KR100810964B1 - 원자로 플랜트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열원 주위에 배열된 적어도 하나, 바람직하게 다수의 냉각재 챔버를 포함하는 냉각 시스템, 일반적으로 원자로를 제공한다. 냉각 입구 파이프는 높은 레벨의 냉각재 챔버 또는 각각에 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버내 낮은 레벨에 위치한 방출 단부로 아래쪽으로 연장된다. 적어도 하나의 반-사이펀 블리드 개구가 냉각재 챔버내 가장 높은 레벨에 위치한 냉각재 파이프의 일부에 제공된다.

Description

원자로 플랜트{NUCLEAR REACTOR PLANT}

본 발명은 원자로 플랜트에 관한 것이다. 또한, 원자로 플랜트의 작동방법 및 건설방법에 관한 것이다. 또한, 냉각 시스템에 관한 것이다.

원자로 플랜트에서, 이용은 종종 원자로와 그것이 설치되어 있는 공동을 냉각시키기 위해서, 억제된 탈염수와 같은 액체 냉각재로 이루어진다. 대표적으로, 이용은 적어도 일부의 원자로 주위에 배열된, 하나 이상의 냉각재 챔버, 및 냉각재를 냉각재 챔버안으로 통과하여 퍼올리기 위한 펌프 수단을 포함하는 밀폐된 루프 냉각 시스템으로 이루어진다. 냉각재 입구는 일반적으로 낮은 레벨의 냉각재 챔버로 인도되고 냉각재 출구는 높은 레벨의 냉각재 챔버에서 인도된다.

이러한 배열이 갖는 문제점은 만약에 입구 파이프에 갈라진 틈이 생기면 냉각재가 냉각재 챔버에서 배출될 것이며 그것은 잠재적으로 위험한 상황을 가져올 수 있다. .

본 발명의 목적은 본 발명자들이 이러한 문제를 적어도 완화시킬 수단을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 하기:

열원;

상기 열원에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버;

높은 레벨에서 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버내 낮은 레벨의 방출 단부로 아래쪽으로 연장되어 있는 냉각재 입구 파이프; 및

높은 레벨의 냉각재 챔버에서 인도되는 출구를 포함하는 원자로 플랜트가 제공된다.

원자로 플랜트는 열원 주위에 배열된 다수의 냉각재 챔버를 포함하고, 냉각재 챔버 중 적어도 일부는 각각 높은 레벨의 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버내 낮은 레벨의 방출 단부로 아래쪽으로 연장되어 있는 입구 파이프를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에서, 열원은 원자로이다. 바람직하게, 원자로는 페블 베드 리액터(Pebble Bed Reactor)로 알려진 타입의 고온 기체-냉각 원자로일 수 있으며, 여기서, 다수의 일반적으로 구형의 연료 요소를 포함하는 연료가 이용된다. 연료 요소는 세라믹 매트릭스속에 핵분열성 물질의 구를 포함하거나, 세라믹 물질에서 캡슐에 싸여질 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 기체 냉각재, 예를 들어, 헬륨이 원자로를 통해서 공급되고 액체 냉각재가 냉각재 챔버 또는 각각의 냉각재 챔버를 통해서 공급된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 열원은 사용후 연료 저장 설비이다.

플랜트는 예를 들어, 냉각재 챔버 외부의 입구 파이프에서 생기는 갈라진 틈의 결과로서, 냉각재가 냉각재 챔버로부터 빨아들여질 위험을 줄이기 위한 반-사이펀(anti-siphon) 수단을 포함할 수 있다.

반-사이펀 수단은 일반적으로 그것의 가장 높은 지점에서, 입구 파이프안에 설치된 반-사이펀 밸브를 포함할 수 있다.

대신에, 또는 부가적으로, 반-사이펀 수단은 방출 단부에서 떨어진 위치에서 냉각재 챔버안에 놓인 냉각재 입구 파이프 부분에 제공된 적어도 하나의 반-사이펀 블리드 개구를 포함할 수 있으며, 상기 방출 단부에 의해서 냉각재 입구 파이프와 냉각재 챔버는 유체적으로 연결되거나 연결될 수 있다.

바람직하게, 다수의 반-사이펀 블리드 개구는 냉각재 챔버내 가장 높은 레벨에 위치한 냉각재 입구 파이프 부분에 제공된다.

반-사이펀 블리드 개구는 파이프내의 충분히 작은 치수의 구멍 형태이므로, 보통 사용시, 그것을 통과해서 냉각재 챔버로 흐르는 소량의 냉각재는 냉각 시스템에 해로운 영향을 주지 않거나 거의 주지 않을 것이며, 충분히 커서 냉각재 챔버로부터 빨아들여지는 냉각재의 경우에, 냉각재 챔버내 냉각재 레벨이 구멍, 충분한 기체, 일반적으로 공기의 레벨 이하로 떨어질 때, 냉각재 챔버에서 냉각재 입구 파이프로 끌어당겨져 진공을 깨고 사이포닝(siphoning)을 중단할 것이다.

반-사이펀 블리드 개구는 냉각재 입구 파이프에 있는 구멍 형태일 수 있으며, 그것은 냉각재 입구 파이프 단면적의 1% 내지 10%의 결합 면적을 가질 것이다.

100㎜의 호칭지름(nominal diameter)을 갖는 입구 파이프에, 일반적으로 4 내지 8개의 반-사이펀 블리드 개구가 제공될 것이다. 블리드 개구는 일반적으로 원형이고 5 내지 10㎜의 지름을 가질 것이다.

플랜트는 일반적으로 펌프, 냉각재 입구 파이프 또는 각각에 연결된 출구를 포함한다. 펌프와 냉각재 챔버 또는 각각은 일반적으로 밀폐된 루프 냉각 시스템의 일부를 형성한다.

본 발명은 열원과 열원에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버를 갖는 원자로 플랜트의 작동방법으로 확장되며, 그러한 방법은

높은 레벨의 냉각재 챔버에 들어가서 낮은 레벨의 냉각재 챔버로 냉각재를 방출하도록 냉각재 챔버를 통해서 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프를 통해서 냉각재 챔버에 냉각재를 공급하는 단계; 및

높은 레벨의 냉각재 챔버에서 냉각재를 제거하는 단계를 포함한다.

방법은 냉각재 입구 파이프를 통해서 냉각재 챔버에서 빨아들여져서 냉각재 챔버에서 냉각재가 배출되는 것을 막는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 냉각재가 냉각재 입구 파이프를 통해서 냉각재 챔버에서 빨아들여지는 경우에, 사이포닝을 멈추기 위해서 기체를 냉각재 입구 파이프로 블리딩하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 냉각재 챔버내 액체 냉각재의 레벨이 적어도 하나의 블리드 개구 레벨 이하로 떨어질 때 냉각재 입구 파이프내 적어도 하나의 블리드 개구를 통해서 냉각재 챔버에서 냉각재 입구 파이프로 기체를 블리딩하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 원자로 공동 및 원자로 공동에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버를 갖는 원자로 플랜트의 건설방법으로 확장되며, 그러한 방법은 높은 레벨의 적어도 하나의 냉각재 챔버로 인도되고 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버의 낮은 레벨의 방출 위치로 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프를 제공하는 단계를 포함한다.

방법은 원자로 공동 주위에 다수의 냉각재 챔버를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 입구 파이프내 반-사이펀 수단을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일차적인 적용은 원자로 플랜트에 관한 것이나, 설명된 냉각 시스템은 다른 적용을 가질 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은

적어도 하나의 냉각재 챔버;

높은 레벨의 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버내 낮은 레벨에 놓인 방출 단부로 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프; 및

높은 레벨의 냉각재 챔버에서 인도되는 출구를 포함하는 냉각 시스템으로 확장된다.

냉각 시스템은 열원 주위에 배열된 다수의 냉각재 챔버를 포함하고, 적어도 일부의 냉각재 챔버는 각각 높은 레벨의 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버내 낮은 레벨에 위치한 방출 단부로 아래쪽으로 연장된 입구 파이프를 가질 수 있다.

이러한 배열이 갖는 다른 잇점은 만약에 입구 파이프에 갈라진 틈이 생길 경우, 냉각재가 냉각재 챔버에서 단순하게 배출되지는 않을 것이라는 점이다.

본 발명은 예를 들어, 첨부한 도면을 참고로 설명될 것이다.

도 1은 원자로 플랜트용 냉각 시스템의 일부의 도식적인 레이아웃을 나타내고;

도 2는 냉각 시스템의 냉각재 입구 파이프의 일부를 확대하여 나타낸 것이다.

도면에서, 참고번호(10)는 일반적으로 본 발명에 따른 원자로 플랜트의 냉각 시스템의 일부를 말한다. 도시된 실시예에서, 냉각 시스템은 일반적으로 참고번호(11)로 표시되는 원자로 부분을 냉각하는데 이용된다. 그러나, 사용후 연료 저장 시설을 냉각하는데도 이용될 수 있다.

원자로(11)는 콘크리트 외판(미도시)에 규정된 공동에 놓이고 다수의 냉각재 챔버(12)(그러한 것들 중 하나가 도면에 도시되어 있음)에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸여 있다. 각각의 챔버(12)는 일반적으로 파이프 길이 형태의 원통형 벽(13), 벽(13)의 말단을 봉쇄하는 상부(14) 및 바닥(15)에 의해서 규정된다.

냉각 시스템(10)은 흡입관 또는 입구면(18) 및 방출 또는 출구면(20)을 갖는 펌프(16)를 포함한다.

냉각재 입구 파이프(22)는 펌프(16)의 출구(20)에 연결되고 용기의 상부(14)를 통해서 냉각재 챔버(12)의 바닥으로 아래쪽으로 연장되고, 냉각재 챔버(12)의 바닦에서 위로 향하고 있는 방출 단부(24)에서 종결한다. 출구(26)는 높은 레벨에서 용기에서 인도되고 파이프(28) 및 다른 냉각 회로 요소, 일반적으로 참조번호(30)으로 표시되는 요소를 통해서 펌프(16)의 입구(18)에 연결된다.

따라서, 냉각 시스템은 밀폐된 루프 냉각 시스템이다.

도 2에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 구멍(32) 형태의 다수의 반-사이펀 블리드 개구가 냉각재 챔버(12)내에 놓인 냉각재 입구 파이프(22)의 가장 높은 부분에 제공된다.

사용시, 펌프(16)는 냉각재 입구 파이프(22)를 통해서 일반적으로 억제된 탈염수 형태로 냉각재를 퍼올리고, 냉각재는 결합된 냉각재 입구 파이프(22)의 방출 단부(24)를 통해서 낮은 레벨의 냉각재 챔버(12) 각각으로 방출된다.

냉각재는 원자로 및 원자로 공동에서 열을 뽑아내면서 냉각재 챔버(12)를 통과해 위쪽으로 흐르고 가열된 냉각재는 냉각재 챔버(12)에서 파이프(28)를 통해서 흐르고 여기서 냉각되고 재순환된다.

냉각재 입구 파이프(22)내 갈라진 틈 또는 파열의 경우에, 갈라진 틈의 위치에 따라서, 냉각재는 냉각재 챔버(12)에서 냉각재 입구 파이프(22)를 통해서 빨아들여질 가능성이 존재한다. 그러나, 냉각재 챔버(12)내 냉각재의 레벨이 구멍(32)의 레벨 아래로 떨어짐에 따라서, 냉각재 챔버(12)의 공기가 냉각재 입구 파이프(22)로 흐르고 그에 따라 진공이 파괴되어 사이포닝이 중단되어 비교적 높은 레벨의 냉각재가 냉각재 챔버(12)내에 유지될 것임이 확실하다.

그런 다음에 원자로는 필요한 경우에, 일시 중단되고, 예를 들어, 갈라진 틈을 수선하는 것에 의해서 개선 작업이 이루어질 수 있다.

구멍(32)은 일반적으로 보통 이용시, 구멍(32)을 통해서 냉각재 챔버(12)로 누출되는 펌프(16)에 의해서 끌어올려지는 냉각재는 냉각 시스템에 해로운 영향을 주지 않거나 거의 주지 않을 정도의 크기이다. 그러나, 구멍은 진공을 파괴하고 사이포닝 과정을 중단할 만큼 충분한 공기를 냉각재 입구 파이프(22)에 블리드하기에 충분히 크다. 물론, 크기는 의도된 적용에 따라서 변할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 100㎜의 호칭지름을 갖고, 일반적으로 5 내지 10㎜ 지름의 4 내지 8개의 구멍을 갖는 입구 파이프(22)에 제공될 것이라고 생각된다.

원한다면, 반-사이펀 밸브(34)가 입구 파이프(22)에 설치될 수 있다. 반-사이펀 밸브(34)는 일반적으로 가장 높은 지점의 파이프 네트워크에 놓인다. 영향을 받은 파이프내 압력이 대기압 아래로 떨어져서, 공기가 영향을 받은 파이프로 들어가게 되고, 압력이 동등하게 되고 사이포닝 작용이 중단될 때 반-사이펀 밸브가 개방되도록 구성된다.

본 발명자들은 입구 파이프를 높은 레벨에서 냉각재 챕버로 인도함으로써, 냉각재 챔버가 입구 파이프내 갈라진 틈의 결과로 배출될 위험이 감소되고 그에 따라 냉각 시스템을 그것의 일부로 형성하는 원자로 플랜트의 안정성을 실제적으로 강화시킨다고 생각한다. 또한, 블리드 개구(32)와 밸브(34) 형태의 반-사이펀 수단의 제공은 냉각재가 사이포닝의 결과로 냉각재 챔버에서 손실될 위험을 감소시키도록 한다. 본 발명자들은 특히, 반-사이펀 블리드 개구의 제공은 냉각재가 사이포닝의 결과 냉각재 챔버에서 손실되는 위험을 감소시키는 간단하고, 신뢰할 만한 경제적인 방법을 제공할 것이라고 생각한다.

Claims (25)

1. 적어도 하나의 냉각재 챔버;

   상기 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버 안에 위치한 방출 단부로 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프;

   상기 냉각재 챔버에서 인도되는 출구; 및

   상기 냉각재 입구 파이프와 냉각재 챔버가 유체적으로 연결되거나 또는 연결될 수 있는 방출 단부에서 떨어진 위치에 냉각재 챔버에 위치한 냉각재 입구 파이프의 일부에 제공된 적어도 하나의 반-사이펀 블리드 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 열원 주위에 배열된 다수의 냉각재 챔버를 포함하고, 적어도 일부의 냉각재 챔버는 각각 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 냉각재 챔버에 위치한 방출 단부로 아래쪽으로 연장되고 냉각재 챔버 내에 적어도 하나의 반-사이펀 블리드 개구를 갖는 입구 파이프를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
3. 열원; 및

   상기 열원을 냉각시키기 위한 제 1 항 또는 제 2 항의 냉각 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 열원은 원자로인 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 열원은 사용후 연료 저장 시설인 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 입구 파이프에 설치된 반-사이펀 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 냉각재 챔버내 가장 높은 레벨에 위치한, 냉각재 입구 파이프의 일부에 다수의 반-사이펀 블리드 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 반-사이펀 블리드 개구는 냉각재 입구 파이프의 단면적 중 1% 내지 10%의 결합 면적을 갖는 냉각재 입구 파이프에 구멍 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 입구 파이프는 100㎜의 호칭지름을 갖고 4 내지 8의 반-사이펀 블리드 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 블리드 개구는 원형이고 5 내지 10㎜의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 펌프를 포함하고, 펌프의 출구는 냉각재 입구 파이프 또는 각 냉각재 입구 파이프에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 플랜트.
12. 냉각재를 냉각재 챔버로 들어가서 냉각재 챔버를 통해서 방출 단부로 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프를 통해서 냉각재 챔버에 공급하고, 상기 방출 단부에서 냉각재는 입구 파이프가 냉각재 챔버로 들어가는 레벨보다 더 낮은 레벨에서 냉각재 챔버로 방출되는 단계;

    냉각재를 냉각재 입구 파이프의 방출 단부의 레벨 보다 높은 레벨의 냉각재 챔버에서 제거하는 단계; 및

    냉각재 입구 파이프를 통해서 냉각재 챔버에서 빨아들여져서 냉각재 챔버에서 냉각재가 배출되는 것을 억제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 열원에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버를 갖는 원자로 플랜트의 작동방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 냉각재가 냉각재 챔버에서 냉각재 입구 파이프를 통해서 빨아들여지는 경우에, 사이포닝을 중단시키기 위해서 기체를 냉각재 입구 파이프에 블리딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 열원에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버를 갖는 원자로 플랜트의 작동방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 냉각재 챔버내 냉각재의 레벨이 적어도 하나의 블리드 개구의 레벨 이하로 떨어질 때, 기체를 냉각재 챔버에서 냉각재 입구 파이프내 적어도 하나의 블리드 개구를 통해서 냉각재 입구 파이프로 블리딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열원과 열원에 근접하게 놓인 적어도 하나의 냉각재 챔버를 갖는 원자로 플랜트의 작동방법.
15. 원자로 공동 주위에 가까이에 다수의 냉각재 챔버를 제공하는 단계; 및

    적어도 일부의 냉각재 공동 각각에, 상부 또는 근처의 높은 레벨의 냉각재 챔버로 인도되고 냉각재 파이프가 냉각재 챔버로 인도되는 레벨보다 낮은 냉각재 챔버내 레벨의 방출 위치에 냉각재 챔버를 통해서 아래쪽으로 연장된 냉각재 입구 파이프를 제공하고, 각 냉각재 입구 파이프는 냉각재 챔버에 위치한 냉각재 입구 파이프의 일부에 제공된 적어도 하나의 반-사이펀 블리드 개구를 갖는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 공동을 갖는 원자로 플랜트의 건설방법.
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