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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
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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).
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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.
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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.
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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.
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