KR101596304B1 - 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템 - Google Patents

원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가압경수로형 원자력 발전소의 격납건물 외부에 하나 또는 다수의 급수저장조와 관련된 밸브 및 배관을 설치함으로써 전기가 없는 발전소 정전 사고 시에도 급수저장조로부터 유량이 조절되는 계통으로 급수가 증기발생기에 직접 주입되어 노심의 잔열이 제거가 가능한 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 급수저장조를 격납건물 외부에 설치함으로써, 전기를 생산하는 원자력 발전소에 하나 또는 다수의 탱크를 이용하여 설계기준 사고 및 발전소 전원 상실 사고 시에 기존의 보조급수계통이 작동하지 않더라도 단순한 피동안전계통의 작동 설계와 용이한 외부에서의 충수가 가능함으로 잔열이 충분히 제거되어 노심용융을 방지함으로써 원자력 발전소의 건전성을 유지하여 공공의 안전을 지킬 수 있는 효과가 있다.

Description

원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템{FLOW CONTROL SYSTEM OF GRAVITY INJECTION SYSTEM TO STEAM GENERATOR FOR NUCLEAR POWER PLANTS}
본 발명은 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가압경수로형 원자력 발전소의 격납건물 외부에 하나 또는 다수의 급수저장조와 관련된 밸브 및 배관을 설치함으로써 전기가 없는 발전소 정전 사고 시에도 급수저장조로부터 유량이 조절되는 계통으로 급수가 증기발생기에 직접 주입되어 노심의 잔열이 제거가 가능한 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템에 관한 것이다.
세계적으로 전기 생산에 대한 수요가 급증함에 따라, 원자력 발전소는 지금까지 전기 생산에 주요한 역할을 해왔다. 원자력 발전은 낮은 전기 생산 단가로부터 경제적인 이점이 원자력의 이용에 큰 뒷받침이 되었다. 원자력 발전은 우라늄과 같은 핵분열물질을 인위적으로 핵분열 시키는 과정에서 발생하는 열 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것으로, 핵분열에 따르는 방사성 물질 및 방사선의 위험에 대한 안전을 고려하는 것이 매우 중요하다. 기존의 원자력 발전소들도 공학적인 안전 계통으로 합리적인 안전성을 보장하고 있지만, 안전성 향상을 위한 안전 시스템에 대한 연구 및 개발은 계속해서 이어지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-2010-0134277호에 개시된 가압경수로의 피동 이차측 응축계통은 노심에서 발생된 열이 증기발생기에 전달되어 급수로부터 생성된 증기를 응축수조 내부에 담긴 응축기에서의 열교환에 의해 물로 응축시킨 후, 다시 증기발생기로 합류되도록 구성되어 있다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-2014-0040518호에는 상기의 특허에서 기술한 피동 이차측 응축계통의 기능 상실 시를 위한 증기발생기의 비상충수 장치에 대하여 개시하고 있다.
도 1은 종래의 루프형 가압경수로 원자로냉각재계통과 안전계통의 구성도이다. 종래의 안전계통은 격납건물(10) 핵연료재장전수조(20) 내의 물을 냉각재로 이용한다. 첫째로, 원자로 냉각재계통의 냉각재 상실사고 시에 격납건물(10) 내의 핵연료재장전수조(20)로부터 안전주입펌프(30)에 의해 노심의 온도를 낮추기 위하여 물이 원자로용기(40) 안으로 들어간다. 둘째로, 원자로 격납건물(10) 내의 온도와 압력 증가시에 핵연료재장전수조(20)로부터 원자로건물살수펌프(50)에 의해 냉각재가 격납건물살수기(60)에서 살수된다. 셋째로, 원자로용기(40) 안의 노심 용융 사고 시에 핵연료재장전수조(20)로부터 정지냉각펌프(70)에 의해 원자로 하단의 캐비티(80)에서부터 원자로용기(40)의 중심부까지 용융 노심의 노내 보존을 위하여 물이 채워진다.
도 2는 종래의 루프형 가압경수로 보조급수계통 및 비상급수계통을 나타내는 구성도이다. 종래의 잔열을 제거하기 위한 보조급수계통은 두 가지로 분류된다. 첫째로, 고압 및 저압 터빈으로 연결된 주증기배관의 주증기격리밸브를 닫고 보조급수터빈으로 연결된 배관에 설치된 밸브를 열어서 보조급수터빈에 증기를 공급하여, 보조급수터빈으로부터 생산되는 전기로 터빈구동펌프를 작동시켜 급수를 증기발생기(90)에 주입한다. 둘째로, 원자력 발전소의 소내에 설치된 비상디젤발전기로부터의 교류전원 혹은 소외 전원이 이용 가능할 때, 모터구동펌프에 전기를 공급하여 급수를 증기발생기(90)로 주입하여 증기발생기(90)로 전달된 잔열을 간접적으로 제거한다. 보조급수계통의 작동 실패 시에는, 소방차 및 소방 라인으로 구성된 비상급수계통의 배관으로 급수를 증기발생기로 주입한다.
현재 상용되고 있는 종래의 안전계통은 교류전원에 의해 구동되는 펌프들에 의해 작동되므로 전원이 공급되지 않는 상황에는 사고를 대처할 수 없으며, 사고시에 격납건물 내로 출입이 불가능하기 때문에 탱크로 물의 재충수와 고장난 계통의 보수가 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 피동 이차측 응축계통은 물의 자연순환을 이용하기 때문에 그 작동 및 운전의 복잡성과 불안정성이 수반된다. 앞서 제시된 소방차를 이용한 증기발생기 주입계통의 경우에는 사고 대처 및 소방차 냉각재 보유량을 고려할 때, 대처 시간이 늦으며, 대처 지속시간 또한 매우 짧다.
KR 10-0584835 B1
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 원자력 발전소에 전원 공급이 없더라도 급수저장조로부터의 중력에 의한 급수 공급으로 증기발생기에서 잔열 제거를 달성할 수 있도록 한 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 단순한 탱크와 주입 배관의 설치로부터 기존에 발명된 복잡한 안전계통의 낮은 적용성 및 운전의 복잡성을 해결할 수 있는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 각 주입 배관의 입구에 수위 저하에 의하여 유량을 조절하고, 공기와의 접촉으로 인한 공기의 배관 진입을 방지하기 위한 다공 급수주입 배관 시스템과 피동 공기주입방지 배관 시스템들을 포함하는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템을 제공함을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템은, 다수 개의 증기발생기가 설치된 격납건물 외부에 각각의 증기발생기와 연결되어 설치되는 급수 저장조; 상기 급수 저장조의 내부에 급수의 수위에 따라 각 배관의 입구가 서로 다른 높이를 갖도록 다중으로 배치되는 중력주입배관; 및 상기 중력주입배관을 상기 증기발생기로 연결시키는 증기발생기 중력주입계통 배관에 설치되어 전원 상실 사고 발생시 주급수 계통부가 차단되는 경우 증기발생기 계통의 압력을 대기압 수준으로 감압시키기 위해 개방되는 대기방출밸브의 개방에 의해 상기 증기발생기 계통의 압력이 대기압 수준으로 감압된 이후에 개방되는 중력주입밸브를 포함하고, 상기 중력주입배관은 상기 중력주입밸브의 개방에 의해 유로가 확보된 증기발생기 중력주입계통 배관을 통해 중력에 의한 힘으로 상기 급수 저장조 내의 급수를 상기 증기발생기로 공급하며, 상기 중력주입배관에 각각 다수개의 급수유입구가 형성되고 상기 중력주입배관의 윗면은 각각 폐쇄되어 급수의 수위 저하에 따라 상기 급수유입구로 유입되는 급수의 유량이 연속적으로 조절되고 상기 급수 저장조 내의 공기가 상기 중력주입배관의 내부로 주입되지 않는다.
본 발명에 의하면, 급수저장조를 격납건물 외부에 설치함으로써, 전기를 생산하는 원자력 발전소에 하나 또는 다수의 탱크를 이용하여 설계기준 사고 및 발전소 전원 상실 사고 시에 기존의 보조급수계통이 작동하지 않더라도 단순한 피동안전계통의 작동 설계와 용이한 외부에서의 충수가 가능함으로 잔열이 충분히 제거되어 노심용융을 방지함으로써 원자력 발전소의 건전성을 유지하여 공공의 안전을 지킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 급수저장조 내에 수위별로 급수 주입 배관을 설치하여 증기발생기 내의 수위가 급상승하여 증기발생기가 고장 날 수 있는 문제점을 해결하며, 제한된 급수를 효율적으로 사용하여 장기냉각을 달성할 수 있다.
또한, 급수 주입 배관을 다공 급수주입 배관으로 설치하거나 급수 주입 배관 입구에 피동 공기주입방지 배관 시스템을 설치하여 전원의 공급 및 인간의 개입 없이도, 설계된 급수 유량의 주입이 가능하고 공기 주입에 따르는 계통의 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 원자력발전소의 증기발생기 중력주입 유량조절계통은 기술적 및 적용 가능성에 대하여 복잡하게 고려할 필요가 없으므로, 인허가성이 매우 높기 때문에, 기존에 제기된 새로운 안전계통들과는 달리 발전소 고유의 설계 변경 없이, 미래에 건설될 혹은 현재에 가동 중인 원자력 발전소에 적용될 수 있다.
또한, 격납건물 내부로의 접근이 불가능한 원자력 발전소의 사고 시에, 급수 저장조가 격납건물 외부에 존재하기 때문에, 급수 저장조의 물 고갈 시에 외부로부터의 물 공급이 매우 용이하여, 사고 대처 시간이 쉽게 증가할 수 있다.
도 1은 종래의 루프형 가압경수로 안전계통을 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 루프형 가압경수로 보조급수계통 및 비상급수계통을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 피동잔열제거를 위한 증기발생기 중력주입 유량조절계통이 적용된 가압경수로를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 증기발생기 중력주입 유량조절계통을 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 배관 옆면적의 다수의 구멍을 통하여 급수가 주입되는 다공 급수주입 배관계통을 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 부유디스크를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 부유마개를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 부력밸브를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통의 개방 상태를 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 부력밸브를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통의 폐쇄 상태를 나타내는 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 피동잔열제거를 위한 증기발생기 중력주입 유량조절계통이 적용된 가압경수로를 나타내는 구성도이다. 핵분열에 의해 발생된 열은 노심에서 냉각재에 먼저 전달된다. 가열된 냉각재는 더 높은 위치에 있는 증기발생기(90)로 흐르고, 열 교환기 역할을 하는 증기발생기(90)에서 이차측 계통의 급수로 열을 전달한다. 정상 운전 시의 이차측 계통의 급수는 증기발생기(90)에서 가열되어 증기가 되고 증기는 터빈을 작동시켜 전기를 생산한다. 전원상실사고 시에 냉각재 계통 내의 압력은 주입이 불가능할 정도로 매우 높으며, 증기발생기(90)에 연결된 계통에서는 터빈을 작동시킬 수 없기 때문에, 증기발생기(90)에 펌프로 급수를 공급하여 잔열을 제거한다. 그러나, 전원 상실 사고가 발생한 경우에는 펌프에 교류전원 공급이 불가능하며, 이차측에 연결된 터빈에 의해 구동되는 펌프가 고장날 경우에는 증기발생기(90)에서의 열제거가 이루어질 수 없다. 이러한 사고 시에 잔열을 효율적으로 제거하기 위해서는, 먼저 정상 터빈에 연결되는 주증기격리밸브(110)와 주급수격리밸브(120)를 닫아, 터빈과 응축기로 연결되는 부위를 격리시킨다. 그 이후에, 증기발생기 계통의 압력 감압을 위하여, 본 이차계통에 설치된 대기방출밸브(130)를 열어 증기발생기 계통의 압력을 대기압 수준으로 감압시킨다. 증기발생기 계통의 압력이 감압된 이후에는, 급수저장조(100) 안쪽에서 증기발생기(90)로 연결된 증기발생기 중력주입계통 배관에 설치된 중력주입밸브(140)를 열어서 유로를 확보한다. 이에 따라, 급수저장조(100)로부터 증기발생기(90)로 급수의 수위차가 발생하여, 증기발생기(90)의 압력이 대기압보다 조금 높은 압력이 유지되더라도, 급수저장조(100)로부터 증기발생기(90)로 급수는 중력의 힘에 따라 주입이 가능하다. 주입된 급수는 증기발생기(90)에서 간접적으로 원자로 냉각재 계통으로부터의 잔열을 제거하고, 기화된다. 잔열을 제거하며 발생하는 증기는 원자력 발전소의 본 설계에 구비되어 있는 대기방출밸브(130)를 계속해서 개방해놓음에 따라 발생하는 증기를 증기발생기(90)의 압력상승 없이 방출할 수 있다. 원자력 발전소 이차계통에서의 증기 발생은, 일차계통의 냉각재와는 다르게 중성자에 직접적으로 방사되지 않은 급수로서, 열전달에 의한 급수에서 증기로의 상변화를 통한 열 제거에 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 피동적으로 유량 조절이 가능한 중력주입 유량조절계통을 나타내는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 증기발생기 중력주입을 위하여 설치된 배관이 급수저장조(100) 내부로 연결된다. 이 계통에 따라서 급수저장조(100) 내의 급수는 수위차에 의한 중력으로 증기발생기(90)에 주입이 가능하다. 급수저장조(100) 내의 각 주입 배관 입구는 도시된 바와 같이, 각 수위에 대하여 다중으로 설계된다. 이는 원자력 발전소의 고유 특성상, 원자로 정지 직후의 잔열은 초기에 매우 크지만, 시간이 지나면서 그 잔열의 양은 크게 감소한다. 잔열에 해당하는 양만큼의 급수를 주입하기 위하여, 중력주입배관(150)의 각 입구 수위를 다르게 하여 시간이 지남에 따라 주입양을 피동적으로 변화시킬 수 있다. 이는 격납건물 외부에 설치된 외부 급수저장조(100) 내부의 급수의 양을 효율적으로 사용함으로써, 외부에서 원자력 발전소로의 접근 및 외부 충수가 불가능할 시에, 원자로의 잔열을 장기적으로 냉각할 수 있다. 또한, 사고 발생 시에, 증기발생기로의 과다한 급수의 공급은 증기발생기 고수위로부터의 증기발생기 고장을 유발하기 때문에, 유량이 조절되는 중력주입 유량조절계통은 증기발생기의 수위 과다 상승에 의한 고장을 방지할 수 있다.
원자력 발전소의 잔열제거를 위한 증기발생기 중력주입 유량조절시스템의 기본 설계는 도 4에 대해서 전술된 것과 같이 급수저장조(100) 내부에 각 수위별로 배관의 입구가 설치된다. 이 설계에서 원자로의 정지 이후에, 증기발생기(90)로 주입이 필요한 유량은 원자로 노심의 잔열 양에 비례한다. 주입이 필요한 유량은 주입배관의 개수와 급수의 수위저하에 따르는 주입배관 입구 개폐와 관련된 각 배관 입구의 수위에 따라 결정이 된다. 주입배관의 수가 많을수록 수위 차이에 따라서 주입면적이 작게 변하기 때문에, 주입하고자 하는 유량 대비 실제 주입 유량의 차이를 작게 하여 주입량을 연속적으로 변경할 수 있다. 주입 면적에 따르는 유량 조절은 도 5에서 전술될 배관의 옆면적에 다수의 구멍을 구성하는 응용설계로 더욱 세부화된다. 기본설계에서 각 배관의 입구 수위는 급수 수위 저하에 따르는 입구의 급수에 대한 피동 개방 및 폐쇄가 가능하므로, 시간이 지남에 따라 증기발생기로 주입되는 급수 주입량을 실제 시간에 따라 변하는 설계치에 상관하여 변화시키는 것이 가능하다. 또한, 전술된 도 4의 기본 설계의 경우에는 급수의 수위가 배관입구의 수위보다 낮아지는 경우에 배관의 입구는 개방되어, 급수저장조(100) 내의 공기와 접촉하게 된다. 이는 이후에 전술될 피동 공기주입방지 배관계통으로 수위저하에 따르는 공기의 배관 주입을 방지하기 위해 배관의 입구를 폐쇄할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 배관의 겉면적을 통하여 급수 주입이 되는 다공 급수주입 배관계통을 나타내는 구성도이다. 전술된 도 4의 급수저장조(100) 내부에 설치되는 중력주입 유량조절계통의 각 중력주입배관(150)에 작은 크기의 급수유입구(210)를 높이 별로 다수 구성하여, 급수저장조(100) 내부의 급수를 증기발생기(90)로 중력 주입한다. 급수저장조(100) 내부의 급수 수위가 저하함에 따라, 물과 닿아있는 배관의 겉면적 내 급수유입구(210)의 수가 감소하기 때문에, 증기발생기(90)로 공급되는 급수의 유량이 연속적으로 감소할 수 있다. 유량의 조절은 원자로의 노심에서 발생하는 잔열에 비례하여 급수유입구(210)의 크기 및 개수를 설계할 수 있다. 이 계통에서 배관의 윗면은 폐쇄 상태로 존재하며, 옆면적의 개방된 급수유입구(210)의 면적의 합은 윗면의 면적보다 작아야 한다. 배관 입구의 유로가 다수로 형성되기 때문에, 도 4에서 전술한 중력주입 유량조절계통에서 수위가 입구 높이 이하로 저하되는 시에 급수저장조(100) 내의 공기가 주입배관 내부로 주입되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 부유디스크(310)를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통을 나타내는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 증기발생기 유량조절 중력주입배관(150)의 각 입구에 물보다 가벼운 밀도로 만들어진 물에서 부유가 가능한 부유함(320)의 아래에 물보다 무거운 물질로 만들어진 부유디스크(310)를 구비하고, 주입배관 입구의 안쪽과 부유디스크(310)의 중앙 부위를 연결하는 끈 형태의 디스크지지줄(330)이 구비된다. 배관의 입구보다 급수의 수위가 높을 시에는 부유함(320)이 부력에 의하여 높게 위치하며 부유디스크(310)가 디스크지지줄(330)에 지탱되어 배관의 상부에 위치하게 되고, 급수의 수위가 배관의 입구와 비슷하거나 낮아짐에 따라, 디스크지지줄(330)은 배관의 입구 안쪽으로 하강하다가, 최종에는 부유디스크(310)가 중력주입계통 배관의 입구를 닫는다. 정확한 배관 입구의 폐쇄를 위하여, 부유디스크(310)의 하단부 중심에는 배관입구 방향으로 디스크가이드(340)가 존재하며, 부유디스크(310)의 하단부 가장 자리에는 보호돌기가 원 모양으로 존재한다. 이에 따라, 배관의 입구 높이보다 급수 수위가 낮아지는 상황에, 공기의 배관 주입을 막을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 부유마개(410)를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통을 나타내는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 증기발생기 유량조절 중력주입배관(150)의 각 입구에 물보다 가벼운 밀도로 만들어진 부유가 가능한 부유함(420)의 아래에 물보다 무거운 물질로 만들어진 부유마개(410)를 구비하고, 주입배관 입구의 안쪽과 부유마개(410)의 중앙 부위를 연결하는 끈 형태의 마개지지줄(430)이 구비된다. 배관의 입구보다 급수의 수위가 높을 시에는 부유마개(410)가 마개지지줄(430)에 지탱되어 배관의 상부에 위치하게 되고, 급수의 수위가 배관의 입구와 비슷하거나 낮아짐에 따라, 마개지지줄(430)은 배관의 입구 방향으로 하강하다가, 최종에는 부유마개(410)가 중력주입계통 배관의 입구를 닫는다. 정확한 배관 입구의 폐쇄를 위하여, 부유마개(410)의 하단부 중심에는 배관입구 방향으로 마개가이드(440)가 존재하며, 중력주입 유량조절계통의 입구 부위는 깔때기 형태로 존재한다. 이에 따라, 배관의 입구 높이보다 급수 수위가 낮아지는 상황에, 공기의 배관 주입을 막을 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명에 따른 부력밸브를 구비한 피동 공기주입방지 배관계통의 개방 및 폐쇄 상태를 나타내는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 증기발생기 유량조절 중력주입배관(150)의 각 입구 주변에 물보다 가벼운 밀도로 만들어진 부유가 가능한 부유체(520)를 구비하고, 부유체(520)는 고정도르래(550)를 지나는 지지끈(530)에 연결되어 있다. 지지끈(530)은 지지대(540)에 연결되며, 지지대(540)의 끝에는 부유밸브보디(510)가 존재한다. 지지대(540)는 고정되어 회전이 가능하게 지지대의 중심만이 고정되어 있다. 급수의 수위가 높을 시에는 부유체(520)가 높게 위치하게 되어, 지지끈(530)은 부유체(520)의 방향으로 힘을 받게 되어, 지지대(540)는 고정도르래(550) 방향으로 힘을 받아 경사진 모양을 하게 되어, 부유밸브보디(510)는 배관의 입구에서 멀게 위치하여 배관의 입구가 개방상태로 유지된다. 급수의 수위가 낮아짐에 따라, 급수의 수위 높이에 부유체(520)가 존재하고, 부유체(520) 방향으로의 힘은 부유밸브보디(510)의 무게에 의한 힘보다 작아지게 되므로, 부유밸브보디(510)는 하강하여 배관의 입구를 폐쇄시킨다. 이에 따라, 입구 높이보다 급수 수위가 낮아지는 상황에, 공기의 배관 주입을 막을 수 있다.
본 발명의 잔열제거를 위한 증기발생기 중력주입 유량조절계통은 원자력 발전소 격납건물 외부의 제1 또는 제2 보조건물, 터빈 건물 등의 옥상에 급수저장조(100)를 설치하여 그 탱크와 관련된 배관으로부터 도 2, 3에서 전술한 안전개념을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라서 안전계통설계의 단순화와 교류전원을 사용하지 않게 되므로, 인적 오류 감소와 전원상실사고 시 안전성 확보를 달성할 수 있다. 이러한 증기발생기 중력주입 유량조절계통은 종래 방식의 안전계통에 대한 보완으로 종래의 가압경수로에 적용 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 루프형 가압경수로에 관한 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야와 일체형 가압경수로와 증기발생기가 설치된 가압중수로 등의 다양한 원자로에 대해서, 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 격납건물
90 : 증기발생기
100 : 급수저장조
150 : 중력주입배관
210 : 급수유입구
310 : 부유디스크
410 : 부유마개
510 : 부유밸브보디

Claims (8)

  1. 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템으로서,
    다수 개의 증기발생기가 설치된 격납건물 외부에 각각의 증기발생기와 연결되어 설치되는 급수 저장조;
    상기 급수 저장조의 내부에 급수의 수위에 따라 각 배관의 입구가 서로 다른 높이를 갖도록 다중으로 배치되는 중력주입배관; 및
    상기 중력주입배관을 상기 증기발생기로 연결시키는 증기발생기 중력주입계통 배관에 설치되어 전원 상실 사고 발생시 주급수 계통부가 차단되는 경우 증기발생기 계통의 압력을 대기압 수준으로 감압시키기 위해 개방되는 대기방출밸브의 개방에 의해 상기 증기발생기 계통의 압력이 대기압 수준으로 감압된 이후에 개방되는 중력주입밸브를 포함하고,
    상기 중력주입배관은 상기 중력주입밸브의 개방에 의해 유로가 확보된 증기발생기 중력주입계통 배관을 통해 중력에 의한 힘으로 상기 급수 저장조 내의 급수를 상기 증기발생기로 공급하며,
    상기 중력주입배관에 각각 다수개의 급수유입구가 형성되고 상기 중력주입배관의 윗면은 각각 폐쇄되어 급수의 수위 저하에 따라 상기 급수유입구로 유입되는 급수의 유량이 연속적으로 조절되고 상기 급수 저장조 내의 공기가 상기 중력주입배관의 내부로 주입되지 않는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중력주입배관을 통해서 상기 증기발생기로 공급되는 급수는 상기 증기발생기에서 간접적으로 원자로 냉각재 계통으로부터의 잔열을 제거하는
    것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중력주입배관을 통해서 상기 증기발생기로 공급되는 급수에 의해 상기 잔열이 제거되고 발생되는 증기는 상기 대기방출밸브가 개방된 상태를 유지함에 따라 상기 증기발생기의 압력 상승 없이 방출되는
    것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중력주입배관을 통해 상기 증기발생기로 공급되는 유량은 원자로 노심의 잔열 양에 비례하여 상기 중력주입배관의 개수와, 급수의 수위 저하에 따라 개방되거나 폐쇄되는 상기 중력주입배관 각각의 입구의 수위에 따라 결정되는
    것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 중력주입 유량조절시스템.
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