KR101716441B1

KR101716441B1 - 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통

Info

Publication number: KR101716441B1
Application number: KR1020150143504A
Authority: KR
Inventors: 하희운; 천종; 김한곤
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-03-14

Abstract

본 발명은 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통에 관한 것으로, 증기발생기의 증기를 응축시켜 원자로에 공급하는 응축기와; 상기 응축기를 수용하며, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 수용하는 냉각수 탱크를 포함하며, 상기 냉각수 탱크에는 상부 외부에서 공급되는 냉각수를 내부로 공급하는 외부 냉각수 공급수단이 형성되어 있으며, 상기 외부 냉각수 공급수단은 평상시에는 닫힌 상태에서 상부 외부에서 냉각수가 공급되면 상기 냉각수 탱크 내부로의 유로를 형성하는 외부 냉각수 공급수단이 구비되어 있다.

Description

외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통{Passive auxiliary feed water system having external coolant-feed means}

본 발명은 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수장치에 관한 것이다.

원자력발전소는 연료의 핵분열에 의해 생성된 열에너지를 이용하여 증기발생기를 통과하는 물에 열을 전달하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기에 의해 터빈과 발전기를 가동시켜 전기에너지를 얻는 설비이다.

원자력발전소는 핵연료를 보유하고 있는 원자로 노심과, 원자로에서 발생한 열에너지를 이차측으로 전달하는 원자로 냉각재 계통을 설계기준 범위 내에서 안전하게 운전되도록 함으로써 원자력발전소의 안전상태를 유지하고, 방사능 물질의 확산을 방지하기 위한 설비가 구비되어야 한다.

이를 달성하기 위하여 원자력발전소는 사고 발생시 발전소를 안전하게 정지시킬 수 있도록 공학적 안전설비 계통을 갖추고 있다. 공학적 안전설비 계통은 격납용기계통(Containment System), 비상노심냉각계통(Emergency Core Cooling System), 피동보조급수계통(Passive Auxiliary Feedwater System)등을 포함한다.

이중 피동보고급수계통은 펌프와 같은 별도의 능동수단을 구비하지 않고 자연 대류방식에 의해 원자로를 냉각시킨다.

피동보조급수계통의 냉각수가 증발하면 효과적인 냉각이 이루어지지 않는데, 외부에서 냉각수를 공급하기 어려운 문제가 있다.

한국 공개 제2014-0047449호(2014년 4월 22일 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 외부에서 냉각수를 공급할 수 있는 피동보조급수계통을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통에 있어서, 증기발생기의 증기를 응축시켜 원자로에 공급하는 응축기와; 상기 응축기를 수용하며, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 수용하는 냉각수 탱크를 포함하며, 상기 냉각수 탱크에는 상부 외부에서 공급되는 냉각수를 내부로 공급하는 외부 냉각수 공급수단이 형성되어 있으며, 상기 외부 냉각수 공급수단은 평상시에는 닫힌 상태에서 상부 외부에서 냉각수가 공급되면 상기 냉각수 탱크 내부로의 유로를 형성하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 것에 의해 달성된다.

상기 외부 냉각수 공급수단은 외부에서 공급되는 냉각수가 일정 압력이상으로 가해지는 경우 유로를 형성할 수 있다.

상기 외부 냉각수 공급수단은 외부 냉각수에 의해 하부 방향으로 이동하며, 하부 방향 이동에 의해 적어도 일부가 변형되어 유로를 형성하는 덮개부를 포함할 수 있다.

상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부가 하부 방향으로 이동할 경우, 접촉에 의해 상기 덮개부를 변형시키는 덮개변형부를 더 포함할 수 있다.

상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부를 평상시 위치로 이동시키는 덮개 위치 유지부를 더 포함하며, 상기 덮개부는 변형 후 상기 덮개위치 유지부에 의해 평상시 위치로 이동될 수 있다.

상기 덮개 위치유지부는 스프링을 포함할 수 있다.

상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개변형부를 지지하며 자체 유로가 형성되어 있는 지지판을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수 탱크는 상기 외부 냉각수 공급수단을 둘러싸며 상기 외부 냉각수 공급수단보다 상부로 돌출된 돌출부를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수 탱크에는 상기 돌출부 내부에 위치하는 배수배관이 형성되어 있을 수 있다.

상기 본 발명의 목적은 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통에 있어서, 증기발생기의 증기를 응축시켜 원자로에 공급하는 응축기와; 상기 응축기를 수용하며, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 수용하는 냉각수 수용 공간이 형성되어 있는 냉각수 탱크를 포함하며, 상기 냉각수 탱크는 상부 외부에서 공급되는 냉각수를 상기 냉각수 수용 공간으로 공급하는 외부 냉각수 공급수단을 포함하며, 상기 외부 냉각수 공급수단은 헬기로부터 낙하되는 외부 냉각수의 힘에 의해 변형되어 외부와 상기 냉각수 수용공간 사이에 유로를 형성하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면 외부에서 냉각수를 공급할 수 있는 피동보조급수계통가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피동보조급수계통의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 탱크의 단면을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 냉각수 공급수단을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 탱크를 상부에서 바라본 것을 나타낸 것이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 냉각수 공급수단의 작동을 나타낸 것이다.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피동보조급수계통의 구성도이다.

피동 이차측 응축계통은, 원자로의 열에 의해 증기를 발생시키는 증기발생기(10), 증기발생기(10)의 열을 터빈 측으로 공급하는 주증기관(11), 터빈을 거친 증기가 냉각수와의 열교환에 의해 응축된 물이 증기발생기(10)로 회수되는 주급수관(12), 원자로 운전 중단 시 터빈 측으로의 증기 공급을 차단하고 주증기관(11)으로부터 분기되는 증기공급관(13)을 통하여 유입되는 증기를 냉각수 탱크(30) 내부에 담긴 응축기(20)에서의 열교환에 의해 물로 응축시킨 후, 응축기(20)의 출구에 연결된 응축수회수관(14)을 통해 응축된 물을 주급수관(12)으로 합류시키도록 구성되어 있고, 응축수회수관(14)에는 응축된 물의 역류방지를 위한 역류방지부(40)를 포함한다.

이와 같은 피동 이차측 응축계통에 의하면, 펌프와 같은 별도의 능동수단을 구비하지 않고 자연 대류방식에 의해 증기발생기(10)에서 발생된 증기를 응축기(20)에서 응축시킨 후 증기발생기(10)로 환수시켜 원자로를 냉각시킴으로써 원자력발전소의 사고 시에 원자로의 과열을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 냉각수 탱크(30)의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 탱크의 단면을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 냉각수 공급수단을 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 탱크를 상부에서 바라본 것을 나타낸 것이다.

냉각수 탱크(30) 단면도인 도 2를 참고하면, 대체로 육면체 형상인 냉각수 탱크 본체(310) 내부에 냉각수가 수용되어 있다. 냉각수가 수용될 수 있는 냉각수 탱크 본체(310) 내의 공간이 냉각수 수용 공간이 된다.

냉각수 내에 피동보조급수계통의 응축기(20)가 위치해 있다. 냉각수 탱크(30) 상부에는 외부 냉각수 공급수단(330)과 돌출부(320)가 마련되어 있다. 본 명세서에서의 '상부'란 냉각수 탱크(30)가 설치된 경우 하늘을 바라보는 방향을 말한다.

돌출부(320)는 외부 냉각수 공급수단(330)을 둘러싸고 있으며, 상부 외부에서 공급된 냉각수가 냉각수 탱크(30) 측면으로 흘러내리지 않고 외부 냉각수 공급수단(330) 상부로 모이게 하는 역할을 한다. 돌출부(320)는 냉각수 탱크 본체(310)와 일체로 형성되거나 별도로 형성될 수 있다.

외부 냉각수 공급수단(330)은 발전소 정상가동시 냉각수탱크 내부로 유입되는 외부물질을 막는 일정한 크기를 갖는 덮개부(332)와 이를 떠받치고 있는 스프링(334)을 포함하며 그 아래로는 덮개부(332)를 타격하여 구멍을 만들 수 있는 펀칭 핀(333)과 이를 지지하는 지지격자(331)가 위치한다.

냉각수 탱크 본체(310)의 상면에는 발전소 정상가동시 비나 눈이 탱크 상부에 쌓이는 것을 방지하기 위한 일정한 개수의 배수배관(311)이 존재한다.

실시예에서는 덮개부(332)를 변형시켜 유로를 형성하는 덮개 변형부로 펀칭 핀(333)을 예시하였으나, 덮개 변형부는 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 덮개 변형부는 하부로 이동한 덮개부(332)에 일정한 물리화학적 작용을 하여 덮개부(332)에 하부 방향으로의 유로를 형성할 수 있는 구성이라면 채용가능하다. 한편, 덮개부(332)는 평소에는 덮개의 역할을 수행하면서도, 비상시에는 덮개 변형부와의 작용에 의해 유로가 형성될 수 있는(예를 들어, 구멍 형성 등) 구조 및 재질로 마련되어야 한다.

실시예에서는 덮개부(332)의 위치를 유지시키는 덮개위치 유지부로 스프링(334)을 예시하였으나, 덮개위치 유지부는 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 덮개위치 유지부는 탄성을 가지는 다양한 구성을 채용할 수 있다. 한편 덮개위치 유지부 역시 외부의 힘이 없어도 작동가능한 구성이 채용되는 것이 바람직하다.

또한, 평상시에는 덮개부(332)가 실질적으로 하강하지 않고, 일정 수준 이상의 압력(힘)이 가해지는 경우에만 덮개부(332)가 하강하도록 덮개부(332)와 스프링(334)을 설계하여야 한다.

실시예에서 스프링(334)은 본체 돌출부(310a)에 의해 지지되어 있다.

또한 덮개위치 유지부를 지지하며 유로가 형성되어 있는 지지판으로 지지격자(331)를 예시하였으나, 지지판은 다양하게 변형될 수 있다. 또한 지지판에서의 유로는 다양한 모양으로 마련될 수 있다.

이하 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 외부 냉각수 공급수단의 작동을 설명한다.

보유 냉각수가 고갈되고 소방차 등의 육상운송수단이 발전소에 접근 불가한 상황에서 헬기(소방헬기 등)가 냉각수를 냉각수 탱크(30) 상부에 위치한 덮개(332) 상에 뿌리게 된다.

하강되는 냉각수의 힘(압력, 충격력)에 의해 평소에는 닫혀 있던 덮개부(332)가 아래 방향으로 이동하게 된다. 덮개부(332)의 아래 방향 이동에 의해 스프링(334)이 압축된다.

하강된 덮개부(332)는 펀칭핀(313)과 접촉하게 되고, 이에 의해 덮개부(332)는 부분적으로 손상(파괴)되어 펀칭핀(313)의 배열 패턴에 대응하는 유로(335)가 형성된다. 이후, 하강되는 냉각수의 힘이 자중만이 존재하게 되면 스프링(314)의 복원력에 의해 덮개부(332)는 원래 위치로 상승하게 된다.

덮개부(332)에 새롭게 형성된 유로(335)와 지지판(331)에 형성되어 있던 유로를 통해 외부 냉각수는 냉각수 수용 공간으로 공급되어, 비상시에 냉각수 보충이 가능해진다.

본 발명에 의한 피동보조급수계통은 지상운송수단에 의한 추가 냉각수 공급의 제한 사항을 제거하기 위하여 헬기에 의한 냉각수 공급이 가능하도록 냉각수 탱크 상부에 별도의 장치를 구비하였으며, 본 장치를 통해 지속적으로 공중에서 냉각수 공급이 가능하도록 한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물 들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통에 있어서,
증기발생기의 증기를 응축시켜 원자로에 공급하는 응축기와;
상기 응축기를 수용하며, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 수용하는 냉각수 탱크를 포함하며,
상기 냉각수 탱크에는 상부 외부에서 공급되는 냉각수를 내부로 공급하는 외부 냉각수 공급수단이 형성되어 있으며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 평상시에는 닫힌 상태에서 상부 외부에서 냉각수가 공급되면 상기 냉각수 탱크 내부로의 유로를 형성하며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 외부 냉각수에 의해 하부 방향으로 이동하며, 하부 방향 이동에 의해 적어도 일부가 변형되어 유로를 형성하는 덮개부를 포함하며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부가 하부 방향으로 이동할 경우, 접촉에 의해 상기 덮개부를 변형시키는 덮개 변형부를 더 포함하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제1항에 있어서,
상기 외부 냉각수 공급수단은 외부에서 공급되는 냉각수가 일정 압력이상으로 가해지는 경우 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
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제1항에 있어서,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부를 평상시 위치로 이동시키는 덮개 위치 유지부를 더 포함하며,
상기 덮개부는 변형 후 상기 덮개위치 유지부에 의해 평상시 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제5항에 있어서,
상기 덮개위치 유지부는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제1항에 있어서,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개변형부를 지지하며 자체 유로가 형성되어 있는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제1항에 있어서,
상기 냉각수 탱크는 상기 외부 냉각수 공급수단을 둘러싸며 상기 외부 냉각수 공급수단보다 상부로 돌출된 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제8항에 있어서,
상기 냉각수 탱크에는 상기 돌출부 내부에 위치하는 배수배관이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통에 있어서,
증기발생기의 증기를 응축시켜 원자로에 공급하는 응축기와;
상기 응축기를 수용하며, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 수용하는 냉각수 수용 공간이 형성되어 있는 냉각수 탱크를 포함하며,
상기 냉각수 탱크는 상부 외부에서 공급되는 냉각수를 상기 냉각수 수용 공간으로 공급하는 외부 냉각수 공급수단을 포함하며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 헬기로부터 낙하되는 외부 냉각수의 힘에 의해 변형되어 외부와 상기 냉각수 수용공간 사이에 유로를 형성하며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 외부 냉각수에 의해 하부 방향으로 이동하며, 하부 방향 이동에 의해 적어도 일부가 변형되어 유로를 형성하는 덮개부를 포함하며,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부가 하부 방향으로 이동할 경우, 접촉에 의해 상기 덮개부를 변형시키는 덮개변형부를 더 포함하는 피동보조급수계통.
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제10항에 있어서,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개부를 평상시 위치로 이동시키는 덮개 위치 유지부를 더 포함하며,
상기 덮개부는 변형 후 상기 덮개위치 유지부에 의해 평상시 위치로 이동되는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.
제10항에 있어서,
상기 외부 냉각수 공급수단은 상기 덮개변형부를 지지하며 자체 유로가 형성되어 있는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 냉각수 공급수단이 구비된 피동보조급수계통.