In nuclear power plants, the safety and control systems are important for operating and maintaining safety of nuclear power plants. Due to the failure of the instrument and control devices of nuclear power plants caused by aging, nuclear power plants occasionally trip. Since the start of first commercial operation of Kori nuclear power plant (NPP) unit 1, the trips caused by instrument and control systems account for 28% of total trips of NPPs in Korea. Even a single trip of a nuclear power plant causes an extravagant economical loss and deteriorates public acceptance of nuclear power plants. Therefore, the replacement of the instrument and control devices with proper consideration of the aging effect is necessary in order to prevent the inadvertent trip.
In this work we investigated the optimal replacement periods of the digital control computer's (DCC) and the programmable digital comparator's (PDC) electronic circuit boards of Wolsung nuclear power plant Unit 1. We first derived mathematical models which calculate optimal replacement periods for electronic circuit boards of digital control computer (DCC) and for those of the programmable digital comparator (PDC) in Wolsung NPP unit 1. And we analytically obtained the optimal replacement periods of electronic circuit boards by using these models. We compared these periods with the replacement periods currently used at Wolsung NPP Unit. The periods used at Wolsung is not based on mathematical analysis, but on empirical knowledge. As a consequence, the optimal replacement periods analytically obtained for the electronic circuit boards of DCC and those used in the field shown small difference ; the optimal replacement periods analytically obtained for the electronic circuit boards of PDC are shorter than those used in the field in general.
The engineered safeguards of Wolsung nuclear power plant unit 1 contains redundant systems of 2-out-of-3 logic which are not operating under normal conditions but they are called upon to act when emergency conditions develop. To ensure their operability, the systems are periodically tested. In this paper, unavailability formulae for 2-out-of-3 logic configurations are developed, taking into account the probability of failure of channels tested due to human error in the simultaneous testing scheme. The probability of the channel being down due to human error is assumed to depend on the number of channel which have gone through the tests consecutively prior to the inspection of the channel under consideration. The system unavailability is the sum of unavailability due to hardware failure alone and the unavailability contribution due to human error. And we considered the probability that the reactor will be tripped during surveillance test. We determined the optimal inspection periods of safety system, taking into account both unavailability of safety system and the probability that the reactor will be tripped during surveillance test. We compared these periods with the inspection periods currently used at Wolsung NPP Unit 1. As a consequence, the inspection periods obtained using a minimum human error (8.24 × $10^{-6}$) are shorter than those currently used in Wolsung NPP unit 1 while inspection periods obtained using a maximum human error is (4.44 ×$10^{-4}$) longer than those used in Wolsung NPP unit 1.
원자력 발전소에서 안전계통과 제어계통은 원자력발전소의 운전과 안전을 위해 중요한 계통이다. 원자력발전소에서 쓰이는 제어계측기기의 노후화에 따른 고장때문에 발전소가 가끔 발전정지를 일으킨다. 고리 1호기의 상업운전이후, 제어계측 분야에서 발생한 발전정지는 국내에서 일어난 총 발전정지의 28%를 차지하고 있다. 발전소가 한번 발전정지를 일으키더라도 그 경제적인 손실이 엄청나며 일반 대중에 대한 이미지가 나빠지므로 불필요한 발전정지를 막기위해 기기의 노후화를 고려한 제어계측 부품의 교체가 필요하다. 이 논문에서 월성 원자력발전소 1호기에서 쓰이는 제어용 전산기 (DCC)와 정지용 전산기 (PDC)에서 쓰이는 전자카드들의 최적교체주기에 대해 연구하였다. 먼저 전자카드의 최적 교체주기를 계산하는 수학적인 모델을 유도하였다. 그리고 이 모델을 이용하여 최적교체주기를 해석적으로 얻었다. 그리고 우리는 이렇게 얻어진 교체주기를 현재 발전소에서 사용하는 교체주기와 비교하였다. 현재 월성에서 사용되는 교체주기는 수학적인 모델에 의한 것이 아니고 경험에 위해 얻어진 것이다. 결론적으로 이 논문의 방법에 의해 구해진 DCC의 전자카드들의 교체주기와 현재 현장에서 사용되는 교체주기와는 약간 차이를 보이고 있다. 반면 이 논문의 방법에 의해 구해진 PDC의 전자카드들의 교체주기는 현재 현장에서 사용되는 교체주기보다 약간 짧은 교체주기가 얻어졌다.
월성 원자력 발전소의 안전계통은 비상사태시에만 작동하는 3분의 2논리로 구성되어 있다. 그들의 작동성을 보증하기 위해 이 안전계통은 주기적으로 점검되어져야 한다. 이 논문에서 사람의 실수가 고려되어진 3분의 2논리 구성 시스템에서의 불이용도가 계산되어졌다. 사람의 실수확률은 점검한 채널의 수에 관련 있다고 가정했다. 시스템의 불이용도는 기계고장과 사람의 실수로 인한 불이용도의 합으로 주어진다. 그리고 우리는 시험기간중에 사람의 실수또는 기계의 고장으로 인해 발전정지를 일으킬 확률을 구했다. 우리는 이 불이용도와 발전정지를 일으킬 확률을 둘다 고려하여 적정한 최적점검주기를 계산하였다. 이렇게 얻어진 점검주기와 현재 사용되는 점검주기를 비교하면, 사람의 실수를 최소로 보았을때 점검주기는 현재사용되는것 보다 조금 짧았고 사람의 실수를 최대한 보았을 때 점검주기는 현재 사용하는 것보다도 다소 긴 점검주기가 계산되어졌다.
