KR100837688B1 - 일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측가열 운전 방법 - Google Patents

일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측가열 운전 방법 Download PDF

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윤주현
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Abstract

본 발명은 일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관류형 증기발생기가 장착된 일체형원자로에 있어서, 증기발생기 출력단 측에 연결된 주증기라인으로부터 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 바로 연결되는 보조증기라인을 설치하고, 보조증기라인 상에 피동형 기동냉각기를 구비하여 증기발생기로부터 공급되는 과열 증기에 이차급수펌프에 의해 증기발생기 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합하여 복수기로 공급해 줌으로써, 가열 운전 중 이차급수펌프의 제어를 통한 이차 급수의 유량 조절만으로 이차측의 증기압과 복수기로 유입되는 증기의 건도를 안정적으로 제어할 수 있는 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 일체형원자로의 기동 냉각 시스템은, 증기발생기와 터빈을 연결하는 주증기라인에서 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 연결됨으로써, 상기 증기발생기로부터 발생되는 증기를 복수기로 바로 공급해주는 보조증기라인과; 이차급수펌프와 상기 증기발생기를 연결하여 상기 증기발생기로 이차 급수를 공급하는 급수라인으로부터 분기되는 급수분기관과; 상기 보조증기라인의 관로상에 구비되되, 상기 급수분기관과 연결되어 상기 보조증기라인을 통해 유입되는 과열 증기에 상기 급수분기관을 통해 공급되는 급수를 혼합하여 상기 복수기로 공급해주는 피동형 기동냉각기를 포함하여 구성되는 점을 특징으로 한다.
가열 운전, 이차측 압력, 건도, 관류형 증기발생기, 피동형 기동냉각기

Description

일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법{A startup cooling system for an integral reactor and the heatup operation method of the secondary coolant system using the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기동 냉각 시스템이 구비된 일체형원자로의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 피동형 기동냉각기의 상세 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이차 냉각 계통의 가열 운전 방법 적용시 이차측 압력 거동 및 건도 변화를 PZRTR 코드로 해석한 결과를 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 가압기 2 : 냉각재펌프
3 : 노심 10 : 증기발생기
11 : 주증기라인 12 : 급수라인
13 : 보조증기라인 14 : 급수분기관
21 : 제1밸브 22 : 제2밸브
23 : 제3밸브 100 : 피동형 기동냉각기
110 : 벤튜리부 120 : 급수유입구
본 발명은 일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관류형 증기발생기가 장착된 일체형원자로에 있어서, 증기발생기 출력단 측에 연결된 주증기라인으로부터 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 바로 연결되는 보조증기라인을 설치하고, 보조증기라인 상에 피동형 기동냉각기를 구비하여 증기발생기로부터 공급되는 과열 증기에 이차급수펌프에 의해 증기발생기 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합하여 복수기로 공급해 줌으로써, 가열 운전 중 이차급수펌프의 제어를 통한 이차 급수의 유량 조절만으로 이차측의 증기압과 복수기로 유입되는 증기의 건도를 안정적으로 제어할 수 있는 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법에 관한 것이다.
일체형 원자로는 가압기, 냉각재 펌프, 증기발생기 등의 주요 기기가 하나의 용기 내에 일체형으로 포함되어 있는 원자로로서, 대형 연결 배관이 없기 때문에 대형 냉각재 상실사고의 가능성을 근원적으로 배제하고, 냉각수량이 상대적으로 많아 안전성이 증대된 신개념의 원자로이다.
기존의 상용 가압경수로는 대부분 분리형으로서 원자로 용기 외부에 위치하는 재순환형 U 튜브 증기발생기가 많이 사용되는 반면, 증기발생기가 원자로 용기 내에 내장되는 일체형 원자로에서는 크기가 작고 원자로 내부 공간에 장착되기에 용이한 형태의 관류형 증기발생기(once-through steam generator)가 많이 사용된 다.
관류형 증기발생기는 원자로 용기와 노심지지배럴 사이의 환형 공간에 다수 배치되는 원통형의 카세트로 구성되며, 하나의 카세트는 다시 수십 개의 전열관으로 이루어지는 다수의 모듈로 구성된다.
이러한 관류형 증기발생기를 사용하는 일체형 원자로에서는 본격적인 출력운전 이전에 수행되는 가열 운전시에 전형적으로 두 개의 운전점, 즉 복수기(condensor) 진공 운전 개시점과 증기 압력 제어 개시점을 지나도록 설계된다.
여기서, 복수기 진공 운전 개시점은 가열 운전의 초기 단계에 복수기의 효율을 적정 수준으로 상승시키기 위하여, 복수기 내로 유입되는 증기에 포함된 다량의 공기를 대기로 배출시킴으로써 복수기 내부의 진공도를 높여주기 시작하는 시점이다. 한편, 증기 압력 제어 개시점은 복수기 진공 운전 개시점 이후에 저출력 터빈 운전 등이 가능하도록 증기발생기로부터 유출되는 증기의 압력(이하, 이차측 증기 압력이라 칭함)을 일정하게 유지하기 위한 압력 제어를 시작하는 시점이다.
가열 운전 모드에서는 이차 냉각 계통을 순환하는 이차 냉각수가 저유량으로 유지되는데, 이와 같이 이차 냉각수가 저유량으로 유지되는 상태에서 일차 냉각 계통에 핵적 불안정성을 야기하지 않으면서 상기 두 개의 운전점을 안정적으로 지나도록 압력, 건도(steam quality) 등과 같은 이차측 변수를 제어하는 것은 상당히 어려운 문제이며, 이차측 변수 제어에 실패하여 이차 냉각 계통이 정상적으로 작동하지 않는 경우 노심(reactor core) 냉각이 적절히 이루어지지 않아 노심 손상으로 인한 중대사고가 발생할 위험성이 커지게 된다.
일반적으로 원자력 발전을 비롯한 보일러 산업계에서는 이차측 압력을 제어하기 위해 증기압력 제어밸브의 개도 조절 방식을 많이 이용하고 있다. 그러나 증기압력 제어밸브는 충분한 유량이 확보되어야만 정상적인 작동이 가능하므로, 관류형 증기발생기를 사용하는 일체형 원자로에 적용되는 경우 저유량 특성을 가지는 가열 운전 모드에서 증기 압력을 정확히 제어하기 어렵다는 문제가 있다.
또한, 대략 3시간 이상 동안 장시간 수행되는 가열 운전시에 증기발생기에서 공급되는 증기가 터빈을 바이패스(bypass)하여 바로 복수기로 입력되도록 이차측 냉각 계통을 운전하게 되면, 증기발생기로부터 발생한 건도 1 이상의 과열 증기(overheated steam)가 터빈 가동에 의한 에너지 손실 없이 바로 복수기로 덤프되기 때문에 복수기의 부하가 증가하여 응축률이 저하되고, 심할 경우 정상적인 가열 운전이 불가능한 정도로 응축량이 적어지게 되어 이의 해결을 위해 시스템 가동을 일시 중지해야 하는 상황이 발생할 수도 있다. 따라서, 증기발생기에서 열교환을 통해 발생한 과열 증기가 복수기로 유입되기 전에 그 건도를 제어하여 건도 1 이하인 습증기가 되도록 함으로써, 복수기의 응축률을 향상시킬 수 있는 보다 개선된 운전 방법이 요구된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 관류형 증기발생기가 장착된 일체형원자로에 있어서, 증기발생기 출력단 측에 연결된 주증기라인으로부터 분기되어 복수기로 바로 연결되는 보조증기라인을 설치하고, 보조증기라인 상에 피동형 기동냉각기를 구비하여 증기발생기로부 터 공급되는 과열 증기에 이차급수펌프에 의해 증기발생기 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합하여 복수기로 공급해 줌으로써, 가열 운전 중 이차급수펌프의 제어를 통한 급수 유량 조절만으로 이차측의 증기압과 복수기로 유입되는 증기의 건도를 안정적으로 제어할 수 있고, 이에 따라 복수기 진공 운전 개시점과 증기 압력 제어 개시점을 만족시키는 동시에, 복수기의 응축 기능을 안정적으로 유지시킬 수 있는 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 증기발생기와 터빈을 연결하는 주증기라인에서 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 연결됨으로써, 상기 증기발생기로부터 발생되는 증기를 복수기로 바로 공급해주는 보조증기라인과; 이차급수펌프와 상기 증기발생기를 연결하여 상기 증기발생기로 이차 급수를 공급하는 급수라인으로부터 분기되는 급수분기관과; 상기 보조증기라인의 관로상에 구비되되, 상기 급수분기관과 연결되어 상기 보조증기라인을 통해 유입되는 과열 증기에 상기 급수분기관을 통해 공급되는 급수를 혼합하여 상기 복수기로 공급해주는 피동형 기동냉각기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 기동 냉각 시스템을 제공한다.
또한 본 발명은, 증기발생기 출력단 측에 연결된 주증기라인으로부터 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 바로 연결되는 보조증기라인을 설치하고, 상기 보조증기라인의 관로상에 피동형 기동냉각기를 구비하되, 증기발생기로 이차 급수를 공급하는 급수라인으로부터 분기되어 상기 피동형 기동냉각기에 연결되는 급수분기관을 설치하여, 상기 보조증기라인을 따라 증기발생기로부터 공급되는 과열 증기에 이차급수펌프에 의해 증기발생기 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합하여 복수기로 공급해 줌으로써, 복수기로 유입되는 증기의 건도를 제어하는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 이차측 가열 운전 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기동 냉각 시스템이 구비된 일체형원자로의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명이 적용되는 일체형원자로는 관류형 증기발생기가 장착된 가압경수로(Pressurized Water Reactor, PWR)로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 가압기(1), 냉각재펌프(2), 증기발생기(10) 등의 주요 기기가 하나의 원자로 용기 내에 일체형으로 포함되어 있다. 여기서, 증기발생기(10)는 원자로 용기(4)와 노심지지배럴(5) 사이의 환형 공간에 배치되는 다수의 카세트로 구성되며, 각 카세트는 내부 공간에 배치된 수십 개의 전열관으로 이루어지는 다수의 모듈로 구성된다.
상기 증기발생기(10)가 구비된 일체형원자로는 일차 및 이차 냉각 계통에 의해 원자력 발전을 위해 터빈을 돌려주는 증기를 생성하게 되는데, 먼저 일차 냉각 계통은 노심(3), 가압기(1), 증기발생기(10) 및 냉각재펌프(2)로 구성되어 노심에서의 반응열을 흡수하는 일차 냉각수(냉각재)를 순환시킨다. 여기서, 일차 냉각수는 노심(3) 내부를 순환하면서 핵분열반응에 수반되는 반응열을 흡수하여 고온 상 태가 되며, 증기발생기(10)의 내부를 통과하면서 전열관 내부를 흐르는 이차 냉각수와의 열교환을 통해 냉각된 후, 냉각재펌프(2)에 의해 노심 측으로 재공급된다.
한편, 이차 냉각 계통은 증기발생기(10)와, 원자로 용기 외부에 구비되는 터빈, 복수기 및 이차급수펌프로 구성되어 이차 냉각수를 순환시킨다. 여기서, 증기발생기(10)의 출력단에서부터 터빈 및 복수기까지는 주증기라인(11)이 연결되어 일차 냉각수와의 열교환을 통해 증기 상태로 변환된 이차 냉각수를 수송하며, 복수기로부터 이차급수펌프를 지나 증기발생기(10)의 입력단까지는 급수라인(12)이 연결되어 복수기에서 물로 응축된 이차 냉각수를 수송한다. 따라서, 이차 냉각수는 급수라인(12)을 통해 증기발생기(10)의 내부 전열관으로 유입되어 일차 냉각수와의 열교환을 통해 고온의 과열 증기로 변환되고, 주증기라인(11)을 통해 터빈으로 공급되어 팽창하면서 터빈을 회전시키게 되며, 복수기로 유입되어 응축 과정을 거쳐 다시 물로 변환된 후 이차급수펌프에 의해 증기발생기(10)의 급수라인(12)으로 재공급된다.
본 발명의 일실시예에 따른 기동 냉각 시스템은 증기발생기(10)에서 공급되는 증기가, 운전 조건에 따라 터빈을 거치지 않고 복수기로 바로 유입될 수 있도록, 증기발생기(10)의 출력단 측에서 상기 이차 냉각 계통의 주증기라인(11)으로부터 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 연결되는 보조증기라인(13)과, 이차급수펌프와 증기발생기(10) 사이에서 급수라인(12)로부터 분기되는 급수분기관(14)과, 보조증기라인(13)의 관로상에 구비되고 급수분기관(14)과 연결되어, 증기발생기(10)로부터 공급되는 과열 증기에 복수기로부터 이차급수펌프를 지나 증기발생 기(10) 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합함으로써 습증기 상태로 만들어주는 피동형 기동냉각기(100)를 포함하여 구성된다. 또한, 주증기라인(11) 상에는 증기발생기(10)로부터 터빈 측으로의 증기 유입을 단속하는 제1밸브(21)가 구비되고, 보조증기라인(13) 상에는 증기발생기(10)로부터 복수기로의 증기 유입을 단속하는 제2밸브(22)가 구비되며, 급수분기관(14) 상에는 이차급수펌프로부터 피동형 기동냉각기(100) 측으로의 이차 급수 유입을 단속하는 제3밸브(23)가 구비된다.
도 2는 도 1에 도시된 피동형 기동냉각기의 상세 구조를 나타내는 단면도이다.
상기 피동형 기동냉각기(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 보조증기라인(13) 상에 구비되는 중공관으로서, 양단 사이에 벤튜리부(110)가 형성되고, 벤튜리부(110)의 일측에는 급수분기관(14)과 연결되는 급수유입구(120)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 피동형 기동냉각기(100)는 증기발생기(10)로부터 입력단으로 유입되는 과열 증기가 유동 단면적이 감소된 벤튜리부(110)를 지나면서 유동 속도가 급격히 증가하게 되는데, 유체의 속도가 빠른 곳의 압력은 유체의 속도가 느린 곳의 압력보다 작아진다는 베르누이(bernoulli) 정리에 따라, 벤튜리부(110)의 내부에서 압력이 감소하고 벤튜리부(110)를 지나면서 다시 상승하게 됨을 알 수 있다.
한편, 피동형 기동냉각기(100)의 내부를 흐르는 유체는 벤튜리부(110)를 통과하는 과정에서 마찰이나 와류로 인한 손실 때문에 압력 강하가 발생하는 교축(Throttling) 과정을 겪게 되므로, 피동형 기동냉각기(100)는 그 내부를 흐르는 유체에 대하여 유량에 비례하는 유동 저항을 가지는 것으로 해석할 수 있다. 이로 인해 피동형 기동냉각기(100)의 입력단과 출력단 사이에는 유량에 비례하는 유동 저항에 의해 압력차가 발생하게 된다.
여기서, 피동형 기동냉각기(100)의 출력단은 보조증기라인(13)을 통해 복수기와 연결되어 있으며, 피동형 기동냉각기(100)의 출력단과 복수기 사이의 관로 저항에 의한 압력 손실을 무시하면 피동형 기동냉각기(100)의 출력단 압력은 복수기의 압력과 거의 같은 대기압으로 고정되므로, 결과적으로 피동형 기동냉각기(100)의 유동 저항에 의해 발생하는 양단 사이의 압력 강하 효과로 인해 입력단 측의 증기압, 즉 증기발생기(10)의 출력단 측 증기압(이차측 증기 압력)을 제어하는 기능을 하게 된다.
또한, 이차급수펌프에 의해 가압된 급수라인(12)의 내부 압력과 벤튜리부(110)의 내부 압력 차이에 의해 이차급수펌프로부터 증기발생기(10)의 입력단 측으로 공급되는 급수의 일부가 급수분기관(14)과 급수유입구(120)를 거쳐 벤튜리부(110) 내부로 분출되며, 분출된 급수와 벤튜리부(110) 내부 통로를 흐르는 과열 증기가 혼합되어 습증기 상태로 변환된 후, 출력단으로 배출되므로 복수기로 유입되는 증기의 건도를 제어할 수 있게 된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 피동형 기동냉각기(100)를 이용한 이차 냉각 계통의 가열 운전 방법에 대하여 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 이차 냉각 계통의 가열 운전은 두 개의 운전점, 즉 복수기 진공 운전 개시점과 증기 압력 제어 개시점을 지나게 되는데, 본 실시예에서는 각 운전점에서 원자로 냉각재의 온도 및 이차측 증기압에 대한 조건을 아래의 표 1과 같이 설정하기로 한다.
운전점 온도(℃) 압력(MPa)
복수기 진공 운전 개시점 180 0.8
증기 압력 제어 개시점 210 1.6
이차 냉각 계통의 가열 운전이 개시되면 제1밸브(21)를 폐쇄하고 제2 및 제3밸브(22, 23)를 개방하여, 증기발생기(10)에서 발생한 과열 증기가 터빈을 바이패스하여 복수기로 바로 유입되도록 한다.
시간이 경과함에 따라 원자로 냉각재의 온도 및 이차측 증기압이 계속 상승하여 복수기 진공 운전 개시점을 통과한 후 증기 압력 제어 개시점에 도달하게 되면, 이차급수펌프를 제어하여 증기발생기(10) 측으로의 급수 유량을 일정량 증가시킨다.
이때, 증기발생기(10)에서 발생한 과열 증기는 보조증기라인(13)을 따라 피동형 기동냉각기(100)를 통과하여 대기압 상태의 복수기 내부로 유입되므로, 피동형 기동냉각기(100)의 유동 저항에 따른 압력 제어 기능에 의해 피동형 기동냉각기(100) 입력단의 이차측 증기압이 거의 일정하게 유지되며, 급수분기관(14)을 통해 피동형 기동냉각기(100)의 벤튜리부(110) 내부로 흡입되는 급수와 피동형 기동냉각기(100) 내부를 유동하는 과열 증기가 혼합되어 복수기로 유입되는 증기의 건도가 1 이하의 값으로 조절된다.
이하, 증기 압력 제어 개시점 이후에 복수기로 유입되는 증기의 건도에 대한 수식을 유도하여 복수기 유입 증기 건도가 일정하게 제어되는지 살펴보기로 한다.
피동형 기동냉각기(100) 내부에서의 에너지 손실을 무시하면, 에너지 보존 법칙에 따라 피동형 기동냉각기(100)에 유입되는 에너지와 유출되는 에너지는 동일한 값을 가지므로 아래의 수학식 1을 얻을 수 있다.
Figure 112007017022980-pat00001
(여기서, mS : 유입 증기의 유량, hS : 유입 증기의 엔탈피, mF : 유입 급수의 유량, hF : 유입 급수의 엔탈피, hM : 유출 증기의 엔탈피)
급수유입구(120)를 통해 유입되는 급수의 유량(mF)이 증기발생기(10) 측으로부터 유입되는 증기의 유량(mS)과 동일하다고 가정하면, 상기 수학식 1로부터 아래의 수학식 2를 얻을 수 있다.
Figure 112007017022980-pat00002
유입된 급수와 혼합되어 피동형 기동냉각기(100)에서 출력되는 증기의 건도(XM)는 아래의 수학식 3으로 표현된다.
Figure 112007017022980-pat00003
(여기서, hlv : 잠열(latent heat), hl : 포화수 엔탈피)
상기 수학식 3에 수학식 2를 대입하면 아래의 수학식 4를 얻을 수 있으며, 급수라인(12)을 흐르는 급수의 온도를 50 ℃로 가정하면 수학식 4로부터 피동형 기동냉각기(100)에서 출력되는 습증기의 건도를 얻을 수 있다. 단, 증기발생기(10)로부터 피동형 기동냉각기(100)로 유입되는 과열 증기의 온도는 원자로 냉각재의 온도와 동일하다고 가정한다.
Figure 112007017022980-pat00004
(여기서,
hS = 2.8·106 J/kg at 210 ℃ and 1.6 MPa,
hF = 0.21·106 J/kg at 50 ℃ and 1.6 MPa,
hlv = 1.93·106 J/kg at 1.6 MPa,
hl = 0.86·106 J/kg at 1.6 MPa)
따라서, 본 발명에 따른 피동형 기동냉각기(100)를 이용하여 이차 냉각 계통을 가열 운전하면 증기 압력 제어 개시점 이후에 복수기로 유입되는 증기의 건도를 약 0.33 정도의 일정한 값으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 이차 냉각 계통의 가열 운전 방법 적용시 이차측 압력 거동 및 건도 변화를 PZRTR 코드로 해석한 결과를 나타내는 그래프로서, 가열 시간에 따른 이차측 압력 거동 및 건도 변화를 보여주고 있다.
이하, 본 발명에 따른 이차 냉각 계통의 가열 운전 방법을 일체형 원자로 가열/냉각 성능 해석 코드인 PZRTR에 적용한 결과에 대하여 설명하기로 한다.
여기서, 벤튜리부(110) 내부로 흡입되는 급수의 유량은 증기발생기(10)로부터 공급되는 증기 유량에 비례한다고 가정하였으며, PZRTR의 주요 변수를 아래의 표 2와 같이 설정하여 해석하였다.
변수이름 설명 수치
기동냉각기 자료 SIN 기동 냉각기 입출력단 내부 면적 0.0009 m2
ZSU 벤튜리부 길이 0.1 m
ZETA 벤튜리부 유동저항계수(K) 13.19
P2SCD 기동 냉각기 출력단 압력 0.1 MPa
C 급수 유량 비례상수 1
이차측 운전 변수 F1 초기 급수 유량 2.5%
F2 증기 압력 제어 시점 급수 유량 5%
P2 목표 제어 증기압 1.6 MPa
여기서, 초기 급수 유량(F1)과 증기 압력 제어 시점 급수 유량(F2)의 수치는 출력 운전시의 급수 유량에 대한 백분율을 나타낸다.
도 3을 살펴보면, 이차측 증기 압력은 가열 운전 중 냉각재 온도가 180 ℃, 이차측 증기 압력이 0.8 MPa이 되는 복수기 진공 운전 개시점(약 2800초)에 도달한 이후부터 거의 일정하게 유지되다가, 냉각재 온도가 210 ℃, 이차측 증기 압력이 1.6 MPa이 되는 증기 압력 제어 개시점(약 4000초)에서 급수 유량 증가에 의해 목표 압력인 1.6 MPa 로 급상승하고, 그 이후부터는 목표 압력인 1.6 MPa에 근접하여 거의 일정한 값으로 제어되는 것을 알 수 있다.
또한, 복수기 유입 증기의 건도 역시 증기 압력 제어 개시점 이후 약 0.33 ~ 0.35 부근의 값으로 유지됨을 알 수 있다. 여기서, PZRTR을 통해 해석된, 급수 유량 증가에 의한 증기 압력 제어 개시 후의 복수기 유입 증기 건도는 상기 수학식 4에 의해 산출된 건도와 거의 비슷한 값을 보임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 일체형원자로의 기동 냉각 시스템 및 이를 이용한 이차측 가열 운전 방법은, 벤튜리 타입의 피동형 기동냉각기를 이용하여 가열 운전 중 이차측 증기압과 복수기 유입 증기 건도를 간편하게 제어할 수 있고, 이로 인해 안정적인 저출력 터빈 운전이 가능한 동시에 안전도가 대폭 향상된 가열 운전을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 일체형원자로에서 이차 냉각 계통을 가열 운전 하는 동안 이차측의 증기압 및 복수기로 유입되는 증기의 건도를 제어하기 위한 기동 냉각 시스템에 있어서,
    증기발생기(10)와 터빈을 연결하는 주증기라인(11)에서 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 연결됨으로써, 상기 증기발생기(10)로부터 발생되는 증기를 복수기로 바로 공급해주는 보조증기라인(13)과;
    이차급수펌프와 상기 증기발생기(10)를 연결하여 상기 증기발생기(10)로 이차 급수를 공급하는 급수라인(12)으로부터 분기되는 급수분기관(14)과;
    상기 보조증기라인(13)의 관로상에 구비되되, 상기 급수분기관(14)과 연결되어 상기 보조증기라인(13)을 통해 유입되는 과열 증기에 상기 급수분기관(14)을 통해 공급되는 급수를 혼합하여 상기 복수기로 공급해주는 피동형 기동냉각기(100);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 기동 냉각 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 피동형 기동냉각기(100)는,
    양단 사이에 벤튜리부(110)가 형성되어 있는 중공관으로 구성되며,
    상기 벤튜리부(110)의 일측에는,
    상기 급수분기관(14)과 연결되는 급수유입구(120)가 형성되어 있는 것을 특 징으로 하는 일체형원자로의 기동 냉각 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기동 냉각 시스템은,
    상기 주증기라인(11) 상에 구비되어 상기 증기발생기(10)로부터 상기 터빈 측으로의 증기 유입을 단속하는 제1밸브(21)와;
    상기 보조증기라인(13) 상에 구비되어 상기 증기발생기(10)로부터 상기 복수기로의 증기 유입을 단속하는 제2밸브(22); 및
    상기 급수분기관(14) 상에 구비되어 상기 이차급수펌프로부터 상기 피동형 기동냉각기(100) 측으로의 이차 급수 유입을 단속하는 제3밸브(23);
    가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 기동 냉각 시스템.
  4. 일체형원자로 이차 냉각 계통의 가열 운전 방법에 있어서,
    증기발생기 출력단 측에 연결된 주증기라인으로부터 분기되어 터빈을 바이패스하여 복수기로 바로 연결되는 보조증기라인을 설치하고, 상기 보조증기라인의 관로상에 피동형 기동냉각기를 구비하되, 증기발생기로 이차 급수를 공급하는 급수라인으로부터 분기되어 상기 피동형 기동냉각기에 연결되는 급수분기관을 설치하여,
    상기 보조증기라인을 따라 증기발생기로부터 공급되는 과열 증기에 이차급수펌프에 의해 증기발생기 측으로 공급되는 과냉각 급수 중의 일부를 혼합하여 복수기로 공급해 줌으로써, 복수기로 유입되는 증기의 건도를 제어하는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 이차측 가열 운전 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피동형 기동냉각기를 양단 사이에 벤튜리부가 형성된 중공관 형태로 구성하고, 상기 벤튜리부의 일측에 상기 급수분기관과 연결되는 급수유입구를 형성하여,
    가열 운전 중 이차급수펌프의 제어를 통한 이차 급수에 대한 유량을 조절함으로써, 이차측의 증기압 및 복수기로 유입되는 증기의 건도를 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 일체형원자로의 이차측 가열 운전 방법.
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