KR20080040352A - 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자력발전소에서 중대사고가 발생하여 격납 건물 외부로 방사선물질이 방출되었을 경우 주변 주민의 위해도(Hazard)를 평가하기 위한 평가 방법에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 기 수행된 국내 원자력발전소의 2단계 확률론적 안전성평가(PSA) 결과에서 격납 건물의 손상 유형 및 손상 형태에 따른 방사선물질의 방출량 정보를 이용하고 각 원전부지의 특성을 반영하여 확률론적으로 주민 위해도를 평가하는 체계 및 방법을 포함한다.
또한, 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법은 원자력 발전소 고유의 확률론적 안전성 분석 보고서에 기술된 격납 건물 사고 유형 및 중대사고 빈도와 특성에 따라 분류하는 제1단계와; 상기 제1단계를 거쳐 주민 위해도 평가를 수행하기 위한 입력 작성의 첫 번째 단계로 방사선 물질 초기 질량 및 사고별 방출량을 데이터를 구하는 제2단계와; 상기 제2단계를 거쳐 발전소 부지 특성 자료와 인구분포 및 기상자료를 수집하는 제3단계와; 상기 제3단계를 거쳐 MACCS II 전산코드를 사용한 주민 위해도를 평가하는 제4단계와; 상기 제4단계를 거쳐 MACCS II 전산코드로 계산된 결과를 주민선량(Population Dose), 조기 위해도(Early Fatality), 암 위해도(Cancer Fatality) 등으로 주민 위해도를 재분류하는 제5단계와; 상기 제5단계를 거쳐 평가된 사고유형별 주민 위해도에 제1단계에서 구해진 사고유형별 발생빈도를 곱하여 확률론적 주민 위해도 평가 결과에 리스크 정보를 반영하는 제6단계 와; 상기 제6단계를 거쳐 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 개별 선량 도출에 의한 특정사건에 대한 위해도 평가와, 기상조건에 따른 위해도 영향에 의한 방사선 방호 계획 수립과, 방사선물질 확산에 경로파악에 의해 지리정보시스템과 연계한 대피 계획을 활용하는 제7단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
주민 위해도, 확률론적 안정성 평가, 리스크 정보, 방사선 방호
Description
도 1은 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 분석 체계 블록도.
도 2a는 본 발명에 의한 중대사고 특성 분류를 위한 1단계 프로세스를 도시한 순서도.
도 2b는 본 발명에 의한 방사선 물질량 측정을 위한 2단계 프로세스를 도시한 순서도.
도 2c는 본 발명에 의한 발전소 부지특성 자료를 산출하기 위한 3단계 프로세스를 도시한 순서도,
도 2d는 본 발명에 의한 주민 위해도 평가를 수행하기 위한 4단계 프로세스를 도시한 순서도.
도 2e는 본 발명에 의한 실질적인 방호계획 수립을 위한 5단계 프로세스를 도시한 순서도.
도 2f는 본 발명에 의한 리스크 정보가 반영된 주민 위해도 평가 결과의 활용을 위한 6단계 및 7 단계 프로세스를 도시한 순서도.
본 발명은 원자력 발전소에서 중대사고가 발생하는 경우에 원자력 발전소의 확률론적 안전성 평가 보고서를 기반으로 주민 위해도 평가를 위한 리스크 정보의 도출과 이러한 리스크 정보를 반영하여 격납 건물 손상 형태에 따라 외부로 방출되는 방사선 물질에 의한 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법에 관한 것이다.
통상적으로 원자력 시설에서 사고가 발생한 경우에는, 사고의 분석과 진전, 및 주변 환경으로의 영향을 예측·평가하고, 그 상황을 빠르게 파악할 필요가 있다.
또한, 사고의 영향이 광범위하게 걸쳐 있는 경우에는, 적확(的確)한 피난 계획을 즉시 입안하고, 이것을 실행하여, 주민의 안전과 안심을 확보하는 것이 불가결하다.
따라서 기존의 방사선 영향 평가 및 방사선 물질 방출에 의한 주민 위해도 평가는 결정론적 분석에 기반을 두고 있다.
즉, 특정 사고를 가정하여 해당 사고시 방사선 물질의 방출량을 계산하고 이에 따른 주민 위해도를 평가하고 있다.
따라서 원자력 발전소 안전성의 전체적인 측면에서 다양한 사고 거동 및 발생 빈도를 고려한 체계적 평가가 아니라 특정한 사고에만 적용이 가능한 특정사고 중심의 절차서 개발 위주의 방법으로 과도한 보수성을 포함하게 된다.
또한, 다양한 사고들의 발생 확률을 고려하지 않기 때문에 실질적으로 사고 의 피해는 작더라도 발전소에서 발생 가능성이 큰 사고를 다루지 못하고 있어 실제의 사고의 중요도와는 차이가 있으며 그로 인해 현실성이 떨어지는 문제점이 대두하고 있다.
또한, 현재 국내에서 연구가 활발히 진행중인 확률론적 안전성 평가 기법과 리스크 정보는 발전소의 안전성을 사고 발생 확률(혹은 빈도)과 해당 사고로 인한 피해의 정도를 동시에 고려하고 있다.
이러한 개념을 방사선 누출에 의한 주민 위해도 분석에 활용하면 발전소 사고의 중요도를 상대적으로 평가 가능하며 부지특성 자료와 조합시 효과적인 방사선 방호 계획 수립에 기여할 수 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 발명의 목적은 원자력 발전소에서 다량의 방사선 물질이 격납 건물 외부로 방출될 수 있는 중대사고 발생시, 해당 중대사고의 특성별로 방사선물질의 외부 방출 특성을 평가하고 그에 해당하는 외부 피해를 예측할 수 있는 방법과 체계에 의해 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원자력 발전소의 확률론적 안전성 평가 보고서에 기술된 중대사고 특성을 방사선 물질 방출 관점에서 재분류하는 방법과 재분류된 사고특성에 따라 주민 위해도 평가를 수행하는 방법 및 주민 위해도 평가 결과를 해석하는 방법을 특징으로 한다.
따라서 이러한 논리 및 방법론을 체계화하여 보다 실질적이고 현실적인 방사선 방호계획을 수립할 수 있는 종합적인 체계를 구성하고자 한다.
이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 분석 체계 블록도이다.
본 발명의 제1단계는 원자력 발전소 고유의 확률론적 안전성 분석 보고서에 기술된 격납 건물 사고 유형 및 중대사고 빈도와 특성에 따라 분류하는 것이다.
원자력 발전소 고유의 확률론적 안전성 분석은 1차 분석과, 2차 분석으로 구분한다.
즉 1차 분석은 최종적으로 원자로의 노심이 손상 여부와, 건전성 유지를 판단하고, 2차 분석은 1차 분석에서 원자로의 노심이 손상되는 경우에 한해서 진행을 하게 되며 현재까지 알려진 원자력 발전소의 중대사고의 현상에 따라 사고를 분류한다.
상기 원자력 발전소의 중대사고의 현상에 따라 발생하는 사고는 격납 건물 건전성 유지 및 손상으로 분류되며, 손상유형으로는 격납 건물 격리실패 및 우회, 조기 및 후기 격납 건물 손상으로 분류하고, 2차 분석 결과를 인용하여 각 손상유형의 발생빈도를 분류한 발생빈도 분류 리스트를 작성한다.
따라서 도 2a 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도에 의해 우선 1차 분석(S2)을 시작(S1)하면 원자로의 노심 손상 여부(S3)와 건전성을 유지하는지를 판단하여 이상이 없는 경우에는 종료되고, 이상이 발생한 경우에는 2차 분석(S4)이 진행되어 격납 건물 손상(S5) 및 건전성 유지로 분류하여 손상이 없으면 종료(S8)하고, 손상이 발생하면 손상유형으로 분류 리스트(S6)를 작성하여 제2단계 프로세스(S7)를 진행한다.
제2단계는 제1단계를 거쳐 주민 위해도 평가를 수행하기 위한 입력 작성의 첫 번째 단계로 방사선 물질 초기 질량 및 사고별 방출량의 데이터를 구하는 것이다.
따라서 방사선 물질의 초기 질량은 2단계 확률론적 안전성 평가 중대사고 진행 분석시 사용하게 되는 MAAP 전산코드의 원자로심 핵종별 초기 질량 정보에서 구할 수 있다.
또한, 중대사고시 격납 건물 외부로 방출되는 방사선물질의 양은 MAAP 전산코드 수행결과인 방사선 물질 방출분율 계산결과에서 도출이 가능하다.
물론, 이값은 주민 위해도 분석에 사용되는 MACCS II 전산코드에 바로 사용될 수 있는 것은 아니고 MACCS II 전산코드에서 입력으로 사용되는 핵종으로 다시 분류하게 된다.
따라서 도 2b 는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도에 의하면 제1단계에서 작성된 분류 리스트(S6)에 의해 시작하여 대기로 방출되는 방사성 물질에 의한 주변환경의 영향을 분석(S11)하기 위한 MAAP전산코드를 불러온(S9) 다음, 방사선 물질 초기질량 정보를 확인한 다음, MAAP전산코드 실행(S11)한 후 방사선 물질 방출분율 계산한(S12) 다음, 격납 건물 외부방출 방사선 물질량 측정(S13)한 다음, MACCSⅡ 전산코드에 입력한(S14) 다음 제3단계 프로세스(S15)를 진행한다.
또한, 제3단계는 발전소 부지 특성 자료와 인구분포 및 기상자료를 수집한다.
한편, 확률론적 주민 위해도 평가를 수행하는 MACCS II 전산코드는 발전소 사고 상황에서 주민 피해를 분석하기 위하여 발전소 인근의 인구분포 및 방사선 물질의 확산에 영향을 주는 기상정보와 같은 부지특성의 자료를 요구하고 있다.
따라서, 부지특성 자료에 국내 표준 인구밀도와 국내 표준 기상자료를 입력할 경우 국내 유형별 기준 주민 위해도를 평가할 수 있으며, 해당 발전소의 인구분포 자료와 기상청에서 제공하는 기상자료를 입력할 경우 특정 발전소의 중대사고시 주민 위해도를 평가할 수 있게 된다.
따라서 도 2c는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도에 의하면 표준인구밀도를 입력(S16)한 다음, 기상청에서 실시간으로 제공하는 표준기상자료를 입력(S17)한 다음, 표준 인구 밀도와 표준 기상자료에 의해 발전소 부지 특성자료가 입력(S19)된 다음, 국내 표준 인구밀도와 표준 기상자료를 입력하여 비교 분석(19)한 다음, 해당 원자력 발전소의 인구분포 자료와 기상자료를 입력한 다음 주민 위해도(20)를 평가한 다음, 원자력 발전소 부지특성 자료 저장(21)함 다음, 제4단계 프로세스(22)로 진행한다.
또한, 제4단계는 MACCS (MELCOR Accident Consequence Code System) II 전산코드를 사용한 주민 위해도 평가한다.
상기 MACCS II 전산코드는 원자력발전소에서 발생가능한 중대사고시 대기로 방출되는 방사성 물질에 의한 주변 환경의 영향을 분석하기 위하여 미국에서 개발 된 전산코드이다.
상기 전산코드를 사용할 경우 방어수단 등의 영향을 고려한 피폭에 의한 건강영향의 범위 및 확률과 환경의 오염에 의해 발생하는 경제적인 비용과 손실 등의 추정이 계산 가능하다.
또한, 본 발명에서는 확률론적 주민 위해도 평가를 위해 MACCS II 전산코드를 사용했지만, 이 부분은 다른 전산코드 및 평가 방법론에 의해 평가될 수 있다.
따라서 도 2d는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도에 의하면 외부 방출 방사선 물질량을 입력(23)한 다음, MACCS II 전산코드 핵종으로 분류(24)한 다음, MACCS II 전산코드 실행(25)을 한 다음, 방어 수단 등의 영향을 고려한 피폭에 의한 건강영향의 범위 및 확률 계산(26) 한 다음, 오염에 의해 발생하는 경제적 손실 비용 계산한(28) 다음, 타 전산코드에 의한 주민 위해도 평가 여부를 결정한 다음, 타 전산코드 실행(29)하여 건강영향 범위 및 확률계산과 오염에 의한 손실비용을 계산한 다음, 제5단계 프로세스(30)를 진행한다.
제5단계는 MACCS II 전산코드로 계산된 결과를 주민선량(Population Dose), 조기 위해도(Early Fatality), 암 위해도(Cancer Fatality) 등으로 주민 위해도를 계산하여 재분류한다.
따라서 실질적인 방사선 방호 계획에 활용하기 위하여 방출군에 따른 주민 위해도 평가 결과를 다음과 같은 중대사고 유형에 따라 재분류한다.
1) 격납 건물이 건전하게 중대사고가 종결되는 경우
2) 사고 초기 (주로 사고발생 후 24시간 이전) 격납 건물이 손상
3) 사고 후기 (사고발생 후 24시간에서 72시간까지) 격납 건물이 손상
4) 격납 건물 격리 실패
5) 격납 건물 우회
따라서 도 2e는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도에 의하면 MACCS II 결과(31)를 불러온 다음, 주민선량, 조기 위해도, 암 위해도에 의해 방출군에 따른 재분류를 실행(32)한 다음, 격납 건물이 건전하게 중대사고가 종결되는 경우, 사고 초기 (주로 사고발생 후 24시간 이전) 격납 건물이 손상, 사고 후기 (사고발생 후 24시간에서 72시간까지) 격납 건물이 손상, 격납 건물 격리 실패, 격납 건물 우회에 의한 증대사고 유형을 분류(33)한 다음, 실절적인 방호 계획을 수립(34)한 다음, 제6단계 프로세스(35)를 진행한다.
제6단계는 상기 제5단계를 거쳐 평가된 사고유형별 주민 위해도에 제1단계에서 얻어진 사고유형별 발생빈도를 곱하여 확률론적 주민 위해도 평가 결과에 따라 리스크 정보를 반영한다.
따라서 제5단계에서 평가된 사고유형별 주민 위해도에 1단계에서 구해진 사고유형별 발생빈도를 곱하여 확률론적 주민 위해도를 구하게 된다.
확률론적 주민 위해도를 계산하게 됨으로써 사고의 발생가능성과 주민 위해도의 정도를 동시에 고려할 수 있으며, 실질적인 방사선 방호 계획 수립에 중요한 정보를 제공할 수 있게 된다.
즉, 피해 정도가 심각하더라도 발생빈도가 희박한 사고보다는 오히려 발생빈도가 큰 사고 및 이에 대한 대비를 수립할 수 있게 해준다.
또한, 주민 선량을 대상 인구수로 나누게 되면 해당 발전소의 사고로 인한 개별 피해 정도를 발전소별로 비교 평가할 수 있다.
제7단계는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과의 활용 단계이다.
즉 상기 제6단계를 거쳐 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 개별 선량 도출에 의한 특정사건에 대한 위해도 평가와, 기상조건에 따른 위해도 영향에 의한 방사선 방호 계획 수립과, 방사선물질 확산에 경로파악에 의해 지리정보시스템과 연계한 대피 계획을 활용한다.
따라서 제7단계는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과의 활용 단계로 3단계에서 언급한 바와 같이 주민 위해도 평가는 다양한 부지특성에 의존하게 된다.
따라서, 부지특성을 표준특성으로 입력하게 되면 각 발전소 고유의 주민 위해도를 비교 평가할 수 있게 된다.
첫째, 평가된 확률론적 주민 선량 위해도를 해당 발전소의 인구수로 나누게 되면 해당 발전소의 해당 중대사고에 의한 개별 선량을 도출할 수 있어 실질적인 발전소 사고에 의한 위해도를 발전소별로 비교할 수 있다.
둘째, 기상 조건의 민감도 분석을 통하여 각 발전소의 어떠한 기상조건이 발전소 사고시 주민이해도에 지배적인지를 알아낼 수 있어 특정 기상 조건하에서의 방사선 방호 계획을 수립할 수 있을 뿐 아니라, 신규 원전 부지 선정 등에 활용이 가능하다.
셋째, 지리정보 시스템과 결합하여 중대사고 발생시 방사선 물질의 확산 경 로 파악 및 주 피해지역을 식별할 수 있으며, 이에 따른 대피계획 수립 등 실질적인 방사선 방호계획 수립의 기반이 될 수 있다.
따라서 도 2f는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가방법 순서도로 발전소 인근의 인구분포에 의한 부지 특성을 입력(36)한 다음, 입력자료에 대한 발전소 고유 주민 위해도를 평가한(37) 다음, 기상조건에 의한 부지 특성자료에 의한 분석(38)한 다음, 부지선정에 활용하기 위하여 지배적 주민 위해도의 기업조건 산출(39)한 다음, 지리정보시스템 연동(40)한 다음, 확산경로 파악(42)한 다음, 피해지역을 식별한 다음, 대피 및 방호계획을 수립(43)한 다음 상황을 종료(44)한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법은 기존의 결정론적 보수적 해석에 의한 과도한 보수성 및 비현실적인 주민 위해도 평가가 아닌 실질적인 사고 발생확률을 고려한 리스크 정보를 반영하여 현실적인 방사선 방호 체계 수립 방안을 제시할 수 있게 된다.
원자력 발전소에서 중대사고 발생시 사고 진행에 따라 어떠한 유형의 격납 건물 손상이 발생할지 예측할 수 있다면 이에 따른 주민 위해도 및 당시 기상여건에 따른 피해규모와 대피계획을 예측할 수 있는 체계를 구축할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리
범위에 속하는 것이다.
Claims (6)
- 원자력 발전소에서 다량의 방사선 물질이 격납 건물 외부로 방출될 수 있는 중대사고 발생시, 해당 중대사고의 특성별로 방사선물질의 외부 방출 특성을 평가하고 그에 해당하는 외부 피해를 예측할 수 있는 방법과 체계에 의해 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법으로서,원자력 발전소 고유의 확률론적 안전성 분석 보고서에 기술된 격납 건물 사고 유형 및 중대사고 빈도와 특성에 따라 분류하는 제1단계와;상기 제1단계를 거쳐 주민 위해도 평가를 수행하기 위한 입력 작성의 첫 번째 단계로 방사선 물질 초기 질량 및 사고별 방출량을 데이터를 구하는 제2단계와;상기 제2단계를 거쳐 발전소 부지 특성 자료와 인구분포 및 기상자료를 수집하는 제3단계와;상기 제3단계를 거쳐 MACCS II 전산코드를 사용한 주민 위해도를 평가하는 제4단계와;상기 제4단계를 거쳐 MACCS II 전산코드로 계산된 결과를 주민선량(Population Dose), 조기 위해도(Early Fatality), 암 위해도(Cancer Fatality) 등으로 주민 위해도를 재분류하는 제5단계와;상기 제5단계를 거쳐 평가된 사고유형별 주민 위해도에 제1단계에서 구해진 사고유형별 발생빈도를 곱하여 확률론적 주민 위해도 평가 결과에 리스크 정보를 반영하는 제6단계와;상기 제6단계를 거쳐 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 개별 선량 도출에 의한 특정사건에 대한 위해도 평가와, 기상조건에 따른 위해도 영향에 의한 방사선 방호 계획 수립과, 방사선물질 확산에 경로파악에 의해 지리정보시스템과 연계한 대피 계획을 활용하는 제7단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 5단계에서 MACCS II 전산코드로 계산된 결과를 방출 군별 주민 위해도 평가를 격납 건물을 중대사고의 유형에 따라 1) 격납 건물 건전하게 중대사고가 종결되는 경우, 2) 사고 초기 (주로 사고발생 후 24시간 이전) 격납 건물 손상, 3) 사고 후기(사고발생 후 24시간에서 72시간까지) 격납 건물 손상, 4)격납건물 격리 실패, 5)격납건물 우회 기준으로 재분류되는 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 6단계에서 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 활용하기 위해 사고유형별 주민 위해도에 사고유형별 발생빈도를 곱하여 확률론적 주민 위해도를 구하는 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제7단계는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 활용하기 위하여 국내 평균 인구밀도와 평균 기상자료 및 유형별 평균 핵종 자료, 격납 건물 손상유형별 국내 평균자료를 사용한 국내 표준 주민 위해도 평가 모델 개발하는 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제7단계는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 활용하기 위하여 확률론적 주민선량 위해도를 해당 발전소의 평가 대상 인구수로 나누어 개별 선량을 도출하고 실질적인 발전소 사고에 의한 위해도를 발전소별로 비교할 수 있도록 데이터 베이스화 하는 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제7단계는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 결과를 활용하기 위하여 기상조건 변동에 의한 주민 위해도 영향을 평가하여 특정사고 발생시 기상조건에 의한 방사선 물질 확산 경로를 파악하고 이를 지리정보 시스템과 연계하여 주 피해지역 예측 및 대피 계획 수립하여 이를 데이터 베이스화 한 것을 특징으로 하는 리스크 정보를 이용한 주민 위해도 평가 방법.
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