KR101605724B1 - 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및 상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고, 상기 플레이트형 열교환기는, 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함하는 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전을 제공한다.

Description

피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전{PASSIVE CONTAINMENT COOLING SYSTEM AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}

본 발명은 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우, 증기 응축 및 대기 냉각을 통해 격납부의 건전성을 유지시키는 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.

원자로는 안전계통의 구성방식에 능동형원자로와 피동형원자로로 나뉜다. 능동형원자로는 펌프와 같은 능동력을 사용하고, 피동형원자로는 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용한다. 또한, 원자로는 주요기기(증기발생기, 가압기, 펌프 임펠러 등)의 설치위치에 따라 분리형원자로(예, 국내 가압경수로)와 일체형원자로(예, SMART 원자로)로 나뉜다. 분리형원자로의 주요기기는 원자로의 외부에 설치되고, 일체형원자로의 주요기기는 원자로용기의 내부에 설치된다.

본 발명과 관련된 원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(또는 격납부냉각계통)은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원자로에서 격납부의 건전성을 유지시키는 계통으로 많이 이용되고 있다. 피동격납부냉각계통은 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등의 발생으로 냉각수 또는 증기가 방출되어 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우에, 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시킨다.

피동격납부냉각계통과 유사한 목적으로 사용되는 방식으로는, 격납부로 방출된 증기를 감압탱크로 유도하여 응축시키는 감압탱크(suppression tank)를 이용하는 방식(상용 BWR, CAREM:아르헨티나, IRIS:웨스팅하우스사), 철재격납용기를 적용하고 외벽을 냉각(스프레이, 공기)시키는 방식(AP1000:웨스팅하우스), 그리고 열교환기를 이용하는 방식(SWR1000:프라마톰ANP, AHWR:인도, SBWR:GE) 등이 이용되고 있다. 본 발명과 관련된 격납부냉각계통 열교환기는 쉘&튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기(SBWR: 미국 GE사 등)가 주로 적용되고 있다.

사고 시 격납부 내부의 압력 및 온도에 대한 요건으로는 다음의 두 가지가 있다.

1) 격납부 내부의 최대압력은 격납부 설계압력을 초과하지 않아야 한다.

2) 격납부 내부의 압력은 사고 후 24시간 이내에 최대압력의 1/2이하로 감소하여야 한다.

일반적으로 피동격납부냉각계통의 열교환기는 격납부 내부 또는 외부에 배치되며 비상냉각수를 하부로부터 주입하여 상부로 방출하는 형식이 이용되고 있다(국내특허등록번호: 제10-1242746호). 이러한 형태의 냉각방식에서도 격납부 내부의 온도가 100℃ 이상의 고온인 경우 정상적인 성능을 발휘하여 사고 시 격납부 최대압력을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 비상냉각수의 온도 상승으로 격납부 내부의 온도가 100℃ 이하로 감소하는 사고의 후반부에는 열교환기의 냉각성능이 현저히 감소하므로, 격납부 내부의 압력을 사고 후 24시간 이내에 최대압력의 1/2이하로 낮추는데 어려움이 크다.

따라서 사고 초반뿐만 아니라 사고 후반에도 성능을 발휘할 수 있는 피동격납부냉각계통에 대한 기술적 과제를 해결하여야 할 필요가 있다.

본 발명의 일 목적은 종래와 다른 구조를 통해 원전의 안전성을 향상시킨 피동격납부냉각계통을 제안하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 사고의 초반과 후반에 지속적으로 격납부를 냉각할 수 있도록 이루어지는 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통은, 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및 상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고, 상기 플레이트형 열교환기는, 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1열교환부에서는, 상기 비상냉각수의 온도가 상기 내부대기의 온도가 같아지거나 상기 비상냉각수가 고갈될 때까지 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지고, 상기 제2열교환부에서는, 상기 내부대기가 상기 외부대기의 온도와 같아질 때까지 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1열교환부는, 상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및 상기 내부대기를 냉각하도록 상기 비상냉각수를 통과시키는 비상냉각수 유로를 구비하고, 상기 제2열교환부는, 상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및 상기 내부대기를 냉각하도록 상기 외부대기를 통과시키는 외부대기 유로를 구비할 수 있다.

상기 내부대기가 상기 외부대기와 상기 비상냉각수에 의해 연속적으로 냉각되도록, 상기 제1열교환부의 내부대기 유로와 상기 제2열교환부의 내부대기 유로는 서로 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 비상냉각수의 공급을 위해 상기 비상냉각수저장부와 상기 제1열교환부의 입구를 연결하는 제1 비상냉각수 배관; 및 상기 비상냉각수의 회수를 위해 상기 제1열교환부의 출구와 상기 비상냉각수저장부를 연결하는 제2 비상냉각수 배관을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 비상냉각수의 주입을 위해 상기 비상냉각수저장부와 상기 제1열교환부의 입구를 연결하는 제1 비상냉각수 배관; 및 상기 비상냉각수를 격납부의 외부로 배출하도록 상기 제1열교환부의 출구로부터 상기 격납부의 외부 공간으로 연장되는 제2 비상냉각수 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 비상냉각수저장부는 중력에 의해 상기 비상냉각수를 공급하도록 상기 플레이트형 열교환기보다 높은 위치에 설치될 수 있다.

상기 비상냉각수저장부는 가스의 가압에 의해 상기 비상냉각수를 공급하도록 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 상기 격납부의 외부에 설치되고, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 내부대기를 공급하기 위해 상기 격납부의 내부 공간으로부터 상기 플레이트형 열교환기로 연결되는 제1 내부대기 배관; 및 상기 플레이트형 열교환기에서 냉각된 내부대기를 상기 격납부의 내부로 방출하도록 상기 플레이트형 열교환기로부터 상기 격납부의 내부 공간으로 연장되는 제2 내부대기 배관을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 내부대기 배관과 상기 제2 내부대기 배관의 적어도 일부는 두 갈래로 분기되어 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부에 각각 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 상기 비상냉각수저장부에 설치되며, 상기 제1열교환부는 상기 비상냉각수저장부에 저장된 비상냉각수에 침지되고, 상기 제2열교환부는 상기 비상냉각수저장부에 저장된 비상냉각수의 수면 위로 노출될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는, 상기 격납부의 외부에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 외부대기를 통과시키도록 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부를 구비하는 제1 플레이트형 열교환기; 및 상기 격납부의 내부에 설치되며, 상기 내부대기를 통과시키도록 이루어지는 제2 플레이트형 열교환기를 포함하고, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 제1 및 제2 플레이트형 열교환기의 상호 열전달을 위한 중간유체가 순환할 수 있도록 상기 제1 플레이트형 열교환기와 상기 제2 플레이트형 열교환기에 연결되는 중간순환배관을 더 포함할 수 있다.

상기 중간순환배관의 적어도 일부는 두 갈래로 분기되어 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부에 각각 연결될 수 있다.

상기 피동격납부냉각계통은 상기 중간유체를 보충하도록 상기 중간순환배관과 연결되는 보충탱크를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 냉각수를 저장하도록 형성되고, 상기 격납부의 내부에 설치되는 냉각수 저장부; 및 상기 플레이트형 열교환기의 작동에 의해 형성되는 응축수를 상기 냉각수 저장부로 집수하도록 상기 플레이트형 열교환기의 출구로부터 상기 냉각수 저장부로 연장되는 응축수 회수관을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수 저장부는 회수된 응축수를 안전주입 또는 잔열제거에 이용하도록 원자로냉각재계통 또는 증기발생기와 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 격납부의 외부에 설치되어 상기 제2열교환부와 배관에 의해 연결되는 굴뚝을 더 포함하고, 상기 굴뚝은 상기 격납부의 외부로 배출되는 대기의 자연순환을 향상시키도록 상기 제2열교환부보다 높은 위치에 설치될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동격납부냉각계통은, 원자로냉각재계통 또는 증기발생기로부터 방출된 유체를 상기 내부대기와 함께 상기 플레이트형 열교환기로 분사하는 순환유도 분사기구를 더 포함하고, 상기 순환유도 분사기구는, 상기 유체를 분사하면서 유발되는 압력강하에 의해 상기 내부대기를 인입시키도록 적어도 일부가 상기 격납부의 내부를 향해 개방되어 있으며, 인입된 상기 내부대기를 상기 유체와 함께 분사하도록 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 복수로 구비되고, 복수로 구비된 상기 플레이트형 열교환기 중 어느 일부는 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지도록 상기 제1열교환부를 구비하고, 나머지는 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지도록 상기 제2열교환부를 구비할 수 있다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 피동격납부냉각계통을 구비하는 원전을 개시한다. 원전은, 격납부; 및 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고, 상기 피동격납부냉각계통은, 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및 상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고, 상기 플레이트형 열교환기는, 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 플레이트형 열교환기의 제1열교환부에서는 비상냉각수저장부의 냉각수를 이용한 냉각이 이루어지고 제2열교환부에서는 격납부 외부의 대기를 이용한 냉각이 이루어진다. 따라서 상대적으로 큰 냉각 성능이 요구되는 사고 초반에는 제1열교환부와 제2열교환부가 동시에 작동하여 격납부 내부를 신속하게 감압 및 냉각할 수 있다. 그리고 상대적으로 작은 냉각 성능이 요구되는 사고 후반에는 제1열교환부의 기능이 저하되는 반면 제2열교환부의 기능은 유지되어 격납부 내부를 지속적으로 감압 및 냉각할 수 있다.

또한 본 발명은, 원전의 사고 진행 상황에 적절하게 필요한 냉각성능을 제공할 수 있다. 사고 초반에는 비상냉각수(비상냉각수저장부에 저장된 비상냉각수)와 외부대기(격납부 외부의 대기)가 내부대기(격납부 내부의 대기)보다 저온 상태를 유지하고 사고 후반에는 외부대기가 내부대기보다 저온 상태를 유지하므로, 본 발명은 지속적으로 격납부의 건전성을 유지하고 방사성 물질의 농도를 낮출 수 있다.

또한 본 발명은, 비상냉각수저장부의 냉각수를 이용한 냉각과 격납부 외부의 대기를 이용한 냉각을 구현할 수 있는 피동격납부냉각계통의 다양한 실시예를 제공한다. 다양한 실시예들의 피동격납부냉각계통은 원전의 설계 요구 사항에 맞춰 적용될 수 있다.

또한 본 발명은, 플레이트형 열교환기의 작동에 따라 생성된 응축수를 안전주입 또는 잔열제거에 이용할 수 있는 통합 구성의 안전계통을 제공하므로, 원전의 설비를 단순화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 15는 도 14의 피동격납부냉각계통에 선택적으로 적용될 수 있는 복수의 플레이트형 열교환기의 개념도.
도 16은 도 15에 적용될 수 있는 플레이트형 열교환기의 배치 개념도.
도 17은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 18은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 19는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 20은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 21은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 22는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 23은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 24는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 25는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 26은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 27은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 28은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 29는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 30은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도.
도 31은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프.

이하, 본 발명에 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1000) 및 이를 구비하는 원전(100)의 개념도다.

원전(100)은 원자로냉각재계통(101), 격납부(102), 노심(101a), 증기발생기(101b), 원자로냉각재펌프(101c) 및 가압기(101d)를 포함한다. 원전(100)은 도 1에 도시된 구성요소 외에도 원전(100)의 정상 운전을 위한 계통들과 원전(100)의 안전성을 확보하기 위한 다양한 계통들을 더 포함할 수 있다.

원자로냉각재계통(101)은 격납부(102)의 내부에 설치된다. 원자로냉각재계통(101)은 노심(101a)에서 핵분열에 의해 발생하는 열에너지를 전달하고 수송하는 계통이다. 냉각재상실사고 등의 사고 발생 시 원자로냉각재계통(101)으로부터 증기가 방출될 수 있으며, 격납부(102)는 증기에 포함된 방사성 물질이 외부로 누출되는 것을 차단한다.

증기발생기(101b)는 노심에서 전달되는 열을 이용해 증기를 발생시킨다. 증기발생기(101b)의 하부 입구는 급수관(103a)에 의해 급수계통(103)과 연결되고, 증기발생기(101b)의 상부 출구는 증기관(104a)에 의해 터빈계통(104)과 연결된다. 원전(100)의 정상 운전 시 급수관(103a)을 통해 증기발생기(101b)로 공급된 급수는 증기발생기(101b)에서 증발하여 증기가 된다. 증기는 증기관(104a)을 통해 터빈계통(104)으로 공급된다.

원자로냉각재펌프(101c)는 1차유체의 순환을 유도하며, 가압기(101d)는 가압 경수형 원자로의 노심(101a)에서 냉각재의 비등을 억제하기 위해서 포화압력을 넘는 가압상태를 유지한다.

격납부(102)는 방사성 물질이 외부 환경으로 누출되는 것을 방지하도록 원자로냉각재계통(101)을 감싼다. 냉각재상실사고 또는 비냉각재상실사고 등의 사고 발생 시 원자로냉각재계통(101)으로부터 방사성 물질이 누출될 우려가 있으므로, 격납부(102)는 원자로냉각재계통(101)의 외부에서 상기 원자로냉각재계통(101)을 감싸도록 형성되어 방사성 물질의 누출을 방지한다.

격납부(102)는 원전(100)으로부터 외부 환경으로 방사성 물질의 누출을 방지하는 최종 방벽 역할을 한다. 격납부(102)는 압력경계를 구성하는 재료에 따라 강화콘크리트로 구성하는 격납건물(또는 원자로건물이라 함)과 철재용기로 구성하는 격납용기, 안전보호용기로 나뉜다. 격납용기는 격납건물과 같이 저압으로 설계되는 대형용기이며, 안전보호용기는 설계압력을 증가시켜 소형으로 설계되는 소형용기이다. 특별한 언급이 없는 경우 본 발명에서 격납부(102)는 격납건물, 원자로건물, 격납용기 또는 안전보호용기 등을 모두 포함하는 용어로 사용한다.

원전(100)에서 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등이 발생하면, 냉각수 또는 증기가 격납부(102)의 내부로 방출되고 이에 따라 격납부(102) 내부의 압력은 상승한다. 피동격납부냉각계통(1000)은 피동적인 방식으로 격납부(102) 내부의 증기를 응축시키고, 격납부(102) 내부의 대기를 냉각시켜 격납부(102)의 건전성을 유지하도록 이루어진다. 특히 본 발명에서 제안하는 피동격납부냉각계통(1000)은 상대적으로 큰 냉각 성능을 필요로 하는 사고 초반뿐만 아니라 상대적으로 작은 냉각 성능만을 요구하는 사고 후반까지도 냉각 성능을 유지할 수 있도록 이루어진다. 이를 위해 피동격납부냉각계통(1000)은 비상냉각수저장부(1010)와 플레이트형 열교환기(1020)를 포함한다.

비상냉각수저장부(1010)는 내부에 비상냉각수를 저장하도록 형성된다. 예를 들어 비상냉각수저장부(1010)는 수조 또는 탱크 등의 형태로 이루어질 수 있다. 도시되지는 않았으나 비상냉각수저장부(1010)는 피동잔열제거계통과 공유될 수도 있다.

비상냉각수저장부(1010)는 이용 방식에 따라 순환식, 침지식, 주입식으로 구분될 수 있다. 순환식 비상냉각수저장부(1010)는 플레이트형 열교환기(1020)로 비상냉각수를 공급하고 냉각에 사용된 비상냉각수를 다시 회수하는 형식을 가리킨다. 침지식은 플레이트형 열교환기(1020)의 적어도 일부가 비상냉각수에 침지된 형식을 가리킨다. 주입식은 중력 또는 가스의 압력을 이용하여 플레이트형 열교환기(1020)로 비상냉각수를 공급하고 냉각에 사용된 비상냉각수를 버리는 형식을 가리킨다. 도 1에 도시된 비상냉각수는 순환식이며, 순환식의 비상냉각수저장부(1010)는 플레이트형 열교환기(1020)보다 높은 위치에 설치된다. 침지식과 주입식에 대하여는 후술한다. 순환식과 침지식으로 구성된 비상냉각수저장부(1010)는 피동격납부냉각계통(1000)의 중간 열침원 역할을 수행한다.

비상냉각수저장부(1010)는 격납부의 외부에 설치된다. 도 1을 참조하면, 비상냉각수저장부(1010)의 비상냉각수는 격납부 내부의 유체와 압력경계에 의해 서로 혼합되지 않는 것을 확인할 수 있다.

비상냉각수저장부(1010)는 격납부(102) 내부의 대기로부터 전달받은 열을 외부로 방출하도록 상부에 개구부(1011)를 구비한다. 이 명세서에서는 설명의 편의를 위해 격납부(102) 내부의 대기를 내부대기라 명명한다. 플레이트형 열교환기(1020)에서의 열교환에 의해 내부대기로부터 비상냉각수로 열이 전달되면, 비상냉각수의 온도는 상승한다. 그리고 열전달이 지속되면, 비상냉각수의 온도도 지속적으로 상승하고 비상냉각수는 증발하게 된다. 비상냉각수가 증발하여 형성된 증기는 개구부(1011)를 통해 외부로 방출된다. 이러한 과정을 통해 비상냉각수로 전달된 열은 외부로 방출되고, 격납부(102)는 냉각될 수 있다.

플레이트형 열교환기(1020)는 격납부(102)의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치된다. 예를 들어, 플레이트형 열교환기(1020)는 격납부(102)의 외부에만 설치될 수 있고, 격납부(102)의 내부에만 설치될 수도 있으며, 격납부(102)의 외부와 내부에 각각 설치될 수 있다.

플레이트형 열교환기(1020)가 격납부(102)의 내부에 설치되는 경우, 도시한 바와 같이 격납부(102) 내부의 대기중에 설치되는 것이 일반적이다. 그러나 플레이트형 열교환기(1020)의 적어도 일부가 냉각수 저장부(1070)의 냉각수에 침지되도록 설치되는 것도 가능하다.

본 발명에서 플레이트형 열교환기(1020)란 인쇄기판형 열교환기와 판형 열교환기를 포함하는 용어로 정의된다.

인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이에 용접을 없앤 구조의 열교환기이다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기는 고온 및 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 고온 및 고압 환경에 대한 내구성과 우수한 고집적도의 열교환 성능 등을 포함한 여러 장점으로 인해 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야에 적용되고 있으며, 그 적용범위가 점차 확대되고 있다.

판형(plate type) 열교환기는 일반적으로 판을 압출하여 유로 채널을 형성하고, 판 사이를 개스킷을 사용하거나 일반 용접 또는 브레이징 용접을 사용하여 결합시킨다. 이에 따라 판형 열교환기는 인쇄기판형 열교환기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 판형 열교환기의 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기보다는 작고 쉘&튜브(shell and tube)형 열교환기 보다는 우수한 특성이 있다. 또한 인쇄기판형 열교환기에 비해서는 제작이 간편한 특성이 있다.

본 발명에서 플레이트형 열교환기(1020)라 함은, 특별한 언급이 없는 한, 일반적인 판형 열교환기와 인쇄기판형 열교환기뿐만 아니라 플레이트(판)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우의 열교환기를 모두 포괄적으로 지칭한다.

플레이트형 열교환기(1020)는 비상냉각수저장부(1010)의 비상냉각수와 격납부(102) 외부의 대기를 이용하여 내부대기를 냉각하도록 이루어진다. 이 명세서에서는 설명의 편의를 위해 격납부(102) 외부의 대기를 외부대기라 명명한다. 비상냉각수와 외부대기에 의한 냉각을 구현하기 위해, 플레이트형 열교환기(1020)는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)를 포함한다.

제1열교환부(1020a)에서는 비상냉각수저장부(1010)에서 공급된 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어진다. 제2열교환부(1020b)에서는 격납부(102)의 외부에서 공급된 외부대기에 의한 냉각이 이루어진다. 도 1을 참조하면 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)에 의해 냉각되는 대상은 내부대기가 된다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 중간유체를 통한 순차적인 열교환에 의해 내부대기가 냉각될 수도 있다. 중간유체를 이용한 냉각 방식은 후술한다.

제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b) 중 어느 하나는 다른 하나의 위에 적층될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1열교환부(1020a) 위에 제2열교환부(1020b)가 적층되어 있다. 이와 달리 제1열교환부(1020a)가 제2열교환부(1020b) 위에 적층될 수 있다. 복수의 제1열교환부(1020a) 위에 복수의 제2열교환부(1020b)가 적층되는 것도 가능하다. 반대로 복수의 제2열교환부(1020b) 위에 복수의 제1열교환부(1020a)가 적층되는 것도 가능하다. 또한 복수의 제1열교환부(1020a)와 복수의 제2열교환부(1020b)가 서로 번갈아가며 적층되는 것도 가능하다.

플레이트형 열교환기(1020)로 공급되는 유체는 비상냉각수저장부(1010)의 비상냉각수, 외부대기 및 내부대기다. 제1열교환부(1020a)에서는 내부대기와 비상냉각수의 열교환이 이루어져, 비상냉각수는 가열되고 내부대기는 냉각된다. 제2열교환부(1020b)에서는 외부대기와 내부대기의 열교환이 이루어져, 외부대기는 가열되고 내부대기는 냉각된다.

이러한 플레이트형 열교환기(1020)의 기능으로부터, 제1열교환부(1020a)는 비상냉각수를 통과시키는 비상냉각수 유로(미도시) 및 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로(미도시)를 구비하는 것을 알 수 있고, 제2열교환부(1020b)는 외부대기를 통과시키는 외부대기 유로(미도시) 및 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로(미도시)를 구비하는 것을 알 수 있다. 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)의 유로 구성에 대하여는 도 17 이하의 도면들을 참조하여 후술한다.

피동격납부냉각계통(1000)은 비상냉각수의 공급과 회수를 위한 비상냉각수 배관(1031, 1032)과 외부대기를 순환시키기 위한 외부대기 배관(1041, 1042)을 포함한다.

비상냉각수 배관(1031, 1032)은 제1 비상냉각수 배관(1031)과 제2 비상냉각수 배관(1032)을 포함한다.

제1 비상냉각수 배관(1031)은 비상냉각수의 공급을 위해 비상냉각수저장부(1010)와 제1열교환부(1020a)의 입구를 연결한다. 그리고 제2 비상냉각수 배관(1032)은 비상냉각수의 회수를 위해 제1열교환부(1020a)의 출구와 비상냉각수저장부(1010)를 연결한다. 제1 비상냉각수 배관(1031)과 제2 비상냉각수 배관(1032)의 적어도 일부는 격납부(102)를 관통할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 제1열교환부(1020a)의 비상냉각수 유로에는 입구헤더(1023a)와 출구헤더(1023b)가 설치된다. 입구헤더(1023a)는 비상냉각수저장부(1010)로부터 공급된 비상냉각수를 각각의 비상냉각수 유로에 분배하도록 이루어진다. 출구헤더(1023b)는 각각의 비상냉각수 유로로부터 배출되는 비상냉각수를 집수하도록 이루어진다. 제1 비상냉각수 배관(1031)은 입구헤더(1023a)에 연결되고, 제2 비상냉각수 배관(1032)은 출구헤더(1023b)에 연결된다. 이러한 구성에 의해 비상냉각수는 비상냉각수저장부(1010)와 제1열교환부(1020a)를 순환할 수 있다.

외부대기 배관(1041, 1042)도 비상냉각수 배관(1031, 1032)과 마찬가지로 제1 외부대기 배관(1041)과 제2 외부대기 배관(1042)을 포함한다.

제1 외부대기 배관(1041)은 외부대기의 공급을 위해 격납부(102)의 외부로부터 연장되어 제2열교환부(1020b)의 입구에 연결된다. 그리고 제2 외부대기 배관(1042)은 외부대기를 배출하기 위해 제2열교환부(1020b)의 출구로부터 격납부(102)의 외부로 연장된다. 제1 외부대기 배관(1041)과 제2 외부대기 배관(1042)의 적어도 일부는 격납부(102)를 관통할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 제2열교환부(1020b)의 외부대기 유로에는 입구헤더(1024a)와 출구헤더(1024b)가 설치된다. 입구헤더(1024a)는 외부대기를 각각의 외부대기 유로에 분배하도록 이루어진다. 출구헤더(1024b)는 각각의 외부대기 유로로부터 배출되는 외부대기를 모으도록 이루어진다. 제1 외부대기 배관(1041)은 입구헤더(1024a)에 연결되고, 제2 외부대기 배관(1042)은 출구헤더(1024b)에 연결된다. 이러한 구성에 의해 외부대기는 격납부(102)의 외부로부터 제2열교환부(1020b)로 공급되고, 제2열교환부(1020b)로부터 다시 격납부(102)의 외부로 배출될 수 있다.

제1열교환부(1020a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1020b)의 내부대기 유로에는 각각 유입구(미도시)와 배출구(미도시)가 구비된다. 플레이트형 열교환기(1020)가 개방형 유로를 구비하는 경우 유입구와 배출구는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)의 측면에 각각 형성될 수 있다. 내부대기는 각각의 유입구를 통해 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)로 유입된다. 그리고 내부대기 중 비응축성 가스는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)의 배출구를 통해 배기된다.

제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)의 내부대기 유로에는 입구유로 안내부(1025a)와 출구유로 안내부(1025b)가 설치될 수 있다. 입구유로 안내부(1025a)는 제2열교환부(1020b)에 설치되고, 출구유로 안내부(1025b)는 제1열교환부(1020a)에 설치된다. 입구유로 안내부(1025a)와 출구유로 안내부(1025b)는 덕트 유로 구조물과 유사한 구조를 갖는다. 입구유로 안내부(1025a)는 내부대기가 플레이트형 열교환기(1020)로 원활히 유입될 수 있도록 유도한다. 출구유로 안내부(1025b)는 내부대기가 플레이트형 열교환기(1020)로부터 내부대기가 원활히 방출될 수 있도록 유도하며, 응축수를 응축수 회수관(1072)으로 유도한다.

피동격납부냉각계통(1000)에는 제2 외부대기 배관(1042)으로부터 배출되는 외부대기의 자연순환을 향상시키기 위해 굴뚝(미도시)이 설치될 수 있다. 굴뚝은 격납부(102)의 외부에 설치되어 제2 외부대기 배관(1042)에 연결된다. 굴뚝은 격납부(102)의 외부로 배출되는 외부대기의 자연순환을 향상시키도록 제2열교환부(1020b)보다 높은 위치에 설치된다. 굴뚝은 굴뚝효과에 의해 대기의 순환유속을 증가시키는 효과가 있다.

피동격납부냉각계통(1000)은 냉각수 저장부(1070)와 응축수 회수관(1072)을 더 포함할 수 있다.

냉각수 저장부(1070)는 냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부(102)의 내부에 설치된다. 응축수 회수관(1072)은 플레이트형 열교환기(1020)의 작동에 의해 형성되는 응축수를 냉각수 저장부(1070)로 집수시키도록 플레이트형 열교환기(1020)의 출구로부터 냉각수 저장부(1070)로 연장된다.

냉각수 저장부(1070)의 냉각수 및 냉각수 저장부(1070)로 회수된 응축수는 안전주입 또는 잔열제거에 이용될 수 있다. 안전주입이란 사고 시 원자로냉각재계통(101)의 수위를 유지하기 위해 상기 원자로냉각재계통(101)으로 냉각수를 주입하는 것을 가리킨다. 안전주입은 일반적으로 안전주입계통(105)에 의해 이루어진다. 안전주입계통(105)은 원자로냉각재계통(101)과 연결되는 안전주입배관(105a)을 통해 원자로냉각재계통(101)으로 냉각수를 주입하는 계통이다.

냉각수 저장부(1070)는 냉각수 및 응축수의 안전주입을 위해 안전주입배관(105a)과 연결된다. 안전주입배관(105a)은 원자로냉각재계통(101)과 연결되므로 냉각수 저장부(1070)는 궁극적으로 원자로냉각재계통(101)과 연결된다. 냉각수 저장부(1070)의 냉각수를 안전주입에 이용하기 위해 냉각수 저장부(1070)는 안전주입배관(105a)보다 높은 위치에 설치된다.

도 1에서 냉각수 저장부(1070)은 안전주입계통(105)과 별도로 구비된다. 그러나 이와 달리 피동격납부냉각계통(1000)의 냉각수 저장부(1070)는 안전주입계통(105)과 공유될 수도 있다.

냉각수 저장부(1070)의 냉각수 및 응축수를 잔열제거에 이용하는 구성은 도 13을 참조하여 후술한다.

이하에서는 원전(100)의 정상 운전 시와 사고 시를 구분하여 피동잔열제거계통 및 이를 구비하는 원전(100)의 작동에 대하여 설명한다. 도 1은 가운데의 세로축 파선을 기준으로 오른쪽에 원전(100)의 정상 운전 시를 도시한 것이고, 왼쪽에 사고 발생 시를 도시한 것이다. 이러한 구분은 도 1 이하의 다른 도면에서도 동일하다.

먼저 도 1의 오른쪽을 참조하면 원전(100)의 정상 운전 시 급수관(103a)과 증기관(104a)에 설치된 격리밸브(103b, 104b)는 개방되어 있다. 따라서 급수계통(103)에서 급수관(103a)을 통해 증기발생기(101b)로 공급된 급수는 증기발생기(101b)에서 가열되어 증기가 된다. 증기는 증기관(104a)을 통해 터빈계통(104)으로 공급된다.

원전(100)의 정상 운전 시 피동격납부냉각계통(1000)은 대기 상태로 존재한다. 제1 비상냉각수 배관(1031)과 제2 비상냉각수 배관(1032)에 설치된 격리밸브(1031a, 1032a)와 체크밸브(1031b)는 닫혀 있으며, 제1 외부대기 배관(1041)에 설치된 격리밸브(1041a)와 체크밸브(1041b)도 닫혀 있다. 또한 안전주입배관(105a)에 설치된 격리밸브(105b)와 체크밸브(105c, 105d)도 닫혀 있으며, 냉각수 저장부(1070)와 안전주입배관(105a)을 연결하는 배관(1071)에 설치된 격리밸브(1071a)와 체크밸브(1071b)도 닫혀있다.

이어서 도 1의 왼쪽을 참조하면, 원전(100)에서 사고 발생 시 급수관(103a)과 증기관(104a)에 설치된 격리밸브(103b, 104b)는 닫힌다. 따라서 급수계통(103)으로부터 급수의 공급은 중단되고, 터빈계통(104)으로 증기의 공급도 중단된다.

격납부(102)의 압력 및 온도 상승에 따라 격납부(102)의 내부에 내부대기의 자연순환이 형성되고, 관련 신호에 의해 각종 밸브(1031a, 1032a, 104aa, 1071a 등)들이 개방되면, 피동격납부냉각계통(1000)은 작동을 시작한다. 제1 비상냉각수 배관(1031), 제2 비상냉각수 배관(1032) 및 제1 외부대기 배관(1041)에 설치된 격리밸브(1031a, 1032a, 1041a)는 관련신호에 의해 개방되며, 체크밸브(1031b, 1041b, 1071b)도 개방된다.

내부대기는 격납부(102)의 내부에 형성된 자연순환에 의해 플레이트형 열교환기(1020)로 공급된다. 특히 도 1에서 제1열교환부(1020a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1020b)의 내부대기 유로는 서로 구분되어 있으므로, 내부대기는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)에 각각 공급된다.

비상냉각수저장부(1010)의 비상냉각수는 제1 비상냉각수 배관(1031)을 통해 제1열교환부(1020a)로 공급된다. 제1열교환부(1020a)에서는 비상냉각수와 내부대기의 열교환이 이루어진다. 열은 내부대기로부터 비상냉각수로 전달된다. 비상냉각수는 가열되어 상승한다. 가열된 비상냉각수는 제1열교환부(1020a)로부터 방출되어 제2 비상냉각수 배관(1032)을 통해 비상냉각수저장부(1010)로 회수된다. 그리고 내부대기는 응축되고 냉각되어 하강한다. 냉각된 내부대기는 제1열교환부(1020a)로부터 격납부(102)의 내부로 방출된다.

가열된 비상냉각수가 비상냉각수저장부(1010)로 회수됨에 따라 비상냉각수저장부(1010)의 온도는 점차 상승한다. 비상냉각수저장부(1010)의 온도가 지속적으로 상승하면, 비상냉각수는 증발하여 개구부(1011)를 통해 외부로 방출된다. 이러한 과정을 통해 격납부(102)의 열은 외부로 방출되고, 격납부(102)는 냉각될 수 있다.

외부대기는 제1 외부대기 배관(1041)을 통해 제2열교환부(1020b)로 공급된다. 제2열교환부(1020b)에서는 외부대기와 내부대기의 열교환이 이루어진다. 열은 내부대기로부터 외부대기로 전달된다. 외부대기는 가열되어 상승한다. 가열된 외부대기는 제2열교환부(1020b)로부터 방출되어 제2 외부대기 배관(1042)을 통해 격납부(102)의 외부로 배출된다. 그리고 내부대기는 응축되고 냉각되어 하강하고 제2열교환부(1020b)로부터 격납부(102)의 내부로 방출된다. 이러한 과정을 통해 격납부(102)의 열은 외부로 방출되고, 격납부(102)는 냉각될 수 있다.

내부대기는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)에서 각각 냉각되며, 내부대기의 냉각에 의해 형성된 응축수는 출구유로 안내부(1025b) 및 응축수 회수관(1072)을 통해 냉각수 저장부(1070)에 집수된다. 그리고 비응축성 가스는 제1열교환부(1020a)와 제2열교환부(1020b)의 배출구를 통해 격납부(102)의 내부로 배기된다.

사고 시 안전주입계통(105)은 안전주입배관(105a)에 설치된 격리밸브(105b)와 체크밸브(105c, 105d)의 개방에 따라 원자로냉각재계통(101)으로 냉각수를 주입한다. 그리고 냉각수 저장부(1070)에 저장된 냉각수 및 냉각수 저장부(1070)로 회수된 응축수도 안전주입배관(105a)과 연결된 배관(1071)의 격리밸브(1071a)와 체크밸브(1071b)의 개방에 따라 원자로냉각재계통(101)으로 냉각수를 주입될 수 있다.

원전(100)에서 증기관파단사고 또는 냉각재상실사고와 같은 사고가 발생하는 경우, 비교적 열방출량이 큰 사고 초반에는 비상냉각수의 온도가 비교적 저온이다. 격납부(102) 내부의 대기와 비상냉각수는 비교적 큰 온도차를 형성하므로 제1열교환부(1020a)는 사고 초반에 요구되는 큰 냉각 성능을 발휘할 수 있다.

제1열교환부(1020a)와 함께 사고 초반에는 제2열교환부(1020b)도 작동한다. 상온의 외부대기가 제2열교환부(1020b)로 유입되어 내부대기를 냉각하므로, 제2열교환부(1020b)에 의해 플레이트형 열교환기(1020)의 냉각 성능이 추가적으로 증가한다.

플레이트형 열교환기(1020)의 작동이 계속되면 내부대기로부터 전달된 열에 의해 비상냉각수의 온도가 점차 상승한다. 이에 따라 비상냉각수와 내부대기의 온도차가 점차 줄어들어 제1열교환부(1020a)의 냉각 성능은 점차 감소하게 되고, 비상냉각수의 온도가 내부대기의 온도와 같아지게 되면 제1열교환부(1020a)에 의한 냉각은 정지된다.

이에 반해 플레이트형 열교환기(1020)의 작동이 계속되더라도 외부대기의 온도는 상승하지 않고, 제2열교환부(1020b)로는 항상 상온의 외부대기가 유입된다. 이에 따라 제2열교환부(1020b)는 시간이 지나더라도 계속적으로 작동할 수 있다.

제1열교환부(1020a)의 냉각 성능 감소에 따라 플레이트형 열교환기(1020)의 전체적인 냉각 성능은 감소하게 된다. 그러나 사고 후 시간이 지남에 따라 격납부(102)의 내부로 방출되는 냉각수나 증기의 유량, 노심으로부터 발생하는 잔열도 점진적으로 감소하게 되므로, 피동격납부냉각계통(1000)에 요구되는 냉각 성능도 점진적으로 감소하게 된다. 따라서 본 발명의 피동격납부냉각계통(1000)은 사고 초반부터 후반에 이르기까지 사고 완화에 필요한 적절한 성능을 발휘할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 1에서 설명한 것과 중복되는 설명에 대하여는 도 1에서 설명한 것으로 갈음하며, 이하에서는 도 1과 구조 및 기능적으로 차이가 나는 부분에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1100) 및 이를 구비하는 원전(110)의 개념도다.

플레이트형 열교환기(1120)는 제1열교환부(1120a)와 제2열교환부(1120b)를 포함한다. 제1열교환부(1120a)는 비상냉각수 유로와 내부대기 유로를 구비하고, 제2열교환부(1120b)는 외부대기 유로와 내부대기 유로를 구비한다. 이러한 점들은 도 1에서 설명한 피동격납부냉각계통(1000)과 동일하다.

그러나 도 2에 도시된 피동격납부냉각계통(1100)은, 내부대기가 외부대기와 비상냉각수에 의해 연속적으로 냉각되도록 제1열교환부(1120a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1120b)의 내부대기 유로가 서로 연결된다는 점에서 도 1의 피동격납부냉각계통(1000)과 다른 특징이 있다.

도 2의 좌측은 사고 시 피동격납부냉각계통(1100)과 원전(110)의 작동 상태를 도시한 것이다. 파선의 화살표는 내부대기의 유동을 나타낸 것이다. 입구유로 안내부(1125a)를 통해 플레이트형 열교환기(1120)로 유입된 내부대기가 제2열교환부(1120b)에서 제1열교환부(1120a)로 유동하고 출구유로 안내부(1125b)를 통해 배출되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 내부대기 유로의 구성은 도 1에서 내부대기가 제2열교환부(1020b)에서 제1열교환부(1020a)로 유동할 수 없는 것과 다르다.

이처럼 플레이트형 열교환기(1120)는 설계에 따라 유로 구성을 자유롭게 할 수 있는 특징이 있다. 내부대기가 제1열교환부(1120a)와 제2열교환부(1120b)에서 연속적으로 냉각되는 구성을 통해 피동격납부냉각계통(1100)은 효과적으로 격납부(112)를 냉각할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1200) 및 이를 구비하는 원전(120)의 개념도다.

플레이트형 열교환기(1220)는 격납부(122)의 외부에 설치될 수 있다. 격납부(122)의 설치 위치가 달라짐에 따라 유로를 형성하는 배관들의 구성도 달라진다.

제1 비상냉각수 배관(1231)은 비상냉각수의 공급을 위해 비상냉각수저장부(1210)와 제1열교환부(1220a)에 연결된다. 제2 비상냉각수 배관(1232)은 비상냉각수의 회수를 위해 제1열교환부(1220a)와 비상냉각수저장부(1210)에 연결된다. 플레이트형 열교환기(1220)가 격납부(122)의 외부에 설치되기 때문에 제1 비상냉각수 배관(1231)과 제2 비상냉각수 배관(1232)은 격납부(122)를 관통하지 않는다.

플레이트형 열교환기(1220)가 격납부(122)의 외부에 설치되므로, 제1 외부대기 배관(1241)과 제2 외부대기 배관(1242)은 선택적인 구성이 될 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이 외부대기의 유입을 위한 제1 외부대기 배관(1241)은 설치되지 않고, 제2 외부대기 배관(1242)만 제2열교환부(1220b)에 연결될 수 있다.

피동격납부냉각계통(1200)은 플레이트형 열교환기(1220)로 내부대기를 공급 및 회수하기 위한 내부대기 배관(1251, 1252, 1253, 1254)을 더 포함한다. 내부대기 배관(1251, 1252, 1253, 1254)은 제1 내부대기 배관(1251, 1253)과 제2 내부대기 배관(1252, 1254)을 포함한다.

제1 내부대기 배관(1251, 1253)은 내부대기를 플레이트형 열교환기(1220)로 공급하기 위해 격납부(122)의 내부 공간으로부터 연장되어 플레이트형 열교환기(1220)에 연결된다. 피동격납부냉각계통(1200)은 2개의 제1 내부대기 배관(1251, 1253)을 포함할 수 있으며, 두 개의 제1 내부대기 배관(1251, 1253) 중 하나(1253)는 제1열교환부(1220a)에 연결되고 나머지 하나(1251)는 제2열교환부(1220b)에 연결될 수 있다.

제2 내부대기 배관(1252, 1254)은 플레이트형 열교환기(1220)에서 냉각된 내부대기를 격납부(122)의 내부로 방출하도록 플레이트형 열교환기(1220)로부터 격납부(122)의 내부 공간으로 연장된다. 피동격납부냉각계통(1200)은 2개의 제2 내부대기 배관(1252, 1254)을 포함할 수 있으며, 두 개의 제2 내부대기 배관(1252, 1254) 중 하나(1254)는 제1열교환부(1220a)에 연결되고 다른 하나(1252)는 제2열교환부(1220b)에 연결될 수 있다.

제1열교환부(1220a)의 비상냉각수 유로에는 입구헤더(1223a)와 출구헤더(1223b)가 설치된다. 제1열교환부(1220a)의 내부대기 유로에는 입구헤더(1226a)와 출구헤더(1226b)가 설치된다.

제1 비상냉각수 배관(1231)은 비상냉각수저장부(1210)와 비상냉각수 유로의 입구헤더(1223a)에 연결된다. 제2 비상냉각수 배관(1232)은 비상냉각수 유로의 출구헤더(1223b)와 비상냉각수저장부(1210)에 연결된다. 두 개의 제1 내부대기 배관(1251, 1253) 중 어느 하나(1253)는 내부대기 유로의 입구헤더(1226a)에 연결되고, 두 개의 제2 내부대기 배관(1252, 1254) 중 어느 하나(1254)는 출구헤더(1226b)에 연결된다.

제2열교환부(1220b)의 외부대기 유로에는 입구헤더(1224a)와 출구유로 안내부(1224b)가 설치된다. 제2열교환부(1220b)의 내부대기 유로에는 입구헤더(1225a)와 출구헤더(1225b)가 설치된다. 두 개의 제1 내부대기 배관(1251, 1253) 중 다른 하나(1251)는 입구헤더(1225a)에 연결되고, 두 개의 제2 내부대기 배관(1252, 1254) 중 다른 하나(1252)는 출구헤더(1225b)에 연결된다.

두 제2 내부대기 배관(1252, 1254)에는 각각 응축수 회수관(1272, 1274)이 연결될 수 있다. 두 응축수 회수관(1272, 1274)은 각각의 제2 내부대기 배관(1252, 1254)으로부터 냉각수 저장부(1270)로 연장된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1300) 및 이를 구비하는 원전(130)의 개념도다.

도 3의 피동격납부냉각계통(1200)과 비교하면, 도 4의 피동격납부냉각계통(1300)은 하나의 제1 내부대기 배관(1351)과 하나의 제2 내부대기 배관(1352)을 포함한다. 이로부터 제1열교환부(1320a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1320b)의 내부대기 유로는 서로 연결되어 있음을 유추할 수 있고, 외부대기와 비상냉각수에 의한 내부대기의 연속적인 냉각이 이루어질 수 있음을 유추할 수 있다.

피동격납부냉각계통(1300)이 하나의 제2 내부대기 배관(1352)을 구비함에 따라 응축수 회수관(1372)도 하나만 구비될 수 있다. 응축수는 응축수 회수관(1372)을 통해 냉각수 저장부(1370)로 회수되고, 비응축성 가스는 제2 내부대기 배관(1352)을 통해 격납부(132)의 내부로 배기된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1400) 및 이를 구비하는 원전(140)의 개념도다.

도 3의 피동격납부냉각계통(1200)과 비교하면, 도 5의 피동격납부냉각계통(1400)은 하나의 제1 내부대기 배관(1451)과 하나의 제2 내부대기 배관(1452)을 포함한다. 다만, 도 4와 달리 제1 내부대기 배관(1451)의 적어도 일부는 두 갈래(1451', 1451")로 분기되어, 각각 제1열교환부(1420a)에 연결된다. 마찬가지로 제2 내부대기 배관(1452)의 적어도 일부는 두 갈래(1452', 1452")로 분기되어, 각각 제2열교환부(1420b)에 연결된다.

구체적으로 제1 내부대기 배관(1451)은 격납부(142)를 관통하여 격납부(142)의 외부로 노출되고, 격납부(142)의 외부에서 두 갈래(1451', 1451")로 분기된다. 한 갈래(1451')는 제1열교환부(1420a)의 입구헤더(1426a)에 연결되고, 다른 갈래(1451")는 제2열교환부(1420b)의 입구헤더(1425a)에 연결된다.

마찬가지로 제2 내부대기 배관(1452)은 격납부(142)를 관통하여 격납부(142)의 외부로 노출되고, 격납부(142)의 외부에서 두 갈래(1452', 1452")로 분기된다. 한 갈래(1452')는 제1열교환부(1420a)의 출구헤더(1426b)에 연결되고, 다른 갈래(1452")는 제2열교환부(1420b)의 출구헤더(1425b)에 연결된다.

제1 내부대기 배관(1451)과 제2 내부대기 배관(1452)이 격납부(142)의 내부에서 분기되는 것도 가능하지만, 그 경우에는 도 5와 달리 4곳에서 격납부(142)를 관통하기 때문에 압력경계의 손상 위험이나 방사성 물질의 누설 가능성이 상대적으로 높아진다. 따라서 제1 내부대기 배관(1451)과 제2 내부대기 배관(1452)은 격납부(142)의 외부에서 분기되는 것이 바람직하다.

도 5의 좌측을 참조하면, 사고 시 내부대기는 제1 내부대기 배관(1451)을 통해 플레이트형 열교환기(1420)로 공급된다. 제1 내부대기 배관(1451)의 분기점을 기준으로 어느 일부의 내부대기는 제1열교환부(1420a)로 공급되고 다른 일부의 내부대기는 제2열교환부(1420b)로 공급된다. 제1열교환부(1420a)에서 배출된 내부대기와 제2열교환부(1420b)에서 배출된 내부대기는 제2 내부대기 배관(1452)의 분기점에서 합류하여 격납부(142)의 내부로 유입된다. 내부대기의 응축에 의해 형성된 응축수는 응축수 회수관(1472)을 통해 냉각수 저장부(1470)로 회수되고, 비응축성 가스는 격납부(142)의 내부 공간으로 배기된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1500) 및 이를 구비하는 원전(150)의 개념도다.

플레이트형 열교환기(1521, 1522)는 격납부(152)의 외부에 설치되는 제1 플레이트형 열교환기(1521)와 격납부(152)의 내부에 설치되는 제2 플레이트형 열교환기(1522)를 포함한다. 제1 플레이트형 열교환기(1521)는 비상냉각수와 외부대기를 통과시키도록 제1열교환부(1521a)와 제2열교환부(1521b)를 구비한다. 제2 플레이트형 열교환기(1522)는 내부대기를 통과시키도록 이루어진다.

도 6과 같이 격납부(152)의 외부에 제1 플레이트형 열교환기(1521)가 설치되고, 격납부(152)의 내부에 제2 플레이트형 열교환기(1522)가 설치되는 경우, 설치 비용은 증가하나 압력경계의 손상 가능성을 낮출 수 있다는 장점이 있다.

제1 플레이트형 열교환기(1521)와 제2 플레이트형 열교환기(1522)의 상호 열전달을 위한 중간유체가 순환될 수 있도록, 중간순환배관(1561, 1562)은 제1 플레이트형 열교환기(1521)와 제2 플레이트형 열교환기(1522)에 연결된다.

제1열교환부(1520a)와 제2열교환부(1520b)는 비상냉각수 유로와 외부대기 유로 외에도 중간유체 유로(미도시)를 구비하고, 제2 플레이트형 열교환기(1522)는 내부대기 유로 외에도 중간유체 유로를 구비한다. 중간순환배관(1561, 1562)은 제1 플레이트형 열교환기(1521)의 중간유체 유로와 제2 플레이트형 열교환기(1522)의 중간유체 유로를 서로 연결한다. 중간순환배관(1561, 1562)에는 격리밸브(1561a, 1562a)가 설치될 수 있다.

제1 플레이트형 열교환기(1521)의 중간유체 유로에는 각각 입구헤더(1525a, 1526a)와 출구헤더(1525b, 1526b)가 설치되고, 제2 플레이트형 열교환기(1522)의 중간유체 유로에도 각각 입구헤더(1527a)와 출구헤더(1527b)가 설치된다. 중간순환배관(1561, 1562)는 제1 중간순환배관(1561)과 제2 중간순환배관(1562)을 포함한다.

제1 중간순환배관(1561)은 제1 플레이트형 열교환기(1521)의 입구헤더(1525a, 1526a)와 제2 플레이트형 열교환기(1522)의 출구헤더(1527b)를 연결한다. 구체적으로, 제1 중간순환배관(1561)의 적어도 일부는 두 갈래(1561', 1561")로 분기된다. 어느 한 갈래(1561')는 제1열교환부(1521a)의 입구헤더(1526a)에 연결되고, 다른 달래는 제2열교환부(1521b)의 입구헤더(1525a)에 연결된다.

제2 중간순환배관(1562)은 제1 플레이트형 열교환기(1522)의 출구헤더(1525b, 1526b)와 제2 플레이트형 열교환기(1522)의 입구헤더(1527a)를 연결한다. 구체적으로, 제2 중간순환배관(1562)의 적어도 일부는 두 갈래(1562', 1562")로 분기된다. 어느 한 갈래(1562')는 제1열교환부(1521a)의 출구헤더(1526b)에 연결되고, 다른 달래는 제2열교환부(1521b)의 출구헤더(1525b)에 연결된다.

피동격납부냉각계통(1500)은 중간유체를 보충하도록 중간순환배관(1561, 1562)에 연결되는 보충탱크(1563)를 더 포함할 수 있다. 보충탱크(1563)는 중간유체를 저장하도록 이루어지며, 배관(1563a)에 의해 중간순환배관(1561)과 연결된다. 배관(1563a)에 설치된 격리밸브(1563b)는 중간유체의 보충이 필요한 시점에 개방될 수 있다.

도 6의 좌측을 참조하면, 사고 시 중간유체는 밀도차에 의해 자연순환한다. 중간유체의 자연순환을 위해 제1 플레이트형 열교환기(1521)는 제2 플레이트형 열교환기(1522)보다 높게 설치되는 것이 바람직하다. 제2 플레이트형 열교환기(1522)로 공급된 중간유체는 내부대기에 의해 가열되어 상승한다. 중간유체는 제 1중간순환배관(1561)을 통해 제2 플레이트형 열교환기(1522)로부터 제1열교환부(1520a)와 제2열교환부(1520b)로 흐른다. 중간유체는 제1열교환부(1520a)에서 비상냉각수에 의해 냉각되어 하강하고 제2열교환부(1520b)에서 외부대기에 의해 냉각되어 하강한다. 제1열교환부(1520a)와 제2열교환부(1520b)에서 냉각된 중간유체는 다시 제2 중간순환배관(1562)을 통해 제2 플레이트형 열교환기(1522)로 공급된다. 중간유체는 지속적으로 제1 플레이트형 열교환기(1521)와 제2플레이트형 열교환기(1520)를 순환하면서 내부대기의 열을 비상냉각수와 외부대기로 전달한다.

설명하지 않은 구성요소 중 도면부호 1528a은 입구유로 안내부를 가리키고, 1528b는 출구유로 안내부를 가리킨다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1600) 및 이를 구비하는 원전(160)의 개념도다.

도 6의 피동격납부냉각계통(1500)과 비교하면, 도 7의 피동격납부냉각계통(1600)에서 중간순환배관(1661)은 두 갈래로 분기되지 않는다. 제1 중간순환배관(1661)은 제2 플레이트형 열교환기(1622)의 출구헤더(1627b)와 제2열교환부(1621b)의 입구헤더(1625a)에 연결된다. 제2 중간순환배관(1562)은 제1열교환부(1621a)의 출구헤더(1625b)와 제2 플레이트형 열교환기(1622)의 입구헤더(1627a)에 연결된다.

도 7의 좌측을 참조하면 중간유체의 유동으로부터 제1열교환부(1621a)의 중간유체 유로와 제2열교환부(1621b)의 중간유체 유로는 서로 연결되어 있음을 유추할 수 있다. 이에 따라 중간유체는 제1 플레이트형 열교환기(1621)에서 외부대기와 비상냉각수에 의해 연속적으로 냉각될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1700) 및 이를 구비하는 원전(170)의 개념도다.

플레이트형 열교환기(1720)는 비상냉각수저장부(1710)에 설치될 수 있다. 도 8을 참조하면, 제1 플레이트형 열교환기(1721)는 비상냉각수저장부(1710)에 설치되어 있다. 제1열교환부(1721a)는 비상냉각수저장부(1710)의 비상냉각수에 침지되고, 제2열교환부(1721b)는 비상냉각수의 수면 위로 노출될 수 있다. 도시한 바와 같이 제2열교환부(1721b)는 비상냉각수저장부(1710)의 상부를 관통하여 외부로 노출될 수 있다.

이러한 배치의 피동격납부냉각계통(1700)에서는, 제1열교환부(1721a)가 비상냉각수에 침지되어 있으므로 비상냉각수 배관은 선택적인 구성이 된다. 이에 따라 도 8에 비상냉각수 배관이 도시되어 있지 않다. 또한 제2열교환부(1721b)가 비상냉각수저장부(1710)의 외부로 노출되므로 외부대기 배관도 선택적인 구성이 된다. 도 8에서 제1 외부대기 배관은 도시되어 있지 않으며 제2 외부대기 배관(1742)만 제2열교환부(1721b)와 연결되어 있다.

비상냉각수저장부(1710)에 플레이트형 열교환기(1720)의 적어도 일부가 침지된다는 점에서 도 8의 비상냉각수저장부(1710)는 침지식으로 구분될 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1800) 및 이를 구비하는 원전(180)의 개념도다.

제1 플레이트형 열교환기(1821)가 비상냉각수저장부(1810)에 부분적으로 침지되는 것은 도 8과 동일하다. 다만 도 9의 피동격납부냉각계통(1800)에서 제1열교환부(1821a)와 제2열교환부(1821b)의 중간유체 유로는 서로 연결된다. 이에 따라 중간유체는 외부대기와 비상냉각수에 의해 연속적으로 냉각될 수 있다. 제1 중간순환배관(1861)은 제2 플레이트형 열교환기(1822)의 출구헤더(1827b)와 제2열교환부(1821b)의 입구헤더(1825a)에 연결된다. 제2 중간순환배관(1862)은 제1열교환부(1821a)의 출구헤더(1825b)와 제2 플레이트형 열교환기(1822)의 입구헤더(1827a)에 연결된다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(1900) 및 이를 구비하는 원전(190)의 개념도다.

플레이트형 열교환기(1920)는 격납부(192)의 내부에 설치된다. 제1 비상냉각수 배관(1931)은 비상냉각수의 공급을 위해 비상냉각수저장부(1910)와 제1열교환부(1920a)의 입구헤더(1923a)에 연결된다. 제2 비상냉각수 배관(1932)은 내부대기의 냉각에 사용된 비상냉각수를 격납부(192)의 외부로 배출하도록 제1열교환부(1920a)의 출구헤더(1923b)로부터 격납부(192)의 외부 공간으로 연장된다.

도 10의 비상냉각수저장부(1910)는 냉각에 사용된 단상의 비상냉각수를 회수하지 않고 버리는 형식이라는 점에서 주입식으로 구분될 수 있다. 비상냉각수의 주입은 중력 또는 가스의 가압에 의해 이루어질 수 있다. 주입식의 비상냉각수저장부(1910)는 순환식 및 침지식과 유로 구성을 달리한다. 예를 들어 입구헤더(1923a)와 출구헤더(1953b)의 위치가 서로 바뀌어 있는 것을 확인할 수 있다.

중력을 이용해 비상냉각수의 주입이 이루어지는 경우 비상냉각수저장부(1910)는 플레이트형 열교환기(1920)보다 높은 곳에 설치된다. 도 10은 중력을 이용해 비상냉각수를 주입하는 비상냉각수저장부(1910)를 도시한 것이다. 비상냉각수저장부(1910)는 플레이트형 열교환기(1920)보다 높은 위치에 설치되어 있다.

도시되지는 않았으나 가스의 가압에 비상냉각수의 주입이 이루어지는 경우 비상냉각수저장부(1910)의 위치는 제한을 받지 않는다.

도 10의 좌측을 참조하면, 내부대기의 유동으로부터 제1열교환부(1920a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1920b)의 내부대기 유로는 서로 연결되어 있지 않음을 유추할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(2000) 및 이를 구비하는 원전(200)의 개념도다.

도 11의 비상냉각수저장부(2010)도 주입식으로 이루어진다. 플레이트형 열교환기(2020)로 공급된 비상냉각수는 비상냉각수저장부(2010)로 회수되지 않고, 외부로 버려진다.

도 11의 좌측을 참조하면, 내부대기의 유동으로부터 제1열교환부(2020a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(2020b)의 내부대기 유로는 서로 연결되어 있음을 유추할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(2100) 및 이를 구비하는 원전(210)의 개념도다.

피동격납부냉각계통(2100)은 원자로냉각재계통으로부터 방출된 1차유체를 내부대기와 함께 플레이트형 열교환기(2120)로 분사하는 순환유도 분사기구(2180)를 더 포함할 수 있다.

순환유도 분사기구(2180)는 원자로냉각재계통(211)으로부터 공급된 1차유체를 분사하도록 이루어진다. 순환유도 분사기구(2180)의 적어도 일부는 격납부(212)의 내부를 향해 개방되어 있으며, 1차유체를 분사하면 순환유도 분사기구(2180) 내에 유발되는 압력강하에 의해 내부대기가 순환유도 분사기구(2180)의 개방된 부분을 통해 인입된다. 순환유도 분사기구(2180)는 내부대기를 1차유체와 함께 분사하도록 이루어진다. 순환유도 분사기구(2180)에는 제트펌프의 원리가 적용될 수 있다.

1차유체와 대부대기는 순환유도 분사기구(2180)에서 제2열교환부(2120b)의 입구유로 안내부(2125a)로 분사된다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(2200) 및 이를 구비하는 원전(220)의 개념도다.

피동격납부냉각계통(2200)은 증기발생기로부터 방출된 2차유체를 내부대기와 함께 플레이트형 열교환기(2220)로 분사하는 순환유도 분사기구(2280)를 더 포함할 수 있다.

순환유도 분사기구(2280)는 증기발생기(221b)로부터 공급된 2차유체를 분사하도록 이루어진다. 순환유도 분사기구(2280)의 적어도 일부는 격납부(222)의 내부를 향해 개방되어 있으며, 2차유체를 분사하면 순환유도 분사기구(2280) 내에 유발되는 압력강하에 의해 내부대기가 순환유도 분사기구(2280)의 개방된 부분을 통해 인입된다. 순환유도 분사기구(2280)는 내부대기를 2차유체와 함께 분사하도록 이루어진다. 순환유도 분사기구(2280)에는 제트펌프의 원리가 적용될 수 있다.

2차유체와 대부대기는 순환유도 분사기구(2280)에서 제2열교환부(2220b)의 입구유로 안내부(2225a)로 분사된다.

냉각수 저장부(2270)는 냉각수 및 응축수를 잔열제거에 이용하도록 증기발생기(221b)와 연결될 수 있다. 구체적으로 냉각수 저장부(2270)는 배관(2291)에 의해 급수관(223a)에 연결되고, 급수관(223a)은 증기발생기(221b)의 입구로 연결된다. 따라서 궁극적으로 냉각수 저장부(2270)는 증기발생기(221b)로 연결된다.

도 13의 좌측을 참조하면 원전(220)에서 사고 시 냉각수 저장부(2270)와 급수관에 연결되는 배관(2291)에 설치된 격리밸브(2291a)와 체크밸브(2291b)가 개방됨에 따라 냉각수 저장부(2270)의 냉각수 및 응축수는 증기발생기(221b)로 공급된다. 냉각수 및 응축수는 증기발생기(221b)로 지속적으로 공급되어 원자로냉각재계통(221)의 현열 및 노심(221a)의 잔열을 지속적으로 제거할 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 피동격납부냉각계통(2300) 및 이를 구비하는 원전(230)의 개념도다.

피동격납부냉각계통(2300)은 복수의 플레이트형 열교환기(2320)를 포함한다. 복수로 구비된 상기 플레이트형 열교환기(2320) 중 어느 일부는 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지도록 앞서 설명한 제1열교환부(2320a)를 구비한다. 제1열교환부(2320a)에는 비상냉각수 유로와 내부대기 유로가 형성된다. 그리고 복수의 플레이트형 열교환기(2320) 중 나머지는 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지도록 앞서 설명한 제2열교환부(2320b1, 2320b2, 2320b3)를 구비한다. 제2열교환부(2320b1, 2320b2, 2320b3)에는 외부대기 유로와 내부대기 유로가 형성된다.

비상냉각수 배관(2331, 2332)은 비상냉각수저장부(2310)와 제1열교환부(2320a)를 구비하는 플레이트형 열교환기에 각각 연결된다. 외부대기 배관(2341, 2342)은 격납부(232)의 외부로부터 제2열교환부(2320b1, 2320b2, 2320b3)를 구비하는 플레이트형 열교환기에 각각 연결된다.

도 15 도 14의 피동격납부냉각계통(2300)에 선택적으로 적용될 수 있는 복수의 플레이트형 열교환기(2420)의 개념도다.

(a), (b), (c) 및 (d)는 각각 복수의 플레이트형 열교환기(2420)의 평면도, 좌측면도, 정면도, 우측면도를 나타낸 것이다. 플레이트형 열교환기(2420)는 각각 케이싱(2429a)에 의해 감싸지며, 케이싱(2429a)에는 열전달 효율의 향상을 위해 냉각핀(2429b)이 설치된다.

제1열교환부(2420a1, 2420a2)를 구비하는 플레이트형 열교환기들(2420a)에는 입구헤더(2423a)와 출구헤더(2423b)가 설치된다. 제1 비상냉각수 배관(2431)은 입구헤더(2423a)에 연결되고, 제2 비상냉각수 배관(2432)은 출구헤더(2423b)에 연결된다. 비상냉각수저장부로부터 공급된 비상냉각수는 제1열교환부(2420a1, 2420a2)를 구비하는 플레이트형 열교환기들(2420a)로 분배되고, 플레이트형 열교환기(2420a)를 통과한 비상냉각수는 다시 비상냉각수저장부로 회수된다.

제2열교환부(2420b1, 2420b2, 2420b3)를 구비하는 플레이트형 열교환기들(2420b)에는 입구헤더(2424a)와 출구헤더(2424b)가 설치된다. 제1 외부대기 배관(2441)은 입구헤더(2424a)에 연결되고, 제2 외부대기 배관(2442)은 출구헤더(2424b)에 연결된다. 격납부의 외부로부터 공급된 외부대기는 제2열교환부(2420b1, 2420b2, 2420b3)를 구비하는 각각의 플레이트형 열교환기들(2420b)로 분배되고, 플레이트형 열교환기들(2420b))를 통과한 외부대기는 다시 격납부의 외부로 방출된다.

각 플레이트형 열교환기(2420)에는 입구유로 안내부(2425a)와 출구유로 안내부(2425b)가 설치될 수 있다.

도 16은 도 15에 적용될 수 있는 플레이트형 열교환기들의 배치 개념도다.

(a)를 참조하면, 복수의 플레이트형 열교환기(2520)는 격납부(252)의 곡선 형태에 대응되도록 배치될 수 있다.

(b)를 참조하면, 복수의 플레이트형 열교환기(2620)는 직육면체 형태로 형성되며 일렬로 배열될 수 있다.

(c)를 참조하면, 복수의 플레이트형 열교환기(2720)는 정육면체의 형태로 형성되며 종횡으로 나란히 배열될 수 있다.

(d)를 참조하면, 복수의 플레이트형 열교환기(2820)는 격납부(282)의 측벽과 경사를 형성하며 배열될 수 있다.

(e)를 참조하면, 복수의 플레이트형 열교환기(2920)는 격납부(292)의 측벽과 나란히 배열될 수 있다.

도 17은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3020)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

플레이트형 열교환기(3020)에 인쇄기판형 열교환기의 제작기법을 적용하는 경우, 광화학적 식각 기술에 의해 조밀한 유로배치가 가능하며 확산 접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 제거할 수 있는 구조를 갖는다. 또한 일반적인 판형 열교환기도 조밀한 유로배치가 가능하다.

플레이트형 열교환기(3020)의 제1열교환부(3020a)에서는 비상냉각수와 내부대기의 열교환이 이루어지고, 제2열교환부(3020b)에서는 외부대기와 내부대기의 열교환이 이루어진다. 플레이트형 열교환기(3020)의 경계면 양측에 서로 구분되는 유로들이 구비될 수 있다.

플레이트형 열교환기(3020)에 형성되는 유로는 비상냉각수 유로, 외부대기 유로, 내부대기 유로 및 중간유체 유로를 포함한다. 도 17에 도시된 유로는 비상냉각수 유로(3020a')와 외부대기 유로(3020b')를 도시하였다. 그러나 이러한 구성이 반드시 비상냉각수 유로(3020a')와 외부대기 유로(3020b')에 한정되는 것은 아니고, 내부대기 유로 및 중간유체 유로에도 적용될 수 있음은 물론이다. 이하 모든 유로에 대한 설명이 다른 유로에도 적용될 수 있음은 동일하다. 화살표는 비상냉각수와 외부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다. 내부대기 유로는 경계면의 다른 쪽에 형성될 수 있다.

제1열교환부(3020a)와 제2열교환부(3020b)는 각각 입구 영역(3020aa, 3020ba), 주열전달 영역(3020ab, 3020bb) 및 출구 영역(3020ac, 3020bc)을 포함한다. 주열전달 영역(3020ab, 3020bb)은 유체 간의 실질적인 열교환이 이루어지는 영역이다. 주열전달 영역(3020ab, 3020bb)은 입구 영역(3020aa, 3020ba)과 출구 영역(3020ac, 3020bc)의 사이에 형성된다.

제1열교환부(3020a)에는 입구헤더(3023a), 출구헤더(3023b)가 설치되며, 입구헤더(3023a)와 출구헤더(3023b)의 사이에는 비상냉각수 유로(3020a')가 형성된다. 플레이트형 열교환기(3020)의 설치 위치에 따라 입구헤더(3023a)와 출구헤더(3023b) 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다. 비상냉각수는 입구헤더(3023a)를 통해 제1열교환부(3020a)를 유입되어 비상냉각수 유로(3020a')를 통과하면서 내부대기와 열교환한다. 내부대기로부터 열을 전달받아 가열된 비상냉각수는 상승하고 출구헤더(3023b)를 통해 방출된다.

제2열교환부(3020b)에는 입구헤더(3024a), 출구헤더(3024b)가 설치되며, 입구헤더(3024a)와 출구헤더(3024b)의 사이에는 외부대기 유로(3020b')가 형성된다. 플레이트형 열교환기(3020)의 설치 위치에 따라 입구헤더(3024a)와 출구헤더(3024b) 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다. 외부대기는 입구헤더(3024a)를 통해 제2열교환부(3020b)로 유입되어 외부대기 유로(3020b')를 통과하면서 내부대기와 열교환한다. 내부대기로부터 열을 전달받아 가열된 외부대기는 상승하고 출구헤더(3024b)를 통해 방출된다.

도 17을 참조하면, 입구헤더(3023a, 3024a)끼리는 서로 같은 쪽에 배치되고 출구헤더(3023b, 3024b)끼리는 서로 같은 쪽에 배치된다. 제1열교환부(3020a)의 입구헤더(3023a)와 출구헤더(3023b)는 서로 다른 쪽에 배치된다. 제2열교환부(3020b)의 입구헤더(3024a)와 출구헤더(3024b)는 서로 다른 쪽에 배치된다.

각 유로(3020a', 3020b')의 형태는, 입구헤더(3023a, 3024a)를 통해서만 유체가 유입되고, 출구헤더(3023b, 3024b)를 통해서만 유체가 배출되는 형태의 폐쇄형 유로에 해당한다. 개방형 유로는 압력 경계의 손상을 방지하기 위해 제한적으로만 적용될 수 있는 반면, 폐쇄형 유로는 플레이트형 열교환기(3020)의 설치 위치와 무관하게 적용될 수 있다.

도 18은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3120)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 18에는 비상냉각수 유로(3120a')와 외부대기 유로(3120b')를 도시하였다. 화살표는 비상냉각수와 외부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다.

제1열교환부(3120a)의 입구헤더(3123a)와 출구헤더(3123b)는 서로 같은 쪽에 설치된다. 제2열교환부(3120b)의 입구헤더(3124a)와 출구헤더(3124b)도 서로 같은 쪽에 설치된다. 플레이트형 열교환기(3120)의 설치 위치에 따라 입구헤더(3123a, 3124a)와 출구헤더(3123b, 3124b) 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다.

플레이트형 열교환기(3120)는 유로 구성을 자유롭게 할 수 있는 장점이 있으므로, 유로의 구성에 따라 입구헤더(3123a, 3124a)와 출구헤더(3123b, 3124b)의 결합 위치가 달라질 수 있다.

도 19는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3220)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 19에는 비상냉각수 유로(3220a')와 외부대기 유로(3220b')를 도시하였다. 화살표는 비상냉각수와 외부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다.

도 19를 기준으로 제1열교환부(3220a)의 입구헤더(3223a)는 플레이트형 열교환기(3220)의 하부에 설치된다. 제1열교환부(3220a)의 출구헤더(3223b)는 플레이트형 열교환기(3220)의 측면에 설치된다. 마찬가지로 제2열교환부(3220b)의 입구헤더(3224a)는 플레이트형 열교환기(3220)의 측면에 설치된다. 제2열교환부(3220b)의 출구헤더(3224b)는 플레이트형 열교환기(3220)의 상부에 설치된다.

도 20은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3320)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 20에는 비상냉각수 유로(3320a', 3320a")와 외부대기 유로(3320b', 3320b")를 도시하였다. 화살표는 비상냉각수와 외부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다.

도 20을 기준으로 제1열교환부(3320a)의 입구헤더(3323a)는 플레이트형 열교환기(3320)의 하부에 설치된다. 제1열교환부(3320a)의 출구헤더(3323b', 3323b")는 플레이트형 열교환기(3320)의 양 측면에 각각 설치될 수 있다. 비상냉각수 유로(3320a', 3320a") 중 일부(3320a')는 좌측의 출구헤더(3323b')로 연결되고, 다른 일부(3320a")는 우측의 출구헤더(3323b")로 연결된다.

도 20을 기준으로 제2열교환부(3320b)의 입구헤더(3324a', 3324a")는 플레이트형 열교환기(3320)의 양 측면에 각각 설치될 수 있다. 외부대기 유로(3320b', 3320b") 중 일부는 좌측의 입구헤더(3324a')로 연결되고, 다른 일부(3320b")는 우측의 입구헤더(3324a")로 연결된다. 제2열교환부(3320b)의 출구헤더(3324b)는 플레이트형 열교환기(3320)의 상부에 설치된다.

도 21은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3520)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 21에는 내부대기 유로(3520a', 3520b')를 도시하였다. 화살표는 내부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다. 내부대기 유로(3520a', 3520b')는 제1열교환부(3520a)와 제2열교환부(3520b)에 각각 형성될 수 있다.

제1열교환부(3520a)의 입구헤더(3526a)와 출구헤더(3526b)는 서로 다른 쪽에 형성될 수 있다. 예를 들어 입구헤더(3526a)는 플레이트형 열교환기(3520)의 우측에 설치되고, 출구헤더(3526b)는 플레이트형 열교환기(3520)의 좌측에 설치될 수 있다. 이와 반대로 설치되는 것도 가능하다.

제2열교환부(3520b)의 입구헤더(3525a)와 출구헤더(3525b)도 서로 다른 쪽에 형성될 수 있다. 예를 들어 입구헤더(3525a)는 플레이트형 열교환기(3520)의 우측에 설치되고, 출구헤더(3525b)는 플레이트형 열교환기(3520)의 좌측에 설치될 수 있다. 이와 반대로 설치되는 것도 가능하다.

도 22는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3620)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 22에는 내부대기 유로(3620a', (3620b')를 도시하였다. 화살표는 내부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다. 내부대기 유로는 제1열교환부(3620a)와 제2열교환부(3620b)에 각각 형성될 수 있다.

제1열교환부(3620a)의 입구헤더(3626a)와 출구헤더(3626b)는 서로 같은 쪽에 설치될 수 있다. 예를 들어 입구헤더(3626a)와 출구헤더(3626b)는 플레이트형 열교환기(3620)의 좌측에 설치될 수 있다. 이와 반대로 입구헤더(3626a)와 출구헤더(3626b)는 플레이트형 열교환기(3620)의 우측에 설치되는 것도 가능하다.

제2열교환부(3620b)의 입구헤더(3625a)와 출구헤더(3625b)도 서로 같은 쪽에 설치될 수 있다. 예를 들어 입구헤더(3625a)는 출구헤더(3625b)는 플레이트형 열교환기(3620)의 좌측에 설치될 수 있다. 이와 반대로 입구헤더(3625a)와 출구헤더(3625b)는 플레이트형 열교환기(3620)의 우측에 설치되는 것도 가능하다.

도 23은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3720)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 23에는 내부대기 유로(3720a', 3720b')를 도시하였다. 화살표는 내부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다.

도 23을 기준으로 제1열교환부(3720a)의 입구헤더(3726a)는 측면에 설치된다. 제1열교환부(3720a)의 출구헤더(3726b)는 플레이트형 열교환기(3720)의 하부에 설치된다. 제2열교환부(3720b)의 입구헤더(3725a)는 플레이트형 열교환기(3720)의 상부에 설치된다. 제2열교환부(3720b)의 출구헤더(3725b)는 플레이트형 열교환기(3720)의 측면에 설치된다. 도시한 바와 같이 제1열교환부(3720a)의 입구헤더(3726a)와 제2열교환부(3720b)의 출구헤더(3725b)는 서로 같은 쪽에 설치될 수 있다.

도 24는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3820)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 24에는 내부대기 유로(3820a', 3820a", 3820b', 3820b")를 도시하였다. 화살표는 내부대기의 거시적인 유동 방향을 의미한다.

도 24를 기준으로 제1열교환부(3820a)의 입구헤더(3826a', 3826a")는 플레이트형 열교환기(3820)의 양 측면에 각각 설치된다. 제1열교환부(3820a)의 출구헤더(3826b)는 플레이트형 열교환기(3820)하부에 설치된다. 제1열교환부(3820a)에서 내부대기 유로(3820a', 3820a") 중 일부(3820a')는 좌측의 입구헤더(3826a')로 연결되고, 다른 일부(3820a")는 우측의 입구헤더(3826a")로 연결된다.

도 24를 기준으로 제2열교환부(3820b)의 입구헤더(3825a)는 플레이트형 열교환기(3820)의 상부에 설치된다. 제2열교환부(3820b)의 출구헤더(3825b', 3825b")는 플레이트형 열교환기(3820)의 양 측면에 각각 설치된다. 제2열교환부(3820b)에서 내부대기 유로(3820b', 3820b") 중 일부(3820b')는 좌측의 출구헤더(3825b')로 연결되고, 다른 일부(3820b")는 우측의 출구헤더(3825b")로 연결된다.

도 25는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(3920)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

앞서 도 2에서 제1열교환부(1120a)의 내부대기 유로와 제2열교환부(1120b)의 내부대기 유로가 연속적인 냉각을 위해 서로 연결될 수 있음을 설명한 바 있다. 도 25는 제1열교환부(3920a)의 내부대기 유로(3920')와 제2열교환부(3920b)의 내부대기 유로(3920")가 서로 연결되어 있는 형태의 유로 개념도다. 이러한 형태의 유로는 내부대기 유로(3920', 3920")뿐만 아니라 비상냉각수 유로, 외부대기 유로 및 중간유체 유로에 적용될 수 있음은 자명하다. 예를 들어 비상냉각수 유로가 서로 연결되는 구성이나 외부대기 유로가 서로 연결되는 구성도 가능하다.

특히 플레이트형 열교환기(3920)는 복수의 판을 서로 결합시켜 형성될 수 있으므로, 각 판마다 비상냉각수 유로, 외부대기 유로 및 내부대기 유로 중 어느 하나를 가질 수 있다. 이 경우 각 판에 도 25에 도시한 것과 같은 구성의 유로가 형성될 수 있다.

화살표는 유체의 거시적인 유동 방향을 의미하며, 도 25에 도시된 화살표가 위를 가리키는 것은 비상냉각수와 외부대기의 유동 방향을 의미하며, 아래를 가리키는 것은 내부대기의 유동 방향을 가리킨다. 중간유체는 위 아래 모두 가능하다. 도 25에서 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 26은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(4020)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

입구헤더(4025a)와 출구헤더(4025b)는 서로 같은 쪽에 설치된다. 입구헤더(4025a)와 출구헤더(4025b) 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다. 나머지 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 27은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(4120)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 27을 기준으로 입구헤더(4125a)는 플레이트형 열교환기(4120)의 상부에 설치되고, 출구헤더(4125b)는 플레이트형 열교환기(4120)의 하부에 설치된다. 입구헤더(4125a)와 출구헤더(4125b) 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다. 나머지 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 28은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(4220)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

도 28을 기준으로 입구헤더(4225a)는 플레이트형 열교환기(4220)의 상부에 설치되고, 출구헤더(4225b', 4225b")는 플레이트형 열교환기(4220)의 양 측면에 설치된다. 입구헤더(4225a)와 출구헤더(4225b', 4225b") 대신 입구유로 안내부와 출구유로 안내부가 설치될 수도 있다. 나머지 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 29는 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(4320)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

플레이트형 열교환기(4320)는 입구영역에서의 병목 현상을 완화하도록 입구헤더(4325a)뿐만 아니라 측면에서 유체를 유입시키고, 출구헤더(4325b)뿐만 아니라 측면으로 유체를 배출하는 개방형 유로를 구비한다. 개방형 유로에서 입구헤더(4325a)를 통해 유입된 유체와 측면으로부터 유입된 유체는 서로 교차하는 지점에서 합류할 수 있다. 여기서 유체란 비상냉각수, 외부대기, 내부대기 및 중간유체 중 어느 하나를 가리킨다. 나머지 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 30은 도 1 내지 도 16의 플레이트형 열교환기(4420)에 선택적으로 적용될 수 있는 유로 개념도다.

플레이트형 열교환기(4420)는 효율적인 열교환을 위해 유선형 유로를 구비한다. 도 30에 도시된 플레이트형 열교환기(4420)는 유선형 유로를 구비할 뿐만 아니라 그 측면으로도 유체가 유입되므로 개방형 유로에 해당하기도 한다. 여기서 유체란 비상냉각수, 외부대기, 내부대기 및 중간유체 중 어느 하나를 가리킨다. 나머지 구성은 앞에서 설명한 것으로 갈음한다. 도면부호는 내부대기를 기준으로 부여하였다.

도 31은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 그래프다.

원전에서 사고가 발생하면 격납부의 내부로 에너지가 방출된다. 상대적으로 사고 초반에서 다량의 에너지가 방출되며, 시간이 흐를수록 방출되는 에너지는 점진적으로 줄어든다.

본 발명의 피동격납부냉각계통은 사고 초반에 비상냉각수와 외부대기에 의한 냉각이 이루어진다.

비상냉각수에 의한 냉각 성능은 순환식, 침지식, 주입식에 따라 달라질 수 있다.

주입식의 경우 비상냉각수가 비상냉각수저장부로 회수되지 않으므로, 비상냉각수저장부의 온도가 비교적 일정하게 유지된다. 따라서 주입식의 경우 시간이 흐를수록 비상냉각수에 의한 냉각 성능이 비교적 완만하게 감소한다. 비상냉각수에 의한 냉각은 비상냉각수저장부의 비상냉각수가 고갈되는 시점에서 정지된다.

순환식과 침지식은 비상냉각수가 회수되기 때문에 시간이 흐를수록 비상냉각수저장부의 온도가 증가하게 된다. 따라서 순환식과 침지식의 경우 시간이 흐를수록 비상냉각수에 의한 냉각 성능이 비교적 급격하게 감소한다. 비상냉각수에 의한 냉각은 비상냉각수저장부의 온도가 격납부 내부의 온도와 같아지는 시점에서 정지된다.

외부대기에 의한 냉각은 비상냉각수에 의한 냉각과 달리 사고 초반뿐만 아니라 사고 후반까지 지속될 수 있다. 항상 상온의 대기가 피동격납부냉각계통으로 공급되기 때문이다. 따라서 외부대기에 의한 냉각 성능은 가장 완만하게 감소한다.

본 발명은 높은 냉각 성능이 필요한 사고 초반에는 비상냉각수와 외부대기에 의한 냉각이 이루어지고, 상대적으로 낮은 냉각 성능이 지속적으로 필요한 사고 후반에는 외부대기에 의한 냉각이 이루어진다. 따라서 본 발명에 의하면 사고 발생 후 시간의 흐름에 따라 적절한 격납부의 냉각이 구현될 수 있다.

이상에서 설명된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

1. 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및
   상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고,
   상기 플레이트형 열교환기는,
   상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및
   상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함하며,
   상기 제1열교환부에서는, 상기 비상냉각수의 온도가 상기 내부대기의 온도가 같아지거나 상기 비상냉각수가 고갈될 때까지 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지고,
   상기 제2열교환부에서는, 상기 내부대기가 상기 외부대기의 온도와 같아질 때까지 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
2. 삭제
3. 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및
   상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고,
   상기 플레이트형 열교환기는,
   상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및
   상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함하며,
   상기 제1열교환부는,
   상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및
   상기 내부대기를 냉각하도록 상기 비상냉각수를 통과시키는 비상냉각수 유로를 구비하고,
   상기 제2열교환부는,
   상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및
   상기 내부대기를 냉각하도록 상기 외부대기를 통과시키는 외부대기 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 내부대기가 상기 외부대기와 상기 비상냉각수에 의해 연속적으로 냉각되도록, 상기 제1열교환부의 내부대기 유로와 상기 제2열교환부의 내부대기 유로는 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 피동격납부냉각계통은,
   상기 비상냉각수의 공급을 위해 상기 비상냉각수저장부와 상기 제1열교환부의 입구를 연결하는 제1 비상냉각수 배관; 및
   상기 비상냉각수의 회수를 위해 상기 제1열교환부의 출구와 상기 비상냉각수저장부를 연결하는 제2 비상냉각수 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 피동격납부냉각계통은,
   상기 비상냉각수의 주입을 위해 상기 비상냉각수저장부와 상기 제1열교환부의 입구를 연결하는 제1 비상냉각수 배관; 및
   상기 비상냉각수를 격납부의 외부로 배출하도록 상기 제1열교환부의 출구로부터 상기 격납부의 외부 공간으로 연장되는 제2 비상냉각수 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
7. 제6항에 있어서,
   상기 비상냉각수저장부는 중력에 의해 상기 비상냉각수를 공급하도록 상기 플레이트형 열교환기보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
8. 제6항에 있어서,
   상기 비상냉각수저장부는 가스의 가압에 의해 상기 비상냉각수를 공급하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
9. 비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및
   상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고,
   상기 플레이트형 열교환기는,
   상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및
   상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함하며,
   상기 플레이트형 열교환기는 상기 격납부의 외부에 설치되고,
   상기 피동격납부냉각계통은,
   상기 내부대기를 공급하기 위해 상기 격납부의 내부 공간으로부터 상기 플레이트형 열교환기로 연결되는 제1 내부대기 배관; 및
   상기 플레이트형 열교환기에서 냉각된 내부대기를 상기 격납부의 내부로 방출하도록 상기 플레이트형 열교환기로부터 상기 격납부의 내부 공간으로 연장되는 제2 내부대기 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내부대기 배관과 상기 제2 내부대기 배관의 적어도 일부는 두 갈래로 분기되어 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
11. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트형 열교환기는 상기 비상냉각수저장부에 설치되며,
    상기 제1열교환부는 상기 비상냉각수저장부에 저장된 비상냉각수에 침지되고,
    상기 제2열교환부는 상기 비상냉각수저장부에 저장된 비상냉각수의 수면 위로 노출되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
12. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트형 열교환기는,
    상기 격납부의 외부에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 외부대기를 통과시키도록 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부를 구비하는 제1 플레이트형 열교환기; 및
    상기 격납부의 내부에 설치되며, 상기 내부대기를 통과시키도록 이루어지는 제2 플레이트형 열교환기를 포함하고,
    상기 피동격납부냉각계통은, 상기 제1 및 제2 플레이트형 열교환기의 상호 열전달을 위한 중간유체가 순환할 수 있도록 상기 제1 플레이트형 열교환기와 상기 제2 플레이트형 열교환기에 연결되는 중간순환배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
13. 제12항에 있어서,
    상기 중간순환배관의 적어도 일부는 두 갈래로 분기되어 상기 제1열교환부와 상기 제2열교환부에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
14. 제12항에 있어서,
    상기 피동격납부냉각계통은 상기 중간유체를 보충하도록 상기 중간순환배관과 연결되는 보충탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
15. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피동격납부냉각계통은,
    냉각수를 저장하도록 형성되고, 상기 격납부의 내부에 설치되는 냉각수 저장부; 및
    상기 플레이트형 열교환기의 작동에 의해 형성되는 응축수를 상기 냉각수 저장부로 집수하도록 상기 플레이트형 열교환기의 출구로부터 상기 냉각수 저장부로 연장되는 응축수 회수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
16. 제15항에 있어서,
    상기 냉각수 저장부는 회수된 응축수를 안전주입 또는 잔열제거에 이용하도록 원자로냉각재계통 또는 증기발생기와 연결되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
17. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피동격납부냉각계통은, 상기 격납부의 외부에 설치되어 상기 제2열교환부와 배관에 의해 연결되는 굴뚝을 더 포함하고,
    상기 굴뚝은 상기 격납부의 외부로 배출되는 대기의 자연순환을 향상시키도록 상기 제2열교환부보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
18. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피동격납부냉각계통은, 원자로냉각재계통 또는 증기발생기로부터 방출된 유체를 상기 내부대기와 함께 상기 플레이트형 열교환기로 분사하는 순환유도 분사기구를 더 포함하고,
    상기 순환유도 분사기구는, 상기 유체를 분사하면서 유발되는 압력강하에 의해 상기 내부대기를 인입시키도록 적어도 일부가 상기 격납부의 내부를 향해 개방되어 있으며, 인입된 상기 내부대기를 상기 유체와 함께 분사하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
19. 제1항, 제3항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플레이트형 열교환기는 복수로 구비되고,
    복수로 구비된 상기 플레이트형 열교환기 중 어느 일부는 상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지도록 상기 제1열교환부를 구비하고, 나머지는 상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지도록 상기 제2열교환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 피동격납부냉각계통.
20. 격납부; 및
    상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고,
    상기 피동격납부냉각계통은,
    비상냉각수를 저장하도록 형성되고, 격납부의 외부에 설치되는 비상냉각수저장부; 및
    상기 격납부의 내부와 외부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 상기 비상냉각수와 상기 격납부 외부의 외부대기를 이용하여 상기 격납부 내부의 내부대기를 냉각하도록 이루어지는 플레이트형 열교환기를 포함하고,
    상기 플레이트형 열교환기는,
    상기 비상냉각수에 의한 냉각이 이루어지는 제1열교환부; 및
    상기 외부대기에 의한 냉각이 이루어지는 제2열교환부를 포함하며,
    상기 제1열교환부는,
    상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및
    상기 내부대기를 냉각하도록 상기 비상냉각수를 통과시키는 비상냉각수 유로를 구비하고,
    상기 제2열교환부는,
    상기 내부대기를 통과시키는 내부대기 유로; 및
    상기 내부대기를 냉각하도록 상기 외부대기를 통과시키는 외부대기 유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 원전.
    

Images