장기 가동원전장기 가동원전증기발생기 전열관건전성 관리방안

Steam Generator Generator

Management Program

한국수력원자력 ㈜설비기술처

한국수력원자력㈜ 설비기술처

KOREA HYDRO & NUCLEAR POWER2012. 4.3 ~ 4.4

제16회 원자력안전기술정보회의

발표 순서

� 원전 및 증기발생기 운영현황

� 주요 열화 및 고장 사례

� 전열관 건전성 관리방안�

한국수력원자력㈜ 설비기술처1

한국수력원자력㈜ 설비기술처

국내원전 S/G 설치현황

WW--∆53,60∆53,60WW--FF WW--51B51BCE S-80 CANDU 600 CANDU 600

국내원전 S/G 설치현황

W/H OPR-1000APR-1400

Framatome W/H CANDUAPR-1400

고리 #2,3,4영광#1,2

영광 #3,4,5,6 울진 #3,4,5,6신고리 #1,2 ,3,4신월성 #1,2

울진#1,2 (舊) 고리#1울진#1,2 (新)

월성#1,2,3,4

한국수력원자력㈜ 설비기술처

[5기 14대]신월성 #1,2

[14기 28대] [3기 8대] [4기 16대]

한국수력원자력㈜ 설비기술처2

증기발생기 사양비교

구분K-1, U1,2

(RSG)K-2,3,4 Y-1,2

Y-3,4,5,6 U-3,4

U-5,6 SK -1,2 SK-3,4 W-1~4

증기발생기 사양비교

구분 (RSG) Y-1,2 U-3,4SK -1,2 SW-1,2

SK-3,4 W-1~4

설계

제작

WH Doosan

WHCE

DoosanCE

DossanCE

DossanF.W/B.W Doosan제작

튜브재질

Alloy 690TT

Alloy 600TT

Alloy 600HTMA

Alloy 690TT

Alloy 690TT

Alloy 800

튜브수량

4,9344,689

5,626 8,214 8,340 13,1023,558 3,530

외경 19.05 17.48 19.05 19.05 19.05 15.87 외경두께

19.05 1.09

17.481.02

19.05 1.07

19.05 1.07

19.05 1.07

15.87 1.13

확관방식

Hydraulic Hydraulic Explosive Hydraulic HydraulicHard roll Hydraulic방식 Hydraulic

비 고 RSG

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처3

S/G 전열관 재질별 열화특성S/G 전열관 재질별 열화특성

구 분 I-600(TT) I-600(HTMA) I-690(TT) I-800구 분

적용모델 WH 모델-FOPR-1000 (CE S-80)

OPR-1000(CE S-80) APR-1400(CE S-80)

CANDU-600

대상호기고리2,3,4 영광1,2 울진1,2 (舊)

영광3,4,5,6 울진3,4

고리1, 울진1,2 (新) 울진5,6, 신월성1,2 신고리1,2, 3,4

월성1,2,3,4호기

- 지지구조물 마모 - 지지구조물 마모

열화형태- 지지구조물 마모

(AVB)

- TTS SCC

- 지지구조물 마모

- TTS SCC

- TSP 축균열

- 지지구조물 마모 -

- SCC 발생 없음

특 성- SCC 민감도 양호

- 균열생성 초기

- SCC 민감도 높음

- 균열 다수 발생

- SCC 민감도 낮음

- 열화특성 없음

- SCC 발생 없음

- 설계 운전온도

및 압력 낮음

- 울진1,2호기는 * 울진4호기

비 고- 울진1,2호기는

TTS 확관천이부

축결함 증가 교체

* 울진4호기

TSP ODSCC

특별관리

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처4

Alloy 600 전열관 결함 및 정비현황Alloy 600 전열관 결함 및 정비현황

호기 마모 균열전열관기타

정비수량 관막음관막음허용률

호기(주기)

마모전열관

기타관막음률(%)

허용률(%)ODSCC PWSCC 관막음 슬리빙

K2 (24) 142 26 0 204 372 0 3.31 10

K3 (20) 87 8 8 8 111 0 0.66 5

K4 (20) 88 0 0 25 113 0 0.67 5

Y1 (19) 117 1 0 5 123 0 0.73 5Y1 (19) 117 1 0 5 123 0 0.73 5

Y2 (19) 136 32 1 34 203 0 1.20 5

Y3 (13) 275 48 34 8 330 1,300 2.25 8

Y4 (12) 334 94 53 45 364 1,181 2.43 8Y4 (12) 334 94 53 45 364 1,181 2.43 8

Y5 (07) 43 2 0 5 50 0 0.30 8

Y6 (07) 85 2 0 3 90 0 0.55 8Y6 (07) 85 2 0 3 90 0 0.55 8

U3 (10) 86 499 4 0 599 98 3.66 10

U4 (09) 230 342 52 0 624 0 3.80 10

한국수력원자력㈜ 설비기술처

합 계 1,623 1,054 152 337 2,979 2,579

한국수력원자력㈜ 설비기술처5

국내 원전 증기발생기 교체 현황국내 원전 증기발생기 교체 현황

교체년도설계개선사항

구분 교체년도설계개선사항

비고교체전 교체후

I-600TT

3,388개

I-690TT

4,934개고리1호기 1998년

3,388개

22.25/1.27mm

기계식

4,934개

19.05/1.09mm

수압식

울진1,2호기2012년2011년

I-600TT

3,330개

22.25/1.27mm

I-690TT

4,689개

19.05/1.09mm

기계식 수압식

울진3,4호기2013년

I-600HTMA

8,214개

I-690TT

8,340개 KEDO울진3,4호기

2013년예정

8,214개

19.05/1.07mm

폭발식

8,340개

19.05/1.07mm

폭발(#4), 수압식(#3)

KEDO자재활용

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처6

증기발생기 경년열화 주요사례

원전 가동이력 증가로 경년열화

증기발생기 경년열화 주요사례

?원전 가동이력 증가로 경년열화

손상은 지속적으로 증가추세 울진#1,2 SG 교체

영광#2 급수환Pin Hole

고리#2 Plug Pin Hole

U#12 에방정비프랑스 EDF

Cruas-4 HCF

울진 #4 SGTube 파열

영광#4 SG

영광#3 SG Plug PWSCC

Tube 파열영광#4 SG

배수노즐 PWSCC

’06 ’07 ’10~’11’02

고리#4 LevelOscillation

’12

한국수력원자력㈜ 설비기술처

’06 ’ ’10~’11’02 ’12

한국수력원자력㈜ 설비기술처7

증기발생기 주요 고장 및 정비사례

� SG 수위 불안정 사례 (K-4, ‘06년8월) � 관지지판 유로막힘(광역수위증가) 진단기술 확립

증기발생기 주요 고장 및 정비사례

� 관지지판 유로막힘(광역수위증가) 진단기술 확립

� 세정 및 폐액처리 기술개발 (ASCA 세정)

� 전열관 정비사례� 관판상단 전열관 파단사례 (U-4 ,‘02년4월)� Tube End 용접부 손상사례 (Y-2 , ‘98년1월)� 용접식 Plug 손상 (Y-4, K-2)� EDF Cruas-4 HCF 사례 반영 예방정비 (U-1,2)� EDF Cruas-4 HCF 사례 반영 예방정비 (U-1,2)� 용접식 관마개 누설 교체정비 (K-2, ’11년1월, 12년3월)

� 1, 2차측 정비사례� 수실 배수관 손상 정비 (Y-3) � 수실 배수관 손상 정비 (Y-3)

� 급수환 FAC 및 부식손상 교체 (Y-2)

� 1차 습분분리기 열화 교체 (K-3,4, Y-2)

� 2차 습분분리기 세정 (K-4)� 2차 습분분리기 세정 (K-4)

� 습분동반율 불만족에 따른 2차 습분분리기 베인 교체 (K-3,4)

� 기타

한국수력원자력㈜ 설비기술처

� 균열지시 전열관 인출검사 (Y-4, K-3, Y-1,2, U-4)

한국수력원자력㈜ 설비기술처8

증기발생기 전열관 건전성 관리방안증기발생기 전열관 건전성 관리방안

1. 증기발생기 관리프로그램 개선1. 증기발생기 관리프로그램 개선

� SGMP 관련업무 종합관리 및 전담팀 운영� 증기발생기 전문가 기술역량 제고� 증기발생기 전문가 기술역량 제고

2. SGMP 검사체계 및 검사기술 개선

� 전열관 검사신호 평가 강화� 전열관 검사신호 평가 강화� 검사기술 개선

3. 슬러지 및 수질 관리기술 개선3. 슬러지 및 수질 관리기술 개선

� 슬러지 관리방법 개선, 화학세정 적용 등

4. 잔류물질 관리기술 개선

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처9

1. 증기발생기 관리프로그램 개선1. 증기발생기 관리프로그램 개선

� S/G 관련업무 종합관리 및 전담팀 운영� S/G 관련업무 종합관리 및 전담팀 운영� 본사 설비기술처 : S/G 정책총괄� 중앙연구원 : 증기발생기 전담 SG기술팀 신설 (16명)

- 관련 기술정보 (EPRI, EDF, WEC, NRC 등) 종합분석- 본사/발전소 매개체 역할

� 증기발생기 전문가 기술역량 제고� 발전소 SG 담당자 전문성 강화 (전문원 보직 등)� 발전소 SG 담당자 전문성 강화 (전문원 보직 등)� 세계 선도기관과 기술교류 강화 (SGMP 운영 벤치마킹)� SGMP 통합지침서 개정을 통한 최신 기술의 현장적용� SGMP 통합지침서 개정을 통한 최신 기술의 현장적용

- EPRI 및 국·내외 최신기술 반영 등

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처10

1. 증기발생기 관리프로그램 개선 (계속)

� 증기발생기 기술자료 검증 강화

1. 증기발생기 관리프로그램 개선 (계속)

� 증기발생기 기술자료 검증 강화

� 기술정보관리 및 조직문화 개선

� 기술정보의 공개 확대 및 객관성 제고

� 발전소 운영 및 검사 관련 데이터의 검증기능 강화� 발전소 운영 및 검사 관련 데이터의 검증기능 강화

� 건전성 평가 및 진단 요소기술 최적화� 건전성 평가 및 진단 요소기술 최적화

� 구조 및 누설 건전성 평가기술 불확실도 개선

� 잔류물질, 슬러지, 정비관 등 평가 및 진단기술� 잔류물질, 슬러지, 정비관 등 평가 및 진단기술

� 전열관 인출, 관마개 정비기술, 현장압력시험 등

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처11

2. SGMP 검사체계 및 검사기술 개선

� 검사신호 평가체계 강화

2. SGMP 검사체계 및 검사기술 개선

� NDE 전문원 독립평가, QDA & SSPD 운영 등

� 검사기술 유효성 검증(Site Validation) 표준지침서 작성, 적용

� 평가체계 개선 검토

- 현행 : I-690은 3단계, 그 외는 5단계 평가 적용

- 개선 : 최종평가, 독립평가팀 개선 검토

한국수력원자력㈜ 설비기술처 한국수력원자력㈜ 설비기술처12

2. SGMP 검사체계 및 검사기술 개선

� 검사및 평가기술 개선

2. SGMP 검사체계 및 검사기술 개선

� 최신 검사 신기술 현장적용 적극 추진

� 보빈검사 신호 자동평가 프로그램 도입 추진

: 수동평가 검증용으로 활용

� X-Probe 등 배열형 탐촉자 검사 기술개발 추진

� 관지지판(TSP) 축균열 신호평가 개선검토

� 보빈검사 신호평가시 채널 P1을 기본으로 하되 Ch 3과

Ch 5의 신호를 반영하여 구조물(TSP) 신호에 의한

결함신호 왜곡을 방지하는 절차를 통합지침서 반영 검토결함신호 왜곡을 방지하는 절차를 통합지침서 반영 검토

� 특이신호 관리기준 평가지침서 반영 (Dent, MBM 등)

� Round Robbin Test 결과 (EPRI ETSS I28413 ) 활용 등

한국수력원자력㈜ 설비기술처

� Round Robbin Test 결과 (EPRI ETSS I28413 ) 활용 등

한국수력원자력㈜ 설비기술처13

3. 슬러지 및 수질관리 개선

기동시기동시기동시 정상 운전정상 운전정상 운전

3. 슬러지 및 수질관리 개선

기동시12%

기동시12%

기동시12%

정상 운전88%

정상 운전88%

정상 운전88%

SG

잔류 → 침적

(70%)■ TSP Blockage■ TSP Blockage■ TSP Blockage

(70%)■ ODSCC

■ Denting

■ ODSCC

■ Denting

영향영향 ■ ODSCC

■ Denting

영향

Lancing25~30%Lancing25~30%Lancing25~30%

Blowdown

Blowdown

Blowdown

한국수력원자력㈜ 설비기술처

25~30%25~30%25~30%n

약 1~2%n

약 1~2%n

약 1~2%

한국수력원자력㈜ 설비기술처14

3. 슬러지 및 수질관리 개선 (계속)3. 슬러지 및 수질관리 개선 (계속)

� 슬러지 관리방법 개선� 시료채취 위치 변경 : 실험실 현장시료채취� 분석방법 개선 : Grab Sample 부식생성물 포집기� 증기발생기 Tube 스케일 두께측정 (ECT 검사 자료 활용)� 증기발생기 Tube 스케일 두께측정 (ECT 검사 자료 활용)

� 초음파 세정기술 개발� 고압수 분사방식으로 내부 세정 불가지역에 대한 초음파 세정 기술개발

� 수질관리기술 개선� 2차계통 복합아민(NH3+ETA) 적용, pH 최적화를 통한 FAC 저감

- 제어제 (ETA or NH3 NH3+ETA) 및 주급수 pH (8.8 ~ 10.0) 변경

- 울진2호기 시범적용 (’11.2 ), 전원전 확대적용 예정

� 분산제 (Dispersant) 적용하여 슬러지 부양 제거기술 개발� 분산제 (Dispersant) 적용하여 슬러지 부양 제거기술 개발

- 발전소 운전중 미량의 화학약품을 주입하여 슬러지를 제거하는 기술

- Ethanolamine으로 중화 처리한 10%의 Polyacrylate (PAA) 수용액

한국수력원자력㈜ 설비기술처

- 영광6호기 시범적용 후 전 원전 확대 적용 예정

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3. 슬러지 및 수질관리 개선 (계속)3. 슬러지 및 수질관리 개선 (계속)

� 슬러지 화학세정 적용

구 분EPRI 공법 AREVA 공법

저농도[ASCA] 고 온 저농도[DMT] 고 온

약 품 EDTA 약 2% EDTA 약 20% 옥살산 약 1% EDTA 약 20%

온 도 82℃ 110∼121 ℃ 82∼90℃ 약 165℃

기 간 약 3일 약 7일 약 3일 약 5일

열 원 1차측 정지시 잠열 외부열원 1차측 정지시 잠열 외부열원

부식률 1 mils 이내 10 mils 이내 1 mils 이내 10 mils 이내

세정효율 연성슬러지 제거 경성슬러지 제거 연성슬러지 제거 경성슬러지 제거

� 국내원전 적용현황 (총 12회);ASCA 6회, 고온세정 2회(울진#3,4), 부분고온 2회(영광#3,4), 부분저온 2회

* ASCA (Advanced Scale Conditioning Agents)

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* ASCA (Advanced Scale Conditioning Agents)DMT (Deposit Minimization Treatment)

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4. 잔류물질 관리기술 개선4. 잔류물질 관리기술 개선

� 이물질 유입방지(FME) 관리 강화

� 잔류물질 제거기술 고도화 (FOSAR)� 잔류물질 제거기술 고도화 (FOSAR)

� 신규원전 잔류물질 안전성 평가프로그램 확장 개발

잔류물질 발견

육안검사 잔류물질 제거제거

Yes

육안검사 잔류물질 제거제거

가능 ?

No

잔류물질 무게, 형상,위치 파악

세관 유동해석(DB)

세관 수명평가

세관 진동해석(DB)

한국수력원자력㈜ 설비기술처

세관 수명평가충격에너지 평가/ 마모량 예측

한국수력원자력㈜ 설비기술처17

결 론결 론

기술 전열관재료

기술관리

전열관건전성응력 관리

강화건전성확 보

환경강화 확 보

환경

전열관 열화발생(슬러지, 잔류물질)

검사/평가/진단기술및 장비 개발

안전운전수명보증

한국수력원자력㈜ 설비기술처

(슬러지, 잔류물질) 및 장비 개발 수명보증

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