KR101832067B1 - Coolant tank, and containment passive cooling system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling water storage tank and a nuclear reactor passive cooling system including the same, and more particularly, to a cooling water storage tank for cooling a reactor building and a reactor building passive cooling system including the same.
일반적으로 원자로발전소에서 설계기준사고 및 중대사고 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 파괴될 수 있다. 이에, 원자로건물에는 원자로건물 냉각계통이 마련되어, 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 상승하는 온도와 압력이 조절되도록 한다. Generally, in the case of a design basis accident or a major accident at a nuclear power plant, radioactive material is discharged together with steam into the reactor building, which causes the temperature and pressure in the reactor building to rise sharply. Failure to adjust the rising temperature and pressure can destroy the reactor building. Therefore, reactor building cooling system is installed in the reactor building, so that the temperature and pressure that rise when a design basis accident or a serious accident occurs are controlled.
다만, 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 냉각계통을 제어하기 위한 작업자의 접근이 어렵고, 소외 전력 상실 등과 같은 문제로 냉각계통이 제대로 작동하지 못하는 문제점이 있다. 이에, 피동 냉각시스템이 적용되고 있다. 피동 냉각시스템은 원자로건물 외측에 설치되는 냉각수 저장조 및 냉각수 저장조로부터 원자로건물 내측으로 연장되는 열교환기를 포함할 수 있다.However, it is difficult for the operator to control the cooling system in case of design basis accidents and serious accidents, and there is a problem that the cooling system can not operate properly due to the problems such as the loss of the power for the extinguished power. Therefore, a passive cooling system has been applied. The passive cooling system may include a coolant reservoir installed outside the reactor building and a heat exchanger extending from the coolant reservoir into the reactor building.
이에, 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 열교환기가 피동적으로 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. This allows the reactor building to be cooled as the heat exchanger operates passively in the event of a design basis accident or major accident. Here, at the beginning of the accident, the thermal energy is smoothly removed by the low temperature of the cooling water. However, when the temperature of the cooling water rises due to the repeated heat exchange, the thermal energy can not be completely removed and the temperature and pressure of the reactor building rise again.
본 발명의 목적은 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 원자로건물의 냉각에서 원자로건물이 재가압 및 재가열되는 것을 방지하기 위한 냉각수 저장조 및 이를 포함하는 원자로건물 피동 냉각시스템을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a cooling water storage tank for preventing the reactor building from being repressed and reheating in cooling of the reactor building in case of a design basis accident and a serious accident, and a reactor building passive cooling system including the same.
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 배치되며, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하는 구획부 및 상기 저장탱크로부터 상기 원자로건물로 연장되어, 상기 냉각수를 기반으로 상기 원자로건물을 냉각시키는 제1 열교환기 및 상기 제1 저장조로부터 상기 저장탱크 외부로 연장되어, 상기 제1 저장조의 냉각수를 냉각시키는 제2 열교환기를 포함한다.The reactor building passive cooling system according to the present invention is a reactor building passive cooling system that is adjacent to an outer wall of a nuclear reactor building and capable of cooling the nuclear reactor building by passive movement. The nuclear reactor passive cooling system includes: a storage tank for storing cooling water; A first heat exchanger extending from the storage tank to the reactor building to cool the reactor building based on the cooling water, and a second heat exchanger for cooling the reactor building based on the cooling water, And a second heat exchanger extending from the first storage tank to the outside of the storage tank for cooling the cooling water of the first storage tank.
상기 원자로건물 피동 냉각시스템은 상기 저장탱크 외벽에 마련되어, 상기 제2 열교환기로 공기 유동을 유도하는 공기 유입부를 더 포함할 수 있다.The reactor building passive cooling system may further include an air inflow portion provided on the outer wall of the storage tank for guiding an air flow to the second heat exchanger.
상기 공기 유입부는 상기 제2 열교환기를 감싸도록 배치되며 상부가 개방된 관 형태로 마련될 수 있다.The air inlet may be arranged to surround the second heat exchanger and may be provided in a tube shape having an open top.
상기 공기 유입부는 상부가 개방된 벤츄리 관 형태로 마련될 수 있다.The air inlet may be provided in the form of a venturi tube having an open top.
상기 원자로건물 피동 냉각시스템은 상기 구획부에 마련되며, 상기 제1 저장조의 수위가 감소할 때에 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 유입되도록 하는 밸브를 더 포함할 수 있다.The reactor building passive cooling system may further include a valve provided in the partition to allow cooling water of the second storage tank to flow into the first storage tank when the level of the first storage tank is reduced.
상기 밸브는 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 유입 가능하도록 하고, 상기 제1 저장조의 냉각수가 상기 제2 저장조로 유입되는 것을 저지하는 일방향 밸브로 마련될 수 있다. The valve may be provided as a one-way valve for allowing the cooling water of the second storage tank to be introduced into the first storage tank and preventing the cooling water of the first storage tank from flowing into the second storage tank.
상기 일방향 밸브는 플로팅 밸브(Floating Valve) 및 체크 밸브(Check Valve) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The one-way valve may include at least one of a floating valve and a check valve.
상기 제1 저장조의 용량은 상기 제2 저장조의 용량보다 적을 수 있다.The capacity of the first reservoir may be less than the capacity of the second reservoir.
상기 원자로건물 피동 냉각시스템은 상기 제1 저장조에 마련되며 상기 제1 저장조에서 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구 및 상기 제2 저장조에 마련되며 상기 제1 저장조의 내부 압력과 무관하게 상기 제2 저장조의 내부 압력을 외부 대기압과 동일하게 유지시키는 압력 조절부를 더 포함할 수 있다. Wherein the reactor building passive cooling system comprises a steam outlet provided in the first storage tank and forming a path for discharging steam generated from the first storage tank to the outside of the storage tank and a steam outlet provided in the second storage tank, And a pressure regulator for maintaining the internal pressure of the second reservoir equal to the external atmospheric pressure irrespective of the pressure.
상기 제1 열교환기는 상기 제2 저장조로부터 냉각수가 유입되는 유입관, 상기 유입관으로부터 제공되는 냉각수를 상기 제1 저장조로 유입시키는 유출관, 및 상기 유입관 및 상기 유출관 사이에 배치되는 열교환부를 포함할 수 있다.The first heat exchanger includes an inlet pipe through which coolant flows from the second reservoir, an outlet pipe through which coolant provided from the inlet pipe flows into the first reservoir, and a heat exchanger disposed between the inlet pipe and the outlet pipe can do.
한편, 본 발명에 따른 냉각수 저장조는 건물을 피동으로 냉각시킬 수 있는 냉각수 저장조에 있어서, 냉각수가 저장되는 저장탱크 및 상기 저장탱크 내부에 배치되며, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하는 구획부 및 상기 저장탱크로부터 상기 건물로 연장되어, 상기 냉각수를 기반으로 상기 건물을 냉각시키는 제1 열교환기 및 상기 제1 저장조로부터 상기 저장탱크 외부로 연장되어, 상기 제1 저장조의 냉각수를 냉각시키는 제2 열교환기를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling water storage tank capable of cooling a building by passive operation. The cooling water storage tank includes a storage tank for storing cooling water and a storage tank for storing cooling water, A first heat exchanger extending from the storage tank to the building and cooling the building based on the cooling water and a second heat exchanger extending from the first storage tank to the outside of the storage tank, And a second heat exchanger for cooling the cooling water in the storage tank.
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 냉각수 저장조를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이고,
도 5는 종래의 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 실시예에 따른 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual view briefly showing a nuclear reactor passive cooling system according to the present embodiment,
FIG. 2 is a cross-sectional view of the passive cooling system for reactor building according to the present embodiment, taken along the line II '
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a cooling water storage tank of a nuclear reactor passive cooling system according to the present embodiment,
FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling water reservoir of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment taken along line II-II '
FIG. 5 is a graph showing changes in internal pressure and temperature of a nuclear reactor building using a cooling water storage tank of a conventional passive cooling system,
FIG. 6 is a graph showing changes in internal pressure and temperature of a nuclear reactor building using the cooling water storage tank of the passive cooling system according to the present embodiment,
7 is a flowchart showing the operation of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment.
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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be implemented in various forms, and the present embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know completely. The shape and the like of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings.
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. FIG. 1 is a conceptual view briefly showing a nuclear reactor passive cooling system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a nuclear reactor passive cooling system according to the present embodiment taken along line I-I '.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템(100, 이하, 냉각시스템이라 칭한다.)은 냉각수 저장조(200)를 포함한다.1 and 2, a reactor building passive cooling system 100 (hereinafter, referred to as a cooling system) according to the present embodiment includes a cooling
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 상실되더라도 자연낙하에 의해 냉각수를 공급할 수 있도록 원자로건물(10) 상부영역에 배치될 수 있다. 다만, 원자로건물(10) 내부로 냉각수 공급 유량이 조절될 필요가 있는 경우에는 냉각수 저장조(200)의 높이가 변경될 수 있다. The cooling
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.The number of the cooling
한편, 냉각수 저장조(200)에는 제1 열교환기(300)가 연결된다. 제1 열교환기(300)는 일측이 냉각수 저장조(200) 내부에 배치되고, 타측이 원자로건물(10) 내부로 연장되어, 냉각수 저장조(200)에 수용된 냉각수를 기반으로 원자로건물(10)이 냉각되도록 한다. 이러한 제1 열교환기(300)에 대해서는 이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다. Meanwhile, the
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.On the other hand, the cooling water accommodated in the cooling
도 3은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 간략하게 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cooling water storage tank of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling water storage tank of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment cut along the II- Sectional view.
도 3 및 도 4에 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. 3 and 4, the cooling
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. Inside the
여기서, 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.Here, the capacity of the second storage tank 200ab may be set larger than that of the first storage tank 200aa. For example, the capacity of the first storage tank 200aa may be 50% or less of the capacity of the
그리고 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab)에는 제1 열교환기(300)가 연결된다. 제1 열교환기(300)는 제1 저장조(200aa)에 연결되는 유출관(310), 제2 저장조(200ab)에 연결되는 유입관(320) 및 유출관(310)과 유입관(320) 사이에 배치되는 열교환부(330)를 포함할 수 있다. 이에, 제1 열교환기(300)는 제2 저장조(200ab) 내의 냉각수를 제1 저장조(200aa) 방향으로 순환시켜 원자로건물(10)의 냉각이 수행되도록 한다.The
다만, 본 실시예서는 제1 열교환기(300)의 유출관(310) 및 유입관(320)이 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab)에 각각 연결되는 실시예를 설명하고 있다. 그러나 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일실시예로 제1 열교환기(300)의 유출관(310) 및 유입관(320)은 제1 저장조(200aa) 내측으로 연장될 수 있다. In the present embodiment, however, the
한편, 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. On the other hand, a vapor outlet H1 is formed in the upper wall of the first reservoir 200aa. The steam outlet H1 allows the steam generated as the cooling water in the first storage tank 200aa is heated in the cooling of the
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. And a water level
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.The water level
한편, 수위감소 지연부(220) 상부에는 피동 경보부(230)가 장착될 수 있다. 피동 경보부(230)는 설계기준사고 및 중대사고가 발생될 경우에 원자로건물(10) 냉각 수행을 경보할 수 있다. 이러한 피동 경보부(230)는 증기 배출구(H1) 내부로 기체가 유입될 경우에, 기체 유동에 기반한 소리가 발생되도록 하거나 경보등이 점등되도록 할 수 있다. On the other hand, the
예컨대, 피동 경보부(230)는 압력 발생에 따라 노이즈를 발생시킬 수 있는 소리 경보기, 또는 기체 유동에 따라 회전하는 프로펠러 등과 같은 자가 발전시설에 따라 비상등을 점등시키는 비상등 경보기 등으로 마련될 수 있다.For example, the
다만, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 일실시예로 피동 경보부(230)는 외부로부터 전력이 공급되지 않더라도 피동으로 경보를 수행할 수 있는 다양한 구성으로 마련될 수 있다. However, this is an embodiment for explaining the present embodiment, and the
이러한 피동 경보부(230)는 설계기준사고 및 중대사고가 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. The
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.On the other hand, a pressure regulating portion H2 is formed on the upper wall of the second reservoir 200ab. The pressure regulator H2 maintains the internal pressure of the second reservoir 200ab equal to the external atmospheric pressure regardless of the internal pressure of the first reservoir 200aa.
그리고 증기 배출구(H1)와 압력 조절부(H2) 각각에는 필터(F1, F2)가 장착된다. 필터(F1, F2)는 제1 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.Filters F1 and F2 are mounted on the steam outlet H1 and the pressure regulator H2, respectively. The filters F1 and F2 are installed in the
한편, 격벽(210a) 하부영역에는 제1 저장조(200aa)와 제2 저장조(200ab)를 연결하는 유입부가 마련될 수 있다. 이러한 유입부는 일방향 밸브(210aa)로 마련될 수 있다. 일방향 밸브(210aa)는 제2 저장조(200ab) 측의 냉각수가 제1 저장조(200aa) 측으로 유입 가능하도록 하고, 제1 저장조(200aa)의 냉각수가 제2 저장조(200ab)로 유입되는 것을 저지한다. Meanwhile, an inlet for connecting the first reservoir 200aa and the second reservoir 200ab may be provided under the
이러한 일방향 밸브(210aa)는 플로팅 밸브(Floating Valve) 또는 체크 밸브(Check Valve)로 마련될 수 있으며, 복수 개로 격벽(210a)에 장착될 수 있다. The one-way valve 210aa may be a floating valve or a check valve, and may be mounted on the
다만, 일방향 밸브(210aa)가 복수 개로 마련될 경우에는 상호 동일한 높이에 배치될 수 있으며, 도 4에서는 일방향 밸브(210aa)가 3개로 마련되는 것을 도시하고 있으나, 일방향 밸브(210aa)의 개수는 한정하지 않는다. However, the number of the one-way valves 210aa is limited to three. However, the number of the one-way valves 210aa is limited to three, I never do that.
한편, 이러한 일방향 밸브(210aa)는 제2 저장조(200ab)에 수용된 냉각수가 제1 저장조(200aa)로 유입될 수 있는 경로를 형성한다.Meanwhile, the one-way valve 210aa forms a path through which the cooling water accommodated in the second storage tank 200ab can be introduced into the first storage tank 200aa.
보다 구체적으로, 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 유출관(310)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.More specifically, the first reservoir 200aa to which the
제1 저장조(200aa)가 포화온도에 도달하며, 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 일방향 밸브(210aa)를 관통하여 제1 저장조(200aa)로 유입된다.The first storage tank 200aa reaches the saturation temperature and the cooling water accommodated in the first storage tank 200aa is heated and discharged to the outside through the steam outlet H1. Thus, a water level difference is generated between the first storage tank 200aa and the second storage tank 200ab. Accordingly, the cooling water in the second storage tank 200ab flows through the one-way valve 210aa to the first storage tank 200aa to eliminate the water level difference.
이에, 냉각수 저장조(200)는 설계기준사고 및 중대사고 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.Accordingly, the cooling
보다, 구체적으로 종래의 냉각시스템과, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)을 비교하면 다음과 같다.More specifically, the conventional cooling system and the
도 5는 종래의 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 실시예에 따른 피동 냉각시스템의 냉각수 저장조 사용에 따른 원자로건물의 내부 압력 및 온도 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a graph showing changes in internal pressure and temperature of a reactor building due to use of a cooling water storage tank of a conventional passive cooling system. FIG. 6 is a graph showing changes in internal pressure and temperature of the reactor building according to the cooling water storage tank of the passive cooling system according to the present embodiment. Fig.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 냉각시스템은 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 원자로건물(10)의 온도와 압력 상승과 함께 작동된다. 이때, 종래의 냉각시스템은 원자로건물(10)의 온도와 압력을 감소시킬 수 있다. As shown in FIGS. 5 and 6, the conventional cooling system operates with the temperature and pressure rise of the
그러나 종래의 냉각시스템은 소정 시간이 경과한 이후부터 냉각수 가열에 따라 냉각시스템(100)의 효율이 급격하게 저하된다. 이에, 도 5에 표지된 "A"구간에서 볼 수 있듯이 원자로건물(10)의 온도와 압력이 재상승하게 되는 문제점이 있다. 특히, 장시간 원자로건물(10)의 온도와 압력이 재상승하는 구간에서 운전원은 원자로건물 재가압을 막고자 추가적인 냉각수단을 확보할 수 있다. 이때, 잘못된 운전원 조치가 발생할 가능성이 있다.However, in the conventional cooling system, the efficiency of the
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 6과 같이, 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 원자로건물(10)의 온도와 압력이 원만하게 감소되도록 하며, 원자로건물(10)의 온도와 압력이 재상승하는 문제점을 해소할 수 있다. However, even if the cooling water accommodated in the first storage tank 200aa is heated, the
한편, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 저장조(200aa)에는 제2 열교환기(400)가 연결될 수 있다. 제2 열교환기(400)는 저장탱크(200a) 외부로부터 유입관과 유출관이 제1 저장조(200aa) 내부로 연장된다. 이러한 제2 열교환기(400)는 대기를 통해 제1 저장조(200aa)의 냉각수를 냉각시킨다. 이에, 제2 열교환기(400)는 공랭식 열교환기로 마련될 수 있으며, 제1 저장조(200aa)의 냉각수를 냉각시켜 제1 열교환기(300)의 냉각성능이 향상되도록 한다. Referring again to FIGS. 3 and 4, a
그리고 저장탱크(200aa) 외벽에는 공기 유입부(410)가 마련될 수 있다. 공기 유입부(410)는 제2 열교환기(400)를 감싸도록 배치되며, 상부에 개구가 형성될 수 있다. 여기서, 공기 유입부(410)는 제2 열교환기(400)로 공기 흐름을 유도하여 공랭식 열교환기로 마련될 수 있는 제2 열교환기(400)의 열교환 성능을 향상시킨다. In addition, an
이러한 공기 유입부(410)는 벤츄리(Venturi)효과를 의도하기 위한 것으로, 상부가 개방된 벤츄리 관 형태로 마련될 수 있으나, 공기 유입부(400)의 형태는 한정하지 않는다.The shape of the
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. Hereinafter, the operation of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment will be described in more detail. However, the detailed description of the above-described components will be omitted and the same reference numerals will be given.
도 7은 본 실시예에 따른 원자로건물 피동 냉각시스템의 작동을 나타낸 순서도이다. 7 is a flowchart showing the operation of the reactor building passive cooling system according to the present embodiment.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각시스템(100)은 설계기준사고 및 중대사고 발생 시 작동될 수 있다(S100). 이때, 원자로건물(10) 내부에서는 증기와 방사성 물질이 배출되고, 이로 인해 원자로건물(10) 내부 공간의 온도와 압력이 상승된다. As shown in FIG. 7, the
이에, 열교환부(330) 내부의 냉각수가 가열되고, 가열된 냉각수는 제1 저장조(200aa)로 유입된다. 이때, 제2 저장조(200ab) 내부에 수용된 냉각수는 제1 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). Thus, the cooling water in the
한편, 설계기준사고 및 중대사고 발생 후 시간이 경과됨에 따라 제1 저장조(200aa) 내부의 냉각수의 온도는 끊는 점까지 상승하게 된다(S300). 다만, 제2 저장조(200ab) 내부에 수용된 냉각수는 제1 저장조(200aa)의 냉각수와 유동되지 않는 상태로 초기 온도를 유지하고 있는 상태이다. On the other hand, as the time elapses after the occurrence of the design basis accident and the major accident, the temperature of the cooling water in the first storage tank 200aa rises to the breaking point (S300). However, the cooling water stored in the second storage tank 200ab is maintained at the initial temperature in a state where the cooling water does not flow with the cooling water of the first storage tank 200aa.
또한, 제1 저장조(200aa) 내부에 냉각수가 끊는 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. In addition, the time to reach the point at which the cooling water is broken in the first storage tank 200aa becomes shorter than the conventional cooling water storage tank having the same capacity as the cooling
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. In addition, as the cooling water of the first storage tank 200aa evaporates, the cooling water of the lower temperature of the second storage tank 200ab naturally flows into the first storage tank (S400). Accordingly, the heat removal performance of the
또한, 제1 저장조(200aa)는 제2저장조(200ab)에 비해 온도가 빠르게 상승하는데 제2 열교환기(400)를 구비함에 따라 대기에 의해 제1 저장조(200aa)의 열이 지속적으로 제거될 수 있다. 이에, 냉각시스템(100)의 전체적인 열제거량이 증가하게 되는 효과가 있다. 또한 공기 유입부(410)에 벤츄리(Venturi) 형태를 적용할 경우 공기냉각 성능이 보다 증가하게 되는 효과가 있다.Since the temperature of the first storage tank 200aa rises rapidly as compared with that of the second storage tank 200ab, the second storage tank 200aa is provided with the
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.Thus, the cooling water storage tank and the nuclear reactor passive cooling system including the cooling water storage tank can quickly stabilize the performance of the nuclear reactor passive cooling system, thereby preventing performance deterioration of the nuclear reactor passive cooling system.
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. Also, the cooling water storage tank and the nuclear reactor passive cooling system including the cooling water storage tank can continuously reduce the pressure and the temperature of the nuclear reactor building, and it is possible to suppress the occurrence of the secondary accident such as the destruction of the reactor building.
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.One embodiment of the invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
10 : 원자로 건물
100 : 원자로건물 피동 냉각시스템
200 : 원자로 시스템
300 : 제1 열교환기
400 ; 제2 열교환기 10: Reactor building
100: Reactor building passive cooling system
200: Reactor system
300: first heat exchanger
400; The second heat exchanger
Claims (11)
냉각수가 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크 내부에 배치되며, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하는 구획부;
상기 제1 저장조로부터 상기 원자로건물로 연장되어, 상기 냉각수를 기반으로 상기 원자로건물을 냉각시키는 제1 열교환기; 및
상기 제1 저장조로부터 상기 저장탱크 외부로 연장되어, 상기 제1 저장조의 냉각수를 냉각시키는 제2 열교환기를 포함하고,
상기 제1 저장조의 용량은 상기 제2 저장조의 용량보다 적게 마련되고,
상기 제1 열교환기는
상기 제2 저장조로부터 냉각수가 유입되는 유입관, 상기 유입관으로부터 제공되는 냉각수를 상기 제1 저장조로 유입시키는 유출관, 및 상기 유입관 및 상기 유출관 사이에 배치되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
1. A reactor building passive cooling system adjacent to an outer wall of a nuclear reactor building and capable of passively cooling the nuclear reactor building,
A storage tank in which cooling water is stored;
A partition for partitioning the inside of the storage tank into the first and second storage tanks so that the cooling water is separated;
A first heat exchanger extending from the first reservoir to the reactor building and cooling the reactor building based on the cooling water; And
And a second heat exchanger extending from the first storage tank to the outside of the storage tank for cooling the cooling water in the first storage tank,
Wherein the capacity of the first reservoir is less than the capacity of the second reservoir,
The first heat exchanger
An outlet pipe through which the cooling water is introduced from the second storage tank, an outlet pipe through which the cooling water supplied from the inlet pipe flows into the first storage tank, and a heat exchanger disposed between the inlet pipe and the outlet pipe. Reactor building passive cooling system.
상기 저장탱크 외벽에 마련되어, 상기 제2 열교환기로 공기 유동을 유도하는 공기 유입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an air inflow portion provided on an outer wall of the storage tank for guiding an air flow to the second heat exchanger.
상기 공기 유입부는
상기 제2 열교환기를 감싸도록 배치되며 상부가 개방된 관 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
3. The method of claim 2,
The air inlet
Wherein the first and second heat exchangers are arranged to surround the second heat exchanger and are provided in a tube shape with an open top.
상기 공기 유입부는
상부가 개방된 벤츄리 관 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
The method of claim 3,
The air inlet
And a venturi tube having an open upper portion.
상기 구획부에 마련되며, 상기 제1 저장조의 수위가 감소할 때에 상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 유입되도록 하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a valve provided in the partition to allow cooling water of the second storage tank to flow into the first storage tank when the level of the first storage tank is reduced.
상기 밸브는
상기 제2 저장조의 냉각수가 상기 제1 저장조로 유입 가능하도록 하고, 상기 제1 저장조의 냉각수가 상기 제2 저장조로 유입되는 것을 저지하는 일방향 밸브로 마련되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
6. The method of claim 5,
The valve
Wherein the cooling water in the second storage tank is introduced into the first storage tank and the cooling water in the second storage tank is prevented from flowing into the second storage tank.
상기 일방향 밸브는
플로팅 밸브(Floating Valve) 및 체크 밸브(Check Valve) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
The method according to claim 6,
The one-way valve
A floating valve, and a check valve. The reactor building passive cooling system according to claim 1,
상기 제1 저장조에 마련되며 상기 제1 저장조에서 발생되는 증기가 상기 저장탱크 외부로 배출되는 경로를 형성하는 증기 배출구; 및
상기 제2 저장조에 마련되며 상기 제1 저장조의 내부 압력과 무관하게 상기 제2 저장조의 내부 압력을 외부 대기압과 동일하게 유지시키는 압력 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 냉각시스템.
The method according to claim 1,
A steam outlet provided in the first storage tank and forming a path through which steam generated in the first storage tank is discharged to the outside of the storage tank; And
Further comprising a pressure regulator provided in the second reservoir to maintain the internal pressure of the second reservoir equal to the external atmospheric pressure regardless of the internal pressure of the first reservoir.
냉각수가 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크 내부에 배치되며, 상기 냉각수가 분리되도록 상기 저장탱크 내부를 제1 및 제2 저장조로 구획하는 구획부;
상기 제1 저장조로부터 상기 건물로 연장되어, 상기 냉각수를 기반으로 상기 건물을 냉각시키는 제1 열교환기; 및
상기 제1 저장조로부터 상기 저장탱크 외부로 연장되어, 상기 제1 저장조의 냉각수를 냉각시키는 제2 열교환기를 포함하고,
상기 제1 저장조의 용량은 상기 제2 저장조의 용량보다 적게 마련되고,
상기 제1 열교환기는
상기 제2 저장조로부터 냉각수가 유입되는 유입관, 상기 유입관으로부터 제공되는 냉각수를 상기 제1 저장조로 유입시키는 유출관, 및 상기 유입관 및 상기 유출관 사이에 배치되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 저장조.
A cooling water reservoir capable of cooling a building by passive motion,
A storage tank in which cooling water is stored;
A partition for partitioning the inside of the storage tank into the first and second storage tanks so that the cooling water is separated;
A first heat exchanger extending from the first reservoir to the building and cooling the building based on the cooling water; And
And a second heat exchanger extending from the first storage tank to the outside of the storage tank for cooling the cooling water in the first storage tank,
Wherein the capacity of the first reservoir is less than the capacity of the second reservoir,
The first heat exchanger
An outlet pipe through which the cooling water is introduced from the second storage tank, an outlet pipe through which the cooling water supplied from the inlet pipe flows into the first storage tank, and a heat exchanger disposed between the inlet pipe and the outlet pipe. Coolant reservoir.
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