 발전소를 안전하게 정지시키기 위하여 동일 기능을 수행하는 다중 계열 중 한 계열의 기능이 상실되어도 나머지 한 계열이 기능을 수행하여 원자로를 안전하게 정지하여 안전정지상태를 유지하고 환경으로 방사능 방출을 최소화하는 것이다. 본 논문에서는 미국원전 발전사업자협회에서 개발한 안전정지분석방법론을 산업현장에 적용하는 방법을 연구하였으며, 중수로원전의 주제어실 화재시 안전기능을 수행하는 계통의 한 계열이 상실되었을 때 동일 기능을 수행하는 나머지 계열에 의해 원자로를 안전정지하여 원자력 발전소의 안전성이 확보됨을 확인하였다.
원자력발전소 화재방호의 목적은 화재의 발생 가능성 및 결과를 최소화하여 화재시 발전소를 안전하게 정지시키기 위하여 동일 기능을 수행하는 다중 계열 중 한 계열의 기능이 상실되어도 나머지 한 계열이 기능을 수행하여 원자로를 안전하게 정지하여 안전정지상태를 유지하고 환경으로 방사능 방출을 최소화하는 것이다. 본 논문에서는 미국원전 발전사업자협회에서 개발한 안전정지분석방법론을 산업현장에 적용하는 방법을 연구하였으며, 중수로원전의 주제어실 화재시 안전기능을 수행하는 계통의 한 계열이 상실되었을 때 동일 기능을 수행하는 나머지 계열에 의해 원자로를 안전정지하여 원자력 발전소의 안전성이 확보됨을 확인하였다.
원자로 안전정지의 목적은 화재시 발전소를 안전정지 상태로 만들어 노심내 핵연료봉의 건전성을 유지하고 원자로 압력용기 및 부속배관, 그리고 격납건물의 건전성을 확보하는 것이다.

가설 설정

① 단선 위치 No. 1 : 대상기기의 작동이 되지 않는다.
② 단선 위치 No. 2 : 대상기기의 open/start 작동이 되지 않으나 대상기기의 close/stop 능력에는 영향을 미치지 않는다.
중수로 원자력발전소의 주제어실에서 화재가 발생하였을 경우을 가정하여 본 방법론을 적용하여 원자로 안전정지분석을 수행하였다.

제안 방법

두 안전그룹의 계통과 특수안전계통의 안전계통 격리요건을 검토하고, Wiring 분석, Block Diagram, Elementary Diagram, Schematic Diagram, General Arrangement (GA)도면 등 관련 도면을 통해 케이블의 포설 현황을 분석하여 기술요건 만족상태, 안전그룹2에 속하는 계통의 기기와 제 2제어실에서의 안전기능 수행 가능여부 등을 종합적으로 분석하였다.
발전소 자료를 수집하는 과정으로서, 각종 인허가 및 기술기준 자료, 화재위험도분석자료, 발전소 계통설명서, 발전소 설계도면, 운영절차서, 기기목록, 화재방호계획서 등을 포함한 각종 문서를 수집하여 활용하며, 수집된 자료를 검토하고 필요시 자료의 적합성 판단을 위한 현장조사를 수행한다.
분석 해당 발전소의 적용 기술기준의 화재안전평가 요건에 명시하고 있는 원자로 정지, 잔열제거, 변수감시, 분열생성 물 누출 제한 및 보조 기능을 원자로 안전정지를 달성하기 위한 5개 안전정지기능⁽²⁾으로 정의하였다.
1 항에서 선정된 안전정지기능을 달성하기 위해 최종 안전성분석보고서 및 화재위험도분석보고서등을 참조하여 19개 안전정지계통⁽³⁾을 선정하였다. 선정 계통을 안전정지 경로 그룹별(A, B)로 분류하여 안전정지기능을 중심으로 작성하였다.
선정된 안전정지 계통을 대상으로 안전정지 수행에 필요한 기기를 선정하는 과정으로, 기기 선정지침을 수립하고 해당 계통도면 및 절차서를 기준으로 운전에 요구되는 기기와 오동작으로 안전정지 계통의 성능에 미치는 기기들을 파악한다. 특정 안전정지 경로를 위해 필요한 안전정지 계통의 운전에 요구되는 기기는 고온정지 요구기기로, 특정 안전정지 경로에 영향을 줄 수 있는 기기로 고온정지 요구되는 기능 수행 계통의 유로변경과 연관이 없다면 안전정지 중요 기기로 분류한다.
안전정지 기기들에 대한 전기도면을 이용하여 안전정지 기기의 운전을 위해 기기와 직접 연결된 케이블 뿐만 아니라 이차배선도를 통해 일차 전기도면에 연동된 케이블도 파악하여 안전정지 케이블 목록을 작성한다.
안전정지기기로 선정된 기기와 고-저압압력경계 밸브에 대한 오작동분석을 수행하였다. 주제어실 및 제어기기실 화재 시 모든 기기에서 오작동 가능성뿐만 아니라 제 2제어실 지역에서 안전그룹 2 계통을 통해 안전정지를 수행 가능성을 검토하여 오작동 문제가 안전정지에 미치는 영향이 없는 것으로 평가되었다.
원자력발전소 규제요건과 기술기준에 따른 화재안전정지분석방법을 적용하였을 때, 주제어실 화재 발생시 계통 및 기기 손상 가능성을 평가하고 안전정지 성공경로를 확보하여 원자로를 안전 정지함으로써 발전소 안전성 향상에 기여하였다.
작성된 성공경로도면, 설계 메뉴얼 및 설계지침서 등의 계통설계 자료를 분석 및 검토, 검토결과와 화재위험도분석보고서 및 최종안전성보고서등에서 선정된 기기를 비교하여 최종적으로 안전정지에 필요한 680개 기기 목록을 작성하였으며 Table 1의 예와 같다.
케이블의 확인된 시작 및 최종지역 자료를 근거로 배치 도면(General Arrangement)을 추적하여 각 케이블 별 경로를 완성하고, 이 때 케이블이 지나는 경로는 방(room)번호를 기준으로 분석하여 케이블 목록과 경로에 관한Database를 작성하였으며 Table 2의 예와 같다.
화재 안전정지분석방법론에 따라 중수로형 원자력발전소 주제어실지역에 대해 안전정지 성공경로별로 안전정지 계통 및 안정정지기기를 선정하고 화재안전정지분석을 수행하였다.

대상 데이터

3.1 항에서 선정된 안전정지기능을 달성하기 위해 최종 안전성분석보고서 및 화재위험도분석보고서등을 참조하여 19개 안전정지계통⁽³⁾을 선정하였다. 선정 계통을 안전정지 경로 그룹별(A, B)로 분류하여 안전정지기능을 중심으로 작성하였다.

성능/효과

공통배선함 이차발화 분석결과 공통전원 문제와 동일하게 차단기 보호협조곡선 설계 검토를 통해 안전한 것으로 확인되었다.
변류기 5가지 선별기준에 따라 제외한 후 나머지 변류기를 개선대상으로 선정하여, NUREG/CR-7150 ⁽⁴⁾에 근거하여 권선비가 1,200:5 이하의 변류기는 이차발화에 대한신뢰도를 확보할 수 있으며 평가결과 모두 1,200:5 이하의 권선비를 가진 것으로 확인되었다.
두 안전그룹의 계통과 특수안전계통의 안전계통 격리요건을 검토하고, Wiring 분석, Block Diagram, Elementary Diagram, Schematic Diagram, General Arrangement (GA)도면 등 관련 도면을 통해 케이블의 포설 현황을 분석하여 기술요건 만족상태, 안전그룹2에 속하는 계통의 기기와 제 2제어실에서의 안전기능 수행 가능여부 등을 종합적으로 분석하였다. 분석결과, 주제어실 및 제어기기실 화재로 인해 해당지역 내 기능이 모두 상실된다고 하여도 제 2제어실에서 성공경로 B로 정의된 계통을 사용하여 화재안전정지를 달성할 수 있는 것으로 분석되었다.
안전정지기기로 선정된 기기와 고-저압압력경계 밸브에 대한 오작동분석을 수행하였다. 주제어실 및 제어기기실 화재 시 모든 기기에서 오작동 가능성뿐만 아니라 제 2제어실 지역에서 안전그룹 2 계통을 통해 안전정지를 수행 가능성을 검토하여 오작동 문제가 안전정지에 미치는 영향이 없는 것으로 평가되었다.
주제어실 및 제어기기실 화재로 해당방호구역내 화재안 전정지 기능이 상실되더라도 제 2제어실과 비상전력공급 계통이 기능적, 물리적으로 독립되어 공통전원에 영향이 없는 것으로 확인되었다.
주제어실 및 제어기기실 화재시 컴퓨터실과 제어기기실 사이, 제어기기실과 주제어실 사이의 관통부와 비방화문이 확인되었으며 이의 개선 조치가 완료된다면 화재전파의 영향이 없는 것으로 평가되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	원자력발전소 화재방호의 목적은 무엇인가?	원자력발전소 화재방호의 목적은 화재의 발생 가능성 및 결과를 최소화하여 화재시 발전소를 안전하게 정지시키기 위하여 동일 기능을 수행하는 다중 계열 중 한 계열의 기능이 상실되어도 나머지 한 계열이 기능을 수행하여 원자로를 안전하게 정지하여 안전정지 상태를 유지하고 환경으로 방사능 방출을 최소화하는 것이다. 본 논문에서는 미국원전 발전사업자협회에서 개발한 안전정지분석방법론을 산업현장에 적용하는 방법을 연구하였으며, 중수로원전의 주제어실 화재시 안전기능을 수행하는 계통의 한 계열이 상실되었을 때 동일 기능을 수행하는 나머지 계열에 의해 원자로를 안전정지하여 원자력 발전소의 안전성이 확보됨을 확인하였다.
	지락의 위치에 따른 첫 번째 특성은 무엇이 있는가?	① 지락 위치 No. 1 : 제어전원의 휴즈를 손상하여 제어회로의 전원이 손실된다.
	이차발화 현상이란 무엇인가?	이차발화 현상은 화재로 인한 전기적인 결함이 보호조치가 부적절한 케이블에 영향을 미치는 경우로써 B 계열의 과전류로 인한 발화가 A계열의 케이블에 이차발화를 발생시키는 경우로써, 차단기 및 퓨즈의 차단기 보호협조로 보호할 수 있다면 공통전원 문제가 발생하지 않는다.

참고문헌 (5)

NRC Knowledge Base for Post-Fire Safe Shutdown Analysis, NUREG-1778, pp. 6-1-44, January (2003).
Canadian Standards Association, Fire Protection for CANDU Nuclear Power Plants. CAN/CSA- N293-M87, pp. 21-22, July (1987).
KHNP, Wolsong Unit 3&4 Fire Hazard Assesment Report, p. 112, 10. (2010).
United States Nuclear Regulatory Commission, Joint Assessment of Cable Damage and Quantification of Effects from Fire, NUREG/CR-7150, Vol. 1, pp. 6-4-9, October (2012).
Nuclear Energy Institute, Guidance for Post Fire Safe Shutdown Circuit Analysis, NEI 00-01, B.1-1-36, Rev3, October (2011).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증