KR101555692B1 - 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로에 사용되는 여과 배기 계통에 관한 것으로서 여과 배기 계통의 구성물을 보관하는 여과배기용기와;상기 여과배기용기와 원자로 건물과 연결된 입구배관과;입구배관으로 부터 연결되어 여과배기 용기 일부를 채우고 있는 여과용액에 잠겨져 있는 컴바인드 노즐과;상기 컴바인드 노즐로 부터 빠져나와 여과용액과 섞인 크기가 큰 액적 및 에어로졸을 대부분 제거한 후 메틸필터로 안내하는 사이클론 세퍼레이터와;상기 사이클론 분리기의 상단부와 연결되어 잔류 액적과 에어로졸을 걸러내는 메탈필터와; 메탈필터를 거쳐 걸러진 배기가스에서 유기요오드를 제거하는 분자체와; 여과배기용기와 Stack을 연결하는 출구배관을 포함하며 각 구성부분은 모듈화 및 소형화가 가능하며 격납건물 내부에 설치가 가능하다.

Description

격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통{IMBEDDED CFVS FOR NUCLEAR POWER PLANT}

본 발명은 원자력발전소에 사용되는 여과배기 계통에 관한 것이다.

본발명은 격납건물 여과배기계통에 관한 것으로서, 원자력 발전소 중대사고시 격납건물내 과압으로 인한 격납건물의 파손위험성을 사전에 방지하고자 격납건물내 압력이 일정 수준이상이 되었을 경우 원자로건물 내 물질을 배기하는 역할을 하는 시스템을 말한다. 이러한 배기 과정시 원자로건물은 방사성 에어로졸 및 방사성 가스를 다량 포함하고 있기 때문에 방사성 물질에 대한 적절한 여과가 수반되어야 하는데 이러한 원자로건물 여과배기계통은 이미 AREVA, WH, IMI 등 여러 선행 설비개발사들이 개발하여 발전소에 적용한 바 있다.

AREVA社의 경우(기존 Simens社) 대한민국 특허"핵공학 시스템 및 핵공학 시스템의 감압을 위한 방법", 공개번호(10-2006-0015761, 공개일자(2006/2/20), )국제공개번호(WO 2004/114322)로 공개된바 있다. 도1은 상기 공개된 도면을 도시한다.

IMI社의 경우(기존 SULZER社) 다음과 같은 특허가 공개된바 있다. "Apparatus for removing aerosols from the air of a nuclear reactor containment", Patent Number (5,406,603), Date of Patent (1995/4/11)

또한 Westinghouse社의 경우 다음과 같은 특허가 공개된바 있다. "Filtered venting and decay heat removing apparatus and system for containment structures, and method of operation", Patent Number (4,859,405), Date of Patent (1989/8/22)

그런데 AREVA社의 CFVS는 노즐을 통과한 액적은 전처리 필터에서 물리흡착 후 중력에 의해 스크러버 용액으로 재순환되는데, 이 때, 다수의 액적이 전처리 필터로 유입되는 경우 유량흐름을 방해하거나, 후단의 Metal fiber filter로 유입되어Clogging 등의 문제를 발생시킬 개연성이 있다. 또한, 노즐의 수가 상대적으로 적으므로 개별 노즐 손상시 다른 노즐에 미치는 영향이 상대적으로 크다. 한편 IMI社의 CFVS는 유기요오드를 제거하기 위하여 스크러버 용액에 Aliquat336이라는 화학물질을 첨가하여 사용하고 있는데, 동 물질은 상온에서 폭발 위험성 및 Forming 현상 발생 가능성이 제기되고 있으며 상기 물질에 대한 성능검증은 아직 초기단계로써, CFVS의 실제 운전 조건인 고온에서의 효용성은 아직 입증된 바가 없다. 또한 수 백개의 Impact 노즐의 사용으로 인하여 제작 및 설치에 어려움이 있다.

한편, 웨스팅하우스社는 DFM 및 FILTRA-MVSS 등 두 종류의 CFVS를 공급하고 있는데,DFM의 경우 Clogging 및 잔열에 의한 Hot spot 가능성이 존재하며 유기요오드를 제거하기 위해 사용되는 iodine filter의 충진물질인 제올라이트의 경우, 상온에서보다 고온일 때 여과효율이 높기 때문에CFVS 작동초기 별도의 pre-heating이 없을 경우 iodine 필터의 여과효율이 낮을 가능성 있다. FILTRA-MVSS의 경우 스크러버 용액을 제외하고 유기요오드 제거를 위한 별도의 수단이 없으므로 동 물질에 대한 제거 효율이 떨어지며 수 백개의 긴 벤츄리 노즐로 인하여 제작 및 설치에 어려움이 있다.

상기의 기존 여과배기계통의 기본구성은 모든 여과기기들을 하나의 탱크내에 설치하는 것으로서 이러한 계통 구성은 방사선 차폐 및 계통운전에 용이할 수 있는데 엄격해지는 성능요건에 따라 상대적으로 큰 무게와 부피를 가지는 여과기기들을 단일한 탱크 내에 설치하는 것은 어려울 수 있다. 이것은 여과기기 들을 지지하기 위한 구조물 및 지지대들을 설치하게 됨에 따라 큰 탱크체적이 요구될 뿐만 아니라, 복잡한 탱크내의 구조로 인해 유지보수가 어려울 수도 있기 때문이다.

특히, 국내의 경우와 같이, 기가동중인 원자력발전소에 여과배기계통이 설치되어 있지 않지만, 후쿠시마 사고이후 정부의 방침에 따라 여과배기계통을 추가로 설치하여야 하는 경우에는 큰 부피를 가지는 탱크를 설치하기 위한 현장공간 확보에 어려움이 있는데 즉, 기설치되어 있는 기기들의 사이로 여과배기계통을 설치하기 위한 공간을 확보하여야만 하는데, 이는 배관의 길이가 길어지거나 일부 기존의 기기들을 이동 배치하여야 하는 등의 비경제적 및 비안전적인 요소들이 불가피하게 된다. 또한, 도1에서와 같은 종래의 여과배기계통은 원자로 격납건물의 외부에 위치하도록 설계되어 있는데 이것은 설계시에 반영되어 있기 때문이며 나중에 여과배기계통을 추가하려고 할 때는 공간확보가 쉽지 않을 뿐 아니라 격납건물로부터 배출관을 연결하여야 하기 때문에 안전상의 문제가 발생할 수도 있게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서 에어로졸 및 가스요오드 제거효율 및 피동운전기간을 증대하도록 하며, 여과대상에 대한 여과기법의 다중성을 보장하도록 하여 성능실패의 가능성을 차단하도록 하며, 종래에 고려되지 않은 비활성 기체를 제거할 수 있도록 하는 형태의 여과배기계통을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 여과배기계통을 기존의 원자력 발전소에 추가로 설치할때 공간확보에 어려움이 없도록 하는 여과배기계통을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 원자력발전소에 사용되는 여과 배기 계통을 제공하는데 여과 배기 계통의 구성물을 보관하는 여과배기용기와; 상기 여과배기용기와 원자로 건물과 연결된 입구배관과; 입구배관으로부터 연결되어 여과배기 용기 일부를 채우고 있는 여과용액에 잠겨져 있는 컴바인드 노즐과;상기 컴바인드 노즐로 부터 빠져나와 여과용액과 섞인 액적 및 에어로졸을 대부분 제거한 후 메탈필터로 안내하는 사이클론 세퍼레이터와; 상기 사이클론 분리기의 상단부와 연결되어 잔류 액적과 에어로졸을 걸러내는 메탈필터와;메탈필터를 거쳐 걸러진 배기가스에서 유기요오드를 제거하는 분자체와;여과배기용기와 Stack을 연결하는 출구관을 포함할 수 있다.

상기 여과배기용기의 외면에는 방열핀이 형성될 수 있다.

상기 여과배기용기의 출구배관에는 파열판이 형성되어 여과배기용기가 일정압력이상 상승하지 않을 경우 대기로의 배기를 방지할 수 있다.

상기 여과 배기용기는 여과배기용기의 외부에 여과배기용기보다 높은 위치에 설치되어 여과용액을 담고 있는 충수탱크가 설치되어 여과배기용기의 하단과 연결되어 수위가 일정 이하로 떨어질 경우에 피동충수에 의한 피동운전기간 증대 및 여과효율 유지 시간 증대를 가능하게 할 수 있다.

상기 여과배기용기의 입구배관에는 전처리필터 혹은 Strainer가 형성되어 정상상태 및 여과배기용기 운전시 여과배기용기로의 이물질 유입을 방지하고 규모가 큰 에어로졸을 사전에 제거하여 여과배기용기의 효율을 증진시키고 물리적 실패가능성을 낮출 수 있다.

상기 컴바인드 노즐은 입구배관으로부터 컴바인드노즐의 분배관이 연결되며 분배관으로부터 수직방향으로 단면적이 줄어드는 형태의 수축부가 형성되고 수축부에 이어서 단면적이 가장 적은 목부가 형성되며 목부에는 여과용액을 흡수하는 복수개의 구멍이 형성되며 목부의 상단부에는 상단부로 갈수록 단면적이 증가하는 내부 확산부가 형성이 되는데 확산부의 끝단 위쪽으로 상부덮개가 형성되어 확산부를 빠져나온 배기가스의 방향을 외측방향으로 전환시키게 되며 상부덮개의 끝단부에는 측면덮개가 형성되어 배기가스의 방향을 아래쪽으로 전환시키게 될 수 있다.

상기 사이클론세퍼레이터는 입구가 옆쪽으로 형성되어 있고 사이클론 세퍼레이터 내에서 주출구는 사이클론안쪽으로 원기둥 형태로 사이클론 세퍼레이터 몸통의 일정 높이까지 함입된 함입부의 양쪽 끝단에 형성되고 단면은 둥근형태를 하고 있으며 옆쪽에 형성된 하나 이상의 입구로 부터 들어온 에어로졸 및 액적 중 크기가 큰 물질은 합입부를 따라 내려가다 중력 및 원심력에 의해 사이클론 세퍼레이터 하부에 연결된 부출구인 스크러버 용액 회수관을 통해 스크러버 용액으로 재유입되고 크기가 작은 물질은 합입부를 따라 내려가 주출구 쪽으로 솟아 나오는 것일 수 있다.

상기 메탈필터는 공극 크기가 큰 전처리필터와 작은 미세메탈필터로 구성될 수 있으며, 전처리필터는 사이클론 세퍼레이터를 통과한 잔류 액적 제거와 크기가 큰 에어로졸을 사전에 제거하는 것일 수 있으며 미세메탈필터는 나머지 잔류 미세 에어로졸을 제거하는 것일 수 있다.

활성탄 필터는 파열판의 전단에 형성되는데 제논 및 크립톤을 포함하는 비활성 기체를 물리 흡착의 방식으로 지연방출 시키는 것일 수 있다.

상기 여과배기계통은 격납건물 내부에 설치되는 것일 수 있다.

상기 여과배기계통은 각각의 구성부분이 모듈화 되는 것일 수 있다.

상기 여과배기계통은 소형이며 다수개의 여과배기계통을 관과 오리피스로 연결하는 것일 수 있다.

상기한 바와 같은 발명에 의하여 종래보다 우수한 방사성 에어로졸/가스 제거효과를 갖는 여과배기계통을 제공하는 효과를 갖는다. 또한, 현재 가동되고 있는 원자로에도 별도의 공간확보없이 추가적으로 설치 가능한 여과배기계통을 제공하는 효과를 갖는다.

도1내지 도3은 종래의 여과배기계통을 도시하는 도면
도4내지 도15 및 도18내지 도19 본 발명에 따르는 여과배기계통을 도시하는 도면

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 4내지 도8은 본 발명의 일실시예를 도시하는 도면이다. 도4는 본 발명의 기본 개념도를 도시한 도면이며 본 발명에 따른 제품은 원자로건물과 연결된 입구배관 및 여과배기용기, 쓰로틀링 오리피스, 분자체 그리고 출구배관을 포함하며 입구배관에는 두 개 이상의 격리밸브가 형성되어 있다.

또한, 여과배기용기는 컴바인드노즐(Combined Nozzle), 사이클론 세퍼레이터, 전처리필터를 포함한 금속섬유필터로 구성되며, 외부에 있는 쓰로틀링 오리피스 및 분자체가 여과배기용기 내부에 위치할 수도 있으며 전처리필터를 포함한 금속섬유필터 및 분자체가 모두 외부에 위치할 수도 있다. 또한, 출구배관에는 출구격리밸브가 있으며 파열판이 형성될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 컴바인드 노즐은 도9에 그 단면이 도시된다. 도9에서 보듯이 본 발명에서 사용되는 컴바인드 노즐은 입구배관으로부터 분배관이 연결되며 분배관으로부터 수직방향으로 단면적이 줄어드는 형태의 수축부가 형성되고 수축부에 이어서 단면적이 가장 적은 목부가 형성되며 목부에는 여과용액을 흡수하는 복수개의 구멍이 형성된다. 목부의 상단부에는 상단부로 갈수록 단면적이 증가하는 내부 확산부가 형성이 되는데 확산부의 끝단 위쪽으로 상부덮개가 형성되어 확산부를 빠져나온 배기가스의 방향을 외측방향으로 전환시키게 되며 상부덮개의 끝단부에는 측면덮개가 형성되어 배기가스의 방향을 아래쪽으로 전환시키게 된다.

따라서, 확산부의 길이를 원하는 만큼 길게 할 수 있음에도 불구하고 배기가스를 방출하는 출구의 높이는 최대한으로 낮춘 형태이기 때문에 종래와 비교할 때 여과수조에서 작은 기포를 불균일한 기포의 분산에 의하여 국부적인 기포 용솟음과 수면요동에 기인하는 여과수조 측벽의 충격하중과 진동을 방지할 수 있다.

종래에 사용되던 벤츄리 스크러버는 분배관을 통해 들어오는 배기가스를 통과시키면서 여과용액을 작은 액적으로 미립화시키면서 여과용액에 의하여 여과되도록 하는데 벤츄리 스크러버는 벤츄리가 아래에서 위쪽을 향한 형상을 하고 있어 여과용액의 수면높이가 벤츄리스크러버의 높이보다 항상 높아야만 하는데 액적생성에 의한 여과 성능을 높이기 위해서는 벤츄리를 빠져나온 확산부(diffuser)가 어느 정도 이상의 길이를 가지고 있어야 하기 때문에 그 크기가 커질 수 밖에 없었다. 또한, 종래의 벤츄리스크러버 구조는 출구가 있는 수조의 표면쪽에 기포가 밀집되기 때문에 수면에서 국부적인 기포용솟음이 발생할 수 있으며 이러한 용솟음에 의하여 여과수조 측벽에 충격이 가해지고 진동이 발생하였다.

본 발명은 이러한 벤츄리 스크러버의 구조 대신에 새롭게 컴바인드 노즐 개념을 도입하여 확산관의 길이에 관계없이 여과용액의 수면높이를 조절하는 것이 가능하고 수조의 표면쪽에 기포가 밀집되지 않도록 하는 컴바인드 노즐 구조를 도입하였다. 본 발명에 따른 컴바인드 노즐은 여과용액이 들어가는 입구와 기포형태로 나오는 출구의 위치에 차이가 없도록 하고 이 경우에 목부 부근에서 발생할 수 있는 기계적인 불안정성을 측면덮개(107)와 하부 측면덮개(117)에 의하여 외부에서 지지가 될 수 있도록 하고 분리판(108)에 의하여 목부 부근을 분리함으로써 종래의 벤츄리 스크러버를 대체하도록 하였다.도16에 이러한 형태의 일실시예를 도시한다.

또한, 종래의 벤츄리 스크러버는 출구를 나온 기포는 수면위로 올라가고 다시 목부를 통해 들어오기가 힘들었지만 본 발명에 의한 컴바인드 노즐은 출구를 나온 기포가 다시 목부를 통해 컴바인드노즐 속으로 들어가는 재순환이 가능하기 때문에 종래의 벤츄리 스크러버와는 구조가 전혀 다른 형태의 노즐이라고 할 수 있다. 이러한 재순환은 배기가스 내에 포함되어 있는 분진을 한덩어리로 모으는 효과도 있으며 여과수조 내에서의 체류시간을 늘리는 효과가 있어 종래의 것과 비교하여 여과효율이 높아지게 된다.

도5는 스크러버 용액을 피동충수할 수 있는 충수 탱크를 포함한 형태를 도시하며 도6은 여과배기용기 내 방열핀을 부착한 형태를 도시하며 도7은 입구 유량을 일부 우회하여 분자체를 예열할 수 있는 형태를 도시한다. 도8은 분자체 후단에 활성탄필터를 장착한 형태를 도시한다. 도15는 격납건물 내부의 관통배관 입구에 설치되는 전처리필터 또는 스트레이너(Strainer)를 도시하며 여과배기계통 작동시 여과배기계통 내부로 유입될 수 있는 이물질에 의한 배관 막힘을 사전에 방지하는 역할을 한다.

입구배관과 여과배기용기 사이에는 격리밸브가 형성되어 있는데 격리밸브는 두 개 이상을 형성하여 정상상태시 여과배기용기로의 배기를 차단한다. 격리밸브는 원자로건물의 압력이 미리 설정된 CFVS 개방압력에 도달하게 되면 열리게 되며 닫힘압력에 도달하게 되면 닫히게 된다.

출구배관에 존재하는 파열판은 첫 여과배기용기 작동시 여과배기용기가 일정 압력이상 상승하지 않을 경우 대기로의 배기를 방지하게 된다. 출구배관에 존재하는 출구격리밸브는 Standby 상태시 대기로부터 여과배기용기로의 가스 유입을 방지하며 CFVS 작동시 열리며 계속 열림 상태를 유지한다.

Combined Nozzle은 여과용액(스크러버 용액)에 잠겨있으며, 배기가스 내 방사성 에어로졸을 효율적으로 제거하는 역할을 하게 된다. 여과용액 내에는 원소 및 유기요오드를 효율적으로 제거할 수 있는 화학물질이 용해되어 있으며 일정 이상의 수위를 유지하도록 하고 Combined Nozzle을 통과한 유량 내 에어로졸을 추가로 제거하도록 한다.

여과용액 표면을 통과하면서 발생하는 다수의 액적 중 일정 크기이상의 액적은 원심력을 활용하는 사이클론 세퍼레이터를 통하여 대부분 걸러지게 되는데 사이클론 세퍼레이터를 통하여 걸러진 액적은 여과용액으로 다시 유입되도록 한다.

사이클론 분리기를 거친 배기가스는 그 후 전처리필터를 통과하면서 잔류 미세 액적이 제거되며 전처리필터를 통과하면서 걸러진 액적 또한 여과용액으로 다시 유입된다.

전처리필터를 거친 배기가스는 금속섬유필터를 거치면서 잔류 에어로졸의 대부분이 제거되며 금속섬유필터를 거친 배기가스는 쓰로틀링 오리피스를 거치면서 Flashing 현상에 의해 Mist 등이 제거된 상태로 분자체에 유입되는데 분자체 내에는 원소/유기요오드를 제거하기 위한 은이온 교환 제올라이트가 충진되어 있으며 충분한 체류시간을 통하여 대부분의 잔류 원소 및 유기요오드가 제거되도록 한다. 외부 충수탱크는 여과용액의 수위감시를 통하여 수위가 설정치 이하로 떨어질 경우 CFVS 운전을 멈춘 상태 또는 CFVS 운전중에 외부 충수탱크 밸브개방을 통하여 충수하게 되며 여과배기용기의 방열핀은 여과배기용기의 온도를 낮춰 배기가스 내 Steam의 응축량을 증가시키게 된다.

원자로건물에서 배기되는 유량은 일부 우회되어 분자체를 예열시키게 되며 이를 통하여 원소 및 유기요오드 제거효율을 최적화하며 활성탄필터는 제논 및 크립톤 등의 비활성 기체를 물리 흡착의 방식으로 지연 방출 시키게 된다.

또한, 종래의 여과배기계통과 비교할 때 여과배기용기에 방열핀을 형성하여 응축 효과를 증대시킴으로써 운전기간 중 스크러버 용액의 수위를 적게 감소시켜 전체 피동여과운전 시간을 증가시킬 수 있으며 중력을 통한 스크러버 용액 충수 탱크를 통해 스크러버 용액이 여과배기용기로 피동으로 충수 가능하므로 전체 피동여과 운전 시간을 증가시킬 수 있으며 습분 분리기로 원심력을 이용하는 사이클론 세퍼레이터(Cyclone Separator)를 활용하고 전처리 필터는 그 백업으로 활용함으로써, 다수의 액적 발생시에도 Clogging 등의 문제 발생 개연성이 적게 된다.

도10은 사이클론 여과장치의 일실시예를 도시하는데 본 발명에서는 단일필터를 사용하는 것이 아니라 액적과 에어로졸이 필터를 거치기 전에 사이클론을 거치게 함으로써 필터의 수명을 늘리고 유속의 변화에 따른 여과시스템에 대한 신뢰성을 높이도록 한다. 사이클론은 사이클론의 측면으로 액적과 에어로졸이 들어가서 중심부에 있는 함입부를 따라 내려갔다가 다시 위쪽으로 올라오는 형태를 갖는다. 이때 함입부를 따라 내려갈 때 도시된 도면과 같이 합입부 주위를 돌며 내려가기 때문에 사이클론이라고 부르며 이때 액적과 에어로졸내의 방사성물질이 걸러지며 사이클론내에 설치된 필터에 의해서도 여과된다. 도11은 사이클론 여과장치를 필터와 결합시킨 형태를 도시한다.

또한, 에어로졸 및 원소/유기요오드 제거를 위해 각각 2개 이상의 필터링 기법을 적용하였기 때문에 한 가지 필터링에 문제가 발생하더라도 각 물질 최소 여과효율을 만족시키게 된다.

또한, 노즐간 배치 간격, 노즐의 위치하는 arm 의 내경크기 및 위치에 따른 수직높이 변화, 위치별 노즐의 크기 변경, 노즐의 배치 방법 변경 등을 통하여 각 노즐별 균등한 유량 배분이 가능하도록 설계될 수 있으며 노즐 개수의 최적화를 통하여 개별 노즐 실패에 따른 성능저하율을 낮추고 제작 및 설치시간 최적화할 수 있다.

도 12는 입구관 공통헤드를 활용하여 분기된 arm에 배치된 컴바인드 노즐의 배치 실시예를 보여준다.

또한, 컴바인드 노즐은 균일한 유량분포 및 제작성, 경제성의 극대화를 위해 입구관과 연결된 하부 공동에서 직접 분기된 형태의 배치가 될 수도 있다. 도13은 상기 배치의 실시예를 보여주며, 도14는 측면 배치를 보여준다.

금속섬유필터 및 분자체는 여과배기용기 내부 및 외부에 선택적으로 설치될 수 있기 때문에 각 발전소의 설치 공간에 따라 여과배기용기 설계가 가능하며 분자체의 여과성능을 높이기 위하여 원자로건물에서 배기되는 유량을 일부 우회하여 분자체를 pre-heating 시킴으로써 최적의 유기요오드 제거효율을 유지하며 제올라이트의 양을 최적화하게 된다. 또한, 분자체 후단에 활성탄필터를 선택적으로 설치하여 비활성 기체의 배기시간을 증가시킴으로써 환경으로 방출되는 방사능의 양을 줄이게 된다.

도17은 사이클론 여과장치의 단면도와 평면도를 도시하는데 사이클론 여과장치는 위에서 보았을 때의 단면이 원형인 원기둥 형태에 하단에는 아래쪽으로 갈수록 단면이 좁아지는 원뿔형태로 형성되어 있으며 측면에는 아래쪽에 유입구가 형성이 되고 위쪽으로 배출되는 출구가 형성이 되어 있다.

따라서 측면의 유입구를 들어온 액적과 에어로졸은 함입부를 따라 돌다가 아래쪽의 출구를 만나 세퍼레이터를 빠져나오게 되며 남은 개스는 상방으로 배출된다

도18, 19는 모듈화, 소형화 및 다중화에 대한 일실시예를 도시한다. 본 발명에서는 종래의 시설에 효율적으로 CFVS 시스템을 제공하기 위하여 모듈화, 소형화 및 다중화 방안을 제시하는데 여기서 말하는 모듈화 방안은 각 여과단계에 해당하는 여과기기들을 독립적으로 구성하고, 배관으로 적절히 연결하는 것을 말한다. 이에 따라 각각의 탱크의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 다양한 방법의 배치전략이 가능하게 되며, 구조물 및 지지대를 최소화 할 수 있게 되면서도 무엇보다도 이러한 방식은 다른 여과기기들에 영향을 주지 않으면서 각 단계의 여과기기들을 분해/조립 또는 일괄교체가 가능하기 때문에 유지보수 측면에서도 유리하게 된다.

또한, 소형화 및 다중화 방안은 단일기기의 규모를 줄이는 대신에 다수개의 장비를 설치하는 것을 말하며 이에 따라 기존기기 사이에 설치공간을 확보하기가 용이하며 계통의 고장확률을 낮출 수 있게 된다. 예를 들어, 소수의 노즐이 설치된 소형의 탱크를 여러 기 배치하게 되면, 기존의 하나의 탱크 내에 다수의 노즐을 배치하는 방안에 비하여, 인접 노즐에 의한 영향을 줄임으로써 탱크의 부피를 적절하게 유지하면서도 성능저하를 방지할 수 있게된다.

또한, 모듈화, 소형화 및 다중화를 함으로써 여과기기들의 격납건물 내 공간활용성을 높이게 되는데 여과기기들의 격납건물 내 공간확보 및 배치가 가능하게 됨에 따라 격납건물 외부의 차폐물 설치를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 중대사고시 현장에의 접근성을 용이하게 할 수 있으며 여과배기계통 자체의 사고발생시 주위환경으로 방사성 물질이 직접 또는 간접누출 가능성을 최소화할 수 있게 된다.

101:분배관 102: 수축부
103:목부 104,114:구멍
105:확산부 106: 상부덮개
107: 상단측면덮개 108: 분리판
109: 출구

Claims (14)

1. 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통으로서,
   여과 배기 계통의 구성물을 보관하는 여과배기용기와;
   상기 여과배기용기와 원자로 건물과 연결된 입구배관과;
   입구배관으로 부터 연결되어 여과배기 용기 일부를 채우고 있는 여과용액에 잠겨져 있는 컴바인드 노즐과;
   상기 컴바인드 노즐로 부터 빠져나와 여과용액과 섞인 액적 및 에어로졸 중 크기가 큰 물질을 대부분 제거한 후 메틸필터로 안내하는 사이클론 세퍼레이터와;
   상기 사이클론 분리기의 상단부와 연결되어 잔류 액적과 에어로졸에 섞인 이물질을 걸러내는 메탈필터와;
   메탈필터를 거쳐 걸러진 배기가스에서 유기요오드를 제거하는 분자체와;
   여과배기용기와 Stack을 연결하는 출구배관을; 포함하며,
   상기 여과배기용기의 외면에는 방열핀이 형성되며
   상기 컴바인드 노즐은 입구배관으로부터 컴바인드노즐의 분배관이 연결되며 분배관으로부터 수직방향으로 단면적이 줄어드는 형태의 수축부가 형성되고 수축부에 이어서 단면적이 가장 적은 목부가 형성되며 목부에는 여과용액을 흡수하는 복수개의 구멍이 형성되며 목부의 상단부에는 상단부로 갈수록 단면적이 증가하는 내부 확산부가 형성이 되는데 확산부의 끝단 위쪽으로 상부덮개가 형성되어 확산부를 빠져나온 배기가스의 방향을 외측방향으로 전환시키게 되며 상부덮개의 끝단부에는 측면덮개가 형성되어 배기가스의 방향을 아래쪽으로 전환시키며 목부의 근처에도 측면 덮개가 형성되는데 상부덮개의 끝단부에서 시작하는 상부 측면덮개와 목부의 주변에 형성된 하부 측면덮개는 분리판에 의하여 분리되며 측면덮개에는 구멍이 형성되어 여과용액의 출입이 가능하며
   상기 여과 배기용기는 여과배기용기의 외부에 여과배기용기보다 높은 위치에 설치되어 여과용액을 담고 있는 충수탱크가 설치되어 여과배기용기의 하단과 연결되어 수위가 일정 이하로 떨어질 경우에 피동운전을 가능하게 하며
   각각의 여과배기계통 구성부분은 모듈화 되며
   상기 여과배기계통은 소형이며 다수개의 여과배기계통을 관과 오리피스로 연결하는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
   
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3. 제1항에 있어서 상기 여과배기용기의 출구배관에는 파열판이 형성되어 여과배기용기가 일정압력이상 상승하지 않을 경우 대기로의 배기를 방지하는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
   
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6. 제1항에 있어서, 컴바인드 노즐은 입구관과 연결된 공통헤드에서 분기된 다수의 ARM에 순차적으로 배치되며, 컴바인드 노즐간의 배치간격, ARM의 각도변경 등을 통하여 균일한 유량배분을 통하여 여과성능이 최대화될 수 있는 것을 특징으로 하는 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
7. 제1항에 있어서, 다수의 컴바인드 노즐은 입구관과 연결된 하부 공동에 직접 연결되어 균일한 유량배분을 통하여 여과성능이 최대화될 수 있는 것을 특징으로 하는 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
8. 제1항에 있어서, 상기 사이클론세퍼레이터는 입구가 옆쪽으로 형성되어 있고 사이클론 세퍼레이터 내에서 주출구는 사이클론안쪽으로 원기둥 형태로 사이클론 세퍼레이터 몸통의 일정 높이까지 함입된 함입부의 양쪽 끝단에 형성되고 단면은 둥근형태를 하고 있으며 옆쪽에 형성된 하나 이상의 입구로 부터 들어온 에어로졸 및 액적 중 크기가 큰 물질은 합입부를 따라 내려가다 중력 및 원심력에 의해 사이클론 세페레이터 하부에 연결된 부출구인 스크러버 용액 회수관을 통해 스크러버 용액으로 재유입되고 크기가 작은 물질은 합입부를 따라 내려가 주출구 쪽으로 솟아 나오는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
9. 제8항에 있어서, 활성탄 필터는 파열판의 전단에 형성되는데 제논 및 크립톤을 포함하는 비활성 기체를 물리 흡착의 방식으로 지연방출 시키는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
10. 제8항에 있어서, 쓰로틀링 오리피스 후단에 형성되는 은이온 교환 제올라이트가 충진되어 있는 Deep bed 형태의 분자체는 유기요오드를 포함하는 가스상의 요오드를 화학적 방식으로 제거하는 것을 특징으로 하는,격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
11. 제8항에 있어서, 사이클론 세퍼레이터 후단에 형성되는 전처리필터 및 미세 메탈필터로 구성된 메탈필터는 잔류 액적 및 미세 에어로졸을 물리적 방식으로 제거하는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
12. 제9항에 있어서, 격납건물 내부의 관통배관 입구에 설치되는 전처리필터 또는 스트레이너(Strainer)는 여과배기계통 작동시 여과배기계통 내부로 유입될 수 있는 이물질에 의한 배관 막힘을 사전에 방지하는 것을 특징으로 하는, 격납건물 내부에 설치되는 원자로 여과배기 계통
    
    
    
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