KR101570075B1 - Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof - Google Patents
Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101570075B1 KR101570075B1 KR1020130157562A KR20130157562A KR101570075B1 KR 101570075 B1 KR101570075 B1 KR 101570075B1 KR 1020130157562 A KR1020130157562 A KR 1020130157562A KR 20130157562 A KR20130157562 A KR 20130157562A KR 101570075 B1 KR101570075 B1 KR 101570075B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sodium
- heat exchanger
- flow rate
- pipe
- electromotive force
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
- G21C17/025—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators for monitoring liquid metal coolants
- G21C17/0255—Liquid metal leaks detection
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/002—Detection of leaks
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/032—Reactor-coolant flow measuring or monitoring
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
본 발명은, 제1열교환기에서 제2열교환기로 유체가 이동되는 제1배관에 설치되어 상기 유체의 유량을 측정하는 제1유량센서와, 상기 제2열교환기에서 상기 제1열교환기로 상기 유체가 이동되는 제2배관에 설치되어 상기 유체의 유량을 측정하는 제2유량센서, 및 상기 제1및 제2 유량센서에서 각각 측정된 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 이용하여 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하는 제어부를 포함하는 열교환기의 누출감지장치 및 방법을 개시한다.The present invention relates to an apparatus for measuring a flow rate of a fluid, comprising: a first flow sensor installed in a first pipe through which a fluid moves from a first heat exchanger to a second heat exchanger, A second flow sensor installed on a second pipeline to measure a flow rate of the fluid, and a second flow rate sensor which measures a flow rate of the fluid by measuring a flow rate difference or a flow rate sum of the fluid measured by the first and second flow rate sensors, And a control unit for detecting whether at least one of the two heat exchangers is damaged.
Description
본 발명은 열교환기의 손상을 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for detecting damage to a heat exchanger.
소듐냉각고속로는 냉각제로 액체 금속인 소듐(나트륨)을 사용한다. 소듐은 녹는점이 98도로 낮고 끓는점은 883도로 매우 높다. 따라서, 노심 온도가 약 540도인 소듐냉각고속로 내부에서 대기압과 같은 1기압에서도 끓지 않아 고압으로 인한 폭발 위험이 적다.Sodium cooling The high-speed furnace uses sodium (sodium), a liquid metal, as the coolant. Sodium has a melting point of 98 degrees Celsius and a boiling point of 883 degrees. Therefore, there is little risk of explosion due to high pressure because the inside temperature of the core is about 540 degrees Celsius and the inside temperature is not boiled even at 1 atmospheric pressure.
원자로 내부에는 노심의 열로 뜨거워진 소듐과 노심 바깥쪽의 차가운 소듐이 펌프로 인해 1차적으로 순환된다. 또한, 소듐냉각고속로에는 피동잔열제거계통이 구비되어, 전원이 끊겨 펌프가 작동하지 않아도 자연적인 대류 현상을 이용하여 노심 안쪽의 뜨거운 소듐을 냉각시킬 수 있도록 구성된다.The inside of the reactor is primarily circulated by a pump that is heated by the heat of the core and cold sodium outside the core. In addition, the sodium-cooled high-speed furnace is equipped with a passive residual heat removal system to cool the hot sodium inside the core using a natural convection phenomenon even if the power is cut off and the pump does not operate.
피동잔열제거계통은 소듐냉각고속로 내부에 설치되는 소듐-소듐 열교환기(DHX) 및 외부에 설치되는 소듐-공기 열교환기(AHX, FHX)가 배관으로 연결된 구조를 가진다. 노심의 뜨거운 소듐에 의해 데워진 소듐-소듐 열교환기의 소듐은 배관을 타고 소듐-공기 열교환기로 전달된다. 소듐-공기 열교환기에서는 차가운 공기가 지나가며 배관 내의 소듐을 식힌다. 차가워진 소듐은 다시 배관을 타고 소듐-소듐 열교환기로 돌아가 소듐냉각고속로 내부의 소듐을 식힌다. 즉, 피동잔열제거계통은 전력 없이 소듐의 온도 차이만으로 순환하며 노심의 열을 식히게 된다.The passive residual heat removal system has a structure in which a sodium-sodium heat exchanger (DHX) and an external sodium-air heat exchanger (AHX, FHX) installed in a sodium cooling high-speed furnace are connected by piping. The sodium in the sodium-sodium heat exchanger warmed by the hot sodium in the core is routed through the piping to the sodium-air heat exchanger. In the sodium-air heat exchanger, cold air passes and the sodium in the piping cools down. The cooled sodium is piped back to the sodium-sodium heat exchanger to cool the sodium inside the sodium-cooled high-speed furnace. In other words, the passive remanent elimination system circulates only with the temperature difference of sodium without power, and the heat of the core is cooled.
한편, 이러한 폐쇄 루프를 이루는 소듐냉각고속로의 풀 속에 위치하는 소듐-소듐 열교환기가 손상되어 누출이 발생하면, 소듐-소듐 열교환기의 성능이 저하되어 노심의 열을 정상적으로 방출하지 못하는 심각한 상황으로 발전할 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 공개특허공보 특개2002-341081호 (2002.11.27.)에 개시되어 있다.On the other hand, when the sodium-sodium heat exchanger located in the pool of the sodium-cooled high-speed loop forming the closed loop is damaged and leakage occurs, the performance of the sodium-sodium heat exchanger deteriorates, can do.
BACKGROUND ART [0002] Techniques that serve as the background of the present invention are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-341081 (Nov. 27, 2002).
본 발명은 소듐냉각고속로의 피동잔열제거계통에 구비되는 소듐-소듐 열교환기의 손상을 감지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for detecting damage to a sodium-sodium heat exchanger provided in a system for removing residual heat of a sodium-cooled high-speed furnace.
본 발명은 소듐-소듐 열교환기뿐만 아니라, 일반적인 열교환기의 손상을 감지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for detecting damages of a general heat exchanger as well as a sodium-sodium heat exchanger.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 열교환기의 누출감지장치는, 제1열교환기에서 제2열교환기로 유체가 이동되는 제1배관에 설치되어 상기 유체의 유량을 측정하는 제1유량센서와, 상기 제2열교환기에서 상기 제1열교환기로 상기 유체가 이동되는 제2배관에 설치되어 상기 유체의 유량을 측정하는 제2유량센서, 및 상기 제1및 제2 유량센서에서 각각 측정된 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 이용하여 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하는 제어부를 포함한다.In order to accomplish the above object, there is provided a leak detector of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes a first pipe installed in a first pipe through which a fluid moves from a first heat exchanger to a second heat exchanger, A second flow sensor installed in a second pipe through which the fluid flows from the second heat exchanger to the first heat exchanger and measuring a flow rate of the fluid; And a controller for detecting damage of at least one of the first and second heat exchangers using a change in the flow rate difference or the flow rate sum of the measured fluid.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 기설정된 임계값과 비교하여, 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지한다.According to an embodiment of the present invention, the control unit compares a change in the flow rate difference or the flow rate sum of the fluid with a predetermined threshold value to detect whether at least one of the first and second heat exchangers is damaged.
상기 제어부는, 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나에 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호(alarm signal)를 경보장치로 전달할 수 있다.The control unit may transmit an alarm signal to the alarm device to notify that at least one of the first and second heat exchangers has been damaged if the change in the flow rate difference or the flow rate sum of the fluid is greater than the threshold value have.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 제1유량센서는, 상기 제1배관에 직교하는 자계를 형성하는 제1자기장 형성부, 및 상기 자계에 직교하도록 상기 제1배관에 수직하게 설치되는 제1기전력 측정 전극부를 포함하며, 상기 제2유량센서는, 상기 제2배관에 직교하는 자계를 형성하는 제2자기장 형성부, 및 상기 자계에 직교하도록 상기 제2배관에 수직하게 설치되는 제2기전력 측정 전극부를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the first flow sensor includes: a first magnetic field forming unit that forms a magnetic field perpendicular to the first pipe; and a second magnetic field forming unit that is perpendicular to the first pipe, Wherein the second flow rate sensor comprises a second magnetic field forming unit for forming a magnetic field orthogonal to the second pipe and a second electromotive force measuring unit for measuring a second electromotive force And a measurement electrode unit.
상기 열교환기의 누출감지장치는, 상기 제1기전력 측정 전극부에 연결되어 상기 제1배관을 흐르는 상기 유체의 유속에 비례하는 기전력을 측정하는 제1전압측정기와, 상기 제2기전력 측정 전극부에 연결되어 상기 제2배관을 흐르는 상기 유체의 유속에 비례하는 기전력을 측정하는 제2전압측정기를 구비하는 데이터 수집장치를 더 포함할 수 있다.The leakage detection device of the heat exchanger further includes a first voltage meter connected to the first electromotive force measuring electrode unit and measuring an electromotive force proportional to the flow rate of the fluid flowing through the first pipe, And a second voltage meter connected to the second pipe and measuring an electromotive force proportional to the flow rate of the fluid flowing through the second pipe.
또는, 상기 제1기전력 측정 전극부와 상기 제2기전력 측정 전극부는 연속적으로 연결되며, 상기 열교환기의 누출감지장치는, 상기 제1기전력 측정 전극부와 상기 제2기전력 측정 전극부에 각각 연결되어 상기 제1 및 제2배관을 각각 흐르는 상기 유체의 유속의 합에 비례하는 기전력을 측정하는 전압측정기를 구비하는 데이터 수집장치를 더 포함할 수 있다.Alternatively, the first electromotive force measuring electrode unit and the second electromotive force measuring electrode unit are continuously connected, and the leakage detection device of the heat exchanger is connected to the first electromotive force measuring electrode unit and the second electromotive force measuring electrode unit, respectively And a voltage measuring device for measuring an electromotive force proportional to a sum of the flow rates of the fluids flowing through the first and second pipes, respectively.
아울러, 본 발명은, 제1열교환기에서 제2열교환기로 유체가 이동되는 제1배관에 설치되는 제1유량센서를 이용하여 상기 제1배관에서의 상기 유체의 유량을 측정하는 단계와, 상기 제2열교환기에서 상기 제1열교환기로 상기 유체가 이동되는 제2배관에 설치되는 제2유량센서를 이용하여 상기 제2배관에서의 상기 유체의 유량을 측정하는 단계, 및 상기 제1및 제2 유량센서에서 각각 측정된 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 이용하여 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하는 단계를 포함하는 열교환기의 누출감지방법을 개시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a flow rate of a fluid, comprising the steps of: measuring a flow rate of the fluid in the first pipe using a first flow rate sensor installed in a first pipe through which a fluid moves from a first heat exchanger to a second heat exchanger; 2 measuring the flow rate of the fluid in the second pipe using a second flow sensor installed in a second pipe through which the fluid moves from the heat exchanger to the first heat exchanger, Detecting a damage of at least one of the first and second heat exchangers by using a change in a flow rate difference or a flow rate sum of the fluid measured by the sensors, respectively.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감지하는 단계는, 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 기설정된 임계값과 비교하는 단계, 및 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화가 상기 임계값보다 크면 상기 제1 및 제2열교환기 중 적어도 하나에 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호(alarm signal)를 경보장치로 전달하는 단계를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the sensing step comprises the steps of: comparing a change in the flow rate difference or the flow rate sum of the fluid with a predetermined threshold value; and if the change in the fluid flow rate difference or flow rate sum is greater than the threshold value And transmitting an alarm signal to at least one of the first and second heat exchangers to inform the alarm device that the damage has occurred.
본 발명은 제1유량센서와 제2유량센서에서 각각 측정된 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 이용하여 열교환기의 손상 여부를 감지한다. 따라서, 순환 루프를 이루도록 연결되는 제1 및 제2열교환기의 운전 상태를 상시 감시할 수 있다.The present invention senses whether the heat exchanger is damaged by using the flow rate difference or the flow rate change of the fluid measured by the first flow rate sensor and the second flow rate sensor, respectively. Therefore, the operation states of the first and second heat exchangers connected to form the circulation loop can be monitored at all times.
아울러, 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화가 기설정된 임계값보다 크면, 경보 신호가 발생하도록 구성되므로, 문제가 발생하면 신속하게 대응할 수 있다.In addition, since the alarm signal is generated when the change in the flow rate difference of the fluid or the change in the flow rate sum is larger than a preset threshold value, the trouble can be dealt with promptly.
이러한 열교환기의 누출감지장치 및 방법이 소듐냉각고속로의 피동잔열제거계통에 구비되는 소듐-소듐 열교환기와 소듐-공기 열교환기에 적용되는 경우, 소듐냉각고속로의 안정성 및 운전성이 향상될 수 있다.When the apparatus and method for detecting the leakage of the heat exchanger are applied to the sodium-sodium heat exchanger and the sodium-air heat exchanger provided in the passive residual heat removal system of the sodium cooling high-speed furnace, stability and operability of the sodium cooling high-speed furnace can be improved .
도 1은 소듐냉각고속로 열수송계통을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소듐냉각고속로의 피동잔열제거계통을 보인 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 소듐-소듐 열교환기의 누출 감지 방법을 보인 흐름도.
도 4는 전자유량계를 이용한 누출감지장치의 일 예를 보인 개념도.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 누출감지장치를 통하여 획득된 신호들을 보인 그래프들.
도 6은 전자유량계를 이용한 누출감지장치의 다른 일 예를 보인 개념도.
도 7a 및 도 7b는 도 6의 누출감지장치를 통하여 획득된 신호들을 보인 그래프들.1 is a conceptual view for explaining a sodium cooling high-speed heat transport system;
2 is a conceptual view showing a system for removing residual heat of a sodium-cooled high-speed furnace according to an embodiment of the present invention;
3 is a flow chart illustrating a method of detecting leaks in the sodium-sodium heat exchanger shown in FIG. 2;
4 is a conceptual diagram showing an example of a leak detection device using an electronic flow meter.
5A to 5D are graphs showing signals obtained through the leak detection apparatus of FIG.
6 is a conceptual diagram showing another example of a leak detection device using an electronic flow meter.
FIGS. 7A and 7B are graphs showing signals obtained through the leak detection apparatus of FIG. 6;
이하, 본 발명에 관련된 열교환기의 누출감지장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a leakage detecting apparatus and method of a heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention. Furthermore, the singular < RTI ID = 0.0 > terms < / RTI > used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
이하에서는 본 발명의 열교환기의 누출감지장치가 소듐냉각고속로의 피동잔열제거계통에 구비되는 소듐-소듐 열교환기와 소듐-공기 열교환기에 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명이 반드시 이러한 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 열교환기의 누출감지장치는 일반적인 열교환기에 설치되어 운전 상태를 상시 감시하도록 구성될 수도 있다.Hereinafter, the leak detecting apparatus of a heat exchanger of the present invention is applied to a sodium-sodium heat exchanger and a sodium-air heat exchanger provided in a drift residual heat eliminating system in a sodium-cooled high-speed furnace. However, the present invention is not necessarily limited to these examples. The leakage detector of the heat exchanger of the present invention may be installed in a general heat exchanger and may be configured to monitor the operation state at any time.
도 1은 소듐냉각고속로 열수송계통을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for illustrating a sodium cooling high-speed heat transport system.
도 1을 참조하면, 정상운전 중 PHTS 내부의 소듐은 노심에서 고온으로 가열되어, 고온풀에 유입된 후 IHX를 통과하면서 PHTS의 열을 IHTS로 전달하고 냉각된다. IHX를 통과하면서 냉각된 소듐은 저온풀에 모인 후 PHTS 펌프를 거쳐 다시 노심으로 유입되면서 노심, 고온풀, IHX 쉘(shell) 측, 저온풀, PHTS 펌프, PHTS 펌프 방출배관 및 노심 입구플레넘(inlet plenum)으로 연결되는 소듐냉각고속로 내부 소듐 풀의 순환유로를 형성한다.Referring to FIG. 1, during normal operation, sodium in the PHTS is heated from the core to a high temperature, flows into the high temperature pool, passes through the IHX and transfers the heat of the PHTS to the IHTS. IHX, the cooled sodium is collected in the low-temperature pool, and then flows into the core through the PHTS pump and flows back to the core, hot pool, IHX shell side, low temperature pool, PHTS pump, PHTS pump discharge piping and core inlet plenum inlet plenum) to form a circulating flow path of the internal sodium pool.
중간열교환기(Intermediate Heat Exchanger: IHX)는 PHTS 소듐으로부터 IHTS 소듐으로 열을 전달하는 열교환기로서, 방사능을 띄는 PHTS 소듐을 비방사능의 IHTS 소듐과 격리시키고 방사성 소듐을 격납경계 내부로 고립시키는 물리적 방벽기능을 제공한다.The Intermediate Heat Exchanger (IHX) is a heat exchanger that transfers heat from PHTS sodium to IHTS sodium, a physical barrier that isolates radioactive sodium PHTS from non-radioactive IHTS sodium and isolates radioactive sodium inside the containment boundary Function.
IHX는 원통 형태로서 PHTS와 IHTS 사이의 열전달을 위한 전열관 다발과 IHTS 소듐의 유동을 위한 통로 역할을 하는 배관으로 구성된다. IHX의 유량분배와 열응력에 의한 구조물의 건전성 유지를 위해 상부 튜브시트는 IHX의 통에 고정되어 있으나, 하부 튜브시트는 floating 형태로 튜브 자체에 의해 지지되는 설계상의 특징을 갖는다.The IHX is a cylindrical form consisting of tubes for heat transfer between the PHTS and IHTS and piping for the flow of IHTS sodium. The upper tube sheet is fixed to the barrel of the IHX to maintain the integrity of the structure by the flow distribution and thermal stress of the IHX, but the lower tube sheet has a design feature that is supported by the tube itself in a floating form.
PHTS 소듐은 IHX 쉘 측을 통하여 하방향으로 유동하고 중앙배관을 통하여 유입된 저온의 IHTS 소듐은 전열관 내부를 통해 상방향으로 유동하는 대향류(counter-current flow) 열교환 방식이다. PHTS 소듐은 고온풀에서 IHX의 상부 튜브시트 바로 아래에 있는 IHX 입구노즐을 통하여 유입된 후, 전열관 다발을 거쳐 하방향으로 유동하여 IHX 토출 노즐을 통해 저온풀로 방출된다. 이와 같은 유동에 의하여 IHX의 쉘 측에서 발생하는 압력 손실은 정상운전 중 저온풀과 고온풀의 액위 차이로 나타나게 된다.The PHTS sodium flows down through the IHX shell side and the cold IHTS sodium introduced through the central piping is a counter-current flow heat exchange method that flows upward through the inside of the heat transfer tube. The PHTS sodium flows through the IHX inlet nozzle directly below the upper tube sheet of the IHX in the hot pool, then flows downward through the bundle of heat transfer tubes and is discharged to the low temperature pool through the IHX discharge nozzle. As a result of this flow, the pressure loss on the shell side of the IHX appears as the difference in the liquid level between the low and high temperature pools during normal operation.
소듐냉각고속로의 잔열제거는 증기발생계통(SGS)의 복수기 냉각, 능동형 잔열제거계통(Active Decay Heat Removal System: ADHRS), 그리고 피동형 잔열제거계통(Passive Decay Heat Removal System: PDHRS)을 통해서 이루어진다. PHTS, IHTS 및 SGS 주복수기 냉각으로 이루어지는 정상 열제거 경로는 정상출력운전 모드 및 출력운전에서 재장전 모드에 이르는 발전소 계획정지 시에 활용된다. 중간열교환기의 전열관 막힘 또는 증기발생기 급수계통의 파손 및 유지/보수 등으로 인해 정상 열전달 경로의 사용이 불가능한 경우에는 노심 및 소듐 냉각재 압력경계의 온도 제한치를 초과하지 않고 계통을 안전한 상태로 냉각할 수 있도록 적절한 비상노심 잔열제거 방법이 제공되어야 한다. 이들 잔열제거계통 중 SGS와 ADHRS는 능동형 계통이며, PDHRS는 피동형 잔열제거계통으로 운전원의 개입 없이도 신뢰성 높은 비상 잔열제거 수단을 제공하도록 설계된 것이 특징이다.The removal of residual heat from the sodium-cooled high-speed furnace is accomplished through the condensation cooling of the steam generating system (SGS), the active decay heat removal system (ADHRS), and the passive decay heat removal system (PDHRS). PHTS, IHTS, and SGS Note The normal heat removal path consisting of condenser cooling is used in the normal output operation mode and the plant shutdown from the output operation to the reloading mode. If the normal heat transfer path can not be used due to clogging of the heat transfer pipe of the intermediate heat exchanger or damage or maintenance / repair of the steam generator water supply system, the system can be cooled to a safe state without exceeding the temperature limit of the core and sodium coolant pressure boundary Appropriate emergency core residual heat removal methods should be provided. Among these residual heat removal systems, SGS and ADHRS are active systems, and PDHRS is a passive residual heat removal system, which is designed to provide a reliable emergency residual heat removal means without operator intervention.
안전등급 잔열제거계통(Decay Heat Removal System: DHRS)은 발전소 수명기간 동안에 어떠한 형태의 설계기준 사고가 발생하더라도 소듐냉각고속로의 열을 최종 열침원인 대기 중으로 제거할 수 있는 안정적인 성능이 확보되어야 한다. 소듐냉각고속로의 안전등급 잔열제거계통은 ADHRS와 PDHRS로 분류되며, 다양성(diversity) 및 다중성(redundancy) 확보를 위해 독립적인 4개의 잔열제거 루프(PDHRS 루프 2개 및 ADHRS 루프 2개)로 구성된다.The DHS (Decay Heat Removal System) should ensure a stable performance to remove heat from the sodium-cooled high-speed furnace into the atmosphere due to the final heat sink, regardless of any type of design basis accident during the lifetime of the plant. The safety grade demagnetization system is divided into ADHRS and PDHRS and consists of four independent heat rejection loops (two PDHRS loops and two ADHRS loops) for diversity and redundancy. do.
소듐냉각고속로의 안전등급 잔열제거계통은 노심 잔열을 포함하는 일차계통 열제거를 위해 소듐냉각고속로 풀에 DHX(sodium-to-sodium Decay Heat Exchanger)를 설치하고, 별도의 제열용 소듐 루프에 연결된 소듐-공기 열교환기를 이용하여 계통의 열을 최종 열침원인 대기 중으로 방출시키는 개념이다. PHTS의 방사화된 소듐은 DHX에서 방사화되지 않은 순수 소듐인 ADHRS 및 PDHRS 루프의 소듐과 물리적으로 분리된 상태에서 열교환을 수행하므로, 소듐-공기 열교환기에서의 소듐 전열관 결함이 발생하더라도 대기 중으로의 방사능 누출을 원천적으로 방지할 수 있다.The sodium-cooled sodium-to-sodium decay heat exchanger (DHX) is installed in the sodium-cooled high-speed furnace for primary system heat removal with core residual heat, It is a concept that the heat of the system is released to the atmosphere due to the final heat sink using a connected sodium-air heat exchanger. Since the activated sodium of PHTS performs heat exchange in the physically separated state of sodium of ADHRS and PDHRS loops which are not sodium spinnot released by DHX, even if sodium heat transfer tube defects occur in the sodium-air heat exchanger, Radiation leakage can be prevented at the source.
소듐냉각고속로 풀(pool)에서 대기로 이어지는 일련의 열제거 경로 상에서 소듐-공기 열교환기 쉘측의 공기측 대류 전열저항은 전체 전열저항의 97% 이상을 차지하므로, 소듐-공기 열교환기의 성능이 전체 잔열제거계통 성능을 결정하는 중요한 인자가 된다. 따라서 소듐냉각고속로의 잔열제거계통은 다양성 및 다중성 확보를 위하여 능동형 및 피동형 잔열제거계통에 서로 다른 형태의 소듐-공기 열교환기를 도입하였다. 능동형 ADHRS 계통은 공기 송풍기(blower)를 이용한 강제통풍 냉각을 수행하므로 핀(fin)이 부착된 직관형 소듐 전열관을 사용하는 FHX(Forced-draft sodium-to-air Heat Exchanger)를 적용하였다. 반면, 피동형 PDHRS의 경우에는 능동형 기기의 사용 없이 자연통풍에 의한 공기냉각을 수행하므로 핀(fin)이 없는 헬리컬(helical) 형태의 소듐 전열관을 다중 열(row)로 배치하는 개념의 AHX(sodium-to-Air Heat Exchanger)를 적용하여 핀(fin) 없이도 전열면적을 극대화할 수 있도록 설계되었다.Since the air-side convection heat resistance of the sodium-air heat exchanger shell side on a series of heat removal paths leading from the pool to the atmosphere by sodium cooling high speed accounts for more than 97% of the total heat transfer resistance, the performance of the sodium- It is an important factor in determining overall residual heat removal system performance. Therefore, the residual heat removal system of the sodium cooling high-speed furnace introduces different types of sodium-air heat exchangers in the active and passive residual heat removal systems for diversity and multiplicity. The active ADHRS system uses a forced-draft sodium-to-air heat exchanger (FHX), which uses an intuitive sintered sodium tube with a fin to perform forced draft cooling using an air blower. On the other hand, in the case of the passive type PDHRS, air cooling by natural ventilation is performed without using active devices, so that the concept of AHX (sodium- to-Air Heat Exchanger to maximize heat transfer area without fin.
소듐-소듐 잔열교환기(DHX)는 소듐냉각고속로 정지 후 노심 잔열 발생에 의해 PHTS 소듐 풀에 축적된 열을 소듐냉각고속로 건물 상단에 설치된 소듐-공기 열교환기(AHX, FHX)와 연결된 잔열제거 소듐 루프로 전달하는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 방사화된 PHTS의 소듐이 잔열제거 소듐루프 또는 격납계통 외부로 누출되지 않도록 하는 방벽 기능을 수행하는 기기이다. 따라서 소듐-공기 열교환기 전열관 등에서의 예기치 않은 소듐 누설 등에 대비하여 DHX 전열관의 건전성 유지가 매우 중요하다.The sodium-sodium residual heat exchanger (DHX) removes the residual heat from the sodium-air heat exchanger (AHX, FHX) installed at the top of the building at high speed by sodium cooling the heat accumulated in the PHTS sodium pool by the generation of core residual heat after stopping at the sodium cooling high- Sodium loop, and also performs a barrier function to prevent the sodium of the radioactive PHTS from leaking out of the residual heat eliminating sodium loop or the storage system. Therefore, it is very important to maintain soundness of DHX tube in case of unexpected sodium leakage in sodium-air heat exchanger tube.
shell-and-tube 타입 열교환기인 DHX는 소듐냉각고속로 저온 소듐 풀에 배치된다. PHTS 소듐이 DHX 쉘 측을 통하여 하방향으로 유동하고 DHX 중앙의 소듐 하향유로 배관을 통하여 유입된 저온의 잔열제거 루프 소듐은 전열관의 내부를 통해 상방향으로 유동하면서 열교환을 수행하는 대향류(counter-current flow) 방식의 열교환기 구조를 갖는다. 저온 풀 상부의 소듐은 DHX의 상부 튜브시트 바로 아래에 있는 DHX 입구노즐을 통하여 유입된 후 DHX 전열관 다발을 거쳐 하방향으로 유동하면서 냉각되며, DHX를 거치면서 냉각된 PHTS 소듐은 DHX 하부에 위치하는 출구노즐을 통해 저온 소듐 풀 하부 지역으로 방출된다.DHX, a shell-and-tube type heat exchanger, is placed in a low temperature sodium pool at a sodium cooling rate. PHTS Sodium is flowed downward through the DHX shell side and the low-temperature residual heat removal loop introduced through the sodium downflow pipe at the center of DHX. Sodium is counter-flowed upward through the inside of the heat transfer tube, current flow type heat exchanger. The sodium in the upper part of the low-temperature pool flows through the DHX inlet nozzle immediately below the upper tube sheet of DHX, then flows downward through the bundle of DHX tubes, and the cooled PHTS sodium through the DHX is located in the lower part of the DHX And discharged through the outlet nozzle to the low-temperature sodium pool sub-region.
전열관측 소듐은 잔열제거 루프 저온관(cold-leg)과 연결되어 열교환기 중앙에 위치하는 저온 소듐 하향유로관(cold sodium downcomer)을 통해 DHX 하부 소듐 챔버(Lower Sodium Chamber)로 유입된 후, DHX 하부 튜브시트를 통해 각각의 소듐 전열관으로 분배되도록 설계되었다. 이 때, DHX의 중앙 하향유로관은 전열관 측 하향 소듐이 DHX 하부 소듐챔버(Lower Sodium Chamber)로 유입되기 전에 쉘 측 고온 소듐에 의해 가열되는 것을 방지하기 위해서 이중관으로 설계하였다. 이 경우 단일관 사용시에 비해 이중관 사이의 가스층에 의해 DHX 쉘 측 고온 소듐에서 하향유로관으로의 열속을 감소시켜 DHX 하부 소듐챔버로 유입되는 소듐의 온도 상승을 억제하는 효과가 있다.Heat observation Sodium was connected to the cold-leg of the residual heat elimination loop and flowed into a DHX lower sodium chamber through a cold sodium downcomer located at the center of the heat exchanger. DHX And is designed to be distributed to each of the sodium heat pipes through the lower tube sheet. At this time, the central downward flow pipe of the DHX was designed as a double pipe to prevent the downward sodium on the heat transfer pipe side from being heated by the hot side sodium on the shell before being introduced into the DHX lower sodium chamber. In this case, compared to the case of using a single tube, the gas layer between the double tubes reduces the heat flux from the hot sodium to the downflow channel on the DHX shell side, thereby suppressing the temperature rise of the sodium introduced into the DHX lower sodium chamber.
각각의 전열관으로 유입된 저온 소듐은 직관형 전열관 내부를 따라 수직 상방향으로 유동하면서 PHTS 고온 소듐과의 대향류(Counter-current Flow) 열교환을 수행하는 구조이다. DHX 전열관에서 가열된 소듐은 DHX 상단의 동축배관부 소듐 챔버(co-axial part sodium chamber)에서 다시 모여 잔열제거 루프의 고온관(hot-leg)을 통해 소듐-공기 열교환기로 순환하면서 DHX → 잔열제거루프 고온관 → 소듐-공기 열교환기 → 잔열제거루프 저온관 → DHX로 구성되는 폐순환 유로를 형성하여 계통의 열을 대기중으로 방출한다.The low-temperature sodium introduced into each heat transfer pipe is a structure that performs counter-current flow heat exchange with PHTS hot sodium while flowing vertically upward along the inside of the straight pipe. The sodium heated in the DHX tube is collected again in the co-axial part sodium chamber of the DHX and circulated to the sodium-air heat exchanger through the hot-leg of the residual heat removal loop, Loop high-temperature tube → sodium-air heat exchanger → residual heat elimination loop Low-temperature tube → DHX to form a pulsating circulation flow path to release the heat of the system into the atmosphere.
이하, 소듐냉각고속로의 피동잔열제거계통에 구비되는 소듐-소듐 열교환기의 손상을 감지할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for detecting a damage of a sodium-sodium heat exchanger provided in a drift residual heat removal system of a sodium-cooled high-speed furnace will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소듐냉각고속로(10)의 피동잔열제거계통(100)을 보인 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing a drift residual
소듐냉각고속로(10) 내부에는 노심(11)의 열로 뜨거워진 소듐(H)과 노심(11) 바깥쪽의 차가운 소듐(C)이 펌프(12)로 인해 1차적으로 순환된다. 또한, 소듐냉각고속로(10)에는 피동잔열제거계통(100)이 구비되어, 전원이 끊겨 펌프(12)가 작동하지 않아도 자연적인 대류 현상을 이용하여 노심(11) 안쪽의 뜨거운 소듐(H)을 냉각시킬 수 있도록 구성된다.In the sodium-cooled high-
피동잔열제거계통(100)은 소듐냉각고속로(10) 내부에 설치되는 소듐-소듐 열교환기(DHX, 13) 및 외부에 설치되는 소듐-공기 열교환기[AHX(110), FHX]가 배관으로 연결된 구조를 가진다. 본 도면에서는 소듐-소듐 열교환기(13)에 자연 냉각 소듐-공기 열교환기(110)가 연결된 구조를 예시하고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 소듐-소듐 열교환기(13)에는 강제 순환 소듐-공기 열교환기(FHX)가 연결될 수도 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 피동잔열제거계통(100)은 자연 냉각 소듐-공기 열교환기(110)와 강제 순환 소듐-공기 열교환기(FHX)를 모두 구비할 수도 있다.The passive residual
노심(11)의 뜨거운 소듐에 의해 데워진 소듐-소듐 열교환기(13)의 소듐은 배관을 타고 소듐-공기 열교환기(110)로 전달된다. 소듐-공기 열교환기(110)에서는 차가운 공기가 지나가며 배관 내의 소듐을 식힌다. 차가워진 소듐은 다시 배관을 타고 소듐-소듐 열교환기(13)로 돌아가 소듐냉각고속로(10) 내부의 소듐을 식힌다.The sodium of the sodium-
이처럼, 피동잔열제거계통(100)은 전력 없이 소듐의 온도 차이만으로 무한 순환하는 냉각 시스템이다.As such, the driven residual
소듐-공기 열교환기(110)는 외부 챔버(111) 및 내부 챔버(112)를 포함한다.The sodium-air heat exchanger (110) includes an outer chamber (111) and an inner chamber (112).
외부 챔버(111)는 내부 챔버(112)를 수용하고, 소듐을 냉각시키는 외부 공기가 유입 및 유출되는 공기 유입구와 공기 유출구를 각각 구비한다.The
내부 챔버(112)는 소듐이 흐르는 전열관 튜브를 구비한다. 챔버 상부와 하부 사이에는 전열관 튜브를 지지하는 튜브 시트가 추가로 구비될 수 있다. 강제 순환 소듐-공기 열교환기(FHX)의 경우에는, 공기의 강제 유입을 위한 핀(fin)이 추가로 구비될 수 있다.The
한편, 소듐-소듐 열교환기(13)의 일부는 소듐냉각고속로(10)의 소듐 풀 속에 잠겨있기 때문에, 내부 손상을 파악하기 어렵다. 만일 소듐-소듐 열교환기(13)의 내부 손상이 발생하게 되면, 위에서 설명한 피동잔열제거계통(100)의 성능은 저하된다. 뿐만 아니라, 상기 내부 손상에 재빨리 대응하지 않으면 큰 위험이 초래될 수도 있다.On the other hand, since a part of the sodium-
이하, 피동잔열제거계통(100)의 정상 작동 여부를 모니터링할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for monitoring whether the driven residual
도 3은 도 2에 도시된 소듐-소듐 열교환기(13)의 누출감지방법을 보인 흐름도이다.FIG. 3 is a flow chart illustrating a method of detecting leaks in the sodium-
도 3을 앞선 도 2와 함께 참조하면, 소듐-소듐 열교환기(13)의 누출감지장치(120)는 제1유량센서(121), 제2유량센서(122) 및 제어부(124, 도 4 참조)를 포함한다. 누출감지장치(120)는 이하 설명하는 단계를 거쳐 지속적으로 피동잔열제거계통(100)의 정상 작동 여부를 모니터링하도록 구성된다(S310).2, the
제1유량센서(121)는 소듐-소듐 열교환기(13)에서 소듐-공기 열교환기(110)로 소듐이 이동되는 제1배관(101)에 설치되어, 상기 소듐의 유량(S1)을 측정하도록 이루어진다(S320).The
제2유량센서(122)는 소듐-공기 열교환기(110)에서 소듐-소듐 열교환기(13)로 소듐이 이동되는 제2배관(102)에 설치되어, 상기 소듐의 유량(S2)을 측정하도록 이루어진다(S330).The
제1배관(101)과 제2배관(102)이 나란하게 배치되는 경우, 소듐이 흐르는 방향은 서로 반대가 될 수 있다.When the
제1 및 제2유량센서(121, 122)는 전자 유도의 법칙을 응용한 전자 유량계, 초음파를 이용한 초음파 유량계, 단위시간에 흐르는 체적 또는 질량을 측정하는 용적 유량계 등 일반적으로 널리 알려진 유량계들 중 하나가 될 수 있다.The first and
제어부(124)는 제1 및 제2유량센서(121, 122)에서 각각 측정된 소듐의 유량차이(S3=S1-S2, S3=S2-S1) 또는 유량합(S3=S1+S2)을 구한 뒤(S340), 이의 변화(미분값, D1)를 이용하여(S350), 소듐-소듐 열교환기(13) 및 소듐-공기 열교환기(110) 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하도록 이루어진다.The
소듐-공기 열교환기(110)는 소듐냉각고속로(10) 외부에 배치되므로 손상 여부를 비교적 용이하게 파악할 수 있으나, 소듐-소듐 열교환기(13)는 일부가 소듐냉각고속로(10)의 소듐 풀 속에 잠겨 있기 때문에 그 손상 여부를 파악하기가 어렵다. 따라서, 본 발명은 소듐-소듐 열교환기(13)의 손상 여부를 감지하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.Since the sodium-
구체적으로, 제어부(124)는 소듐의 유량차이 또는 유량합의 변화(D1)를 기설정된 임계값(TH1, threshold)과 비교하여, 소듐-소듐 열교환기(13) 및 소듐-공기 열교환기(110) 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하도록 이루어진다(S360). 상기 임계값(TH1)은 피동잔열제거계통(100)이 정상적으로 작동하는 상태에서 보이는 상기 변화(D1)의 최대값으로서, 상기 변화(D1)가 상기 임계값(TH1)을 넘어가면 피동잔열제거계통(100)의 작동에 문제가 생겼음을 판별하는 척도가 될 수 있다.Specifically, the
제어부(124)는 소듐의 유량차이 또는 유량합의 변화(D1)가 상기 임계값(TH1)보다 크면, 소듐-소듐 열교환기(13) 및 소듐-공기 열교환기(110) 중 적어도 하나에 리크(leak) 즉, 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호(alarm signal)를 경보장치(125, 도 4 참조)로 전달하도록 구성될 수 있다(S370). 예를 들어, 소듐-소듐 열교환기(13)에 손상이 발생하면, 소듐의 유량차이 또는 유량합의 변화(D1) 곡선의 피크값은 상기 임계값(TH1)을 넘어가게 된다. 이 경우, 경보장치(125)는 제어부(124)로부터 경보 신호를 전달받아 경보를 발생함으로써, 작업자가 이에 대하여 신속하게 대응할 수 있도록 이루어질 수 있다.The
반대로, 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화(D1)가 상기 임계값(TH1)보다 작으면, 제어부(124)는 피동잔열제거계통(100)이 정상적으로 작동하는 것으로 판단한다. 제어부(124)는 제1 및 제2유량센서(121, 122)로부터 획득된 제1 및 제2배관(101, 102)을 각각 흐르는 소듐의 유량(S1, S2)과, 이를 바탕으로 획득되는 유량차이(S3=S1-S2, S3=S2-S1) 또는 유량합(S3=S1+S2)의 변화(D1)를 지속적으로 모니터링하게 된다.On the contrary, if the flow rate difference or the flow rate change D1 of the fluid is smaller than the threshold value TH1, the
이하, 제1 및 제2유량센서(121, 122)가 전자 유량계로 구성되는 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a case where the first and
도 4는 전자유량계를 이용한 누출감지장치(120)의 일 예를 보인 개념도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 누출감지장치(120)를 통하여 획득된 신호들을 보인 그래프들이다.FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a
도 4를 참조하면, 제1유량센서(121)는 제1자기장 형성부(121a) 및 제1기전력 측정 전극부(121b)를 포함한다. 제1자기장 형성부(121a)는 제1배관(101)에 직교하는 자계를 형성하고, 제1기전력 측정 전극부(121b)는 상기 자계에 직교하도록 제1배관(101)에 수직하게 설치된다.Referring to FIG. 4, the
상기 구조에 의하면, 비자성관인 제1배관(101)과 직교하는 자계가 형성된 상태에서, 제1배관(101) 내에 도전성의 소듐이 흐르면, 전자유도에 의해 제1기전력 측정 전극부(121b)로 소듐의 유속에 비례하는 기전력이 발생한다. 상기 기전력을 측정하면, 소듐의 유량(S1)이 계산될 수 있다.According to the above structure, when conductive sodium flows in the
이와 마찬가지로, 제2유량센서(122)는 제2자기장 형성부(122a) 및 제2기전력 측정 전극부(122b)를 포함한다. 제2자기장 형성부(122a)는 제2배관(102)에 직교하는 자계를 형성하고, 제2기전력 측정 전극부(122b)는 상기 자계에 직교하도록 제2배관(102)에 수직하게 설치된다.Similarly, the
열교환기의 누출감지장치(120)는 제1전압측정기(123a)와 제2전압측정기(123b)를 구비하는 데이터 수집장치(123)를 더 포함할 수 있다.The
제1전압측정기(123a)는 제1기전력 측정 전극부(121b)에 연결되어, 제1배관(101)을 흐르는 소듐의 유속에 비례하는 기전력을 측정하도록 이루어진다. 또한, 제2전압측정기(123b)는 제2기전력 측정 전극부(122b)에 연결되어, 제2배관(102)을 흐르는 소듐의 유속에 비례하는 기전력을 측정하도록 이루어진다. 즉, 제1 및 제2전압측정기(123a, 123b)에 의하여, 제1 및 제2배관(101, 102)을 각각 흐르는 소듐의 유량(S1, S2)이 획득될 수 있다.The
도 5a는 제1유량센서(121)를 통하여 획득된 제1배관(101)을 흐르는 소듐의 유량(S1)을 나타내고, 도 5b는 제2유량센서(122)를 통하여 획득된 제2배관(102)을 흐르는 소듐(S2)의 유량을 나타낸다.5A shows the
제어부(124)는 미분 계산기(124a) 및 판별기(124b)를 포함할 수 있다.The
미분 계산기(124a)는 제1 및 제2배관(101, 102)을 흐르는 소듐의 유량차이(S3=S1-S2, S3=S2-S1) 또는 유량합(S3=S1+S2)을 구한 뒤, 이의 변화(D1)를 계산한다. 도 5c 및 도 5d에서는, 미분 계산기(124a)가 제1 및 제2배관(101, 102)을 흐르는 소듐의 유량차이(S3=S1-S2)를 구한 뒤, 이를 미분(D1)한 그래프를 보이고 있다.The differential calculator 124a calculates the flow rate difference (S3 = S1-S2, S3 = S2-S1) or the flow rate sum (S3 = S1 + S2) of the sodium flowing through the first and
이러한 방법으로 얻어진 소듐의 유량차이 또는 유량합의 변화를 나타내는 미분 그래프에서, 소듐의 유량 변화는 피크 형태의 신호로 나타난다. 판별기(124b)는 미분 곡선의 피크값이 기설정된 임계값(TH1)보다 높으면, 소듐-소듐 열교환기(13) 및 소듐-공기 열교환기(110) 중 적어도 하나에 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호를 경보장치(125)로 전달한다.In the differential graph showing the difference in flow rate or the sum of flow rate of sodium obtained by this method, the flow rate change of sodium appears as a peak-shaped signal. If the peak value of the differential curve is higher than the predetermined threshold value TH1, the
도 6은 전자유량계를 이용한 누출감지장치(220)의 다른 일 예를 보인 개념도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 6의 누출감지장치(220)를 통하여 획득된 신호들을 보인 그래프들이다. 본 실시예에서 앞선 실시예와 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of the
도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1기전력 측정 전극부(221b)와 제2기전력 측정 전극부(222b)는 연속적으로 연결된다.6, 7A and 7B, the first electromotive force measuring
아울러, 열교환기의 누출감지장치(220)는 전압측정기(223a)를 구비하는 데이터 수집장치(223)를 더 포함할 수 있다. 전압측정기(223a)는 제1기전력 측정 전극부(221b)와 제2기전력 측정 전극부(222b)에 각각 연결되어 제1 및 제2배관(201, 202)을 각각 흐르는 소듐의 유속의 합에 비례하는 기전력을 측정하도록 이루어진다.In addition, the
즉, 제1 및 제2배관(101, 102)을 각각 흐르는 소듐의 유량(S1, S2)을 각각 획득하기 위하여 제1 및 제2배관(101, 102)에 각각 대응되는 제1 및 제2전압측정기(123a, 123b)가 구비되었던 앞선 실시예와는 달리, 본 실시예에서는 전압측정기(223a)가 제1 및 제2기전력 측정 전극부(221b, 222b)와 각각 연결되어 제1 및 제2배관(201, 202)을 흐르는 소듐의 유량합(S3=S1+S2)을 측정하도록 구성된다.That is, in order to obtain the flow rates S 1 and
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 전압측정기(223a)에 의하여, 제1 및 제2배관(201, 202)을 흐르는 소듐의 유량의 합(S3=S1+S2)이 획득될 수 있다[제1유량센서(221)를 통하여 획득된 제1배관(201)을 흐르는 소듐의 유량(S1)과 제2유량센서(222)를 통하여 획득된 제2배관(202)을 흐르는 소듐의 유량(S2)은 앞선 실시예와 동일한 것으로 가정].7A and 7B, the sum (S3 = S1 + S2) of the flow rates of sodium flowing through the first and
앞서 설명한 바와 같이, 제어부(224)는 미분 계산기(224a)를 이용하여 소듐의 유량합(또는 유량차이)를 획득하고, 판별기(224b)를 이용하여 상기 소듐-소듐 열교환기(13) 및 소듐-공기 열교환기(110) 중 적어도 하나에 손상이 발생하였는지 여부를 판별하도록 구성될 수 있다.As described above, the
본 실시예에 의하면, 제1유량센서(221)를 통하여 획득된 제1배관(201)을 흐르는 소듐의 유량(S1)과 제2유량센서(222)를 통하여 획득된 제2배관(202)을 흐르는 소듐의 유량(S2)을 각각 측정할 수는 없지만, 이는 소듐의 유량차이(S3=S1-S2, S3=S2-S1) 또는 유량합(S3=S1+S2)을 구하기 위한 과정인 것을 고려하면, 데이터 수집장치(123)의 구조가 보다 단순화될 수 있다는 장점이 있다.According to the present embodiment, the flow rate S1 of sodium flowing through the
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제1유량센서와 제2유량센서에서 각각 측정된 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화를 이용하여 열교환기의 손상 여부를 감지한다. 따라서, 순환 루프를 이루도록 연결되는 제1 및 제2열교환기의 운전 상태를 상시 감시할 수 있다.As described above, the present invention senses whether the heat exchanger is damaged by using the flow rate difference or the flow rate change of the fluid measured by the first flow rate sensor and the second flow rate sensor, respectively. Therefore, the operation states of the first and second heat exchangers connected to form the circulation loop can be monitored at all times.
아울러, 상기 유체의 유량차이 또는 유량합의 변화가 기설정된 임계값보다 크면, 경보 신호가 발생하도록 구성되므로, 문제가 발생하면 신속하게 대응할 수 있다.In addition, since the alarm signal is generated when the change in the flow rate difference of the fluid or the change in the flow rate sum is larger than a preset threshold value, the trouble can be dealt with promptly.
이러한 열교환기의 누출감지장치 및 방법이 소듐냉각고속로(10)의 피동잔열제거계통(100)에 구비되는 소듐-소듐 열교환기(13)와 소듐-공기 열교환기(110)에 적용되는 경우, 소듐냉각고속로(10)의 안정성 및 운전성이 향상될 수 있다.When such a leakage detecting device and method of this heat exchanger is applied to the sodium-
이상에서 설명한 열교환기의 누출감지장치 및 그 방법은 위에서 설명된 실시예의 방법과 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있다. 본 발명의 기술사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.The leakage detecting apparatus and method of the heat exchanger described above are not limited to the method and configuration of the embodiment described above. The present invention can be variously modified and modified within the scope of the technical idea. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 소듐냉각고속로 11: 노심
12: 펌프 13: 소듐-소듐 열교환기
14: 중간열교환기 15: UIS
100: 피동잔열제거계통 101: 제1배관
102: 제2배관 110: 소듐-공기 열교환기
111: 외부 챔버 112: 내부 챔버
120: 누출감지장치 121: 제1유량센서
121a: 제1자기장 형성부 121b: 제1기전력 측정 전극부
122: 제2유량센서 122a: 제2자기장 형성부
122b: 제2기전력 측정 전극부 123: 데이터 수집장치
123a: 제1전압측정기 123b: 제2전압측정기
124: 제어부 124a: 미분 계산기
124b: 판별기 125: 경보장치10: sodium-cooled high-speed furnace 11: core
12: Pump 13: Sodium-sodium heat exchanger
14: intermediate heat exchanger 15: UIS
100: driven residual heat removal system 101: first piping
102: second piping 110: sodium-air heat exchanger
111: outer chamber 112: inner chamber
120: leak detection device 121: first flow sensor
121a: first magnetic
122:
122b: second electromotive force measuring electrode part 123: data collecting device
123a:
124: control unit 124a: differential calculator
124b: discriminator 125: alarm device
Claims (8)
상기 소듐-공기 열교환기에서 상기 소듐-소듐 열교환기로 상기 소듐이 이동되는 제2배관에 설치되어, 상기 소듐의 유량을 측정하는 제2유량센서; 및
상기 제1및 제2 유량센서에서 각각 측정된 상기 소듐의 유량차이의 변화 또는 유량합의 변화를 기설정된 임계값과 비교하여, 상기 소듐-소듐 열교환기 및 상기 소듐-공기 열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하는 제어부를 포함하는 열교환기의 누출감지장치.A portion of which is installed in a first pipe through which sodium is transferred to a sodium-air heat exchanger disposed outside the sodium-cooled high-speed furnace in a sodium-sodium heat exchanger submerged in a sodium pool at a high rate of sodium cooling, A first flow sensor;
A second flow sensor installed in a second pipe through which the sodium is transferred from the sodium-air heat exchanger to the sodium-sodium heat exchanger, the second flow sensor measuring the flow rate of the sodium; And
Comparing the change in the flow rate difference or the flow rate sum of the sodium measured in each of the first and second flow sensors with a predetermined threshold value to determine whether the damage of at least one of the sodium-sodium heat exchanger and the sodium- And a control unit for detecting whether or not the temperature of the heat exchanger is higher than a predetermined temperature.
상기 제어부는,
상기 소듐의 유량차이의 변화 또는 유량합의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 상기 소듐-소듐 열교환기 및 상기 소듐-공기 열교환기 중 적어도 하나에 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호(alarm signal)를 경보장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 누출감지장치.The method according to claim 1,
Wherein,
An alarm signal indicating that damage has occurred to at least one of the sodium-sodium heat exchanger and the sodium-air heat exchanger is set to be an alarm, and if the change in the flow rate difference of the sodium or the change in the flow rate sum is larger than the threshold value, To the device. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
상기 제1유량센서는,
상기 제1배관에 직교하는 자계를 형성하는 제1자기장 형성부; 및
상기 자계에 직교하도록 상기 제1배관에 수직하게 설치되는 제1기전력 측정 전극부를 포함하며,
상기 제2유량센서는,
상기 제2배관에 직교하는 자계를 형성하는 제2자기장 형성부; 및
상기 자계에 직교하도록 상기 제2배관에 수직하게 설치되는 제2기전력 측정 전극부를 포함하는 열교환기의 누출감지장치.The method according to claim 1,
Wherein the first flow rate sensor comprises:
A first magnetic field forming unit forming a magnetic field orthogonal to the first pipe; And
And a first electromotive force measuring electrode unit installed perpendicular to the first pipe so as to be orthogonal to the magnetic field,
Wherein the second flow rate sensor comprises:
A second magnetic field forming unit forming a magnetic field orthogonal to the second pipe; And
And a second electromotive force measuring electrode unit installed perpendicular to the second pipe so as to be orthogonal to the magnetic field.
상기 제1기전력 측정 전극부에 연결되어 상기 제1배관을 흐르는 상기 소듐의 유속에 비례하는 기전력을 측정하는 제1전압측정기와, 상기 제2기전력 측정 전극부에 연결되어 상기 제2배관을 흐르는 상기 소듐의 유속에 비례하는 기전력을 측정하는 제2전압측정기를 구비하는 데이터 수집장치를 더 포함하는 열교환기의 누출감지장치.5. The method of claim 4,
A first voltage meter connected to the first electromotive force measuring electrode unit and measuring an electromotive force proportional to the flow rate of sodium flowing through the first pipe; a second voltage meter connected to the second electromotive force measuring electrode unit, Further comprising a data collection device having a second voltage meter for measuring an electromotive force proportional to the flow rate of sodium.
상기 제1기전력 측정 전극부와 상기 제2기전력 측정 전극부는 연속적으로 연결되며,
상기 제1기전력 측정 전극부와 상기 제2기전력 측정 전극부에 각각 연결되어 상기 제1 및 제2배관을 각각 흐르는 상기 소듐의 유속의 합에 비례하는 기전력을 측정하는 전압측정기를 구비하는 데이터 수집장치를 더 포함하는 열교환기의 누출감지장치.5. The method of claim 4,
The first electromotive force measuring electrode unit and the second electromotive force measuring electrode unit are continuously connected,
And a voltage measuring unit connected to the first and second electromotive force measuring electrode units and measuring a electromotive force proportional to a sum of the flow rates of sodium flowing through the first and second pipes respectively, Further comprising: a leakage sensor for detecting the temperature of the heat exchanger.
상기 소듐-공기 열교환기에서 상기 소듐-소듐 열교환기로 상기 소듐이 이동되는 제2배관에 설치되는 제2유량센서를 이용하여, 상기 제2배관에서의 상기 소듐의 유량을 측정하는 단계; 및
상기 제1및 제2 유량센서에서 각각 측정된 상기 소듐의 유량차이의 변화 또는 유량합의 변화를 이용하여 상기 소듐-소듐 열교환기 및 상기 소듐-공기 열교환기 중 적어도 하나의 손상 여부를 감지하는 단계를 포함하며,
상기 감지하는 단계는,
상기 소듐의 유량차이의 변화 또는 유량합의 변화를 기설정된 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 소듐의 유량차이의 변화 또는 유량합의 변화가 상기 임계값보다 크면, 상기 소듐-소듐 열교환기 및 상기 소듐-공기 열교환기 중 적어도 하나에 손상이 발생하였음을 알리는 경보 신호(alarm signal)를 경보장치로 전달하는 단계를 포함하는 열교환기의 누출감지방법.Using a first flow sensor installed in a first pipe through which sodium is transferred to a sodium-air heat exchanger which is located outside of the sodium-cooled high-speed path, in a sodium-sodium heat exchanger, some of which are submerged in a sodium- Measuring a flow rate of the sodium in the first pipe;
Measuring a flow rate of the sodium in the second pipe using a second flow sensor installed in a second pipe in which the sodium is transferred to the sodium-sodium heat exchanger in the sodium-air heat exchanger; And
Detecting the damage of at least one of the sodium-sodium heat exchanger and the sodium-air heat exchanger using a change in the flow rate difference or a flow rate sum of the sodium measured by the first and second flow sensors, ≪ / RTI &
Wherein the sensing comprises:
Comparing the change in the flow rate difference of the sodium or the flow rate sum change with a predetermined threshold value; And
And an alarm signal indicating that damage has occurred to at least one of the sodium-sodium heat exchanger and the sodium-air heat exchanger, if the change in the flow rate difference of the sodium or the change in the flow rate sum is greater than the threshold value, To the heat exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130157562A KR101570075B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130157562A KR101570075B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20150070873A KR20150070873A (en) | 2015-06-25 |
KR101570075B1 true KR101570075B1 (en) | 2015-11-19 |
Family
ID=53517332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130157562A KR101570075B1 (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101570075B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200038122A (en) | 2018-10-02 | 2020-04-10 | 한국원자력연구원 | Integrated hybrid leak detecting device for liquid metal and leak detecting system for liquid metal having the same |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105527060A (en) * | 2015-12-30 | 2016-04-27 | 天津市研翔电子科技有限公司 | Device and method for testing protective performance of simple air heat exchanger |
CN107300430B (en) * | 2017-07-18 | 2023-06-16 | 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 | Vacuum insulation low-temperature pipe heat leakage measurement device and measurement method thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002341081A (en) * | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Hitachi Ltd | Atomic reactor coolant purification system leakage detection system |
JP2012173172A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | Fast reactor plant cooling system and breakage detecting method for double heat-transfer tube thereof |
-
2013
- 2013-12-17 KR KR1020130157562A patent/KR101570075B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002341081A (en) * | 2001-05-21 | 2002-11-27 | Hitachi Ltd | Atomic reactor coolant purification system leakage detection system |
JP2012173172A (en) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | Fast reactor plant cooling system and breakage detecting method for double heat-transfer tube thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200038122A (en) | 2018-10-02 | 2020-04-10 | 한국원자력연구원 | Integrated hybrid leak detecting device for liquid metal and leak detecting system for liquid metal having the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20150070873A (en) | 2015-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7526057B2 (en) | Decay heat removal system for liquid metal reactor | |
CN102313471B (en) | The function of cooling system monitors and/or control method and corresponding cooling system | |
US10811152B2 (en) | Heat exchanger and nuclear power plant comprising same | |
KR102263405B1 (en) | Thermo-acoustic nuclear power distribution measurement assembly | |
KR102150741B1 (en) | Method of validating nuclear reactor in-vessel detector output signals | |
KR101570075B1 (en) | Leak detecting device of heat exchanger and leak detecting method thereof | |
CN108335759A (en) | The cooling system for tokamak device divertor based on evaporation cooling principle | |
CN114203316B (en) | Method and system for measuring reactor power under non-thermal balance working condition of high-temperature gas cooled reactor | |
CN107221356A (en) | Suitable for the closed-loop recirculatory mixing wastewater with air cooling system of fusion reactor hot environment | |
CN107621334B (en) | For hot helium leak test gas heating circulation system and quickly heat cooling means | |
CN109473184B (en) | Embedded lead bismuth alloy loop for fuel irradiation test | |
JP5635960B2 (en) | Nuclear reactor system | |
JP5725792B2 (en) | Moderator temperature coefficient measuring device and moderator temperature coefficient measuring method | |
CN106680006B (en) | A kind of fission shell-and-tube exhaust-heat boiler experimental system and experimental method | |
CN115083635B (en) | Air-cooled reactor heat transfer system | |
JP7178337B2 (en) | Furnace Piping Damage Detection Device and Furnace Piping Damage Detection Method | |
JP2017116351A (en) | Evaluation method of bypass foreign matter amount on recirculation sump screen | |
JP5398501B2 (en) | Reactor | |
RU2622408C1 (en) | Emergency system of quick neutron reactor active zone power generation discharge | |
CN220019447U (en) | Water-cooled motor cooling wall corrosion detection device | |
CN214335005U (en) | Device for measuring flow velocity of high-temperature particles | |
JP5020347B2 (en) | Heat exchanger performance management apparatus and method | |
CN106128524B (en) | Cooling system | |
Jung et al. | Preliminary Design of Refueling Decay Heat Removal Systems for the PGSFR | |
JP2007101537A (en) | Improved online steam flow velocity measurement device and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181002 Year of fee payment: 4 |