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2/58순서IIIIIIIVVVI내환경검증 이란?내환경검증 성능개선이란?내환경검증 법규 및 기술기준내환경검증 성능개선 절차 및 방법내환경검증 성능개선 사례향후 계획 및 맺음말

1. 내환경검증 이란?3/58

5/581.2 내환경검증 범위 내환경검증 범위‣ 기기 주변환경 영향- 온도, 습도, 압력, 자외선, 대기오염물, 화학살수, 정상 방사선 등‣ 기기 운전 및 동작 영향- 기기운전 사이클 횟수 및 구동부 마모- 비지진 진동‣ 특수환경 영향- 전자파 적합성{EMC = EMI(전자파 장해) + EMS(전자파 내성)}- Stress Test(Burn-in Test, Thermal Stress Test)- 극한 환경‣ 설계기준사고 영향- 지진 진동(OBE/SSE)- 설계기준사고(DBA) : LOCA, MSLB, HELB

2. 내환경검증 성능개선 이란?6/58

3. 내환경검증 법규 및 기술기준8/58

9/583.1 내환경검증 기술 개요 내환경검증 설계내환경검증 기기 정상, 비정상 및 사고 환경조건 설정(사고분석 결과 반영)내환경검증 대상기기 목록 작성내환경검증 기술규격서 작성 내환경검증 시험 및 분석온도/방사선 Aging, DBA시험(IEEE323 & daughter IEEE standard) 내환경검증 유지관리EQ 기기 정비요건 관리, 구매관리, 비금속 부품 수명 관리기기 온도/방사선 조사량 모니터링, 수명 재평가 및 수명연장EQER 작성(규제요건 및 10CFR50.49에서 요구하는 Auditable document) 구형기기 성능개선(Refurbishment)기기 부품 교체 및 검증시험을 통해 기기 수명 연장구형 단종품을 신품으로 교체하기 위한 대체품 확보 및 설계변경

12/584.1 내환경검증 성능개선 절차 및 방법 내환경검증 성능개선 대상기기 선정‣ 경제성을 고려하여 다량 소품종 기기 선정‣ 운전경험 및 해외 검증사례 반영 내환경검증 성능개선 검증방법 선정‣ 검증 법규, 기술기준 검토‣ 검증 상세 사양 조사 및 시험방법 검토‣ 검증 경험 및 해외사례 검토 내환경검증 성능개선 부품 및 대체품 선정‣ 검증 부품 재료분석 및 성능평가‣ 검증 불만족 예상 부품 교체 내환경검증 성능개선 검증시험 수행, 문제해결 및 문서화‣ 형식시험 수행, 검증문제 해결 및 문서화

5. 내환경검증 성능개선 사례13/58

14/58 고리1호기 내환경검증 성능개선 사례Hopkinson MOV Actuator 월성1호기 내환경검증 성능개선 사례대형 전동기

15/585.1.0 고리1호기 성능개선 대상기기No. Tag No Sys Equipment Name Type Model No. Location DBA12345678910111FWMVFW0070Y-ACT1FWMVFW0070Z-ACT1FWMVFW0070A-ACT1FWMVFW0070B-ACT1MSMVMS0152A-ACT1MSMVMS0152B-ACT1FEMVFE0004A-ACT1FEMVFE0004B-ACT1FEMVFE0038-ACT1MSMVMS0019A-ACT1MSMVMS0019B-ACTFWFWFWFWBYPASS VV FOR VFW70A VVACTUATORBYPASS VV FOR VFW70B VVACTUATORFEED WTR HDR TO SG A ISO VVACTUATORFEED WTR HDR TO SG B ISO VVACTUATORMissionTimeEACT HOP-9050 J30-07 MFWLB 1 hrEACT HOP-9050 J32-01 MFWLB 1 hrEACT HOP-9054 J30-07 MFWLB 1 hrEACT HOP-9054 J32-01 MFWLB 1 hrMS MSIV BYPASS VV A ACTUATOR EACT HOP-9151 J40-01 MSLB 1 hrMS MSIV BYPASS VV B ACTUATOR EACT HOP-9151 J40-01 MSLB 1 hrFEFEFEMSMSTBN DRIVEN AUX FW PP DISCHVV ACTUATORTBN DRIVEN AUX FW PP DISCHVV ACTUATORFRESH WTR TO T/B DRIVENSUCT VV ACTUATORTBN DRIVEN AF PP MS ISO VVACTUATORTBN DRIVEN AF PP MS ISO VVACTUATOREACT HOP-9151 J32-01 MFWLB 3 daysEACT HOP-9151 J32-01 MFWLB 3 daysEACT HOP-9151 J30-02C MFWLB 3 daysEACT HOP-9151 J40-01 MSLB 3 daysEACT HOP-9151 J40-01 MSLB 3 days

16/585.1.1 밸브구동기 내환경검증 법규 및 기술기준종 류 제 목 발행년도10 CFR 50.49Environmental Qualification of Electric Equipment Important to Safety for NuclearPower Plants1983NRC GL 89-10 Safety-Related Motor-Operated Valve Testing and Surveillance. 1984NRC GL 95-07NRC GL 96-05Reg. Guide 1.73IEEE-382Pressure Locking and Thermal Binding of Safety-Related Power-Operated GateValves.Periodic Verification of Design-Basis Capability of Safety-Related Motor-OperatedValves.Qualification Test of Electric Valve Operators Installed Inside the Containment ofNuclear Power Plants.Qualification Actuators for Power-Operate Valve Assemblies with Safety-RelatedFunctions for Nuclear Power Plants.1995199619741972, 1996IEEE-323 Qualifying Class 1E Equipment for Nuclear Power Generating Stations. 1984ASME B 16.41Functional Qualification Requirements for Power Operated Active Valve Assembliesfor Nuclear Power Plants.1983ASME QME-1 Qualification of Active Mechanical Equipment Used in Nuclear Power Plants. 1994ASME OMN-1Alternative Rules for Persevere and In service Testing of Certain Electric Motor-Operated Valve Assemblies in LWR Power Plants.-

5.1.2 고리1호기 성능개선 기기 부품(1/4)17/58

5.1.2 고리1호기 성능개선 기기 부품(2/4)18/58

5.1.2 고리1호기 성능개선 기기 부품(3/4)19/58

5.1.2 고리1호기 성능개선 기기 부품(4/4)20/58

21/585.1.3 고리1호기 성능개선 기기검증 수행내용번호 주요공정 신규개발기기 본 대상 기기 비고0-1대상 구동기 선정 × ○0-2 관련 자료조사 × ○0-3시험 준비분해 및 부품리스트 작성 × ○0-4 Stem 및 Die 제작 △ ○0-5 전원공급장치연결 ○ ○1 Pre-Test Inspection ○ ○2 Baseline Performance Testing ○ ○3 Radiation Aging ○ ×4 Thermal Aging ○ ○5 Post Aging Performance Testing ○ ○6 DBE Testing ○ ○7 Post DBE Performance Testing ○ ○8 Seismic Testing ○ ×9 Post Seismic Performance Testing ○ ×10 Post Test Inspection ○ ○11 결과분석 및 향후 조치 × ○12 최종보고서 제출 ○ ○IEEE323IEEE382

22/585.1.4 고리1호기 성능개선 기기 환경조건RoomNoJ30-2CJ30-07J32-01J40-01Room IDAux. Feed WaterPump CContainmentAccess AreaMain FeedwaterPiping AreaMain SteamHeader RoomH/MPressure(psig)Temperature(℉)RelativeHumidity (%)Radiation (rads)normalTIDFlooding적용DBAH S/N 170 S/N Negligible Negligible 0.5 TBLB 3H 3 290 100 Negligible Negligible 10 MFLB 3H 3 350 100 Negligible Negligible 3 MSLB1 3H 3 405 100 Negligible Negligible 1.5 MSLB2 4ZoneMap

23/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(1/6)번호 주요공정 수행 내용 비고0 시편 준비• 대상 구동기 선정: MSLB 1기, MFWLB 3기• 관련 자료조사: 법규, 규격, 기준, 선행 연구 보고서 등• 성능개선, 활성화에너지를 위한 분해 및 부품리스트 작성• O-ring, Gasket 등 ‘R’등급 패킹으로 교체 작업• 각종 시험 수행을 위한 Stem & Die 제작, 전원공급장치연결

24/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(2/6)번호 주요공정 수행 내용 비고1 Pre-Test Inspection• 설계 사양 및 부속품 확인• 운송 중의 파손 및 결함 여부 확인• 사진 촬영Data Form

25/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(3/6)번호 주요공정 수행 내용 비고• 적절한 기능의 수행 가능 여부 확인• EQ 과정 진행 중의 성능시험 data의 비교할 기준 data 확립2Baseline PerformanceTesting1) 무부하 정격입력전압에서 각 방향에 대한 출력속도2) 가상 부하조건에서 각 방향에 대한 작동시간3) 지정된 최소입력전압에서 작동 출력토크 또는 트러스트 특성4) 적절한 토크, 리밋 및 보조 스위치 작동의 확인• 사진 촬영Data Form

26/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(4/6)번호 주요공정 수행 내용 비고3 Thermal Aging• Arrhenius Equation에 근거하여 항온항습챔버에서 가속 노화 수행t2t1e[(E a/ k)(1/T 2 1/T 1 )]t 2 : duration of accelerated aging, hourst 1 : lifetime to which component is to be aged, hoursE a : activation energy of reaction, eVk: Boltzmann constant, 0.8617×10 -4 eV/KT 2 : accelerated aging temperature, KT 1 : average operating temperature, K• Actuator의 가장 취약한 재료에 대한 활성화에너지 도출- IEEE 382-1996에 근거하여 E a =0.8 eV• t 1 =10 years, T 1 = ?℃• t 2 =100 hours (4.1days), T 2 = 138℃• Aging 중 Operability 입증 시험 수행•사진 촬영Data Form4Post AgingPerformance Testing• Baseline Performance Testing 항목과 동일•사진 촬영Data Form

27/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(5/6)번호 주요공정 수행 내용 비고5 DBE Testing6Post DBEPerformance Testing• MFWLB & MSLB test profiles과 IEEE 323의 margins에 준수하여 testchamber에서 수행• DBE testing 중 peak conditions에서 Single operation에 대한 operability입증 시험 수행•사진 촬영• Baseline Performance Testing 항목과 동일•사진 촬영Data FormData Form

28/585.1.5 고리1호기 기기 성능개선 수행방법(6/6)번호 주요공정 수행 내용 비고7 Post Test Inspection• 열화 정도를 파악• 사진 촬영8 결과분석 및 향후 조치 • 성능개선 or DocumentationData Form9 Documentation • Test Report 발행 Data Form

29/585.2.0 월성1호기 모터 성능개선 대상기기대상기기 중 모터 : 총 28대Moderator(Main/Pony) 4대, PHT 4대, S/D cooling 2대, ECC 2대, LAC 16대기 기 명 수량 제 작 사 모델번호MAIN MODERATOR PUMP MOTOR 2 HITACHI VTFOW-KKMAIN MODERATOR PUMP PONY MOTOR 2 HITACHI VTO-KKMAIN HEAT TRANSPORT SYSTEM CIRCUITCIRCULATING PUMP MOTOR4 GE CANADA EN-139108SHUTDOWN COOLING PUMP MOTOR 2 HITACHI VEFLoS-KKEMERGENCY CORE COOLING PUMP MOTOR 2 GE CANADA EN-139105LOCAL AIR COOLER MOTOR 16 BROWN BOVERI Frame 364T-FGSM

30/585.2.1 월성1호기 모터 성능개선 대상기기 사진PHT Moderator ECCS/D CoolingS/D Cooling

5.2.2 월성1호기 모터 검증방법 검토LAC Motor : 전체 교체교체사유 : 검증문서 없음, 노후설비 개선 필요성 제기검증품으로 교체 (LS Mtron)ECC Motor : 분석S/B에 위치하여 검증인자가 Radiation Only(3.6E+05Rad)EPRI TR에 근거 : 모터 권선의 Radiation Threshold(1E+06Rad)Moderator Pony MotorMain Moderator와 Shaft를 공유하므로 Main Mod Motor 검증과병행PHT / Moderator / Shutdown Cooling MotorR/B에 위치한 대형 고압모터직접 Type Test가 불가능한 형태(EQ Test Chamber의 한계)31/58

5.2.3 월성1호기 모터 검증 사례경수로대형 고압모터에 대한 직접 시험(Type Test) 결과가 없음대형 고압모터를 아주 열악한 장소에 위치하지 않도록 설계하여 분석방법 검증이 가능중수로 (PointLepreau / Gentilly2)PHT Motor : 분석+시험Motor Speed Sensor 시험 / Motor Insulation : 분석 (System1000)Moderator Motor : 분석 (System1000)Shutdown Cooling Motor : 분석+시험Motor Speed Sensor : 시험 / Motor Insulation : 분석 (System1000)ECC Motor : 분석LAC Motor : 교체 (제작사 : EIM)대형 고압모터에 대한 Type Test는 수행하지 않음부속기기인 전기/계측기기는 Type Test에 의한 검증 필요32/58

33/585.2.4 월성1호기 모터 상세사양LAC 모터를 제외한 모든 모터가 대형 고압모터PHT/Moderator/SD Cooling 모터 모두 절연등급 F절연등급 F : 허용온도 155 (월성 1 DBA 최고온도 140)기 기 명 모터형 절연등급 마력 전압MAIN MODERATOR PUMP MOTOR 전폐형 F 1000 HP 4160 VMAIN MODERATOR PUMP PONY MOTOR 전폐형 F 20 HP 460 VMAIN HEAT TRANSPORT SYSTEM CIRCUITCIRCULATING PUMP MOTOR전폐형 F 9000 HP 13800 VSHUTDOWN COOLING PUMP MOTOR 반폐형 F 300 HP 4160 VEMERGENCY CORE COOLING PUMP MOTOR 전폐형 F 700 HP 4160 VLOCAL AIR COOLER MOTOR 전폐형 F 50 HP 460 V

34/585.2.5 월성1호기 전폐형 모터수분이나 습기가 모터 내부로 침투되지않는 형태 (Totally Enclosed)PHT / Moderator 모터

35/585.2.6 월성1호기 반폐형 모터수분이나 습기가 모터 내부로 침투되는 형태 (Splash Proof)Shutdown Cooling 모터

36/585.2.7 월성1호기 저압모터와 고압모터저압모터와 고압모터의 절연차이저압모터 : 소선절연, 슬롯절연, VPI고압모터 : 소선절연, 슬롯절연, 주절연, 보조절연, VPI저압모터고압모터

37/585.2.8 월성1호기 모터 형식시험 검증방법 검토IEEE Std 334Standard for Qualifying Continuous Duty Class 1E Motorsfor Nuclear Power Generating Stations검증방법Type Testing, Operation Experience, Analysis, CombinedMethod형식시험 모델Full-size motor or Scale model of a full-size motor thatincorporates insulation system, winding type, bearings,seals…

38/585.2.9 월성1호기 모터 검증방법 결정절연등급 F 권선에 대한 Type Test 수행절연등급 F인 전폐형 모터 및 반폐형 모터에 대하여 내환경검증 시험을수행하여 월성 1호기의 전폐형 모터(PHT/Moderator)와 반폐형 모터(Shutdown Cooling) 권선의 건전성을 입증시험기관 : 한국기계연구원(KIMM)

39/585.2.10 월성1호기 모터 시험방법 – 전폐형(1/2)목적증기가 유입이 되지 않는 상태의 DBA 환경에서 절연등급 F인 전폐형모터의 건전성을 입증하기 위함시험시편 : 월성 1호기 LAC 모터시편 사양 : 460V, 50HP, 절연등급 F시험방법1차 시험 : 축밀봉 등 Sealing 보강 후 시험2차 시험 : 고압모터 권선형으로 Rewinding 후 재시험저압모터와 고압모터의 Winding 차이에 대한 건전성 입증

40/585.2.10 월성1호기 모터 시험방법 – 전폐형(2/2)시험 Pass시 전폐형 고압모터 조치사항축밀봉 등 밀봉 보강조치전원 인입부 보강 조치

41/585.2.11 월성1호기 모터 시험방법 – 반폐형(1/2)목적증기가 유입되는 상태의 DBA 환경에서 절연등급 F인 반폐형 모터의 건전성을 입증하기 위함시험시편 : 시험용 반폐형 모터 제작시험기관(KIMM) 자체 제작반폐형 모터 구입 (상업용품)시험방법고압모터형으로 Rewinding 후 내환경검증 시험

5.2.11 월성1호기 모터 시험방법 – 반폐형(2/2)시험 Pass시 반폐형 고압모터 조치사항시험에 사용된 권선과 같은 권선으로 Rewinding전원 인입부 보강 조치밀봉 보강조치 불필요 (반폐형)42/58

43/585.2.12 월성1호기 모터 시험수행 시편전폐형 모터 : Shaft/Bracket Sealing 보강반폐형 모터 : 제작현장기기와 동형인 4.16kV 고압반폐형 모터로 Rewinding전폐형 모터반폐형 모터

44/585.2.13 월성1호기 모터 시험수행 절차시편구입성능개선Inspection기초성능시험가속열노화방사선노화진동노화고전압 노화설계기준사고결과해석시험 보고서계획 및 확인성능 시험노화 시험사고 모의시험결과 및 정리비교 평가노화 중성능시험노화 후성능시험사고 중성능시험사고 후성능시험- 성능시험 중 모터 각 권선과 접지간 절연저항 값이 최소 1분간 1,000 Vdc 에서 최소 100 MΩ- 각 성능시험에서 측정된 고정자(stator)의 권선저항 값들 즉, L1-L2, L2-L3, L3-L1 값이기초성능시험 중 측정된 값들과의 편차가 ±5 % 이내- 무부하 시험에서 측정된 속도, 전류 값이 기초성능시험 측정된 값과 편차가 ±5 % 이내

5.2.14 월성1호기 모터 시험수행 사진(1/3)모터 시험 주요 공정 사진 (성능시험) 45/58

5.2.14 월성1호기 모터 시험수행 사진(2/3)모터 시험 주요 공정 사진 (성능시험)46/58

47/585.2.14 월성1호기 모터 시험수행 사진(3/3)DBE 시험 (전폐저압/반폐고압/전폐고압 모두 Pass)

5.2.15 월성1호기 반폐형 모터 검증문제점반폐형 고압모터의 경우, 시험에 Pass할 경우에도 권선 전체Rewinding이 불가피함Rewinding 비용 : 신규모터 제작비용의 60~70%대안절연재 Varnishing에 대한 검증시험 추진48/58

49/585.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(1/6)목적월성 1호기 고압 대형모터의 권선을 교체하지 않고 권선에 절연성능이우수한 절연재를 Varnishing하여 DBA 환경시험을 통하여 검증하기위함수행기관 : 한수원중앙연구원(KHNP CRI)시험시편고압 모터 권선 3상 2set1set(varnished) : 고압모터 권선 최종절연(Varnishing)을 수행한 권선1set(unvarnished) : 고압모터 권선 최종절연(Varnishing)을 수행하지않은 권선

5.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(2/6)1.탱크에 코일을 넣고 뚜겅을닫은뒤 밸브를 조작하여 내부공기를 뺌 (진공유지)2.탱크에 연결되어있는 배관을통해 다른탱크에 보관되어있던RESIN(VARNISH)을 투입3.작업물 내부 구석구석 RESIN이침투 되도록 압력을 가함4.압력이 가해진 상태로 일정시간유지한 후 해제, 건조※ VPI : Vacuum Pressure Impregnation (진공함침)50/58

51/585.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(3/6)절연재VPI시험시편R상 권선S상 권선T상 권선R상 권선

52/585.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(4/6)시험방법Unvarnished 권선과 varnished 권선에 대한 내환경검증 시험 2회 수행DBA 건전성 확인권선과 대지간 절연 및 3상(R-S-T)의 상간 절연에 대한 건전성 확인모터 전기적 검사 수행 (총7항목)절연저항, 성극지수, 절연내력시험, 유전정접 시험, 교류전류시험, 부분방전시험, 권선저항시험 Pass시, 반폐형 고압모터 조치사항Varnishing만으로 권선의 건전성이 입증된 경우현장 모터의 Varnishing 필요 (동일 재료 사용)Varnishing만으로 권선의 건전성이 입증되지 못한 경우현장 모터의 Rewinding 필요 (동일 권선 사용)전원 인입부 보강 조치밀봉 보강조치 불필요 (반폐형)

53/585.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(5/6) VPI 코일 내환경검증 시험 : Pass Un-VPI 코일 내환경검증 시험 : Fail VPI가 모터 권선의 절연보강에 결정적인 역할을 하는 것으로 확인VPIUn-VPI

5.2.16 월성1호기 반폐형 모터 – VPI 절연재 EQ시험(6/6)전폐형 고압모터 조치사항대상모터 : PHT, Moderator 모터축밀봉 등 밀봉 보강조치전원 인입부 보강 조치반폐형 고압모터 조치사항대상모터 : Shutdown Cooling 모터전원 인입부 보강 조치Re-Varnishing 또는 Rewinding절연재 VarnishingEQ 시험 성공시절연재 VarnishingEQ 시험 실패시시험에 사용된 Varnishing 절연재와 같은재료로 Varnishing 작업 수행 필요시험에 사용된 Winding 재질과 같은 재질로Rewinding 작업 수행 필요54/58

6. 향후 계획 및 맺음말55/58

56/586.1 향후 계획(1/2) 내환경검증 단종품 대상 성능개선 수행‣ 월성2,3,4호기 내환경검증 단종품 대상기기‣ 울진1,2호기 내환경검증 단종품 대상기기 내환경검증 성능개선 해외수행 사례 경험 습득‣ 유럽형 기기검증 규제요건 및 스페인 테크나톰사 시험경험 습득 내환경검증 대표기기 종류별 성능개선 검증시험 수행‣ MOV & AOV Actuator, Motor, SOV, 정션박스/단자대 등 내환경검증 대표기기 종류별 성능개선 표준절차서 작성‣ MOV & AOV Actuator, Motor, SOV, 정션박스/단자대 등

57/586.1 향후 계획(2/2) 내환경검증 기기 단종품 관리 및 대책수립‣ 단종품 관리 프로그램 개발 및 장기 대책 수립‣ 단종품 비금속부품 재료 정보 관리 내환경검증 성능개선 적용 가능 홍보‣ 국내외 법규, 기술기준 및 시험경험을 참조하여 수행 가능‣ 안전성 및 경제성 홍보 필요 내환경검증 성능개선 참여기업 및 기술자 실력 향상‣ 성능개선 참여 엔지니어 교육훈련‣ 품질요건 구비 및 업체별 전문분야 등록

58/586.2 맺음말 내환경검증 성능개선 적용‣ 국내외 법규, 기술기준 및 시험경험을 참조하여 적용 가능‣ 단종품 기기의 검증 문제해결 가능 내환경검증 성능개선 기기 품질 및 신뢰성 확보‣ 성능개선 기기에 대한 신뢰성 시험 추가 수행 필요