◈원전 5·6호기 안전성 용역조사 결과

영광원전 5·6호기 안전성조사 연구용역 결과보고서가 납품돼 지난 3월31일 용역결과 주민설명회가 한수원(주) 영광원자력본부에서 열렸다.
원전 5호기의 방사능 누출과 5·6호기 열전달완충판 이탈관련 연구용역은 독일 응용생태연구소와 티프(TUV)사가 각각 담당했다. 납품된 용역결과를 발췌 게재한다. /편집자 주

원전 5호기 방사능 누출관련 용역결과

1. 사건개요
03년 12월22일, 동 사건은 정지냉각계통의 냉각재가 청정 탈염수 계통으로 유입되었으며 누설경로는 가압시험을 통해 확임됨. 배수배관 주변 공기중 방사선 감지기 예비경보가 발생하여 추적하여 확인함

2. 조치사항에 대한 평가
1) 초기대응
한수원이 취한 조치는 논리적이며 적합함 - 탈염수 계통에 방사선 감지설비가 설치되지 않아 적기에 예비경보 발생원인을 감지할 수 있는 기회를 갖지 못함. 사건 발생당시 탈염수 계통에 방사선 감시설비 미설치에 대해서는 적절한 조치사항을 도출하여 시정함

2) 후속조치사항 평가
재발방지를 위해 방사성 계통과 청정계통의 격리능력 향상을 위한 조치가 취해짐
- 사고후 시료채취계통 경계에 연결된 탈염수 계통을 물리적으로 분리함(QDC설치)
- 한수원은 냉각재 계통에서 탈염수 계통으로 유입 가능한 모든 경로에 대한 체계적인 검
토를 수행함
- 조사결과 밸브설계의 취약성이 확임됨(정방향 격리기능만 있고 역류를 허용하는 구조인 현 솔레노이드밸브를 양방향 가능한 밸브로 교체하려는 한수원의 계획이 적절함)

3) 환경영향
① 발전소 내외의 환경감시가 관리되지 않는 배출을 감시하는데 적합한지 평가
- 시료채취 및 감시계획은 관련 방사능 누출을 감지할 수 있음
- 배출된 양이 감지하기에는 너무 적은 양이라 사건후 시료 채취 결과 검출되지 않음
② 생태연구소 계산결과와 한수원 계산결과는 모두 방사능 누출로 인해 환경에 미치는 영향
이 매우 적고 규제치 보단 낮은 값임
3. 권고사항
① 방사성 계통과 비방사성 계통의 격리는 신뢰성이 높은 밸브에 의해 격리되어야 함
② 기기 및 계통에 대한 점검시 오염징후나 기기 표면에 침적된 이물질에 특별한 주의가 필요함
③ 이물질 침적에 의해 밸브 누설이 발생한 경우 이물질수거, 성분분석, 유입경로 등 평가
④ 사고후 시료채취계통 경제부 격리밸브들을 모든 계통조건에서 양방향차단 가능밸브로 변
경
⑤ 주어진 계통 조건하에서 격리를 보증하기 위해 방사성 계통과 비방사성 계통 경계부의 모든 밸브들에 대한 체계적인 검토
⑥ 연결계통의 적정 압력을 확인하기 위해 QDC연결전 펌프 입구 압력 확인
⑦ 탈염수 공급모관의 연속적인 방사능 감지기 설치계획 이행
⑧ 감시프로그램의 품질향상을 위해 폐수처리시설의 시료채취시 폐수와 슬러지를 별도로 수
집·분석하도록 감시계획에 반영
⑨ 영광5호기 모든 변경사항 또는 변경예정사항을 영광6호기에 빠른 시일내 반영

원전 5·6호기 열전달완충판 이탈 관련 용역결과
1. 서문
2003년 4월3일 영광5호기 원자로 압력용기 바닥에서 안전주입노즐의 열전달 완충판 3개가 발견되었고 2003년 12월1일 영광6호기 원자로 용기 바닥에서 이탈된 4개의 열전달완충판이 발견되었으며 TUV사에서는 이에 대해 안전성 검토를 수행하였음

2. 기술적 사실
열전달완충판은 열충격에 대비 배관의 주요지점을 보호하기 위해 설치되는 것으로 일반산업
분야 및 원자력 분야에서 안전성 관점이 아닌 기기의 수명연장을 위해 사용되고 있음.

영광5·6호기 열전달완충판은 열충격으로부터 노즐을 보호하기 위해 원자로 냉각재 저온관 안전주입노즐에 설치되었던 것이 이탈되어 처음으로 펌프방향으로 이동하였다가 나중에 원자로 용기 바닥으로 이동하였음.

3. 평가기준
평가기준은 미국 ASME 및 독일의 KTA 등에 기술된 최신기술과 TUV가 40년 이상 축적한 원자력분야의 다양한 경험에 근거를 둠

4. 열전달완충판 이탈 근본원인 조사
열전달완충판은 시운전단계에서 이탈되었으며 원자로 냉각재 펌프와 안전주입노즐사이에 설치된 온도감지기 보호관이 냉각제 펌프 방향으로 휘어져 있었음.

이 같은 현상은 펌프쪽으로 유량형성이 가능한 시운전단계에서만 발생할 수 있음. 설계검토 및 계산결과 열전달완충판 이탈은 아래 원인의 조합에 의한 것으로 추정함

① 폭발에 의한 원주방향 확관부위가 탄성변형으로 어느 정도 수축되었으며 이로 인해 열전달완충판과 노즐사이에 틈새존재 ② Inconel600보다 연성이 적은 Inconel690을 사용함으로써 이같은 현상은 증가됨 ③ 폭발확관시 있을 수 있는 움직임이 확관위치 변경 유발 ④ 열전달완충판 자체는 시운전중 안전주입 종료단계에서 안전주입배관의 역지밸브의 닫힘에 의한 압력파 및 유량에 의해 이탈됨

5. 수명기간중 안전주입노즐 건전성 조사
안전주입노즐의 피로정도 계산결과 수명 40년 이후에 허용치 정도로 낮아지게 됨. 열전달완충판 이탈이 내외부 하중으로부터 안전주입노즐에 미치는 영향은 없고 열적과도 상태에서만 영향을 줌

6. 원자로용기 건전성에 미치는 영향검토
평가결과 5호기 피복재 손상은 원자로용기에 심각한 성능 저하를 초래하지 않으며 5호기의 손상 부위도 ASME Code 기준을 만족함. 평가결과 피복재가 없는 상태에서의 부식율이 실험실에서의 시험결과와 매우 유사함을 나타내고 있으며, 이 결과는 서유럽 원전의 피복재 손상으로 300일 이상 수행한 조사결과에서 얻어진 것임.

이러한 결과에 근거하여 손상은 매우 천천히 점진적으로 진행될 것이므로 손상을 감시하는 것이 안전성 측면에서 결정적인 상황이 되지 않음. 손상의 진행정도와 기본적인 구조를 확인하기 위하여 적절한 조사 프로그램을 이행할 것을 권고함.

7. 결론
우리는 한수원이 제출한 영광 5·6호기 배관 설계자료를 포함한 모든 서류를 검토하였음. 다른 원인에 의한 결함으로 열전달 완충판은 제거되거나 미국과 프랑스 원전에서는 더 이상 열전달완충판은 설치되지 않음.

영광5·6호기의 열전달완충판 이탈원인은 재질의 탄성변형, Inconel600에서 690으로의 재질변경, 유체유발 하중 등이 복합적으로 작용한 것임. 열전달완충판이 없는 상태에서 운전 가능성을 평가한 결과 40년 수명기간중 피로정도가 허용치를 초과하지 않음을 확인하였고 열전달완충판에 의한 원자로용기 손상도 안정성에 영향을 주지 않음.

현재의 가능한 지식 및 기술로서는 영광5·6호기를 계속 운전하는데 반발할 어떤 이견도 찾을 수 없음. 한수원은 원자로용기 손상부가 현 수준의 안전성을 유지하는 것을 입증할 수 있는 대책을 수립할 것을 권고함.