개요

현재 국내에는 가동 중인 21기의 원전 중 9기는 20년 이상 운전 중이며, 고리1 호기는 30년 설계수명 이후 계속운전 중에 있고, 월성 1호기도 2012년 30년 설계수명에 도달하는 등 국내 가동원전은 장기운전(Long Term Operation) 상태로 진입중이다. 하지만, 장기운전에 따른 내부구조물 열화 손상으로 인해 문제가 발생한 사례가 증가하고 있으며, 이미 내부구조물을 전량 새 재료의 제품으로 전량 교체한 사례도 발생하였다. 미국, 유럽 등의 원전 선진국에서도 장기간의 운전으로 인해 원자로 내부구조물 내 부품들의 손상 사례가 증가하고 있으며, 이에 대한 대책으로 내부구조물 열화손상 평가 기술, 내부구조물 부품 검사 및 정비기술 등을 개발하고 있는 상황이다. 이에 반해, 국내는 아직 관련 기술이 개발되어 있지 않아 선진국의 기술(지침서, 보고서, 장비 등)을 도입하여 내부구조물의 열화현상을 진단하고 정비하는데 적용하고 있는 정도이다.

원전 구조물 열화관리 기술은 원전의 안정적인 운전, 주요기기 정비/진단 기술 및 노후 원전의 계속운전 기술과 밀접한 관련이 있으므로 독자적 기술개발이 필요할 뿐만 아니라, 한국형 원전의 해외 수출을 위해서는 해외 기술의 의존을 탈피해야만 하여 국내 독자적인 원자로 내부구조물 열화평가 모델 확보가 필수적이며, 이를 달성하기 위한 업무의 일환으로 중성자 조사에 따른 열화 가능성이 있는 내부구조물 부품에 대한 사전 평가 작업이 이루어 져야 한다. 본 기술문서는 가동 중인 국내 원전 중에서 8개 호기의 Westinghouse형 원전을 대상으로 원자로 내부구조물 부품 중에서, 향후 중성자 조사에 의해 심각한 손상을 일으킬 가능성이 있는 부품을 선정하여 향후 집중적인 관리가 가능하도록 하기 위해 열화 취약부품 목록표를 작성하는 것을 목표로 하였다.

선정절차

본 기술문서에는 국내 Westinghouse형 원전 8개 호기 (고리 1,2,3,4호기, 영광1,2호기, 울진 1,2호기)의 내부구조물 부품 중에서, ‘MRP-191’에 의거하여 중성자 조사에 의해 IASCC (irradiation assisted stress corrosion cracking, 조사유기응력부식균열)가 발생할 가능성이 가장 큰 부품들을 선정하여 이에 대한 목록표를 작성하였다. 중성자 조사량 계산은 ‘closely coupled neutron and gamma radiation transport codes’를 이용하여 수행하였으며, 민감도 순위 결정은 ‘two-dimensional discrete ordinates techniques using the DORT transport code’와 ‘BUGLE-96 cross-section library’를 이용하여 수행하였다. 각 부품에 대해 재질, 응력, 용접 여부 등을 고려하여 1차적으로 SCC 발생 가능성을 선별하고, 계산된 중성자 조사량과 민감도 순위를 반영하여 IASCC 발생 가능성을 선별하였다. 이후 파괴모드, 영향 및 민감도 평가 (failure modes, effects and criticality analysis, FMECA)를 통해 부품의 파단 가능성을 계산하여, category A, B, C 등 3가지로 분류하였다. 이 중 category C는 소위 ’lead’ 부품으로써 선별기준 (screening level)을 넘는 것을 말한다. 즉, 손상정도가 높거나 혹은 중간 정도이고, 심각한 손상을 일으킬 가능성이 있는 부품에 해당한다. 다음의 리스트는 이와 같은 과정을 통해 국내 Westinghouse형 원전 8개 호기 원자로 내부 구조물 부품 중에서 category C에 해당하는 부품을 선정한 것이다.

목록표

고리1호기

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고리2호기

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고리3,4호기

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영광1,2호기

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울진1,2호기

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 Document ID: d20140021