◈ 배경
□ 원전 안전성 향상기술은 원전 안전성의 체계적인 향상을 위하여 IAEA의 심 층방어 개념을 이용하여 기술수목을 분류하였음. 가동 원전의 균형화된 안전 성 향상을 위해서 각 심층방어 단계를 강화할 필요가 있으며, 이러한 강화된 각각의 심층방어 단계는 가동원전의 리스크를 효과적으로 감소시킬 수 있음.
각 심층방어 단계는 아래와 같음.
○ 운전성능 및 시스템 건전성 향상 기술은 재료, 핵연료, ICT, 인적오류, 및 화 재와 같이 정상운전에서의 사건을 감소시켜 리스크를 유발하는 초기사건을 감소시킬 수 있는 기술로 구성됨.
○ 설계기준사고 대처능력 향상 기술은 기존의 설계기준사고로 분류된 기술에 대한 안전성을 더욱 향상시킴으로서 설계기준사고의 대응성능을 강화하는 기술로 구성함.
○ 원전중대사고 예방기술은 리스크 유발 초기사건에 대해 핵연료, 기기생존 성, 다중고장사고 대처 및 인적성능을 향상함으로써 이 단계의 심층방어 능력을 향상시킬 수 있는 기술로 구성함.
○ 원자로 건물 건전성 유지 기술은 노심손상 이후, 원자로건물의 건전성을 강 화하기 위한 기술로 환경/계측 중대사고 현상 규명 및 평가, 중대사고 관리 최적화 기술을 포함함.
□
기존의 공학적 안전기준 범위를 넘어 국민이 안심할 수 있는 수준의 원
자력 핵연료 및 재료의 가동 안전성 확보를 목표로 국가 원자력 연구개
발 정책에 반영하고자, 「핵연료·재료분과」에서는 중장기 발전전략을
수립하고 연구개발 로드맵을 제시함.
◈ 기술분류 총괄표
대분류 (1단계)
중분류 (2단계)
소분류 (3단계)
원전 안전성 향상 기술
운전성능 및 시스템 건전성
향상 기술
재료 및 기기 건전성 향상 핵연료 안전성 향상 기기 및 계측/제어 계통 성능 향상
원전 상태 종합 감시 사이버보안 대응 운전성능해석 및 향상 기술
화재 방호
원자로냉각계통 방사선원항 해석코드 개발 설계기준사고
대처능력 향상기술
사고저항성 핵연료 개발 원자로건물 구조적 건전성 평가
사고대응 자동화 기술 원전 설계기준사고 혁신대처 기술 원전 중대사고
예방 기술
다중고장사고 환경 기기 생존성 평가기술 다중고장사고 해석 및 실증 실험 중대사고 예방을 위한 냉각능력 강화 기술 원자로건물
건전성 유지 기술
중대사고 환경 계측/제어 중대사고 현상 규명 및 평가기술
중대사고관리 최적화
◈ 세부 기술 내용
1.1 운전 성능 및 시스템 건전성 향상 기술 1.1.1 개요
□
「운전 성능 및 시스템 검전성 향상 기술」은 다음 8개의 중분류 단위 로 구분함 .
○ 재료 및 기기 건전성 향상
○ 핵연료 안전성 향상
○ 기기 및 계측/제어 계통 성능향상
○ 원전 상태 종합 감시
○ 사이버보안 대응
○ 운전성능해석 및 향상 기술
○ 화재 방호
○ 원자로냉각계통 방사선원항 해석코드 개발
1.1.2 재료 및 기기 건전성 향상
가. 기술 개요
□
이슈 및 문제점
○ 1978년부터 2017년까지 국내 가동원전에서는 총 731건의 비계획 정지사건 이 보고된 바 있으며, 이 중 기계결함이 정지 건수의 27 %를 차지하며, 정지 일수의 측면에서는 50%를 넘고 있음. 원전 불시정지 사건으로 인해 원전의 경제성 뿐 아니라 사회적 수용성에 매우 나쁜 영향을 미치고 있음. 원전 재 료 및 기기 안전성 확보는 원전의 가동 안전성에 대한 국민적 우려를 해소 하는데 매우 중요한 선결 과제임.
○ 국내 가동원전의 증기발생기는 슬러지 부착 및 틈새 부식환경 조성으로 전 열관에 부식 및 균열이 발생하여 대부분 설계수명 이전에 교체되고 있음.
○ 해외 원전에서 가혹한 중성자 조사환경에서 원자로 내부 재료의 열화와 응 력부식균열의 발생이 보고되고 있으며, 국내 원전에서도 40년 운전된 고리1 호기의 원자로 내 부품에서 균열로 의심되는 검사신호가 발견되어, 이에 대
한 본격적인 연구 필요성이 운영자 및 규제기관에서 강하게 제기되고 있음.
○ 해외 해체원전 (Zorita, Zion 등) 장기운전 재료 경년열화에 대한 실증시험 진행 중에 있음. 국내에서도 폐로원전의 재료를 활용하여 안전에 대한 우려 를 확인하고, 제거할 수 있는 기회로 활용할 수 있음.
○ 한편 비조사재를 취급할 수 있는 기술에 비해 중성자 조사된 고방사화 시편 을 취급할 수 있는 여건은 미진한 편임. 따라서 향후 국내가동원전의 안전 성을 높이기 위해서 해체원전 경년열화 실증을 할 수 있는 인프라 마련과 이를 통한 가동원전 전 범위 부품열화 안전도 정밀진단체계를 구축할 필요 가 있음.
□
기술개발 필요성
○ 높은 중성자 조사환경에서 원자로 내부 구조재료의 응력부식균열 및 재료 열화 현상에 대한 규명, 수명예측 및 방지기술을 개발하고, 가동원전에 적 용할 수 있는 기술개발이 필요.
○ 증기발생기 슬러지 및 피복관 크러드의 열적, 물리적 특성 평가를 기반으 로, 가동환경의 변화에 따른 예측 모델링 기술을 확보하여 증기발생기의 설 계수명과 원자로 출력안정성 및 안전여유도를 확보할 필요가 있음.
○ 1차계통 LiOH를 대체하는 KOH 수화학 전환에 대비한 선제적 대응기술을 확보하고, 배관부식, 전열관 응력부식균열, 슬러지 거동을 통합적으로 고려 한 2차계통 수화학 조건 최적화를 통하여 국내 고유 수화학 지침서 제정 및 인허가를 위한 기술근거로 활용할 필요가 있음.
○ 전열관 및 핵심부품의 용접부에서 지속적으로 발생하고 있는 응력부식균열 의 장기가동에 따른 손상을 사전에 예측하고 대응하기 위해서는 이에 대한 체계적인 기술개발이 필요함.
○ 장시간, 피폭 위험성을 동반하는 중성자 조사시험을 첨단분석법과 전산모사 기법을 이용하여 효과적으로 보완하고, 고선량 조사재의 손상 거동에 대한 정량적 예측 필요성이 증대되고 있음.
○ 수십년간 발전소 운전환경에 노출되어온 폐로원전 구조재료는 직접적인 경 년열화를 확인할 수 있어 그 가치가 매우 큼. 폐로원전 구조재료를 활용하 여 국내가동원전의 안전성을 위협할 수 있는 열화를 확인/검증하고, 대응기 술을 마련하므로 써 원전의 안전성을 향상시킬 수 있음.
○ 고리1호기는 최장의 가동시간을 경험한 해체원전으로서 재료열화 평가에 활용 가치가 매우 크며, EPRI 등은 고리1호기를 활용한 공동연구를 제안한바 있음.