사용후연료저장조 냉각수 보충방안에 대한

규제입장(rev.3)

2012. 4. 3

한국원자력안전기술원 계통성능실

책임기술원 김 효 중

차 례

1. 개 요

2. 사용후연료저장조 냉각 및 정화계통

3. Fukushima 원전 사고의 교훈

4. 원전연료의 관리 현황

5. 사용후연료의 냉각기능 상실

6. 사용후연료의 안전성 증진 방안

7. 결 론

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1. 개 요

가. 배 경

■ ’11.3.11일 Fukushima 원전 인근 해역에서 발생한 지진(진도 9)은 15m 이상의 해일 유발

(Fukusmima Dai-ichi and Dai-ni 원전의 전원 상실, 냉각능력 상실)

⇓■ 원자로 및 사용후 연료저장조 냉각능력 상실로 1.3.4호기 수소폭발 발생

■ 보관중인 사용후연료 손상과 다량의 방사성물질 유출(반경 20Km 주민 11만 명 대피)

■ 소외 비상센터 등의 기능과 비상상황에 대처능력 취약성 노출

■ 막대한 경제적 손실 발생(향후 10년간 최대 20조엔 예상)

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나. 목 적

1) Fukushima 원전의 사고경험을 통해 운영중인 사용후 연료저장설비의 취약성 보완으로

발전소 모든 운전형태에서 지속적으로 사용후 연료의 건전성을 유지

2) 잠재된 유사 사례의 발생에 대비하여 대처능력을 확보

3) 국민의 안전을 보장

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가. 주요기능1) 조사된 연료로 부터 작업자와 환경을 보호2) 저장된 연료를 미임계 상태로 유지3) 저장된 연료의 붕괴열을 제거

* 최근 Fukushima 원전 사고 이후 사용후연료 냉각 및 정화계통은 저장조의 수위유지 및냉각능력의 지속적인 확보대책이 제기되고 있음.

2. 사용후연료저장조 냉각 및 정화계통

나. 계통설계 (OPR-1000)o 사용후연료저장조를 냉각하여 사용후연료를 허용온도 이내로 유지- 정상운전 : 수조온도〈48.9℃ (120℉) - 미임계 150시간된 1회 배출노심 + 20년간 누적된 연료 붕괴열- RFO기간 : 수조온도〈60.0 ℃(140℉) - 미임계 150시간된 전체노심 + 20년간 누적 연료 붕괴열- 비 상 시 : 수조온도〈60.0 ℃(140℉) - 미임계 150시간된 전체노심 + 36일된 1회 배출노심 + 20년간

누적된 연료 붕괴열

* 단일 능동고장 발생시에도 최대 180 ℉(82.2 ℃) 초과 금지

o 저장된 사용후연료의 미 임계 유지를 위한 적정 붕소농도 유지(붕소농도 2150 ppm 이상)

2. 사용후연료저장조 냉각 및 정화계통

o 100% 용량의 수평 원심형 냉각펌프 2대- 용량 및 수두 : 2,500 gpm x TDH 80 ft(24.38m)

- 전원 : 정상 - class 1E 보조전원계통, 비상 - class 1E 비상발전기에서 수전

o 100% 용량의 판형 열교환기 2대- 설계열부하 : 32.5 MBTU/hr/대당

o 부유물 제거 및 정화설비 등으로 구성 운영- 저장조 수면 선량률 < 0.025 mSv

o 연료 상부 충분한 높이에 배관연결 및 siphon or vaccum breaker설치 (중력배수 방지)

- 수위지시기 2 채널, 온도지시기 1 채널 설치 운영

- 저장조 보충원 : RWST > 보조급수저장탱크(안전등급) > 보충수 탈염계통(비 안전등급)

o 운영기술지침서 운전제한조건(LCO) : - 정상운전 중 저장조 : 붕소농도 〉2,150 ppm, 수위 > 7m (23ft) -7일 주기로 점검

- 재장전 시 : 저장조, 원자로냉각재, 이송수로, 원자로수조의 붕소농도를 72시간 주기로 점검

2. 사용후핵연료 냉각 및 정화계통

사용후연료저장조 냉각, 정화, 부유물제거 유로

EmergencyM/U source

3. Fukushima 원전 사고의 교훈

* 현재 일본 사건조사위에서 조사 중

가. 설계기준 지진에 따른 대형 해일에 대한 대비 미흡

나. SBO 등 비상/비정상 상황에 대한 대응계획과 운전지침 미흡

· 전원복구, 기기(소방엔진이나 중기 등)작동

· 가용장비를 이용한 비상 냉각수(소화용수, 하천수, 해수 등) 주입 등

다. 발전소 요원이 SBO 등 중대사고에 훈련되지 않음

라. 전원 및 계측장치 등 필수기기의 복구용 예비품 미 확보

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4. 원전연료의 관리 현황(2011.12월 말 현재)

구 분신 연 료 (New Fuel) 사 용 후 연 료 (Spent Fuel)

장전량 (다발) 연료종류 저장량 저장용량 조밀랙 설치 포화시점 및 여유율 (약 29%)

고리

1 121 OFA 358 441 미 설치2016년

저장량 : 4,699 다발저장용량 : 6,492 다발

여유율 : 약 28%

2 121 16ACE7 664 799 미 설치

3 157 RFA+17ACE7 1,928 2,103 설치

4 157 RFA+17ACE7 1,749 2,103 설치

신고리1 177 가디언+PLUS7 0 523 설치 -

신고리2 177 가디언 0 523 설치중(건설중) -

영광

1 157 RFA+17ACE7 1,336 2,105 설치

2019년저장량 : 4,671 다발

저장용량 : 6,396 다발

여유율 : 27%

2 157 RFA+17ACE7 929 995 설치

3 177 PLUS7 793 1,125 설치

4 177 PLUS7 744 1,125 설치

5 177 PLUS7 436 523 설치

6 177 PLUS7 433 523 ‘12년 설치예정

울진

1 157 RFA 844 957 설치

2021년저장량 : 3,606 다발

저장용량 : 5,550 다발

여유율 : 약 30%

2 157 RFA+17ACE7 860 905 설치

3 177 PLUS7 824 1,321 설치

4 177 PLUS7 680 1,321 설치

5 177 PLUS7 377 523 ‘13년 설치예정

6 177 PLUS7 321 523 ‘13년 설치예정

신월성1 1 177 가디언 0 523 설치 -

월성

1 4560 37ELEMENT-NAT 36,212 42,408 해당없음

2018년저장량 : 344,456 다발

저장용량 : 499,632 다발

여유율 : 약 31%

2 4560 37ELEMENT-NAT 36,652 42,408 해당없음

3 4560 37ELEMENT-NAT 39,464 42,408 해당없음

4 4560 37ELEMENT-NAT 37,728 42,408 해당없음

건 식 저 장(Dry Storage) 194,400 330,000 해당없음

5. 사용후연료의 냉각기능 상실

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o 조 건 : 한 개 배치 연료(68 다발)을 사용후연료저장조(체적 : 33,127 ft3)에 저장한 경우(OPR-1000)

o 냉각능력 상실 후 냉각수 온도 상승과 증발로 약 4일 정도 경과되면연료 노출이 가능

o 사용후연료 냉각기능은 4일 이내 복구 필요

OPR-10001

10

100

1000

0 200 400 600 800

미임계 경과시간 (HR)

시간

및 열

출력

0

2

4

6

8

10

12

14

열부

하 (M

W)

93.3C 도달

비등개시

연료노출

열부하(MW)

6. 사용후연료의 안전성 증진 방안

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“사용후연료 저장조의 냉각수 보충능력 확보 대책”

1. 설계기준 자연재해 중에도 안전등급 계측기가 사용후연료저장조의 주요 변수(수위, 온도, 방사선준위)를 제어실에 지시되도록 설비를 보강

2. 안전등급 AC 전원을 사용후연료저장조 냉각수 보충계통에 공급

3. 원자로의 운전모드와 관계없이 조사(照射)된 연료가 사용후연료 저장조에 있을경우, 최소한 한 계열 이상의 소내 비상전원이 사용후연료저장조 냉각수 보충계통과 계측설비에 공급되도록 운영기술지침서 (개정)

4. 사용후연료저장조에 살수를 공급할 수 있는 내진 검증된 수단을 확보(예, 이동용 펌프, Pumper Truck 등 )

5. 사용후연료저장조 냉각기능 상실에 대비한 설비개선 사항의 운영체계 보완(운영절차 보강 및 설비개선 사항의 유효성을 교육훈련에 반영)

7. 결 론

● 발전소 모든 운전형태에서 사용후연료의 안전성이 유지되도록“사용후연료

저장조의 냉각수 보충능력 확보 대책”의 추진일정 최적화

● 사용후연료저장조의 냉각수 보충능력 확보대책 일환으로 수행되는 설비개선

사항을 대응계획과 운영절차에 반영

● 동 대책으로 추진되는 사항은 주기적인 교육과 훈련을 통해 입증 함으로서

실효성 유지

감사합니다 !