원자력 발전소의 안전설계 중 심층방어 개념과 사고 예방 대책

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1. 원자력 안전 심층방어 개념

(1) 심층방어 개념의 정의

1) 원자로의 이상상태 발생을 가능한 한 최대한 1차 방지한다.
2) 만약 이상상태가 발생하며, 이상상태의 확대를 최대한 억제하며, 사고로 진전될 경우 영향을 최소화한다.
3) 원자로 발전소 주변 주민을 보호하도록 사고 진전에 따른 모든 단계마다 적절한 방어 체계를 갖춘다.

(2) 심층방어 개념 방법

1) 다중성(Redundancy)

• 한 체계의 기능이 상실되었을 때 같은 기능을 반복하도록 다른 계열로 중복설계

2) 독립성(Independence)

• 2개 이상의 계통이 한 가지 원인에 의해 상실되지 않도록 동일 기능을 갖는 설비를 물리적, 전기적으로 독립설계

3) 다양성(Diversity)

• 한가지 기능을 달성하기 위해 성질이 다른 계통이나 기기를 2개 이상 설치

4) 건전성(Durability)

• 원자로 발전소의 안전성 관련 구조물이 기계 및 설비를 지진 등 예산된 정상·비정상 상태에서도 구조적 건전성을 유지해야 함

5) 운전 중 상시 점검기능(Testability)

• 운전 중에도 항상 점검이 가능하도록 설계

6) 고장 시 안전한 방향으로 작동(Fail to Safe)

• 기능 상실 시 안전한 방향으로 유도되도록 설계 (예: 제어봉 작동 정지 시 발전 정지)

7) 연동기능(Interlock)

• 설비 오동작 방지 위해 조건이 만족되지 않으면 기기가 동작되지 않도록 설계

2. 원자로 사고 예방 대책

(1) 원자로 고유의 안전성

• 어떤 원인으로 핵분열이 증가하여 온도가 상승하면, 도플러 효과에 의해 핵분열이 감소되어 온도가 내려가는 음의 온도계수 특성

(2) 다중 보호벽

• 방사능 누출 방지를 위한 5중 방호벽
  1) 제1방호벽: 핵연료 피복
  2) 제2방호벽: 압력용기
  3) 제3방호벽: 차폐 콘크리트
  4) 제4방호벽: 격납용기
  5) 제5방호벽: 격납 건물

3. 기타 안전 대책

(1) 긴급 정지장치(스크램 장치)

• 제어봉의 자체 무게로 낙하하여 원자로를 정지
• 스크램 장치 고장 시 백업장치로 붕소용액을 주입

(2) 비상용 노심 냉각장치(ECCS)

• 방사능 유출 시 대량의 물을 노심에 주입하여 냉각시키는 장치

(3) 비상용 전원

• 정전 시 제어계, 냉각계 등에 비상 전원을 공급하는 디젤 발전기

(4) 내진 설계

• 지진에 대비한 내진 구조물 설계로 지반에 단단히 고정

(5) 주변 주민들에 대한 안전 대책

1) 방사능 피해 최소화를 위한 차폐, 시간, 거리 확보
2) 반경 0.8km 이내: 거주 금지
3) 반경 1.5km 이내: 거주 제한

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