This study deals with the design concept of the 2,000 MWe class advanced pressurized water reactor, named PWR-2000, which could be suitable to serve as the future energy source after APR1400, 1,400 MWe class advanced PWR.
PWR-2000 achieves the high power level by adopting most advanced design features of APR1400 with two choices of fuel assembly type and an additional RCS loop. Design parameters were determined through simple sizing calculation and engineering judgment for core and RCS. As the SIS design of PWR-2000, a new 6-train SIS with DVI used in APR1400 design was suggested. The performance of this SIS was evaluated through the analysis of a double ended guillotine break LOCA by using a system analysis code, MARS2.1, being developed at KAERI. As a result, the peak cladding temperature reached about 1,223 K. Some insufficient results, such as the SI capacity and bypass flow rates due to DVI nozzle elevation, can be completed with the sensitivity study the SIS configurations with DVI.
According to the power increment, PWR-2000 can obtain good economical benefits that will be the greatest advantage of this concept. Cost estimate was performed for PWR-2000, based on the costs of APR1400 and KSNP. Consequently, the total plant cost of 873 $/kWe was evaluated, which is considerably less than that of other advanced reactors.
In conclusion, PWR-2000 is expected to have balanced features with both economics and safety.
본 연구에서는 APR1400 이후에 미래의 전력 공급원으로 기대되는 2000 MWe급 초대형 가압경수로, PWR-2000의 개념 설계가 제시되었다. PWR-2000은 1400 MWe급의 APR1400 설계에 WH형과 CE형의 두 가지 핵연료집합체를 모두 고려하고 원자로냉각재계통에 한 회로를 추가하는 기본 개념을 바탕으로 출력 증가를 위한 설계가 이루어졌다. 원자로 및 원자로냉각재계통의 설계 변수들은 간단한 열수력 계산과 공학적 판단에 의해 결정되었으며, 이때6-계열 원자로용기 직접주입방법을 사용하는 안전주입계통이 제안되었다.
안전주입계통의 성능은 한국원자력연구소에서 개발중인 계통 열수력 해석 코드, MARS2.1을 이용하여 저온관 양단 파단으로 인한 대형 냉각재상실사고 대상으로 평가되었다. 그 결과, 가장 중요한 평가 기준인 첨두 피복재 온도가 1,223 K로 계산되었다. 하지만 안전주입용량 등의 불충분한 몇몇의 결과들은 원자로용기 직접주입방법의 향후 상세한 민감도 분석을 통해 보완할 수 있으며, 상세한 설계변수들과 계통 구성이 고려된 안전해석을 통해 비상노심냉각계통 성능평가가 이루어져야 할 것이다.
PWR-2000은 출력 증가로 인한 가장 큰 장점은 경제적 이득이다. 경제성 평가는 대략적인 순건설단가를 계산하는 것으로 수행되었다. APR1400의 비용 산출 방식을 이용하여 PWR-2000의 순건설단가를 평가한 결과, 전기출력 kW당 약 873 $로 계산되어, 다른 신형원자로들의 비용에 비해 경쟁력이 있는 것으로 비교되었다.
이러한 기초적인 개념설계 과정에 대한 연구결과로, PWR-2000은 경제성과 안전성이라는 장점 모두를 확보할 수 있을 것으로 예상된다.
