KR101568112B1 - 원자력 발전소의 감압 방법, 원자력 발전소를 위한 감압 시스템 및 이와 관련된 원자력 발전소 - Google Patents

원자력 발전소의 감압 방법, 원자력 발전소를 위한 감압 시스템 및 이와 관련된 원자력 발전소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기(4)와 감압 흐름을 위한 유출구(10, 10')를 포함하는 원자력 발전소(2)를 감압하기 위한 감압 방법과 대응하는 감압 장치에 관한 것이며, 감압 흐름은 필터 시스템을 구비한 감압 라인(12, 12')을 통해 격납 용기(4)로부터 대기로 안내되고, 상기 필터 시스템은 필터 챔버 유입구(124) 및 필터 챔버 유출구(128)와 이 유입구와 유출구 사이에 위치하는 흡착식 필터(18)를 구비하는 필터 챔버(16)를 포함하며, 상기 감압 흐름은 우선 고압 섹션(70) 내에서 안내되고, 이어서 스로틀 장치(72)에서 팽창을 통해 감압되고, 이어서 적어도 부분적으로 흡착식 필터(18)를 구비한 필터 챔버(16)를 관통하여 안내되며, 종국에는 대기로 송풍된다. 상기 감압 흐름에 포함된 방사능 담체들, 특히 요오드를 함유한 유기 화합물의 특히 효율적이면서도 효과적인 보존(retention)을 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따라서, 스로틀 장치(72)를 통해 감압된 감압 흐름은 상기 필터 챔버(16) 내로 유입되기 직전에 과열 섹션(80)을 통해 안내되고, 이 과열 섹션 내에서 상기 감압 흐름은 고압 섹션(70) 내에서 아직 감압되지 않은 감압 흐름의 직접적인 또는 간접적인 열 전달에 의해, 상기 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 내지 50℃만큼 높은 온도로 가열된다.

Description

원자력 발전소의 감압 방법, 원자력 발전소를 위한 감압 시스템 및 이와 관련된 원자력 발전소 {METHOD FOR DEPRESSURIZING A NUCLEAR POWER PLANT, DEPRESSURIZATION SYSTEM FOR A NUCLEAR POWER PLANT, AND ASSOCIATED NUCLEAR POWER PLANT}
본 발명은 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기(containment shell)와, 감압 흐름을 위한 유출구(outlet)를 포함하는 원자력 발전소를 감압하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 감압 흐름은 필터 시스템을 구비한 감압 라인을 통해 상기 격납 용기로부터 대기로 안내되고, 상기 필터 시스템은 필터 챔버 유입구 및 필터 챔버 유출구와 이 유입구와 유출구 사이에 위치하는 흡착식 필터를 구비한 필터 챔버를 포함하며, 상기 감압 흐름은
- 우선 고압 섹션 내로 안내되고,
- 이어서 스로틀 장치에서의 팽창을 통해 감압되고,
- 이어서 적어도 부분적으로 흡착식 필터를 구비한 상기 필터 챔버를 관통하여 안내되며, 그리고
- 종국에는 대기로 송풍된다.
또한, 본 발명은 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기와 감압 흐름을 위한 유출구를 포함하는 원자력 발전소를 위한 대응하는 감압 시스템에 관한 것이며, 유출구에는 필터 시스템을 구비한 감압 라인이 연결되고, 상기 필터 시스템은 필터 챔버 유입구 및 필터 챔버 유출구와 이 유입구와 유출구 사이에 위치하는 흡착식 필터를 구비하는 필터 챔버를 포함하며, 그리고
- 감압 라인은 고압 섹션을 포함하고,
- 고압 섹션의 말단에서는 스로틀 장치가 상기 감압 라인 내로 연결되고,
- 감압 라인은 흐름 방향으로 상기 스로틀 장치의 후방에서 상기 필터 챔버 유입구 내로 통하며, 그리고
- 상기 필터 챔버 유출구는 대기로 안내되는 송풍 개구부와 연결된다.
마지막으로, 본 발명은 상기 유형의 감압 시스템을 포함하는 원자력 발전소에 관한 것이다.
손상 상태에서, 특히 발생하지 않을 것 같은 노심 용해의 경우에 생성되는 활성 가스 또는 증기를 봉쇄하기 위해서, 원자력 발전소는 통상적으로 콘크리트, 철근 콘크리트 또는 강철로 이루어져 외부 환경에 대해 밀폐 폐쇄된 비교적 육중한 격납 용기로 둘러싸이며, 이런 격납 용기는 컨테인먼트로서도 지칭된다. 통상적으로 상기 유형의 격납 용기들은, 예컨대 폭명 가스의 폭발 시에, 또는 냉매 회로로부터 냉매 증기의 대량 방출 시에 발생할 수 있는 것과 같은 높은 내부 압력도 견디도록 설계되었다.
그러나 분명하게 증가된 재해 부담 조건에서 컨테인먼트 특성에 대한 조사 결과 확인된 점에 따르면, 바람직하지 않은 상황에서 생성되는 누출 지점들로 인해 비교적 많이 오염된 대기가 주변 환경으로 현저하게 방출될 수 있다. 상기와 같이 여과되지 않은 누출을 최소화하기 위해서, 매우 바람직하게는 낮은 과압으로, 또는 심지어 주변 압력으로 대폭적인 감압이 실행될 수 있다. 이는 특히, 상기와 같은 과압 단계에서 구조로 인한 균열 형성이 발생할 수도 있을 것 같은 컨테인먼트의 경우에, 예컨대 콘크리트 컨테인먼트 또는 에어 로크 등과 같은 민감한 밀봉 영역들의 경우에 상당히 중요하다.
그러므로 수많은 원자력 발전소에서는, 재해 상황에서 컨테인먼트를 과압 제한 및 (여과 방식의) 감압하기 위한 다양한 시스템이 이미 설치되어 있다. 상기 시설들은 에어로졸과 부분적으로는 원소 요오드의 보존(retention)을 가능하게 한다. (외부 에너지 공급이 이루어지지 않는 수동적인 작동에서) 상기 감압 흐름으로부터 유기 요오드의 효과적인 보존은 지금까지 불가능했다. 그러나 재해 연구에서의 더욱 최신의 지식에 의하면, 상기와 같은 사건의 경우 특히 방출된 유기 요오드 성분이 실질적으로 주민의 방사선 노출에 기여할 수 있고 그에 따라 위험의 본질이라는 점이 확인된다. 본 출원의 범주에서 유기 요오드는 특히 요오드화 메틸 등과 같이 탄소 수(number of carbon)가 적은 유기 화합물 형태의 요오드를 의미한다.
예컨대, 국제 공개 공보 WO 90/16071에 따른 서두에 언급한 방법과 대응하는 장치 시설의 경우에, 감압 라인을 통해 격납 용기로부터 유출되고 비교적 고압 조건에 있는 감압 흐름은 스로틀로서도 지칭되는 스로틀 밸브에 의해 감압 및 팽창 건조된 이후에 흡착식 필터를 구비한 필터 챔버를 통해 안내된다. 상기 유형의 흡착식 필터들은 분자체(molecular sieve)로서도 지칭되며, 작동 조건이 분자체 내에서 감압 흐름의 응축이 발생하지 않는 방식으로 선택되면 상기 흡입식 필터들은 감압 흐름 내에서 흡착을 통해 원소 요오드를 비교적 양호하게 봉쇄한다. 그와 반대로 습식 작동 모드에서는 민감한 필터 표면들의 파괴 또는 돌이킬 수 없는 "막힘"이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해서 WO 90/16071에 따르면, 특히 질산은 코팅층을 포함하는 요오드 흡착식 필터의 충분히 높은 작동 온도는, 감압 라인의 고압 섹션 내에서, 다시 말하면 흐름 방향으로 스로틀의 전방에서 비교적 따뜻한 감압 흐름이 필터 챔버를 스쳐 지나가도록 (또는 가열 관들을 통해서도 개별 필터 부재들을 관통하도록) 안내되고 이때 열 전달을 통해 상기 필터 챔버를 예열함으로써 보장된다. 시설은 전방에 배치되는 거친 여과부 및 미세 여과부, 가스 탈습을 위한 금속 섬유망, 그리고 추가로 자유 송풍하는 벤추리 세척기(venturi scrubber)와 조합될 수 있다. 저압 섹션 내에서 감압 흐름의 목표되는 이슬점 범위(dew point range)는 실질적으로 (이론상의) 스로틀 온도에 의해 결정되며, 본 경우에서는 구조 조건에 따라 단지 약 5℃에 달한다. 앞서 이미 언급한 것처럼 유기 요오드의 보존은 최근의 조사에 따르면 만족스럽지 못한데, 최소한 외부 에너지를 이용하지 않으면서 경제적으로 처리할 수 있는 작동 방법에 있어서는 만족스럽지 못하다.
또한, 특히 차단 단계(관류 없음)에서 침전된 방사능의 분열을 통해 상당한 잔여 열량이 발생한다. 이러한 상황은 분자체의 현저한 가열을 초래할 수 있으며, 이미 약 210℃의 작동 온도에서 질산은 코팅층의 용해에 의한 미세 결정의 파괴가 이루어지고, 그에 따라 분리 작용은 소실되며 방사능 방출이 발생한다.
과압 상태에 있는 가스 또는 증기를 대기로 (여과 방식으로) 송풍하는 것을 통한 격납 용기 내 감압의 과정은 배기(venting)로서도 지칭된다. 그에 상응하게 감압 흐름은 또한 배기 가스 흐름(vent gas stream) 등으로서도 지칭된다.
설계 및 가능한 방사능 방출에서 오늘날 운영되는 플랜트들은 제3 세대(GEN3)의 새로운 원자로와는 분명하게 구별되는데, 그 이유는 새로운 원자로의 경우 이미 설계에서 노심 용해가 고려되었기 때문이다. 예컨대 세척기나 종합 모래 베드 필터(combined sand bed filter)처럼 이미 개장(改裝)된 시설들은, 특히 세척기 내에서 요구되는 높은 압력 수준(pressure level)과 액체상에서의 작은 물질 교환용 반응 표면들뿐 아니라 습식 작동 모드에서 샌드 베드 또는 분자체 내 요오드에 대한 매우 적은 분리 작용으로 인해, 개별적으로 볼 때 새롭게 평가되는 유기 요오드 보존 문제와 달성하고자 하는 대폭적인 감압을 해결하지 못한다. 이미 존재하는 플랜트들에서도 상기 시설들의 개량은 상기 원자력 발전소의 더욱 높은 안전 표준의 달성을 위해 본질적으로 중요하다.
또한, 공기로 운반되는 모든 에어로졸 방사능 및 요오드 방사능의 정량적 분리는 GEN3 플랜트들에서 실질적인 비용 절감도 가능하게 할 수도 있는데, 그 이유는 보존할 수 없는 불활성 가스 방사능은 하루의 범위 이내에 분열하고 그에 따라 (현저한 방출이 없는) 중기적인(medium-term) 감압이 가능해지기 때문이다. 이러한 상황은 컨테인먼트 및 관련된 안전 시스템들의 단순화된 설계와, 그 결과 상당한 비용 절감을 가능하게 한다.
그러므로 본 발명의 목적은 서두에 언급한 유형의 원자력 발전소를 감압하기 위한 감압 방법에 있어서, 감압 흐름 내에 포함되는 방사능 담체들, 특히 요오드를 함유하는 유기 화합물들의 특히 효율적이면서 효과적인 보존을 위해 구성되는 상기 감압 방법을 제시하는 것에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 원자력 발전소를 위한 감압 시스템에 있어서, 상기 감압 방법의 실행을 위해 특히 적합한 상기 감압 시스템을 제시하는 것에 있다.
방법의 관점에서 상기 목적은, 청구항 제1항에 따라, 스로틀 장치에 의해 감압된 감압 흐름이 필터 챔버 내로 유입되기 직전에 과열 섹션을 통해 안내되고, 이 과열 섹션 내에서 상기 감압 흐름은 고압 섹션 내에서 아직 감압되지 않은 감압 흐름의 직접적인 또는 간접적인 열 전달에 의해서, 상기 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 내지 50℃만큼 높은 온도로 가열됨으로써 달성된다.
놀갑게도 가스 흐름의 강력한 방사능은 컨테인먼트의 감압 시에, 과압 영역에서 대기 영역으로 이루어지는 열 전달로 인해 스로틀의 후방에서 이루어지는 특히 효과적인 수동 재생 가스 과열(passive regenerative gas overheating)에 의해, 그리고 뒤이은 흡착식 여과에 의해 매우 효과적으로 봉쇄될 수 있다는 사실이 확인되었다. 이 경우, 계속해서 하기에 상세하게 설명되는 것처럼, 저압 섹션 내에서 감압된 감압 흐름의 과열은 한편으로 열 담체로서 배기 가스를 포함하는 감압 라인의 고압 섹션으로부터의 직접적인 열 전달에 의해 이루어질 수 있다[제1 주 변형예(main variation): "건식" 가열]. 다른 한편으로는, 흐름에 따라 고압 섹션 내로 연결되는 습식 필터/세척기의 세척액 회로이면서, 자체적으로 세척 용기 내에서 배기 가스에 의해 가열되는 중간 열 담체로서의 세척액을 포함하는 상기 세척액 회로를 통한 간접적인 다단계 열 전달이 이루어질 수 있다(제2 주 변형예: "액상" 가열). 상기 두 변형예는 서로 조합될 수도 있다.
스로틀 밸브 또는 팽창 밸브로서도 지칭되는 스로틀은 팽창의 결과로서 감압 흐름의 제1 건조를 야기하며, 이때 이론상의 스로틀 온도는 각각의 작동 단계에 따라 여전히 포함되어 있는 가스 수분(gas moisture)과 이상적이지 못한 스로틀링에 의해 심하게 하회될 수 있다. 그런 다음 스로틀의 후방에 배치되는 과열 섹션 내에서는 (실질적으로 팽창 건조의 효율성과는 무관하게) 감압 흐름의 결정적인 과열이 이루어지며, 이런 과열을 통해서는 수분에 민감한 요오드 흡착식 필터의 영역에서 응축이 바람직하지 못한 작동 조건에서도 확실하게 방지된다.
한편으로 필터 챔버를 예열하기 위해, 그리고 다른 한편으로는 감압된 감압 흐름이 필터 챔버로 유입되기 직전에 상기 감압된 감압 흐름을 직접 가열하기 위해, 감압 라인의 고압 영역에 존재하는 초과 열을 효과적으로 활용하는 것을 통해서, 자체 매체 가열을 이용한 재생 열 회수의 원리에 따라, 예컨대 전기 가열 장치의 형태로 외부 에너지를 이용하는 것은 생략될 수 있다. 그에 따라 본원의 감압 방법은 매우 효과적일 뿐 아니라, 특히 에너지 효율적이다.
바람직하게는, 감압 흐름은 과열 섹션 내에서, (설계 기반 사고 조건을 가정한 경우에) 상기 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 내지 50℃만큼 높은 온도로 가열된다. 대개 이슬점 또는 이슬점 온도로서 지칭되는 온도는, 감압 흐름 내에서 응축수와 증발수 간의 평형 상태가 설정되는, 달리 말하면 응축수 형성이 곧바로 이용되는 그런 온도이다. 놀랍게도 이슬점 범위가 10℃를 상회하는 경우(> 10℃), 바람직하게는 20℃를 상회하는 경우(> 20℃)에, 감압 흐름이 부분적으로만 정화되고 매우 많은 증기를 함유하는 조건에서도, 유기 요오드에 대한 분리도(separation degree)는, 특히 비수용성 은 코팅층(silver coating)을 이용할 때 비약적으로 증가하며, 예컨대 제올라이트를 기반으로 하는 상기 흡착 물질들에서는 전형적으로 99.99%까지의 값에 도달한다는 사실이 확인되었다.
(수용성) 질산은 코팅층을 포함하는 매우 효과적인 분자체의 경우 상황에 따라서 이슬점보다 예컨대 5℃ 높은 상대적으로 낮은 과열만으로도 높은 보존율을 갖는 효과적인 유기 요오드 보존을 위해 충분할 수도 있다. 그러나 확인된 점에 따르면, 상기 과정은 종래 기술로부터 공지된 플랜트의 경우 이론상의 스로틀 온도에 실질적으로 도달하는가와 강하게 관련되어 있고, 과열을 심하게 최소화하는 가스 내 각각의 잔여 수분 함량의 방지에 의존한다. 이처럼 새로운 지식을 고려했을 때 예컨대 서두에 언급한 WO 90/16071로부터 공지된 것과 같은 종래의 구조를 갖는 상기 유형의 플랜트는 플랜트 자체에 내재된 낮은 과열을 이용하여서는 효과적이면서도 확실하게 작동될 수 없다. 본원에서 본 발명에 따르는 개념이 비로소 효과적인 구제책을 제공한다.
바람직하게는, 이슬점 온도보다 20℃ 이상, 특히 바람직하게는 50℃ 이상 높은 전술한 온도 초과 상승은 감압 시스템의 전부하 작동에서 달성된다. 이는, 컨테인먼트 내부의 압력이 최고이고 전형적으로 (각각의 원자로 유형 및 컨테인먼트 유형에 따라) 약 3 내지 8bar일 때, 설계에 따르는 사고 이후 최초의 감압 작동을 의미한다. 이 경우 전형적으로 약 3 내지 10㎏/s의 배기 가스 질량 유량이 달성된다. 이러한 경우, 흡착식 필터의 영역 내 이슬점 온도는 전형적으로 각각의 증기 함량에 따라서 약 80 내지 100℃이며, 결과적으로 배기 가스의 온도는 과열이 이루어진 이후 흡착식 필터 내로 유입될 때 바람직하게는 약 100 내지 170℃가 된다. 배기 가스 질량 유량이 전부하 작동에서의 대응하는 값의 약 25%일 때, 부분 부하 작동에서 온도 증가는 바람직하게는 항상 10℃ 이상이다.
이런 경우에 요오드 흡착 여과는 원활한 과열 및 가역적 지속 시간(높은 과열 시에는 짧은 지속 시간 및 상대적으로 낮은 과열 시에는 긴 지속 시간) 조건에서 거의 대기 압력에 이르기까지 (보조 에너지 없이) 특히 효과적이면서도 콤팩트하게 실행될 수 있다. 이런 경우에 컨테인먼트 압력이 높은 경우, 스로틀링 이후에 높은 부피 유량이 생성되고, 그에 따른 짧은 흡착 필터 지속 시간에도 불구하고, 이후 흡착제에서의 높은 가스 과열로 인해 최적의 반응 조건이 달성되며, 그와 동시에 확산도 증가한다. 컨테인먼트 압력이 낮은 경우, 예컨대 약 5bar인 절대 압력의 초기 최대 압력의 1/4인 경우, 스로틀링 이후에 거의 대기 압력에서 가스 과열이 감소된 조건의 낮은 부피 유량이 생성되지만, 이후 대략 (4배) 더욱 높은 흡착 필터 지속 시간으로 인해 바람직하지 못한 흡착 조건에도 불구하고, 마찬가지로 효과적인 요오드 흡착이 가능해진다. 그럼으로써 이후 계속하여 증가하는 흡착 필터 지속 시간으로 인해 효과적인 흡착 여과가 완전하게 감압될 때까지에도, 그리고 컨테인먼트 온도가 50℃ 내지 100℃인 경우에도 가능해진다.
본원의 감압 방법의 제1 주 변형예에서, 감압 흐름은 고압 섹션 내에서 적어도 부분적으로 필터 챔버를 스쳐 지나가도록 안내되고, 이때 상기 필터 챔버는 고온의 배기 가스가 거의 직접적인 열 전달에 의해 ("건식") 가열된다. 장치의 관점에서 다시 말하면, 감압 라인의 고압 섹션은 적어도 부분 섹션에서 필터 챔버를 스쳐 지나가도록 안내되고 열 교환기 표면들을 통해 열적으로 필터 챔버에 결합되며, 그럼으로써 상기 필터 챔버는 고압 섹션 내에서 비교적 고온인 감압 흐름에 의해 가열된다.
특히 바람직한 구현예에 따라서, 감압 흐름은 고압 섹션 내에서 필터 챔버를 스쳐 지나가기 이전에, 바람직하게는 벤추리 세척기 유형의 유입 노즐들을 구비하고 세척액을 포함하는 세척 용기("세척기")를 통해 안내된다. 따라서, 장치의 관점에서 다시 말하면, 세척 용기는 흐름 방향으로 감압 흐름이 통과하는 필터 챔버의 전방에서 감압 라인의 고압 섹션 내로 연결된다. 상기 세척 용기는 사고 시에 전형적으로 격납 용기 내에 존재하는 에어로졸 농도를 수 g/㎥까지, 예컨대 수 ㎎/㎥의 비임계 범위로 감소시키기 위해, 바람직하게는 99%를 상회하는 효율(> 99%)로 감압 흐름 내에 포함된 에어로졸의 효과적인 미세 여과를 실현한다. 에어로졸의 효과적인 습식 여과를 통해서, 흐름에 따라 후방에 배치되는 열 교환기 표면들에서의 현저한 침전은 방지된다. 그에 따라 스로틀에서 감압된 감압 흐름을 과열하기 위한, 그리고 흡착식 필터를 가열하기 위한 효과적이면서도 일정하게 높은 열 전달을 보장할 수 있다.
이 경우 감압 흐름을 세척 용기 내로 유입시키는 유입 노즐들은 바람직하게는 벤추리 분사의 원리에 따라 기능한다. 요컨대 노즐관의 수축 위치(목부, throat)를 통해 흐르는 가스 흐름은 상기 수축 위치에 배치되고 예컨대 링 슬롯의 유형에 따라 구성되는 유입구를 통해서, 주변의 세척 용기 내에 위치하는 세척액을 함께 휩쓸어가며, 그럼으로써 (가장 미세한) 분무화의 유형에 따라, 가스 흐름과 흡입되거나 함께 휩쓸리는 세척액 액적(droplet of washing liquid) 간에 특히 집중적인 혼합이 개시된다. 이 경우 가스 흐름 내에서 함께 운반되는 에어로졸 입자 및 기타 입자들은 세척액 액적 내에 혼입된다. 노즐로부터 유출된 이후에, 세척액과 가스 흐름은 특히 중력 작용으로 인해 다시 분리되며, 상기와 같이 정화되고 에어로졸이 제거된 가스 흐름은 후방에 배치되는 열 교환기 유닛 및 흡착식 필터 유닛으로 이어지는 대응하는 가스 유출 라인을 통해, 세척 용기로부터 배출된다. 이를 위해 가스 유출 라인은 바람직하게는 이른바 풀 영역(pool area)의 상부에서, 다시 말하면 작동 중 존재하는 세척액 수위(level of washing liquid)의 상부에서, 그리고 배출 구역 및 분리 구역의 상부에서 세척 용기로 연결된다.
대체되거나 추가되는 방식으로, 자명한 사실로서 세척액으로 향하거나 그 세척액 내로 잠기는 통상적인 유입 노즐들도 제공될 수 있다. 또한, 세척 용기의 풀 영역에는, 배기 가스와 세척액의 (일시적인) 혼합을 위해 중요한, 두 물질 사이의 경계면 또는 내부 표면을 확대시키는 적합한 내부 흐름 가이드부(internal flow guidance), 와류 발생기, 혼합기, 패커(packer) 등이 배치될 수 있다.
바람직하게는, 유입 노즐들뿐 아니라 감압 라인은 흐름 방향으로 유입 노즐들의 전방에서 감압 흐름이 100㎧ 이상의 흐름 속도로 상기 유입 노즐들을 통해 세척 용기 내로 안내되는 방식으로 구성 및 치수화된다. 고속 벤추리 분리의 경우에 상기 속도는 특히 세척액을 위한 유입구들이 위치하는 벤추리 관의 수축 위치 내지 목부 위치에서 달성되어야 한다.
바람직하게는, 세척 용기 내 세척액은 알칼리 용액, 바람직하게는 수산화나트륨 용액 및/또는 바람직하게는 수성 티오황산 나트륨 용액으로서의 티오황산 나트륨의 첨가를 통해 화학적으로 조절된다. 그럼으로써 배기 가스 흐름 내에 포함된 방사능의 보존, 일차적인 측면에서는 원소 요오드의 보존의 현저한 증가가 실현된다. 이를 위해서 세척 용기에는 대응하는 유량 조절 장치들과 인젝터들이 장착되며, 이들 유량 조절 장치 및 인젝터를 통해서는 경우에 따라 또 다른 화학 약품들도 첨가될 수 있다.
또한, 세척액에는 바람직하게 특히 아민의 형태로, 세척액의 내부/그 표면에 대해 배기 가스 흐름 내에서 함께 운반되는 에어로졸의 혼입/결합을 촉진하는, 표면 반응 촉진제도 혼합된다.
세척 용기와 열 교환기-흡착식 필터 유닛 사이에서는 열 교환기 표면을 통과하기 이전에 감압 흐름 내 에어로졸 함량을 추가로 감소시키기 위해, 추가의 필터 부재들, 특히 미세 필터로서 작용하는 금속 섬유 필터 또는 카트리지 필터들이 감압 라인의 고압 섹션 내로 연결될 수 있다. 또한, 상기 유형의 필터 부재들은 구조적으로 세척 용기 내에 통합될 수 있고, 이러한 경우 바람직하게는 풀 영역의 상부에 배치된다. 상기 유형의 필터들이 (바람직한) 건조 작동을 위해 설계되는 경우에 상기 필터들의 전방에는 바람직하게 가스 흐름의 탈습을 위한 액체 분리기 또는 세퍼레이터들이 연결된다.
본원의 감압 방법의 대안적인 변형예에 따라서, 감압 흐름은 원자로, 특히 비등수형 원자로의 응축 챔버로부터 추출되며, 그리고 (외부의) 세척 용기가 중간에 배치되지 않은 조건에서, 상기 응축 챔버로부터 필터 챔버 및/또는 감압 흐름의 가열을 위한 과열 섹션을 스쳐 지나가도록 안내된다. 장치와 관련하여 다시 말하면, 감압 라인은 유입 측에서 응축 챔버에 연결된다.
이와 관련하여, 응축 챔버는 대개 기밀한 분리벽에 의해 나머지 컨테인먼트 내부 공간(이른바 압력 챔버)으로부터 분리되고 부분적으로는 액체(응축수)로 채워진 부분 공간을 의미하며, 이런 부분 공간은, 상기 액체에 잠기면서 응축관으로서도 지칭되는 오버플로(overflow) 관을 통해, 상기 나머지 컨테인먼트 내부 공간과 연결된다. 이 경우 원자로의 정상 작동 중에 오버플로 관은 액체 플러그(liquid plug)에 의해 폐쇄된다. 증기뿐 아니라 응축 불가능한 가스의 상당한 방출이 이루어지고 그에 상응하게 압력 챔버 내에 압력 형성이 이루어지는 사고 시에 가스/증기 혼합물은 상기 오버플로 관을 통해 상기 응축 챔버 내로 유입될 수 있으며, 이러한 경우 증기 성분은 대부분 응축된다. 응축되지 않은 성분들은 응축 챔버 내 수위의 상부에서 수집되고 본원에 기재된 본 발명의 변형예에 따라서 상기 수위의 상부로부터 감압 라인을 통해 감압 흐름으로서 상기 응축 챔버 및 격납 용기로부터 배출된다.
이와 관련하여, "응축 챔버" 개념은 유사한 작동 원리를 갖는 또 다른 응축 풀, 예컨대 러시아형 또는 또 다른 구조의 물-물-에너지 원자로(WWER)의 컨텐세이션 덕트 시스템(condensation duct system)을 포함할 수 있다.
상기 응축 챔버가 어느 정도는 그 자체가 감압 흐름을 위한 세척기 및 에어로졸 필터로서 작용하기 때문에, 바람직한 실시예에 따라서, 컨테인먼트의 외부에 배치되어 있는 전술한 유형의 별도의 세척 용기는 필요하지 않을 수 있다.
과열 섹션을 형성하는 재생 열 교환기와 흡착식 필터를 포함하는 필터 챔버는 우수한 열 전달을 위해 바람직하게는 5m 미만의 간격(< 5m)으로 바로 근처에 배치되거나, 또는 더욱 바람직하게는 하나의 컴포넌트 내부에 통합된다. 이런 경우에, 열 손실 및 비용을 최소화하고 최적의 과열 및 반응 조건을 보장하기 위해, 상기 조합 구성은 압력 용기의 내부에서 여러 챔버에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 앞서 언급한 본원의 감압 방법의 제1 주 변형예에 따라서, 흡착식 필터는 열 교환기 관들에 의해 이미 통합된 가스 가열부를 포함하면서 중앙 챔버를 둘러싸는 링 챔버 내에 배치된다. 상기 링 챔버는 예컨대 흡착제를 구비한 공명관 시트 시브들(perforated pipe sheet sieve)을 포함한다. 섬유 필터를 이용한 흡착 분진 보존부(retention of sorbent dust)는 흡착식 필터의 후방에 연결될 수 있다. 대체되는 방식으로, 중간에 배치되는 재생 열 교환기 부재들을 포함한 실질적으로 무압 상태인 플랫 필터 챔버 구성이 제공될 수 있다. 이런 경우에, 복수의 모듈의 조립을 통한 모듈러 구성이 가능하다. 본 경우에 흡착 유닛의 가열은 관류하기 직전에 이루어지며, 바람직하게는 필터 챔버들은 여전히 부분적으로 매체로 외부에서 가열된다.
특히 바람직한 구현예에서 감압 흐름은 적어도 부분적으로 중앙 챔버를 통해 안내되고, 상기 중앙 챔버는 필터 챔버에 의해 둘러싸이거나 이 필터 챔버에 인접하며, 비교적 강하게 압축된 감압 흐름은 고압 섹션 내에서, 중앙 챔버 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출된 열 교환기 부재들을 통해, 특히 열 교환기 관들을 통해 안내되며, 그리고 비교적 큰 부피의 감압된 감압 흐름은 과열 섹션 내에서 외부에서 열 교환기 부재들을 스쳐 지나가도록 중앙 챔버를 통해 안내된다. 다시 말하면, 흐름 방향으로 스로틀의 전방에서 고압 상태에 있는 고온의 감압 흐름(경우에 따라 단지 이 감압 흐름의 부분 흐름만)은 자체의 열의 실질적인 부분을 외부를 향해, 열 교환기 관들을 중심으로 주위로 안내되는 이미 감압된 감압 흐름으로 방출하며, 그에 따라 간접적으로는 흡착식 필터 부재들을 예열하기 위해 여전히 계속해서 외부에 위치하는 필터 챔버로도 방출한다.
장치의 관점에서 다시 말하면, 필터 챔버는 바람직하게는 중앙 챔버를 둘러싸거나 이 중앙 챔버에 인접하며, 관류 가능한 하나 이상의 열 교환기 부재는 상기 중앙 챔버 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출되며, 그리고 감압 라인 내 흐름 가이드는, 감압 흐름이 고압 섹션 내에서 열 교환기 부재들을 관통하도록 안내되고 과열 섹션 내에서는 외부에서 열 교환기 부재들을 스쳐 지나가도록 중앙 챔버를 통해 안내되는 방식으로 구성된다. 이 경우 바람직하게는 필터 챔버 유입구를 형성하는 하나 이상의 관통구가 중앙 챔버와 필터 챔버 사이에 제공된다.
특히 효과적인 열 전달을 위해서, 열 교환기 부재들은 바람직하게는, 열 교환기 관들로서 형성되었고, 바람직하게는 자체의 외부면에 일정한 간격으로 떨어져 배치되고 원주 방향으로 연장되거나 길이 방향으로 연장되는 리브들(rib) 또는 돌출부들을 구비한다. 열 교환기 관들의 내부면에도 난류를 생성하거나 와류를 형성하기 위한 대응하는 구조들 또는 내장 부품들이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 과열 섹션 내의 감압 흐름은 고압 섹션 내의 감압 흐름에 대해 역류 또는 교차 역류로 안내된다. 장치의 관점에서 다시 말하면, 예컨대 대응하는 정렬 방향을 가지면서 과열 섹션을 형성하는 열 교환기 관들은 예를 들어 실질적인 수직 관으로서, 또는 지그재그 형태로 만곡된 관으로서 중앙 챔버 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출된다.
내방사선 코팅층 또는 매끄러운 특수강 표면을 갖거나, 예컨대 연마, 전기 연마와 같이 추가 처리되는 이물질이 달라붙지 않는 매끄러운 표면으로서 가열면들을 형성함으로써, 그리고 예컨대 플로어 시스템 또는 덕트 시스템 및/또는 스프레이 시스템과 같은 응축수 분배 시스템을 열 교환기 영역 내에 통합함으로써, 지속적으로 효과적인 열 전달은 효율적으로 보조를 받는다.
훨씬 더 집중적인 예열을 위해서, 추가의 열 교환기 장치(관 또는 링 챔버)를 통해서는 고압의 감압 흐름의 부분 흐름이 감압 라인으로부터, 특히 세척 용기 이전에 추출될 수 있고, 가열을 위해 직접 흡착식 필터를 통해 안내되거나 흐름에 따라 이 흡착식 필터의 전방에 배치되는 영역 쪽으로 안내된다. 그럼으로써 특히 컨테인먼트 대기가 분명하게 과열된 상황에서, 흡착제에서 작동 온도의 추가 상승을 달성할 수 있고 유기 요오드 보존을 훨씬 더 개선시킬 수 있다.
바람직하게는, 고압 섹션 내에서 감압 흐름의 흐름 속도가 10㎧ 내지 50㎧의 범위에서 설정된다. 과열 섹션 내에서는 바람직하게 감압 흐름의 흐름 속도가 10㎧ 내지 70㎧의 범위에서 설정된다. 스로틀의 자유 흐름 횡단면은 바람직하게 고압 섹션 내 압력이 과열 섹션 내 압력의 2배 내지 5배가 되는 방식으로 조정된다. 특히 그에 따라 고압 섹션 내에 (벤추리) 세척 장치가 존재하는 경우, 상기 세척 장치에서 약 7 내지 1bar의 압력에서 이루어지는 감압 흐름의 습식 여과는 바람직하게 거의 대기 수준에 위치하는 흡착식 필터에서의 분자체 압력의 2배 내지 5배인 조건에서 실행된다.
앞서 이미 언급한 것처럼, 에어로졸을 함유하는 배기 가스는 고압 섹션 내에서 바람직하게 열 교환기 관들을 관통하도록 안내되며, 상기 열 교환기 관들은 바람직하게 덕트와 유사한 구조(중앙 챔버) 내에서 높은 가스 속도, 특히 10㎧를 상회하는(> 10㎧) 가스 속도를 생성하도록 배치된다. 원료 가스(raw gas) 측의 열 전달 부재들(리브들)은 바람직하게 1㎜를 상회하는(> 1㎜), 특히 바람직하게는 5㎜를 상회하는(> 5㎜) 이격 간격으로, 그리고 특히 대체로 수직으로 정렬되는 방식으로 형성된다. 에어로졸 가스 측에 그에 상응하게 대형화된 교환 표면이면서, 추가로 100%를 상회하는(> 100%), 특히 견고하면서도 작동 안전적인 경우에는 [막오염(fouling)되지 않은 값과 관련하여] 500%를 상회하는(> 500%) 예비 가열면을 갖는 상기 교환 표면을 선택하는 것을 통해서는, 확실한 작동이 보장될 수 있다. 또한, 본 경우에 열 교환기 유닛 내에는 목표한 바대로 에어로졸 및 요오드의 부분 여과가 이루어질 수도 있다.
열 교환기 관들을 통해 에어로졸을 함유하는 가스를 안내하는 가스 가이드는, 나관 열 교환기로서 형성된 경우에, 그리고 예컨대 10㎧ 초과(> 10㎧) 내지 50㎧ 이하까지의 특히 높은 흐름 속도가 형성된 경우에 이루어지며, 그럼으로써 관들 내에서 현저한 침전은 방지될 수 있다. 감압된 대기 측에서는 처리량 위상이 최대인 경우, 마찬가지로 10㎧ 초과(> 10㎧)에서 70㎧ 이하까지의 매우 높은 가스 속도가 설정되며, 그럼으로써 높은 열 전달 값이 달성되고 매우 콤팩트한 컴포넌트들이 실현된다.
고속 재생 열 회수는 바람직하게 역류 원리 또는 교차 역류 원리에 따라 열 교환기를 형성한 경우 리브 붙이관 교환기 또는 플레이트 열 교환기로서 실현될 수 있다. 처리량이 적은 경우에 효과적인 열 전달을 달성할 목적으로, 관들 내부/그 표면에는 난류성 및/또는 와류성 흐름 조건을 생성하기 위해, 바람직하게는 대응하는 내장 부품들 또는 구조화된 관 표면들(리브 등)이 제공된다. 본 경우에, 컨테인먼트 압력이 높고 처리량은 많을 때 매우 콤팩트한 유닛들로 0.5를 상회하는(> 0.5) 열 회수 지수를 달성할 수 있으며, 이후 상기 열 회수 지수는 컨테인먼트 압력이 낮고 처리량이 적은 경우 0.8까지로 증가될 수 있다.
바람직하게는, 열 교환기-흡착식 필터 유닛의 중앙 챔버는 바닥 영역에서 작동 중 자체 형성되는 응축수를 위한 응축수 회수 탱크와 연결된다. 예컨대 응축수 회수 탱크의 영역에서 응축수 내로 이산화 나트륨 또는 이산화 나트륨 용액(NaOH) 및/또는 티오황산 나트륨(Na2S2O3) 및/또는 과산화 칼슘(CaO2)을 분사하거나 공급하는 것을 통해, 또는 중앙 챔버 내로 분무하는 것을 통해, 추가로 재생 열 교환기의 저압 섹션 내에서 요오드 분리의 현저한 상승이 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 염소를 함유한 가스의 여과 내지 보존이 증진될 수 있다.
감압 시스템의 특히 바람직한 구현예에서는 격납 용기 내부에, 그리고 대체되거나 또는 추가되는 방식으로는 격납 용기의 외부에도, 감압 흐름의 에어로졸 거친 여과를 위한 예비 필터(건식 예비 필터)가 배치된다. 바람직하게는, 상기 예비 필터에 대해 병렬로 제어 가능한 밸브로 폐쇄될 수 있는 바이패스 라인(bypass line)이 연결되며, 그럼으로써 감압 흐름은 필요에 따라 예비 필터를 부분적으로 또는 완전하게 우회하는 조건에서 격납 용기로부터 외부에 위치하는 필터 시스템들 쪽으로 안내될 수 있게 된다.
또한, 격납 용기의 배기 시에 방사능을 많이 함유하는 가스 흐름은 예비 필터를 통해 안내될 수 있으며, 이 예비 필터에서는 예컨대 금속 드롭 센터 필터 카트리지들(drop center filter cartridge) 또는 금속 섬유 필터들을 이용하여 1㎛를 상회하는(> 1㎛) 지름[바람직하게는 90%를 상회하는(> 90%) 보존율]을 갖는 거친 에어로졸의 대폭적인 여과와 1㎛ 미만(< 1㎛)의 지름[바람직하게는 50%를 상회하는(> 50%) 보존율]을 갖는 정량적으로 작은 미세 에어로졸 성분의 부분 여과가 이루어진다. 상기 예비 여과는 바람직하게는 흡착식 필터(분자체)에서의 압력의 2배 내지 5배의 조건에서, 즉 예컨대 7 내지 1bar의 압력 범위에서 실행된다.
예비 필터에서 일어날 수 있는 압력 손실을 제한하기 위해, 특히 후방에 배치되는 (벤추리) 세척 장치가 존재하는 경우에 유입 노즐들에서, 예컨대 벤추리 노즐들에서 비교적 높은 유입 속도를 설정할 수 있도록 하기 위해, 필요에 따라 예비 필터를 우회하는 조건의 바이패스 작동이 제공된다. 바이패스의 개방은 바람직하게는, 예컨대 파열판 또는 스프링 하중식 오버플로 밸브 장치와 같은 과압 제한 장치의 통합을 통해, 자동으로, 그리고 수동적으로(passive)(다시 말하면 외부 에너지의 이용 없이) 이루어진다. 개방 메커니즘은 예컨대, 예비 필터에서 압력 손실이 0.5bar를 상회하는 값(> 0.5bar)을 초과하면 바이패스 라인이 개방되도록 설정될 수 있다. 그런 다음 재해의 초기 고농도 단계에서 바이패스 라인이 폐쇄된 조건에서 예비 필터에 의해 실현되는 상당한 양의 에어로졸을 보존 함으로써, 이후의 재해 단계에서는 바이패스 라인이 개방된 조건에서 (예비 필터 없이도) 재생 열 교환기 장치의 효과적인 작동이 가능해질 수 있다.
바람직하게는, 재생 가열을 위한 높은 온도 수준을 보장하기 위해서, 고압 섹션 내에서 경우에 따라 존재하는 예비 필터 및 재생 열 교환기에 의해 야기되는 압력 손실이 전체적으로 대기로의 방출 시까지 가용한 총 압력 손실의 30% 미만(< 30%)이 되는 방식으로 관련 플랜트 컴포넌트들이 치수화되고 감압 작동에서의 작동 파라미터들이 선택된다.
바람직한 변형 실시예에서는 추가 가열 장치, 특히 전기 가열 장치, 또는 또 다른 플랜트로부터 유출되는 공정 증기로 작동되는 가열 장치가 감압 라인 내 감압 흐름을 가열하기 위해 제공되며, 상기 추가 가열 장치는 바람직하게는 재생 열 교환기 및 과열 섹션 내 작동 조건들과 무관하게 조정 또는 조절될 수 있다. 상기 가열 장치는 예컨대 흐름 방향으로 스로틀의 후방에 배치될 수 있다. 또한, 대체되거나 추가되는 방식으로, 상기 유형의 가열 부재들은 감압 라인의 고압 섹션 내에서 흐름 방향으로 스로틀의 전방에도 배치될 수 있다. 바람직하게는, 예컨대 세척 용기(존재하는 점에 한해서) 내, 예컨대 세척액 풀 내, 또는 그 위, 예컨대 배출 구역 내, 또는 경우에 따라 존재하는 세퍼레이터/추가 필터들의 영역 내에서 배치된다.
또한, 감압 흐름의 상기 유형의 추가 가열은 사전에 감압 흐름에 의해, 또는 독립된 보조 에너지원에 의해 가열되는 제2 축열기에 의해서도 이루어질 수 있다. 또한, 상기 시설들은 시동 작동의 바이패스를 위해서도 이용될 수 있다.
추가의 유용한 변형예에서는 스로틀 장치와 과열 섹션 사이에 감압 흐름이 과열 섹션 내로 유입되기 전에 상기 감압 흐름의 추가적인 건조 및 이슬점 감소를 실현하는 가스 건조기 또는 건조 냉각기가 감압 라인 내로 연결된다. 상기 건조 냉각기의 냉각 용량은 바람직하게는 재생 열 교환기의 냉각 용량의 25% 미만(< 25%)이며, 바람직하게는 10% 미만(< 10%)이다.
그럼으로써, 컨테인먼트 압력이 이미 낮고 온도도 저온인 조건의 작동인 경우에, 달리 말하면 예컨대 시동 시에서와 같이 단지 과열 가능성이 적은 조건의 작동인 경우에, 중간에 배치되는 냉각 장치 내에서 이슬점은 주변 환경의, 또는 대응하는 열 용량을 갖는 가열될 질량으로의 열 방출 및 부분 응축에 의해 감소된다. 이후 후속하는 과열 섹션 내에서는 거의 고압 공정 온도에 가깝게 감압 흐름을 가열하는 것을 통해 결국 분명한 이슬점 범위가 보장될 수 있다.
또한, 스로틀 장치와 흡착식 필터 사이에는 (추가의) 세척 장치가 감압 라인 내로 연결될 수 있으며, 상기 세척 장치는 염소를 함유하고/함유하거나 질소를 함유하는 가스의 보존을 위해 구성되며, 그럼으로써 감압 흐름은 상기 스로틀 장치에서 감압된 이후에, 그리고 흡착식 필터를 통과하기 이전에 상기 세척 장치 내에서 그에 상응하게 정화된다.
바람직한 구현예에서는 전기 모터 구동 장치 또는 연소 엔진 구동 장치를 포함하는 배기 송풍기가 감압 라인 내로 연결되거나, 또는 필요에 따라 접속될 수 있으며, 그럼으로써 특히 감압 시스템의 장시간 작동 중에, 다시 말하면 사고 이후에 최초 존재하던 높은 컨테인먼트 내부 압력이 이미 대폭 감소되면, 감압 흐름은 "능동적으로" 격납 용기로부터 상기 배기 송풍기를 통해 흡입되어, 내부의 필터 장치들을 포함하는 감압 라인을 통해 배출된다. 달리 말하면, 배기 송풍기의 접속을 통해 필터 시스템은 장시간의 사고 후 작동 중에 능동적으로 작동되거나, 또는 결과적으로 여과되지 않은 컨테인먼트 외부 누출을 완전하게 방지하기 위해, 목표한 바대로 컨테인먼트의 부압 유지를 위해서도 이용된다.
앞서 언급한 조치들을 통해, 특히 가스 건조와 이를 통해 실현되는 이슬점 범위의 상승을 통해, 이후에는 흡착제의 거대 기공 영역뿐 아니라 미세 기공 영역에서도 흡착식 필터의 큰 내부 반응 표면이 수분을 함유한 증기에 의해 현저하게 채워지는 점이 확실하게 방지될 수 있으며, 그에 따라 표면에서 흡착을 통한 요오드 보존과, 경우에 따라서는 흡착 재료에서의 화학 흡착이 특히 효과적으로 이루어질 수 있다.
바람직한 구현예에서는 특히 대응하는 세척기 장치를 통해 고압 섹션 내에 습식 여과가 이루어지는 경우, 필터 챔버를 우회하기 위한 바이패스 라인이 감압 라인 내로 연결된다. 이 경우 바람직하게는, 상기 바이패스 라인을 관류하는 감압 흐름의 비율은 적합한 제어 수단에 의해 조정될 수 있다. 그럼으로써 감압 흐름의 (조정 가능한) 부분 흐름이 바이패스 라인을 경유하고 필터 챔버와 이 필터 챔버 내에 배치되는 요오드 흡착식 필터를 우회하면서 곧바로 대기로 송풍되는 감압 시스템의 작동 모드가 가능해진다. 압력 조절을 위해서는 바람직하게 적합한 감압 밸브가 상기 바이패스 라인 내로 연결된다.
그럼으로써 처리량이 매우 높은 경우, 예컨대 가스량은 많고 유기 요오드량은 적으며, 전방에 배치된 세척기 장치에서 초기 재해 단계에 지배적인 원소 요오드가 현저하게 분리되는 조건을 갖는 상기 초기 재해 단계에서도, 전체 방사능의 효과적인 보존이 이루어질 수 있으며, 이때 요오드 흡착식 필터가 과도할 정도로 심하게 이용되지 않아도 된다. 이러한 경우(그 사이에 현저한 유기 요오드 형성이 시작되고 가스량이 이제는 비교적 적은 조건을 갖는) 이후의 단계에서는, 바람직하게 바이패스 라인이 실질적으로, 또는 완전하게 폐쇄된 경우에 계속해서 전체 방사능의 높은 보존을 보장하기 위해, 요오드 흡착식 필터가 함께 이용되는 조건에서 완전 흐름 여과가 이루어진다.
흡착 재료들 또는 흡착제들은 바람직하게 50㎡/g를 상회하는(> 50㎡/g) 내부 표면을 가지면서 무기질 재료들로 형성된다. 그에 따라 이제는 지속적으로 작용하는 과열 방법에 의해, 수분에 민감한 (수용성인) 질산은 코팅층 또는 도펀트를 포함하는 상기 흡착 재료들의 이용 자체도 가능해진다.
예를 들어 은이 함침된 세라믹 제품들의 이용, 예컨대 실리카겔의 이용은 지속적으로 99.9%를 상회하는(> 99.9%) 매우 효율적인 요오드 분리를 달성할 수 있게 한다. 분자체는 예컨대 제올라이트를 기반으로 하거나, 바람직하게는 무기질인 또 다른 기질로 제조될 수 있으며, 요오드 발생 시에 반응하여 예컨대 요오드화 은으로 변환되는 질산은(AgNO3)으로 코팅되거나 도핑될 수 있다. 그러나 이와 같은 상황은 모든 작동 단계에서 감압 흐름의 충분한 과열이 보장될 수 있을 때에만 바람직하다. 본 경우에서 바람직하게는 오염된 가스, 예컨대 산화 질소를 함유하는 가스 등에서 유기 요오드 보존이 매우 효과적으로 이루어질 수 있다.
더욱 견고한 필터 재료로서는, 예컨대 이온 교환에 의해 은 양이온 및/또는 중금속 양이온들 내부에 3차원 결정 격자 내에 매입된 인조 제올라이트가 이용될 수 있다. 또한, 바람직하게는 개방 구조를 가지면서 결합제가 없는 제올라이트들의 조합물들도 가능하다. 상기와 같이, 예를 들어 파우자사이트(Faujasite) 구조의 구조 유형의 결합제 없는 분자체는 예컨대 200℃를 상회하는(> 200℃) 강하게 과열된 증기 대기에서도, 그리고 단기간의 수증기 흡착 조건(습식 작동)에서도 여전히 더욱 안정적으로 작동한다. 다시 말해 단기간의 습식 작동은 예컨대 은으로 도핑된 상기 제올라이트의 파괴를 초래하지 않는다. 마찬가지로 적은 알칼리 용액 유입도 허용될 수 있다. 또한, 흡습(moisture adsorption)을 통해서는 (추가의) 단기간의 가스 과열도 달성된다.
특히 바람직하게 흡착식 필터는 비수용성 도펀트, 특히 은 도펀트를 함유하는 제올라이트와 수용성 도펀트, 예컨대 질산은 도펀트를 함유하는 무기질 흡착 재료들의 혼합물로서 제올라이트를 기반으로 하는 흡착 재료를 포함한다. 본 경우에 바람직하게는 짧은 습식 단계에서도 제올라이트에서만, 또는 어느 경우에서든 일차로 제올라이트에서 수증기 흡착이 이루어지며, 일시적으로 발생하는 흡착열의 방출은 공정을 촉진하며, 그럼으로써 이후 예컨대 질산은과 같은 수용성 물질들의 용해가 확실하게 방지될 수 있다. 예컨대 은 도펀트를 함유하는 제올라이트뿐 아니라 질산은 도펀트를 함유하는 분자체의 혼합물로서, 그리고/또는 공동의 기질 상에 결합되는 상기 조합물은 이중의 분리 메커니즘을 통해 매우 효율적이면서 작동 안전적인 것으로 입증된다.
또한, 특히 효과적이고 경제적인 요오드 보존을 위해 적합한 흡착 재료들로서는, 경우에 따라 추가의 도펀트를 함유하는 조건에서, 포스파젠 분자, 포스파젠 제올라이트, 특히 시클로 트리포스파젠 제올라이트, 채널형 결정(channel type crystal)을 이용할 수 있다.
바람직한 구현예에서는 필터 챔버가 요오드 흡착식 필터 외에도, 예컨대 염소를 함유하고/함유하거나 질소를 함유하는 가스 및/또는 오일을 함유하는 화합물을 보존하기 위한 추가의 필터 장치들과 보존 장치들도 포함할 수 있다. 이를 위해 예컨대 샌드 베드 필터가 제공될 수 있을 뿐 아니라, 경우에 따라서는 적합한 화학 약품의 분무 또는 공급이 제공될 수도 있다.
본 경우에 추가로 소정의 작동 단계에서 전술한 제올라이트에 수증기를 목표한 바대로 부분적으로 흡착하는 것[흡착에 의해 예컨대 2 미만(< 2)의 중량 퍼센트만큼 습기의 상승]을 통해 추가의 단기간의 가스 과열이 달성될 수 있으며, 그에 따라 목표하는 지속적인 유기 요오드 보존이 보장될 수 있다. 이는 특히 시동 작동 중에 관심의 대상이 된다(이른바 시동 흡착). 또한, 습기 발생 시 온도를 제한하기 위해서, 상기 흡착제의 촉매 활동의 목표하는 제한이 예를 들어 (예컨대 은 및/또는 중금속 양이온을 포함하는) 확산층 또는 혼합 도펀트를 통해, 그리고 경우에 따라서는 비촉매 첨가제에 의해 실행될 수 있다.
이미 앞서 계속하여 예시한 것처럼, 바람직하게는 (여전히 비교적 낮은 작동 온도에서) 감압 시스템의 시동 작동 중에 흡착식 필터 내에서 적어도 부분적인 증기 흡착이 허용되며, 흡착열은 감압 흐름 및 상기 흡착식 필터의 과열을 위해 이용된다. 그러나 이러한 상황은 상기 흡착식 필터가 충분히 습기에 민감하지 않을 때에만, 다시 말하면 예컨대 비용해성 도펀트를 함유하여 제올라이트를 기반으로 구성되는 경우에만 적합하다.
고압 섹션 내에서 감압 흐름을 습식 여과하기 위한 세척 용기가 제공되는 것을 기반으로 구성되는 본원의 감압 방법의 제2 주 변형예에서는, 세척액이 상기 세척 용기로부터 유출되어 상기 순환 라인을 통해 안내되며, 순환 라인은 적어도 부분 섹션에서 필터 챔버와 열적으로 접촉하면서 순환하는 세척액의 열 전달을 통해 상기 필터 챔버를 가열한다. 장치의 관점에서 다시 말하면, 세척 용기에는 세척액을 순환시키기 위한 순환 라인이 연결되고, 상기 순환 라인은 필터 챔버를 스쳐 지나가도록 안내되면서 상기 필터 챔버와 열적으로 접촉하며, 그럼으로써 순환하는 세척액에서 상기 필터 챔버로 열 전달이 이루어지게 된다.
상기 내용은 감압 라인의 고압 섹션 내에서 배기 가스 흐름에 의해 함께 운반되는 열량이 세척 용기 내에서 대부분 세척액으로 전달되며, 이러한 경우 상기 세척액은 필터 챔버를 관통하도록, 또는 이 필터 챔버를 스쳐 지나가도록 순환하며, 상기 필터 챔버에서 흡착식 필터를 포함하는 필터 챔버를 가열하고/가열하거나 스로틀에 의해 감압된 감압 흐름이 상기 흡착식 필터 내로 유입되기 직전에 상기 감압 흐름을 과열하기 위한 새로운 열 전달이 이루어지는 것을 의미한다.
특히 바람직하게는, 스로틀에 의해 감압된 감압 흐름이 과열 섹션 내에서 순환 라인과 열적으로 접촉하면서 순환하는 세척액의 열 전달을 통해 가열된다. 이를 위해 감압 라인의 과열 섹션은 열 교환기 표면들을 통해 상기 순환 라인에 열적으로 결합되며, 그럼으로써 상기 열 교환기 표면들에서 순환하는 세척액으로부터 감압 흐름으로 열 전달이 이루어지게 된다.
바람직한 구현예에서는 순환 라인을 통한 세척액의 흐름은 세척 용기 내에서 감압 흐름으로부터 세척액으로 전달되는 펄스에 의해 구동된다. 이를 위해 유입 노즐들 중 하나 이상의 유입 노즐이 적합하게 정렬되어 예컨대 순환 라인의 유입구로 향해 있으며, 그럼으로써 상기 유입구를 관류하는 감압 흐름의 펄스이면서 세척액으로 전달되는 상기 펄스는 상기 순환 라인을 통한 세척액의 순환을 구동하게 된다. 그러나 대체되거나 추가되는 방식으로, 순환 흐름을 구동하거나 보조하기 위해 대응하는 모터 구동식 펌프들도 제공될 수 있다.
바람직하게는, 순환 라인은 세척 용기 내로 통하는 세척액 유입구와 세척액 유입구와 관련하여 더욱 높게 위치하면서 마찬가지로 세척 용기 내로 통하는 세척액 유출구를 포함한다. 이와 같은 방식으로, 세척 용기에서 추출되는 세척액은 순환 라인을 관류한 이후에 측지학적 측면에서 더욱 높은 위치에서 상기 세척 용기로 다시 공급된다.
바람직하게는, 세척액은 감압 흐름 기포의 함량이 특히 높은 위치에서, 다시 말하면 예컨대 유입 노즐들의 배출 영역에서 세척 용기로부터 추출된다.
바람직한 구현예에서는 필터 챔버를 둘러싸거나 이 필터 챔버에 인접하는 중앙 챔버가 제공되며, 순환하는 세척액은 상기 중앙 챔버 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 내로 돌출되는 열 교환기 부재들을 통해, 특히 열 교환기 관들을 통해 안내되며, 그리고 감압 흐름은 과열 섹션 내에서 외부에서 상기 열 교환기 부재들을 스쳐 지나가도록 상기 중앙 챔버를 통해 안내된다. 다시 말하면, 열 교환기 관들을 관류하는 세척액은 자체의 열 함량의 대부분을 외부에서 관들을 스쳐 지나가도록 흐르는 저압의 감압 흐름으로 방출하며, 이때 상기 저압의 감압 흐름은 필터 챔버 내로 유입되기 이전에 과열된다. 또한, 상기와 같은 방식으로 과열된 저압의 감압 흐름은 필터 챔버로 유입되기 이전에 자체 열 함량의 더욱 적은 부분을 계속하여 외부에 위치하는 필터 챔버로 방출하며, 그럼으로써 상기 필터 챔버도 어느 정도까지 예열된다.
또한, 바람직하게는 저압의 감압 흐름이 중앙 챔버 내에서 열 교환기 부재들을 관류하는 세척액에 대해 역류 또는 교차 역류로 안내된다.
또한, 바람직하게는 감압 흐름이 상부에서 하부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 중앙 챔버를 관류하고, 세척액은 하부에서 상부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 열 교환기 부재들을 관류한다.
바람직하게는 순환 라인 내에서 세척액의 흐름 속도는 1㎧를 상회하여, 바람직하게는 3㎧를 상회하여 설정되며, 그럼으로써 세척액으로부터의 침전은 대부분 방지될 수 있고, 특히 효과적인 열 전달이 달성된다.
달리 말하면, 열 전달 매체로서 이용되는 세척액은 고속 배기 가스 유입구의 펄스에 의해 구동된다. 본 경우에 상기 세척액은 배기 가스 유입구의 근처에서 세척 용기로부터 추출되어 열 교환기-흡착식 필터 유닛의 열 교환기 내 관들을 통과하고 이어서 다시 상기 세척 용기의 풀 내로 공급된다. 바로 배기 가스를 더욱 많이 함유하는 액체 혼합물(기포 함유)을 목표한 바대로 추출하고 열 교환기 장치를 통한 기울기로 안내하는 것을 통해서, 세척 용기의 풀 내 (기포가 없는) 세척액의 밀도에 비해 더욱 낮은 밀도로 인해, 특히 측지학적 측면에서 재유입이 더욱 높게 이루어질 때, 구동은 더욱 강화된다. 공기 및 증기 기포를 함유하는 최고온의 세척기 구역에서의 추출을 통해, 그리고 열 전달 중에 증기 기포의 응축을 통해 온도 수준은 여전히 증가되며, 열 교환 시 온도 차이율은 계속하여 최소화될 수 있다. 상기 세척 용기 내로의 재순환은 바람직하게는 침전 구역의 상부에서 이루어진다.
여전히 주지할 사항으로는 흡착식 필터에서의 필터 재료 및 온도 비율에 대해서, 배기 가스를 안내하는 라인들 내 압력 비율 및 흐름 속도에 대해서, 세척 용기와 이 세척 용기 내에 배치되는 유입 노즐들의 구성에 대해서, 그리고 선택에 따라 제공되는 컴포넌트들, 가스 건조기, 송풍기, 추가 필터 등에 대해서 본원의 감압 방법/감압 장치의 제1 주 변형예와 관련하여 앞서 계속하여 언급한 실시예들이 즉각적으로 제2 주 변형예에도 해당되며, 그에 따라 제2 주 변형예에서 개별적으로 반복하지 않아도 된다.
또한, 본원의 감압 방법 및 대응하는 감압 장치의 제1 및 제2 주 변형예는 서로 조합될 수 있고, 더욱 정확하게 말하면 특히 과열 섹션 내에서 감압된 감압 흐름 및/또는 흡착식 필터를 포함하는 필터 챔버의 가열은 고압 섹션 내 감압 흐름에 의해 직접적으로 이루어질 뿐 아니라("건식"), 세척액에 의해서는 간접적으로도 이루어진다("액상/습식"). 예컨대 구성은, 가열이 적어도 소정의 작동 상황들에서 두 방식(즉, "건식" 및 "액상")으로 동시에 이루어지지만, 다른 작동 상황에서는 예를 들어 세척 용기 내 세척액의 충전 상태에 따라서, 두 방식 중 한가지 방식으로만 이루어지도록 이루어질 수 있다. 개념의 개선예에서는 능동적으로, 그리고 목표 지향 방식으로 일측 모드에서 타측 모드로 전환하기 위한 수단들이 제공된다.
다양한 가열 개념의 바로 앞서 언급한 조합에서, 그러나 또 다른 경우에서도 세척 용기와 열 교환기-흡착식 필터 유닛, 경우에 따라서는 상기 열 교환기-흡착식 필터 유닛의 부재들만이, 예컨대 열 교환기만이 구조적으로 공동의 컴포넌트로 결합되거나 통합될 수 있다. 본 경우에 대한 실례는 도들에 대한 상세한 설명 내용에서 설명된다.
장치와 관련하여 서두에 언급한 목적은 청구항 제20항의 특징들을 포함하는 감압 시스템에 의해 달성된다.
그러므로 본 발명에 따라서는, 감압 라인이 스로틀 장치와 필터 챔버 유입구 사이에 과열 섹션을 포함하고, 이 과열 섹션은 열 교환기 표면들을 통해 고압 섹션에 열적으로 결합되며, 상기 열 교환기 표면들은 설계 사고 조건에서 설정되는 감압 흐름이 과열 섹션 내에서 이 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 내지 50℃만큼 높은 온도로 가열되는 방식으로 치수화된다.
본원의 감압 장치의 추가의 바람직한 구현예들은 이미 앞서 계속해서 설명했거나 말뜻(語意)에 따라 대응하는 공정 단계들의 설명 내용을 기초로 한다.
본 발명에 의해 달성되는 장점들은 흡착제 내에서 감압 흐름이 요오드 흡착식 필터 내로 유입되기 이전에 상기 감압 흐름의 목표하는 과열에 의해서, 거대 기공 영역뿐 아니라 미세 기공 영역에서 반응 표면들이 수증기로 현저하게 채워지고 모세관 응축에 의해 차단되는 점이 확실하게 방지된다는 점에 있다. 또한, 고압 영역으로부터의 열 회수를 이용한 과열 과정의 수동 재생 구성을 통해서는, 본원의 감압 방법은 완전하게 전력 고장("station blackout")인 경우에도 감압할 원자력 발전소에서 이용될 수 있다. 또한, 예컨대 120℃를 상회하여(> 120℃) 170℃까지, 그리고 그 이상의 온도 수준에서, 10℃를 상회하는(> 10℃), 바람직하게는 20℃를 상회하는(> 20℃) 확연히 높은 가스 과열에 의해(감압 과정의 초기 단계에서 처리량 및 가스 과열이 높은 경우), 요오드 흡착 필터 내 반응 속도의 상당한 상승이 이루어진다. 이제는 제한 없이 이용할 수 있으면서 매우 넓은 내부 반응 표면에 의해, 그리고 향상된 확산에 의해, 97%를 상회하는(> 97%), 바람직하게는 99%를 상회하는(> 99%) 보존율로 유기 요오드 화합물에 대해서도 수동적이면서 매우 효과적인 요오드 흡착 여과를 달성할 수 있다. 상기 요오드 흡착식 필터로부터의 요오드의 재현탁(재방출)은 요오드의 화학 결합에 의해, 그리고 요오드 흡착식 필터의 지속적인 가열에 의해 대부분 방지될 수 있다.
따라서, 경우에 따라 추가의 필터 장치들, 특히 금속 예비 필터 및/또는 샌드 베드 또는 그레블 베드(gravel bed) 기반의 건식 필터와 결부하여, 고압 영역에서 감압 흐름의 매우 효과적인 습식 여과를 통해서, 최초로 99%를 상회하여(> 99%) 최대 99.9%까지 유기 요오드를 보존하는 조건에서 (컨테인먼트 내 궁극적인 압력 제한을 위해) 손상 상태에서 컨테인먼트 내에서 발생하는 활성 가스 또는 증기를 여과하여 주변 환경으로 방출하는 점이 가능해진다. 이 경우 여러 날에 걸쳐 배기 작동이 이루어지더라도, 공기로 운반되는 여타의 방사능 및 에어로졸은 필터 시스템 내에서 확실하게 봉쇄된다.
본 발명의 다수의 실시예는 하기에서 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다. 도면들에는 각각 매우 단순화되고 개략화된 하기의 도들이 도시되어 있다.
도 1은 원자력 발전소를 위한 본 발명에 따르는 감압 시스템의 본질적인 컴포넌트들을 도시한 기본 회로도이다.
도 2는 도 1에 따르는 감압 시스템의 조합된 재생 열 교환기 유닛 및 흡착식 필터 유닛을 도시한 종단면도이다.
도 3은 도 2에 따르면서 서로 나란하게 설치되어 있는 복수의 재생 열 교환기 유닛 및 흡착식 필터 유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 따르는 감압 시스템의 대안적인 변형예를 도시한 회로도이다.
도 5는 통합된 세척 용기를 포함하고 도 2에 따라 조합된 재생 열 교환기 유닛 및 흡착식 필터 유닛의 대안적인 변형예를 도시한 종단면도이다.
동일하거나 동일하게 기능하는 부재들은 모든 도에서 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1에 발췌되어 도시되어 있는 원자력 발전소(2)는 육중한 철근 콘크리트 벽부를 구비하고 컨테인먼트로서도 지칭되는 외부 격납 용기(4)를 포함한다. 격납 용기(4)는 내부 공간(6)을 둘러싼다. 내부 공간(6)에는 예컨대 원자로 노심을 포함하는 원자로 압력 용기와 같은 원자력 발전소(2)의 본질적인 핵 컴포넌트들뿐 아니라 추가의 핵 플랜트 컴포넌트들 및 비핵 플랜트 컴포넌트들이 배치된다(미도시). 상기 격납 용기(4)의 철근 콘크리트 벽부는 자체의 내측면이 강철 셸(steel shell)로 라이닝(linig) 처리된다. 격납 용기(4)는 외부 환경에 대한 내부 공간(6)의 밀봉 밀폐부를 형성하고, 방사능으로 오염된 가스나 증기를 방출하는 발생하지 않을 것 같은 사고 시에, 상기 내부 공간(6) 내에서 상기 가스나 증기의 보존 및 봉입을 실현한다.
이를 위해 격납 용기(4)는 예를 들어 손상 상태에서 대량의 증기 방출과 함께 발생할 수도 있는, 내부 공간(6) 내의 예컨대 3 내지 8bar의 비교적 높은 내부 압력에도 견디면서, 그와 동시에 더욱 오랜 기간에 걸쳐서 기밀하게 유지되도록 설계된다. 그럼에도 불구하고 원자로 안전성을 추가로 높이기 위해, 그리고 사고 이후에 내부 공간(6)에 다시 접근할 수 있도록 하기 위해 감압 시스템(8)이 제공되며, 이 감압 시스템에 의해서는 상기 내부 공간(6) 내 포함된 가스 및 증기가 여과되고 정화되며, 실질적으로 방사능이 없는 상태로 주변 환경으로 송풍될 수 있게 하며, 그럼으로써 상기 내부 공간(6) 내 제어되는 감압이 가능해지게 된다. 대응하는 과정은 배기(venting)로서도 지칭된다.
본원에서 감압 시스템(8)은 배기 가스 내 포함된 방사능 담체들, 특히 원소 요오드와 낮은 탄소 수를 가지면서 요오드를 함유하는 유기 화합물(이른바 유기 요오드)의 특히 효과적이고 에너지 측면에서 바람직한 보존을 위해 설계된다. 이를 위해 감압 시스템(8)은 격납 용기(4)의 유출구(10) 또는 덕트에 연결되는 감압 라인(12)을 포함하며, 이 감압 라인 내로는 연이어서 특히 세척 용기(14)와 추가로 흐름 방향으로 후방에서 필터 챔버(16) 내에 배치되는 흡착식 필터(18), 즉 요오드 흡착식 필터가 연결된다. 이어서 흐름 방향으로 후방에서는 여과된 감압 흐름이 연도(20) 또는 굴뚝, 일반적으로 송풍구를 통해 주변의 대기로 송풍된다. 상기 감압 흐름의 흐름 방향은 각각 화살표로 도시되어 있다.
도 1에서 알 수 있듯이, 감압 라인(12)은 또한 격납 용기(4)의 내부에 위치하는 내부 라인 섹션(22)을 포함할 수 있고, 이 내부 라인 섹션 내로는 선택에 따라 거친 에어로졸의 봉쇄를 위한 예비 필터(24), 특히 금속 예비 필터가 연결된다. 상기 예비 필터(24)의 필요에 따른 우회를 위해, 이 예비 필터에 대해 병렬 연결되는 바이패스 라인(26)이 제공되며, 이 바이패스 라인은 제어 밸브(28)에 의해 필요에 따라 개방되거나 폐쇄된다.
감압 라인(12) 내로 연결되고 원자력 발전소(2)의 정상 작동 중에는 폐쇄되는 하나 이상의 차단 밸브(30)는 도 1에서 알 수 있듯이 격납 용기(4)의 외부에 배치될 수 있으며, 대체되거나 추가되는 방식에 따라서는 격납 용기(4)의 내부에도 배치될 수 있다. 내부 공간(6) 내에서 압력 상승이 이루어지는 사고 시에 감압 과정을 유도하기 위해서, 각각의 차단 밸브(30)가 개방되는데, 이러한 상황은 바람직하게 자동으로, 그리고 외부 에너지의 이용 없이, 예컨대 압력에 따르는 트리핑 장치(tripping device)에 의해 이루어진다.
흡착식 필터(18)에서 여과 목적과 관련하여 가능한 한 최적의 작동 조건을 설정하기 위해 일련의 기술적 조치들이 제공된다.
한편으로, 비교적 높은 압력 상태에 있으면서 격납 용기(4)의 내부 공간(6)으로부터 유출되는 감압 흐름(배기 가스 흐름)은 세척 용기(14) 내에서 세척액(32)을 통해 안내되며, 그럼으로써 정화되는데, 특히 감압 흐름에서 거친 에어로졸이 제거된다.
이를 위해 세척액(32)은 감압 시스템(8)의 준비 상태에서 세척 용기(14) 내에 최저 충전 수위(34)로 제공되어 있다. 세척액(32)의 화학적 조건 조절을 위해, 특히 필터 특성 및 보존 특성을 향상시키기 위해, 본원에서는 개략적으로만 도시된 유량 조절 장치(36)를 통해, 세척액(32) 내로 적합한 시약, 예컨대 티오황산 나트륨 용액의 공급이 이루어질 수 있다.
배기 작동 중에, 말하자면 감압의 경우에, 감압 흐름은 감압 라인(12)의 라인 섹션(38)을 통해 세척 용기(14) 내로 안내되고 이 세척 용기 내에서는 분배 부재(40)를 통해, 그리고 이어서 흐름에 따라 병렬 연결된 복수의 유입 노즐(42)을 통해 유출된다. 상기 유입 노즐들(42)은 세척 용기(14)의 이른바 세척액 풀(44), 짧게 풀(Pool) 내에서 최저 충전 수위(34)의 하부에 위치되며, 본원에서는 벤추리 노즐로서 구성된다. 이를 위해 각각의 유입 노즐(42)은 일부 영역에서 수축되는 벤추리 관(46)을 포함하며, 목부로서도 지칭되는 수축 위치에는 주변의 세척액(32)을 위한 링 슬롯 피더(ring slot feeder)(미도시)가 제공된다. 그에 따라 배기 작동 중에 상기 벤추리 관(46)을 관류하는 감압 흐름은 목부에서 유입되는 세척액(32)과 함께 휩쓸려 간다. 그러므로 상부 방향으로 향해 있는 상기 유입 노즐들(42)의 유출 개구부들(48)로부터는 내부에서 서로 혼합된 세척액-배기 가스 혼합물이 배출되며, 배기 가스 흐름 내에 함유된 오염물 및 에어로졸은 대부분 세척액(32) 내에 침전된다.
세척액 풀(44)의 상부에 위치하는 배출 구역(50)에서는 세척액-배기 가스 혼합물의 액상 성분들 및 기상 성분들이 중력에 따라 다시 분리된다. 경우에 따라 배기 가스 흐름으로부터 응축수만큼 증가되고 에어로졸 및 오염물(입자, 용해성 가스)로 농후해진 세척액(32)은 세척액 풀(44) 내에서 다시 아래 방향으로 가라앉는다. 여분의 세척액(32) 또는 응축수는 필요에 따라 세척 용기(14)의 바닥부에 연결되고 차단 밸브(52)를 구비한 액체 배출 라인(54)을 통해 배출되며, 그럼으로써 상기 세척 용기(14) 내 수위는 사전 결정된 최고 충전 수위(56)를 초과하지 않게 된다. 세척 과정을 통해 정화되고 또한 높은 압력 상태에 있는 배기 가스는 [이 배기 가스가 배출 구역(50)의 상부에, 그리고 최고 충전 수위(56)의 상부에 배치된 액체 분리기(58)와 경우에 따라 추가의 필터 부재들(60)을 횡단한 이후에] 세척 용기(14)로부터 유출 개구부(62)를 통해 상부 방향으로 유출되고, 후속하는 감압 라인(12)의 라인 섹션(64) 내로 유입된다.
다른 한편으로, 흡착식 필터(18)를 포함하는 필터 챔버(16)는, 감압 작동 중에 대응하는 열 교환기 표면들(66, 68)을 경유하여, 앞서 세척 용기(14) 내에서 정화되고 여전히 대략 (최소한 크기의 관점에서) 격납 용기(4)의 내부 공간(6) 내에서 압력 수준에 위치하고 비교적 고온이면서 라인 섹션(64)으로부터 유출되는 감압 흐름에 의해 직접 예열된다. 감압 라인(12)의 고압 섹션(70) 내에서의 상기와 같은 열 방출 및 열 전달 이후에 비로소, 감압 흐름은 이어서 흐름 방향으로 후방에 위치하는 스로틀 밸브, 짧게는 스로틀(72) 내에서 대체로 (최소한 크기의 관점에서) 주변 압력으로 감압되고, 이때 건조된다. 흐름 방향으로 스로틀(72)의 전방에 위치하는 감압 라인(12)의 부분은 고압 섹션(70)을 형성하고, 흐름 방향으로 그 후방에 위치하는 감압 라인의 부분은 저압 섹션(74)을 형성한다.
스로틀(72)에 의한 팽창 건조에 이어서, 감압 흐름은 대응하는 응축수 분리기 및 응축수 회수 탱크(78)를 포함하는 (선택에 따르는) 추가의 가스 건조기(76)를 통해 안내된다. 이어서 흐름 방향으로 후방에서는 감압 흐름이 감압 라인(12)의 저압 섹션(74) 내에서, 과열 섹션(80)의 대응하는 열 교환기 표면들(68)에서 고압 섹션(70) 내 가스 흐름으로부터 저압 섹션(74) 내 가스 흐름으로 열 전달이 이루어지는 방식으로 고압 섹션(70)을 스쳐 지나가도록 안내된다. 그럼으로써 실현되는 과열 이후에 비로소 감압된 감압 흐름은 흡착식 필터(18)를 포함하는 필터 챔버(16)를 통해 안내된다.
다시 말해 고압 섹션(70) 내에서 아직 감압되지 않은 감압 흐름 내에 포함된 열 에너지는 두 가지 방식으로 이용된다. 요컨대 한편으로 열 교환기 표면들(66, 68)을 통해 내부에 배치되는 흡착식 필터(18)를 포함하는 필터 챔버(16)의 가열이 이루어진다. 다른 한편으로는 열 교환기 표면들(68)을 통해 필터 챔버(16) 내로 유입되기 직전에 감압된 감압 흐름의 과열이 이루어진다. 이 경우, 흐름을 안내하고 열을 전도하는 컴포넌트들의 적합한 치수화 및 설계를 통해, 그리고 경우에 따라서는 스로틀(72)의 스로틀 횡단면 및 추가의 작동 파라미터들의 적합한 조정을 통해, 감압 흐름이 과열 섹션(80) 내에서, 다시 말해 필터 챔버(16) 내로 유입되기 직전에 상기 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상 높은 온도로 가열되고, 감압 시스템(8)의 전부하 작동 중에는 심지어 20℃ 이상 높은 온도로 가열된다. 상기 두 조치의 조합을 통해서는 흡착식 필터(18)의 효율성 저하 또는 심지어 지속적인 파괴를 초래할 수도 있는 필터 챔버(16) 내 감압 흐름의 응축이 확실하게 방지된다.
도 2에는 열 교환기 표면들(66 및 68)을 포함하는 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)의 구체적인 형성예가 다소 더 상세하게 도시되어 있다. 필터 챔버(16)는 예컨대 원통형이거나 장방형인 중앙 챔버(84)를 환형으로 그리고 특히 동축으로 둘러싸는 링 챔버로서 형성된다. 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)의 종축은 수직으로 정렬된다. 필터 챔버(16) 및 중앙 챔버(84)는 열 전도성이 우수한 분리 벽부(86)에 의해서 (적어도 하부 영역에서) 기밀하게 서로 분리된다. 필터 챔버(16)는 자체적으로, 자체 내부에 환형으로 배치되는 필터 부재들(88)에 의해, 내부에 위치하면서 안쪽 방향으로는 분리 벽부(86)에 의해 범위 한정되는 유입 공간(90)과 외부에 위치하는 유출 공간(92)으로 분리된다. 또한, 링 챔버 구조에 대체되는 방식으로 단순한 상자 구조도 제공될 수 있으며, 예컨대 장방형 중앙 챔버(84)에는 일측 방향으로 반듯한 분리 벽부(86)에 의해 분리되는 장방형 필터 챔버(16)가 연결된다. 물론 중앙 챔버(84)에는 서로 분리되는 복수의 필터 챔버(16)가 할당될 수 있으며, 그에 따라 상기 필터 챔버들은 저압 섹션(74) 내에서 감압된 감압 흐름과 관련하여 흐름에 따라 병렬 연결된다.
감압 흐름의 흐름 방향에서 볼 때 세척 용기(14)로부터 이격되는 감압 라인(12)의 라인 섹션(64)은 흐름에 따라 병렬 연결되고 자체의 외부면과 경우에 따라서는 자체의 내부면에 리브들(96)을 구비한 열 교환기 관들(98)[말단 영역들에서 열 교환기 관들(98)은 반투시도로 도시되어 있고, 두 말단 영역 사이에서는 단선으로서만 표시되어 있다]에 의해, 중앙 챔버(84)의 내부 공간(94) 내에 배치되는 시스템과 연결된다. 이를 위해 감압 라인(12)은 라인 섹션(64)의 말단에서, 중앙 챔버(84)의 덮개 하우징(100) 내에 배치되고 자체 외측면에서는 기밀하게 폐쇄된 하우징 관통구(102)를 통해서 중앙 챔버(84) 내로 안내되며, 경우에 따라서는 분기 부재(104)를 통해 열 교환기 관들(98)과 연결된다. 또한, 대체되는 방식으로, 플레이트 열 교환기나 또 다른 열 교환기 부재들도 제공될 수 있다. 열 교환기 관들(98)은 중앙 챔버(84)의 내부 공간(94) 내에서 곡류 형태로 상부에서 하부 방향으로 바닥 영역(106) 내로까지 이어지며, 이 바닥 영역에서 열 교환기 관들은 콜렉터(108) 내에서 다시 연결된다. 콜렉터(108)에는 흐름 방향으로 후방측에서 중앙 챔버 하우징(112)의 추가의 하우징 관통구(110)를 관통하여 안내되는 관 라인(114)이 연결되고, 이 관 라인은 스로틀(72)로 이어지는 감압 라인(12)의 라인 섹션(116) 내로 통한다.
스로틀(72)로부터 이격되는 감압 라인(12)의 라인 섹션(118)은 선택에 따라 제공되는 가스 건조기(76) 뒤에 중앙 챔버(84) 내로 다시 이어진다. 그러므로 상기 중앙 챔버(84)는 바닥 영역(106)에서 중앙 챔버 유입구(120)를 포함하며, 이 중앙 챔버 유입구에는 스로틀(72)로부터, 또는 가스 건조기(76)로부터 유출되는 라인 섹션(118)이 연결된다(도 1도 참조). 덮개 하우징(100)의 근처에서 중앙 챔버(84)의 상단부에는 분리 벽부(86)를 관통하는 복수의 관통 개구부(122)가 제공되며, 이들 관통 개구부는 상기 중앙 챔버(84)의 내부 공간(94)으로부터 필터 챔버(16)의 유입 공간(90) 내로 이어지며, 그에 따라 함께 필터 챔버 유입구(124)를 형성한다. 흐름 방향으로 필터 부재들(88)의 후방에서 필터 챔버 하우징(126)의 외측면에, 예컨대 필터 챔버 하우징의 바닥 영역에, 또는 또 다른 위치에 배치되는 필터 챔버 유출구(128)를 통해서는 필터 챔버(16)의 유출 공간(92)이 연도(20)로 이어지는 감압 라인(12)의 라인 섹션(130)과 연결된다(도 2에서는 대응하는 라인 포트들을 구비하여 흐름에 따라 병렬 연결된 2개의 유출 개구부가 제공되며, 이들 유출 개구부는 이어서 흐름 방향으로 후방에서 도시되지 않은 방식으로 다시 연결될 수 있다).
이처럼 라인 섹션(64) 내에서 세척 용기(14)로부터 유출되고 높은 압력 상태에 있는 비교적 고온의 감압 흐름은 하우징 관통구(102)를 통해 중앙 챔버(84) 내로 안내되고, 실질적으로 수직으로 상부에서 하부 방향으로 향하는 주 흐름 방향을 가지면서 상기 중앙 챔버 내에 배치되는 열 교환기 관들(98)을 관류한다. 이어서 배기 가스는 라인 섹션(116)을 경유하여 스로틀(72)로 안내되고, 팽창을 통해 건조되며, 그런 후에 가스 건조기(76)를 통해 안내된다. 라인 섹션(118)을 통해서는 감압된 가스 흐름이 다시 중앙 챔버(84) 내로 유입된다. 상기 가스 흐름은 종국에 필터 챔버 유입구(124)의 관통 개구부들(122)을 통해 필터 챔버(16) 내로 유입되어 필터 챔버에서 목표하는 유기 요오드 여과 및 보존이 이루어질 수 있도록 하기 위해, 열 교환기 관들(98) 내 고압의 감압 흐름에 대해 역류 또는 교차 역류로 실질적으로 하부에서 상부 방향으로 상기 열 교환기 관들(98)을 스쳐 지나가도록 안내된다.
열 교환기 관들(98)을 관류할 때, 이 열 교환기 관들(98) 내의 고온 고압의 감압 흐름으로부터 주변에서 역류로 상기 열 교환기 관들(98)을 스쳐 지나가도록 안내되면서 스로틀(72)을 통해 감압 및 건조된 저압의 감압 흐름으로 열 전달이 이루어진다. 그에 따라 열 교환기 관들(98)의 관 벽부들은 중앙 챔버(84)의 내부 공간(94)에 의해 형성되는 과열 섹션(80)의 열 교환기 표면들(68)을 형성하며, 상기 과열 섹션 내에서는 앞서 이미 기술된 감압된 감압 흐름의 과열이 이루어지며, 상기 감압된 감압 흐름은 과열된 상태로 관통 개구부들(122)에 의해 형성된 필터 챔버 유입구(124)를 통해 필터 챔버(16)의 유입 공간(90)으로 유입되기 전에, 이어서 필터 부재들(88)을 관류하며, 종국에는 유출 공간(92), 필터 챔버 유출구(128) 및 라인 섹션(130)을 통해 여과되면서 연도(20)에 도달하게 된다. 그와 동시에 (통상적으로 더욱 좁은 범위에서) 열 교환기 표면들(66)로서 작용하면서 열 전도성이 우수한 분리 벽부들(86)을 통해서는 상기 유형으로 가열된 저압의 감압 흐름으로부터 필터 챔버(16)로 열 전달이 이루어지며, 그럼으로써 상기 필터 챔버도 마찬가지로 그에 상응하게 가열된다.
열 전달을 향상시키기 위해, 열 교환기 관들(98)은 또한 자체의 내부가 적합하게 구조화될 수 있으며, 예컨대 리브들을 구비하거나 난류 또는 와류를 생성하는 또 다른 내장 부품들을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 따르는 감압 시스템(8)은 감압 흐름의 부분 흐름이 고압 섹션(70) 내에서 필요에 따라 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)을 스쳐 지나가도록 안내될 수 있도록, 다시 말해 열 교환기 관들(98), 스로틀(72), 중앙 챔버(84) 및 필터 챔버(16)를 관류하지 않도록 설계된다. 그에 따라, 상기 바이패스 부분 흐름은 과열 섹션(80) 내 저압의 감압 흐름의 과열과 필터 챔버(16)의 가열을 촉진하지 않는다. 이를 위해서, 분기 위치(142)에서는 흐름 방향으로 세척 용기(14)의 후방에서, 그리고 흐름 방향으로 열 교환기 관들(98)의 전방에서 바이패스 라인(144)이 감압 라인(12)의 라인 섹션(64)으로 연결되며, 상기 라인 섹션은 입구 위치(148)(mouth position)에서 흐름 방향으로 필터 챔버 유출구(128)의 후방에서 다시 감압 라인(12) 내로, 즉 라인 섹션(130) 내로 통한다. 부분 흐름 비율을 조정하기 위해, 적합한 조정 장치들 및 조절 장치들(미도시)이 제공될 수 있다. 또한, 압력 레벨의 적합한 조정을 위해, 감압 밸브(150)가 바이패스 라인(144) 내로 연결된다.
열 교환기 관들(98)의 관류 시에 형성되는 응축수(132)는 필요에 따라 라인 섹션(116)의 관 라인(114)로부터 분기되는 상기 응축수 배출 라인(134)에 의해 추출되어 예컨대 응축수 저장 용기로 안내될 수 있다. 응축수 배출 라인(134)은 도 1에 도시된 것처럼 세척 용기(14)로부터 출발하는 액체 배출 라인(54)과 연결될 수 있다.
흡착식 필터(18)의 필터 부재들(88)은 바람직하게는 요오드 및 유기 요오드를 흡착하는 재료들로, 예컨대 개방 구조, 다시 말해 개방된 다공성 구조를 보유하고 습식 작동 중에 용해되지 않는 은 도펀트를 함유하는 결합제가 없는 제올라이트로 제조된다. 상기 흡착식 필터(18) 내 습기 발생이 감압 시스템(8)의 모든 작동 상태에서, 예컨대 과열 섹션(80) 내 과열 용량의 대응하는 설계를 통해서, 확실하게 배제될 수 있는 경우에, 대체되는 방식으로 필터 재료들로서 질산은 도펀트 또는 질산은 코팅층을 포함하는 제올라이트도 제공되거나, 또는 최소한 혼합될 수 있으며, 그리고 유기 요오드에 대한 상기 제올라이트의 보존 작용은 감압 흐름의 이슬점 범위가 충분히 높은 경우 놀라울 정도로 특히 높은 것으로서 확인되었다.
예컨대 시동 작동 시에 특별한 작동 상태들의 확실한 통제를 위해서, 선택에 따라 외부 에너지원(예: 전기)으로 작동되는 추가 가열 장치(136)가 감압 라인(12)에 열적으로 결합된다. 상기 추가 가열 장치는 본원에서는 도 2에서 예컨대 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)의 중앙 챔버(84) 내부/표면에 배치되며, 대체되거나 추가되는 방식으로는 필터 챔버(16) 내에, 특히 이 필터 챔버의 유입 공간(90) 내에 배치된다. 자명한 사실로서 또 다른 장착 유형도 생각해볼 수 있다.
또한, 예컨대 격납 용기(4)로부터 출발하는 유출구(10)와 세척 용기(14) 사이의 라인 섹션(38) 내에는 진공압 제한을 위한 장치(138)들이 제공될 수 있다. 그럼으로써 격납 용기(4) 내에서 진공압 형성은 예를 들어 배기가 이루어지고 이어서 존재하는 증기가 부분적으로 응축된 이후에 (예컨대 분사 시스템 또는 기타 냉각 시스템의 접속을 통해) 상기 격납 용기(4) 내로의 필요에 따른 공기 흡입을 통해 방지되거나 정량적으로 제한된다.
격납 용기(4) 내에 위치하는 가스-증기 혼합물의 능동적인 흡입 배출을 위해, 선택에 따라 배기 송풍기(140)가, 예컨대 흐름 방향으로 세척 용기(14)의 전방에서, 그러나 바람직하게는 흐름 방향으로 흡착식 필터(18)의 후방에서 감압 라인(12) 내로 연결되거나, 필요에 따라 접속될 수 있으며, 상기 배기 송풍기는 외부 에너지원을 통해 구동 에너지를 공급받는다. 상기 배기 송풍기(140)는 바람직하게 유입 노즐들(42)의 적은 분무수 중첩(water overlapping) 및 비교적 낮은 노즐 속도(< 50㎧)와 조합되어 본 경우에서는 거친 에어로졸의 사전 정화만이 이루어지지만, 이어서 후속하는 필터 장치들 내에서 최대 처리량의 1/4 미만인 경우 최적의 속도가 설정될 수 있도록 설계된다. 그에 따라, 주변 대기에 비해서 격납 용기의 내부 공간(6)을 (낮은) 부압으로 조절하고 유지하며, 그로 인해 외부 누출을 완전하게 방지할 수 있다.
마찬가지로 도 1에 도시된 대안적인 실시예에서는 비등수형 원자로인 경우, [격납 용기(4)의 외부에 설치되는] 세척 용기(14)가 제외된다. 그 대신에, 격납 용기(4)로부터 유출되는 감압 흐름의 습식 여과는 여전히 상기 격납 용기(4)의 내부에서 이 격납 용기에 위치하는 응축 챔버(152) 내에서 이루어진다. 응축 챔버(152)는 격납 용기(4) 내의 나머지 내부 공간(6)으로부터 기밀하면서도 압력 안정적인 분리 벽부(154)에 의해 분리된다. 두 공간 영역 간의 흐름에 따르는 연결은 응축 챔버(152) 내에 존재하는 응축수액(158) 내로 잠기는 하나 이상의 오버플로 관들(156)을 통해서만 실현된다. 다시 말하면, 각각의 오버플로 관(156)의 유출 개구부(160)는 응축수액(158)의 최저 충전 수위(162)의 아래에 위치된다. (여기서 파선으로 도시된) 감압 라인(12')은 상기의 경우 응축 챔버 유출구(164)로 연결되며, 이 응축 챔버 유출구는 응축수액(158)의 상부에 위치하는 가스 수집 공간(170) 내에서 최고 충전 수위의 상부에 배치된다. 본 도면에 도시된 실례에서 응축 챔버 유출구(164)는 격납 용기(4)로부터 출발하는 유출구(10')와 서로 일치한다. 감압 라인(12')은 중간에 세척기가 배치되지 않은 상태에서 유출구(10')로부터 곧바로 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)으로 이어진다.
마지막으로 언급할 사항은 감압 시스템(8)이 동일하거나 유사한 구조를 가지면서 흐름에 따라 병렬 연결되는 복수의 로드(rod)를 포함할 수 있는 점이다. 또한, 감압 라인(12)의 개별 섹션들만이 동일한 유형의 컴포넌트들의 병렬 연결을 통해 중복될 수 있다. 이 경우 적합하게는 도 2에 도시된 열 교환기-흡착식 유닛들(82) 중에서 복수의 열 교환기-흡착식 유닛을 모듈러 시스템의 유형으로 서로 직접 인접하고 서로 열적으로 결합되는 방식으로 설치할 수 있는데, 즉 바람직하게는 예컨대 상자형 중앙 챔버들(84)과 대응하는 필터 챔버들(16)을 교호적으로 배치함으로써, 상기 상황이 가능하다. 이는 도 3에 도시되어 있다.
도 4에 도시되는 감압 시스템(8)의 변형예의 경우에서도 격납 용기(4)로부터 유출되는 감압 흐름이 우선 세척 용기(14) 내에서 정화되고, 이어서 흐름 방향으로 후방에서 스로틀(72)에서 감압되며, 경우에 따라서는 가스 건조기(76) 내에서 건조되고, 그런 후에 내부적으로 재생 가열이 이루어지는 과열 섹션(80)을 통해 안내되며, 그리고 상기 감압 흐름이 연도(20)를 통해 주변 환경으로 송풍되기 전에, 종국에는 흡착식 필터(18)를 포함하는 필터 챔버(16)를 통해 안내된다. 앞서 기술된 변형예들에서처럼, 흡착식 필터(18)의 영역에서 응축을 방지하고 요오드를 함유하는 방사능 담체들의 특히 효과적인 보존을 달성하기 위해서, 전부하 작동 중에 필터 챔버 유입 직전에 감압 흐름의 과열을 통해서는 10℃ 이상의, 바람직하게는 20℃ 이상의 비교적 높은 이슬점 범위가 보장된다.
앞서 기술된 변형예들과는 다르게, 도 4에 따르는 시스템의 경우에는 저압의 감압 흐름을 과열하고 필터 챔버(16)를 가열하기 위해 필요한 열 에너지가 고압의 감압 흐름으로부터 직접 전달되지 않는다. 오히려 본 도면에서는 세척 용기(14) 내에 제공되어 있으면서 자체적으로 유입되는 고압의 감압 흐름에 의해 가열되는 세척액(32)이 열 운반 매체 및 가열 매체로서 이용된다.
이를 위해 세척액 풀(44)의 하부 영역에서는, 다시 말해 예컨대 분명히 최저 충전 수위(34)의 하부에서는, 순환 라인(182)의 유입 단부(180)가 세척 용기(14)에 연결된다. 순환 라인(182)의 유출 단부(184)는 예컨대 본 도면에서 거의 최저 충전 수위(34) 바로 아래에, 또는 배출 구역(50)에서 다소 더욱 높게 도시되어 있는 것처럼, 측지학적 측면에서 상기 유입 단부(180)보다 더욱 높은 위치에서 세척 용기(14)에 연결된다. 순환 라인(182)은 배기 작동 중에 [유입 노즐들(42)에 의해 세척 용기(14) 내로 유입되는 배기 가스 흐름의 흐름 펄스에 의해 구동되면서] (기포를 함유하는) 세척액-배기 가스 혼합물에 의해 흐름 방향(186)으로 관류된다. 그에 따라 배기 가스와 혼합된 세척액(32)은 비교적 깊은 위치하는 위치에서 세척 용기(14)로부터 추출되고 [중간에 배치되는 상승 섹션(188) 이후에] 더욱 높은 위치에서 세척액 순환의 유형에 따라 상기 세척 용기 내로 다시 순환된다. 이 경우 구동 펄스를 특히 적합하게 활용하기 위해, 유입 노즐들(42) 중 하나 이상의 유입 노즐은 순환 라인(182)의 유입 단부(180)로 정렬되는데, 다시 말하면 본 도면에서는 (비스듬하게) 하부 방향으로 향해 있다. 이 경우 상기 순환은 자연 순환 원리에 따라서 (순수한) 세척액(32)과 (기포를 함유하는) 세척액-배기 가스 혼합물 간의 밀도 차이에 의해 보조를 받는다.
순환 라인(182)의 상승 섹션(188) 내에서는 배기 가스와 혼합되어 순환하는 세척액(32)이 하부에서 상부 방향을 향해, 흐름에 따라 병렬 연결된 약간의 수의 열 교환기 관(98)(또는 또 다른 열 교환기 부재)을 통해 안내되며, 상기 열 교환기 관들은 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)의 중앙 챔버(84) 내부에서 거의 수직인 방향으로 배치된다. 감압 라인(12)의 라인 섹션(192) 내에서 스로틀(72) 및 가스 건조기(76)를 통해 세척 용기(14)로부터 유출되고 습식 여과 시에 정화된 감압 흐름은 재차 열 교환기 관들(98)을 통해 순환하는 세척액(32)에 대해 역류로, 다시 말하면 상부에서 하부 방향으로, 외부에서 상기 열 교환기 관들(98)을 스쳐 지나가도록 중앙 챔버(84)를 통해 안내된다. 감압 흐름이 하부 영역에서 중앙 챔버(84)와 필터 챔버(16) 사이의 분리 벽부(86)에 배치되고 필터 챔버 유입구(124)를 형성하는 관통 개구부들(122)을 통해 흡착식 필터(18)를 포함하는 필터 챔버(16) 내로 넘어가기 전에[필터 챔버 유입구(124)는 일반적으로 본 도면에서는 순수하게 개략적인 도 4에 도시되어 있는 것보다 더욱 아래에서 분리 벽부(86)의 바닥 근처에 위치한다], 상기 감압 흐름은 중앙 챔버(84)를 관류한다.
따라서, 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된 변형예들과 유사하게, 열 교환기 관들(98)의 관 벽부들과 분리 벽부(86)는 순환하는 세척액(32)으로부터 한편으로는 저압의 감압 흐름으로, 그리고 다른 한편으로는 필터 챔버(16)로 이루어지는 열 전달을 위한 열 교환기 표면들(66 및 68)을 형성한다. 이 경우 상기 저압의 감압 흐름에 의해 관류되는 중앙 챔버(84)의 섹션이 흐름에 따라 필터 챔버(16)의 바로 전방에 배치되는 과열 섹션(80)을 형성한다.
마지막으로, 도 5에는 감압 시스템(8)의 추가의 변형예가 발췌되어 도시되어 있다. 상기 변형예는 조합된 세척기-열 교환기-흡착식 필터 유닛(200)을 포함한다. 개념의 측면에서 이를 위해 도 1에 따르는 갑압 시스템(8)의 열 교환기-흡착식 필터 유닛(82)과 세척 용기(14)가 공동의 하우징(202) 내에 배치되고 통합되는 점을 생각할 수 있다.
구체적으로는, 도 5에 종단면도로 도시된 세척기-열 교환기-흡착식 필터 유닛(200)은 하우징(202)의 하부 섹션에 배치되고 적어도 최저 충전 수위(204)까지 세척액(32)으로 충전된 세척 영역(206)을 포함한다. 하우징 관통구를 통과하여 안내되는 관 라인(208)과 흐름에 따라 연결되는 분배 부재(40)를 통해서는, 원자력 발전소의 격납 용기로부터 추출되는 감압 흐름이 흐름에 따라 병렬 연결되는 복수의 유입 노즐(42)로 공급된다. 세척액 풀(44)에서 유출 시 배기 가스 흐름은 도 1로부터 언급된 세척 용기(14)와 매우 유사하게 습식 여과로 처리된다.
세척액-배기 가스 혼합물의 분리가 이루어진 이후에, 고압 상태에 있으면서 정화되고 거친 에어로졸이 제거된 배기 가스 흐름은 중앙 공간(210)을 관류하고, 이어서 상부에서 연결되고 부분적으로는 외부에 위치하는 환형 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되면서 상기 필터 챔버와 열적으로 접촉하는 흐름 덕트들 또는 통로들(212 및 214)을 관류하여 상부 방향으로 향해 하우징(202)의 덮개 영역(216)에 도달하며, 이 덮개 영역에서는 편향되어 흐름 덕트들(218)을 통해 습기 분리기(58) 및 필터 부재들(60) 내로 유입된다. 집중적인 예열을 위해, 추가의 가열 장치(228)를 통해, 고압의 감압 흐름의 부분 흐름이 추출되고 흐름에 따라 후방에 연결되는 열 교환기 관들(98)(아래 참조)을 우회하여 곧바로 흡착식 필터(18) 또는 흐름에 따라 전방에 연결되는 영역을 통해 안내될 수 있다. 흐름 방향으로 각각의 필터 부재(60)의 후방의 측에서 감압 흐름은 흐름 덕트(220)를 통해 스로틀(72)의 후방의 방향으로 공급되고 이 스로틀에서 감압된다. 이어지는 저압 섹션 내에서는 감압된 배기 가스가 우선 흐름에 따라 병렬 연결되는 복수의 열 교환기 관들(98)을 관류하여 계속해서 하부 방향으로 흐르고, 방향 전환 섹션들(222)에서 흐름 가이드 부재들의 적합한 윤곽에 의해 강제로 방향 전환되며, 하부 방향으로 안내되는 열 교환기 관들(98)에 대해 흐름에 따라 직렬로, 그리고 기하 구조 측면에서는 병렬로 위치하는 뒤이은 상기 열 교환기 관들(98)을 관류하여 다시 상부 방향으로 향하여, 필터 챔버 유입구(124)를 형성하는 필터 챔버(16) 내 관통 개구부들(128)에 도달한다. 상기 필터 챔버는 도 1 또는 도 2에 따르는 장치에서의 필터 챔버(16)와 유사하게 구성된다. 상기 필터 챔버 유출구(128)를 통해서는 흡착식 필터(18)에서 여과된 감압 흐름이 연도(여기서는 미도시)로 이어지는 관 라인 내로 유출된다.
고압의 감압 흐름을 위해 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되는 흐름 덕트들(214)을 통해서는 상기 필터 챔버(16)의 가열이 이루어진다. 이 경우에는 상기 흐름 덕트들(214)과 필터 챔버(16) 사이에서 열을 전도하는 분리 벽부들(86)이 열 교환기 표면들(66)을 형성한다. 또한, 열 교환기 관들(98)의 관 벽부들은 중앙 공간(210)을 관류하고 비교적 고온인 고압의 감압 흐름과 열 교환기 관들(98) 내에서 필터 챔버(16) 내로 유입되기 이전에 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃를 상회하는 이슬점 범위로 과열될 저압의 감압 흐름 사이의 열 교환기 표면들(68)을 형성한다. 따라서, 열 교환기 관들(98)은 앞서 스로틀(72)에서 감압된 감압 흐름을 위한 과열 섹션(80)을 나타낸다.
도 5에 도시된 작동 상태에서, 세척액(32)의 수위(224)는 예컨대 최저 충전 수위(204)의 영역에 위치하며, 그에 따라 방향 전환 섹션(222)의 하부에, 그리고 상기 방향 전환 섹션 위에 위치하는 열 교환기 관들(98)의 하부에 위치한다. 다시 말하면, 열 교환기 관들(98)은 외부에서 이 열 교환기 관들 자체를 스쳐 지나가도록 안내되고 앞서 세척액 풀(44) 내에서 정화된 고압의 감압 흐름에 의해 단독적으로, 또는 최소한 압도적으로 "건식" 가열된다. 그에 반해서, 충전 수위가 더욱 높고, 그에 따라 수위(224)가 열 교환기 관들(98)의 영역에서 더욱 상부에 위치하는 경우에는, 자체적으로 유입 노즐들(42)을 통해 유입되는 배기 가스에 의해 가열되는 세척액(32)에 의한 열 교환기 관들(98)의 부분적인, 또는 심지어 완전한 "습식" 가열도 가능하다. 허용 최고 충전 수위(226)는 거의 습기 분리기(58) 또는 필터(60) 바로 아래에 위치한다.
2: 원자력 발전소 4: 격납 용기
6: 내부 공간 8: 감압 시스템
10, 10': 유출구 12, 12': 감압 라인
14: 세척 용기 16: 필터 챔버
18: 흡착식 필터 20: 연도
22: 라인 섹션 24: 예비 필터
26: 바이패스 라인 28: 제어 밸브
30: 차단 밸브 32: 세척액
34: 최저 충전 수위 36: 유량 조절 장치
38: 라인 섹션 40: 분배 부재
42: 유입 노즐 44: 세척액 풀
46: 벤추리 관 48: 유출 개구부
50: 배출 구역 52: 차단 밸브
54: 액체 배출 라인 56: 최고 충전 수위
58: 습기 분리기 60: 필터 부재
62: 유출 개구부 64: 라인 섹션
66: 열 교환기 표면 68: 열 교환기 표면
70: 고압 섹션 72: 스로틀
74: 저압 섹션 76: 가스 건조기
78: 응축수 회수 탱크 80: 과열 섹션
82: 열 교환기-흡착식 필터 유닛 84: 중앙 챔버
86: 분리 벽부 88: 필터 부재
90: 유입 공간 92: 유출 공간
94: 내부 공간 96: 리브
98: 열 교환기 관 100: 덮개 하우징
102: 하우징 관통구 104: 분기 부재
106: 바닥 영역 108: 콜렉터
110: 하우징 관통구 112: 중앙 챔버 하우징
114: 관 라인 116: 라인 섹션
118: 라인 섹션 120: 중앙 챔버 유입구
122: 관통 개구부 124: 필터 챔버 유입구
126; 필터 챔버 하우징 128: 필터 챔버 유출구
130: 라인 섹션 132: 응축수
134: 응축수 배출 라인 136: 추가 가열 장치
138: 진공압 제한 장치 140: 배기 송풍기
142: 분기 위치 144: 바이패스 라인
148: 입구 위치 150: 감압 밸브
152: 응축 챔버 154: 분리 벽부
156: 오버플로 관 158: 응축수액
160: 유출 개구부 162: 최저 충전 수위
164: 응축 챔버 유출구 170: 가스 수집 공간
180: 유입 단부(inlet end) 182: 순환 라인
184: 유출 단부(outlet end) 186: 흐름 방향
188: 상승 섹션 192: 라인 섹션
200: 세척기-열 교환기-흡착식 필터 유닛 202: 하우징
204: 최저 충전 수위 206: 세척 영역
208: 관 라인 210: 중앙 공간
212: 흐름 덕트 214: 흐름 덕트
216: 덮개 영역 218: 흐름 덕트
220: 흐름 덕트 222: 방향 전환 섹션
224: 수위 226: 최고 충전 수위
228: 가열 장치

Claims (36)

  1. 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기(4)와 감압 흐름을 위한 유출구(10, 10')를 포함하는 원자력 발전소(2)를 감압하기 위한 감압 방법으로서,
    상기 감압 흐름은 필터 시스템을 구비한 감압 라인(12, 12')을 통해 상기 격납 용기(4)로부터 대기로 안내되고, 필터 시스템은 필터 챔버 유입구(124) 및 필터 챔버 유출구(128)와 이 유입구와 유출구 사이에 위치하는 흡착식 필터(18)를 구비한 필터 챔버(16)를 포함하며, 그리고 상기 감압 흐름은
    - 우선 고압 섹션(70) 내로 안내되고,
    - 이어서 스로틀 장치(72)에서의 팽창을 관통하여 감압되고,
    - 이어서 적어도 부분적으로 흡착식 필터(18)를 구비한 상기 필터 챔버(16)를 관통하여 안내되며, 그리고
    - 종국에는 대기로 송풍되는, 상기 감압 방법에 있어서,
    상기 스로틀 장치(72)에 의해 감압된 감압 흐름은 상기 필터 챔버(16) 내로 유입되기 직전에 과열 섹션(80)을 통해 안내되고, 상기 과열 섹션 내에서 상기 감압 흐름은 고압 섹션(70)에서 아직 감압되지 않은 감압 흐름의 직접적인 또는 간접적인 열 전달에 의해서, 상기 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는,
    감압 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 고압 섹션(70) 내에서 적어도 부분적으로 상기 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되고 이때 열 전달을 통해 상기 필터 챔버를 가열하는,
    감압 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터 챔버(16)를 둘러싸거나 이 필터 챔버에 인접하는 중앙 챔버(84)가 제공되고, 상기 감압 흐름은 상기 고압 섹션(70) 내에서 상기 중앙 챔버(84) 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출되는 열 교환기 부재들(98)을 통해 안내되며, 그리고 상기 감압 흐름은 상기 과열 섹션(80) 내에서는 외부에서 상기 열 교환기 부재들(98)을 스쳐 지나가도록 상기 중앙 챔버(84)를 통해 안내되는,
    감압 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 과열 섹션(80) 내의 감압 흐름은 상기 고압 섹션(70) 내의 감압 흐름에 대해 역류로 또는 교차 역류로 안내되는,
    감압 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 고압 섹션(70) 내에서, 벤추리 세척기 유형의 약간의 수의 유입 노즐(42)들을 구비하고 세척액(32)을 포함하는 세척 용기(14)를 통해 안내되는,
    감압 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 100㎧를 상회하는 흐름 속도로 상기 유입 노즐들(42)을 관류하는,
    감압 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 원자로의 응축 챔버(152)로부터 추출되어, 중간에 세척 용기가 배치되지 않은 상태에서 상기 응축 챔버로부터 감압 흐름을 가열하기 위한 상기 필터 부재(16)를 스쳐 지나가도록 안내되는,
    감압 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 세척 용기(14)로부터 유출되는 세척액(32)은 순환 라인(182)을 통해 안내되고, 상기 순환 라인은 적어도 부분 섹션에서 필터 챔버(16)와 열적으로 접촉해 있으면서 순환하는 상기 세척액(32)의 열 전달을 통해 상기 필터 챔버를 가열하는,
    감압 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스로틀 장치(72)를 통해 감압된 감압 흐름은 상기 과열 섹션(80) 내에서 상기 순환 라인(182)과 열적으로 접촉해 있으면서, 순환하는 상기 세척액(32)의 열 전달을 통해 가열되는,
    감압 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 순환 라인(182)을 통한 상기 세척액(32)의 흐름은 세척 용기(14) 내에서 상기 감압 흐름으로부터 상기 세척액(32)으로 전달되는 펄스에 의해 구동되는,
    감압 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 세척 용기(14)에서 추출된 상기 세척액(32)은 상기 순환 라인(182)을 관류한 이후에 측지학적 측면에서 더욱 높은 위치에서 상기 세척 용기(14) 내로 다시 공급되는,
    감압 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 필터 챔버(16)를 둘러싸거나 이 필터 챔버에 인접하는 중앙 챔버(84)가 제공되고, 상기 순환하는 세척액(32)은 상기 중앙 챔버(84) 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출된 열 교환기 부재들(98)을 통해 안내되며, 상기 감압 흐름은 상기 과열 섹션(80) 내에서 외부에서 상기 열 교환기 부재들(98)을 스쳐 지나가도록 상기 중앙 챔버(84)를 통해 안내되는,
    감압 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 상부에서 하부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 상기 중앙 챔버(84)를 관류하고, 상기 세척액(32)은 하부에서 상부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 상기 열 교환기 부재들(98)을 관류하는,
    감압 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 순환 라인(182) 내에서 상기 세척액(32)의 흐름 속도는 1㎧를 상회하여 설정되는,
    감압 방법.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 흐름의 부분 흐름은 바이패스 라인(144)을 경유하여 상기 필터 챔버(16)를 우회하면서 대기로 직접 송풍되는,
    감압 방법.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고압 섹션(70) 내에서 상기 감압 흐름의 흐름 속도는 전부하 작동 중에 10㎧ 내지 50㎧의 범위에서 설정되는,
    감압 방법.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 과열 섹션(80) 내에서 상기 감압 흐름의 흐름 속도는 전부하 작동 중에 10㎧ 내지 70㎧의 범위에서 설정되는,
    감압 방법.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스로틀 장치(72)의 자유 흐름 횡단면은, 상기 고압 섹션(70) 내 압력이 상기 과열 섹션(80) 내 압력의 2배 내지 5배가 되는 방식으로 조정되는,
    감압 방법.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 흐름은 비수용성이면서 내고온성인 은 도펀트를 포함하는 흡착식 필터(18)를 통해 안내되는,
    감압 방법.
  20. 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기(4)와 감압 흐름을 위한 유출구(10, 10')를 포함하는 원자력 발전소(2)를 위한 감압 시스템(8)으로서,
    상기 유출구(10, 10')에는 필터 시스템을 구비한 감압 라인(12, 12')이 연결되고, 상기 필터 시스템은 필터 챔버 유입구(124) 및 필터 챔버 유출구(128)와 이 유입구와 유출구 사이에 위치하는 흡착식 필터(18)를 구비하는 필터 챔버(16)를 포함하며, 그리고
    - 상기 감압 라인(12, 12')은 고압 섹션(70)을 포함하고,
    - 상기 고압 섹션(70)의 말단에서는 스로틀 장치(72)가 상기 감압 라인(12) 내로 연결되고,
    - 상기 감압 라인(12, 12')은 흐름 방향으로 스로틀 장치(72)의 후방에서 상기 필터 챔버 유입구(124) 내로 통하며, 그리고
    - 상기 필터 챔버 유출구(128)는 대기로 안내되는 송풍 개구부(20)와 연결되는 상기 감압 시스템(8)에 있어서,
    상기 감압 라인(12, 12')은 상기 스로틀 장치(72)와 상기 필터 챔버 유입구(124) 사이에 과열 섹션(80)을 포함하고, 상기 과열 섹션은 열 교환기 표면들(68)을 통해 상기 고압 섹션(70)에 열적으로 결합되며, 상기 열 교환기 표면들(68)은 설계 사고 조건에서 설정되는 감압 흐름이 과열 섹션(80) 내에서, 이 과열 섹션에 존재하는 이슬점 온도보다 10℃ 이상 높은 온도로 가열되는 방식으로 치수화되는 것을 특징으로 하는,
    감압 시스템(8).
  21. 제20항에 있어서,
    상기 고압 섹션(70)은 적어도 부분 섹션에서 상기 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되면서 상기 열 교환기 표면들(66, 68)을 통해 상기 필터 챔버(16)에 열적으로 결합되며, 그럼으로써 상기 필터 챔버(16)는 상기 감압 흐름에 의해 가열되는,
    감압 시스템(8).
  22. 제20항에 있어서,
    상기 필터 챔버(16)는 중앙 챔버(84)를 둘러싸거나 상기 중앙 챔버에 인접하고, 관류될 수 있는 하나 이상의 열 교환기 부재(98)는 상기 중앙 챔버(84) 내에 배치되거나 상기 중앙 챔버 안쪽으로 돌출되며, 상기 감압 라인(12) 내에서의 흐름 가이드는 상기 감압 흐름이 상기 고압 섹션(70) 내에서 열 교환기 부재들(98)을 관통하도록 안내되고 상기 과열 섹션(80) 내에서는 외부에서 상기 열 교환기 부재들(98)을 스쳐 지나가도록 상기 중앙 챔버(84)를 통해 안내되는 방식으로 구성되는,
    감압 시스템(8).
  23. 제22항에 있어서,
    상기 열 교환기 부재들(98)은 상기 중앙 챔버(84)와 관련하여, 상기 과열 섹션(80) 내 감압 흐름이 상기 고압 섹션(70) 내 감압 흐름에 대해 역류로 또는 교차 역류로 안내되는 방식으로 정렬되는,
    감압 시스템(8).
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고압 섹션(70) 내에서는 벤추리 세척기 유형의 유입 노즐(42)을 하나 이상 구비하고 세척액(32)을 포함하는 세척 용기(14)가 상기 감압 라인(12) 내로 연결되는,
    감압 시스템(8).
  25. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    응축 챔버(152)를 구비한 비등수형 원자로를 포함하는 원자력 발전소(2)를 위한 상기 감압 시스템(8)에 있어서, 상기 감압 라인(12')은 유입 측에서 상기 응축 챔버(152)에 연결되고, 중간에 세척 용기가 배치되지 않은 상태에서 상기 응축 챔버로부터 상기 감압 라인을 가열하기 위한 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되는,
    감압 시스템(8).
  26. 제24항에 있어서,
    상기 세척 용기(14)에는 상기 세척액(32)을 순환시키기 위한 순환 라인(182)이 연결되고, 상기 순환 라인(182)은 상기 필터 챔버(16)를 스쳐 지나가도록 안내되면서 상기 필터 챔버와 열적으로 접촉하며, 그럼으로써 순환하는 상기 세척액(32)에서 상기 필터 챔버(16)로 열 전달이 이루어지게 되는,
    감압 시스템(8).
  27. 제26항에 있어서,
    상기 감압 라인(12)의 과열 섹션(80)은 열 교환기 표면들(68)을 통해 상기 순환 라인(182)에 열적으로 결합되며, 그럼으로써 순환하는 상기 세척액(32)에서 감압 흐름으로 열 전달이 이루어지게 되는,
    감압 시스템(8).
  28. 제26항에 있어서,
    상기 필터 챔버(16)는 중앙 챔버(84)를 둘러싸거나 이 중앙 챔버에 인접하고, 상기 순환 라인(182)은 감압 작동 중에 상기 세척액(32)에 의해 관류되는 하나 이상의 열 교환기 부재(98)를 포함하고, 이들 열 교환기 부재는 상기 중앙 챔버(84) 내에 배치되거나 이 중앙 챔버 안쪽으로 돌출되며, 상기 감압 라인(12)의 흐름 가이드는 감압 흐름이 상기 과열 섹션(80) 내에서 외부에서 열 교환기 부재들(98)을 스쳐 지나가도록 상기 중앙 챔버(84)를 통해 안내되는 방식으로 구성되는,
    감압 시스템(8).
  29. 제28항에 있어서,
    상기 열 교환기 부재들(98)은 중앙 챔버(84)와 관련하여, 상기 과열 섹션(80) 내 감압 흐름이 상기 순환 라인(182) 내에서 흐르는 세척액(32)에 대해 역류로 또는 교차 역류로 안내되는 방식으로 정렬되는,
    감압 시스템(8).
  30. 제29항에 있어서,
    상기 중앙 챔버(84)와 상기 열 교환기 부재들(98)은 상기 감압 흐름이 상부에서 하부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 상기 중앙 챔버(84)를 관류하고, 상기 세척액(32)은 하부에서 상부 방향으로 향하는 수직의 주 흐름 방향으로 상기 열 교환 부재들(98)을 관류하는 방식으로 제공 및 정렬되는,
    감압 시스템(8).
  31. 제26항에 있어서,
    상기 순환 라인(182)은 상기 세척 용기(14) 내로 통하는 세척액 유입구(180)와 이 세척액 유입구(180)에 비해 더 높게 위치하여 마찬가지로 상기 세척 용기(14) 내로 통하는 세척액 유출구(184)를 포함하는,
    감압 시스템(8).
  32. 제26항에 있어서,
    하나 이상의 유입 노즐(42) 중 하나 이상은 상기 순환 라인의 유입구를 관류하는 감압 흐름의 펄스이면서 상기 세척액(32)으로 전달되는 상기 펄스가 상기 순환 라인(182)을 통한 상기 세척액(32)의 순환을 구동하는 방식으로 정렬되는,
    감압 시스템(8).
  33. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 라인(12) 내로는 상기 필터 챔버(16)를 우회하기 위한 바이패스 라인(144)이 연결되는,
    감압 시스템(8).
  34. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착식 필터(18)는 비수용성 은 도펀트를 함유하는 제올라이트 기반의 흡착 재료를 포함하는,
    감압 시스템(8).
  35. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착식 필터(18)는 질산은 도펀트를 함유하는 무기질 흡착 재료를 포함하는,
    감압 시스템(8).
  36. 방사능 담체들을 봉쇄하기 위한 격납 용기(4)와 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따르는 감압 시스템(8)을 포함하는 원자력 발전소(2).
KR1020137007482A 2010-08-25 2011-07-18 원자력 발전소의 감압 방법, 원자력 발전소를 위한 감압 시스템 및 이와 관련된 원자력 발전소 KR101568112B1 (ko)

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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013185827A (ja) * 2012-03-05 2013-09-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遮蔽構造および遮蔽方法
DE102012005204B3 (de) * 2012-03-16 2013-01-17 Westinghouse Electric Germany Gmbh Reaktordruckentlastungsfiltersystem
CN103325427B (zh) * 2012-03-19 2016-06-01 中科华核电技术研究院有限公司 一种非能动安全壳冷却系统及方法
CN102723114A (zh) * 2012-05-30 2012-10-10 中国核电工程有限公司 一种安全壳过滤排放系统
US9502144B2 (en) * 2012-07-06 2016-11-22 Westinghouse Electric Company Llc Filter for a nuclear reactor containment ventilation system
DE102012211897B3 (de) 2012-07-09 2013-06-06 Areva Np Gmbh Kerntechnische Anlage mit einer Sicherheitshülle und mit einem Druckentlastungssystem
DE102012213614B3 (de) * 2012-08-01 2014-04-03 Areva Gmbh Containment-Schutzsystem für eine kerntechnische Anlage und zugehöriges Betriebsverfahren
JP5898018B2 (ja) * 2012-08-27 2016-04-06 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉格納容器のフィルタベント装置および原子炉格納容器
DE102013205525A1 (de) * 2013-03-27 2014-10-02 Areva Gmbh Ventingsystem für das Containment einer kerntechnischen Anlage
DE102013205524A1 (de) * 2013-03-27 2014-10-02 Areva Gmbh Ventingsystem für das Containment einer kerntechnischen Anlage
DE102013207595B3 (de) 2013-04-25 2014-09-25 Areva Gmbh Emissionsüberwachungssystem für ein Ventingsystem eines Kernkraftwerks
JP5853054B2 (ja) * 2013-06-19 2016-02-09 コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート 原子炉格納構造物の冷却システム
US10176901B2 (en) 2013-08-14 2019-01-08 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Systems, methods, and filters for radioactive material capture
FR3009862B1 (fr) * 2013-08-26 2015-09-11 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur entre deux fluides, utilisation de l'echangeur avec du metal liquide et du gaz, application a un reacteur nucleaire a neutrons rapides refroidi avec du metal liquide
DE102013222272A1 (de) * 2013-11-01 2014-11-20 Areva Gmbh Druckentlastungssystem für ein Kernkraftwerk sowie zugehöriges Verfahren
US9805833B2 (en) * 2014-01-06 2017-10-31 Bwxt Mpower, Inc. Passively initiated depressurization valve for light water reactor
KR101513725B1 (ko) * 2014-03-03 2015-04-22 주식회사 미래와도전 원자력발전소에 사용되는 여과 배기 계통
EP2937867B1 (en) 2014-03-03 2018-11-14 Fnctech Containment filtered venting system used for nuclear power plant
CN103871495B (zh) * 2014-03-07 2016-06-29 长江勘测规划设计研究有限责任公司 地下核电站严重事故下安全壳泄压系统
CN103900842B (zh) * 2014-03-22 2016-06-29 哈尔滨工程大学 一种自吸式文丘里水洗器性能实验系统
CN104409112B (zh) * 2014-12-03 2017-07-04 中国核动力研究设计院 安全壳再循环系统
US10937555B2 (en) * 2014-12-19 2021-03-02 Caverion Deutschland GmbH Nuclear power plant
DE102015200679A1 (de) * 2015-01-16 2016-07-21 Areva Gmbh Belüftungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren zum Einsatz während eines schweren Störfalls in einer kerntechnischen Anlage
RU2661906C1 (ru) * 2015-03-12 2018-07-23 Раса Индастриз, Лтд. Фильтрующий материал для фильтрующей вентиляции и фильтрующее вентиляционное устройство
CN104979020B (zh) * 2015-05-20 2017-05-03 中国核动力研究设计院 小功率核反应堆安全壳氢气风险控制系统及其控制方法
KR101656314B1 (ko) * 2015-08-11 2016-09-12 한국수력원자력 주식회사 방사성 물질 여과 장치
CN106504811B (zh) * 2016-10-31 2017-12-19 哈尔滨工程大学 一种安全壳长期卸压过滤系统
JP6876447B2 (ja) 2017-01-24 2021-05-26 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子力発電プラント
DE102017201115A1 (de) * 2017-01-24 2018-07-26 New Np Gmbh Kerntechnische Anlage mit einem Ventingsystem
JP6741618B2 (ja) * 2017-03-29 2020-08-19 三菱重工業株式会社 格納容器保全設備
JP6748012B2 (ja) * 2017-03-29 2020-08-26 三菱重工業株式会社 格納容器保全設備
JP6803786B2 (ja) * 2017-03-29 2020-12-23 三菱重工業株式会社 格納容器保全設備
JP6746525B2 (ja) * 2017-03-29 2020-08-26 三菱重工業株式会社 格納容器保全設備および格納容器保全方法
JP6754719B2 (ja) * 2017-04-11 2020-09-16 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉格納容器ベントシステム
KR102020908B1 (ko) * 2017-12-19 2019-09-11 한국원자력연구원 원자력발전소 중대사고 발생시 방사성 물질의 대기방출을 저감시키는 주증기 계통
JP6927893B2 (ja) * 2018-01-18 2021-09-01 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 原子炉格納容器ベントシステム
US10413891B1 (en) * 2018-07-24 2019-09-17 Uop Llc Process and apparatus for reducing pressure in a flue gas stream
KR102153957B1 (ko) * 2018-11-08 2020-09-09 한국과학기술원 증기발생기 전열관 파단 중대사고 대응을 위한 방사성물질 확산방지 시스템 및 방법
FR3091952B1 (fr) 2019-01-22 2022-10-14 Korea Atomic Energy Res Systeme et procede de reduction du degagement atmospherique de matieres radioactives provoque par un accident grave
KR102113284B1 (ko) * 2019-01-22 2020-05-20 한국원자력연구원 중대사고 발생시 방사성 물질의 대기방출 저감을 위한 시스템 및 방법
CN110379533B (zh) * 2019-06-26 2021-01-19 中广核工程有限公司 用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置和方法
US11545274B2 (en) * 2019-09-25 2023-01-03 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Coolant cleanup and heat-sinking systems and methods of operating the same
CN113117432A (zh) * 2021-04-15 2021-07-16 哈尔滨工程大学 一种耐火、耐辐照型金属纤维过滤器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000088988A (ja) 1998-09-10 2000-03-31 Hitachi Ltd 可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器
JP2009513926A (ja) 2003-06-25 2009-04-02 アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 原子力設備および原子力設備の圧力逃し法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930937A (en) * 1973-04-02 1976-01-06 Combustion Engineering, Inc. Steam relief valve control system for a nuclear reactor
DE3729501A1 (de) * 1987-03-23 1988-10-06 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zur druckentlastung eines kernkraftwerkes
DE3815850A1 (de) * 1988-05-09 1989-11-23 Siemens Ag Kernkraftwerk mit einer sicherheitshuelle und verfahren zu seiner druckentlastung
DE3824606A1 (de) 1988-07-20 1990-01-25 Krantz H Gmbh & Co Verfahren zur druckentlastung des sicherheitsbehaelters einer kernkraftanlage im stoerfall und filter zur durchfuehrung des verfahrens
DE3825606C2 (de) 1988-07-28 1993-12-23 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Interferometer
DE3901784A1 (de) * 1989-01-21 1990-07-26 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren und adsorptionsmittel zur entfernung von jod und/oder organischen jod-verbindungen aus gasen und/oder daempfen
DE4126894A1 (de) * 1991-08-14 1993-02-18 Siemens Ag Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von proben aus der atmosphaere in einem gasdicht abgeschlossenen behaelter, insbesondere aus dem reaktorsicherheitsbehaelter eines kernkraftwerks
CH682524A5 (de) * 1991-09-30 1993-09-30 Asea Brown Boveri Vorrichtung zur Ueberwachung der Atmosphäre innerhalb des Sicherheitsbehälters einer Reaktoranlage.
EP0589698B1 (en) * 1992-09-24 1996-05-08 TAIHO INDUSTRIES Co., LTD. Method for washing a tank and for recovering and treating the residual tank liquid
US5268939A (en) * 1992-10-19 1993-12-07 General Electric Company Control system and method for a nuclear reactor
JP3148046B2 (ja) * 1993-06-01 2001-03-19 株式会社日立製作所 原子炉格納容器内圧力抑制プール
JPH07104087A (ja) * 1993-10-07 1995-04-21 Toshiba Corp 原子炉格納容器のベント装置
JP2000002782A (ja) * 1998-06-16 2000-01-07 Toshiba Eng Co Ltd 原子炉格納容器内雰囲気制御装置
DE10328774B3 (de) * 2003-06-25 2005-01-13 Framatome Anp Gmbh Kerntechnische Anlage mit Druckentlastung
DE102004050308A1 (de) * 2004-10-14 2006-06-14 Framatome Anp Gmbh Verfahren und Probenahmesystem zur Gewinnung einer Probe aus der Atmosphäre in einem Reaktorsicherheitsbehälter einer kerntechnischen Anlage
RU2302674C1 (ru) * 2005-12-20 2007-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и изыскательский институт "Атомэнергопроект", ФГУП "Атомэнергопроект" Система отвода тепла из защитной оболочки

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000088988A (ja) 1998-09-10 2000-03-31 Hitachi Ltd 可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器
JP2009513926A (ja) 2003-06-25 2009-04-02 アレヴァ エンペー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 原子力設備および原子力設備の圧力逃し法

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