KR101624561B1 - 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전 - Google Patents

Abstract

격납부 내부에 배치되는 제1열교환기; 격납부 외부에 배치되는 제2열교환기; 상기 제1 및 제2열교환기의 유로와 연결되는 순환배관을 구비하여, 순환유체의 순환을 위한 폐회로를 형성하는 순환유로; 및 상기 순환유로의 압력을 저감하여, 상기 순환유로를 따라 흐르는 순환유체의 비등점을 낮추는 감압장치를 포함하고, 상기 감압장치는, 가스저장탱크; 상기 가스저장탱크에 저장된 가스를 방출시키는 방출배관; 상기 방출배관을 개폐하는 감압용 격리밸브; 및 상기 순환유로와 연결되는 감압배관을 포함하는 격납부냉각계통이 개시된다.

Description

격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전{CONTAINMENT COOLING SYSTEM AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}

본 발명은 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 격납부 내부의 온도가 낮은 (약 100℃ 이하) 상태에서도 비등 및 응축에 의한 열전달이 가능한 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전에 관한 것이다.

원자로는 안전계통의 구성방식에 따라 능동형 원자로와 피동형 원자로로 분류될 수 있다. 능동형 원자로는 펌프와 같은 능동력을 사용하고, 피동형 원자로는 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용한다. 또한, 원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 분리형 원자로와 일체형 원자로로 구분될 수 있다. 분리형 원자로는 증기발생기, 가압기 및 펌프 임펠러 등의 주요 기기를 원자로 외부로 분리시켜 배치하는 형태로 구성되고, 국내의 가압경수로를 예로 들 수 있다. 일체형 원자로는 주요기기를 원자로용기 내부에 배치하는 형태로 구성되고, SMART 원자로를 예로 들 수 있다.

일반적으로 원자로용기(또는 분리형원자로의 원자로냉각재계통) 외부를 보호하는 격납구조물은 강화콘크리트를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납건물(또는 원자로건물)이라 지칭하며, 철재를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납용기(소형인 경우 안전보호용기)라 지칭한다. 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 격납건물, 원자로건물, 격납용기, 안전보호용기 등을 통칭하여 “격납부“라 지칭한다.

일체형 원자로를 포함하여 다양한 원자로에서 냉각재 상실사고나 증기관 파단사고 등의 발생으로 인해 격납부 내부로 냉각수 또는 증기가 방출되면 격납부 내부의 압력이 상승한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명과 관련된 원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(또는 격납부냉각계통)은 자연력에 의해 격납부로 방출된 증기를 응축시키고 격납부의 내부 대기를 냉각시켜, 격납부의 건전성을 유지시킨다.

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

본 발명과 관련하여 인쇄기판형 열교환기는 기술은 영국 Heatric 사(Patent : US 4665975, 1987)에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 없앤 구조의 열교환기이다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 고집적도 열교환 성능 등의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 일 예 중의 하나로 활용할 판형 열교환기는 100년 넘게 산업계에서 광범위하게 적용되고 있다. 판형(plate type) 열교환기는 일반적으로 판을 압출하여 유로 채널을 형성하고, 판 사이를 개스킷을 사용하거나 일반 용접 또는 브레이징 용접을 사용하여 결합시킨다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기에 비해 작고 쉘&튜브(shell and tube)형 열교환기에 비해 우수한 특성이 있다. 또한 인쇄기판형 열교환기에 비해서는 제작이 간편한 장점이 있다.

본 발명에서 플레이트형 열교환기라 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.

일반적으로 피동격납부냉각계통의 열교환기는 격납부 내부에 배치하는 방식, 격납부 외부에 배치하는 방식, 격납부 내부와 외부에 동시에 배치하는 방식이 있다. 아래의 특허문헌에 개시된 원자력 발전소의 격납건물 외부 통합피동안전계통 시스템에 의하면, 열교환기가 격납부 내부와 외부에 동시에 배치되어 있다.

여기서, 상기 격납부 내부 또는 외부의 어느 한쪽에만 열교환기를 배치하는 방식은 열교환기 수를 감소시켜 경제성을 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

하지만, 상기 열교환기는 격납부의 압력경계 역할을 동시에 수행하므로, 열교환기를 어느 한쪽에만 배치할 경우에 열교환기의 손상은 격납부의 압력경계를 손상시키는 결과를 초래한다.

또한, 상기 열교환기의 손상가능성을 크게 줄이기 위해 열교환기를 강화시켜야 하므로, 제조원가가 상승하는 문제가 있다.

또한, 사고 시 열교환기의 손상 여부를 판단하여 이에 따라 격리밸브를 작동시켜 격납부 압력경계를 보존 유지해야 하는 과제가 추가된다.

반면, 격납부 내부와 외부에 모두 열교환기를 배치하는 방식은 열교환기 수의 증가로 경제성이 감소하는 단점은 있으나, 한쪽 열교환기가 손상되는 경우에도 격납부의 압력경계가 유지되어 안전성이 향상되는 장점이 있다.

한편, 격납부 내부에 제1열교환기가 배치되고, 격납부의 외부에 제2열교환기가 배치되는 경우에, 제1 및 제2열교환기 사이에 순환유체를 순환시키기 위해 제1열교환기의 한쪽 유로와 제2열교환기의 한쪽 유로에 각각 연결되는 순환배관을 구비하여 폐회로를 형성하는 중간순환유로가 제공될 수 있다. 이 경우 제1 및 제2열교환기 사이에 순환유체에 의해 열전달함에 있어서 순환유체가 단상(單相)으로 중간순환유로를 따라 유동하는 경우와 이상(異相)으로 유동하는 경우로 나눌 수 있다.

일반적으로 증발 및 응축의 이상 유동을 이용하는 경우 비등 및 응축열에 의해 열전달계수가 증가하여 열교환기의 성능을 최적화시키기에 용이한 장점이 있다.

그러나, 상기 제1 및 제2열교환기를 연결하는 중간순환유로의 배경 압력이 대기압 이상인 경우 중간순환유로 내부에 흐르는 순환유체인 물은 100℃ 이상에서 만 증발되므로, 중간순환유로가 위치하는 격납부 내부의 온도가 100℃ 보다 낮은 경우 열교환기의 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

국내특허등록번호 제10-1242746호(2013.03.06 등록)

따라서, 본 발명의 일 목적은, 중간순환유로의 압력을 저감하여 중간순환유로를 따라 흐르는 순환유체의 비등점을 낮춤으로써 격납부가 저온인 경우에도 비등 및 응축에 의한 열전달이 가능하여 열교환기의 성능이 향상된 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 정상운전 시에는 중간순환유로를 공기로 채워 유지보수의 필요성을 경감시키고, 사고 시 중간순환유로가 감압됨에 따라 냉각수를 보충하도록 보충탱크를 선택적으로 채용할 수 있는 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 격납부냉각계통은, 격납부 내부에 배치되는 제1열교환기; 격납부 외부에 배치되는 제2열교환기; 상기 제1 및 제2열교환기의 유로와 연결되는 순환배관을 구비하여, 순환유체의 순환을 위한 폐회로를 형성하는 순환유로; 및 상기 순환유로의 압력을 저감하여, 상기 순환유로를 따라 흐르는 순환유체의 비등점을 낮추는 감압장치를 포함하고, 상기 감압장치는, 가스저장탱크; 상기 가스저장탱크에 저장된 가스를 방출시키는 방출배관; 상기 방출배관을 개폐하는 감압용 격리밸브; 및 상기 순환유로와 연결되는 감압배관을 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감압장치는, 상기 감압배관과 연결되는 목부를 구비하고, 상기 방출배관으로부터 방출된 가스를 상기 목부로 통과시켜 상기 가스의 유속 증가에 따라 상기 순환유로의 압력을 저감하는 벤투리관을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감압배관에 체크밸브가 설치되고, 상기 체크밸브는 상기 감압용 격리밸브의 개방동작에 따른 상기 목부와 상기 순환유로의 압력 차에 의해 개방되거나, 또는 상기 감압배관에 격리밸브가 설치되고, 상기 격리밸브는 사고 시 발생하는 작동신호에 의해 개폐될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 냉각수를 저장하는 보충탱크; 및 상기 순환유로의 감압 시 상기 냉각수가 상기 순환유로로 전달되도록 상기 보충탱크와 상기 순환유로를 연결하는 연결배관을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 연결배관은, 상기 보충탱크의 수위보다 높게 위치하며 상기 보충탱크의 저면을 향해 구부러지게 형성된 벤딩부; 및 상기 냉각수에 침수되도록 상기 벤딩부에서 상기 보충탱크의 저면으로 연장되는 연장부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감압장치의 감압은 상기 벤투리관의 목부에 형성되는 압력과 상기 순환유로 및 상기 보충탱크의 압력이 평형을 이룰 때까지 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 보충탱크의 상부에 가스가 채워지고, 상기 보충탱크로부터 상기 순환유로로의 냉각수 유동은 상기 순환유로와 보충탱크 사이의 압력 평형이 이루어질 때까지 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기는 플레이트형 열교환기일 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 인쇄기판형 또는 판형 열교환기일 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 중력방향으로 수직하게 배치된 플레이트의 하부 및 상부에 각각 별개로 형성되는 제1유로 및 제2유로를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 열교환기는 복수개로 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 예에 따르면, 상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기는 쉘 앤 튜브형 열교환기일 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 격납부 외부에 배치된 비상냉각수저장부를 더 구비할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부는, 열교환기의 적어도 일부가 침지되는 침지식 비상냉각수저장부; 열교환기로 비상냉각수를 공급하고, 상기 열교환기로 공급된 비상냉각수를 다시 회수하는 순환식 비상냉각수저장부; 및 열교환기로 비상냉각수를 공급하고, 상기 열교환기로 공급된 냉각수를 상기 열교환기 외부로 배출시키는 주입식 비상냉각수저장부 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부는, 중력에 의해 비상냉각수를 이송하는 중력식 비상냉각수저장부 또는 가스압력에 의해 비상냉각수를 이송하는 가압식 비상냉각수저장부일 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부는 상부가 개방되는 수조 또는 상부에 증기배출부를 구비한 탱크 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1열교환기의 유입부에 상기 격납부 자연순환 유도장치가 구비되고, 상기 격납부 자연순환 유도장치는, 일측이 원자로냉각재계통으로부터 연장되어, 타측이 상기 제1열교환기의 유입부와 연통되며, 상기 타측에 형성되는 분사노즐을 통해 상기 원자로냉각재계통의 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 분사하는 증기분사관; 상기 제1열교환기의 유입부에 설치되고, 상기 증기분사관으로부터 분사되는 증기의 분사압력에 의해 상기 격납부 내부의 공기 및 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 유도하는 유도가이드를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 예에 따르면, 상기 제1열교환기의 유입부에 상기 격납부 자연순환 유도장치가 구비되고, 상기 격납부 자연순환 유도장치는, 일측이 증기발생기로부터 연장되어, 타측이 상기 제1열교환기의 유입부와 연통되며, 타측에 형성되는 분사노즐을 통해 상기 증기발생기의 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 분사하는 증기분사관; 및 상기 제1열교환기의 유입부에 설치되고, 상기 증기분사관으로부터 분사되는 증기의 분사압력에 의해 상기 격납부 내부의 공기 및 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 유도하는 유도가이드를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 격납부 내부에 냉각수저장부가 설치되고, 상기 제1열교환기로부터 배출된 응축수가 상기 냉각수저장부로 유입되어, 안전주입 또는 원자로냉각재계통의 잔열 제거에 이용될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 감압장치는 상기 격납부 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원전은 상기한 예의 격납부냉각계통을 구비할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 감압장치를 이용하여 중간순환유로를 따라 흐르는 순환유체의 비등점을 낮춤으로써, 격납부 내부의 온도가 100℃이하인 경우에도 중간순환유로로 흐르는 순환유체의 비등 및 응축에 의해 열전달이 가능하므로, 열교환기의 성능 향상은 물론 격납부의 온도 및 압력을 보다 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 열교환기의 성능 향상에 따라 열교환기의 크기를 감소시킬 수 있고, 격납부냉각계통의 안정적인 성능 발휘에도 크게 기여할 수 있다.

또한, 중간순환유로의 압력이 감소하면 보충탱크에 저장되어 있는 냉각수가 열교환기로 공급됨에 따라 열교환기가 정상적인 성능을 발휘할 수 있다.

또한 중간순환유로는 원전의 정상운전 시에는 공기로 채워져 중간순환유로의 유로오염 정도를 최소화시킴에 따라 유지보수 작업의 필요성을 줄일 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
　도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제5실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제6실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2열교환기에 플레이트형 열교환기를 적용할 경우 플레이트 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제2열교환기에 플레이트형 열교환기를 적용할 경우 플레이트 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 열교환기(900)가 플레이트(901)형 열교환기를 적용할 경우 플레이트 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.

이하, 본 발명에 관련된 격납부냉각계통 및 이를 구비한 원전에 대하여 도면을 참조하여 실시예별로 더욱 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.

제1실시예

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(100)의 개념도이다.

도 1a에 도시된 원전(100)은 일체형 원자로에 대하여 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 일체형 원자로에만 적용되는 것은 아니고 분리형 원자로에도 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 가압경수로에 한정되지 않으며, 가스로나 액체금속로 등을 포함한 다양한 형태의 원전에도 적용될 수 있다.

도 1a의 제1실시예에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명에서 개시하는 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(100)에 대하여 원자로냉각재계통(11)을 중심으로 대칭으로 도시하였다. 그리고, 도 1a의 우측(화살표 A 방향)에는 원전(100)의 정상 운전시를 도시하고 좌측(화살표 B 방향)에는 원전(100)의 사고 초반 계통의 열전달유체의 흐름 및 열전달 경로를 도시하였다. 도 1b의 좌측(화살표 B 방향)에는 사고 중반 계통의 열전달유체의 흐름 및 열전달 경로를 도시하고, 우측(화살표 A 방향)에는 사고 후반 계통의 열전달유체의 흐름 및 열전달 경로를 도시하였다. 또한, 이는 서로 대칭을 이루도록 도시된 이하의 다른 도면에서도 다른 설명이 없는 한 마찬가지이다.

이하의 설명에서 도 1은 도 1a 및 도 1b로 특별히 한정하지 않는한 도 1a 및 도 1b를 모두 포함하고, 다른 도면에서도 마찬가지이다.

원전(100)은 정상적인 운용과 사고 발생에 대비하여 원전(100)의 건전성을 유지하기 위한 다양한 안전계통들을 포함하고, 그 밖에 격납부(10) 등의 안전 구조물을 포함한다.

격납부(10)는 방사성 물질의 누출을 방지하도록 원자로냉각재계통(11)의 외부에 상기 원자로냉각재계통(11)을 감싸도록 형성된다. 격납부(10)는 원자로냉각재계통(11)으로부터 외부 환경으로의 방사성 물질의 누출을 방지하는 최종 방벽 역할을 한다.

원전(100)의 정상 운전시 주급수관(15)을 통해 급수계통(13)으로부터 증기발생기(17)로 급수가 공급되며, 증기발생기(17)는 노심(18)에서 전달된 열을 이용해 증기를 발생시킨다. 증기는 주증기관(16)을 통해 터빈계통(14)으로 공급되며, 터빈계통(14)은 공급받은 증기를 이용하여 전기를 생산한다. 주급수관(15)과 주증기관(16)에 설치되는 격리밸브(143)들은 원전(100)의 정상 운전시에는 개방되어 있으나, 사고 발생시에는 작동 신호에 의해 닫힌다.

원자로냉각재계통(11)의 내부에는 일차계통 유체가 채워져 있으며, 일차계통 유체는 노심(18)에서 전달받은 열을 증기발생기(17)를 통해 이차계통 유체에 전달한다. 원전(100)의 일차계통이란 노심(18)으로부터 직접적으로 열을 전달받아 노심(18)을 냉각하는 계통이고, 이차계통이란 상기 일차계통과 압력경계를 유지하면서 상기 일차계통으로부터 전달받은 열을 이용해 전기를 생산하는 계통이다. 특히, 가압 경수형 원전(100)의 건전성을 위해 일차계통과 이차계통 사이에는 반드시 압력경계가 유지되어야 한다.

원자로냉각재계통(11)에는 일차계통 유체를 순환시키기 위한 원자로냉각재펌프(19), 냉각재의 비등을 억제하고 운전 압력을 제어하기 위한 가압기(20)가 설치된다. 증기발생기(17)는 일차계통과 이차계통 경계에 배치되어 일차계통 유체와 이차계통 유체 사이의 열교환을 유도한다.

피동격납부냉각계통은 냉각재상실사고나 증기관 파단사고 시 냉각수 또는 증기의 방출로 인해 격납부(10) 내부의 압력이 상승하는 경우에 격납부(10) 내부의 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시켜 격납부(10)의 건전성을 유지하는 계통이다.

격납부(10) 내부의 압력 상승을 막기 위해 피동격납부냉각계통은 열교환기, 비상냉각수저장부(130), 감압장치(150)를 포함하여 구성되고, 또한 사고 시 형성되는 응축수를 활용하는 냉각수저장부(140)는 안전주입계통의 일부로 구성될 수 있다.

본 발명의 피동격납부냉각계통은 격납부(10) 내부와 외부에 각각 배치되는 열교환기를 포함한다. 도 1a에 도시된 격납부(10) 내부에 제1열교환기(110)가 배치되고, 격납부(10) 외부에 제2열교환기(120)가 배치된다.

열교환기가 격납부(10) 내부와 외부에 이중으로 설치되는 경우에 비용이 증가하지만 격납부(10)의 압력경계의 손상 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다.

열교환기는 플레이트형 또는 쉘 앤 튜브형 열교환기가 적용될 수 있다.

제1 및 제2열교환기(110,120)가 플레이트형 열교환기인 경우에 제1 및 제2열교환기(110,120)의 플레이트 모두가 각각 단일 유로로 구성되거나, 제1 및 제2열교환기(110,120) 중 적어도 하나의 열교환기가 중력방향으로 수직하게 배치된 플레이트의 하부 및 상부에 각각 별개로 형성되는 제1유로 및 제2유로로 나뉘어 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 플레이트형 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)는 모두 단일 유로로 구성된다.

비상냉각수저장부(130)는 격납부(10)의 외부에 설치될 수 있다. 비상냉각수저장부(130)는 수조 또는 탱크 등의 형태로 구성될 수 있다. 본 명세서에서 수조는 콘크리트 구조물 등의 구조물을 이용해 구성된 형태를 말하고, 탱크는 철재와 같은 금속구조물을 이용하여 제작된 형태를 말한다. 도 1에 도시된 비상냉각수 저장부는 상단부 일부가 개방된 형태이다. 비상냉각수저장부(130)는 일정한 크기의 저장공간을 갖는 저장탱크와 저장탱크의 상단에 구비된 증기배출부(131)를 포함하여 구성될 수 있다. 저장탱크의 저장공간에 비상냉각수가 저장되고, 증기배출부(131)는 저장탱크의 외부 대기와 연통되어, 비상냉각수의 증기가 증기배출부(131)를 통해 외부 대기 중으로 배출될 수 있다.

비상냉각수저장부(130)는 비상냉각수의 이용방식에 따라 침지식, 순환식 및 주입식으로 나뉠 수 있다. 도 1에 도시된 비상냉각수저장부(130)는 중력 주입식이다.

주입식 비상냉각수저장부(130)는 중력 또는 가스압력을 이용하여 열교환기로 냉각수를 공급하여 제1열교환기(110)의 순환유체를 냉각하는데 사용하고, 사용된 냉각수를 제2열교환기(120) 외부 및 격납부(10) 외부로 배출시켜서 버린다.

도 1에 도시된 비상냉각수저장부(130)는 비상냉각수 주입배관(132)을 통해 제2열교환기(120)와 연결되어, 비상냉각수를 제2열교환기(120)로 주입할 수 있다. 비상냉각수 주입배관(132)의 일측은 비상냉각수저장부(130)의 저면에 연통되게 연결되고, 비상냉각수 주입배관(132)의 타측은 제2열교환기(120)의 상부와 연결된다. 상기 비상냉각수저장부(130)는 제2열교환기(120)에 비해 높게 위치하므로, 중력에 의해 비상냉각수를 제2열교환기(120)로 공급할 수 있다. 가압식 비상냉각수저장부(130)는 가스압력 등에 의해 비상냉각수를 가압하여 제2열교환기(120)로 공급하므로 위치의 제한을 받지 않는다. 비상냉각수 주입배관(132)에 주입밸브(133) 및 체크밸브(134)가 설치될 수 있다. 주입밸브(133)는 전기적인 신호에 따라 비상냉각수 주입배관(132)을 개폐가능하며, 사고 시 개방 동작되어 비상냉각수가 제2열교환기(120)로 공급될 수 있다. 체크밸브(134)는 비상냉각수의 유동에 의해 작동되며, 비상냉각수의 유동방향을 일방향으로 한정한다. 예를 들어, 비상냉각수가 제2열교환기(120)로 공급되는 것을 허용하지만 그 반대방향의 유동은 제한한다. 또한, 제2열교환기(120)의 하단부에 비상냉각수 배출배관(135)이 연결되고, 배출배관에 배출밸브(136)가 설치되어 배출배관(135)을 개폐할 수 있다. 제2열교환기(120)에서 가열된 비상냉각수는 배출배관(135)을 통해 제2열교환기(120) 외부로 배출된다. 또한, 배출배관(135)에는 외부대기주입배관(137)이 분지되어 형성될 수 있고, 외부대기주입배관(137)을 개폐하는 주입밸브(138)를 더 구비될 수 있으며, 격납부(10) 외부 대기가 외부대기주입배관(137)을 통해 제2열교환기(120)의 하단부로 유입될 수 있다.

상기 비상냉각수저장부(130)에 저장된 비상냉각수는 피동격납부냉각계통 또는 피동잔열제거계통에 이용될 수 있다. 도 1은 비상냉각수저장부(130)의 비상냉각수가 피동격납부냉각계통에 이용되는 예를 보여준다.

제1열교환기(110)는 내부에서 서로 반대방향으로 유동하는 2종류의 유로로 구성될 수 있다. 2 종류 중 어느 한 종류의 유로는 격납부(10)의 내부 대기가 흐르는 내부대기유로이고, 다른 한 종류의 유로는 냉각수 또는 냉각수가 증발한 증기 등의 순환유체가 흐르는 순환유체유로일 수 있다. 격납부(10) 내부 대기의 유동방향은 제1열교환기(110)의 상단부에서 하방향으로 이동할 수 있다. 순환유체는 제1열교환기(110)의 하단부에서 상방향으로 이동할 수 있다. 제1열교환기(110)에서 격납부(10)의 내부 대기와 순환유체가 서로 열교환함에 따라 냉각된 격납부(10)의 내부 대기(증기 및 공기 포함)는 밀도차에 의해 내부대기유로를 따라 하강하며 증기는 응축수로 변하여 응축수회수관을 통해 냉각수저장부(140)로 회수되고, 비응축성 가스는 격납부(10) 내부로 배출된다. 응축수회수관은 제1열교환기(110)에서 응축된 응축수를 냉각수저장부(140)로 유도하며, 배치특성에 따라 반드시 설치되어야 하는 것은 아니며, 선택사항이다. 그리고, 제1열교환기(110)의 냉각수는 가열되며 증기로 변하면서 밀도차에 의해 순환유체유로를 따라 상승하여 제2열교환기(120)로 전달될 수 있다. 본 명세서에서 격납부(10)의 내부 대기는 격납부(10)로 배출된 증기 및 격납부(10) 내부 공기를 포함하는 혼합 기체이다. 제1열교환기(110)는 격납부(10) 내부의 자연순환 등에 의해 전달받은 열을 중간순환유로(111)로 전달하는 역할을 한다.

중간순환유로(111)는 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)의 유로와 연결되는 순환배관(111)을 구비하여, 순환유체의 순환을 위한 폐회로를 형성한다. 순환배관(111)은 제1열교환기(110)에서 형성된 가열 증기를 제2열교환기(120)로 전달하기 위한 증기순환배관(111b)과, 제2열교환기(120)에서 냉각되어 배출되는 냉각수를 제1열교환기(110)로 전달하기 위한 냉각수순환배관(111a)으로 이루어질 수 있다. 증기순환배관(111b)의 일측은 제1열교환기(110)의 상단부에 연결되고, 증기순환배관(111b)의 타측은 제2열교환기(120)의 상단부에 연결될 수 있다. 냉각수순환배관(111a)의 일측은 제2열교환기(120)의 하단부에 연결되고, 냉각수순환배관(111a)의 타측은 제1열교환기(110)의 하단부에 연결될 수 있다. 증기순환배관(111b) 및 냉각수순환배관(111a)은 각각 증기순환밸브(112) 및 냉각수순환밸브(112)가 설치되어 관로를 개폐할 수도 있다. 상기 순환밸브(112)는 유지보수 작업 시 이용될 수 있다. 상기 순환배관(111)에는 체크밸브가 설치될 수 있고, 체크밸브는 유동 형성 시 개방되어 유동의 방향을 결정할 수 있다. 열교환기의 상기 상단부 또는 하단부는 상단부의 일측면 또는 하단부의 일측면일 수 있으며, 열교환기의 구성상 용이한 위치에 따라 설치 방향이 결정된다. 상기 증기순환배관(111b) 및 냉각수순환배관(111a)은 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)의 입출구헤더를 연결하기 위해 격납부(10)를 관통하여 설치된다.

제2열교환기(120)는 격납부(10) 내부로부터 중간순환유로(111)를 통해 전달받은 열을 비상냉각수 또는 격납부(10) 외부 대기에 전달하는 역할을 한다.

제2열교환기(120)는 내부에 중간순환유로(111)의 순환유체가 흐르는 유로(고온) 이외에 격납부(10) 외부로부터 1 종류 또는 2 종류의 유체가 흐를 수 있도록 유로(저온)가 구성될 수 있다. 격납부(10) 외부로부터 1 종류 유체가 흐르도록 유로를 구성한 경우는 유로를 사고 초반-중반에는 비상냉각수가 이용하고 비상냉각수 공급이 중단되는 사고 후반에는 외부 대기가 이용한다.

격납부(10) 외부로부터 2 종류 유체가 흐르도록 유로를 구성한 경우는 유로 하나를 사고 초반-중반에는 비상냉각수가 이용하고 비상냉각수 공급이 중단되는 사고 후반에는 외부 대기가 이용하며, 다른 유로 하나를 사고 초반부터 후반까지 계속해서 외부 대기가 이용한다. 비상냉각수의 유동방향은 제2열교환기(120)의 상단부에서 하방향으로 이동할 수 있다. 격납부(10) 외부 대기의 유동방향은 제2열교환기(120)의 하단부에서 이의 상방향으로 이동할 수 있다. 증기순환배관(111b)으로부터 전달된 증기의 유동방향은 제2열교환기(120)의 상단부에서 이의 하방향으로 이동할 수 있다. 제1열교환기(110)의 증기순환배관(111b)으로부터 전달된 증기는 제2열교환기(120)에서 격납부(10)의 외부 대기 또는 비상냉각수와 열교환함에 따라 냉각되어 응축되고, 응축수는 밀도차에 의해 순환유체 유로를 따라 하강하며 냉각수순환배관(111a)을 통해 제1열교환기(110)로 전달될 수 있다. 또한, 비상냉각수저장부(130)에서 공급된 비상냉각수는 가열되며 가열된 비상냉각수는 냉각수유로를 따라 하강하여 비상냉각수 배출배관(136)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 격납부(10)의 외부 대기는 밀도차에 의해 제2열교환기(120)의 하부로부터 외부대기유로를 따라 상승하여 격납부(10) 외부로 배출될 수 있다. 상기 제2열교환기(120)의 외부대기유로에서 격납부(10) 외부환경으로 격납부(10) 외부 대기를 배출시키기 위해 외부대기배출배관(139)이 제2열교환기(120)의 상부에 구비될 수 있다. 외부대기배출배관(139)의 일측은 제2열교환기(120)의 외부대기유로와 연통되고, 외부대기배출배관(139)의 타측은 격납부(10) 외부 대기와 연통되게 연결될 수 있다.

여기서 외부대기배출배관(139)은 굴뚝효과에 의해 외부대기의 공급 및 배출을 촉진하기 위한 굴뚝 또는 덕트(DUCT) 형태일 수 있다.

여기서, 순환배관(111)은 제1 및 제2열교환기(110,120)의 순환유체 유로와 연결되어, 순환유체의 순환을 위한 하나의 폐회로를 형성한다. 순환유체는 폐회로를 따라 이동하면서 비등 및 응축됨에 따라 격납부(10) 내부 대기의 열을 효과적으로 격납부(10) 외부로 전달한다.

제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)는 열교환기의 입구유로로 유량을 분배하기 위한 입구헤더와, 열교환기의 출구유로로부터 방출되는 유량을 수집하기 위한 출구헤더를 포함할 수 있다.

또한, 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)에는 유체의 원활한 유동을 형성하기 위한 입/출구 유로안내부(덕트 등)가 설치될 수 있다. 또한 본 발명에서, 격납부 내부 대기 또는 외부 공기 유로에서 입출구 유로안내부는 설명을 간결하게 하기 위해 입출구 헤더로 대치되어 설명될 수도 있다. 제2열교환기(120)의 상부에 설치된 유로안내부는 비상냉각수유로 입구로 비상냉각수가 원활히 유입되도록 유도하는 역할을 하고, 격납부(10) 외부 대기가 격납부(10) 외부환경으로 원활히 배출되도록 유도하는 역할을 한다. 또한 제2열교환기(120)의 하부에 설치된 유로안내부는 비상냉각수유로 출구로 비상냉각수가 원활히 배출되도록 유도하는 역할을 하고, 격납부(10) 외부 대기가 외부대기유로 입구로 원활히 유입되도록 유도하는 역할을 할 수 있다. 입/출구 유로 안내부는 일반적으로 덕트 유로 구조물과 유사할 수 있다. 제1열교환기(110)의 입/출구 유로안내부도 제2열교환기(120)와 동일하거나 유사한 역할을 하고, 다만 제1열교환기(110)의 입/출구 유로안내부는 비상냉각수 또는 격납부(10) 외부 대기 대신에 격납부(10) 내부 대기가 원활히 유입되거나 유출되도록 유도하는 역할을 한다. 열교환기의 입/출구 유로안내부는 배치 특성에 따라 반드시 설치되어야 하는 것은 아니며 선택사항이다.

상기 제1열교환기(110) 또는 제2열교환기(120)는 복수개, 즉 열교환기집합체로 구성될 수 있다.

플레이트형 열교환기는 미세유로로 구성되므로, 대기의 소통을 원활하게 하기 위해 열교환기 사이에 열교환 면적을 증가시키는 핀을 설치하고 추가로 유로를 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 격납부(10) 내부에 안전주입유로 또는 피동잔열제거계통의 급수유로와 적절한 높이차를 갖도록 냉각수저장부(140)가 설치될 수 있다. 냉각수저장부(140)는 제1열교환기(110)로부터 배출되는 응축수를 회수하여 저장할 수 있다. 냉각수저장부(140)는 응축수를 수집하기 위해 상단부가 적어도 일부 개방된 형태의 수조 또는 탱크일 수 있다. 격납부(10)의 내부 대기 중의 증기는 제1열교환기(110)의 유로 중 내부대기유로를 따라 흐르면서 냉각되어 응축되며, 응축된 응축수가 냉각수저장부(140)로 회수된다. 응축수는 냉각수저장부(140)의 냉각수와 혼합되어 저장되고, 장기간 안전주입을 위한 안전주입수 또는 피동잔열제거계통의 급수로 활용될 수 있다. 이때 PH 등 냉각수의 수화학 조건을 맞추어 주기 위한 첨가제가 추가될 수 있다. 냉각수저장부(140)는 격납용기내재장전수탱크와 유사한 개념일 수 있다.

도 1에 도시된 냉각수저장부(140)의 냉각수는 안전주입에 활용된 예시이다. 예를 들어, 원자로냉각재계통(11)의 내부로 냉각수를 주입하기 위한 냉각수주입배관(141)이 냉각수저장부(140)에 구비될 수 있다. 냉각수주입배관(141)의 일측은 냉각수저장부(140)의 저면에 연결되고, 냉각수주입배관(141)의 타측은 안전주입계통의 안전주입배관(142)과 연결되어 원자로냉각재계통(11)과 연결될 수 있다. 원자로냉각재계통(11)의 압력이 냉각수저장부(140)의 수두보다 감소하면, 냉각수가 중력에 의해 냉각수주입배관(141)을 따라 하강하면서 원자로냉각재계통(11)으로 주입된다. 냉각수주입배관(141)에 격리밸브(143)가 설치되어, 냉각수주입배관(141)을 개폐할 수 있으며, 체크밸브(144)가 냉각수주입배관(141)에 설치되어, 냉각수의 유동방향을 냉각수 주입방향으로 한정할 수도 있다.

본 발명에서는 중간순환유로(111)를 감압하기 위한 감압장치(150)를 제공한다.

감압장치(150)는 가스저장탱크(151), 방출배관(152), 감압용 격리밸브(153), 감압배관(155) 및 벤투리관(154)으로 구성될 수 있다.

가스저장탱크(151)는 고압 가스를 저장하기 위한 저장공간을 가지고, 이 저장공간은 밀폐될 수 있다. 예를 들어 가스저장탱크(151)에 채워지는 가스로는 일반적으로 질소가 사용될 수 있다. 단, 가스저장탱크(151) 내부에는 가스가 액체가스 또는 기체가스 상태로 선택적으로 저장될 수 있으며, 이는 가스저장탱크(151)의 설계여건에 따라 선택적으로 채용될 수 있다.

가스저장탱크(151) 및 벤투리관(154) 사이에 방출배관(152)이 설치될 수 있다. 방출배관(152)의 일측은 가스저장탱크(151)와 연결되고, 방출배관(152)의 타측은 벤투리관(154)의 일측과 연결되어, 질소가스가 방출배관(152)을 따라 이동하여 벤투리관(154)을 통과할 수 있다. 방출배관(152)에 감압용 격리밸브(153)가 설치되어, 방출배관(152)의 관로를 개폐할 수 있다.

벤투리관(154)은 중간순환유로(111)의 압력을 저감하기 위한 관이다. 벤투리관(154)은 입구부, 목부 및 출구부로 구성될 수 있다. 입구부 및 출구부는 목부에 비해 직경이 상대적으로 크다. 입구부 및 출구부의 직경은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 입구부와 출구부는 목부에 의해 연결될 수 있고, 입구부 또는 출구부에서 목부로 갈수록 직경이 작아진다. 입구부 및 출구부는 각각 일방향으로 개방되어 있다. 예를 들어 입구부의 개방부는 방출배관(152)의 출구 측을 향하도록 배치되고, 출구부의 개방부는 격납부(10)의 외부 대기와 연통되게 배치된다. 상기 방출배관(152)으로부터 방출된 가스가 입구부로 유입되고 직경이 좁아진 목부를 통과하면서 갑자기 유속이 빨라짐에 따라 목부의 압력이 입구부의 압력보다 낮아진다. 목부를 통과한 가스는 격납부(10) 외부 대기 중으로 방출된다.

벤투리관(154)은 감압배관(155)에 의해 순환배관(111)과 연결되어, 중간순환유로(111)의 압력을 저감할 수 있다. 감압배관(155)의 일측은 목부에 연통되게 연결되고, 감압배관(155)의 타측은 순환배관(111)에 연결될 수 있다. 더욱 상세하게는 감압배관(155)의 타측은 증기순환배관(111b)의 일측에 연통되게 연결될 수 있다.

체크밸브(134)는 감압배관(155)에 설치되어, 벤투리관(154)과 중간순환유로(111) 사이의 압력차에 의해 개폐됨에 따라 감압배관(155)에서 흐르는 유체의 유동방향을 일방향, 즉 중간순환유로(111)에서 벤투리관(154) 방향으로 제한하고, 중간순환유로(111)의 저압 상태를 유지할 수 있다. 또한 감압배관(155)에는 격리밸브(미도시)가 설치될 수 있으며, 사고가 발생하면 작동신호에 의해 개폐되도록 구성할 수도 있다.

감압장치(150)는 보충탱크(160)를 더 포함할 수 있다.

보충탱크(160)는 중간순환유로(111)로 냉각수를 보충하는 역할을 한다. 보충탱크(160)의 내부에 일정량의 냉각수가 저장된다.

보충탱크(160)는 연결배관(161)에 의해 중간순환유로(111), 즉 냉각수순환배관(111a)에 연결될 수 있다. 연결배관(161)의 일측은 보충탱크(160)와 연결되고, 연결배관(161)의 타측은 냉각수순환배관(111a)에 연결된다. 연결배관(161)의 일측에 역U자형 관인 벤딩부가 형성될 수 있다. 벤딩부는 보충탱크(160)에 채워진 냉각수 수위보다 높게 위치하며 상기 보충탱크(160)의 저면을 향해 구부러지게 형성될 수 있다. 또한, 연결배관(161)은 벤딩부에서 보충탱크(160)의 냉각수에 침지되도록 보충탱크(160)의 저면으로 연장되는 연장부를 구비한다.

원전(100) 정상 운전 중에 보충탱크(160)의 상부에 상압 수준의 가스, 예를 들어 질소가스가 채워지고, 보충탱크(160)의 하부에 냉각수가 채워질 수 있다. 상기 질소 가스를 주입하기 위해 보충탱크(160)의 상부에 가스주입관(163)이 설치되고, 가스주입관(163)을 개폐하는 가스주입밸브(133)가 설치될 수 있다.

원전(100) 정상 운전 중에 보충탱크(160) 수위보다 높게 위치한 연결배관(161)의 벤딩부는 공기로 채워질 수 있다(사이펀 브레이크).

중간순환유로(111)의 압력 저감 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

사고 시 관련신호에 따라 가스저장탱크(151)의 감압용 격리밸브(153)가 개방되면, 고압으로 가스가 채워진 가스저장탱크(151)에서 벤투리관(154)으로 유동이 형성된다. 방출배관(152)을 통해 가스저장탱크(151)에 저장된 가스가 배출되어 벤투리관(154)의 입구부로 이동하고, 직경이 좁아진 목부를 통과하면서 유속이 빨라지며 목부 압력이 중간순환유로(111)의 압력보다 낮은 압력으로 감압된다. 중간순환유로(111)의 압력은 대기압 또는 상압(감압도 가압도 하지 않은 일정한 압력을 말함.)이므로, 벤투리관(154)의 목부와 중간순환유로(111) 사이에 압력차가 발생한다. 이 압력차에 의해 체크밸브(134)가 개방됨에 따라, 중간순환유로(111)로부터 감압배관(155) 및 벤투리관(154)의 목부로 유동이 발생한다. 따라서, 중간순환유로(111)의 압력이 저감된다. 여기서, 상기 감압장치(150)의 감압은 벤투리관(154)의 목부에 형성되는 압력과 중간순환유로(111) 및 보충탱크(160)의 압력이 평형을 이룰 때까지 이루어진다. 예를 들어, 벤투리관(154)의 목부 압력과 중간순환유로(111) 및 보충탱크(160)의 압력이 평형을 이루면, 체크밸브(134)가 닫히게 되어, 감압배관(155)에서 유동이 정지하고, 누설 등에 의해 차압이 다시 발생하면 유동이 재개될 수 있다. 단, 가스저장탱크(151)의 저장용량에도 한계가 있으므로, 중간순환유로(111)의 압력이　기설정값 이하로 감소하면 감압용 격리밸브(153)를 다시 폐쇄하고, 중간순환유로(111)의 압력이 기설정값 이상으로 상승하면 감압용 격리밸브(153)를 다시 개방하도록 운전할 수도 있다.

한편, 사고 시 보충탱크(160)와 중간순환유로(111) 사이의 압력차에 의해 유동이 형성된다. 사고 시 감압장치(150)가 작동하여 중간순환유로(111)가 감압되면 연결배관(161)을 따라 보충탱크(160)의 냉각수가 중간순환유로(111)로 공급되고, 이에 따라 보충탱크(160)의 압력도 감압된다. 더욱 상세하게는, 중간순환유로(111)에 저압이 형성되면, 연결배관(161)의 벤딩부 등에 채워진 상압의 공기가 중간순환유로(111)의 냉각수순환배관(111a)으로 이동하고, 보충탱크(160)에 저장된 냉각수가 사이펀 원리에 따라 연결배관(161)의 연장부로 유입되어 연장부를 따라 벤딩부로 상승하며, 벤딩부에서 중간순환유로(111)의 냉각수순환배관(111a)으로 유입된다. 또한, 보충탱크(160)로부터 중간순환유로(111)로 냉각수가 공급되면, 중간순환유로(111)를 통한 순환유체의 증발 및 응축에 의해 열전달이 시작된다. 순환유체는 제1열교환기(110)의 순환유체유로에서 증발되고, 제2열교환기(120)의 순환유체유로에서 응축되어 지속적으로 순환유동을 형성한다. 이때, 냉각수가 보충탱크(160)에서 배출됨에 따라 보충탱크(160)의 상부에 채워진 가스가 팽창하면서 보충탱크(160)의 상부공간에 저압이 형성된다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 격납부냉각계통의 작동과정을 설명하기로 한다.

(1) 격납부(10) 내부 유동

격납부(10) 내부의 압력이 상승하는 사고 시, 예를 들어 냉각재상실사고 또는 증기관파단사고 등이 발생하면, 자연순환에 의해 상승한 고온의 격납부(10) 내부 대기(공기 및 증기)는 제1열교환기(110)의 순환유체유로로 유입되어 냉각되면서 하강한다. 증기는 응축되어 냉각수저장부(140)로 수집되고, 공기는 격납부(10) 내부로 방출된다. 격납부(10) 내부의 열은 제1열교환기(110)에서 중간순환유로(111)의 냉각수로 전달된다. 이에 의해 격납부(10) 내부 대기가 냉각된다.

(2) 중간순환유로(111) 유동

사고 시 감압장치(150)가 작동하고 보충탱크(160)의 냉각수가 중간순환유로(111)로 공급되면 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)가 작동을 개시한다.

격납부(10) 내부의 열은 제1열교환기(110)에서 중간순환유로(111)의 냉각수로 전달되어, 상기 냉각수가 증발하여 증기로 변환된다. 감압장치(150)에 의해 중간순환유로(111)가 감압됨에 따라 냉각수의 증발온도는 100℃ 이하로 감소한다. 예를 들어 0.1bar 압력 조건인 경우에 물은 약 46℃에서 증발된다. 증기는 증기순환배관(111b)을 따라 제2열교환기(120) 상부로 공급된다. 제2열교환기(120)로 공급된 증기는 제2열교환기(120)에서 격납부(10)의 외부 유체, 즉 격납부(10)의 외부 대기 또는 비상냉각수로 열을 전달하고 응축되어 냉각수로 변환된다. 제2열교환기(120)의 냉각수는 밀도 차이에 의한 자연순환에 의해 냉각수순환배관(111a)을 따라 제1열교환기(110) 하부로 공급되고 상기 자연순환을 지속한다.

(3) 격납부(10) 외부로부터 공급되는 비상냉각수 또는 외부 대기 유동

사고가 발생하면 관련신호에 따라 격리밸브(143)가 개방되고, 비상냉각수(사고 초반-중반) 또는 외부 대기(후반)는 유로를 따라 제2열교환기(120)로 공급된다. 주입된 비상냉각수는 제2열교환기(120)에서 중간순환유로(111)의 순환유체와 열교환에 의해 온도가 상승하며, 비상냉각수 배출배관(135)을 통해 배출된다. 주입식 비상냉각수저장부(130)의 경우에는 비상냉각수가 열교환기의 하부로 주입되어 상부로 배출되는 것이 일반적이지만, 원전(100)의 특성 즉 설계조건에 따라 도 1a의 좌측(사고 초반)과 도 1b의 좌측(사고 중반)에 도시된 중력 주입식 비상냉각수저장부(130)의 경우에는 비상냉각수가 제2열교환기(120)의 상부로 주입되어 그 하부로 배출되도록 구성될 수 있다.

도 1b의 우측(사고 후반)에 도시된 주입식 비상냉각수저장부(130)의 냉각수가 고갈되면 비상냉각수에 연결된 유로를 통한 열전달 기능을 상실한다. 이와 같이 비상냉각수 주입이 끝나는 경우 격납부(10) 외부 대기는 제2열교환기(120)의 하부로 공급되며, 주입된 외부 대기는 중간순환유로(111)의 순환유체와 열교환에 의해 온도가 상승하며, 밀도가 감소한 격납부(10) 외부 대기는 제2열교환기(120)의 상단부에 연결되는 외부대기 배출배관을 통해 외부로 배출된다.

(4) 사고 시 운전과정

증기관파단사고나 냉각재상실사고와 같이 격납부(10) 내부의 압력이 상승하는 사고가 발생하면, 관련신호에 따라 주증기관(16) 격리밸브(143)가 작동되어 터빈계통(14)으로의 증기 공급이 차단되고, 주급수관(15) 격리밸브(143)가 작동되어 증기발생기(17)로의 급수 공급이 차단된다.

관련신호에 따라 격리밸브(143)가 개방되면서 피동잔열제거계통과 피동안전주입계통이 작동될 수 있다. 단, 본 발명에서는 잔열제거계통과 안전주입계통이 피동안전계통(passive safety system)으로 설계된 경우를 예시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

피동잔열제거계통에 의해 원자로냉각재계통(11)의 현열과 노심(18)의 잔열이 제거될 수 있다. 피동안전주입계통에 의해 안전주입이 이루어져 원자로 노심(18)을 포함한 원자로냉각재계통(11)의 수위가 유지될 수 있다.

냉각재상실사고 또는 증기관파단사고 등의 격납부(10) 내부 압력이 상승하는 사고가 발생하는 경우에는 관련신호에 의해 감압용 격리밸브(153) 및 비상냉각수용 격리밸브(143)가 개방되면서 감압장치(150)와 비상냉각수저장부(130)가 작동하여 피동격납부냉각계통의 동작이 개시된다.

도 1a의 좌측(사고 초반)을 참조하면, 사고 초반 관련신호에 의해 감압용 격리밸브(153)가 개방되면 벤투리관(154)의 목부에서 유속이 증가하면서 압력이 감소하고, 이에 따라 중간순환유로(111)가 감압된다. 중간순환유로(111)가 감압되면서 감압탱크와 중간순환유로(111) 사이에는 압력차가 형성되고, 연결배관(161)을 따라 보충탱크(160)의 냉각수가 중간순환유로(111)로 공급되고 보충탱크(160)도 감압된다. 감압용 격리밸브(153)의 작동 정지로 가스 방출이 멈추면 감압배관(155)의 체크밸브(156)가 닫히고 보충탱크(160)를 포함한 중간순환유로(111)는 저압상태를 유지한다. 또한 사고 초반 관련신호에 의해 비상냉각수저장부(130) 하부의 격리밸브(133)가 개방되면 비상냉각수가 제2열교환기(120)로 공급된다.

냉각수가 공급되면서 제1열교환기(110)와 제2열교환기(120)가 정상적인 성능을 발휘하기 시작하고, 격납부(10) 내부의 대기(증기 및 공기)는 제1열교환기(110)로 자연순환 유동을 형성한다. 이에 따라 격납부(10) 내부로 방출된 증기 및 격납부(10) 내부 공기는 자연순환에 의해 피동격납부냉각계통의 제1열교환기(110) 상부로 유입되어 중간순환유로(111)의 순환유체에 열을 전달하고 응축 및 냉각된다.

제1열교환기(110) 하부로부터 배출되는 응축수는 냉각수저장부(140)로 회수되며, 냉각수저장부(140)로 회수된 응축수는 냉각수저장부(140)의 냉각수와 혼합되고(안전주입에 활용하는 경우 냉각수는 붕산수일 수도 있음), 원자로냉각재계통(11)의 압력이 감소하면 혼합된 냉각수를 원자로냉각재계통(11)으로 주입된다. 응축수 회수 과정에 첨가제 추가과정이 포함될 수도 있지만 본 발명에서는 도시하지 않았다.

제1열교환기(110)에서 냉각된 격납부(10) 내부 공기는 제1열교환기(110) 측면 또는 하부를 통해 격납부(10) 내부로 방출된다.

격납부(10) 내부로부터 전달된 열에 의해 제1열교환기(110)에서 증발된 증기는 제2열교환기(120)에서 비상냉각수 또는 격납부(10) 외부 대기와의 열전달과정에서 응축된다. 응축된 냉각수는 다시 제1열교환기(110)로 순환 공급된다.

피동격납부냉각계통에서 격납부(10) 내부의 열은 제1열교환기(110)를 통해 중간순환유로(111)로 전달되고 중간순환유로(111)의 열은 다시 제2열교환기(120)에서 비상냉각수를 거쳐 격납부(10) 외부 대기로 전달되거나 또는 직접 격납부(10) 외부 대기로 전달된다.

도 1b의 좌측(사고 중반)을 참조하면, 사고 중반 비상냉각수가 지속적으로 주입되면서 격납부(10) 내부의 열은 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)를 거쳐 격납부(10) 외부 환경으로 전달된다. 감압배관(155)의 체크밸브(156)가 닫힘 상태를 유지하므로 중간순환유로(111)는 저압상태를 유지한다. 중간순환유로(111)의 상태변화에 따라 압력 변화가 생기는 경우 보충탱크(160)는 중간순환유로(111)와 냉각수를 주고받으면서 압력평형 상태를 유지한다.

도 1b의 우측(사고 후반)을 참조하면, 사고 후반 비상냉각수가 고갈되면 비상냉각수의 역할은 격납부(10) 외부의 공기로 대체된다. 비록 공기의 열전달계수가 물에 비해 크게 작으나, 원자로에서 발생하는 잔열도 시간이 지남에 따라 크게 감소하므로 적절한 크기의 제2열교환기(120)를 구비할 수 있다. 격납부(10) 외부 공기가 제2열교환기(120)로 공급되면서 격납부(10)의 열은 제1열교환기(110) 및 제2열교환기(120)를 거쳐 격납부(10) 외부 환경으로 전달된다. 감압배관(155)의 체크밸브(156)가 닫힘 상태를 유지하므로 중간순환유로(111)는 저압상태를 유지한다. 중간순환유로(111)의 상태변화에 따라 압력 변화가 발생하는 경우 보충탱크(160)는 중간순환유로(111)와 냉각수를 주고받으면서 압력평형 상태를 지속적으로 유지한다.

상기와 같은 과정을 거치면서 격납부(10) 내부로 방출된 증기는 응축되고 격납부(10) 내부 공기는 냉각되어 격납부(10) 내부의 압력이 감소하는 것이다. 한편 격납부(10) 내부 대기에 함유되어 있는 수용성 방사성 물질은 증기 응축 과정에서 응축수와 함께 용해되어 냉각수저장부(140)로 회수된다.

따라서, 본 발명에 의하면 다음과 같은 주요 특징이 있다.

제1열교환기(110)와 제2열교환기(120)로 구성되는 피동격납부냉각계통에서 비등 및 응축에 의한 열전달 현상을 이용해 열전달 성능을 증진시키면서도 감압장치(150)를 도입하여 격납부(10)를 저온까지, 예를 들면 100℃ 이하에서도 냉각이 가능하다.

상기 감압장치(150)는 가스저장부의 가스를 벤투리관(154)으로 방출하면서 벤투리관(154)의 목부에서 유속이 증가함에 따라 압력이 감소하는 현상을 이용한다.

벤투리관(154)의 압력이 감소하면서 감압배관(155)을 통해 제1열교환기(110)의 한쪽 유로와 제2열교환기(120)의 한쪽 유로 그리고 순환배관(111)으로 구성되는 중간순환유로(111)가 감압된다.

중간순환유로(111)의 압력이 감소하면 보충탱크(160)에 저장되어 있는 냉각수가 연결배관(161)을 따라 중간순환유로(111)로 공급되고 보충탱크(160)도 감압된다. 냉각수가 공급됨에 따라 열교환기가 정상적인 성능을 발휘할 수 있다.

중간순환유로(111)는 원전(100) 정상운전 시 공기로 채워짐에 따라 중간순환유로(111)의 유로오염도 줄이므로 유지보수 작업의 필요성을 줄일 수 있다.

제2실시예

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(200)의 개념도이다.

제2실시예에 따른 제2열교환기(220)는 중력방향으로 수직하게 배치되는 플레이트형 열교환기의 유로를 구성함에 있어서, 하나의 플레이트의 상부와 하부에 서로 구획되도록 형성되는 제1유로(221) 및 제2유로(222)를 구비한다. 예를 들어 제1유로(221)는 플레이트 하부에 형성되고, 제2유로(222)는 플레이트의 상부에 형성된다. 제1유로(221) 및 제2유로(222)는 서로 다른 상을 갖는 격납부 외부 대기 및 비상냉각수가 독립적으로 유입 및 배출될 수 있다. 예를 들어, 제1유로(221)로 격납부 외부 대기가 유입 및 배출되고, 제2유로(222)로 비상냉각수가 유입 및 배출될 수 있다. 또는 제1유로(221)로 비상냉각수가 유입 및 배출되고, 제2유로(222)로 격납부 외부 대기가 유입 및 배출될 수 있다. 도 2에 도시된 제2열교환기(220)의 경우 제1유로(221)로 비상냉각수가 유입 및 배출되고, 제2유로(222)로 격납부 외부 대기가 유입 및 배출된다. 여기서, 비상냉각수의 유동방향은 제2열교환기(220)의 하부에서 상방향으로 유동한다. 격납부 외부 대기의 유동방향은 제2열교환기(220)의 하부에서 상방향으로 유동한다.

또한, 도 2에 도시된 비상냉각수저장부(230)는 순환식이다. 순환식 비상냉각수저장부(230)는 제2열교환기(220)로 비상냉각수를 공급하고 제2열교환기(220)로부터 비상냉각수를 다시 회수한다. 도 2에 도시된 비상냉각수는 비상냉각수저장부(230)와 제2열교환기(220)의 제1유로(221) 사이를 순환하며, 제2열교환기(220)의 순환유체의 열을 제거한다. 비상냉각수의 순환을 위해, 제1비상냉각수순환배관(232a)과 제2비상냉각수순환배관(232b)이 비상냉각수저장부(230)와 제2열교환기(220) 사이에 배치될 수 있다. 제1비상냉각수순환배관(232a)의 일측은 비상냉각수저장부(230)의 저면에 연결되고, 제1비상냉각수순환배관(232a)의 타측은 제2열교환기(220)의 제1유로(221) 하단과 연결되어, 비상냉각수가 제2열교환기(220)로 주입될 수 있다. 또한 제2비상냉각수순환배관(232b)의 일측은 제2열교환기(220)의 제1유로(221) 상단과 연결되고, 제2비상냉각수순환배관(232b)의 타측은 비상냉각수저장부(230)의 저면에 연결되어, 제2열교환기(220)에서 가열된 비상냉각수증기가 비상냉각수저장부(230)로 회수될 수 있다. 또한, 제1 및 제2비상냉각수순환배관(232a,232b)에 비상냉각수용 격리밸브(233a,233b)가 설치되어, 비상냉각수순환관(211b)을 개폐하도록 구성할 수도 있다.

아울러, 격납부 외부 대기는 제2열교환기(220)의 제2유로(222)로 유입되어, 제2열교환기(220)의 순환유체의 열을 제거한다.

또한, 제1열교환기(210)는 단일 유로로 구성될 수 있다.

제1열교환기(210)가 단일 유로로 구성되고, 제2열교환기(220)가 제1 및 제2유로(222)로 구성된 경우 제2열교환기(220)의 제1 및 제2유로(222)의 한쪽 유로 입출구 헤더를 공통배관으로 묶어 제1열교환기(210)의 한쪽 유로 입출구헤더와 연결되도록 순환배관(211)이 격납부를 관통하여 설치될 수 있다. 더욱 상세하게는 제1열교환기(210)와 제2열교환기(220)의 유로를 연결하는 증기순환배관(211b)은 제1열교환기(210)와 연결되는 증기순환배관(211b)에서 제1유로(221)로 분지되는 제1분지증기순환배관과 제2유로(222)로 분지형성되는 제2분지증기순환배관으로 구성될 수 있다. 제1열교환기(210)와 제2열교환기(220)의 유로를 연결하는 냉각수순환배관(211a)은 제2열교환기(220)의 제1유로(221)에서 연장되어 냉각수순환배관(211a)으로 합류되는 제1분지냉각수순환배관과 제2유로(222)에서 연장되어 냉각수순환배관(211a)으로 합류되는 제2분지냉각수순환배관으로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성된 순환배관(211)에 의하면, 제1열교환기(210)의 한쪽 유로에서 배출된 순환유체(증기)는 증기순환배관(211b)을 따라 이동하며 제1분지증기순환배관 및 제2분지증기순환배관으로 분기되어 제2열교환기(220)의 제1 및 제2유로(222)로 각각 유입된다. 또한 제2열교환기(220)의 제1 및 제2유로(222)에서 응축된 순환유체(응축수)는 제1분지냉각수순환배관 및 제2분지냉각수순환배관을 따라 이동하며 냉각수순환배관(211a)으로 합류되어 제1열교환기(210)로 유입된다.

상기 순환식 비상냉각수저장부(230)는 피동격납부냉각계통의 중간 열침원 역할을 수행한다. 최종 열침원은 격납부 외부 대기이다. 비상냉각수저장부(230)에 저장된 비상냉각수의 온도가 상승하면 비상냉각수저장부(230)와 연결되는 제2열교환기(220)의 제1유로(221)는 기능을 정지한다.

제2실시예에 의하면, 도 2에 도시된 제2열교환기(220)는 플레이트형 열교환기일 수 있고, 제2열교환기(220)의 플레이트에 하부와 상부로 제1 및 제2유로(221,222)가 별개로 구획됨에 따라 비상냉각수유로 및 격납부 외부대기유로를 동일 플레이트 상으로 배치할 수 있으므로, 제2열교환기(220)의 수평방향 폭을 줄일 수 있고 콤팩트하게 구성하여 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 열교환기의 설계자유도를 높일 수 있다.

기타 구성요소는 도 1의 제1실시예와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3실시예

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제3실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전의 개념도이다.

제3실시예에 따른 비상냉각수저장부(330)는 침지식이다. 침지식 비상냉각수저장부(330)는 열교환기의 적어도 일부가 침지되는 형식이다. 비상냉각수저장부(330)에 열교환기가 침지되게 설치되는 경우 제2열교환기(320)에 비상냉각수 유로를 위한 입/출구 헤더 또는 배관이 필요 없지만, 원활한 유로를 형성하기 위해 입/출구 유로안내부가 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 제2열교환기(320)는 플레이트의 하부와 상부에 제1유로(321)와 제2유로(322)가 별개로 구획되고, 제1유로(321)가 비상냉각수저장부(330)에 침지된다. 침지식 비상냉각수저장부(330)에 저장된 비상냉각수의 온도가 상승하면 비상냉각수저장부(330)에 침지되는 제2열교환기(320)의 제1유로(321)는 그 기능이 정지되고, 제2유로(322)는 계속 작동될 수 있다. 제2유로(322)를 통해 격납부 외부 대기가 유입 및 배출될 수 있다.

비상냉각수저장부(330)의 비상냉각수에 침지된 제2열교환기(320)는 제1유로(321)의 하부로 비상냉각수가 주입되고, 가열된 비상냉각수의 증기는 제1유로(321)의 상부에서 비상냉가수저장부 내부로 방출될 수 있다.

제3실시예에서 제2열교환기(320)가 단일 유로로 구성될 경우 제2열교환기(320)를 개방형 또는 부분개방형 유로구조로 설계하고 제1유로(321)를 비상냉각수에 침지할 수 있다. 이 경우 제2열교환기(320)의 하부로 비상냉각수가 유입되고, 가열된 비상냉각수는 제2열교환기(320)의 측면으로 방출되고 증기는 제2열교환기(320)의 상부로 방출되며 자연순환에 의해 재순환될 수 있다. 개방형 또는 부분개방형 유로 구조로 설계 시 제2열교환기(320)의 측면으로도 유동이 발생할 수 있다. 비상냉각수의 온도가 상승하면 냉각 기능이 거의 상실되지만 공기에 의해 계속 냉각될 수 있다.

기타 구성요소는 도 2의 제2실시예와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제4실시예

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(400)의 개념도이다.

제4실시예에 따른 제2열교환기(420)는 격납부 외부 대기를 이용하여 격납부(10)를 냉각시키는 공랭식이다. 제4실시예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 비상냉각수저장부는 생략될 수 있다.

제2열교환기(420)는 입출구의 원활한 유동 형성을 위해 안내덕트를 구비할 수 있다. 예를 들어 제2열교환기(420)의 외부대기유로의 출구헤더에 대기배출덕트(439)가 설치되고, 대기배출덕트(439)는 대기유출방향으로 충분한 높이를 확보하여 굴뚝효과에 의한 자연순환유량을 증가시킬 수 있다. 이 경우 격납부 외부 대기의 자연순환 높이차가 증가하여 제2열교환기(420)의 외부대기유로로 공급되는 공기의 유속을 증가시켜 열교환 효율을 증가시키는 효과가 있다.

기타 구성요소는 도 1의 제1실시예와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제5실시예

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제5실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(500)의 개념도이다.

도 5에 도시된 제1열교환기(510)는 일차측 증기를 이용한 격납부 자연순환 유도장치(570)를 구비한다. 일차측 증기를 제트펌프 형태의 격납부 자연순환 유도장치(570)를 통해 방출시켜 격납부 내부의 공기 및 증기를 유도하여 격납부의 자연순환 능력을 향상시키고, 열교환기 주변의 비응축성 가스를 제거하고 유속을 증가시켜 열교환기의 효율을 증대시킬 수 있다.

격납부 자연순환 유도장치(570)는 증기분사관(571) 및 유도가이드(574)를 포함한다.

증기분사관(571)은 일측이 원자로냉각재계통(11)으로부터 연결되고, 타측이 제1열교환기(510)의 유로안내부와 연통되어, 원자로냉각재계통(11)의 증기가 제1열교환기(510)로 유입될 수 있다. 증기분사관(571)의 타측에 분사노즐(573)이 설치되어, 원자로냉각재계통(11)의 증기를 제1열교환기(510)로 분사할 수 있다. 증기분사관(571)에 격리밸브(572)가 설치되어, 증기분사관(571)을 개폐할 수 있다.

유도가이드(574)는 제1열교환기(510)의 유로안내부와 연결되고, 격납부 내부 대기 및 원자로냉각재계통(11)의 증기를 제1열교환기(510)로 유도하는 역할을 한다. 유도가이드(574)는 양쪽 단부에 구비되는 입구부 및 출구부와, 입구부 및 출구부 사이를 연결하는 목부로 구성될 수 있다. 입구부는 격납부 내부와 연통되게 개방되고, 출구부는 제1열교환기(510)의 유로안내부와 연통되게 연결된다. 유도가이드(574)는 입구부에서 목부로 갈수록 직경이 작아지게 형성되고, 목부에서 출구부로 갈수록 직경이 커지게 형성될 수 있다.

격납부 자연순환 유도장치(570)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

상기 유도장치(570)는 제트펌프 원리를 이용한 것이다. 예를 들어, 증기분사관(571)의 격리밸브(572)가 개방될 경우 증기분사관(571)을 따라 원자로냉각재계통(11)의 증기가 상승하여 분사노즐(573)을 통해 분사된다. 분사된 증기는 유도가이드(574)의 입구부로 유입되고, 유도가이드(574)의 목부를 통과하면서 유속이 더욱 증가함에 따라 목부의 압력이 감압된다. 이로 인해 격납부 내부와 연통된 입구부와 목부 사이에 압력차가 발생하고, 이 압력차에 의해 격납부 내부 대기가 유도가이드(574)로 유입되고, 유입된 격납부 내부 대기와 원자로냉각재계통(11)의 증기가 제1열교환기(510)로 유입된다. 이에 의해 피동잔열제거계통 및 피동격납부냉각계통의 열이 제거될 수 있다.

기타 구성요소는 도 1의 제1실시예와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 자세한 설명을 생략하기로 한다.

제6실시예

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제6실시예와 관련된 피동격납부냉각계통 및 이를 구비하는 원전(600)의 개념도이다.

도 6에 도시된 제1열교환기(610)는 이차측 증기를 이용한 격납부 자연순환 유도장치(670)를 구비한다. 이차측 증기(증기발생기의 증기)를 제트펌프 형태의 유도장치(670)를 통해 방출시켜 격납부 내부 공기 및 증기를 유도하여 격납부(10)의 자연순환 능력을 향상시키고 열교환기 주변의 비응축성 가스를 제거하고 유속을 증가시켜 열교환기의 효율을 증대시킬 수 있다. 도 6에 도시된 증기분사관(671)은 일측이 증기발생기(17)의 주증기관(16)과 연결되어, 증기발생기(17)의 증기가 주증기관(16)을 통해 증기분사관(671)으로 전달될 수 있다.

한편, 냉각수저장부(540)의 냉각수를 증기발생기(17)의 급수로 공급함에 따라 피동잔열제거계통의 대체 설비의 역할을 병행할 수 잇다.

기타 구성요소는 도 5의 제5실시예와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 자세한 설명을 생략하기로 한다.

제7실시예

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2열교환기(700)에 플레이트형 열교환기를 적용하고, 플레이트(701) 유로를 제1유로(740a)와 제2유로(740b)의 이중 유로로 적용할 경우 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.

도 7a 내지 도 7d에 도시된 제2열교환기(700)는 플레이트형 열교환기로서, 플레이트(701)에 형성된 격납부 외부 유체 유로를 보여준다. 격납부 외부 유체는 예를 들어 비상냉각수 및 격납부 외부 대기이다.

도 7a에 도시된 플레이트(701) 하부와 상부에 제1 및 제2유로(740b)가 별개로 구획되어 있다. 유동방향은 플레이트(701) 하부에서 상부방향으로 유동이 형성된다. 제1유로(740a)는 입구영역(710), 주 열전달영역(720) 및 출구영역(730)으로 구성될 수 있다. 제1유로(740a) 및 제2유로(740b)는 그 위치만 다른 뿐이며, 그 형태는 서로 유사하므로, 이하에서는 제1유로(740a) 위주로 설명하고 제2유로(740b)에 대한 설명은 생략한다. 제1유로(740a)의 입구헤더(712a) 및 출구헤더(732a)는 제2열교환기(700)의 서로 반대되는 측면에 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1유로(740a)의 입구헤더(712a)는 제2열교환기(700)의 오른쪽 측면에 설치되고, 제1유로(740a)의 출구헤더(732a)는 제2열교환기(700)의 왼쪽 측면에 설치될 수 있다. 입구헤더(712a)는 열교환기 입구유로(711)로 유량을 분배한다. 출구헤더(732a)는 열교환기 출구유로(731)로 방출되는 유량을 수집한다. 열교환기의 입구유로(711)는 미리 결정된 길이를 가지도록 입구헤더(712a)로부터 측방향으로 수평하게 연장되는 복수의 수평유로(711a)와, 각 수평유로(711a)의 끝에서 상하방향으로 수직하게 연장되는 복수의 수직유로(711b)로 구성될 수 있다. 주 열전달영역(720)의 열전달유로(721)는 수직선을 기준으로 좌측과 우측으로 번갈아가면서 경사지게 형성된다. 출구유로(731)는 입구유로(711)와 서로 방향만 다른 뿐 동일하게 구성되므로, 상세한 설명은 생략한다. 입구유로(711), 열전달유로(721) 및 출구유로(731)는 서로 일대일 대응되게 연결되고, 입구헤더(712a)에서 각 유로로 분배된 유체는 서로 분리되어 흘러서 출구헤더(732a)로 수집될 수 있다.

도 7b에 도시된 입구헤더(712b) 및 출구헤더(732b)는 제2열교환기(700)의 동일 측면에 설치될 수 있다. 예를 들어, 입구헤더(712b) 및 출구헤더(732b)가 모두 제2열교환기(700)의 오른쪽 측면에 설치되어, 유체가 동일 측면으로 유입되고 방출될 수 있다. 기타 구성요소는 도 7a와 동일하거나 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7c에 도시된 제1유로(740a)의 입구헤더(712c)는 제2열교환기(700)의 하부에 설치되고, 제1유로(740a)의 출구헤더(732c)는 제2열교환기(700)의 오른쪽 측면에 설치되어, 유체가 제2열교환기(700)의 하부로 유입되고 오른쪽 측면으로 유출될 수 있다. 제2유로(740b)의 입구헤더(712c)는 제2열교환기(700)의 오른쪽 측면에 설치되고, 제2유로(740b)의 출구헤더(732c)는 제2열교환기(700)의 상부에 설치되어, 유체가 제2열교환기(700)의 오른쪽 측면에서 상부로 유출될 수 있다. 여기서, 제1유로(740a)의 출구헤더(732c)와 제2유로(740b)의 입구헤더(712c)는 인접하게 배치될 수 있다. 기타 구성요소는 도 7a와 동일하거나 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만 도 7c에 도시된 제1유로(740a)의 입구헤더(712c) 및 제2유로(740b)의 출구헤더(732c)는 각각 제2열교환기(700)의 하부와 상부에 설치되므로, 제1유로(740a) 및 제2유로(740b)에서 수평유로(711a)는 생략될 수 있다.

도 7d에 도시된 제1유로(740a)의 출구헤더(732d)는 제2열교환기(700)의 양쪽 측면에 각각 설치되고, 제2유로(740b)의 입구헤더(712d) 또한 제2열교환기(700)의 양쪽 측면에 각각 설치될 수 있다. 상기 제1유로(740a)의 출구헤더(732d)와 제2유로(740b)의 입구헤더(712d)는 서로 인접하게 배치될 수 있다. 기타 구성요소는 도 7a와 동일하거나 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 7d에 도시된 출구유로(731)는 수직중심선을 기준으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다. 입구유로(711)도 마찬가지이다.

단, 도 7a 내지 도 7d는 격납부 외부 유체를 위한 제1유로(740a)와 제2유로(740b)의 개념을 설명하는 것으로 유로 형태를 한정하는 것은 아니다.

제8실시예

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제2열교환기(800)에 플레이트형 열교환기를 적용하고, 플레이트 유로를 제1유로(840a)와 제2유로(840b)의 이중유로로 적용할 경우 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.

도 8a 내지 도 8d에 도시된 제2열교환기(800)는 플레이트형 열교환기로서, 플레이트(801)에 형성된 중간순환유로 유체 유로를 보여준다. 중간순환유로 유체는 예를 들어 보충탱크의 냉각수이다. 중간순환유로의 유체, 즉 냉각수는 보충탱크로부터 중간순환유로로 공급되고, 공급된 냉각수는 제1열교환기에서 격납부 내부의 열을 전달받아 증기로 변환되고, 증기는 제2열교환기(800)로 유입된다. 유입된 증기는 제2열교환기(800)에서 격납부 외부 유체, 즉 비상냉각수 및 격납부 외부 대기로부터 열전달을 통해 응축되며 제2열교환기(800)를 빠져나간다. 중간순환유로의 유체가 밀도차이 등 자연순환에 의해 순환될 수 있도록 제2열교환기(800)의 상부로 유입되고, 제2열교환기(800)의 하부로 유출된다. 즉, 제2열교환기(800)의 내부에서 중간순환유로 유체의 유동방향은 상부에서 하방향으로 형성된다. 이로 인해, 제2열교환기(800)의 중간순환유로 유체 입구헤더(832)를 제2열교환기(800)의 상부에 배치하고, 출구헤더(812)를 하부에 배치하는 것이 바람직하다. 도 8에 도시된 입구헤더(832) 및 출구헤더(812)는 다수개로 적층되는 플레이트형 열교환기의 특성상 설명의 편의를 위해 도 7에 도시된 입/출구헤더와 서로 반대로 위치한 것으로 도면번호를 도시하였지만, 도 7에 도시된 격납부 외부 유체 유로가 형성되는 플레이트(701)와 도 8에 도시된 중간순환유로 유체 유로가 형성되는 플레이트(801)는 동일한 제2열교환기(800)의 하우징 내부에 적층되며, 격납부 외부 유체와 순환유로 유체가 섞이지 않도록 서로 다른 위치에 입/출구헤더가 각각 설치되는 서로 다른 구성요소이다.

도 8a에 도시된 제1유로(840a)의 입구헤더(832a)와 출구헤더(812a)는 서로 반대 측면에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1유로(840a)의 입구헤더(832a)는 오른쪽 측면에 설치되고, 제1유로(840a)의 출구헤더(812a)는 왼쪽 측면에 설치된다. 이에 의해 오른쪽 측면으로 유입되고 왼쪽 측면으로 방출된다. 제2유로(840b)의 입출구헤더(832a,832b)도 동일 또는 유사하게 구성되므로, 상세한 설명을 생략한다.

도 8b에 도시된 제1유로(840a)의 입구헤더(832b)와 출구헤더(812b)는 서로 동일한 측면에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1유로(840a)의 입구헤더(832b) 및 출구헤더(812b)는 모두 왼쪽 측면에 설치될 수 있다. 제2유로(840b)의 입출구헤더(832a,812a)도 마찬가지다.

도 8c에 도시된 제1유로(840a)의 입구헤더(832c)는 제2열교환기(800)의 왼쪽 측면에 설치되고, 제1유로(840a)의 출구헤더(812c)는 제2열교환기(800)의 하부에 설치되어, 유체가 제2열교환기(800)의 왼쪽 측면으로 유입되고 하부로 방출된다. 제2유로(840b)의 입구헤더(832c)는 제2열교환기(800)의 상부에 설치되고, 제2유로(840b)의 출구헤더(812c)는 제2열교환기(800)의 왼쪽 측면에 설치되고, 제2열교환기(800)의 상부로 유입되고 왼쪽 측면으로 방출된다.

도 8d에 도시된 제1유로(840a)의 입구헤더(832c)는 제2열교환기(800)의 양쪽 측면에 설치되고, 제1유로(840a)의 출구헤더(812c)는 제2열교환기(800)의 하부에 설치되어, 유체가 양쪽 측면으로 유입되고 하부로 방출된다. 제2유로(840b)의 입구헤더(832)는 제2열교환기(800)의 상부에 설치되고, 제2유로(840b)의 출구헤더(812)는 제2열교환기(800)의 양쪽 측면에 설치되어, 유체가 상부로 유입되고 양쪽 측면으로 방출된다.

단, 도 8a 내지 도 8d는 순환유로 유체를 위한 제1유로(840a)와 제2유로(840b)의 개념을 설명하는 것으로 유로 형태를 한정하는 것은 아니다.

제9실시예

도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 열교환기(900)가 플레이트(901)형 열교환기(900)를 적용하고, 플레이트 유로를 단일유로로 적용할 경우 유로의 형태에 따른 실시예를 보여주는 개념도이다.

도 9에 도시된 열교환기(900)의 플레이트(901)는 격납부의 내부에 배치되는 제1열교환기(900) 또는 격납부 외부에 배치되는 제2열교환기(900)에 모두 적용될 수 있다. 플레이트(901)에 단일 유로가 형성된다. 단일 유로는 격납부 내부 유체 또는 외부유체가 흐를 수 있다. 단일 유로는 플레이트(901)의 하부에 제1입출구영역(910), 주 열전달영역(920) 및 제2입출구영역(930)으로 구분될 수 있다.

도 9a에 도시된 플레이트 유로를 따라 흐르는 유체의 유동방향은 플레이트(901) 하부에서 상부방향 또는 상부에서 하부방향으로 유동이 형성될 수 있다. 격납부 내부에 배치되는 제1열교환기(900)에 적용할 경우 유동방향은 상부에서 하부 방향으로 형성되며, 격납부 외부에 배치되는 제2열교환기(900)로 적용할 경우 유동방향은 하부에서 상부 방향으로 형성된다. 단일유로의 입출구헤더는 제2열교환기(900)의 서로 반대되는 측면에 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1입출구영역(910)에 설치되는 제1입출구헤더(912a)는 열교환기(900)의 오른쪽 측면에 설치되고, 제2입출구영역(930)에 설치되는 제2입출구헤더(932a)는 제2열교환기(900)의 왼쪽 측면에 설치될 수 있다. 입출구헤더(912a,932a)는 경우에 따라 유입된 유체의 유량을 분배하거나 방출되는 유량을 수집할 수 있다. 입출구영역의 유로는 미리 결정된 길이를 가지도록 입출구헤더로부터 측방향으로 수평하게 연장되는 복수의 수평유로와, 각 수평유로의 끝에서 상하방향으로 수직하게 연장되는 복수의 수직유로로 구성될 수 있다. 주 열전달영역(920)의 열전달유로는 수직선을 기준으로 좌측과 우측으로 번갈아가면서 경사지게 형성된다. 제1입출구영역(910)의 유로, 주열전달영역(920)의 열전달유로 및 제2입출구영역(930)의 유로는 서로 일대일 대응되게 연결되고, 제1입출구헤더(912a)에서 각 유로로 분배된 유체는 서로 분리되어 흘러서 제2입출구헤더(932a)로 수집될 수 있다.

도 9b에 도시된 제1 및 제2입출구헤더(912b,932b)는 열교환기(900)의 서로 동일한 측면, 예를 들어 왼쪽 측면에 설치될 수 있다. 기타 구성요소는 도 9a에 도시된 플레이트 유로와 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 9c에 도시된 제1입출구헤더(912c)는 열교환기(900)의 하부에 설치되고, 제2입출구헤더(932c)는 열교환기(900)의 상부에 설치된다. 기타 구성요소는 도 9a에 도시된 플레이트 유로와 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 9c의 입출구영역의 유로에서 도 9a에 도시된 입출구영역의 수평유로는 생략될 수 있다.

도 9d에 도시된 제1 및 제2입출구헤더(912d,932d)는 열교환기(900)의 하부 및 상부에 설치되고, 제1입출구영역(910)의 유로는 플레이트(901)의 수직중심선을 기준으로 대칭되게 형성된 수평유로 및 수직유로를 구비한다. 제2입출구영역(930)의 유로는 수직유로만 구비할 수 있다. 이 경우 유체의 입구를 열교환기(900)의 양측면에 배치하고 유체의 출구를 열교환기(900)의 상하방향에 배치할 수 있다. 또는 유체의 입구를 열교환기(900)의 상하방향에 배치하고 유체의 출구를 열교환기(900)의 양측면에 배치할 수 있다.

도 9e에 도시된 주 열전달영역(920)의 유로는 개방형 또는 부분개방형일 수 있다. 즉, 주 열전달영역(920)의 유로가 서로 연통되고, 열교환기(900)의 외부와 연통되도록 복수의 수평유로(922)가 이격되게 형성될 수 있다. 주열전달영역(920)은 유체의 유동저항을 줄이면서 유체 흐름을 원활하게 유지할 수 있다. 수평유로(922)는 열교환기(900)의 왼쪽 측면에서 오른쪽 측면까지 연장될 수 있다. 또한, 수평유로(922)는 수직방향으로 이격 배치될 수 있다. 단, 도 9e에는 도시하지 않았으나 개방형 또는 부분개방형 유로구조는 동일한 방법으로 제1입출구영역(910)과 제2입출구영역(930)에 확대하여 적용할 수도 있다.

도 9f에 도시된 제1 및 제2입출구영역(910,930) 및 주 열전달영역(920)의 유로는 개방형 또는 부분개방형 및 유선형 구조일 수 있다. 입출구영역(910,930) 및 주 열전달영역(920)의 유로는 복수의 유선형 유로형성부(940)가 형성될 수 있다. 유로형성부(940)는 유체의 유동저항을 최대한 줄이면서 유체 흐름을 원활하게 유지할 수 있다. 단, 도 9f에서 유로형성부(940)는 하부에서 상부 방향으로 유동이 형성될 때 유동저항이 감소하도록 구성된 형태이며, 상부에서 하부 방향으로 유동이 형성되는 경우에는 반대 형태의 유로형성부(940) 형태가 적용되어야 한다.

유로형성부(940)는 서로 일정한 간격을 두고 이격 배치될 수 있다. 횡방향으로 배열된 유로형성부(940)는 상하방향으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 예를 들어 횡방향으로 배열된 복수의 유로형성부(940)는 상하방향으로 서로 인접하게 위치하며, 상부의 횡방향 배열 유로형성부(940)가 하부의 횡방향 배열 유로형성부(940) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우 유체가 하부에서 상방향으로 유동할 경우 하부의 유로형성부(940) 사이를 통과한 유체가 상부의 유로형성부(940) 하단부와 만나 갈라지면서 상부의 유로형성부(940)의 양쪽 측면을 따라 흐르며 그 다음 상부 유로형성부(940)로 유동할 수 있다. 이에 의해, 열교환기(900)의 열전달 효율을 높일 수 있다.

한편, 도 9f에 도시된 플레이트(901)는 개방형 유로구조를 가지고, 열교환기(900)는 도 9f와 같은 개방형 유로를 갖는 플레이트(901)와 도 9a 내지 도 9d에 도시된 폐쇄형 유로를 갖는 플레이트(901)가 적층된 구조일 수 있다. 그리고, 개방형 또는 부분개방형 및 폐쇄형 유로의 플레이트(901)가 서로 교호적으로 배치되어 적층결합될 수 있다. 이 경우, 개방형 유로의 플레이트(901)와 폐쇄형 유로의 플레이트(901)의 유로가 분명히 분리되어야 한다. 예를 들어, 제1열교환기(900)에서 격납부 내부 유체 유로가 개방형 유로로 구성되고, 중간순환유로 유체 유로가 폐쇄형 유로로 구성될 수 있다. 만약, 도 9f의 개방형 유로가 상기 입출구 헤더를 통해 폐쇄형 유로와 연결된다면, 열교환기(900)가 격납부의 압력경계 역할과 열교환기 역할을 온전히 수행할 수 없다. 즉, 개방형 유로의 격납부 내부 유체가 폐쇄형 유로의 중간순환유로 유체와 혼합될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 개방형 또는 부분개방형 유로에 차단부(941,942,943)를 구비하여, 개방형 유로와 폐쇄형 유로가 연결되는 길목을 차단할 수 있다. 반대편의 유로가 이중유로 구조로 구성되는 경우, 상기 차단부는 제1입출구헤더(912a)에 장착되는 제1차단부(941)와, 제2입출구헤더(932a)에 장착되는 제2차단부(942), 제1차단부(941) 및 제2차단부(942) 사이에 배치되는 제3차단부(943)로 구성될 수 있다. 상기 제3차단부(943)는 열교환기(900)가 단일 유로인 경우에 생략될 수 있다. 상기 제3차단부(943)는 열교환기(900)가 이중 유로인 경우에 중간 입출구헤더에 장착되어, 개방형 제1유로 및 제2유로의 입출구유로의 유체가 상기 중간입출구헤더를 통해 폐쇄형 유로로 이동하는 것을 차단할 수 있다.

이상에서 설명된 격납부냉각계통 및 이를 구비한 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.

10 : 격납부
11 : 원자로냉각재계통
13 : 급수계통
14 : 터빈계통
15 : 주급수관
16 : 주증기관
17 : 증기발생기
18 : 노심
19 : 원자로냉각재펌프
20 : 가압기
100,200,300,400,500,600 : 원전
110,210,310,410,510,610 : 제1열교환기
111,211,311,411,511,611 : 순환배관
111a,211a,311a,411a,511a,611a : 냉각수순환배관
111b,211b,311b,411b,511b,611b : 증기순환배관
112,212,312,412,512,612 : 순환밸브
120,220,320,410,510,610 : 제2열교환기
221,321 : 제1유로
222,322 : 제2유로
130,230,330,530,630 : 비상냉각수저장부
131,231,331,531,631 : 증기배출부
132,532,632 : 비상냉각수 주입배관
232a : 제1비상냉각수순환배관
232b : 제2비상냉각수순환배관
133,533,633 : 주입밸브
233a,233b : 비상냉각수용 격리밸브
134,534,634 : 체크밸브
135,535,635 : 비상냉각수 배출배관
136,536,636 : 배출밸브
137,437,537,637 : 외부대기주입배관
138,438,538,638 : 주입밸브
139,239,339,539,639 : 외부대기배출배관
439 : 대기배출덕트
140,240,340,440,540,640 : 냉각수저장부
141,241,341,441,541,641 : 냉각수주입배관
142,242,342,442,542,642 : 안전주입배관
143,243,343,443,543,643 : 격리밸브
144,244,344,444,544,644 : 체크밸브
150,250,350,450,550,650 : 감압장치
151,251,351,451,551,651 : 가스저장탱크
152,252,352,452,552,652 : 방출배관
153,253,353,453,553,653 : 감압용 격리밸브
154,254,354,454,554,654 : 벤투리관
155,255,355,455,555,655 : 감압배관
156,256,356,456,556,656 : 체크밸브
160,260,360,460,560,660 : 보충탱크
161,261,361,461,561,661 : 연결배관
163,263,363,463,563,663 : 가스주입관
164,264,364,464,564,664 : 가스주입밸브
570,670 : 자연순환 유도장치
571,671 : 증기분사관
572,672 : 격리밸브
573,673 : 분사노즐
574,674 : 유로가이드
700 : 제2열교환기
701,801,901 : 플레이트
710,810 : 입구영역
910 : 제1입출구영역
711,831 : 입구유로
911,931 : 유로
711a : 수평유로
711b : 수직유로
712a,712b,712c,712d,832a,832b,832c,832d : 입구헤더
732a,732b,732c,732d,812a,812b,812c,812d　 : 출구헤더
912a,912b,912c,912d,912e,912f : 제1입출구헤더
932a,932b,932c,932d,932e,932f : 제2입출구헤더
720 : 주 열전달영역
721,821,921 : 열전달유로
922 : 수평유로
730,830 : 출구영역
930 : 제2입출구영역
731,811 : 출구유로
740a,840a : 제1유로
740b,840b : 제2유로
800,900 : 열교환기
940 : 유로형성부

Claims (21)

1. 격납부 내부에 배치되는 제1열교환기;
   격납부 외부에 배치되는 제2열교환기;
   상기 제1 및 제2열교환기의 유로와 연결되는 순환배관을 구비하여, 순환유체의 순환을 위한 폐회로를 형성하는 순환유로; 및
   상기 순환유로의 압력을 저감하여, 상기 순환유로를 따라 흐르는 순환유체의 비등점을 낮추는 감압장치;
   를 포함하고,
   상기 감압장치는,
   가스저장탱크;
   상기 가스저장탱크에 저장된 가스를 방출시키는 방출배관;
   상기 방출배관을 개폐하는 감압용 격리밸브; 및
   상기 순환유로와 연결되는 감압배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감압장치는,
   상기 감압배관과 연결되는 목부를 구비하고, 상기 방출배관으로부터 방출된 가스를 상기 목부로 통과시켜 상기 가스의 유속 증가에 따라 상기 순환유로의 압력을 저감하는 벤투리관을 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
3. 제2항에 있어서,
   상기 감압배관에 체크밸브가 설치되고,
   상기 체크밸브는 상기 감압용 격리밸브의 개방동작에 따른 상기 목부와 상기 순환유로의 압력 차에 의해 개방되거나, 또는 상기 감압배관에 격리밸브가 설치되고, 상기 격리밸브는 사고 시 발생하는 작동신호에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
4. 제2항에 있어서,
   냉각수를 저장하는 보충탱크; 및
   상기 순환유로의 감압 시 상기 냉각수가 상기 순환유로로 전달되도록 상기 보충탱크와 상기 순환유로를 연결하는 연결배관;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
5. 제4항에 있어서,
   상기 연결배관은,
   상기 보충탱크의 수위보다 높게 위치하며 상기 보충탱크의 저면을 향해 구부러지게 형성된 벤딩부; 및
   상기 냉각수에 침수되도록 상기 벤딩부에서 상기 보충탱크의 저면으로 연장되는 연장부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
6. 제4항에 있어서,
   상기 감압장치의 감압은 상기 벤투리관의 목부에 형성되는 압력과 상기 순환유로 및 상기 보충탱크의 압력이 평형을 이룰 때까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
7. 제6항에 있어서,
   상기 보충탱크의 상부에 가스가 채워지고,
   상기 보충탱크로부터 상기 순환유로로의 냉각수 유동은 상기 순환유로와 보충탱크 사이의 압력 평형이 이루어질 때까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1열교환기 또는 제2열교환기는 플레이트형 열교환기인 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
9. 제8항에 있어서,
   상기 플레이트형 열교환기는 인쇄기판형 또는 판형 열교환기인 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
10. 제8항에 있어서,
    상기 플레이트형 열교환기는 중력방향으로 수직하게 배치된 플레이트의 하부 및 상부에 각각 별개로 형성되는 제1유로 및 제2유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
11. 제8항에 있어서,
    상기 플레이트형 열교환기는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환기 또는 상기 제2열교환기는 쉘 앤 튜브형 열교환기인 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
13. 제1항에 있어서,
    상기 격납부 외부에 배치된 비상냉각수저장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
14. 제13항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는,
    열교환기의 적어도 일부가 침지되는 침지식 비상냉각수저장부;
    열교환기로 비상냉각수를 공급하고, 상기 열교환기로 공급된 비상냉각수를 다시 회수하는 순환식 비상냉각수저장부; 및
    열교환기로 비상냉각수를 공급하고, 상기 열교환기로 공급된 냉각수를 상기 열교환기 외부로 배출시키는 주입식 비상냉각수저장부 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
15. 제13항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는, 중력에 의해 비상냉각수를 이송하는 중력식 비상냉각수저장부 또는 가스압력에 의해 비상냉각수를 이송하는 가압식 비상냉각수저장부인 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
16. 제15항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는 상부가 개방되는 수조 또는 상부에 증기배출부를 구비한 탱크 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
17. 제8항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1열교환기의 유입부에 격납부 자연순환 유도장치가 구비되고,
    상기 격납부 자연순환 유도장치는,
    일측이 원자로냉각재계통으로부터 연장되어, 타측이 상기 제1열교환기의 유입부와 연통되며, 상기 타측에 형성되는 분사노즐을 통해 상기 원자로냉각재계통의 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 분사하는 증기분사관;
    상기 제1열교환기의 유입부에 설치되고, 상기 증기분사관으로부터 분사되는 증기의 분사압력에 의해 상기 격납부 내부의 공기 및 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 유도하는 유도가이드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
18. 제8항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1열교환기의 유입부에 격납부 자연순환 유도장치가 구비되고,
    상기 격납부 자연순환 유도장치는,
    일측이 증기발생기로부터 연장되어, 타측이 상기 제1열교환기의 유입부와 연통되며, 타측에 형성되는 분사노즐을 통해 상기 증기발생기의 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 분사하는 증기분사관; 및
    상기 제1열교환기의 유입부에 설치되고, 상기 증기분사관으로부터 분사되는 증기의 분사압력에 의해 상기 격납부 내부의 공기 및 증기를 상기 제1열교환기의 유입부로 유도하는 유도가이드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
19. 제13항에 있어서,
    상기 격납부 내부에 냉각수저장부가 설치되고,
    상기 제1열교환기로부터 배출된 응축수가 상기 냉각수저장부로 유입되어, 안전주입 또는 원자로냉각재계통의 잔열 제거에 이용되는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
20. 제1항에 있어서,
    상기 감압장치는 상기 격납부 내부 또는 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 격납부냉각계통.
21. 청구항 1의 격납부냉각계통을 구비한 원전.

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