| 일본 이카타 3호기 출력시 레벨 1 확률론적 안전평가 모델의 개발 | |
| 2005-01-25 | |
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 고장·사고 등 코어손상의 원인이 될만한 기인사상이 발생하면 그것을 완화·억제하기 위해 저압주입, 축압주입 등 안전기능을 작동시킨다. 이벤트 트리는 사상이 얼마나 진전되어 최종상태에 이르는가를 이들 안전기능의 성공/실패로 분기시켜 수형상에 전개한 것이다. 안전기능의 성공/실패의 조합으로 최종적으로 코어손상에 이르는지 아닌지를 결정한다. 이벤트 트리에서의 안전기능 성공/실패의 분기확률에는 폴트 트리 해석으로 구한 해당 기능의 실패확률을 적용한다. 폴트 트리의 예를 <그림 3>에 나타낸다.  또 PSA에는 상술한 출력시 레벨 1 이외에 격납용기가 파손되어 방사능이 방출되기까지를 평가하는 레벨 2 PSA, 또한 공중 피박 리스크를 평가라는 레벨 3 PSA가 있다. 도 플랜트 정지시의 PSA나 지진, 화재 등 외적사상을 대상으로 한 평가도 있다. 이카타 2호기 출력시 레벨 1 PSA 모델의 작성 및 평가 1. PSA 모델의 작성 PSA 해석 기구 RISKMAN을 이용해 앞으로 서술할 액시던트 매니지먼트 대책, 최신 플랜트 상태를 반영한 출력시 레벨 1 PSA 모델을 새로이 구축했다. PSA 모델 구축에서의 작업내용은 다음과 같다. ·기인사상을 선정하고 그 발생빈도를 구한다. ·기인사상을 완화하는 정상사상을 설정한다. ·각 정상사상에 대해 폴트 트리를 구축한다. ·기기 고장률 데이터에 기초해 항상사상의 발생확률, 즉 안전기능의 성공/실패의 분기확률을 계산한다. ·이벤트 트리를 구축하고 여기에 기인사상 발생빈도와 안전기능의 성공/실패의 분기확률을 적용함으로써 CDF를 구하기 위한 PSA 모델을 완성한다. 이들 흐름을 <그림 4>에 나타낸다.  대 이벤트 트리 / 소 폴트 트리 방법은 이벤트 트리의 구성이 복잡해지는 반면 서포트계와 사상완화계와의 관계가 명확해진다. 또 폴트 트리의 규모가 작기 때문에 설비개조시 등에서의 폴트 트리 갱신을 간단하게 시행할 수 있다는 장점도 갖고 있다. 2. 액시던트 매니지먼트 대책의 영향 평가 인적과오나 안전계통의 고장이 몇 배로 과중해져서 로심의 대규모 손상을 초래하는 사고를 시비어 액시던트라고 한다. 액시던트 매니지먼트 대책(이하, AM대책)이란 시비어 액시던트에 이를 위험이 있는 사태에 있는 경우나 실제로 시비어 액시던트가 발생했을 경우에 대비한 조치인데, 구체적으로는 설비개조나 순서서 변경을 시행한다. AM 정비 전후에서 안전기능 카테고리별 CDF의 상대값 비교결과를 <그림 5>에 나타낸다. 또 AM 정비 후에 토털 CDF에 대한 안전기능 카테고리별 CDF의 기여정도를 <그림 6>에 나타낸다. 여기에서 안전기능 카테고리별 CDF란 기인사상 발생에서 코어손상에 이르는 사상진전을 기능상실한 안전기능에 착안해서 분류하고 그 분류마다 집계한 CDF를 말한다. AM의 정비에서 토털 CDF는 약 5할 저감되어 있다(<그림 5> 참조). 여기에 가장 많이 기여하고 있는 안전기능 카테고리는 ‘ECCS 재순환 기능상실’의 저감이다. 또 <그림 6>에사 AM 정비 후의 토털 CDF에 대해 지배적인 것은 주로 ‘ECCS 재순환기능상실’과 ‘ECCS 주입기능상실’이라는 것을 알 수 있다. AM 정비 전에도 그 경향은 마찬가지다. <그림 5>에 근거해 AM 정비 전후의 CDF를 안전기능 카테고리마다 비교, 고찰했다. AM 대책에 따른 CDF의 저감비율이 가장 큰 것은 ‘격납용기의 제열기능상실’로서 AM 정비 전에 비해 약 90%의 저감을 보였다. 이는 ‘격납용기 내 자연대류 냉각’이라는 AM 대책의 효과인 것으로 보인다. ‘누전개소의 격리기능상실’은 주로 ‘쿨다운 & 리서큐레이션’에 따라, 또 ‘안전기능의 서포트기능상실’은 주로 ‘대체보기냉각’으로 전체 약 70%의 CDF 저감이 보여진다. ‘ECCS 재순환 기능상실’에 관해서는 주로 ‘대체재순환’으로 CDF를 약 60% 저감했다. PSA의 원자력발전소 보수관리에 대한 적용 미국 원자력발전소는 PSA의 보수관리에 대한 활용이 이미 시행되고 있다. 또 이로써 전술한 바와 같이 고설비 이용률도 달성하고 있다. 기본적인 사고는 PSA로 원자력발전 플랜트를 구성하는 계통·기기의 리스크 중요도를 구하고 그 중요도에 맞는 매니지먼트를 시행해 나가자는 것이다. 즉, 중요도가 높은 계통·기기는 폭넓은 보수관리를 시행하고, 거꾸로 중요도가 낮은 것에 대해서는 점검간격이나 점검내용의 재고 등을 시행하려는 것이다. 미국은 정기검사 기간의 단축과 같은 목적에서 플랜트의 정기검사 중(결국 플랜트 정지 중)이 아니라 출력운전 중에 기기를 대기제외해서 점검을 시행하는 경우가 많다. 이를 온라인 메인티넌스라고 한다. 미국의 원자력발전소 고가동률은 온라인 메인티넌스의 실시에 따른 효과가 큰 것이라고 생각된다. 온라인 메인티넌스의 실시에 있어서는 PSA에 따른 리스크 평가 및 관리가 실시된다. 이들 이외에도 정기검사공정책정, 설비개조시의 안전성 평가 등에 PSA가 활용된다. 또 온라인 메인티넌스를 할 경우 등에 리스크 모니터에 따른 CDF 감시도 시행된다. 전력자유화의 흐름 속에서 원자력발전소는 안전·안정운전을 전제로 하면서 정기검사기간 단축에 따른 설비이용률의 향상을 도모한다. 이른바 보수관리의 적정화가 요구되고 있다. 그 방책의 하나로서 장래에는 일본에서도 미국에서 시행되는 것과 같은 PSA 활용 진전이 기대된다. 본고는 시코쿠전력의 이카타발전소 3호기의 출력시 레벨 1 PSA 모델의 개발 및 CDF의 평가에 대해서 서술했다. 또한 진전이 두드러진 미국에서의 원자력발전소 보수관리에 대한 PSA 활용에 대해서도 간단히 다뤘다. 용어해설 정기안전 리뷰 약 10년마다 시행하는 원자력발전소의 안전성·신뢰성 평가 비상용 코어냉각계(Emergency Core Cooling System : ECCS) 원자로 냉각수 상실사고가 발생했을 때 냉각수를 주입해 코어 용융을 방지하는 설비. 격납용기 스프레이계 격납용기 내압의 상승사, 물을 분사해서 냉각, 저압시키는 설비. PSA 해석툴 RISKMAN 범용 PSA 해석 소프트웨어. 미국 ABS 컨설팅사 제품. 격납용기 내 자연대류냉각 보기냉각수 등을 이용해 격납용기 안을 냉각, 저압시키는 AM 대책 쿨다운 & 리서큐레이션 누전개소의 간격에 실패했을 때, 원자로저압·냉각을 도모하는 AM 대책. 대체 보기냉각 보기냉각수의 기능상실시, 대신 공조용냉각수 등을 시행하는 AM 대책. 대체재순환 ECCS 재순환 실패시, 대신 바이패스 라인을 이용한 AM 대책 리스크 중요도 어느 계통·기기가 기능을 상실했을 때, CDF의 증가를 나타내는 지표 등. 리스크 모니터 플랜트 설비의 운용상태에 맞게 그 때마다 CDF 등을 표시하는 장치. 
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