KR0127036B1 - 스파저가 설치된 피동형 가압경수로의 노심보충수탱크 - Google Patents
스파저가 설치된 피동형 가압경수로의 노심보충수탱크Info
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Abstract
본 발명은 스파저가 설치된 피동형 경수로의 노심보충수탱크에 관한 것으로서,둥근평판, 둥근평판에 일정간격의 원형, 삼각형, 사각형 또는 이들의 조합형의 구멍이 천공된 스파저를 설치하여 응축현상을 억제하고, 주입이 용이해지고, 수위를 정확히 예측할 수 있다.
Description
제1도는 스파저가 설치된 노심보충수탱크를 도시한 개략도.
제2도는 본 발명이 적용안된 노심보충수탱크에서 일어나는 현상을 설명하는 설명도.
제3도는 본 발명이 적용된 노심보충수탱크에서 일어나는 현상을 설명하는 설명도.
제4도는 평판형 스파저와 구멍이 난 평판형 스파저를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 노심보충수탱크2 : 가압기압력 균형관
3 : 스파저지지대4 : 스파저
5 : 주입관
본 발명은 원자력발전소의 노심 비상 냉각계통에 관한 것으로, 특히 피동형가압경수로 원자력발전소(Nuclear Power Plant)에 주로 이용될 스파저가 설치된 가압경수로의 노심보충수탱크에 관한 것이다.
1950년대 도입된 원자력발전소는 지금까지 경제성이나 안전성 및 환경 보존성등에 있어서 수력이나 화력을 이용한 발전소에 비해 우월한 운전실적을 보이며, 중요한 전력생산수단으로 자리잡았다.
원자력발전은 핵분열물질의 핵분열시 발생되는 에너지를 이용하여 전력을 생산하는데 이 과정에서 발생하는 방사성물질(Radioactive Material)이 비정상적으로 누출되는 사고가 발생하면 대형재해로 발전될 가능성이 있으므로, 원자력발전소의 안정성(Safety)은 항상 최우선과제로 다루어져 왔다. 그 결과 기존의 원자력발전소도 합리적인 안전성을 지닌 것으로 평가되고 있지만, 안전성을 획기적으로 향상시킨 차세대 원자로(Next Generation Reactors)의 개발이 전세계적으로 활발하다.
특히 가압경수로의 차세대원자로형은 크게 개량형(Evolutionary type)과 피동형(Passive type)으로 나누어지는데, 개량형은 기존 경수로 설계를 거의 그대로 이용하면서 일부분에서 설계 개선을 꾀하고, 특히 계통 및 기기의 신뢰도 향상과 인간과의 접속부 설계 개선에 중점을 둔다. 반면 피동형은 기존 경수로에서 입증된 기술들을 채택하기는 하지만, 원자력발전소의 안전성을 외부 동력공급을 요구하는 능동적(Active)기기보다는 자연현상에 의한 피동적(Passive) 수단에 의존하는 특징을 갖는다.
대표적인 피동형 가압경수로로서는 미국 웨스팅하우스(Westing house)를 중심으로 개발되고 있는 AP600을 들 수 있다. AP600에서는 기존의 능동적 노심냉각계통인 비상 노심냉각계통(ECCS)을 없애고 그 대신에 피동안전주입계통을 도입하여 냉각재 상실사고에 대처할 수 있도록 하였다.
피동 안전주입계통에는 단기안전주입과 장기안전주입으로 구성되어 있는데, 단기안전주입은 원자로냉각재계통의 높은 압력에서는 노심보충수탱크로부터 공급받고 대형 냉각재 상실사고와 같이 초기에 노심재충전이 필요한 시기에는 많은 양의 보충수를 축압기로부터 받는다. 장기안전주입은 장기간 많은 양의 보총수가 필요할 때 격납용기내재장저장수탱크(IRWST)로부터 공급받는다. IRWST로부터 보충수를 공급받으려면 원자로 냉각재계통압력이 IRWST의 보충수 수두보다 낮게 유지되어야 하는데, 자동감압계통이 계통압력의 감압을 담당한다.
고압안전주입은 두개의 노심보충수탱크에 의해서 이루어지는데, 주입원리는 노심보충수탱크의 수두이다. 노심보충수탱크는 일차계통의 루프위에 위치하고 정상상태에서는 가압기압력 균형관을 통해 가압기와 연결되어 있어서 일차계통과 같은 압력을 유지하고 있다. 일차계통에 파단사고가 나면 일차계통의 압력이 감소하게 되어 차단밸브가 열리게 되면 중력에 의해 노심보충수가 주입되어 노심이 가열되는 것을 방지한다.
노심보충수탱크는 기존 원자로에는 없는 새로운 장치이므로 사고시 그 작동에 대한 실증실험이 요구되고 주입을 저해하는 요소를 규명하고 이것에 대해 방지책도 강구되어야 할 것이다.
본 발명의 목적은 노심보충수탱크의 주입을 저해하는 요소가 되는 탱크상부에서의 과도한 응축을 방지하기 위해 증기입구에 스파저를 설치하며 또한 효과적인 형상의 스파저를 제공하는데 있다.
본 발명을, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
제1도는 본 발명의 구성을 나타낸 것이다. 본 발명은 노심보충수탱크(1) 상부의 내측에 설치된 스파저지지대(3)와, 상기 스파저지지대(3)의 다른 일끝의 하부에 설치된 스파저(4)로 구성되어 있는데 그 거리는 노심보충수탱크의 상부의 내측으로부터 하방으로 0.5M 거리가 되도록 설치되어 있다. 또한 가압기와 연결된 가압기압력 균형관(2)의 일끝이 상기 노심보충수탱크(1)의 상부까지 연결되어 상기 노심보충수탱크(1)의 내부와 통하도록 되어 있으며, 상기 노심보충수탱크(1) 하부의 외측에는 주입관(5)이 설치되어 상기 노심보충수탱크(1)와 통하도록 연결되어 있다. 노심보충수탱크(1)는 미국웨팅하우스사의 AP600를 그대로 따른다. 스파저(4)는 크게 두 가지 형태를 창안하였다. 증기가 접촉하는 판의 형태에 따라 평판형 스파저(11)와 구멍이 난 평판형 스파저(13)(제4도 참조)가 있다.
제2도를 보면, 스파저가 설치되지 않은 종래의 노심보충수탱크(1)가 도시되어 있는데, 종래의 노심보충수탱크(1) 장치의 구성상의 작동관계와 그에 따른 문제점을 기술하고자 한다. 종래의 노심보충수탱크(1)에는 제1도와 같은 스파저(4)가 설치되어 있지 않다. 한국과학기술원의 노심보충수탱크(1) 실험장치의 실험에 의하면, 가압기에 연결된 가압기압력 균형관(2)을 통해 증기가 탱크(1) 내부로 주입되는 경우, 탱크(1)내의 수위가 감소하면 그에 따라 탱크(1)내의 내부공간면적도 증가하고 그에 상응하여 열전달면적도 증가하며 그에 따라 증기의 응축이 보다 잘 일어나고 상기 응축으로 인해 노심보충수탱크(1)내의 압력이 떨어진다. 상기 응축으로 인해 가압기와 연결된 가압기압력 균형관(2)과 노심보충수탱크(1) 사이의 압력강하가 발생하면 가압기압력 균형관(2)으로부터 증기의 제팅이 발생한다(도면부호 6 참조). 증기의 제팅에 의해서 물표면에서의 출렁거림과 같은 난류층이 형성되며(도면부호 7 참조), 압력강하가 일정이상이 되면 증기제팅이 물표면을 뚫고 들어가고(도면부호 8 참조) 그에 따라 증기가 더욱 급격히 냉각되어 노심보충수탱크(1) 내부에서 증기의 응축이 과도히 촉진되고 상기와 같은 증기의 과도한 응축으로 인해 노심보충수탱크(1) 내부의 압력이 더욱 급격히 떨어진다. 노심보충수탱크(1) 내부의 압력이 떨어지면, 노심보충수탱크(1)로부터 주입관(5)을 통해 나가는 중력에 의한 보충수의 수압을 감소시키므로, 주입관(5)으로의 보충수의 주입을 방해한다. 즉 수두에 의한 주입관(5)으로의 주입이 용이하지 못한다. 물표면의 출렁거림과 같은 난류층이 형성되면(도면 부호 7 참조) 상기 노심보충수탱크(1)의 수위를 측정하기가 어려워진다.
제3도와 관련하여 제1도의 구성관계의 작동을 기술한다. 제2도로 표현되는 종래의 작동방법과 유사하게 가압기압력 균형관(2)에서 증기가 주입되지만, 노심보충수탱크(1)의 증기 입구에 스파저(4)를 설치하면 설치된 평판형의 스파저(4)에 의해 제팅된 증기가 부딪혀 물표면에 직접 부딪히는 것을 방지하여(도면부호 9 참조) 증기가 물표면을 교란시키는 것을 억제할 수 있으며(도면부호 10참조), 또한 증기가 직접 보충수와 부딪힘으로 인한 과도한 응축현상을 억제하고 그 결과 가압기와 노심보충수탱크의 압력균형이 이루어져 노심보충수탱크의 수두에 의한 주입이 용이해지고, 노심보충수탱크에 대한 증기제팅의 하중을 분산시켜 물표면의 출렁거림을 충분히 감소시키므로 노심보충수탱크의 수위를 정확하게 예측할 수 있게 한다.
제4도에는 구멍이 안난 평판형 스파저(11)와 원형, 삼각형, 사각형 또는 이들의 혼합형의 구멍(12)이 천공된 평판형 스파저(13)가 도시되어 있다. 상기 구멍이 천공된 스파저(13)는 천공된 구멍으로 증기를 일부제팅시켜 노심보충수탱크에 알맞게 선택하여 사용된다.
상기와 같이 구성된 본 발명으로부터 기대되는 효과는 다음과 같다.
(1) 노심보충수탱크내의 급격한 응축현상을 억제한다. 그에 따라 응축현상이 억제되면 가압기와 노심보충수탱크의 압력균형이 이루어져 노심보충수탱크의 수두에 의한 주입이 용이해진다.
(2) 노심보충수탱크에 대한 증기제팅의 하중을 분산시켜 물표면의 출렁거림을 충분히 감소시키므로 노심보충수탱크의 수위를 정확하게 예측하여 원자로의 노심을 제어할 때 정확한 정보를 제공할 수 있게 한다.
Claims (3)
- 스파저가 설치된 피동형 경수로의 노심보충수탱크에 있어서, 노심보충수탱크(1)의 상부의 내측면에 설치된 스파저지지장치(3)의 다른 일끝에 설치된 스파저(4)를 포함하며, 상기 노심보충수탱크(1)의 상부의 외측면에는 가압기압력 균형관(2)이 연결되어 있으며 상기 노심보충수탱크(1)의 하부의 외측면에는 주입관(5)이 설치되어 있으며, 상기 스파저(4)는 평판형으로 설치된 것을 특징으로 하는 노심보충수탱크(1).
- 제1항에 있어서, 스파저형태는 둥근 평판과 둥근 평판에 일정한 간격으로 구멍을 뚫은 것이 있고, 구멍의 형태는 원형, 삼각형, 사각형, 그리고 이들의 혼합형인 것을 특징으로 하는 노심보충수탱크.
- 제1항에 있어서, 스파저(4)를 노심보충수탱크(1)에 설치하는 방법은 노심보충수탱크(1)와 가압기 압력 균형관(2)이 연결된 부위의 주위에 네 개의 볼트 구멍을 뚫어 적당한 0.5M의 거리에 평판형의 스파저(4)를 설치한 것을 특징으로 하는 노심보충수탱크.
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- 1993-09-25 KR KR1019930019730A patent/KR0127036B1/ko not_active IP Right Cessation
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