KR101796152B1 - Spent unclear fuel cooling apparatus - Google Patents

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KR101796152B1
KR101796152B1 KR1020160164458A KR20160164458A KR101796152B1 KR 101796152 B1 KR101796152 B1 KR 101796152B1 KR 1020160164458 A KR1020160164458 A KR 1020160164458A KR 20160164458 A KR20160164458 A KR 20160164458A KR 101796152 B1 KR101796152 B1 KR 101796152B1
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cooling water
water
inert gas
cooling
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KR1020160164458A
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김종록
문상기
김기환
전병국
윤영중
박종국
최해섭
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한국원자력연구원
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors
    • Y02E30/33—

Abstract

The present invention relates to a spent nuclear fuel cooling apparatus for preventing a spent nuclear fuel from being exposed to air by supplying an inert gas to a storage pool when a level of cooling water in a storage pool is lowered to a certain level or less. The spent nuclear fuel cooling apparatus comprises: a storage pool in which cooling water is stored so that the spent nuclear fuel is submerged; a cooling water supply means which supplies the cooling water to the storage pool so that the cooling water in the storage pool maintains a constant level; and an auxiliary cooling means which supplies, if the level of the cooling water becomes lower than a certain level, an inert gas to the storage pool passively by using a differential head of the cooling water to prevent the spent nuclear fuel from being exposed to air. With this configuration, when the cooling water is not supplied to the storage pool due to failure of the cooling water supply means or the like, the inert gas is supplied to the storage pool to prevent the spent nuclear fuel from being exposed to the air, thereby preventing damage to fuel cladding caused by a chemical reaction.

Description

사용후 핵연료 냉각장치{SPENT UNCLEAR FUEL COOLING APPARATUS}[0001] SPENT UNCLEAR FUEL COOLING APPARATUS [0002]

본 발명은 사용후 핵연료 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저장수조의 냉각수 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 저장수조에 불활성기체를 공급하여 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지하는 사용후 핵연료 냉각장치에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a spent nuclear fuel cooling apparatus, and more particularly, to a spent nuclear fuel cooling apparatus for supplying spent fuel to a spent fuel tank by supplying an inert gas to a storage tank to prevent exposed spent fuel from being exposed to air, Cooling device.

원자력발전소에서 사용되는 핵연료는 사용 후에도 지속적인 붕괴열을 발생시키므로 냉각수가 채워져 있는 수조인 사용후 핵연료 저장수조에 사용후 핵연료를 냉각수에 잠기도록 보관하면서 냉각하게 된다.The nuclear fuel used in the nuclear power plant generates continuous decay heat even after use. Therefore, the spent fuel is stored in the spent fuel storage tank, which is filled with cooling water, so that the spent fuel is stored in the cooling water.

도 1은 종래의 사용후 핵연료 저장수조를 개략적으로 도시해 보인 도면이다. 1 is a view schematically showing a conventional spent fuel storage tank.

도 1을 참조하면, 사용후 핵연료의 저장수조(20)에 정상적으로 냉각수(L)가 공급되는 상황에서는 저장수조(20)에 냉각수(L)를 지속적으로 공급하여 저장수조(20)의 수위를 항시 일정하게 유지하면서 사용후 핵연료(10)를 냉각시킨다. 이때, 저장수조(20)에서는 사용후 핵연료의 봉다발(11)을 통과하는 냉각수(L)는 가열하여 상측으로 유동하게 되고 상기 사용후 핵연료(10)의 외측 위치한 냉각수(L)는 사용후 핵연료(10)의 하측으로 유동하여 냉각수(L)의 자연순환이 발생하여 상기 사용후 핵연료(10)를 냉각하게 된다. 1, when the cooling water L is normally supplied to the spent fuel storage tank 20, the cooling water L is continuously supplied to the storage water tank 20 so that the water level of the storage water tank 20 is constantly supplied The spent nuclear fuel 10 is cooled while being kept constant. At this time, in the storage tank 20, the cooling water L passing through the bundle 11 of spent nuclear fuel is heated and flows upward, and the cooling water L located outside the spent fuel 10 flows into the spent fuel (10) to cool the spent fuel (10) by the natural circulation of the cooling water (L).

그리고, 사용후 핵연료(10)에서 방출된 열에너지는 냉각수(L)를 가열하게 되고, 가열된 냉각수(L)는 증발하여 외부로 배출된다. 따라서, 증발된 냉각수에 의하여 냉각수(L) 수위가 낮아지게 되므로, 저장수조(20)에 연결된 냉각수 공급수단(30)이 동작하여 증발된 냉각수의 양에 대응하여 저장수조(20)에 지속적으로 냉각수(L)를 공급하게 된다. The heat energy released from the spent nuclear fuel 10 heats the cooling water L, and the heated cooling water L evaporates and is discharged to the outside. Therefore, the water level of the cooling water L is lowered by the evaporated cooling water, so that the cooling water supply means 30 connected to the water storage tank 20 operates to continuously supply the water to the water storage tank 20 corresponding to the amount of the evaporated cooling water. (L).

하지만, 상기 냉각수 공급수단(30)의 고장 등에 의하여 상기 저장수조(20)에 냉각수가 공급되지 않거나, 저장수조(20)의 파손 등에 의하여 공급되는 냉각수의 유량보다 빠져나가는 냉각수의 유량이 많은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 저장수조(20) 내의 냉각수 수위가 낮아지게 되어 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출된다. However, when the cooling water is not supplied to the storage tank 20 due to a failure of the cooling water supply means 30 or the flow rate of the cooling water flowing out of the storage water tank 20 exceeds the flow rate of the cooling water, As shown in FIG. 2, the water level of the cooling water in the storage tank 20 is lowered, and the spent fuel 10 is exposed to the air.

이 경우, 충분한 냉각이 이루어지지 않은 상태로 사용후 핵연료가 공기 중에 노출되면 사용후 핵연료는 온도가 크게 상승하게 된다. 이때, 사용후 핵연료를 둘러싸고 있는 피복관의 표면이 약 800℃를 넘어서게 되면 피복관과 공기 중의 질소가 반응하는 질화현상이 일어난다. 그리고, 질화된 피복관은 다시 공기 중의 산소와 반응하여 재산화 현상을 일으킨다. In this case, when the spent fuel is exposed to the air without sufficient cooling, the temperature of the spent fuel increases greatly. At this time, when the surface of the cladding surrounding the spent fuel exceeds about 800 ° C, nitriding phenomenon occurs in which the cladding tube reacts with nitrogen in the air. Then, the nitrided cladding reacts with oxygen in the air again to cause a re-oxidation phenomenon.

따라서, 질화와 재산화 반응을 거친 피복관은 손상이 심해져 사용후 핵연료의 안전성에 큰 문제를 일으키게 된다.
Therefore, the cladding subjected to the nitriding and reoxidation reaction is seriously damaged and poses a serious problem on the safety of the spent fuel.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 저장수조의 냉각수 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 저장수조에 불활성기체를 공급하여 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지하는 사용후 핵연료 냉각장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for supplying spent fuel to a storage tank, The purpose is to provide a device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 냉각장치는, 사용후 핵연료가 잠기도록 냉각수가 저장된 저장수조; 상기 저장수조의 냉각수 수위가 항시 일정 수준을 유지하도록 상기 저장수조에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단; 및 상기 저장수조의 냉각수 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 냉각수의 수두차를 이용하여 상기 저장수조에 불활성기체를 공급하여 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지하는 보조냉각수단;을 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a spent nuclear fuel cooling apparatus comprising: a storage tank in which cooling water is stored such that spent fuel is submerged; A cooling water supply means for supplying cooling water to the storage tank so that the water level of the storage water tank always maintains a constant level; And an auxiliary cooling means for supplying an inert gas to the storage water tank using the water head difference of the cooling water to prevent the spent fuel from being exposed to the air if the water level of the water in the storage water becomes lower than a certain level.

본 발명에 의한 사용후 핵연료 냉각장치에 따르면, 냉각수 공급수단의 고장 등에 의하여 저장수조에 냉각수가 공급되지 않는 경우에 저장수조에 불활성기체를 공급하여 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the spent nuclear fuel cooling apparatus of the present invention, when cooling water is not supplied to the storage tank due to failure of the cooling water supply means or the like, an inert gas is supplied to the storage tank to prevent the spent fuel from being exposed to the air Effect can be obtained.

그리고, 본 발명에 의하면, 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지하여 사용후 핵연료의 피복재가 화학반응에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the spent nuclear fuel from being exposed to the air and to prevent the covering material of the spent nuclear fuel from being damaged by the chemical reaction.

또한, 본 발명에 의하면, 정전 등에 의하여 펌프가 작동하는 않는 경우에도 냉각수의 수두차를 이용하여 자동적으로 저장수조에 불활성기체를 공급할 수 있어 보다 안정적으로 사용후 핵연료를 냉각할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
According to the present invention, even when the pump does not operate due to power failure or the like, the inert gas can be automatically supplied to the storage tank using the water head difference of the cooling water, and the effect of cooling the spent fuel can be obtained more stably have.

도 1은 종래의 사용후 핵연료 저장수조를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 2는 종래의 사용후 핵연료 저장수조에서 냉각수 수위가 일정 이하로 낮아진 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치를 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치가 동작되는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.1 is a schematic view of a conventional spent nuclear fuel storage tank,
2 is a view schematically showing a state in which the level of the cooling water in the conventional spent fuel storage tank is lowered to a predetermined level or less,
3 is a schematic view illustrating a spent nuclear fuel cooling apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a schematic view illustrating a state in which a spent nuclear fuel cooling apparatus according to an embodiment of the present invention is operated.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 사용후 핵연료 냉각장치에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. In order to facilitate understanding of the features of the present invention, the spent fuel cooling apparatus related to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
It should be noted that, in order to facilitate understanding of the embodiments described below, reference numerals are added to the components of the accompanying drawings, so that the same components are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings . In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치를 개략적으로 도시해 보인 도면이고, 도 4는 상기 사용후 핵연료 냉각장치가 동작하는 상태를 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
FIG. 3 is a schematic view of a spent nuclear fuel cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view illustrating a state in which the spent nuclear fuel cooling apparatus operates.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치(100)는 사용후 핵연료(10)가 잠기도록 냉각수(L)가 저장된 저장수조(200)와, 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 항시 일정 수준을 유지하도록 상기 저장수조(200)에 냉각수(L)를 공급하는 냉각수 공급수단(300), 그리고 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 냉각수의 수두차를 이용하여 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 피동적으로 공급하여 사용후 핵연료(10)가 공기중에 노출되는 것을 방지하는 보조냉각수단을 포함한다.
3 and 4, a spent nuclear fuel cooling apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a storage water tank 200 in which cooling water L is stored so that the spent fuel 10 is submerged, A cooling water supply means 300 for supplying cooling water L to the storage water tank 200 so that the water level of the cooling water L of the storage water tank 200 maintains a constant level at all times, And an auxiliary cooling means for preventing the spent fuel (10) from being exposed to the air by passively supplying the inert gas (G) to the storage water tank (200) using the water head difference of the cooling water when the temperature of the spent fuel do.

상기 저장수조(200)에는 사용후 핵연료(10)가 잠기도록 냉각수(L)가 저장되고, 사용후 핵연료(10)가 냉각수(L)에 항시 잠겨 있도록 즉, 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출되지 않도록 상기 냉각수 공급수단(300)이 상기 저장수조(200)에 냉각수(L)를 공급하여 사용후 핵연료(10)를 냉각하게 마련된다. The spent fuel 10 is stored in the storage tank 200 so that the spent fuel 10 is stored in the cooling water L so that the spent fuel 10 is always kept in the air The cooling water supply means 300 supplies the cooling water L to the storage water tank 200 to cool the spent fuel 10. [

즉, 저장수조(200)에 정상적으로 냉각수(L)가 공급되는 상황에서는 저장수조(200)에 냉각수(L)를 지속적으로 공급하여 저장수조(200)의 수위를 항시 일정하게 유지하면서 사용후 핵연료(10)를 냉각시킨다. 이때, 저장수조(200)에서 사용후 핵연료(10)의 내부를 통과하는 냉각수(L)는 사용후 핵연료(10)에 의해 가열되어 상측으로 유동하게 되고 상기 사용후 핵연료(10)의 외측에 위치한 냉각수(L)는 사용후 핵연료(10)의 하측으로 유동하여 냉각수(L)의 자연순환이 발생하여 상기 사용후 핵연료(10)를 냉각하게 된다. That is, when the cooling water L is normally supplied to the storage tank 200, the cooling water L is continuously supplied to the storage tank 200 to maintain the water level of the storage tank 200 constant, 10). At this time, the cooling water L passing through the spent fuel 10 in the storage tank 200 is heated by the spent fuel 10 to flow upward, and is located outside the spent fuel 10 The cooling water L flows to the lower side of the spent nuclear fuel 10 and the natural circulation of the cooling water L occurs to cool the spent nuclear fuel 10.

그리고, 사용후 핵연료(10)에서 방출된 열에너지는 냉각수(L)를 가열하게 되고, 가열된 냉각수(L)는 증발하여 외부로 배출된다. The heat energy released from the spent nuclear fuel 10 heats the cooling water L, and the heated cooling water L evaporates and is discharged to the outside.

따라서, 증발된 냉각수에 의하여 상기 저장수조(200)에 저장되어 있는 냉각수(L)의 수위가 낮아지게 되므로, 상기 저장수조(200)에 연결된 상기 냉각수 공급수단(300)이 동작하여 증발된 냉각수의 양에 대응하여 상기 저장수조(200)에 지속적으로 일정량의 냉각수(L)를 공급하도록 마련된다.
Therefore, the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200 is lowered by the evaporated cooling water, so that the cooling water supply means 300 connected to the water storage tank 200 operates, And supplies a predetermined amount of cooling water L to the storage water tank 200 in response to the amount of water.

하지만, 상기 냉각수 공급수단(300)의 고장 등에 의하여 상기 저장수조(200)에 냉각수가 공급되지 않거나, 상기 저장수조(200)의 파손 등에 의하여 공급되는 냉각수의 유량보다 빠져나가는 냉각수의 유량이 많은 경우 상기 저장수조(200) 내의 냉각수(L) 수위가 낮아지게 되어 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출된다. However, if the cooling water is not supplied to the storage water tank 200 due to a failure of the cooling water supply means 300, or if the flow rate of the cooling water flowing out of the storage water tank 200 exceeds the flow rate of the cooling water, The water level of the cooling water L in the storage tank 200 is lowered and the spent nuclear fuel 10 is exposed to the air.

이 경우, 충분한 냉각이 이루어지지 않은 상태로 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출되면 사용후 핵연료(10)는 공기에 노출된 부분이 온도가 크게 상승하게 되고, 사용후 핵연료(10)를 둘러싸고 있는 피복관의 표면이 약 800℃를 넘어서게 되면 피복관과 공기 중의 질소가 반응하는 질화현상이 일어나고, 질화된 피복관은 다시 공기 중의 산소와 반응하여 재산화 현상을 일으켜 피복관의 손상이 심해져 사용후 핵연료(10)의 안전성에 큰 문제를 일으키게 된다.
In this case, if the spent nuclear fuel 10 is exposed to air in a state where sufficient cooling is not performed, the temperature of the spent nuclear fuel 10 exposed to the air is greatly increased, and the spent nuclear fuel 10 is surrounded When the surface of the cladding tube exceeds about 800 ° C, nitriding occurs in which the cladding tube reacts with nitrogen in the air, and the nitrided cladding tube reacts with oxygen in the air again to cause the reoxidation phenomenon, ) Is a serious problem in safety.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치(100)는 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하여 사용후 핵연료(10)가 공기중에 노출되는 것을 방지한다. Therefore, when the water level of the cooling water L in the storage water tank 200 is lowered to a certain level or lower, the spent fuel cooling apparatus 100 according to the embodiment of the present invention is provided with an inert gas G Thereby preventing the spent nuclear fuel 10 from being exposed to the air.

여기서, 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 낮아지되 사용후 핵연료(10)가 공기중에 노출되기 전의 수위에서 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the inert gas G is supplied to the water storage tank 200 at a water level before the spent fuel 10 is exposed to the air while the water level of the cooling water L in the water storage tank 200 is low.

보다 구체적으로, 상기 보조냉각수단은 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위를 측정하는 수위 측정부(430)와, 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하도록 마련되는 기체 공급부(410), 그리고 상기 수위 측정부(430)로부터 냉각수(L) 수위 데이터를 수신하고 냉각수(L)의 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하도록 상기 기체 공급부(410)를 제어하는 제어부(440)를 포함한다. More specifically, the auxiliary cooling means includes a water level measuring unit 430 for measuring the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200, and a water level measuring unit 430 for supplying an inert gas G to the water storage tank 200 And an inert gas G is supplied to the storage tank 200 when the water level of the cooling water L is lowered to a certain level or lower. And a control unit 440 for controlling the gas supply unit 410 to supply the gas.

즉, 상기 보조냉각수단은 상기 수위 측정부(430)에서 상기 저장수조(200)에 저장되어 있는 냉각수(L)의 수위를 실시간으로 측정하여 측정 데이터를 상기 제어부(440)에 전송하고, 상기 제어부(440)는 상기 냉각수(L)의 수위가 사용후 핵연료(10)가 노출되기 직전의 수위까지 낮아지면 상기 기체 공급부(410)를 동작시켜 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하도록 제어한다.
That is, the auxiliary cooling means measures the level of the cooling water L stored in the storage tank 200 in real time by the level measuring unit 430 and transmits the measured data to the controller 440, When the water level of the cooling water L is lowered to a water level just before the spent fuel 10 is exposed, the controller 440 operates the gas supply unit 410 to supply the inert gas G to the storage water tank 200 .

여기서, 상기 제어부(440)는 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위에 대응하여 상기 저장수조(200)에 공급되는 불활성기체(G)의 공급유량을 조절하도록 상기 기체 공급부(410)를 제어한다.The control unit 440 controls the supply amount of the inert gas G supplied to the storage tank 200 in accordance with the level of the cooling water L stored in the storage tank 200 ).

보다 구체적으로, 상기 제어부(440)는 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위로부터 상기 저장수조(200)의 빈 공간부의 체적을 계산하고, 상기 저장수조(200)의 빈 공간부를 채울 수 있는 불활성기체(G)의 공급유량을 산정한 후 계산된 공급유량만큼 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하도록 상기 기체 공급부(410)를 제어하는 것이 바람직하다. More specifically, the controller 440 calculates the volume of the empty space of the storage tank 200 from the water level of the cooling water L stored in the storage tank 200, and determines the empty space of the storage water tank 200 It is preferable to control the gas supply unit 410 to supply the inert gas G to the storage tank 200 by a calculated supply flow rate after calculating the supply flow rate of the inert gas G that can be filled.

이때, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 지속적으로 낮아지게 되면 그에 대응하여 불활성기체(G) 또한 지속적으로 공급한다. At this time, when the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200 is continuously lowered, the inert gas G is also supplied continuously.

이러한 구성으로, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 지속적으로 낮아지더라도 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하면 불활성기체(G)가 공기 중에 있는 질소와 산소보다 무겁기 때문에 불활성기체(G)가 상기 저장수조(200)의 빈 공간부를 채우면서 질소와 산소를 상기 저장수조(200)의 밖으로 밀어내게 되므로, 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
Even if the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200 is constantly lowered by supplying the inert gas G to the water storage tank 200, Since the inert gas G fills the empty space of the storage tank 200 and pushes the nitrogen and oxygen out of the storage tank 200 because the inert gas G is heavier than oxygen, .

상기 보조냉각수단은 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L) 또는 사용후 핵연료(10) 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하는 온도센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 온도센서는 비접촉식 온도센서 또는 접촉식 온도센서 등 어떠한 공지의 온도센서로도 마련될 수 있다.The auxiliary cooling means may further include a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of at least one of the cooling water L or spent fuel 10 stored in the storage water tank 200. Here, the temperature sensor may be any known temperature sensor such as a non-contact type temperature sensor or a contact type temperature sensor.

그리고, 상기 제어부(440)는 상기 온도센서로부터 온도 데이터를 수신하고, 측정된 온도가 일정 온도 이상이면 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 공급하도록 상기 기체 공급부(410)를 제어하도록 마련된다.The control unit 440 receives the temperature data from the temperature sensor and controls the gas supply unit 410 to supply the inert gas G to the storage tank 200 when the measured temperature is equal to or higher than a predetermined temperature .

이러한, 상기 온도센서는 상기 수위 측정부(430)의 보조적인 역할을 수행할 수 있다. The temperature sensor may perform an auxiliary function of the water level measuring unit 430.

즉, 상기 수위 측정부(430)의 측정에 오류가 있거나 고장 등에 의하여 수위를 정확하게 측정하지 못한 상황에서 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 낮아지면, 냉각수(L) 및 사용후 핵연료(10)의 온도가 올라가게 된다. That is, when the water level of the cooling water L stored in the storage tank 200 is lowered in the case where the water level measurement unit 430 has an error in measurement or fails to accurately measure the water level due to a failure or the like, The temperature of the spent nuclear fuel 10 is increased.

따라서, 상기 온도센서를 통하여 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 낮아지고 있음을 간접적으로 측정할 수 있다.
Therefore, it can be indirectly measured that the water level of the cooling water L stored in the storage water tank 200 is lowered through the temperature sensor.

상기 기체 공급부(410)는 불활성기체(G)가 저장되어 있는 불활성기체 저장탱크(411)와, 상기 불활성기체 저장탱크(411)와 상기 저장수조(200)를 연결하는 공급배관(412), 그리고 상기 공급배관(412)에 구비되어 상기 불활성기체 저장탱크(411)에 저장되어 있는 불활성기체(G)를 상기 저장수조(200)로 공급하도록 동력을 제공하는 펌프(413)를 포함한다. The gas supply unit 410 includes an inert gas storage tank 411 storing an inert gas G, a supply pipe 412 connecting the inert gas storage tank 411 and the storage water tank 200, And a pump 413 provided in the supply pipe 412 to supply power to supply the inert gas G stored in the inert gas storage tank 411 to the storage water tank 200.

여기서, 상기 공급배관(412)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 저장수조(200)의 하부에 연결되어 상기 저장수조(200)의 하부로 불활성기체(G)를 공급하도록 마련될 수 있다. 3, the supply pipe 412 may be connected to a lower portion of the storage tank 200 to supply the inert gas G to the lower portion of the storage tank 200 .

상기 저장수조(200)의 하부에서 불활성기체(G)가 공급되면 상기 저장수조(200)에 저장되어 있는 냉각수(L)의 기공률을 증가시키게 되어 냉각수(L)의 수위를 어느정도 상승시킬 수 있다. 따라서 냉각수(L)로 사용후 핵연료(10)를 냉각할 수 있는 범위가 넓어지게 되어 사용후 핵연료(10)의 온도 상승을 보다 효과적으로 지연시킬 수 있다.
When the inert gas G is supplied from the lower part of the storage tank 200, the porosity of the cooling water L stored in the storage tank 200 is increased, and the water level of the cooling water L can be increased to some extent. Accordingly, the range in which the spent fuel (10) can be cooled by the cooling water (L) is widened, and the temperature rise of the spent fuel (10) can be more effectively delayed.

이러한 구성으로, 상기 냉각수 공급수단(300)의 고장 등에 의하여 상기 저장수조(200)에 냉각수가 공급되지 않거나, 상기 저장수조(200)의 파손 등에 의하여 냉각수(L)의 수위가 지속적으로 낮아지면 상기 저장수조(200)에 불활성기체를 공급하여 사용후 핵연료(10)가 공기 중에 노출되는 것을 방지하고, 상기한 문제를 파악하여 해소한 후 상기 저장수조(200)에 다시 냉각수(L)를 일정 수위 이상으로 채워서 사용후 핵연료(10)를 안전하게 냉각하도록 운용할 수 있다.
If the water level of the cooling water L is continuously lowered due to the failure of the cooling water supply means 300 or the breakage of the water in the water storage tank 200, The inert gas is supplied to the water storage tank 200 to prevent the spent fuel 10 from being exposed to the air and the cooling water L is returned to the water storage tank 200 at a predetermined level So that the spent fuel 10 can be safely cooled.

나아가, 본 발명의 실시예에 의한 사용후 핵연료 냉각장치(100)는 정전 또는 고장 등에 의하여 상기 펌프(413)가 동작하지 않는 경우에도 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 냉각수(L)의 수두차를 이용하여 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 피동적으로 공급할 수 있다. In addition, the spent fuel cooling apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can reduce the water level of the cooling water L of the storage tank 200 to a predetermined level or less even when the pump 413 is not operated due to power failure, It is possible to passively supply the inert gas G to the storage water tank 200 using the water head difference of the cooling water L. [

이를 위하여, 상기 기체 공급부(410)의 불활성기체 저장탱크(411)와 상기 저장수조(200) 간을 연결하는 공급배관(412)에 냉각수(L)의 수두차에 대응하여 동작하는 체크밸브(420)가 마련된다. A check valve 420 operating in accordance with the water head difference of the cooling water L is connected to a supply pipe 412 connecting the inert gas storage tank 411 of the gas supply unit 410 and the storage water tank 200, ).

보다 구체적으로, 상기 체크밸브(420)는 상기 공급배관(412)에 구비되어 상기 공급배관(412)을 개폐하고, 상기 불활성기체 저장탱크(411)에 저장된 불활성기체의 압력과, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 압력차가 설정압력 이상이되면 상기 공급배관(412)을 개방하도록 동작한다. More specifically, the check valve 420 is provided in the supply pipe 412 to open / close the supply pipe 412, and the pressure of the inert gas stored in the inert gas storage tank 411, 200 is operated to open the supply pipe 412 when the pressure difference of the cooling water L stored in the storage tank 200 becomes equal to or higher than the set pressure.

도면을 기준으로, 상기 체크밸브(420)의 좌측에는 불활성기체의 압력이 인가되고 우측에는 냉각수의 압력이 인가되고 있는 상태에서 불활성기체의 압력과 냉각수의 압력차가 설정압력 이상이 되면 상기 체크밸브(420)가 개방되어 상기 저장수조(200) 측으로 불활성기체가 공급된다. When the pressure difference between the inert gas pressure and the cooling water becomes equal to or higher than the set pressure in a state where the pressure of the inert gas is applied to the left side of the check valve 420 and the pressure of the cooling water is applied to the right side of the check valve 420, 420 are opened and an inert gas is supplied to the storage water tank 200 side.

즉, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 낮아지게 되면 냉각수의 압력이 낮아지게 되므로 불활성기체의 압력과 냉각수의 압력차가 커지게 된다. That is, when the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200 is lowered, the pressure of the cooling water becomes lower, so that the pressure difference between the inert gas and the cooling water becomes larger.

여기서, 상기 체크밸브(420)의 설정압력은 상기 불활성기체 저장탱크(411)에 저장된 불활성기체의 압력과, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수면이 사용후 핵연료(10)의 상부로 일정 간격 이격된 위치(h)일 때의 압력차로 설정하는 것이 바람직하다.The set pressure of the check valve 420 is determined by the pressure of the inert gas stored in the inert gas storage tank 411 and the pressure of the cooling water L stored in the storage water tank 200, It is preferable to set the pressure difference at a position (h) spaced apart from the upper portion by a predetermined distance.

즉, 상기 저장수조(200)에 저장된 냉각수(L)의 수위가 낮아지더라도 사용후 핵연료(10)가 공기중에 노출되기 전에 상기 저장수조(200)에 불활성기체를 공급하기 위함이다.
That is, even if the water level of the cooling water L stored in the water storage tank 200 is low, the inert gas is supplied to the water storage tank 200 before the spent fuel 10 is exposed to the air.

이러한 구성으로, 정전 또는 고장 등에 의하여 상기 펌프(413)가 동작하지 않는 경우에도 상기 저장수조(200)의 냉각수(L) 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 체크밸브(420)가 냉각수(L)의 수두차에 의하여 자동적으로 동작하여 상기 저장수조(200)에 불활성기체(G)를 피동적으로 공급하여 사용후 핵연료(10)가 공기중에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
With this configuration, even when the pump 413 does not operate due to a power failure or a failure, if the water level of the cooling water L in the storage water tank 200 is lowered to a certain level or less, It is possible to prevent the spent nuclear fuel 10 from being exposed to the air by automatically supplying the inert gas G to the storage tank 200 by operating automatically by the water hammer.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

G : 불활성기체 L : 냉각수
10 : 사용후 핵연료 100 : 사용후 핵연료 냉각장치
200 : 저장수조 300 : 냉각수 공급수단
410 : 기체 공급부 411 : 불활성기체 저장탱크
412 : 공급배관 413 : 펌프
420 : 체크밸브 430 : 수위 측정부
440 : 제어부G: inert gas L: cooling water
10: spent fuel 100: spent fuel cooling device
200: storage tank 300: cooling water supply means
410: gas supply part 411: inert gas storage tank
412: Supply piping 413: Pump
420: Check valve 430: Water level measuring unit
440:

Claims (10)

사용후 핵연료가 잠기도록 냉각수가 저장된 저장수조;
상기 저장수조의 냉각수 수위가 항시 일정 수준을 유지하도록 상기 저장수조에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급수단; 및
상기 저장수조의 냉각수 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 냉각수의 수두차를 이용하여 상기 저장수조에 불활성기체를 피동적으로 공급하여 사용후 핵연료가 공기중에 노출되는 것을 방지하는 보조냉각수단;을 포함하고,
상기 보조냉각수단은,
불활성기체가 저장된 불활성기체 저장탱크;
상기 불활성기체 저장탱크와 상기 저장수조를 연결하는 공급배관; 및
상기 공급배관에 구비되어 상기 공급배관을 개폐하고, 상기 불활성기체 저장탱크에 저장된 불활성기체의 압력과, 상기 저장수조에 저장된 냉각수의 압력차가 설정압력 이상이 되면 상기 공급배관을 개방하도록 동작하는 체크밸브;
를 포함하는 사용후 핵연료 냉각장치.
A storage tank in which cooling water is stored so that spent fuel is submerged;
A cooling water supply means for supplying cooling water to the storage tank so that the water level of the storage water tank always maintains a constant level; And
And auxiliary cooling means for supplying the inert gas to the storage water tank by using the water head difference of the cooling water to prevent the spent fuel from being exposed to the air if the water level of the cooling water in the storage water tank becomes lower than a certain level,
Wherein the auxiliary cooling means comprises:
An inert gas storage tank in which an inert gas is stored;
A supply pipe connecting the inert gas storage tank and the storage water tank; And
A check valve provided in the supply pipe to open and close the supply pipe and to open the supply pipe when the pressure difference between the inert gas stored in the inert gas storage tank and the cooling water stored in the storage tank becomes equal to or higher than a set pressure, ;
And a cooling unit for cooling the spent nuclear fuel.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 체크밸브의 설정압력은,
상기 불활성기체 저장탱크에 저장된 불활성기체의 압력과, 상기 저장수조에 저장된 냉각수의 수면이 사용후 핵연료의 상부로 일정 간격 이격된 위치일 때의 압력차로 설정되는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
The method according to claim 1,
The set pressure of the check valve
Wherein the pressure of the inert gas stored in the inert gas storage tank and the pressure difference when the water surface of the cooling water stored in the storage tank are spaced apart from the upper portion of the spent fuel by a predetermined distance are set.
제1항에 있어서,
상기 보조냉각수단은,
상기 공급배관에 구비되어 상기 불활성기체 저장탱크에 저장되어 있는 불활성기체를 상기 저장수조로 공급하도록 동력을 제공하는 펌프;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary cooling means comprises:
A pump provided in the supply pipe to supply power to supply the inert gas stored in the inert gas storage tank to the storage tank;
Further comprising: a cooling device for cooling the spent nuclear fuel.
제6항에 있어서,
상기 보조냉각수단은,
상기 저장수조에 저장된 냉각수의 수위를 측정하는 수위 측정부; 및
상기 수위 측정부로부터 냉각수 수위 데이터를 수신하고, 냉각수의 수위가 일정 수준 이하로 낮아지면 상기 저장수조에 불활성기체를 공급하도록 상기 펌프를 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
The method according to claim 6,
Wherein the auxiliary cooling means comprises:
A water level measuring unit for measuring a water level of the cooling water stored in the storage tank; And
A control unit for receiving the cooling water level data from the level measuring unit and controlling the pump to supply the inert gas to the storage tank when the level of the cooling water is lowered to a certain level or lower;
And a cooling unit for cooling the spent nuclear fuel.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 저장수조에 저장된 냉각수의 수위에 대응하여 상기 저장수조에 공급되는 불활성기체의 공급유량을 조절하도록 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
8. The method of claim 7,
Wherein,
And controls the pump to adjust the supply flow rate of the inert gas supplied to the storage tank corresponding to the level of the cooling water stored in the storage tank.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 저장수조에 저장된 냉각수의 수위로부터 상기 저장수조의 빈 공간부의 체적을 계산하고, 상기 저장수조의 빈 공간부를 채울 수 있는 불활성기체의 공급유량을 산정하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Wherein the volume of the hollow space of the storage tank is calculated from the level of the cooling water stored in the storage tank, and the supply flow rate of the inert gas capable of filling the empty space of the storage tank is calculated.
제7항에 있어서,
상기 보조냉각수단은,
상기 저장수조에 저장된 냉각수 또는 사용후 핵연료 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 온도센서로부터 온도 데이터를 수신하고, 측정된 온도가 일정 온도 이상이면 상기 저장수조에 불활성기체를 공급하도록 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 냉각장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the auxiliary cooling means comprises:
And a temperature sensor for measuring the temperature of at least one of the cooling water and spent fuel stored in the storage tank,
Wherein the control unit receives the temperature data from the temperature sensor and controls the pump to supply an inert gas to the storage tank when the measured temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230003782A (en) * 2021-06-30 2023-01-06 한국수력원자력 주식회사 System and method to manage the loss of cooling function of spent fuel pool

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101229953B1 (en) * 2011-09-08 2013-02-06 한전원자력연료 주식회사 Passive cooling device of spent fuel pool
KR101524406B1 (en) * 2014-05-21 2015-06-01 한국원자력연구원 Method for measuring water level of spent fuel pool

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101229953B1 (en) * 2011-09-08 2013-02-06 한전원자력연료 주식회사 Passive cooling device of spent fuel pool
KR101524406B1 (en) * 2014-05-21 2015-06-01 한국원자력연구원 Method for measuring water level of spent fuel pool

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230003782A (en) * 2021-06-30 2023-01-06 한국수력원자력 주식회사 System and method to manage the loss of cooling function of spent fuel pool
KR102594828B1 (en) 2021-06-30 2023-10-26 한국수력원자력 주식회사 System and method to manage the loss of cooling function of spent fuel pool

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