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원자로운전과 안전/사고해석 및 안정성평가

2.1.3 심층방어 원리 (1) [원자력기사]

2.1.3 심층방어 원리 (1)



심층방어(Defence in depth)를 한자로 표현하면 '深層防禦' (깊을심; 층층; 막을방; 막을어) 이다. 


따라서 심층방어의 뜻은 깊게 여러 층으로 방어하고 있다는 뜻이며, 발전소 내부의 고장이나 사고 또는 외부의 충격이나 테러가 발생할 경우에도 발전소가 안전하게 유지될 수 있도록 구성하는 것을 말한다.


심층방어 : 원자력발전소의 안전을 위한 여러겹의 방어체계 




심층방어의 전략은 크게 다단계 방호다중방벽이 있다.


다단계 방호(Multiple Levels of Protection)는 정상상태 유지, 이상상태 조기대응, 사고방지, 사고완화, 소외대응조치의 5단계로 구성된다. 


그리고 다중방벽은 방사성물질이 발전소 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여 여러겹의 방호벽을 설치하는 것을 말한다.


본 절에서는 심층방어의 원리를 살표보고 다음절에서 다중 방벽(2.1.4절)의 상세한 내용을 살펴보자


■ 다단계 방호(심층방어 목표) 


심층방어는 먼저 다단계 방호(심층방어의 목표)를 말한다.


다단계 방호는 앞 단계가 그 기능 수행에 실패하면 다음 단계가 연속하여 방호기능을 수행하는 개념이며, 정상상태 유지, 이상상태 조기대응, 사고방지, 사고완화, 소외대응조치의 5단계로 이루어 진다.


한국수력원자력(주) 홈페이지에서 설명하고 있는 심층방어 목표와 핵심 수단은 그림 1과 같다.


그림 1. 심층방어 목표와 핵심 수단 (출처 : http://www.khnp.co.kr/content/152/main.do)


1~3단계 까지는 설계기준 범위 이내에서 안전설비의 구조적 건전성을 유지하고, 대중에 대한 방사선 위해를 제한하는 기능을 수행한다.


1단계 - 이상 작동 및 고장 예방 (정상상태 유지)

2단계 - 이상 상태의 제어 및 고장 탐지 (이상상태 조기대응)

3단계 - 설계기준 범위내에서 사고제어 (사고방지)


4단계, 5단계는 설계기준 범위를 초과한 경우에 발전소를 제어하고 방사성 물질이 외부로 유출되지 않도록 보호하는 역할을 한다. 즉 중대사고가 발생했을때 사고완화와 소외 대응조치를 말한다.


4단계 - 사고의 진행 방지 및 완화를 포함한 중대사고 제어 (사고완화)

5단계 - 방사성 물질의 대량 누출로 인한 방사선 영향 완화 (소외대응조치)


예제 1 (2018년 원자력기사 기출)

다음 중 심층방어(Defence in depth)의 목표가 아닌것은?

 발전소의 안정적인 출력운전 유지

② 잠재적인 인적실수 및 기기 고장에 대처

③ 물리적 다중방벽의 건전성 유지

④ 대중과 환경을 재해로부터 보호


정답)  

① 다단계 방호의 1단계는 정상상태 유지이다. 그러나 여기서 말하는 정상상태은 반드시 출력 운전을 의미하지는 않는다. 1단계 정상운전은 발전소가 고장상태가 아닌 안정적인 상태를 말한다.

② 심층방어의 최종 목적은 대중과 환경을 재해로부터 보호하는 것이다. 이를 위하여 원자력안전위원회에서 요구하는 심층방어에서는 "문제 발생시 조기에 탐지하고 최대한 신속하게 대응" 하도록 요구하고 있다. 이는 "잠재적인 인적실수 및 기기 고장에 대처"하는 심층방어의 2단계에 해당한다.

③ 심층방어의 최종 목적은 대중과 환경을 재해로부터 보호하는 것이다. 이를 위하여 물리적 다중방벽의 건정성 유지하여 사고시에도 방사성 물질이 외부로 누출되지 않도록 해야 한다. 이는 "심각한 사고 발생시 범위가 설계기준 이내로 국한" 되도록 하는 심층방어 3단계에 해당한다. 사고가 설계기준을 초과하여 발생하면, 방사성 물질이 외부로 누출될 가능서이 크다.

④ 대중과 환경을 재해로부터 보호는 심층방어 5단계에 해당한다. 한수원(주)에서 설명하고 있는 심층방어 5단계에서는 "방사성 물질의 대량 누출로 인한 방사선 영향 완화"를 설명하고 있다. 그리고 심층방어의 최종 목적은 대중과 환경을 재해로부터 보호하는 것이다.