지진과 원전 구조물의 안전성 점검 현안

격납건물라이너플레이트(CLP) 배면부식관련안전현안

2017.11.29

원자력안전연구소

격납건물철판의역할-(출처 : 원안위 67회보고자료)

• 기능 : 건설시콘크리트타설거푸집역할, 공칭두께 6mm 강판(탄소강)

• 구성• ①벽체라이너: 13단*12판, 판크기: 약 10m×3m

• ②돔라이너: 링타입하부/상부돔

• 역할: 방사성물질누설의최후방벽, 압력경계

• 점검 : 최초연료장전전종합누설률시험(ILRT)을실시, 이후매 10년이내주기로 ILRT 실시

• 일상점검 : 육안점검

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1. 연료펠렛: 핵분열에의해발생된방사성물질은압축소결및성형가공된산화우라늄금속안에갇힌다.

2. 연료피복관: 연료펠렛을빠져나온아주작은양의가스성분은지르코늄합금의금속관(피복관) 안에막혀밖으로나오지못한다.

3. 원자로용기: 두꺼운강철로된원자로용기로, 연료피복관의결함으로방사성물질이새어나올경우를대비한다.

4. 원자로건물내벽: 원자로용기밖에는두께 6mm 이상의철판이마치갑옷처럼벽을에워싼다.

5. 원자로건물외벽: 마지막방호벽으로 120㎝두께의강화철근콘트리트로지은원통형건물이다.

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원자력발전소를감싸는다중방호설비(5중방호벽) –출처 : 한수원블로그-

원자력안전위원회및한국수력원자력은

• 2016년 6월한빛 2호기 : 건설당시크레인사고로 10개월간공사중단으로철판노출로판단

• 2016년11월정기검사를수행한한빛 1호기 : 한빛 2호기와유사한방향에집중된부식부분을근거로해풍방향으로부터의염분의비래(飛來) 로판단

• 2016년 11월및 2017년 2월 : 한빛2호기원인 + 한빛 1호기원인으로제시, 한국표준형은설계상이로미발생주장, 격납건물시스템(콘크리트+철판)의복합원인규명요구

• 2017년 7월 : 한빛 3,4 호기부식및공극발견(15% 이상콘크리트두께감소)

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원전 노형 CLP 점검일자 비고

한빛 2 WH ‘16.6.28 ~ 12.29 결함발견 (보수완료)

한빛 1 WH ‘16.11.14 ~ 12.29 결함발견 (보수완료)

한울 1 FR '16.12.6 ~ '17.1.9 결함발견 (보수완료)

고리 3 WH ‘17.1.23 ~ 4.7 결함발견(보수계획수립/안전성평가중)

고리 4 WH ‘17.4.10 ~ 6.23 결함발견(보수계획수립/안전성평가중)

한빛 4 OPR ‘17.5.29 ~ 7.24 결함발견(보수계획수립/안전성평가중)

격납건물안전성미확보

격납건물콘크리트시공비리

설계시공안전성

• 후쿠시마후속조치로설계기준사고및중대사고발생시격납건물내의수소를제거하여격납건물의건전성확보하기위하여 20개원전 PAR 설치• 설치작업시구조물에천공후되메움없이덮음

• 유사사례다수확인

• 전반적인원자로건축물신뢰성에문제점발생

• 후쿠시마후속대책의부실• 미입증시설도입

• 무리한수행일정

• 원인

• 원전시공의검증체계없음

• 정비기간단축관행에따른사고유발

• 하도-재하도거래의병폐

한빛 5호기 JTBC 2017.09.11

사용후핵연료건물콘크리트시공비리및비공개

높이 50ｍ 지점, 가로 150㎝

2015 발견, 2016 보수, 2017 제보

노후원전구조물열화관리

• 노후원전구조물열화및보수

한울 1,2,5,6

월성 3,4

2017.09.18 기사

9

원자력안전위원회는 가동중인 모든 원자력발전소에 대해 구조물 안전성 특별점검을 올해와내년에 걸쳐 실시키로 했다고 18일 밝혔다.…점검 대상은 원자력발전소의 격납건물, 보조건물, 핵연료건물, 비상디젤발전기건물 등 모든안전관련 구조물(벽체·바닥 등)이다.원안위는 현장점검을 통해 구조물의 공극 및 열화·손상 의심 부위를 확인할 예정이다. 또콘크리트재료 분리 , 콘크리트 균열 , 녹물 유출 등 결함이 의심되는 부위를 발견하면근접조사를 통해 정밀점검을 하고 시공이력 검토 등 원인분석을 할 방침이다.

국내 24기 원전을 대상으로 수행 중인 '구조물 안전성 특별점검'에서 처음으로 실시한 한빛 6호 기 보 조 건 물 ( 내 벽 ) 에 서 콘 크 리 트 공 극 ( 孔 隙 ) 이 2 곳 발 견 됐 다 .

2곳은 보조건물 내 주증기격리밸브실과 주증기격실에서 확인됐다. 주증기격리밸브실은 약37㎝(폭)×70㎝(깊이)×14㎝(높이) 크기의 공극이, 주증기격실은 약 20×30×15㎝의 공극이생겼다. 공극이 발생한 부위의 벽두께는 180㎝다.

2017.10.30 기사

형식적인구조물안전성점검

콘크리트철판손상해외사례• 콘크리트와접촉하는강철에대해서는일반적으로 낮은부식률이예상되기때문에콘크리트격납구조의부식문제는외부표면에서시작된문제

점이나경계면의이물질등다양한원인이있다.

• 확인된해외사례로는부식으로인한관통 5건, 손상 2건및격납건물개방중확인된부식 1건을대표적사례로들수있다.

• 격납건물철판의부식문제외에콘크리트열화확인

1. 격납건물철판관통부식

• 1999년 Brunswick 2 호기 : 코팅실패 2개소, 작업용장갑 1개소

• 1999 년 9 월 North Anna 2 호기 : 목재조각

• 2009 년 6 월, Beaver Valley 1 호기 : 목재조각

• 1993 년 Barsebeck 2 호기(스웨덴) : 콘크리트미결합

• 2010년 Koeberg 1 호기(남아공) : 목재조각

2. 격납건물철판손상

• 2001 년 3 월, D.C. Cook 2 호기 : 목재핸들을갖는와이어브러시가

콘크리트에매립

• 2006 년 3 월 Beaver Valley 1 호기 : 나무조각이발견되었으나미확인

3. 격납건물의임시개통에서발견

• 2006 년 Beaver Valley 1 호기 : pH < 11Footer text here10

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격납건물 단면도 격납건물단면, Satsop 원전, Washington, 미국

원전 콘크리트의 안전성• 운전경험으로콘크리트구조물이신뢰성과내구성의역사를가지고있지만, 필연적으로분해(기능저하)가발생

• 국내외원전콘크리트시공오류확인

• 국내외원전콘크리트의시간에따른열화및결함확인

• 격납건물콘크리트의안전성점검/확인필요

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콘크리트결함해외사례

• 원전기기교체(증기발생기)를위한격납건물개방구공사중격납건물콘크리트구조물의결함발견

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증기발생기교체공사용개방구, Crystal River Unit 3 7~10 인치내부결함

콘크리트부재의일반적인결함원인요약

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부적절한재료 부적절한시공 환경노출 구조

골재불건전, 반응성

오염

시멘트잘못된유형제조오차

오염

혼합틀린종류

오염

물유기오염물화학오염물오염

보강틀린종류잘못된크기

잘못된설계잘못된콘크리트믹스낮은시멘트함량높은함수율부정확한혼합물정량처리오류

높은슬럼프부적절한거푸집잘못배치된철근콘크리트취급 / 배치분리부주의한배치부적절하거나과진동열악한마무리

불완전경화

콘크리트화학공격침출황산염산또는염기알칼리골재반응

물리적공격염결정화동결및해동열노출 / 열사이클링마모 / 침식 / 캐비테이션조사피로또는진동생물학적공격

강철보강재탄산염,염화물및누전

하중초과디자인사고지진

원인규명

• 접근방식의문제 : 해외 사례가 이미 20년 전부터 알려져 오고 있었으며 이에 따른규제기관의안전성점검에대한기술적검토가이미있었어야하며이를확인하기위한 육안검사의 대안이 적용되었어야 한다. 또한 원전 건설 과정에서의 비리에따른구조적결함이존재함을인정하고대안을마련해야한다.

• 안전성능의실효성 : 원자력발전소의 안전성을 보장하는 다중 방벽의 최후의 보루인 격납건물시스템은 안전등급 구조물인 원자로 건물에 설치되는 안전등급 기자재로서수명기간이전에성능을상실한기간이있었다는것은점검의부실과동시에원전안전성에허점을노출한것이다.• 격납건물의 종합 누설 검사를 수행하기 이전에 육안검사를통하여 격납검물 라이너의 건전성

을평가하는절차상의무용성이입증되었다. 확률론적평가방법을적용하여주기연장한상황에서현재폭넓게시도되고있는확률론적규제접근방법들에대한주의가필요함을반증한다.

• 부식이발생한원전에대한격납건물종합누설율시험, 주기적안전성검증등이수행되었으나

어떠한이상이관측되지않았음은그수행방법과결과에대한검토가필요함을시사한다.Footer text here15

• 원전시공품질허점 : 일부 원전에서 주요 구조물 콘크리트 시공의 오류가 발견되

었다. 이는 자재, 시공, 검사 품질의 총체적인 결함으로 볼 수밖에 없다. 따라서 한

수원의업무관행에대한전면적인점검이요구된다.

• 원인규명노력소홀하고단기대책부재 : 원전사고시방사능의누출을차단역할

을 수행하는 격납건물 철판 기능 상실이 한빛 2호기에서 발견된이후 언제부터 관

통이발생하여불완전상태로있었는지에대한결과가제시되지않고있으며, 이로

인한안전성저하에대한정량적인결과제시가없으며제반사항에대한안전지침

이제시되지않고있다.

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•원전노후화및지진등외부충격에따른진단과평가방법필요:

•격납건물 철판 부식이 콘크리트 결함에 따른 철근 콘크리트 구조물의 노후화 과정으로

볼수도있으며이러한노후화현상은구조물내부에서도발생한다.

•지진 등의 외부적인 충격에 의한 구조물의 손상은 시간에 따른 노후화보다 빠르게 열

화시키며잦은여진이나큰지진에의한구조물피로는치명적일수있다.

•기술의 발전에 따른 최신 구조물 안전성 진단 방법(광학, 물리학, 방사선 등)이 안전성

진단및부실시공확인에적용될수있다.

•수행 중인 '구조물 안전성 특별점검'의 범위를 원전 구조물 내

부에 대한 열화로 확대 시행함이 타당하다.

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