증기발생기 전열관 파단사고 시 격납건물 여과배기계통에 의한 방사선량 감소 영향 평가

Abstract

본 논문에서는 증기발생기 전열관 파단사고 시 격납건물 여과배기계통(containment filtered venting system, CFVS)이 방사선량 감소에 미치는 영향을 평가하였다.OPR1000 노형의 원전의 증기발생기 전열관 파단 사고 중 노심이 손상이 되는 중대사고 시나리오를 선택하여 계산된 방사선원항을 사용하여 방사선량 평가를 수행하였다. 중대사고 해석 코드인 MELCOR, 설계코드인 RADTRAD와 최적 계산 코드인 WinMACCS를 사용하여 방사선량 평가를 수행하였다. 평가에 사용된 방사선원항은 OPR1000형 원자력발전소의 증기발생기 전열관 파단 사고 시 생성되는 방사선원항을 사용하였다. 해당 방사선원항을 사용하여 CFVS 설치 유무에 따른 제한구역경계(Exclusive Area Boundary, EAB)와 저인구지역(Low Population Zone, LPZ), 주제어실(Control room, CR)에 대하여 갑상선 및 전신에 대한 선량평가를 수행하였다. CR의 경우 피부선량에 대한 평가를 추가로 수행하였다. CFVS는 주증기안전밸브 후단에 연결되어 증기발생기 전열관 파단 사고 발생 시 방사성물질이 CFVS를 거쳐서 외부로 방출되도록 모사하였다.

CFVS 설치에 따른 RADTRAD 코드를 사용한 선량 분석 시 EAB 및 LPZ에서 약 갑상선 95%, 전신의 22%의 선량 감소 효과를 보였다. 주제어실의 경우 갑상선 95.2%, 전신 11.4% 피부 10.1%의 선량 감소 효과를 보였다. CFVS 적용에 따른 WinMACCS 코드를 통한 분석 시 EAB 및 LPZ에서 갑상선 98%, 전신 96.5%의 선량이 감소하였다.

선량분석 시 각 코드 별 가정에 따라 방출 경로 및 방출유량이 달라짐으로 CFVS가 선량 감소에 미치는 효과가 달라질 수 있다. 특히 CFVS는 요오드핵종에 대하여 95%의 여과율로 여과된다고 가정하였으나, 불활성기체는 여과되지 않으므로 불활성기체의 방출량이 크게 작용하는 RADTRAD의 전신 및 피부 선량 분석 시 CFVS를 통한 선량 감소효율이 크게 감소하였다. 그러나 CFVS가 없을 때 RADTRAD 코드 및 WinMACCS 코드에 의한 전신피폭 선량에 대한 계산 결과는 각각 1,660 mSv 및 677 mSv로 중대사고 시 EAB에서의 제한지인 250 mSv를 초과하였으나 CFVS 설치되었을 때 각각 1,310 mSv 및 23.2 mSv로 감소하여 WinMACCS 코드의 경우 선량 제한치를 만족함을 확인하였다. 또한 CFVS가 없을 때 RADTRAD 코드 및 WinMACCS 코드에 의한 갑상선피폭 선량에 대한 계산 결과는 각각 47,100 mSv 및 7550 mSv로 설계기준사고 시 EAB에서의 제한지인 3000 mSv를 초과하였으나 CFVS 설치되었을 때 각각 2,350 mSv 및 79.4 mSv로 감소하여 선량 제한치를 만족함을 확인하였다. CFVS를 설치 할 경우 노심이 용융 되는 중대사고가 발생하더라도 피폭선량을 저감 시킬 수 있어 발전소의 안전성을 높일 수 있다.

향후 RADTRAD 코드 및 WinMACCS 코드 모사 시 초기조건을 일치시켜 CFVS의 선량 감소 효과에 대한 연구가 수행될 필요가 있으며, 증기발생기 전열관 파단 사고 이외의 다른 사고들에 대한 CFVS 유무에 따른 선량 감소 효과에 대한 추가적인 연구가 필요하다.