20190605강의자료3

(1)

(2)

1.1

설계기준지진 정의 및 관련 법규

1.2

설계기준지진 산정 절차

1.3

결정론적 방법(DSHA)

1.4

확률론적 방법(PSHA)

2.1

자유장 지진계 설치

2.2

탄성파 속도 산출 방법

(3)

(4)



안전정지지진 (Safe Shutdown Earthquake; SSE)

부지에서 발생 가능한 최대지진

운전 중 발생시, 정지시키면 방사능물질이 누출되지 않고 구조물 및 기기의 손상이

발생하지 않는 크기의 지진



운전기준지진 (Operating Basis Earthquake; OBE)

발전소 시설물에 영향을 줄 수 있을 것으로 예상되는 지진

운전 중 발생시, 계속 운전할 수 있으며 후에 피해 정도를 점검하여 정지하거나

보수를 결정할 있을 정도의 지진

(5)



원자력안전위원회 고시 제 2017-15호: 원자로시설의 위치에 관한 기준

원자로시설 부지의 지질 및 지진에 관한 조사평가 지침

‐ 10CFR Part 100 Appendix A : Seismic and Geologic Siting Criteria for Nuclear Power Plant

‐ 10CFR Part 100 Subpart B 100.23 : Geologic and Seismic Siting Criteria

‐ Reg. Guide 1.60 : Design Response Spectra for Seismic Design of Nuclear Power Plants



현행 국내 원전의 설계지진동 결정

‐ 결정론적 방법으로 설계지진동 평가

‐ 확률론적 방법으로 설계지진동의 적절성 확인

‐ 응답스펙트럼 제시

법규 및 규정

(6)

• 부지반경 320 km 이내 과거 발생된 지진자료 수집 및 분석

• 과거 발생지진과 지질구조와의 상호관련성 분석

• 부지반경 320 km 이내 과거 발생된 지진자료 수집 및 분석

• 과거 발생지진과 지질구조와의 상호관련성 분석

설계기준지진(SSE) 결정 흐름도

• 부지반경 320 km 이내 지진지체구조구 설정

• 각 지진지체구조구별 최대잠재지진 분석 및 설정

• 부지반경 320 km 이내 지진지체구조구 설정

• 각 지진지체구조구별 최대잠재지진 분석 및 설정

• 원전부지에서의 각 지진지체구조구별 최대잠재지진 영향 평가 분석

• 원전부지에서의 설계기준 대상지진 선정 및 설계기준지진 선정

• 확률론적 지진재해도 평가에 의한 설계기준지진 보수성 확인

• 설계지진 결정

(7)

(8)

(9)

지체구별 최대지진 및 선형지진원에 의한 부지가속도 평가 모식도



보수성

 지질공학 최대잠재지진이 실제 방생위치와 무관하게 부지에 가장 가까운 곳에서 발생 가정  원전 운영기간 중에 최대잠재지진이 발생하는 것으로 가정



취약성

 여러가지 가능한 모델 중에서 하나의 모델만을 수용  자료의 불확실성이 커 상충하는 모델들이 대립할 경우 선택 곤란  가장 보수적인 모델을 따라 갈 경우 비현실적인 설계지진동 도출 이동 감쇄 이동 이동 감쇄

(10)

지체구별 최대지진에 의한 부지가속도 평가에 사용되는 감쇄식 변수

구 분 진앙거리 진원거리 지역 규모 모멘트 규모 진원거리에 대한 계수 규모에 대한 계수 적용원전 Donovan(1973) ○ ○ 한울 5,6 까지 신고리 3,4 까지 Esteva and Villaverde (1973) ○ ○

Donovan and Bornstein(1977) ○ ○ ○ (3개) Tore et al.(1997) ○ ○ ○ (1개) Baag(1997) ○ ○ 신고리 5,6현재

Noh and Lee(1995) ○ ○ ○ (2개)

박동회 외(2001) ○ ○ ○ (2개)

박지억 외(1999) ○ ○ ○ (2개)

이정모(2002) ○ ○ ○ (3개)

Junn et al.(2002) ○ ○ ○ (3개)

(11)

안전정지지진동(SSE)



0.3g

안전정지지진동(SSE)



0.3g

최대지반가속도(PGA)



0.2g

최대지반가속도(PGA)



0.2g

SSE 산정



지리산지진

- 감쇄식(규모 5.0): 0.0034g

- 감쇄식(규모 5.0): 0.1451g

SSE 산정



지리산지진

- 감쇄식(규모 5.0): 0.0034g

- 감쇄식(규모 5.0): 0.1451g

최대지반가속도가 0.2g로 평가 되었음에도 불구하고 APR1400을 적용하므로 발전소 설계에는 SSE 0.3g적용

지체구별 최대지진에 의한 부지가속도

(12)

(13)

(14)

선형지진원평가 - 활동성 단층 정의 및 설계적용



활동성 단층(Capable Fault)

 과거 35,000년에 적어도 1회 혹은 과거 500,000년 이내에 2회 이상의 지표 및 지표 가까이에 변위가 존재하는 단층(규제기준 50,000년으로 수정(‘15))  단층 및 지진 관측자료와 직접적인 관련성이 있다고 판단되는 단층  1항 혹은 2항의 조건에 의한 활동성단층과 지질구조상 상호 관련이 있다고 판단되는 단층



설계지진동 반영

 부지 반경 320km 이내 일정 길이 이상의 활동성 단층에 대해 최대지진동을 평가하여 설계지진동 결정에 고려  부지반경 8km 이내에 길이 300m 이상의 활동성 단층이 존재할 경우 부지에서의 지표변형에 대한 영향을 평가하여 설계에 고려

(15)

(16)

선형지진원평가 - 강진동 모사 입력변수



입력변수

 단층경사  에너지 방출 최소 깊이(h) – 전문가 자문  부지 좌표  구성단층 개수 – 1 km x 1 km 구성단층 사용  단층파열면의 길이와 폭(fault dimension)  지진규모(Mw)  응력강하량(stress drop)  기하학적 확산모델(geometrical spreading)  비탄성 감쇠모델(Q model)  스펙트럼 감쇠상수(kappa) 

입력변수

 단층경사  에너지 방출 최소 깊이(h) – 전문가 자문  부지 좌표  구성단층 개수 – 1 km x 1 km 구성단층 사용  단층파열면의 길이와 폭(fault dimension)  지진규모(Mw)  응력강하량(stress drop)  기하학적 확산모델(geometrical spreading)  비탄성 감쇠모델(Q model)  스펙트럼 감쇠상수(kappa)

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(18)

(19)

결정론적 방법 (DSHA)에 대한 설계기준지진(SSE) 산정 위치

(20)

확률론적 지진재해도 분석 (PSHA)



확률론적 지진재해도 분석(PSHA)

 다수의 지진지체 모델과 감쇄식을 가중치와 함께 고려  지진원마다 지진의 발생위치 및 규모는 확률분포를 따름  지진지체 모델 및 감쇄식에 대해 민감도 분석 수행  설계지진에 대한 초과확률(재래주기) 제시 

확률론적 지진재해도 분석(PSHA)

 다수의 지진지체 모델과 감쇄식을 가중치와 함께 고려  지진원마다 지진의 발생위치 및 규모는 확률분포를 따름  지진지체 모델 및 감쇄식에 대해 민감도 분석 수행  설계지진에 대한 초과확률(재래주기) 제시



입력자료

 지진원도(지진지체구조구 모델)와 지진목록  지진지체구조구별 지진원 상수(b값, 최소규모 이상의 지진발생률)  지진지체구조구별 최대지진  지진파 감쇠모델 및 불확실성스펙트럼 감쇠상수(kappa)



입력자료

 지진원도(지진지체구조구 모델)와 지진목록  지진지체구조구별 지진원 상수(b값, 최소규모 이상의 지진발생률)  지진지체구조구별 최대지진  지진파 감쇠모델 및 불확실성스펙트럼 감쇠상수(kappa)

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부지의 SSE는 보수적인 것으로

평가

부지의 SSE는 보수적인 것으로

평가

US NRC, 미국 중동부

재래주기: 1,000~10,000년

US NRC, 미국 중동부

재래주기: 1,000~10,000년

SSE 0.2g

평균값: 2.349E-04

재래주기: 약 4,260년

SSE 0.2g

평균값: 2.349E-04

재래주기: 약 4,260년

설계기준지진(SSE) 재래주기 평가

(22)

국내 4개 원전부지 설계기준지진(SSE) 0.2g 기준 재래주기



KINS/RG-N01.07, Rev.1 (1.7 부지 설계지진 결정)

 설계지진동 연초과확률이 평균값 지진재해도로 1.0x10-3/년을 초과하면, 초과하지 않도록 지진동

을 상향조정

(23)

(24)

지진계 설치 요건 및 지침

관련 규격 및 문서 설치 요건/지침 비 고 규제지침서 1.12(Rev.2) 지표면에서 지진가속도를 측정하기 적합하고 인접 구 조물의 영향을 최소화 할 수 있는 지점 소방방재청고시 제2013-12호, 지진가속도계측기 설치 및 운영기준 지진가속도계측센서가 암반노두에 설치되거나, 내진 설계기준에 의해 경암지반(SA) 또는 보통암지반(SB)으 로 분류된 경우 별도의 지반조사를 생략할 수 있음 EPRI TR-104239, 5.2.1절 격납건물 또는 중요구조물 크기의 1 ~ 3배 이격하여 설치하며, 일반적으로 2배 정도의 이격거리를 권장함. SSI 효과 배제 목적

USGS - "Seismic Instrumentation of Buildings", Ⅱ.4 절

발전소에서 가장 높은 건물 또는 인접한 건물 높이의

1.5~2배 이상 떨어진 위치에 설치 도심지 설치 어려움

(25)

(26)

시추조사 및 지질단면 작성

(27)

지진파의 종류



실체파(Body Wave) : P파, S파

(28)

CROOSHOLE TEST와 DOWNHOLE TEST 모식도

Assumed Path of Body Waves Wire Rope Cased Borehole Velocity Transducer (Trigger) Moveable Upper Weight Moveable Lower Weight Locking Wedge

Air Pressure Line

Orientation Rods

3-D Geophone

Air Packer Air Pressure Line Dynamic Signal Analyzer Grouting Assumed Path of Body Waves Wire Rope Cased Borehole Velocity Transducer (Trigger) Moveable Upper Weight Moveable Lower Weight Locking Wedge

Air Pressure Line

Orientation Rods

3-D Geophone

Air Packer Air Pressure Line Dynamic Signal

Analyzer

Grouting

Air

Air bag Dynamic Signal Analyzer

3D Geophone Load

Plank Trigger Hammer

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SPS 검층 및 S파 속도 산출 모식도

0.00 0.02 0.04 0.06 Time (sec) 0.00 0.02 0.04 0.06 Time (sec) P S Vertical Receiver

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