KR101160771B1

KR101160771B1 - Condensation-tank optimization of advanced passive auxiliary feed-water system for pressurized water reactor

Info

Publication number: KR101160771B1
Application number: KR1020110000146A
Authority: KR
Inventors: 김한곤; 천종; 김문수; 강상희
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-01-03
Publication date: 2012-06-28

Abstract

PURPOSE: A method for optimizing a condensing bath of an advanced passive auxiliary feed-water system in a pressurized water reactor is provided to minimize vibration and noises by reducing natural convection interference around a heat exchanger in the condensing bath. CONSTITUTION: A steam generator(10) generates steam by heat from a nuclear reactor. A condensing bath(30) is filled with coolants. A heat exchanger receives the steam and discharges condensed water. A condensed water recovery pipe(12) supplies the condensed water to the steam generator. A partition separates a circulation region of each heat exchanger.

Description

Improved Pressurized Water Furnace Optimized Passive Auxiliary Water Supply System CONDENSATION-TANK OPTIMIZATION OF ADVANCED PASSIVE AUXILIARY FEED-WATER SYSTEM FOR PRESSURIZED WATER REACTOR

가압경수로형 원자로에서 피동형 보조급수계통에 관한 것으로, 응축수조 내부에서 열교환기 주변에 발생하는 자연대류의 간섭을 최소화하고 열교환기의 냉각수 영역을 증대시킬 수 있는 경수로의 개량 피동형 보조급수계통에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a passive auxiliary water supply system in a PWR reactor, and to an improved passive auxiliary water supply system for a light water reactor that can minimize interference of natural convection occurring around a heat exchanger in a condensate tank and increase the cooling water area of the heat exchanger. .

현재 가동중인 경수로는 일반적으로 원자로 사고 후 급수계통이 작동하지 않을 경우, 펌프를 이용하는 보조급수계통이 작동하여 원자로의 잔열을 증기발생기를 통해 제거하고 있다. 펌프를 사용하는 보조급수계통은 운전원의 실수, 전원상실, 펌프의 오작동 등에 의해 실패의 가능성이 있다.Currently, the light water reactors currently in operation are generally operated after the reactor accident, in which the water supply system does not operate, and a subwater supply system using a pump is activated to remove residual heat of the reactor through the steam generator. Auxiliary water supply systems that use pumps can fail due to operator error, power loss, pump malfunctions, and so on.

이러한 문제점을 해결하기 위해 원자로 사고 시 증기발생기의 이차측에서 발생하는 증기를 응축하여 원자로 잔열을 피동적으로 냉각함으로써, 원자력발전소의 안전성과 경제성을 높일 수 있는 피동형 보조급수계통의 이차측 응축계통의 개념이 제안되고 있다.In order to solve this problem, the secondary condensation system concept of the passive secondary water supply system can increase the safety and economic efficiency of the nuclear power plant by passively cooling the residual heat of the reactor by condensing the steam generated from the secondary side of the steam generator during the reactor accident. Is being proposed.

이와 같은 피동형 보조급수계통의 이차측 응축계통은 수직형 격리응축기를 포함하는데, 기존의 수직형 격리응축기는 비응축성 기체의 배기가 용이하고 수직형 튜브에서 생성된 응축수가 중력에 의해 흐르며, 튜브 내에서 환상류만 형성되므로 유동이 안정적인 장점이 있다.The secondary side condensation system of the passive auxiliary water supply system includes a vertical isolation condenser. The conventional vertical isolation condenser facilitates the evacuation of non-condensable gas, and the condensate generated in the vertical tube flows by gravity. Because only the annular flow is formed in the flow has the advantage of stable.

그러나 튜브 상부에서 기포 바인딩을 피하기 위하여 튜브시트 대신 드럼 헤더형 설계가 채택되므로, 작동 초기에 튜브측은 고온의 이상류가 흐르는 상태에서 응축수조측은 차가운 물과 접촉하므로 드럼헤더에서 큰 열응력이 발생한다. 이와 같이 큰 열응력으로 인해 종래의 드럼헤더는 스테인리스 강을 사용할 수 없으며, 고가의 인코넬 600이 사용되고 있다. 또한 튜브와 헤더의 접합부 용접의 경우, 용가재(filler metal)를 사용하지 않는 특수한 고가의 인터널 보어 웰딩(internal bore welding)법을 사용하기 때문에 수직형 격리응축기는 매우 고가의 장비가 된다.However, because the drum header type design is adopted instead of the tube sheet to avoid bubble binding at the top of the tube, a large thermal stress is generated in the drum header because the tube side contacts cold water at the initial stage of the high temperature flow. . Due to such large thermal stress, the conventional drum header cannot use stainless steel, and expensive Inconel 600 is used. In addition, the vertical isolation condenser is very expensive because the special welding of the tube and header uses a special expensive internal bore welding method without using filler metal.

또한, 수직의 격리응축기를 수용하기 위한 격리응축기 수조의 높이가 높아야 하기 때문에 장비를 설치하는 것이 용이하지 않고, 지진 등의 진동 발생에 매우 취약한 단점을 가지고 있다.In addition, since the height of the isolation condenser tank for accommodating the vertical isolation condenser must be high, it is not easy to install the equipment and has a disadvantage of being very vulnerable to vibrations such as earthquakes.

아울러, 수직형 격리응축기의 높이를 무한정 높게 하는 것은 한계가 있기 때문에 열교환 효율이 상대적으로 저하될 수 밖에 없으며, 응축계통 대기운전시 응축수 회수관의 차단밸브를 열어 두고 증기공급관의 작동밸브를 닫아 두는데, 이로 인해 열교환기 내에 수격 현상과 열피로 현상이 발생하여 장비의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
In addition, there is a limit to increase the height of the vertical isolation condenser indefinitely, so the heat exchange efficiency is inevitably deteriorated. This causes water hammer and thermal fatigue in the heat exchanger, which shortens the life of the equipment.

본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명의 목적은 보다 제조 비용을 절감하고, 비응축성 기체의 배기가 용이하고, 진동과 소음 발생을 억제하여 계통의 안정성을 보다 높일 수 있는 경수로의 개량 피동형 보조급수계통을 제공하기 위한 것이다.According to embodiments of the present invention, an object of the present invention is to improve the passive passive support of a light-water reactor that can further reduce manufacturing costs, facilitate the evacuation of non-condensable gas, suppress the generation of vibration and noise to further increase the stability of the system To provide a water supply system.

또한, 대기운전시의 열교환기 내 수격 현상과 열피로 현상을 최소화할 수 있는 경수로의 개량 피동형 보조급수계통을 제공하기 위한 것이다.In addition, it is to provide an improved passive auxiliary water supply system of a light water reactor that can minimize the water hammer phenomenon and thermal fatigue phenomenon in the heat exchanger during the standby operation.

또한, 열교환기가 복수로 마련되는 경우, 각 열교환기의 간섭이 최소화되는 경수로의 개량 피동형 보조급수계통을 제공하기 위한 것이다.
In addition, in the case where a plurality of heat exchangers are provided, it is to provide an improved passive auxiliary water supply system for a light-water passage in which interference of each heat exchanger is minimized.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 경수로의 개량 피동형 보조급수계통은, 원자로의 열에 의해 증기를 발생시키는 증기발생기, 냉각수가 충진된 응축수조, 상기 응축수조 내에 위치하고, 상기 증기발생기에서 발생된 증기를 증기 공급배관을 통해 상부 모관에 공급받고, 하부 모관을 통해 응축수를 배출하는 직선구간의 일부 또는 전부가 경사지게 형성된 튜브를 포함하는 열교환기 및 상기 열교환기의 응축수를 상기 증기발생기로 공급하는 응축수 회수배관을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 열교환기는 동일 높이에서 서로 이격되어 배치된 복수개의 열교환기가 구비되고, 상기 각 열교환기가 구비된 영역은 격벽에 의해 서로 분리된다.The improved passive auxiliary water supply system of the light water reactor according to the above-described embodiments of the present invention includes a steam generator that generates steam by heat of a reactor, a condensate tank filled with cooling water, and a steam generator generated in the condensate tank. Is supplied to the upper capillary through the steam supply pipe, the heat exchanger comprising a tube formed inclined part or all of the straight section for discharging the condensate through the lower capillary and condensate recovery to supply the condensate of the heat exchanger to the steam generator Consists of piping. Here, the heat exchanger is provided with a plurality of heat exchangers arranged to be spaced apart from each other at the same height, the area provided with each heat exchanger is separated from each other by a partition wall.

일 측에 따르면, 상기 열교환기는, 상기 증기 공급배관에 상기 상부 모관이 연결되고, 상기 응축수 회수배관에 상기 하부 모관이 연결되는 두 개의 직선구간과 상기 두 개의 직선구간을 연결하는 곡선 절곡구간을 포함하는 다수의 튜브를 포함하며, 상기 두 개의 직선구간은 하향 경사지게 형성된다. 여기서, 상기 두 개의 직선구간은 지면과 이루는 예각이 3 내지 7°의 경사를 이룰 수 있다.According to one side, the heat exchanger, the steam supply pipe is connected to the upper capillary, the condensate recovery pipe includes a straight bending section connecting the two straight sections and the two straight sections connected to the lower capillary. It includes a plurality of tubes, the two straight sections are formed to be inclined downward. Here, the two straight sections may form an inclination with the ground of 3 to 7 °.

일 측에 따르면, 상기 열교환기는, 상기 증기 공급배관에 상기 상부 모관이 연결되고 상기 응축수 회수배관에 상기 하부 모관이 연결되되, 다수의 곡선 절곡구간에 의해 서로 연결되어 증기의 진행방향을 반대로 변경하는 다수의 하향 경사진 직선구간을 포함하는 튜브를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 직선구간은 지면과 이루는 직선구간의 예각이 3 내지 7°의 경사를 이룬다.According to one side, the heat exchanger, the upper capillary is connected to the steam supply pipe and the lower capillary is connected to the condensate return pipe, it is connected to each other by a plurality of curved bending section to change the direction of steam reversed It may be configured to include a tube including a plurality of downwardly inclined straight sections. Here, the acute angle of the straight section forming the ground section is inclined 3 to 7 °.

일 측에 따르면, 상기 열교환기는, 상기 증기 공급배관에 상부 모관이 연결되고, 상기 응축수 회수배관에 하부 모관이 연결되는 다수의 직선형 튜브를 포함하며, 상기 직선형 튜브는 상기 상부 모관으로부터 상기 하부 모관까지 3 내지 7°의 예각으로 하향 경사지게 형성된다.According to one side, the heat exchanger, the upper main pipe is connected to the steam supply pipe, the lower capillary is connected to the condensate return pipe is a plurality of straight tube, the straight tube from the upper capillary to the lower capillary It is formed obliquely downward with an acute angle of 3 to 7 degrees.

일 측에 따르면, 상기 응축수 회수배관에는, 상기 열교환기에서 응축된 응축수가 다시 상기 열교환기로 역류하는 것을 방지하는 역류방지부가 마련될 수 있다.According to one side, the condensate recovery pipe, a backflow prevention unit for preventing the condensed water condensed in the heat exchanger back to the heat exchanger may be provided.

일 측에 따르면, 상기 원자로가 정상상태로 동작할 때 상기 증기 공급배관에 마련된 밸브를 열고, 상기 응축수 회수배관에 마련된 밸브를 닫아 주증기의 일부가 상기 열교환기로 공급되도록 하고, 주급수가 상실되어 상기 원자로 잔열을 상기 증기발생기를 통하여 제거가 필요한 사고 발생시 상기 응축수 회수배관에 마련된 밸브를 열어 상기 증기발생기를 냉각시키도록 작동한다. 여기서, 상기 응축수 회수배관에 마련된 밸브는, 다수의 밸브가 서로 병렬로 배치되며, 상호 서로 다른 구동수단에 의해 독립적으로 구동될 수 있다. 또한, 상기 병렬 연결된 다수의 밸브는 각각 전기 구동 밸브 또는 유압 구동 밸브를 사용할 수 있다.According to one side, when the reactor is operating in a normal state by opening the valve provided in the steam supply pipe, and closes the valve provided in the condensate recovery pipe so that a portion of the main steam is supplied to the heat exchanger, the main water supply is lost In the event of an accident in which residual heat of the reactor needs to be removed through the steam generator, a valve provided in the condensate return pipe is operated to cool the steam generator. Here, the valve provided in the condensate recovery pipe, the plurality of valves are arranged in parallel with each other, can be driven independently by mutually different driving means. In addition, the plurality of valves connected in parallel may each use an electric drive valve or a hydraulic drive valve.

일 측에 따르면, 상기 증기 공급배관에는 상기 원자로가 정상적으로 동작하는 상태에서 상기 증기 공급배관에서 응축된 응축수를 배출하는 밸브를 더 포함할 수 있다.According to one side, the steam supply pipe may further include a valve for discharging the condensed water condensed in the steam supply pipe in a state in which the reactor is operating normally.

일 측에 따르면, 상기 튜브에는 열교환을 향상시키기 위한 하나 이상의 핀이 구비되고, 상기 핀은 상기 튜브에서 외측으로 돌출 또는 연장된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 핀은 상기 튜브의 외측 둘레를 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다. 또는, 상기 핀은 상기 튜브의 외주면 둘레를 따라 동일 간격 또는 서로 다른 간격으로 배치되며, 상기 핀은 서로 다른 형상 및 서로 다른 길이를 갖는 복수의 핀이 구비될 수 있다.
According to one side, the tube is provided with one or more fins for improving heat exchange, the fins may have a shape protruding or extending outward from the tube. For example, the fins may be arranged at regular intervals along the outer circumference of the tube. Alternatively, the fins may be disposed at equal intervals or at different intervals around the outer circumferential surface of the tube, and the fins may be provided with a plurality of fins having different shapes and different lengths.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 증기발생기에서 발생된 증기를 수직형과 수평형의 장점을 모두 가지는 경사형 U 튜브 열교환기를 사용하여 열교환기 높이를 낮춰서, 지진 등의 진동에 유리하며, 진동과 소음의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by using the inclined U tube heat exchanger having the advantages of the vertical and horizontal steam generated in the steam generator to lower the heat exchanger height, vibrations such as earthquakes It is advantageous in that it is effective to minimize the occurrence of vibration and noise.

또한, 계통 동작개념을 대기운전시 증기공급밸브를 열어두고, 작동시 닫혀있는 응축수 회수배관 차단밸브를 개방함으로써 열교환기 내 수격 현상과 열피로 현상을 최소화할 수 있다.In addition, the concept of system operation can be minimized by opening the steam supply valve during standby operation and opening the condensate return pipe shutoff valve closed during operation.

또한, 열교환기가 복수로 마련되는 경우, 열교환기를 격벽으로 분리하여 열교환기 주변에 발생하는 자연대류의 간섭을 최소화하고 각 열교환기의 간의 간섭을 최소화하고, 어느 하나의 열교환기의 손상에 따른 영향을 최소화할 수 있다.In addition, when a plurality of heat exchangers are provided, the heat exchanger is separated into partition walls to minimize interference of natural convection occurring around the heat exchanger, to minimize interference between each heat exchanger, and to influence the damage of any one heat exchanger. It can be minimized.

또한, 핀이 구비되어 열교환기의 냉각수 영역을 증대시킬 수 있고 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, fins may be provided to increase the coolant area of the heat exchanger and to improve heat exchange efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경수로의 개량 피동형 보조급수계통의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 경사형 열교환기의 상세 구성도이다.
도 3과 도 4는 각각 다른 실시예에 따른 경사형 열교환기의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 경사형 열교환기의 배치형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사형 열교환기 내의 튜브 형상을 나타낸 단면도이다.1 is a block diagram of an improved passive auxiliary water supply system of a light water reactor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the inclined heat exchanger in FIG. 1.
3 and 4 are each a schematic diagram of an inclined heat exchanger according to another embodiment.
5 is a view for explaining the arrangement of the plurality of inclined heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the tube shape in the inclined heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 경수로의 개량 피동형 보조급수계통에 대해 상세하게 설명하다. 참고적으로, 도 l은 본 발명의 일 실시예에 따른 경수로의 개량 피동형 보조급수계통의 구성도이며, 도 2는 도 1에서 열교환기(20)의 상세 구성을 설명하기 위한 구성도이다. 그리고 도 3과 도 4는 각각 다른 실시예에 따른 경사형 열교환기(20)의 구성도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 경사형 열교환기(120)의 배치형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 경사형 열교환기(120)에서 튜브(126) 형상을 설명하기 위한 단면도이다.Hereinafter, an improved passive auxiliary water supply system of a light water reactor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. For reference, FIG. 1 is a configuration diagram of an improved passive auxiliary water supply system for a light water reactor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram for describing a detailed configuration of the heat exchanger 20 in FIG. 1. 3 and 4 are configuration diagrams of the inclined heat exchanger 20 according to another embodiment. In addition, Figure 5 is a view for explaining the arrangement of the plurality of inclined heat exchanger 120 according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a gradient heat exchanger 120 according to another embodiment of the present invention. Is a cross-sectional view for explaining the shape of the tube 126.

도 1과 도 2를 참조하면, 경수로의 개량 피동형 보조급수계통은, 냉각수가 충진된 응축수조(30)와, 상기 응축수조(30)의 내측에 위치하여 밸브(V1)를 통해 증기발생기(10)의 증기를 공급받아 응축시키는 열교환기(20)와, 상기 열교환기(20)의 응축수를 밸브(V5, V6)를 통해 공급받으며, 상기 응축수가 열교환기(20)측으로 역류하는 것을 방지하고 증기발생기(10)로 공급될 수 있도록 하는 역류방지부(40)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the improved passive auxiliary water supply system of the light water reactor includes a condensate tank 30 filled with cooling water and a steam generator 10 located inside the condensate tank 30 through a valve V1. Heat exchanger 20 and condensed water of the heat exchanger 20 is supplied through the valve (V5, V6) to prevent the condensate from flowing back to the heat exchanger 20 side and steam It includes a backflow prevention portion 40 to be supplied to the generator (10).

열교환기(20)는 상부 모관(23)이 증기발생기(10) 측에 연결되는 증기 공급배관(11)에 연결되며, 하부 모관(24)이 응축수 회수배관(12)에 연결된다. 또한, 열교환기(20)는 지면과 3 내지 7°의 경사각으로 경사지게 배치되는 다수의 U자형 튜브(21)와, 상기 다수의 U자형 튜브(21)를 응축수조(30)의 내에서 지지하는 지지부(22)를 포함하여 구성된다.
The heat exchanger 20 is connected to the steam supply pipe 11 in which the upper capillary 23 is connected to the steam generator 10 side, and the lower capillary 24 is connected to the condensate return pipe 12. In addition, the heat exchanger 20 supports a plurality of U-shaped tubes 21 arranged inclined at an inclination angle of 3 to 7 ° with the ground and the plurality of U-shaped tubes 21 in the condensate tank 30. It comprises a support 22.

이하, 상기와 같이 구성되는 경수로의 개량 피동형 보조급수계통의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the improved passive auxiliary water supply system of the light water reactor configured as described above will be described in more detail.

먼저, 증기발생기(10)는 원자로에서 발생하는 잔열을 제거하며 격납 건물의 내측에 위치하고, 밸브(V7)를 통해 주급수를 공급받으며, 밸브(VO)를 통해 주증기를 터빈(미도시)으로 공급하여 터빈의 회전에 의한 전력을 생산한다.First, the steam generator 10 is located inside the containment building to remove residual heat generated in the reactor, receives the main water supply through the valve (V7), the main steam through the valve (VO) to the turbine (not shown) Supply to produce electric power by the rotation of the turbine.

여기서, 증기 공급배관(11)에 마련된 밸브(V1)는 열려 있는 상태이며, 응축수 회수배관(12)에 마련된 상호 병렬 배치된 밸브(V5, V6)는 닫힌 상태로 유지된다.Here, the valve V1 provided in the steam supply pipe 11 is open, and the valves V5 and V6 arranged in parallel with each other provided in the condensate return pipe 12 are kept closed.

이와 같은 밸브(V1)의 열림과 밸브(V5, V6)의 닫힘에 의해 본 실시예에 따른, 경수로의 개량 피동형 보조급수계통은 동작을 하지 않는 상태에서, 상기 열교환기(20)측으로 주증기가 공급되어 응축수조(30)의 냉각수 용량과 열평형 상태로 유지됨으로써 수격 현상이 방지된다.By the opening of the valve V1 and the closing of the valves V5 and V6, the improved passive auxiliary water supply system of the LWR according to the present embodiment does not operate, and the main steam flows toward the heat exchanger 20 side. The water hammer is prevented by being supplied and maintained in a state of thermal equilibrium with the cooling water capacity of the condensate tank 30.

또한, 증기 공급배관(11)의 일부를 경사진 형태로 하여 열교환기(20)측으로 공급된 증기가 다시 증기발생기(10)측으로 역류하는 것을 방지한다.
In addition, a part of the steam supply pipe 11 is inclined to prevent the steam supplied to the heat exchanger 20 side from flowing back to the steam generator 10 side.

이와 같은 상태에서 사고 발생 등의 이유로 경수로의 원자로가 정지되면, 증기발생기(10)에 충수가 요구되는 모든 사고의 발생 시 밸브들(VO, V7)이 닫혀 주급수의 증기발생기(10)로의 공급과, 상기 증기발생기(10)에서 발생하는 주증기가 터빈으로 공급되는 것을 차단한다.In this state, when the reactor in the light water reactor is stopped for reasons such as an accident, the valves VO and V7 are closed when all the accidents required to be filled in the steam generator 10 are closed to supply the main water supply to the steam generator 10. And, the main steam generated in the steam generator 10 to block the supply to the turbine.

또한, 상기와 같이 밸브들(VO, V7)의 차단에 의하여 증기가 증기발생기(10)와 열교환기(20)를 지나는 폐회로가 형성된다.In addition, a closed circuit in which steam passes through the steam generator 10 and the heat exchanger 20 is formed by blocking the valves VO and V7 as described above.

그리고 밸브들(VO, V7)이 닫힌 상태에서 응축수 회수배관(12)에 상호 병렬로 배치된 밸브(V5, V6)가 열리면, 증기발생기(10)의 증기는 밸브(V1)를 통해 증기공급관(11)을 지나 열교환기(20)로 공급된다.When the valves V5 and V6 arranged in parallel to the condensate return pipe 12 are opened while the valves VO and V7 are closed, the steam of the steam generator 10 passes through the steam supply pipe (V1). 11) is supplied to the heat exchanger (20).

이때 열교환기(20)는 응축수조(30)에 충진된 냉각수에 잠겨 있으며, 증기는 열교환기(20)를 지나면서 응축된다.At this time, the heat exchanger 20 is immersed in the cooling water filled in the condensate tank 30, the steam is condensed while passing through the heat exchanger (20).

열교환기(20)는 다수의 U자형 튜브(21)를 구비하고 있으며, 상기 다수의 U자형 튜브(21)의 사용으로 인하여 냉각수와의 접촉면적을 넓혀 응축효율을 보다 높일 수 있다.The heat exchanger 20 is provided with a plurality of U-shaped tube 21, due to the use of the plurality of U-shaped tube 21 can increase the condensation efficiency by increasing the contact area with the cooling water.

본 실시예에 따르면, U자형 튜브(21)를 사용함으로써 열교환기 높이를 낮출 수 있으므로 수직형 열교환기에서 나타나는 드럼 헤더의 열응력을 방지할 수 있고, 설비의 가격을 낮출 수 있다.According to the present embodiment, since the height of the heat exchanger can be lowered by using the U-shaped tube 21, the thermal stress of the drum header appearing in the vertical heat exchanger can be prevented, and the cost of the equipment can be lowered.

또한, U자형 튜브(21)들은 직선구간을 지면에 대하여 예각이 3 내지 7°의 범위 내에서 경사진 형태의 것을 사용하며 상기 상부 모관(23)과 하부 모관(24)이 각각 상하 수직 방향으로 배치된다.In addition, the U-shaped tube 21 is used in the form of a slope in a straight section in the range of 3 to 7 ° acute angle with respect to the ground and the upper and lower capillary tube 24 and 24 in the vertical direction respectively Is placed.

여기서, 원자로의 가동이 중단된 상태에서도 원자로에서는 잔열이 발생하고, 증기발생기(10)에서도 이에 상응하는 증기가 발생되어 높은 압력이 유지된다. 이와 같이 U자형 튜브(21)들과 상부 모관(23) 및 하부 모관(24)의 배치형태에 의해 응축열교환기의 응축현상과 중력수두에 의한 자연적 대류현상에 의하여 증기들이 U자형 튜브(21)들을 지나면서 응축된다.Here, residual heat is generated in the reactor even when the operation of the reactor is stopped, and corresponding steam is generated in the steam generator 10 to maintain a high pressure. As a result of the arrangement of the U-shaped tubes 21, the upper capillary 23, and the lower capillary 24, the condensation of the condensation heat exchanger and the natural convection caused by the gravity head cause the steam to form the U-shaped tubes 21. Condenses over time.

열교환기(20)의 U자형 튜브들(21)은 열교환되는 증기의 이동 방향이 반대로 변경될 수 있도록 직선구간과 곡선으로 절곡된 구간을 가지며, 상기 곡선으로 절곡된 부분의 반대편에는 상기 직선구간의 양단이 각각 상부 모관(23)과 하부 모관(24)에 연결된다.The U-shaped tubes 21 of the heat exchanger 20 have a straight section and a curved section so that the movement direction of the heat exchanged steam can be reversed, and the straight section is opposite to the curved section. Both ends are connected to the upper mother tube 23 and the lower mother tube 24, respectively.

본 실시예에 따르면, U자형 튜브(21)들은 직선구간이 3 내지 7°로 경사져서 증기의 압력과 함께 중력이 작용하므로, 비응축성 기체의 배기가 보다 용이하며, 유동 불안정이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, U자형의 튜브(21)를 사용하는 열교환기(20)는 상대적인 길이를 보다 길게 제작할 수 있어서 유체 유동 양식을 일정하게 유지하여 수격작용을 방지하고, 열교환 효율을 높일 수 있으며, 더불어, 응축수조(30)의 높이를 낮출 수 있기 때문에 지진 등의 진동발생에 보다 안정적인 설치상태를 유지할 수 있다.
According to the present embodiment, since the U-shaped tubes 21 are inclined at a straight section of 3 to 7 ° and gravity acts together with the pressure of the steam, it is easier to exhaust non-condensable gas and prevent the flow instability from occurring. can do. In addition, the heat exchanger 20 using the U-shaped tube 21 can be made longer relative length to keep the fluid flow mode constant to prevent water hammering action, increase heat exchange efficiency, and condensate Since the height of the tank 30 can be lowered, it is possible to maintain a more stable installation state in the occurrence of vibrations such as earthquakes.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기의 구성도이다.3 is a block diagram of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 열교환기(20)는 응축되는 기체의 흐름의 진행방향이 서로 반대가 되는 방향으로 다수 회 진행할 수 있도록 곡선으로 절곡된 부분을 가지며, 상기 절곡 부분 이외에는 지면에 대하여 약 3 내지 7°의 예각으로 경사진 구조를 갖는 복수의 W자형 튜브(25)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the heat exchanger 20 has a portion bent in a curve so that the flow direction of the condensed gas flows a plurality of times in a direction opposite to each other. A plurality of W-shaped tubes 25 having a slanted structure at an acute angle of 7 ° are included.

이와 같은 구조는 열교환기(20)의 U자형 튜브(21)를 상하 이중으로 배치한 것이며, 상기 복수의 W자형 튜브(25)를 사용할 때의 효과 또한 상술한 U자형의 튜브(21)를 사용하였을 때와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
Such a structure is to arrange the U-shaped tube 21 of the heat exchanger 20 up and down double, the effect of using the plurality of W-shaped tube 25 also uses the U-shaped tube 21 described above. Since it is the same as it was, detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환기의 구성도이다.On the other hand, Figure 4 is a block diagram of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 열교환기(20)는 응축되는 기체의 진행 방향이 변경되지 않도록 경사진 직선형 튜브(26)를 다수로 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the heat exchanger 20 includes a plurality of inclined straight tubes 26 so that the traveling direction of the gas to be condensed is not changed.

직선형 튜브(26)는 하향으로 3 내지 7° 경사진 상태로 구비되며, 상술한 다른 실시예들과는 다르게 상부 모관(23)과 하부 모관(24)이 수직방향으로 배치되지 않고 서로 이격된 위치에 배치된다.The straight tube 26 is provided in an inclined state 3 to 7 ° downward, and unlike the above-described embodiments, the upper and lower capillaries 23 and 24 are disposed at positions spaced apart from each other without being vertically disposed. do.

이와 같은 직선형 튜브(26)는 수직형과 수평형의 열교환기의 장점을 모두 갖는 것으로, 상술한 U자형 튜브(21)와 같은 작용을 한다.Such a straight tube 26 has the advantages of both a vertical and a horizontal heat exchanger, and functions like the aforementioned U-shaped tube 21.

또한, 증기 공급배관(11)과 열교환기(20)의 U자형 튜브(21), W자형 튜브(25) 또는, 경사진 직선형 튜브(26) 내에서 발생하는 비응축성 기체는 밸브(V2, V4)를 통해 상기 증기발생기(10)에서 발생된 주증기가 터빈에 공급되는 상태에서 외부로 배기된다.In addition, the non-condensable gas generated in the U-shaped tube 21, the W-shaped tube 25, or the inclined straight tube 26 of the steam supply pipe 11 and the heat exchanger 20 is a valve (V2, V4). The main steam generated in the steam generator 10 is exhausted to the outside in the state that the steam is supplied to the turbine.

이와 같은 비응축성 기체의 배기에 의해 원자로가 정지된 상태에서, 증기발생기(10)의 잔열을 제거하는 동작에서는 열교환기(20)의 특성에 의해 비응축수 축적에 의한 유체흐름을 방해하지 않기 때문에 주기적인 비응축성 기체의 배기가 요구되지 않는다. 따라서, 증기발생기(10)의 수위 감소를 고려하여 설치하여야 하는 보충수 탱크와 같은 구성요소의 설치가 필요하지 않다.In the state in which the reactor is stopped by the exhaust of such non-condensable gas, the operation of removing the residual heat of the steam generator 10 does not prevent the fluid flow due to the accumulation of non-condensed water due to the characteristics of the heat exchanger 20. No exhaust of noncondensable gases is required. Therefore, it is not necessary to install a component, such as a supplemental water tank, which should be installed in consideration of the water level reduction of the steam generator 10.

또한, 대기상태에서 증기 공급배관(11)에서 발생될 수 있는 응축수를 배수계통(V3)을 통해 배출하여 응축수의 역류를 방지할 수 있다.In addition, the condensed water which may be generated in the steam supply pipe 11 in the atmospheric state may be discharged through the drainage system V3 to prevent backflow of the condensed water.

본 실시예에 따르면, 설비를 보다 단순화할 수 있으며, 설비비용을 절감할 수 있다.According to this embodiment, it is possible to simplify the installation and to reduce the installation cost.

또한, 이와 같이 경사형 열교환기(20)를 통해 응축된 응축수는 밸브(V5, V6)를 통해 증기발생기(10)로 재공급되며, 이 때 역류방지부(40)를 통해 상기 응축수가 다시 경사형 열교환기(20)측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the condensed water condensed through the inclined heat exchanger 20 is supplied back to the steam generator 10 through the valves V5 and V6, and the condensed water is inclined again through the backflow prevention part 40. Backflow to the type heat exchanger 20 side can be prevented.

서로 병렬 배치된 밸브(V5, V6) 각각은 서로 다른 구동수단에 의해 독립적으로 구동이 가능하다. 예를 들어, 각각 직류로 구동하는 전기 모터 밸브와 유압 구동 밸브를 사용하여 어떤 하나의 구동수단에 문제가 발생하는 경우에도 원활한 동작이 가능하다.
Each of the valves V5 and V6 arranged in parallel to each other can be independently driven by different driving means. For example, smooth operation is possible even when a problem occurs in any one of the driving means by using the electric motor valve and the hydraulic drive valve respectively driven by direct current.

도 5는 본 발명에 따른 경사형 열교환기(20)의 배치를 나타낸 도면이다.5 is a view showing the arrangement of the inclined heat exchanger 20 according to the present invention.

도 1 내지 도 4에서 설명한 경사형 열교환기(20)는 하나의 단일 개체로 마련하는 경우, 용량에 한계가 있을 수 있으므로 복수개를 같이 사용할 수 있다. 즉, 응축수조(30) 내에 복수개의 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)가 동일한 높이로 마련되되 격벽(125)에 의해 분리된 서로 다른 공간에 마련된다.When the inclined heat exchanger 20 described with reference to FIGS. 1 to 4 is provided as one single object, a plurality of inclined heat exchangers 20 may be used because the capacity may be limited. That is, the plurality of inclined heat exchangers 121, 122, 123, and 124 are provided at the same height in the condensate tank 30, but are provided in different spaces separated by the partition wall 125.

예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 4개의 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)가 사용될 수 있다. 4개의 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)는 동일 평면상에 2×2행렬식으로 배치되어 있으며, 서로의 영역은 격벽(125)을 통해 격리된다.For example, as shown in FIG. 5, four gradient heat exchangers 121, 122, 123, 124 may be used. The four inclined heat exchangers 121, 122, 123, and 124 are arranged in a 2x2 matrix on the same plane, and regions of each other are separated through the partition wall 125.

여기서, 각 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)에서는 수조의 냉각수와 열교환기(121, 122, 123, 124) 내의 스팀 사이에서 열교환이 일어난다. 이로 인해, 냉각수의 공간에 따른 온도차이에 의해 냉각수의 순환이 일어난다. 이와 같은 냉각수의 순환은 각 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)마다 발생하므로 서로 간섭이 발생할 수 있다.Here, in each inclined heat exchanger (121, 122, 123, 124) heat exchange occurs between the cooling water of the tank and the steam in the heat exchanger (121, 122, 123, 124). For this reason, circulation of a cooling water occurs by the temperature difference according to the space of cooling water. Since the circulation of such coolant occurs for each inclined heat exchanger (121, 122, 123, 124), interference may occur.

본 실시예에 따르면, 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)의 순환영역이 격벽(125)에 의해 격리되어 있어서 간섭에 의한 열교환 성능저하가 방지된다.According to the present embodiment, the circulation zones of the inclined heat exchangers 121, 122, 123, and 124 are isolated by the partition walls 125, thereby preventing a decrease in heat exchange performance due to interference.

한편, 어느 하나의 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)에서 손상이 발생하면 냉각수 전체의 온도가 상승하여 다른 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)의 열교환 성능에 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 실시예에 따르면, 각 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)의 열교환에 기여하는 냉각수가 서로 분리되어 있으므로, 어느 하나의 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124)의 손상이 다른 경사형 열교환기(121, 122, 123, 124) 성능에 영향을 주지 않는다.On the other hand, if any one of the inclined heat exchangers (121, 122, 123, 124) is damaged, the temperature of the entire cooling water rises, causing problems in the heat exchange performance of the other inclined heat exchangers (121, 122, 123, 124). May occur. However, according to the present embodiment, since the cooling water contributing to the heat exchange of each inclined heat exchanger (121, 122, 123, 124) is separated from each other, the one of the inclined heat exchangers (121, 122, 123, 124) The damage does not affect the performance of other gradient heat exchangers 121, 122, 123, 124.

도 6은 열교환기(20)의 튜브(126) 형태를 예시적으로 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the tube 126 of the heat exchanger 20.

튜브(126)에는 외측 방향으로 연장된 다수의 핀(fin)(127)이 구비된다. 예를 들어, 튜브(126)의 외측 둘레를 따라 등간격으로 방사 형태로 다수의 핀(127)이 구비된다.The tube 126 is provided with a plurality of fins 127 extending outwardly. For example, a plurality of fins 127 are provided in a radial fashion at equal intervals along the outer circumference of the tube 126.

핀(127)은 튜브(126)의 단면적을 증가시킴으로써 튜브(126)와 냉각수 사이의 열교환 효율을 향상시킨다. 따라서, 핀(127)을 사용하면 열교환 성능이 향상되고, 필요 시 향상된 열교환 성능을 감안하여 튜브(126)의 개수를 줄일 수 있다.Fin 127 increases the cross-sectional area of tube 126 to improve heat exchange efficiency between tube 126 and cooling water. Accordingly, the use of the fin 127 may improve heat exchange performance, and if necessary, reduce the number of tubes 126 in consideration of the improved heat exchange performance.

또한, 튜브(126)의 형상 및 핀(127)의 형상은 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.In addition, the shape of the tube 126 and the shape of the fin 127 is not limited by the drawings and may be changed in various ways.

도면에서는 핀(127)이 튜브(126)에서 외측으로 연장 형성되고, 동일 간격으로 구비된 것으로 예시하였으나, 이와는 달리, 핀(127)이 튜브(126) 내주면에서 내측 방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 튜브(126)의 외주면 둘레를 따라, 동일 간격 또는 서로 다른 간격으로 배치될 수 있으며, 핀(127)의 형상 및 길이를 서로 다른 형성한 복수개의 핀(127)이 구비되는 것도 가능하다.In the drawing, the fin 127 extends outwardly from the tube 126 and is illustrated as being provided at equal intervals. Alternatively, the fin 127 may extend inwardly from the inner circumferential surface of the tube 126. The fins 127 may be disposed along the outer circumference of the tube 126 at the same interval or at different intervals, and a plurality of fins 127 having different shapes and lengths of the fins 127 may be provided.

본 실시예들에 따르면, 수직형 격리응축기 대신 수직형 열교환기와 수평형 열교환기의 장점을 반영한 수평에 근접한 경사도를 갖는 경사형 U튜브 열교환기를 적용하여 응축 효과를 높일 수 있다. 또한, 열교환기의 높이를 줄임으로써, 열교환기를 담고 있는 열교환기 냉각 수조의 높이를 대폭 줄일 수 있다. 또한, 보충수 탱크를 제거할 수 있고, 계통 구성을 단순화 할 수 있다.
According to the embodiments, instead of the vertical isolation condenser, it is possible to increase the condensation effect by applying an inclined U tube heat exchanger having an inclination close to horizontal reflecting the advantages of the vertical heat exchanger and the horizontal heat exchanger. In addition, by reducing the height of the heat exchanger, it is possible to significantly reduce the height of the heat exchanger cooling tank containing the heat exchanger. In addition, the make-up tank can be removed and the system configuration can be simplified.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

10: 증기발생기
ll: 증기 공급배관
12: 응축수 회수배관
20, 120, 121, 122, 123, 124: 경사형 열교환기
21: U자형 튜브
22: 지지부
23: 상부 모관
24: 하부 모관
25: W자형 튜브
26: 직선형 튜브
30: 응축수조
40: 역류방지부
125: 격벽
126: 튜브
127: 핀(fin)10: steam generator
ll: steam supply piping
12: condensate return piping
20, 120, 121, 122, 123, 124: Inclined Heat Exchanger
21: U-shaped tube
22: support
23: upper capillary
24: lower capillary
25: W-shaped tube
26: straight tube
30: condensate tank
40: backflow prevention part
125: bulkhead
126: tube
127: fin

Claims

A steam generator generating steam by heat of the reactor;
A condensate tank filled with cooling water;
Located in the condensate tank, the steam generated from the steam generator is supplied to the upper capillary through the steam supply pipe, the straight section for discharging the condensed water through the lower capillary comprises a tube formed inclined, at the same height A plurality of heat exchangers spaced apart from each other;
A condensate return pipe for supplying condensate from the heat exchanger to the steam generator; And
Barrier ribs provided between the heat exchangers to separate circulation regions of the heat exchangers from each other;
Improved passive auxiliary water supply system of the LWR comprising a.

The method of claim 1,
The heat exchanger,
And a plurality of tubes including two straight sections connected to the upper capillary to the steam supply pipe and two curved sections connecting the lower capillary to the condensate return pipe and the two straight sections.
The two straight sections are the improved passive auxiliary water supply system of the downhill sloped waterway.

The method of claim 2,
The two straight sections are improved passive auxiliary water supply system of a light-water path having an acute angle of 3 to 7 degrees to the ground.

The method of claim 1,
The heat exchanger,
The upper capillary is connected to the steam supply pipe and the lower capillary is connected to the condensate return pipe,
An improved passive auxiliary water supply system for a light-water reactor comprising a tube comprising a plurality of downwardly inclined straight sections connected to each other by a plurality of curved bending sections to reverse the direction of vapor flow.

The method of claim 4, wherein
The straight section is an improved passive auxiliary water supply system for a light water path having an acute angle of 3 to 7 ° between the straight line and the ground.

The method of claim 1,
The heat exchanger,
An upper capillary connected to the steam supply pipe, and a plurality of straight tubes connected to the condensate return pipe to a lower capillary,
The straight tube is an improved passive auxiliary water supply system of the ramp inclined downward at an acute angle of 3 to 7 ° from the upper mother tube to the lower mother tube.

The method of claim 1,
The condensate recovery pipe,
An improved passive water supply system of a hard water reactor provided with a backflow prevention unit for preventing the condensed water condensed in the heat exchanger back to the heat exchanger.

The method of claim 1,
When the reactor operates in a normal state, a valve provided in the steam supply pipe is opened, and a valve provided in the condensate return pipe is closed so that a part of the main steam is supplied to the heat exchanger.
An improved passive water supply system for a hard water reactor for cooling the steam generator by opening a valve provided in the condensate return pipe when an accident requiring the removal of the residual heat of the reactor through the steam generator occurs.

The method of claim 8,
The valve provided in the condensate recovery pipe,
Multiple valves are arranged in parallel with each other,
An improved passive auxiliary water supply system for light water reactors driven independently by different driving means.

10. The method of claim 9,
The plurality of valves connected in parallel are improved driven auxiliary water supply system of a light water reactor, each of which is an electric drive valve or a hydraulic drive valve.

The method of claim 1,
The steam supply pipe further includes a valve for discharging condensed water condensed in the steam supply pipe in a state in which the reactor is operating normally.

The method of claim 1,
The tube is provided with one or more fins to improve heat exchange,
The fin is an improved driven auxiliary water supply system for a light water passage having a shape protruding or extending outward from the tube.

The method of claim 12,
The fins are improved passive auxiliary water supply system of a light water reactor disposed at regular intervals along the outer circumference of the tube.

The method of claim 12,
The fins are arranged at equal intervals or at different intervals around the outer circumference of the tube,
The fin is an improved passive auxiliary water supply system for a light water reactor having a plurality of fins having different shapes and different lengths.