결정론적 안전해석

▼ 안전성평가와 안전해석

  결정론적 안전해석

  발생빈도별 사건분류 허용기준

  안전해석 방법론 개념과 구분

  원자력사건의 허용기준

개요

원자력 안전해석(Nuclear Safety Analysis)이란 원자력 시설 및 활동에 연관된 잠재적 재해를 평가하는 것으로 정의하며, 설계가 관련되는 모든 안전기준을 충족한다는 것을 입증하기 위하여 수행하는 체계적인 프로세스로서 안전성평가의 일부로 수행한다. 여기에서는 안전해석의 목적과 체제, 결정론적 안전해석, 안전해석 수행 절차 등에 대하여 살펴보기로 한다.

안전해석의 목적과 체제

원자력 안전해석은 원자력시설에서 발생할 수 있는 정상운전, 예상운전과도, 사고조건과 사고 후의 상태 등 원자력시설의 모든 상태에 대한 시설의 대처능력을 해석하는 것으로, 설계기준사고와 이를 초과하는 사고(중대사고)를 포함한다. 예상운전과도상태와 사고의 범주에 속하는 사건들을 외부사건과 내부사건을 고려하여 체계적이고 논리적인 방법으로 도출하고, 각 사건의 발생빈도와 결말을 분석해야 한다. 각 사건들은 발생빈도에 따라 또는 적절한 방법으로 분류하고, 경계치해석(Bounding Analysis)으로 수행할 수 있다.

안전해석은 해석의 목적과 필요성에 따라 결정론적 또는 확률론적 방법으로 수행한다.

• 결정론적 방법은 보수적이고 결정론적인 기준을 설정하여 적용하는 것으로, 해석결과가 이 기준을 만족하면 종사자나 대중 개개인에 대한 방사선 위험이 허용할 수 있는 낮은 수준이라는 확신을 제공할 수 있어야 한다. 이 방법은 기기의 성능, 해석모델, 해석에서의 가정 등에서 야기할 수 있는 불확실도를 보상하기 위하여 충분한 안전여유도를 제공하는 개념이다.

• 확률론적 방법은 방사선 위험을 야기할 수 있는 모든 요소를 결정하고, 설계가 확률론적 안전기준을 만족하는지를 평가하는 방법이다. 이 방법은 결정론적 방법에 의하여 평가할 수 없는 원자력시설의 성능, 설계의 취약점, 원자력시설의 위험도에 대한 통찰력(Insights)을 제공할 수 있다.

결정론적 안전해석

원자력시설에 대한 결정론적 안전해석의 목적은 다음과 같다.

• 원자력시설의 안전에 중요한 계통･기기 및 구조물에 대한 설계기준을 설정
• 설정된 허용기준을 만족하도록 설계하였음을 입증

즉 안전해석을 통하여 아래를 달성한다.

i) 원자력시설의 계통･기기 및 구조물이 사고의 예방과 완화에 적절하게 설계되고 성능을 갖추고 있는지를 입증

ii) 안전제한치, 운전제한조건, 안전계통 제한설정치 등을 포함하는 운영기술지침서에 대한 기술적 배경을 제공

iii) 사고조건에서의 소외 방사선원을 평가함으로써 부지의 제한구역, 저인구구역경계의 설정에 결정적 근거를 제공

이밖에 안전해석은 이러한 신규 원전의 설계 또는 가동 원전의 설비 변경에 적용하고 있을 뿐만 아니라 원자력시설에서 운전중에 발생하는 사건들에 대한 분석과 그리고 비상운전절차서와 사고관리절차서의 개발에도 활용하고 있다.

안전해석은 원자력시설의 설계자 또는 운영자에 의하여 수행되고, 그 결과는 규제기관에 제출되어 검토되어야 한다. 규제기관은 검토과정에서 원자력시설의 안전성을 재확인하기 위하여 자체적인 해석 코드와 방법을 사용하여 독립적인 검증해석을 수행한다.

규제기관은 검증해석을 통하여 i) 제출된 안전해석 결과가 합리적이고 완벽한 방법으로 수행되었는지, ii) 안전기준을 충족하기 위하여 필요한 설비의 성능과 운전원조치가 안전해석에서 적절히 반영되었는지를 확인하고, iii) 설계기준사고에 대한 원자력시설의 거동과 설계에 대한 이해를 높인다.

안전해석 수행 절차

안전해석의 전체적인 수행절차는 다음 그림에서 보는 바와 같이 발생가능한 또는 가상적인 사건에 대하여 사건 전개과정(시나리오)을 구성하고, 예비적으로 설정한 원자력시설 설계자료, 운전 제한치와 조건, 운전원조치 등의 입력자료를 토대로 수치적 해석을 수행하여 해석결과가 해당 사건의 허용기준을 만족하는지를 평가한다.

안전해석 수행 절차도

해석결과가 허용기준을 만족하면 입력자료를 확정하고 안전보고서를 작성하게 되나, 그렇지 못할 경우에는 입력자료를 변경하여 다시 해석을 수행하고 허용기준을 만족할 수 있는 입력자료를 설정함으로써 원자력시설의 설계를 완결하게 된다. 따라서 안전해석을 수행하기 위해서는 우선적으로 해석의 대상이 되는 초기사건을 도출하여 발생빈도에 따라 또는 적절한 방법으로 분류하여야 하고, 각각의 사건에 대한 허용기준을 설정해야 한다. 또한 해석방법과 해석코드가 사전에 마련되어야 한다.

참고문헌

이 자료의 최초 작성 : 김 효정(GINIS) kimhhoj@gmail.com, 등록 : 박 찬오(SNEPC) copark5379@snu.ac.kr