KR101540671B1 - Passive containment cooling system and nuclear power plant having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원전의 사고에 대비하기 위한 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 격납부의 압력이 상승하는 사고가 발생한 경우 열교환을 통해 상기 격납부의 압력 상승을 억제하는 피동격납부냉각계통과 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.The present invention relates to a facility for preparing for an accident of a nuclear power plant, and more particularly, to an apparatus for cooling a to-be-poured water cooling system for suppressing an increase in pressure of the storage unit through heat exchange when an accident occurs It is about nuclear power plants.
원자로는 안전계통의 구성방식과 주요기기의 설치위치에 따라 구분할 수 있다. 먼저, 원자로는 안전계통의 구성방식에 따라 펌프와 같은 능동력을 사용하는 능동형원자로와 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용하는 피동형원자로로 나뉜다. 다음으로, 원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 원자로의 외부에 주요기기들(증기발생기, 가압기, 펌프 임펠러 등)을 구비하는 분리형원자로(예, 국내 가압경수로)와 원자로용기 내부에 주요기기들을 구비하는 일체형원자로(예, SMART 원자로)로 나뉜다.Nuclear reactors can be classified according to the configuration of the safety system and the installation location of the main equipment. First, reactors are divided into active reactors, which use the same power as pumps, and passive reactors, which use force such as gravity or gas pressure, depending on how the safety system is constructed. Next, the reactor is equipped with a separate reactor (eg, a domestic pressurized water reactor) having main equipment (steam generator, pressurizer, pump impeller, etc.) outside the reactor depending on the installation position of the main equipment, (For example, SMART reactors).
일반적으로 원자로용기(또는 분리형원자로의 원자로냉각재계통) 외부를 보호하는 격납구조물은 강화콘크리트를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납건물(또는 원자로건물)이라 지칭하며, 철재를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납용기(소형인 경우 안전보호용기)라 지칭한다. 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 격납건물, 원자로건물, 격납용기, 안전보호용기 등을 통칭하여 “격납부“라 지칭한다.Generally, an enclosure that protects the outside of a reactor vessel (or reactor coolant system of a separate reactor) is called a containment building (or reactor building) when it is built and built using reinforced concrete. (Safety protection container in case of small size). In the present invention, a containment building, a nuclear reactor building, a containment vessel, a safety protection container, and the like are collectively referred to as " storage part "
원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(피동격납건물냉각계통 또는 격납건물냉각계통 등)은 일체형원자로를 포함한 다양한 원자로에서 이용되고 있다. 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등의 발생으로 냉각수 또는 증기가 방출되어 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우에, 피동격납부냉각계통은 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시켜 격납부의 건전성을 유지시키는 계통이다. 피동격납부냉각계통과 유사한 목적으로 다른 방식들이 이용되기도 한다. 예를 들어, 격납부로 방출된 증기를 감압탱크로 유도하여 응축시키는 감압탱크(suppression tank)를 이용하는 방식(상용 BWR, CAREM:아르헨티나, IRIS:웨스팅하우스사), 철재 격납용기를 적용하고 외벽을 냉각(스프레이, 공기)시키는 방식(AP1000:웨스팅하우스), 그리고 열교환기를 이용하는 방식(SWR1000:프라마톰ANP, AHWR:인도, SBWR:GE) 등이 이용되고 있다. 본 발명과 관련된 격납부냉각계통의 열교환기는 셸&튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기(SBWR: 미국 GE사 등)가 주로 적용되고 있다. 또한 국내 상용원자로(능동형원자로)와 같은 능동형 가압경수로에서는 살수펌프에 의해 작동되는 능동형 원자로건물살수계통(내부 살수)이 이용되고 있다.In the field of nuclear power industry, disputed cooling systems (eg, passive containment building cooling systems or containment building cooling systems) are used in a variety of reactors including integrated reactors. When cooling water or steam is discharged due to the occurrence of a coolant accident or steam tube breakage, the pressure inside the compartment rises. In this case, the coaxial cooling system cools the steam and cools the internal air to maintain the integrity of the compartment System. Other schemes may be used for similar purposes as the counterbalanced cooling system. For example, a method of using a suppression tank (a commercial BWR, CAREM: Argentina, IRIS: Westinghouse Inc.) for guiding and condensing the vapor discharged into the decompression tank to a decompression tank, (SW1000: Pramatom ANP, AHWR: India, SBWR: GE), which uses a heat exchanger (AP1000: Westinghouse) A shell and tube type heat exchanger or a condenser (SBWR: American GE Company, etc.) is mainly applied to the heat exchanger of the compartment cooling system according to the present invention. In active pressurized light water reactors such as domestic commercial reactors (active reactors), active reactor building water sprinkling systems (internal spraying) operated by sprinkling pumps are used.
(참고문헌 : IAEA-TECDOC-1624, Passive Safety Systems and Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, 2009.)(Reference: IAEA-TECDOC-1624, Passive Safety Systems and Natural Circulation in Water Cooled Nuclear Power Plants, 2009.)
종래의 격납부냉각계통(한국 특허등록번호 : 10-1242746, 한국 특허등록번호 : 10-1242743, 한국 특허등록번호 : 10-1224023)에서는 일반적으로 열교환기 내부가 냉각수에 노출되어 있거나, 또는 작동신호에 따라 밸브가 개방되거나 펌프가 구동되는 형태를 채용하고 있다. 이에 따라 열교환기 내부가 냉각수에 노출되어 있는 시스템에서는 유지보수 작업이 매우 어려운 열교환기 내부를 주기적으로 점검해야 하는 등의 어려움이 있었다. 또한, 작동신호에 따라 작동되는 시스템에서는 계측 및 신호처리계통 또는 밸브 또는 펌프 등의 오작동에 의한 계통 기능이 상실될 가능성이 있었다.In the conventional storage compartment cooling system (Korean Patent Registration No. 10-1242746, Korean Patent Registration No. 10-1242743, Korean Patent Registration No. 10-1224023), in general, the inside of the heat exchanger is exposed to cooling water, The valve is opened or the pump is driven. Accordingly, in the system in which the inside of the heat exchanger is exposed to cooling water, there is a difficulty in periodically inspecting the inside of the heat exchanger which is very difficult to perform maintenance work. Further, in the system operated according to the operation signal, there is a possibility that the system function due to the malfunction of the measurement and signal processing system or the valve or the pump is lost.
본 발명의 일 목적은 유지보수 작업의 필요성을 감소시킬 수 있는 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an equivalence cooling system and a nuclear power plant having the same, which can reduce the necessity of maintenance work.
본 발명의 다른 일 목적은 자연력에 의해 작동하여 신뢰성이 높고, 원전의 안전성을 향상시킬 수 있는 피동격납부냉각계통을 제안하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to propose a counterbalanced cooling system which is operated by a natural force and has high reliability and can improve the safety of a nuclear power plant.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통은, 내부에 냉각수를 저장하도록 형성되는 냉각수 저장부; 각각 격납부의 내부와 외부에 설치되고, 순환유로를 형성하도록 순환배관에 의해 서로 연결되며, 상기 격납부 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면 상기 냉각수 저장부로부터 공급받은 냉각수의 열교환에 의해 상기 격납부 내부의 압력 상승을 억제하는 제1열교환기 및 제2열교환기; 및 상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에 상기 냉각수 저장부의 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록, 일단이 상기 냉각수 저장부의 상부를 통해 상기 냉각수 저장부에 삽입되고 타단이 상기 순환유로에 연결되는 연결배관을 포함한다.In order to accomplish the above object, according to one embodiment of the present invention, there is provided a cooling system of an asphalt pavement cooling system, comprising: a cooling water storage unit configured to store cooling water therein; Wherein when the pressure inside the compartment rises above a reference pressure, the refrigerant is supplied to the inside of the compartment by heat exchange of the cooling water supplied from the compartment, A first heat exchanger and a second heat exchanger for suppressing a pressure rise inside the compartment; And one end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion and the other end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion so that the cooling water in the cooling water storage portion is supplied to the circulation flow passage when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure. As shown in FIG.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 연결배관은, 원전의 정상 운전 압력 범위에서 상기 냉각수 저장부로부터 냉각수의 유동이 형성되는 것을 방지하도록 기설정된 높이까지 연장되는 상승 유로부; 및 상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하여 상기 상승 유로부의 높이 이상으로 냉각수의 유동이 형성되면, 수두차에 의해 상기 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록 상기 상승 유로부에서 벤딩되어 하방향으로 연장되는 하강 유로부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the connection pipe includes: a rising passage portion extending to a predetermined height so as to prevent a flow of cooling water from the cooling water storage portion from being formed in the normal operation pressure range of the nuclear power plant; And when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure to form a flow of cooling water at a height equal to or higher than the height of the upward flow path portion, the cooling water is bent by the upward flow path portion to supply the cooling water to the circulation flow path, As shown in Fig.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 냉각수 저장부에서 상기 격납부의 내부 공간으로 연장되고, 상기 격납부와 상기 냉각수 저장부의 압력 평형을 형성하도록 상기 격납부 내부의 대기를 상기 냉각수 저장부로 유입시키는 유로를 제공하는 압력평형배관을 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the driven poultry cooling system may include a cooling water storage unit that extends from the cooling water storage unit to the internal space of the storage unit, and is configured to form a pressure balance between the storage unit and the cooling water storage unit, And a pressure equalizing pipe for supplying a coolant to the coolant storage unit.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1열교환기는 상기 격납부의 내부 공간에 설치되고, 사고 시 상기 연결배관을 통해 공급받은 냉각수를 상기 대기와 열교환시키도록 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first heat exchanger may be installed in the internal space of the compartment, and may be configured to heat-exchange the cooling water supplied through the connection pipe at the time of an accident with the atmosphere.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제2열교환기는, 상기 격납부의 외부에 설치되고, 상기 제1열교환기에서 전달된 유체로부터 열을 제거하도록 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second heat exchanger may be installed outside the compartment and may be formed to remove heat from the fluid transferred from the first heat exchanger.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 내부에 냉각수를 저장하도록 형성되고, 상기 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수 저장부를 더 포함하며, 상기 제2열교환기는 적어도 일부가 상기 비상 냉각수 저장부에 저장된 냉각수에 침지되도록 배치되고, 상기 비상 냉각수 저장부는 내부의 냉각수를 증발시켜 상기 제2열교환기로부터 전달된 열을 외부로 방출할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the driven pneumatic cooling system further includes an emergency cooling water storage portion formed to store cooling water therein and provided outside the storage portion, and the second heat exchanger includes at least a part Is disposed to be immersed in the cooling water stored in the emergency cooling water storage part, and the emergency cooling water storage part evaporates the cooling water in the emergency cooling water storage part to discharge the heat transferred from the second heat exchanger to the outside.
상기 제2열교환기는 수랭식과 공랭식의 혼합식 열교환 방식을 구현하도록, 적어도 일부가 상기 비상 냉각수 저장부의 수위보다 높은 위치까지 연장되고 상기 비상 냉각수 저장부의 냉각수를 통과시키는 유로와 외부의 공기를 통과시키는 유로를 각각 구비할 수 있다.The second heat exchanger may include a flow path extending at least partially to a position higher than the level of the emergency cooling water storage part and passing the cooling water of the emergency cooling water storage part, Respectively.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 순환배관은, 상기 제1열교환기를 통과하면서 승온되거나 증발된 유체를 상기 제2열교환기로 전달하도록 상기 제1열교환기의 상부와 상기 제2열교환기의 상부에 각각 연결되는 제1순환배관; 및 상기 제2열교환기를 통과하면서 냉각되거나 응축된 유체를 상기 제1열교환기로 전달하도록 상기 제2열교환기의 하부와 상기 제1열교환기의 하부에 각각 연결되는 제2순환배관을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the circulation pipe is connected to the upper part of the first heat exchanger and the upper part of the second heat exchanger so as to transfer the heated or evaporated fluid to the second heat exchanger while passing through the first heat exchanger. A first circulation pipe connected to the first circulation pipe; And a second circulation pipe connected to a lower portion of the second heat exchanger and a lower portion of the first heat exchanger so as to transfer the cooled or condensed fluid to the first heat exchanger while passing through the second heat exchanger.
상기 피동격납부냉각계통은 상기 순환유로 내부의 비응축성 가스를 방출하도록 상기 순환유로로부터 분기되어 형성되는 방출배관을 더 포함할 수 있다.The to-be-poured cooling system may further include a discharge pipe branched from the circulation flow passage to discharge the non-condensable gas inside the circulation flow passage.
상기 방출배관은 상기 비응축성 가스를 상기 냉각수 저장부로 전달하도록 상기 냉각수 저장부의 내부로 삽입되어 냉각수에 침지되고, 상기 비응축성 가스를 상기 냉각수 저장부에 분사하도록 상기 방출배관의 단부에 설치되는 스파저를 더 포함할 수 있다.The discharge pipe is inserted into the cooling water storage part to transfer the non-condensable gas to the cooling water storage part, and is immersed in the cooling water, and a sparger installed at the end of the discharge pipe to spray the non-condensable gas to the cooling water storage part. As shown in FIG.
상기 방출배관은 상기 비응축성 가스를 상기 격납부의 내부로 방출하도록 상기 제1순환배관으로부터 분기되어 상기 격납부의 내부 공간으로 연장될 수 있다.The discharge pipe may be branched from the first circulation pipe to extend into the internal space of the storage part to discharge the non-condensable gas into the inside of the storage part.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 냉각수 저장부는 사이펀 현상을 이용하여 상기 순환유로에 냉각수를 공급하도록 상기 제1열교환기의 하단보다 높은 위치에 설치될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the cooling water storage unit may be installed at a position higher than the lower end of the first heat exchanger to supply cooling water to the circulation channel by using a siphon phenomenon.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 냉각수 저장부의 하부와 상기 순환유로에 연결되는 저장부 배관; 및 상기 저장부 배관에 설치되고, 사고 발생 시 계통의 미작동에 대비하여 개폐 가능하게 형성되는 격리밸브를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the to-be-poured cooling system includes: a storage pipe connected to a lower portion of the cooling water storage unit and the circulation channel; And an isolation valve installed in the storage pipe and formed to be openable and closable in case of an accident.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 피동격납부냉각계통을 구비하는 원전을 개시한다. 원전은, 원자로냉각재계통; 사고 시 방사성 물질의 누출을 억제하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부; 사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동격납부냉각계통을 포함하고, 상기 피동격납부냉각계통은, 내부에 냉각수를 저장하도록 형성되는 냉각수 저장부; 각각 격납부의 내부와 외부에 설치되고, 순환유로를 형성하도록 순환배관에 의해 서로 연결되며, 상기 격납부 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면 상기 냉각수 저장부로부터 공급받은 냉각수의 열교환에 의해 상기 격납부 내부의 압력 상승을 억제하는 제1열교환기 및 제2열교환기; 및 상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에 상기 냉각수 저장부의 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록, 일단이 상기 냉각수 저장부의 상부를 통해 상기 냉각수 저장부에 삽입되고 타단이 상기 순환유로에 연결되는 연결배관을 포함한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention also discloses a nuclear power plant equipped with a coin-driven cooling system. Nuclear reactors, reactor coolant system; A compartment for enclosing the reactor coolant system to prevent leakage of the radioactive material during an accident; And a counterbalanced part cooling system formed to suppress an increase in the pressure inside the compartment by steam emitted from the reactor coolant system or the secondary system at the time of an accident, A cooling water storage unit configured to store the cooling water; Wherein when the pressure inside the compartment rises above a reference pressure, the refrigerant is supplied to the inside of the compartment by heat exchange of the cooling water supplied from the compartment, A first heat exchanger and a second heat exchanger for suppressing a pressure rise inside the compartment; And one end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion and the other end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion so that the cooling water in the cooling water storage portion is supplied to the circulation flow passage when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure. As shown in FIG.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 원전의 정상 운전 시 제1열교환기, 제2열교환기 및 순환배관으로 이루어지는 순환유로의 내부에 냉각수가 흐르지 않고, 상기 순환유로의 내부는 공기로 충전되므로, 본 발명은 상기 순환유로의 내부를 유지보수 해야 하는 필요성을 크게 감소시킬 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, the cooling water does not flow into the circulation flow path including the first heat exchanger, the second heat exchanger and the circulation pipe during the normal operation of the nuclear power plant, and the inside of the circulation flow path is filled with air, The present invention can greatly reduce the necessity of maintenance of the inside of the circulation channel.
또한 본 발명은, 원전에서 사고 발생 시 격납부 내부의 압력 상승에 따라 자연력에 의해 상기 순환유로에 냉각수가 유입되며, 제1열교환기와 제2열교환기에서의 열교환을 통해 격납부 내부의 압력 상승을 억제할 수 있다.According to the present invention, cooling water flows into the circulating flow path by natural force in response to an increase in pressure inside the compartment when an accident occurs in a nuclear power plant, and the pressure rise inside the compartment through heat exchange in the first heat exchanger and the second heat exchanger .
또한 본 발명은, 자연력을 이용하므로 오작동의 가능성이 매우 적고 원전의 전반적인 안전성 향상에 기여할 수 있다. Further, since the present invention utilizes natural forces, the possibility of malfunction is very small, and the overall safety of the nuclear power plant can be improved.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 1b는 도 1a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 2b는 도 2a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 3b는 도 3a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 4b는 도 4a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상 사고 시를 나타낸 개념도.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 6b는 도 6a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 7b는 도 7a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 8b는 도 8a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 9b는 도 9a에 도시된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 가상사고 시를 나타낸 개념도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a conceptual diagram illustrating a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 1B is a conceptual diagram showing a virtual accident of a to-be-poured cooling system shown in FIG. 1A and a nuclear power plant having the same. FIG.
FIG. 2A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2B is a conceptual diagram showing a virtual accident of the to-be-poured cooling system shown in FIG. 2A and a nuclear power plant having the cooling system. FIG.
FIG. 3A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 3B is a conceptual view showing a virtual accident of a to-be-poured cooling system shown in FIG. 3A and a nuclear power plant having the same. FIG.
FIG. 4A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4B is a conceptual view showing a cool-down system of the to-be-poured cooling system shown in FIG.
FIG. 5A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant having the same-padded cooling system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 5B and FIG. 5C are conceptual diagrams showing a virtual accident of the to-be-poured cooling system shown in FIG. 5A and a nuclear power plant having the cooling system.
FIG. 6A is a conceptual view showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 6B is a conceptual diagram showing a virtual accident of a nuclear power plant including the same and a coinage cooling system shown in FIG. 6A. FIG.
FIG. 7A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7B is a conceptual diagram showing a virtual accident of the to-be-poured cooling system shown in FIG. 7A and a nuclear power plant having the cooling system. FIG.
FIG. 8A is a conceptual view showing a normal operation of a nuclear power plant with a coinage charging system according to another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8B is a conceptual view showing a case of a coinage cooling system shown in FIG. 8A and a case of a nuclear accident involving the same. FIG.
FIG. 9A is a conceptual diagram showing a normal operation of a nuclear power plant having the same to-be-poured cooling system according to still another embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 9B is a conceptual view showing a virtual accident of the to-be-poured cooling system shown in FIG. 9A and a nuclear power plant having the same. FIG.
이하, 본 발명에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a coated copper cooling system and a nuclear power plant having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same reference numerals are given to the same components in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first explanation. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 1b는 도 1a에 도시된 피동격납부냉각계통(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 가상사고 시를 나타낸 개념도다. 도 1b의 좌측은 원전(10)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 1b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 1A is a conceptual view showing a normal operation of an as-received
원자로냉각재계통(10)은 노심(11a)에서 핵연료의 핵분열로 발생하는 열에너지를 수송하는 냉각재 계통이다. 노심(11a)은 원자로냉각재계통(10)의 내부에 설치되고, 격납부(12)는 원자로냉각재계통(10)의 외부에 설치된다. 원자로냉각재계통(10)에는 원전(10)의 정상 운전을 위한 배관(13)이 연결되고, 상기 배관(13)에 설치된 격리밸브(13a)들 중 원전(10)의 정상 운전에 필요한 밸브들은 원전(10)의 정상 운전 시 개방되어 있다가(도 1a 참조) 원전(10)의 사고 발생 시 관련 신호에 의해 폐쇄된다(도 1b 참조).The
격납부(12)는 사고 시 방사성 물질의 누출을 억제하도록 원자로냉각재계통(10)을 감싼다. 격납부(12)는 외부 환경으로 방사성 물질의 누출을 막는 최후의 수단이다. 격납부(12)는 격납건물, 원자로건물, 격납용기, 안전보호용기를 통칭하며, 원전(10)의 필요에 따라 격납건물, 원자로건물, 격납용기 및 안전보호용기 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The
피동격납부냉각계통(100)은 원전(10)의 사고를 대비하는 계통이다. 피동격납부냉각계통(100)은 사고 시 원자로냉각재계통(10) 또는 상기 원자로냉각재계통(10)에 연결된 배관(13)으로부터 방출되는 증기에 의해 격납부(12) 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성된다. 이를 위해 피동격납부냉각계통(100)은 냉각수 저장부(110), 제1열교환기(120), 제2열교환기(130) 및 연결배관(140)을 포함한다. 또한, 피동격납부냉각계통(100)은 비상 냉각수 저장부(150), 순환배관(160), 압력평형배관(170), 방출배관(180) 및 각 배관들에 설치되는 각종 밸브들을 더 포함할 수 있다.The
냉각수 저장부(110)는 격납부(12) 내부의 공간이나 격납부(12)의 외부에 설치될 수 있다. 냉각수 저장부(110)의 설치 위치에 따라 냉각수 저장부(110)의 형태 또는 상기 냉각수 저장부(110)에 연결된 배관의 구성이 달라질 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 냉각수 저장부(110)는 격납부(12)의 내부 공간에 설치되어 있다.The cooling
냉각수 저장부(110)는 내부에 냉각수를 저장하도록 형성된다. 냉각수 저장부(110)는 저장탱크 또는 저장수조의 형태로 형성될 수 있다. 저장탱크와 저장수조의 구조는 냉각수 저장부(110)의 설치 위치에 따라 달라질 수 있다.The cooling
예를 들어 저장탱크가 격납부(12)의 내부에 설치되는 경우, 상기 저장탱크는 i)상부가 완전히 개방된 개방형 구조, ii) 상부의 일부가 개방된 부분 개방형 구조, iii) 압력평형배관(170)에 의해 격납부(12)의 내부 공간과 통하는 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 반대로 저장탱크가 격납부(12)의 외부에 설치되는 경우에는 압력평형배관(170)에 의해 격납부(12)의 내부 공간과 통하는 구조로 형성될 수 있다.For example, if a storage tank is installed inside the
저장수조가 격납부(12)의 내부에 설치되는 경우, 상기 격납부(12)는 i) 상부가 완전히 개방된 개방형 구조, ii) 상부의 일부가 개방된 부분 개방형 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 반대로 저장수조가 격납부(12)의 외부에 설치되는 경우에는 압력평형배관(170)에 의해 격납부(12)의 내부 공간과 통하는 구조로 형성될 수 있다.When the storage tank is provided inside the
도 1a 및 1b에 도시된 냉각수 저장부(110)는, 저장탱크의 형태로 형성되며 압력평형배관(170)에 의해 격납부(12)의 내부 공간과 통하는 구조로 형성된다.The cooling
제1열교환기(120)는 격납부(12)의 내부에 설치되고, 제2열교환기(130)는 격납부(12)의 외부에 설치된다. 제2열교환기(130)는 냉각수의 순환을 위해 제1열교환기(120)보다 높은 위치에 설치된다. 비상 냉각수 저장부(150)는 내부에 냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부(12)의 외부에 설치된다. 제2열교환기(130)는 비상 냉각수 저장부(150)의 내부에 설치될 수 있으며, 상기 비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수에 침지될 수 있다. 비상 냉각수 저장부(150)는 내부의 냉각수를 증발시켜 상기 제2열교환기(130)로부터 전달된 열을 방출한다.The
제1열교환기(120)와 제2열교환기(130)의 종류는 셸 앤드 튜브(shell and tube)형 열교환기와 플레이트(plate)형 열교환 중 적어도 하나로 선택될 수 있다. 셸 앤드 튜브형 열교환기는 셸과 튜브에 의해 구분되는 각각의 유로들에 서로 다른 유체들을 통과시켜 열교환을 구현한다. 플레이트형 열교환기는 인쇄기판형 열교환기와 판형 열교환기를 포함한다. 인쇄기판형 열교환기는 확산접합에 의해 형성되며 광화학적 식각기술에 의해 조밀한 유로를 구비한다. 판형 열교환기는 판을 압출하여 유로를 형성하고 각 판들을 개스킷, 용접, 브레이징 용접 중 적어도 하나의 접합 기술로 결합시켜 형성된다.The types of the
제1열교환기(120), 제2열교환기(130) 및 순환배관(160)은 열교환 유체의 순환을 가능하게 하는 순환유로를 형성한다. 보다 구체적으로, 제1열교환기(120)의 일부 유로와, 제2열교환기(130)의 일부 유로 및 순환배관(160)에 의해 형성되는 순환유로를 따라 열교환 유체는 지속적으로 순환한다.The
본 발명에서 원전(10)의 정상 운전 시 순환유로의 내부는 공기로 충전되고, 상기 순환유로의 내부에 냉각수는 통과하지 않는다. 사고 발생 등을 원인으로 격납부(12) 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에, 순환유로의 내부로 냉각수가 통과한다. 이는 연결배관(140)에 의해 구현되며, 이하에서 보다 상세하게 설명한다.In the present invention, the inside of the circulation flow path is filled with air during normal operation of the
연결배관(140)은 격납부(12)의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에 냉각수 저장부(110)의 냉각수를 순환유로에 공급하도록 형성된다. 구체적으로, 연결배관(140)의 일단은 냉각수 저장부(110)의 상부를 통해 냉각수 저장부(110)에 삽입되고, 타단은 상기 일단으로부터 연장되어 순환유로에 연결된다. 보다 구체적으로, 제1열교환기(120) 및 제2열교환기(130)는 복수의 유로를 구비하고, 복수의 유로 중 어느 일부의 유로는 순환유로를 형성한다. 연결배관(140)의 타단은 제1열교환기(120) 및 제2열교환기(130)의 유로들 중 상기 순환유로를 형성하는 유로에 연결될 수 있다. 또한, 연결배관(140)의 타단은 순환배관(160)에 연결될 수도 있다. 도 1a 및 도 1b에서는 연결배관(140)의 타단이 제1열교환기(120)의 하부에 연결되는 것으로 도시하였으나, 순환유로에 냉각수를 공급할 수 있는 위치라면 연결배관(140)과 순환유로의 연결위치는 제한되지 않는다.The
기준 압력이란 원전(10)에서 사고 발생의 기준이 되는 격납부(12)의 압력으로, 격납부(12)의 압력이 기준 압력보다 높아지면 피동격납부냉각계통(100)은 이를 사고의 발생으로 인식하게 된다.If the pressure of the
연결배관(140)은 상승 유로부(140a)와 하강 유로부(140b)를 포함한다.The connecting
상승 유로부(140a)는 원전(10)의 정상 운전 압력 범위에서 냉각수 저장부(110)로부터 냉각수의 유동이 형성되는 것을 방지하도록 기설정된 높이까지 연장된다. 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 상승 유로부(140a)의 하단은 냉각수에 침지되고, 상승 유로부(140a)의 상단은 냉각수의 수위보다 높은 위치까지 연장된다.The upward
도 1a를 참조하면, 원전(10)의 정상 운전 시 냉각수 저장부(110)와 순환유로는 연결배관(140)을 경계로 대기압 수준의 압력평형상태를 유지한다. 격납부(12)의 내부 압력이 기준 압력 이하의 범위에서 변동되더라도, 상승 유로부(140a)의 상단과 냉각수의 높이차(H)에 의해 사이펀 브레이크(siphon break) 현상이 유지되고, 연결배관(140) 내부로 냉각수의 유동이 형성되지 않는다. 상기 높이차(H)는 피동격납부냉각계통(100)의 작동이 요구되는 시점을 사고 발생 후 어느 시점으로 설정하느냐에 따라 결정될 수 있다.Referring to FIG. 1A, the cooling
원전(10)의 정상 운전 시 냉각수는 냉각수 저장부(110)에 저장된 채로 유지되고, 순환유로에 냉각수가 공급되지 않는다. 일반적으로 열교환기의 내부는 유지보수 작업이 어려우나, 본 발명과 같이 원전(10)의 정상 운전 시 순환유로의 내부를 공기로 채운다면 제1열교환기(120), 제2열교환기(130) 및 순환배관(160)을 유지보수 해야 하는 필요성을 감소시킬 수 있어 유지보수 작업을 보다 용이하게 할 수 있다.During normal operation of the
격납부(12)의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하여 상기 상승 유로부(140a)의 높이 이상으로 냉각수의 유동이 형성되면, 하강 유로부(140b)는 수두차에 의해 냉각수를 순환유로로 공급하도록 상승 유로부(140a)에서 벤딩되어 하방향으로 연장된다. 격납부(12)의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하였다는 것은, 격납부(12)의 내부에서 사고가 발생하여 격납부(12)의 압력이 정상 운전 압력 범위를 벗어났다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이 원자로냉각재계통(10)에 연결된 배관(13)에서 파단이 발생하면, 파단부(13b)를 통해 증기가 방출되고, 격납부(12) 내부의 압력은 점점 증가하여 기준 압력을 초과할 수 있다.When the pressure of the
격납부(12)의 압력이 기준 압력을 초과하면, 압력평형배관(170)에 의해 냉각수 저장부(110)와 격납부(12)는 압력평형을 형성하게 된다. 압력평형배관(170)은 냉각수 저장부(110)에서 격납부(12)의 내부 공간으로 연장되도록 형성된다. 압력평형배관(170)은 격납부(12)와 냉각수 저장부(110)의 압력 평형을 형성하도록 격납부(12) 내부의 대기를 냉각수 저장부(110)로 유입시키는 유로를 제공한다.When the pressure in the
압력평형배관(170)을 통해 격납부(12)의 대기가 냉각수 저장부(110)의 내부로 유입되면, 냉각수 저장부(110) 내부의 압력은 점차 상승한다. 냉각수 저장부(110) 내부의 압력이 계속 상승할수록 냉각수는 상승 유로부(140a)의 내부로 더 많이 인입되고, 상승 유로부(140a) 내부의 냉각수 수위는 점차 상승하게 된다. 상승 유로부(140a) 내부의 냉각수 수위가 상기 상승 유로부(140a)의 상단을 넘어서게 되면, 사이펀 브레이크(siphon break) 현상이 제거되고 연결배관(140)은 사이펀(siphon) 현상을 이용하여 냉각수 저장부(110)의 냉각수를 순환유로에 전달하게 된다. 사이펀 현상을 이용하려면, 냉각수 저장부(110)는 연결배관(140)과 순환유로의 연결 위치보다 높은 위치에 설치되어야 한다.When the atmosphere of the
제1열교환기(120)는 원전(10)의 정상 운전시 내부의 유로로 격납부(12) 내부의 대기만을 통과시키며, 사고 시 연결배관(140)을 통해 공급받은 냉각수를 상기 대기와 열교환시키도록 형성된다. 제2열교환기(130)는 제1열교환기(120)로부터 전달된 유체(증기 또는 냉각수)의 열을 제거하도록 형성된다. 제2열교환기(130)에서 상기 유체를 냉각하는 방식은 수랭식, 공랭식 또는 상기 수랭식과 공랭식이 혼합된 혼합식 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
제1열교환기(120)와 제2열교환기(130)는 사고 시 냉각수를 순환시키도록 순환배관(160)에 의해 서로 연결된다. 제1열교환기(120)의 일부 유로, 제2열교환기(130)의 일부 유로 및 순환배관(160)은 순환유로를 형성한다. 예를 들어, 제1열교환기(120)와 제2열교환기(130)중 적어도 하나는 셸 앤드 튜브형 열교환기로 형성될 수 있고, 이 경우 상기 일부 유로는 쉘쪽 또는 튜브쪽 중의 하나를 의미한다.The
상기 순환유로를 순환하는 냉각수에 의해 격납부(12)는 냉각될 수 있다. 냉각수의 순환은 온도 또는 상(phase)의 차이에 의해 발생하는 밀도차를 구동력으로 하므로, 제1열교환기(120)와 제2열교환기(130)의 온도차가 충분하지 않은 경우(예를 들어, 격납부(12)의 온도가 정상 운전 압력 범위 내에 있는 경우)에는 유체의 순환이 제한된다.The
순환배관(160)은 제1순환배관(161)과 제2순환배관(165)을 포함한다.The
제1순환배관(161)은 제1열교환기(120)를 통과하면서 승온되거나 증발된 냉각수를 제2열교환기(130)로 전달하도록 제1열교환기(120)의 상부와 제2열교환기(130)의 상부에 각각 연결된다. 그리고, 제2순환배관(165)은 제2열교환기(130)를 통과하면서 냉각되거나 응축된 냉각수를 제1열교환기(120)로 전달하도록 제2열교환기(130)의 하부와 제1열교환기(120)의 하부에 각각 연결된다.The
피동격납부냉각계통(100)은 비응축성 가스 또는 증기의 방출을 위한 방출배관(180)과 스파저(185)를 더 포함할 수 있다. 제1열교환기(120), 제2열교환기(130) 및 순환배관(160)은 순환유로를 형성하고, 방출배관(180)은 상기 순환유로 내부의 비응축성 가스 또는 증기를 방출하도록 순환배관(160)으로부터 분기되어 형성된다. 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 방출배관(180)은 비응축성 가스를 냉각수 저장부(110)로 전달하도록 제1순환배관(161)으로부터 분기되어 냉각수 저장부(110)의 내부로 삽입될 수 있다. 방출배관(180)에는 대기방출밸브(181)와 체크밸브(182)가 설치될 수 있다. 대기방출밸브(181)는 복수 또는 병렬로 구비될 수 있으며, 기설정된 값 이상의 압력에서 개방되고 기설정된 값 이하의 압력에서 닫힌다. 체크밸브(182)는 냉각수 저장부로 향하는 유동만을 통과시킨다. 스파저(185)는 비응축성 가스를 냉각수 저장부(110)에 분사하도록 방출배관(180)의 단부에 설치될 수 있다.The coined
연결배관(140), 제1순환배관(161), 제2순환배관(165) 및 압력평형배관(170)에는 격리밸브들(141, 162, 166, 171) 또는 체크밸브(142, 182)들 중 적어도 하나가 설치된다. 격리밸브들(141, 162, 166, 171)은 피동격납부냉각계통(100)의 유지보수 작업이 필요한 시점이나 사고 후 관련 배관의 파단 등에 의해 격납부(12)의 격리를 필요로 하는 시점에서 수동으로 닫힐 수 있다. 격리밸브들(141, 162, 166, 171)은 원전(10)의 정상 운전 시에는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 체크밸브(142, 182)는 냉각수 또는 비응축성 가스의 역류를 방지한다.The
원전(10)의 정상 운전 시에 대하여는 앞서 설명하였으므로, 이하에서는 도 1b를 참조하여 원전(10)의 가상 사고 발생 시 피동격납부냉각계통(100)의 작동에 대하여 설명한다.Since the normal operation of the
먼저, 원전(10)의 사고 초기는 도 1b의 좌측을 참조한다.First, the initial stage of the accident of the
원자로냉각재계통(10)과 연결된 배관(13)에서 파단이 발생하면, 관련 신호에 의해 상기 배관(13)에 설치된 격리밸브들(13a)은 폐쇄된다. 파단부(13b)를 통해 격납부(12)의 내부로 증기가 방출되면, 격납부(12) 내부의 압력이 점점 상승한다. 그리고, 사고 발생에 의해 온도나 압력 등이 관련 안전계통의 작동 기준 값에 도달하면, 원전(10)에 설치된 여러 안전계통들은 작동을 시작하게 된다. 안전계통들이 작동을 시작하게 되는 조건은 서로 상이할 수 있다.When breakage occurs in the piping 13 connected to the
피동안전주입계통(14)은 원자로냉각재계통(10)의 수위 유지를 위해 상기 원자로냉각재계통(10)의 내부로 냉각재를 주입한다. 그리고, 피동잔열제거계통(15)은 원자로냉각재계통(10)의 현열 및 노심(11a)의 잔열을 제거한다.The passive
피동격납부냉각계통(100)은 격납부(12)의 압력 상승을 억제한다.The to-be-poured cooling system (100) suppresses the pressure rise of the compartment (12).
격납부(12)의 압력이 점차 증가함에 따라 격납부(12) 내부의 대기 또는 증기는 압력평형배관(170)을 통해 냉각수 저장부(110)의 내부로 유입되고, 상기 냉각수 저장부(110)의 압력은 점차 상승하게 된다. 냉각수 저장부(110)에 저장되어 있던 냉각수는 연결배관(140)의 상승 유로부(140a)로 유입되며, 상승 유로부(140a) 내의 냉각수 수위는 점차 상승한다.As the pressure of the
격납부(12) 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하게 되면 냉각수의 수위는 상승 유로부(140a)를 넘어서게 되고, 사이펀 브레이크 현상은 제거된다. 냉각수는 연결배관(140)을 통해 순환유로로 공급된다. 냉각수의 공급은, 냉각수 저장부(110)와 순환유로 사이에 압력평형상태가 형성될 때까지 지속된다.When the pressure inside the
제1열교환기(120)로 공급된 냉각수는 제1열교환기(120)를 통과하면서 상대적으로 고온인 격납부(12) 내부의 대기와 열교환하게 된다. 냉각수와 대기는 제1열교환기(120)의 서로 다른 유로를 통과하고, 열은 대기로부터 냉각수로 전달된다. 유체는 밀도에 의해 상승 또는 하강 여부가 결정되므로, 제1열교환기(120)를 통과하면서 냉각되는 대기는 하강하고, 제1열교환기(120)를 통과하면서 가열 또는 증발되는 유체는 상승한다.The cooling water supplied to the
격납부(12) 내부의 대기는 제1열교환기(120)에서 열교환 과정에 의해 냉각 및 응축될 수 있다. 냉각수의 일부는 증발할 수 있으며, 유체(냉각수 또는 냉각수가 증발하여 형성된 증기)는 제1열교환기(120)의 상부에 연결된 제1순환배관(161)을 통해 제2열교환기(130)의 상부로 유입된다.The atmosphere inside the
도 1a 및 도 1b에 도시된 제2열교환기(130)는 수랭식의 냉각 방식을 구현하도록 형성된다. 제2열교환기(130)는 비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수에 완전히 침지된다. 제1순환배관(161)을 통해 유입된 냉각수와 비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수는 서로 반대 방향으로 제2열교환기(130)를 통과한다. 열은 순환유로를 순환하는 냉각수로부터 비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수로 전달된다. 제2열교환기(130) 내부의 유동에 대해 설명하면, 제1순환배관(161)을 통해 유입된 유체는 하강하고, 비상 냉각수 저장부(150)의 유체는 상승한다.The
순환유로 내부의 냉각되거나 응축된 냉각수는 다시 제2순환배관(165)을 통해 제1열교환기(120)로 전달된다. 그리고, 다시 제1열교환기(120)를 통과하면서 격납부(12) 내부의 대기와 열교환한다. 순환유로 내부의 냉각수와 격납부 내부의 대기 사이에 온도 구배가 유지되는 한, 냉각수는 순환유로를 순환하면서 열교환 과정을 반복한다.The cooled or condensed cooling water in the circulating flow passage is again transferred to the
비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수는 제2열교환기(130)에서 열을 전달받아 승온된다. 비상 냉각수 저장부(150)는 증발열을 통해 열을 환경으로 방출하게 된다. 구체적으로 온도 상승에 의해 비상 냉각수 저장부(150)의 냉각수는 증발하게 되고, 개구부(151)를 통해 외부로 방출된다.The cooling water in the emergency cooling
순환유로 내의 비응축성 가스 또는 증기는 제1순환배관(161)으로부터 분기된 방출배관(180)을 통해 냉각수 저장부(110)로 유입되며, 스파저(185)를 통해 냉각수 저장부(110)의 내부로 분사된다. 증기는 응축되고 비응축성 가스는 냉각수 저장부(110)의 내부에 포집된다.The non-condensable gas or vapor in the circulation channel flows into the cooling
다음으로, 원전(10)의 사고 중기 또는 후기는 도 1b의 우측을 참조한다.Next, the middle or late period of the
연결배관(140)을 통해 냉각수 저장부(110)로부터 냉각수가 지속적으로 제1열교환기(120)로 공급됨에 따라 상기 냉각수 저장부(110)의 수위는 점차 낮아진다. 냉각수 저장부(110)로부터 공급된 냉각수는 지속적으로 순환유로를 순환한다.The water level of the cooling
가상 사고의 후기에 이르면, 냉각수 저장부(110)와 제1열교환기(120)의 수두차에 의한 압력(제1압력)이 점점 감소한다. 냉각수의 주입은, 제1압력과 순환유로 내부의 압력(제2압력)이 평형을 이루게 되면 정지한다. 하강 유로부(140b)의 내부에 존재하는 냉각수는 역류할 우려가 있으나, 하강 유로부(140b)에는 체크밸브(142)가 설치되어 냉각수의 역류를 방지한다.The pressure (first pressure) due to the water head difference between the cooling
피동격납부냉각계통(100)은 격납부(12) 내부의 증기를 응축시키므로 격납부(12) 내부의 압력 상승은 억제될 수 있으며, 격납부(12)의 기계적 건전성도 유지될 수 있다. 피동격납부냉각계통(100)은 격납부(12) 내부의 방사성 물질 농도도 함께 감소시킨다. 피동격납부냉각계통(100)은 복수로 구비될 수 있다. Since the aspirated dispensing
이하에서는 피동격납부냉각계통(100)과 이를 구비하는 원전(10)의 다른 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(200) 및 이를 구비하는 원전(20)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 2b는 도 2a에 도시된 피동격납부냉각계통(200) 및 이를 구비하는 원전(20)의 가상 사고 시를 나타낸 개념도다.FIG. 2A is a conceptual view showing normal operation of the to-
도 2a 및 도 2b에 도시된 피동격납부냉각계통(200)의 구조는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 피동격납부냉각계통(100)과 유사하다. 다만, 도 2a 및 도 2b에 도시된 피동격납부냉각계통(200)은 오작동 또는 미작동에 대비할 수 있는 저장부 배관(211)과 격리밸브(212)를 더 포함한다.The structure of the coined-
저장부 배관(211)은 냉각수 저장부(210)의 하부와 제1열교환기(220)에 연결된다. 구체적으로, 저장부 배관(211)은 제1열교환기(220)의 유로 중 순환유로를 형성하는 유로에 연결된다. 도 2a 및 도 2b에서는 연결배관(240)의 타단이 제1열교환기(220)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 순환유로에 냉각수를 공급할 수 있는 위치라면 연결배관(240)과 순환유로의 연결위치는 제한되지 않는다.The
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 저장부 배관(211)은 연결배관(240)의 하강 유로부(240b)에 합류할 수 있다. 격리밸브(212)는 저장부 배관(211)에 설치되고, 사고 발생 시 계통의 미작동에 대비하여 수동으로 개폐될 수 있다. 따라서, 도 2a와 같이 원전(10)의 정상 운전 시 저장부 배관(211)에 설치된 격리밸브(212)는 닫혀 있다. 원전(20)의 정상 운전 시 냉각수 저장부(210)의 냉각수는 제1열교환기(220)로 공급되지 않는다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the
도 2b의 좌측은 피동격납부냉각계통(200)의 정상 작동 상태를 도시한 것이고, 도 2b의 우측은 피동격납부냉각계통(200)의 미작동 시 저장부 배관(211)에 설치된 격리밸브(212)를 수동으로 개방한 상태를 도시한 것이다.The right side of FIG. 2B shows the normal operation state of the
먼저, 도 2b의 좌측을 참조하면, 냉각수 저장부(210)의 냉각수는 연결배관(240)을 통해 제1열교환기(220)로 공급되고 순환유로를 순환하게 된다. 피동격납부냉각계통(200)의 작동 매커니즘은 도 1b에서 설명한 바와 같다. 다만, 피동격납부냉각계통(200)이 정상 작동 하므로, 저장부 배관(211)에 설치된 격리밸브(212)는 개방될 필요가 없다.Referring to the left side of FIG. 2B, the cooling water in the cooling
다음으로, 도 2b 우측을 참조하면, 냉각수 저장부(210)의 냉각수는 정상적으로 제1열교환기(220)에 공급되지 못한 상태를 도시하였다. 저장부 배관(211)에 설치된 격리밸브(212)는 운전원에 의해 수동으로 개방되고, 냉각수 저장부(210)의 냉각수는 저장부 배관(211)을 통해 제1열교환기(220)로 공급된다. 순환유로 내에서 냉각수의 순환 과정 및 제1열교환기(220)와 제2열교환기(230)의 열교환 과정 등은 도 1b에서 설명한 것으로 갈음한다.Next, referring to the right side of FIG. 2B, the cooling water of the cooling
본 발명은 자연력을 이용하는 설비이므로 계통의 신뢰성이 높다. 그러나, 원전(20)과 같이 안전이 최우선시 되는 산업 분야에서는 작은 확률이라도 오작동 또는 미작동의 가능성이 있다면, 이를 제거해야 할 필요성이 있다. 이 실시예에서는 자연력을 이용할 뿐만 아니라 오작동 또는 미작동에 대비할 수 있는 설비까지 갖춘 피동격납부냉각계통(200)을 제안하였다. 따라서, 본 발명은 원전(20)의 전반적인 안전성 향상에 기여할 수 있다.Since the present invention utilizes natural forces, the reliability of the system is high. However, in industries where safety is a top priority, such as the
이하에서는 피동격납부냉각계통과 이를 구비하는 원전의 또 다른 실시예들에 대하여 차례로 설명한다.Hereinafter, another embodiment of a coinage cooling system and a nuclear power plant having the coinage cooling system will be described in order.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(300) 및 이를 구비하는 원전(30)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 3b는 도 3a에 도시된 피동격납부냉각계통(300) 및 이를 구비하는 원전(30)의 가상 사고 시를 나타낸 개념도다. 도 3b의 좌측은 원전(30)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 3b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 3A is a conceptual view showing normal operation of the to-
이 실시예는 앞서 설명한 피동격납부냉각계통(300)들과 달리 방출배관(380)이 냉각수 저장부(310)로 삽입되지 않는다. 방출배관(380)은 비응축성 가스 또는 증기를 격납부(32)의 내부로 방출하도록 제1순환배관(361)으로부터 분기되어 격납부(32)의 내부 공간으로 연장된다.In this embodiment, the
도 3b의 좌측을 참조하면, 순환유로의 압력이 방출배관(380)에 설치된 대기방출밸브(381)의 기설정된 값 이상으로 상승하면, 상기 대기방출밸브(381)는 개방되고 순환유로의 비응축성 가스 또는 증기는 격납부(32)의 내부 공간으로 방출된다. 그리고, 순환유로의 압력이 대기방출밸브(381)의 기설정된 값 이하로 낮아지면, 상기 대기방출밸브(381)는 폐쇄된다.Referring to the left side of FIG. 3B, when the pressure of the circulation flow path rises above a predetermined value of the
방출배관(380)에는 대기방출밸브(381) 뿐만 아니라 체크밸브(382)가 설치될 수 있으며, 체크밸브(382)는 격납부(32) 내부의 대기 또는 증기가 방출배관(380)을 통해 순환유로 내로 유입되는 것을 차단한다.The discharge piping 380 may be provided with a
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(400) 및 이를 구비하는 원전(40)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 4b는 도 4a에 도시된 피동격납부냉각계통(400) 및 이를 구비하는 원전(40)의 가상 사고 시를 나타낸 개념도다. 도 4b의 좌측은 원전(40)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 4b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 4A is a conceptual view showing normal operation of the to-
피동격납부냉각계통(400)은 공랭식의 냉각 방식을 구현하도록 형성된다. 구체적으로, 비상 냉각수 저장부(450)는 피동격납부냉각계통(400)으로부터 제거되고, 제2열교환기(430)는 격납부(42) 외부의 공기 중에 설치된다. 공랭식의 냉각 방식은 수랭식에 비해 냉각 효율이 떨어지므로, 제2열교환기(430)의 크기가 앞서 설명했던 실시예들에 비하여 상대적으로 커질 수 있다.The coined
도 4b를 참조하면, 순환유로를 순환하는 유체와 격납부(42) 외부의 공기는 제2열교환기(430)를 통과한다. 열은 유체로부터 공기로 전달되며, 유체는 냉각되거나 응축되어 하강하고, 공기는 가열되어 상승한다.Referring to FIG. 4B, the fluid circulating through the circulation channel and the air outside the
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(500) 및 이를 구비하는 원전(50)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 5b 및 도 5c는 도 5a에 도시된 피동격납부냉각계통(500) 및 이를 구비하는 원전(50)의 가상 사고 시를 나타낸 개념도다. 도 5b의 좌측은 원전(50)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 5b의 우측은 사고의 초기부터 중기 사이의 상태를 도시한 것이다. 도 5c의 좌측은 사고의 중기부터 후기 사이의 상태를 도시한 것이며, 도 5c의 우측은 사고의 말기를 도시한 것이다. 원전(50)에서 가상 사고가 발생했을 때 도 5b의 좌측과 우측, 도 5c의 좌측과 우측은 시계열적인 순서에 따라 피동격납부냉각계통(500)의 작동 상태를 나타낸다.FIG. 5A is a conceptual view showing a normal operation of the to-
이 실시예에서 제2열교환기(530)는 시간의 경과에 따라 수랭식, 혼합식, 공랭식의 순서로 열교환 방식을 구현하도록 형성된다. 구체적으로, 제2열교환기(530)는 적어도 일부가 비상 냉각수 저장부(550)의 수위보다 높은 위치까지 연장되고, 비상 냉각수 저장부(550)의 냉각수를 통과시키는 유로와 공기를 통과시키는 유로를 각각 구비한다. 이에 따라 제2열교환기(530)의 열교환 방식은 비상 냉각수 저장부(550)의 수위 감소에 따라 달라진다.In this embodiment, the
이하에서는 혼합식 열교환 방식으로 구현되는 피동격납부냉각계통(500)의 작동에 대하여 시계열적인 순서에 따라 설명한다.Hereinafter, the operation of the as-dispensed
도 5b의 좌측을 참조하면, 파단부(53b)에서 증기가 방출됨에 따라 격납부(52) 내부의 압력은 상승한다. 격납부(52) 내부의 대기 또는 증기는 압력평형배관(570)을 통해 냉각수 저장부(510)의 내부로 유입된다. 냉각수 저장부(510)의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면, 냉각수 저장부(510)의 냉각수는 연결배관(540)을 통해 순환유로로 공급된다.Referring to the left side of FIG. 5B, the pressure inside the
제1열교환기(520)에서는 냉각수와 격납부(52) 내부의 대기가 열교환한다. 제1열교환기(520)를 통과하면서 승온된 유체(냉각수 또는 냉각수가 증발되어 형성된 증기)는 제1순환배관(561)을 통해 제2열교환기(530)로 전달된다.In the first heat exchanger (520), the cooling water and the atmosphere inside the compartment (52) exchange heat. The fluid that has been heated while passing through the first heat exchanger 520 (steam formed by evaporating cooling water or cooling water) is transferred to the
제2열교환기(530)는 일부가 비상 냉각수 저장부(550)의 냉각수에 침지되고, 나머지는 공기 중에 노출된다. 제2열교환기(530)는 적어도 3개의 서로 구분되는 유로를 구비한다. 첫번째 유로는 제1순환배관(561)으로부터 공급된 냉각수를 통과시키는 유로다. 두번째 유로는 비상 냉각수 저장부(550)의 냉각수를 통과시키는 유로다. 세번째 유로는 공기 또는 증기를 통과시키는 유로다. 각각의 유로는 복수로 형성될 수 있다.A part of the
상기 세 유로로 유체들이 통과하면서 서로 열교환되며, 각각 수랭식과 공랭식의 열교환 방식을 구현한다. 열은 제1순환배관(561)에서 공급된 유체로부터 비상 냉각수 저장부(550)의 냉각수로 전달되며, 제2열교환기(530)는 수랭식의 열교환 방식을 구현한다. 또한, 열은 제1순환배관(561)에서 공급된 유체로부터 공기 또는 증기로 전달되며, 제2열교환기(530)는 공랭식의 열교환 방식을 구현한다.The fluids pass through the three flow paths and are heat-exchanged with each other, thereby realizing a water-cooling type and an air-cooling type heat exchange type. The heat is transferred from the fluid supplied from the
제2열교환기(530)의 열교환 방식은 사고의 진행에 따라 달라질 수 있다. 도 5b의 좌측을 참조하면, 제2열교환기(530)에서는 수랭식의 열교환 방식이 지배적이다. 도 5b의 우측을 참조하면, 사고 발생 후 시간이 경과함에 따라 냉각수 저장부(510)와 비상 냉각수 저장부(550)의 수위가 감소한다. 그러나, 사고 초기(도 5b의 좌측)와 마찬가지로 제2열교환기(530)에서는 수랭식과 공랭식의 열교환 방식이 동시에 이용되고 있다(혼합식).The heat exchange mode of the
계속해서 도 5c의 좌측을 참조하면, 비상 냉각수 저장부(550)의 수위는 더욱 감소한다. 제2열교환기(530)에서 지배적인 열교환 방식은 수랭식에서 공랭식으로 변경된다.Referring to the left side of FIG. 5C, the water level of the emergency cooling
마지막으로 도 5c의 우측을 참조하면, 비상 냉각수 저장부(550)의 냉각수는 완전히 증발하여 고갈되고, 제2열교환기(530)에서는 공랭식의 열교환 방식만 이용된다. 만약, 비상 냉각수 저장부(150)에 냉각수를 재충수하면, 제2열교환기(530)의 열교환 방식은 다시 수랭식이나 혼합식으로 변경될 수 있다. 도 5b의 우측, 도 5c의 좌측과 우측에 도시된 피동격납부냉각계통(500)에서 냉각수 저장부(510)와 제1열교환기(520)는 압력평형 상태를 유지한다.Finally, referring to the right side of FIG. 5C, the cooling water of the emergency cooling
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(600) 및 이를 구비하는 원전(60)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 6b는 도 6a에 도시된 피동격납부냉각계통(600) 및 이를 구비하는 원전(60)의 가상사고 시를 나타낸 개념도다. 도 6b의 좌측은 원전(60)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 6b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 6A is a conceptual view showing a normal operation of a to-
냉각수 저장부(610)는 저장수조 형태로 형성되고, 격납부(62)의 내부 공간에 설치된다. 저장수조는 상부의 일부가 개방된 형태의 부분 개방형 구조로 형성된다. 연결배관(640)은 저장수조의 상부를 통해 저장수조의 내부로 삽입된다.The cooling
피동격납부냉각계통(600)은 별도의 압력평형배관(670)을 구비하지 않는다. 도 6b의 좌측을 참조하면, 격납부(62) 내부의 대기는 저장수조의 개방된 상부를 통해 상기 저장수조 내부로 유입되고, 이에 따라 격납부(62)와 냉각수 저장부(610)는 압력평형을 형성하게 된다.The coined
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(700) 및 이를 구비하는 원전(70)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 7b는 도 7a에 도시된 피동격납부냉각계통(700) 및 이를 구비하는 원전(70)의 가상사고 시를 나타낸 개념도다. 도 7b의 좌측은 원전(70)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 7b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 7A is a conceptual view showing normal operation of the to-
냉각수 저장부(710)는 격납부(72)의 외부에 설치된다.The cooling water storage portion 710 is provided outside the
연결배관(740)의 하강 유로부(740b)는 격납부(72)를 관통하고 계속 연장되어 제1열교환기(720)에 연결된다. 압력평형배관(770)은 격납부(72)를 관통하고, 냉각수 저장부(710)로부터 격납부(72)의 내부 공간까지 연장된다. 방출배관(780)은 제2열교환기(730)로부터 냉각수 저장부(710)의 내부로 연장된다.The
도 7b를 참조하면, 원자로냉각재계통(70)과 연결된 배관(73)의 파단으로 인하여, 파단부(73b)로부터 증기가 방출된다.Referring to FIG. 7B, steam is discharged from the
도 7b의 좌측을 참조하면, 격납부(72) 내부의 대기는 압력평형배관(770)을 통해 냉각수 저장부(710)로 유입되고, 냉각수 저장부(710) 내부의 압력은 상승한다. 냉각수 저장부(710)의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면, 냉각수 저장부(710)로부터 제1열교환기(720)로 냉각수의 유동이 형성된다. 제1열교환기(720)로 공급된 냉각수는 제1열교환기(720), 제2열교환기(730) 및 순환배관(760)에 의해 형성되는 순환유로를 순환한다. 격납부(72) 내부의 대기는 제1열교환기(720)를 통과하면서 냉각 또는 응축되고, 격납부(72)의 압력 상승은 억제된다. 비상 냉각수 저장부(750)의 냉각수는 제2열교환기(730)를 통과하면서 가열되고, 일부 냉각수는 증발하여 개구부(751)를 통해 비상 냉각수 저장부(750)의 밖으로 방출된다.Referring to the left side of FIG. 7B, the atmosphere inside the
도 7b의 우측을 참조하면, 사고 발생 후 시간이 흐름에 따라 냉각수 저장부(710)는 평형상태를 유지한다. 순환유로 내의 유체는 순환 유동을 유지한다. 비상 냉각수 저장부(750)의 냉각수는 계속 증발한다. 순환 유동과 증발은 격납부(72)의 내부와 외부에 온도차가 유지되는 한 계속될 수 있다.Referring to the right side of FIG. 7B, the cooling water storage unit 710 maintains an equilibrium state with time after the occurrence of an accident. The fluid in the circulating flow path maintains the circulating flow. The cooling water in the emergency cooling
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(800) 및 이를 구비하는 원전(80)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 8b는 도 8a에 도시된 피동격납부냉각계통(800) 및 이를 구비하는 원전(80)의 가상사고 시를 나타낸 개념도다. 도 8b의 좌측은 원전(80)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 8b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 8A is a conceptual view showing normal operation of the to-
이 실시예에서는, 압력평형배관(870)에 격리밸브(871)뿐만 아니라 체크밸브(872)가 설치된다. 체크밸브(872)는 일 방향의 유동만을 통과시키고, 반대 방향의 유동을 차단하도록 이루어진다. 따라서, 격납부(82)가 냉각수 저장부(810)보다 고압일 때 내부의 대기는 체크밸브(872)를 통과해 냉각수 저장부(810)의 내부로 유입될 수 있다. 그러나, 반대로 냉각수 저장부(810)가 격납부(82)보다 고압일 때 냉각수 저장부(810) 내부의 대기는 체크밸브(872)에 의해 차단되고, 격납부(82)의 내부로 방출될 수 없다.In this embodiment, the
도 8b의 좌측을 참조하면, 격납부(82) 내부의 압력이 상승함에 따라, 격납부(82) 내부의 대기는 압력평형배관(870)을 통해 냉각수 저장부(810)로 유입된다. 냉각수 저장부(810)의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면, 냉각수는 제1열교환기(820)로 공급되어 순환유로를 순환한다. 비응축성 가스 또는 증기는 방출배관(880)을 통해 냉각수 저장부(810)로 유입된다.Referring to the left side of FIG. 8B, as the pressure inside the
도 8b의 우측을 참조하면, 사고 발생 후 피동격납부냉각계통(800)의 작동에 의해 격납부(82)의 압력 상승은 억제된다. 그러나, 냉각수 저장부(810)의 대기는 체크밸브(872)에 의해 차단되어 격납부(82) 내부로 방출되지 않고, 냉각수 저장부(810)는 사고 초기의 고압 상태를 유지한다. 냉각수 저장부(810)로부터 제1열교환기(820)로 냉각수는 더 이상 공급되지 않고, 연결배관(840) 내부는 평형상태를 유지한다. 순환유로 내의 유체는 순환 유동을 유지한다.Referring to the right side of FIG. 8B, the pressure rise of the
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(900) 및 이를 구비하는 원전(90)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도다. 도 9b는 도 9a에 도시된 피동격납부냉각계통(900) 및 이를 구비하는 원전(90)의 가상사고 시를 나타낸 개념도다. 도 9b의 좌측은 원전(90)에서 가상 사고가 발생했을 때 사고의 초기를 도시한 것이고, 도 9b의 우측은 사고의 중기 또는 후기를 도시한 것이다.FIG. 9A is a conceptual view showing normal operation of the to-
이 실시예에서, 냉각수 저장부(910)는 제1열교환기(920), 제2열교환기(930) 및 순환배관(960)으로 이루어진 순환유로의 최상부보다 높게 설치된다. 순환유로의 내부에는 모두 단상의 냉각수가 순환하도록 이루어진다. 상변화를 이용하는 경우에는 격납부(92) 내부의 온도가 고온(대기압 : 100℃ 이상)을 유지해야 증발에 의한 순환유동이 발생하나, 단상유동 현상을 이용하는 경우에는 격납부(92) 내부의 온도가 100℃ 이하인 경우에도 순환유동이 형성될 수 있다.In this embodiment, the cooling
도 9b의 좌측을 참조하면, 격납부(92) 내부의 압력이 상승함에 따라, 격납부(92) 내부의 대기는 압력평형배관(970)을 통해 냉각수 저장부(910)로 유입된다. 냉각수 저장부(910)의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면, 냉각수는 제1열교환기(920), 제2열교환기(930) 및 순환배관(960)으로 이루어진 순환유로로 공급되어 상기 순환유로를 지속적으로 채운다. 비응축성 가스 또는 증기는 방출배관(980)을 통해 냉각수 저장부(910)로 유입된다.9B, as the pressure inside the
도 9b의 우측을 참조하면, 사고 발생 후 피동격납부냉각계통(900)의 작동에 의해 격납부(92)의 압력 상승은 억제된다. 냉각수 저장부(910)로부터 냉각수가 지속적으로 공급되어 순환유로는 냉각수로 채워진다. 사고 후 시간이 흐름에 따라 냉각수 저장부(910)로부터 제1열교환기(920)로 냉각수는 더 이상 공급되지 않고, 연결배관(940)의 내부는 평형상태를 유지한다. 순환유로 내의 냉각수는 순환 유동을 유지한다.Referring to the right side of FIG. 9B, the pressure rise of the
본 발명은 원전의 정상 운전 시 제1열교환기, 제2열교환기 및 순환배관에 의해 형성되는 순환유로의 내부에 냉각수가 흐르지 않도록 형성된다. 따라서, 냉각수에 의해 순환유로의 내부 부식 또는 오염 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 순환유로의 유지보수 작업은 보다 용이해진다.The present invention is formed such that cooling water does not flow into the circulation flow path formed by the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the circulation pipe during normal operation of the nuclear power plant. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as internal corrosion or contamination of the circulation channel by the cooling water. Further, the maintenance work of the circulation flow path becomes easier.
또한, 본 발명은 자연력을 이용하도록 형성되는 피동형 설비다. 본 발명은 별도의 작동 신호가 없더라도 격납부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면 작동을 시작한다. 따라서, 본 발명은 오작동의 확률이 매우 낮고, 계통의 신뢰성이 높다.Further, the present invention is a passive-type equipment formed to utilize natural forces. The present invention starts operation when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure even though there is no separate operation signal. Therefore, the present invention has a very low probability of malfunction and high reliability of the system.
이상에서 설명된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described equivalent payload cooling system and the nuclear power plant having the same are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively And may be configured in combination.
10 : 원전 11 : 원자로냉각재계통
12 : 격납부 100 : 피동격납부냉각계통
110 : 냉각수 저장부 120 : 제1열교환기
130 : 제2열교환기 140 : 연결배관
150 : 비상 냉각수 저장부 160 : 순환배관
170 : 압력평형배관 180 : 방출배관10: Nuclear reactor 11: Reactor coolant system
12: Palletizing part 100: Pelletizing part cooling system
110: cooling water storage unit 120: first heat exchanger
130: Second heat exchanger 140: Connection piping
150: Emergency cooling water storage unit 160: Circulation piping
170: pressure equalization piping 180: discharge piping
Claims (14)
각각 격납부의 내부와 외부에 설치되고, 순환유로를 형성하도록 순환배관에 의해 서로 연결되며, 상기 격납부 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면 상기 냉각수 저장부로부터 공급받은 냉각수의 열교환에 의해 상기 격납부 내부의 압력 상승을 억제하는 제1열교환기 및 제2열교환기; 및
상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에 상기 냉각수 저장부의 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록, 일단이 상기 냉각수 저장부의 상부를 통해 상기 냉각수 저장부에 삽입되고 타단이 상기 순환유로에 연결되는 연결배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.A cooling water storage unit configured to store cooling water therein;
Wherein when the pressure inside the compartment rises above a reference pressure, the refrigerant is supplied to the inside of the compartment by heat exchange of the cooling water supplied from the compartment, A first heat exchanger and a second heat exchanger for suppressing a pressure rise inside the compartment; And
Wherein one end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion and the other end is inserted into the circulation flow passage so that the cooling water in the cooling water storage portion is supplied to the circulation flow passage when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure And a connection piping to be connected.
상기 연결배관은,
원전의 정상 운전 압력 범위에서 상기 냉각수 저장부로부터 냉각수의 유동이 형성되는 것을 방지하도록 기설정된 높이까지 연장되는 상승 유로부; 및
상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하여 상기 상승 유로부의 높이 이상으로 냉각수의 유동이 형성되면, 수두차에 의해 상기 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록 상기 상승 유로부에서 벤딩되어 하방향으로 연장되는 하강 유로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
The connection piping includes:
An upward flow path portion extending to a predetermined height so as to prevent a flow of cooling water from the cooling water storage portion in a normal operating pressure range of the nuclear power plant; And
When the pressure of the storage portion rises above the reference pressure and the flow of the cooling water is formed to be higher than the height of the rising passage portion, And a descending flow path portion extending from the upper surface of the lower portion of the lower surface of the lower surface of the lower surface portion.
상기 냉각수 저장부에서 상기 격납부의 내부 공간으로 연장되고, 상기 격납부와 상기 냉각수 저장부의 압력 평형을 형성하도록 상기 격납부 내부의 대기를 상기 냉각수 저장부로 유입시키는 유로를 제공하는 압력평형배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
A pressure equalizing pipe extending from the cooling water storage part to the internal space of the compartment and providing a flow path for introducing the atmosphere inside the compartment to the cooling water storage part so as to form a pressure balance between the compartment part and the cooling water storage part Characterized in that the cooling system comprises a cooling system.
상기 제1열교환기는 상기 격납부의 내부 공간에 설치되고, 사고 시 상기 연결배관을 통해 공급받은 냉각수를 상기 격납부 내부의 대기와 열교환시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
Wherein the first heat exchanger is installed in an internal space of the compartment and is configured to heat-exchange the cooling water supplied through the connection pipe with an atmosphere inside the compartment in the event of an accident.
상기 제2열교환기는, 상기 격납부의 외부에 설치되고, 상기 제1열교환기에서 전달된 유체로부터 열을 제거하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger is installed outside the compartment and is configured to remove heat from the fluid transferred from the first heat exchanger.
내부에 냉각수를 저장하도록 형성되고, 상기 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수 저장부를 더 포함하며,
상기 제2열교환기는 적어도 일부가 상기 비상 냉각수 저장부에 저장된 냉각수에 침지되도록 배치되고,
상기 비상 냉각수 저장부는 내부의 냉각수를 증발시켜 상기 제2열교환기로부터 전달된 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
Further comprising an emergency cooling water storage part formed to store cooling water inside the storage part and installed outside the storage part,
The second heat exchanger is arranged so that at least a portion thereof is immersed in the cooling water stored in the emergency cooling water storage portion,
Wherein the emergency cooling water storage part evaporates the cooling water inside and discharges heat transferred from the second heat exchanger to the outside.
상기 제2열교환기는 수랭식과 공랭식의 혼합식 열교환 방식을 구현하도록, 적어도 일부가 상기 비상 냉각수 저장부의 수위보다 높은 위치까지 연장되고 상기 비상 냉각수 저장부의 냉각수를 통과시키는 유로와 외부의 공기를 통과시키는 유로를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 6,
The second heat exchanger may include a flow path extending at least partially to a position higher than the level of the emergency cooling water storage part and passing the cooling water of the emergency cooling water storage part, Respectively, of the first and second cooling units.
상기 순환배관은,
상기 제1열교환기를 통과하면서 승온되거나 증발된 유체를 상기 제2열교환기로 전달하도록 상기 제1열교환기의 상부와 상기 제2열교환기의 상부에 각각 연결되는 제1순환배관; 및
상기 제2열교환기를 통과하면서 냉각되거나 응축된 유체를 상기 제1열교환기로 전달하도록 상기 제2열교환기의 하부와 상기 제1열교환기의 하부에 각각 연결되는 제2순환배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
The circulation piping includes:
A first circulation pipe connected to an upper portion of the first heat exchanger and an upper portion of the second heat exchanger, respectively, so as to transfer the heated or evaporated fluid to the second heat exchanger while passing through the first heat exchanger; And
And a second circulation pipe connected to a lower portion of the second heat exchanger and a lower portion of the first heat exchanger so as to transfer the cooled or condensed fluid to the first heat exchanger while passing through the second heat exchanger, Cooling system to be matched.
상기 순환유로 내부의 비응축성 가스를 방출하도록 상기 순환유로로부터 분기되어 형성되는 방출배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.9. The method of claim 8,
Further comprising a discharge pipe branched from the circulation passage to discharge the non-condensable gas inside the circulation passage.
상기 방출배관은 상기 비응축성 가스를 상기 냉각수 저장부로 전달하도록 상기 냉각수 저장부의 내부로 삽입되어 냉각수에 침지되고,
상기 비응축성 가스를 상기 냉각수 저장부에 분사하도록 상기 방출배관의 단부에 설치되는 스파저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.10. The method of claim 9,
The discharge pipe is inserted into the cooling water storage portion to transfer the non-condensable gas to the cooling water storage portion and is immersed in the cooling water,
Further comprising a sparger installed at an end of the discharge pipe to spray the non-condensable gas to the cooling water storage.
상기 방출배관은 상기 비응축성 가스를 상기 격납부의 내부로 방출하도록 상기 제1순환배관으로부터 분기되어 상기 격납부의 내부 공간으로 연장되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.10. The method of claim 9,
And the discharge pipe is branched from the first circulation pipe to extend into the internal space of the storage part to discharge the non-condensable gas into the inside of the storage part.
상기 냉각수 저장부는 사이펀 현상을 이용하여 상기 순환유로에 냉각수를 공급하도록 상기 제1열교환기의 하단보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
Wherein the cooling water reservoir is installed at a position higher than a lower end of the first heat exchanger to supply cooling water to the circulation flow passage using a siphon phenomenon.
상기 냉각수 저장부의 하부와 상기 순환유로에 연결되는 저장부 배관; 및
상기 저장부 배관에 설치되고, 사고 발생 시 계통의 미작동에 대비하여 개폐 가능하게 형성되는 격리밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.The method according to claim 1,
A storage portion piping connected to a lower portion of the cooling water storage portion and the circulation flow passage; And
Further comprising an isolation valve installed in the storage pipe and formed to be openable and closable in case of an accident in case of an accident.
사고 시 방사성 물질의 누출을 억제하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부;
사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동격납부냉각계통을 포함하고,
상기 피동격납부냉각계통은,
내부에 냉각수를 저장하도록 형성되는 냉각수 저장부;
각각 격납부의 내부와 외부에 설치되고, 순환유로를 형성하도록 순환배관에 의해 서로 연결되며, 상기 격납부 내부의 압력이 기준 압력 이상으로 상승하면 상기 냉각수 저장부로부터 공급받은 냉각수의 열교환에 의해 상기 격납부 내부의 압력 상승을 억제하는 제1열교환기 및 제2열교환기; 및
상기 격납부의 압력이 상기 기준 압력 이상으로 상승하는 경우에 상기 냉각수 저장부의 냉각수를 상기 순환유로에 공급하도록, 일단이 상기 냉각수 저장부의 상부를 통해 상기 냉각수 저장부에 삽입되고 타단이 상기 순환유로에 연결되는 연결배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.Reactor coolant system;
A compartment for enclosing the reactor coolant system to prevent leakage of the radioactive material during an accident;
And a counterbalanced cooling system for preventing a pressure inside the storage compartment from rising due to steam emitted from the reactor coolant system or the secondary system at the time of an accident,
The to-be-matched-bed cooling system includes:
A cooling water storage unit configured to store cooling water therein;
Wherein when the pressure inside the compartment rises above a reference pressure, the refrigerant is supplied to the inside of the compartment by heat exchange of the cooling water supplied from the compartment, A first heat exchanger and a second heat exchanger for suppressing a pressure rise inside the compartment; And
Wherein one end is inserted into the cooling water storage portion through the upper portion of the cooling water storage portion and the other end is inserted into the circulation flow passage so that the cooling water in the cooling water storage portion is supplied to the circulation flow passage when the pressure of the storage portion rises above the reference pressure And a connecting pipe connected thereto.
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