Transcript 2.2.중요도 순위화 방법들.

-2차 세미나-
Preliminary study on risk-informed
application to NPP I&C system
Junsu Ha
Dept. of Nuclear & Quantum Engineering
Korea Advanced Institute of Science and Technology
2002. 2. 25
Contents.
개요
조사 내용
1.
2.
3.
4.
1.
Reg.Guide 1.174
2.
중요도 순위화 방법들
계측 제어 계통으로의 적용을 위한 준비 작업
FURTHER STUDY
Korea Advanced Institute of Science and Technology
2
1.
1차 세미나의 further study 내용

1.
2.
앞으로의 계획은 중요도 순위화의 방법론에 대한 study.
I&C계통으로의 Specification.
2차 세미나의 기본방향

1.
2.

Introduction.
실제 권장되는 Reg.Guide를 통해서 적용과 규제의 acceptable한 틀 안에서
방법론 모색.
여러 중요도 순위화 방법론들에 대한 survey를 통해서 보다 개선된 방법론 개
발 가능성을 모색.
2차 세미나 준비 과정
Reg.Guide철학정립 → 여러 방법론 조사 → 계측제어계통으로 적용을 위한
준비사항
Korea Advanced Institute of Science and Technology
3
2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.
2.1 Reg.Guide 1.174
“An Approach for Using Probabilistic Risk Assessment In Risk-Informed Decisions
On Plant-Specific Changes to the Licensing Basis.”
2.1.1 개요
1.
NRC의 정책방향은 위의 위험도 정보이용을 위한 PRA분석 방법의 사용을 Safety
decision-making과 규제 효율 향상을 위하여 권장한다.
2.
Reg. Guide는 더 좋은 방법을 규제의 틀 속에 묶어 두는 것이 아니라 추구하도록 권장한
다.
→ 안전성을 입증할 수만 있다면 중요도 분류방법이나 기준은 사업자가 선정할 수 있다.
2.1.2 배경
•
PRA기술은 규제치 결정에 사용될 만큼의 Tool로 발전되었다.
•
PRA사용확장에 대한 NRC의 정책 채택 안(1995년8월).
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4
2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.




PRA 사용은 NRC의 심층방어철학에 부합되고,결정론적 방법을 보완해 주는 범위에서 모
든 규제에 확대적용 되어야 한다.
PRA와 그와 연관된 분석기법 들은 당위성 없는 보수주의를 줄이기 위해서 실질적으로
사용되어야 한다.
PRA는 실제 적용 할 수 있을 만큼 현실적이어야 하고, 그Data는 여러 대중에게 사용가능
하여야 한다.
NRC가 바라보는 PRA를 사용함에 따른 규제과정의 3가지 개선사항.
1.
PRA insight를 통한 Safety 결정.
2.
자원(Resource)활용의 효율성 증대.
3.
Licensee의 불필요한 부담 제거.
→큰 뿌리가 되는 배경 철학 : Reg.Guide는 RIRA(Risk – Informed Regulation & Application)
를 통한 CDF(Core Damage Frequency)나 Risk의 증가는 작고,NRC의 Safety Goals(일반
Risk의 1/1000 수준)에 부합되어야 한다.
2.1.3 목적
Risk Information을 사용하는 인허가 basis의 변경 안들에 대한 권장사항을 제공.
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5
2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.
2.1.5 An Acceptable Approach to RIRA.
1.Key principle.
1.Change meets currents
regulations unless it is
explicitly related to a
requested exemption or
rule change.
2.Change is consistent with
defense-in-depth philosophy.
3.Maintain
sufficient safety
margins.
Integrated
Decision-Making
5.Use performancemeasurement strategies to
monitor the change.
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4.Proposed increases in CDF
or risk are small and are
consistent with the
Commission’s Safety Goal
Policy Statement.
6
2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.
1.
2.
3.
4.
5.
명확한 exemption(면제)이나 rule change의 요구가 없다면, 제안된 변경사항은 현재의
규제를 충족시켜야 한다.
NRC의 심층방어철학에 부합되어야 한다.
충분한 안전여유도(safety margin)을 가져야 한다.
CDF나 Risk(change로 인한) 증가는 작아야 하고 NRC에 Safety Goals를 만족시켜야 한
다.
변경에 따른 Impact Performance Measurement Strategies를 사용하여 감시되어야 한
다.
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2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.
2. 이러한 principle실행 시에 staff(NRC)은 다음사항을 기대한다.








Licensee는 원치 않는 requirement를 경감시키는 것 뿐만이 아니라 Risk를 줄이는 방법을 기능적,공학
적 결정을 개선시키는데 전반적이고 통합적인 Risk분석을 통해 제안된 수정사항에 따른 모든 Safety
Impacts를 평가하여야 한다.
제안된 LB(License Basis)Change를 정당화하기 위해 수행되는 공학적분석(전통적방법,확률론적 분석)
의 scope과 quality는 그 change의 속성과 scope에 알맞아야 하며,건설중인,가동중인,또는 유지보수
중인 Plant에 기초해야 하며, 그 Plant의 운전경험을 반영해야 한다.
Licensee의 제안을 지지해주는 plant의 specific한 PRA는 quality controls를 받아야 한다. (독립적인
peer review 또는 certification).
분석에 있어서 불확도에 대한 적절한 고려가 있어야 한다.
Principle 4에 입각한 CDF와 LERF(대량초기방출빈도)의 이용은 acceptable approach여야 한다.
CDF와 LERF의 증가는 작은 증가 분으로 제한 될 것이며,그러한 증가분 들이 축적된 결과는 결정과정에
반영되어야 한다.
제안된 변경사항의 수용여부는 모든 principle이 만족된다는 보장 하에 licensee에 의해 평가되어야 한
다.
규제결정에 사용되는 자료,방법,평가기준은 적절히 문서화되어야 하고,일반인에게 사용가능 하여야 한
다.
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2. 조사내용-2.1.Reg.Guide 1.174.
3.위의 principle에 따라 NRC’s staff은 다음과 같은 4-element approach를 설정 (License Basis
change 평가를 위한)
Traditional
Analysis
1.Define
Change
2.Perform
Engineering
Analysis
PRA
3.Define
Implementation
Monitoring
Program
Korea Advanced Institute of Science and Technology
4.Submit
Proposed
Change
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.2.1 일반적인 중요도 순위화 방법
정량적 요소인
PSA 자료 이용
정성적 요소인
FSAR,
Tech.Spec, 기
기 이력 등을
이용 (결정론적
인 방법)
전문가 패널
(최종결정)
RIRA 프로그램 실행 전
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RIRA 프로그램
실행결과로부터
피드백
RIRA 프로그램 실행 후
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.2.1 일반적인 중요도 순위화 방법
: 크게 PSA자료를 이용할 수 있는 경우와 없는 경우로 나뉜다.
1.
2.
PSA를 이용하는 경우 : PSA에 모델링 된 기기에 대해서 수행.
1.
정적 중요도 순위화
→ F-V중요도, RAW, RRW 이용
2.
동적 중요도 순위화
→ 계통들의 점검,정비로 인한 배열변화시의 상대적인 중요도 변화
3.
민감도 분석 수행-CCF(Common Cause Failure),회복행위 고려유무 등으로
중요도 변화가 생길 수 있다.
PSA를 이용할 수 없는 경우 → 결정론적인 방법 사용.
→적용 분야에 따라 적합한 방법론 채택 (→새로운 방법론 제시)
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.2.2 PSA 자료를 이용하는 경우 (정량적 방법).
→ 주로 FV중요도나 RAW, RRW를 이용하여 순위화.
→ MIT 원자력공학과의 E.Borgonovo, G.E. Apostolakis가 단점을 보완한 새로
운 방법론 제시.

제시된 방법론

적용 이론
R  h( f IEi , q j )
where f IEi  frequency of initiating event i, i  1,...z,
qj
where z  PSA에 모델링 된 초기사건의 총 수
 p( BE j ) probabilit y of BE j , j  1,...n,
where n  PSA에 모델링 된 Basic Event 의 총수
R  g ( x1 , x2 ,..., xn )
where xi  the generic parameter ((예) 초기사건 빈도, 기기의고장율,
유지보수 주기, 인간 오류 확률.)
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
dR ( the total variation of a function) 
R
dxi
dRxi
xi
DIM ( xi ) 

R
dR
j x dx j
j
DIM ( xi  x j ...  xk ) 
dRxi x j ,..., xk 

R
R
R
dx1 
dx2  ... 
dxn
x1
x2
xn
Differenci al Important Measure 를 정의
dRxi x j ,..., xk
dR
R
R
R
dxi 
dx j  ... 
dxk
xi
x j
xk
DIM ( xi , x j ,..., xk ) 
R
R
R
dxi 
dx j  ... 
dxk
xi
x j
xk
dR
 DIM ( xi )  DIM ( x j )  ...  DIM ( xk )  additive! !!
→ 1) Additive한 성질 때문에 Multiful parameter/BEs 의 중요도는 individual
parameter/BEs 의 합으로 바로 구해지며 기기특성이나 고장모드에 영향
을 주는 변화에 따른 중요도까지 취급가능.
2) parameter에 영향을 미치는 변화에 대해서도 더 적합.
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.2.3 결정론적 방법 (실제로 발표된 방법론 2가지).
: IST(In-Service Test) 나 MOV(Motor-Operated-Valve)의 중요도 순위화 방법에서
각각의 Part에 Specific한 방법론을 제시.
1.
IST의 경우 (울진3.4호기 가동 중 시험 대상 기기의 위험도 정보를 이용한 중요도 분석-원자력 연구소-)
→기존의 방법을 보완하고 정량화를 일관성 있게 적용하고 인력과 시간을 단축 시킬 수
있는 종합적인 중요도 분석 방법론 제시
1.
PSA 이용 : 중요도 척도로 F-V중요도와 RAW로 선정하고 그 값을 기준으로 크게는
3가지로 상세하게는 12가지로 분류.
RAW
Ranking
FV Ranking
FV > 0.005
0.001<FV ≤0.005
0.0001<FV ≤0.001
0.0001 ≥ FV
RAW > 10
H1
H4
I1
L3
2 < RAW ≤ 10
H2
H5
I2
L4
RAW ≤ 2
H3
L1
L2
L5
H : HSSCs, I : ISSCs, L : LSSCs
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.
기기 운전 이력
PSA 이용할 수 없는 경우→새로운 방법론 제시(종합적인 기기 중요도 분석 과정).
1 단계 내부사건 PSA(민감도 분석 포함)에서 HSSCs로 판정
YES
HSSCs,ISS
Cs로 판정
NO
기기정보 파악
단순 FMEA 수
행,기기 고장율
평가
ISSCs 또는 LSSCs 로 판정되거나 PSA에 모델링 안된 기기
NO
정지/저출력,외부사건,2단계 PSA,초기사건에서 중요기기로 판정
IST 계획서,관
련 문헌,설계 문
서, 운전 절차서,
EOP,
Tech.Spec,설
계자/발전소 면
담,PSA문서검
토,기타 안전성
관련 문서
YES
H, I 판정
NO
기기 고장으로 CDF, LERF,OFF-SITE CON.에 끼치는 영향이 크다고 판단
YES
H, I 판정
NO
기기 고장이 계통 이용 불능도에 기여가 크고, 그 계통이 안전성에 중요
YES
H, I 판정
NO
NO
LSSCs로 판정
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기기 운전 이력 검
토(추후 수행)
YES
H, I 판정
NO
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
3.
새로운 기기 중요도 분석 방법의 개발 배경

ASME 코드 케이스의 전문가 패널요건
- PSA의 일반적인 지식을 갖추고 있고 원자력 분야 경험이 최소한 50 MANYEAR 이상 되는 적어도 5명 이상으로 구성.

최종 평가시 전문가 패널은 각 기기들의 평가 결과에 대한 근거를 기술.

전문가 패널 운용은 많은 인력과 시간을 투입, 또한 평가 결과에 대한 근거를
기술하기 위해서는 전문가들 사이에 많은 의견조율과 토론이 필요.
정량적인 방법에 근거해 정성적인 안전성 평가와 전문가 패널을 대신할 종
합적인 기기 중요도 분석 방법 개발.
2.
MOV의 경우
1.
2.
(MOV의 안전 중요도 결정 방법-한국 전력 연구원)
PSA를 이용하는 경우 : 확률론적 기준 (기준1)
→FV중요도 이용
PSA를 이용하지 않는 경우 : 밸브 특성이나 밸브가 설치된 계통의 특성을 이용한
결정론적 기준 (기준2)
→7가지 요소 고려
1.
계통 (P1) : 보조 급수 계통 > 안전 주입 계통 및 정지 냉각 계통 >
1차 냉각수계통 > 화학 및 체적 제어 계통 > 기타
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
운전모드 (P2) :
안전등급 (P3) :
벨브유형 (P4) :
밸브크기 (P5) :
설계압력 (P6) :
설계온도 (P7) :
비상시 사용 > 비정상시 사용 > 기타
1등급 > 2등급 >3등급
게이트 > 글로브 > 버터플라이 >기타
8” 이상 > 3” 이상> 그 미만
2000psig이상 > 500psig이상 > 150psig이상 > 그 미만
500℉이상 > 300 ℉이상 > 그 미만
→상기 7개의 고려사항 들에 요소별 가중치를 주어 차별화.
총 중요도P(T) = P1+(1.1ⅹP2)+(1.2ⅹP3)+(1.3ⅹP4)+(1.4ⅹP5)+(1.5ⅹP6)
+(1.6ⅹP7)
3.
위의 기준2가 적합한지 검증하는 수단으로 PSA에 모델링 되어 있는 기기
(기준1)를 기준2로 분류한 뒤 기준1과 비교하여 적합성을 평가.
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2. 조사내용-2.2.중요도 순위화 방법들.
Delphi 기법은 PSA/IPE 수행결과가
없는 경우, SSC가 위험도에 미치는 영
향을 정량적으로 평가하기 위해 사용된
다.
 표 의 첫째 열에는 사고 대응 기능
들 및 정상운전 시의 기능들 열거.
 둘째 열에는 각 기능에 대한 가중
치(weighting factor)가 설정.
 셋째 열은 SSC가 첫째 열의 기능
수행에 미치는 영향의 정도에 따라
1부터 10까지의 보정치(scale)를
대입.

각 분야의 전문가들이 모여 SSC
의 각 기능에 대한 보정치를 대입
한 다음 각 기능에 대한 가중치와
곱하여 이들을 합산한다.
→10 CFR 50.65 정비규정
(Maintenance Rule) 에 수록
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3.계측 제어 계통으로의 적용을 위한 준비 작업
3.1 계측 제어 계통으로의 적용을 위해서 준비 되어야 하는 사항.
1.
RIRA를 적용할 대상 Plant, 그에 따른 계측 제어 계통의 SSCs 선정.
2.
선정된 SSCs의 정비규정 파악.
3.
선정된 SSCs의 PSA자료 분석, 정성적 자료(FSAR, Tech.spec, 기타)분석
4.
선정된 SSCs의 정량적 평가(PSA 이용), 정성적 평가(SSCs가 속한 계통의특
성이나 SSCs의 특성을 고려한), 전문가 패널을 활용하는 일반적인 방법에 계
측제어 계통의 특수성을 고려한 방법론 제시.
5.
제안된 방법론의 타당성을 검증할 수 있는 방법 제시.
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19
4. FURTHER STUDY.
중요도 순위화 방법론을 적용함에 있어 앞으로 추구할 방향은 다음과 같다.

1.
2.
IST의 종합적인 방법론이나 MOV의 특성을 이용하는 것과 같이 계측제어 계
통에서 Specific하게 적용할 수 있는 방법론 제시.
PSA를 이용하는 방법에서는 FV-중요도, RRW, RAW를 이용하는 방법이나 기
타 방법(DIM등..)에 대한 지속적인 공부를 통해 가장 효과적인 적용방법을 검
토.
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※별첨 – 1.민감도란?
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※별첨 – 2.영향이 크다는 구체적인 판단 기준

아래와 같이 적용하고 적용은 종합적으로 한다.
 단순 FMEA(Failure Mode & Effect Analysis)에서 가장 영향이 크다고 밝혀진 항목
의 정량적 평가 결과를 정량적 기준치와 비교하여 평가, 정량적 기준치는 기기 이용
불능도와 FV중요도는 비례한다는 전제아래 다음의 식을 사용하여 평가.
XCRI(i) = X(i)*CRI / FV(X(i))
 X(i)
: 기기 i 고장과 관련된 현재의 초기사건빈도, 격납용기 격리실패
빈도,또는 기기 i 가 속한 계통의 이용 불능도.
 XCRI(i)
: FV 중요도가 CRI에 해당되는 기기 i 가 속한 계통의 이용 불능도.
 FV(X(i)) : 기기 i 고장과 관련된 현재의 초기사건빈도, 격납용기 격리실패
빈도, 또는 기기 i 가 속한 계통의 이용불능도에 대한 FV 중요도.
 CRI
: HSSCs나 ISSCs의 기준이 되는 값(0.005, 0.001, 0.0005, 0.0001)
 정량화가 어려우면 CDF, LERF, Off-site consequence 등에 미치는 영향 등을 심
층방어 철학이나 안전성 여유도 훼손측면 또는 안전성 또는 psa 관련문서 등을 참고
하여 평가.
 심층방어 철학을 훼손하거나 안전성 여유도를 감소하는지의 정성적인 판단 근거는
RG-1.174를 토대로, 기기운전이력에 근거해 기기의 영향이 크다고 판단 하는 정성
적인 기준은 ASME 코드 케이스3에 근거하여 결정.
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※별첨 – 3.IPE란?
2.2.3 IPE (Individual Plant Examination,1988)

목적



중대사고 현상 및 발생 경로 파악
중대사고 가능 노심손상 및 방사능 누출 확률 정량화
중대사고 방지를 위해 필요시 적절한 설계변경이나 절차서 변경
PSA를 사용하여 발전소의 취약부분을 찾기 위해 수행
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※별첨 – 4.MINIMAL CUT-SET 예제.
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