KR101677981B1

KR101677981B1 - 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전

Info

Publication number: KR101677981B1
Application number: KR1020150125817A
Authority: KR
Inventors: 김영인; 김긍구; 최순; 문주형; 김우식; 장정봉; 이민규; 유승엽
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2016-11-21

Abstract

본 명세서에는 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전에 관한 내용이 개시된다. 특히 원전안전계통은 비상냉각수저장부; 및 상기 비상냉각수저장부와 연통되고 외부 대기와 접촉가능하게 배치되는 가변열교환부를 구비하고, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 상기 가변열교환부 내부로 유입되는 증기의 열에 의해 상기 가변열교환부의 체적을 팽창시켜 상기 증기와 외부 대기의 열교환으로 상기 증기를 응축시키며, 응축된 응축수를 다시 상기 비상냉각수저장부로 전달하는 냉각장치를 포함한다.

Description

원전안전계통 및 이를 구비하는 원전{SAFTY SYSTEM FOR A NUCLEAR POWER PLANT AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}

본 발명은 피동잔열제거계통 또는 피동격납부냉각계통의 열을 외부 대기로 전달하는 비상냉각수저장부에 재충수 하지 않아도 비상냉각수저장부의 기능을 장기간 유지할 수 있는 원전안전계통 및 이를 구비한 원전에 관한 것이다.

원자로는 안전계통의 구성방식에 따라 펌프와 같은 능동력을 사용하는 능동형 원자로와, 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용하는 피동형 원자로로 구분될 수 있다.

한편, 원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 주요기기(증기발생기, 가압기, 펌프 임펠러 등)가 원자로 외부에 설치되는 분리형 원자로(예, 국내 가압경수로)와, 주요기기가 원자로용기 내부에 설치되는 일체형원자로(예, SMART 원자로)로 분류될 수 있다.

또한, 일반적으로 원자로용기(또는 분리형원자로의 원자로냉각재계통)의 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 일반적으로 피동잔열제거계통의 열침원으로 이용되고 있는 비상냉각탱크는 비상냉각수저장부라 지칭한다.

비상냉각수저장부는 피동격납부냉각계통의 일부 구성요소로 적용되어, 격납부의 열을 제거하는 열침원으로 이용될 수도 있다.

본 발명과 관련된 원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(또는 격납부냉각계통)은, 일체형 원자로를 포함하여 다양한 원자로에서 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등의 발생으로 냉각수 또는 증기가 방출되어 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우에, 격납부 내부 대기중의 공기를 냉각시키고 증기를 응축시켜 격납부의 내부압력을 낮춤에 따라, 격납부의 건전성을 유지시키는 계통으로 채용되고 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)하는 방식(AP1000 : 미국 웨스팅하우스) 그리고 열교환기를 이용하는 방식(SWR1000 : 프랑스 프라마톰 ANP, AHWR : 인도, SBWR : 미국 GE) 등이 이용되고 있다.

본 발명과 관련된 피동격납부냉각계통은 고온 유체인 격납부의 내부대기와 저온 유체(냉각유체)를 열교환시키는 열교환기를 이용하여 격납부의 내부 압력 및 온도를 낮출 수 있다.

피동격납부냉각계통의 열교환기로 쉘 앤 튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기(SBWR : 미국 GE사 등)가 주로 적용되고 있으며, 피동격납부냉각계통의 열교환기는 밀도차 및 중력 등과 같은 자연력에 의존하여 유체를 순환시킨다.

피동격납부냉각계통의 열교환기를 구성하는 방식으로, 격납부의 내부에만 제1열교환기를 설치하거나, 격납부의 외부에만 제2열교환기를 설치하는 개방형 방식과, 격납부의 내부 및 외부에 제1열교환기 및 제2열교환기를 각각 설치하는 순환형 방식이 이용될 수 있다.

일반적으로 비상냉각수저장부는 일체형 원자로를 포함해 다양한 원자로에서 수랭식 피동잔열제거계통의 열침원으로 이용되고 있다.

본 발명과 관련된 원전산업분야에서 잔열제거계통(보조급수계통 또는 피동잔열제거계통)은 일체형 원자로를 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 피동잔열제거계통은, 원자로냉각재계통의 일차냉각수를 직접 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(AP1000: 미국 웨스팅하우스)과, 증기발생기를 이용하여 이차냉각수를 순환시켜 간접적으로 원자로를 냉각하는 방식(SMART 원자로: 국내)을 주로 사용하고 있으며, 일차냉각수를 탱크에 주입하여 직접 응축시키는 방식(CAREM:아르헨티나)도 피동잔열제거계통에 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, 수랭식-공랭식 병용 방식(IMR : 일본)이 이용되고 있다.

피동잔열제거계통의 열교환기는 원자로로부터 전달받은 열을 비상냉각수저장부 등을 통해 외부(최종 열침원)로 전달하는 기능을 수행하며, 열교환 방식으로 증기의 응축현상을 이용하여 열전달 효율이 우수한 응축열교환기가 많이 채용되고 있다.

한편, 일반 보일러와 다르게 원자로는 노심이 정지한 후에도 상당한 기간동안 노심에서 잔열을 발생시킨다. 예를 들면, 원자로가 사고 등으로 정지하는 경우에 사고 초기에 많은 양의 잔열이 노심에서 방출되며, 시간이 지남에 따라 방출되는 잔열은 현저하게 감소하는 특성이 있다. 이에 따라, 비상냉각수저장부로 전달되는 열도 사고 후 시간이 지남에 따라 현저하게 감소하는 특성이 있다.

이상에서와 같이 비상냉각수저장부는 열교환기의 성능이 우수하여 소형으로 제작 가능한 장점을 가짐에 따라 피동잔열제거계통과 피동격납건물냉각계통에서 일반적으로 적용하고 있지만, 사고 시 냉각수가 증발하여 고갈되므로 냉각수를 주기적으로 보충해주어야 하는 불편함이 있으며, 냉각수원과 냉각수 보충 설비를 갖추어야 하므로 비용이 증가하는 단점이 있다.

D1: 등록특허공보 제10-1480046호 (2014.12.31.)

따라서, 본 발명의 일 목적은, 피동잔열제거계통 및 피동격납부냉각계통의 열을 장기간 냉각하기 위해 비상냉각수저장부에 냉각수를 주기적으로 보충해주어야 하는 불편함을 해소할 수 있는 보다 경제적인 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원전안전계통은 비상냉각수저장부; 및 상기 비상냉각수저장부와 연통되고 외부 대기와 접촉가능하게 배치되는 가변열교환부를 구비하고, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 상기 가변열교환부 내부로 유입되는 증기의 열에 의해 상기 가변열교환부의 체적을 팽창시켜 상기 증기와 외부 대기의 열교환으로 상기 증기를 응축시키며, 응축된 응축수를 다시 상기 비상냉각수저장부로 전달하는 냉각장치를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가변열교환부는, 상기 비상냉각수저장부의 상단부에 형성되는 연통홀과 연결되는 결합부; 및 상기 결합부에서 상방향으로 연장되고, 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 확장부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 확장부는, 상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 확대경사부; 및 상기 확대경사부와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되어 서로 인접한 두 확대경사부를 연결하는 복수의 협소경사부로 구성되고, 상기 확대경사부 및 협소경사부는 가변열교환부에 채워지는 내부 유체의 온도에 따라 서로 상하방향으로 전개되거나 접히는 가변 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 확장부는 원형으로 이루어지고, 방사방향으로 확장되거나 원래 크기로 축소될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 확장부는, 상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 확대경사부; 상기 확대경사부와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되는 복수의 협소경사부; 및 상기 확대경사부 및 축소경사부의 단부에서 방사방향으로 연장되어 상기 확대경사부 및 축소경사부를 연결함에 따라 열교환 면적을 더 확장시키는 열교환 가지부로 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가변열교환부는 비상냉각수저장부의 상단부에 복수 개로 서로 나란하게 이격 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가변열교환부는 금속, 플라스틱, 고무 및 섬유 중 적어도 하나의 재료로 이루어질 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가변열교환부를 둘러싸고, 상기 가변열교환부로 냉각유체를 순환시키기 위한 외부대기 순환유로를 형성하는 덕트를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부에 형성되어, 상기 비상냉각수저장부에서 발생하는 증기를 방출시키는 증기방출관; 및 상기 증기방출관을 개폐하는 개폐부를 더 포함하고, 상기 비상냉각수저장부는 내부 압력에 따라 개폐부에 의해 선택적으로 밀폐될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 개폐부는, 비상냉각수저장부의 내부압력이 기설정된 압력보다 크거나 같은 경우에 개방되어 상기 증기를 방출시키고, 상기 비상냉각수저장부의 내부압력이 기설정된 압력보다 작은 경우에 폐쇄되어 상기 증기를 차단할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 개폐부는 체크밸브, 플랩밸브 및 동력구동밸브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부의 외부에서 상기 가변열교환부의 팽창가능한 범위로 연장되고, 상기 가변열교환부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 지지부는, 상기 비상냉각수저장부의 상단부에서 상기 가변열교환부의 최대 팽창 길이까지 돌출되며 나란하게 배치되는 복수의 고정지지대; 상기 고정지지대의 상단부를 연결하는 수평연결대; 및 상기 수평연결대의 중간부분과 상기 확장부의 상단부를 연결하는 수직연결대를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 지지부는, 상기 비상냉각수저장부의 상단부에서 상방향으로 돌출 형성되는 베이스지지대; 상기 베이스지지대에서 상하방향으로 이동가능하게 장착되는 가동지지대; 상기 상부지지대의 상단부를 연결하는 수평연결대; 및 상기 수평연결대의 중간부분과 상기 확장부의 상단부를 연결하는 수직연결대를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 사고 시 상기 가동지지대를 가변열교환부의 팽창방향으로 이동시키는 동력부를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 동력부는 유압 또는 탱크에 채워진 가스의 압력을 이용하여 상기 가동지지대를 이동시킬 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 공기보다 비중이 낮은 가스를 공급하는 가스공급부; 사고 시 상기 가스공급부로부터 공급되는 가스를 내부에 충전하고, 상기 가스의 부력을 이용하여 상기 가동지지대를 상승시키는 부력부를 더 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가변열교환부는 사고 발생 후 수동으로 조립될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 비상냉각수저장부의 외부에 배치되고, 상기 가변열교환부를 외부의 충격으로부터 보호하는 보호부를 더 포함하고, 상기 보호부는, 일측면에 외부와 연통가능하게 형성되는 개구부를 구비하고, 상기 가변열교환부를 수용하는 수용부; 및 상기 개구부를 선택적으로 개폐하도록 이동가능하게 설치되는 덮개부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 덮개부는, 상기 수용부의 상단부에 좌우 측방향으로 슬라이드 가능하게 설치되고, 상기 가변열교환부의 팽창 시 개방될 수 있다.

본 발명에 따른 원전안전계통을 구비한 원전은, 사고 시 증기발생기로부터 증기를 제공받아 상기 증기의 열을 응축시키며 응축수를 상기 증기발생기로 순환시키는 제1열교환기를 구비하여, 원자로냉각재계통의 열을 제거하는 피동잔열제거계통; 상기 제1열교환기를 비상냉각수로 냉각하는 비상냉각수저장부; 및 상기 비상냉각수저장부와 연통되고 외부 대기와 접촉가능하게 배치되는 가변열교환부를 구비하고, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 유입되는 증기의 열을 전달받아 상기 가변열교환부의 체적을 팽창시킴에 따라 상기 증기와 외부 대기의 열교환 면적을 증대시키는 냉각장치를 포함한다.

본 발명의 원전과 관련된 일 예에 따르면, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 제공받은 비상냉각수와 격납부 내부의 대기를 열교환시키며 상기 열교환에 의해 발생된 증기를 상기 비상냉각수저장부로 순환시키는 제2열교환기를 구비하여, 상기 격납부 내부의 대기의 열을 제거하는 피동격납부냉각계통을 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 냉각장치는 정상 운전 시 작은 체적을 유지하고 사고 시 체적이 팽창하는 가변 구조의 열교환부를 채용함에 따라 비상냉각수저장부의 냉각설비의 보호가 용이하고, 비상냉각수저장부의 냉각을 위해 비교적 큰 용량이 요구되는 공랭식 열교환기를 가변 열교환부로 대체할 수 있어 원전의 경제성이 향상된다.

둘째, 사고 시 본 발명에 따른 비상냉각수저장부의 냉각장치가 작동하여, 피동잔열제거계통 및 피동격납부냉각계통의 열을 외부 대기로 전달하는 비상냉각수저장부에 비상냉각수를 재충수하지 않아도 비상냉각수저장부의 기능을 장기간 유지할 수 있으므로, 원전의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

셋째, 가변 열교환부와 함께 개폐부를 적용하면, 비상냉각수저장부로 많은 열량이 전달되는 사고 초기에는 비상냉각수저장부에 저장되는 비상냉각수의 온도상승에 의해 비상냉각수저장부로 전달되는 열을 흡수한 후 비상냉각수의 온도가 비등점을 넘어서면서 개폐부가 개방되어 비상냉각수저장부 내부의 증기를 외부로 방출하고, 비상냉각수저장부로 전달되는 열량이 일정수준 이하로 감소하는 사고 중반 이후에는 가변열교환부를 작동시킴에 따라, 비상냉각수저장부로 전달되는 열량의 특성을 고려하여 비상냉각수저장부의 냉각장치의 용량을 더욱 감소시킴으로써, 경제적인 비용 증가를 최소화하면서도 원전의 안전성을 효과적으로 증진시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 원전의 정상 운전 시 비상냉각수저장부 냉각장치를 보여주는 개념도이다.
도 1b는 사고 초반에 도 1a의 개폐부 및 냉각장치의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.
도 1c는 사고 중반에 도 1a의 개폐부 및 냉각장치의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원전의 정상 운전 시 비상냉각수저장부 냉각장치를 보여주는 개념도이다.
도 2b는 사고 초반에 도 2a의 개폐부 및 냉각장치의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.
도 2c는 사고 중반에 도 2a의 개폐부 및 냉각장치의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 가변열교환부의 제1구현예를 보여주는 개념도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 가변열교환부의 제2구현예를 보여주는 개념도이다.
도 3c는 본 발명에 따른 가변열교환부의 제3구현예를 보여주는 개념도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 가변열교환부를 지지하는 지지부의 제1구현예를 보여주는 개념도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 동력부를 이용한 지지부의 제2구현예를 보여주는 개념도이다.
도 4c는 본 발명에 따른 부력부를 이용하는 지지부의 제3구현예를 보여주는 개념도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 보호부 내부에 비상냉각수저장부의 냉각장치가 수용된 상태를 보여주는 개념도이다.
도 5b는 도 5a의 보호부의 덮개부가 개방된 상태를 보여주는 개념도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 비상냉각수저장부의 냉각장치를 구비하는 원전의 정상 운전 시 모습을 보여주는 개념도이다.
도 6b는 도 6a의 원전의 사고 시 모습을 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 비상냉각수저장부의 냉각장치의 열 흐름을 보여주는 개념도이다.

이하, 본 발명에 관련된 원전안전계통 및 이를 구비한 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.

도 1a는 본 발명에 따른 원전의 정상 운전 시 비상냉각수저장부(11) 냉각장치(100)를 보여주는 개념도이다.

비상냉각수저장부(11)는 피동잔열제거계통 및 피동격납부냉각계통의 열침원 역할을 한다. 비상냉각수저장부(11)에 저장된 비상냉각수는 피동잔열제거계통 또는 피동격납부냉각계통으로부터 전달되는 열을 온도 상승과 증발에 의해 흡수한다.

도 1a에 도시된 비상냉각수저장부(11)는 피동잔열제거계통의 최종 열침원으로 이용된다. 비상냉각수저장부(11)는 내부에 비상냉각수를 저장하기 위한 저장공간을 구비는 탱크 또는 수조이다. 비상냉각수저장부(11)는 격납부(10)의 외부에 설치되고, 이차계통을 이용한 피동잔열제거계통의 경우 증기발생기(13) 보다 높은 위치에 설치된다.

또한, 제1열교환기(120)가 비상냉각수에 침지되도록 제1열교환기(120)가 비상냉각수저장부(11)의 내부에 수용된다. 제1열교환기(120)는 피동잔열제거계통의 열을 제거하기 위해 사용된다. 이를 위해, 제1열교환기(120)의 일측(상부 입구헤더)은 증기배관(121)의 일단부와 연결되고, 제1열교환기(120)의 타측(하부 출구헤더)은 급수배관(122)의 일단부와 연결된다. 또한, 증기배관(121)의 타단부는 증기발생기(13)의 출구헤더와 연결되고, 급수배관(122)의 타단부는 증기발생기(13)의 입구헤더와 연결된다. 급수배관(122)에 개폐밸브(123)가 설치되어, 급수배관(122)을 개폐하고, 정상운전 시 개폐밸브(123)가 폐쇄되고 사고 시 개폐밸브(123)가 개방될 수 있다. 또한, 급수배관(122)에 체크밸브(124)가 설치되어, 급수배관(122)을 따라 흐르는 응축수가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

이에 의해, 사고 시 증기발생기(13)에서 발생되는 증기가 제1열교환기(120)로 공급되고, 제1열교환기(120)는 증기발생기(13)에서 발생하는 증기와 비상냉각수를 열교환시킨다.

비상냉각수저장부(11)는 비상냉각수를 이용하여 제1열교환기(120)를 냉각함에 따라 원잔로냉각재계통의 현열 및 노심(12)의 잔열을 제거한다. 예를 들면, 비상냉각수는 사고 초기에 증기발생기(13)에서 제1열교환기(120)로 제공되는 증기와 열교환함에 따라 증기의 열을 흡수하고 상기 증기를 응축 및 냉각시킨다.

비상냉각수저장부(11)는 밀폐된 내부공간을 형성하고, 비상냉각수의 수위보다 높은 위치에 형성되는 비상냉각수저장부(11) 내부의 상부공간은 비상냉각수가 증발하여 증기로 채워질 수 있다.

상기 비상냉각수저장부(11)를 냉각하기 위해 냉각장치(100)가 구비된다.

냉각장치(100)는 하단부가 비상냉각수저장부(11)의 상단부와 연통되고, 외측 표면이 외부 대기 중으로 노출되도록 비상냉각수저장부(11)의 외부로 돌출되게 형성되는 가변열교환부(110)를 포함한다.

비상냉각수저장부(11)의 상단부에 복수의 연통홀(11a)이 상면을 따라 길이방향으로 이격되게 형성되어, 연통홀(11a)을 통해 비상냉각수저장부(11)에서 발생하는 증기의 일부가 비상냉각수저장부(11)의 외부로 방출될 수 있다.

여기서, 연통홀(11a)은 비상냉각수저장부(11)의 증기를 가변열교환부(110)의 내부로 제공하거나 가변열교환부(110)에서 응축된 응축수를 회수하기 위해 구비된다.

가변열교환부(110)는 연통홀(11a)보다 높은 곳에 위치할 수 있고, 비상냉각수저장부(11)의 상단부에 복수 개로 이격 배치되며 비상냉각수저장부(11)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 복수의 가변열교환부(110) 사이에 외부 대기가 이동할 수 있는 공기유로가 형성되어, 가변열교환부(110) 내부의 증기의 열을 외부 대기로 전달할 수 있다. 가변열교환부(110)는 비상냉각수저장부(11)와 연통되게 결합되는 결합부(111)를 제외한 나머지 부분을 폐쇄하여, 밀폐된 내부공간을 형성할 수 있다.

가변열교환부(110)는 결합부(111)와 확장부(112)로 구성될 수 있다.

가변열교환부(110)는 발수 또는 방수섬유, 고무, 플라스틱, 얇은 금속 등의 가변 가능한 재료로 이루어져, 열에 의해 크기 및 체적이 늘어나거나 줄어듦에 따라 외부 대기와 내부의 증기를 열교환시키기 위한 열교환면적을 증대시킬 수 있다.

결합부(111)는 연통홀(11a)과 연통가능하게 홀이 뚫려 있고, 비상냉각수저장부(11)의 상단부에 탈착 가능하게 결합되도록 나사부를 구비할 수 있다. 확장부(112)는 결합부(111)에서 비상냉각수저장부(11)의 외부로 돌출되게 연장되고, 사고 시 비상냉각수저장부(11)로부터 유입되는 증기의 열에 의해 팽창하도록 구성된다.

도 1a에 도시된 일 예에 따르면, 확장부(112)는 상하방향 또는 중력방향으로 수직하게 배치되는 복수의 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)로 구성될 수 있다. 복수의 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)는 내부에 증기유로를 형성하고, 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)는 상하방향 또는 중력방향으로 서로 중첩되며 서로 번갈아가면서 배치되고, 수직선에 대해 좌우로 경사지게 형성된다. 복수의 확대경사부(112a)는 상방향으로 갈수록 양쪽 측면 사이의 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치된다. 복수의 협소경사부(112b)는 상방향으로 갈수록 양쪽 측면 사이의 폭이 좁아지게 형성되어 서로 인접한 두 확대경사부(112a)를 연결한다. 상기 확장부(112)의 상단부가 막히도록 확장부(112)의 상단에 위치하는 확대경사부(112a) 또는 축소경사부는 서로 연결될 수 있다.

상기 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)는 증기유로로 유입되는 증기의 압력에 따라 서로 상하방향으로 전개되거나 접히므로 상하방향으로 길이가 늘어나거나 줄어드는 가변 구조로 이루어질 수 있다.

가변열교환부(110)는 원전의 정상운전 시 작은 체적을 유지하고 사고 시 비상냉각수저장부(11)로부터 발생하는 증기를 제공받아 상기 증기의 압력에 의해 체적이 팽창된다.

이에 의해, 비상냉각수저장부(11)의 비상냉각수가 증발하여 발생되는 증기가 자연순환에 의해 가변열교환부(110)의 내부로 공급되고, 응축된 증기는 다시 비상냉각수저장부(11)로 회수됨에 따라 비상냉각수저장부(11)의 수위를 유지할 수 있다. 또한, 격납부(10) 외부환경의 공기는 밀도 차이에 의해 가변열교환부(110) 외부로 통풍되어 가변열교환부(110)로부터 방출되는 열에 의해 온도가 상승하고 밀도가 감소하여 확장부(112)의 외측면을 따라 상승한다.

비상냉각수저장부(11)의 상부공간에 채워지는 증기의 일부를 방출시키기 위해 증기방출관이 구비된다. 증기방출관의 일단부는 비상냉각수저장부(11)의 상부공간과 연통되게 결합되고, 증기방출관의 타단부는 외부 대기와 연통되도록 노출된다. 증기방출관을 개폐하도록 개폐부(130)가 증기방출관에 설치된다.

개폐부(130)는 자중 또는 스프링의 힘에 의해 닫히고 유체의 유동압력에 의해 개방될 수 있는 체크밸브 또는 플랩밸브로 구성될 수 있다. 또한, 개폐부(130)는 제어부로부터 제어신호를 받아 자동으로 개폐되는 동력구동밸브 또는 운전원의 조치에 의해 조작되는 수동밸브로 구성될 수 있다. 제어부는 비상냉각수저장부(11)의 압력을 계측하여, 측정된 압력이 기설정된 압력 이상으로 상승하면 제어신호를 개폐부(130)에 보내어 개폐부(130)를 제어할 수 있다.

사고 초기 비상냉각수의 온도가 상승하여 증기가 발생한 후, 비상냉각수저장부(11) 내부의 증기 압력이 개폐부(130)의 기설정된 압력 이상으로 상승하면 개폐부(130)가 개방되어 증기를 외부로 방출할 수 있다.

또한, 사고 중반 이후 비상냉각수저장부(11)로부터 전달되는 열이 감소하고, 상기 전달되는 열이 가변열교환부(110)의 냉각 성능 이하로 감소하면 개폐부(130)가 패쇄되어 냉각장치(100)만이 작동될 수 있다. 상기 냉각장치(100)가 작동하는 시점부터 비상냉각수저장부(11) 내부의 증기가 방출되지 않도록 비상냉각수저장부(11) 및 가변열교환부(110)는 밀봉 구조를 형성한다.

개폐부(130)로 체크밸브 또는 플랩밸브가 적용될 경우에, 개폐부(130)는 제어 신호 없이 피동력, 예를 들어 자중 또는 스프링의 힘을 이기는 유동력 또는 압력차에 의해 자동으로 개폐된다. 즉 사고 초기에 비상냉각수저장부(11)의 증기압력이 개폐부(130)의 기 설정된 압력 이상이면 개폐부(130)가 개방되고, 사고 중반 이후에 상기 기 설정된 압력 미만 이면 폐쇄될 수 있다.

개폐부(130)로 동력구동밸브가 적용될 경우에. 예를 들면 동력구동밸브가 원전의 정상 운전 중에 폐쇄되도록 설계될 경우에 사고 시 비상냉각수저장부(11)의 증기압력이 기설정된 압력 이상으로 상승하면 제어신호에 따라 개방되고 상기 기설정된 압력 미만이면 폐쇄될 수 있다. 또한 동력구동밸브가 원전의 정상 운전 중에 개방되도록 설계될 경우에 사고 시 관련 제어신호에 따라 비상냉각수저장부(11)의 증기압력이 기설정된 압력 이하로 감소하면 폐쇄되거나 운전원에 의해 수동으로 폐쇄될 수 있다.

개폐부(130)로 수동밸브가 적용될 경우, 예를 들면 사고 후 72시간 이후에 작동하도록 설계된 경우에 운전원의 조치에 의해 수동밸브가 폐쇄될 수 있다.

이하에서는 본원 발명에 따른 비상냉각수저장부(11) 냉각장치(100)의 작동을 설명하기로 한다.

도 1b는 사고 초반에 도 1a의 개폐부(130) 및 냉각장치(100)의 작동 상태를 보여주는 상태도이고, 도 1c은 사고 중반에 도 1a의 개폐부(130) 및 냉각장치(100)의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.

도 1a에 도시된 비상냉각수저장부(11) 및 냉각장치(100)는 원전의 정상 운전 시 상태를 보여준다. 비상냉각수저장부(11)의 내부에 비상냉각수가 일정한 수위로 채워져 있고, 비상냉각수의 수위 위쪽으로 비상냉각수저장부(11) 내부의 상부공간이 형성되어 있다.

냉각장치(100)의 가변열교환부(110)는 작은 체적을 유지하고 있다. 비상냉각수저장부(11)의 상부공간과 연결되는 개폐부(130)는 닫혀 있다. 비상냉각수저장부(11) 내부에 수용되는 제1열교환기(120)와 연결되는 개폐밸브(123)는 닫혀 있으므로, 비상냉각수저장부(11) 및 냉각장치(100) 등은 원전의 정상 운전 시 작동하지 않는다.

도 1b에 도시된 비상냉각수저장부(11) 및 냉각장치(100)는 원전의 사고 시 작동한다.

사고 초반에 관련 제어신호에 따라 제1열교환기(120)와 연결되는 개폐밸브(123)가 개방된다. 제1열교환기(120)는 증기발생기(13)로부터 증기를 제공받아 증기와 비상냉각수를 열교환시킴으로 증기의 열을 비상냉각수저장부(11)로 전달한다. 상기 증기는 제1열교환기(120)에서 비상냉각수에 의해 냉각되어 응축되고, 제1열교환기(120)에서 응축된 응축수는 다시 급수배관(122)을 따라 하강하여 증기발생기(13)로 회수된다. 비상냉각수는 비상냉각수저장부(11) 내부로 전달되는 열을 흡수하여 온도가 상승한다.

비상냉각수의 온도가 비등점을 넘어서면 수위면에서 증발한 수증기 또는 증기가 비상냉각수저장부(11)의 상부공간으로 상승하여 상부공간에 채워진다.

비상냉각수저장부(11)의 증기의 일부는 상부공간에서 연통홀(11a)을 통해 가변열교환부(110)로 유입된다. 유입된 증기는 자연순환에 의해 가변열교환부(110)의 결합부(111)에서 확장부(112)로 상승한다. 확장부(112)는 증기의 압력에 의해 체적이 팽창됨에 따라 더 많은 량의 증기가 확장부(112) 내부로 유입되고, 확장부(112) 내부의 증기와 확장부(112)의 외측면과 접촉되는 외부 대기(냉각유체)가 서로 열교환한다. 이에 의해, 확장부(112)의 내부 증기는 응축되며 밀도 차에 의해 확장부(112)의 내측면을 따라 흘러내려 비상냉각수저장부(11)로 회수된다. 즉, 상기 비상냉각수 및 증기는 비상냉각수저장부(11)와 가변열교환부(110)의 내부 공간을 상변화하면서 내부 순환된다. 아울러, 확장부(112)의 외부 대기는 상기 증기로부터 열을 흡수하여 온도가 상승하고 밀도 차에 의해 격납부(10)의 외부 환경으로 주변의 저온 대가가 다시 공급된다.

또한, 사고 초반에 비상냉각수저장부(11)의 증기의 일부는 상부공간에서 증기방출관으로 유입된다. 비상냉각수저장부(11)의 내부 압력이 기설정된 압력 이상으로 상승하면 개폐부(130)가 개방됨에 따라, 비상냉각수저장부(11)의 증기가 외부 환경으로 방출되어 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열을 외부로 방출할 수 있다.

개폐부(130)가 체크밸브 또는 플랩밸브인 경우 기설정된 압력에서 제어 신호 없이 피동력(자중 또는 스프링의 힘을 이기는 유동력 및 압력차)에 의해 자동으로 개폐될 수 있다. 예를 들면, 체크밸브는 내부에 설치되는 스프링의 힘에 의해 증기방출관의 유로를 폐쇄하고, 증기의 압력이 스프링의 힘을 넘어서면 증기방출관을 개방한다.

개폐부(130)가 동력구동밸브인 경우에, 일 구현예에 따르면 동력구동밸브가 원전의 정상운전 중에 닫히고, 사고 시 제어신호에 따라 비상냉각수저장부(11)의 내부 압력이 기설정된 압력에 비해 더 커지면 개방되고 더 작아지면 폐쇄된다. 또한 다른 구현예에 따르면 동력구동밸브가 원전의 정상운전 중에 개방되고, 사고 시 제어신호에 따라 비상냉각수저장부(11)의 내부 압력이 기설정된 압력에 비해 더 작으면 폐쇄되도록 하거나, 수동으로 운전원에 의해 닫도록 할 수 있다.

개폐부(130)가 수동밸브인 경우에 원전의 정상운전 중에 개방되고, 사고 시 운전원에 의해 닫는다.

한편, 사고 중반 이후에는 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열이 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)의 냉각성능 이하로 감소하면 개폐부(130)가 폐쇄되어 냉각장치(100)가 작동한다. 냉각장치(100)가 작동하는 시점부터는 비상냉각수저장부(11) 내부의 증기가 방출하지 않도록 비상냉각수저장부(11) 및 가변열교환부(110)는 밀봉구조를 형성한다.

도 1c에 도시된 비상냉각수저장부(11)는 사고 중반의 수위가 사고 초반에 비해 낮아진 상태를 보여준다. 여기서, 사고 중반에 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열량이 일정 수준 이하로 감소하면, 개폐부(130)는 폐쇄되고, 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)가 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열을 냉각하는 냉각 성능을 발휘하게 된다.

냉각장치(100)가 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열을 제거하거나 비상냉각수저장부(11)를 냉각시키는 원리 및 방법은 도 1b의 냉각장치(100)에 대한 설명과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 종래의 수랭식 피동잔열제거계통 또는 수랭식 피동격납부냉각계통의 비상냉각수저장부(11)의 장기 냉각 기능을 유지하기 위해 주기적으로 재충수 해주어야 하는 번거로움을 근원적 해소할 수 있어, 원전의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 가변열교환부(110)와 함께 개폐부(130)를 채용하면, 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열량의 특성을 고려하여 소요되는 냉각설비, 즉 가변열교환부(110)의 용량을 더욱 감소시킴으로써, 경제적인 비용 증가를 최소화하면서도 안전성을 효과적으로 증진시킬 수 있다.

또한, 비교적 큰 용량이 요구되는 공랭식 열교환기를 가변열교환부(110)가 대체할 수 있어, 원전의 경제성이 향상될 수 있다.

도 2a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원전의 정상 운전 시 비상냉각수저장부(11) 냉각장치(100)를 보여주는 개념도이다. 도 2b는 사고 초반에 도 2a의 개폐부(130) 및 냉각장치(100)의 작동 상태를 보여주는 상태도이고, 도 2c은 사고 중반에 도 2a의 개폐부(130) 및 냉각장치(100)의 작동 상태를 보여주는 상태도이다.

도 2a에 도시되는 원전안전계통은 도 1a의 피동잔열제거계통과 함께 추가로 피동격납부냉각계통을 적용한다.

피동격납부냉각계통은 격납부(10) 내부에 배치되는 제2열교환기(140)를 포함하고, 제2열교환기(140)를 이용하여 격납부(10)의 내부 대기(증기 포함)를 순환시켜, 사고 시 격납부(10) 내부의 압력이 상승하는 경우에 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시켜 압력을 낮춤에 따라 격납부(10)의 건전성을 유지시킨다.

피동격납부냉각계통의 제2열교환기(140)는 격납부(10) 내부 또는 외부의 어느 한쪽에만 설치되거나, 격납부(10) 내부와 외부에 모두 설치될 수 있다.

격납부(10) 내부 또는 외부 어느 한쪽에만 열교환기가 설치되는 경우, 열교환기의 손상에 대비하여, 방사선 계측설비와 격리밸브가 구비되어야 한다.

격납부(10) 내부와 외부에 모두 열교환기가 설치되는 경우, 격납부(10)의 내부 또는 외부 어느 한 쪽에 열교환기가 손상되더라도 다른 한쪽의 열교환기가 격납부(10)의 압력 경계를 유지할 수 있으므로, 열교환기의 손상에 대비하기 위한 설비를 추가할 필요는 없으나, 열교환기가 이중으로 설치되므로 열교환기의 비용이 증가할 수 있다.

비상냉각수저장부(11)는 제2열교환기(140)보다 더 높은 위치에 설치된다.

상기 피동잔열제거계통과 피동격납부냉각계통은 비상냉각수저장부(11)를 공유할 수 있다.

제1열교환기(120)는 비상냉각수저장부(11)의 내부에 배치되고, 제2열교환기(140)는 격납부(10)의 내부에 배치되며, 비상냉각수저장부(11)의 냉각수의 일부는 제1열교환기(120)로 유입되어 증기발생기(13)의 증기를 냉각시키는데 사용되고, 비상냉각수저장부(11)의 냉각수의 다른 일부는 제2열교환기(140)로 유입되어 격납부(10)의 내부 증기를 냉각시키는데 사용된다.

제2열교환기(140)의 입구헤더는 주입배관에 의해 비상냉각수저장부(11)의 내부와 연통되게 연결된다. 이에 의해, 비상냉각수가 제2열교환기(140)의 내부로 유입되고 제2열교환기(140)로 유입되는 걱납부의 내부 증기와 열교환함에 따라 격납부(10)의 내부 증기를 냉각한다.

제2열교환기(140)의 출구헤더는 방출배관에 의해 비상냉각수저장부(11)의 내부와 연통되게 연결된다. 이에 의해, 제2열교환기(140)에서 비상냉각수가 격납부(10)의 내부증기로부터 열을 흡수하여 증발하고, 증발된 증기는 비상냉각수저장부(11)로 회수될 수 있다.

여기서, 비상냉각수의 공급은 중력에 의해 이루어지고, 증기의 회수는 밀도 차에 의해 이루어질 수 있다.

도 2a 내지 도 2c의 냉각장치(100) 및 개폐부(130)의 구성은 도 1a 내지 도 1c와 동일하거나 유사하므로, 명료한 설명을 위해 생략하기로 한다.

도 3a는 본 발명에 따른 가변열교환부(110)의 제1구현예를 보여주는 개념도이다.

도 3a에 도시된 가변열교환부(110)는 결합부(111) 및 확장부(112)로 구성된다. 결합부(111)는 비상냉각수저장부(11)의 상단부에 형성되는 연통홀(11a)과 연결된다. 확장부(112)는 상기 결합부(111)에서 상방향으로 연장되고, 내부에 밀폐된 공간을 형성한다.

상기 확장부(112)는 복수의 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)로 구성된다. 복수의 확대경사부(112a)는 상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치된다. 복수의 협소경사부(112b)는 상기 확대경사부(112a)와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되어 서로 인접한 두 확대경사부(112a)를 연결한다.

상기 확대경사부(112a) 및 협소경사부(112b)는 가변열교환부(110) 내부에 채워지는 유체의 온도에 따라 서로 상하방향으로 전개되거나 접히는 가변 구조로 이루어진다. 이에 의해, 가변열교환부(110)는 비상냉각수저장부(11)로부터 유입되는 증기의 열에 의해 팽창되거나 원래 크기 또는 위치로 복원되며 비상냉각수저장부(11)를 냉각할 수 있다.

상기 가변열교환부(110)는 도 3a에 도시된 바와 같이 비상냉각수저장부(11)의 상단부에 한 개 설치되거나, 도 1a에 도시된 바와 같이 비상냉각수저장부(11)의 상단부에 복수개로 설치될 수 있다.

도 3a에 도시된 가변열교환부(110) 및 비상냉각수저장부(11)는 도 1a와 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 가변열교환부(110)는 다양한 형태로 실시될 수 있다.

도 3b는 본 발명에 따른 가변열교환부(210)의 제2구현예를 보여주는 개념도이다.

도 3b에 도시된 가변열교환부(210)의 확장부(112)는 구 형상으로 이루어지고, 비상냉각수저장부(11)로부터 방사방향으로 확장되거나 원래 크기로 축소되는 가변 구조로 이루어진다. 이에 의해 가변열교환부(210)는 비상냉각수저장부(11)로부터 내부로 유입되는 증기의 열에 의해 팽창되거나 원래 크기 또는 위치로 복원되며 비상냉각수저장부(11)를 냉각할 수 있다.

도 3c는 본 발명에 따른 가변열교환부(310)의 제3구현예를 보여주는 개념도이다.

도 3c에 도시된 가변열교환부(310)의 확장부(312)는 복수의 확대경사부(312a), 복수의 협소경사부(312b) 및 복수의 열교환가지부(313)로 구성될 수 있다.

복수의 확대경사부(312a)는 상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치된다. 복수의 협소경사부(312b)는 상기 확대경사부(312a)와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성된다. 여기서, 확대경사부(312a) 및 협소경사부(312b)는 가변열교환부(310)의 중심부에 위치하고, 서로를 향해 경사지게 연결되어, 가변열교환부(310)가 유체의 압력에 의해 상하방향(또는 중력방향)으로 신장(체적 팽창) 또는 수축(체적 감소)되도록 하는 작용을 한다.

복수의 열교환가지부(313)는 상기 확대경사부(312a) 및 협소경사부(312b)의 단부에서 방사방향으로 연장되어 상기 확대경사부(112a) 및 협소경사부(312b)를 연결한다. 여기서 복수의 열교환가지부(313)는 내부의 증기와 외부의 냉각유체를 열교환시키는 열교환면적을 더욱 확장시키는 역할을 한다.

도 3c에 도시된 열교환가지부(313)는 단일의 가변열교환부(310)에 구비되는 것으로 도시하였지만, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 복수의 가변열교환부(110)에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 냉각장치(100)는 가변열교환부(110)를 지지하는 지지부(150)를 포함한다.

지지부(150)는 상기 비상냉각수저장부(11)의 상단부에서 상기 가변열교환부(110)의 팽창가능한 범위로 연장될 수 있고, 가변열교환부(110)의 팽창 및 수축상태를 유지할 수 있다.

지지부(150)는 크기 또는 위치의 변화가 없이 특정 위치에 고정되는 고정 지지부(150) 또는 특정 위치에서 일부가 이동하여 길이방향으로 가변되는 가변 지지부(150)로 구성될 수 있다.

또한, 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)는 사고 시 비상냉각수저장부(11)에서 발생하는 증기의 압력을 이용하여 팽창되거나, 유압 또는 탱크에 저장되어 있는 탱크의 압력을 이용하여 관련신호에 의해 자동으로 설치될 수 있다. 후자의 경우는 비상냉각수저장부(11)의 증기 압력이 가변열교환부(110)를 팽창시키기 위한 압력에 도달하지 못하더라도 외부의 압력, 즉 유압 또는 탱크의 압력을 이용하여 인위적으로 가변열교환부(110)의 체적을 넓힐 수 있다. 예를 들면, 가변열교환부(110)가 비상냉각수저장부(11)의 증기 압력에 의하지 않고도 비상냉각수저장부(11)의 내부 압력이 기설정된 압력에 도달하기만 하면 가변열교환부(110)를 원하는 크기로 체적을 팽창시킬 수 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 가변열교환부(110)를 지지하는 지지부(150)의 제1구현예를 보여주는 개념도이다.

도 4a에 도시된 지지부(150)는 고정 지지부(150)이거나 가변 지지부(150)일 수 있다.

고정 지지부(150)인 경우, 상기 지지부(150)는 서로 이격 배치되는 두 개의 고정지지대와, 고정지지대의 상단부를 연결하는 수평연결대(153)와, 수평연결대(153)에서 하방향으로 연장되어 각 가변열교환부(110)의 상단부와 연결되는 수직연결대(154)로 구성될 수 있다.

복수의 고정지지대는 상기 비상냉각수저장부(11)의 상단부에서 상기 가변열교환부(110)의 최대 팽창 길이까지 돌출되며 나란하게 배치된다. 수평연결대(153)의 일단부는 한쪽 고정지지대의 상단부와 연결되고, 수평연결대(153)의 타단부는 다른 쪽 고정지지대의 상단부와 연결된다. 수직연결대(154)의 일단부는 상기 수평연결대(153)의 중간부분과 연결되고, 수직연결대(154)의 타단부는 가변열교환부(110)의 확장부(112)의 상단부와 연결된다.

수직연결대(154) 및 수평연결대(153)는 가변열교환부(110)를 지지할 수 있는 강도를 가지고, 구부려지거나 접힐 수 있는 연결줄 또는 연결끈으로 대체될 수 있다.

다만, 고정지지대의 경우에도 고정지지대가 상부지지대(152) 및 하부지지대(151)로 구성되고, 상부지지대(152)가 하부지지대(151)의 내부에 하방향으로 삽입되거나 상방향으로 인출가능하게 결합될 수 있다.

도 4b는 본 발명에 따른 동력부(260)를 이용한 지지부(250)의 제2구현예를 보여주는 개념도이다.

지지부(250)의 제2구현예로 가변 지지부(250)인 경우, 상기 지지부(250)는 서로 이격 배치되는 베이스지지대(251)와, 상기 베이스지지대(251)에서 상하방향으로 이동가능하게 장착되는 가동지지대(252)와, 상기 상부지지대(252)의 상단부를 연결하는 수평연결대(253)와, 상기 수평연결대(253)의 중간부분과 상기 가변열교환부(110)의 상단부를 연결하는 수직연결대(254)를 포함하여 구성된다. 베이스지지대(251)는 상기 비상냉각수저장부(11)의 상단부에서 상방향으로 돌출 형성된다.

상기 가변열교환부(110)는 사고 시 비상냉각수저장부(11) 외부의 유압, 수압 및 가스압력 등을 이용하여 팽창될 수 있다.

상기 가변열교환부(110)는 동력부(260)에 의해 팽창될 수 있다.

동력부(260)는 유압, 수압 및 가스압력을 탱크 내부에 채우고, 탱크 내부의 압력을 가동지지대(252)에 공급하여 상기 가동지지대(252)를 가변열교환부(110)의 팽창방향으로 이동시킬 수 있다. 동력부(260)의 압력은 베이스지지대(251)의 내부를 통해 가동지지대(252)의 하단부에 가해질 수 있다.

상기 가동지지대(252)는 동력부(260)의 동력에 의해 지지될 수 있다.

도 4c는 본 발명에 따른 부력부(360)를 이용하는 지지부(350)의 제3구현예를 보여주는 개념도이다.

상기 가변열교환부(110)는 부력부(360)에 의해 팽창될 수 있다.

부력부(360)는 공기보다 비중이 가벼운 가스를 내부에 채워 부력을 형성한다. 부력부(360)는 구(救) 형상으로 이루어지고 풍선 등과 같은 가변 재료로 이루어져, 방사방향으로 팽창되거나 원래의 크기로 복원될 수 있다.

부력부(360)는 가스공급부(361)로부터 공기보다 비중이 낮은 가스를 공급받을 수 있다.

가스공급부(361)는 탱크 내부에 헬륨 가스 등을 충전하고, 사고 시 부력부(360)에 선택적으로 가스를 공급할 수 있다.

지지부(150)는 부력부(360)에 의해 지지될 수 있다.

이외에도 지지부(150) 및 가변열교환부(110)는 수동 조립에 의해 형성될 수 있다.

예를 들면 원전의 정상 운전 시 지지부(150) 및 가변열교환부(110)가 설치되지 않고 사고 시 수동으로 지지부(150) 및 가변열교환부(110)를 조립할 수 있다.

상기 지지부(150) 및 가변열교환부(110)를 사고 시 수동으로 조립하는 경우에 사고 발생 후 72시간 이후에 작동하도록 구성할 수 있다.

또한, 지지부(150)에 굴뚝, 냉각탑 또는 덕트가 추가로 설치될 수 있다. 덕트 또는 냉각탑 또는 굴뚝은 격납부(10)의 외부 환경에 존재하는 외부 공기를 가변열교환부(110) 주변으로 원활하게 소통되도록 하기 위해 구비된다.

냉각탑 또는 덕트는 굴뚝효과에 의해 통풍 유량을 증가시키도록 가변열교환부(110)를 둘러싼다. 굴뚝 효과란 굴뚝 내부의 온도가 외부의 온도보다 높아 굴뚝 내부의 공기 밀도가 낮을 때 굴뚝 내의 공기가 부력을 받아 빠르게 상승하는 효과를 말한다. 상승 속도는 굴뚝 높이에 비례하여 커지며, 굴뚝 높이가 높으면 높을 수록 공기의 상승 속도가 빨라진다.

도 5a는 본 발명에 따른 보호부(170) 내부에 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)가 수용된 상태를 보여주는 개념도이고, 도 5b는 도 5a의 보호부(170)의 덮개부(172)가 개방된 상태를 보여주는 개념도이다.

도 5a에 도시된 보호부(170)는 상기 비상냉각수저장부(11)의 외부에 배치되고, 가변열교환부(110)를 외부의 충격으로부터 보호한다.

보호부(170)는 가변열교환부(110)를 수용하는 수용부(171)와, 수용부(171)의 상바에 설치되는 덮개부(172)로 구성될 수 있다.

수용부(171)는 가변열교환부(110) 및 지지부(150)를 감싸며 수용하도록 내부에 수용공간을 가진다. 원전의 정상 운전 시에는 작은 체적의 가변열교환부(110) 및 지지부(150)가 수용부(171)의 내부에 구비된다.

도 5b에 도시된 가변열교환부(110)는 사고 시 가변열교환부(110)의 일부가 수용부(171)의 외부로 팽창한다. 이를 위해, 가변열교환부(110)가 팽창가능하도록 수용부(171)의 상부면에 개구부가 외부와 연통가능하게 형성된다.

상기 개구부는 덮개부(172)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다. 덮개부(172)는 수용부(171)의 상부에서 좌우 측방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다. 예를 들어, 덮개부(172)의 저면에 가이드돌기가 형성되고, 수용부(171)의 상부면에 가이드돌기와 맞물리도록 가이드레일이 형성되어, 덮개부(172)가 가이드레일을 따라 좌우 측방향으로 이동할 수 있다. 또한, 가이드돌기의 측면에 피니언이 설치되고, 가이드레일의 측면에 랙기어가 피니언과 맞물리게 형성되어, 피니언이 회전함에 따라 덮개부(172)를 이동시킬 수 있다.

또한, 피니언은 모터 등과 연결되어, 모터가 가동하여 피니언에 동력을 전달할 수 있다.

보호부(170)는 강화콘크리트 또는 금속 구조물 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 보호부(170)는 사고 시 관련신호에 의해 개방되거나, 운전원에 의해 수동으로 개방될 수 있게 구성할 수 있다.

이에 의해, 보호부(170)는 원전의 정상 운전 중에 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)를 수용하여 외부 충격, 예를 들어 항공기의 충돌 등으로부터 상기 냉각장치(100)의 보호가 용이하다.

도 6a는 본 발명에 따른 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)를 구비하는 원전의 정상 운전 시 모습을 보여주는 개념도이고, 도 6b는 도 6a의 원전의 사고 시 모습을 보여주는 개념도이다.

도 6a에 도시된 격납부(10) 내부의 수직중심선 상에 일체형 원자로가 구비되어 있다. 상기 수직중심선을 기준으로 오른쪽(B)은 피동잔열제거계통만을 포함하는 원전의 다른 구현예를 보여주고, 그 왼쪽(A)은 피동잔열제거계통과 피동격납부(10)계통을 포함하는 원전의 일 구현예를 보여준다.

도 6a에 도시된 원전은 정상 운전 시 계통의 배열을 보여준다.

도 6a의 오른쪽(B)에 도시된 원전은 비상냉각수저장부(11)의 내부에 제1열교환기(120)를 구비하여, 피동잔열제거계통의 열을 제거한다.

도 6a의 왼쪽(B)에 도시된 원전은 비상냉각수저장부(11) 내부에 제1열교환기(120)를 구비하여 피동잔열제거계통의 열을 제거하고, 격납부(10) 내부에 제2열교환기(140)를 구비하여 피동격납부냉각계통의 열을 제거한다.

도 6a에 도시된 원자로냉각재계통(1)의 내부에 증기발생기(13)가 설치되고, 증기발생기(13)는 일차계통과 이차계통의 경계를 이루며, 정상 운전 시 주급수관(14)을 통해 물을 제공받고 원자로냉각재계통(1)을 순환하는 냉각수로부터 열을 전달받아 증기를 생성한다. 또한, 증기발생기(13)는 생성된 증기를 주증기관(15)을 통해 이차계통으로 제공하며, 터빈 등을 이용하여 에너지를 생산한다.

증기발생기(13)는 사고 시 주증기관(15)에서 제1열교환기(120)로 연장되는 증기배관(121)을 통해 증기발생기(13)에서 생성된 증기를 제1열교환기(120)로 제공할 수 있고, 제1열교환기(120)에서 주급수관(14)으로 연장되는 급수배관(122)을 통해 제1열교환기(120)로부터 응축수를 회수할 수 있다.

또한, 격납부(10) 내부에 제2열교환기(140)가 배치되고, 제2열교환기(140)는 비상냉각수저장부(11)보다 낮고 증기발생기(13)보다 높은 곳에 위치한다. 또한, 제2열교환기(140)의 하부에 응축수 회수부(141)를 구비하여, 사고 시 제2열교환기(140)에서 발생된 응축수가 응축수 회수부(141)로 회수될 수 있다.

도 6b에 도시된 원전은 사고 시, 예를 들면 냉각재상실사고 또는 주증기관(15)파단사고 또는 주급수관(14)파단사고 등의 격납부(10) 내부 압력을 상승시키는 사고가 발생하면 격납부(10)의 외부로 연장되는 주급수관(14) 및 주증기관(15)에 각각 설치되는 격리밸브(14a,15a)가 폐쇄된다. 이에 의해, 격납부(10)를 격리하여 방사성 물질의 누출을 차단할 수 있다.

또한, 격납부(10) 내부의 압력이 상승하는 사고가 발생하여 격납부(10) 내부의 온도 또는 압력이 상승하면 관련신호의 발생에 따라 안전계통의 밸브가 개방되어 안전계통이 작동한다. 예를 들어 피동격납부냉각계통, 피동잔열제거계통 및 피동안전주입계통(180)이 작동한다. 피동격납부냉각계통은 자연순환에 의해 격납부(10) 내부의 대기를 순환시켜 증기를 응축시키고 공기를 냉각시켜 격납부(10) 내부의 압력상승을 억제한다. 또한, 피동잔열제거계통은 자연순환에 의해 이차계통을 순환시켜 원자로냉각재계통(1)을 냉각한다. 한편, 피동안전주입계통(180)은 원자로냉각재계통(1)에 냉각수를 보충하여 노심(12)이 수위 밖으로 노출되지 않도록 한다. 도 6b에 도시된 원전은 피동잔열제거계통과 피동격납부냉각계통이 동시에 작동하는 모습을 보여준다.

피동잔열제거계통은 냉각재상실사고에도 작동하여, 원자로 노심(12)으로부터 전달되는 열을 제거한다. 격납부(10) 내부의 압력이 상승하지 않는 사고의 경우에는 피동격납부냉각계통은 작동하지 않는다.

피동잔열제거계통의 열은 제1열교환기(120)를 통해 비상냉각수저장부(11)로 전달되고, 피동격납부냉각계통의 열은 제2열교환기(140)를 통해 비상냉각수저장부(11)로 전달된다.

전달된 열로 인해 비상냉각수저장부(11)의 온도가 점차 상승한다. 비상냉각수저장부(11)의 온도가 상승해 포화점을 넘어서면 증기가 발생하고, 비상냉각수저장부(11) 내부의 압력이 상승한다. 압력 상승에 따라 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)의 체적이 팽창하고(가변열교환부(110)를 수동으로 설치하는 경우는 제외), 개폐부(130)(정상 운전 중에 닫혀 있는 경우)가 개방된다. 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)가 작동하면서 자연순환 유동이 형성되고, 일부의 증기는 가변열교환부(110)에서 응축되어 회수되고, 가변열교환부(110)의 외부로도 공기의 흐름이 형성된다.

또한, 일부의 증기는 개폐부(130)를 통해 증기가 방출된다. 증기방출에 의해 비상냉각수저장부(11)의 수위가 감소한다. 이때, 가변열교환부(110)가 비상냉각수저장부(11)의 압력 상승으로 팽창함에 따라 일부의 증기가 응축하여 비상냉각수저장부(11)로 회수됨에 따라 비상냉각수저장부(11)의 수위 감소 속도는 늦춰진다.

만약, 냉각장치(100)가 수동으로 설치되는 경우 냉각장치(100)가 작동되지 않는다. 다만 사고 발생 후 72시간 이후에 설치되는 것으로 가정한다. 또한 72시간 이전에 미리 냉각장치(100)를 설치할 수 있다.

사고 발생 후 시간이 지나면서 원자로의 잔열이 감소하고, 피동잔열제거계통과 피동격납부냉각계통으로부터 전달되는 열이 감소하고, 비상냉각수저장부(11)의 증기 발생량도 감소한다.

증기 발생량이 냉각장치(100)의 가변열교환부(110)의 용량이하로 감소하면, 비상냉각수저장부(11) 내부의 압력이 감소해 개폐부(130)가 닫힌다. 개폐부(130)가 닫히면, 외부로의 증기 방출이 멈추고, 비상냉각수저장부(11)에서 발생하는 증기는 가변열교환부(110)에서 응축되어 대부분 회수된다. 이에 의해 비상냉각수저장부(11)의 수위가 지속적으로 유지되어, 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열을 외부환경으로 방출하여 제거할 수 있다.

이러한 구성에 따른 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)에 의하면 비상냉각수저장부(11)의 수위가 재충수 없이도 유지된다. 비상냉각수저장부(11)의 성능이 유지되므로 피동잔열제거계통과 피동격납부냉각계통의 성능이 장기간 유지될 수 있고, 원전을 장기간 안전한 상태로 유지할 수 있다. 또한 원전의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)는 구성 옵션에 따라 운전원 조치나 전윈이 필요하지 않는 피동형 설비로서 구현가능하고, 72시간 이후에 작동하도록 설계하는 경우 수동 설치(조립식)할 수도 있다. 이러한 구성으로 사고 시 원전의 안전설비를 보조하는 수단을 갖춤으로써 설비비용을 최소화하면서도 원전의 전반적인 안전성 향상에 크게 기여할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)의 열 흐름을 보여주는 개념도이다.

도 7을 참조하면, 사고 발생 후 사고를 인지할 때까지 안전계통의 작동이 지연될 수 있다. 피동격납부(10)로부터 비상냉각수저장부(11)로 열이 전달될 때가지는 격납부(10) 내부의 열 확산-구조물 열흡수 등으로 다소 시간이 지연된다.

사고 초반 시 피동잔열제거계통 및/또는 피동잔열제거계통으로부터 전달되는 열에 의해 비상냉각수저장부(11)의 냉각수 온도가 상승한다. 온도 상승에 의해 수위가 올라갈 수 있으며, 일부 누설되는 경우, 예를 들면 개폐부(130)가 개방되어 있고 습도가 높아져 외부로 빠져나가는 경우(이 경우는 무시할 수 있는 수준임)를 제외하면 전체 물량은 보전된다. 증기가 발생하지 않아 가변열교환부(110)는 작동하지 않는다. 가변열교환부(110)가 설치된 경우(예, 가변열교환부(110)가 수동으로 설치된 경우 포함)에 습분은 응축에 의해 일부 회수될 수 있다.

사고 초반 시 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열이 증가하면서 가변열교환부(110)의 용량을 초과하는 경우(전달열>열교환부 용량)에 냉각수의 비등점을 넘어서면, 비상냉각수가 증발하고 개폐부(130)를 통해 증기가 방출되면서 수위가 감소한다. 냉각장치(100)가 함께 작동하는 경우에는 일부 증기가 응축수로 회수되어 수위 감소를 지연시킨다.

사고 초반 시 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열이 감소하면서 가변열교환부(110)의 용량 이하로 감소하면 개폐부(130)가 닫힌 후 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열에 의해 비상냉각수저장부(11)에서 증발되는 증기는 가변열교환부(110)의 내부로 유입되어 자연순환에 의해 응축되고, 응축된 응축수는 다시 비상냉각수저장부(11) 내부로 회수된다. 이에 따라 비상냉각수저장부(11)의 수위는 지속적으로 유지되는 것이다. 또한 비상냉각수저장부(11)로부터 전달받은 열은 가변열교환부(110)를 통해 지속적으로 외부환경으로 방출된다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)로 비교적 큰 용량이 요구되고, 상기 냉각장치(100)가 상시 설치되는 구조로 구비되는 경우에 외부충격으므로부터 보호하기 위한 설비가 함께 마련되어야 하므로, 관련 설비비용이 증가할 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 가변열교환부(110)를 채용하면 부대비용의 증가를 최소화할 수 있다.

둘째, 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)는 비안전등급, 즉 원자로의 안전성을 보조하는 등급으로 설계될 수 있으며, 기능 손상 시 외부 수단에 의한 냉각수 공급이 가능하므로, 가변 구조의 열교환부를 채용하여 설비를 간소화할 수 있다.

셋째, 냉각장치(100)의 설치 시 비상냉각수저장부(11)를 재충수하지 않아도 비상냉각수저장부(11)의 냉각성능(피동잔열제거계통 및/또는 피동격납부냉각계통의 기능)을 장기간 또는 반영구적으로 유지할 수 있으므로, 장기간 원자로를 안전하게 유지할 수 있어 원전의 안전성을 크게 향상시키게 되는 것이다.

넷째, 비상냉각수저장부(11)의 냉각장치(100)는 격납부(10) 외부에 구비되므로, 유지보수 작업이 용이한 장점이 있다.

다섯째, 사고 초기에 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열량이 많은 상황에서는 비상냉각수저장부(11)에 냉각수의 온도상승에 의해 전달되는 열을 흡수하고, 이후 증기방출에 의해 전달되는 열을 외부로 방출하며, 사고 중반에 비상냉각수저장부(11)로 전달되는 열량이 일정 수준 이하로 감소하는 경우에 소요되는 열교환부의 용량을 더욱 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명된 원전안전계통 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.

1 : 원자로냉각재계통
10 : 격납부
11 : 비상냉각수저장부
11a : 연통홀
12 : 노심
13 : 증기발생기
14 : 주급수관
15 : 주증기관
14a,15a : 격리밸브
100,200,300 : 냉각장치
110,210,310 : 가변열교환부
111,311 : 결합부
112,312 : 확장부
112a,312a : 확대경사부
112b,312b : 협소경사부
313 : 열교환가지부
120 : 제1열교환기
121 : 증기배관
122 : 급수배관
123 : 개폐밸브
124 : 체크밸브
130 : 개폐부
140 : 제2열교환기
141 : 응축수 회수부
150,250,350 : 지지부
151 : 하부지지대
152 : 상부지지대
251,351 : 베이스지지대
252,352 : 가동지지대
153,253,353 : 수평연결대
154,254,354 : 수직연결대
260 : 동력부
360 : 부력부
361 : 가스공급부
170 : 보호부
171 : 수용부
172 : 덮개부
180 : 피동안전주입계통

Claims

비상냉각수저장부; 및
상기 비상냉각수저장부와 연통되고 외부 대기와 접촉가능하게 배치되는 가변열교환부를 구비하고, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 상기 가변열교환부 내부로 유입되는 증기의 열에 의해 상기 가변열교환부의 체적을 팽창시켜 상기 증기와 외부 대기의 열교환으로 상기 증기를 응축시키며, 응축된 응축수를 다시 상기 비상냉각수저장부로 전달하는 냉각장치;
를 포함하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 가변열교환부는,
상기 비상냉각수저장부의 상단부에 형성되는 연통홀과 연결되는 결합부; 및
상기 결합부에서 상방향으로 연장되고, 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제2항에 있어서,
상기 확장부는,
상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 확대경사부; 및
상기 확대경사부와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되어 서로 인접한 두 확대경사부를 연결하는 복수의 협소경사부로 구성되고,
상기 확대경사부 및 협소경사부는 가변열교환부에 채워지는 내부 유체의 온도에 따라 서로 상하방향으로 전개되거나 접히는 가변 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제2항에 있어서,
상기 확장부는 구 형상으로 이루어지고, 방사방향으로 확장되거나 원래 크기로 축소되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제2항에 있어서,
상기 확장부는,
상방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되고, 상하방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 확대경사부;
상기 확대경사부와 서로 번갈아가면서 상하방향으로 중첩되게 배치되고, 상방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되는 복수의 협소경사부; 및
상기 확대경사부 및 축소경사부의 단부에서 방사방향으로 연장되어 상기 확대경사부 및 축소경사부를 연결함에 따라 열교환 면적을 더 확장시키는 열교환 가지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 가변열교환부는 비상냉각수저장부의 상단부에 복수 개로 서로 나란하게 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 가변열교환부는 금속, 플라스틱, 고무 및 섬유 중 적어도 하나의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 가변열교환부를 둘러싸고, 상기 가변열교환부로 냉각유체를 순환시키기 위한 외부대기 순환유로를 형성하는 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 비상냉각수저장부에 형성되어, 상기 비상냉각수저장부에서 발생하는 증기를 방출시키는 증기방출관; 및
상기 증기방출관을 개폐하는 개폐부를 더 포함하고,
상기 비상냉각수저장부는 내부 압력에 따라 개폐부에 의해 선택적으로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제9항에 있어서,
상기 개폐부는, 비상냉각수저장부의 내부압력이 기설정된 압력보다 크거나 같은 경우에 개방되어 상기 증기를 방출시키고, 상기 비상냉각수저장부의 내부압력이 기설정된 압력보다 작은 경우에 폐쇄되어 상기 증기를 차단하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제10항에 있어서,
상기 개폐부는 체크밸브, 플랩밸브 및 동력구동밸브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제2항에 있어서,
상기 비상냉각수저장부의 외부에서 상기 가변열교환부의 팽창가능한 범위로 연장되고, 상기 가변열교환부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제12항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 비상냉각수저장부의 상단부에서 상기 가변열교환부의 최대 팽창 길이까지 돌출되며 나란하게 배치되는 복수의 고정지지대;
상기 고정지지대의 상단부를 연결하는 수평연결대; 및
상기 수평연결대의 중간부분과 상기 확장부의 상단부를 연결하는 수직연결대를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제12항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 비상냉각수저장부의 상단부에서 상방향으로 돌출 형성되는 베이스지지대;
상기 베이스지지대에서 상하방향으로 이동가능하게 장착되는 가동지지대;
상기 가동지지대의 상단부를 연결하는 수평연결대; 및
상기 수평연결대의 중간부분과 상기 확장부의 상단부를 연결하는 수직연결대를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제14항에 있어서,
사고 시 상기 가동지지대를 가변열교환부의 팽창방향으로 이동시키는 동력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제15항에 있어서,
상기 동력부는 유압 또는 탱크에 채워진 가스의 압력을 이용하여 상기 가동지지대를 이동시키는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제14항에 있어서,
공기보다 비중이 낮은 가스를 공급하는 가스공급부;
사고 시 상기 가스공급부로부터 공급되는 가스를 내부에 충전하고, 상기 가스의 부력을 이용하여 상기 가동지지대를 상승시키는 부력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 가변열교환부는 사고 발생 후 수동으로 조립되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제1항에 있어서,
상기 비상냉각수저장부의 외부에 배치되고, 상기 가변열교환부를 외부의 충격으로부터 보호하는 보호부를 더 포함하고,
상기 보호부는,
일측면에 외부와 연통가능하게 형성되는 개구부를 구비하고, 상기 가변열교환부를 수용하는 수용부; 및
상기 개구부를 선택적으로 개폐하도록 이동가능하게 설치되는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
제19항에 있어서,
상기 덮개부는,
상기 수용부의 상단부에 좌우 측방향으로 슬라이드 가능하게 설치되고, 상기 가변열교환부의 팽창 시 개방되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.
사고 시 증기발생기로부터 증기를 제공받아 상기 증기의 열을 응축시키며 응축수를 상기 증기발생기로 순환시키는 제1열교환기를 구비하여, 원자로냉각재계통의 열을 제거하는 피동잔열제거계통;
상기 제1열교환기를 비상냉각수로 냉각하는 비상냉각수저장부; 및
상기 비상냉각수저장부와 연통되고 외부 대기와 접촉가능하게 배치되는 가변열교환부를 구비하고, 사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 유입되는 증기의 열을 전달받아 상기 가변열교환부의 체적을 팽창시킴에 따라 상기 증기와 외부 대기의 열교환 면적을 증대시키는 냉각장치;
를 포함하는 원전.
제21항에 있어서,
사고 시 상기 비상냉각수저장부로부터 제공받은 비상냉각수와 격납부 내부의 대기를 열교환시키며 상기 열교환에 의해 발생된 증기를 상기 비상냉각수저장부로 순환시키는 제2열교환기를 구비하여, 상기 격납부 내부의 대기의 열을 제거하는 피동격납부냉각계통을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.