KR101664318B1 - 중수로 원자력 발전소의 냉각재계통 운전제한조건 감시방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
중수로 원자력 발전소의 냉각재계통 운전제한조건 감시방법 및 장치를 제공한다. 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하는 방법은 냉각재 입구모관의 압력과 냉각재 출구모관의 압력을 측정하는 단계, 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 단계 및 상기 루프 경로별로 계산된 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 실시간으로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 중수로 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하는 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.
중수로 원자력 발전소에서는 중성자고출력계통에 대한 트립(trip) 설정치를 산출할 때 냉각재계통의 운전조건이 초기조건으로 사용된다. 트립 설정치는 원자력 발전소의 운전중단과 직접적인 관계가 있는 것으로, 한국공개특허번호 제10-2012-0029823호(공개일 2012년 3월 27일) "원자력발전소의 출력제어방법"에는 원자력 발전소의 운전이 중단되지 않도록 연료관을 교체할 때 원자로 출력을 감소시켜 새로운 연료관에 의해 중성자고출력계통 검출기의 출력이 상승하는 경우에도 트립 설정치를 초과하지 않도록 제어하는 것이 기재되어 있다.
한편, 냉각재계통의 운전조건은 경년열화(aged deterioration)에 의해 변화되며, 중성자고출력계통 트립 설정치 산출상태 초기조건과 현재 상태 차이가 과다해지면 트립 설정치에 대한 유효성이 없어지기 때문에 운전제한조건으로 설정된다.
냉각재계통의 운전제한조건은 입/출구모관(Input/output header)의 압력차, 모관 입구온도 및 모관 출구압력의 3가지로 구성된다. 냉각재계통의 운전제한조건은 운영기술지침서에 따라 점검되어야 하며, 운전제한조건을 벗어나면 운영기술지침서에 따라 조치되어야 한다. 그러나, 현재 원자로제어계통에서는 입/출구모관 압력차를 직접적으로 감시할 방법이 없으며, 나머지 2개의 변수(모관 입구온도 및 모관 출구압력)도 실시간으로 감시할 방법이 필요하다. 운전제한조건에 대한 감시와 점검은 운영기술지침서를 준수하기 위한 조치이며, 조치를 위한하게 되면 중대한 안정성 결여로 판정되어 중수로 운전원전에 위배된다.
본 발명의 기술적 과제는 중수로 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하는 방법은 냉각재 입구모관의 압력과 냉각재 출구모관의 압력을 측정하는 단계, 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 단계 및 상기 루프 경로별로 계산된 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 실시간으로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 측정하는 단계는 중수로 냉각재 입구모관 및 중수로 냉각재 출구모관 각각에 설치된 압력 센서를 이용하여 상기 냉각재 입구모관의 압력과 냉각재 출구모관의 압력을 측정하는 단계일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 냉각재 입구모관의 온도에 대한 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 생성하는 단계 이후에 상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 냉각재 운전제한조건 제한치를 초과하는지를 감시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 감시하는 단계 이후에 상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 시간 동안 상기 냉각재 운전제한조건 제한치를 초과하는 경우, 경보를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 루프 경로별로 생성된 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 기반으로 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 단계 및 상기 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 원자력 발전소에서의 냉각재계통 운전제한조건 감시 장치는 냉각재 입구모관의 압력 및 냉각재 출구모관의 압력에 대한 정보를 수신하는 수신부, 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 생성부 및 상기 루프 경로별로 계산된 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 실시간으로 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
중수로 원자력 발전소에서 냉각재운전제한조건을 감시할 수 있으며, 경보를 설정하여 중수로 운영에 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통의 운전제한조건 감시 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통의 운전제한조건 감시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통의 운전제한조건 감시 장치를 나타내는 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어(hardware)나 소프트웨어(software) 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통의 운전제한조건 감시 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통에 대한 운전제한조건 감시 장치는 도 1에 도시된 것과 같은 방법을 수행함으로써 원자력 발전소의 운영기술지침서에 따라 운전제한조건을 감시하고 점검할 수 있다. 본 발명에 따른 냉각재계통에 대한 운전제한조건 감시 방법은 연로로서 천연우라늄을 사용하고 감속재로서 중수를 사용하는 가압중수형 원자로(PHWR: Pressurized Heavy Water Reactor)인 캐나다형 중수로(CANDU(CANadian Deuterium Uranium) Reactor)에 적용될 수 있다.
가압수형 원자로는 압력을 이용하여 1차 루프(loop)의 냉각수가 끓어 오르는 것은 막고, 열교환기를 통해 2차 루프의 물로 열을 보낸 후 2차 루프의 오염되지 않은 증기를 발전에 사용한다. 냉각재계통(coolant system)은 원자로에서 연료의 핵분열로 발생되는 열에너지를 전달하고 수송하기 위한 것으로, 1차 루프, 2차 루프 및 열교환기를 포함할 수 있다. 냉각재계통은 열수송계통(PHT(Primary Heat Transport) system)이라 불릴 수 있다.
냉각재계통의 운전에 대한 제한조건은 입/출구모관의 압력차, 입구모관 온도 및 출구모관 압력의 3가지로 구성된다. 따라서, 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하기 위해서 중수로 냉각재 입구모관(Input header) 및 중수로 냉각재 출구모관(Output header) 각각에 설치된 압력 센서를 이용하여 상기 냉각재 입구모관의 압력과 냉각재 출구모관의 압력을 측정하고 상기 입구모관에 설치된 온도 센서를 이용하여 입구모관의 온도를 측정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 운전제한조건 감시 장치는 상기 온도 센서, 압력 센서 등으로부터 냉각제 입구모관의 온도, 냉각제 입구모관의 압력 및 냉각제 출구모관의 압력에 대한 정보를 획득한다(S110). 그리고, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 냉각제 입구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음의 수학식 1과 같다.
또한, 운전제한조건 감시 장치는 루프 경로별로 계산된 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 이용하여 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성한다(S120). 이를 수학식으로 나타내면 다음의 수학식 2와 같다.
이후, 운전제한조건 감시 장치는 운전원이 냉각재 운전제한조건에 대해서 현재값을 실시간으로 확인할 수 있도록 입구모관 온도, 출구모관 압력, 루프 경로별 입/출구모관 압력차, 평균 입/출구모관 압력차 등에 대한 정보를 실시간으로 표시할 수 있다(S130).
한편, 운전제한조건 감시 장치는 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 냉각재 운전제한조건 제한치를 초과하는지를 감시할 수 있다(S140). 만일, 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 시간 동안 연속으로 상기 냉각재 운전제한조건 제한치를 초과하는 경우, 운전제한조건 감시 장치는 경보를 발생할 수 있다(S150). 여기서, 상기 기 설정된 시간은 일 예로 15분일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각재계통에 대한 운전제한조건 감시 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 냉각재계통에 대한 운전제한조건 감시 장치는 중수로 원자력 발전소의 원자로 제어계통에 구비될 수 있다. 도 2를 참조하면, 냉각재 운전제한조건 감시 장치는 수신부(210), 생성부(220), 표시부(230), 감시부(240) 및 경보 발생부(250)를 포함할 수 있다.
수신부(210)는 냉각재 입구모관의 압력 및 냉각재 출구모관의 압력에 대한 정보를 수신한다. 여기서, 상기 냉각재 입구모관의 압력 및 냉각재 출구모관의 압력에 대한 정보는 중수로 냉각재 입구모관 및 중수로 냉각재 출구모관 각각에 설치된 압력 센서에서 측정된 정보일 수 있다. 또한, 수신부(210)는 중수로 냉각재 입구모관에 설치된 온도 센서로부터 냉각재 입구모관의 온도에 대한 정보를 수신할 수 있다.
생성부(220)는 수신부(210)에서 수신된 냉각재 입구모관의 압력과 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성한다. 또한, 생성부(220)는 루프 경로별로 생성된 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 기반으로 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성한다.
표시부(230)는 생성부(220)에서 생성된 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보, 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보, 수신부(210)에서 수신된 입구모관의 온도에 대한 정보, 냉각재 출구모관의 압력에 대한 정보 등을 실시간으로 표시한다.
감시부(240)는 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 냉각재 운전제한조건 제한치에 도달하는지를 감시한다. 상기 냉각제 운전제한조건 제한치는 각 변수마다 설정되어 있을 수 있으며, 감시부(240)는 각 변수가 각 변수에 대해 설정된 제한치를 초과하지를 감시할 수 있다.
경보 발생부(250)는 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 시간 동안 상기 냉각재 운전제한조건 제한치를 초과하는 경우, 운전원이 이를 인지하고 조치할 수 있도록 경보를 발생한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하는 방법에 있어서,
1차 루프, 2차 루프 및 열교환기를 포함하는 냉각재계통에서 냉각재 입구모관 및 냉각재 출구모관에 각각 설치된 압력 센서를 이용하여 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력을 측정하고, 상기 냉각재 입구모관에 설치된 온도 센서를 이용하여 상기 냉각재 입구모관의 온도를 측정하는 단계;
루프 경로별로 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 상기 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하고, 상기 루프 경로별로 계산된 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 이용하여 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 단계;
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력, 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보 및 상기 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 실시간으로 표시하는 단계;
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차가 각각 기 설정된 운전제한조건 제한치를 초과하는지를 감시하는 단계; 및
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 시간 동안 연속으로 해당 운전제한조건 제한치를 초과하는 경우, 경보를 발생하는 단계
를 포함하는 운전제한조건 감시 방법. - 삭제
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- 원자력 발전소에서 냉각재계통의 운전제한조건을 감시하는 장치에 있어서,
1차 루프, 2차 루프 및 열교환기를 포함하는 냉각재계통에서 냉각재 입구모관 및 냉각재 출구모관에 각각 설치된 압력 센서와 상기 냉각재 입구모관에 설치된 온도 센서 각각으로부터 상기 냉각재 입구모관의 압력, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 냉각재 입구모관의 온도에 대한 정보를 수신하는 수신부;
루프 경로별로 상기 냉각재 입구모관의 압력과 상기 냉각재 출구모관의 압력 간의 차이값을 계산하여 상기 루프 경로별로 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하고, 상기 루프 경로별로 계산된 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 이용하여 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 생성하는 생성부;
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력, 상기 입/출구모관 압력차에 대한 정보 및 상기 평균 입/출구모관 압력차에 대한 정보를 실시간으로 표시하는 표시부;
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차가 각각 기 설정된 운전제한조건 제한치를 초과하는지를 감시하는 감시부; 및
상기 냉각재 입구모관의 온도, 상기 냉각재 출구모관의 압력 및 상기 입/출구모관 압력차 중 적어도 하나가 기 설정된 시간 동안 연속으로 해당 운전제한조건 제한치를 초과하는 경우, 경보를 발생하는 경보 발생부
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