KR101312857B1 - Passive auto-catalytic recombiner for controlling hydrogen in nuclear reactor and control method hydrogen in nuclear reactor using same - Google Patents
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Abstract
원자로 내부에 설치되어 밀폐된 공간 내부에서 별도의 에너지원 없이 수소를 효과적으로 제어하여 수소 농축 및 폭발을 사전 예방할 수 있는 새로운 방식의 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 수소 제어 방법이 개시된다. 본 발명은 기체 유입부 및 기체 유출부를 구비한 케이스 내부에 상기 기체 유입부로부터 상방향으로 흐르는 기체와 접촉하는 촉매 구조체를 포함하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치에 있어서, 상기 기체 유출부는 상기 케이스 상단 측부에 위치하여 상기 케이스 상단은 곡면 또는 경사면으로 이루어지고, 상기 촉매 구조체는 세라믹 허니컴 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용하여 원자로 내의 수소를 제어하는 방법을 제공한다.Disclosed are a passive catalytic recombination apparatus and a method for controlling hydrogen using the same, which can be installed inside a reactor and effectively control hydrogen without a separate energy source in an enclosed space to prevent hydrogen concentration and explosion. The present invention provides a passive catalytic recombination apparatus for controlling hydrogen in a reactor including a catalyst structure in contact with a gas flowing upwardly from the gas inlet in a case having a gas inlet and a gas outlet. The outlet portion is located on the upper side of the case, the upper case is formed of a curved surface or inclined surface, the catalyst structure is a passive catalyst type recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that formed in the ceramic honeycomb shape and the reactor using the same It provides a method of controlling hydrogen in a gas.
Description
본 발명은 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 원자로 내의 수소 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력 발전소의 원자로 내에서 발생하는 수소의 농축으로 인한 폭발 방지를 위하여 발생된 수소를 물로 재결합시키기 위한 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 원자로 내의 수소 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a passive catalytic recombination apparatus for controlling hydrogen in a reactor and a method for controlling hydrogen in a reactor using the same, and more particularly, to prevent explosion due to concentration of hydrogen generated in a nuclear power plant reactor. A passive catalytic recombination apparatus for recombining hydrogen into water and a method for controlling hydrogen in a reactor using the same.
지금까지 주요 에너지원으로 사용되고 있는 석탄, 석유 등의 화석 연료가 점차 고갈되면서 원자력 발전이 대안으로 각광받아 왔으며, 이러한 현실을 반영하여 우리나라는 물론 전 세계적으로 원자력 발전 시설의 수가 증가하는 추세였다. 그러나, 1979년 스리마일 섬 원전 사고, 1986년 체르노빌 원전 사고, 최근 후쿠시마 원전 사고 등 원자력 발전의 위험성이 알려지면서, 이에 대한 안정성 문제가 시급히 해결되어야 할 과제로 대두되고 있다.As fossil fuels such as coal and petroleum, which have been used as main energy sources, have been gradually exhausted, nuclear power has been spotlighted as an alternative. Reflecting this reality, the number of nuclear power generation facilities in Korea and worldwide has been increasing. However, as the dangers of nuclear power generation, such as the Three Mile Island nuclear accident in 1979, the Chernobyl nuclear accident in 1986, and the recent Fukushima nuclear accident, are known, the stability problem is urgently addressed.
이러한 원전 사고의 가장 근본적인 원인은 원자로 내의 연료봉의 용융 과정에서 발생하는 수소의 농축으로 인한 폭발이다. 즉, 노심 용융을 수반하는 중대 사고 시에 핵연료 피복재인 지르칼로이의 산화 반응에 의하여 대량의 수소가 발생하게 되고, 발생된 수소는 일정 농도가 되면 자연 발화 및 폭발의 위험성을 가지게 되는 것이다. 따라서, 원자력 발전소에서는 발생되는 수소를 농축시키지 않도록 하기 화학식 1과 같이 공기 중의 산소와 결합시켜 폭발 위험이 없는 물로 전환시키도록 수소 점화기, 열 재결합기 등의 장치를 설치해왔다.The most fundamental cause of these nuclear accidents is the explosion caused by the concentration of hydrogen in the melting of fuel rods in the reactor. That is, in the event of a serious accident involving core melting, a large amount of hydrogen is generated by the oxidation reaction of Zircaloy, a nuclear fuel coating material, and the generated hydrogen has a risk of spontaneous ignition and explosion when a certain concentration is reached. Therefore, in order to avoid concentrating hydrogen generated in a nuclear power plant, a hydrogen igniter and a thermal recombiner have been installed to combine with oxygen in the air and convert it into water without a risk of explosion, as shown in the following formula (1).
그러나, 이러한 종래 장치 및 설비들은 수소 제어를 위한 전력이 항상 필요하게 되고, 이로 인해 후쿠시마 원전 사고의 경우와 같이 전력 공급이 불가능한 상태에서는 그 기능을 상실하게 되는 심각한 문제가 있으며, 이에 사고 시 별도의 에너지원이 없이도 발생된 수소를 처리할 수 있는 방법이 요구된다.However, these conventional devices and facilities always require power for hydrogen control, which causes a serious problem that loses its function in the state that power supply is not possible, such as in the case of Fukushima nuclear power plant accidents, separate There is a need for a method that can treat the generated hydrogen without an energy source.
최근, 이러한 문제를 해결할 수 있는 피동 촉매형 재결합기(passive auto-catalytic recombiner; PAR)가 각광받고 있는데, 피동 촉매형 재결합기는 열, 전기 등 별도의 전력 공급 없이도 기상에 존재하는 수소와 산소가 촉매 상에서 물로 재결합 반응을 일으키도록 하고, 이때 발생한 열로 인해 시스템 내 자연 대류 현상이 발생하게 되어 자동적으로 수소의 농축을 방지하도록 한다. 따라서, 수소 농축에 따른 폭발로 인한 원전 사고를 방지할 수 있는 최적의 기술이라 할 수 있다.Recently, a passive auto-catalytic recombiner (PAR) has been in the spotlight to solve this problem. The passive catalytic recombiner is a catalyst for hydrogen and oxygen present in the gas phase without a separate power supply such as heat and electricity. The recombination reaction with water in the bed causes the natural convection in the system due to the heat generated to automatically prevent the concentration of hydrogen. Therefore, it can be said to be an optimal technology that can prevent nuclear accidents caused by explosion due to hydrogen concentration.
이러한 피동 촉매형 재결합기의 성능에 관련된 핵심 기술은 시스템 내의 가스 흐름이 원활하도록 설계하는 기술과 수소의 재결합이 실질적으로 일어나도록 하는 촉매 관련 기술로 요약될 수 있으며, 이와 관련된 종래 기술을 살펴 보면 다음과 같다.The core technologies related to the performance of the driven catalytic recombiner can be summarized as a technique for designing a smooth gas flow in the system and a catalyst related technology for substantially recombining hydrogen. Is the same as
공개특허공보 제2000-35983호 및 제2002-1814호는 수소의 재결합이 가능한 판형의 피동 촉매형 재결합기 설계에 관하여 개시하고 있다. 상기 특허들은 가스 흐름이 용이하도록 하는 자연 대류를 위해 금속판(metal plate)을 사용하며, 수소의 재결합이 가능하도록 금속판에 백금이나 팔라듐을 직접 코팅하여 사용하는 기술을 개시하고 있으나, 다수의 백금 코팅된 금속판을 사용함에 따라 가격 면에서 매우 불리하고, 수소 재결합 반응에 직접 참여하는 촉매 활성점의 노출 정도가 상대적으로 낮은 문제가 있다. 또한, 처리해야 할 수소 농도가 높은 경우 판의 가장자리 부분이 오히려 점화기 역할을 하여 수소 폭발을 촉진할 수도 있는 문제가 있다.Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 2000-35983 and 2002-1814 disclose a design of a plate-type driven catalytic recombiner capable of hydrogen recombination. The patents disclose a technique that uses a metal plate for natural convection to facilitate gas flow, and directly coats platinum or palladium on the metal plate to allow hydrogen to recombine. The use of the metal plate is very disadvantageous in terms of price, and there is a problem in that the degree of exposure of the catalytically active site directly participating in the hydrogen recombination reaction is relatively low. In addition, when the hydrogen concentration to be treated is high, there is a problem that the edge portion of the plate may act as an igniter to promote hydrogen explosion.
공개특허공보 제2010-36625호는 수소 재결합을 위한 다공질 금속(metal foam) 형태의 촉매 소재를 개시하고 있다. 이 특허는 수소 재결합 반응 시 활성 물질로 작용하는 귀금속의 함량을 저감하고자 다공질 금속에 금속 산화물인 산화알루미늄(Al2O3)을 먼저 코팅한 후 백금을 코팅하는 방법을 이용하고 다공질 금속이 촉매 구조체로 사용되므로, 전술한 특허들에 개시된 방법에 비해 높은 촉매 성능을 나타낸다고 보고하고 있다. 그러나, 이 특허는 구조체의 특성상 촉매 활성점이 증진된 반면, 압력 손실이 증가할 수밖에 없는 문제가 있고, 촉매체가 시스템 내 환경에 존재하는 먼지 등 이물질에 의해 쉽게 오염 또는 침적되어 활성점을 감소시킬 수 있는 문제가 있다.Patent Publication No. 2010-36625 discloses a catalytic material in the form of a porous metal foam for hydrogen recombination. This patent uses a method of first coating a metal oxide aluminum oxide (Al 2 O 3 ) on the porous metal and then platinum to reduce the content of the noble metal that acts as an active material in the hydrogen recombination reaction. As a result, it has been reported to exhibit higher catalytic performance compared to the method disclosed in the above-mentioned patents. However, this patent has a problem that the catalytic activity point is increased due to the characteristics of the structure, but pressure loss is increased, and the catalyst body can be easily contaminated or deposited by foreign substances such as dust present in the environment of the system, thereby reducing the active point. There is a problem.
이에, 자연 대류를 위한 촉매체의 압력 손실 및 수소의 재결합 성능은 물론, 이물질 등에 의한 오염 문제를 모두 해결할 수 있는 피동 촉매형 재결합기의 개발이 요청된다.Accordingly, there is a need for the development of a passive catalyst type recombiner capable of solving both the pressure loss of the catalyst body for natural convection and the recombination performance of hydrogen, as well as contamination problems caused by foreign substances.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 원자로 내부에 설치되어 밀폐된 공간 내부에서 별도의 에너지원 없이 수소를 효과적으로 제어하여 수소 농축 및 폭발을 사전 예방할 수 있는 새로운 방식의 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 수소 제어 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the passive catalytic recombination of the new method that can be installed inside the reactor to effectively control the hydrogen in the enclosed space without additional energy source to prevent hydrogen concentration and explosion An apparatus and a method of controlling hydrogen using the same are provided.
또한, 본 발명은 기존 장치들의 구조적 한계로 지목되던 원활한 기체 흐름 문제, 촉매체 및 시스템의 압력 손실 문제, 수소 재결합 반응 속도 문제 및 먼지, 기타 이물질에 의한 오염 문제를 동시에 해결할 수 있는 진보형의 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 수소 제어 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is an advanced passive that can simultaneously solve the problem of smooth gas flow, the pressure loss of the catalyst body and the system, the hydrogen recombination reaction rate problem, and the contamination problem by dust and other foreign substances, which were pointed out as structural limitations of the existing devices. A catalytic recombination apparatus and a hydrogen control method using the same are provided.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 기체 유입부 및 기체 유출부를 구비한 케이스 내부에 상기 기체 유입부로부터 상방향으로 흐르는 기체와 접촉하는 촉매 구조체를 포함하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치에 있어서, 상기 기체 유출부는 상기 케이스 상단 측부에 위치하여 상기 케이스 상단은 곡면 또는 경사면으로 이루어지고, 상기 촉매 구조체는 세라믹 허니컴 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a passive catalyst type for controlling hydrogen in a reactor including a catalyst structure in contact with a gas flowing upward from the gas inlet in a case having a gas inlet and a gas outlet. In the recombination apparatus, the gas outlet portion is located on the upper side of the case, the case top is formed of a curved surface or inclined surface, the catalyst structure is a passive catalyst for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that formed in a ceramic honeycomb shape Provide a recombination device.
또한, 상기 촉매 구조체는 상기 케이스 내외로 슬라이딩 가능한 슬라이딩 함에 설치된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the catalyst structure provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that installed in the sliding box sliding in and out of the case.
또한, 상기 슬라이딩 함은 2 이상의 격자 형태로 이루어져 상기 촉매 구조체가 각 격자에 설치된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the sliding box is provided in the form of two or more lattice provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the catalyst structure is installed in each lattice.
또한, 상기 촉매 구조체는 상기 촉매 구조체 둘레에 쿠션링을 구비하여 상기 쿠션링이 상기 촉매 구조체 및 보강판 사이에 접합 개재된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the catalyst structure is provided with a cushioning around the catalyst structure provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the cushioning is interposed between the catalyst structure and the reinforcing plate. .
또한, 상기 촉매 구조체를 고정시키기 위하여 상기 격자 및 상기 보강판 사이에 고정부재가 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, there is provided a driven catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the fixing member is formed between the lattice and the reinforcing plate to fix the catalyst structure.
또한, 상기 세라믹 허니컴은 단위 크기당 셀 수가 5~100cpsi(cells per square inch)인 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the ceramic honeycomb provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the number of cells per
또한, 상기 촉매 구조체는 상기 세라믹 허니컴 표면에 촉매 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the catalyst structure provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the catalytic material is coated on the surface of the ceramic honeycomb.
또한, 상기 촉매 물질은 백금 또는 팔라듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.The catalyst material also provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in a reactor, characterized in that it comprises platinum or palladium.
또한, 상기 기체 유입부 및 상기 기체 유출부에 이물질 유입 방지를 위한 메쉬 망이 설치된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the gas inlet and the gas outlet provides a passive catalytic recombination apparatus for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the mesh network is installed to prevent foreign matter inflow.
또한, 상기 케이스는 상기 기체 유입부 및 상기 기체 유출부 사이에 1 이상의 내측부 보강 패널이 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the case provides a driven catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that at least one inner side reinforcement panel is formed between the gas inlet and the gas outlet.
또한, 상기 피동 촉매형 재결합 장치는 기체 흐름 방향으로의 길이가 0.5~2m인 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치를 제공한다.In addition, the passive catalytic recombination device provides a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the length in the gas flow direction is 0.5 ~ 2m.
상기 다른 과제 해결을 위하여 본 발명은, 상기 피동 촉매형 재결합 장치를 원자로 내에 설치하고, 상기 원자로에서 발생하는 수소를 포함하는 혼합 가스를 자연 대류에 의해 상기 피동 촉매형 재결합 장치의 기체 유입부로부터 기체 유출부로 통과하도록 하여 원자로 내의 수소를 제어하는 방법을 제공한다.In order to solve the above another problem, the present invention provides the driven catalyst recombination unit in a nuclear reactor, and the mixed gas containing hydrogen generated in the reactor by natural convection from the gas inlet of the driven catalyst recombination unit. The passage to the outlet provides a way to control the hydrogen in the reactor.
또한, 상기 혼합 가스의 상기 피동 촉매형 재결합 장치로의 통과는 상온 환경에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하는 방법을 제공한다.In addition, there is provided a method for controlling hydrogen in a reactor, characterized in that the passage of the mixed gas to the driven catalytic recombination device is made at room temperature environment.
또한, 상기 혼합 가스의 상기 피동 촉매형 재결합 장치로의 통과는 상대습도 95% 이상의 환경에서도 작동되는 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하는 방법을 제공한다.In addition, the passage of the mixed gas to the driven catalytic recombination device provides a method of controlling hydrogen in a reactor, characterized in that operating in an environment with a relative humidity of 95% or more.
본 발명의 피동 촉매형 재결합 장치 및 이를 이용한 수소 제어 방법에 따르면, 촉매 구조체로 세라믹 허니컴 형상을 채택하여 수소 재결합 반응 속도를 향상시키고 촉매체 및 원자로 시스템의 압력 손실 문제를 해결할 수 있다.According to the passive catalytic recombination apparatus and the hydrogen control method using the same of the present invention, by adopting a ceramic honeycomb shape as the catalyst structure, it is possible to improve the hydrogen recombination reaction rate and to solve the pressure loss problem of the catalyst body and the reactor system.
또한, 장치의 상단을 곡면 또는 경사면 처리 및 기체 유출부를 상단 측부에 위치하도록 하여 장치를 통한 기체 유출입을 원활히 유지하도록 함과 동시에 장치 상부에서 적하되는 유적들로 인한 기체 흐름 방해를 원천 방지하고 촉매를 보호할 수 있다.In addition, the top of the device is placed on the top surface of the curved or inclined surface treatment and the gas outlet on the upper side to keep the gas flow in and out of the device smoothly, while preventing the flow of gas caused by the dripping from the top of the device and I can protect it.
또한, 장치의 유출입부에 메쉬 망을 설치하여 이물질 유입으로 인한 오염을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the contamination caused by the inflow of foreign matter by installing a mesh network at the inlet and outlet of the device.
또한, 촉매 구조체가 슬라이딩 함에 설치되도록 모듈화되어 검사, 수리, 교체 등 촉매 장탈착에 따른 설비 관리의 용이성을 확보할 수 있다.In addition, the catalyst structure is modularized to be installed in the sliding box to ensure the ease of facility management due to the catalyst desorption, such as inspection, repair, replacement.
또한, 촉매 구조체에 강도 보강 수단을 구비하도록 하여 세라믹 소재의 허니컴 형상 채택에 따른 강도 저하 문제를 해결할 수 있다.In addition, it is possible to solve the problem of strength degradation due to the honeycomb shape of the ceramic material by providing the reinforcing means to the catalyst structure.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피동 촉매형 재결합 장치를 나타낸 사시도 및 측단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 형상의 촉매 구조체를 나타낸 사진,
도 4는 도 1의 피동 촉매형 재결합 장치에서 슬라이딩 함의 구조를 설명하는 상면도,
도 5는 본 발명에서 격자 수에 따른 슬라이딩 함을 예시한 상면도,
도 6은 본 발명에서 강도 보강 수단을 구비한 촉매 구조체를 나타내는 상면도 및 단면도,
도 7은 본 발명에서 고정부재를 예시한 상면도,
도 8은 실험예 2에서 수소 분석기를 이용한 돔 내의 수소 농도 측정 결과를 나타낸 그래프,
도 9는 실험예 2에서 수소 산화 시 온도 변화를 나타낸 그래프.1 and 2 are a perspective view and a side cross-sectional view showing a driven catalytic recombination device according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a photograph showing a ceramic honeycomb-shaped catalyst structure according to an embodiment of the present invention,
4 is a top view illustrating the structure of the sliding box in the driven catalytic recombination device of FIG. 1;
5 is a top view illustrating the sliding according to the number of grids in the present invention,
6 is a top view and a cross-sectional view showing a catalyst structure having a strength reinforcing means in the present invention;
7 is a top view illustrating the fixing member in the present invention,
8 is a graph showing a result of measuring hydrogen concentration in a dome using a hydrogen analyzer in Experimental Example 2;
9 is a graph showing a temperature change during hydrogen oxidation in Experimental Example 2.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and like parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification. Also, throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
먼저, 본 발명에 따른 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치에 대하여 상세히 설명한다.First, a passive catalytic recombination apparatus for controlling hydrogen in a reactor according to the present invention will be described in detail.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피동 촉매형 재결합 장치를 나타낸 사시도 및 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 허니컴 형상의 촉매 구조체를 나타낸 사진이다.1 and 2 are a perspective view and a side cross-sectional view showing a passive catalytic recombination device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a photograph showing a ceramic honeycomb-shaped catalyst structure according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 피동 촉매형 재결합 장치(100)는 기체 유입부(110) 및 기체 유출부(120)를 구비한 케이스(130) 내부에 상기 기체 유입부(110)로부터 상방향으로 흐르는 기체와 접촉하는 촉매 구조체(140)를 포함한다.1 to 3, the driven
본 발명에서 상기 피동 촉매형 재결합 장치(100)는 원자로 내에 설치되어 원자로 내에서 발생하는 수소 가스를 포함한 혼합 기체가 상기 기체 유입부(110)로 유입되어 상기 촉매 구조체(140)를 통과하여 상기 기체 유출부(120)로 유출되도록 하는 장치로서, 상기 케이스(130) 하부에 받침대(미도시)가 설치된 직립형으로 원자로 내에 설치될 수도 있고, 케이스 측부(131)에 체결 수단(미도시)을 구비하여 원자로 측벽에 체결되어 설치될 수도 있다.In the present invention, the passive
본 발명에서 상기 기체 유출부(120)는 상기 케이스 상단 측부에 위치하여 상기 케이스(130)의 상단은 곡면(132)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(130)의 상단은 곡면 형상으로 폐쇄되어, 상기 기체 유입부(110)로부터 상방향 흐름의 혼합 기체가 상기 케이스(130) 상단에서 직상방향으로 유출되지 않고, 상기 곡면(132)을 형성한 케이스 상단 부분 중 최상단(133)으로부터 하방향으로 일정 거리만큼 개구되어 형성된 상기 기체 유출부(120)를 통해 상기 곡면(132)을 형성한 케이스(130) 상단의 내면을 따라 라운딩 되어 유출될 수 있다.In the present invention, the
즉, 상기 케이스 상단의 곡면 형상(132)으로부터 상기 피동 촉매형 재결합 장치(100) 상부로부터 적하될 수 있는 액적이 상기 기체 유출부(120)로 유입되지 않고 상기 곡면(132) 상으로 흘러내리도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 케이스 상단의 형상(132)은 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 경사면(132)으로 형성되는 등 원자로 내에서 상기 장치로 적하되는 액적이 케이스(130) 상단에서 기체 유출부(120)로 유입되지 않고 흘러내릴 수 있도록 하는 형상이라면 본 발명의 기술 사상에 포함되는 것이라 할 수 있다. 다만, 상기 케이스 상단 형상(132)은 유출되는 가스가 케이스(130) 내면과의 마찰 저항을 최소화하면서 유출되도록 곡면(132)으로 형성된 것이 보다 바람직하다.That is, droplets that may be dropped from the upper surface of the driven catalyst
본 발명에서 상기 촉매 구조체(140)는 원자로 내에서 발생되어 상기 기체 유입부(110)로 유입된 혼합 기체 중 수소를 산소와 결합시켜 물로 전환시키는 재결합 요소로서, 가스 흐름의 압력 손실 및 반응물인 수소의 접촉 면적을 고려하여 도 3에 나타낸 바와 같이 세라믹 허니컴 형상으로 이루어져 있다. 이때, 촉매 자체가 촉매 구조체를 이루도록 형성된 압출물을 사용할 수도 있으나, 제조 비용 면에서 부담이 될 수 있으므로, 세라믹 허니컴 표면에 촉매 물질이 코팅되어 형성된 촉매 구조체(140)를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the
상기 촉매 물질로는 귀금속 촉매가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 백금 또는 팔라듐을 사용할 수 있고, 수소 재결합 반응의 유리성을 고려하여 바람직하게는 백금을 사용할 수 있다. 이러한 귀금속 촉매의 코팅은 티타니아 지지체를 사용하여 제조된 슬러리를 코팅하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 백금 전구체를 1~10중량부 정량하여 증류수에 용해시키고, 티타니아 지지체를 투입하여 슬러리 형태로 제조한 후 이를 일정 규격을 갖도록 압출된 세라믹 허니컴 구조체에 코팅, 건조 및 열처리하여 촉매 구조체(140)를 제조할 수 있다.As the catalyst material, a noble metal catalyst may be used. For example, platinum or palladium may be used, and platinum may be preferably used in consideration of the advantageous property of the hydrogen recombination reaction. Coating of such a noble metal catalyst may be performed by coating a slurry prepared using a titania support. For example, 1 to 10 parts by weight of a platinum precursor is dissolved in distilled water based on 100 parts by weight of the titania support, and the titania support is added to prepare a slurry, which is then coated on a ceramic honeycomb structure extruded to have a predetermined specification. The
본 발명에서 상기 촉매 구조체(140)는 모듈화되어 설치될 수 있다. 즉, 상기 기체 유입부(110) 근방에 설치되고 상기 케이스(130) 내외로 슬라이딩 가능한 슬라이딩 함(150)에 상기 촉매 구조체(140)가 안착되도록 설치하여, 서랍 형상으로 구비됨으로써 장탈착이 용이하도록 할 수 있다.In the present invention, the
도 4는 도 1의 피동 촉매형 재결합 장치에서 슬라이딩 함의 구조를 설명하는 상면도이다.4 is a top view illustrating a structure of a sliding box in the driven catalytic recombination device of FIG. 1.
도 4 및 도 2를 참조하면, 상기 슬라이딩 함(150)은 상기 케이스(130) 규격에 대응되는 격자 형상으로 이루어져 상기 케이스(130) 내부에 구비된 가이드(134)를 따라 슬라이딩 될 수 있으며, 상기 격자의 내측 방향으로 상기 촉매 구조체(140)가 안착될 수 있도록 하는 안착부(151)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬라이딩 함(150)은 후술하는 촉매 구조체(140)의 강도 보강을 위해 전체적으로 강성의 스테인리스 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기체 유입부(110)로 유입된 혼합 기체가 원활하게 흐르도록 상기 격자의 상하 부분이 개구되어 형성되어 있음은 물론이다.4 and 2, the sliding
한편, 도 4에서는 상기 슬라이딩 함이 4개의 격자(G)로 이루어져 있어 상기 촉매 구조체(140)가 4개의 각 격자(G)에 대응되도록 설치될 수 있음을 나타내고 있다. 즉, 본 발명에서 촉매 구조체(140)가 슬라이딩 함(150)과 함께 모듈을 구성함과 동시에, 슬라이딩 함(150)이 복수의 격자(G)로 이루어질 경우에는 각 격자(G)별로 촉매 구조체(140)의 설치, 검사, 수리, 교체 등 개별 관리가 가능하여 설비 관리 용이성을 보다 향상시킬 수 있다. 따라서, 요구되는 촉매 성능, 원활한 자연 대류, 원자로 내부 공간 크기 등을 고려하여 도 5에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 함(150)을 구성하는 격자(G)가 8개(a), 16개(b) 등으로 보다 많은 수로 구비되도록 할 수도 있다. 이러한 슬라이딩 함(150)의 격자(G) 수에 따라 케이스(130) 규격이 달라질 수 있음은 물론이다.On the other hand, Figure 4 shows that the sliding box is composed of four gratings (G) so that the
본 발명에서는 수소 재결합 반응 속도를 향상시키고 촉매체 및 원자로 시스템의 압력 손실 문제를 해결하기 위해 상기 촉매 구조체(140)로 세라믹 재질의 허니컴 형상을 채택함에 따라 기존의 구조체에 비한 기계적 강도 저하 현상을 방지하는 수단이 필요하다. 따라서, 본 발명은 상기 촉매 구조체(140)에 대하여 강도 보강 수단을 구비할 수 있다.In the present invention, the honeycomb shape of the ceramic material is adopted as the
도 6은 본 발명에서 강도 보강 수단을 구비한 촉매 구조체를 나타내는 상면도(a) 및 단면도(b)이다.6 is a top view (a) and a cross-sectional view (b) showing a catalyst structure having strength reinforcing means in the present invention.
도 6을 참조하면, 촉매 구조체(140) 둘레를 따라 쿠션링(160)이 구비되고 상기 쿠션링(160)이 상기 촉매 구조체(140) 및 보강판(152) 사이에 접합 개재되도록 하여, 강성 재질의 보강판(152) 부위로 외부 충격이 흡수되도록 함으로써, 촉매 구조체(140)의 기계적 강도 저하를 방지할 수 있게 되며, 촉매 구조체(140) 측면으로부터 유입될 수 있는 먼지 등 이물질에 의한 오염 방지 역할도 가능하게 된다. 따라서, 상기 보강판으로는 스테인리스강 등의 강성 재질을 사용하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 6, a
상기 촉매 구조체(140)와 보강판(152) 사이의 접합은 상기 쿠션링(160)과 접촉되는 보강판(152) 부분에 용접 등 접합 방법을 통해 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 쿠션링(160)은 스테인리스 소재의 보강판(152) 부분과 용이한 접합이 이루어질 수 있도록 알루미늄, 스테인리스 등의 금속 소재의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 접합 표면적 증가에 따른 보다 원활한 접합을 위해 금속 메쉬를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.Bonding between the
도 5에서는 상기 쿠션링(160)이 상기 촉매 구조체(140) 상부 및 하부에 각각 형성된 것을 나타내고 있으나, 상기 촉매 구조체(140) 및 상기 보강판(152) 사이를 접합시키도록 하는 기능을 발휘하는 경우라면 상기 쿠션링(160)의 수 및 형성 위치는 제한되지 않는다.In FIG. 5, the cushioning 160 is formed on the upper and lower portions of the
이와 같은 강도 보강 수단을 구비한 촉매 구조체(140)를 상기 슬라이딩 함(150)의 격자(G)에 안착시킬 때 규격 오차로 인한 한계로 상기 보강판(152)과 상기 격자(G) 사이에 간극이 형성되어, 상기 격자(G) 내에서 안착된 촉매 구조체(140)가 완전히 고정되지 않아 외부 진동이나 충격에 따른 문제가 발생할 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 격자(G)와 상기 보강판(152) 사이에 고정부재(153)를 형성하여 외부 진동이나 충격에 대한 대비, 특히, 지진 발생에 대비한 실효적인 내진 설계가 가능하도록 할 수 있다. 이러한 고정부재(153)는 도 7에 예시된 바와 같이, 스테인리스 등 강성 재질로서 소정의 각을 유지하여 탄성력을 갖는 밀착부(153a)를 형성할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밀착부(153a)가 안착되는 촉매 구조체(140)의 보강판(152) 부위를 밀착시키도록 함으로써 촉매 구조체(140)가 격자(G) 내에 완전히 고정되도록 할 수 있다. 이때, 상기 촉매 구조체(140)를 안착시키기 전에 상기 고정부재(153)를 상기 격자(G) 중간 부위에 부착시켜 설치할 수도 있고, 상기 촉매 구조체(140)를 안착시킨 후 상기 고정부재(153)를 삽입하여 설치할 수도 있으며, 밀착부(153a)의 방향은 도 4의 경우와 반대 방향 즉, 격자(G) 방향으로 하여 설치할 수도 있음은 물론이다. 또한, 본 발명에서 상기 고정부재(153)는 강성 재질로 이루어지며 탄성력을 구비한 경우라면 코일 형태, 판 형태 등 그 형상에 제한되는 것은 아니다.The gap between the reinforcing
상기 세라믹 허니컴을 구성하는 셀(141)들의 단위 크기에 따른 수는 수소 재결합 반응 속도에 영향을 미친다. 즉, 단위 크기당 셀(141) 수(cells per square inch; cpsi)가 증가할수록 보다 원활한 자연 대류가 유지되도록 하고 촉매체(140) 및 원자로 시스템의 압력 손실을 방지할 수 있으나, 수소 재결합 반응 속도가 감소할 수 있고, 단위 크기당 셀(141) 수가 감소할수록 수소 재결합 반응 속도는 증가하나, 일정 단위 크기당 셀(141) 수를 초과할 경우 자연 대류를 방해할 수 있고 촉매체(140) 및 원자로 시스템의 압력 손실 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제를 모두 해결할 수 있도록 상기 세라믹 허니컴의 단위 크기당 셀(141) 수를 5~100cpsi 범위로 하여 촉매 구조체(140)를 제조하는 것이 바람직하며, 20~60cpsi 범위로 제조하는 것이 더욱 바람직하고, 30~40cpsi 범위로 제조하는 것이 가장 바람직하다.The number according to the unit size of the
본 발명에서 상기 기체 유입부(110) 및 상기 기체 유출부(120)에 설치된 메쉬 망(170)은 원자로 내의 자연 대류에 의해 상기 피동 촉매형 재결합 장치(100) 내로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 이물질 유입 방지와 함께 전체적인 장치의 강도 보강을 위해 금속 재질의 메쉬 망(170)을 사용할 수 있고, 메쉬 크기는 원자로 내에서 발생하는 이물질 크기를 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 한편, 도 1에서는 상기 메쉬 망(170)이 상기 케이스(130) 상단 측부의 기체 유출부(120)에 형성된 것을 나타내고 있으나, 케이스(130) 중간 부분에 횡방향으로 설치될 수도 있다. 다만, 횡방향으로 설치될 경우 이물질이 누적되어 원활할 가스 흐름을 방해할 수 있으므로 도 1과 같이 케이스(130) 상단 측부의 기체 유출부(120)에 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the
피동 촉매형 재결합 장치는 지진, 폭발 등의 다양한 위험 요소에 노출되어 있으므로 기계적 강도의 확보는 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 전술한 촉매 구조체(140)의 기계적 강도 확보와 함께 피동 촉매형 재결합 장치(100)의 전체적인 강도 확보를 위한 수단을 구비할 수 있다. 즉, 본 발명에서 상기 케이스(130)는 기본적으로 강성의 스테인리스 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 기체 유입부(110) 및 상기 기체 유출부(120) 사이에 1 이상의 내측부 보강 패널(180)이 형성될 수 있다.Since the passive catalytic recombination device is exposed to various risk factors such as earthquake and explosion, securing mechanical strength is very important factor. Therefore, the present invention may be provided with a means for securing the overall strength of the driven catalyst-
한편, 피동 촉매형 재결합 장치는 원자로 내에서 자연 대류가 원활히 형성 유지되도록 그 크기를 제한할 필요가 있다. 이러한 피동 촉매형 재결합 장치 크기는 설치되는 원자로 크기에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 사용되고 있는 원자로 크기를 고려할 때, 본 발명에서의 피동 촉매형 재결합 장치(100) 크기는 기체 흐름 방향(상하 방향)으로의 길이(L)를 기준으로 0.5~2m인 것이 바람직하고, 0.8~1.2m인 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, the driven catalytic recombination apparatus needs to be limited in size so that natural convection can be smoothly formed and maintained in the reactor. The size of the driven catalytic recombination unit may vary depending on the size of the reactor to be installed, but considering the reactor size that is generally used, the size of the driven
이상 설명한 본 발명에 따른 피동 촉매형 재결합 장치(100)는 원자로 내에 설치되고, 원자로에서 발생하는 수소를 포함하는 혼합 가스가 상기 기체 유입부(110)로 유입되어, 상기 촉매 구조체(140)에서 수소는 산소와의 결합으로 물로 전환되도록 하고, 이때 발생하는 열에 의한 자연 대류에 의해 연속적으로 장치(100)를 통과하도록 하여 원자로 내의 수소를 제어하도록 하게 된다. 이러한 본 발명에 따른 피동 촉매형 재결합 장치(100)를 이용한 원자로 내의 수소 제어는 현재 일반적으로 가동되는 원자로의 환경, 즉, 상온 환경이나 상대습도 95% 이상의 수분 환경에서 수행되도록 할 수 있다.
The passive catalyst
실시예 1Example 1
백금 전구체로 테트라-아민 백금 나이트레이트(Pt(NH3)4(NO3)2)를 티타니아 지지체 100중량부에 대하여 3중량부로 정량하여 상온의 증류수에 용해시킨다. 이때, 상기 백금 전구체로 하이드록실 백금((NH2-CH2CH2-OH)·2Pt(OH)6) 또는 염화백금(PtCl4)을 사용할 수 있고, 상기 염화백금을 사용할 경우에는 증류수 온도를 60℃ 정도로 승온시켜 용해시키도록 한다. 이후, 백금 전구체가 용해된 수용액에 정량된 티타니아(TiO2) 지지체를 투입하여 슬러리 형태로 제조하고, 제조된 슬러리를 이용하여 20cpsi 규격을 갖는 세라믹 허니컴 구조체에 촉매가 코팅되도록 하고, 80~120℃의 온도에서 24시간 이상 건조하여 미세 기공에 포함된 수분을 완전히 제거한 다음 열처리하여 촉매 구조체(도 3의 왼쪽 구조체 참조)를 제조하였다.
As a platinum precursor, tetra-amine platinum nitrate (Pt (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 ) is quantified at 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the titania support and dissolved in distilled water at room temperature. In this case, as the platinum precursor, hydroxyl platinum ((NH 2 —CH 2 CH 2 —OH) · 2Pt (OH) 6 ) or platinum chloride (PtCl 4 ) may be used, and when the platinum chloride is used, distilled water temperature may be used. It is allowed to dissolve by raising the temperature to about 60 ℃. Subsequently, the Titania (TiO 2 ) support quantified in the aqueous solution in which the platinum precursor was dissolved was prepared, and then prepared in the form of a slurry, and the catalyst was coated on the ceramic honeycomb structure having a 20 cpsi standard using the prepared slurry, and then subjected to 80 to 120 ° C. After drying at a temperature of 24 hours or more to completely remove the moisture contained in the fine pores and heat treatment to prepare a catalyst structure (see the left structure of Figure 3).
실시예 2Example 2
실시예 1에서 35cpsi 규격을 갖는 세라믹 허니컴 구조체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매 구조체(도 3의 오른쪽 구조체 참조)를 제조하였다.
A catalyst structure (see the right structure of FIG. 3) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ceramic honeycomb structure having a 35 cpsi specification was used in Example 1.
상기 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 촉매 구조체의 규격(pitch, web), 개공률(opening rate) 및 표면적(surface area)을 하기 표 1에 나타내었다.The pitch, web, opening rate and surface area of the catalyst structures prepared according to Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 촉매 구조체의 성능을 평가하기 위하여 수소와 산소를 35,000~100,000 범위의 공간 속도(GHSV)로 주입하며 수소의 재결합율을 조사하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 수소 재결합율은 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.In order to evaluate the performance of the catalyst structures prepared according to Examples 1 and 2, hydrogen and oxygen were injected at a space velocity (GHSV) in the range of 35,000 to 100,000, and the recombination rate of hydrogen was investigated. Shown in Here, the hydrogen recombination rate was calculated according to the following equation.
상기 표 2를 참조하면, 각 공간 속도 별로 실시예 2와 같이 세라믹 허니컴 구조체의 단위 크기당 셀 수가 상대적으로 클 때 수소의 재결합 성능이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있으며, 이는 촉매 구조체의 개공률 및 노출된 표면적에 기인된 것임을 알 수 있다.
Referring to Table 2, when the number of cells per unit size of the ceramic honeycomb structure is relatively large as shown in Example 2 for each space velocity, it can be seen that the hydrogen recombination performance is better, which is the porosity of the catalyst structure and exposed It can be seen that it is due to the surface area.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 촉매 구조체가 설치된 피동 촉매형 재결합 장치의 실질적인 자연 대류 영향 및 수소 제어 성능을 평가하기 위하여 수소와 산소가 공존된 실제 돔(격납고 모사 시스템) 내부에 도 1에 도시된 피동 촉매형 재결합 장치를 설치하고, 상대습도 100%, 수소 1.5부피% 및 산소 21부피%가 포함된 혼합 가스로 채워진 돔 조건에서, 반응 초기 온도를 일정하게 유지하여 반응시킨 후 수소 분석기(ZAFEK403K, Fuji electronics)를 이용하여 돔 내의 수소 농도를 측정하여 그 결과를 도 8에 나타내었고, 실시예 2의 경우 수소 산화 시 온도 변화를 측정하여 도 9에 나타내었다. 설치된 각 피동 촉매형 재결합 장치에서 슬라이딩 함의 각 격자에는 도 6에서와 같이, 제조된 촉매 구조체 둘레에 알루미늄 소재의 메쉬를 형성한 후 스테인리스 소재로 형성된 슬라이딩 함의 격자에 용접하여 접합시켰으며, 장치의 전체 높이는 1m가 되도록 하였다.In order to evaluate the substantial natural convection effects and the hydrogen control performance of the driven catalytic recombination apparatus equipped with the catalyst structures prepared according to Examples 1 and 2 above, the actual dome (the hangar simulation system) in which hydrogen and oxygen coexist After the passive catalytic recombination device shown in Fig. 1 was installed and dome conditions filled with a mixed gas containing 100% relative humidity, 1.5% by volume of hydrogen, and 21% by volume of oxygen, the reaction initial temperature was kept constant and the reaction was performed. The concentration of hydrogen in the dome was measured using an analyzer (ZAFEK403K, Fuji electronics), and the results are shown in FIG. 8, and in Example 2, the temperature change during hydrogen oxidation was measured and shown in FIG. 9. In each of the passive catalytic type recombination device installed, each grating of the sliding box was formed by forming a mesh of aluminum material around the prepared catalyst structure, and then welding and bonding the grating of the sliding box formed of stainless material as shown in FIG. 6. The height was 1 m.
먼저 도 9를 참조하면, 피동 촉매형 재결합 장치의 작동 시점에서 돔 내부의 수소 농도가 감소하기 시작하면서 장치의 기체 유출부 온도가 증가하고, 대부분의 수소 농도가 제어됨에 따라 수소 농도 증가 전의 온도에 가깝게 유지되는 것으로부터, 촉매 구조체에 의한 수소 재결합 반응에 따라 발생하는 열로 인한 자연 대류가 형성되어, 원활한 수소 제어가 이루어진 것을 확인할 수 있다.Referring first to FIG. 9, at the time of operation of the driven catalytic recombination device, the concentration of hydrogen in the dome starts to decrease, and the gas outlet temperature of the device increases, and as most hydrogen concentrations are controlled, the temperature before the increase in hydrogen concentration is increased. From being kept close, it can be confirmed that natural convection due to heat generated by the hydrogen recombination reaction by the catalyst structure is formed, so that smooth hydrogen control is achieved.
한편 도 8을 참조하면, 실시예 2에 따라 제조된 촉매 구조체가 설치된 경우 실시예 1의 경우보다 빠른 속도로 수소를 제어하는 것을 확인할 수 있으며, 이때, 수소 재결합 반응 속도는 실시예 1의 경우 0.22g/sec, 실시예 2의 경우 0.27g/sec로 나타나 매우 우수한 수소 제어 성능을 갖는 피동 촉매형 재결합 장치를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
Meanwhile, referring to FIG. 8, when the catalyst structure prepared according to Example 2 is installed, it is confirmed that hydrogen is controlled at a higher speed than that of Example 1, wherein the hydrogen recombination reaction rate is 0.22 in Example 1. g / sec, for Example 2, it can be seen that 0.27 g / sec can provide a passive catalytic recombination device having very good hydrogen control performance.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning, range, and equivalence of the claims are included in the scope of the present invention Should be interpreted.
100: 피동 촉매형 재결합 장치 110: 기체 유입부
120: 기체 유출부 130: 케이스
131: 케이스 측부 132: 곡면, 경사면
133: 케이스의 최상단 134: 가이드
140: 촉매 구조체 141: 셀
150: 슬라이딩 함 151: 안착부
152: 보강판 153: 고정부재
153a: 밀착부 160: 쿠션링
170: 메쉬 망 180: 내측부 보강 패널
G: 격자100: passive catalytic recombination device 110: gas inlet
120: gas outlet 130: case
131: case side 132: curved surface, inclined surface
133: top of the case 134: guide
140: catalyst structure 141: cell
150: sliding compartment 151: seating portion
152: reinforcing plate 153: fixing member
153a: close contact 160: cushion ring
170: mesh net 180: inner side reinforcement panel
G: grid
Claims (14)
상기 기체 유출부는 상기 케이스 상단 측부에 위치하여 상기 케이스 상단은 곡면 또는 경사면으로 이루어지고, 상기 촉매 구조체는 세라믹 허니컴 형상으로 형성되어, 상기 케이스 내외로 슬라이딩 가능한 슬라이딩 함에 설치되고,
상기 촉매 구조체는 상기 세라믹 허니컴 표면에 백금 또는 팔라듐을 포함하는 촉매 물질이 코팅되되, 상기 촉매 물질은 티타니아 지지체를 사용하여 제조된 슬러리를 이용하여 코팅되고,
상기 슬라이딩 함은 2 이상의 격자 형태로 이루어져 상기 촉매 구조체가 각 격자에 설치되도록 모듈화되고,
보강판으로의 외부 충격 흡수 및 상기 촉매 구조체 측면으로 이물질 유입 방지를 위해, 상기 촉매 구조체는 상기 촉매 구조체 둘레에 쿠션링을 구비하여 상기 쿠션링이 상기 촉매 구조체 및 보강판 사이에 접합 개재되고,
상기 촉매 구조체를 고정시키기 위하여 상기 격자 및 상기 보강판 사이에 고정부재가 형성되되, 상기 고정부재는 상기 격자의 내측 방향으로 형성된 안착부에 상기 촉매 구조체의 안착 시 규격 오차로 인해 형성되는 상기 격자 및 상기 보강판 사이의 간극에서 상기 격자 또는 상기 보강판을 밀착시킬 수 있도록 각을 유지하여 탄성력을 갖는 밀착부가 형성되고,
상기 재결합 장치의 전체적인 강도 향상을 위해 상기 케이스는 상기 기체 유입부 및 상기 기체 유출부 사이에 1 이상의 내측부 보강 패널이 형성된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치.A passive catalytic recombination apparatus for controlling hydrogen in a reactor including a catalyst structure in contact with a gas flowing upwardly from the gas inlet in a case having a gas inlet and a gas outlet,
The gas outlet is located on the upper side of the case, the upper end of the case is made of a curved surface or inclined surface, the catalyst structure is formed in a ceramic honeycomb shape, is installed in the sliding box that can slide in and out of the case,
The catalyst structure is coated with a catalyst material comprising platinum or palladium on the surface of the ceramic honeycomb, the catalyst material is coated using a slurry prepared using a titania support,
The sliding box is made of two or more lattice shape is modularized so that the catalyst structure is installed in each lattice,
In order to absorb external impact to the reinforcement plate and to prevent foreign matter from entering the side of the catalyst structure, the catalyst structure has a cushioning around the catalyst structure such that the cushioning is interposed between the catalyst structure and the reinforcement plate,
A fixing member is formed between the lattice and the reinforcing plate to fix the catalyst structure, wherein the fixing member is formed by a standard error when the catalyst structure is seated in a seating portion formed in an inner direction of the lattice; A close contact portion having an elastic force is formed to maintain an angle to closely contact the lattice or the reinforcement plate in the gap between the reinforcement plates,
Passive catalyst type recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the case has at least one inner side reinforcement panel formed between the gas inlet and the gas outlet to improve the overall strength of the recombination device.
상기 세라믹 허니컴은 단위 크기당 셀 수가 5~100cpsi(cells per square inch)인 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치.The method of claim 5,
The ceramic honeycomb is a passive catalytic recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the number of cells per unit size 5 ~ 100 cpsi (cells per square inch).
상기 기체 유입부 및 상기 기체 유출부에 이물질 유입 방지를 위한 메쉬 망이 설치된 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치.The method of claim 5,
Passive catalyst type recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the mesh inlet is installed in the gas inlet and the gas outlet to prevent foreign matter inflow.
상기 피동 촉매형 재결합 장치는 기체 흐름 방향으로의 길이가 0.5~2m인 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하기 위한 피동 촉매형 재결합 장치.The method of claim 5,
The passive catalyst type recombination device is a passive catalyst type recombination device for controlling hydrogen in the reactor, characterized in that the length in the gas flow direction 0.5 ~ 2m.
상기 혼합 가스의 상기 피동 촉매형 재결합 장치로의 통과는 상온 환경에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하는 방법.The method of claim 12,
Passing said mixed gas to said driven catalytic recombination device in a room temperature environment.
상기 혼합 가스의 상기 피동 촉매형 재결합 장치로의 통과는 상대습도 95% 이상의 환경에서도 작동되는 것을 특징으로 하는 원자로 내의 수소를 제어하는 방법.
The method of claim 12,
Passing the mixed gas to the driven catalytic recombination device operates in an environment with a relative humidity of at least 95%.
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