KR101808159B1 - 비상 안전 제어 시스템 및 비상 안전 제어 장치와 이를 이용한 비상 안전 제어 방법 - Google Patents

비상 안전 제어 시스템 및 비상 안전 제어 장치와 이를 이용한 비상 안전 제어 방법 Download PDF

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박윤원
송섭리
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Abstract

본 발명의 일실시예는 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부 및 사고 상태 여부 중 적어도 하나를 확인하고, 상기 원자력 발전 장치의 확인된 상태에 따라 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 전송하는 비상 안전 제어 장치; 및 상기 원자력 발전 장치와 연결되고, 상기 비상 안전 제어 장치로부터 수신되는 상기 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행하는 태양열 굴뚝 타워를 포함하는, 비상 안전 제어 시스템을 제공한다.

Description

비상 안전 제어 시스템 및 비상 안전 제어 장치와 이를 이용한 비상 안전 제어 방법{EMERGENCY SAFETY CONTROL SYSTEM AND EMERGENCY SAFETY CONTROL DEVICE AND EMERGENCY SAFETY CONTROL METHOD USING THEREOF}
본 발명은 원자력 발전 장치의 비상 안전 제어 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자력 발전 장치의 이상 상태 감지 시 태양열 굴뚝 타워를 이용해 원자력 발전 장치의 안정적인 운용이 가능하도록 하는 비상 안전 제어 시스템 및 비상 안전 제어 장치와 이를 이용한 비상 안전 제어 방법에 관한 것이다.
현재 원자력 에너지는 경제성, 안전성 및 환경 보존성 등의 측면에서 화석 에너지나 수력, 태양에너지와 같은 신재생에너지에 앞서는 것으로 평가되고 있으며, 그 중요성이 대두되고 있다.
특히, 개발도상국과 중진국들의 산업화 및 경제발전으로 인해 급격히 증가하는 에너지 수요량을 충족시키기 위한 대안으로 원자력 에너지가 각광받고 있다.
그러나, 원자력 에너지는 발전 시 생성된 핵분열 생성물과 방사성 물질들이 외부에 방출되지 않아야 하는 안전 문제를 가지고 있다.
또한, 원자력 발전시, 핵분열 생성물과 핵연료 등에서 발생되는 잔열을 제거하여 이들을 감싸고 있는 피복관, 원자로 압력용기 및 격납 용기에 이상 상태가 발생하지 않도록 해야 한다. 일반적으로, 원자로 내에서 발생된 잔열은 냉각재를 거쳐 열교환기 등의 전달 경로를 통해 원자력 발전 장치의 외부로 배출되어 최종 열침원으로 확산하게 된다.
최근, 후쿠시마 원자력 사고와 같이 설계기준사고를 초과하는 자연재해와 중첩된 복합 사고가 발생하는 경우, 원자력 발전 장치에서 발생되는 잔열을 효과적으로 제거하지 못하는 상황이 발생했고, 이는 대규모 방사선재해로 이어졌다. 또한, 원자력 시장으로 대두되고 있는 중동, 아프리카 등의 개발도상국(또는, 중진국)은 원자력 사고에 대응하기 위한 도로, 통신, 전력망, 수도 등의 사회 간접 자본망이 열악한 상태이다. 더구나, 원자력 발전 장치는 거주 인구가 없는 외진곳에 건설되는 것이 일반적이므로 원자력 발전 장치의 자가 대응 능력이 필수적이다. 그에 따라 외부의 개입 없이 장시간 안정적으로 원자로 내부의 잔열을 최종 열침원까지 전달 및 제거할 수 있는 기술들의 도입이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원자력 발전을 통해 생성되는 잔열을 효과적으로 제거하여 핵분열 생성물과 방사성 물질들이 외부에 방출되지 않도록 하는 비상 안전 제어 장치 및 비상 안전 제어 시스템과 이를 이용한 비상 안전 제어 방법을 제공하는 것이다. 비상 안전제어 장치 및 시스템의 경우 일반적인 원자력 발전소의 설계기준사고에 대응하기 위한 원자로 안전계통과 설계기준사고를 초과하는 중대사고에 대응하기 위한 중대사고 완화설비를 포함하여 원자력 발전소의 안전을 위한 제반 장치들을 포괄적으로 포함한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부 및 사고 상태 여부 중 적어도 하나를 확인하고, 상기 원자력 발전 장치의 확인된 상태에 따라 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 전송하는 비상 안전 제어 장치; 및 상기 원자력 발전 장치와 연결되고, 상기 비상 안전 제어 장치로부터 수신되는 상기 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행하는 태양열 굴뚝 타워를 포함하며, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는, 비상 안전 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비상 안전 제어 장치는, 상기 원자력 발전 장치로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하거나, 상기 원자력 발전 장치의 이상 여부를 감지하여 상기 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부를 확인할 수 있다.
삭제
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 바닥부와 상기 집열부가 태양열을 흡수하여 내부 공기가 가열되고, 상기 가열된 공기가 상기 굴뚝부를 통해 외부로 이동함에 따라 상기 터빈이 작동되어 전력을 생성하며, 상기 터빈은 상기 원자력 발전 장치에서 전력을 제공하기 위해 마련된 전원 공급 장치 또는 배터리와 연결되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비상 안전 제어 장치는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 전력 공급이 안되는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 집열부에 마련된 해수 증류 장치를 이용해 담수를 생성하거나, 상기 바닥부에 노출된 해수가 증발되고, 상기 증발된 해수와 상기 굴뚝부 상측의 기온 하강에 의한 포화 수증기량 차이를 이용해 담수를 생성하며, 상기 생성된 담수를 원자력 연료 교환용수 저장 탱크, 여과 배기 장치, 격납용기 냉각장치, 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크 중 적어도 하나에 제공하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비상 안전 제어 장치는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 바닥부와 상기 집열부 사이에 형성되고 외부 공기가 유입되는 공기 유입부를 더 포함하며, 상기 공기 유입부는, 상기 원자력 발전 장치에서 가압된 격납용기 내부 대기를 배출하기 위한 격납용기 여과배기 장치와 연결되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비상 안전 제어 장치는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치 격납용기의 내부 압력이 높아 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 격납용기 내의 가압된 대기의 확산배기가 이루어지도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비상 안전 제어 장치는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수부, 통합 피동 안전탱크 및 격납용기 냉각장치의 냉각수가 증발되어 기 설정된 수치 이하로 떨어져, 노출된 방열부의 열교환 효율이 낮아지는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 노출된 방열부의 열교환 효율을 높이도록 제어할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부 및 사고 상태 여부 중 적어도 하나를 감지하는 감지부; 상기 감지부에서 감지한 상기 원자력 발전 장치의 상태가 상기 이상 상태인지 또는 사고 상태인지 여부를 판단하고, 상기 이상 상태인 경우, 상기 이상 상태의 종류를 판단하는 판단부; 및 상기 판단된 사고 상태 및 이상 상태의 종류에 대응하여 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워로 전송하는 제어부를 포함하며, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는 것인, 비상 안전 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감지부는, 상기 원자력 발전 장치로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하거나, 상기 원자력 발전 장치의 이상 여부를 감지하여 상기 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 전력 공급이 안되는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 전력 공급이 필요한 것으로 판단하고, 상기 제어부는, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 제공되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 냉각수 공급이 필요한 것으로 판단하고, 상기 제어부는, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내부 압력이 높아 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 확산 배기가 필요한 것으로 판단하고, 상기 제어부는, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산 배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내 대기의 배출이 상기 태양열 굴뚝 타워의 굴뚝을 통해 이루어지도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수부 및 통합 피동 안전탱크의 급수 수위가 기 설정된 수치 이하로 떨어지거나, 격납용기 냉각장치 열교환기의 냉각수가 증발되어 기 설정된 수치 이하로 떨어져, 노출된 방열부의 열교환 효율이 낮아지는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 건냉 작동이 필요한 것으로 판단하고, 상기 제어부는, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치의 잔열제거가 이루어지도록 제어할 수 있다.
삭제
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 a)비상 안전 제어 장치가, 원자력 발전 장치의 사고 상태 및 이상 상태인지 여부를 확인하는 단계; b)상기 비상 안전 제어 장치가, 상기 원자력 발전 장치의 상태가 이상 상태인 경우, 상기 이상 상태의 종류를 판단하는 단계; c)상기 비상 안전 제어 장치가, 상기 판단한 상기 원자력 발전 장치의 상기 사고 상태 및 상기 이상 상태 종류에 대응하여 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워로 전송하는 단계를 포함하고, d)상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 원자력 발전 장치와 연결되고, 상기 비상 안전 제어 장치로부터 수신되는 상기 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는 것인, 비상 안전 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c 단계는, 상기 b단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 전력 공급이 되지 않아 발생되는 이상 상태로 판단되는 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c 단계는, 상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c 단계는, 상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수탱크의 급수, 통합 피동 안전탱크의 급수 및 격납용기 냉각장치의 냉각수의 수위가 기 설정된 수치 이하로 떨어져 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 내의 피동 보조 급수부, 상기 통합 피동 안전탱크 및 상기 격납용기 냉각장치 내의 노출된 열교환기에 강제 공기유동을 제공하여 열교환이 이루어지도록 제어하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c단계는, 상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내부 압력이 기 설정된 압력 이상일 때 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산 배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 격납용기 내의 가압된 대기가 태양열 굴뚝 타워를 통해 고도 확산배기가 이루어지도록 제어하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원자력 발전 시 발생되는 잔열을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 원자력 발전 시 발생되는 핵분열 생성물과 방사성 물질들이 외부에 방출되지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 안전 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 안전 제어 방법의 흐름도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 안전 제어 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 비상 안전 제어 시스템(1)은 원자력 발전 장치(10), 비상 안전 제어 장치(20) 및 태양열 굴뚝 타워(30)를 포함한다.
원자력 발전 장치(10)는 원자로 내에서 핵분열 반응을 통해 발전하는 장치일 수 있다. 구체적으로, 원자력 발전 장치(10)는 원자로 내 핵연료의 핵분열, 핵융합 또는 붕괴 연쇄반응을 통해 발생한 에너지로 물을 끓이고, 이를 통해 발생되는 수증기로 터빈 발전기를 돌려 전기를 생성할 수 있다.
비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 여부에 따라 작동될 수 있다. 구체적으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 여부를 확인하고, 확인한 이상 상태에 대응하는 안전 제어 신호를 태양열 굴뚝 타워(30)로 전송할 수 있다. 여기서, 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태란 원자력 발전 장치(10)의 작동 시, 발생되는 문제점(예를 들어, 원자력 발전 장치(10)의 전력 공급 이상 상태, 냉각수 공급 이상 상태, 격납용기 내부 압력이 높아지는 이상 상태 및 원자력 발전 장치(10)에서 배출되는 배기 오염 농도가 높아지는 상태 등) 및 원자력 발전 장치(10)의 사고 상태(구체적으로, 원자력 발전 장치(10)의 잔열제거 기능이 저하 또는 상실되는 설계기준 사고 및 이를 초과하는 중대사고를 포함한 작동 불능 상태 등)을 의미할 수 있다.
비상 안전 제어 장치(20)는 감지부(210), 판단부(220), 제어부(230)를 포함할 수 있다.
감지부(210)는 원자력 발전 장치(10)에 이상 상태 여부를 감지할 수 있다. 구체적으로, 감지부(210)는 비상 안전 제어 장치(20)에 마련된 하나 이상의 센서를 이용하여 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 여부를 감지할 수 있다. 또는, 감지부(210)는 원자력 발전 장치(10)로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하여 원자력 발전 장치(10)의 이상 여부를 감지할 수도 있다. 여기서, 안전 제어 요청 신호란, 원자력 발전 장치(10)가 이상 상태에 있음을 알리는 신호를 의미할 수 있다.
판단부(220)는 감지부(210)에서 감지한 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 종류를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(220)는 감지부(210)에서 원자력 발전 장치(10)가 이상 상태에 있음을 감지하거나, 원자력 발전 장치(10)로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하는 경우, 원자력 발전 장치(10)에 발생한 이상 상태의 종류가 무엇인지를 판단할 수 있다.
제어부(230)는 판단부(220)에서 판단한 이상 상태의 종류에 대응하는 안전 제어 작동 신호를 전송할 수 있다. 구체적으로, 제어부(230)는 판단부(220)에서 판단한 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 종류에 대응하는 안전 제어 신호를 태양열 굴뚝 타워(30)로 전송할 수 있다. 여기서, 안전 제어 작동 신호란 비상 안전 제어 장치(20)가 태양열 굴뚝 타워(30)의 안전 기능 작동시켜 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태를 제어하기 위한 신호로, 예를 들어 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 등을 포함할 수 있다. 제어부(230)는 판단부(220)에서 판단한 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태에 대응하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워(30)로 전송하여 태양열 굴뚝 타워(30)가 기 설정된 안전제어 기능들을 수행할 수 있도록 함으로써, 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태에 의해 발생되는 피해를 방지하거나 경감시킬 수 있게 된다.
제어부(230)에서 전송하는 안전 제어 작동 신호에 포함될 수 있는 각 신호(구체적으로, 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 5에서 후술하도록 한다.
여기서는, 비상 안전 제어 장치(20)가 별도의 장치로 구성되는 것으로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10) 및 태양열 굴뚝 타워(30)중 어느 하나의 장치에 모듈로 형성될 수도 있음은 물론이다.
태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)의 제어에 따라 기 설정된 안전 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 안전 제어 작동 신호를 수신하고, 수신한 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 기 설정된 안전 동작이란 수신한 안전 제어 작동 신호에 포함된 각 신호(예를 들어, 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 등)에 대응하여 기 설정된 태양열 굴뚝 타워(30)의 작동을 의미할 수 있다. 태양열 굴뚝 타워(30)가 안전 제어 작동 신호에 대응하여 작동되는 구체적인 설명은 도 2 내지 도 5에서 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 원자력 발전 장치(10)는 태양열 굴뚝 타워(30)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 물리적으로 연결될 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)의 전원을 공급하기 위한 다양한 전원 장치(예를 들어, 내부 전원 공급 장치(112), 발전기(114), 내부 배터리(116), 및 외부 배터리(120) 등)가 마련될 수 있다. 원자력 발전 장치(10)는 마련된 전원 장치들을 통해 펌프장치를 비롯해 원자력 발전과 안전을 위한 각종 장치에 전력을 공급받을 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 전원 장치로부터 전력 수신이 정상적이지 않은 경우, 원자력 발전 장치(10)의 현재 상태가 전력 공급 이상 상태임을 알리기 위한 안전 제어 요청 신호를 비상 안전 제어 장치(20)에 전송할 수 있다.
원자력 발전 장치(10)의 전력 공급 이상 상태인 경우, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 비상 전력 공급 신호를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 수신하게 되고, 그에 따라 원자력 발전 장치(10)에 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 태양열 굴뚝 타워(30)는 바닥부(310), 굴뚝부(320), 집열부(330) 및 터빈(340)을 포함할 수 있다.
바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성될 수 있다. 구체적으로, 바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성되고, 집열부(330)를 통해 집열되는 태양열을 흡수하여 내부의 온도를 상승시킬 수 있다. 바닥부(310)는 예를 들어, 아스팔트 또는 검정색 도료로 형성될 수 있다.
굴뚝부(320)는 바닥부(310)에 수직하게 형성되고, 중공을 가지고 형성될 수 있다. 구체적으로, 굴뚝부(320)는 바닥부에 수직하고, 길이 방향 내부에 중공을 가지고 형성될 수 있다.
집열부(330)는 바닥부와 이격되어 형성되어 태양열을 집열할 수 있다. 구체적으로, 집열부(330)는 바닥부(310)와 이격되어 형성되는 지붕부(332) 및 태양열을 집열하여 내부의 해수를 증류하고, 열저장조 기능을 수행 할 수 있는 열저장 해수증류부(334)을 포함하여 형성될 수 있다.
터빈(340)은 굴뚝부(320)의 내부 중공에 마련될 수 있다. 구체적으로, 터빈(340)은 굴뚝부(320)의 길이 방향에 형성된 중공에 하나 이상 마련될 수 있다.
태양열 굴뚝 타워(30)의 바닥부(310) 및 집열부(330)는 내부의 공기를 가열시키고, 가열된 공기가 굴뚝부(320)에 마련된 터빈(340)을 회전시킴으로써 전력을 발생시킬 수 있다. 바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성되고, 후술하는 굴뚝부(320)와 마주보는 위치에서 지면과 수직한 방향으로 일정 높이를 가지고 돌출되어 형성될 수 있다. 바닥부(310)는 일정 부분이 돌출되어 형성됨으로써, 바닥부(310)와 집열부(330) 사이에 흡입되는 공기가 굴뚝부(320)로의 이동이 용이하도록 하거나 열수집 효율을 높이도록 할 수 있다.
태양열 굴뚝 타워(30)는 터빈(340)에서 생성된 전력이 원자력 발전 장치(10)의 전원 장치에 공급될 수 있도록 연결되어 원자력 발전 장치(10)에 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 비상 전력 공급 신호를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 수신하는 경우, 바닥부(310) 및 집열부(330)에 의해 가열된 내부 공기가 굴뚝부(320) 방향으로 이동하며 공기유동이 형성되어 굴뚝부(320) 내부에 마련된 터빈(340)이 회전됨으로써 생성되고 있던 전력을 원자력 발전 장치(10)의 전원 장치로 공급할 수 있다.
즉, 원자력 발전 장치(10)에 전력 공급 이상 상태가 발생되는 경우, 원자력 발전 장치(10)와 연결된 태양열 굴뚝 타워(30)에서 자발적으로 생성되는 전력이 원자력 발전 장치(10)에 공급됨으로써, 원자력 발전 장치(10)의 전력 공급 이상으로 발생될 수 있는 설계기준사고 및 중대사고를 포함한 안전 사고를 예방 및 완화 할 수 있고, 원자력 발전 장치(10)가 지속적으로 작동될 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 원자력 발전 장치(10)에 이상 상태가 발생하는 경우, 이를 해결할 수 있는 비상 안전 제어 시스템(1)인 것으로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 발전 장치(예를 들어, 화력발전 등)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 1 및 도 2에 도시된 제1 실시예와 비교하여 추가되거나 또는 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 원자력 발전 장치(10)는 태양열 굴뚝 타워(30)로부터 냉각수를 공급받을 수 있도록 물리적으로 연결될 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 냉각수, 응축수 및 여과수 등을 이용하여 원자력 발전 장치(10)의 잔열을 제거할 수 있다. 구체적으로, 원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)의 잔열을 제거하기 위한 냉각수 및 응축수를 비롯하여 원자력 발전 장치(10) 격납건물의 내부압력을 낮추기 위해 내부 대기를 외부로 배출 시 필터 작용을 위한 여과수 등을 사용하는 다양한 잔열제거 및 격납건물 배기 장치(예를 들어, 연료교환용수 저장부(122), 재순환 배수부(124), 여과 배기부(126), 비상 급수부(128) 및 냉각부(130) 등)를 이용해 원자력 발전 장치(10)의 잔열을 제거할 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10) 내부에 마련된 연료 교환용수 저장부(122), 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132) 중 적어도 하나에 냉각수, 응축수로 사용될 물을 저장할 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 잔열 제거 장치들(구체적으로, 냉각수, 응축수 및 여과수 중 어느 하나가 저장되어 있는 장치)에 물이 공급되지 않거나 기 저장된 물이 소진 될 경우, 원자력 발전 장치(10)의 현재 상태가 냉각수 공급 이상 상태임을 알리기 위한 안전 제어 요청 신호를 비상 안전 제어 장치(20)에 전송할 수 있다.
원자력 발전 장치(10)의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 수신하게 되고, 그에 따라 원자력 발전 장치(10)에 물을 공급할 수 있게 된다.
여기서, 태양열 굴뚝 타워(30)는 바닥부(310), 굴뚝부(320), 집열부(330) 및 터빈(340)을 포함할 수 있다.
바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성될 수 있다. 구체적으로, 바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성되고 대지의 해수가 노출되도록 형성되는 제1 해수부(312)를 포함할 수 있다.
집열부(330)는 바닥부(310)와 이격되어 형성되어 태양열을 집열할 수 있다. 구체적으로, 집열부(330)는 바닥부(310)와 이격되어 형성되고, 지붕부(332)의 하측면(즉, 바닥부(310)와 마주보는 면)에 설치되며, 내면(즉, 바닥부(310)와 마주보는 면)에 제2 해수부(336)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 해수부(336)는 해수 증류 장치를 포함할 수 있다.
태양열 굴뚝 타워(30)는 상기 제2 해수부(336)를 통해 담수를 생성할 수 있다. 또는, 태양열 굴뚝 타워(30)는 바닥부(310) 및 집열부(330)를 이용하여 태양열 굴뚝 타워(30) 내부의 공기가 가열되도록 함으로써, 상기 제1 해수부(312)에 노출되도록 형성된 해수가 증발되도록 하고, 상기 증발된 해수와 굴뚝부(320) 상측의 기온 하강에 의한 포화 수증기량의 차이를 이용해 담수를 생성할 수도 있다.
태양열 굴뚝 타워(30)는 제1 해수부(312) 및 제2 해수부(336) 중 어느 하나에서 생성된 담수가 원자력 발전 장치(10)의 잔열제거 장치 혹은 여과배기 장치에 공급될 수 있도록 연결되어 원자력 발전 장치(10)에 냉각수, 응축수 및 여과수 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 구체적으로, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 수신하는 경우, 바닥부(310) 및 집열부(330)에 의해 가열된 내부 공기에 의해, 제1 해수부(312)에 노출되도록 형성된 해수가 증발되고, 상기 증발된 해수와 굴뚝부(320) 상측의 기온 하강에 의한 포화 수증기량의 차이를 이용해 담수를 생성하거나, 제2 해수부(336)를 통해 담수를 생성하여 원자력 발전 장치(10)의 잔열 을 제거하기 위한 냉각수, 응축수, 여과수를 저장 및 공급하는 장치, 연료 교환용수 저장부(122), 재순환 배수부(124), 여과 배기부(126), 비상 급수부(128), 냉각부(130), 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132) 중 적어도 하나에 제공 할 수 있다.
즉, 원자력 발전 장치(10)에 냉각수 공급 이상 상태가 발생되는 경우, 원자력 발전 장치(10)와 연결된 태양열 굴뚝 타워(30)에서 자발적으로 생성되는 담수가 원자력 발전 장치(10)에 공급됨으로써, 원자력 발전 장치(10)의 냉각수 공급 이상으로 발생될 수 있는 안전 사고를 예방하거나 완화할 수 있고, 원자력 발전 장치(10)가 지속적으로 작동될 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교하여 추가되거나 또는 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)가 사고 상태인 경우, 태양열 굴뚝 타워(30)를 통해 원자력 발전 장치(10)의 잔열제거를 위한 열교환기 방열장치의 열교환 효율을 높이도록 할 수 있다. 이를 위해, 원자력 발전 장치(10)는 태양열 굴뚝 타워(30)와 물리적으로 연결되어 공기유동을 활용해 열교환 장치의 방열부의 건냉 효율을 높일 수 있다. 구체적으로, 원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)의 응축 열교환기의 잔열을 제거하기 위해 격납건물 냉각 장치 와 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132) 등에 설치된 열교환기의 방열부와 태양열 굴뚝 타워(30)가 물리적으로 연결될 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)의 내부 열교환장치의 냉각수 수위가 기설정된 수치 이하로 낮아지는 경우, 원자력 발전 장치(10)의 현재 상태가 열교환기 냉각수 수위가 낮은 이상 상태임을 알리기 위한 안전 제어 요청 신호를 비상 안전 제어 장치(20)에 전송할 수 있다.
이를 통해, 원자력 발전 장치(10)의 유동이 강제대류로 변하게 되어 기존의 자연대류보다 효율이 높게 나타나게 된다.
또한, 원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10)의 피동 보조 급수부(136) 혹은 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132)의 보조 급수에 이상이 생기는 경우, 원자력 발전 장치(10) 피동 보조 급수부(136) 혹은 통합 피동 안전탱크의 현재 냉각수가 이상 상태임을 알리기 위한 안전 제어 요청 신호를 비상 안전 제어 장치(20)에 전송할 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 피동 보조 급수부(136) 및 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132)를 더 포함할 수 있다.
피동 보조 급수부(136)와 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132) 의 원자력 발전 장치(10) 보조 급수에 이상이 생기는 경우(예를 들어, 피동 보조 급수부(136)의 물이 모두 소진되어 없는 경우 등), 피동 보조 급수부(136)와 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132)에 마련된 응축 열교환기가 대기중에 노출될 수 있다. 여기서, 응축 열교환기란 원자력 발전 장치(10)의 잔열을 전달받아 기화한 급수를 응축시키는 장치를 의미할 수 있다.
피동 보조 급수부(136)는 태양열 굴뚝 타워(30)의 공기 유입부(314)와 연결되어 보조급수 수위가 낮아짐에 따라 대기중에 노출된 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132) 내 응축 열교환기의 잔열 제거를 용이하게 할 수 있다. 구체적으로, 피동 보조 급수부(136)는 태양열 굴뚝 타워(30)의 공기 유입부(314)와 연결되고, 공기 유입부(314)는 강제 공기유동을 제공해 노출된 방열부의 열교환 효율을 높이고전달된 원자력 발전 장치(10)의 잔열을 굴뚝부(320)로 배출할 수 있다.
즉, 원자력 발전 장치(10)에피동 피동 보조 급수부(136)와 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크(132)에 이상이 생기는 경우, 원자력 발전 장치(10)와 연결된 태양열 굴뚝 타워(30)의 비상건냉기능이 작동함으로써 원자력 발전 장치(10)에 발생될 수 있는 안전 사고를 예방하거나 경감(구체적으로, 강제 공기유동을 제공해피동 보조 급수부(136)내 응축 의 잔열 제거효율 증진)할 수 있고, 원자력 발전 장치(10)가 지속적으로 작동될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 원자력 발전 장치와 태양열 굴뚝 타워의 연결을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 1 내지 도 4에 도시된 제1 실시예 내지 제3 실시예와 비교하여 추가되거나 또는 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 원자력 발전 장치(10)는 태양열 굴뚝 타워(30)를 통해 원자력 발전 장치(10) 격납용기 내 가압된 배기가 높은 고도에서 확산 배기 되도록 할 수 있다. 구체적으로, 원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10) 사고시 발생한 수증기와 비응축가스들로 높아진 격납용기의 압력을 낮추기 위해 배출하는 배기를 높은 고도에서 확산배기시키기 위해 태양열 굴뚝 타워(30)와 물리적으로 연결될 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 원자력 발전 장치(10) 격납건물 내부 압력이 기 설정된 압력 이상인 것으로 감지되는 경우(예를 들어, 원자력 사고 시 발생한 수증기와 비응축성가스로 인해 내부 압력이 급격히 증가하는 경우 등), 원자력 발전 장치(10)의 현재 상태가 격납건물 내부 대기 압력이 이상 상태임을 알리기 위한 위한 안전 제어 요청 신호를 비상 안전 제어 장치(20)에 전송할 수 있다.
원자력 발전 장치(10) 격납건물 내부 대기 압력이 기 설정된 압력 이상인 상태인 경우, 태양열 굴뚝 타워(30)는 비상 안전 제어 장치(20)로부터 비상 확산 배기 작동 신호를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 수신하게 되고, 그에 따라 원자력 발전 장치(10)의 비상 확산 배기를 위한 작동을 할 수 있다.
여기서, 태양열 굴뚝 타워(30)는 바닥부(310), 굴뚝부(320), 집열부(330) 및 터빈(340)을 포함할 수 있다.
바닥부(310)는 지면에 맞닿아 형성되고, 집열부(330)의 지붕부(332)는 상기 바닥부(310)와 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 그에 따라, 태양열 굴뚝 타워(30)는 바닥부(310)와 지붕부(332) 사이의 공기 유입부(314)가 형성될 수 있다.
원자력 발전 장치(10)는 피동 여과 배기부(138)를 더 포함할 수 있다.
여과 배기부(138)는 원자력 발전 장치(10)의 배기를 외부로 배출할 수 있다. 구체적으로, 여과 배기부(138)는 원자력 발전 장치(10) 격납용기 내부 압력이 높아 비상 배기를 해야 할 경우 방출되는 대기의 오염 농도를 기 설정된 수치 이하로 낮추어 외부로 배기할 수 있다.
여과 배기부(138)는 태양열 굴뚝 타워(30)의 공기 유입부(314)와 연결되어 외부로 배출되는 대기의 오염 농도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 여과 배기부(138)는 태양열 굴뚝 타워(30)의 공기 유입부(314)와 연결되고, 공기 유입부(314)는 유입되는 원자력 발전 장치(10)의 배기를 굴뚝부(320)를 통해 높은 대기에 배출함으로써, 배기를 확산시켜 배기의 단위 면적당 오염 농도를 낮출 수 있다.
즉, 원자력 발전 장치(10) 격납건물 내 대기의 압력이 기 설정된 압력 이상인 것으로 감지되는 경우, 원자력 발전 장치(10)와 연결된 태양열 굴뚝 타워(30)가 작동함으로써 원자력 발전 장치(10)에 발생될 수 있는 안전 사고를 예방(구체적으로, 원자력 발전 장치(10) 격납건물 파손 방지 및 높은 고도에서의 배기 배출을 통해 단위면적당 오염 농도를 낮춤)할 수 있고, 원자력 발전 장치(10)가 지속적으로 작동될 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 안전 제어 방법의 흐름도이다. 도면에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 방법에 도시되지 않은 하나 이상의 단계들이 상기 방법과 함께 수행될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)의 이상 여부를 확인한다(S602). 구체적으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 비상 안전 제어 장치(20)에 마련된 하나 이상의 센서를 이용하여 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 여부를 감지할 수 있다. 또는, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하여 원자력 발전 장치(10)의 이상 여부를 감지할 수도 있다. 여기서는, 비상 안전 제어 장치(20)가 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 여부를 감지하는 것으로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)의 사고 상태 여부도 감지할 수 있음은 물론이다.
다음으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 발전 장치 이상 상태 종류를 판단한다(S604). 구체적으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 상기 S602단계에서 확인된 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 종류를 판단할 수 있다. 구체적으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 원자력 발전 장치(10)가 이상 상태에 있음을 감지하는 경우, 상기 이상 상태의 종류가 무엇인지를 판단할 수 있다. 여기서, 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태란 원자력 발전 장치(10)의 작동 시, 발생되는 문제점으로 예를 들어, 원자력 발전 장치(10)의 전력 공급 이상 상태, 냉각수 공급 이상 상태, 내부 압력이 높아지는 이상 상태 등을 의미할 수 있다.
다음으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 안전 제어 작동 신호를 전송한다(S606). 구체적으로, 비상 안전 제어 장치(20)는 상기 S603 단계에서 판단된 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태 종류에 대응하는 안전 제어 신호를 태양열 굴뚝 타워(30)로 전송할 수 있다. 여기서, 안전 제어 작동 신호란 비상 안전 제어 장치(20)가 태양열 굴뚝 타워(30)를 작동시켜 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태를 제어하기 위한 신호로, 예를 들어 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 등을 포함할 수 있다. 비상 안전 제어 장치(20)는 판단한 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태에 대응하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워(30)로 전송하여 태양열 굴뚝 타워(30)의 설정된 기능이 작동되도록 함으로써, 원자력 발전 장치(10)의 이상 상태에 의해 발생되는 피해를 방지하거나 경감시킬 수 있게 된다.
도 7은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(40)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(40)은 컴퓨팅 장치(400)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(400)는 비상 안전 제어 신호를 전송하는 장치(예를 들어, 비상 안전 제어 장치(20))일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(400)는 원자력 발전을 하기 위한 장치(예를 들어, 원자력 발전 장치(10))일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(400)는 안전 제어 작동 신호에 따라 안전 동작을 수행하는 장치(예를 들어, 태양열 굴뚝 타워(30))일 수 있다.
컴퓨팅 장치(400)는 적어도 하나의 프로세서(402), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404) 및 통신 버스(406)를 포함한다. 프로세서(402)는 컴퓨팅 장치(400)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(402)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(402)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(400)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404)에 저장된 프로그램(408)은 프로세서(402)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(400)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(406)는 프로세서(402), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(404)를 포함하여 컴퓨팅 장치(400)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(400)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(412)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(410) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(414)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(410) 및 네트워크 통신 인터페이스(414)는 통신 버스(406)에 연결된다. 입출력 장치(412)는 입출력 인터페이스(410)를 통해 컴퓨팅 장치(400)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(412)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(412)는 컴퓨팅 장치(400)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(400)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(400)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(400)와 연결될 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 비상 안전 제어 시스템 10 : 원자력 발전 장치
20 : 비상 안전 제어 장치 30 : 태양열 굴뚝 타워
40 : 컴퓨팅 환경 112 : 전원 공급 장치
114 : 발전기 116 : 내부 배터리
118 : 펌프 장치 120 : 외부 배터리
122 : 연료 교환 용수 저장부 124 : 재순환 배수부
126 : 여과 배기부 128 : 비상 급수부
130 : 냉각부 132 : 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크
134 : 수증기 배출부 136 : 피동 보조 급수부
138 : 여과 배기부 210 : 감지부
220 : 판단부 230 : 제어부
232 : 전원 공급부 234 : 냉각수 공급부
236 : 건냉기능 제어부 238 : 확산 배기 제어부
310 : 바닥부 312 : 제1 담수부
314 : 공기 유입부 320 : 굴뚝부
330 : 집열부 332 : 지붕부
334 : 열저장 해수증류부 336 : 제2 담수부
340 : 터빈 400 : 컴퓨팅 장치
402 : 프로세서 404 : 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
406 : 통신 버스 408 : 프로그램
410 : 입출력 인터페이스 412 : 입출력 장치
414 : 네트워크 통신 인터페이스

Claims (21)

  1. 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부 및 사고 상태 여부 중 적어도 하나를 확인하고, 상기 원자력 발전 장치의 확인된 상태에 따라 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 전송하는 비상 안전 제어 장치; 및
    상기 원자력 발전 장치와 연결되고, 상기 비상 안전 제어 장치로부터 수신되는 상기 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행하는 태양열 굴뚝 타워를 포함하며,
    상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는, 비상 안전 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비상 안전 제어 장치는,
    상기 원자력 발전 장치로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하거나, 상기 원자력 발전 장치의 이상 여부를 감지하여 상기 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부를 확인하는, 비상 안전 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 굴뚝 타워는,
    상기 바닥부와 상기 집열부가 태양열을 흡수하여 내부 공기가 가열되고, 상기 가열된 공기가 상기 굴뚝부를 통해 외부로 이동함에 따라 상기 터빈이 작동되어 전력을 생성하며, 상기 터빈은 상기 원자력 발전 장치에서 전력을 제공하기 위해 마련된 전원 공급 장치 또는 배터리와 연결되도록 형성되는, 비상 안전 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비상 안전 제어 장치는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 전력 공급이 안되는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는, 비상 안전 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 굴뚝 타워는,
    상기 집열부에 마련된 해수 증류 장치를 이용해 담수를 생성하거나, 상기 바닥부에 노출된 해수가 증발되고, 상기 증발된 해수와 상기 굴뚝부 상측의 기온 하강에 의한 포화 수증기량 차이를 이용해 담수를 생성하며, 상기 생성된 담수를 원자력 연료 교환용수 저장 탱크, 여과 배기 장치, 격납용기 냉각장치, 피동 보조 급수탱크 및 통합 피동 안전탱크 중 적어도 하나에 제공하도록 형성되는, 비상 안전 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비상 안전 제어 장치는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는, 비상 안전 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 바닥부와 상기 집열부 사이에 형성되고 외부 공기가 유입되는 공기 유입부를 더 포함하며,
    상기 공기 유입부는, 상기 원자력 발전 장치에서 가압된 격납용기 내부 대기를 배출하기 위한 격납용기 여과배기 장치와 연결되도록 형성되는, 비상 안전 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비상 안전 제어 장치는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치 격납용기의 내부 압력이 높아 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 격납용기 내의 가압된 대기의 확산배기가 이루어지도록 제어하는, 비상 안전 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비상 안전 제어 장치는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수부, 통합 피동 안전탱크 및 격납용기 냉각장치의 냉각수가 증발되어 기 설정된 수치 이하로 떨어져, 노출된 방열부의 열교환 효율이 낮아지는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 노출된 방열부의 열교환 효율을 높이도록 제어하는, 비상 안전 제어 시스템.
  11. 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부 및 사고 상태 여부 중 적어도 하나를 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 감지한 상기 원자력 발전 장치의 상태가 상기 이상 상태인지 또는 사고 상태인지 여부를 판단하고, 상기 이상 상태인 경우, 상기 이상 상태의 종류를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단된 사고 상태 및 이상 상태의 종류에 대응하여 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워로 전송하는 제어부를 포함하며,
    상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는 것인, 비상 안전 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 원자력 발전 장치로부터 안전 제어 요청 신호를 수신하거나, 상기 원자력 발전 장치의 이상 여부를 감지하여 상기 원자력 발전 장치의 이상 상태 여부를 확인하는, 비상 안전 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 전력 공급이 안되는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 전력 공급이 필요한 것으로 판단하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 제공되도록 하는, 비상 안전 제어 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 냉각수 공급이 필요한 것으로 판단하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는, 비상 안전 제어 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내부 압력이 높아 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 확산 배기가 필요한 것으로 판단하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산 배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내 대기의 배출이 상기 태양열 굴뚝 타워의 굴뚝을 통해 이루어지도록 제어하는, 비상 안전 제어 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수부 및 통합 피동 안전탱크의 급수 수위가 기 설정된 수치 이하로 떨어지거나, 격납용기 냉각장치 열교환기의 냉각수가 증발되어 기 설정된 수치 이하로 떨어져, 노출된 방열부의 열교환 효율이 낮아지는 이상 상태인 경우, 상기 원자력 발전 장치에 비상 건냉 작동이 필요한 것으로 판단하고,
    상기 제어부는,
    상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치의 잔열제거가 이루어지도록 제어하는, 비상 안전 제어 장치.
  17. a)비상 안전 제어 장치가, 원자력 발전 장치의 사고 상태 및 이상 상태인지 여부를 확인하는 단계;
    b)상기 비상 안전 제어 장치가, 상기 원자력 발전 장치의 상태가 이상 상태인 경우, 상기 이상 상태의 종류를 판단하는 단계;
    c)상기 비상 안전 제어 장치가, 상기 판단한 상기 원자력 발전 장치의 상기 사고 상태 및 상기 이상 상태 종류에 대응하여 비상 전력 공급 신호, 비상 냉각수 공급 신호, 비상 건냉 작동 신호 및 비상 확산 배기 작동 신호 중 적어도 하나를 포함하는 안전 제어 작동 신호를 태양열 굴뚝 타워로 전송하는 단계를 포함하고,
    d)상기 태양열 굴뚝 타워는, 상기 원자력 발전 장치와 연결되고, 상기 비상 안전 제어 장치로부터 수신되는 상기 안전 제어 작동 신호에 대응하여 기 설정된 안전 동작을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 태양열 굴뚝 타워는, 지면에 맞닿아 형성되는 바닥부; 상기 바닥부에 기 설정된 거리만큼 이격되고, 길이 방향으로 내부에 중공을 가지고 상기 바닥부에 수직하게 형성되며, 상기 중공에 터빈이 마련되는 굴뚝부; 및 상기 굴뚝부의 하측단에서 외측방향으로 연장되고, 상기 굴뚝부와 연결된 내측에서 상기 바닥부의 양 끝단 방향으로 기 설정된 경사를 가지고 형성되며, 상기 바닥부와 이격되어 형성되는 집열부를 포함하는 것인, 비상 안전 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 c 단계는,
    상기 b단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치에 마련된 전원 장치에 전력 공급이 되지 않아 발생되는 이상 상태로 판단되는 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 전력 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 전력이 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는 단계인, 비상 안전 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 c 단계는,
    상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 냉각수 공급 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 냉각수 공급 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워에서 생성되는 담수가 상기 원자력 발전 장치에 제공되도록 하는 단계인, 비상 안전 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 c 단계는,
    상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 피동 보조 급수탱크의 급수, 통합 피동 안전탱크의 급수 및 격납용기 냉각장치의 냉각수의 수위가 기 설정된 수치 이하로 떨어져 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 건냉 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 내의 피동 보조 급수부, 상기 통합 피동 안전탱크 및 상기 격납용기 냉각장치 내의 노출된 열교환기에 강제 공기유동을 제공하여 열교환이 이루어지도록 제어하는 단계인, 비상 안전 제어 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 c단계는,
    상기 b 단계에서, 상기 이상 상태가 상기 원자력 발전 장치의 격납용기 내부 압력이 기 설정된 압력 이상일 때 발생하는 이상 상태인 경우, 상기 태양열 굴뚝 타워에 상기 비상 확산 배기 작동 신호를 포함하는 상기 안전 제어 작동 신호를 전송하여 상기 태양열 굴뚝 타워의 공기 유입 작동을 통해 상기 원자력 발전 장치 격납용기 내의 가압된 대기가 태양열 굴뚝 타워를 통해 고도 확산배기가 이루어지도록 제어하는 단계인, 비상 안전 제어 방법.
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JP2013096838A (ja) * 2011-11-01 2013-05-20 Hitachi Ltd 原子力プラントの非常用安全システム試験方法及び原子力プラントの非常用安全システム試験装置

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