KR101548866B1 - 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치 - Google Patents

원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소 주입장치에 관한 것으로, 질소를 공급하는 질소공급부와, 압력에 따라 상기 질소공급부의 질소를 공급제어하는 압력제어밸브와, 상기 압력제어밸브를 통해 공급된 질소를 설정된 압력으로 충진하고, 냉각재 상실 사고의 발생시 충진된 질소를 공급하는 축압기와, 상기 축압기의 질소를 원자로 냉각재 펌프의 실하우징 내부로 공급 제어하는 격리밸브를 포함한다. 본 발명은 축압기를 사용하여 냉각재 상실 사고의 발생시 외부 전원의 공급 없이 축압기의 압력으로 질소를 공급할 수 있도록 함으로써, 안전성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치{Nitrogen supply system of reactor coolant pump of advanced power reactor plus}
본 발명은 국산형 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 축압기를 사용하여 전원이 공급되지 않는 상태에서도 질소의 주입이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치에 관한 것이다.
국산형 원자로 냉각재 펌프(이하 원자로냉각재펌프)는 원자력 발전소의 냉각재 상실 사고(LOCA)가 발생한 경우에 냉각재의 누설을 방지하기 위하여 일반적 원자로 냉각재 펌프의 3단 실(seal) 이외에, 스탠드스틸 실(standstill seal)장치를 가지고 있다. 스탠드스틸 실은 3단 실 상부에 위치하며, 질소를 실 하우징의 내부로 공급하여 압력에 의하여 냉각재가 누설되는 것을 방지하는 장치이지만, 질소를 공급하기 위해서는 반드시 전원이 필요하게 된다.
이는 현재 질소주입계통이 비안전계통으로 되어 있기 때문이며, 소외전원상실사고(LOOP)와 아울러 소내전원상실사고(SBO)와 같은 전원의 공급이 중단되는 상태가 발생하면 사실상 질소 주입에 의한 냉각재 누설 방지를 할 수 없게 된다.
일본 공개특허공보 1996-334586호(원자로 설비 및 그 운전방법)에는 이처럼 원자로 사고 발생시 발생하는 수소와 산소의 반응을 억제하기 위하여 사고 발생 신호를 받아 질소를 주입하는 가스 반응 억제장치가 기재되어 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 질소주입계통이 비안전계통으로 설정되어 있다. 따라서 전원을 사용하여 질소를 공급하는 방식이며, 전원 공급이 차단되면 질소를 공급할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 원자로 냉각재 펌프 실 손상사고(RCP Seal LOCA)와 더불어서 소내외에서 전원이 공급되지 않는 사고가 다중으로 발생하는 경우에도, 압력에 의해 질소를 공급할 수 있는 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치는, 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소 주입장치에 관한 것으로, 질소를 공급하는 질소공급부와, 압력에 따라 상기 질소공급부의 질소를 공급제어하는 압력제어밸브와, 상기 압력제어밸브를 통해 공급된 질소를 설정된 압력으로 충진하고, 냉각재 상실 사고의 발생시 충진된 질소를 공급하는 축압기와, 상기 축압기의 질소를 원자로 냉각재 펌프의 실하우징 내부로 공급 제어하는 격리밸브를 포함한다.
본 발명 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치는, 축압기를 사용하여 원자로 냉각재 펌프 실 손상 사고의 발생시 전원의 공급 없이 축압기의 압력으로 질소를 공급할 수 있도록 함으로써, 안전성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 심층방어 및 다중사고 발생시에도 냉각재 상실을 방지할 수 있어, 안전성과 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성도이다.
이하 본 발명 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치는, 질소공급부(10)의 질소를 압력에 따라 공급하는 압력제어밸브(20)와, 개폐에 따라 상기 압력제어밸브(20)를 통해 공급되는 질소를 공급하거나 차단하는 전자제어밸브(30)와, 상기 전자제어밸브(30)를 통해 공급되는 질소를 충진하되 소정의 압력으로 충진하는 축압기(40)와, 상기 축압기(40)의 압력을 검출하는 압력계(41)와, 상기 축압기(40)의 압력에 의해 공급되는 질소를 원자로 냉각재 펌프의 실하우징(60)의 내부로 공급제어하는 격리밸브(50)와, 상기 격리밸브(50)를 통해 공급되는 질소의 역류를 방지하는 체크밸브(51)와, 상기 체크밸브(51)와 상기 실하우징(60)의 사이에서 질소를 외부로 배기하는 배기부(70)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 원자로의 정상 동작상태에서는 상기 압력계(41)의 압력인 축압기(40)의 압력을 검출하여 그 축압기(40)의 압력이 설정된 압력 이하인 경우 상기 압력제어밸브(20)와 전자제어밸브(30)를 열어 축압기에 질소공급부(10)에서 공급되는 질소를 충진하여 축압기(40)에 충진된 질소의 압력이 설정된 압력으로 유지될 수 있게 한다.
상기 도 1에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예는 하나의 원자로 냉각재 펌프당 하나의 축압기(40)를 적용한 예이며, 그 축압기(40)의 용량은 15l인 것이 바람직하다.
상기 축압기(40)에 충진된 질소의 압력은 적어도 냉각재 상실사고의 발생시 실하우징(60) 내의 압력보다는 커야하며, 최대 압력은 축압기(40)의 허용 압력 이내가 되도록 한다.
이와 같은 상태에서 원자로의 냉각재 상실사고가 발생 되고 외부 전원이 차단된 상태일 때, 상기 전자제어밸브(30)가 닫힌 상태에서 격리밸브(50)가 열려 상기 축압기(40)에 충진된 질소가 축압기(40) 자체의 압력에 의해 그 격리밸브(50)와 체크밸브(51)를 통해 실하우징(60)의 내부로 공급되도록 한다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치는 외부로부터 전원의 공급이 없어도 냉각재 상실 사고의 발생시 원자로 냉각제 펌프에 질소를 주입할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치는, 질소공급부(10)의 질소를 압력에 따라 공급하는 압력제어밸브(20)와, 상기 압력제어밸브(20)를 통해 공급되는 질소의 역류를 방지하는 체크밸브(31,32)와, 상기 압력제어밸브(20)를 통해 공급된 질소를 소정의 압력으로 충진하는 축압기(40)와, 상기 축압기(40)의 압력을 검출하는 압력계(41)와, 상기 축압기(40)의 압력에 의해 공급되는 질소를 다수의 원자로 냉각재 펌프 각각에 마련된 실하우징(61~64)의 내부로 공급제어하는 다수의 격리밸브(52~55)와, 상기 격리밸브(52~55)를 통해 공급되는 질소의 역류를 방지하는 다수의 체크밸브(51)와, 상기 체크밸브(51)와 상기 다수의 실하우징(61~64)의 사이에서 질소를 외부로 배기하는 배기부(70)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소주입장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 2에 도시한 본 발명의 다른 실시예는 다수의 원자로 냉각재 펌프를 단일한 축압기(40)를 사용하여 전원의 공급이 중단된 상태에서도 질소를 주입할 수 있도록 구성한 예이다.
이때 사용하는 축압기(40)의 용량은 50 내지 60l인 것을 사용할 수 있으며, 축압기(40)는 원자로의 정상 동작시 질소공급부(10)로부터 압력제어밸브(20)를 통해 질소를 공급받아 충진한다.
상기 축압기(40)에는 압력계(41)가 부가되어 있어 축압력을 검출할 수 있으며, 그 압력계(41)에서 검출된 축압기(40)의 압력은 적어도 냉각재 상실사고 발생시 실하우징(61~64)들의 내부 압력에 비해 크도록 하며, 상기 용량이 50 내지 60l인 축압기(40)의 한계 압력 이하가 되도록 한다.
즉, 축압기(40)의 압력을 검출하는 압력계(41)의 압력이 설정된 값이 되도록 상기 압력제어밸브(20)를 통해 질소공급부(10)의 질소를 축압기(40)에 충진하며, 충진이 완료되면 질소공급부(10)의 질소가 더 이상 공급되지 않도록 압력제어밸브(20)가 닫히게 된다.
그 다음, 원자로 냉각재 상실사고가 발생하였을 때 각 원자로 냉각재 펌프마다 상기 축압기(40)에 충진된 질소를 선택적으로 공급할 수 있게 된다.
즉, 실하우징(61)과 실하우징(62)에 질소의 공급이 필요한 경우 상기 격리밸브(52)와 격리밸브(53)을 열고 다른 격리밸브(54,55)를 닫는다. 이와 같은 제어에 의하여 상기 축압기(40)에 충진된 질소는 상기 격리밸브(52)를 통해 상기 실하우징(61)의 내부로 공급되며, 격리밸브(53)를 통해 상기 실하우징(62)의 내부로 공급된다.
이처럼 본 발명은 원자로 냉각재 펌프마다 축압기(40)를 개별적으로 부가하여 구성할 수 있으며, 또한 축압기(40) 하나로 모든 원자로 냉각재 펌프에 질소를 주입할 수 있다.
상기 질소의 주입은 앞서 설명한 바와 같이 전원의 공급이 상실된 스테이션 블랙 아웃 상태에서도 이루어질 수 있어, 장치의 신뢰성과 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
10:질소공급부 20:압력제어밸브
30:전자제어밸브 31,32,51:체크밸브
40:축압기 41:압력계
50,52~55:격리밸브 60,61~64:실하우징
70:배기부

Claims (4)

  1. 질소를 공급하는 질소공급부;
    압력에 따라 상기 질소공급부의 질소를 공급제어하는 압력제어밸브;
    상기 압력제어밸브를 통해 공급된 질소를 설정된 압력으로 충진하고, 냉각재 상실 사고의 발생시 충진된 질소를 공급하는 축압기; 및
    상기 축압기의 질소를 다수의 원자로 냉각재 펌프의 실하우징 내부로 공급 제어하는 격리밸브를 포함하되,
    상기 축압기의 압력을 검출하여, 평상시 비안전계통 질소주입계통에서 상기 축압기에 질소를 자동 충전하도록 하는 압력계를 더 포함하는 원자로 냉각재 펌프의 피동형 질소 주입장치.
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