KR101193677B1

KR101193677B1 - 이동식 비상 냉각수 공급 시스템

Info

Publication number: KR101193677B1
Application number: KR1020110123180A
Authority: KR
Inventors: 백신혜
Original assignee: 백신혜
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-10-22

Abstract

본 발명은 이동식 비상 냉각수 공급 시스템에 관한 것이다. 이 이동식 비상 냉각수 공급 시스템(10)은, 각각 유출구(111, 121, 131)를 통해 냉각수를 공급하도록 구성된 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13); 및 상기 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)로부터 유출되는 냉각수를 유입하도록 각각 연결배관(112, 122, 132)에 의해 연결될 수 있는 복수의 유입구(141)를 구비하고, 유입되는 냉각수의 유량 또는 압력을 조절한 후 연결구(143)를 통해 유출하도록 구성된 펌프모듈(14)을 구비하며, 여기서 상기 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13) 및 상기 펌프모듈(14)은 각각 적어도 하나의 외부의 연결 로프(2)에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 연결부(120)를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스(100)에 의해 감싸진다. 이에 따라, 원자력 발전소와 같은 중요한 시설의 비상상황 발생시 효과적으로 필요한 냉각수를 공급할 수 있는 등의 신속한 대처가 가능하게 하는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

이동식 비상 냉각수 공급 시스템{Mobile Emergency Cooling-Water Supply System}

본 발명은 일반적으로 냉각수 공급 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 예컨대 원자력 발전소에 있어서 천재지변 등에 의해 그 전원 공급 기능 및 냉각 기능이 정지된 경우와 같은 비상시 필요한 냉각수를 공급하기 위하여 예컨대 헬리콥터와 같은 운반수단에 의해 각각 운반가능한 복수의 모듈로 구성되고 현장에서 용이하게 조립할 수 있도록 구성함으로써, 원자력 발전소와 같은 중요한 시설의 비상시 대처에 유연성을 제공할 수 있도록 한, 새로운 이동식 비상 냉각수 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소는 높은 경제성에도 불구하고 핵분열 에너지를 이용하기 때문에 안전성의 확보가 가장 중요하다. 따라서 안전확보를 위해 공학적 안전설비가 다중, 독립적으로 설치되어 있다. 그러나 설계기준을 초과하는 지진이나 해일 등에 의해 공학적 안전설비가 그 기능을 상실할 수 있으며, 2011년 3월에 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고는 그 대표적 실례이다.

원자력 발전소의 경우 원자로 내의 온도를 낮추어 주는 냉각수가 제대로 공급되지 못하면, 핵분열 에너지에 의해 원자로 내의 온도가 계속 상승하게 되고, 이에 따라 환경에 치명적인 각종 방사능 오염물질들이 주변으로 확산될 수 있어 매우 위험하다.

그러므로 원자력 발전소와 같이 지진이나 해일 등과 같은 천재지변에 의한 작동정지시 큰 재난이 발생할 수 있는 경우, 원자력 발전소 외부에서 운반하여 신속하고 용이하게 설치하고 원자력 발전소에서 필요로 하는 냉각수를 적절하게 공급할 수 있는 장치에 대한 절실한 요구가 존재한다.

일본 공개특허공보 특개 2008-185572호(공개일 2008.08.14)
일본 공개특허공보 특개 2008-020234호(공개일 2008.01.31)
일본 공개특허공보 특개 2008-511487호(공개일 2008.04.17)
공개특허공보 제10-2007-0000847호(공개일 2007.01.03)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고 여러 가지 다른 장점들을 추가하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 예컨대 원자력 발전소에 있어서 천재지변 등에 의해 그 기능이 정지된 경우와 같은 비상시 필요한 냉각수를 공급하기 위하여 예컨대 헬리콥터와 같은 운반수단에 의해 각각 운반가능한 복수의 모듈로 구성되고 현장에서 용이하게 조립할 수 있도록 구성함으로써, 원자력 발전소와 같은 중요한 시설의 비상시 대처에 유연성을 제공할 수 있도록 한, 새로운 이동식 비상 냉각수 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 이동식 비상 냉각수 공급 시스템에 의하여 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 이동식 비상 냉각수 공급 시스템은, 핵발전소가 전원 및 냉각 기능이 정지된 비상시에 냉각수를 공급하기 위한, 이동식 비상 냉각수 공급 시스템으로서, 각각 유출구를 통해 냉각수를 공급하도록 구성된 복수의 냉각수 탱크모듈; 및 상기 복수의 냉각수 탱크모듈로부터 유출되는 냉각수를 유입하도록 각각 연결배관에 의해 연결될 수 있는 복수의 유입구를 구비하고, 유입되는 냉각수의 유량 또는 압력을 조절한 후 연결구를 통해 유출하도록 구성된 펌프모듈을 구비하며, 여기서 상기 복수의 냉각수 탱크모듈 및 상기 펌프모듈은 각각 적어도 하나의 외부의 연결 로프에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 연결부를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스에 의해 감싸지고, 상기 펌프모듈은, 상기 복수의 유입구와 상기 연결구 사이에, 냉각수를 이송하기 위한 펌프와 상기 펌프에 의해 이송되는 냉각수의 유량을 미리 정해진 양으로 조절하는 유량조절부, 및 냉각수의 토출 압력을 미리 정해진 레벨로 조절하는 압력조절부를 포함하여 구성되고, 상기 펌프모듈에는 작동을 위한 전원공급 수단으로서 모듈화된 이동식 디젤 발전기가 연결되며, 또한 상기 펌프모듈의 연결구는, 핵발전소의 핵반응로에 평시에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관에, 상기 핵반응로를 격납하고 있는 격납건물의 외측에서 비상시에 상기 냉각수 공급 배관에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 비상 냉각수 공급 플랜지, 또는 핵발전소의 연료저장조에 평시에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관에, 상기 연료저장조를 격납하고 있는 격납건물의 외측에서 비상시에 상기 냉각수 공급 배관에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 비상 냉각수 공급 플랜지에 연결될 수 있다.

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상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 예컨대 원자력 발전소에 있어서 천재지변 등에 의해 그 기능이 정지된 경우와 같은 비상시 필요한 냉각수를 공급하기 위하여 예컨대 헬리콥터와 같은 운반수단에 의해 각각 운반가능한 복수의 모듈로 구성되고 현장에서 용이하게 조립할 수 있도록 구성함으로써, 원자력 발전소와 같은 중요한 시설의 비상상황 발생시 냉각수 공급을 위한 신속한 대처가 가능하게 하는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템을 구성하는 각각의 모듈의 외부 케이스의 구조를 개략적으로 예시한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템이 연결되는 비상 냉각수 공급 플랜지의 위치를 예시하는 개략도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구범위에 의해 한정된다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어 이미 공지되어 있는 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템을 설명한다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 이동식 비상 냉각수 공급 시스템은, 예컨대 원자력 발전소와 같은 설비에 비상 상황이 발생한 경우, 원자력 발전소가 위치하는 지역 외부에서 예컨대 헬리콥터와 같은 운반수단에 의해 운반가능한 규모로 구성되는 복수의 모듈을 현장에서 조립하여 필요한 전력 및 냉각수를 공급하도록 구성한, 이동식 및 조립식 냉각수 공급 시스템이다.

이를 위하여 본 시스템에서 각각의 모듈은 헬리콥터에 의해 운반가능한 정도로 컨테이너 형태로 제조될 수 있고, 또한 각각의 모듈은 냉각수 수송용 연결배관이 쉽게 연결될 수 있도록 유입구 또는 유출구가 하나 이상 구비될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템(10)은, 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)과 펌프모듈(14)을 포함하여 구성될 수 있다.

냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)은, 각각 유출구(111, 121, 131)를 통해 냉각수를 공급하도록 구성된 탱크이다.

이러한 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)은 도면에서 3개만이 예시되어 있으나, 이는 단지 예시에 불과하며, 필요한 경우 예컨대 5 ~ 10개 정도로 더 많이 연결될 수 있음은 자명하다.

펌프모듈(14)은 복수의 유입구(141)와 펌프(142), 연결구(143), 유량조절부(44), 유압조절부(145)를 구비할 수 있다.

복수의 유입구(141)는, 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)로부터 유출되는 냉각수를 유입하도록 각각 연결배관(112, 122, 132)에 의해 연결될 수 있고, 이에 의해 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)로부터 냉각수가 펌프모듈(14) 내에 공급되는 부분이다.

펌프(142)는 복수의 유입구(141)로부터 연결구(143)를 향해 냉각수를 이송시켜 토출시키는 구동수단이다.

유량조절부(144)는 연결구(143)로 토출되는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 수단이며, 압력조절부(145)는 연결구(143)로 토출되는 냉각수의 압력을 조절하기 위한 수단이다.

위에 언급된 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13) 및 펌프모듈(14)은 본 발명에 따라 예컨대 헬리콥터(1)에 의해 연결 로프(2)에 매달려 운반가능한 정도의 규모로서 구성되며, 예컨대 도 2에 예시된 바와 같이, 컨테이너 형태의 외형을 가질 수 있다.

즉 각각의 모듈(11, 12, 13, 14)은 각각 적어도 하나의 외부의 연결 로프(2)에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 후크형 또는 고리형 연결부(120)를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스(100)에 의해 감싸질 수 있다.

예를 들어, 각각의 모듈은 무게 10톤 내외의 규모로서 구성되어, 차량 또는 헬리콥터와 같은 운반수단에 의하여 원격에서 현장에 이송될 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 도시되어 있지는 않지만, 펌프모듈(14)의 작동을 위한 전원공급 수단이 필요하다. 현지에서 전력을 조달할 수 있는 것이 바람직하지만, 핵발전소가 천재지변에 의해 기능이 정지된 비상시와 같이 전력공급이 어려울 때에는, 모듈화된 이동식 디젤 발전기를 연결하여 전원을 공급받을 수 있다.

원자력 발전소 또는 핵발전소는 낮은 압력 및/또는 대용량으로 냉각수를 공급하는 계통(LPSI 계통)의 냉각수 공급 배관과, 높은 압력으로 냉각수를 공급하는 계통(HPSI 계통)의 냉각수 공급 배관이 존재한다. 따라서 본 발명의 구체적인 실시예에서, 펌프모듈(14)은 LPSI 계통/HPSI 계통에서 요구하는 유량 및/또는 압력에 맞추어 냉각수를 공급할 수 있도록 하기 위하여 압력조절부(145) 및/또는 유량조절부(144)를 구비할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에 따라, 도 3 및 도 4에 도시된 예에서와 같이, 핵발전소의 핵반응로 및/또는 연료저장조에 비상시 냉각수를 공급하기 위하여 투입될 수 있다. 이를 위하여, 기존에 핵반응로와 연료저장조에 냉각수를 공급하는 배관중 일부에 비상 냉각수를 공급하기 위한 플랜지를 더 추가 설치하는 것이 필요하다.

도 3을 참조하면, 펌프모듈(14)의 연결구(143)는, 핵발전소의 핵반응로(20)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 설치되어 있는비상 냉각수 공급 플랜지(41, 42, 43, 44, 45, 46) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 이 비상 냉각수 공급 플랜지(41, 42, 43, 44, 45, 46)는 핵반응로(20)를 격납하고 있는 격납건물(30)의 외측에서 비상시에 냉각수 공급 배관들(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 설비일 수 있다.

비상 냉각수 공급 플랜지(41, 42, 43, 44, 45, 46)는 도시된 예에서 보듯이 복수개가 설치될 수 있는데, 이는 핵반응로(20) 내에 기존 설치되어 있는 냉각수 공급 배관(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 수와 형태에 따라 달라질 수 있다.

본 발명에 따라 이 비상 냉각수 공급 플랜지는, 모두 핵반응로(20)를 둘러싸는 건물 즉 격납건물(30) 외측에 위치하는 것이 바람직하다. 통상 기존 냉각수 공급 배관들에는, 냉각수의 유동 통로를 제공하는 파이프 이외에, 격납건물(30)의 외측에 냉각수 강제 이송을 위한 펌프와 온도조절을 위한 방열기 등의 부속 설비들이 포함되는데, 천재지변시 이들 부속 설비들이 기능 정지될 가능성이 크므로, 본 발명에 따른 비상 냉각수 공급 플랜지는, 이들 부속 설비들의 하류에서 격납건물(30)에 근접된 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 또 다른 실시예에서 본 발명에 따른 펌프모듈(14)의 연결구(143)는, 핵발전소의 연료저장조(51)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관(53, 54)에 미리 설치되어 있는 비상 냉각수 공급 플랜지(61, 62)에 연결될 수 있다.

이 경우에도 비상 냉각수 공급 플랜지(61, 62)는, 연료저장조(51)를 격납하고 있는 격납건물(52)의 외측에서 비상시에 냉각수 공급 배관(53, 54)에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 것이 바람직하며, 이때 펌프나 방열기 등과 같은 부속 설비의 하류에 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동식 비상 냉각수 공급 시스템은, 평소에는 원자력 발전소와는 멀리 떨어진 외부에 컨테이너 형태의 모듈들로서 보관되고 관리되다가, 비상시에는 헬리콥터와 같은 신속한 운반수단에 의하여 현장에 이송되어, 간단한 작업에 의하여 서로 연결됨으로써 하나의 냉각수 공급 시스템으로서 조립될 수 있고, 또한 예컨대 핵발전소의 핵반응로 또는 연료저장조와 같이 현장에서 필요로 하는 냉각수의 유량과 압력을 맞추어 유출함으로써 비상 대처에 유연성을 증가시키고 안전 설비의 작동을 보증할 수 있는 등의 현저한 효과를 제공할 수 있다.

10 : 이동식 비상 냉각수 공급 시스템 11, 12, 13 : 냉각수 탱크모듈
111, 121, 131 : 유출구 112, 122, 132 : 연결배관
14 : 펌프모듈 141 : 유입구
142 : 펌프 143 : 연결구
144 : 압력조절부 145 : 유량조절부
100 : 모듈 케이스 120 : 연결부
1 : 헬리콥터 2 : 연결 로프
20 : 핵반응로
21, 22, 23, 24, 25, 26 : 냉각수 공급 배관
41.42. 43. 44. 45. 46 : 비상 냉각수 공급 플랜지
30 : 격납건물
51 : 연료저장조
52 : 격납건물
53, 54 : 냉각수 공급 배관
61, 62 : 비상 냉각수 공급 플랜지

Claims

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핵발전소가 전원 및 냉각 기능이 정지된 비상시에 냉각수를 공급하기 위한, 이동식 비상 냉각수 공급 시스템(10)으로서,
적어도 하나의 외부의 연결 로프(2)에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 연결부(120)를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스(100)에 의해 감싸지고, 또한 각각 상기 모듈케이스(100)를 관통하여 설치된 유출구(111, 121, 131)를 통해 상기 모듈케이스(100) 외부로 냉각수를 공급하도록 구성된 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)과;
적어도 하나의 외부의 연결 로프(2)에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 연결부(120)를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스(100)에 의해 감싸지고, 또한 상기 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)로부터 유출되는 냉각수를 유입하도록 각각 별도의 연결배관(112, 122, 132)에 의해 연결되며 각각 상기 모듈케이스(100)를 관통하여 설치된 복수의 유입구(141)를 구비하고, 또한 각각 상기 모듈케이스(100)를 관통하여 설치된 연결구(143)를 구비하고, 상기 복수의 유입구(141)와 상기 연결구(143) 사이에, 냉각수를 이송하기 위한 펌프(142)와 상기 펌프(142)에 의해 이송되는 냉각수의 유량을 미리 정해진 양으로 조절하는 유량조절부(144), 및 냉각수의 토출 압력을 미리 정해진 레벨로 조절하는 압력조절부(145)를 포함하여 구성되어, 상기 복수의 유입구(141)를 통해 유입되는 냉각수의 유량 또는 압력을 조절한 후 상기 연결구(143)를 통해 유출하도록 구성된 펌프모듈(14)과;
적어도 하나의 외부의 연결 로프(2)에 연결 고정될 수 있는 적어도 하나의 연결부(120)를 구비하는 컨테이너 형태의 모듈케이스(100)에 의해 감싸지고, 또한 상기 펌프모듈(14)에 작동을 위한 전원공급 수단으로서 연결되는 모듈화된 디젤 발전기;
를 포함하여 구성되고,
비상시에 상기 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)과 상기 펌프모듈(14)과 상기 디젤 발전기는 운반 수단에 의해 현지로 이동되어 조립되며;
조립된 경우, 상기 복수의 냉각수 탱크모듈(11, 12, 13)의 유출구(111, 121, 131)은 상기 펌프모듈(14)의 유입구(141)에 연결되고, 상기 디젤 발전기는 상기 펌프모듈(14)의 동작을 위한 전원을 공급하도록 연결되며; 또한
상기 펌프모듈(14)의 연결구(143)는, 핵발전소의 핵반응로(20)에 평시에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관(21, 22, 23, 24, 25, 26)에, 상기 핵반응로(20)를 격납하고 있는 격납건물(30)의 외측에서 비상시에 상기 냉각수 공급 배관(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 비상 냉각수 공급 플랜지(41, 42, 43, 44, 45, 46), 또는 핵발전소의 연료저장조(51)에 평시에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 배관(53, 54)에, 상기 연료저장조(51)를 격납하고 있는 격납건물(52)의 외측에서 비상시에 상기 냉각수 공급 배관(53, 54)에 냉각수를 공급할 수 있도록 미리 설치되어 있는 비상 냉각수 공급 플랜지(61, 62)에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 비상 냉각수 공급 시스템.