두 개의 열방출율을 이용한 국내 원전 화재 리스크 평가

Risk Evaluation of Domestic Nuclear Power Plant Fire Using Two Heat Release Rates

원자력발전소(이하 원전)의 화재모델링에서 오일 화재를 제외한 전기 캐비닛과 이동점화원 등의 화재는 일반적으로 NUREG 보고서에서 제시된 보수적인 열방출(Heat Release Rate: HRR)율 값인 98퍼센타일(percentile)을 사용해 수행한다. ASME PRA Standard에서는 화재 확률론적 안전성평가(Probabilistic Safety Assement: PSA)의 화재 리스크 평가결과가 중요하게 나타나면 두 개의 HRR을 사용해 평가하라고 요구하고 있다. 두 개의 HRR을 사용해 화재 리스크(risk)를 평가할 경우에는 일반적으로 98 퍼센타일과 75 퍼센타일의 HRR을 사용해 화재모델링을 수행한다. 본 연구에서는 한 개와 두개의 HRR 사용에 대한 화재 리스크 식(formula)을 정의하고, 정의된 식으로부터 간략 식(approximate formula)을 유도하였다. 또한 국내 참조원전의 화재 시나리오에 대해 한 개와 두 개의 HRR 사용에 대한 화재 리스크를 평가하였다. 화재 리스크는 점화빈도, 화재 심각도, 화재 진압실패확률, 조건부 노심손상확률의 곱으로 표현된다. 98퍼센타일과 75퍼센타일 HRR 사용에 따라 화재 심각도, 화재 진압실패확률, 조건부 노심손상확률이 달라질 수 있다. 분석 대상 국내 참조원전의 화재 시나리오는 케이블포설실(cable spreading room: CSR)의 이동점화원화재이다. CSR에는 너무 많은 케이블 트레이가 있어 일반적으로 사용되는 화재 모델링 방법을 사용하면 케이블트레이들의 3차원 위치 파악에 너무 많은 시간이 소요된다. 따라서 CSR내에 있는 케이블 트레이들을 높이별로 파악하고 이동점화원의 화염높이를 HRR별로 분석하여 손상될 수 있는 케이블 트레이들을 파악하였다. 두 개의 HRR 사용할 경우에 대한 화재 리스크 평가 결과는, 하나의 HRR 사용할 경우의 화재 리스크 평가 결과와 비교해 65.9% 감소되게 평가되었다. 본 논문에서는 화재 리스크 간략 식 소개와 간략식 사용에 대한 정당화를 수행하였다. 또한 두 개의 HRR 사용시 화재 리스크 평가 결과는 감소될 수 있음을 보였다.