흐름이 보이는 원자력기사 시험에서 꼭 나오는 요점 요약 정리 2. 공학안전설비(ESF)

2. 공학안전설비(ESF)

1. 개요

 

1) ESF의 기능

 

• 발전소의 원전의 LOCA(냉각재 상실사고, Loss of Coolant Accident) 등의 DBA 발생시 ESF는 RCS로부터 발생된 열을 제거하고 핵분열 생성물의 누출을 차단하여 발전소 종사자와 발전소 주변지역과 주민의 안전을 확보해야 한다.

 

(1) 핵연료 피복재 보호

• 핵연료 중심온도는 2590도, 표면온도는 1204도를 넘지 말아야 한다.

 

(2) 원자로 건물 건전성 확보

• 원자로 건물 내부 대기 수소함유량은 4w%를 넘지 말아야 한다.

• 원자로 건물의 대기를 설계온도인 140도, 설계압인 4kgf/cm2 이하로 유지하여야 한다.

 

(3) 원자로 건물 내부 방사선 물질의 제거

(4) 주제어실 건전성 확보

(5) 냉각재 재고량 확보

(6) 주급수상실사고 시 RCS 냉각

 

2) 발전소 신뢰성 확보를 위한 안전관련 계통 설계 특성

 

(1) 다중성(Redundancy)

• 안전관련계통의 어느 한 계열이 기능상실 시 나머지 다른 계열이 본래의 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 같은 기능을 가진 계열을 두 계열 이상으로 구성한다.

 

(2) 독립성(Independency)

• 안전관련계통의 어느 한 계열이 타 계열에 영향을 미치지 않도록 물리적, 전기적으로 상호 분리되어 독립성을 유지해야 하며(물리적 분리), 안전에 중요한 설비는 단 하나의 명확한 기능을 갖도록 해야한다.(독립성)

 

(3) 고장 안전성(Fail Safe)

• 안전관련계통의 기기들이 수동적으로 자기기능상실시 그 기기들의 위치가 노심이 안전한 방향으로 갈 수 있도록 최종 동작이 이루어지도록 한다.

ex) CEDM에 전원 차단시 제어봉들은 코일 스택에 전류가 공급되지 않고 결국 중력에 의해 노심으로 삽입되어 원자로를 정지

 

(4) 다양성(Diversity)

• 안전관련계통에 동일기능을 수행하는 서로 다른 기기를 설치하거나 프로세스 변수를 둘 이상 서로 다른 측정기를 사용, 측정해 안전성을 증대

ex) 원자로 정지가 제어봉 삽입, 붕산수 주입이라는 전혀 다른 작동 원리를 갖는 두가지 방법으로 삽입. 채널변수를 4개로 하고 2/4 트립을 유발. 보조급수계통을 증기 작동용과 전원 작동용으로 구분하여 설치

 

(5) 시험성(Testability)

• 안전관련계통의 불필요한 동작, 기능의 상실 없이 출력 운전 중 시험 또는 교정할 수 있도록 할 것

 

(6) 연동장치(Interlock)

• 원전의 일부장치는 사전에 정해진 어떤 조건이 갖추어야만 작동되도록 하며, 운전원 오조작이 있어도 이를 거부할 수 있도록 할 것.

 

3) 구성

 

(1) 기본 기능

• 원자로 격납건물 계통(Reactor Containment System)

• CSS(Containment Spray System, 원자로건물 살수계통)

• SIS(Safety Injection System, 안전주입계통)

• SCS(Stop Cooling System, 정지냉각계통)

• AFS(Auxiliary Feedwater System, 보조급수계통)

• HVACS(Heating, Ventilation, Air Conditioning System, 공기조화계통)

• RSP(Remote Stop Pannel, 원격정지 패널)

 

(2) 비상노심냉각계통(ECCS ; Emergency Core Cooling System)

• 올바른 명칭은 아님

-> SIS, SCS, RS(Recirculation System, 재순환계통)

 

(3) 원자로건물냉각계통(CCS, Containment Cooling System)

• CSS, CFCS, CIS, AFS

 

4) 공학안전설비 작동신호(ESFAS, ESF Actuation Signal)

 

(1) NSSS ESFAS(Nuclear Steam Supply System ESFAS, 핵증기 공급계통 ESFAS)

① MSIAS(Major Steam Isolation Actuation Signal, 주증기 격리신호)

• RCS SG의 증기가 저압력(62kgf/cm2), 고수위(93%) 및 원전이 고압력(1.9psi)일 때 작동

• 혹은 수동 스위치를 작동시키거나 RSP에서 작동

 

② CIAS(Containment Isolation Actuation Signal, 원자로 건물 격리신호)

• 원전 고압력(1.9psi), RCS PZR 저압력(124kgf/cm2) 일 때 혹은 수동으로 작동 시

 

③ SIAS(Safety Injection AS, 안전주입작동신호),

• 원전 고압력, RCS 가압기 저압력 일 때

 

④ CSAS(Containment Spray AS, 원자로 건물 살수 신호)

• 원전 고-고 압력(20.2psi) 및 수동 스위치 작동

 

⑤ AFAS(Auxiliary Feedwater AS, 보조급수 작동신호)

• RCS SG 저수위(23.5%) 및 수동 스위치

 

⑥ RAS(Recirculation Actuation Signal)

• RWT 저수위 및 수동 스위치

 

⑦ DAFAS(Diverse Auxiliary Feedwater AS, 다중보조급수 작동신호)

• RCS SG 저수위, 수동 스위치

 

⑧ DPSAS(Diverse Protection System AS, 다양성보호계통 작동신호

• RCS PZR 고압력

 

(2) 보조계통 ESFAS

① FEBVAS(Fuel Base Emergency Ventilation AS, 핵연료 건물 비상배기 작동신호)

• 사용후 연료 저장조 지역 방사능 고준위(20mRem/hr)

• 핵연료건물 환기 배기 감시기 방사능 고준위

 

② CPIAS(Containment Purge Isolation AS, 원자로 건물 퍼지 격리 작동신호)

• 원전 상부지역 방사능 고준위(2,500mRem/hr)

• 핵연료 건물 재장전 기중기 지역 방사능 고준위(12.5mRem/hr)

 

5) 노심손상 완화를 위한 ECCS 허용기준

 

(1) 피복재 표면 온도 1204도 이하 – Zr-H2O 반응 억제하여 피복재 손상 방지

(2) 피복재 산화율 두께 17% 이하 – 피복재 국부적 강도, 연성의 유지 요구

(3) 수소 생성물 노심 전체 반응의 이론 값 1% 이하 -> 수소축적방지에 의한 폭발방지

(4) 기하학적 현상 연료다발 원형 그대로 유지

(5) 장기 노심 냉각

 

ESF.hwp

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