초록 ▼

APR1400 제어실 설계를 평가한 연구결과가 APR1400 제어실의 MMI 설계에 반영될 수 있도록 하였다. 오류 가능성 재평가 기법을 개발하기 위해서 오류형성요인(ESF) 및 상호작용 Taxonomy를 개발하고 이를 적용하여 인적오류 가능성 분석 및 정량적 평가 체계/절차를 개발하였다. APR1400 계측제어기기에 대한 60년 수명 평가를 위하여 기기의 고장률을 이용한 수명평가 방법론에 대한 연구를 수행하였다. 디지털 기기와 계통의 정량적 신뢰도 및 안전성 분석을 위해 새로운 기법을 적용하고 이를 검증하였다APR 1400 원전의

APR1400 제어실 설계를 평가한 연구결과가 APR1400 제어실의 MMI 설계에 반영될 수 있도록 하였다. 오류 가능성 재평가 기법을 개발하기 위해서 오류형성요인(ESF) 및 상호작용 Taxonomy를 개발하고 이를 적용하여 인적오류 가능성 분석 및 정량적 평가 체계/절차를 개발하였다. APR1400 계측제어기기에 대한 60년 수명 평가를 위하여 기기의 고장률을 이용한 수명평가 방법론에 대한 연구를 수행하였다. 디지털 기기와 계통의 정량적 신뢰도 및 안전성 분석을 위해 새로운 기법을 적용하고 이를 검증하였다APR 1400 원전의 중대사고시 원자로용기 외벽냉각 수행으로 원자로용기 건전성을 유지하는 방안과 관련해서는 이 방안의 평가 방법론을 개발하고 원자로냉각재 계통 감압조건에서 원자로용기 관통부의 열적 파손 가능성과 파손시 그 파손 모드를 실험과 해석을 통하여 평가하였다. 본연구의 실험에서는 산화알루미늄 용융물을 사용하고 유도가열로를 사용하여 지속가열 하는 두 경로로 구분하여 수행하였고, 실험결과와APR1400 원전은 LILAC과 FLUENT 및 ABAQUS 전산코드를 이용하여 평가하였다

Abstract ▼

For evaluating the design issues in the advanced MMI, we have studied the selection of evaluation issues, evaluation schedules, and the application method of evaluation results from the beginning of APR1400 MMI design project. For producing input for human reliability analysis, we proposed a new err

For evaluating the design issues in the advanced MMI, we have studied the selection of evaluation issues, evaluation schedules, and the application method of evaluation results from the beginning of APR1400 MMI design project. For producing input for human reliability analysis, we proposed a new error taxonomy and approach to explain the new human error potential. In order to evaluate whether or not the lifetime of APR1400 I&C System meet 60 years, the lifetime of the system has been calculated by using failure rates in this research. In order to qualify the software of APR1400 protection system, the detail scope and contents are to develop the methods, to evaluate the design results using the methods, and to establish a database for the evaluation. In external vessel cooling strategy to maintain the reactor vessel integrity in a severe accident of the APR 1400, an evaluation methodology was developed, and the failure possibility of penetrations and failure mode of the reactor vessel penetrations have been estimated through experiments and analysis. Two types of experiments have been performed using alumina melt as a simulant and a sustained heating method using a inductor, and their results have been evaluated along with APR 1400 using the LILAC, the FLUENT, and the ABAQUS computer codes

목차 Contents

• 제 1 장. 서 론...71
• 제 1 절. 연구 배경 및 필요성...71
• 제 2 절. 연구개발의 목적 및 내용...76
• 제 3 절. 국내외 기술개발 현황...77
• 제 4 절. 연구 수행방법...83
• 제 2 장. MMIS 설계평가 및 소프트웨어 검증...87
• 제 1 절. MMI 설계현안 평가...87
• 1. 실험평가 수행방법...89
• 가. 가설수립...90
• 나. 실험평가 요구사항 결정...91
• (1). 실험환경(Test Bed) 요건...91
• (2). 피 실험자 요건...92
• (3). 운전조건 및 시나리오 선정...93
• (4). 운전원 성능 평가기준 개발...94
• (5). 운전원 성능평가 기준 선정...96
• (6). 자료분석...97
• 2. 설계 현안 평가를 위한 평가현안 그룹핑...97
• 가. 운전직무(operational task)...98
• (1). Developing/Maintaining Plant Awareness...99
• (2). Handling Plant Disturbance...100
• (3). Controlling Plant State...101
• 나. 인간수행도 모델(Model of Human Performance)...102
• 다. 평가현안 정의 및 모델지원...105
• 라. 현안 선택...108
• 마. Ap-600 평가현안 검토 및 그룹핑...111
• 3. 실험평가 수행 및 분석...122
• 가. 대형정보 판넬의 수동적 감시...122
• (1). 실험계획...122
• (2). 실험가설...124
• (3). 실험설계(Experiment Design)...125
• 나. Event-paced Control Task의 실험평가...137
• (1). 실험계획...137
• (2). 실험수행...139
• (3). 실험데이타의 분석...140
• (4). 분석결과 및 토의사항...140
• 다. 인간공학 현안평가 (그룹 B,D)...142
• (1). 실험방법 및 실험데이타 수집안...142
• (2). 실험데이터 분석...147
• 라. 신형 제어반 경보 시스템 평가 (그룹 E)...178
• (1). 신형제어반 경보 시스템의 특성...178
• (2). 실험 방법...181
• 제 2 절. HRA 입력자료 평가...203
• 1. HRA 기술현황 분석...203
• 가. HRA 입력자료 평가 개요...203
• 나. 기술현황 분석...203
• 다. 요건분석...205
• 2. HRA 입력자료 재평가 기법 개발...206
• 가. 인적오류 영향요소(ESFs)...206
• 나. 인적오류분석 분류체계(Taxonomy)...207
• 다. 수정된 HRA 절차...208
• 라. 정량적 분석의 연계를 위한 오류 확률의 명목치 부여...212
• 3. MMI 설계의 오류 가능성 분석...214
• 가. MMI 기기의 기능 및 구성...214
• 나. Large Display Panel...217
• (1). Large Display Panel(LDP)의 기본기능...217
• (2). CFM/SPM/BISI section...219
• (3). LDP Fixed Mimic Section...222
• (4). LDP System Group Alarm...225
• (5). LDP Plant Overview Message...225
• (6). Variable Display Section...226
• 다. Workstation...226
• (1). LCD 모니터...226
• 라. MMI 기기별 오류 유발 가능성 검토...229
• (1). LDP의 오류 가능성...229
• (2). 워크스테이션 모니터의 오류 가능성...230
• (3). 운전원과 기기의 상호작용 분석...231
• 4. 시나리오 평가 사례...234
• 가. 평가 범위...234
• (1). 요약 및 개요...234
• 나. 평가내용...235
• (1). 시나리오 및 분석 개요...235
• (2). 관련 MMI 설계 평가...240
• (3). 사례의 직무분석...242
• (4). 오류 가능성 도출...244
• (5). 상호작용 분석...252
• (6). 정량적 평가...252
• 다. 평가 결과...256
• 라. 결과 검토 및 토의...263
• (1). 분석결과의 검토...263
• (2). 기존의 인적 오류 가능성 평가와의 비교 검토...263
• (3). 결과 보완점 토의...264
• (4). HEP 정량화 및 PSA 연계에 대한 검토...266
• 제 3 절. 계측제어기기 수명평가...269
• 1. 전자기파 내환경 설계기술 개발...269
• 가. 디지털 제어기기의 전자파 취약성 및 열화 매커니즘 평가...269
• (1). 집적회로 고장 형태...269
• (2). 디지털 기기의 고장 유형...271
• (3). 원자력 안전계통의 내환경 관련 고장원인 분석...276
• (4). 열화(Thermal Aging)...278
• (5). 방사능 및 마모 Aging...283
• 나. 원전 현장 전자기파 환경평가(EMI Site Survey)...284
• (1). 측정항목 및 방법...284
• (2). 평가 분석...287
• (3). 전자기파 자동 측정장치 개발...309
• 2. 계측제어기기 수명 60년 평가기술 개발...319
• 가. 계측제어기기 수명평가기준...319
• 나. 수명평가 방법론 설정...321
• (1). 신뢰성 블록도를 이용한 MTBFO 계산척도...322
• (2). Markov Chain을 이용한 MTBFO 계산척도...325
• 다. 원자로 보호계통 수명평가...330
• (1). 시스템 구조분석...330
• (2). 원자로보호계통 신뢰성 블록도...334
• (3). 수명평가...336
• (4). 결과 및 결론...338
• 라. ESFAS 수명평가...339
• (1). 시스템 구조분석...339
• (2). 신뢰성 블록도...343
• (3). 수명평가...348
• (4). 결과 및 결론...351
• 제 4 절. 계측제어계통 소프트웨어 검증...355
• 1. 안전 소프트웨어 계획 및 요구분석 단계 안전성평가...355
• 가. 안전 소프트웨어 안전성 계획(SSP) 독립평가...355
• (1). 소프트웨어 안전성계획 평가 개요...355
• (2). 검토의견 및 결과...355
• (3). 독립검토 결과 활용...357
• 나. 안전소프트웨어 QA계획(SQAP) 독립평가...357
• (1). 안전 소프트웨어 품질보증평가 개요...357
• (2). 안전 소프트웨어 QA 계획(SQAP) 검토 의견서 작성...359
• 다. 안전소프트웨어 확인 및 검증계획(SVVP) 독립평가...359
• 라. 안전소프트웨어 형상관리계획(SCMP) 독립평가...366
• (1). 소프트웨어 형상관리 평가 개요...366
• (2). SCMP 평가방법...367
• (3). SCMP 독립평가 결과...368
• 마. KMGR Software Program Manual(SPM)/1/2차 종합검토의견...372
• 2. 안전 소프트웨어 독립검토 절차서 개발...373
• 가. 안전 소프트웨어 안전성분석 계획 평가 절차서 개발...373
• (1). 안전성분석 계획 평가 절차 개발개요...373
• (2). 소프트웨어 안전성 계획 평가절차서...374
• 나. 소프트웨어 품질보증...384
• (1). 안전 소프트웨어 QA 계획(SQAP) 검토 대안 작성...384
• 다. 소프트웨어 검증...386
• (1). SPM/SVVP...386
• (2). 소프트웨어 검증 관??. 소프트웨어 형상관리...391
• (1). 개요...391
• (2). 형상관리 항목...393
• (3). 형상관리 기준선...395
• (4). 형상관리 업무...395
• (5). 형상관리 독립평가 요건/지침서 개발...399
• 3. 디지털 안전 소프트웨어 인허가 요소기술연구...401
• 가. 안전 소프트웨어 안전성 분석 및 요구사항명세 평가...401
• (1). 복합 실시간 계통의 정성적 요구사항 안전성 분석 기법 개발...401
• (2). Hybrid Real-Time System (HRTS) 정형명세...402
• (3). 정성 추론과 HRTS 요구분석...403
• (4). Qualitative Formal Method (QFM) 체계...405
• (5). 인과정보에 의한 요구사항 안전성분석(CRSA)...407
• (6). CRSA 체계...409
• 나. 상용소프트웨어 안전성 분석 방법 평가...411
• (1). 개요...412
• (2). 상용 소프트웨어 상세 인정 프로세스...413
• (3). 상용 소프트웨어 인증 계획...419
• 다. 공통모드 소프트웨어 고장분석 방법평가...431
• (1). 개요...431
• (2). CMF 발생 원인/대처방안 분석...434
• (3). 심층방어 및 다양성 관련 규제요건 및 지침...437
• (4). CMF 분석 절차 도출...439
• (5). 심층방어 및 다양성 평가 항목 도출...447
• (6). 심층방어 및 다양성 계획 및 분석 문서 작성방법...451
• 라. 실시간 성능분석 평가 지침서 개발...452
• (1). 규제지침 2: 디지털-기반 계측제어계통의 실시간 성능평가...452
• 마. 디지털 소프트웨어 요구분석/설계단계 검증 DB 구축...463
• (1). 개요...463
• (2). 구축환경...464
• (3). DB 서버 구성...464
• (4). DB 서버 예제 화면...465
• 제 3 장. 디지털 계측제어 기기 및 계통의 신뢰도 분석...471
• 제 1 절. 서론...471
• 1. 국내외 디지털 개발현황 및 PSA 적용의 필요성...471
• 2. 디지털기기 안전성의 정량평가 연구동향...474
• 3. 연구 수행 내용...476
• 제 2 절. 디지털 시스템의 신뢰도 정량 평가 규제 분석...477
• 1. 디지털 계측제어 계통의 신뢰도 정량평가 관련 인허가 현황...477
• 가. 미국(US. NRC)의 규제 현황...477
• 나. 국내의 규제 현황...484
• 다. 기타 국가의 규제 현황...487
• 2. 디지털 계측제어 계통의 정량평가와 관련된 표준...488
• 제 3 절. PSA와 디지털 계측제어 계통...497
• 1. 디지털 계측제어 계통 PSA 일반요건...497
• 2. 디지털 계측제어 계통 PSA에서의 연구현안...499
• 가. 소프트웨어의 신뢰도...500
• 나. 고장내구성 기법의 검출 범위 평가...501
• 다. 공통원인 고장의 적용...502
• 라. 디지털 시스템의 고장유형 및 부품 신뢰도 평가...503
• 마. 기타 기존 계통 모델링 기법의 한계...504
• 제 4 절. 디지털 계통 PSA 방법론...507
• 1. 문제점의 중요도 및 우선순위...507
• 가. 가상 계통 예시...507
• 나. 이론적 분석...509
• 2. 민감도 분석...512
• 가. 분석 인자 설정...512
• 나. 분석의 범위...513
• 다. 분석 결과...514
• 3. 디지털 계통 안전성 분석 기본 가이드...518
• 4. PSA결과의 설계에의 활용...519
• 제 5 절. 하드웨어 신뢰도 평가...520
• 1. 신뢰도 평가 방법...520
• 가. 부품 신뢰도 평가...521
• (1). MIL-HDBK-217...523
• (2). Bellcore TR-332...527
• (3). 부품 신뢰도 예측 방법 비교...533
• 나. 시스템 신뢰도 평가...536
• (1). 부품 카운트 법...537
• (2). 신뢰도 블록도 법(Reliability Block Diagram, RBD)...537
• (3). 고장 수목 분석법 (Fault Tree Analysis, FTA)...538
• (4). 상태 천이도 (State Transition Diagram STD) 분석법...540
• (5). 페트리 넷(PETRI Nets)...541
• (6). 몬테 카를로 시뮬레이션 모델...542
• (7). Go 방법...543
• (8). 단계화 임무 분석법(Phased Mission Analysis)...544
• (9). 복합기술(Hybrid Techniques)...545
• 다. 스트레스 평가 방법...545
• (1). 온도 및 부하...546
• (2). 습도...546
• (3). 진동 및 충격...547
• (4). 방사선...548
• (5). 전자기파(EMI)...549
• (6). 연기(Smoke)...549
• (7). 비정상적인 스트레스 평가 방법...549
• 2. 신뢰도 평가 방법 적용과 고장 경험 자료 분석...550
• 가. 적용 대상...550
• 나. PDC 신뢰도 평가...552
• (1). 고장 자료 수집...552
• (2). 고장율 평가...552
• 다. 평가 결과 분석...553
• 3. 결론...554
• 제 6 절. 소프트웨어 신뢰도 정량 평가...569
• 1. 소프트웨어 신뢰도의 평가 기법 분석...569
• 가. 소프트웨어 신뢰도의 정량평가 필요성...569
• 나. 소프트웨어 신뢰도 평가 방법...572
• 2. Bayesian Belief Nets 방법론...576
• 가. 안전 소프트웨어의 정량적 신뢰도 평가를 위한 BBN 적용...576
• 나. BBN(Bayesian Belief Nets) 개요...577
• (1). BBN 구성 요소...578
• (2). BBN 모델링...578
• (3). 국외의 BBN 적용 사례 분석...580
• 다. BBN 구축 절차서...580
• (1). BBN 구축...581
• (2). 전문가의 지식과 판단 추출 절차와 방법...582
• 라. BBN 적용 예...584
• (1). 원전 상용 소프트웨어 인정 프로세스...584
• (2). 상용소프트웨어 인정 프로세스 BBN 작성...585
• (3). BBN 작성 및 계산에 대한 논의...588
• (4). Case study의 결론 및 추후 연구내용...589
• 마. 결론...590
• 3. 시험기반 소프트웨어 신뢰도 평가 방법...592
• 가. 디지털 발전소 보호계통의 기능...593
• 나. "Select Input" 단계...596
• (1). 소프트웨어 신뢰도의 정의...596
• (2). 소프트웨어 시험의 목적...597
• (3). 소프트웨어의 목표 신뢰도...597
• (4). 시험회수 결정...598
• (5). 시험을 위해 필요한 시험 입력값 (test inputs)들의 결정...599
• 다. "Perform Test" 단계...601
• (1). 결함 수정 효과...602
• (2). 소프트웨어 고장모드 결정...603
• 라. "Collect Failure Data to Obtain Software Reliability" 단계...604
• 마. 소프트웨어 신뢰도 예측 절차...606
• 4. 소프트웨어 신뢰도 평가 방법론 결론...609
• 제 7 절. 디지털 계측제어 결론...611
• 제 4 장. 감압조건에서의 원자로용기 ICI 노즐 및 관통부 열적 파손모드 실험 및 해석...615
• 제 1 절. 연구 개요...615
• 1. 기존 연구현황 검토...616
• 2. APR 1400 원전의 원자로용기 하부 구조 특성...629
• 제 2 절. 용융물 사용 실험내용 및 결과...631
• 1. 산화알루미늄 용융물 사용 실험내용 및 결과...631
• 2. 지속가열 실험내용 및 결과...666
• 제 3 절. 관통부 건전성 평가 해석...693
• 1. 열해석 내용 및 결과...693
• 2. 기계해석 내용 및 결과...726
• 제 4 절. 관통부 건전성 연구결과 종합 고찰...754
• 제 5 장. 중대사고 설계쟁점 현안 평가...757
• 제 1 절. 중대사고 완화를 위한 캐비티 성능분석 기술개발 및 설계평가...757
• 1. 연구 개요...757
• 2. 원자로용기 외벽냉각(EVC)관련 비등 열전달 현상 연구...760
• 3. EVC 적용 타당성 평가 방법론 체계 개발...779
• 4. APR-1400 캐비티 설계 평가...785
• 5. 결과 고찰...789
• 제 2 절. 수소점화기 위치선정 평가를 위한 방법론 개발...793
• 1. 연구 개요...793
• 2. 수소제어기기 성능평가...794
• 3. 수소혼합 실증실험 및 헬륨 계측기 개발...808
• 4. GOTHIC코드의 3차원 수소해석모델 검증...829
• 5. 3차원 수소 혼합코드(HYCA3D) 개발...839
• 6. 수소점화기 위치선정 방법론 개발...847
• 제 6 장. 종합 결론 및 향후 계획...853
• 제 1 절. 주요 연구개발 결과의 요약...853
• 1. MMIS 설계평가 및 소프트웨어 검증...853
• 가. MMI 설계현안 평가...853
• 나. HRA 입력자료 생산...853
• 다. 계측제어기기 수명평가...854
• 라. 계측제어계통 소프트웨어 검증...855
• 2. 디지털 계측제어 기기 및 계통의 신뢰도 분석...856
• 3. 감압조건에서의 원자용기 ICI 노즐 및 관통부 열적파손 모드 실험 및 해석...859
• 4. 중대사고 설계쟁점 현안 평가...860
• 제 2 절. 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...863
• 제 3 절. 연구개발 결과의 활용 및 향후 연구계획...865
• 제 7 장. 참고문헌...869