사고완화설비의 동적고장수목분석 적용 사례 연구 및 도구 개발

국문 초록 (Abstract)

원자력발전소에서의 리스크 평가 범위가 공간적으로나 시간적으로 확장되면서 정적고장수목으로는 표현이 불가능하거나 표현을 하더라도 보수성이 지나친 경우에 일부 경에 대해서는 최적 평가를 수행할 필요성이 증가하고 있다.
따라서 본 연구에서는 원자력발전소 사고 발생시 사용되는 사고완화설비를 기존의 정적고장수목과 동적고장수목으로 구현하여 시스템 신뢰도를 평가함으로써, 실제 동적특성을 반영했을 때 시스템의 신뢰도의 최적 평가를 수행해 보고, 이 과정에서 동적고장수목을 정량화할 수 있는데 필요한 알고리즘과 수정된 동적 게이트를 개발하였다. 사고완화설비의 분석 대상은 고압안전주입계통(HPSIS, High Pressure Safety Injection System)과 전력계통으로 선정하였으며, 가상의 원자력발전소를 대상으로 단순화된 배관 및 계기도면(SP&ID, Simplified Piping and Instrumentation Diagram)을 구성하고, 이를 정적고장수목과 동적고장수목을 형태로 나타내어 평가하였다.
동적특성에 대한 모델링이 특히 필요한 경우로서 공유설비와 우선 순위에 따른 사고완화설비 배분 특성을 보기 위하여, 원자력발전소에서 발생할 수 있는 여러 초기사건들 중에서도 전력계통의 기능을 상실케 하는 소외전원상실사고(LOOP, Loss of Offsite Power)를 반영하였고, 호기 간 공유설비이나 비상 시 하나의 호기에서만 사용이 가능한 대체교류디젤발전기(AAC DG, Alternate AC Diesel Generator)를 가정하여 모델링함으로써, 동시사고 발생 시 우선순위의 영향도 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Since the scope of risk assessments at nuclear power plant (NPP) is being extended both spatially and timely, conventional or static fault trees may not be able to express failure mechanism or be likely to be too conservative even if it is expressed in some cases. Therefore, the need to perform optimal assessment is obviously increasing such that accident scenarios can be captured in the best estimating manner.
The purpose of this study is to use static fault trees (SFTs) and dynamic fault trees (DFTs) and to compare their results for system’s reliability of accident mitigation facilities in NPPs. Furthermore, the method how to implement the dynamic characteristics from SFTs and DFTs was introduced, and algorithms and modified dynamic gates were also developed to quantify the given DFTs. Monte Carlo simulation was adopted to quantify the DFT models.
As a case study of accident mitigation facilities, High Pressure Safety Injection System (HPSIS) and Electric Power System (EPS) were selected, and their Simplified Piping and Instrumentation Diagrams (SP&IDs) were constructed to build SFTs and DFTs for a virtual NPP.
In order to identify the dynamic characteristics according to the priority of the shared facilities, Loss of Offsite Power (LOOP), which causes the power system to lose its function at NPP, was assumed especially with an inter-unit shared facility, AAC DG (Alternate AC Diesel Generator). The numerical result was not apparently distinguished, but the dynamic characteristics such as failure timing and sequence were successfully confirmed by DFTs.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 목표 5
• 제 2 장 고장수목분석기법 6
• 2.1 정적고장수목 6
• 2.1.1 정적고장수목 작성 및 평가 7
• 2.1.2정적고장수목의 한계점 10
• 2.2 동적고장수목 13
• 2.2.1 동적고장수목 작성 및 평가 14
• 2.2.2동적고장수목 게이트 17
• 제 3 장 사고완화설비의 동적고장수목 적용 25
• 3.1 사고완화설비 25
• 3.1.1고압안전주입계통 26
• 3.1.2 전력계통 26
• 3.2사고완화설비 고장수목 작성 28
• 3.2.1사고완화설비 정적고장수목 작성 28
• 3.2.2사고완화설비 동적고장수목 작성 36
• 3.3 사고완화설비 고장수목정량화 43
• 3.3.1 정적고장수목 평가 43
• 3.3.2 동적고장수목 평가 50
• 3.3.3 신뢰도 평가 결과 비교 59
• 제 4 장 요약 및 결론 62
• 참 고 문 헌 64
• Abstract 68