KR101404646B1 - Inherent safety water cooled reactor system for thermal desalination - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통에 관한 것으로, 상세하게는 물을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로; 상기 수냉각형 원자로에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 격납용기 내의 열교환기를 통해 간접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통; 상기 수냉각형 원자로의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크; 상기 수냉각형 원자로 및 재장전수탱크를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기; 및 상기 담수화 계통에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크;를 포함하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통을 제공한다. 본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 기존의 수냉각형 원자로와 달리 고유한 안전성을 가짐으로 안전관련 문제가 근본적으로 해결된 매우 안정적인 에너지원으로 활용가능하다. 또한, 고유안전성을 가짐에 따라 기존의 수냉각형 원자로에서 필요로 하는 다양한 안전관련 계통들을 제거할 수 있어 건설비용을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 궁극적으로 경제성 있는 담수 생산이 가능하다. 나아가, 본 발명에 따른 원자로 계통이 제공 가능한 온도 범위라면 열담수화 외에도 다른 어떠한 공정에도 활용가능한 효과가 있다.The present invention relates to an intrinsically safe water-cooled rectangular reactor system for thermal desalination, and more particularly, to a water-cooled square reactor in which water is used as a coolant and a moderator, and thermal energy is generated through nuclear fission; A desalination system connected to the water-cooled square reactor to indirectly transfer heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor through a heat exchanger in the containment vessel to produce fresh water; A recharging water tank used for recharging the water-cooled prism reactor; A steel containment vessel surrounding the entire reactor system including the water-cooled prismatic reactor and the recharging water tank; And a fresh water storage tank in which the fresh water produced in the fresh water system is stored. The present invention provides an intrinsically safe water cooled square reactor system for thermal desalination. The intrinsically safe water-cooled square reactor system for thermal desalination according to the present invention can be utilized as a very stable energy source in which the safety-related problems are fundamentally solved, unlike the existing water-cooled square reactor, having inherent safety. In addition, due to the inherent safety, it is possible to eliminate various safety related systems required by existing water-cooled prism reactors, thereby lowering the construction cost, and ultimately producing economical fresh water. Further, if the reactor system according to the present invention is in a temperature range in which the system can be provided, there is an effect that can be applied to any other process besides thermal desalination.

Description

열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통{Inherent safety water cooled reactor system for thermal desalination}Inherent safety water cooled reactor system for thermal desalination [

본 발명은 열담수화를 위한 원자로 계통에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor system for thermal desalination and, more particularly, to an inherent safety water cooled reactor system for thermal desalination.

전 세계적으로 물부족 문제가 심각해지면서 해수를 담수로 만들어주는 담수화 기술에 대한 관심이 높아지고 있으며 담수화 시장은 매년 16% 이상으로 성장되며 큰 시장을 형성하고 있다. 현재 다양한 담수화 기술들이 개발되고 있는데 그 중 가장 보편적이고 광범위하게 사용되는 기술로는 크게 증발법과 역삼투법이 존재한다. 증발법으로는 다중효용 증발법(Multiple Effect Distillation)과 다단증발법(Multiple Stage Flash)이 존재하는데 두 가지 기술 모두 열에너지를 에너지원으로 사용한다.
As global water shortage becomes more serious, interest in desalination technology to make seawater freshwater is growing, and the desalination market is growing to more than 16% each year, forming a big market. Currently, various desalination technologies are being developed. One of the most common and widely used technologies is evaporation and reverse osmosis. As the evaporation method, multiple effect distillation and multiple stage flash are available. Both techniques use heat energy as an energy source.

한편, 일례로 역삼투법(Reverse Osmosis)의 경우 전력을 에너지원으로 사용하고 있는 것과 같이, 어떠한 담수화 기술이든지 에너지원을 필요로 하며 이러한 에너지원으로 지구온난화의 주범인 화석연료가 주로 사용되고 있다. 이에 따라 담수화플랜트를 위한 무탄소배출 및 값싸고 지속가능한 에너지원이 필요한 실정이다. 이러한 에너지원으로 각광받는 것 중의 하나가 원자력발전으로, 연료비가 저렴하고 온실가스 배출 문제가 적으며, 또한 자체 응축을 위한 대용량 해수의 인입이 가능한 특징이 있다. On the other hand, for example, reverse osmosis requires energy sources in any desalination technology, such as using power as an energy source, and fossil fuels, which are the main source of global warming, are mainly used as such energy sources. Thus, there is a need for carbon-free and low-cost, sustainable energy sources for desalination plants. One of the energy sources is nuclear power generation, which has low fuel cost, low greenhouse gas emission problem, and is capable of introducing large-capacity seawater for self-condensation.

원자력을 이용한 담수화의 실현가능성이 크다고 평가되면서 실제 원자력을 담수화에 접목시킨 연구들이 활발하게 진행되고 있으며 실제 원전을 활용하여 발전 및 담수생산을 하고 있는 나라들도 있다. 원자력 담수화라고 하면 크게 원자력에너지를 담수생산에만 활용하는 경우와 발전과 담수생산을 동시에 하는 경우로 나누어 생각할 수 있으며, 원자력 에너지를 담수생산에만 활용한다면 원자로를 저온 저압에서 운전할 수 있고, 발전을 하게 되면 충분한 발전효율을 얻기 위해 고온 고압 조건에서 원자로를 운전해야한다는 차이가 존재한다. As the feasibility of desalination using nuclear power is considered to be high, there are active researches that combine actual nuclear power with desalination, and some countries are utilizing power plants and desalination production. Nuclear power desalination can be divided into the case of using nuclear energy only for fresh water production and the case of power generation and desalination production at the same time. If nuclear energy is used only for fresh water production, the reactor can be operated at low temperature and low pressure. There is a difference that the reactor must be operated under high temperature and high pressure conditions in order to obtain sufficient power generation efficiency.

원자로의 종류는 감속제 및 냉각제의 종류, 중성자의 에너지 준위 등에 따라 여러 가지가 존재하지만 기술이 가장 발달되고 현재 전 세계 원자로의 대부분을 차지하는 것은 수냉각형 원자로이며, 결국 원자력 담수화로의 적용 및 실현가능성도 수냉각형 원자로가 가장 높다고 볼 수 있다. 이때, 상기 수냉각형 원자로는 노심의 냉각제로 물을 사용하는 것으로 가압경수로, 가압중수로, 비등수로 등이 존재한다. There are various types of reactors depending on the type of decelerating agent and coolant, energy level of neutrons, etc. However, the technology is most developed and the water reactor which occupies most of the world's nuclear reactors is a water cooled rectangular reactor, Water-cooled square reactor is the highest. At this time, the water-cooled rectangular reactor uses water as a coolant for the core, and there is a pressurized light water reactor, a pressurized heavy water reactor, boiling water reactor, and the like.

이와 같이, 원자력 담수화에 대한 관심이 계속해서 높아지고 있는 시점이지만, 2011년 3월 11일에 발생한 일본원전사고로 인해 원자로의 안전성에 대한 일반대중의 의구심이 매우 커져있는 상황이다. 이로 인해 기존 원자로의 안전성을 보다 향상시키기 위한 노력들이 진행되고 있다. 원자로의 안전성을 높이기 위해 해결해야하는 가장 중요한 과제는 원자로가 정지된 이후에 핵분열생성물들의 방사능붕괴로 인해 계속해서 발생하는 붕괴열을 효과적으로 제거해주는 것이다. 현재 수냉각형 원자로에서는 이러한 상황을 대비한 비상노심냉각계통이 존재하며, 지금까지는 이러한 안전계통들로 전력공급을 필요로 하는 능동기기에 많이 의존하였다. 이에 따라 전원상실사고까지 함께 발생하는 경우 능동기기를 필요로 하는 안전계통들이 무용지물이 될 수 있으며, 실제 이러한 문제점을 일본원전사고를 통해 확인할 수 있었다. In this way, interest in nuclear desalination continues to rise, but the public's doubts about the safety of nuclear reactors have been growing due to the Japanese nuclear accident that occurred on March 11, As a result, efforts are being made to improve the safety of existing reactors. The most important task that must be addressed in order to increase reactor safety is to effectively remove the decay heat that continues to occur due to the radioactive decay of the fission products after the reactor is shut down. At present, there is an emergency core cooling system for water cooled prism reactors, and until now, these safety systems have relied heavily on active devices that require power supply. Therefore, safety systems that require active devices can become obsolete if power supply accidents occur together. In fact, these problems could be confirmed through Japanese nuclear accident.

따라서, 일본의 원전사고 이후 원자로에서 발생한 붕괴열을 능동기기 없이 중력이나 자연순환과 같은 자연원리만을 이용해서 피동적으로 제거할 수 있는 안전계통에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나, 이러한 안전계통 역시 현재 수냉각형 원자로가 가지는 문제를 근본적으로 해결하는 방안이 될 수는 없다. 즉, 최악의 상황으로 전력이 차단될 뿐 아니라 지진 등 자연재해로 인해 안전계통에 문제가 생겨서 안전계통을 사용할 수 없는 상황이 되면, 노심의 용융을 비롯한 방사선 물질의 누출을 피할 수 없게 되기 때문이다. 나아가, 이러한 안전계통을 추가함으로 인해 원자로의 건설비용이 증가한다는 문제가 발생할 수 있다. Therefore, studies on the safety system that can passively remove the decay heat generated in a nuclear reactor after a nuclear accident in Japan using only natural principles such as gravity and natural circulation without active devices are being actively researched. However, this safety system can not be fundamentally solved at present. In other words, if the safety system can not be used due to a problem in the safety system due to natural disasters such as an earthquake as well as the power is shut down due to the worst situation, leakage of the radiation material including the melting of the reactor core can not be avoided . Furthermore, the addition of such a safety system may cause a problem of increasing the construction cost of the reactor.

따라서, 피동형 안전계통을 추가하는 것이 아닌 부가적인 안전계통이 없이도 붕괴열을 효과적으로 안전하게 제거할 수 있는 새로운 개념의 고유안전 수냉각형 원자로 개발의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
Therefore, there is a need to develop a new concept of inherently safe water cooled square reactor capable of effectively and safely removing decay heat without additional safety system, not adding a passive safety system.

이에, 본 발명자들은 부가적인 안전계통이 없이도 붕괴열을 안전하게 제거할 수 있는 고유안전 수냉각형 원자로 개발을 연구하던 중, 냉각재 상실 사고 또는 전원 상실 사고 발생시 원자로 정지 직후 발생하는 붕괴열을 별도의 안전계통이나 별도의 냉각수 공급 없이 원자로 내의 물만으로 제거할 수 있는 고유안전 수냉각형 원자로를 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have been studying the development of a proprietary safety water cooled rectangular reactor capable of safely removing decay heat without an additional safety system. However, the inventors of the present invention have found that when a coolant loss accident or a power loss accident occurs, The present invention has been accomplished by developing an inherently safe water cooled square reactor capable of removing only water in a reactor without supplying cooling water.

대한민국 등록특허 제10-1077230호Korean Patent No. 10-1077230

본 발명의 목적은 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide an intrinsically safe water cooled square reactor system for thermal desalination.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

물을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로; A water-cooled square reactor that uses water as a coolant and moderator, and generates heat energy through nuclear fission;

상기 수냉각형 원자로에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 격납용기 내의 열교환기를 통해 간접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통;A desalination system connected to the water-cooled square reactor to indirectly transfer heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor through a heat exchanger in the containment vessel to produce fresh water;

상기 수냉각형 원자로의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크;A recharging water tank used for recharging the water-cooled prism reactor;

상기 수냉각형 원자로 및 재장전수탱크를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기; 및A steel containment vessel surrounding the entire reactor system including the water-cooled prismatic reactor and the recharging water tank; And

상기 담수화 계통에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크;를 포함하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통을 제공한다.
And a fresh water storage tank in which the fresh water produced in the fresh water system is stored. The present invention provides an intrinsically safe water cooled square reactor system for thermal desalination.

또한, 본 발명은 In addition,

물을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로; A water-cooled square reactor that uses water as a coolant and moderator, and generates heat energy through nuclear fission;

상기 수냉각형 원자로에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 열교환기 없이 직접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통;A desalination system connected to the water-cooled square reactor to directly receive heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor without a heat exchanger to produce fresh water;

상기 수냉각형 원자로의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크;A recharging water tank used for recharging the water-cooled prism reactor;

상기 수냉각형 원자로 및 재장전수탱크를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기; 및A steel containment vessel surrounding the entire reactor system including the water-cooled prismatic reactor and the recharging water tank; And

상기 담수화 계통에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크;를 포함하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통을 제공한다.
And a fresh water storage tank in which the fresh water produced in the fresh water system is stored. The present invention provides an intrinsically safe water cooled square reactor system for thermal desalination.

본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 기존의 수냉각형 원자로와 달리 고유한 안전성을 가짐으로 안전관련 문제가 근본적으로 해결된 매우 안정적인 에너지원으로 활용가능하다. The intrinsically safe water-cooled square reactor system for thermal desalination according to the present invention can be utilized as a very stable energy source in which the safety-related problems are fundamentally solved, unlike the existing water-cooled square reactor, having inherent safety.

또한, 고유안전성을 가짐에 따라 기존의 수냉각형 원자로에서 필요로 하는 다양한 안전관련 계통들을 제거할 수 있어 건설비용을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 궁극적으로 경제성 있는 담수 생산이 가능하다.In addition, due to the inherent safety, it is possible to eliminate various safety related systems required by existing water-cooled prism reactors, thereby lowering the construction cost, and ultimately producing economical fresh water.

나아가, 본 발명에 따른 원자로 계통이 제공 가능한 온도 범위라면 열담수화 외에도 다른 어떠한 공정에도 활용가능한 효과가 있다.
Further, if the reactor system according to the present invention is in a temperature range in which the system can be provided, there is an effect that can be applied to any other process besides thermal desalination.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고유안전 수냉각형 원자로 계통을 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정사각형 고리 형태의 핵연료 집합체 배치를 갖는 수냉각형 원자로의 단면을 나타낸 모식도이다.Figures 1 and 2 schematically illustrate an inherent safety water cooled square reactor system in accordance with the present invention;
3 is a schematic diagram showing a cross-section of a water-cooled rectangular reactor having a square annular nuclear fuel assembly arrangement according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. . In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1, 2, 3은 본 발명의 일실시예에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통에 대한 모식도를 나타낸다.
Figures 1, 2 and 3 are schematic diagrams of an inherently safe water cooled square reactor system for thermal desalination according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 도 1에 나타낸 바와 같이, 물(100)을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로(1); As shown in FIG. 1, the inherently safe water-cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to the present invention comprises a water-cooled rectangular reactor 1 in which water 100 is used as a coolant and a moderator, and thermal energy is generated through fission;

상기 수냉각형 원자로(1)에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 격납용기 내의 열교환기(18)를 통해 간접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통(2);A desalination system (2) connected to the water-cooled square reactor (1) to indirectly receive thermal energy generated in the core of the water-cooled square reactor through a heat exchanger (18) in a containment vessel to produce fresh water;

상기 수냉각형 원자로(1)의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크(3);A recharging water tank 3 used to re-fuel the water-cooled rectangular reactor 1;

상기 수냉각형 원자로(1) 및 재장전수탱크(3)를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기(4); 및A steel containment vessel (4) enclosing an entire reactor system including the water-cooled square reactor (1) and the recharge water tank (3); And

상기 담수화 계통(2)에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크(5);로 이루어질 수 있다.
And a fresh water storage tank 5 in which fresh water produced in the desalination system 2 is stored.

또한, 본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 도 2에 나타낸 바와 같이, 물(100)을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로(1); As shown in FIG. 2, the inherently safe water-cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to the present invention comprises a water-cooled square reactor 1 in which water 100 is used as a coolant and a moderator, and thermal energy is generated through fission;

상기 수냉각형 원자로(1)에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 열교환기 없이 직접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통(2);A desalination system (2) connected to the water-cooled square reactor (1) to directly receive heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor without a heat exchanger to produce fresh water;

상기 수냉각형 원자로(1)의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크(3);A recharging water tank 3 used to re-fuel the water-cooled rectangular reactor 1;

상기 수냉각형 원자로(1) 및 재장전수탱크(3)를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기(4); 및A steel containment vessel (4) enclosing an entire reactor system including the water-cooled square reactor (1) and the recharge water tank (3); And

상기 담수화 계통(2)에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크(5);로 이루어질 수 있으며,And a fresh water storage tank 5 in which fresh water produced in the desalination system 2 is stored,

상기 수냉각형 원자로(1)의 냉각재 및 감속재로 사용하는 물(100)은 중수 또는 경수를 사용할 수 있다.
The water (100) used as the coolant and moderator of the water-cooled rectangular reactor (1) may be either heavy water or hard water.

본 발명에 따른 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 열담수화를 위한 것으로, 상기 수냉각형 원자로(1)는 80 내지 200 ℃의 원자로 출구온도를 가진다. 즉, 상기 수냉각형 원자로(1)는 담수화에 요구되는 수준의 열에너지만을 제공하며, 이에 따라 수 MPa 이상의 압력에서 운전되는 발전용 수냉각형 원자로와는 달리 1 내지 10 bar의 압력 조건에서 운전될 수 있다. The intrinsically safe water cooled square reactor system according to the present invention is for thermal desalination, and the water cooled square reactor (1) has a reactor outlet temperature of 80 to 200 캜. That is, the water-cooled prismatic reactor 1 provides only a level of thermal energy required for desalination, and thus can be operated under a pressure of 1 to 10 bar, unlike a water-cooled prismatic reactor operated at a pressure of several MPa or more .

상기 수냉각형 원자로(1)가 1 내지 10 bar의 저압에서 운전됨에 따라, 원자로 외부와 원자로 내의 압력차가 매우 작고, 약간의 압력이 원자로 내부에 걸려있더라도 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우 순식간에 압력평형에 도달할 수 있다. 또한, 냉각재 상실 사고가 발생하지 않더라도 재장전수탱크(3)와 수냉각형 원자로(1)를 연결하는 원자로 감압배관(14)을 통해 피동적으로 원자로 내의 압력을 손쉽게 감압시킬 수 있다.
As the water-cooled rectangular reactor (1) is operated at a low pressure of 1 to 10 bar, the pressure difference between the outside of the reactor and the reactor is very small and even if a slight pressure is caught inside the reactor, Can reach. Further, even if the coolant loss accident does not occur, the pressure in the reactor can be reliably depressurized through the reactor pressure reducing pipe 14 connecting the recharge water tank 3 and the water-cooled square reactor 1.

또한, 상기 수냉각형 원자로(1)는 압력 및 온도 조건에 따라서 냉각재의 비등이 허용되는 비등형 원자로 또는 냉각재의 비등이 허용되지 않는 가압형 원자로가 모두 적용될 수 있다.In addition, the water-cooled rectangular reactor (1) can be applied either to boiling reactors that allow boiling of the coolant depending on pressure and temperature conditions, or to pressurized reactors that do not allow boiling of the coolant.

나아가, 상기 수냉각형 원자로(1)는 많은 양의 물을 보유할 수 있는 풀형 원자로(pool type reactor)를 적용할 수 있다. 이는 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고와 같은 중대사고 발생시에서도 별도의 안전계통이나 별도의 냉각수 공급이 없더라도 원자로 정지 직후의 높은 수준의 붕괴열을 풀형 원자로 내의 많은 양의 물만으로 충분히 제거할 수 있도록 하기 위함이다.
Furthermore, the water-cooled rectangular reactor (1) can employ a pool type reactor capable of holding a large amount of water. This is to ensure that, even in the event of a serious accident such as a loss of coolant or a loss of power, a high degree of decay heat immediately after reactor shutdown can be sufficiently removed by a large amount of water in a full reactor even if there is no separate safety system or additional cooling water supply .

상기 수냉각형 원자로(1)는 도 3에 나타낸 바와 같이 고리 형태로 배치된 핵연료 집합체(8)를 포함한다. 이는 중대사고가 발생하여 원자로 내의 물이 모두 증발 하는 경우에도 핵연료 집합체(8)의 연료봉에서 지속해서 발생하는 낮은 수준의 붕괴열을 복사열전달을 통해 냉각수 없이도 외부로 안전하게 제거하기 위함이다. 이러한 고리 형태로 배치된 핵연료 집합체는 기존의 수냉각형 원전과의 큰 차이로, 기존의 수냉각형 원전의 원자로 노심은 노심 중심부부터 원형으로 배치된 핵연료 집합체를 갖는다. 그러나, 원형으로 배치된 핵연료 집합체는 원자로 내의 물이 모두 증발할 경우 노심 중심부에서 매우 높은 온도분포를 갖게 되기에 별도의 안전주입계통을 통한 붕괴열 제거가 반드시 필요하다. 그러나, 상기한 바와 같이 고리 형태로 배치된 핵연료 집합체(8)는 복사열전달을 통해 낮은 수준의 붕괴열을 용이하게 제거할 수 있어 별도의 안전계통이 요구되지 않는 장점이 있다.
The water-cooled square reactor (1) includes a fuel assembly (8) arranged in a ring shape as shown in FIG. This is to safely remove the low level of decay heat continuously generated from the fuel rod of the nuclear fuel assembly (8) without the cooling water through radiative heat transfer even when water in the reactor is evaporated due to a serious accident. The nuclear fuel assemblies arranged in the form of a ring are greatly different from the conventional water cooled nuclear reactor, and the reactor core of the conventional water cooled nuclear reactor has a nuclear fuel assembly arranged in a circular shape from the center of the reactor core. However, since the circular fuel assemblies have a very high temperature distribution in the center of the core when water in the reactor is completely evaporated, it is necessary to remove the decay heat through a separate safety injection system. However, as described above, the fuel assemblies 8 arranged in the form of a ring can easily remove low-level decay heat through radiative heat transfer, so that an additional safety system is not required.

상기 수냉각형 원자로(1)는 피복재, 제어봉표면, 제어봉안내관, 노심격막(6, 7) 등과 같이 붕괴열 제거시 원자로 내의 고온을 견뎌야하는 구성들의 재질을 탄화규소(SiC) 또는 탄화질코늄(ZrC)과 같은 세라믹물질로 대체하였다. 이는 사고발생으로 인하여 원자로 내의 물이 모두 증발한 이후에도 핵연료 집합체(8)의 연료봉에서 지속해서 발생하는 낮은 수준의 붕괴열을 복사열전달을 통해 냉각수 없이도 외부로 안전하게 제거하기 위한 것이다. 특히 피복재의 경우 기존의 금속재료를 탄화규소와 또는 탄화질코늄과 같은 세라믹물질로 대체함으로써, 최악의 천이과정에서 원자로용기 외벽에서 냉각수로의 열전달 최대값인 임계열속(Critical Heat Flux)을 허용할 수 있으며, 나아가 기존의 수냉각형 원자로의 금속재료 피복재가 고온에서 물과 반응하여 수소기체를 생성하여 수소폭발의 위험성을 나타내었던 문제를 방지할 수 있다.
The water-cooled square reactor 1 is made of silicon carbide (SiC) or zirconium carbonitride (ZrC), such as a coating material, a control rod surface, a control rod guide pipe and a core diaphragm 6, 7, ) With a ceramic material. This is to safely remove the low-level decay heat that continuously occurs in the fuel rod of the fuel assembly 8, even after the water in the reactor has evaporated due to an accident, without cooling water through radiative heat transfer. Particularly in the case of cladding, the replacement of the existing metal material with a ceramic material such as silicon carbide or carbonitride allows the critical heat flux, which is the maximum value of the heat transfer from the outer wall of the reactor vessel to the cooling water, Furthermore, it is possible to prevent a problem that a metallic material covering material of a conventional water-cooled reactor forms a hydrogen gas by reacting with water at a high temperature, thereby exhibiting a danger of hydrogen explosion.

상기 수냉각형 원자로(1)는 지하에 위치하는 구조를 갖는다. 원자로를 지하에 배치시킴으로 강철 경납용기를 둘러싸는 콘크리트 벽을 제거할 수 있다. 상기 콘크리트 벽은 본래 원자로 계통을 외부충격으로부터 보호하고 방사능의 차폐를 위한 구조물이지만 원자로가 지하로 내려감으로 인해 콘크리트 벽이 불필요하게 되기 때문이다.
The water-cooled rectangular reactor (1) has a structure located underground. Placing the reactor underneath can remove the concrete wall surrounding the steel bare cell. The concrete wall is originally a structure for shielding the reactor system from external impacts and shielding the radiation, but the concrete wall is unnecessary due to the reactor downward.

상기 수냉각형 원자로(1)는 지표면 아래의 지하에 위치할 수 있으며, 이에 따라 자연스럽게 원자로공동(11)을 가질 수 있다. 상기 원자로 공동(11)은 노심잔열(Core decay heat)을 방출하기 위한 것으로, 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고와 같은 중대사고 발생시 원자로 공동(11)을 물로 채움으로 원자로 용기(10)의 외부냉각이 가능하며, 이에 따른 원자로의 효과적인 냉각이 가능해진다. 뿐만 아니라 원자로 용기가 깨져서 냉각수가 상실되는 사고 발생시에도 원자로 공동에 물을 채움으로 원자로 내부의 냉각수가 빠르게 상실되어 초기 높은 수준의 붕괴열이 발생할 때 노심이 공기 중에 노출되는 것을 막을 수도 있다.
The water-cooled rectangular reactor 1 may be located underground below the earth's surface, and thus may have a reactor cavity 11 naturally. The reactor cavity 11 is for discharging core decay heat. When the reactor cavity 11 is filled with water in the event of a serious accident such as a loss of coolant or a power loss, external cooling of the reactor vessel 10 Thereby enabling effective cooling of the reactor. In addition, when an accident occurs in which the reactor vessel is broken and the cooling water is lost, water in the reactor cavity may be filled with water to quickly dissipate the cooling water inside the reactor and prevent the core from being exposed to the air when an initial high level of decay heat is generated.

이때, 원자로 냉각재 배관 파단 사고 등 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우 유출된 냉각재가 자연스럽게 원자로 공동(11)에 모이게 되며, 또한, 상기 원자로공동(11)으로는 담수저장탱크(5) 또는 격납용기내 재장전수탱크(3)로부터 전원을 필요로 하는 펌프 및 밸브를 이용해 냉각수를 능동적으로 공급될 수 있다. At this time, when a coolant loss accident such as a reactor coolant pipe breakage accident occurs, the outflowed coolant naturally collects in the reactor cavity 11, and the reactor cavity 11 is filled with a fresh water storage tank 5, The cooling water can be actively supplied using the pumps and valves requiring power from the full water tank 3.

나아가, 전원 상실 사고 발생시에는 배터리를 이용하는 밸브와 중력만을 이용하여 상기 원자로 공동(11)으로 냉각수를 피동적으로 공급할 수 있으며, 이를 통해 별도의 냉각계통이 없더라도 원자로의 붕괴열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
Further, when a power loss event occurs, the cooling water can be supplied to the reactor cavity 11 by using only the valve using the battery and gravity alone, and the decay heat of the reactor can be effectively cooled through no separate cooling system.

한편, 원자로 냉각재 배관 파단 사고 등으로 냉각재 상실 사고가 발생할 경우, 붕괴열 제거 과정에서 원자로 내의 냉각수가 증발하여 수증기가 발생할 수 있다. 이때, 발생된 수증기는 원자로 외부로 나온 후 격납용기 내벽 및 원자로 공동 내벽 등에서 응축되어 원자로 공동(11)으로 모아지며, 냉각수 역할을 수행하게 된다.
On the other hand, when a coolant loss accident occurs due to a reactor coolant pipe breakage or the like, the cooling water in the reactor may evaporate and water vapor may be generated in the process of removing the decay heat. At this time, the generated water vapor is condensed in the inner wall of the containment vessel and the inner wall of the reactor cavity after being discharged outside the reactor, collected in the reactor cavity 11, and serves as a cooling water.

상기 수냉각형 원자로(1)는 물(100)을 냉각재로 사용하는 원자로로써, 냉각재인 물을 순환시키기 위해 전원공급을 필요로 하는 원자로냉각재펌프(Reactor Coolant Pump, RCP)를 이용하는 방식, 또는 어떠한 능동기기도 없이 냉각재의 밀도차만을 이용한 자연순환(Natural Circulation) 방식을 적용할 수 있다.
The water-cooled rectangular reactor (1) is a reactor using water (100) as a coolant, and is a reactor using a reactor coolant pump (RCP) requiring power supply for circulating water as a coolant, A natural circulation method using only the density difference of the coolant can be applied without a device.

상기 강철 격납용기(4)는 콘크리트 격납용기에 비해 전도, 복사 및 대류 열전달을 통한 효과적인 붕괴열 제거가 가능한 효과가 있다. 이때, 상기 강철 격납용기(4)는 내벽으로 핀 구조물을 포함할 수 있다. 격납용기(4)가 핀 구조물을 포함함으로써 열전달면적이 증가하여 더욱 효과적인 붕괴열 제거가 가능하다. 그러나, 상기 격납용기(4)가 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 핀 구조물을 포함하지 않는 일반적인 강철 격납용기와 핀 구조물을 포함하는 강철 경납용기를 모두 사용할 수 있다.
The steel containment vessel 4 has an effect of effectively removing decay heat through conduction, radiation, and convection heat transfer compared to a concrete containment vessel. At this time, the steel containment vessel 4 may include a fin structure as an inner wall. By including the fin structure in the containment vessel 4, the heat transfer area is increased, and more effective decay heat removal is possible. However, the containment vessel (4) is not limited thereto, and it is possible to use both a general steel containment vessel not including the pin structure and a steel drill vessel including a pin structure.

상기 격납용기내 재장전수탱크(3)는 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고와 같은 중대사고 발생시 원자로 노심 냉각을 위한 냉각수 공급 탱크로 사용될 수 있다. The storage tank integral tank 3 can be used as a cooling water supply tank for cooling the reactor core in the event of a serious accident such as a loss of coolant or a loss of power.

격납용기내 재장전수탱크(3)의 물은 격납용기내 재장전수탱크의 냉각수 공급배관(12)에 설치된 냉각수 공급밸브(13)를 통해 원자로의 냉각수로써 공급되며, 상기 냉각수 공급밸브로는 전원공급을 필요로 하는 밸브 또는 전원 상실 사고를 대비해 배터리를 이용하는 밸브를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 격납용기내 재장전수탱크(3)의 물이 노심 냉각을 위해 원자로(1) 내부로만 공급되는 것은 아니며, 원자로 용기 외부냉각을 위해 원자로 공동(11)으로 공급될 수도 있다.
The water in the containment vessel internal recharge water tank 3 is supplied as cooling water for the reactor through the cooling water supply valve 13 provided in the cooling water supply pipe 12 of the recharge water tank in the containment vessel, Or a valve using a battery in case of a power loss accident can be used. However, water in the containment vessel internal reforming water tank 3 is not only supplied to the interior of the reactor 1 for core cooling but may also be supplied to the reactor cavity 11 for cooling outside the reactor vessel.

한편, 원자로 냉각재 배관 파단 사고 등으로 냉각재 상실 사고가 발생할 경우 원자로 내의 냉각수가 붕괴열을 제거하면서 증발하여 원자로 외부로 방출된다. 방출된 수증기는 격납용기 내벽에서 응축되면서 내벽을 타고 흘러내리게 되며, 본 발명에서는 이러한 응축되어 흘러내리는 물을 격납용기내 재장전수탱크(3)로 모이게 하기 위한 유로를 포함할 수 있다. 상기 유로를 통해 응축된 물을 재장전수탱크(3)로 모아 냉각수로 이용할 수 있으며, 이를 통해 격납용기내 재장전수탱크로부터 지속적인 냉각수 공급이 가능하다.
On the other hand, when a coolant loss accident occurs due to a reactor coolant pipe breakage, etc., the cooling water in the reactor is evaporated while removing decay heat and is discharged outside the reactor. The discharged water vapor is condensed on the inner wall of the containment vessel and flows down on the inner wall. In the present invention, the condensed and flowing water may be collected in the containment vessel recharge water tank 3. Water condensed through the flow path can be collected in the recharge water tank 3 and used as cooling water, thereby enabling continuous supply of cooling water from the recharge water tank in the containment vessel.

냉각재 상실 사고는 발생하지 않은 상태에서 전원 상실 사고와 같은 중대사고가 발생하는 경우, 붕괴열에 의해 원자로(1) 내의 냉각수가 증발하여 수증기가 생성되더라도, 원자로 냉각재 배관 파단 사고 등의 냉각재 상실 사고가 발생하지 않았기 때문에 발생된 수증기가 원자로 외부로 빠져나가지 못하여 원자로(1) 내의 압력이 올라갈 수 있으며, 이로 인하여 붕괴열 제거 효율이 저하될 수 있다. 또한, 원자로 내의 압력이 지속해서 올라가는 경우 원자로 계통 내의 압력을 견디지 못해 냉각재 배관 파단 등이 사고가 발생하여 냉각재 상실 등의 사고가 발생할 수 있다.Even if water vapor is generated due to evaporation of cooling water in the reactor 1 due to decay heat in the event of a serious accident such as a power loss accident in the absence of a coolant loss accident, a coolant loss accident such as a reactor coolant pipe breakage accident occurs The generated steam can not escape to the outside of the reactor, so that the pressure in the reactor 1 may rise, which may reduce the efficiency of removing the decay heat. In addition, if the pressure in the reactor continues to increase, the pressure in the reactor system can not withstand the pressure in the reactor system.

따라서, 전원 상실 사고와 같은 중대사고가 발생하는 경우 원자로(1) 내의 압력을 제어하는 수단이 요구되며, 본 발명에 따른 원자로 계통은 격납용기내 재장전수탱크(3)와 수냉각형 원자로(1)를 원자로 감압배관(14)으로 연결하여 원자로 내에서 발생한 수증기를 격납용기내 재장전수탱크(3)로 배출하여 재장전수탱크 내에서 응축시킬 수 있도록 하였으며, 이를 통해 원자로 내의 압력을 손쉽게 제어할 수 있다. Therefore, a means for controlling the pressure in the reactor 1 is required in the event of a serious accident such as a power loss accident, and the reactor system according to the present invention is equipped with a recharging complete water tank 3 and a water- Is connected to the reactor pressure reducing pipe (14) so that the water vapor generated in the reactor can be discharged to the recharge water tank (3) in the containment vessel to be condensed in the recharge water tank, so that the pressure in the reactor can be easily controlled .

한편, 상기 원자로 감압배관(14)으로는 원자로 감압밸브(15)가 구비되며, 냉각재 상실 사고가 발생하지 않은 상황에서 붕괴열로 인해 지속해서 발생하는 수증기를 제거하기 위해서는 원자로 감압밸브(15)가 열려야 한다. 이에 본 발명에 따른 원자로 계통은, 원자로 내의 압력이 특정 설정값에 도달하게 되면 내부 압력에 밀려서 상기 원자로 감압밸브(15)가 개방되도록 하였으며, 개방 후에는 압력이 설정값 아래로 떨어지더라도 닫히지 않도록 한다. 이에 따라 붕괴열로 인하여 수증기가 지속적으로 발생하더라도 감압밸브(15)를 통해 발생된 수증기를 격납용기내 재장전수탱크(3)로 배출시킬 수 있다. The reactor pressure reducing pipe 14 is provided with a reactor pressure reducing valve 15 and a reactor pressure reducing valve 15 is opened to remove water vapor continuously generated due to decay heat in the absence of a loss of coolant do. Accordingly, when the pressure in the reactor reaches a predetermined set value, the reactor system according to the present invention pushes the reactor pressure reducing valve 15 by being pushed by the internal pressure so that the reactor pressure reducing valve 15 is not closed even if the pressure falls below the set value . Accordingly, even if water vapor is continuously generated due to the decay heat, the steam generated through the pressure reducing valve 15 can be discharged to the recharge water tank 3 in the containment vessel.

나아가, 상기 감압배관(14) 및 감압밸브(15)를 통해 수냉각형 원자로(1) 내부의 압력을 손쉽게 감압함으로써, 별도의 펌프를 사용하지 않고도 전원 상실 사고와 같은 중대사고 직후 중력만을 이용하여 피동적으로 원자로로 냉각수를 공급할 수 있다.
Furthermore, the pressure inside the water-cooled rectangular reactor 1 can be easily reduced through the pressure reducing pipe 14 and the pressure reducing valve 15, so that it is possible to use only the gravity force To supply the cooling water to the reactor.

상기 담수저장탱크(5)는 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고와 같은 중대사고 발생시 원자로 노심 냉각을 위한 냉각수 공급 탱크로 사용될 수 있다. 상기 수냉각형 원자로(1)는 1 내지 10 bar의 저압에서 운전됨에 따라, 원자로 외부와 원자로 내의 압력차가 매우 작고, 약간의 압력이 원자로 내부에 걸려있더라도 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우 순식간에 압력평형에 도달할 수 있다. 또한, 냉각재 상실 사고가 발생하지 않더라도 재장전수탱크(3)와 수냉각형 원자로(1)를 연결하는 원자로 감압배관(14) 및 원자로 감압밸브(15)을 통해 피동적으로 원자로 내의 압력을 손쉽게 감압시킬 수 있기에 원자로용기 내부로 냉각수를 공급하기 위해 별도의 펌프를 사용하지 않고도 사고 직후 중력만을 이용해 피동적으로 공급할 수 있다. The fresh water storage tank 5 may be used as a cooling water supply tank for cooling the reactor core in the event of a serious accident such as a loss of coolant or a loss of power. As the water-cooled square reactor (1) operates at a low pressure of 1 to 10 bar, the pressure difference between the outside of the reactor and the reactor is very small and even if a slight pressure is caught inside the reactor, Can reach. It is also possible to reliably depressurize the pressure in the reactor through the reactor pressure reducing pipe 14 and the reactor pressure reducing valve 15 connecting the recharge water tank 3 and the water cooled square reactor 1 without causing the loss of the coolant It is possible to supply the cooling water to the inside of the reactor vessel by using only gravity immediately after the accident without using a separate pump.

상기 담수저장탱크(5)의 물을 원자로 내부로 공급하기 위해서는 담수저장탱크의 냉각수 공급배관(16)에 설치된 담수저장탱크의 냉각수 공급밸브(17)를 열어야 한다. 이때, 상기 냉각수 공급밸브(17)로는 전원공급을 필요로 하는 밸브 또는 전원 상실 사고를 대비해 배터리를 이용하는 밸브를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 상기 담수저장탱크(5)의 물이 노심 냉각을 위해 원자로(1) 내부로만 공급되는 것은 아니며, 원자로 용기 외부냉각을 위해 원자로 공동(11)으로 공급될 수도 있다.
In order to supply the water of the fresh water storage tank 5 into the reactor, the cooling water supply valve 17 of the fresh water storage tank installed in the cooling water supply pipe 16 of the fresh water storage tank must be opened. At this time, the cooling water supply valve 17 may be a valve requiring power supply or a valve using a battery in case of a power loss accident. However, water in the fresh water storage tank 5 is not only supplied to the inside of the reactor 1 for cooling the core, but may be supplied to the reactor cavity 11 for cooling outside the reactor vessel.

한편, 상기 격납용기내 재장전수탱크(3)의 물과 담수저장탱크(5)의 물은 전원 상실 사고가 발생하지 않는 경우에는 더욱 효율적으로 냉각수를 공급하기 위하여, 펌프를 통해 공급될 수 있으며, 상기 재장전수탱크(3)의 물과 담수저장탱크(5)의 물을 원활하게 공급함에 따라 원자로의 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
On the other hand, the water in the storage tank integral water tank 3 and the water in the fresh water storage tank 5 can be supplied through the pump in order to supply the cooling water more efficiently when there is no power loss accident, The water in the recharge water tank 3 and the water in the fresh water storage tank 5 are smoothly supplied, so that the cooling efficiency of the reactor can be further improved.

상기 담수화 계통(2)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 격납용기 내의 열교환기(18)를 거쳐 간접적으로 전달받거나 열교환기 없이 열에너지를 직접적으로 전달받는 방식이 모두 가능하다. As shown in FIGS. 1 and 2, the desalination system 2 is a system that indirectly receives heat energy generated from the core of a water-cooled square reactor via a heat exchanger 18 in a containment vessel or directly receives heat energy without a heat exchanger This is all possible.

또한, 상기 담수화 계통(2)으로는 다중효용법(Multi Effect Distillation, MED) 또는 다단증발법(Multi Flash Distillation) 등 열을 주요 에너지원으로 이용하는 담수화 기술이 적용될 수 있다.As the desalination system 2, a desalination technique using heat as a main energy source, such as multi effect distillation (MED) or multi flash distillation, may be applied.

본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고와 같은 중대사고가 발생하더라도 별도의 안전계통 없이, 정상 운전시 사용되는 원자로 계통 구성 요소들만으로도 자체적으로 원자로 내의 붕괴열을 모두 안전하게 제거할 수 있다. 즉, 상기 격납용기내 재장전수탱크(3), 및 담수저장탱크(5)로부터 별도의 냉각수 공급이 이루어지지 않고, 상기 원자로 감압밸브(15)가 작동하지 않는 상황에서도 높은 수준의 붕괴열부터 원자로 내의 물이 모두 증발한 이후의 낮은 수준의 붕괴열까지 모든 붕괴열을 원자로 내부 온도 조건이나 격납용기의 압력 조건 등 모든 안전관련 기준치를 넘지 않고 안전하게 제거할 수 있도록 설계된 수냉각형 원자로이다.
The inherent safety water-cooled square reactor system for thermal desalination according to the present invention is characterized in that even if a serious accident such as a loss of coolant or a power supply accident occurs, there is no separate safety system, All decay heat can be safely removed. That is, even if no additional cooling water is supplied from the containment vessel internal water storage tank 3 and the fresh water storage tank 5 and the reactor pressure reducing valve 15 does not operate, the high- It is a water-cooled reactor designed to safely remove all decay heat up to low levels of decay heat after the water has evaporated, without exceeding all safety-related criteria such as reactor internal temperature conditions and containment vessel pressure conditions.

또한, 본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 사고 직후 붕괴열 제거시 상기 격납용기내 재장전수탱크(3) 및 담수저장탱크(5)가 냉각수 공급탱크로 이용될 수 있으며, 상기 격납용기내 재장전수탱크(3) 및 담수저장탱크(5)로부터 원자로 노심 또는 원자로 공동에 냉각수 공급이 피동적으로 이루어질 수 있기 때문에 전원 상실 사고 또는 전원 상실 사고를 동반한 다른 중대사고가 발생하더라도 안정적으로 냉각수를 공급할 수 있어 냉각수 공급이 없을 경우와 비교하여 더욱 효과적인 붕괴열 제거가 가능하다.
In addition, in the intrinsically safe water-cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to the present invention, the recharging water tank 3 and the fresh water storage tank 5 in the containment vessel can be used as cooling water supply tanks when the decay heat is removed immediately after the accident, Since the supply of cooling water to the reactor core or the reactor cavity can be made passively from the recharging tank (3) and the fresh water storage tank (5) in the containment vessel, even if there are other serious accidents accompanied by power loss or power loss, The cooling water can be supplied, and it is possible to more effectively eliminate the decay heat as compared with the case where there is no cooling water supply.

나아가, 본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 고유안전성을 갖기 때문에 기존의 수냉각형 원자로에서 필요로 하는 다양한 안전관련 계통들을 제거할 수 있고, 이에 따라 건설비용을 낮출 수 있는 효과가 있으며, 경제성 있는 담수 생산이 가능하다.
Furthermore, since the intrinsically safe water-cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to the present invention has inherent safety, it is possible to eliminate various safety-related systems required by conventional water-cooled rectangular reactors, And it is possible to produce economical fresh water.

한편, 본 발명에 따른 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통은 열담수화에 적합하나, 본 발명의 원자로 계통이 제공 가능한 온도 범위라면 지역난방 등의 다른 공정에도 활용가능하다.
Meanwhile, the intrinsically safe water cooled square reactor system for thermal desalination according to the present invention is suitable for thermal desalination, but it can be applied to other processes such as district heating if the temperature range in which the reactor system of the present invention can be provided.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It will be understood that the invention may be practiced.

1: 수냉각형 원자로
2: 담수화 계통
3: 재장전수탱크
4: 격납용기
5: 담수저장탱크
6, 7: 노심격막
8: 핵연료 집합체
9: 노심동체
10: 원자로 용기
11: 원자로 공동
12: 재장전수탱크의 공급배관
13: 재장전수탱크의 공급밸브
14: 원자로 감압배관
15: 원자로 감압밸브
16: 담수저장탱크의 냉각수 공급배관
17: 담수저장탱크의 냉각수 공급밸브
18: 열교환기
100 : 물1: Water cooled square reactor
2: Desalination system
3: recharging tank
4: Containment container
5: Fresh water storage tank
6, 7: Core membrane
8: Nuclear fuel assembly
9: core shell
10: Reactor vessel
11: reactor joint
12: Supply piping of recharging full tank
13: Supply valve of recharging full tank
14: Reactor decompression piping
15: reactor pressure reducing valve
16: Coolant supply piping of fresh water storage tank
17: Coolant supply valve of fresh water storage tank
18: Heat exchanger
100: water

Claims (31)

물을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로;
상기 수냉각형 원자로에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 격납용기 내의 열교환기를 통해 간접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통;
상기 수냉각형 원자로의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크;
상기 수냉각형 원자로 및 재장전수탱크를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기; 및
상기 담수화 계통에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크;를 포함하며,
상기 수냉각형 원자로는 고리 형태로 배치된 핵연료 집합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
A water-cooled square reactor that uses water as a coolant and moderator, and generates heat energy through nuclear fission;
A desalination system connected to the water-cooled square reactor to indirectly transfer heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor through a heat exchanger in the containment vessel to produce fresh water;
A recharging water tank used for recharging the water-cooled prism reactor;
A steel containment vessel surrounding the entire reactor system including the water-cooled prismatic reactor and the recharging water tank; And
And a fresh water storage tank in which fresh water produced in the fresh water system is stored,
Characterized in that said water cooled square reactor comprises a nuclear fuel assembly arranged in a ring form.
물을 냉각재 및 감속재로 사용하며, 핵분열을 통해 열에너지를 발생시키는 수냉각형 원자로;
상기 수냉각형 원자로에 연결되어 상기 수냉각형 원자로의 노심에서 발생된 열에너지를 열교환기 없이 직접적으로 전달받아 담수를 생산하는 담수화 계통;
상기 수냉각형 원자로의 핵연료 재장전시 사용되는 재장전수탱크;
상기 수냉각형 원자로 및 재장전수탱크를 포함하는 전체 원자로 계통을 감싸는 강철 격납용기; 및
상기 담수화 계통에서 생산된 담수가 저장되는 담수저장탱크;를 포함하며,
상기 수냉각형 원자로는 고리 형태로 배치된 핵연료 집합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
A water-cooled square reactor that uses water as a coolant and moderator, and generates heat energy through nuclear fission;
A desalination system connected to the water-cooled square reactor to directly receive heat energy generated from the core of the water-cooled square reactor without a heat exchanger to produce fresh water;
A recharging water tank used for recharging the water-cooled prism reactor;
A steel containment vessel surrounding the entire reactor system including the water-cooled prismatic reactor and the recharging water tank; And
And a fresh water storage tank in which fresh water produced in the fresh water system is stored,
Characterized in that said water cooled square reactor comprises a nuclear fuel assembly arranged in a ring form.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로는 1 내지 10 bar의 압력 조건에서 운전되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to any one of claims 1 to 3, wherein said water cooled rectangular reactor is operated under a pressure of 1 to 10 bar.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로의 냉각재 및 감속재로 사용되는 물은 중수 또는 경수인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to any one of claims 1 to 3, wherein water used as a coolant and a moderator of the water cooled rectangular reactor is heavy water or light water.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로에서 제공하는 냉각재의 온도는 80 내지 200 ℃인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water-cooled prismatic reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the coolant provided in the water-cooled rectangular reactor is 80 to 200 ° C.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로는 비등형 원자로 또는 가압형 원자로인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to any one of claims 1 to 3, wherein said water cooled rectangular reactor is a boiling nuclear reactor or a pressurized nuclear reactor.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로는 풀형(pool type) 원자로인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
3. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, wherein said water cooled rectangular reactor is a pool type reactor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로의 피복재, 제어봉표면, 제어봉 안내관 및 노심격막은 탄화규소(SiC) 또는 탄화지르코늄(ZrC) 재질인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
3. The thermal desalination apparatus according to claim 1 or 2, wherein the coating material of the water-cooled prism reactor, the control rod surface, the control rod guide tube and the core diaphragm are made of silicon carbide (SiC) or zirconium carbide (ZrC) Water cooled square reactor system.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로는 지하에 위치하는 원자로인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
3. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, characterized in that said water cooled rectangular reactor is a nuclear reactor located underground.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수냉각형 원자로는 원자로 공동(cavity)을 포함하는 원자로인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to any one of claims 1 to 3, wherein said water cooled square reactor is a reactor including a reactor cavity.
제14항에 있어서, 냉각재 상실 사고 발생시 상기 원자로 공동으로는
담수저장탱크, 재장전수탱크, 또는 담수저장탱크와 재장전수탱크 모두로부터 전원을 필요로 하는 펌프 및 밸브를 이용하여 능동적으로 공급되는 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
15. The method of claim 14, wherein, in the event of a coolant loss event,
Characterized in that the water is actively supplied using pumps and valves requiring power from both fresh water storage tanks, recharge water storage tanks, or fresh water storage tanks and recharge water storage tanks. system.
제14항에 있어서, 전원 상실 사고 발생시 상기 원자로 공동으로는
담수저장탱크, 재장전수탱크, 또는 담수저장탱크와 재장전수탱크 모두로부터 배터리를 이용하는 밸브와 중력만을 이용하여 피동적으로 공급되는 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
15. The method of claim 14, wherein in the event of a power loss event,
Characterized in that both the fresh water storage tank, the recharge water tank, or the valve using the battery from both the fresh water storage tank and the recharge water tank are filled with water supplied passively using only gravity.
제14항에 있어서, 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우, 상기 원자로 공동으로는 유출되는 냉각재가 흘러들어 채워지는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
15. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 14, wherein, when a coolant loss accident occurs, the coolant flowing out of the reactor cavity flows and fills.
제14항에 있어서, 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우 상기 원자로 공동으로는 원자로 내의 냉각재가 증발하여 발생한 수증기가 원자로 외부로 나온 후 격납용기 내벽, 원자로 공동 내벽, 또는 격납용기 내벽과 원자로 공동 내벽 모두에서 응축되어 흘러드는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
15. The method as claimed in claim 14, wherein when a coolant loss accident occurs, steam generated by the evaporation of the coolant in the reactor in the reactor cavity is discharged to the outside of the reactor and then flows into the inner wall of the containment vessel, Which is condensed and flows. The reactor system of the inherent safety water cooling type for thermal desalination.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재장전수탱크는 수냉각형 원자로와 원자로 감압배관을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, wherein the recharge water tank is connected to the water cooled rectangular reactor through a reactor pressure reducing pipe.
제19항에 있어서, 상기 원자로 감압배관에는 원자로 감압밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
20. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 19, wherein the reactor pressure reducing pipe is provided with a reactor pressure reducing valve.
제20항에 있어서, 상기 원자로 감압밸브는 원자로 내의 압력이 특정 설정값에 도달하게 되면 내부 압력에 밀려서 개방되되, 개방 후에는 원자로 내의 압력이 설정값 아래로 떨어지더라도 닫히지 않는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
21. The method of claim 20, wherein the reactor pressure reducing valve is pushed by internal pressure when the pressure in the reactor reaches a predetermined set value and is not closed even if the pressure in the reactor falls below the set value after opening. Proprietary safety water-cooled rectangular reactor system.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 담수저장탱크와 격납용기내 재장전수탱크는 냉각재 상실 사고, 전원 상실 사고, 또는 냉각재 상실사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생하는 경우, 원자로 노심 냉각을 위한 냉각수 공급 탱크로 사용되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The water treatment system according to claim 1 or 2, wherein the fresh water storage tank and the recharge water storage tank in the containment vessel are provided with cooling water for cooling the nuclear reactor core when a coolant loss accident, a power loss accident, Characterized in that it is used as a feed tank.
제22항에 있어서, 상기 담수저장탱크와 재장전수탱크는 공급밸브가 구비된 공급배관을 통해 원자로로 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
23. The inherent safety water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 22, wherein the fresh water storage tank and the recharge water tank supply cooling water to the reactor through a supply pipe provided with a supply valve.
제23항에 있어서, 상기 공급밸브는 전원공급이 필요한 공급밸브 또는 배터리를 이용한 공급밸브인 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
24. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 23, wherein the supply valve is a supply valve using a battery or a supply valve requiring power supply.
제22항에 있어서, 냉각재 상실 사고 발생시 원자로 노심으로는
담수저장탱크, 재장전수탱크, 또는 담수저장탱크와 재장전수탱크 모두로부터 전원을 필요로 하는 펌프 및 밸브를 이용하여 능동적으로 공급되는 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 전기생산을 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
23. The method of claim 22, wherein, in the event of a coolant loss event,
Characterized in that the water supplied is actively supplied by means of pumps and valves requiring power from both fresh water storage tanks, recharge water storage tanks, or both fresh water storage tanks and recharge water storage tanks. system.
제22항에 있어서, 전원 상실 사고 발생시 원자로 노심으로는
담수저장탱크, 재장전수탱크, 또는 담수저장탱크와 재장전수탱크 모두로부터 배터리를 이용하는 밸브와 중력만을 이용하여 피동적으로 공급되는 물이 채워지는 것을 특징으로 하는 전기생산을 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
23. The method of claim 22, wherein, in the event of a power failure,
Characterized in that both the fresh water storage tank, the recharge water tank, or the valve using the battery from both the fresh water storage tank and the recharge water tank are filled with water supplied passively using only gravity.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원자로 계통은
냉각재 상실 사고시 발생하는 수증기가 응축된 후, 이를 격납용기내 재장전수탱크로 모이게 하는 유로를 포함하며, 상기 유로를 통해 재장전수탱크로는 응축된 수증기가 모이는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
3. The reactor system according to claim 1 or 2,
And a condenser for condensing the water vapor generated in the accident of the coolant loss into the recharge water tank in the containment vessel, and condensed water vapor is collected in the recharge water tank through the flow channel. Water cooled square reactor system.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원자로 계통은
냉각재인 물을 순환시키기 위해 전원공급을 필요로 하는 원자로냉각재펌프(Reactor Coolant Pump, RCP)를 이용하는 방식, 또는 어떠한 능동기기도 없이 냉각재의 밀도차만을 이용한 자연순환(Natural Circulation) 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기생산을 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통
3. The reactor system according to claim 1 or 2,
A method using a reactor coolant pump (RCP) requiring power supply for circulating water as a coolant, or a method using a natural circulation system using only the density difference of coolant without any active equipment Unique safety water cooled square reactor system for electric production
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강철 격납용기는 내벽에 핀 구조물을 포함하여 열전달면적이 증가되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
3. The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, characterized in that the steel containment includes a fin structure on the inner wall to increase the heat transfer area.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 담수화 계통에서는 다중효용법 또는 다단증발법인 담수화방법을 통해 담수화가 수행되는 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.
The intrinsically safe water cooled rectangular reactor system for thermal desalination according to claim 1 or 2, wherein the desalination system is desalinated through a multi-utility method or a multi-stage evaporation method.
제1항에 있어서, 상기 원자로 계통은 지역난방 공정으로도 활용가능한 것을 특징으로 하는 열담수화를 위한 고유안전 수냉각형 원자로 계통.

[2] The reactor system according to claim 1, wherein the reactor system is also applicable to a district heating process.

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