Transcript 원전 주제어실 3차원 층면진시스템 내진성능평가

원전 주제어실 3차원
층면진시스템 내진성능평가
Shaking Tablel Test Study on 3-Dimensional Floor Isolation of
Main Control Room of Nuclear Power Plant
2010. 8. 31.
한전전력연구원 이경진
([email protected])
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
Earthquake Engineering Group
연구 필요성
연구 배경 및 필요성
 국가시설물에 대한 내진설계기준 강화
(‘97)
 주요 전력시설물의 내진안정성 확보
요구
 가동중 원전의 주기적 안전성 평가제도
법제화(‘01)
 고리 1,2호기 및 월성 1호기 주요기
기 및 구조물 내진검증 평가 수행 중
(전력연구원 주관)
 원전 주제어실은 NSSS 전기/계측기기를
제어하는 기능을 수행
 지진시 내진안정성 최우선 확보
필요
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
 원전 주제어실 NSSS 전기/계측기기의 내
진검증 비용의 최소화 방안
 층면진 기술개발 및 도입 필요
 원전설계지진 최대값의 상향화에 대한 대
응책 필요
 원전 주제어실 층면진 기술 개발
 원전 내진 신뢰성 확보
 일반건축물 및 산업설비에의 기술파
급효과 기대
 노후원전의 안전성 확보 및 수명연장
 USI A-46 대상발전소인 노후 원전의
안전관련기기에 대해 면진장치 적용
Earthquake Engineering Group
연구 목표
 원전 주제어실 층면진 시스템 적용성
평가
 원전 주제어실 액세스 플로어의 설계
변경 및 단순화 검토
 수직/수평 3차원 면진장치 적용시 주
제어실 액세스 플로어의 지진동 저
감성능 평가
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
전산실 층면진 적용 사례
Earthquake Engineering Group
원전 주제어실 액세스 플로어 모습 1
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
원전 주제어실 액세스 플로어 모습 2
Earthquake Engineering Group
주제어실 부분모형 실험

층면진 시스템 설계

시험체 - 수직지지대를 제거, 높이가 낮은 간편설계
- 치수 (W x D x H) :
2.5m x 2.5m x 0.2m
- Base Frame : H-200x200x8x12
- 무게 : 2.0ton
층면진 시스템 시험모형 Type II
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
Earthquake Engineering Group

제어캐비넷

울진 1,2호기 주제어실 PCS 캐비닛

치수 (W x D x H) :
800mm x 180mm x 230mm

무게 : 0.4 ton (부속기기는 제외한 본체)
제어캐비넷

면진장치

FPS (Friction Pendulum System)

설계압축하중 : 2.0 tonf

설계고유진동수 : 0.5 Hz

곡률반경 : 0.99

마찰재 : 순수 PTFE (Unfilled PTFE)

마찰재 직경 : 40mm, 지압면적 : 12.56cm2

에어스프링 : 수직방향 설계진동수 2Hz

댐퍼 : 설계압축하중 2tonf, 감쇠비 15%
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
FPS
에어스프링
댐퍼
면진장치
Earthquake Engineering Group
 실험에 사용된 안전정지지진(SSE)의 응답스펙트럼과
시간-가속도 이력
1.0
SSE
0.8
0.6
Acceleration(g)
3.5
SSE-Horizontal
Spectral Acceleration (g)
3.0
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
2.5
SSE-Vertical
-0.6
-0.8
2.0
-1.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Time(sec)
1.5
SSE 시간-가속도이력(수평방향)
1.0
1.0
0.8
0.5
0.6
0.0
0.1
1
Frequency (Hz)
10
Acceleration (g)
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
SSE 응답스펙트럼
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Time (sec)
SSE 시간-가속도이력(수직방향)
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
Earthquake Engineering Group
실험모형 Type II의 설치모습과
외부 센서 부착 위치
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
Earthquake Engineering Group
Top
진동대 실험결과
 높이별 최대응답 가속도
Mid
Mid
입력지진에 대한 캐비닛의 높이별 최대응답가속도 (수평방향)
중앙부에서의
최대가속도(g)
최상부에서의 최대가속도(g)
비면진
OBE
SSE
면진
저감율
저감율
저감율
비면진 면진
비면진 면진
(%)
(%)
(%)
Ty pe Ⅰ 1.055 0.240
∇77
1.035 0.175
∇83
0.785 0.111
∇86
Ty pe Ⅱ 0.977 0.184
∇81
1.357 0.162
∇88
0.560 0.140
∇75
Ty pe Ⅰ 1.887 0.242
∇87
1.626 0.210
∇87
0.841 0.114
∇86
Ty pe Ⅱ 1.859 0.165
∇91
1.804 0.134
∇92
0.732 0.104
∇86
입력지진에 대한 캐비닛의 높이별 최대응답가속도(수직방향)
지진파
캐비닛 하단부 좌측에서의
최대가속도(g)
비면진
OBE
SSE
Btm
Top
Position
지진파
하단부에서의
최대가속도(g)
Mid
캐비닛 하단부 우측에서의
최대가속도(g)
면진
저감율
(%)
비면진
면진
저감율
(%)
Ty pe Ⅰ
0.461
0.211
∇54
0.433
0.157
∇64
Ty pe Ⅱ
0.452
0.182
∇60
0.431
0.134
∇69
Ty pe Ⅰ
0.768
0.326
∇56
0.721
0.262
∇64
Ty pe Ⅱ
0.784
0.303
∇61
0.737
0.249
∇66
* 저감율 = (1- 면진/비면진) x 100 %
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
SSE XYZ-X
Type I(Fix)
Type I(AFPS+Damper)
Type II(Fix)
Type II(AFPS+Damper)
Btm
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Max. Horizontal Acceleration(g)
SSE 가진시 캐비닛의 높이별
수평방향 최대응답가속도
Earthquake Engineering Group
2.5
Type I
Type II
 안전정지지진 가진 시
시간-가속도 이력
1.0
1.0
Fixed
Isolated
0.8
0.6
0.6
Type I
0.2
0.0
-0.2
-0.4
0.4
Acceleration (g)
0.4
Acceleration (g)
Fixed
Isolated
0.8
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-1.0
-1.0
0
20
40
60
0
80
20
1.0
1.0
Fixed
Isolated
0.8
60
80
60
80
Fixed
Isolated
0.8
0.6
0.6
Type II
Acceleration (g)
0.4
Acceleration (g)
40
Time (sec)
Time (sec)
0.2
0.0
-0.2
-0.4
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.6
-0.8
-0.8
-1.0
-1.0
0
20
40
60
80
Time (sec)
캐비닛 하단부 시간-가속도이력
(수평방향)
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
0
20
40
Time (sec)
캐비닛 하단부 시간-가속도이력
(수직방향)
Earthquake Engineering Group
Type I
Type II
 실험모형의 캐비닛 하단부에서의
안전정지지진(SSE) 가진 시 응답 스펙트럼
4.0
3.0
Table Motion
Fixed
Isolated Type I
Isolated Type II
3.5
Spectral Acceleration (g)
Spectral Acceleration (g)
3.5
4.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
3.0
Table Motion
Fixed
Isolated Type I
Isolated Type II
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
1
10
Frequency (Hz)
캐비넷 하단부 응답스펙트럼
(수평방향)
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
100
0.0
10
1
Frequency (Hz)
캐비넷 하단부 응답스펙트럼
(수직방향)
Earthquake Engineering Group
100
결 론
 가속도
• 수평방향 가속도 : 안전정지지진(SSE) 가진시 캐비닛 최상부와
중앙부에서 면진시 비면진에 비해 최대가속도가 91-92% 저감
(실험모형 Type II가 Type I에 비해 10-30% 응답이 적음)
• 수직방향 가속도 : 안전정지지진 가진시 캐비닛 하단부에서 면진시
비면진에 비해 최대가속도가 60% 저감
(실험모형 Type II가 Type I에 비해 5-7% 응답이 적음)
 가속도 응답 스펙트럼
• 안전정지지진의 경우 캐비닛 하단부에서 수평방향 첨두진동수가 비
면진시 8-9Hz, 면진시 2Hz로 이동. 응답스펙트럼은 비면진시 최대
3.5g, 면진시 0.3-0.45g로 저감
• 안전정지지진의 경우 캐비닛 하단부에서 수직방향 첨두진동수가 비
면진시 16Hz, 면진시 3Hz로 이동. 응답스펙트럼은 비면진시 최대
3.0g, 면진시 1.2g로 저감
한국전력공사 전력연구원
Korea Electric Power Research Institute
Earthquake Engineering Group