소형 모듈형 원자로의 원자로용기 파손확률에 대한 민감도 분석

국문 초록 (Abstract)

최근 소형 모듈형 원자로에 대한 연구가 국내외에서 활발히 추진되고 있다. 소형 모듈형 원자로는 원자로용기의 크기가 작고 원자로용기 내에 증기발생기, 가압기, 내부구조물 등이 포함되어 있으며, 장수명으로 설계되는 것이 특징이다. 소형 모듈형 원전의 운전환경 특성을 반영한 가압열충격 민감도 분석을 통해 원자로용기 파손확률에 미치는 변수들의 영향을 살펴보는 것도 초기 설계과정에서 의미가 있다. 본 논문은 확률론적 파괴역학 건전성평가 프로그램인 VISA-II 를 사용하여 소형 모듈형 원자로압력용기 파손 확률에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석 변수로는 장수명 운전에 따른 재료가 받는 영향(중성자조사량, 재료 내 구리 함량), 균열의 방향(원주방향과 축방향 균열), 균열 형상비(깊이와 길이의 비), 가동중검사 데이터 적용 여부이며, 원자로용기의 두께 및 반경 크기의 영향도 분석하였다. 분석을 위한 대상 노형은 국내외 노형을 각각 1 개씩 선정하였다. 분석 결과, 선정된 두 노형에서 각각의 고유 사고 시나리오를 적용하는 경우, 60 년 운전 동안 원자로용기 파손확률은 거의 발생하지 않은 것으로 평가되었다. 파손확률이 무시할 정도로 낮은 이유는 고유 사고 시나리오의 온도 압력 변화가 작고, 중성자 조사취화로 인한 재료의 파괴인성 값에 영향을 주는 재료 내 구리 함량이 작기 때문인 것으로 판단된다. 한편, 원자로용기 반경의 영향 보다는 두께의 영향이 더 크게 나타났으며, 원주방향 균열보다 축방향 균열인 경우 파손확률이 크게 나타남이 관찰되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, small module reactors (SMRs) have being actively researched and developed. SMR has some structural features such as small reactor vessel (RV), in which installed main components like as steam generator and pressurizer. Generally in the large light water reactor(LWR), the initial event of reactor vessel rupture (RVR) has a significant impact on the core damage frequency and the large early release frequency. However, as SMRs have different operation environments and features compared to the large PWR plants, the investigation of reactor vessel rupture has a meaning review in the aspect of probabilistic safety analysis during SMR initial design. This paper’s goal is to analyze the probability of RV failure due to SMR’s accident event transient load using VISA-II, which is one of software to probabilistic fracture mechanics. The sensitivity analysis have been evaluated in various valuables as to material impact parameters (e.g., neutron fluence and weight percent of copper in RV material) during plant life-time, inner diameter of reactor vessel and crack directions (e.g., circumferential, axial). The estimated failures of RVR at the selected two SMRs would not be occurred during the RV’s life. From sensitivity analysis, the effects of a crack of thickness or circumferential direction were investigated and analyzed.