표제지
제출문
보고서 요약서
요약문
SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제의 개요 30
제2장 국내·외 기술개발 현황 33
제1절 일반 현안 33
제2절 연구 동향 41
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 52
제1절 신월성1,2호기 수소제어능력 평가기술 개발 52
1.1. MELCOR 코드 입력 개발 52
1.2. 격납건물 수소제어능력 평가 56
1.3. MELCOR 코드를 이용한 ThAl 실험분석 68
제2절 원전별 사고관리전략 평가기술 개발 84
2.1. 울진1,2호기 중대사고관리 진입조건 평가 84
2.2. 울진1,2호기 고압사고관리전략 평가 93
2.3. ISAAC 코드를 이용한 중수로 사고관리전략 평가 104
제3절 사고관리를 고려한 보건목표 평가기술 개발 127
3.1. 주요 중대사고 현상 분석방법 구축 127
3.2. 격납건물 취약도 곡선 선정 및 평가 137
3.3. 원전의 보건목표 적용기술 개발 146
3.4. 격납건물 내 요오드 등의 거동평가 171
제4장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 262
제5장 연구개발결과의 활용계획 267
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 271
제7장 참고문헌 272
제1장 21
표 1.1-1. 원자력연구개발 중·장기 계획사업의 "신월성1, 2 수소제어 및 가동원전의 사고관리현안 평가기술 개발" 과제제안 요구서 32
제2장 21
표 1.2-1. 중대사고 현안 34
표 1.3-2. 제안된 단기 활동 (2008~) 35
표 1.3-2. 제안된 중기 활동 (2009~) 36
표 1.3-3. 제안된 장기 활동 (최소 2009~) 39
표 2.1-1. 중대사고 관련 WGAMA의 활동 42
표 2.1-2. 중대사고 관련 OECD 프로젝트 42
표 2.1-3. RTF 실험자료 46
제3장 21
표 2.1-1. 감압시점에 대한 민감도 분석 88
표 2.1-2. 감압율에 따른 민감도 분석 90
표 2.2-1. 주요 사고 진행 경위 비교 101
표 2.3-1. 주요사건의 전개과정 111
표 2.3-2. 감속재 냉각능력 유지 및 비상노심냉각기능 상실시 해석결과 114
표 2.3-3. 시나리오별 주요 사건 발생시각(sec) 분석 116
표 2.3-4. 저압안전주입계통(LPI) 복구시간별 분석 118
표 2.3-5. 격납건물 41개 격실 입력 120
표 3.1-1. MCCI 분석을 위한 최적변수조합 131
표 3.2-1. Surry 발전소의 취약도 곡선 139
표 3.3-1. 중대사고 시나리오별 방사능 방출량 계산 결과 150
표 3.3-2. 핵분열생성물 핵종 그룹별 방출분율 150
표 3.3-3. 조기격납건물상실 시나리오 계통 조건 153
표 3.3-4. 주요 Events 발생 시점 비교 (ECF 시나리오) 154
표 3.3-5. SGTR 시나리오 계통조건 161
표 3.3-6. 주요 사건 발생시점 비교 (SGTR 시나리오) 162
표 3.3-7. MELCOR로 평가한 소외방출분율 (4 Plumes) (ECF 시나리오) 167
표 3.3-8. MAAP로 평가한 소외방출분율 (4 Plumes) (ECF 시나리오) 168
표 3.3-9. MELCOR로 평가한 소외방출분율 (4 Plumes) (SGTR 시나리오) 168
표 3.3-10. MAAP로 평가한 소외방출분율 (4 Plumes) (SGTR 시나리오) 168
표 3.3-11. 조기격납건물상실 방출군 대표사고경위의 조기사망확률 평가 169
표 3.3-12. 증기발생기 세관파단방출군 대표사고경위의 조기사망확률 평가 170
표 3.4-1. BIP 과거 실험데이터(5건) 현황 181
표 3.4-2. 요오드 흡수 실험 (대기) 182
표 3.4-3. 요오드 흡수 실험 (수중) 183
표 3.4-4. 유기요오드 생성 실험 184
표 3.4-5. 추가된 유기요오드 반응 상관식(예) 188
표 3.4-6. RTF 실험장비의 체적과 표면적에 관한 자료 194
표 3.4-7. RTF 실험의 실험순서 195
표 3.4-8. RTF 실험의 실험수행 내용 196
표 3.4-9. P11T1의 주요 입력자료 200
표 3.4-10. 실험조건 (P11T1) 200
표 3.4-11. Dry surface Area 201
표 3.4-12. Submerged surface Area 201
표 3.4-13. P10T2의 주요 입력자료 요약 215
표 3.4-14. 실험조건 (P10T2) 216
표 3.4-15. Dry surface Area 216
표 3.4-16. Submerged surface Area 216
표 3.4-17. P10T3의 주요 입력자료 요약 231
표 3.4-18. 실험조건 (P10T3) 232
표 3.4-19. Dry surface Area 232
표 3.4-20. Submerged surface Area 232
제4장 22
표 4-1. 당해단계 연구목표 및 달성도 264
제5장 22
표 5-1. 연구개발결과의 활용계획 269
제6장 22
표 6-1. 중대사고 관련 국제공동과제 등 참여 현황 271
제2장 23
그림 2.1-1. SSWICS 및 CCI-1 실험장치 43
그림 2.1-2. KROTOS 및 TROI 실험 43
그림 2.1-3. PANDA 실험장치 44
그림 2.1-4. Mistra 실험장치 44
그림 2.1-5. ThAl 실험장치 45
그림 2.2-1. EU-SARNET2 프로그램의 네트워크 구조 48
제3장 23
그림 1.1-1. 신월성1,2 노심제어체적 53
그림 1.1-2. 신월성1,2 RCS 제어체적 53
그림 1.1-3. LOCA시의 1차측 압력 54
그림 1.1-4. SBO시의 핵연료 온도 54
그림 1.1-5. SBO 시의 격납건물 수소분포 55
그림 1.1-6. 살수 작동에 따른 압력거동 (SBO) 56
그림 1.2-1. 신월성1,2 격납건물 모형 (20격실) 57
그림 1.2-2. LOCA시 수소생성량 분석 (신고리1,2) 58
그림 1.2-3. 격실내 수소농도에 따른 PAR 동작 59
그림 1.2-4. 신고리1,2 격납건물 평균수소농도 59
그림 1.2-5. 최대 및 최소 수소농도분포 (SBO) 60
그림 1.2-6. 공동 내 수소, 산소 및 수증기 거동 61
그림 1.2-7. 원자로냉각재계통 및 격납건물 압력거동 (SBO) 62
그림 1.2-8. 격납건물 누적 수소방출량 및 수소생성량 (SBO) 62
그림 1.2-9. 격납건물 누적 수소방출량 및 수소생성량 (SBO) 63
그림 1.2-10. 원자로공동에서의 수소거동 64
그림 1.2-11. 원자로공동에서의 온도분포 및 수증기농도 64
그림 1.2-12. 원자로공동 ICI chase 격실에서의 수소거동 65
그림 1.2-13. 증기발생기(south) 격실에서의 수소거동 66
그림 1.2-14. 격납건물 내 수증기 및 수소 분포 (t=6,420s) 66
그림 1.3-1. ThAl 실험장치 68
그림 1.3-2. MELCOR 코드 제어체적 (65격실) 69
그림 1.3-3. 정상상태 모의결과 (압력 거동) 69
그림 1.3-4. 정상상태 모의결과 (온도 거동) 70
그림 1.3-5. MELCOR 코드입력 제어체적 (67격실) 71
그림 1.3-6. Film-tracking 모델 71
그림 1.3-7. ThAl 장치 내에서의 성층화 모사결과 72
그림 1.3-8. HM-2 성층화 침식에 대한 실험 결과 72
그림 1.3-9. 성층화 침식에 대한 MELCOR 모사 결과 73
그림 1.3-10. 신고리1,2호기 LOCA 사고 시 격납건물 국부수소농도 74
그림 1.3-11. MELCOR 코드입력 제어체적 (174격실) 75
그림 1.3-12. MELCOR 모의 결과 (174격실) 75
그림 1.3-13. MELCOR 모의 개선결과 76
그림 1.3-14. ThAl HR 실험장치 78
그림 1.3-15. MELCOR 입력 모형 79
그림 1.3-16. HR-1 실험결과 80
그림 1.3-17. HR-1 실험에 대한 MELCOR 분석결과 (Case A) - 1/2 81
그림 2.1-1. 사고관리체계 84
그림 2.1-2. 울진1,2호기 MELCOR 노심제어체적 86
그림 2.1-3. 울진1,2호기 MELCOR코드 RCS 제어체적 86
그림 2.1-4. 감압시점에 따른 RCS 압력 변화 88
그림 2.1-5. RCS 압력변화 90
그림 2.1-6. 안전주입유량 및 방출유량 비교 91
그림 2.1-7. 방출량과 노내 에너지 변화 (SIT 주입 이후) 92
그림 2.1-8. 시간에 따른 AC 전원 복구 확률 92
그림 2.2-1. 노심 열 제거 모델 94
그림 2.2-2. 노심 붕괴열 및 노심출구온도 변화 95
그림 2.2-3. 최소요구유량 및 노심출구온도 96
그림 2.2-4. 감압 시 노심붕괴열 제거를 위한 요구유량 97
그림 2.2-5. 방출유량과 요구유량의 차이 97
그림 2.2-6. 최적 방출단면적 선정 100
그림 2.2-7. RCS 압력 비교 101
그림 2.2-8. 노내 산화열 발생 비교 102
그림 2.2-9. 노심출구온도 변화 102
그림 2.2-10. 노심구조물 파손 시점 비교 103
그림 2.3-1. 원자로냉각재계통 모델 110
그림 2.3-2. 격납건물 모델 111
그림 2.3-3. 발전소 계통의 압력 반응 112
그림 2.3-4. 탱크 수위 113
그림 2.3-5. 파편 질량 분포 113
그림 2.3-6. 시나리오별 격납건물 압력 거동 분석 116
그림 2.3-7. 월성1호기 격납건물 41개 격실 분석모형 (MELCOR 코드) 119
그림 2.3-8. 가연성기체의 생성량 및 생성률 121
그림 2.3-9. 증기발생기실에서의 대기 조성 122
그림 2.3-10. 화염가속 및 DDT 지수 123
그림 2.3-11. 살수유량이 화염가속 및 DDT에 미치는 영향 124
그림 2.3-12. 살수 및 지역공기냉각기 작동 유무에 따른 격납건물 압력 및 수소 거동 125
그림 3.1-1. 보건목표 평가방법론 127
그림 3.1-2. SSWICS 실험장치 및 MCCI 현상 개요도 129
그림 3.1-3. MELCOR 모델 130
그림 3.1-4. 변수 선택에 따른 노심용융물 온도 131
그림 3.1-5. 최적변수조합을 이용한 SSWICS 실험분석 결과 132
그림 3.1-6. 원자로공동내의 노심용융물 온도 133
그림 3.1-7. 원자로공동의 냉각수 온도 133
그림 3.1-8. 원자로공동 구조 135
그림 3.1-9. MC3D 노드입력 및 분석결과 135
그림 3.1-10. 노심용융물 혼합과정 (droplet diameter에 따른 민감도) 136
그림 3.1-11. 증기폭발 하중(droplet diameter에 따른 민감도) 137
그림 3.2-1. Surry 발전소의 격납건물 취약도 곡선 138
그림 3.2-2. Surry 발전소의 조건부 파손확률 140
그림 3.2-3. 격납건물 압력 및 strain 곡선 143
그림 3.2-4. 격납건물 취약도 곡선 144
그림 3.2-5. 영광5,6호기의 취약도곡선 및 확률분포함수 145
그림 3.3-1. 암 및 사고로 인한 사망자수와 인구대비 리스크 147
그림 3.3-2. 시나리오별 격납건물 압력 148
그림 3.3-3. 시나리오별 소외 방출에너지 148
그림 3.3-4. MACCS2 코드 결과 비교 (Fatality) 152
그림 3.3-5. 대표 사고별 평균 위험도 비교 152
그림 3.3-6. 노심용융(노심용용) 및 용융물 방출 거동(MAAP) (ECF 시나리오) 155
그림 3.3-7. 노심물질 방출거동 (MELCOR) (ECF 시나리오) 156
그림 3.3-8. Csl 격납건물 외부로의 누적방출량 (ECF 시나리오) 157
그림 3.3-9. 방사성핵종의 영역별 분포 (MELCOR) (ECF 시나리오) 158
그림 3.3-10. RCS 내 온도 분포 (ECF 시나리오) 160
그림 3.3-11. 핵분열생성물 소외방출분율 (SGTR 시나리오) 163
그림 3.3-12. Csl 소외방출분율 (SGTR 시나리오) 164
그림 3.3-13. 영역별 Csl 분포 거동 (SGTR 시나리오) 165
그림 3.3-14. 방사선원항코드 및 소외영향평가코드 (MACCS2) 핵종군 비교 166
그림 3.3-15. 주민보호조치 모델 (고리 방사선비상계획 적용) 169
그림 3.4-1. RTF 실험장치 179
그림 3.4-2. RTF 집수조에서의 요오드 반응기구 179
그림 3.4-3. ISP41 계산 결과 186
그림 3.4-4. P11T1 계산 결과 186
그림 3.4-5. P9T1 계산 결과 187
그림 3.4-6. MELCOR 기본 계산 결과 188
그림 3.4-7. 유기요오드 모델을 반영한 MELCOR 예비계산결과 189
그림 3.4-8. 유기요오드 모델을 활용한 P10T2 실험 예비해석 190
그림 3.4-9. 유기요오드 모델을 활용한 P10T3 실험 예비해석 190
그림 3.4-10. RTF 실험장치 194
그림 3.4-11. 측정 및 입력에 사용된 pH의 변화 (P11T1) 201
그림 3.4-12. 계산에 소요된 시간 (P11T1) 202
그림 3.4-13. 실험과 계산의 대기 중 가스요오드(I₂+CH₃I) 농도 비교 (P11T1) 202
그림 3.4-14. 실험과 계산의 대기 중 I₂ 가스 농도 비교 (P11T1) 203
그림 3.4-15. 실험과 계산의 대기 중 CH₃I 가스 농도 비교 (P11T1) 203
그림 3.4-16. 실험과 계산의 수용액 중 CH₃I 농도 비교 (P11T1) 204
그림 3.4-17. 실험과 계산의 수용액 중 요오드 농도 비교 (P11T1) 204
그림 3.4-18. 실험과 계산의 수용액 중 I- 농도 비교 (P11T1)(이미지참조) 205
그림 3.4-19. 실험과 계산의 수용액 중 IO3- 농도 비교 (P11T1)(이미지참조) 205
그림 3.4-20. 실험과 계산의 수용액 중 I₂ 농도 비교 (P11T1)(이미지참조) 206
그림 3.4-21. 계산에 의한 수용액 중 HOI_의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 206
그림 3.4-22. 계산에 의한 수용액 중 I2-의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 207
그림 3.4-23. 계산에 의한 수용액 중 I₂aq의 농도 변화 (P11T1) 207
그림 3.4-24. 계산에 의한 수용액 중 OH0의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 208
그림 3.4-25. 계산에 의한 수용액 중 OI-의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 208
그림 3.4-26. 계산에 의한 수용액 중 I0의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 209
그림 3.4-27. 계산에 의한 수용액 중 HI-의 농도 변화 (P11T1)(이미지참조) 209
그림 3.4-28. 계산에 의한 수용액 중 Csl의 질량 변화 (P11T1) 210
그림 3.4-29. 격납용기 내 H₂의 질량 변화 (P11T1) 210
그림 3.4-30. 격납용기 내 CH₄의 질량 변화 (P11T1) 211
그림 3.4-31. 실험과 계산의 HNO₃ 누적 생성량 비교 (P11T1) 211
그림 3.4-32. 실험과 계산의 HCI 누적 생성량 비교 (P11T1) 212
그림 3.4-33. 격납용기 내 수용액의 온도 변화 (P11T1) 212
그림 3.4-34. 격납용기 내 가스의 온도 변화 (P11T1) 213
그림 3.4-35. Sump 내 수용액의 질량 변화 (P11T1) 213
그림 3.4-36. 측정 및 입력에 사용된 pH의 변화 (P10T2) 217
그림 3.4-37. 계산에 소요된 시간 (P10T2) 217
그림 3.4-38. 실험과 계산의 대기 중 가스요오드(I₂+CH₃I) 농도 비교 (P10T2) 218
그림 3.4-39. 실험과 계산의 대기 중 I₂ 가스 농도 비교 (P10T2) 218
그림 3.4-40. 실험과 계산의 대기 중 CH₃I 가스 농도 비교 (P10T2) 219
그림 3.4-41. 실험과 계산의 수용액 중 CH₃I 농도 비교 (P10T2) 219
그림 3.4-42. 실험과 계산의 수용액 중 요오드 농도 비교 (P10T2) 220
그림 3.4-43. 실험과 계산의 수용액 중 I- 농도 비교 (P10T2)(이미지참조) 220
그림 3.4-44. 실험과 계산의 수용액 중 IO3- 농도 비교 (P10T2)(이미지참조) 221
그림 3.4-45. 실험과 계산의 수용액 중 I₂ 농도 비교 (P10T2) 221
그림 3.4-46. 계산에 의한 수용액 중 H₂O₂의 농도 변화 (P10T2) 222
그림 3.4-47. 계산에 의한 수용액 중 HOI-의 농도 변화 (P10T2)(이미지참조) 222
그림 3.4-48. 계산에 의한 수용액 중 I2-의 농도 변화 (P10T2)(이미지참조) 223
그림 3.4-49. 계산에 의한 수용액 중 I₂aq의 농도 변화 (P10T2) 223
그림 3.4-50. 계산에 의한 수용액 중 OH0의 농도 변화 (P10T2) 224
그림 3.4-51. 계산에 의한 수용액 중 OI-의 농도 변화 (P10T2)(이미지참조) 224
그림 3.4-52. 계산에 의한 수용액 중 I0의 농도 변화 (P10T2)(이미지참조) 225
그림 3.4-53. 계산에 의한 수용액 중 HI-의 농도 변화 (P10T2)(이미지참조) 225
그림 3.4-54. 계산에 의한 수용액 중 Csl의 질량 변화 (P10T2) 226
그림 3.4-55. 격납용기 내 H₂의 질량 변화 (P10T2) 226
그림 3.4-56. 격납용기 내 CH₄의 질량 변화 (P10T2) 227
그림 3.4-57. 실험과 계산의 HNO₃ 누적 생성량 비교 (P10T2) 227
그림 3.4-58. 실험과 계산의 HCI 누적 생성량 비교 (P10T2) 228
그림 3.4-59. 격납용기 내 압력 변화 (P10T2) 228
그림 3.4-60. 격납용기 내 가스의 온도 변화 (P10T2) 229
그림 3.4-61. Sump 내 수용액의 질량 변화 (P10T2) 229
그림 3.4-62. 측정 및 입력에 사용된 pH의 변화 (P10T3) 233
그림 3.4-63. 계산에 소요된 시간 (P10T3) 233
그림 3.4-64. 실험과 계산의 대기 중 가스요오드(I₂+CH₃I) 농도 비교 (P10T3) 234
그림 3.4-65. 실험과 계산의 대기 중 I₂ 가스 농도 비교 (P10T3) 234
그림 3.4-66. 실험과 계산의 대기 중 CH₃I 가스 농도 비교 (P10T3) 235
그림 3.4-67. 실험과 계산의 수용액 중 CH₃I 농도 비교 (P10T3) 235
그림 3.4-68. 실험과 계산의 수용액 중 요오드 농도 비교 (P10T3) 236
그림 3.4-69. 실험과 계산의 수용액 중 I- 농도 비교 (P10T3)(이미지참조) 236
그림 3.4-70. 실험과 계산의 수용액 중 I₂ 농도 비교 (P10T3) 237
그림 3.4-71. 계산에 의한 수용액 중 H₂O₂ 농도 비교 (P10T3) 237
그림 3.4-72. 계산에 의한 수용액 중 HOI-의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 238
그림 3.4-73. 계산에 의한 수용액 중 I2-의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 238
그림 3.4-74. 계산에 의한 수용액 중 I₂aq의 농도 변화 (P10T3) 239
그림 3.4-75. 계산에 의한 수용액 중 OH0의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 239
그림 3.4-76. 계산에 의한 수용액 중 OI-의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 240
그림 3.4-77. 계산에 의한 수용액 중 I0의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 240
그림 3.4-78. 계산에 의한 수용액 중 HI-의 농도 변화 (P10T3)(이미지참조) 241
그림 3.4-79. 계산에 의한 수용액 중 Csl의 질량 변화 (P10T3) 241
그림 3.4-80. 격납용기 내 H₂의 질량 변화 (P10T3) 242
그림 3.4-81. 격납용기 내 CH₄의 질량 변화 (P10T3) 242
그림 3.4-82. 실험과 계산의 HNO₃ 누적 생성량 비교 (P10T3) 243
그림 3.4-83. 실험과 계산의 HCI 누적 생성량 비교 (P10T3) 243
그림 3.4-84. 격납용기 내 압력 변화 (P10T3) 244
그림 3.4-85. 격납용기 내 수용액의 온도 변화 (P10T3) 244
그림 3.4-86. PHEBUS 실험시설의 개략도 247
그림 3.4-87. 실험 초기단계에 격납용기로 유입되는 Csl의 유량 248
그림 3.4-88. 입력에 사용된 pH의 변화 (FPT1) 248
그림 3.4-89. 실험과 I₂ 가스의 유입율에 따른 계산의 대기 중 가스요오드(I₂+CH₃l) 농도 비교 (FPT1) 249
그림 3.4-90. 실험과 I₂ 가스의 유입율에 따른 계산의 대기 중 I₂ 가스 농도 비교(FPT1) 249
그림 3.4-91. 계산에 의한 대기 중 I₂ 가스 농도 변화 (FPT1) 250
그림 3.4-92. 계산에 의한 대기 중 CH₃l 가스 농도 변화 (FPT1) 250
그림 3.4-93. 계산에 의한 수용액 중 CH₃l 농도 비교 (FPT1) 251
그림 3.4-94. 계산에 의한 수용액 중 요오드 농도 변화 (FPT1) 251
그림 3.4-95. 계산에 의한 수용액 중 I- 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 252
그림 3.4-96. 계산에 의한 수용액 중 I₂ 농도 변화 (FPT1) 252
그림 3.4-97. 계산에 의한 수용액 중 H₂O₂ 농도 변화 (FPT1) 253
그림 3.4-98. 계산에 의한 수용액 중 HOI-의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 253
그림 3.4-99. 계산에 의한 수용액 중 I2-의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 254
그림 3.4-100. 계산에 의한 수용액 중 I₂aq의 농도 변화 (FPT1) 254
그림 3.4-101. 계산에 의한 수용액 중 OH0의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 255
그림 3.4-102. 계산에 의한 수용액 중 OI-의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 255
그림 3.4-103. 계산에 의한 수용액 중 I0의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 256
그림 3.4-104. 계산에 의한 수용액 중 HI-의 농도 변화 (FPT1)(이미지참조) 256
그림 3.4-105. 계산에 의한 수용액 중 Csl의 질량 변화 (FPT1) 257
그림 3.4-106. 격납용기 내 H₂의 질량 변화 (FPT1) 257
그림 3.4-107. 격납용기 내 CH₄의 질량 변화 (FPT1) 258
그림 3.4-108. 계산에 의한 HNO₃ 누적 생성량 (FPT1) 258
그림 3.4-109. 계산에 의한 HCl 누적 생성량 (FPT1) 259
그림 3.4-110. 격납용기 내 압력 변화 (FPT1) 259
그림 3.4-111. Sump 내 수용액의 온도 변화 (FPT1) 260
그림 3.4-112. 격납용기 내 가스의 온도 변화 (FPT1) 260