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고리4호기 출력증강 적용현황
제14회 원자력안전기술정보회의
2009.4.6
고리원자력 2발전소KOREA HYDRO &
NUCLEAR POWER CO., LTD
발표자 : 한수원㈜ 조주현
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목 차
1. 출력증강 개요
2. 출력증강 기술개발
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2. 출력증강 기술개발
3. 출력증강 현장적용
4. 출력증강 성능시험
5. 출력증강 추진효과
6. 결론
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1. 출력증강 개요1. 출력증강 개요
� 추진추진 배경배경
�� ’77년 첫 적용 후 규제기관에 의해 안전성이 입증된 상용화 기술
� TMI 사고후 원전건설의 중단, 석유 에너지 파동, 대체에너지원
개발 부진 등으로 경제적이고 안정적인 에너지 공급 대안으로 추진
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개발 부진 등으로 경제적이고 안정적인 에너지 공급 대안으로 추진
�� 용어용어 정의정의
�� 발전소가 보유하고 있는 설비의 여유도를 활용하여 대규모의
설비변경 없이 전기출력을 안전하고 효율적으로 증가시키는 기술
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1. 출력증강 개요(계속)1. 출력증강 개요(계속)
초기 보유 설비의설계여유도 활용
설계방법론 개선:
열설계 절차 및 최적
대형냉각재상실사고
설비개선:
터빈,S/G,원전연료
부대 설비류
기존 원전의 1,2차측 출력을 허용된 범위 이내에서 증가
� 출력증강 요소
4
기존 원전의 1,2차측 출력을 허용된 범위 이내에서 증가
� 출력증강 적용
�Q = m ∙ Cp ∙ △T
: Tavg 제어 프로그램 변경
( Th 고정, Tc 감소로 △T 증가)
� Q = m ∙△h
: 증기유량 증가
(△h 증가)
1차측 이용⇒ 원자로냉각재 온도차(△T) 증가
2차측 이용⇒ 주증기 유량 증가
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1. 출력증강 개요(계속)1. 출력증강 개요(계속)
� 출력증강 유형
유 형 증가출력 방 법 및 특 성
MUR:
미세출력증강
< 2%
-Measurement Uncertainty Recapture
-열출력측정시 주급수유량측정에 초음파유량계 사용
-인허가 6개월 소요 (근거:10CFR50 App. K)
-Stretch Power Uprate
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SPU:
소규모
출력증강
< 7%
-Stretch Power Uprate
-기존 설계여유도 및 일부 설계방법론 개선
-고압터빈 및 일부 BOP 설비개선이 수반
-인허가 9개월 소요
EPU:
대규모
출력증강
< 20%
-Extended Power Uprate
-최신 설계방법론 및 대규모 설비개선 필요
-S/G, TBN Retrofit, Gen, Exciter 등 설비개선
-인허가 12개월 소요
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1. 출력증강 개요(계속)1. 출력증강 개요(계속)
� 미국 원전 적용현황
유 형 MUR SPU EPU 비고
출력증강 추진 원전 40 64 20 ‘08.9.8현재
인허가 진행중 원전 2 - 4 ‘09.1.12현재
6
추가
신청원전
2009년 6 - 4
’09.3.16현재
2010년 12 1 7
2011년 2 0 8
2012년 - - 1
2013년 - - 1
출처출처:NRC Home page:NRC Home page
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1. 출력증강 개요(계속)1. 출력증강 개요(계속)
증가 출력 열출력 (MWth) 전기출력 (MWe)
출력증강 승인 출력 16,919 5,640
인허가 진행 중 출력 1785 595
� 미국 원전 증가출력
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추가신청출력
2009년 1,684 561
2010년 2,880 960
2011년 3,127 1,042
2012년 522 174
2013년 470 157
출처출처:NRC Home page:NRC Home page
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2. 출력증강 기술개발2. 출력증강 기술개발
사업명
총 개발기간
총 사업비
가동원전 출력증강 기술개발
2002. 9. 1 ~ 2007. 6. 30 (58개월)
452억원(설비개선비용 불포함):기금지원율 50%
법적 근거 전기사업법 제47조, 시행령 제23 ~ 26조
� 추진 경위
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추진경위
2002. 02 : 가동원전 출력증강 기술개발 기획조사 시행
05 : 2002년도 전력산업연구개발사업 신규 선정 공고
09 : 출력증강 기술개발 Ⅰ단계 산업자원부 협약 체결
2003. 06 : 해외사(WH사 등 4개사) 기술지원계약 체결
2004. 02 : 출력증강 Ⅱ단계 산업자원부 협약 체결
2005. 09 : 출력증강 운영변경허가 신청(과학기술부)
2006. 12 : 출력증강 운영변경허가 취득
2008. 12 : 국내 최초 고리4호기 출력증강 적용
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2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)
KOPECNSSS/BOP
계통설계
KNFC노심설계/안전해석
Alstom/SiemensT/G분야
평가
KHNP
사업주관 및 총괄
KEPRIT/G 및
설정치분석
WH/Bechtel
NSSS/BOP평가
� 추진체계
수행조직
국내 해외
9
9
공동수행+
국내수행/기술자문
+독자수행
공동수행
+
기술자문
+
기술이전
OJP(On-the-Job Participation)
CRT(Class Room Training)
ESS(Engineering Support Service)
TRM(Technical Review Meeting)
설계자료 및 설계코드 도입
출력증강 기술 확보 및 발전소 적용
기술지원
체제
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2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)
• 총괄 및 사전인허가- 분야별 연계업무 설정
- 설비변경/개선 계약추진
NSSS/BOP/TG 분야예비평가 수행
1 단계
예비평가 단계
인허가기술지원
2 단계
상세평가 단계3 단계
인허가 및 적용 단계
출력증가기술개발요구사항
인허가
신청
� 흐름도
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- 사전인허가
- 공정관리 및 현장 연계
• 분야별 상세평가
- 계통 및 보조계통
성능분석
-기기건전성 평가
• 인허가보고서 작성
계통 및 기기 여유도 평가
목표출력 결정인허가취득
고리3,4 호기
출력증강 적용
현장 운전자료 검토
해외자료검토
설계/운전변수 예비 결정
설비개선 범위도출에 따른추진방향 결정
2,3단계 업무범위/일정 확정
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2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)
� 평가방법
� NSSS 분야� 핵증기 공급계통 및 보조계통 성능평가
� 제어 및 보호계통 성능평가
� 노심설계 및 안전해석 평가� 노심설계 및 안전해석 평가
� BOP 분야� 2차 계통 성능평가
� 구조물 및 기기 건전성 평가
� T/G 분야� 터빈 / 발전기의 출력증강 조건 수용성 평가
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2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)
590
588
586
584
588.5
587586 2900
MWth621.0553.0912.0
620.0552.0904.0
620.5556.4964.0
12
584
582
580
578 Uprating
Original
Tavg(oF)
580
(4.5%)
2775
614.4545.6855.0
ThotTcoldSG Pr.
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2. 출력증강 기술개발(계속)2. 출력증강 기술개발(계속)
MSIV
MSR
열출력: 4.5%↑(2775 ▷ 2900 MWth)
전기출력: 3.4%↑(999 ▷ 1033 MWe)전기출력: 3.4%↑
(999 ▷ 1033 MWe)
HP LP
13
S/G
HP FW HTR
#6 #5
FWP-3
#4 #3 #2 #1
CDSRCDSR
COP-3LP FW HTR
HDTHDP-2
CW
G
RX
PZR
TBN TBN-3
RCP-3
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3. 출력증강 현장적용3. 출력증강 현장적용
개정 항목 수량(개) 비고
FSAR 개정 641
Tech. Spec 개정 72
� 적용 현황
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Tech. Spec 개정 72
절차서 개정 46
도면 개정 93
설비 개선 7
전산설비 검토 21
시뮬레이터 반영 7발전 운전원교육훈련설비
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3. 출력증강 현장적용(계속)3. 출력증강 현장적용(계속)
�HP TBN 개선
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3. 출력증강 현장적용(계속)3. 출력증강 현장적용(계속)
HP 1단 Diaphragm HP 2,3,4단 Diaphragm
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3. 출력증강 현장적용(계속)3. 출력증강 현장적용(계속)
� 날개각도 변경 이유� 출력증강 유량조건을 수용
� Diaphragm 개선 내용
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� Setting angle� 터빈축과 고정익의 상대적인 위치� Aerodynamic 한계범위 이내� 증기를 받아들이는 능력을 조절
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3. 출력증강 현장적용(계속)3. 출력증강 현장적용(계속)
주 요 변 수 출력증강 전 출력증강 후 비 고
주급수 펌프 1대 상실 없음 90% 감발 TBN RUN-BACK주급수 유량증가 반영주급수 펌프 2대 상실 50% 감발 45% 감발
� 주요 설정치 변경내용
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주급수 유량증가 반영주급수 펌프 2대 상실 50% 감발 45% 감발
복수기 덤프 40% 36%주증기 유량 증가
대기 덤프 30% 28%
가압기 수위 58.0% 55.1%Tavg 변화 반영
PRT수위 83/64% 85/69%
OP△T(K1) 1.1379 1.172 출력증강 조건 반영
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4. 출력증강 성능시험4. 출력증강 성능시험
� 성능시험 기준
� SRP 14.2(NUREG 0800)� Generic guidelines for extended power uprate testing program
� 성능시험 검토
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� 성능시험 검토
� 해외발전소� Waterford #3(EPU 7.5%), Byron/Braidwood, VC Summer
� 검토대상 : Full Power Ascension Procedure 등
� 시운전절차서 검토
� 시운전 성능시험 절차서 : FSAR 14장
� 검토대상 : 주급수 펌프 속도제어시험 등 63건
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4. 출력증강 성능시험(계속)4. 출력증강 성능시험(계속)
�성능시험 분류
� 설비개선(설계변경) 작업 확인시험
� 주급수펌프 상실에 의한 터빈런백 설정치 변경작업 등7건
� 출력상승 시험
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� 출력상승 시험
� 출력준위별 데이터 취득 및 확인
� 분야별 성능확인시험
� 원자로 열출력 측정 등 12건
� 터빈성능시험
� 터빈 출력 확인시험 등 2건
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4. 출력증강 성능시험(계속)4. 출력증강 성능시험(계속)
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4. 출력증강 성능시험(계속)4. 출력증강 성능시험(계속)
� 비정상 대응 관리(Contingency Plan)
� 목적발전소 출력상승 혹은 시험 중 비정상 과도상태 발생 시
신속한 대응 및 조치방안 수립
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� 관리 대상� 해외정보, 설계변경,자체검토에 따라 선정
� 출력증강 비상대응계획서 작성 수립
� 예상 항목
� 제어봉 제어 불안정 및 자동운전 불가능 등 14항목
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4. 출력증강 성능시험(계속)4. 출력증강 성능시험(계속)
� 연속운전허용출력(MAR)� 시험 조건
� 원자로 열출력 100%� 증기발생기 취출수 차단� 복수기 진공도 보정
� 시험 확인 : 1,044.7MWe
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� 시험 확인 : 1,044.7MWe
� 출력증강 전,후 비교(MAR 기준)� 출력증강 전 : 1,009.97MWe� 출력증강 후 : 1,044.7MWe� 증 가 출 력 : 34.73MWe
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5. 출력증강 효과5. 출력증강 효과
� 경제적 효과(고리3,4호기 적용 시)
� 가동원전 경제성 향상 및 기저부하 수급여건 개선� 연간 발전량 증가 : 약 5.4억 kWh(이용률 0.91적용)
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� 지역발전 지원금 증가� 연간 지원금액 : 약 5.4억 원� 발전소 주변지역 지원법 및 지방세법 적용
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5. 출력증강 효과(계속)5. 출력증강 효과(계속)
� CO2 발생 저감 효과
� 석 탄 : 약 51만 8천 톤� 석 유 : 약 42만 9천 톤� LNG : 약 23만 3천 톤
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� LNG : 약 23만 3천 톤
[계산식 : 5.4억 kWh × (원자력 CO2배출계수 - 발전원별 CO2배출계수)]
� 발전원별 CO2배출계수 [단위 : g/kWh] � 석 탄 : 968 � 석 유 : 803 � LNG : 440 � 원자력 : 9
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5. 출력증강 효과(계속)5. 출력증강 효과(계속)
�� 화석 에너지 수입저감 효과
� 석 탄 : 약 15만 톤� 석 유 : 약 10만 톤� LNG : 약 7만 5천 톤
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� LNG : 약 7만 5천 톤
[계산식 : 34MW/호기 × 2호기 × 화석 연료별 수입량]
� 1MW 당 연간 화석연료 수입량� 석 탄 : 2,200 톤� 석 유 : 1,500 톤� LNG : 1,100
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6. 결론6. 결론
저탄소 녹색성장의 중추인 원자력발전은
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안전하고 효율적인 출력증강 적용으로
국가 경쟁력 제고 및 지역발전 향상에 기여 함
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녹색성장은 원자력이 중추입니다 !녹색성장은 원자력이 중추입니다 !
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감사합니다 !
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감사합니다 !