신규 화재 PSA 분석방법론 적용성 검토 - KINS · 2018-01-01 · 신규 화재 PSA...

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신규 화재 PSA 분석방법론 적용성 검토

(건설원전 수행경험)

한국전력기술㈜ 종합안전성평가연구그룹

김 성 현

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차 례

1. 화재 PSA 개요

2. 신규 화재 PSA 방법론

3. 신규 화재 PSA 적용성 검토

4. 화재 PSA 데이터베이스

5. 결론

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1.화재 PSA 개요

분석 목적

화재사건에 의한 노심손상빈도(CDF) 계산

화재와 관련된 설계 취약점 파악

화재관련 발전소 리스크 감소를 위한 안전성 향상 방안 제시

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1.화재 PSA 개요

일자 해당기관 제목 주요 내용

‘70.02 NRC 10CFR50 App. A 일반설계기준 (General Design Criteria-3)

‘76.02 NRC NUREG-0050 Browns Ferry 원전사고에 대한 규제

‘76.05 NRC APCSB9.5-1 규제기관 기술지침

‘80.11 NRC 10CFR50 APP. R 일반설계기준을 보다 구체화하고 체계화한 내용

‘80.11 NRC 10CFR50.48 발전소 적용 규정 (인허가 시점 기준)

‘81.07 NRC CMEB9.5-1 규제기관 기술지침

’86.04 NRC GL 86-10 & Supplement 1 규제지침 (화재방호 이행지침 등)

‘91.06 NRC GL 88-20 & Supplement 4 규제지침 (IPE for severe accident, IPEEE)

‘03.10 NRC SPLB 9.5-1 규제기관 기술지침

‘04.11 NRC NUREG 1805 (FHA) 결정론적 화재위험분석 방법에 의한 검사기준

규범적 원전 화재방호규정

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1.화재 PSA 개요

성능기반 원전 화재방호규정

일자 해당기관 제목 주요 내용

’01.03 NFPA NFPA-805 성능기반 방법론의 원전화재방호기준 제시

’01.04 NRC RG 1.189 원전화재규정을 종합적으로 묶은 규제기준

’02.07 NRC RG 1.174 위험정보활용 인허가기준 변경 방법(△CDF,△LERF)

’02.11 NRC SRP 19 위험도정보활용 PRA 적용에 대한 일반지침

’04.06 NRC 10CFR50.48(C) 위험도정보활용/성능기반 기법의 법적 수용

’04.10 NRC/EPRI NUREG/CR-6850 Fire-PRA 방법론 (EPRI/NRC 공동)

’05.01 NRC NEI 00-01 Guidance for post fire SSD circuit analysis

’05.02 NRC Fire-SDP 화재사건에 대한 심각성결정과정 적용

’05.05 NRC NEI 04-02 위험도정보활용/성능기반방법의 이행지침

’06.05 NRC RG 1.205 RIPB for FP for existing light water NPPs

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1.화재 PSA 개요

화재 PSA 관련 동향 1991 : Generic Letter 88-20, Supplement 4,

IPEEE for Severe Accident Vulnerabilities

1992 : EPRI FIVE (Fire Induced Vulnerability Evaluation) • 설계상의 취약점 식별에 중점

1995 : EPRI FPRAIG (Fire PRA Implementation Guide) • FIVE 보완 /실제 화재 위험도 평가에 중점

• 상세한 가이드가 제시되지 않은 항목이 많음.

2005 : EPRI/NRC FPRA Methodology (NUREG/CR-6850)

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2.신규 화재 PSA 방법론

개발 배경

EPRI FIVE, EPRI FPRAIG 등 기존 방법론상의 부족한 점 해소 필요

RIR을 위한 좀더 정교하고 현실적인 의사결정을 위해 수준 높은 Fire PSA 방법론 요구

ASME/ANS Standard에 부합하는 방법론 개발 필요

IPEEE 이후 개발된 화재 PSA 기술의 집약 필요

NFPA 805 지원

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특징

수행 절차의 세분화

• 기존: 발전소 친숙화,정성적 선별분석, 정량적 선별분석, 상세분석

• 16개 항목으로 세분화

신규 분석 항목

• 회로고장분석, 회로고장모드 확률분석, 화재후 HRA, 불확실성 분석 및 민감도분석, 데이터베이스 개발

FPRAIG + Appendix R.(Circuit Analysis) + Fire Modeling(FDT,FDS,CFAST..) + 상세화= NUREG/CR 6850

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NUREG/CR-6850 수행 절차

지원 항목 A:

발전소 현장답사

항목 1:

발전소 경계 정의

및 분할

항목 3:

케이블 선정

항목 4:

정성적 선별분석

항목 6:

화재 발생 빈도

항목 7A:

정량적 선별분석( I )

항목 8:

예비화재거동분석

항목 7B:

정량적 선별분석(II )

항목 2:

화재 대상 기선정

항목 5:

화재기인 리스크

모델

항목 12:

사고후 화재

HRA( 선별분석 )

지원 항목 B:

화재 PSA DB

추가 항목

주요 변경 항목

보완 항목

항목 13:

지진-화재 상호

연관성 평가

항목 14:

화재 리스크 정량화

항목 15:

불확실성 및 민감도

분석

항목 16:

화재 PSA 문서화

항목 12B:

사고후 화재

HRA

상세 화재

시나리오 분석

항목 9:

상세 회로고장분석

항목 10:

회로 고장모드 분석

및 확률추정 분석

항목 11:

상세 화재거동 분석

A. 단일 격실

B. 다중 격실

C. 주제어실

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3.신규화재 PSA 적용성 검토

기존 분석방법과 신규 분석방법론 비교

FPRAIG EPRI-TR-105928

NUERG/CR-6850 (EPRI-TR-1011989)

발행년도 1995 2005

화재발생빈도 EPRI NSAC-178L (1993) EPRI Fire Events Database

(2000)

회로 분석 0.1 사용 상세 분석

화재거동분석 - 상세 분석(예: FDT,CFAST,FDS등)

인적오류행위 내부사건 인적오류 * 가중치 상세 분석

분석경험 국내 가동원전 및 건설원전 NRC DC (APR1400) 수행시 부터 적용 예정

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TASK 기능 건설원전 적용

비고(기존 방식대비)

Task 1 발전소 경계 정의 및 분할

O -

Task 2 화재 대상 기기선정 O -

Task 3 케이블 선정 O -

Task 4 정성적 선별분석 O -

Task 5 화재기인 리스크 모델 O -

Task 6 화재 발생 빈도 O - 37개 의 BIN으로 상세 그룹화 - 임시 점화원의 재평가 필요

Task 7 정량적 선별분석 O -

TASK별 상세 검토 (1/3)

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비고

Task 8 / Task 11

예비 화재 거동분석/상세 화재 거동분석

X - KEPRI(현 NETEC)에서 연구 진행중

Task 9/ Task 10

상세 회로고장분석/ 회로고장모드 확률분석

X - 수행 방법론 및 기술개발은 기 완료함 - 상당한 인력이 요구됨

Task 12 사고후 HRA X

- 내부사건에서 고려된 HRA에 보수적인 Factor 반영하여 고려함 - NRC에서 HRA 상세 방법론 발표(2009년 , NUREG-1921: EPRI/NRC-RES Fire Human Reliability Analysis Guidelines) - 2011년 말에 개정본 발행 예정


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비고

Task 13 지진- 화재 연관성 평가

O

- NUREG/CR-6850에 기술된 지침에 따라 지진에 의해 화재 영향이 없음을 정성적으 로 확인함 (지진에 의한 화재발생, 진압계 통의 오작동, 진압계통의 파손)

Task 14 화재 리스크 분석 O -

Task 15 불확실성 및 민감도분석

X - 화재방호 설비 등에 대한 민감도 수행

Task 16 문서화 O -

Task 지원A 발전소 현장 답사 O -

Task 지원B 화재 PSA 데이터베이스

O - 국내 건설원전 화재 PSA 수행 시 데이터 베이스를 개발하여 적용


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국내원전 화재 PSA 수행 현황(1/2)

호기 구분 수행기간 수행기관 비고

고리1 PSA/RIMS ’05.07～’07.05 한기(주) 안전성향상방안 반영

고리2 PSA/RIMS ’06.01～’07.06 한기(주) 안전성향상방안 반영

고리3,4 PSA/RIMS ’00.09～’03.06 한기(주) 설계변경 반영, RIMS

영광1,2 PSA(LEVELⅠ,Ⅱ) ’02.09～’03.12 한기(주) 설계변경 반영, RIMS

영광3,4 PSA(LEVELⅠ,Ⅱ) ’02.01～’04.12 한기(주) 가동원전 모델

영광5,6 PSA ’94.09～’00.12 한기(주) 건설원전 모델

울진1,2 PSA ’04.02～’05.12 한기(주)

울진3,4 PSA(LEVELⅠ,Ⅱ) ’02.01～’04.12 한기(주) 가동원전 모델

울진5,6 PSA ’98.07～’02.06 한원연 건설원전 모델

월성1 PSA/RIMS ’05.04～’07.02 한기(주) 설계변경 반영, RIMS

월성2,3,4 PSA/RIMS ’05.04～’07.02 한기(주) 설계변경 반영, RIMS

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국내원전 화재 PSA 수행 현황(2/2)

호기 구분 수행기간 수행기관 비고

신고리 1,2 PSA(SD 포함) 2008. 12 한기(주) 종합설계용역

신고리 3,4 PSA(SD 포함) 진행중 한기(주) 종합설계용역

신월성 1,2 PSA(SD 포함) 진행중 한기(주) 종합설계용역

신울진 1,2 PSA(SD 포함) 진행중 한기(주) 종합설계용역

APR + PSA(SD 포함) 진행중 한기(주) 종합설계용역

BNPP PSA(SD 포함) 진행중 한기(주) 종합설계용역

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4.화재 PSA 데이터베이스

개요 화재 PSA 데이터베이스

• 많은 양의 데이터 처리 용이

• 업무 효율성 증대

• 분석과정의 인적 오류 감소

• 분석과정의 추적 용이

NUREG/CR-6850 화재 PSA분석 지원을 위한 데이터베이스 개발 요구

Manual compilation is nearly prohibited • Due to the low efficiency

• Due to human errors that can be introduced while repetitively manipulating large amounts of data.

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항목 Description KEPCO E&C Fire PSA DB System

NUREG/CR-6850 Requirements

Task 1 Plant Partitioning ◎ ◎

Task 2 Component Selection ◎ ◎

Task 3 Cable Selection ◎ ◎

Task 4 Qualitative Screening ◎ ◎

Task 5 Risk Model ○ Ⅹ

Task 6 Fire Ignition Freq. ◎ Ⅹ

Task 7 Quantitative Screening ◎ ◎

Task 8 Scoping Fire modeling ○ Ⅹ

Task 9 Circuit Failure Analysis ◎ ◎

◎ : Fully support ○ : Partial support

화재NUREG/CR-6850의 Task 단위로 지원(1/2)

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항목 Description KEPCO E&C Fire PSA DB System

NUREG/CR-6850 Requirements

Task 10 Circuit Failure Mode

Likelihood ◎ ◎

Task 11 Detailed Fire Modeling Ⅹ Ⅹ

Task 12 Human Reliability Ⅹ Ⅹ

Task 13 Seismic-Fire interaction Ⅹ Ⅹ

Task 14 Fire-PSA Quantification ○ Ⅹ

Task 15 Uncertainty Ⅹ Ⅹ

Task 16 Documentation ○ Ⅹ

지원항목 A Walkdown ◎ Ⅹ

지원항목 B Fire PSA Database ◎ ◎

◎ : Fully support ○ : Partial support

화재NUREG/CR-6850의 Task 단위로 지원(2/2)

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화재 PSA 데이터베이스 주 화면

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Fire PSA DB System

EDB KCMS

Tag No Cable Routing Penetration

3D CAD

Support to preliminary Walkdown

OPMS

IPIMS

화재 PSA 데이터베이스 설계자료 입수

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PSA 분석 대상 케이블 선정 프로그램

Cable Block Diagram 기반의 GUI

Yellow means PSA Equipment

White means Not PSA equip.

Gray means Not PSA cable

Red means PSA Cable

Cable Block Diagram Index

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화재발생빈도 평가

사용자 입력 • 발전소내 모든 기기에 Bin을 할당

• 격실별 작업/출입/가연성물질 보관 수준을 정의

• 화재구역별 Location Factor 설정

자동으로 화재발생빈도 계산

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5.결 론

NUREG/CR-6850 의 요구 사항

회로분석

화재거동 분석

많은 양의 데이터를 처리

화재 PSA 데이터베이스 구축 사항

NUREG/CR-6850의 Task 단위 지원

건설원전에 적용가능성 타진결과 대부분의 Task 지원이

가능

업무 효율성 증대 및 분석과정의 인적 오류 감소

분석과정의 추적 용이

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감사합니다.

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