KR101748143B1 - 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치 - Google Patents

원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에 관한 것으로서, 원자력발전소에서 저온과압으로 발생되는 사고를 대비하여 완화할 수 있도록 하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에 관한 것이다.
상술한 바에 의하면, 원자력발전소의 저온과압사고 보호설비인 정지냉각계통 흡입라인에 설치된 저온과압보호밸브가 작동불능시 실질적으로 압력방출이 가능한 방법으로 용량이 충분한 밸브를 압력경계에 부착하여 다중성을 고려한 원자력발전소 안전성 향상 및 원활한 운영을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치{Alternative Mitigation Mechanism for Low Temperature Overpressurization Accident for Nuclear Power Plant}
본 발명은 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력발전소에서 저온과압으로 발생되는 사고를 대비하여 완화할 수 있도록 하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에 관한 것이다.
원자력발전소에서는 저온상태에서 과압이 형성되면 원자로용기 등 압력용기가 인성이 저하하여 취성파괴될 가능성이 높아지기 때문에 저온과압사고(Low Temperature Overpressurization, LTOP)를 대비하여 적절한 설비를 갖추어야할 뿐만 아니라, 이러한 설비의 작동불능시 대체설비를 갖추고 있어야 한다.
이를 위하여 원자력발전소에서의 LTOP설비로는 PORV(Power Operated Relief Valve) 또는 정지냉각계통 흡입배관(도1의 ③)에 압력방출밸브(도1의 ②)를 설치하여 LTOP 사고를 대비하고 있다.
이러한 압력방출밸브를 포함한 관련계통의 설비가 작동불능일 경우, 가압기 맨웨이(Manway) 또는 POSRV(Pilot Operated Safety Relief Valve)의 볼트를 제거하여 수동으로 개방하는 방식을 채택하고 있다. APR 1400 노형의 경우 LTOP 필요 배기구 면적은 28in2(6인치 직경)으로서 POSRV와 가압기 맨웨이가 해당된다.
그리고 기술지침서 적용모드 4(고온정지: 저온관온도 177℃ ~ 99℃)에서 원자로 냉각재 계통 저온관 온도가 냉각(출력감발)시 105℃로 정지냉각계통을 병입시키는 모드와 가열(출력상승)시 149℃로 정지냉각계통을 분리시키는 모드로 구분하도록 설계되어 있다. 이는 LTOP설비가 운전불능일 때 POSRV 사용가능 여부를 기준으로 정해진 온도이다.
공개특허 제2006-0040902호에 의하면, 압축공기 발생원, 압축공기 공급원, 압축공기 사용원 및 이들의 압축공기 유출입을 제어하는 밸브를 구비한 것으로, 외부에서 인가되는 클럭을 카운트하여 제1 및 제2 제어신호를 출력하는 제어수단; 상기 제1 및 제2 제어신호를 수신하는 로직수단; 상기 로직수단의 출력신호와 제1 및 제2 제어신호를 수신하여 인에이블 신호를 출력하는 스위칭수단; 및 인에이블 신호를 밸브에 전달하는 릴레이수단;을 구비하며, 인에이블 신호에 의해 밸브가 개폐된다.
종래에는 정상적인 저온과압방지 계통이 불가능할 경우, 가압기 맨웨이를 개방하도록 되어 있다. 그러나 가압기 맨웨이를 개방시 온도는 149℃에 이르면 압력도 5㎏/㎠ 이상으로 실질적으로는 작업이 어려운 문제가 있다. 따라서 LTOP 대체 설비로서 28in2(6인치 직경) 이상의 밸브 및 배관을 압력경계에 다중성을 고려하여 설치할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, LTOP 대체 설비로서 28in2(6인치 직경) 이상의 밸브 및 배관을 압력경계에 다중성을 고려하여 설치하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치는 원자력 발전소의 정지냉각계통 흡입라인에 설치된 압력방출밸브;와, 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 설치되어 계통의 감압을 수행하는 보호대체밸브;와, 압력방출밸브의 작동상태 및 원자로냉각계통 압력을 감지하는 감지부;와, 압력방출밸브의 상태가 작동불능일 경우, 압력방출이 가능하도록 압력경계에 부착되는 보호대체밸브를 제어하는 대체밸브 제어부;를 포함한다.
바람직하게는 보호대체밸브는 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 6인치 직경 이상의 밸브 및 배관으로 설치된다.
또한 감지부는 상기 압력방출밸브의 작동상태를 감지하는 압력방출밸브 상태감지모듈; 및 상기 원자로 냉각계통 압력을 감지하는 압력감지모듈;을 포함한다.
그리고 대체밸브 제어부는 원자로냉각계통 압력이 허용설정치 이상일 경우 압력을 감압시키도록 제어신호를 생성하여 보호대체밸브를 제어하도록 한다.
상술한 바에 의하면, 원자력발전소의 저온과압사고 보호설비인 정지냉각계통 흡입라인에 설치된 저온과압보호밸브가 작동불능시 실질적으로 압력방출이 가능한 방법으로 용량이 충분한 밸브를 압력경계에 부착하여 다중성을 고려한 원자력발전소 안전성 향상 및 원활한 운영을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치를 나타낸 예시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치의 세부구성을 나타낸 세부 구성도이다.
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 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치를 나타낸 예시도이다.
도 1은 정지냉각계통의 LTOP 보호설비인 압력방출밸브(100)(저온과압보호밸브,LTOP 보호설비)가 운전불능일 경우를 대비하여 정지냉각흡입관③에 저온과압보호 대체장치①인 보호대체밸브(200)를 다중성을 고려하여 두 개의 보호대체밸브를 설치하는 것을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치의 세부구성을 나타낸 세부 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 원자력발전소 저온과압사고 완화대체장치는 압력방출밸브(100), 보호대체밸브(200), 감지부(300), 대체밸브 제어부(400)를 포함할 수 있다.
압력방출밸브(100)는 원자력 발전소의 정지냉각계통 흡입라인에 설치되어 저온상태에서 과압이 형성되면 압력을 방출하는 기능을 수행한다. 이러한 압력방출밸브(100)는 LTOP 설비로서, POSRV(Power Operated Relief Valve) 또는 정지냉각계통 흡입배관에 설치되는 압력방출밸브이다.
참고로, APR 1400 노형의 경우 LTOP 필요 배기구 면적은 28in2(6인치 직경)으로서 POSRV와 가압기 맨웨이가 해당된다. 그리고 본 실시예에 따른 압력방출밸브(100)는 35.5kg/㎠로 압력이 설정되어 있고, 원자로용기가 설치된 원자로 냉각계통 압력이 설정치 이상 상승할 경우, 열려 압력을 감압할 수 있도록 한다.
보호대체밸브(200)는 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 설치되어 계통의 감압을 수행할 수 있는 구성이다.
이러한 기능을 수행하기 위하여, 압력방출밸브를 포함한 관련계통의 설비가 작동불능일 경우, 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 설치되어 후술하는 대체밸브 제어부(400)의 제어신호에 따라 보호대체밸브(200)를 제어할 수 있다. 이러한 보호대체밸브(200)는 기존의 저온상태에서 과압이 형성시 압력방출밸브의 작동불능에 따라 수동으로 가압기 맨웨이 또는 POSRV의 볼트를 수동으로 제거할 필요없이 보호대체밸브(200)를 제어함으로써 정상적인 저온과압방지 계통이 불가능일 때를 대비할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 따른 보호대체밸브(200)는 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 압력경계의 다중성을 고려하여 LTOP 대체설비로서 28in2(6인치 직경)이상의 밸브 및 배관으로 2개의 보호대체밸브를 설치할 수 있다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에서 보호대체밸브(200)는 압력방출밸브가 작동 불능시 실질적으로 압력방출이 가능한 방법으로 용량이 충분한 밸브를 압력경계에 설치하되, 다중성을 고려하여 두 개를 설치함으로써, 원자력 발전소의 안정성 향상 및 원활한 운영에 기여할 수 있는 효과가 있다.
감지부(300)는 압력방출밸브의 작동상태 및 원자로 냉각계통 압력을 감지하는 구성이다. 이러한 감지부(300)는 압력방출밸브의 작동상태 뿐만 아니라, 압력방출밸브를 포함한 관련계통의 설비의 작동불능 여부를 감지할 수 있다. 그리고 원자로 냉각계통 압력을 감지할 수 있다.
이러한 기능을 수행하기 위한 감지부(300)는 압력방출밸브의 작동상태를 감지하는 압력방출밸브 상태감지모듈(310)과 원자로 냉각계통 압력을 감지하는 압력감지모듈(320), 그리고 압력방출밸브 상태감지모듈과 압력감지모듈의 감지결과데이터를 실시간으로 디스플레이하는 모니터링모듈(330)을 포함할 수 있다.
대체밸브 제어부(400)는 감지부의 감지결과, 압력방출밸브의 상태가 작동불능일 경우, 압력방출이 가능하도록 압력경계에 부착되는 밸브개폐를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 기능을 수행하는 대체밸브 제어부(400)는 원자로냉각계통 압력이 허용설정치(35.5kg/㎠) 이상일 경우 압력을 감압시키도록 제어신호를 생성하여 보호대체밸브를 제어하도록 하여 원자로냉각계통의 감압을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치는 정지냉각계통의 LTOP보호설비인 압력방출밸브가 어떠한 이유로 운전이 불가능할 경우에는 이에 상응하는 용량 이상의 유량을 방출해야하지만, 가압기 맨웨이를 개방하도록 되어 있는데, 이러한 방법은 계통압력과 온도가 높아 실질적인 방법이 되기 어렵고, 따라서 LTOP 사고 완화대체장치로서 원자로 압력경계인 정지냉각 흡입관에 6인치 이상의 배관 및 배출장치를 설치하여 용이하게 원자로용기가 설치된 계통의 감압을 수행할 수 있다. 본 실시예에서 LTOP의 보호대체 설비는 다중성을 고려하여 두 개를 설치하는 것으로 설정하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치는 원자력발전소의 저온과압사고 보호설비인 정지냉각계통 흡입라인에 설치된 저온과압보호밸브가 작동불능시 실질적으로 압력방출이 가능한 방법으로 용량이 충분한 밸브를 압력경계에 부착하여 다중성을 고려한 원자력발전소 안전성 향상 및 원활한 운영을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
100 : 압력방출밸브 200 : 보호대체밸브
300 : 감지부 310 : 압력방출밸브 상태감지모듈
320 : 압력감지모듈 330 : 모니터링모듈
400 : 대체밸브 제어부

Claims (4)

  1. 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치에 있어서,
    원자력 발전소의 정지냉각계통 흡입라인에 설치된 압력방출밸브;
    상기 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 설치되어 계통의 감압을 수행하는 보호대체밸브;
    상기 압력방출밸브를 포함한 관련계통의 설비 작동불능 여부에 대한 작동상태 및 원자로냉각계통 압력을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지부의 감지결과, 상기 압력방출밸브의 상태가 작동불능일 경우, 압력방출이 가능하도록 압력경계에 부착되는 상기 보호대체밸브를 제어하는 대체밸브 제어부;를 포함하며,
    상기 보호대체밸브는 정지냉각계통의 원자로 압력경계인 정지냉각계통 흡입관에 6인치 직경 이상의 밸브와 배관으로 두 개를 설치하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 압력방출밸브의 작동상태를 감지하는 압력방출밸브 상태감지모듈; 및 상기 원자로 냉각계통 압력을 감지하는 압력감지모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대체밸브 제어부는 원자로냉각계통 압력이 허용설정치 이상일 경우 압력을 감압시키도록 제어신호를 생성하여 보호대체밸브를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 저온과압사고 완화대체장치.
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