KR100957053B1 - SAFETY INJECTION TANK WITH anti vortex device for FLUIDIC DEVICE - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가압경수로형 원자로에서 대형저온관파단 사고시 원자로 용기에 신속하게 대량의 비상노심 냉각수를 충수하기 위하여 사용하는 안전주입탱크에서 사고 초기 필요한 대유량과 사고 중 후반기 필요한 저유량을 원활하게 유동 전환을 시켜주는 유량제어기에 관한 기술로써, 보다 자세하게는 유량제어기 상부로 돌출된 대유량 유입용 수직파이프의 최상부 입구에서 발생하는 와류에 의한 조기 질소가스의 혼입방출을 차단하는 와류방지장치를 장착한 유량제어기를 내장한 안전주입탱크 기술에 관한 것으로,The present invention smoothly converts the large flow rate required in the early stage of the accident and the low flow rate required in the second half of the accident in a safety injection tank used to rapidly fill a large amount of emergency core cooling water in the reactor vessel in case of a large cold tube break in a PWR reactor. As a technology related to a flow controller for controlling the flow rate, more specifically, a flow rate device equipped with a vortex prevention device for preventing premature nitrogen gas mixing and discharge due to vortices occurring at the top inlet of a large flow inflow vertical pipe protruding above the flow controller. Safety injection tank technology with a built-in controller,

본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크는,Safety injection tank provided with a vortex preventing device according to the present invention,

안전주입탱크의 내측 하부에 장착되며, 초기 대유량 주입기간과 후기 소유량 주입기간을 갖도록 설계된 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 최상부에서 발생하는 회전 와류를 방지하기 위한 와류방지장치를 장착한 안전주입탱크에 있어서,Installed on the inner lower part of the safety injection tank, and prevents the vortex from occurring at the top of the vertically installed vertical pipe for large flow intake through the flow regulator designed to have an initial large flow rate period and a later low flow rate injection period. In the safety injection tank equipped with the device,

상기 와류방지장치는, 상기 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 유입구와 이격되어 가로방향으로 형성되며, 수직방향으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 수평 상부판; 상기 수평 상부판의 일단으로부터 길이방향으로 연장되어 형성되며, 측면으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 측면 차단판을 포함하여 형성되어, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 외 경과 상기 측면 차단판 사이에 형성된 공간으로 비상노심 냉각수가 유입되는 것을 특징으로 한다.The vortex prevention device includes: a horizontal upper plate spaced apart from an inlet of a vertical flow suction vertical pipe installed vertically through the flow regulator and blocking inflow of emergency core cooling water from a vertical direction; It is formed extending in the longitudinal direction from one end of the horizontal top plate, and comprises a side blocking plate for blocking the inflow of emergency core cooling water from the side, between the outer passage of the large flow rate suction vertical pipe and the side blocking plate Emergency core cooling water is introduced into the space formed in the.

와류차단기, 안전주입탱크, 대유량 수직 파이프, 유량제어기, 질소가스 조기혼입 Vortex breaker, safety injection tank, large flow vertical pipe, flow controller, nitrogen gas premix

Description

와류방지장치를 구비한 안전주입탱크{SAFETY INJECTION TANK WITH anti vortex device for FLUIDIC DEVICE}SAFETY INJECTION TANK WITH anti vortex device for FLUIDIC DEVICE}

본 발명은 가압경수로형 원자로에서 대형저온관파단 사고시 원자로 용기에 신속하게 대량의 비상노심 냉각수를 충수하기 위하여 사용하는 안전주입탱크에서 사고 초기 필요한 대유량과 사고 중 후반기 필요한 저유량을 원활하게 유동 전환을 시켜주는 유량제어기에 관한 기술로써, 보다 자세하게는 유량제어기 상부로 돌출된 대유량 유입용 수직파이프의 입구에서 발생하는 와류에 의한 조기 질소가스의 혼입방출을 차단하는 와류방지장치를 장착한 유량제어기를 내장한 안전주입탱크 기술에 관한 것이다.The present invention smoothly converts the large flow rate required in the early stage of the accident and the low flow rate required in the second half of the accident in a safety injection tank used to rapidly fill a large amount of emergency core cooling water in the reactor vessel in case of a large cold tube break in a PWR reactor. As a technology of a flow controller for controlling the flow rate, more specifically, a flow controller equipped with a vortex prevention device for preventing premature nitrogen gas mixing and release by vortices generated at the inlet of a large flow inflow vertical pipe protruding above the flow controller. It relates to a safety injection tank technology with a built-in.

안전주입탱크는 압력차에 의해 피동적으로 비상노심냉각수가 원자로계통으로 주입되도록 탱크의 상부를 질소가스로 충진시켜 운전한다. 사고시 안전주입탱크의 저장수가 원자로계통으로 주입되면 안전주입탱크 내부의 수위는 점차 강하하여 대유량 수직파이프입구에 도달한다. 이후 소유량으로 유량제어기가 피동전환운전을 하게 되는데, 바람직하게는 자유수면이 대유량 수직파이프 입구에 도달한 이후에도 질소가스가 비상노심 냉각수와 함께 원자로계통으로 혼합 주입되지 않아야 한다.The safety injection tank is operated by filling the upper part of the tank with nitrogen gas so that emergency core cooling water is injected into the reactor system by pressure differential. In case of accident, when the storage water of the safety injection tank is injected into the reactor system, the water level inside the safety injection tank gradually drops to reach the large flow rate vertical pipe inlet. Thereafter, the flow controller is driven by the low flow rate. Preferably, even after free water reaches the inlet of the large flow rate vertical pipe, nitrogen gas should not be mixed and injected into the reactor system together with the emergency core cooling water.

그러나 안전주입탱크의 자유수면에서 유동교란으로 회전 와류가 발생하면 수면이 대유량 수직파이프 입구에 미처 도달하지도 않은 상태에서 질소 가스가 비상노심 냉각수와 함께 혼입되어 원자로계통으로 주입되는 질소가스 조기 혼입 현상이 발생한다. 질소가스가 조기 혼입되면, 원자로계통에서 증기응축을 방해하며, 열수력 해석의 불확도를 증가시켜 바람직하지 않다.However, if the rotating vortex occurs from the free surface of the safety injection tank due to the flow disturbance, the nitrogen gas is mixed with the emergency core cooling water and the nitrogen gas is injected into the reactor system without the water surface reaching the inlet of the large flow vertical pipe. This happens. Premature incorporation of nitrogen gas can interfere with steam condensation in the reactor system and increase the uncertainty in the thermal hydraulic analysis, which is undesirable.

도 1은 종래의 안전주입탱크의 대유량 흡입용 수직파이프의 유입구에서 와류 발생으로 인한 질소가스 조기 혼입을 개념적으로 도시한 도이다.1 is a view conceptually showing the early incorporation of nitrogen gas due to vortex generation in the inlet of the conventional vertical pipe for large flow intake of the safety injection tank.

도 1을 참조하면, 수직파이프 입구의 상부에서 회전 와류가 발생하여 자유수면에서 수직 대유량 파이프 내부로 빨려들어가는 소용돌이가 발생하여, 이 부위로 질소가스가 조기 혼입된다. 이러한 와류가 발생하지 않는다면, 안전주입탱크의 상부에 충진된 질소 가스는 자유수면 위에만 존재하며, 질소 가스의 혼입은 자유수면이 수직파이프 입구보다 더 낮아질 때까지도 발생하지 않는다. Referring to FIG. 1, a swirling vortex occurs in the upper portion of the vertical pipe inlet, and a vortex is sucked into the vertical large flow pipe at the free surface, and nitrogen gas is prematurely introduced into this portion. If such vortices do not occur, the nitrogen gas charged to the top of the safety injection tank is only present on the free surface, and the incorporation of nitrogen gas does not occur until the free surface is lower than the vertical pipe inlet.

상기에 기술한 바와 같은 종래기술에 따른 차세대 안전주입탱크에 관한 예가 대한민국 특허등록번호 제10-0369247호(조봉현 외)와 공개번호 특2001-0076568호(김한곤 외) 및 일본국 특개평4-328494호에 잘 나타나 있다. 그러나, 상기 종래의 기술은 모두 질소가스 조기혼입이 발생하는 구조를 갖고 있다.Examples of next-generation safety injection tanks according to the prior art as described above are described in Korean Patent Registration No. 10-0369247 (Jo Bong-Hyun et al.) And Publication No. 2001-0076568 (Kim Han-gon et al.) And Japanese Patent Laid-Open No. 4-328494. It is well represented in the issue. However, all of the above conventional technologies have a structure in which nitrogen gas premature mixing occurs.

이와 같은 질소가스혼입현상을 차단하기 위한 방법으로 부력판을 이용해 유량제어기의 수직파이프 최상부 입구를 막는 차단기술로, 대한민국 특허공개번호 2005-0009401호 (주인철 외)가 있으나, 안전주입탱크의 고농도 붕산수 속에서 부력을 갖는 재질은 일반적으로 비중이 가벼운 것인데 원전의 수명기간인 40~60년 동안 손상되지 않아야 하는 수명건전성 조건을 만족시키기 어렵다. 또한, 유량조절기가 작동하지 않은 장기간의 대기상태에서 부력판이 고착되어 작동하지 않을 우려가 있으므로 실제 안전주입탱크에 적용하기 어려운 문제점을 갖고 있다.As a method to block the nitrogen gas mixing phenomenon as a blocking technology to block the top inlet of the vertical pipe of the flow controller using a buoyancy plate, there is a Republic of Korea Patent Publication No. 2005-0009401 (Jin Chul et al.), But the high concentration of safety injection tank Buoyant materials in boric water are generally light in weight, and it is difficult to meet the conditions of life-long health, which should not be damaged during the 40-60 years of the nuclear power plant. In addition, since the buoyancy plate is stuck in the long-term standby state in which the flow regulator does not operate, there is a problem that it is difficult to apply to the actual safety injection tank.

상기한 바와 같은 종래의 피동형 유량제어기를 장착한 안전주입탱크는 질소가스의 조기혼입 현상을 발생시켜, 원자로의 대형냉각재상실사고의 해석결과에 매우 큰 불확도를 유발하는 문제점이 있다. 또한, 부력을 이용한 유량제어기 수직파이프 입구차단 방식은 고착의 우려 및 재료 수명의 건전성 측면에서 불확실성이 큰 문제점이 있다.The safety injection tank equipped with the conventional passive flow controller as described above has a problem of causing an early mixing phenomenon of nitrogen gas, causing a very large uncertainty in the analysis results of the large coolant loss accident of the reactor. In addition, the flow controller vertical pipe inlet shut-off method using buoyancy has a large uncertainty in terms of the risk of sticking and the health of the material life.

이상과 같이 종래의 안전주입탱크 유량조절기의 대유량 흡입용 수직파이프의 입구에서 발생하는 와류는 회전 특성이 있고, 와류의 중심축과 수직파이프의 축선이 상호 일치될 때 와류의 강도가 더욱 강해지는 특성이 있다. 와류의 강도가 강해지면 질소가스의 조기혼입 위험성은 더욱 증가한다. 자유수면에서 일단 와류가 발생하면 와류의 세기는 점점 더 증가하여 질소가스가 조기혼입되는 유동 구조로 발 전하므로 원천적으로 와류가 발생하지 않도록 방지해 주어야 한다. 회전형 와류가 발생하지 않도록 하기 위해서는, 자유수면으로부터 대유량 수직파이프의 유입구로 유입되는 유선이 회전하지 않도록 차단하되, 회전형 유선이 파이프의 중심축에 집중되지 않고 넓게 퍼지도록 분포시키면 와류의 강도는 직경에 반비례하여 약화된다. 피동형 안전주입탱크에서는 능동형 개폐식 와류방지장치를 적용할 수 없다. 따라서, 와류방지 장치는 안전주입탱크의 피동형 구동 특성이 훼손되지 않아야 하며, 비개폐식 및 비능동형이여야 한다. 또한, 원전의 수명기간(40~60년)동안 재료 및 수명의 건전성이 보장되어야 한다.As described above, the vortices generated at the inlet of the large flow suction vertical pipe of the conventional safety injection tank flow regulator have rotational characteristics, and the strength of the vortex becomes stronger when the central axis of the vortex and the vertical pipe axis coincide with each other. There is a characteristic. The stronger the vortex, the greater the risk of premature incorporation of nitrogen gas. Once the vortex occurs at the free surface, the vortex's strength increases gradually and develops into a flow structure in which nitrogen gas is premixed. Therefore, vortices should be prevented from occurring at the source. In order to prevent the rotational vortex from occurring, the streamline flowing from the free water surface to the inlet of the large flow vertical pipe is blocked so as not to rotate, but the distribution of the streamlined stream spreads widely without being concentrated on the central axis of the pipe. Is weakened in inverse proportion to diameter. Active driven vortex breakers are not applicable to driven safety injection tanks. Thus, the vortex breaker should not impair the driven drive characteristics of the safety injection tank, and should be non-opening and non-active. In addition, the integrity of the material and its life should be ensured during the lifetime of the plant (40 to 60 years).

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 유량전환비율을 갖는 동시에 안전주입탱크 내부에 충전된 질소 가스의 회전 와류에 의해 조기 혼입되는 현상을 방지할 수 있도록, 유량조절기의 대유량 수직파이프의 상부에 와류방지 장치를 구비한 차세대 안전주입탱크를 제공하고자 함이다.The problem to be solved by the present invention is a vortex in the upper portion of the large flow rate vertical pipe of the flow regulator to have a high flow rate conversion rate and to prevent the premature mixing by the rotational vortex of nitrogen gas charged inside the safety injection tank It is to provide a next-generation safety injection tank with a prevention device.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 안전주입탱크는,Safety injection tank according to the present invention for solving the above problems,

안전주입탱크의 내측 하부에 장착되며, 초기 대유량 주입기간과 후기 소유량 주입기간을 갖도록 설계된 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 최상부에서 발생하는 회전 와류를 방지하기 위한 와류방지장치를 장착한 안전주입탱크에 있어서,Installed on the inner lower part of the safety injection tank, and prevents the vortex from occurring at the top of the vertically installed vertical pipe for large flow intake through the flow regulator designed to have an initial large flow rate period and a later low flow rate injection period. In the safety injection tank equipped with the device,

상기 와류방지장치는, 상기 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 유입구와 이격되어 가로방향으로 형성되며, 수직방향으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 수평 상부판; 상기 수평 상부판의 일단으로부터 길이방향으로 연장되어 형성되며, 측면으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 측면 차단판을 포함하여 형성되어, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 외경과 상기 측면 차단판 사이에 형성된 공간으로 비상노심 냉각수가 유입되는 것을 특징으로 한다.The vortex prevention device includes: a horizontal upper plate spaced apart from an inlet of a vertical flow suction vertical pipe installed vertically through the flow regulator and blocking inflow of emergency core cooling water from a vertical direction; It is formed extending in the longitudinal direction from one end of the horizontal top plate, including a side blocking plate for blocking the inflow of emergency core cooling water from the side, between the outer diameter of the large flow suction vertical pipe and the side blocking plate Emergency core cooling water is introduced into the space formed in the.

또한, 상기 와류방지장치는, 상기 수평 상부판의 하부에 형성되고, 상기 측면 차단판에 의해 종결되며, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 가상의 중심축을 중심으로 방사형으로 형성된 방사형 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vortex preventing device further includes a radial support plate formed below the horizontal top plate, terminated by the side blocking plate, and radially formed about an imaginary central axis of the large flow suction vertical pipe. It is characterized by.

또한, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 가상의 중심축에, 상기 수평 상부판과 이격되어 형성되며 상기 방사형 지지판을 고정하기 위한 지지판 고정대가 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, characterized in that formed on the imaginary central axis of the vertical pipe for large flow rate suction, the support plate holder is formed spaced apart from the horizontal top plate for fixing the radial support plate.

또한, 상기 방사형 지지판은, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 내측 상부에도 형성된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 방사형 지지판의 반경은 상기 대유량 흡입용 수직파이프 외경의 1.5 내지 2.5배의 크기인 것이 바람직하다.In addition, the radial support plate, characterized in that formed on the inner upper portion of the large flow suction vertical pipe. At this time, the radius of the radial support plate is preferably 1.5 to 2.5 times the size of the outer diameter of the large-flow suction vertical pipe.

또한, 상기 수평 상부판 중앙에 홀(hole)을 형성하여 공기 배출부를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, a hole is formed in the center of the horizontal top plate, characterized in that it is provided with an air outlet.

이상과 같은 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크에 의하면,According to the safety injection tank provided with a vortex preventing device according to the present invention as described above,

대형저온관파단 사고시, 비상노심 냉각수의 큰 유량전환 비를 갖으면서도 질소 가스의 조기 혼입을 방지할 수 있는 효과가 있다.In the event of a large low temperature tube break, there is an effect that can prevent the early mixing of nitrogen gas while having a large flow rate conversion ratio of the emergency core cooling water.

또한, 대유량 주입기간에 노심 냉각에 기여하지 못하고 원자로계통 밖으로 방출되는 비상노심 냉각수량을 최소화시켜, 저유량 주입에 사용함으로써 저유량 주입시간을 보다 길게 연장시킬 수 있다.In addition, by minimizing the amount of emergency core cooling water discharged out of the reactor system without contributing to the core cooling during the high flow rate injection period, the low flow rate injection time can be extended longer.

또한, 대형냉각재 상실 사고의 재관수 기간에 저유량 주입시간을 보다 길게 연장시킬 수 있게 됨에 따라, 원자로의 냉각수 수위저하를 방지할 수 있다. 재관수 기간에 냉각수 수위저하를 방지하면, 원자로 노심 온도의 급격한 상승을 방지할 수 있어 원자로의 안전성을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to extend the low flow rate longer in the re-irrigation period of the large coolant loss accident, it is possible to prevent the coolant level of the reactor lowering. When the coolant level is prevented from being lowered during the re-watering period, a sudden increase in the reactor core temperature can be prevented, thereby further improving the safety of the reactor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크를 도시한 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크에서 와류방지장치를 확대한 부분 단면사시도, 도 4는 상기 와류방지장치의 측단면도, 도 5는 상기 와류방지장치의 평면도로써, 수평 상부판을 투영하여 도시한 평면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a safety injection tank with a vortex preventing apparatus according to the present invention, Figure 3 is a partial cross-sectional perspective view of an enlarged vortex preventing apparatus in a safety injection tank equipped with a vortex preventing apparatus according to the present invention, Figure 4 5 is a side cross-sectional view of the vortex breaker, and FIG. 5 is a plan view of the vortex breaker, and is a plan view illustrating a horizontal top plate.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안전주입탱크(120)는, 안전주입탱크의 내측 하부에 장착되며, 초기 대유량 주입기간과 후기 소유량 주입기간을 갖도록 설계된 유량조절기(110)와, 상기 유량조절기(110)를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 최상부에서 발생하는 회전 와류를 방지하기 위한 와류방지장치(100)를 포함한다. 상기 도면들에 표시된 화살표는 비상노심 냉각수(W)의 유동방향을 표시한 것이다.As shown in the drawings, the safety injection tank 120 according to the present invention is mounted on the inner lower portion of the safety injection tank, and the flow regulator 110 is designed to have an initial large flow rate injection period and a late low flow rate injection period, and And a vortex prevention device (100) for preventing rotational vortices occurring at the top of the large flow suction vertical pipe (60) installed vertically through the flow regulator (110). Arrows shown in the figures indicate the flow direction of the emergency core coolant (W).

이때, 상기 와류방지장치(100)는 수평 상부판(10)과 측면 차단판(20)을 포함한다.At this time, the eddy current prevention device 100 includes a horizontal top plate 10 and the side blocking plate 20.

상기 수평 상부판(10)은 상기 유량조절기(110)를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 유입구와 이격되어 가로방향으로 형성되며, 수직방향으로부터의 비상노심 냉각수(W)의 유입을 차단하는 기능을 한다.The horizontal top plate 10 is formed in the horizontal direction spaced from the inlet of the large flow intake vertical pipe 60 vertically penetrating through the flow regulator 110, emergency core cooling water (W) from the vertical direction It blocks the inflow of

상기 측면 차단판(20)은 상기 수평 상부판(10)의 일단으로부터 길이방향(아래방향)으로 연장되어 형성되며, 측면으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 기능을 한다.The side blocking plate 20 extends in the longitudinal direction (downward direction) from one end of the horizontal top plate 10, and functions to block the inflow of emergency core cooling water from the side.

이와 같이 수평 상부판(10) 및 측면 차단판(20)을 구비한 와류방지장치(100)는 상기 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 외경과 상기 측면 차단판(20) 사이에 형성된 공간으로 비상노심 냉각수(W)가 유입되도록 강제한다.As such, the eddy current prevention device 100 having the horizontal top plate 10 and the side blocking plate 20 is a space formed between the outer diameter of the large flow suction vertical pipe 60 and the side blocking plate 20. Force emergency core coolant (W) to enter.

보다 자세하게 설명하면, 상기 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 유입구를 통해 유입되는 와류는 도 1에서 개념적으로 나타낸 바와 같이, 회전 유선이 상기 수직파이프(60)의 가상의 중심축으로 몰리면서 강해지는 특성이 있다.In more detail, the vortex flowing through the inlet of the large flow suction vertical pipe 60 becomes stronger as the rotating streamline is driven to the virtual central axis of the vertical pipe 60 as conceptually shown in FIG. 1. Has the characteristics.

이때, 회전 와류는 상기 수직파이프(60)의 중심축선 상에서 회전반경이 작을수록 와류의 회전 강도가 강하다. 따라서, 회전하는 유선이 수직파이프(60)의 중심축으로 몰리지 않고 넓은 영역에 걸쳐 분산시키면 와류강도를 완화시킬 수 있다.At this time, the rotational vortex is the stronger the rotational strength of the vortex the smaller the radius of rotation on the central axis of the vertical pipe (60). Therefore, when the rotating streamline is dispersed over a wide area without being driven by the central axis of the vertical pipe 60, the vortex strength can be alleviated.

이를 위해, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 안전주입탱크(120)의 자유수면쪽에서 상기 수직파이프(6)입구로 유입되는 유선이 직선으로 곧바로 유입되지 못하도록, 와류방지장치(100)의 수평상부판(10)이 유량제어기(110)의 수직파이프(60)의 유입구를 가로방향으로 차단하여 막도록 형성하였다.To this end, in the present invention, as shown in Figure 2, the vortex prevention device 100 so that the streamline flowing into the inlet of the vertical pipe 6 from the free surface of the safety injection tank 120 does not flow straight into a straight line. The horizontal upper plate 10 was formed to block the inlet of the vertical pipe 60 of the flow controller 110 in the horizontal direction.

그리고, 상기 와류방지장치(100)의 측면은 측면 차단판(20)으로 막아주어 측면으로부터의 비상노심 냉각수(W)의 유입을 차단하도록 하였다. 이로써, 와류방지장치(100)의 상부면과 측면을 판으로 모두 씌워 와류방지장치(100)의 하부면에서만 비상노심 냉각수의 유입이 가능하며, 자유수면으로부터 와류방지장치의 측면 차단판(20) 하부 끝단에 이르는 동안의 하강류의 회전방향과, 와류방지장치의 측면 차단판(20)의 하부 끝단으로부터 수직파이프(60) 최상단까지의 상승류의 회전 방향이 서로 반대가 되는 수직류가 형성되어 와류가 자연상쇄되는 효과가 있다.And, the side of the vortex prevention device 100 was blocked by the side blocking plate 20 to block the inflow of emergency core cooling water (W) from the side. Thus, the upper surface and the side surface of the vortex prevention apparatus 100 are covered with a plate so that the emergency core cooling water can be introduced only from the lower surface of the vortex prevention apparatus 100, and the side blocking plate 20 of the vortex prevention apparatus from free water surface. The vertical flow in which the direction of rotation of the downflow while reaching the lower end and the direction of rotation of the upward flow from the lower end of the side blocking plate 20 of the vortex breaker to the top of the vertical pipe 60 are formed to be opposite to each other. Vortex is a natural offset effect.

종래와 같이 와류방지장치(100)의 수평 상부판(10)과 측면 차단판(20)이 모두 개방된 형상의 와류방지장치라면, 수직 하강류의 유동 분포를 와류방지장치의 수평상부판(10) 외경 밖으로 분산시킬 수 없으며, 상승류와 하강류의 회전 방향을 서로 반대 방향으로 교차시켜 상쇄시킬 수 없다.As in the prior art, if both the horizontal top plate 10 and the side blocking plate 20 of the vortex prevention apparatus 100 are open vortex preventing apparatuses having an open shape, the flow distribution of the vertical downflow is the horizontal upper plate 10 of the vortex preventing apparatus. ) It cannot be dispersed outside the outside diameter and cannot be canceled out by crossing the direction of rotation of the upstream and the downstream in opposite directions.

그리고, 와류방지장치(100)의 내부는 방사형으로 평면의 방사형 지지판(30)을 배치하여 회전 유동을 방지하는 기능을 갖도록 배열하였다.In addition, the inside of the vortex preventing apparatus 100 is arranged to have a function of preventing rotational flow by arranging the radial support plate 30 in a radial direction.

상기 방사형 지지판(30)은 상기 수평 상부판(10)의 하부에 형성되고, 상기 측면 차단판(20)에 의해 종결되며, 상기 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 가상의 중심축을 중심으로 방사형으로 형성된다. 이때, 상기 방사형 지지판(30)은 상기 대유량 흡입용 수직파이프(60)의 가상의 중심축에, 상기 수평 상부판(10)과 이격되어 형성된 지지판 고정대(40)에 용접 등의 방법으로 고정된다.The radial support plate 30 is formed below the horizontal top plate 10, terminated by the side blocking plate 20, and radially around an imaginary central axis of the large flow suction vertical pipe 60. Is formed. In this case, the radial support plate 30 is fixed to a virtual central axis of the large flow suction vertical pipe 60 by a welding method or the like on a support plate holder 40 formed to be spaced apart from the horizontal top plate 10. .

상기 방사형 지지판(30)의 반경은 상기 수직파이프(60)의 외경보다 크며, 상기 수직파이프(60)의 상부 입구 부분까지 삽입하여 수직파이프(60) 바깥에서 회전류를 차단하는 부분과 수직파이프(60) 내부로 삽입된 부분에서도 각각 회전류를 차단하는 2단계 와류회전방지 구조를 갖도록 구성할 수 있다. 이때, 상기 방사형 지지판의 반경은 상기 대유량 흡입용 수직파이프 외경의 1.5 내지 2.5배의 크기인 것이 바람직하다.Radial of the radial support plate 30 is larger than the outer diameter of the vertical pipe 60, and inserted into the upper inlet portion of the vertical pipe 60 to block the rotational flow outside the vertical pipe 60 and the vertical pipe ( 60) It can be configured to have a two-stage vortex rotation prevention structure to block the rotational flow, even in the portion inserted into each. At this time, the radius of the radial support plate is preferably 1.5 to 2.5 times the size of the outer diameter of the large-flow suction vertical pipe.

본 발명의 결과, 종래의 수직파이프(60)의 중심축선 상에 집중되는 와류형 유선이 와류방지장치(100)의 측면 차단판(20) 외경 밖으로 분포되므로, 와류의 회전 속도는 반지름에 반비례하며, 회전 반경이 커질수록 회전 속도는 작아지게 된다. 회전 와류의 반경이 측면 차단판(20)의 직경에 상응하여 커지면 그 비율만큼 회전 속도가 작아지므로 와류의 회전력이 미미해진다.As a result of the present invention, since the vortex streamline concentrating on the central axis of the conventional vertical pipe 60 is distributed outside the outer diameter of the side blocking plate 20 of the vortex prevention apparatus 100, the rotational speed of the vortex is inversely proportional to the radius. As the radius of rotation increases, the velocity of rotation becomes smaller. If the radius of the rotational vortex becomes larger corresponding to the diameter of the side blocking plate 20, the rotational speed becomes smaller by that ratio, so that the rotational force of the vortex becomes insignificant.

본 발명에 따른 와류방지장치(100)는 큰 캡을 거꾸로 엎어놓은 형상을 하고 있으므로, 안전주입탱크를 물로 채울 때, 와류방지장치(100)의 상부에 차있는 공기 또는 질소가스가 와류방지장치(100) 밖으로 배출되지 못하는 현상을 방지하기 위하여, 상기 수평 상부판 중앙에 홀(hole)을 형성하여 공기 배출부(50)를 구비하도록 하는 것이 바람직하다.Since the vortex preventing device 100 according to the present invention has a shape in which a large cap is placed upside down, when the safety injection tank is filled with water, air or nitrogen gas filled in the upper portion of the vortex preventing device 100 is vortex preventing device ( 100) In order to prevent the phenomenon that can not be discharged out, it is preferable to form a hole (center) in the center of the horizontal top plate to have an air outlet (50).

이상과 같이 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating a safety injection tank having a vortex preventing apparatus according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, the technical spirit of the present invention Of course, various modifications may be made by those skilled in the art within the scope.

도 1은 종래의 안전주입탱크의 대유량 흡입용 수직파이프의 유입구에서 와류 발생으로 인한 질소가스 조기 혼입을 개념적으로 도시한 도,1 is a view conceptually showing the early mixing of nitrogen gas due to vortex generation in the inlet of the vertical pipe for large flow intake of the conventional safety injection tank,

도 2는 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크를 도시한 단면도,Figure 2 is a cross-sectional view showing a safety injection tank with a vortex prevention device according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크에서 와류방지장치를 확대한 부분 단면사시도,3 is a partial cross-sectional perspective view of an enlarged vortex prevention apparatus in a safety injection tank having a vortex prevention apparatus according to the present invention;

도 4는 상기 와류방지장치의 측단면도,Figure 4 is a side cross-sectional view of the vortex preventing device,

도 5는 상기 와류방지장치의 평면도로써, 수평 상부판을 투영하여 도시한 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of the vortex preventing apparatus and is a plan view illustrating a horizontal top plate.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 수평 상부판 20 : 측면 차단판10: horizontal top plate 20: side blocking plate

30 : 방사형 지지판 40 : 지지판 고정대30: radial support plate 40: support plate fixing

50 : 공기 배출부 60 : 대유량 수직파이프50: air outlet 60: large flow rate vertical pipe

100 : 와류방지장치 110 : 유량조절기100: vortex prevention device 110: flow regulator

120 : 안전주입탱크 W : 비상노심 냉각수120: safety injection tank W: emergency core coolant

Claims (5)

안전주입탱크의 내측 하부에 장착되며, 초기 대유량 주입기간과 후기 소유량 주입기간을 갖도록 설계된 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 최상부에서 발생하는 회전 와류를 방지하기 위한 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크에 있어서,Installed on the inner lower part of the safety injection tank, and prevents the vortex from occurring at the top of the vertically installed vertical pipe for large flow intake through the flow regulator designed to have an initial large flow rate period and a later low flow rate injection period. In a safety injection tank equipped with a device, 상기 와류방지장치는,The vortex prevention device, 상기 유량조절기를 관통하여 수직으로 설치된 대유량 흡입용 수직파이프의 유입구와 이격되어 가로방향으로 형성되며, 수직방향으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 수평 상부판;A horizontal upper plate spaced apart from an inlet of a large flow suction vertical pipe installed vertically through the flow regulator, and blocking an inflow of emergency core cooling water from a vertical direction; 상기 수평 상부판의 일단으로부터 길이방향으로 연장되어 형성되며, 측면으로부터의 비상노심 냉각수의 유입을 차단하는 측면 차단판;A side blocking plate extending in a longitudinal direction from one end of the horizontal upper plate and blocking an inflow of emergency core cooling water from a side surface; 을 포함하여 형성되어, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 외경과 상기 측면 차단판 사이에 형성된 공간의 하부면으로 비상노심 냉각수가 유입되며,Is formed, including, the emergency core cooling water flows into the lower surface of the space formed between the outer diameter of the large flow suction vertical pipe and the side blocking plate, 상기 와류방지장치는, 상기 수평 상부판의 하부에 형성되고, 상기 측면 차단판에 의해 종결되며, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 가상의 중심축을 중심으로 방사형으로 형성된 방사형 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크.The eddy current prevention device further includes a radial support plate formed below the horizontal top plate, terminated by the side blocking plate, and radially formed about an imaginary central axis of the vertical flow suction pipe. Safety injection tank with vortex breaker. 삭제delete 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 방사형 지지판은, 상기 대유량 흡입용 수직파이프의 내측 상부에도 형성된 것을 특징으로 하는 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크. The radial support plate is a safety injection tank having a vortex preventing device, characterized in that formed on the inner upper portion of the large flow suction vertical pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 방사형 지지판의 반경은 상기 대유량 흡입용 수직파이프 외경의 1.5 내지 2.5배의 크기인 것을 특징으로 하는 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크.The radius of the radial support plate is a safety injection tank having a vortex preventing device, characterized in that the size of 1.5 to 2.5 times the outer diameter of the large-pipe suction vertical pipe. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 수평 상부판 중앙에 홀(hole)을 형성하여 공기 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 와류방지장치를 구비한 안전주입탱크.Safety injection tank having a vortex preventing device, characterized in that provided with an air outlet by forming a hole in the center of the horizontal top plate.
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