[이정윤 원자력안전과 미래 대표·미국 기계기술사] 증기발생기 이물질과 안전, 원자력안전기술원의 설명이 필요하다
2017년 08월 28일(월) 00:00 가가
원전 증기발생기는 원자로의 핵연료에서 발생한 열을 이용해 증기를 생산하는 열교환기이다.
열교환기 세관(전열관) 내부에는 원자로 1차 냉각재가 흐르고 외부에서 2차 냉각재로 터빈을 구동하는 스팀을 생산한다. 웨스팅하우스형 원전은 600MW인 경우 증기발생기가 2대이고 950MW는 증기발생기가 3대이지만, 한국형원전은 용량과 무관하게 2대이다.
1000MW 기준으로 보면 웨스팅하우스형은 증기발생기당 세관수가 5600개인데 한국형은 8200개로 세관 수가 많고 구조도 복잡하다.
최초의 원전인 고리 1호기의 증기발생기도 운전 중 교체되었지만 1000MW 한국형 원전은 12기 중 6기가 20년 전후로 교체되었거나 교체 중에 있다. 미국에서 71년부터 가동된 CE형 원전 14기의 증기발생기 모두가 20년 전후 교체된 것과 맥락을 같이한다. 증기발생기 내부가 상대적으로 복잡하게 설계되어 웨스팅하우스형에 비해 소재 부식특성과 함께 유동에 의한 기계적 진동과 마모에 상대적으로 취약한 특징이 있다.
2014년 10월 이물질에 의해 누설 정지된 한빛 3호기의 경우 예리한 가공칩 형태의 끈과 같은 금속 조각이 해당 주기에 유입되어 이차 측의 밀집구조 속에서 발생한 강한 유동 힘에 의해 세관을 파고들어가 누설된 것인데 가공칩 같은 이물질에 의해 누설이 발생한 드문 사례였다.
이러한 이물질에 의한 누설은 전 세계적인 현상으로, 간혹 누설정지 원인이 되기도 한다.
대부분의 이물질은 다양한 형태로 증기발생기 이차측에 존재하는데 세관에 영향을 주는 경우 특별한 관심이 요구된다. 따라서 이물질이 유입되지 않도록 하여야 하며 일단 발견되면 무조건 제거하는 것이 안전을 위해 바람직하다.
그러나 구조적으로 제거가 어려운 경우 다양한 이물질의 무게, 형상, 그리고 유속과 진동 특성 등 주요변수를 고려하여 해당 위치에서 다음 주기까지 세관에 미치는 영향을 보수적으로 평가한다. 대부분 마모의 형태로 세관에 영향을 주는데 일정한 진행 속도가 있으므로 마모속도의 제대로 된 평가가 이물질 평가에서 주요 변수가 되나 불확실도를 감안한 보수적 평가가 중요하다.
최근 이물질에 의한 세관 누설사례인 최근 한빛 4호기 증기발생기에서 발견된 이물질은 제거하지 못한 것이 2개인데 상단의 것은 아주 작고 예리한 면이 없고 크기가 둥근 콩 만하여 그 무게가 작아 보인다.
크기가 작아 유동에 의해 이리저리 다니면서 세관을 칠 수도 있으나 그 무게와 형상이 주요 변수인데 둥근 형태로 예리한 가공칩 형상이 아니라 급속한 세관에 영향을 미치지는 않을 것으로 보인다. 이 이물질에 대한 평가결과는 어찌 나왔는지 발표되지는 않았지만 크기, 무게와 형상을 고려해 보면 영향의 정도는 쉽게 가늠해 볼 수 있다.
한가지 추정할 수 있는 것은 이 이물질이 언제 들어왔는지와 주변 세관에 어떤 영향을 주고 있는지는 기존의 와전류탐상법인 비파괴 평가로 어느 정도 추정은 가능하다.
하단의 이물질은 세관에 영향을 미치고 있지 않다면 상대적으로 무게가 무거워서 움직이지 못하는 것으로 보인다. 다행스러운 일이 아닐 수 없다. 문제는 하단의 것인데 무게가 커서 일단 알지 못하는 연유로 움직이기 시작하는 경우 세관에 상당한 위해요소로 작용할 수 있으므로 유의해야 한다.
한빛 3호기에서 세관 누설이 발생한 지 얼마 되지 않아 이런 이물질이 제작단계에서 들어가 제거되지 않고 지난 수십년간 모르고 지낸 주민들은 당연히 놀랄 수 있다.
제작단계부터 사실이 은폐되었다면 안전문화의 실종으로 극히 우려되는 상황이 아닐 수 없다. 현재 법적인 제3의 전문가인 원자력안전기술원(킨스·KINS) 전문가가 안전에 대한 입장을 명쾌하게 설명하는 것이 필요하다. 안전은 심리적 요인이 매우 크지만 안전을 판단을 할 때는 공학적 판단을 기준으로 냉정하고 합리적으로 결정되어야 한다. 사업자와 독립적인 위치에서 안전위해도에 대한 객관적인 입장을 제시할 수 있는 전문가 부재의 아쉬움은 우리가 현재 치르고 있는 값비싼 비용을 고려할 때 단순 아쉬운 차원을 넘는다.
열교환기 세관(전열관) 내부에는 원자로 1차 냉각재가 흐르고 외부에서 2차 냉각재로 터빈을 구동하는 스팀을 생산한다. 웨스팅하우스형 원전은 600MW인 경우 증기발생기가 2대이고 950MW는 증기발생기가 3대이지만, 한국형원전은 용량과 무관하게 2대이다.
최초의 원전인 고리 1호기의 증기발생기도 운전 중 교체되었지만 1000MW 한국형 원전은 12기 중 6기가 20년 전후로 교체되었거나 교체 중에 있다. 미국에서 71년부터 가동된 CE형 원전 14기의 증기발생기 모두가 20년 전후 교체된 것과 맥락을 같이한다. 증기발생기 내부가 상대적으로 복잡하게 설계되어 웨스팅하우스형에 비해 소재 부식특성과 함께 유동에 의한 기계적 진동과 마모에 상대적으로 취약한 특징이 있다.
2014년 10월 이물질에 의해 누설 정지된 한빛 3호기의 경우 예리한 가공칩 형태의 끈과 같은 금속 조각이 해당 주기에 유입되어 이차 측의 밀집구조 속에서 발생한 강한 유동 힘에 의해 세관을 파고들어가 누설된 것인데 가공칩 같은 이물질에 의해 누설이 발생한 드문 사례였다.
대부분의 이물질은 다양한 형태로 증기발생기 이차측에 존재하는데 세관에 영향을 주는 경우 특별한 관심이 요구된다. 따라서 이물질이 유입되지 않도록 하여야 하며 일단 발견되면 무조건 제거하는 것이 안전을 위해 바람직하다.
최근 이물질에 의한 세관 누설사례인 최근 한빛 4호기 증기발생기에서 발견된 이물질은 제거하지 못한 것이 2개인데 상단의 것은 아주 작고 예리한 면이 없고 크기가 둥근 콩 만하여 그 무게가 작아 보인다.
크기가 작아 유동에 의해 이리저리 다니면서 세관을 칠 수도 있으나 그 무게와 형상이 주요 변수인데 둥근 형태로 예리한 가공칩 형상이 아니라 급속한 세관에 영향을 미치지는 않을 것으로 보인다. 이 이물질에 대한 평가결과는 어찌 나왔는지 발표되지는 않았지만 크기, 무게와 형상을 고려해 보면 영향의 정도는 쉽게 가늠해 볼 수 있다.
한가지 추정할 수 있는 것은 이 이물질이 언제 들어왔는지와 주변 세관에 어떤 영향을 주고 있는지는 기존의 와전류탐상법인 비파괴 평가로 어느 정도 추정은 가능하다.
하단의 이물질은 세관에 영향을 미치고 있지 않다면 상대적으로 무게가 무거워서 움직이지 못하는 것으로 보인다. 다행스러운 일이 아닐 수 없다. 문제는 하단의 것인데 무게가 커서 일단 알지 못하는 연유로 움직이기 시작하는 경우 세관에 상당한 위해요소로 작용할 수 있으므로 유의해야 한다.
한빛 3호기에서 세관 누설이 발생한 지 얼마 되지 않아 이런 이물질이 제작단계에서 들어가 제거되지 않고 지난 수십년간 모르고 지낸 주민들은 당연히 놀랄 수 있다.
제작단계부터 사실이 은폐되었다면 안전문화의 실종으로 극히 우려되는 상황이 아닐 수 없다. 현재 법적인 제3의 전문가인 원자력안전기술원(킨스·KINS) 전문가가 안전에 대한 입장을 명쾌하게 설명하는 것이 필요하다. 안전은 심리적 요인이 매우 크지만 안전을 판단을 할 때는 공학적 판단을 기준으로 냉정하고 합리적으로 결정되어야 한다. 사업자와 독립적인 위치에서 안전위해도에 대한 객관적인 입장을 제시할 수 있는 전문가 부재의 아쉬움은 우리가 현재 치르고 있는 값비싼 비용을 고려할 때 단순 아쉬운 차원을 넘는다.
