KR101474966B1 - 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치 - Google Patents

원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치 Download PDF

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Abstract

원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 원전의 노심이 용융되는 중대사고 시 원자로 공동부분에 핵연료 재장전 수조의 냉각수가 주입될 때, 원자로 용기 외벽 냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위하여 원자로 공동에 나노유체를 주입하기 위한 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치에 있어서, 격납 건물 내부에 설치되고, 내부에 핵연료가 수용되는 원자로 용기; 상기 원자로 용기의 외부에 배치되고, 내부에 원자로 용기가 수용되는 원자로 공동; 상기 원자로 공동과 제1 배관에 의하여 연결되고, 상기 원자로 공동에 나노유체를 공급할 수 있도록 나노유체가 저장되는 적어도 하나 이상의 나노유체 저장탱크; 상기 나노유체 저장탱크와 제2 배관에 의하여 연결되고, 일정한 크기의 압력을 갖고 충전되는 질소(N2) 가스가 충전됨과 아울러 나노유체가 저장되고, 저장된 나노유체를 상기 나노유체 저장탱크로 공급하기 위한 질소 나노유체 저장탱크를 포함한다.

Description

원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치{Nanofluid injection device for heat removal from nuclear power plants}
본 발명은 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자로 외벽 냉각을 통해 노심용융물로 인한 원자로 용기파손을 막거나, 용기가 파손되는 극한 상황에서 코어캐쳐의 노심용융물을 냉각하는 방법에 사용되는 냉각수에 나노유체를 주입하기 위한 주입 장치에 관한 것이다.
또한, 나노유체의 유지 및 보수를 고려한 저장계통 및 나노유체의 열전달 성능이 유지할 수 있도록 나노유체의 농도 및 분산도를 고려한 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 원자력발전소에서 노심이 용융되는 중대사고 발생 시에 원자로 용기 외벽에 냉각수를 공급하여 원자로 외벽을 냉각함으로써 원자로 용기파손을 막고 노심용융물이 외부에 노출되지 않기 위해 원자로 용기 외벽냉각에 의한 노심용융물 노내 억류 기능(IVR-ERVC, In-vessel corium Retention through External Reactor Vessel Cooling)이 포함되어 있다.
노심이 용융되는 중대사고 발생시 격납건물 안의 핵연료 재장전 수조의 냉각수를 정지 냉각펌프에 의해 원자로 공동으로 주입하여 원자로의 고온관 하부 높이까지 예컨대, 대략 200,000 갤런(APR 1400 기준)을 주입하게 된다. 원자로 공동에서 원자로 고온관 하부 높이까지 채워진 냉각수의 자연대류에 의해 원자로 외벽을 냉각함으로써 원자로 용기파손을 막고 노심용융물이 외부에 노출되지 않게 한다.
또한, 노심용융물에 의해 원자로 용기가 파손되는 극한 상황에서라도 노심용융물을 코어캐쳐에서 냉각시키는 전략도 고려되고 있다. 여기서, 노심용융물 노내 억류 및 노외 억제 가능성을 강화시키기 위해 원자로 중대사고시 냉각에 쓰이는 냉각수의 효과적인 열전달 및 열적 여유도가 요구되며, 이를 위해 임계열유속 증진에 관한 연구가 많이 진행되고 있으며, 그의 일환으로 냉각수에 나노유체를 혼합하는 전략이 제안되었다.
기존 연구에서 나노유체를 이용한 임계열유속 증진에 관해 많은 연구가 진행되어 왔다. 일반적으로 나노유체는 적은 양의 나노 입자를 첨가하여도 임계열유속이 크게 증가하는 장점을 가지고 있지만 나노유체를 주입하여 안정적인 열적여유도를 얻기 위해서는 나노유체의 분산안정성 및 적절한 농도 유지가 필요하다.
나노입자들을 분산시키는 방법으로 파우더형태의 나노입자들을 작동 유체와 섞어 초음파를 이용한 기계적인 분산이 가장 많이 사용된다. 그러나, 기존의 기계적인 분산 방법에 따르면, 분산이 용이하고 대용량 제조가 가능하지만 시간경과에 따른 나노유체의 분산도가 떨어지게 됨에 따라 농도 유지도 어려운 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1106456호(2012.01.20.).
본 발명은 원자로 용기 외벽냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위해 주입되는 냉각수에 농축된 나노유체를 주입하여 노심용융물이 노내 억류 및 노외 억제의 신뢰성을 증진시키기 위한 나노유체 저장계통 및 주입장치를 제공한다.
또한, 안정적인 임계열유속 증진을 보장하는 농축된 나노유체와 냉각수의 최적의 혼합비를 제공함으로써, 나노유체의 저장계통에 대한 최적의 설계 조건을 제공하며, 또한 정상운전 시에 농축된 나노유체 저장계통에 대한 유지 및 보수가 용이한 설계를 제공하고, 저장시간 경과에 따라 나노유체의 분산도가 떨어지게 되어 나노유체의 균일한 농도로 주입하기 어려워지게 되는데 이를 해결하기 위한 나노유체의 농도 및 분산도를 고려한 주입 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원전의 노심이 용융되는 중대사고 시 원자로 공동부분에 핵연료 재장전 수조의 냉각수가 주입될 때, 원자로 용기 외벽 냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위하여 원자로 공동에 나노유체를 주입하기 위한 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치에 있어서,
격납 건물 내부에 설치되고, 내부에 핵연료가 수용되는 원자로 용기;
상기 원자로 용기와 열차폐체 및 콘크리트 구조물 사이에 배치되고, 나노유체가 주입되는 원자로 공동;
상기 원자로 공동과 제1 배관에 의하여 연결되고, 상기 원자로 공동에 나노유체를 공급할 수 있도록 나노유체가 저장되는 적어도 하나 이상의 나노유체 저장탱크;
상기 나노유체 저장탱크와 제2 배관에 의하여 연결되고, 일정한 크기의 압력을 갖고 충전되는 질소(N2) 가스가 충전됨과 아울러 나노유체가 저장되고, 저장된 나노유체를 상기 나노유체 저장탱크로 공급하기 위한 질소 나노유체 저장탱크를 포함하는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치가 제공될 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크 및 상기 질소 나노유체 저장탱크에 저장되는 나노유체는 관리 및 유지 보수를 용이하게 하기 위하여 페로 자성을 가지는 자성 나노유체로 이루어질 수 있다.
상기 질소 나노유체 저장탱크에 충전되는 질소(N2) 가스는 상기 나노유체 저장탱크에 저장된 나노유체를 상기 원자로 공동에 공급할 수 있는 구동력을 제공할 수 있도록 일정한 크기 이상의 압력을 가질 수 있다.
상기 질소 나노유체 저장탱크에는 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크가 제3 배관에 의하여 순차적으로 연결될 수 있다.
상기 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크는 선형, 사각형 또는 연속적으로 자유롭게 배치될 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크에 나노유체를 공급하는 제3 배관과, 상기 나노유체 저장탱크로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관은 직선상 또는 일정한 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크에 나노유체를 공급하는 제3 배관은 상기 나노유체 저장탱크의 상부쪽에 설치되고, 상기 나노유체 저장탱크로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관은 상기 나노유체 저장탱크의 바닥부에 설치될 수 있다.
상기 제3 배관의 일단부에는 상기 나노유체를 분사하기 위한 분사노즐이 설치될 수 있다.
상기 분사노즐은 상기 나노유체를 효과적으로 분산할 수 있도록 상기 제3 배관과 일정한 각도를 이루면서 배치될 수 있다.
상기 분사노즐은 상기 나노유체 저장탱크의 내측 벽면쪽에서 원주 방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 배관에는 상기 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제1 제어밸브가 설치되고,
상기 제2 배관에는 유지, 보수를 위하여 상기 질소 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제2 제어밸브가 설치될 수 있다.
상기 제3 배관에는 유지, 보수를 위하여 상기 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제3 제어밸브가 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 열적여유도를 보장할 수 있는 농축 나노유체와 냉각수의 최적의 혼합비를 고려한 나노유체 저장탱크의 설계가 가능하게 되고, 나노유체 저장탱크의 저장시간 경과에 관계없이 나노유체의 분산도를 향상시키며 균일한 농도의 나노유체를 주입할 수 있게 됨에 따라 원전 중대사고시 원자로 외벽 냉각을 통한 노심용융물 노내 억류 및 코어캐쳐 냉각을 통한 노외 억제에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 나노유체의 저장탱크가 소형모듈화 됨으로써 나노유체 저장계통에 대한 유지 및 관리가 용이해지는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 나노유체 저장탱크의 소형 모듈화한 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 일부 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입장치 설계에 있어서 안정적인 임계열유속 증진을 보장하는 농축된 나노유체와 냉각수의 최적의 혼합비를 제공하기 위한 나노입자의 농도와 임계열유속의 관계를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 나노유체 저장탱크의 소형 모듈화한 상태를 도시한 개략적인 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 일부 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 개략적인 일부 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치는, 원전의 노심이 용융되는 중대사고 시 원자로 공동부분에 핵연료 재장전 수조의 냉각수가 주입될 때, 원자로 용기 외벽 냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위하여 원자로 공동에 나노유체를 주입하기 위한 장치이다.
상기 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치는, 격납 건물(10) 내부에 설치되고, 내부에 핵연료가 수용되는 원자로 용기(100);
상기 원자로 용기(100)와 열차폐체 및 콘크리트 구조물(111) 사이에 배치되고, 나노유체가 주입되는 원자로 공동(110);
상기 원자로 공동(110)과 제1 배관(210)에 의하여 연결되고, 상기 원자로 공동(110)에 나노유체를 공급할 수 있도록 나노유체가 저장되는 적어도 하나 이상의 나노유체 저장탱크(200);
상기 나노유체 저장탱크(200)와 제2 배관(310)에 의하여 연결되고, 일정한 크기의 압력을 갖고 충전되는 질소(N2) 가스가 충전됨과 아울러 나노유체가 저장되고, 저장된 나노유체를 상기 나노유체 저장탱크로 공급하기 위한 질소 나노유체 저장탱크(300)를 포함할 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크(200)와 상기 질소 나노유체 저장탱크(300)는 유지 보수를 용이하게 하도록 상기 격납 건물(10)의 외부에 설치될 수 있으며, 상기 격납 건물의 외부에 설치된 보조 건물(20) 내에 설치될 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크(200) 및 상기 질소 나노유체 저장탱크(300)에 저장되는 나노유체는 관리 및 유지 보수를 용이하게 하기 위하여 페로 자성을 가지는 자성 나노유체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 나노유체 저장탱크(200) 및 상기 질소 나노유체 저장탱크(300)에 저장되는 나노유체는 안전정인 임계열 유속 증진을 보장함과 아울러 원자로 냉각에 사용되는 냉각수와 최적의 혼합비를 제공할 수 있도록 1000ppm vol% 이하의 농도를 가질 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크(200)에는 초기 나노유체 저장시 나노유체를 분산시킬 수 있도록 초음파 발생기(미도시)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 배관(210)에는 상기 나노유체 저장탱크(200)로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제1 제어밸브(211)가 설치될 수 있다.
상기 제2 배관(310)에는 유지, 보수를 위하여 상기 질소 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제2 제어밸브(311)가 설치될 수 있다.
상기 질소 나노유체 저장탱크(300)에 충전되는 질소(N2) 가스는 상기 나노유체 저장탱크(200)에 저장된 나노유체를 상기 원자로 공동(110)에 공급할 수 있는 구동력을 제공할 수 있도록 일정한 크기 이상의 압력, 예컨대 10bar 내지 50 bar 범위 내의 압력을 가질 수 있다.
도 1에서는 상기 질소 나노유체 저장탱크(300)가 2개인 경우를 도시하고 있지만, 1개 또는 2개 이상인 경우도 가능함은 물론이다.
또한, 한 개의 질소 나노유체 저장탱크(300)에는 상기 나노유체를 안정적인 농도 및 분산성을 고려하여 상기 원자로 공동(110)으로 공급할 수 있도록 소형 모듈화한 복수개(Nmodule개)의 나노유체 저장탱크(200)가 제3 배관(220)에 의하여 순차적으로 연결될 수 있다.
상기 제3 배관(220)에는 유지, 보수를 위하여 상기 나노유체 저장탱크(200)로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제3 제어밸브(221)가 설치될 수 있다.
상기 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크(200)는 도 2에서와 같이 선형으로 배치될 수 있으며, 도 1에서와 같이 사각형 등으로 배치될 수 있으며, 유지 보수 등의 필요에 따라 연속적으로 자유롭게 배치될 수 있다.
상기 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크(200)의 모듈의 수를 조절하여 원전 내의 공간활용도를 최대한 높일 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크(200)에 나노유체를 공급하는 제3 배관(220)과, 상기 나노유체 저장탱크로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관(220)은 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 각도, 예컨대, 수직을 이루도록 배치되거나 직선상으로 배치될 수 있다.
상기 나노유체 저장탱크(200)에 나노유체를 공급하는 제3 배관(220)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 나노유체 저장탱크(200)의 상부쪽에 설치되고, 상기 나노유체 저장탱크(200)로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관(220)은 상기 나노유체 저장탱크(200)의 바닥부에 설치될 수 있다.
상기 제3 배관(220)의 일단부에는 상기 나노유체를 분사하기 위한 분사노즐(230)이 설치될 수 있다.
상기 분사노즐(230)은 상기 나노유체를 효과적으로 분산할 수 있도록 상기 제3 배관(220)과 일정한 각도를 이루면서 배치될 수 있다.
또한, 상기 분사노즐(230)은 상기 나노유체 저장탱크(200)의 하부에 침전된 나노입자(201)들에 대해 도 3에 화살표로 도시된 바와 같이 회전흐름을 유도할 수 있는 난류를 형성할 수 있도록 상기 나노유체 저장탱크(200)의 내측 벽면쪽에서 원주 방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
상기 분사노즐(230)은 상기 나노유체 저장탱크(200)의 하부에 침전된 나노입자(201)들을 교반하여 분산시킬 수 있도록 상기 나노유체 저장탱크(200)의 내측 벽면쪽 상부에서 하부로 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 나노유체 저장탱크(200)의 길이 방향 중앙부의 상부에서 하부로 갈수록 경사지게 배치될 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치의 작동에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치는 나노 유체를 주입하지 않을 시에는 상기 제2, 제3 제어밸브(311, 221)는 열린 상태로 되어 있고, 상기 제1 제어밸브(211)는 닫힌 상태로 되어 있다.
그리고, 원전의 노심이 용융되는 등의 중대사고 시 나노 유체 주입시에는 상기 제1 제어밸브(211)는 열린 상태로 된다. 또한, 유지 또는 관리 등의 필요시에는 제1, 제2 제3 제어밸브(211, 311, 221)는 닫힌 상태로 된다.
상기 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치는 원자로 용기(100) 외벽 냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위한 나노유체를 저장하고 및 주입하기 위한 것으로 질소(N2) 가스가 충전된 나노유체 저장탱크(300), 나노유체 저장탱크(200), 제1 배관(210), 제2 배관(310), 제3 배관(220) 및 분사노즐(230), 제1, 제2, 제3 제어 밸브(211, 311, 221)를 포함하고 있으며, 또한, 1개의 질소가스 충전된 나노유체 탱크(300)에는 복수개(Nmodule개)의 나노유체 저장탱크(200)로 소형 모듈화 함으로써 안정적인 농도 및 분산성을 고려하여 나노유체를 상기 원자로 공동(110)에 주입할 수 있다.
이에 따라, 원전의 노심이 용융되는 중대사고 시 원자로 공동(110)부분에 핵연료 재장전 수조(미도시)의 냉각수가 주입될 때, 상기 나노유체 저장탱크(200)에 저장된 나노유체를 상기 질소 나노유체 저장탱크(300)에 충전된 질소 가스의 압력에 의해 원자로 용기(원자로 공동)와 단열체 사이로 주입하여 원자로 외벽 냉각을 수행하거나 코어캐쳐의 노심용융물 하부에 나노유체를 주입하여 열적여유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 나노유체의 저장 및 유지, 보수가 용이하게 하기 위해 상기 나노유체 저장탱크(200)를 복수개 소형 모듈화 하였으며, 상기 나노유체 저장탱크(200)의 모듈의 수를 조절할 수 있게 됨에 따라 원전 내의 공간활용도를 높일 수 있다.
또한, 상기 나노유체 저장탱크(200)에 저장된 나노유체의 저장시간의 경과로 인한 상기 나노유체 저장탱크(200) 하부에 발생할 수 있는 침전된 나노입자들(201)에 대해 상기 나노유체 저장탱크의 내부에 설치된 상기 분사노즐(230)에 의해 상기 나노유체 저장탱크(200) 하부에 회전흐름을 유도한 직접 분사로 인한 난류가 형성되는 방법을 이용하여 나노유체의 분산도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 일정한 농도를 유지를 위한 교반작용도 형성하여 안정적인 분산 및 농도가 유지된 나노유체를 상기 원자로 공동(110)에 공급할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서는 안정적인 임계열유속 증진을 보장하는 농축된 나노유체와 냉각수의 최적의 혼합비를 도 5의 자성 나노유체의 결과를 참고로 1000 ppm vol.%로 제한하고 총 냉각수의 양을 고려하여 나노유체 저장탱크의 총 최소 부피 이상으로 나노유체 저장탱크를 설계할 수 있다.
또한, 나노유체 저장탱크의 모듈의 수(Nmodule)를 증가시켜 나노유체 저장탱크 모듈 당 부피를 조절할 수 있게 됨에 따라 원전 내의 공간활용도를 높일 수 있다. 일정한 크기 이상의 압력을 갖는 질소로 충전되어 있는 나노유체 저장탱크를 구비하여, 충전된 질소 가스의 압력을 이용하여 나노유체를 노심용융물 하부로 주입할 수 있도록 한다.
또한, 나노유체 저장탱크를 소형모듈화 및 시리즈화하여 유지 및 보수가 용이하도록 하며, 나노입자가 침전되어 있는 나노유체 저장탱크 하부에 나노유체를 스월(swirl)이 발생하도록 분사노즐의 방향을 조절, 분사하여 임시적인 교반작용을 발생시켜 나노유체의 균일한 농도 및 분산도 향상시키면서 안정적으로 원자로 외벽에 나노유체를 공급할 수 있다.
100: 원자로 용기 110: 원자로 공동
200: 나노유체 저자탱크 300: 질소 나노유체 저장탱크
210, 220, 310: 배관 211, 221, 311: 제어밸브
230: 분사노즐

Claims (12)

  1. 원전의 노심이 용융되는 중대사고 시 원자로 공동부분에 핵연료 재장전 수조의 냉각수가 주입될 때, 원자로 용기 외벽 냉각 및 코어캐쳐 냉각을 위하여 원자로 공동에 나노유체를 주입하기 위한 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치에 있어서,
    격납 건물 내부에 설치되고, 내부에 핵연료가 수용되는 원자로 용기;
    상기 원자로 용기와 열차폐체 및 콘크리트 구조물 사이에 배치되고, 나노유체가 주입되는 원자로 공동;
    상기 원자로 공동과 제1 배관에 의하여 연결되고, 상기 원자로 공동에 나노유체를 공급할 수 있도록 나노유체가 저장되는 적어도 하나 이상의 나노유체 저장탱크;
    상기 나노유체 저장탱크와 제2 배관에 의하여 연결되고, 일정한 크기의 압력을 갖고 충전되는 질소(N2) 가스가 충전됨과 아울러 나노유체가 저장되고, 저장된 나노유체를 상기 나노유체 저장탱크로 공급하기 위한 질소 나노유체 저장탱크
    를 포함하고,
    상기 질소 나노유체 저장탱크에는 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크가 제3 배관에 의하여 순차적으로 연결되고,
    상기 나노유체 저장탱크에 나노유체를 공급하는 제3 배관과, 상기 나노유체 저장탱크로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관은 직선상 또는 일정한 각도를 이루도록 배치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나노유체 저장탱크 및 상기 질소 나노유체 저장탱크에 저장되는 나노유체는 관리 및 유지 보수를 용이하게 하기 위하여 페로 자성을 가지는 자성 나노유체로 이루어지는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질소 나노유체 저장탱크에 충전되는 질소(N2) 가스는 상기 나노유체 저장탱크에 저장된 나노유체를 상기 원자로 공동에 공급할 수 있는 구동력을 제공할 수 있도록 일정한 크기 이상의 압력을 가지는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소형 모듈화한 복수개의 나노유체 저장탱크는 선형, 사각형 또는 연속적으로 자유롭게 배치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노유체 저장탱크에 나노유체를 공급하는 제3 배관은 상기 나노유체 저장탱크의 상부쪽에 설치되고, 상기 나노유체 저장탱크로부터 나노유체를 배출하는 제3 배관은 상기 나노유체 저장탱크의 바닥부에 설치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 배관의 일단부에는 상기 나노유체를 분사하기 위한 분사노즐이 설치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 나노유체를 효과적으로 분산할 수 있도록 상기 제3 배관과 일정한 각도를 이루면서 배치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 나노유체 저장탱크의 내측 벽면쪽에서 원주 방향을 따라 경사지게 배치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관에는 상기 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제1 제어밸브가 설치되고,
    상기 제2 배관에는 상기 질소 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제2 제어밸브가 설치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제3 배관에는 상기 나노유체 저장탱크로부터 공급되는 나노유체의 공급을 제어하기 위한 제3 제어밸브가 설치되는 원자력 발전소 열제거를 위한 나노유체 주입 장치.
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