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혁신형 시스템 개념 검증 실험

문서에서 원자력 안전연구 기술수목 보고서 (페이지 161-164)

기술의 정의

소형원자로시스템의 해외수출 경쟁력 강화를 위한 고도화 핵심기술

- 직접접촉응축 현상 가시화를 통한 피동격납건물냉각계통 성능검증 기술 - 증기발생기의 크기 감소를 위한 인쇄기판형 증기발생기 소형화 기술

- 냉각재상실사고 발생 시, 압력차 또는 사고 시 발생신호 등을 활용하여 격리밸브 를 닫히게 하여 파단유량을 차단하는 기술

안전성과 경제성을 동시에 고려한 피동안전계통 설계 최적화 기술

- 압력평형배관에서의 응축현상에 의한 피동안전주입계통 주입성능 제한 극복 기술 - 피동잔열제거계통 분기관/열교환기 열전달 특성 정량화 기술

국내 기술개발 수준 및 현황

한국수력원자력 주도로 iPOWER 개발과 관련하여 피동격납용기냉각계통 (PCCS), 혼합형 안전주입탱크(H-SIT), 피동보조급수계통(PAFS) 등의 피동안

항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술

Ÿ SMART 중대사고 경위 및 쟁점해석

Ÿ 중대사고 진행과정 및 완화방안 상세 평가

Ÿ SMART 중대사고 현상(외벽냉각, 증기폭발, DCH, MCCI, 수소연소 등) 상세 분석

Ÿ SMART 중대사고 완화 방안: 원자로용기 감압, 외벽냉각, 수소제어 Ÿ SMART 중대사고 현상:

외벽냉각, 증기폭발, DCH, MCCI, 수소분포 및 연소

Ÿ SMART 중대사고 대처설비 검증실험 및 상세 분석

Ÿ 원자로용기 외벽냉각 검증실험 및 상세 분석

Ÿ 격납건물내 수소제어 설비 검증시험 및 상세 분석

Ÿ 격납건물내 온도, 압력, 핵분열생성물 제어 설비 검증실험 및 상세 분석

Ÿ 자연순환, 임계열속 Ÿ 수소거동 및 연소,

수소제어 설비 Ÿ 증기응축 열전달,

핵분열생성물 거동, 격납건물 여과배기 Ÿ SMART 중대사고

해석코드 CINEMA-SMART 개선 및 확인과 검증

Ÿ CINEMA-SMART 모델 개선 Ÿ CINEMA-SMART 확인 및 검증

Ÿ SMART 모델:

헬리컬증기발생기, 격납건물 냉각계통 Ÿ 중대사고 전개과정:

원자로용기 감압, 외벽냉각, 수소제어

전계통 등이 개발 중이며, 검증시험은 한원(연)에서 수행 중임.

한원(연) 주도로 SMART 개발과 관련하여 원자로건물 압력 및 방사능 저감 계통(CPRSS), 피동안전주입계통(PSIS), 피동잔열제거계통(PRHRS) 등의 피동 안전계통이 개발 중이며, 다양한 검증시험을 수행 중임.

인쇄기판형 증기발생기를 활용한 소형화 기술은 세계 최초로 한원(연)에서 개념을 검증하고 관련 지식재산권들을 확보함(2014년). 또한, 국내 중소기업 은 소형 인쇄기판형 증기발생기 모듈을 제작 및 납품하고 개념 검증시험을 수행함.

냉각재상실사고를 해소하는 원자로용기 장착 이중격리밸브 및 과류방지밸 브를 포함하는 기술은 원자력연구원에서 핵심 지식재산권을 확보하고 있음 (2011~2014년).

국외 기술개발 수준 및 현황

국외에서는 AP1000, CAP1400, ESBWR 개발과 관련하여 PACTEL, LSTF, PUMA, APEX 등을 이용한 종합효과시험과 다양한 개별효과시험이 이루어짐.

일체형원자로 개발과 관련하여 NuScale (미국), CGNPC (중국), NPIC (중국) 등에서 다양한 피동안전계통에 대한 검증시험을 수행하고 있음.

미국, 인도, 중국, 프랑스에서 초고온가스로, ITER, 초임계 질소 발전, SFR 분야에 인쇄기판형 증기발생기 적용을 고려하고 있음.

원자로용기 장착 이중격리밸브와 관련하여 BWXT mPower는 2013~14년에 일체형 격리밸브에 대한 특허를 출원하였음.

미래동향 예측

소형원자로시스템의 해외수출시장은 2050년까지 최대 500~1,000여기의 시 장이 형성될 것으로 예상되며, 미국, 프랑스, 중국, 아르헨티나 등의 경쟁국 과의 비교우위를 확보하기 위한 피동안전계통의 고도화 및 주요기기 소형 화 핵심기술의 선점이 중요함.

소형원자로시스템 대상으로 피동안전계통에 대한 양질의 검증실험데이터는 아직도 부족하며, 검증실험 데이터 확보는 향후 열수력코드 검증 등과의 연 계를 통하여 지속적으로 요구될 것임.

기술개발 수행체계

피동격납건물(CPRSS) 냉각계통성능검증 시험

- 1단계(2년)목표: 국소현상 측정 요소 기술 개발

- 2단계(3년)목표: 피동격납건물냉각계통 검증 실험장치 구축 및 검증실험 수행

피동안전주입계통 성능향상 특성시험

- 1단계(2년)목표: 주입성능 향상을 위한 실험장치 구축 - 2단계(3년)목표: 피동안전주입계통 주입성능 향상 검증실험

피동잔열제거계통 성능향상 특성시험

- 1단계(2년)목표: 열교환기와 상하부 분기관 열전달특성 실험장치 구축 - 2단계(3년)목표: 피동잔열제거계통 열전달비율 정량화 실험

인쇄기판형 증기발생기 특성시험

- 1단계(3년)목표: 인쇄기판형 증기발생기 요소기술에 대한 특성 검증실험

- 2단계(2년)목표: 인쇄기판형 증기발생기 운전전략 및 인허가 대응 특성 검증실험

LOCA 저항성 원자로용기 장착형 격리밸브 특성시험

- 1단계(3년)목표: 원자로용기 장착밸브(이중격리밸브, 체크밸브)에 대한 검증실험 - 2단계(2년)목표: 원자로 파단유량 차단 피동형 밸브에 대한 검증실험

검증실험 데이터를 활용한 다양한 코드 해석과제 연계 가능함.

세부기술의 구성 및 주요 내용

문서에서 원자력 안전연구 기술수목 보고서 (페이지 161-164)