KR101445962B1 - 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법 - Google Patents

원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로 수조와 서비스 수조의 사이에 장기 냉각 댐을 배치하여 일차냉각계통 배관 파단시 사이펀 현상에 의해 원자로의 수조수가 방출된 후, 노심의 냉각으로 수조수가 증발할 때, 장기 냉각 댐을 이용하여 보관하고 있는 냉각수를 조금씩 원자로 수조로 이동시켜 장기간에 걸쳐 원자로의 노심을 냉각시키는 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법에 관한 것이다.

Description

원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법{LONG-TERM COOLING DEVICE FOR REACTOR AND THE REACTOR COOLING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로 수조와 서비스 수조의 사이에 장기 냉각 댐을 배치하여 일차냉각계통 배관 파단시 사이펀 현상에 의해 원자로의 수조수가 방출된 후, 노심의 냉각으로 수조수가 증발할 때, 장기 냉각 댐을 이용하여 보관하고 있는 냉각수를 조금씩 원자로 수조로 이동시켜 장기간에 걸쳐 원자로의 노심을 냉각시키는 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법에 관한 것이다.
연구용 원자로는 노심이 항상 물에 잠겨 있어야 하며, 결국 수조수가 최종 열 제거원(ultimate heat sink)으로 작동한다. 즉, 연구로 사고 시 원자로는 즉각 정지(shut-down)되고, 이후 노심 잔열이 자연대류에 의해 원자로 수조에 있는 냉각수에 전달되어 냉각수가 증발되면서 열이 제거된다. 따라서 연구용 원자로의 안전을 위해서는 증발량을 고려한 충분한 수조수 확보가 필수적이다.
오픈 풀 타입(Open-pool type)인 노심 하향유동 연구로의 경우 노심 압력강하가 크기 때문에 펌프의 유효흡입수두(Net Positive Suction Head required, NPSHr)를 만족시키기 위해 노심보다 낮은 위치에 펌프 등의 기기가 위치하게 된다. 따라서 수조보다 낮은 위치에서 일차냉각계통(Primary Cooling System, PCS) 배관 파단 사고가 발생하면 사이펀(Siphon) 현상에 의해 수조수가 모두 빠져나가게 되는데, 이를 방지하기 위해 일차냉각계통의 배관 최상단에 사이펀 브레이커(Siphon breaker)를 설치한다. 사이펀 브레이커 작동 후 사이펀 현상이 깨질 때까지 물이 지속적으로 유출되기 때문에 최종 수조 수위는 사이펀 브레이커 끝단보다 낮아지게 되는데, 만약 일차냉각계통의 배관 최상단이 너무 낮은 위치에 놓이게 되면 노심이 공기 중에 노출되어 대형 사고로 이어질 수도 있다.
또한, 10MW 열용량 이상 연구로의 경우 노심 내 유속이 빠르기 때문에 노심 차압이 크다. 따라서 일차냉각계통의 배관 최상단이 너무 높은 위치에 놓이게 되면 배관 내 압력이 포화압력까지 낮아져 기포가 발생하게 되며, 이 기포는 배관과 펌프 등의 기기에 진동 및 파손을 유발하기 때문에 계통 설계 시 꼭 피해야 한다.
일차냉각계통의 배관 최상단은 사이펀 브레이킹 현상을 고려한 최저 높이 제한과 배관 내 기포발생을 방지하기 위한 최고 높이 제한 사이에 위치된다. 하지만 열용량이 증대될수록 냉각 유량이 증가하면서 일차냉각계통의 배관 사이즈가 커져서 상한, 하한 사이의 영역이 매우 좁아지며, 그 결과 계통 설계하기가 매우 어려워지는 문제가 있다.
2011년 3월에 발생한 일본의 후쿠시마 원전 사고 이후 이에 대한 대처 설계가 원자력 분야 곳곳에 반영되고 있다. 연구로의 경우 수조수 자체가 최종 열 제거원이므로, 사고 후 수조수를 충분히 유지하여 수일에 걸쳐 노심 잔열로 물이 증발되어도 노심이 항상 물에 잠겨있도록 해야 한다. 이렇게 증발되는 물은 앞서 언급한 사이펀 브레이킹 현상을 고려한 일차냉각계통 배관 최상단의 최저 높이 제한이 높아지는 결과로 이어지며, 결국 계통 설계 가능 영역을 더욱 좁게 만들어 원천적으로 설계가 불가능하게 만드는 문제가 있다.
한국특허등록공보 제10-0319068호 일본특허공보 특개2012-230031호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째는 원자로의 장기 냉각 대처의 일환으로 노심 잔열에 의해 원자로 수조의 물이 증발되는 것을 보충해 주기 위해 수조수를 확보하기 위한 장기 냉각 댐을 포함하는 원자로 장기 냉각 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
둘째는 장기적으로 원자로의 냉각을 가능하도록 서비스 수조의 냉각수를 원자로 수조로 공급해 주는 장기 냉각 배관을 포함하는 원자로 장기 냉각 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
셋째는 10MW 열용량 이상의 오픈 풀 타입 노심 하향유동 연구로의 일차냉각계통 설계 가능성을 증대시킬 수 있는 원자로 장기 냉각 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원자로 수조 및 서비스 수조가 배치되고, 원자로보다 낮은 위치에 설치되는 일차냉각펌프와 사이펀 브레이커를 구비하는 일차냉각계통을 포함하는 연구로에 있어서, 상기 원자로 수조와 서비스 수조 사이에서 냉각수가 이동할 수 있도록 개방부가 형성된 가이드 벽과; 상기 개방부를 폐쇄시켜 상기 원자로 수조와 서비스 수조의 공간을 분리시켜주는 수조 게이트; 상기 개방부에 위치하고, 상기 가이드벽의 높이보다 낮은 높이를 가지는 장기 냉각 댐; 및 상기 장기 냉각 댐의 일측에 위치하고, 서비스 수조의 냉각수를 원자로 수조로 공급해주는 장기 냉각 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 원자로 장기 냉각 장치를 이용한 원자로 장기 냉각 방법에 있어서, 원자로 사고 발생시 상기 사이펀 브레이커를 통해서 상기 원자로 수조의 냉각수가 방출되는 것을 차단하는 S1 단계; 상기 냉각 댐의 높이만큼 상기 서비스 수조에 냉각수를 보관하는 S2 단계; 및 원자로의 노심 냉각을 위해서 상기 장기 냉각 배관을 이용하여 상기 원자로 수조에 냉각수를 공급해주는 S3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 원자로 사고시 장기 냉각을 위한 안전 설비를 제공하는 효과가 있다.
또한, 일차냉각계통의 배관 파단 사고시 장기간에 걸쳐 노심 잔열을 제거할 수 있도록 해주는 효과가 있으며, 저비용으로 안정성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 10MW 열용량 이상의 오픈 풀 타입 노심 하향유동 연구로의 일차냉각계통 설계 가능성을 증대시킬 수 있으며, 장기 냉각 배관을 통한 원자로 수조로의 냉각수 보충은 피동 개념이 적용되어 원자로 설계 및 구성이 단순해지는 효과가 있다.
또한, 장기 냉각 배관의 크기 및 장기 냉각 댐의 높이를 조절하여 냉각수 보충량 및 보충 시간을 쉽게 조절할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 주요 구성부를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 평면도로 수조 게이트가 개방된 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 평면도로 수조 게이트가 닫힌 상태를 나타낸다.
도 4는 도 3의 BB 단면도를 나타낸 것으로 원자로 수리시 수조 게이트가 닫힌 상태로 원자로 수조의 냉각수 일부를 다른 수조수 저장탱크로 이동시킨 후의 상태를 나타낸다.
도 5는 도 2의 AA 단면도를 나타낸 것으로 원자로 수조 게이트가 개방된 상태로 원자로의 정상 운전 상태를 나타낸다.
도 6은 도 2의 AA 단면도를 나타낸 것으로 일차냉각계통 배관 파단 사고시 사이펀 브레이커 작동 후 장기 냉각 댐과 장기 냉각 배관을 통해서 서비스 수조의 냉각수를 원자로 수조로 공급해주는 상태를 나타낸다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 원자로 장기 냉각 장치 및 이를 이용한 원자로 냉각 방법의 바람직한 실시예들을 자세히 설명한다. 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.
도 1은 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 주요 구성부를 나타내는 사시도로, 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치는 크게, 원자로 수조(20), 서비스 수조(10), 원자로(40)보다 낮은 위치에 설치되는 일차냉각펌프와 사이펀 브레이커를 구비하는 일차냉각계통(PCS), 상기 원자로 수조(20)와 서비스 수조(10) 사이에서 냉각수가 이동할 수 있도록 개방부가 형성된 가이드 벽(50), 상기 개방부를 폐쇄시켜 상기 원자로 수조(20)와 서비스 수조(10)의 공간을 분리시켜주는 수조 게이트, 상기 개방부에 위치하고, 상기 가이드 벽(50)의 높이보다 낮은 높이를 가지는 장기 냉각 댐(60), 상기 장기 냉각 댐(60)의 일측에 위치하고, 서비스 수조(10)의 냉각수를 원자로 수조(20)로 공급해주는 장기 냉각 배관(70)으로 구성된다.
원자로 장기 냉각 장치의 수조는 원자로 수조(20)와 서비스 수조(10)로 구성된다. 서비스 수조(10)는 방사선 조사물과 핵연료를 임시 보관하거나 필요한 작업을 수행하는 공간을 제공한다. 서비스 수조(10)의 크기는 이러한 기능과 더불어 원자로의 크기, 노심 잔열 크기 등을 고려하여 결정될 수 있다.서비스 수조(10)의 하부 공간(30) 은 연구로 목적 및 설계 방향에 따라 수조를 더 깊이 할 수도 있고, 또 다른 기능의 룸으로 사용될 수도 있다.
원자로 수조(20)는 원자로(40)가 충분히 잠길 수 있을 정도의 크기로 되어 있으며, 도 1에서는 도시 하고 있지 않으나, 노심 보다 낮은 위치인 원자로 하부에 일차냉각펌프가 배치된다. 따라서, 일차냉각계통의 배관 파단 사고시 사이펀 현상에 의해 원자로 수조(20)의 냉각수가 배출되며, 지속적인 냉각수 방출을 막기 사이펀 브레이커가 일차냉각계통 최상단에 배치되어 있다.
가이드 벽(50)은 원자로 수조(20)와 서비스 수조(10)사이에 위치하며, 개방부가 형성되어 있어, 상기 수조들 간 냉각수가 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 상기 개방부와 인접한 가이드 벽(50)의 내벽에는 수조 게이트가 삽입될 수 있도록 하는 절곡홈이 형성되어 있다.
수조 게이트는 원자로의 수리시에 사용되는 것으로 원자로 수조(20)와 서비스 수조(10)의 공간을 분리시켜 상기 수조들 간 냉각수의 이동을 차단시키는 역할을 담당하다.
장기 냉각 댐(60)은 원자로 수조(20)와 인접한 가이드 벽(50)에 배치되고, 원자로 사고시 사이펀 브레이커의 작동으로 인해서 원자로 수조(20)의 냉각수가 장기 냉각 댐(60)보다 낮은 수위까지 방출 될 때, 노심의 장기 냉각을 위한 냉각수를 보관해 주는 역할을 수행한다.
종래에는 원자로 사고시 사이펀 브레이커가 작동하여, 원자로 수조(20) 내 사이펀 브레이커의 하부까지만 냉각수가 남아 있게 되고, 이후에 노심의 냉각을 위해서 냉각수가 증발하게 되면 냉각수가 부족하게 되어 노심이 노출되게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 노심의 장기 냉각을 위한 냉각수를 확보하기 위해서, 장기 냉각 댐(60)을 설치하여 서비스 수조(10)에 충분한 수량의 냉각수를 확보하는 것을 목적으로 한다.
장기 냉각 배관(70)은 장기 냉각 댐(60)의 일측에 배치되는데, 바람직하게는 장기 냉각 댐(60)의 최하단부에 배치되어서, 서비스 수조(10)의 냉각수가 충분하게 원자로 수조(20)로 공급시켜 주는 것이 좋다. 상기 장기 냉각 배관(70)은 복수개로 배치하는 유리한데, 하나의 배관이 막혀서 냉각수가 제대로 공급되지 않는 것을 막기 위한 조치이다. 장기 냉각 배관(70)에는 밸브(미도시)를 더 구비할 수도 있는데, 이 밸브를 통해서 원자로 수조(20)로 공급되는 냉각수의 양을 조절할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 평면도로 수조 게이트가 개방된 상태를 나타내는 것으로, 수조 게이트가 개방된 상태는 원자로가 정상상태 운전을 할 경우와 사고 발생시의 경우이다.
도 3은 본 발명에 따른 원자로 장기 냉각 장치의 평면도로 수조 게이트가 닫힌 상태를 나타내는 것으로, 수조 게이트가 닫힌 상태는 원자로 수리시의 경우이다.
가이드 벽(50)에는 수조 게이트(80)가 삽입될 수 있는 절곡홈이 형성되어 있고, 가이드 벽(50)의 일측에는 개방부가 형성되어 있어 조사물과 냉각수가 왕래 할 수 있도록 되어 있다.
상기 가이드 벽(50)의 절곡홈 중 원자로 수조(20)측에 인접한 돌기측에 장기 냉각 댐(60)이 배치되어 있고, 서비스 수조(10)측에 인접한 돌기측은 완전 개방된 형상을 띄고 있다. 장기 냉각 댐(60)의 높이는 가이드 벽(50)의 높이보다는 낮게 배치되며, 장기 냉각 댐(60)의 높이는 방사선 차폐 측면에서 방사선 조사물이 원자로 수조(20)에서 서비스 수조(10)로 이동 시 필요로 하는 물의 차폐 두께로 결정된다. 또한, 장기 냉각 댐(60)의 높이는 각 원자로에 고려되는 장기 냉각 기간, 노심 잔열 크기, 서비스 수조 면적 등을 고려하여 그 하한 높이가 결정된다.
상기 장기 냉각 댐(60)은 약 1m 높이로 되어 있으며, 상부는 개방되어 있어, 원자로 수조와 서비스 수조간의 냉각수 이동이 자유롭게 되어 있다. 장기 냉각 댐(60)의 일측에는 장기 냉각 배관(70)이 삽입되어 있는데, 상기 장기 냉각 배관(70)은 복수개로 설치되어 있다. 도 2 내지 3에서는 2개의 장기 냉각 배관(70)을 보여 주고 있는데, 이는 하나의 장기 냉각 배관(70)이 이물질에 의해서 막히는 것을 고려한 것이다. 장기 냉각 배관(70) 내 유량은 노심 잔열에 의한 원자로 수조의 증발량의 정도가 되어야 할 것이며, 냉각수가 큰 잠열을 가지고 있기 때문에 필요 유량은 그다지 크지가 않다. 따라서, 장기 냉각 배관(70)의 직경은 작은 내경을 가지는 것이 일반적이다.
도 4는 도 3의 BB 단면도를 나타낸 것으로 원자로 수리시 수조 게이트가 닫힌 상태로 일차냉각계통을 통해서 원자로 수조의 냉각수를 배출시킨 상태를 나타낸다. 원자로(40) 수리시 수조 게이트(80)를 닫고, 원자로 수조(20)의 냉각수의 일부를 수조수 저장탱크로 이동한 후의 모습을 보여준다. 수조 게이트(80) 폐쇄시 서비스 수조(10)의 냉각수가 원자로 수조(20)로 누수되지 않게 두 수조를 완전히 분리시킬 수 있다. 그리고 원자로 수조(20)에서 작업자가 장기 냉각 배관(70)의 이상 유무를 쉽게 확인할 수 있다. 도 5는 도 2의 AA 단면도를 나타낸 것으로 수조 게이트가 개방된 상태로 원자로의 정상 운전 상태를 나타낸다. 일차냉각펌프는 NPSHr를 만족시키기 위해 노심(41)보다 낮은 위치에 배치되어 있으며, 원자로(40)가 정상 운전될 때에는 수조 게이트가 완전 개방되어 있다. 이때 두 수조의 수위가 같으며, 냉각수가 가이드 벽(50)의 개방부를 통해 자유롭게 오고 갈 수 있도록 되어 있다. 하향유동 원자로의 정상상태 시 유로는 노심(41)에서 데워진 일차냉각수가 원자로 하부(43)에 연결되어있는 일차냉각계통(21) 배관을 통해 일차냉각펌프로 흐르고, 이 이후에 위치한 열교환기에 의해 냉각된 후 원자로 상부(42)로 유입되는 형태이다. 원자로 수조(20)보다 낮은 위치에서 배관파단이 일어났을 때 냉각수가 어느 정도 배출파단면을 통해 방출되면 사이펀 브레이커(22)에 의해서 냉각수의 방출이 정지된다. 원자로 상부(42)는 개방되어 있는 상태로 원자로(40) 내부로 냉각수를 공급해줄 수 있도록 되어 있다. 사이펀 브레이커(22)는 일차냉각계통(21) 배관 최상단에 위치하여, 냉각수의 수위가 원자로(40)의 아래로 내려가는 것을 방지해 준다.
도 6은 도 2의 AA 단면도를 나타낸 것으로 원자로 사고시 장기 냉각 댐과 장기 냉각 배관을 통해서 서비스 수조의 냉각수를 원자로 수조로 공급해주는 상태를 나타낸다. 일차냉각계통(21) 배관 파단 사고시 사이펀 현상에 의해 수조수가 방출되고, 사이펀 브레이커(22)에 의해 사이펀 현상이 종료된 시점을 나타내 준다. 원자로 수조(20)의 경우 사이펀 브레이커(22) 끝단 높이로부터 일정 수위가 감소된 높이를 갖고, 서비스 수조(10)의 경우는 장기 냉각 댐(60) 높이에서 수조수의 방출이 멈추게 된다. 여기서 중요한 점은 사이펀 브레이크 현상은 수분 정도의 짧은 시간에 걸쳐 일어나는 사건이고, 노심 장기 냉각은 수일 이상의 긴 시간을 고려해야 하는 사건이라는 점이다. 즉, 사이펀 현상이 종료된 시점부터 서비스 수조(10)와 원자로 수조(20)의 수위차를 이용하여 냉각수를 원자로 수조(20)로 조금씩 공급해주는 것이 필요하다. 이는 노심(41) 잔열로 인해 냉각수가 증발되기 때문이다.
노심(41)의 냉각에 사용되는 양만큼 지속적으로 냉각수의 보충이 필요하며, 종래에는 이와 같은 냉각수 보충을 별도의 펌프나 외부에서 냉각수를 별도로 보충해주는 방식을 사용하였으나, 이는 별도의 전원이나 에너지원을 필요로 하는 것으로 전원차단과 같은 상황에서 사용하기가 곤란한 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 별도의 전원이나 에너지원을 사용하지 않고, 각 수조의 수위차를 이용하여 냉각수를 공급해주는 장치를 제공해 준다.
다음으로 원자로 장기 냉각 장치를 이용한 원자로 장기 냉각 방법을 설명한다.
원자로 사고 발생시(일차냉각계통 배관 파단시) 사이펀 브레이커를 통해서 원자로 수조의 냉각수가 방출되는 것을 차단하는 S1 단계를 거친다. 상기 S1 단계에서는 원자로 상부가 공기중에 노출이 되지 않도록 냉각수의 방출을 차단하는 단계로 사이펀 브레이커를 통해서 노심이 노출되지 않도록 해주는 단계이다.
다음은, 장기 냉각 댐의 높이만큼 서비스 수조에 냉각수를 보관하는 S2 단계를 거친다. 종래에는 사이펀 브레이커가 작동할 때까지 냉각수가 방출이 되면 서비스 수조의 냉각수는 모두 방출이 되고 아무것도 남지 않게 되는 문제가 있었으나, 장기 냉각 댐의 높이만큼 서비스 수조에 냉각수가 보존되게 된다. 이 냉각수를 이용하여 노심의 냉각을 지속적으로 실시할 수 있게 된다.
다음은 원자로의 노심 냉각을 위해서 장기 냉각 배관을 이용하여 원자로 수조에 냉각수를 공급해주는 S3 단계를 거친다. 상기 S3 단계에서는 서비스 수조에 있는 냉각수를 두 수조의 수위차를 이용하여 원자로 수조로 공급해주는 단계이다. 이 때 공급되는 냉각수의 유량은 노심 잔열을 위한 원자로 수조의 냉각수 증발량 정도가 된다. 냉각수의 잠열이 크기 때문에 필요 유량은 작다. 따라서 장기 냉각 배관은 작은 내경을 갖게 될 것이며, 혹시라도 이물질에 의해 장기 냉각 배관이 막히는 것을 고려하여 복수개의 배관을 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 밸브를 이용하여 노심 냉각에 필요한 냉각수의 양을 조절하는 단계를 더 포함 할 수도 있다. 노심 냉각을 위해서는 긴 시간이 필요하므로, 이를 계산하여 필요유량만큼만 원자로 수조로 냉각수를 공급해주기 위해 별도의 밸브 또는 제어기 등을 더 구비할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 서비스 수조
20: 원자로 수조
21: 일차냉각계통 22: 사이펀 브레이커
30: 하부공간
40: 원자로 41: 노심
42: 원자로 상부 43: 원자로 하부
50: 가이드 벽
60: 장기 냉각 댐
70: 장기 냉각 배관
80: 수조 게이트

Claims (7)

  1. 원자로 수조 및 서비스 수조가 배치되고, 원자로보다 낮은 위치에 설치되는 일차냉각펌프와 사이펀 브레이커를 구비하는 일차냉각계통을 포함하는 원자로 장기 냉각 장치에 있어서,
    상기 원자로 수조와 서비스 수조 사이에서 냉각수가 이동할 수 있도록 개방부가 형성된 가이드 벽과;
    상기 개방부를 폐쇄시켜 상기 원자로 수조와 서비스 수조의 공간을 분리시켜주는 수조 게이트;
    상기 개방부에 위치하고, 상기 가이드 벽의 높이보다 낮은 높이를 가지는 장기 냉각 댐; 및
    상기 장기 냉각 댐의 일측에 위치하고, 서비스 수조의 냉각수를 원자로 수조로 공급해주는 장기 냉각 배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개방부와 인접한 가이드 벽의 내벽에는 상기 수조 게이트가 삽입되는 절곡홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장기 냉각 배관은 상기 장기 냉각 댐의 최하단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장기 냉각 배관은 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장기 냉각 배관의 유량을 제어하기 위한 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 원자로 장기 냉각 장치를 이용한 원자로 장기 냉각 방법에 있어서,
    원자로 사고 발생시 상기 사이펀 브레이커를 통해서 상기 원자로 수조의 냉각수가 방출되는 것을 차단하는 S1 단계;
    상기 장기 냉각 댐의 높이만큼 상기 서비스 수조에 냉각수를 보관하는 S2 단계; 및
    원자로의 노심 냉각을 위해서 상기 장기 냉각 배관을 이용하여 상기 원자로 수조에 냉각수를 공급해주는 S3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 S3 단계에서 밸브를 이용하여 노심의 냉각에 필요한 냉각수의 양을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 장기 냉각 방법.




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