KR101310448B1 - 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치 - Google Patents

원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치에 관한 것으로서, 원자력 발전소 격납용기와 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비된 보조격납용기를 적어도 하나 이상 장착하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 수용하면서 내부를 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원자력 발전소 격납용기에 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비되는 보조격납용기를 설치하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 흡입수용하면서 내부를 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 원자력 발전소 격납용기의 폭발사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치{Emergency steam drain cooling system of nuclear power plant containment vessel}
본 발명은 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력 발전소 격납용기에 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비된 보조격납용기를 설치하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 수용하면서 냉각할 수 있도록 한 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치에 관한 것이다.
세계적으로 석탄 및 석유 등과 같은 화석 에너지의 매장량은 점차 고갈되어 가는 추세이다. 이러한 세계적인 에너지 문제는 원자력 에너지의 중요성을 더욱 부각시키고 있으며, 실제로 원자력 에너지의 사용 비중은 나날이 증가하고 있는 추세이다.
하지만, 원자력 에너지를 안정적으로 생산하기 위해서는 원자력 발전소의 안전성을 보증할 수 있는 설비와 부재가 필수적을 확보되어야 한다.
실제로 천재지변 기타 각종 원인으로 인하여 원자력 발전소에 사고가 발생하는 경우에는 큰 문제가 발생할 수 있고 이는 환경적 측면이나 비용적 측면에서 막대한 손해를 피할 수 없는 결과를 가져올 수 있기 때문이다.
한편 원자력 발전소 격납용기는 핵 반응조와 증기발생기 등의 원자력발전소의 주기기가 배치되는 밀폐건물로서 도시된 도 1과 같이 돔(DOME)형 형상의 건물로 이루어지는 것이 일반적이다.
그러나 종래의 원자력 발전소 격납용기는 원전사고 발생시 원자력 발전소 격납용기 내에 가연성 기체가 축적되고 상기 가연성 기체는 방사능을 포함한 후 대기중으로 배출되는 문제점이 있었다.
또한 원자력 발전소의 모든 안전시스템이 정지하는 최악의 경우에는 원자력 발전소 격납용기에 구멍을 형성한 후 상기 구멍을 통해 축적된 증기를 외부로 방출시키는 방법이 있으나 이 또한 방사능 피폭 위험성이 높아 작업자가 사망에 이르는 문제점이 있었다.
한국공개특허 제2010-0072306호 한국등록특허 제10-0181303호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원자력 발전소 격납용기에 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비되는 보조격납용기를 설치하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 흡입수용하면서 내부를 냉각할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기의 외부로 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기를 수용 및 보호할 수 있는 격납용기구조물을 설치하여 격납용기에 축적된 증기가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 원자력 발전소 격납용기와 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비된 보조격납용기를 적어도 하나 이상 장착하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 수용하면서 내부를 냉각할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기의 외부에는 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기를 수용 및 보호할 수 있도록 격납용기구조물이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원자력 발전소 격납용기에 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비되는 보조격납용기를 설치하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 흡입수용하면서 내부를 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 원자력 발전소 격납용기의 폭발사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기의 외부로 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기를 수용 및 보호할 수 있는 격납용기구조물을 설치하여 격납용기에 축적된 증기가 외부로 배출되는 것을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적으로 사용되는 원자력 발전소 격납용기를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 다른 실시 예를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 구성하는 증기배출수단을 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 구성하는 냉각수단을 나타낸 구성도.
이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 구성하는 증기배출수단을 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 구성하는 냉각수단을 나타낸 구성도이다.
본 발명인 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치(10)은 원자력 발전소 격납용기(20)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 간격을 두고 설치되는 보조격납용기(30)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 보조격납용기(30)를 수용 및 보호하는 격납용기구조물(40)와, 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 증기를 수용 및 저장하는 증기배출수단(50)과, 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부에 냉각수를 공급하는 냉각수단(60) 등으로 구성된다.
여기서 핵 반응조와 증기발생기 등의 원자력발전소의 주기기가 배치되는 원자력 발전소 격납용기(20)는 공지된 원자력 발전소 격납용기를 택일하여 구성되고 별도의 설명은 생략하기로 한다.
상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 간격을 두고 설치되는 보조격납용기(30)는 내부에 수용공간(32)이 형성되고 일 측에는 외부와 연통하는 연결통로(34)가 형성된다.
그리고 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 간격을 두고 설치되는 보조격납용기(30)는 도시된 도 3과 같이 상기 원자력 발전소 격납용기(20)를 기준으로 다수개수가 설치될 수 있음을 밝힌다.
또한 상기 보조격납용기(30)는 여러 가지 형상 및 형태로 구성될 수 있으며 본원발명에서는 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 대응하는 돔 형상으로 형성되면서 내측에 스테인리스 스틸 등의 강재 플레이트가 장착되고 상기 강재 플레이트의 외 측에는 시멘트 콘크리트가 타설되는 형태로 형성되는 예를 들어 설명하기로 한다.
즉 상기 보조격납용기(30)는 내부에 증기배출수단(50)과 냉각수단(60)을 장착할 수 있도록 수용공간(32)을 형성하고 일 측에는 외부와 연통하는 연결통로(34)를 형성한 것이다.
이때 상기 보조격납용기(30)의 일 측에 형성되는 연결통로(34)의 위치는 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 증기를 빠르게 수용할 수 있도록 상부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 보조격납용기(30)를 수용 및 보호하는 격납용기구조물(40)은 소정의 크기와 높이를 가지는 돔 형상으로 형성된다.
여기서 상기 격납용기구조물(40)은 내측에 스테인리스 스틸 등의 강재 플레이트가 장착되고 상기 강재 플레이트의 외 측에는 시멘트 콘크리트가 타설되는 형태로 형성되는 예를 들어 설명하기로 한다.
원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 증기를 수용 및 저장하는 증기배출수단(50)은 보조격납용기(30)의 수용공간(32)에 장착되는 증기 저장탱크(51)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부와 상기 증기 저장탱크(51)를 연결하는 증기 연결배관(52)과, 상기 증기 연결배관(52)의 도중에 장착되어 증기를 수용 또는 차단하는 증기 저장밸브(53)로 구성된다.
여기서 상기 증기 연결배관(52)은 일 측이 증기 저장탱크(51)에 연결되면서 반대 측이 보조격납용기(30)의 연결통로(34)를 거쳐 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하게 된다.
즉 상기 증기배출수단(50)은 원전사고 발생시 증기 저장밸브(53)가 개방되면서 상기 증기 연결배관(52)을 통해 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 증기를 공급받아 상기 증기 저장탱크(51)에 보관하게 되는 것이다.
그리고 상기 증기 저장탱크(51)와 증기 저장밸브(53)의 사이에 위치한 증기 연결배관(52)에는 상기 증기 저장탱크(51)에 보관되는 증기가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 역류방지체크밸브(54)가 장착된다.
또한 상기 증기 연결배관(52)에는 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 증기를 신속하게 수용할 수 있도록 흡입기(55)가 장착될 수 있음을 밝힌다.
원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부에 냉각수를 공급하는 냉각수단(60)은 상기 보조격납용기(30)의 수용공간(32)에 장착되는 냉각수 저장탱크(61)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부와 상기 냉각수 저장탱크(61)를 연결하는 냉각수 연결배관(62)과, 상기 냉각수 연결배관(62)의 도중에 장착되는 냉각수 주입펌프(63)와, 상기 냉각수 연결배관(62)의 도중에 장착되는 냉각수 주입밸브(64)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부에 위치하는 냉각수 연결배관(62)에 장착되는 다수개의 스프레이 노즐(65)과, 외부에서 냉각수 저장탱크(61)로 냉각수를 공급할 수 있는 외부 냉각수 공급배관(66)으로 구성된다.
여기서 상기 냉각수 연결배관(62)은 일 측이 냉각수 저장탱크(61)에 연결되면서 반대 측이 보조격납용기(30)의 연결통로(34)를 거쳐 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하게 된다.
즉 상기 냉각수단(60)은 원전사고 발생시 냉각수 주입펌프(63)가 작동되면서 상기 냉각수 저장탱크(61)에 수용되는 냉각수를 냉각수 연결배관(62)을 통해 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 다수개의 스프레이 노즐(65)에 전달하여 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부를 냉각하게 되는 것이다.
이때 상기 냉각수 연결배관(62)을 통해 배출되는 냉각수의 양과 압력은 냉각수 연결배관(62)의 도중에 장착되는 냉각수 주입밸브(64)를 통해 조절하게 된다.
그리고 다수개의 스프레이 노즐(65)이 장착되는 냉각수 연결배관(62)은 상기 원자력 발전소 격납용기(20)에 다수개수가 장착될 수 있음을 밝힌다.
상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 보조격납용기(30)의 사이에 장착되는 연결관(70)은 소정의 크기와 지름을 가지고 형성되고 내부에는 통로(72)가 형성된다.
즉 상기 연결관(70)은 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부와 보조격납용기(30)의 연결통로(34)에 장착되어 상기 증기 연결배관(52)과 냉각수 연결배관(62)을 감싸면서 보호하는 역할을 수행하게 된다.
여기서 상기 연결관(70)은 내부의 상태를 확인하면서 증기 연결배관(52)과 냉각수 연결배관(62)을 점검 및 교체가 용이하도록 분리 형성될 수 있음을 밝힌다.
상기와 같이 구성되는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 실시 예를 참조로 설명하면 다음과 같다.
먼저 핵 반응조와 증기발생기 등의 원자력발전소의 주기기가 배치되는 원자력 발전소 격납용기(20)에 간격을 두고 내부에 수용공간(32)이 형성되고 일 측에는 외부와 연통하는 연결통로(34)가 형성되는 돔 형상의 보조격납용기(30)를 설치한다.
그리고 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 상기 보조격납용기(30)의 연결통로(34)에 내부에 통로(72)가 형성되는 연결관(70)을 장착한다.
다음으로 상기 보조격납용기(30)에 증기를 수용 및 보관하는 증기 저장탱크(51)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부와 상기 증기 저장탱크(51)를 연결하는 증기 연결배관(52)과, 상기 증기 연결배관(52)의 도중에 장착되어 증기를 수용 또는 차단하는 증기 저장밸브(53)와, 상기 증기 저장탱크(51)와 증기 저장밸브(53)의 사이에 위치한 증기 연결배관(52)에는 장착되고 증기가 역류하는 것을 방지하는 역류방지체크밸브(54)로 구성되는 증기배출수단(50)을 장착한다.
그리고 상기 보조격납용기(30)에 냉각수가 저장되는 냉각수 저장탱크(61)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부와 상기 냉각수 저장탱크(61)를 연결하는 냉각수 연결배관(62)과, 상기 냉각수 연결배관(62)의 도중에 장착되는 냉각수 주입펌프(63)와, 상기 냉각수 연결배관(62)의 도중에 장착되는 냉각수 주입밸브(64)와, 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부에 위치하는 냉각수 연결배관(62)에 장착되는 다수개의 스프레이 노즐(65)와 외부에서 냉각수 저장탱크(61)로 냉각수를 공급할 수 있는 외부 냉각수 공급배관(66)으로 구성되는 냉각수단(60)을 장착한다.
다음으로 상기 원자력 발전소 격납용기(20)와 보조격납용기(30)의 외부로 소정의 크기와 높이를 가지는 돔 형상의 격납용기구조물(40)을 장착하면 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 설치작업은 완료되는 것이다.
여기서 상기 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 설치 순서는 상기와 다르게 구성될 수 있음을 밝힌다.
또한 상기 증기배출수단(50)과 냉각수단(60)은 공지된 원격수단이나 수동으로 제어될 수 있을 뿐만 아니라 공지된 비상발전수단을 구비하여 각각 또는 동시에 전원을 공급받을 수 있음을 밝힌다.
상기와 같이 구성되는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상기 원자력 발전소 격납용기(20)에 원전사고(원자력 발전소 격납용기의 최고사용압력 4.0㎏/㎠과 최고사용온도 144℃를 초과)가 발생하게 되면, 원격으로 상기 증기배출수단(50)과 냉각수단(60)을 작동하게 된다.
즉 상기 증기배출수단(50)은 증기 저장밸브(53)가 개방되면서 상기 증기 연결배관(52)을 통해 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 증기를 유입하게 된다.
그리고 상기 증기 연결배관(52)에 유입된 증기는 증기 저장밸브(53)와 역류방지체크밸브(54)를 거쳐 증기 저장탱크(51)에 보관된다. 이때 상기 증기 저장탱크(51)에 유입 및 보관된 증기는 상기 역류방지체크밸브(54)를 통해 역류되는 것을 방지하게 된다.
다음으로 상기 냉각수단(60)은 원전사고 발생시 냉각수 주입펌프(63)가 작동되면서 상기 냉각수 저장탱크(61)에 수용되는 냉각수를 냉각수 연결배관(62)을 통해 원자력 발전소 격납용기(20)의 상부에 위치하는 다수개의 스프레이 노즐(65)에 전달하여 상기 원자력 발전소 격납용기(20)의 내부를 냉각하게 되는 것이다.
이와 같이 본원발명의 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치은 원전사고 발생시 원격 또는 수동으로 원자력 발전소 격납용기의 내부에 축적되는 증기를 보조격납용기에 안전하게 증기를 배출시킬 수 있을 뿐만 아니라 원자력 발전소 격납용기의 내부 압력을 감소시킬 수 있다.
더불어 원자력 발전소 격납용기의 손상으로 인한 방사능이 누출되어도 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기를 감싸는 격납용기구조물을 통해서 방사능이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있는 장점을 얻게 되는 것이다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치을 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치,
20 : 원자력 발전소 격납용기, 30 : 보조격납용기,
32 : 수용공간, 34 : 연결통로,
40 : 격납용기구조물, 50 : 증기배출수단,
51 : 증기 저장탱크, 52 : 증기 연결배관,
53 : 증기 저장밸브, 54 : 역류방지체크밸브,
55 : 흡입기, 60 : 냉각수단,
61 : 냉각수 저장탱크, 62 : 냉각수 연결배관,
63 : 냉각수 주입펌프, 64 : 냉각수 주입밸브,
65 : 스프레이 노즐, 66 : 외부 냉각수 공급배관,
70 : 연결관.

Claims (8)

  1. 원자력 발전소 격납용기와 간격을 두고 증기배출수단과 냉각수단이 구비된 보조격납용기를 장착하여 원전사고 발생시 상기 원자력 발전소 격납용기의 증기를 수용하면서 내부를 냉각할 수 있도록 하되, 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기의 외부에는 상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기를 수용 및 보호할 수 있도록 격납용기구조물이 설치되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원자력 발전소 격납용기와 간격을 두고 다수개의 보조격납용기가 장착되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 증기배출수단은,
    상기 보조격납용기의 내부에 장착되는 증기 저장탱크와;
    상기 원자력 발전소 격납용기의 내부와 상기 증기 저장탱크를 연결하는 증기 연결배관과;
    상기 증기 연결배관의 도중에 장착되는 증기저장밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 증기 저장탱크와 증기저장밸브의 사이에 위치한 증기연결배관에는 증기가 역류하는 것을 방지할 수 있도록 역류방지체크밸브가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 증기연결배관의 도중에는 원자력 발전소 격납용기에 형성되는 증기를 신속히 수용할 수 있도록 흡입기가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각수단은,
    상기 보조격납용기의 내부에 장착되는 냉각수 저장탱크와;
    상기 원자력 발전소 격납용기와 상기 냉각수 저장탱크를 연결하는 냉각수 연결배관과;
    상기 냉각수 연결배관의 도중에 장착되는 냉각수 주입펌프 및 냉각수 주입밸브와;
    상기 원자력 발전소 격납용기의 냉각수 연결배관에 장착되는 다수개의 스프레이 노즐과;
    상기 냉각수 저장탱크에 냉각수를 공급할 수 있는 외부 냉각수 공급배관; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 원자력 발전소 격납용기와 보조격납용기의 사이에는 내부에 통로가 형성되는 연결관이 장착되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 격납용기 비상 증기배출냉각 장치.
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