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기술의 정의
○ 해양원자로플랜트용 능동/피동 복합 안전계통 검증실험시설 구축 및 검증실 험 기술
- 해양원자로플랜트와 같은 소형원자로시스템은 공간제약 등의 여러 특성상 기존 가압경수로와는 달리 능동과 피동이 복합된 계통의 설계가 필요함.
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 해양원자로플랜트 의 안전성관련 일반설계요건 개발 및 필요 요소기술 개발 및 검증
Ÿ 해양원자로플랜트의 안전성관련 일반설계요건 개발
Ÿ 해양원자로플랜트에 필요한 요소기술 개발 및 검증
Ÿ 해양원자로플랜트 일반설계요건
Ÿ 해양원자로플랜트 제작에 필요한 필수요소기술
Ÿ 해양원자로플랜트 의 안전성관련 규제요건(안)의 개발 및 법제화 지원
Ÿ 해양원자로플랜트의 안전성관련 규제요건(안) 개발
Ÿ 해양원자로플랜트의 규제요건 법제화 지원
Ÿ 해양원자로플랜트의 규제요건(안)
- 능동형과 피동형의 각각의 성능 특성이 아닌 이들이 조합된 복합 안전계통의 성 능 검증실험이 필요함.
○ 해양원자로플랜트용 고유 원자로건물 건전성 확보를 위한 피동원자로건물 해석코드 기술 향상과 연계 가능한 피동원자로건물 건전성 검증실험 기술
- 가압경수로 및 SMART 피동원자로건물냉각계통의 성능검증을 위한 다양한 시험 이 수행될 예정이나, 해양원자로플랜트 고유의 원자로건물 설계에 대한 건전성 검증시험이 독자적으로 필요함.
○ 해양원자로플랜트용 노심 건전성 및 열전달 특성 실험시설 구축 및 성능평 가 기술
- 일반적으로 해양원자로플랜트(원자력상선 등)의 특수목적 소형 원자로에는 고열 유속을 갖는 핵연료를 사용하며, 이러한 특수목적 원자로에 대한 연구결과는 대 외비로서 엄격하게 관리되고 있음.
- 선진국의 경우에는 많은 연구결과가 누적되어 있는 것으로 추정되지만, 국내 연 구는 전무한 수준으로 국내에서 고려되고 있는 해양원자로플랜트에 대한 기초 연 구 및 인허가를 위한 실험 기반 시설 구축 및 데이터 생산이 필요함.
○ 특수 열수력 조건에서 안전계통 및 노심 CHF 개별효과 검증실험시설 구축 및 검증 실험 기술
- 해양원자로플랜트는 그 활용분야에 따라 요동조건에서도 운전되어야 하고, 안전 계통의 성능 및 노심 열전달 특성은 이런 요동조건이 고려된 상황에서 안전성이 반드시 검증되어야 함.
- 따라서 안전주입계통 성능시험, 잔열제거계통 성능시험, 노심 CHF 특성 시험과 같은 개별효과 검증실험을 요동조건이 구현가능토록 검증실험 장치를 구축하고, 성능 실험을 통해 안전성 평가를 위한 실험 자료가 필요함.
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국내 기술개발 수준 및 현황
○ 한수원 주도로 iPOWER 개발과 관련하여 PAFS 등의 피동잔열제거계통, H-SIT 등의 피동안전주입계통, PCCS 등의 피동원자로건물냉각계통이 개발 중이며 검증시험은 한원(연)에서 수행 중임.
○ 한원연 주도로 SMART 개발과 관련하여 PRHRS 등의 피동잔열제거계통, PSIS 등의 피동안전주입계통, CPRSS 등의 피동원자로건물냉각계통이 개발 중이며, 다양한 검증시험을 수행하고 있음.
○ 능동/피동 복합형 안전계통과 해양원자로플랜트 특성을 고려한 원자로건물 에 대한 성능검증 및 안전성 관련 연구는 수행된 바 없음.
○ 해양원자로플랜트와 같은 특수목적 원자로에 대한 관심이 고조되고 있으나, 특수목적 원자로의 노심 열전달 평가 및 인허가를 위한 시험시설 구축 및 관련 연구는 없음.
○ 단순한 기하학적 형상에서의 요동을 고려한 열수력 특성시험에 대해서는 서울대에서 일부 수행하였지만, 요동을 고려한 안전계통 및 노심 CHF 시험 등의 개별효과 검증실험은 국내에서 찾아볼 수 없음.
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국외 기술개발 수준 및 현황
○ AP1000, CAP1400, ESBWR 개발과 관련하여 PACTEL, LSTF, PUMA 등을 이 용한 종합효과시험과 다양한 개별효과시험이 이루어짐.
○ 일체형원자로 개발과 관련하여 NuScale (미국), CGNPC (중국), NPIC (중국) 등에서 다양한 피동안전계통에 대한 검증시험을 수행 중임.
○ 해양원자로플랜트에 관한 연구는 러시아, 중국, 프랑스, 일본, 노르웨이, 영 국 등을 중심으로 연구가 진행 중에 있으나, 관련 안전계통 검증시험에 관 한 구체적인 연구결과들을 공개하지 않음.
○ 가압경수로를 대상으로 하는 노심 열전달 관련 연구들은 웨스팅하우스, AREVA 등을 중심으로 다양한 시험시설을 활용하여 진행되고 있으며, 해양 원자로플랜트와 같은 특수목적 원자로에 대한 연구도 1970년대부터 수많은 실험들이 수행되어 왔으나, 관련 연구결과는 외부에 공개되지 않고 있음.
○ 해외에서 다양한 경사/요동 조건을 포함한 실험이 이루어졌으나, 공개된 자 료는 확보하기 어려움.
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미래동향 예측
○ 능동/피동 복합형 안전계통 설계검증실험, 해양원자로플랜트 고유 원자로건 물 건전성 검증실험, 노심 건전성 및 열전달 특성 실험, 특수 열수력조건 개 별효과 검증실험을 통해 인허가를 위한 실험 기반 시설을 구축하고 다양한 검증 데이터를 생산함으로써 이를 해양원자로플랜트 고유 설계에 적용하여 해양원자로플랜트의 안전성 및 경제성 향상에 기여할 수 있음.
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기술개발 수행체계
○ 능동/피동 복합형 안전계통 설계검증실험
- 1단계(5년)목표: 능동/피동 복합 안전계통 검증실험시설 구축 및 기초 실험 - 2단계(5년)목표: 능동/피동 복합 안전계통 검증실험
- 최종목표: 해양원자로플랜트용 능동/피동 복합 안전계통 검증실험시설 구축 및 검증실험
○ 해양원자로플랜트 고유 원자로건물 건전성 검증실험
- 1단계(5년)목표: 피동격납건물용기 검증 시험장치 상세설계 및 구축 - 2단계(5년)목표: 피동격납건물용기 검증 시험장치 시운전 및 성능검증시험
- 최종목표: 피동격납용기 해석코드 기술 향상과 연계 가능한 피동격납용기 건전성 검증 시험 데이터 확보
○ 노심 건전성 및 열전달 특성 실험
- 1단계(5년)목표: 해양원자로플랜트 노심 건전성 및 열전달 특성 실험시설 구축 및 기초실험
- 2단계(5년)목표: 해양원자로플랜트 노심 건전성 및 열전달 특성 성능평가 - 최종목표: 해양원자로플랜트 노심 인허가를 위한 실험시설 구축 및 성능평가
○ 특수 열수력조건 개별효과 검증실험
- 1단계(5년)목표: 특수 열수력조건 개별효과 검증실험시설(잔열제거계통, 안전주입 계통, 노심 CHF) 구축 및 기초실험 수행
- 2단계(5년)목표: 특수 열수력조건 개발효과 검증실험
- 최종목표: 요동을 고려한 안전계통 및 노심 CHF 개발효과 검증실험시설 구축 및 검증 실험
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