제13회 원자력안전기술정보회의

2007.4.10~11

원자로 내부구조물진동감시 방안

송 선 호

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

ASME OM Code-1990 OM -1987 Designation KEPIC

Appendix 1 Part 1: IST of Press. Relief Devices MOD

Subsection ISTD Part 4: Dynamic Restraints MOE

Subsection ISTB Part 6: IST of Pumps MOB

Subsection ISTC Part 10: IST of Valves MOC

ASME OM Standards (Part 2, 3, 12, 15, 16, 20, 21, 24, 25)

KEPIC

Part 3 배관계통의 사용전 및 초기 시운전시험 시의 진동시험 MOG

Part 12 이물질 감시 (Loose Part Monitoring) -

ASME Codes, Standards and Guides for Operation and Maintenance of NPPs

ASME OM Guides (Part 5, 7, 11, 14, 17, 19, 23) KEPIC

Part 5 노심지지원통 (CSB)의 조임력(Axial Preload) 감시 -

Part 23 원자로 내부구조물 진동 감시 -

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

□ ASME OM-S/G-2003 Part 23 배경

PWR 원자로 내부구조물의 진동감시를 위한 지침으로 감시방법, 주기, 측정 및 평가할 변수, 기록요건 등을 제시

종합적인 원자로 내부구조물의 건전성 감시를 위해 본 지침과 ASME OM-S/G-1997 Part 5를 함께 적용할 목적으로 작성

OM Part 5가 CSB에 대한 축 방향의 조임력 이완을 감시하기 위함이라면 본 지침은 CSB의 보 형태 진동을 감시

□ 감시지침의 적용 필요성

원전 가동년수 증가에 따라 손상확률이 증대되고 있으므로 적극적인 감시활동이 요구됨

지속적으로 내부구조물의 건전성을 파악할 수 있으며 사고징후를 감지하여 예방조치를 가능하게 함

신호 취득 및 분석 기술의 발전으로 감시기술의 신뢰성이향상되고 있으며 원전에는 이미 계통설비가 설치됨

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

□ 노외 중성자 감시자 작동 기본원리

노심으로부터 직류성분의 중성자 선속(flux)과 교류성분의잡음신호가 노외 중성자 감시자에 검출

교류성분인 잡음신호는 온도 및 압력변동에 의한 응답으로써 노심지지물(CSB)과 열 차폐체(Thermal Shild)의 횡방향및 원주방향 운동, 핵연료집합체의 횡방향 운동, 그리고 기타 진동모드에 의한 중성자의 증감에 기인

이러한 중성자 잡음신호는 그 크기가 매우 작으나 푸리에변환을 통하면 주파수 스펙트럼에서 쉽게 식별이 가능

□ 노외 중성자 신호 이용사례

CSB의 자유진동 해석 결과와 노외 중성자 신호 및 이물질감시신호 해석 결과를 사용하여 내부구조물의 건전성을 종합적으로 파악

연료주기가 증가함에 따라 조임력 이완을 파악

노심 연소에 따른 스펙트럼 진폭증가를 감시 기준으로 사용

핵연료 집합체의 그리드 이완이 진동수의 감소로 나타남

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

노심지지물(CSB) 압력용기 노외 중성자 감시자 NodeVibration Antinode

Beam Mode, First Shell Mode, Second Shell Mode

가압경수형 원자로 노심지지물의 진동형태

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내부구조물 감시계통의 신호수집계통도

증폭기저주파여과기

신호저장기

발전소 신호직류성분 + 잡음

직류측정위치 정규화를 위한 계통이득 파악 필요

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

국내 원전별 감시설비 설치/운영 현황

원전 건전성 감시설비 비고

IVMS LPMS ALMS RCPVMS

Westing.

Frama.

고리 1,2,3,4 X O O O

영광 1,2 O, X O O O 영광1

울진 1,2 O, X O O O 울진1

KSNP 영광 3,4,5,6 O O O O NIMS

울진 3,4,5,6 O O O O

신고리 1,2 O O O O

신월성 1,2 O O O O

CANDU 월성 1,2,3,4 X X X O AGS,

SPND

AGS : Annulus Gas Control System, SPND : Self-powered Neutron Detector

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가압경수형 원자로 내부구조물의 진동감시

□ 규제입장CSB의 자유진동 해석 결과와 노외 중성자 신호 및 이물질 감시신호 해석 결과를 사용하면 내부구조물의 건전성 파악에 도움

IVMS의 운영지침으로써 OM Part 5 외에 Part 23의 활용을제안

한수원은 IVMS와 LPMS 운영자료를 각 원전의 정기보수 시활용할 수 있도록 방안을 수립할 것을 제안함