KR101873493B1 - 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템 - Google Patents

사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템에 관한 것으로, 사용후연료와 냉각수를 수용하는 사용후연료저장조와; 사용후연료가 이동하기 위한 공간을 제공하며 냉각수가 수용되어 있는 연료이송수로(fuel transfer canal)와; 상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 냉각수가 통과하는 냉각수 유로와; 상기 사용후연료저장조에 형성되어 있으며 상기 냉각수 유로와 연결되어 있는 냉각수 통과공과; 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상기 냉각수 통과공을 피동적으로 개방시키는 개폐장치를 포함한다.

Description

사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템{Mitigation system for loss of coolant in spent fuel pool}
본 발명은 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템에 관한 것이다.
원자력 발전에 사용이 완료된 핵연료(사용후연료)는 최종적인 처분 전에 사용후연료저장조(SFP, spent-fuel pool)에 보관한다. 사용후연료저장조는 통상 스테인레스강 덧판이 씌워진 콘크리트 벽으로 둘러싸여 있으며, 냉각수를 수용하고 있다.
사용후연료는 저장대에 적치되어 냉각수 내에 잠겨 있으며, 사용후연료에서 발생하는 붕괴열은 저장조에 연결된 냉각계통에 의해 냉각된다.
사용후연료저장조의 냉각수가 상실되거나 냉각계통의 고장으로 인해 냉각수가 증발하는 사고 발생시 지속적으로 냉각수를 보충하지 않으면 사용후연료에서 발생하는 붕괴열에 의해 냉각수의 증발이 일어나고 냉각수 수위가 낮아진다. 이에 의해 사용후연료가 공기 중에 노출될 수 있다.
한국 특허등록 제10-1229953호(2013년 02월 06일 공고)
따라서 본 발명의 목적은 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템에 있어서, 사용후연료와 냉각수를 수용하는 사용후연료저장조와; 사용후연료가 이동하기 위한 공간을 제공하며 냉각수가 수용되어 있는 연료이송수로(fuel transfer canal)와; 상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 냉각수가 통과하는 냉각수 유로와; 상기 사용후연료저장조에 형성되어 있으며 상기 냉각수 유로와 연결되어 있는 냉각수 통과공과; 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상기 냉각수 통과공을 피동적으로 개방시키는 개폐장치를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 개폐장치는, 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상하이동하는 부유체를 포함하며, 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 낮아져 상기 부유체가 하부로 이동하면 상기 냉각수 통과공을 개방시킬 수 있다.
상기 개폐장치는, 상기 냉각수 통과공을 막고 있는 커버와; 상기 커버가 상기 냉각수 통과공을 막도록 상기 커버를 상기 냉각수 통과공 방향으로 개방억제하는 개방억제부를 포함하며, 상기 개방억제부는 상기 부유체와 연결되어, 상기 부유체가 하부로 이동하면 개방억제 위치에서 벗어날 수 있다.
상기 개폐장치는, 상기 사용후연료저장조의 내측 벽에 설치되어 있을 수 있다.
상기 개폐장치는, 상기 사용후연료저장조의 내측 벽에 고정되어 있으며 상기 커버의 일측과 연결되어 있는 회전고정부를 더 포함하며, 상기 개방억제부는 상기 커버의 타측을 가압하고 있을 수 있다.
상기 냉각수 통과공은, 사용후연료의 저장 높이보다 높게 마련되어 있을 수 있다.
상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 사용후연료가 통과하는 위어게이트(weir gate)를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 사용후연료저장조의 냉각수상실 시스템에 있어서, 사용후연료와 냉각수를 수용하는 사용후연료저장조와; 상기 사용후연료저장조와 수평방향으로 인접 배치되어 있는 냉각수저장조와; 상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 피동적으로 연통시키는 개폐장치를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 개폐장치는 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 일정 수준 이상으로 내려가면 상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 연통시킬 수 있다.
상기 개폐장치는, 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상하이동하는 부유체를 포함하며, 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 낮아져 상기 부유체가 하부로 이동하면 상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 연통시킬 수 있다.
상기 냉각수저장조는 사용후연료가 이동하기 위한 공간을 제공하며 냉각수가 수용되어 있는 연료이송수로(fuel transfer canal)를 포함할 수 있다.
상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 사용후연료가 통과하는 위어게이트(weir gate)를 더 포함할 수 있다.
상기 연통은, 사용후연료의 저장 높이보다 높은 곳에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템의 평면도이고,
도 2는 도 1의 A부분의 확대도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템에서 사용후연료와 냉각수 통과공의 위치를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템에서 개폐장치를 나타낸 것이고,
도 5는 도 4의 V-V'를 따른 단면도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템에서 개폐장치의 작동을 나타낸 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템의 평면도이다.
사용후연료저장조(10)와 인접하여 연료이송수로(20)가 위치한다. 연료이송캐널은 사용후연료를 이송할 때 사용되는 통로로서 사용후연료저장조(10)의 운용을 위해 필요한 설비이다.
연료이송수로(20)는 사용후연료저장조(10)의 수평방향에 배치되어 있다. 즉, 연료이송수로(20)는 사용후연료저장조(10)보다 높지 않게 배치되어 있거나, 연료이송수로(20)의 냉각수는 사용후연료저장조(10)보다 높게 위치하지 않는 것이다.
사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20) 사이에는 사용후연료의 이송을 위한 위어 게이트(weir gate, 50)가 형성되어 있다. 도시하지는 않았지만 위어 게이트(50)를 개폐하기 위한 장치가 마련되어 있다.
도 2와 같이 사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20) 사이에는 냉각수가 서로 연통되어 있는 냉각수 유로(30)와 냉각수 통과공(11)이 마련되어 있다. 냉각수 유로(30)는 사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20) 사이에 형성되어 있고 냉각수 통과공(11)은 사용후연료저장조(10)의 벽에 형성되어 있다.
본 실시예에서, 냉각수 통과공(11)은 냉각수 유로(30)에 비해 좁게 마련되어 있으나, 다른 실시예에서는 냉각수 통과공(11)과 냉각수 유로(30)가 같은 단면적으로 만들어지거나 냉각수 통과공(11)이 냉각수 유로(30)보다 크게 만들어 질수도 있다. 또한, 연료이송수로(20) 측에도 냉각수 유로(30)와는 구별되는 별도의 냉각수 통과공이 마련될 수도 있다.
도 3과 같이 냉각수 통과공(11)은 사용후연료(SP)보다 높게 형성되어 있다. 다른 실시예에서 냉각수 통과공(11)은 사용후연료가 적재되어 있는 저장대보다 높게 위치한다. 이에 의해 사용후연료저장조(10)의 냉각수 수위가 사용후연료보다 낮아지기 전에 연료이송수로(20)의 냉각수를 사용후연료저장조(10)에 공급하게 된다.
이상 설명한 구성에서 냉각수 통과공(11)은 개폐장치(40)에 의해 평상시에는 폐쇄된 상태이며, 사용후연료저장조(10)의 냉각수가 상실되어 수위가 낮아지면 피동적으로 개방되어 연료이송수로(20)의 냉각수가 사용후연료저장조(10)로 공급되도록 한다. 즉, 개폐장치(40)의 작동에 의해 사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20) 사이의 연통이 결정되는 것이다.
개폐장치(40)를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템에서 개폐장치를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 V-V'를 따른 단면도이다.
개폐장치(40)는 부유체(41), 연결봉(42), 고정부(43), 개방억제부(44), 회전고정부(45) 및 커버(46)를 포함한다. 개폐장치(40)는 사용후연료저장조(10)의 내벽에 설치되어 있다.
커버(46)는 냉각수 통과공(11)에 대응하여 위치하며 냉각수 통과공(11)보다 크게 마련되어 있다. 커버(46)는 사용후연료저장조(10)의 내벽에 고정되어 있는 회전고정부(45)에 일측이 고정되어 있으며, 개방억제부(44)에 의해 냉각수 통과공(11)을 향해 가압되어 냉각수 통과공(11) 주변의 내벽에 밀착되어 있다.
커버(46)가 내벽에 밀착된 상태에 사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20) 간의 냉각수는 연통되어 있지 않다. 커버(46)와 내벽과의 밀착을 위해 커버(46) 및/또는 내벽에는 고무부재 등이 추가 설치되어 있을 수 있다.
부유체(41)는 속이 비거나 낮은 밀도를 가지는 물질로 이루어져 냉각수에 떠 있으며 냉각수 수위에 따라 상승 또는 하강한다.
개방억제부(44)는 부유체(41)와 연결봉(42)을 통해 연결되어 있으며, 부유체(41)의 상하운동에 따라 개방억제부(44)도 상하운동하게 된다. 도시하지는 않았지만, 개방억제부(44)와 커버(46)에는 개방억제부(44)가 커버(46)를 가압하면서 상하운동이 가능하도록 하는 구성이 설치되어 있을 수 있으며, 예를 들어, 커버(46) 외면에는 레일이 개방억제부(44) 내면에는 레일에 의해 가이드되는 바퀴가 설치되어 있을 수 있다.
고정부(43)는 연결봉(42)이 안정적으로 상하운동할 수 있도록 가이드 한다. 고정부(43)는 연결봉(42)을 감싸면서 내벽에 고정되어 있으며 복수로 마련되어 서로 다른 높이에 위치할 수 있다.
이상 설명한 개폐장치(40)는 사용후연료저장조(10)의 수위가 낮아지면 피동적으로 커버(46)를 오픈하여 연료이송수로(20)의 냉각수가 사용후연료저장조(10)로 공급되도록 하는데, 이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수상실 완화 시스템에서 개폐장치의 작동을 나타낸 것이다.
전원상실 등의 문제로 사용후연료저장조(10)에 냉각수가 공급되지 않으면, 증발된 냉각수가 보충되지 않아 사용후연료저장조(10)의 냉각수 수위가 낮아진다.
냉각수 수위가 낮아지면 부유체(41)가 하강하게 되면서 연결봉(42)으로 연결되어 있는 개방억제부(44)도 도 6과 같이 하강하게 된다. 개방억제부(44)가 추가로 더 하강하여 커버(46)를 벗어나게 되면 개방억제가 해소된다. 이 때 연료이송수로(20)의 냉각수가 냉각수 통과공(11)보다 높은 수위에 있다면 연료이송수로(20)의 냉각수에 의한 압력에 의해 커버(46)는 회전고정부(45)를 중심으로 회전하여 도 7과 같이 냉각수 통과공(11)을 개방시킨다. 이 상태에서 사용후연료저장조(10)와 연료이송수로(20)가 연통되면서 연료이송수로(20)의 냉각수가 사용후연료저장조(10)로 공급된다.
이상 설명한 냉각수 통과공(11)의 개방은 사용후연료저장조(10)의 수위가 낮아지면 피동적으로 이루어진다. 연료이송수로(20)에서 공급된 냉각수는 냉각수 상실을 완화시켜주어 대처할 수 있는 시간을 크게 증가시킨다. 이에 의해 원자력 발전소의 안전성이 향상된다.
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템에 있어서,
    사용후연료와 냉각수를 수용하는 사용후연료저장조와;
    사용후연료가 이동하기 위한 공간을 제공하며 냉각수가 수용되어 있는 연료이송수로(fuel transfer canal)와;
    상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 냉각수가 통과하는 냉각수 유로와;
    상기 사용후연료저장조에 형성되어 있으며 상기 냉각수 유로와 연결되어 있는 냉각수 통과공과;
    상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상기 냉각수 통과공을 피동적으로 개방시키는 개폐장치를 포함하며,
    상기 개폐장치는 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상하이동하는 부유체를 포함하며,
    상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 낮아져 상기 부유체가 하부로 이동하면 상기 냉각수 통과공을 개방시키며,
    상기 개폐장치는 상기 냉각수 통과공을 막고 있는 커버와;
    상기 커버가 상기 냉각수 통과공을 막도록 상기 커버를 상기 냉각수 통과공 방향으로 개방억제하는 개방억제부를 포함하며,
    상기 개방억제부는 상기 부유체와 연결되어, 상기 부유체가 하부로 이동하면 개방억제 위치에서 벗어나는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개폐장치는,
    상기 사용후연료저장조의 내측 벽에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개폐장치는,
    상기 사용후연료저장조의 내측 벽에 고정되어 있으며 상기 커버의 일측과 연결되어 있는 회전고정부를 더 포함하며,
    상기 개방억제부는 상기 커버의 타측을 가압하고 있는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  6. 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각수 통과공은,
    사용후연료의 저장 높이보다 높게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  7. 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 사용후연료가 통과하는 위어게이트(weir gate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  8. 사용후연료저장조의 냉각수상실 시스템에 있어서,
    사용후연료와 냉각수를 수용하는 사용후연료저장조와;
    상기 사용후연료저장조와 수평방향으로 인접 배치되어 있는 냉각수저장조와;
    상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 피동적으로 연통시키는 개폐장치를 포함하며,
    상기 개폐장치는 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 일정 수준 이상으로 내려가면 상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 연통시키며,
    상기 개폐장치는 상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위에 따라 상하이동하는 부유체를 포함하며,
    상기 사용후연료저장조의 냉각수 수위가 낮아져 상기 부유체가 하부로 이동하면 상기 사용후연료저장조와 상기 냉각수저장조를 연통시키는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 냉각수저장조는 사용후연료가 이동하기 위한 공간을 제공하며 냉각수가 수용되어 있는 연료이송수로(fuel transfer canal)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사용후연료저장조와 상기 연료이송수로를 연결하며 사용후연료가 통과하는 위어게이트(weir gate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
  13. 제8항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연통은,
    사용후연료의 저장 높이보다 높은 곳에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후연료저장조의 냉각수상실 완화 시스템.
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