KR101669908B1 - 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부, 및 상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키는 덕트부를 포함하고, 상기 덕트부의 적어도 일부는 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치를 제공한다.

Description

공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전{AIR COOLING SYSTEM AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}

본 발명은 덕트(duct) 구조를 구비하는 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.

원자로는 안전계통의 구성방식에 따라 펌프와 같은 능동력을 사용하는 능동형원자로와 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용하는 피동형원자로로 나뉜다. 한편으로, 주요기기의 설치위치에 따라 주요기기(증기발생기, 가압기, 펌프 임펠러 등)가 원자로 외부에 설치되는 분리형원자로(예, 국내 가압경수로)와 주요기기가 원자로용기 내부에 설치되는 일체형원자로(예, SMART 원자로)로 나뉜다.

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.

또한 원전의 안전계통 기기들은 격납부 내부뿐만 아니라 외부에도 설치된다. 격납부뿐만 아니라 외부(보조건물 내부 또는 외부)에 설치되는 원전의 안전계통 기기들은 항공기 충돌 등의 외부 충격으로부터 보호되도록 설계된다.

일반적으로 원전산업분야에서 잔열제거계통(보조급수계통 또는 피동잔열제거계통)은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원전에서 사고가 발생하는 경우 원자로냉각재계통의 열(원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열)을 제거하는 계통으로 채용되고 있다.

잔열제거계통 중에서 일반적으로 증기와 물의 밀도 차이에 의한 자연순환을 이용하는 피동잔열제거계통의 유체 순환 방식으로는 원자로냉각재계통의 일차냉각수를 직접 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(AP1000 : 미국 웨스팅하우스)과 증기발생기를 이용하여 이차냉각수를 순환시켜 간접적으로 원자로를 냉각하는 방식(SMART 원자로 : 국내) 두 가지가 주로 사용되고 있으며, 일차냉각수를 탱크에 주입하여 직접 응축시키는 방식(CAREM : 아르헨티나)도 일부 이용되고 있다.

또한, 피동잔열제거계통의 열교환기(응축열교환기)의 외부를 냉각하는 방식으로는 대부분의 원자로에서 적용하고 있는 수랭식(water-cooled, 미국 AP1000)과, 일부 공랭식(air-cooled, 러시아 WWER1000)과 수-공랭식 병용 방식(IMR : 일본)이 이용되고 있다. 피동잔열제거계통의 열교환기는 원자로로부터 전달받은 열을 비상냉각수저장부 등을 통해 외부(최종 열침원)로 전달하는 기능을 수행하며, 열교환기 방식으로 열전달 효율이 뛰어난 증기 응축현상을 이용한 응축열교환기가 많이 채용되고 있다. 한편 원전의 안전성을 더욱 향상시키기 위해 피동잔열제거계통의 열교환기로 공랭 및 수랭 혼합식 또는 공랭식 열교환기를 채용하여 피동잔열제거계통의 기능을 장기간 유지하도록 구현되는 경우도 있다.

또한, 일반 보일러와는 다르게 원자로는 원자로의 노심이 정지한 후에도 상당한 기간 노심에서 잔열이 발생한다. 원자로가 사고 등으로 정지하는 경우에 사고초기에는 많은 양의 잔열이 노심에서 방출되며, 시간이 지남에 따라 방출되는 잔열은 현저하게 감소하는 특성이 있다.

한편, 원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(또는 격납부냉각계통)은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원자로에서 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등의 발생으로 냉각수 또는 증기가 방출되어 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우에, 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시켜 압력을 낮추어, 격납부의 건전성을 유지시키는 계통으로 많이 이용되고 있다. 피동격납부냉각계통과 유사한 목적으로 사용되는 방식으로는 격납부로 방출된 증기를 감압탱크로 유도하여 응축시키는 감압탱크(suppression tank)를 이용하는 방식(상용 BWR, CAREM : 아르헨티나, IRIS : 미국 웨스팅하우스사 등), 철재격납용기을 적용하고 외벽을 냉각(스프레이, 공기)시키는 방식(AP1000 : 미국 웨스팅하우스) 그리고 열교환기를 이용하는 방식(SWR1000 : 프랑스 프라마톰 ANP, AHWR : 인도, SBWR : 미국 GE) 등이 이용되고 있다. 또한, 피동격납부냉각계통 열교환기는 쉘 앤 튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기(SBWR : 미국 GE사 등)가 주로 적용되고 있으며, 자연순환에 의존한다.

또한, 피동격납부냉각계통의 열교환기를 구성하는 방식으로는 격납부 내부에만 제1열교환기를 설치하는 방식, 격납부 외부에만 제2열교환기를 설치하는 방식, 격납부 내부와 외부에 제1열교환기와 제2열교환기를 각각 설치하는 방식이 이용될 수 있다.

상기한 바와 같이 피동격납부냉각계통의 열교환기를 구성하는 방식으로 여러 종류의 열교환기가 이용되고 있으며, 원전의 안전성을 더욱 향상시키기 위해 피동격납부냉각계통의 열교환기로 공랭 및 수랭 혼합식 또는 공랭식 열교환기를 채용하여 피동격납부냉각계통의 기능을 장기간 유지하도록 구현되는 경우도 있다.

그리고, 일반적으로 순수한 공랭식 열교환기는 수랭식 열교환기에 비해 열전달 효율이 매우 나빠 효율을 향상시키는 적절한 수단이 강구되지 않으면 매우 큰 용량을 필요하게 된다. 한편, 공랭식 열교환기의 효율을 향상시키기 위한 방법으로 열교환 면적을 증가시키는 핀을 설치하는 방법, 송풍(draft) 유량을 증가시키기 위해 강제 송풍 방식을 이용하거나, 자연 송풍 방식으로 덕트(duct) 높이를 증가(통풍 유속 증가)시키는 방법이 활용되고 있다.

하지만, 일반적으로 원전에서 안전계통의 열교환기에 핀을 활용하는 경우, 용접부 검사 등의 유지보수에 어려움이 커 비교적 단순한 형태의 핀을 적용해야 하므로 열전달 면적을 증가시켜 열교환 효율을 향상시키는 데에 한계가 있다. 따라서 피동형 원전에 있어, 공랭식 열교환기의 크기를 효율적으로 줄이는 방법으로 덕트의 높이를 증가시켜는 방법이 중요한 방법으로 고려될 수 있다.

그런데 원전의 안전계통은 정상운전 중 항공기 충돌 등의 외부충격으로 인한 손상을 고려하여 설계된다. 충격하중은 덕트의 높이에 따라 기하학적으로 증가하게 되므로, 덕트의 높이 증가는 원전의 건설비 증가 등 경제적인 측면에서의 손실이 매우 크다. 따라서, 덕트(duct)를 구비하는 열교환기를 구현함에 있어, 덕트의 높이 증가에 따른 단점들을 해소할 수 있는 방안이 고려될 수 있다.

1. 국제공개공보 WO2013/081148 (2013.06.06.) 2. 일본 공개특허공보 특개2005-147717호 (2005.06.09.)

본 발명은, 열교환기의 효율을 향상시키는 덕트(duct)를 구비하되, 외부 충격으로부터 덕트의 보호가 용이하며, 덕트의 높이 증가에 따른 건설비 증가와 유지보수의 어려움을 해소하는 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공랭식 냉각장치는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부, 및 상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키는 덕트부를 포함하고, 상기 덕트부의 적어도 일부는 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 덕트부는, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 제2 상태에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

상기 덕트부는, 상기 제1 열교환부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트, 및 상기 제1 덕트 상부에 배치되고, 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 제2 덕트를 포함할 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제2 덕트를 지지하도록 상기 제2 덕트와 인접하게 배치되며 상기 제2 덕트의 적어도 일부와 연결되는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부는, 상기 제2 덕트의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제2 덕트 및 지지부 중 적어도 하나의 높이 조절을 위한 동력을 제공하는 동력부를 더 포함할 수 있다.

상기 동력부는, 유압, 공압, 모터(motor) 중 적어도 하나를 이용하여 동력을 발생시킬 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 전기 에너지의 저장이 가능하고, 상기 저장된 전기 에너지를 상기 동력부로 공급하도록 이루어지는 축전기를 더 포함할 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제2 덕트의 높이 조절을 위한 동력을 제공하는 동력부, 및 상기 동력부와 상기 제2 덕트 사이에 연결되되 상기 지지부의 일 단부를 지나도록 배치되는 와이어를 더 포함하고, 상기 제2 덕트는 상기 동력부의 구동 시 상기 와이어에 의해 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 덕트부는, 금속, 플라스틱, 고무, 섬유 및 합성재료 중 적어도 하나를 포함하도록 이루어질 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제2 덕트와 연결되고 부력을 발생시키도록 이루어지는 부력부를 더 포함하고, 상기 제2 덕트는 상기 부력부로부터 부력이 발생되면 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환될 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 조건에 따라, 상기 부력부로 가스를 공급하도록 이루어지는 가스공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 공랭식 냉각장치는, 상기 제1 상태에서는 폐쇄되어 상기 제1 열교환부와 상기 덕트부를 외부와 격리시키고, 상기 제2 상태에서는 상기 덕트부의 높이가 조절 가능하도록 개방되는 보호부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 격납부와, 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하는 원전을 제안한다. 여기서, 상기 격납부는 원자로를 수용하도록 형성되고, 상기 피동잔열제거계통은, 상기 격납부 외부에 배치되고 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부와, 상기 격납부 내부에 배치되고 상기 제1 열교환부와 연결되어 사고 시 상기 격납부 내부의 대기로부터 전달받은 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 순환하는 냉각수를 통해 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제2 열교환부, 및 상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키는 덕트부를 포함하고, 상기 덕트부의 적어도 일부는 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 격납부와, 원자로의 사고 발생 시, 상기 격납부 내부의 높아진 열과 압력을 감소시키도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하는 원전을 제안한다. 여기서, 상기 격납부는 원자로를 수용하도록 형성되고, 상기 피동격납부냉각계통은, 상기 격납부 외부에 배치되고 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부와, 상기 격납부 내부에 배치되고 상기 제1 열교환부와 연결되어 사고 시 격납부 내부의 대기로부터 전달받은 열을 순환하는 냉각수를 통해 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제2 열교환부, 및 상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키는 덕트부를 포함하고, 상기 덕트부의 적어도 일부는 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다.

상기 덕트부는, 원전의 정상 운전 중에 제1 높이를 형성도록 이루어지고, 원전의 사고 시 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 전환될 수 있다.

본 발명의 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전에 의하면, 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키는 덕트부의 높이가 조절 가능하도록 이루어져, 원전의 정상운전 중에는 낮은 높이를 유지하고, 사고 시에는 높은 높이로 전환될 수 있다. 이에 따라, 원전의 정상운전 시에는 외부충격으로부터 덕트부가 용이하게 보호 가능하고, 원전의 사고 시 덕트부의 높이가 증가됨에 따라 제1 열교환부를 통한 열교환 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전은, 제1 열교환부의 열교환 효율을 향상시키는 동시에 크기를 감소시키는 장점을 갖는 덕트부를 구비하되, 덕트부의 높이 증가에 따라 발생되는 원전의 건설비 증가와, 유지보수의 어려움을 크게 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 수랭식 피동잔열제거계통 또는 수랭식 피동격납부냉각계통에 구비되는 비상냉각수저장부의 냉각수를 주기적으로 재충수 해주어야 하는 난점을 근원적으로 해소할 수 있어, 원전의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상운전 시를 나타낸 개념도.
도 1b는 도 1a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 2b는 도 2a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.
도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 3b는 도 3a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 4b는 도 4a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 5b는 도 5a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 시를 나타낸 개념도.
도 6b는 도 6a에 도시된 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전의 사고 시를 나타낸 개념도.

이하, 본 발명의 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 정상운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(100)는, 제1 열교환부(110) 및 덕트부(120)를 포함한다.

제1 열교환부(110)는, 외부에서 흐르는 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다. 또한, 제1 열교환부(110)는, 쉘 앤 튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기로 형성될 수 있으며, 자연력에 의해 순환되도록 이루어질 수 있다. 이 밖에도 제1 열교환부(110)는 판형 또는 인쇄기판형 등 다양한 형식의 열교환기 또는 응축기로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 열교환기 또는 응축기의 형식을 한정하지는 않는다.

덕트부(120)는, 제1 열교환부(110)와 연결되어 제1 열교환부(110)로 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 이루어진다. 구체적으로, 덕트부(120)는, 도시된 바와 같이 제1 열교환부(110)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되고, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키도록 이루어진다. 여기서, 덕트부(120)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 상기 굴뚝효과는, 굴뚝 내부의 온도가 외부의 온도보다 높아 밀도가 낮을 때 굴뚝 내의 공기가 부력을 받아 빠르게 상승하는 효과를 말하며, 굴뚝효과는 굴뚝의 높이가 높아질수록 증가한다. 여기서, 상기 덕트부(120)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다.

예를 들어, 덕트부(120)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 열교환부(110)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 열교환부(110)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다. 여기서, 공랭식 냉각장치(100)는, 덕트부(120)를 상기 제1 높이와 제2 높이로 전환시키도록, 덕트부(120)의 높이 조절을 위한 동력을 제공하는 동력부(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 동력부(130)는, 유압, 공압, 모터(motor) 중 적어도 하나를 이용하여 동력을 발생시킬 수 있다.

또한, 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)은, 축전기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 축전기는, 전기 에너지의 저장이 가능하고, 저장된 전기 에너지를 동력부(130)로 공급하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전원 공급이 차단되는 비상 상황에서도 동력부(130)를 구동시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 덕트부(120)는, 제1 덕트(121)와 제2 덕트(122)를 포함할 수 있다.

제1 덕트(121)는, 제1 열교환부(110)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되되, 높이가 고정된 상태로 이루어질 수 있다.

제2 덕트(122)는, 제1 덕트(121)의 상부에 배치되고, 높이가 조절 가능하도록 이루어질 있다.

한편, 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)은 원자로(미도시)를 수용하는 격납부(11)와, 사고 시 격납부(11) 내부의 압력 상승을 억제(증기 응축 및 냉각)하도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함한다. 여기서, 상기 피동격납부냉각계통은, 제1 열교환부(110), 제2 열교환부(140), 덕트부(120)를 포함한다.

제1 열교환부(110)는, 격납부(11) 외부에 배치되고 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

제2 열교환부(140)는, 격납부(11) 내부에 배치되며, 제1 열교환부(110)와 연결되어 사고 시 격납부(11) 내부의 대기로부터 전달받은 열(상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열의 격납부(11) 내부 방출)을 순환하는 냉각수를 통해 제1 열교환부(110)로 전달하도록 이루어진다.

덕트부(120)는, 제1 열교환부(110)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(110)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되고, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(120)의 적어도 일부는 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다.

또한, 피동격납부냉각계통은, 제1 및 제2 열교환부(110,140) 사이에 배치되어, 냉각수의 순환유로를 제공하도록 이루어지는 제1 및 제2 순환배관(151,152)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 제1 순환배관(151)은, 도시된 바와 같이, 제1 열교환부(110) 상부와 제2 열교환부(140) 상부에 각각 연결될 수 있고, 상기 제2 순환배관(152)은, 제1 열교환부(110) 하부와 제2 열교환부(140) 하부에 각각 연결될 수 있다. 또한, 제1 순환배관(151)에는, 유지 보수 등을 위한 격리밸브(151a)가 설치될 수 있고, 제2 순환배관(152)에는, 유지 보수 등을 위한 격리밸브(152a)와 냉각수의 역류를 방지하는 체크밸브(152b)가 설치될 수 있다. 단, 격리밸브(151a)나 체크밸브(152b)는 원전(10)의 배치 여건 또는 특성에 따라 설치되지 않을 수도 있고, 개수, 위치 등이 다양한 조합으로 구성될 수 있으며, 본 발명에서 특정한 형태의 구성을 한정하는 것은 아니다.

또한, 상기 피동격납부냉각계통은 순환수 저장부(155)를 구비할 수 있다.

순환수 저장부(155)는, 제1 및 제2 열교환부(110,140)와 제1 및 제2 열교환부(110,140) 사이에 배치되는 상기 순환유로에 순환유체(냉각수)를 공급해주며, 누설유량을 보충해주도록 형성된다. 또한, 순환수 저장부(155)는, 상기 순환유로의 압력 변동을 흡수하여 제1 및 제2 열교환부(110,140)를 통한 열교환이 안정적으로 이루어지도록 돕는 효과를 갖는다.

한편, 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)은 원자로(미도시)를 수용하는 격납부(11)와, 상기 원자로의 사고 발생 시, 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함한다. 여기서, 상기 피동잔열제거계통은, 제1 열교환부(110), 제2 열교환부(140), 덕트부(120)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(110), 덕트부(120)는, 위에서 설명한 피동격납부냉각계통의 제1 열교환부(110) 및 덕트부(120)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

상기 피동잔열제거계통의 제2 열교환부(140)는 증기발생기이며 상기 증기발생기는, 제1 열교환부(110)와 연결되어 사고 시 원자로냉각재계통으로부터 전달받은 열을 순환하는 유체(증기 또는 냉각수)를 통해 제1 열교환부(110)로 전달하도록 이루진다.

또한, 피동잔열제거계통은, 제1 및 제2 열교환부(110,140) 사이에 배치되는 제1 및 제2 순환배관(151,152)을 구비할 수 있다. 상기 피동격납부냉각계통에 구비되는 제1 및 제2 순환배관(151,152)과, 순환수 저장부(155)는, 위에서 설명한 피동잔열제거계통의 제1 및 제2 순환배관(151,152)과 순환수 저장부(155)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

한편, 상기 피동잔열제거계통 또는 상기 피동격납부냉각계통에 구비되는 덕트부(120)는, 도 1a에 도시된 바와 같이 원전(10)의 정상 운전 중에 제1 높이를 형성하도록 이루어지고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 원전의 사고 시, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 전환될 수 있다.

이하, 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 작동 과정에 대하여 설명한다.

냉각재상실사고, 증기관파단사고, 급수관파단사고 등과 같이 격납부(11) 내부의 압력이 상승하는 사고가 발생하여 격납부(11) 내부의 온도 또는 압력이 상승하면, 관련신호에 의해 밸브가 개폐되면서(격리밸브가 설치되고 원전 정상운전 시 닫힌 상태로 있도록 구성된 경우) 피동격납부냉각계통, 피동잔열제거계통이 작동한다. 피동격납부냉각계통은 자연순환에 의해 격납부(11) 내부의 대기를 순환시켜 증기를 응축시키고 공기를 냉각시켜 격납부(11) 내부의 압력상승을 억제한다. 또한, 피동잔열제거계통도 자연순환에 의해 이차계통을 순환시켜 원자로냉각재계통을 냉각한다. 한편, 피동안전주입계통에 의해 원자로냉각재계통의 냉각수가 보충되어 노심이 수위 밖으로 노출되지 않도록 이루어진다.

보다 구체적으로, 피동격납부냉각계통의 작동신호가 발생하면, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 동력부(130)가 구동되어 덕트부(120) 높이를 증가시키고, 순환수저장부(155)가 작동하여 제1 열교환부(110)와 제2 열교환부(140) 및 순환유로 즉, 제1 및 제2 순환배관(151,152)에 냉각유체를 공급한다. 그리고, 격납부(11) 내부로 방출된 증기에 의해 격납부(11) 내부 압력이 상승하고, 격납부(11) 내부의 대기는 제2 열교환부(140)에서 응축 또는 냉각된다. 이때, 격납부(11) 내부 대기로부터 상기 순환유체로 열이 전달된다. 전달된 열에 의해 상기 순환유체의 온도는 상승하고 밀도가 감소해 자연순환 유동이 형성된다. 그리고, 자연순환 유동에 의해 제2 열교환부(140)의 순환유체는 제1 열교환부(110)로 이송된다.

이후, 제1 열교환부(110)에서는 상기 순환유체와 격납부(11) 외부 공기 사이에 비접촉 열전달에 의해 열교환이 일어나고, 격납부(11) 외부 공기는 온도가 상승하고 밀도가 감소하여 덕트부(120)를 통해 외부환경으로 배출되며, 상기 순환유체는 온도가 감소하고 밀도가 감소해 다시 제1 및 제2 순환배관(151,152)을 통해 제2 열교환부(140)로 이송된다. 이러한 과정에 의해 격납부(11) 내부의 온도 및 압력은 지속적으로 억제된다.

이러한 과정을 통해 사고 시 피동격납부냉각계통을 재충수(냉각수 사용하는 경우)하는 보조수단 없이도 피동격납부냉각계통의 성능이 유지되어, 격납부(11)를 장기간 안전한 상태로 유지할 수 있어, 원전(10)의 운용효율과 안전성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한 냉각설비는 구성에 옵션에 따라 운전원조치나 전원이 필요하지 않은 피동형 설비로서 구현 가능하다는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 제1 열교환부(110)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키는 덕트부(120)의 높이가 조절 가능하도록 이루어져, 원전(10)의 정상운전 중에는 낮은 높이를 유지하고, 사고 시에는 높은 높이로 전환될 수 있다. 이에 따라, 원전(10)의 정상운전 시에는 외부충격으로부터 덕트부(120)가 용이하게 보호 가능하고, 원전(10)의 사고 발생 시에는 덕트부(120)의 높이가 증가됨에 따라 제1 열교환부(110)를 통한 열교환 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 덕트부(120)의 높이 증가에 따른 제1 열교환부(110)의 열교환 성능 향상 효과는 피동잔열제거계통의 제1 열교환부(110)에도 동일하게 적용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 제1 열교환부(110)의 열교환 효율을 향상시키는 동시에 크기를 감소시키는 장점을 갖는 덕트부(120)를 구비하되, 덕트부(120)의 높이 증가에 따라 발생되는 원전(10)의 건설비 증가와, 유지보수의 어려움을 크게 개선시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 다른 실시예들에 따른 공랭식 냉각장치 및 이를 구비하는 원전에 대하여 설명한다. 또한, 이하 설명에서는 원전에 대한 설명은 생략하고, 공랭식 냉각장치의 다른 실시예들을 중심으로 설명한다. 여기서, 원전은 위에서 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 원전(10)과 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(200) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 공랭식 냉각장치(200) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(200)는, 제1 열교환부(210), 제1 및 제2 덕트(221,222)를 구비하는 덕트부(220), 동력부(230), 제1 및 제2 순환배관(251,252), 지지부(260)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(210), 제1 및 제2 덕트(221,222)를 구비하는 덕트부(220), 동력부(230), 제1 및 제2 순환배관(251,252)은, 위에서 설명한 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 제1 열교환부(110), 제1 및 제2 덕트(121,122)를 구비하는 덕트부(120), 동력부(130), 제1 및 제2 순환배관(151,152)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

제1 열교환부(210)는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

덕트부(220)는, 제1 열교환부(210)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(210)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(220)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 덕트부(220)는, 제1 열교환부(210)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 제1 열교환부(210)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 덕트부(220)는, 제1 열교환부(210)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트(221)와, 높이가 조절 가능하도록 이루어지며 제1 덕트(221)의 상부에 배치되는 제2 덕트(222)를 구비할 수 있다.

지지부(260)는, 제2 덕트(220)를 지지하도록, 제2 덕트(220)와 인접하게 배치되며 제2 덕트의 적어도 일부와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 덕트(220)는 지지부(260)에 의해 보다 안정적인 상태로 서로 다른 높이를 형성할 수 있다.

또한, 지지부(260)는 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(260)는 제2 덕트(222)의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

동력부(230)는, 제2 덕트(222) 및 지지부(260) 중 적어도 하나의 높이 조절을 위한 동력을 제공하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 동력부(230)는, 유압, 공압, 모터(motor) 중 적어도 하나를 이용하여 동력을 발생시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(300)에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(300) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 공랭식 냉각장치(300) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(300)는, 제1 열교환부(310), 제1 및 제2 덕트(321,322)를 구비하는 덕트부(320), 동력부(330), 제1 및 제2 순환배관(351,352), 지지부(360)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(310), 제1 및 제2 덕트(321,322)를 구비하는 덕트부(320), 동력부(330), 제1 및 제2 순환배관(351,352)은, 위에서 설명한 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 제1 열교환부(110), 제1 및 제2 덕트(121,122)를 구비하는 덕트부(120), 동력부(130), 제1 및 제2 순환배관(151,152)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

제1 열교환부(310)는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

덕트부(320)는, 제1 열교환부(310)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(310)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(320)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 덕트부(320)는, 제1 열교환부(310)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 제1 열교환부(310)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 덕트부(320)는, 제1 열교환부(310)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트(321)와, 높이가 조절 가능하도록 이루어지며 제1 덕트(321)의 상부에 배치되는 제2 덕트(322)를 구비할 수 있다.

지지부(360)는, 제2 덕트(320)를 지지하도록, 제2 덕트(320)와 인접하게 배치되며 제2 덕트(320)의 적어도 일부와 연결될 수 있다. 또한, 지지부(360)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 높이가 고정된 상태로 형성될 수 있다.

한편, 제2 덕트(322)는, 동력부(330)와, 와이어(365)에 의해 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 동력부(330)는, 제2 덕트(322)의 높이 조절을 위한 동력을 제공하도록 이루어진다. 또한, 와이어(365)는, 동력부(330)와 제2 덕트(322) 사이에 연결되되, 도시된 바와 같이 지지부(360)의 일 단부를 지나도록 배치될 수 있다. 상기 구성에 따라, 제2 덕트(322)는, 동력부(330)의 구동 시, 와이어(365)에 의해 상기 제1 높이 또는 제2 높이를 형성하도록 전환될 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(400)에 대하여 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(400) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 공랭식 냉각장치(400) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도 4a 및 도4b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(400)는, 제1 열교환부(410), 제1 및 제2 덕트(421,422)를 구비하는 덕트부(420), 동력부(430), 제1 및 제2 순환배관(451,452), 지지부(460)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(410), 제1 및 제2 덕트(421,422)를 구비하는 덕트부(420), 동력부(430), 제1 및 제2 순환배관(451,452)은, 위에서 설명한 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 제1 열교환부(110), 제1 및 제2 덕트(121,122)를 구비하는 덕트부(120), 동력부(130), 제1 및 제2 순환배관(151,152)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

제1 열교환부(410)는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

덕트부(420)는, 제1 열교환부(410)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(410)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(420)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 덕트부(420)는, 제1 열교환부(410)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 제1 열교환부(410)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 덕트부(420)는, 제1 열교환부(410)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트(421)와, 높이가 조절 가능하도록 이루어지며 제1 덕트(421)의 상부에 배치되는 제2 덕트(422)를 구비할 수 있다.

한편, 덕트부(420)는, 금속, 플라스틱, 고무, 섬유 및 합성재료 중 적어도 하나를 포함하도록 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 합성재료는, 예를 들어 금속의 인성과 세라믹(ceramic)과 같은 비금속의 내열성을 조합한 서멧(ceramic metal)으로 이루어질 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서는, 덕트부(420)가 상기 합성재료, 고무, 섬유 등의 유연성(flexible) 재료로 이루어지는 일 예를 나타낸다.

지지부(460)는, 제2 덕트(420)를 지지하도록, 제2 덕트(420)와 인접하게 배치되며 제2 덕트(420)의 적어도 일부와 연결될 수 있다. 또한, 지지부(460)는 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(460)는 제2 덕트(422)의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(500)에 대하여 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(500) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 공랭식 냉각장치(500) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(500)는, 제1 열교환부(510), 제1 및 제2 덕트(521,522)를 구비하는 덕트부(520), 제1 및 제2 순환배관(551,552), 지지부(560), 부력부(570), 가스공급부(575)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(510), 제1 및 제2 덕트(521,522)를 구비하는 덕트부(520), 제1 및 제2 순환배관(551,552)은, 위에서 설명한 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 제1 열교환부(110), 제1 및 제2 덕트(121,122)를 구비하는 덕트부(120), 제1 및 제2 순환배관(151,152)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

제1 열교환부(510)는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

덕트부(520)는, 제1 열교환부(510)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(510)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(520)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 덕트부(520)는, 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 덕트부(520)는, 제1 열교환부(510)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트(521)와, 높이가 조절 가능하도록 이루어지며 제1 덕트(521)의 상부에 배치되는 제2 덕트(522)를 구비할 수 있다.

지지부(560)는, 제2 덕트(520)를 지지하도록, 제2 덕트(520)와 인접하게 배치되며 제2 덕트의 적어도 일부와 연결될 수 있다. 또한, 지지부(560)는 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(560)는 제2 덕트(522)의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

부력부(570)는, 제2 덕트(522)와 적어도 일부 연결되며, 부력을 발생시키도록 이루어진다. 이에 따라, 제2 덕트(522)는, 부력부(570)로부터 부력이 발생하여 상승함에 따라 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환된다. 또한, 부력부(570)는 지지부(560)의 일 단부와 연결될 수 있다. 이에 따라, 지지부(560)는 부력부(570)의 상승에 따라 제2 덕트(522)와 함께 높이가 조절되도록 이루어질 수 있다.

가스공급부(575)는, 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되는 조건에 따라, 부력부(570)로 가스를 공급하도록 이루어질 수 있다. 상기 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되는 조건은, 예를 들어, 원전(미도시)의 정상운전 시에는 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되는 않는 상태이며, 원전(미도시)의 사고 발생 시에는 제1 열교환부(510)의 작동이 요구되는 상태가 될 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(600)에 대하여 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 냉각장치(600) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 정상 운전 시를 나타낸 개념도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 공랭식 냉각장치(600) 및 이를 구비하는 원전(미도시)의 사고 시를 나타낸 개념도이다.

도6a 및 도 6b를 참조하면, 공랭식 냉각장치(600)는, 제1 열교환부(610), 제1 및 제2 덕트(621,622)를 구비하는 덕트부(620), 제1 및 제2 순환배관(651,652), 지지부(660), 보호부(680)를 포함한다. 여기서, 제1 열교환부(610), 제1 및 제2 덕트(621,622)를 구비하는 덕트부(620), 제1 및 제2 순환배관(651,652)은, 위에서 설명한 공랭식 냉각장치(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 제1 열교환부(110), 제1 및 제2 덕트(121,122)를 구비하는 덕트부(120), 제1 및 제2 순환배관(151,152)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.

제1 열교환부(610)는, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어진다.

덕트부(620)는, 제1 열교환부(610)를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록, 제1 열교환부(610)와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며, 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과를 증가시킨다. 여기서, 덕트부(620)의 적어도 일부는, 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어진다. 예를 들어, 덕트부(620)는, 제1 열교환부(610)의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하고, 제1 열교환부(610)의 작동이 요구되는 제2 상태에서, 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어질 수 있다.

또한, 덕트부(620)는, 제1 열교환부(610)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되고, 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트(621)와, 높이가 조절 가능하도록 이루어지며 제1 덕트(621)의 상부에 배치되는 제2 덕트(622)를 구비할 수 있다.

지지부(660)는, 제2 덕트(620)를 지지하도록, 제2 덕트(620)와 인접하게 배치되며 제2 덕트의 적어도 일부와 연결될 수 있다. 또한, 지지부(660)는 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(660)는 제2 덕트(622)의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어질 수 있다.

보호부(680)는, 상기 제1 열교환부(610)의 작동이 요구되는 상기 제1 상태에서는 폐쇄되어 제1 열교환부(610)와 덕트부(620)를 외부와 격리시켜 보호하고, 제1 열교환부(610)의 작동이 요구되지 않는 상기 제2 상태에서는 개방되어 덕트부(620)의 높이가 조절 가능하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 도시된 바와 같이, 제1 열교환부(610)의 작동이 요구되지 않는 일반적인 상태에서, 공랭식 냉각장치(600)를 외부 충격으로부터 효과적으로 보호할 수 있는 장점이 있다.

다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.

10 : 원전 100 : 공랭식 냉각장치
110 : 제1 열교환부 120 : 덕트부
130 : 동력부 140 : 제2 열교환부

Claims (17)

1. 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부;
   상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키고, 상기 제1 열교환부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트와, 상기 제1 덕트 상부에 배치되고 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 제2 덕트를 구비하는 덕트부; 및
   상기 제2 덕트를 지지하도록 상기 제2 덕트와 인접하게 배치되며 상기 제2 덕트의 적어도 일부와 연결되는 지지부를 포함하고,
   상기 덕트부는 적어도 일부가 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어지고, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하며, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 제2 상태에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
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5. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는, 상기 제2 덕트의 높이 전환 시, 상기 제1 및 제2 높이와 대응되게 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 덕트 및 지지부 중 적어도 하나의 높이 조절을 위한 동력을 제공하는 동력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 동력부는, 유압, 공압, 모터(motor) 중 적어도 하나를 이용하여 동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
8. 제6항에 있어서,
   전기 에너지의 저장이 가능하고, 상기 저장된 전기 에너지를 상기 동력부로 공급하도록 이루어지는 축전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2 덕트의 높이 조절을 위한 동력을 제공하는 동력부; 및
   상기 동력부와 상기 제2 덕트 사이에 연결되되, 상기 지지부의 일 단부를 지나도록 배치되는 와이어를 더 포함하고,
   상기 제2 덕트는, 상기 동력부의 구동 시, 상기 와이어에 의해 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환되는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 덕트부는, 금속, 플라스틱, 고무, 섬유 및 합성재료 중 적어도 하나를 포함하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 덕트와 연결되고, 부력을 발생시키도록 이루어지는 부력부를 더 포함하고,
    상기 제2 덕트는, 상기 부력부로부터 부력이 발생되면, 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환되는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 조건에 따라, 상기 부력부로 가스를 공급하도록 이루어지는 가스공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상태에서는 폐쇄되어 상기 제1 열교환부와 상기 덕트부를 외부와 격리시키고, 상기 제2 상태에서는 상기 덕트부의 높이가 조절 가능하도록 개방되는 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.
14. 원자로를 수용하는 격납부; 및
    상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하고,
    상기 피동잔열제거계통은,
    상기 격납부 외부에 배치되고, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부;
    상기 격납부 내부에 배치되고, 상기 제1 열교환부와 연결되어 사고 시 상기 격납부 내부의 대기로부터 전달받은 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 순환하는 냉각수를 통해 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제2 열교환부;
    상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키고, 상기 제1 열교환부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트와, 상기 제1 덕트 상부에 배치되고 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 제2 덕트를 구비하는 덕트부; 및
    상기 제2 덕트를 지지하도록 상기 제2 덕트와 인접하게 배치되며 상기 제2 덕트의 적어도 일부와 연결되는 지지부를 포함하고,
    상기 덕트부는 적어도 일부가 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어지고, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하며, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 제2 상태에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전.
15. 원자로를 수용하는 격납부; 및
    상기 원자로의 사고 발생 시, 상기 격납부 내부의 높아진 열과 압력을 감소시키도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고,
    상기 피동격납부냉각계통은,
    상기 격납부 외부에 배치되고, 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부;
    상기 격납부 내부에 배치되고, 상기 제1 열교환부와 연결되어 사고 시 격납부 내부의 대기로부터 전달받은 열을 순환하는 냉각수를 통해 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제2 열교환부;
    상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키고, 상기 제1 열교환부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트와, 상기 제1 덕트 상부에 배치되고 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 제2 덕트를 구비하는 덕트부; 및
    상기 제2 덕트를 지지하도록 상기 제2 덕트와 인접하게 배치되며 상기 제2 덕트의 적어도 일부와 연결되는 지지부를 포함하고,
    상기 덕트부는 적어도 일부가 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어지고, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하며, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 제2 상태에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전.
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17. 공기와의 열교환을 통해 열을 제거하도록 이루어지는 제1 열교환부;
    상기 제1 열교환부를 흐르는 공기의 유량을 증가시키도록 상기 제1 열교환부와 연결되어 공기의 유로를 연장시키도록 형성되며 내부와 외부의 밀도차에 의해 굴뚝효과(stack effect)를 증가시키고, 상기 제1 열교환부의 적어도 일부를 감싸도록 형성되며 높이가 고정된 상태로 이루어지는 제1 덕트와, 상기 제1 덕트 상부에 배치되고 높이가 조절 가능하도록 이루어지는 제2 덕트를 구비하는 덕트부; 및
    상기 제2 덕트와 연결되고, 부력을 발생시키도록 이루어지는 부력부를 포함하고,
    상기 덕트부는 적어도 일부가 선택적으로 높이의 조절이 가능하도록 이루어지고, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되지 않는 제1 상태에서 제1 높이를 형성하며, 상기 제1 열교환부의 작동이 요구되는 제2 상태에서 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 형성하도록 이루어지고,
    상기 제2 덕트는, 상기 부력부로부터 부력이 발생되면, 상기 제1 높이 또는 상기 제2 높이를 형성하도록 전환되는 것을 특징으로 하는 공랭식 냉각장치.

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