KR101744474B1 - Apparatus for cooling a core blocking using natural convection - Google Patents

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김기현
이중희
김민수
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치에 관한 것으로, 1차 냉각펌프 운전에 의해 원자로수조 내부로 유입된 1차 냉각재를 원자로 노심 측으로 전달하여 노심과 열교환 되도록 하는 1차냉각계통배관, 1차 냉각펌프의 운전 시 폐쇄 상태로 유지되고 1차 냉각펌프의 운전 정지 시 자연 개방 상태가 되어 원자로수조 내부의 수조수를 1차냉각계통배관에 형성된 수조수유입홀로 유입시키도록 1차냉각계통배관에 설치되는 플랩밸브, 및 중공 관형의 중단부와, 중단부의 상측에 연장 형성되고 일측에 수조수의 표면에 인접되어 수조수입구홀이 형성되는 상단부와, 중단부의 하측으로 연장 형성되어 중단부 및 수조수유입홀과 연통되는 유로를 형성하는 하단부를 포함하는 수조수이동관을 포함하여 구성됨으로써, 플랩밸브의 설치 위치를 변화시키지 않더라도 1차 냉각펌프의 정지 시 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 공급할 수 있게 한다.The present invention relates to a core cooling apparatus using natural convection, comprising: a primary cooling system piping for transferring a primary coolant introduced into a reactor water tank to a nuclear reactor core by a primary cooling pump operation, It is maintained in the closed state during operation of the pump. When the operation of the primary cooling pump is stopped, it becomes a natural open state, and water tank inside the reactor water tank is installed in the primary cooling system piping so as to enter the water tank inflow hole formed in the primary cooling system piping An upper end portion formed on an upper side of the middle portion and adjacent to a surface of the water tank water hole to form a water tank water inlet hole, and a lower portion extending from the lower portion of the middle portion, And a watertight water transfer tube including a lower end portion forming a flow path communicating with the inlet hole, so that the installation position of the flap valve is not changed Even when the primary cooling pump is stopped, the lower-temperature upper water tank can be supplied to the primary cooling system piping.

Description

자연대류를 이용한 노심 냉각 장치 { APPARATUS FOR COOLING A CORE BLOCKING USING NATURAL CONVECTION }BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a core cooling system using natural convection,

본 발명은 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 냉각펌프의 운전이 정지되더라도 원자로수조의 상부 수조수를 이용하여 노심을 자연대류 냉각하기 위한 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a core cooling apparatus using natural convection, and more particularly, to a core cooling apparatus using natural convection for natural convection cooling of a core using an upper water tank of a reactor water tank even if the operation of a primary cooling pump is stopped. .

일반적으로, 개방수조형 연구용 원자로는 원자로의 정상 정지 또는 천재지변에 의해 1차 냉각펌프의 운전이 정지되더라도 원자로수조의 수조수를 1차냉각계통배관으로 유입시켜 자연대류를 이용한 원자로 노심 냉각이 가능하게 구성되어 있다.Generally, even if the operation of the primary cooling pump is stopped by the normal stoppage of the reactor or the natural disaster of the reactor, the water tank of the reactor water tank is introduced into the primary cooling system piping, .

이 경우, 자연대류를 이용한 원자로 노심 냉각 장치는 1차냉각계통배관에 플랩밸브(Flap valve)를 설치하여 수조수를 1차냉각계통배관으로 유입시키는 방식으로 구성될 수 있다.In this case, the reactor core cooling apparatus using natural convection can be constituted by installing a flap valve in the primary cooling system piping and introducing the water tank water into the primary cooling system piping.

즉, 플랩밸브는 1차 냉각펌프의 운전 시 폐쇄 상태로 유지되고, 1차 냉각펌프의 운전 정지 시 자연 개방 상태가 되어 원자로수조 내부의 수조수를 1차냉각계통배관에 형성된 수조수유입홀로 유입시킨다.That is, the flap valve is kept closed during the operation of the primary cooling pump, and when the primary cooling pump is stopped, the flap valve is naturally opened so that the water tank inside the reactor water tank flows into the water tank inflow hole formed in the primary cooling system piping .

이후, 1차냉각계통배관에 유입된 수조수는 고온의 노심에 의해 발생하는 강한 상승 유동으로 노심을 냉각시키게 된다.The water in the primary cooling system piping then cools the core with a strong upward flow generated by the high-temperature core.

이와 관련하여, 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치와 관련된 선행기술로서, 대한민국등록특허 제10-1407129호(특허문헌 1)이 개시된 바 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1407129 (Patent Document 1) has been disclosed as a prior art related to a core cooling apparatus using natural convection.

특허문헌 1은 개방수조형 연구로 피동잔열제거계통에 관한 것으로, 노심, 원자로 구조물, 원자로 수조, 냉각수, 냉각펌프, 관성바퀴, 잔열 제거 탱크, 잔열 제거 배관, 동력구동밸브 등을 포함하여 구성되며, 특히 원자로 수조 내에 있으며 노심으로의 자연대류가 형성되어 수조수로 열을 방출하는 플랩밸브를 개시하고 있다.Patent Document 1 is related to a passive residual heat removal system as an open water type research and includes a core, an atomic structure, a reactor water tank, a cooling water, a cooling pump, an inertial wheel, a residual heat removal tank, a residual heat removal pipe, In particular, a flap valve which is located in a reactor water tank and which generates natural convection to the core and releases heat to the water tank.

이 경우, 특허문헌 1을 포함하는 종래의 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 1차 냉각펌프의 운전 정지 시 원자로수조 바닥에 설치되어 있는 고온의 노심에 의해 가열된 하부 수조수의 온도는 상대적으로 높고 상부 수조수 표면의 자연증발 및 외기에 의한 냉각에 의해 상부 수조수의 온도는 상대적으로 낮은 특성을 가진다.In this case, in the conventional core cooling system using natural convection including Patent Document 1, the temperature of the lower water tank heated by the high-temperature core provided on the bottom of the reactor water tank is relatively high when the operation of the primary cooling pump is stopped The temperature of the upper water tank is relatively low due to natural evaporation of the surface of the upper water tank and cooling by outside air.

이 때, 플랩밸브는 상대적으로 저온의 상부 수조수에 인접 설치되는 것이 자연대류의 효과 측면에서 바람직하지만, 천재지변에 의해 원자로수조의 누수 발생 시 수조수의 수위 저하로 플랩밸브가 공기 중에 노출되면 자연대류 냉각이 중단될 수 있어 상대적으로 고온의 하부 수조수에 인접 설치된다.At this time, it is preferable that the flap valve is disposed adjacent to the lower water tank at a relatively low temperature in view of the effect of natural convection, but when the leakage of the reactor water tank occurs due to natural disasters, The natural convection cooling may be interrupted and installed adjacent to a relatively hot lower water tank.

따라서, 특허문헌 1을 포함하는 종래의 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 플랩밸브가 원자로수조의 내부의 하부 수조수에 인접 설치되어 1차 냉각펌프의 운전이 정지 시 상부 수조수에 비하여 고온의 하부 수조수를 자연대류 냉각재로 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있다.Therefore, in the conventional core cooling apparatus using natural convection including Patent Document 1, when the flap valve is installed adjacent to the lower water tank in the reactor water tank and the operation of the first cooling pump is stopped, There is a problem that the water tank can only be used as a natural convection cooling material.

대한민국등록특허 제10-1407129호Korean Patent No. 10-1407129

전술한 문제점을 해소함에 있어, 본 발명의 목적은 플랩밸브의 설치 위치를 변화시키지 않더라도 1차 냉각펌프의 정지 시 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 공급할 수 있는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a flue gas purifying apparatus and a flue gas purifying method using natural convection which can supply a relatively low temperature upper water tank to a first cooling system piping at the time of stopping the first cooling pump And to provide a core cooling apparatus.

아울러, 천재지변에 의해 원자로수조의 누수 발생 시 수조수의 수위 저하가 발생하더라도 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 안정적으로 공급할 수 있는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a core cooling apparatus using natural convection capable of stably supplying an upper water tank at a relatively low temperature to a primary cooling system piping even if water level in a water tank is lowered due to natural disasters .

본 발명의 실시예에 따른 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 1차 냉각펌프 운전에 의해 원자로수조 내부로 유입된 1차 냉각재를 원자로의 노심 측으로 전달하여 노심과 열교환 되도록 하는 1차냉각계통배관, 1차 냉각펌프의 운전 시 폐쇄 상태로 유지되고 1차 냉각펌프의 운전 정지 시 자연 개방 상태가 되어 원자로수조 내부의 수조수를 1차냉각계통배관에 형성된 수조수유입홀로 유입시키도록 1차냉각계통배관에 설치되는 플랩밸브, 및 중공 관형의 중단부와, 중단부의 상측에 연장 형성되고 일측에 수조수의 표면에 인접되어 수조수입구홀이 형성되는 상단부와, 중단부의 하측으로 연장 형성되어 중단부 및 수조수유입홀과 연통되는 유로를 형성하는 하단부를 포함하는 수조수이동관을 포함하여 구성된다.The core cooling apparatus using natural convection according to an embodiment of the present invention includes a primary cooling system piping for transferring a primary coolant introduced into a reactor water tank by a primary cooling pump operation to a core side of a reactor to make heat exchange with a core, The main cooling pump is maintained in a closed state during operation of the secondary cooling pump and is naturally opened when the primary cooling pump is stopped, so that the water in the reactor water tank is introduced into the water tank inflow hole formed in the primary cooling system piping. An upper end portion extending from the upper portion of the intermediate portion and adjacent to the surface of the water tank water tank at one side to form a water tank water inlet hole; And a lower end portion forming a channel communicating with the water tank inflow hole.

이 경우, 1차냉각계통배관은 상향 강제 유동 방식으로 1차 냉각재를 노심 측으로 전달하도록 구성될 수 있다.In this case, the primary cooling system piping can be configured to deliver the primary coolant to the core side in an upward forced flow manner.

이 때, 플랩밸브는 1차 냉각재가 노심 측으로 유입되는 1차냉각계통배관의 노심 입구 측 배관에 설치될 수 있다.At this time, the flap valve may be installed in the core inlet pipe of the primary cooling system piping in which the primary coolant flows into the core side.

한편, 1차냉각계통배관은 하향 강제 유동 방식으로 1차 냉각재를 노심 측으로 전달하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the primary cooling system piping can be configured to deliver the primary coolant to the core side in a downward forced flow manner.

이 때, 플랩밸브는 1차 냉각재가 노심 측에서 배출되는 1차냉각계통배관의 노심 출구 측 배관에 설치될 수 있다.At this time, the flap valve may be installed in the core outlet pipe of the primary cooling system piping where the primary coolant is discharged from the core side.

한편, 수조수이동관은 원자로수조 내의 수조수의 수위 변화에 따라 상하 방향으로 탄력적으로 신축 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the water tank moving pipe is provided so as to be elastically stretchable in the vertical direction according to the water level change in the water tank in the reactor water tank.

이 경우, 중단부는 벨로우즈관으로 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the stop portion is formed of a bellows pipe.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 수조수 표면에 부유하면서 수조수의 수위 변화 시 수조수이동관을 신축시키도록 상단부의 타측에 설치되는 부력체를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the core cooling apparatus using natural convection according to an embodiment of the present invention further comprises a buoyant body installed on the other side of the upper end portion to float the water tank water while expanding and contracting the water tank moving pipe when the water level of the water tank water changes .

이 경우, 상단부는 측면에 수조수입구홀이 형성된 중공 관형으로 이루어지고, 부력체는 상단부의 개구부를 덮도록 설치되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the upper end portion is formed in a hollow tube shape having a water tank inlet hole on the side surface, and the buoyant body is provided so as to cover the opening portion in the upper end portion.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 수조수이동관의 신축 시 상하 방향으로의 이동을 가이드하도록 원자로수조의 내부에 설치되는 가이드부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the core cooling apparatus using natural convection according to an embodiment of the present invention may further include a guide member installed inside the reactor water tank to guide movement of the water tank moving pipe in vertical direction when the water pipe is moved.

이 경우, 가이드부재는 수조수이동관이 소정 간격 이격되어 수용되는 가이드홀이 구비된 중공 원통 형상의 가이드부, 및 가이드부의 외주면에 연장 형성되어 원자로의 내측벽에 고정 설치되는 지지부를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the guide member includes a hollow cylindrical guide portion provided with a guide hole accommodated in the water tank moving tube at a predetermined interval, and a support portion extended from the outer peripheral surface of the guide portion and fixed to the inner wall of the reactor .

이 때, 지지부는 가이드부의 외주면을 따라 방사형으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that a plurality of supporting portions are provided radially along the outer peripheral surface of the guide portion.

한편, 가이드부재는 상호 간 이격되어 상하 방향으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that a plurality of guide members are provided in the vertical direction so as to be spaced apart from each other.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 플랩밸브의 설치 위치를 변화시키지 않더라도 1차 냉각펌프의 정지 시 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 공급할 수 있게 한다.As described above, the core cooling apparatus using natural convection according to the present invention can supply the relatively low temperature upper water tank to the first cooling system piping when the first cooling pump is stopped, without changing the installation position of the flap valve do.

아울러, 본 발명에 의한 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 천재지변에 의해 원자로수조의 누수 발생 시 수조수의 수위 저하가 발생하더라도 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 안정적으로 공급할 수 있게 한다. In addition, according to the present invention, the core cooling device using natural convection can reliably supply the upper water tank of a relatively low temperature to the first cooling system pipe even if the water level of the water tank is lowered due to the natural disaster, Let's do it.

도 1은 본 발명의 실시예에 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 수조수 수위 저하에 따른 도 1에 도시된 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치의 동작 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a core cooling apparatus using natural convection in an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a view showing an operation state of the core cooler using the natural convection shown in FIG. 1 according to the water level drop in the water tank.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.The accompanying drawings in the present invention may be exaggerated for clarity, clarity, and descriptive convenience. In addition, since the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, they may vary depending on the intention or custom of the user or the operator, and therefore the definition of these terms should be based on the technical contents throughout this specification will be. On the contrary, the embodiments are merely illustrative of the constituent elements set forth in the claims of the present invention and do not limit the scope of the present invention, and the scope of the rights should be interpreted on the basis of technical ideas throughout the specification of the present invention .

도 1은 본 발명의 실시예에 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 수조수 수위 저하에 따른 도 1에 도시된 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치의 동작 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a core cooling apparatus using natural convection according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an operation state of a core cooling apparatus using natural convection shown in FIG. to be.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 1차냉각계통배관(10), 플랩밸브(20), 및 수조수이동관(30)을 포함하여 구성된다.1 and 2, a core cooling apparatus using natural convection according to an embodiment of the present invention includes a primary cooling system piping 10, a flap valve 20, and a water tank moving pipe 30, do.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 부력체(40) 및/또는 가이드부재(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the core cooling apparatus using natural convection according to the embodiment of the present invention may further include the buoyant body 40 and / or the guide member 50.

1차냉각계통배관(10)은 1차 냉각펌프(1) 운전에 의해 원자로수조(2) 내부로 유입된 1차 냉각재를 원자로(3b)의 노심(3a) 측으로 전달하여 노심(3a)과 열교환 되도록 하는 역할을 수행한다.The primary cooling system piping 10 transfers the primary coolant introduced into the reactor water tank 2 to the core 3a of the reactor 3b by the operation of the primary cooling pump 1 and performs heat exchange with the core 3a .

즉, 1차냉각계통배관(10)은 핵연료봉이 적어도 하나 이상 구비되어 있는 노심(3a)에 1차 냉각재를 순환시켜 노심(3a)의 붕괴열을 냉각시키는 유로를 형성한다.That is, the primary cooling system piping 10 circulates the primary coolant through the core 3a provided with at least one fuel rod, thereby forming a flow path for cooling the decay heat of the core 3a.

이 경우, 1차냉각계통배관(10)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 노심(3a)의 하부로 1차 냉각재를 유입시켜 상향 강제 유동 방식으로 1차 냉각재를 노심(3a) 측으로 전달하도록 구성될 수 있다.In this case, as shown in Fig. 1, the primary cooling system piping 10 introduces the primary coolant into the lower portion of the core 3a and transfers the primary coolant to the core 3a side in an upward forced flow manner Lt; / RTI >

이 때, 1차냉각계통배관(10)은 1차 냉각재가 노심(3a)으로 유입되는 노심 입구 측 배관과 1차 냉각재가 노심(3a)으로부터 배출되는 노심 출구 측 배관으로 구성되며, 도 1에서는 노심 입구 측 배관 만이 도시되어 있다.In this case, the primary cooling system piping 10 is composed of a core inlet side pipe through which the primary coolant flows into the core 3a and a core outlet side piping from which the primary coolant is discharged from the core 3a. Only the core inlet side piping is shown.

한편, 비록 도 1 및 도 2에서는 상향 강제 유동 방식의 1차냉각계통배관(10)이 도시되어 있으나, 1차냉각계통배관(10)은 하향 강제 유동 방식으로 1차 냉각재를 노심(3a) 측으로 전달하도록 구성될 수 있음은 물론이다.1 and 2 show the first cooling system piping 10 of the upward forced flow system, the first cooling system piping 10 is provided with a primary cooling system in a downward forced flow manner toward the core 3a Of course.

플랩밸브(20)는 1차 냉각펌프(1)의 운전 시 폐쇄 상태로 유지되고, 1차 냉각펌프(1)의 운전 정지 시 자연 개방 상태가 되어 원자로수조(2) 내부의 수조수(4)를 1차냉각계통배관(10)에 형성된 수조수유입홀(11)로 유입시키도록 1차냉각계통배관(10)에 설치된다.The flap valve 20 is kept closed during operation of the primary cooling pump 1 and becomes a natural open state when the primary cooling pump 1 stops operating so that the water tank 4 inside the reactor water tank 2 is opened, Is introduced into the primary cooling system piping (10) so as to be introduced into the water tank inflow hole (11) formed in the primary cooling system piping (10).

예를 들어, 플랩밸브(20)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상향 강제 유동 방식으로 1차냉각계통배관(10)이 구성된 경우에는 1차 냉각재가 노심(3a) 측으로 유입되는 1차냉각계통배관(10)의 노심 입구 측 배관에 설치될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 and 2, when the primary cooling system piping 10 is formed by the upward forced flow system, the flap valve 20 is configured such that the primary coolant flows into the core 3a side Can be installed in the core inlet side piping of the primary cooling system piping (10).

이 경우, 플랩밸브(20)는 1차냉각계통배관(10)의 노심 입구 측 배관의 내측으로 설치되어 1차 냉각펌프(1)의 운전 시 1차 냉각재의 유압에 의해 폐쇄 상태로 유지되고, 1차 냉각펌프(1)의 운전 정지 시 편심된 무게 중심에 의한 중력 및 노심 입구 측 배관 내외부의 수두 차이로 인하여 노심 입구 측 배관의 내측으로 자동적으로 자연 개방된다.In this case, the flap valve 20 is installed inside the pipe on the core inlet side of the primary cooling system piping 10 and is kept closed by the hydraulic pressure of the primary cooling material during operation of the primary cooling pump 1, When the operation of the primary cooling pump (1) is stopped, gravity due to the eccentric center of gravity and the head difference between inside and outside of the core inlet pipe are automatically opened naturally to the inside of the core inlet pipe.

따라서, 도 1 및 도 2에서와 같이, 1차 냉각펌프(1)가 정지된 상황에서는 플랩밸브(20)가 자연 개방되어 수조수(4)가 1차냉각계통배관(10)으로 유입된다.Therefore, as shown in Figs. 1 and 2, in a state where the primary cooling pump 1 is stopped, the flap valve 20 is opened naturally, and the water tank 4 flows into the primary cooling system piping 10.

한편, 다른 예로써, 플랩밸브(20)는, 하향 강제 유동 방식으로 1차냉각계통배관(10)이 구성된 경우에는 1차 냉각재가 노심(3a)으로부터 배출되는 1차냉각계통배관(10)의 노심 출구 측 배관에 설치될 수 있을 것이다.On the other hand, as another example, when the primary cooling system piping 10 is constituted by the downward forced flow system, the flap valve 20 is connected to the primary cooling system piping 10 through which the primary cooling system is discharged from the core 3a. It can be installed in the pipe at the outlet of the core.

이 경우, 플랩밸브(20)는 1차냉각계통배관(10)의 노심 출구 측 배관의 외측으로 설치되어 1차 냉각펌프(1)의 운전 시 수조수(4)의 유압에 의해 폐쇄 상태로 유지되고, 1차 냉각펌프(1)의 운전 정지 시 편심된 무게 중심에 의한 중력 및 노심 출구 측 배관 내외부의 수두 차이로 인하여 노심 출구 측 배관의 외측으로 자동적의 자연 개방된다.In this case, the flap valve 20 is provided outside the core outlet pipe of the primary cooling system piping 10 and is kept closed by the hydraulic pressure of the water bath 4 during operation of the primary cooling pump 1 And is naturally opened to the outside of the core outlet pipe automatically due to the gravity due to the eccentric center of gravity when the operation of the primary cooling pump 1 is stopped and the difference in head inside and outside of the core outlet pipe.

도 1 및 도 2에서와 같이, 1차 냉각펌프(1)가 정지된 상황에서는 플랩밸브(20)가 자연 개방되어 수조수(4)가 1차냉각계통배관(10)으로 유입된다.As shown in Figs. 1 and 2, when the primary cooling pump 1 is stopped, the flap valve 20 is opened naturally and the water tank 4 flows into the primary cooling system piping 10.

수조수이동관(30)은 중공 관형의 중단부(31)와, 중단부(31)의 상측에 연장 형성되고 일측에 수조수(4)의 표면(4a)에 인접되어 수조수입구홀(32a)이 형성되는 형성되는 상단부(32)와, 중단부(31)의 하측으로 연장 형성되어 중단부(31) 및 수조수유입홀(11)과 연통되는 유로를 형성하는 하단부(33)를 포함하여 구성된다.The water tank water moving tube 30 has a hollow tubular stop 31 and a water tank water inlet hole 32a which is formed on the upper side of the middle portion 31 and is adjacent to the surface 4a of the water tank 4 on one side, And a lower end portion 33 extending downward from the intermediate portion 31 and forming a flow path communicating with the intermediate portion 31 and the water tank inflow hole 11, do.

수조수이동관(30)은 원자로수조(2)의 내부에서 1차 냉각펌프(1)의 정지 시 상대적으로 저온의 상부 수조수(4)를 1차냉각계통배관(10)으로 유입시켜 자연대류를 활성화시키기 위한 구성이다.The water tank water moving pipe 30 introduces the relatively low temperature upper water tank 4 into the primary cooling system piping 10 when the primary cooling pump 1 is stopped inside the reactor water tank 2, .

한편, 수조수이동관(30)은 원자로수조(2) 내의 수조수(4)의 수위 변화에 따라 상하 방향으로 탄력적으로 신축 가능하게 구비되는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable that the water tank moving pipe 30 is provided so as to be elastically expandable and contractible in the vertical direction in accordance with the water level change of the water tank 4 in the reactor water tank 2.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 천재지변에 의해 원자로수조(2)에 누수가 발생하여 수조수(4)의 수위가 저하된 경우, 상단부(32)의 수조수입구홀(32a)이 변화된 표면(4a) 아래에 위치하여 지속적으로 상부 수조수(4)를 1차냉각계통배관(10)으로 유입시킬 수 있도록 수조수이동관(30)을 구성하는 것이 바람직하다.That is, as shown in FIG. 2, when water leakage occurs in the reactor water tank 2 due to natural disaster and the water level of the water tank 4 is lowered, the water hole 32a of the upper end portion 32 is changed It is preferable to constitute the water tank moving water pipe 30 so as to be positioned below the surface 4a and to constantly introduce the upper water tank 4 into the primary cooling system piping 10. [

예를 들어, 중단부(32)를 벨로우즈관(주름관)으로 구성하면 수조수이동관(30)이 상하 방향으로 탄력적으로 신축 가능하게 구비될 수 있다.For example, if the stop portion 32 is formed of a bellows pipe (corrugated pipe), the water tank water moving pipe 30 can be elastically stretchable in the vertical direction.

부력체(40)는 수조수(4) 표면(4a)에 부유하면서 수조수(4)의 수위 변화 시 수조수이동관(30)을 신축시키도록 상단부(32)의 타측에 설치되는 구성이다.The buoyant body 40 is provided on the other side of the upper end portion 32 to float on the surface 4a of the water tank 4 and extend and retract the water tank moving tube 30 when the water level of the water tank 4 changes.

예를 들어, 중단부(32)를 벨로우즈관(주름관)으로 구성한 경우, 천재지변에 의해 원자로수조(2)에 누수가 발생하여 수조수(4)의 수위가 저하되면 부력체(40)는 그 무게에 의해 중단부(32)의 길이를 줄이는 동시에 수조수이동관(30)을 부력에 의해 지지하여 상단부(32)의 수조수입구홀(32a)이 변화된 표면(4a)에 인접하여 위치하도록 지지한다.For example, in the case where the intermediate portion 32 is constituted by a bellows pipe (corrugated pipe), when leakage occurs in the reactor water tank 2 due to natural disaster and the water level of the water tank 4 is lowered, The length of the intermediate portion 32 is reduced by the weight and the water tank water moving tube 30 is supported by buoyancy so that the water tank inlet hole 32a of the upper end portion 32 is positioned adjacent to the changed surface 4a .

이 경우, 부력체(40)는 수조수이동관(30)의 내부로 외부공기가 유입되는 것을 차단하기 위해 상단부(32)를 그 측면에 수조수입구홀(32a)이 형성된 중공 관형으로 이루어지게 한 후 상단부(32)의 상단 개구부를 덮도록 설치되는 것이 바람직하다.In this case, the buoyant body 40 has an upper end portion 32 formed in a hollow tube shape having a water hole for water inlet hole 32a formed therein for blocking external air from flowing into the water tank moving pipe 30 It is preferable to cover the upper end opening of the rear upper end portion 32.

가이드부재(50)는 수조수이동관(30)의 신축 시 상하 방향으로의 이동을 가이드하도록 원자로수조(2)의 내부에 설치되는 부재이다.The guide member 50 is a member provided inside the reactor water tank 2 so as to guide the movement of the water bath water moving tube 30 in the vertical direction when it is expanded or contracted.

가이드부재(50)는 부력체(40)가 수조수(4) 표면에서 외기에 의해 이동되는 경우 부력체(40)에 의하여 지지되는 수조수이동관(30)이 함께 이동하여 수조수(4)내부에서 유동하는 것을 방지한다.The guide member 50 moves along the water tank moving tube 30 supported by the buoyant body 40 when the buoyant body 40 is moved by the outside air from the surface of the water tank 4, Lt; / RTI >

이 경우, 가이드부재(50)는 수조수이동관(30)이 소정 간격 이격되어 수용되는 가이드홀(51a)이 구비된 중공 원통 형상의 가이드부(51), 및 가이드부(51)의 외주면에 연장 형성되어 원자로수조(2)의 내측벽에 고정 설치되는 지지부(52)를 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the guide member 50 has a hollow cylindrical guide portion 51 provided with a guide hole 51a in which the water tank moving tube 30 is accommodated at a predetermined interval, and a guide portion 51 extending in the outer peripheral surface of the guide portion 51 And a support portion 52 fixedly installed on the inner wall of the reactor water tank 2.

이 때, 지지부(52)는 원자로수조(2) 내부의 수조수(4)의 유동을 효과적으로 견딜 수 있도록 가이드부(51)의 외주면을 따라 방사형으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that a plurality of the support portions 52 are provided radially along the outer circumferential surface of the guide portion 51 so as to effectively withstand the flow of the water tank 4 in the reactor water tank 2.

한편, 가이드부재(50)는 안정적으로 수조수이동관(30)을 지지하기 위하여 수조수이동관(30)의 길이 방향을 따라 상호 간 이격되어 상하 방향으로 복수개 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that the guide member 50 is provided in plural in the vertical direction so as to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the water tray moving tube 30 in order to stably support the water tray moving tube 30.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치는 플랩밸브의 설치 위치를 변화시키지 않더라도 1차 냉각펌프의 정지 시 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 공급할 수 있게 하고, 원자로수조의 누수 발생 시 수조수의 수위 저하가 발생하더라도 상대적으로 저온의 상부 수조수를 1차냉각계통배관으로 안정적으로 공급할 수 있게 한다. As described above, the core cooling apparatus using the natural convection according to the present invention can supply the relatively low-temperature upper water tank to the first cooling system piping when the first cooling pump is stopped without changing the installation position of the flap valve And even if the water level of the water tank is lowered when water leakage occurs in the reactor water tank, the upper water tank of a relatively low temperature can be stably supplied to the first cooling system piping.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 기초로 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하 기술할 특허청구범위에 의하며, 상술한 발명의 구체적 내용을 토대로 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, it should be understood that the present invention is by way of example only and that various modifications and equivalent embodiments are possible on the basis of common knowledge in the art . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined based on the specific contents of the above-mentioned invention in accordance with the claims to be described below.

본 발명은 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치에 관한 것으로, 원자로의 설계, 유지, 및 정비와 관련된 산업 분야에 이용 가능하다. The present invention relates to a core cooling apparatus using natural convection, and is applicable to industrial fields related to the design, maintenance, and maintenance of nuclear reactors.

1: 1차 냉각펌프 2: 원자로수조
3a: 노심 3b: 원자로
4: 수조수 4a: 표면
10: 1차냉각계통배관 11: 수조수유입홀
20: 플랩밸브
30: 수조수이동관 31: 중단부
32: 상단부 32a: 수조수입구홀
33: 하단부
40: 부력체
50: 가이드부재 51: 가이드부
51a: 가이드홀 52: 지지부1: primary cooling pump 2: reactor water tank
3a: Core 3b: Reactor
4: Water tank number 4a: Surface
10: Primary cooling system piping 11: Water tank inflow hole
20: Flap valve
30: water tank moving pipe 31:
32: upper end portion 32a: water tank inlet hole
33:
40: buoyant body
50: guide member 51: guide portion
51a: guide hole 52:

Claims (13)

1차 냉각펌프 운전에 의해 원자로수조 내부로 유입된 1차 냉각재를 원자로의 노심 측으로 전달하여 상기 노심과 열교환 되도록 하는 1차냉각계통배관;
상기 1차 냉각펌프의 운전 시 폐쇄 상태로 유지되고, 상기 1차 냉각펌프의 운전 정지 시 자연 개방 상태가 되어 상기 원자로수조 내부의 수조수를 상기 1차냉각계통배관에 형성된 수조수유입홀로 유입시키도록 상기 1차냉각계통배관에 설치되는 플랩밸브; 및
중공 관형의 중단부와, 상기 중단부의 상측에 연장 형성되고 일측에 상기 수조수의 표면에 인접되어 수조수입구홀이 형성되는 상단부와, 상기 중단부의 하측으로 연장 형성되어 상기 중단부 및 상기 수조수유입홀과 연통되는 유로를 형성하는 하단부를 포함하는 수조수이동관;
을 포함하고,
상기 수조수이동관은,
상기 원자로수조 내의 상기 수조수의 수위 변화에 따라 상하 방향으로 탄력적으로 신축 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
A primary cooling system piping for transferring the primary coolant introduced into the reactor water tank by the primary cooling pump operation to the core side of the reactor to cause heat exchange with the core;
When the operation of the primary cooling pump is stopped, the water tank is naturally opened so that the water tank inside the reactor water tank is introduced into the water tank inflow hole formed in the primary cooling system piping A flap valve installed in the primary cooling system piping; And
An upper end portion formed on the upper side of the middle portion and formed adjacent to a surface of the water tank water on one side thereof to form a water tank inlet hole and a lower end portion extending from the lower portion of the middle portion, A water tank moving pipe including a lower end portion forming a flow path communicating with the inlet hole;
/ RTI >
The water tank moving pipe,
Wherein the cooling water is elastically stretchable and contractible in the vertical direction according to a change in the water level of the water in the reactor water tank.
제 1 항에 있어서, 1차냉각계통배관은,
상향 강제 유동 방식으로 상기 1차 냉각재를 상기 노심 측으로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
2. The cooling system according to claim 1,
Wherein the first coolant is delivered to the core side in an upward forced flow manner.
제 2 항에 있어서, 상기 플랩밸브는
상기 1차 냉각재가 상기 노심 측으로 유입되는 상기 1차냉각계통배관의 노심 입구 측 배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
3. The apparatus of claim 2, wherein the flap valve
Wherein the primary coolant is installed in the core inlet pipe of the primary cooling system pipe into which the primary coolant flows into the core side.
제 1 항에 있어서, 1차냉각계통배관은,
하향 강제 유동 방식으로 상기 1차 냉각재를 상기 노심 측으로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
2. The cooling system according to claim 1,
Wherein the primary coolant is delivered to the core side in a downward forced flow manner.
제 4 항에 있어서, 상기 플랩밸브는
상기 1차 냉각재가 상기 노심 측에서 배출되는 상기 1차냉각계통배관의 노심 출구 측 배관에 설치되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the flap valve
Wherein the primary coolant is installed in a pipe on the core outlet side of the primary cooling system piping discharged from the core side.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 중단부는,
벨로우즈관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
The apparatus according to claim 1,
And a bellows pipe.
제 1 항에 있어서,
상기 수조수 표면에 부유하면서 상기 수조수의 수위 변화 시 상기 수조수이동관을 신축시키도록 상기 상단부의 타측에 설치되는 부력체;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
The method according to claim 1,
A buoyant body provided on the other side of the upper end portion to float the surface of the water tank while expanding and contracting the water tank moving pipe when the water level of the water tank changes;
Further comprising a cooling unit for cooling the core.
제 8 항에 있어서,
상기 상단부는 측면에 상기 수조수입구홀이 형성된 중공 관형으로 이루어지고,
상기 부력체는 상기 상단부의 상단 개구부를 덮도록 설치되는 것을 특징으로 하는 것을 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the upper end portion is formed in a hollow tube shape having a water inlet hole at a side surface thereof,
Wherein the buoyant body is installed so as to cover an upper end opening of the upper end portion.
제 1 항에 있어서,
상기 수조수이동관의 신축 시 상하 방향으로의 이동을 가이드하도록 상기 원자로수조의 내부에 설치되는 가이드부재;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
The method according to claim 1,
A guide member installed inside the reactor water tank to guide the movement of the moving water tube in the vertical direction when it is expanded and contracted;
Further comprising a cooling unit for cooling the core.
제 10 항에 있어서, 상기 가이드부재는,
상기 수조수이동관이 소정 간격 이격되어 수용되는 가이드홀이 구비된 중공 원통 형상의 가이드부; 및
상기 가이드부의 외주면에 연장 형성되어 상기 원자로수조의 내측벽에 고정 설치되는 지지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
11. The apparatus according to claim 10,
A hollow cylindrical guide portion having a guide hole for receiving the water tank moving tube spaced apart from the water tank; And
A support portion extending from an outer circumferential surface of the guide portion and fixed to an inner wall of the reactor water tank;
And cooling the cooling water.
제 11 항에 있어서, 상기 지지부는,
상기 가이드부의 외주면을 따라 방사형으로 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
12. The apparatus according to claim 11,
Wherein a plurality of radial coolers are provided along the outer circumferential surface of the guide portion.
제 10 항에 있어서, 상기 가이드부재는,
상호 간 이격되어 상하 방향으로 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 자연대류를 이용한 노심 냉각 장치.
11. The apparatus according to claim 10,
Wherein a plurality of cooling tubes are provided vertically spaced apart from each other.
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