일체형원자로상부구조물 (IHA)설계특성및현황` - KINS · 2018-01-01 · 5...

1KOPEC 원자로설계개발단

일체형원자로일체형원자로 상부구조물상부구조물

((IHA)IHA) 설계설계 특성특성 및및 현황현황`̀

2008. 04. 10

원자로설계사업본부

한국전력기술(주)

2 원자로설계사업본부

목 차

1. 원자로상부구조물의 개념

2. 일체형원자로상부구조물

3. 신고리 1,2호기 IHA 설계


5. 국내 가동원전 추진현황

6. 향후 추진 계획



기능

- 원자로 헤드 인양

- CEDM (CRDM) 횡하중 지지

- CEDM (CRDM) 냉각공기 유로 제공 및 지지

- 원자로 상부 Cable 지지

- 비산물 차폐

구성

- 원자로 헤드

- 원자로 헤드 인양장치 : Column, Lifting Frame

- CEDM & RSPT (CRDM & DRPI)

- Missile Shield

- Cooling Fan

- HJTC (ICT)



국내원전의 원자로상부구조물

고리3,4/영광1,2호기 울진1,2호기 OPR 1000


목적 및 필요성

- 계획예방정비공정 단축을 통한 발전소의 이용 및 가동률을 향상

- EPRI URD 및 KURD 요건 충족

- 해외 원전에서 원자로상부구조물 단순화 적용 추세에 따라

해외 경쟁력 확보

- 원자로상부구조물 유지보수 작업시 작업자의 안전성 향상 및

방사선 노출 최소화

설계특징

- 냉각팬, 덕트, 케이블지지구조물 및 비산물 차폐체 등을

일체화 하여 원자로 헤드 및 상부구조물을 한번에 인양

- 냉각 공기의 통로 및 비산물 차폐체 내부 설치

- 케이블 지지구조물 기능



공급 현황

Westinghouse- South Texas 1&2 및 Seabrook 등 약 25여기 원전

AREVA- Salem 1&2 등 미국내 약 18여기 원전

MHI - 센다이 1 외 22개 원전

부분 개선 : 덕트를 단순화한 형태

KOPEC

- 차세대원자로 개발시 IHA 최초개발- 신고리 1,2,3,4, 신월성 1,2 및 신울진 1,2에 적용- 국내 가동원전에 적용 추진



적용사례 (미국, 일본)

Seabrook (SHA)(WEC 설계/공급)

일본 원전 (덕트 단순화)

(MHI 설계 및 공급)

Salem 2 (SHA)

(Advent 설계/AREVA 공급)



기대 효과

기존의 복잡한 원자로 상부구조물들의 기능을 통합하여

설계 단순화

원자로 헤드의 제거 및 설치 시간 감소에 따른 가동률 및

경제성 향상 ; 임계시간 약 2.0 ~ 2.5일 단축

상부구조물의 단순화로 작업 안전성 향상

원자로 헤드의 제거 및 설치 시간 감소에 따른 작업자의

피폭량 감소 (약 80% 이상)

관련 기기에 대한 저장 장소의 축소 및 작업 유연성 향상



재장전 공정 비교

작업공정

CEDM/HJTC/NIMS Cable분리

Integrated Platform 제거

IHA 내진 지지대 분리

상부,중부 Duct 제거

RCGVS Piping 제거

HACT 인양

HJTC 분해

하부 Duct 제거

냉각 매니폴드제거

RV Flange 보온재 제거

Pool Seal 설치 및 leak 시험

MST/SST 설치

Detensioning/Tensioning

인양프레임 설치

원자로헤드 인양

작업시간 (Day)

1 2 3 4 5 6

Conventional DesignIHA



IHA : KOPEC 설계


- CRDM Cooling Fan

CRDM Cooling Fan : 50% x 3대

Missile Shield 상부에 위치

- ASST 사용

- Pin 분리형 Seismic Support

System 적용

- 영구 부착형 Lifting Frame

- CEDM/RSPT Cable 지지

IHA 내부의 Messenger Wire

Cooling Fan

Access Opening

ShroudPlate

Monorailfor ASST

Seismic Ring Beam

Lifting Frame

RDPSeismicRestraint



IHA 주요부품

- Cooling Shroud Plate/Baffle :

CEDM 냉각공기 유로 형성

- Monorail : SST 운전

- Access Opening : CEDM 유지보수

및 Vent를 위한 접근 공간, HJTC Probe

조립/분리를 위한 접근 공간

- Opening Door : RV Closure Head

Area 검사를 위한 Door

Monorail

OpeningDoor

Cooling Shroud Assembly

CoolingShroud Plate

AccessOpening



IHA 주요부품

MissileShield

MainColumn

RCGVSPipe

TripodAssembly

Lifting Frame Assembly

- Main Column : 원자로헤드 인양 하중을

인양 프레임으로 전달

- Missile Shield : 비산물 차폐체 위에

설치되는 기기들의 하중을 지지

- Lifting Frame : IHA 인양시 Load

Path 형성

- Missile Shield : 비산물의 운동에너지

흡수



IHA 주요부품

Cable Support System

RDP

CEDM Cables- Messenger Wire : CEDM Power,

RSPT Cables 배선 및 지지

- RDP : CEDM, HJTC, ALMS/LPMS

Connector 연결

- CEDM Vent 작업 고려

MessengerWire



IHA 주요부품

- 지진시 수평하중 전달

- Cap Plate 사이에는 충격하중 흡수를

위해 Elastomer 설치

- Seismic Restraint와 Bracket

사이에 열팽창을 고려한 Gap 설계

Seismic Support SystemCap plate

SeismicRing Beam

SeismicRestraint


냉각공기 유로 비교


Head Area Cable Trayand Missile Shield

RV Head

Cooling Manifold

Cooling Duct

CEDMAir Handling Unit

CEDMCoilCEDMCoolingShroud

PlenumPlate RV Head

표준원전 IHA


냉각공기 유동 및 분포 확인 : 3D 유동해석 수행

유동 해석

Z

Y

X

Contours of Axial Velocity (m/s)FLUENT 5.0 (3d, segregated, ke)

Mar 16, 2000

-4.30e+00

-4.33e+00

-4.35e+00

-4.38e+00

-4.40e+00

-4.43e+00

-4.45e+00

-4.48e+00

-4.50e+00

-4.53e+00

-4.55e+00



구조적 건전성 평가 수행 : 3D 구조해석

구조해석



IHA


IHA 내부 : NSSS

- 설계 : KOPEC SD

- 제작/공급 : 두산중

IHA 외부 : A/E

IHA 설치 : 시공사

IHA 운영 : 한수원

역무 구분


제작 현황


10987654321

Lifting System

Missile Shield/Plenum

Messenger Wire Support Sys.

Seismic Support Sys.

Upper Shroud Assy.

Lower Shroud Assy.

2008주요업무

Middle Shroud Assy.

11 12

IHA Final Assy.

Performance Test포장


20112010200920082007

2121212121

한수원

SD, 두산중시운전 및 시운전 지원

SD

두산중

시험지침서 및 운전지침서SD

시공사

설치 및 현장 지원

SD

두산중설치 지침서

SD성능시험 요건 서

두산중제작 및 성능시험 완료

관련사

일정

주요업무

DDS 1

‘08.11

‘09.5-6

‘09.1

‘09.6-’10.12

향후 수행계획



신고리 3,4 호기 IHA


- CRDM Cooling Fan (50% x 3대)

- 상하 분리형 Cooling Shroud Shell

주 부재 및 냉각유로 형성

- ASST 사용

- 케이블브릿지 적용

- IHA 거치형 내진지지대 적용

- Opening Door : 원자로헤드 검사

및 검사장비 출입

- CEDM/RSPT Cable 지지

IHA 내부의 Messenger Wire

CoolingFan

Air InletShell Plate

SeismicRestraint

Monorailfor ASST

LiftingFrame

CableBridge

WinchAssembly

OpeningDoor


IHA (신고리 1,2호기)Conventional (OPR1000) IHA (신고리 3,4호기)


IHA 설계 비교



IHA 적용 필요성

2010년 이후 10일대의 O/H 공기 달성을 위한 필수 기기

작업자의 작업 안전성 향상 필요

원전 이용률 향상 및 이에 따른 경제적인 이득

가동원전의 원자로상부구조물 단순화 적용은 세계적인 추세

고리 3,4호기 덕트 작업 공정 울진 5,6호기 덕트 작업 공정


경제성

• 재장전 critical path 여부/정도: 타 시스템 개선 여부 고려

• 부품 재사용 정도, 설치 기간

기존 설계의 특성

• Embedment 및 Fan의 위치

• 스터드 인장기 형태

• 적용 기술규격 및 인허가 사항

• 내진지지대 유무 (설치 가능성 검토)

기존의 원자로 설계 여유

• 원자로/내부구조물-낙하 하중, 원자로 /재사용 부품-내진 설계

• CEDM 및 원자로건물 냉각송풍기 용량

• Embedment 하중


가동원전 적용시 고려사항



KOPEC의 개발 현황

가동중 OPR1000 단순화 형태 개념 개발 (2005 ~ 2006년)

- 국내외 특허 출원중

국내 가동중 원전(고리 1호기 제외)을 대상으로 단순화

타당성 평가 용역 수행 완료 (2007. 4 ~ 2007. 12)

- IHA 설계 개념 도출

- 연계기기 영향 및 폐기물 처리 방안 검토

- 발전소별 IHA 공정 도출

- 경제성 평가


6. 향후 추진 계획

신고리 1호기 IHA의 성공적인 운전

국내 가동원전 특성에 맞는 최적의 IHA 개발

후속 호기 및 해외 수출을 위한 기술 개발

신뢰와 최고의 기술서비스 제공

KOPEC은 지속적인 연구개발을 통해 안전성과

성능이 우수한 IHA 설계 기술을 보유하고 있으며,

신뢰와 최고의 기술서비스를 제공하겠습니다.


감사합니다 !

상세한 사항은 한국전력기술㈜ 원자로설계사업본부의

기계설계처 김현민 (042-868-4131, hmkim @kopec.co.kr)에게

문의하시면 성심껏 답변하여 드리겠습니다.

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