화재로 인한 Cable 다중오동작 분석 - KINS · 오 동작으로 이들 밸브 열림 RWT 붕산수 drain down - W/H 원전 계열(예 : 고리2)은 격납용기 배수조

화재로 인한 Cable 다중오동작 분석

2012. 04. 04.

한수원㈜ 중앙연구원

원자로안전연구소

2012 기술정보회의

발표 내용

1. 케이블 오동작

2. Associated circuits

3. PWR Generic MSO list

4. 전기회로 분석 (NUREG/CR-6850)

5. 국내 원전 MSO 영향 분석

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안

7. 결론


케이블 단일 오동작

기존 : one-at-a-time Single spurious operation

Power cable

1차제어회로

2차제어회로

1. 화재로 케이블 절연상실 2. 도체 단락/접지/단선 3. 기기의 오동작

Latching/sealed-in


케이블 다중 오동작

Rx Pressure - Cable 1

Low Reactor Level - Cable 2

Hi Drywell Pressure

- Cable 7

Cable 3

Cable 4

Cable 5

Cable 6

Cable 8

Contact A

Contact B

Contact E

Contact D

Contact C

Example 1 - Multiple Hot Shorts

Secondary Circuit Secondary CircuitPrimary Circuit

Hot Short location

Relay K1 Relay K2 Relay K3


케이블 오동작

기존 개념 : one-at-a-time Single spurious operation (SSO)

신규 개념 : any-and-all Multiple spurious operation (MSO)

Combined Concept : 1) Required to SSD 2) Important to SSD

관련 규정

10 CFR 50 Appendix R, Section III.G.2 , III.L.7

GL 86-10, 5.3.1 Circuit Failure Modes

1. 케이블 오동작 (Cable Spurious Operation)

10 CRF 50 Appendix R, Section III.G.2

대상 : 1) cables or equipment, including associated non-safety circuits

2) redundant trains to achieve and maintain hot shutdown conditions

결과 : 1) prevent operation fire-induced failures

2) cause maloperation fire-induced spurious operations

원인 : 1) hot shorts, 2) open circuits, 3) shorts to ground, (( 4) HIF ))

조건 : 1) located within the same fire area outside of primary containment

2) inside non-inerted containments

조치 : one of the redundant trains is free of fire damage

1) a. separation with 3-hr FR, b. 20ft separation with D&P, c. 1-hr FR with D&P

2) a, b, c, or, d. 20ft separation, or, e. D&P, or, f. SRT by radiant energy shield


10 CRF 50 Appendix R, Section III.L.7

대상 : The safe shutdown equipment and systems for each fire area

요건 : isolated from associated non-safety circuits in the fire area

원인 : hot shorts, open circuits, or shorts to ground in the associated circuits

목적 : not prevent operation of the safe shutdown equipment

방 법 : 1) The separation and barriers between (trays and conduits containing

associated circuits of one safe shutdown division) and (trays and conduits containing

associated circuits or safe shutdown cables from the redundant division), or

2) the isolation of these associated circuits from the safe shutdown equipment,

shall be such that a postulated fire involving associated circuits will not prevent SSD.


GL 86-10, 5.3.1 Circuit Failure Modes

고장모드 : 1) hot shorts, 2) open circuits, 3) shorts to ground

결과 : 1) valves open or closed; 2) pumps run or not run 3) electric breakers fail

For three-phase AC circuits,

1) all three phases in the proper sequence to cause spurious operation (SO)

2) sufficiently low as to not require evaluation

3) except for any cases involving Hi/Lo pressure interfaces.

For ungrounded DC circuits, ‘

1) if only two hot shorts of proper polarity without grounding could cause SO,

2) no further evaluation is necessary,

3) except for any cases involving Hi/Lo pressure interfaces.


Hi/Lo Pressure interfaces


Associated circuits of concern

Generic Letter 81-12 – Those cables (safety related, non-safety related, Class 1E, and non-

Class 1E) that have a physical separation less than that required by Appendix R Section

III.G.2 and have one of the following:

Common Power Source

- A common power source with the shutdown equipment (redundant or alternative)

- The power source is not electrically protected from the circuit of concern by coordinated breakers, fuses, or similar devices, or

Spurious Operation

- A connection to circuits of equipment whose spurious operation would adversely affect the shutdown capability

- For example, RHR / RCS isolation valves / Automatic Depressurization System valves /

PORV /steam generator atmospheric valves / instrumentation /steam bypass, / etc.

Common Enclosure

- A common enclosure (e.g., raceway, panel, junction, etc.) with the shutdown cables (redundant or alternative)

- Electrically not protected by circuit breakers, fuses or similar devices,

- or will allow the propagation of the fire into the common enclosure.


전기회로 오동작?

원인 : 단락(hot/cold shorts), 지락 (short to grounds), 단선 (open circuits)

영향 : 기능상실, 오동작, 오신호, 불연속적 on-off 동작, 기능저하 (degradation)

케이블 종류 : intra cable, Inter cable


Common Power Source

- A common power source with the shutdown equipment

- Not electrically protected from the circuit of concern

- Not by coordinated breakers, fuses, or similar devices


Common Enclosure

- A common enclosure (e.g., raceway, panel, junction, etc.) with the

shutdown cables (redundant or alternative),

- Electrically not protected by circuit breakers, fuses or similar devices,

- or will allow the propagation of the fire into the common enclosure.

3. PWR Generic MSO list

NEI 00-01, Appendix G


Spurious Operation

- A connection to circuits of equipment whose spurious operation would

adversely affect the shutdown capability

- Ex) RHR / RCS isolation valves / ADS valves / PORV / SG atmospheric

valves / instrumentation /steam bypass, / etc.


케이블 배열기준 오동작 분석 (8종)

◦ 비접지된 직류 전자동작밸브 (SOV) 제어회로

◦ 대체 접점이 있는 SOV 제어회로

◦ 2 접점 격리 스위치가 있는 제어회로

◦ MOV 제어회로

◦ 비접지 AC MOV 제어회로 (downstream leg and normal contact 있는 경우)

◦ 비접지 AC MOV 제어회로 (normal contact 있는 경우)

◦ MOV 제어회로 (다중 주접점 및 독립적인 제어회로가 있는 경우)

◦ 비접지된 3상 전원회로

4. 전기회로 실무분석 (NUREG/CR-6850)

케이블 배열기준 다중오동작 분석 (전형적인 모터구동밸브 제어회로)


케이블 배열기준 다중오동작 분석 (전형적인 모터구동밸브 제어회로)


19

Rx Vessel A

SUMP

RWST

M

8812

B

M

8812

A

M

8811B

M

8811A

8928 8957A

RHR PUMP 1

M

8810A

M

8810B

RCS LOOP 1Hot Leg Recirc.

8987A 8988A

8987B 8988B

RHR PUMP 2

8930 8957B

M

8701A

M

8702A

M

8702B

M

8701BRCS HL LOOP 2

RCS HL LOOP 1

L.O

L.O

8724A

8724B

SI PUMP A(3)

SI PUMP B(4)

CCWS

RHR HX 1

CCWS

RHR HX 2

"S"

"S"

8"

8"

8"

8"

6"

6"

8"

6"

12"

10"

12"

12"

M

8807

A

M

8807

B

M

8809A

M

8809B

8958

B

8958

A

8730B

8730A

M

8840

M

8818A

8947ARHR 1

M

8818B

8947B

RHR 2

8841

L.C

FCV-851

FCV-852

HCV-864

HCV-865F.O

F.O

F.C

F.C

M

1008

7

M

1018

4M

8804A

8804B

M

8948A

8956A

RCS LOOP 1Cold Leg

SIS BIT

SIT A

8946A

8998A

8993A

8998B

8993BSIS


8946B

8948B

8905B

8956B

RCS LOOP 2Cold Leg

SIS BIT

SIT B

SIS

SIS

SIS

SIS

SIS

Inside ContainmentOutside Containment

Rx Vessel B

8905A

12"

6"

8736A 8739A

L.O

8736B 8739B

L.O

고리 2호기 저압안전주입계통

오 동작으로

이들 밸브 열림

● RWT 붕산수 drain down

- W/H 원전 계열(예 : 고리2)은 격납용기 배수조 격리밸브들 중 A라인 또는 B라인 밸브 모두 열리면 RWST 붕산수가 drain down 가능성 (케이블 다중오동작에 대한 상세 분석 필요)


20

● Interfacing (저압 경계부) LOCA

20

- WH 원전 계열(예: 고리 2/고리 34)은 정지냉각 루프의 MOV 차단기에 대한 언급이 없음. 만일 2계열 중 1계열의 2대 MOV가 동시 오동작으로 열리면 interfacing LOCA 가 발생함 (케이블 배치에 대한 상세 분석이 필요함)

고리 2호기 정지냉각계통

Rx Vessel A

SUMP

RWST

M

8812

B

M

8812

A

M

8811B

M

8811A

8928 8957A

RHR PUMP 1

M

8810A

M

8810B


8987A 8988A

8987B 8988B

RHR PUMP 2

8930 8957B

M

8701A

M

8702A

M

8702B

M

8701BRCS HL LOOP 2

RCS HL LOOP 1

L.O

L.O

8724A

8724B

SI PUMP A(3)

SI PUMP B(4)

CCWS

RHR HX 1

CCWS

RHR HX 2

"S"

"S"

8"

8"

8"

8"

6"

6"

8"

6"

12"

10"

12"

12"

M

8807

A

M

8807

B

M

8809A

M

8809B

8958

B

8958

A

8730B

8730A

M

8840

M

8818A

8947ARHR 1

M

8818B

8947B

RHR 2

8841

L.C

FCV-851

FCV-852

HCV-864

HCV-865F.O

F.O

F.C

F.C

M

1008

7

M

1018

4

M

8804A

8804B

M

8948A

8956A

RCS LOOP 1Cold Leg

SIS BIT

SIT A

8946A

8998A

8993A

8998B

8993BSIS


8946B

8948B

8905B

8956B

RCS LOOP 2Cold Leg

SIS BIT

SIT B

SIS

SIS

SIS

SIS

SIS

Inside ContainmentOutside Containment

Rx Vessel B

8905A

12"

6"

8736A 8739A

L.O

8736B 8739B

L.O

오 동작으로

이들 밸브 열림

Interfacing LOCA path

Interfacing LOCA path


● SDS (POSRV) 밸브 또는 PORV 개방 LOCA

21

☞ SDS (POSRV) 밸브 개방 LOCA - OPR 1000원전 계열(신고리 34도 포함)은 이들 밸브들을 수동으로 작동하며 평상시 이들 밸브 차단기 빼어 놓고 운전 - 따라서 MSO로 인한 LOCA 가능성 없음

RCS LOOP 1 HL

8010B

WASTE DISPOSAL SYSTEM

PRESSURIZERRELIEF TANK

PCV-655C

F.C

RCS LOOP 2CL

8010A

PCV-655B

F.C

PCV-656A

PCV-655A 8000A

M

PZR

8052

8051

CVCS REG. HX

8118

8031

F.C

RUPTURE DISK

6"

6"6"

10"

4"

4"

3"

3"

1"

12"

29"

12"

8000B

M

M

8119

RCS LOOP 1CL

1"

☞ PORV 밸브 개방 LOCA - W/H 원전 계열(고리 1234/영광12) PORV는 자동작동함 - MSO로 인한 LOCA 가능성 확인 필요함

OPR 1000 SDS 밸브 고리 2 PORV

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안 Appendix R의 flow-chart 유의 : Non-safety circuit, same zone

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안 Hot shutdown 기기/기능과 Cold shutdown 기기/기능을 구분할 것

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안 방화지역별 App.R 요건을 충족하지 못하는 Associated circuit에 분석집중

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안 NEI 00-01, App. B의 table B1.0, B2.0 활용 (Screening)

6. 국내 원전의 MSO 분석 Process 제안 ANEI 00-01, App. B의 table B1.0, B2.0 활용 (Screening)

7. 결론 MSO 분석범위 결정

Appendix R 요건을 벗어난 Associated Circuits에 대한 범위로 제한

Hot shutdown 기기(기능)인지 Cold shutdown 기기(기능)인지 검토후 범위 결정

Red Zone 및 Blue Zone 분석 범위 : Power cable, 1차제어회로, 2차제어회로

전기회로 고장 유형별 Screening 범위 검토

국내 원전에 적합한 최적 범위 및 용역 방법 결정

MSO 분석은 미국 및 국내 경험을 반영하여 분석범위를 결정하는 것이 바람직함

국내 원전의 설계시 물리적, 전기적, 기능적으로 MSO의 근원전 가능성 배제 검토

국내 원전의 MSO 이행은 전문가, 분석능력, 용역기간을 고려한 단계적 추진 필요

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