KR101790450B1 - 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템 - Google Patents

냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각수 유출사고 발생 시 원자로건물의 냉각에서 원자로건물이 재가압 및 재가열되는 것을 방지하고, 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 피동으로 경보할 수 있는 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템을 제공하기 위하여, 냉각수가 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크 내부에 배치되고, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하며 상기 제1 및 제2 저장조의 수위차 발생에 따라 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 자연 유입되도록 하는 유입부를 갖는 구획부 및 상기 제1 저장조로부터 상기 원자로건물 내부로 연장되며, 상기 제1 저장조의 냉각수를 기반으로 상기 원자로건물을 냉각시키는 열교환기 및 상기 저장탱크에 마련되며, 상기 저장탱크 내부에서 발생되는 증기를 기반으로 상기 열교환기의 동작을 주변에 경보하는 피동 경보부를 포함한다.

Description

냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템{COOLANT TANK, AND NUCLEAR REACTOR BUILDING PASSIVE COOLING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 원자로건물이 냉각되도록 하는 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전소에서 냉각수 유출사고 발생 시 원자로건물 내로 증기와 함께 방사성 물질이 배출되고, 이로 인해 원자로건물 내의 온도와 압력이 급격하게 상승하게 된다. 이때, 상승하는 온도와 압력을 조절하지 못하면 원자로건물이 손상될 수 있다. 이에, 원자로건물에는 원자로건물 냉각계통이 마련되어, 냉각수 유출사고 발생 시 상승하는 온도와 압력이 조절되도록 한다.
다만, 사고 발생 시 냉각계통을 제어하기 위한 작업자의 인적 오류가 발생할 수 있고, 전력 손실 등과 같은 문제로 냉각계통이 제대로 작동하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 이에, 작업자 운전 및 전력 공급이 불필요한 피동 냉각시스템이 개발 적용되고 있다. 피동 냉각시스템은 원자로건물 외측에 설치되는 냉각수 저장조 및 냉각수 저장조로부터 원자로건물 내측으로 연장되는 열교환기를 포함할 수 있다.
이에, 냉각수 유출사고 발생 시 열교환기가 작동함에 따라 원자로건물이 냉각되도록 한다. 여기서, 사고 초기에는 냉각수의 낮은 온도에 의해 열에너지가 원활하게 제거된다. 그러나 반복되는 열교환에 의해 냉각수의 온도가 상승할 경우, 열에너지가 모두 제거되지 못하여 원자로건물의 온도와 압력이 재상승하게 되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1552511호(원자로건물 피동 냉각 시스템)
본 발명의 목적은 냉각수 유출사고 발생 시 원자로건물의 냉각에서 원자로건물이 재가압 및 재가열되는 것을 방지하기 위한 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 사고 발생 시 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 피동으로 경보할 수 있는 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템은 원자로건물 외벽에 인접되어, 상기 원자로건물을 피동으로 냉각시킬 수 있는 원자로건물 피동 냉각시스템에 있어서, 냉각수가 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크 내부에 배치되고, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하며 상기 제1 및 제2 저장조의 수위차 발생에 따라 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 자연 유입되도록 하는 유입부를 갖는 구획부 및 상기 제1 저장조로부터 상기 원자로건물 내부로 연장되며, 상기 제1 저장조의 냉각수를 기반으로 상기 원자로건물을 냉각시키는 열교환기 및 상기 저장탱크에 마련되며, 상기 저장탱크 내부에서 발생되는 증기를 기반으로 상기 열교환기의 동작을 주변에 경보하는 피동 경보부를 포함한다.
상기 저장탱크는 상기 제1 저장조 상부에 마련되어, 상기 제1 저장조로부터 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구를 포함하고, 상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구에 마련될 수 있다.
상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구로 유입되는 증기에 따라 노이즈를 발생시키는 피동 소리 발생모듈을 포함할 수 있다.
상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구 내부에 배치되어 상기 증기 배출구 내부로 유입되는 증기에 따라 회전하는 프로펠러와, 상기 증기 배출과 외부에서 상기 프로펠러에 연결되어 상기 프로펠러로부터 발생되는 전력을 기반으로 점등하는 광원을 포함할 수 있다.
상기 제1 저장조의 용량은 상기 제2 저장조의 용량보다 적을 수 있다.
상기 구획부는 상기 저장탱크의 상부벽과 하부벽 사이에 배치되는 격벽을 포함할 수 있다.
상기 유입부는 복수 개로 마련되고, 상기 복수 개의 유입부는 상호 동일한 높이에 마련될 수 있다.
상기 원자로건물 피동 냉각시스템은 상기 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기 내부에서 발생되는 증기가 상기 열교환기 외부로 방출되도록 하는 증기 배출부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 냉각수 저장조는 건물을 피동으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 저장조에 있어서, 냉각수가 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크 내부에 배치되고, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하며 상기 제1 및 제2 저장조의 수위차 발생에 따라 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 자연 유입되도록 하는 유입부를 갖는 구획부 및 상기 제1 저장조로부터 상기 건물 내부로 연장되며, 상기 제1 저장조의 냉각수를 기반으로 상기 건물을 냉각시키는 열교환기 및 상기 저장탱크에 마련되며, 상기 저장탱크 내부에서 발생되는 증기를 기반으로 상기 열교환기의 동작을 주변에 경보하는 피동 경보부를 포함한다.
상기 저장탱크는 상기 제1 저장조 상부에 마련되어, 상기 제1 저장조로부터 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구를 포함하고, 상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구에 마련될 수 있다.
상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구로 유입되는 증기에 따라 노이즈를 발생시키는 피동 소리 발생모듈을 포함할 수 있다.
상기 피동 경보부는 상기 증기 배출구 내부에 배치되어 상기 증기 배출구 내부로 유입되는 증기에 따라 회전하는 프로펠러와, 상기 증기 배출과 외부에서 상기 프로펠러에 연결되어 상기 프로펠러로부터 발생되는 전력을 기반으로 점등하는 광원을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템은 원자로건물 피동 냉각시스템의 성능을 빠르게 안정화시켜 원자로건물 피동 냉각시스템의 성능 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템은 원자로건물의 압력과 온도를 지속적으로 감소시킬 수 있어, 원자로건물 파괴와 같은 2차 사고 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템을 간략하게 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템을 I-I' 선을 기준으로 절단한 단면도이고,
도 3은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 간략하게 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 피동 경보부를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이고,
도 6은 종래의 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 실시예에 따른 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 나타낸 순서도이고,
도 9는 다른 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 피동 경보부를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
도 1은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템을 간략하게 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템을 I-I' 선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템(100, 이하, 냉각시스템이라 칭한다.)은 냉각수 저장조(200)를 포함한다.
냉각수 저장조(200)는 원자로건물(10) 외주면 상부 영역에 배치될 수 있다. 냉각수 저장조(200)는 필요에 따라 원자로건물(10) 내부로 냉각수를 공급할 수 있으며, 이때, 원자로 시설의 주전력이 차단되더라도 자연낙하에 의해 냉각수를 공급할 수 있도록 원자로건물(10) 상부영역에 배치될 수 있다. 다만, 원자로건물(10) 내부로 냉각수 공급이 불필요한 경우에는 냉각수 저장조(200)의 높이가 변경될 수 있다.
이러한 냉각수 저장조(200)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 도 2에서는 냉각수 저장조(200)가 4개로 마련되는 실시예를 도시하고 있으나, 냉각수 저장조(200)의 개수는 한정하지 않는다.
한편, 냉각수 저장조(200)에는 열교환기(300)가 연결된다. 열교환기(300)는 일측이 냉각수 저장조(200) 내부에 배치되고, 타측이 원자로건물(10) 내부로 연장된다. 예컨대, 열교환기(300)는 유출관(310) 및 유입관(320)이 냉각수 저장조(200) 내로 연장되고, 열교환부(330)가 원자로건물(10) 내부에 배치된다. 이에, 열교환기(300)는 냉각수 유출사고 발생 시 냉각수 저장조(200)에 수용된 냉각수를 기반으로 원자로건물(10)이 냉각되도록 한다.
그리고 열교환기(300)에는 배관 형태의 증기 배출부(340)가 마련될 수 있다. 증기 배출부(340)는 일단이 유출관(310)에 연결되고, 타단이 냉각수 저장조(200)에 연통될 수 있다. 여기서, 증기 배출부(340)의 타단은 냉각수 저장조(200)에 수용된 냉각수 수위보다 높은 위치에 연통될 수 있다.
이러한 증기 배출부(340)는 열교환기(300) 내부에서 냉각수가 순환하며 원자로건물(10)을 냉각할 경우에 열교환기(300) 내부에서 발생되는 증기를 대기로 배출시킬 수 있다. 즉, 열교환기(300)에서는 열교환 과정에서 비등이 발생될 수 있고, 증기 배출부(340)는 비등 발생에 따라 발생되는 증기를 열교환기(300) 외부로 방출시킬 수 있다.
다만, 본 실시예서는 증기 배출부(340)의 타단이 냉각수 저장조(200) 내부에 연통되는 것을 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일 실시예로 증기 배출부(340)의 타단은 필요에 따라 대기에 직접 연통될 수 있다.
한편, 냉각수 저장조(200)에 수용되는 냉각수는 냉각수 저장조(200) 내부에 구획된 상태로 수용될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 냉각수 저장조(200)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 다만, 상술된 구성요소에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 동일한 참조부호를 부여하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 간략하게 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 피동 경보부를 나타낸 도면이다. 그리고 도 5는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각수 저장조(200)는 저장탱크(200a)를 포함한다. 저장탱크(200a)는 냉각수 저장조(200)의 외형을 형성하며, 원자로건물(10) 외벽에 지지된 상태일 수 있다. 여기서, 저장탱크(200a)는 내부에 냉각수가 수용되는 공간을 형성하며, 대략 함체로 마련될 수 있으나 저장탱크(200a)의 형태는 한정하지 않는다.
그리고 저장탱크(200a) 내부에는 냉각수의 수용공간을 구획하는 구획부(210)가 마련된다. 구획부(210)는 격벽(210a)으로 마련될 수 있다. 격벽(210a)은 저장탱크(200a)의 상부벽과 하부벽 사이에 배치되어, 원자로건물(10)에 이웃하는 제1 저장조(200aa) 및 제1 저장조(200aa)와 분리된 제2 저장조(200ab)를 형성한다. 여기서, 제1 저장조(200aa)에는 열교환기(300)가 연결된 상태이다. 그리고 제2 저장조(200ab)의 용량은 제1 저장조(200aa)의 용량보다 크게 설정될 수 있다. 예컨대, 제1 저장조(200aa)의 용량은 전체 저장탱크(200a) 용량의 50% 이하로 마련될 수 있다.
그리고 제1 저장조(200aa)의 상부벽에는 증기 배출구(H1)가 형성된다. 증기 배출구(H1)는 원자로건물(10) 냉각에서 제1 저장조(200aa)의 냉각수가 가열됨에 따라 발생하는 증기가 외부로 배출되도록 한다. 이에, 저장탱크(200a)가 내부 압력변화에 따라 훼손 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 증기 배출구(H1)에는 수위감소 지연부(220)가 장착될 수 있다. 수위감소 지연부(220)는 제1 저장조(200aa)로부터 외기로 배출되는 증기에서 액적 및 습분을 분리시켜 분리된 수분이 제1 저장조(200aa)로 복귀되도록 한다.
이러한 수위감소 지연부(220)는 습분 분리기로 마련될 수 있으며, 저장탱크(200a)의 냉각수 수위 감소를 지연시켜 보다 장시간 원자로건물(10)의 피동 냉각이 수행되도록 할 수 있다.
그리고 수위감소 지연부(220) 상부에는 피동 경보부(230)가 장착될 수 있다. 피동 경보부(230)는 냉각수 유출사고가 발생될 경우에 원자로건물(10) 냉각 수행을 경보할 수 있다. 이러한 피동 경보부(230)는 증기 배출구(H1) 내부로 기체가 유입될 경우에, 기체 유동에 기반한 경보가 발생되도록 할 수 있다.
예컨대, 도 4를 참조하면, 피동 경보부(230)는 압력 발생에 따라 노이즈를 발생시킬 수 있는 피동 소음 발생장치로 마련될 수 있다. 여기서, 피동 경보부(230)는 증기 배출구(H1) 외부로 연장되는 피동 소리 발생모듈(231)을 포함할 수 있다. 소리 발생모듈(231)은 나팔 형태로 마련될 수 있으며, 원자로건물(10)의 사고 발생 및 냉각 수행 시 소리를 기반으로 주변에 경보를 실시할 수 있다.
다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 실시예로 피동 경보부(230)는 외부로부터 전력이 공급되지 않더라도 피동으로 경보를 수행할 수 있는 다양한 구성으로 마련될 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 피동 경보부(230)는 증기 배출구(H1) 내부에 배치되는 프로펠러(233a)를 포함할 수 있다. 프로펠러(233a)는 원자로건물(10) 냉각에서 증기 배출구(H1) 내부로 유입되는 증기에 따라 회전할 수 있고, 프로펠러(233a)에 의해 발생된 전력은 증기 배출구(H1) 외부에 배치된 LED모듈(233b)을 점등시킬 수 있다.
이와 같이, 피동 경보부(230)는 냉각수 유출사고가 발생될 경우에 원자로건물(10) 냉각 수행을 경보하여 사고 발생을 1차적으로 주변에 인지시킬 수 있고, 추후 원자로건물(10)의 압력상승 여부 및 감압정도가 인지되도록 할 수 있다.
한편, 제2 저장조(200ab) 상부벽에는 압력 조절부(H2)가 형성된다. 압력 조절부(H2)는 제1 저장조(200aa)의 내부 압력과 무관하게 제2 저장조(200ab)의 내부 압력을 외부 대기압과 동일하게 유지시킨다.
그리고 증기 배출구(H1)와 압력 조절부(H2) 각각에는 필터(F1, F2)가 장착된다. 필터(F1, F2)는 열교환기(300)의 파손 및 훼손이 발생될 경우에 원자로건물(10) 내부로부터 저장탱크(200a)로 유입될 수 있는 유해물질, 예컨대 방사성 물질이 외부대기로 유출되는 것을 저지시킨다.
한편, 격벽(210a) 하부영역에는 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab)가 상호 연통되도록 하는 유입부가 마련될 수 있다. 이러한 유입부는 연결 파이프(210aa)로 마련될 수 있다. 여기서, 연결 파이프(210aa)는 복수 개로 마련될 수 있다.
다만, 연결 파이프(210aa)가 복수 개로 마련될 경우에는 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab) 간의 자연대류에 의해 냉각수가 순환되는 것을 방지하기 위해 상호 동일한 높이에 배치될 수 있다.
또한, 도 6에서는 연결 파이프(210aa)가 3개로 마련되는 것을 도시하고 있으나, 연결 파이프(210aa)의 개수는 한정하지 않는다. 그리고 본 실시예서는 격벽(210a)에 연결 파이프(210aa)가 배치되어 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab)가 상호 연통되도록 하는 것을 설명하고 있다. 그러나 격벽(210a)에는 연결 파이프(210aa)를 제외한 홀이 형성될 수 있으며, 홀의 형태는 원형 및 슬릿을 포함한 다양한 형태로 마련될 수 있다.
한편, 이러한 연결 파이프(210aa)는 제2 저장조(200ab)에 수용된 냉각수가 제1 저장조(200aa)로 유입될 수 있는 경로를 형성한다.
보다 구체적으로, 냉각수 유출사고 발생 시 열교환기(300)가 연결된 제1 저장조(200aa)는 빠른 시간 내에 포화온도에 도달하게 된다. 이에, 냉각시스템(100)의 열제거 성능 안정화에 기여하여 원자로건물(10)의 온도와 압력이 빠르게 안정되도록 한다. 상술한 바와 같이, 제1 저장조(200aa)의 용량이 제2 저장조(200ab)의 용량보다 적은 이유도 이러한 효과를 의도하기 위한 것이다.
한편, 제1 저장조(200aa)가 포화온도에 도달하면, 제1 저장조(200aa)에 수용된 냉각수는 가열되며 증기 배출구(H1)를 통해 외부로 배출된다. 이에, 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab) 사이에는 수위차가 발생된다. 따라서 제2 저장조(200ab)의 냉각수는 수위차 해소를 위해 연결 파이프(210aa)를 관통하여 제1 저장조(200aa)로 유입된다.
이에, 냉각수 저장조(200)는 사고 초반부터 냉각시스템(100)의 열제거 성능을 일정하게 유지시켜 원자로건물(10) 압력과 온도가 완만하게 감소되도록 한다. 따라서 종래의 냉각시스템에서 원자로건물(10)의 온도와 압력이 감소하다가 냉각수 온도 상승에 따라 열제거 성능이 저하되어 원자로건물(10)의 압력과 온도가 재가압 및 재가열되는 문제점을 해소할 수 있다.
보다, 구체적으로 종래의 냉각시스템과, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)을 비교하면 다음과 같다.
도 6은 종래의 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 실시예에 따른 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 냉각시스템은 냉각수 유출사고 발생 시 원자로건물(10)의 온도와 압력 상승과 함께 작동된다. 이때, 종래의 냉각시스템은 원자로건물(10)의 온도와 압력을 감소시킬 수 있다.
그러나 종래의 냉각시스템은 소정 시간이 경과한 이후부터 냉각수 가열에 따라 냉각시스템(100)의 효율이 급격하게 저하된다. 이에, 도 6에 표지된 "A"구간에서 볼 수 있듯이 원자로건물(10)의 온도와 압력이 재상승하게 되는 문제점이 있다. 특히, 이러한 과정에서 원자로건물(10)로 인가되는 스트레스에 의해 원자로건물(10)의 파손 및 훼손이 발생될 수 있었다.
그러나 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)은 제1 저장조(200aa)에 수용된 냉각수가 가열되더라도 외기로 배출되는 증기에 따라 제2 저장조(200ab)에 수용된 냉각수가 제1 저장조(200aa)로 자연 유입된다. 이에, 도 7과 같이, 사고 발생 시 원자로건물(10)의 온도와 압력이 원만하게 감소되도록 하며, 원자로건물(10)의 온도와 압력이 재상승하는 문제점을 해소할 수 있다. 이에, 원자로건물(10)로 인가되는 스트레스 발생을 억제할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 다만, 상술된 구성요소에 대해서는 상세한 설명은 생략하고 동일한 참조부호를 부여하도록 한다.
도 8은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)은 냉각수 유출사고 발생 시 작동될 수 있다(S100). 이때, 원자로건물(10) 내부에서는 증기와 방사성 물질이 배출되고, 이로 인해 원자로건물(10) 내부 공간의 온도와 압력이 상승된다.
이에, 열교환부(330) 내부의 냉각수가 가열되고, 가열된 냉각수는 제1 저장조(200aa)로 유입된다. 이때, 제1 저장조(200aa) 내부에 수용된 냉각수는 열교환기(300) 내부로 유입되어 열교환부(330)로 제공된다. 이와 같이, 냉각시스템(100)에서는 유입 및 유출을 반복하며 자연력을 기반으로 한 냉각수 순환이 이루어지도록 한다(S200).
한편, 사고 발생 후 시간이 경과됨에 따라 제1 저장조(200aa) 내부의 냉각수의 온도는 끓는 점까지 상승하게 된다(S300). 다만, 제2 저장조(200ab) 내부에 수용된 냉각수는 제1 저장조(200aa)의 냉각수와 유동되지 않는 상태로 초기 온도를 유지하고 있는 상태이다.
또한, 제1 저장조(200aa) 내부에 냉각수가 끓는 점에 이르는 시간은 본 실시예에 따른 냉각수 저장조(200)와 동일한 용량을 가지는 종래 냉각수 저장조와 비교하여 짧아지게 된다. 이에, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)은 비교적 짧은 과도기간을 거쳐 안정화된다.
아울러, 제1 저장조(200aa)의 냉각수가 증발함에 따라, 제2 저장조(200ab)의 낮은 온도의 냉각수가 자연적으로 제1 저장조로 유입된다(S400). 이에, 제1 저장조(200aa) 내부에 수용된 냉각수 온도 상승에 따라 냉각시스템(100)의 열제거 성능이 저하되어 원자로건물(10)의 압력과 온도가 재가압 및 재가열되는 문제점을 해소할 수 있다.
이와 같이, 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템은 원자로건물 피동 냉각시스템의 성능을 빠르게 안정화시켜 원자로건물 피동 냉각시스템의 성능 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템은 원자로건물의 압력과 온도를 지속적으로 감소시킬 수 있어, 원자로건물 파괴와 같은 2차 사고 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 원자로 건물
100 : 원자로건물 피동 냉각시스템
200 : 원자로 시스템
300 : 열교환기

Claims (12)

  1. 원자로건물 외벽에 인접되어, 상기 원자로건물을 피동으로 냉각시킬 수 있는 원자로건물 피동 냉각시스템에 있어서,
    냉각수가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크 내부에 배치되고, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하며 상기 제1 및 제2 저장조의 수위차 발생에 따라 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 자연 유입되도록 하는 유입부를 갖는 구획부;
    상기 제1 저장조로부터 상기 원자로건물 내부로 연장되며, 상기 제1 저장조의 냉각수를 기반으로 상기 원자로건물을 냉각시키는 열교환기; 및
    상기 저장탱크에 마련되며, 상기 저장탱크 내부에서 발생되는 증기를 기반으로 상기 열교환기의 동작을 주변에 경보하는 피동 경보부를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 저장탱크는
    상기 제1 저장조 상부에 마련되어, 상기 제1 저장조로부터 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구를 포함하고,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구에 마련되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구로 유입되는 증기에 따라 노이즈를 발생시키는 피동 소리 발생모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구 내부에 배치되어 상기 증기 배출구 내부로 유입되는 증기에 따라 회전하는 프로펠러와,
    상기 증기 배출과 외부에서 상기 프로펠러에 연결되어 상기 프로펠러로부터 발생되는 전력을 기반으로 점등하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 저장조의 용량은
    상기 제2 저장조의 용량보다 적은 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 구획부는
    상기 저장탱크의 상부벽과 하부벽 사이에 배치되는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 유입부는 복수 개로 마련되고,
    상기 복수 개의 유입부는 상호 동일한 높이에 마련되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 열교환기에 연결되며, 상기 열교환기 내부에서 발생되는 증기가 상기 열교환기 외부로 방출되도록 하는 증기 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
  9. 건물을 피동으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 저장조에 있어서,
    냉각수가 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크 내부에 배치되고, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하며 상기 제1 및 제2 저장조의 수위차 발생에 따라 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 자연 유입되도록 하는 유입부를 갖는 구획부;
    상기 제1 저장조로부터 상기 건물 내부로 연장되며, 상기 제1 저장조의 냉각수를 기반으로 상기 건물을 냉각시키는 열교환기; 및
    상기 저장탱크에 마련되며, 상기 저장탱크 내부에서 발생되는 증기를 기반으로 상기 열교환기의 동작을 주변에 경보하는 피동 경보부를 포함하는 냉각수 저장조.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 저장탱크는
    상기 제1 저장조 상부에 마련되어, 상기 제1 저장조로부터 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구를 포함하고,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구에 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각수 저장조.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구로 유입되는 증기에 따라 노이즈를 발생시키는 피동 소리 발생모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 저장조.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 피동 경보부는
    상기 증기 배출구 내부에 배치되어 상기 증기 배출구 내부로 유입되는 증기에 따라 회전하는 프로펠러와,
    상기 증기 배출과 외부에서 상기 프로펠러에 연결되어 상기 프로펠러로부터 발생되는 전력을 기반으로 점등하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 저장조.
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CN110385097A (zh) * 2019-08-01 2019-10-29 杭州高兴工程塑料有限公司 一种用于改性pbt的酯化反应器

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KR101659864B1 (ko) 2015-05-13 2016-09-26 한국원자력연구원 원전

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