KR101946943B1 - Preheating and cooling system for nuclear reactor and nuclear power plant having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도가 서로 다른 유체의 열교환을 위한 복수의 유로를 구비하여 원자로냉각재계통으로 열을 전달하거나 상기 원자로냉각재계통으로부터 열을 전달받는 증기발생기; 상기 증기발생기보다 낮은 위치에 배치되는 예열 및 냉각탱크; 상기 예열 및 냉각탱크의 내부에 구비되고, 원자로의 출력운전 개시 전 상기 원자로냉각재계통을 예열운전 시 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수를 가열하여 증기를 생성하는 가열부; 상기 증기발생기와 상기 예열 및 냉각탱크를 연결하여 상기 예열운전 시 상기 증기발생기로 공급될 증기 또는 상기 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 상기 증기발생기로 공급될 냉각수를 순환시키는 순환유로; 및 상기 냉각운전 시 급수계통으로부터 상기 증기발생기의 하단 입구로 공급된 냉각수가 상기 증기발생기의 상단 출구까지 단상으로 유동하며 열전달하도록, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 배출되는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유도하는 압력강하설비를 포함하는 원자로 예열 및 냉각 시스템을 제공한다.The present invention relates to a steam generator having a plurality of flow passages for heat exchange of fluids having different temperatures and transferring heat to the reactor coolant system or transferring heat from the reactor coolant system; A preheating and cooling tank disposed at a lower position than the steam generator; A heating unit provided in the preheating and cooling tank and generating steam by heating the cooling water stored in the preheating and cooling tanks during the preheating operation of the reactor coolant system before start of output operation of the reactor; A circulation flow path connecting the steam generator and the preheating and cooling tank to circulate the steam to be supplied to the steam generator during the preheating operation or the cooling water to be supplied to the steam generator during the cooling operation of the reactor coolant system; And the cooling water supplied from the water supply system to the lower end inlet of the steam generator during the cooling operation flows in a single phase from the upper end of the steam generator to the upper outlet of the steam generator so that the pressure of the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

Description

원자로의 예열 및 냉각 시스템 및 이를 구비한 원전{PREHEATING AND COOLING SYSTEM FOR NUCLEAR REACTOR AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nuclear reactor preheating and cooling system,

본 발명은 원자로의 기동 개시 전에 원자로냉각재계통을 예열하거나 원자로의 잔열 제거 시 원자로냉각재계통을 냉각하는 원자로 예열 및 냉각 시스템 및 이를 구비한 원전에 관한 것이다.The present invention relates to a reactor preheating and cooling system for preheating a reactor coolant system prior to start of operation of a reactor or cooling a reactor coolant system when residual heat of a reactor is removed, and a nuclear power plant having the same.

일체형 원자로는 원자로 노심과 함께, 증기발생기, 가압기, 원자로냉각재펌프 등의 주요기기를 원자로용기 내부에 설치하는 원자로로서, 주요기기가 원자로용기 외부에 설치되는 분리형 원자로(일반 상용 경수로)와 구분된다.The integrated reactor is a reactor for installing main equipment such as a steam generator, a pressurizer, and a reactor coolant pump together with a reactor core in a reactor vessel, and is distinguished from a separate reactor (general commercial light water reactor) in which main equipment is installed outside a reactor vessel.

일체형 원자로는 원자로와 주요기기를 연결하는 대형배관이 없고, 원자로용기의 내부 구조물들에 의해 원자로냉각재계통의 유로가 형성된다. 원자로 노심에서 핵분열에 의해 생성되는 열은 원자로냉각재를 가열하고, 가열된 원자로냉각재는 원자로냉각재펌프의 순환력에 의해 증기발생기로 공급되고, 원자로냉각재의 열이 증기발생기의 2차측으로 전달되면서 냉각된 후 다시 원자로 노심으로 공급된다. 증기발생기의 2차측으로 공급되는 급수는 원자로냉각재로부터 전달되는 열에 의해 증기로 상변화되고, 증기발생기에서 생산된 증기는 터빈으로 공급되어 전기를 생산하게 된다.In the integrated reactor, there is no large pipe connecting the reactor with the main device, and the flow of the reactor coolant system is formed by the internal structures of the reactor vessel. The heat generated by the nuclear fission in the reactor core heats the reactor coolant and the heated reactor coolant is supplied to the steam generator by the circulating force of the reactor coolant pump and the heat of the reactor coolant is transferred to the secondary side of the steam generator, And then supplied to the reactor core again. The feed water supplied to the secondary side of the steam generator is phase-changed into steam by the heat transferred from the reactor coolant, and the steam produced by the steam generator is supplied to the turbine to produce electricity.

원전에서 피동(passive)은 중력 또는 가스압력 등과 같이 계통에 내장되어 있는 자연력을 이용하여 구동되는 것을 의미하며, 능동(active)은 전기에 의해 작동되는 펌프 등과 같은 능동력을 이용하여 구동되는 것을 의미한다. Passive in a nuclear power plant means that it is driven by the natural force built in the system such as gravity or gas pressure, and active means that it is driven by the power such as a pump operated by electricity. do.

가압 경수로에서 감속재는 물(경수)을 이용한다. 감속재온도계수는 감속재(원자로냉각재)의 단위온도 변화에 대한 반응도의 변화량을 나타내며, 반응도의 변화량은 물의 밀도 변화와 관련성이 있다. 단위온도 변화에 대한 물의 밀도변화는 일반적으로 온도가 높을수록 크고 낮을수록 작다. 즉, 단위온도 변화에 따라 물의 밀도변화가 큰 경우 일반적으로 감속재온도계수는 더 큰 음(-)의 값을 갖게 된다. 따라서 원자로의 안정적인 운전을 위해 원자로 노심의 감속재온도계수가 큰 음(-)의 값을 유지하는 것이 바람직하고, 이를 위해 원자로의 출력운전(노심 기동)을 개시하기 전에 원자로냉각재계통의 온도를 올리는 예열과정을 거치게 된다. In the pressurized light water reactor, water (light water) is used as the moderator. The moderator temperature coefficient indicates the amount of change in reactivity to the unit temperature change of moderator (reactor coolant), and the change in reactivity is related to the change in water density. The change in the density of water with respect to the unit temperature change is generally larger at higher temperatures and smaller at lower temperatures. In other words, when the density change of the water is large according to the unit temperature change, the temperature coefficient of the moderator generally has a larger negative value. Therefore, it is desirable that the temperature coefficient of the moderator core of the reactor core be maintained at a large negative value for the stable operation of the reactor. To this end, the preheating process for raising the temperature of the reactor coolant system before starting the output operation .

상용 분리형 원자로는 원자로냉각재계통의 유로저항이 비교적 커서 원자로냉각재계통의 원자로냉각재를 순환시키기 위해 대용량의 원자로냉각재펌프를 이용하여 원자로의 예열운전을 수행한다.Commercial separable reactors have a relatively large flow path resistance of the reactor coolant system, and perform preheating operation of the reactor using a large-capacity reactor coolant pump to circulate the reactor coolant in the reactor coolant system.

그러나, 일체형 원자로는 원자로냉각재계통의 유로저항이 비교적 작아 소용량의 원자로냉각재펌프를 사용하므로, 예열운전 시간이 너무 길어지기 때문에 예열운전을 위한 예열설비가 부가적으로 필요하다.However, since the integral reactor has a relatively small flow path resistance of the reactor coolant system and uses a small-capacity reactor coolant pump, a preheating facility for preheating operation is additionally required because the preheating operation time becomes too long.

종래의 선행특허문헌(등록특허 10-1072803)에는 기동재순환탱크, 히터 및 압축기(또는 펌프)를 활용하여 예열운전을 하는 “일체형원자로의 예열장치 및 이를 이용한 예열방법”이 제시되었다. 종래의 선행기술문헌에 제시된 예열장치는 원자로냉각재계통을 예열하기 위해 능동형 압축기 또는 펌프가 필요하다. In the prior art (Patent Registration No. 10-1072803), a "preheating device for an integrated reactor and a preheating method using the same" in which the preheating operation is carried out by utilizing a recycle tank, a heater, and a compressor (or a pump) is proposed. The preheating device shown in the prior art documents requires an active compressor or pump to preheat the reactor coolant system.

그러나, 종래의 일체형원자로의 예열장치는 능동형 압축기 또는 펌프를 적용할 경우에 다음과 같은 단점이 발생한다.However, in the conventional integrated reactor preheating apparatus, the following disadvantages arise when an active compressor or a pump is applied.

첫째, 예열 유체 공급배관에 압축기(compressor; 또는 blower 및 fan 등도 적용 가능)가 설치될 경우에, 기동재순환탱크 내부의 히터에 의해 가열되어 생성되는 포화증기를 압축기를 이용하여 증기발생기로 공급할 수 있다. 이때 압축기 후단의 압력이 상승하여 압축기 후단에서 일부 증기가 응축되는 현상이 발생한다. 이로 인해, 압축기의 손상을 유발할 수 있고, 또한 압축기의 순환유량이 제한되는 문제점이 있다.First, when a compressor (or a blower and a fan or the like is also applicable) is installed in the preheating fluid supply pipe, the saturated steam generated by the heater inside the starter recycle tank can be supplied to the steam generator using the compressor . At this time, the pressure at the rear end of the compressor rises and some steam is condensed at the rear end of the compressor. As a result, the compressor may be damaged and the circulating flow rate of the compressor may be limited.

둘째, 응축배관에 펌프가 설치될 경우에, 펌프는 일반적으로 공동현상(Cavitation)의 발생 없이 안전하게 운전하도록 증기발생기로부터 흡입에 필요한 유효흡입수두(NPSHa; net positive suction head)를 충분히 확보하여야 한다. 만약 유효흡입수두가 충분히 확보되지 않는 경우에, 펌프의 임펠러 주변에서 기포가 발생하여 기포의 파열에 따른 충격에 의해 펌프의 임펠러가 손상될 우려가 있다. 이에 따라, 예열 계통에 펌프를 설치하는 경우에 펌프는 증기발생기보다 매우 낮은 위치에 설치되어야 하며, 증기발생기로부터 충분히 냉각된 응축수가 펌프로 공급되어야 한다.Second, when a pump is installed in a condensing line, the pump generally has to secure enough net positive suction head (NPSHa) for suction from the steam generator to operate safely without cavitation. If the effective suction head can not be sufficiently secured, air bubbles may be generated in the vicinity of the impeller of the pump, and the impeller of the pump may be damaged by the impact due to the rupture of the bubbles. Accordingly, when the pump is installed in the preheating system, the pump should be installed at a position lower than the steam generator, and sufficiently cooled condensed water should be supplied to the pump from the steam generator.

셋째, 상기와 같이 능동형 기기(압축기, 펌프 등)를 이용하여 유체(증기 및 응축수)를 순환시키는 경우에 순환유량이 부족하면, 기동재순환탱크 내부의 히터가 수면 위로 노출되어 히터가 손상될 수 있다. 따라서, 히터 손상을 방지하기 위해 순환유량이 적절히 제어되어야 한다. 또한, 능동형 기기를 적용하는 경우 순환유량을 제어하기 위한 탱크나 증기발생기 2차측에 대한 수위계측기, 온도 및 유량계측기 등의 부대설비가 필요하고, 적절히 수위와 유량을 제어해야 하므로 예열운전이 다소 복잡해지는 단점이 있다.Third, when the fluid (steam and condensed water) is circulated using the active device (compressor, pump, etc.) as described above, if the circulating flow rate is insufficient, the heater inside the start recirculation tank may be exposed to the water surface, . Therefore, the circulating flow rate must be properly controlled to prevent heater damage. In addition, when active equipment is applied, additional facilities such as a tank for controlling the circulation flow rate, a water level meter for the secondary side of the steam generator, a temperature and flow meter, etc. are required and the water level and flow rate must be controlled appropriately. There is a drawback.

한편, 관류형 증기발생기를 이용하는 원전의 경우, 일반적으로 유로채널(flow channel, tube)을 구비하는 증기발생기에서는 이상유동(two phase)이 발생하고, 증기가 형성되면서 밀도가 급격히 증가하고, 이로 인한 밀도파가 유로방향의 앞뒤로 전파되어 유동이 불안정하게 된다. 이는 단상영역과 이상영역의 압력강하 위상차가 서로 되먹임(feedback)을 하며 유동불안이 증폭되기 때문이다. On the other hand, in the case of a nuclear power plant using a flow-through type steam generator, in a steam generator having a flow channel, two phases are generated, and the density is rapidly increased as steam is formed. The density wave propagates back and forth in the flow direction and the flow becomes unstable. This is because the pressure drop phase differences between the single phase region and the ideal region are fed back to each other and the flow anxiety is amplified.

특히 공통헤더에 연결된 복수 개의 유로채널을 구비하는 증기발생기의 경우에, 이러한 현상은 유로채널 간의 시간차 유동불안(parallel channel oscillation)으로 발전시켜 증기발생기로서의 기능을 상실하게 한다. In particular, in the case of a steam generator having a plurality of channel channels connected to a common header, this phenomenon is caused by a parallel channel oscillation between the channel channels, and the function as a steam generator is lost.

또한, 이러한 현상은 증기발생기의 기동 혹은 다른 목적의 저출력운전모드가 필요한 운전범위가 넓은 응용의 경우 특히 중요한 문제가 된다. 이러한 유동현상을 완화하고자 일반적으로 운전범위가 넓은 쉘&튜브(shell and tube) 형 증기발생기, 특히 튜브를 이차 유로로 이용하는 경우에는 튜브의 입구 영역에 유로저항이 큰 오리피스를 설치한다. 또한 저출력운전모드에서는 유동불안이 발생하므로, 저유량 운전영역을 회피하기 위해 일정 유량 이상의 급수유량을 공급하도록 운전된다. In addition, this phenomenon becomes particularly important in applications where the operation range of the steam generator is low or the operation range requiring a low output operation mode for other purposes is wide. In order to alleviate such a flow phenomenon, generally, a shell and tube type steam generator having a wide operating range is installed, and in particular, when a tube is used as a secondary flow path, an orifice having a large flow resistance is installed in the inlet region of the tube. In addition, since the flow anxiety occurs in the low output operation mode, it is operated so as to supply the feed water flow rate equal to or higher than a certain flow rate in order to avoid the low flow operation region.

한편, 원자로는 일반 보일러와 다르게 원자로가 정지한 후에도 잔열이 발생하므로, 잔열을 제거해 주어야 원자로가 안전한 상태를 유지할 수 있다. On the other hand, unlike ordinary boilers, residual heat is generated even after the reactor is stopped. Therefore, the residual heat must be removed before the reactor can be maintained in a safe state.

그런데 원자로를 급격히 냉각하는 경우 구조물의 열 수축 속도 차이로 인해 구조적 하중이 증가하므로, 원자로에서는 냉각률을 제한하고 있다. 또한, 냉각률은 원자로를 보조하는 화학 및 체적제어계통(CVCS)의 충전 및 유출 유량의 설계 기준으로도 활용되어 지나치게 큰 냉각률은 계통의 크기를 증대시켜야 하는 원인이 된다.However, when the reactor is suddenly cooled, the structural load is increased due to the difference in the heat shrinkage rate of the structure, so the cooling rate is limited in the reactor. The cooling rate is also used as a design criterion for the charge and discharge flow rates of the chemical and volumetric control systems (CVCS) that assist the reactor, and an excessively large cooling rate causes the system size to increase.

따라서, 냉각률의 설계요건을 적절히 충족하기 위한 냉각설비가 필요하다.Therefore, there is a need for a cooling facility to suitably meet the design requirements of the cooling rate.

한국등록특허 10-1072803(2011.10.06.)Korean Patent No. 10-1072803 (Jun. 10, 2011)

따라서, 본 발명의 목적은, 펌프 등과 같은 능동기기의 작동이나 능동기기의 운전을 위한 각종 계측 설비 없이도 자연순환 원리를 이용하여 원자로의 예열운전이 가능한 원전을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nuclear power plant capable of preheating a nuclear reactor using a natural circulation principle, without using various measuring equipments for the operation of active devices such as pumps and the operation of active devices.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 단상열전달을 이용하여 이상유동에 따른 유동불안을 근원적으로 배제하여 급수유량을 줄이는 경우에도 유동불안의 발생을 해소할 수 있는 원전을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a nuclear power plant capable of solving the occurrence of flow anxiety even when the flow anomaly is fundamentally eliminated by using single-phase heat transfer to reduce the water supply flow rate.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 냉각률을 자유롭게 조절하면서도 안정적인 냉각운전이 가능한 원전을 제공하기 위한 것이다.It is still another object of the present invention to provide a nuclear power plant capable of stable cooling operation while freely controlling the cooling rate.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원자로 예열 및 냉각 시스템은 온도가 서로 다른 유체의 열교환을 위한 복수의 유로를 구비하여 원자로냉각재계통으로 열을 전달하거나 상기 원자로냉각재계통으로부터 열을 전달받는 증기발생기; 상기 증기발생기보다 낮은 위치에 배치되는 예열 및 냉각탱크; 상기 예열 및 냉각탱크의 내부에 구비되고, 원자로의 출력운전 개시 전 상기 원자로냉각재계통을 예열운전 시 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수를 가열하여 증기를 생성하는 가열부; 상기 증기발생기와 상기 예열 및 냉각탱크를 연결하여 상기 예열운전 시 상기 증기발생기로 공급될 증기 또는 상기 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 상기 증기발생기로 공급될 냉각수를 순환시키는 순환유로; 및 상기 냉각운전 시 급수계통으로부터 상기 증기발생기의 하단 입구로 공급된 냉각수가 상기 증기발생기의 상단 출구까지 단상으로 유동하며 열전달하도록, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 배출되는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유도하는 압력강하설비를 포함한다.In order to accomplish the object of the present invention, a reactor preheating and cooling system according to the present invention includes a plurality of flow paths for heat exchange of fluids having different temperatures to transfer heat to the reactor coolant system or heat from the reactor coolant system A steam generator delivered; A preheating and cooling tank disposed at a lower position than the steam generator; A heating unit provided in the preheating and cooling tank and generating steam by heating the cooling water stored in the preheating and cooling tanks during the preheating operation of the reactor coolant system before start of output operation of the reactor; A circulation flow path connecting the steam generator and the preheating and cooling tank to circulate the steam to be supplied to the steam generator during the preheating operation or the cooling water to be supplied to the steam generator during the cooling operation of the reactor coolant system; And the cooling water supplied from the water supply system to the lower end inlet of the steam generator during the cooling operation flows in a single phase from the upper end of the steam generator to the upper outlet of the steam generator so that the pressure of the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가열부는 전기를 이용하는 히터이거나 연료를 연소시켜 열원을 제공하는 보일러일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the heating unit may be a heater using electricity, or a boiler that burns fuel to provide a heat source.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 가열부는 상기 증기발생기보다 낮게 설치되고, 상기 예열 및 냉각탱크 내의 하단부에 침수되게 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heating unit may be disposed lower than the steam generator, and may be arranged to be submerged in the lower end of the preheating and cooling tank.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열운전 시 상기 증기는 상기 증기발생기로 전달되고, 상기 증기가 상기 증기발생기에서 열전달을 통해 응축된 후 형성된 응축수는 자연순환에 의해 상기 예열 및 냉각탱크로 회수될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the preheating operation, the steam is delivered to the steam generator, and the condensed water formed after the steam is condensed through the heat transfer in the steam generator is returned to the preheating and cooling tank by natural circulation .

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각수의 압력을 포화압력 이상으로 승압하는 승압펌프를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a booster pump for boosting the pressure of the cooling water to a saturated pressure or higher may be further included.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 승압펌프는 상기 냉각운전 시 급수펌프로부터 공급되는 급수를 더 승압하여 상기 증기발생기로 직접 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the booster pump further boosts the supply water supplied from the water supply pump during the cooling operation and directly supplies the water supply to the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 증기발생기에서 배출된 냉각수는 상기 예열 및 냉각탱크로 회수될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling water discharged from the steam generator may be recovered to the preheating and cooling tank.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 순환유로는, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 터빈계통을 향해 연장되는 주증기관; 상기 주증기관에서 분기되어 상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 연장되는 상부배관; 상기 급수계통에서 상기 증기발생기의 하단 입구로 연장되는 급수관; 상기 급수관에서 분기되어 상기 예열 및 냉각탱크의 하부로 연장되는 하부배관을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the circulation passage includes: a main steam pipe extending from an upper end outlet of the steam generator toward the turbine system; An upper pipe branched from the main combustion chamber and extending to an upper portion of the preheating and cooling tank; A water supply pipe extending from the water supply system to a lower end inlet of the steam generator; And a lower pipe branched from the water supply pipe and extending to a lower portion of the preheating and cooling tank.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 순환유로는, 상기 상부배관과 상기 예열 및 냉각탱크의 상단부를 연결하여, 상기 예열운전 시 상기 증기를 상기 증기발생기로 공급하는 예열배관; 및 상기 상부배관과 상기 예열 및 냉각탱크의 상단부의 다른 일부를 연결하여, 상기 냉각운전 시 상기 증기발생기에서 배출된 냉각수를 상기 예열 및 냉각탱크로 전달하는 냉각배관을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the circulation flow path includes a preheating pipe connecting the upper pipe and the upper end of the preheating and cooling tank to supply the steam to the steam generator during the preheating operation; And a cooling pipe connecting the upper pipe and another part of the upper end of the preheating and cooling tank to transfer the cooling water discharged from the steam generator to the preheating and cooling tank during the cooling operation.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열 및 냉각탱크는 플래시 탱크 통합형 탱크이고, 상기 압력강하설비는, 상기 냉각배관과 연결되고, 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 상류에 설치되어, 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 전단까지 상기 냉각배관을 따라 흐르는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유지하는 오리피스; 및 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 내부에 구비되고, 상기 오리피스에서 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 내부로 유입된 냉각수 중 일부를 팽창압력에 의해 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기로부터 냉각수를 분리하는 기수분리기를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the preheating and cooling tank is a flash tank integrated tank, and the pressure drop facility is connected to the cooling pipe, and is installed upstream of the flash tank integrated tank, An orifice that maintains the pressure of the cooling water flowing along the cooling pipe to the front end of the cooling pipe at a predetermined pressure or higher; And a cooling water supply unit which is provided inside the flash tank integrated tank and in which a part of the cooling water introduced into the flash tank integrated tank from the orifice is vaporized by the expansion pressure and the remaining cooling water is cooled by the vaporization heat, And a water separator for separating the water.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 압력강하설비는, 상기 냉각배관을 따라 상기 예열 및 냉각탱크의 상류측으로 이격 배치되어, 상기 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유지하는 오리피스; 및 상기 오리피스와 상기 예열 및 냉각탱크 사이에 배치되고, 상기 오리피스에서 내부로 유입된 냉각수 중 일부를 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기로부터 냉각수를 분리하는 플래시 탱크를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pressure drop facility may include an orifice which is disposed upstream of the preheating and cooling tank along the cooling pipe and maintains the pressure of the cooling water at a predetermined pressure or higher; And a flash tank disposed between the orifice and the preheating and cooling tank for vaporizing a part of the cooling water introduced into the orifice and for cooling the remaining cooling water by the vaporizing heat to separate the cooling water from the steam .

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열 및 냉각탱크는, 하단이 상기 증기발생기보다 낮게 배치되고, 상기 하단으로부터 상방향으로 연장되는 상단이 상기 증기발생기보다 높게 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lower end of the preheating and cooling tank may be disposed lower than the steam generator, and the upper end extending upward from the lower end may be disposed higher than the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수는, 상기 예열운전 시 수위가 상기 증기발생기에 형성된 응축수의 수위보다 낮게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling water stored in the preheating and cooling tank may be formed so that the water level during the preheating operation is lower than the water level of the condensed water formed in the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수는, 상기 냉각운전 시 수위가 상기 증기발생기의 상단보다 높게 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling water stored in the preheating and cooling tank may be formed so that the water level in the cooling operation is higher than the upper end of the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각수는, 상기 냉각운전의 초반에는 상기 예열 및 냉각탱크과 증기발생기 사이에서 단상으로 자연 순환될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling water may be spontaneously circulated in a single phase between the preheating and cooling tank and the steam generator in the early stage of the cooling operation.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 승압펌프는 상기 냉각운전의 후반에 급수펌프로부터 공급되는 급수를 더 승압하여 상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 강제로 공급하고, 상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 강제 공급되는 냉각수는, 단상으로 자연순환에 의해 상기 예열 및 냉각탱크의 하단부로부터 상기 증기발생기를 경유하여 상기 예열 및 냉각탱크의 상부 일측으로 다시 공급된 후 상기 예열 및 냉각탱크의 상부 타측에서 배출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the booster pump further boosts the water supplied from the water pump at the second half of the cooling operation, forcibly supplies the water to the upper portion of the preheating and cooling tank, Cooling water forcibly supplied is fed back from the lower end of the preheating and cooling tank to the upper side of the preheating and cooling tank via the steam generator by spontaneous circulation in a single phase and then discharged from the upper side of the preheating and cooling tank .

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각수가 강제 공급되는 상기 예열 및 냉각탱크의 냉각수 주입부는,상기 증기발생기의 상단보다 높고, 상기 증기발생기로부터 가열된 냉각수가 유입되는 상기 예열 및 냉각탱크의 유입부보다 낮게 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cooling water injecting portion of the preheating and cooling tank, to which the cooling water is forcedly supplied, is higher than the upper end of the steam generator, and the inlet of the preheating and cooling tank Can be arranged lower than the part.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 강제 공급되는 냉각수는 기설정 온도보다 낮은 저온수일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the forced cooling water may be a low temperature water having a temperature lower than a preset temperature.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 압력강하설비는, 상기 예열 및 냉각탱크의 하류측에 배치되고, 상기 예열 및 냉각탱크에서 배출된 냉각수의 일부를 팽창압력에 의해 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기와 냉각수를 분리하는 플래시 탱크; 상기 예열 및 냉각탱크와 상기 플래시 탱크를 연결하는 연결배관; 상기 연결배관에 설치되는 방출유량제어밸브를 포함할 수 있다.According to one example related to the present invention, the pressure drop facility is arranged on the downstream side of the preheating and cooling tank, and vaporizes part of the cooling water discharged from the preheating and cooling tank by the expansion pressure, A flash tank for cooling the steam by the vaporizing heat to separate the steam and the cooling water; A connection pipe connecting the preheating and cooling tank and the flash tank; And a discharge flow rate control valve installed in the connection pipe.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 순환유로 및 연결배관을 따라 흐르는 냉각수의 압력은, 상기 방출유량제어밸브 또는 상기 플래시 탱크의 입구에 형성되는 유로저항부에 의해 기설정 압력 이상으로 유지될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pressure of the cooling water flowing along the circulation flow path and the connection pipe can be maintained at a predetermined pressure or more by the flow path resistance portion formed at the inlet of the discharge flow rate control valve or the flash tank have.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 예열 및 냉각탱크 내의 하부에 배치되는 제트펌프를 더 포함하고, 상기 제트펌프는, 상기 예열 및 냉각탱크 내의 하부에 구비되고, 상기 냉각운전의 후반에 상기 승압펌프로부터 강제로 공급되는 냉각수를 분사하는 노즐; 및 일측이 상기 노즐을 향해 개방되고, 타측에 목부를 구비하여 상기 노즐로부터 분사되는 냉각수의 분사압력에 의해 상기 노즐 주변의 냉각수를 흡입하는 유체흡입부를 포함하고, 상기 유체흡입부를 통해 흡입된 냉각수를 상기 증기발생기의 하단부로 주입할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is further provided a jet pump disposed at a lower portion of the preheating and cooling tank, wherein the jet pump is provided at a lower portion of the preheating and cooling tank, A nozzle for spraying cooling water forcibly supplied from the pump; And a fluid suction part for sucking the cooling water around the nozzle by one side of the nozzle toward the nozzle and a throat on the other side for jetting pressure of the cooling water injected from the nozzle, and the cooling water sucked through the fluid suction part And injected into the lower end of the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각운전 시 상기 냉각수는 급수펌프에 의해 승압되어 상기 증기발생기로 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the cooling operation, the cooling water may be boosted by a water supply pump and supplied to the steam generator.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 냉각수의 단상 열전달은 노심의 기동 초기의 정상 운전 중에도 이용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the single-phase heat transfer of the cooling water can be used during normal operation at the initial stage of starting the reactor core.

본 발명에 따른 원전은, 원자로용기; 상기 원자로용기의 내부에 복수개로 설치되고, 복수의 유로를 구비하여 원자로냉각재계통으로 열을 전달하거나 상기 원자로냉각재계통으로부터 열을 전달받는 증기발생기; 상기 증기발생기에서 발생된 증기를 이용하여 에너지를 생성하는 터빈계통; 상기 터빈계통의 후단에 구비되어, 증기를 응축시키는 복수기; 상기 원자로냉각재계통을 예열 및 냉각하는 원자로 예열 및 냉각 시스템을 포함하고, 상기 원자로 예열 및 냉각 시스템은, 상기 증기발생기보다 낮은 위치에 배치되는 예열 및 냉각탱크; 상기 예열 및 냉각탱크의 내부에 구비되고, 노심의 기동 개시 전 상기 원자로냉각재계통을 예열운전 시 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수를 가열하여 증기를 생성하는 가열부; 상기 증기발생기와 상기 예열 및 냉각탱크를 연결하여 상기 예열운전 시 상기 증기발생기로 공급될 증기 또는 상기 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 상기 증기발생기로 공급될 냉각수를 순환시키는 순환유로; 및 상기 냉각운전 시 급수계통으로부터 상기 증기발생기의 하단 입구로 공급된 냉각수가 상기 증기발생기의 상단 출구까지 단상으로 유동하며 열전달하도록, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 배출되는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유도하는 압력강하설비를 포함할 수 있다.A nuclear power plant according to the present invention comprises: a reactor vessel; A plurality of steam generators provided inside the reactor vessel and having a plurality of flow paths to transfer heat to the reactor coolant system or heat from the reactor coolant system; A turbine system for generating energy using steam generated in the steam generator; A condenser provided at a rear end of the turbine system for condensing the steam; A reactor preheat and cooling system for preheating and cooling the reactor coolant system, the reactor preheat and cooling system comprising: a preheat and cooling tank disposed at a lower position than the steam generator; A heating unit provided in the preheating and cooling tank and generating steam by heating the cooling water stored in the preheating and cooling tank in the preheating operation of the reactor coolant system before starting the reactor core; A circulation flow path connecting the steam generator and the preheating and cooling tank to circulate the steam to be supplied to the steam generator during the preheating operation or the cooling water to be supplied to the steam generator during the cooling operation of the reactor coolant system; And the cooling water supplied from the water supply system to the lower end inlet of the steam generator during the cooling operation flows in a single phase from the upper end of the steam generator to the upper outlet of the steam generator so that the pressure of the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, the following effects can be obtained.

첫째, 원자로 출력운전 개시 전에 자연순환 원리에 의해 예열운전을 안정적으로 구현할 수 있다. 예열 운전 시, 예열 및 냉각탱크 내부에 설치되는 가열부에서 증기를 형성시켜 예열배관 및 상부배관을 통해 증기발생기로 공급되고, 증기발생기에서는 응축열전달에 의해 원자로냉각재계통으로 열을 전달한 후 응축되어 수위가 형성되고, 예열 및 냉각탱크와 증기발생기의 수위차에 의해 증기발생기에 형성된 응축수가 하부배관을 통해 다시 예열 및 냉각탱크로 공급되게 되므로, 지속적으로 자연순환 유동에 의해 예열운전을 수행할 수 있으므로, 예열운전관련 계통의 운전이 간편해진다.First, the preheating operation can be stably implemented by the natural circulation principle before the start of the reactor output operation. In the preheating operation, steam is formed in the heating section provided in the preheating and cooling tank, and is supplied to the steam generator through the preheating pipe and the upper pipe. In the steam generator, heat is transferred to the reactor coolant system by condensation heat transfer, And the condensed water formed in the steam generator is supplied to the preheating and cooling tank through the lower pipe by the difference in the water level between the preheating and cooling tank and the steam generator so that the preheating operation can be continuously performed by the natural circulation flow , Operation of the system related to the preheating operation becomes simple.

둘째, 원전의 냉각운전 시 증기발생기의 단상 유동을 이용하여 냉각운전을 안정적으로 구현할 수 있다. 냉각운전 시 승압펌프를 통해 포화압력 이상으로 가압된 단상의 냉각수를 증기발생기로 공급하고, 유로저항구조물 및 기수분리설비(오리피스, 유량제어밸브, 또는 플래시 탱크)의 저항을 이용하여 증기발생기의 방출부를 포화압력 이상으로 가압된 상태를 유지하도록 유도하여, 냉각운전 시 증기발생기에서 단상 열전달이 발생하도록 구성하므로, 이상유동에 의한 유동불안을 근원적으로 배제함으로써, 냉각률 조절이 용이하며, 냉각운전 관련계통이 단순해지고 운전이 간편해진다.Second, the cooling operation can be stably realized by using the single phase flow of the steam generator during the cooling operation of the nuclear power plant. Phase cooling water which is pressurized by the booster pump over the saturation pressure during the cooling operation is supplied to the steam generator and the discharge of the steam generator is performed by using the resistance of the flow path resistance structure and the water separating equipment (orifice, flow control valve, And the single-phase heat transfer is generated in the steam generator during the cooling operation, so that the cooling rate can be easily controlled by eliminating the flow anxiety due to the abnormal flow, The system becomes simple and the operation becomes easy.

셋째, 예열운전 및 냉각운전 시 하나의 예열 및 냉각탱크를 공유함에 따라 원전의 예열 및 냉각 시스템을 단순화할 수 있다. Third, the preheating and cooling system of the nuclear power plant can be simplified by sharing one preheating and cooling tank in the preheating operation and the cooling operation.

넷째, 기존의 예열계통에서 사용되었던 펌프 또는 압축기가 불필요하므로, 예열계통의 단순화로 경제성이 향상된다. Fourth, since the pump or the compressor used in the conventional preheating system is not required, the economical efficiency is improved by simplifying the preheating system.

다섯째, 기존의 예열계통의 펌프 및 압축기 등을 사용하지 않고 자연순환을 이용하여 예열운전이 가능하므로, 정밀한 계측이 요구되지 않는다.Fifth, precise measurement is not required since preheating operation can be performed by using natural circulation without using a preheating system pump and a compressor.

여섯째, 일체형 원자로는 증기발생기가 원자로용기의 내부에 설치되므로, 예열 및 냉각운전 시 증기발생기까지의 일차계통의 수위확보가 용이하고, 예열 및 냉각운전 조건에서 증기발생기 1차측 유로저항이 작아 충분한 1차측 유량을 확보할 수 있다. 열 공급 또는 냉각원이 증기발생기의 2차측 유로를 이용하므로, 1차계통과 같이 배관 크기가 제한을 받지 않아 증기발생기의 2차측 유로의 순환 유량 확보가 원활하므로, 증기발생기를 이용한 원자로냉각재계통의 예열 및 냉각이 용이하다. 일체형원자로는 원자로냉각재계통에 연결되는 1차계통의 배관 크기를 제한하고 있어 예열 및 냉각운전을 위한 순환유량 확보에 어려움이 있었다.Sixth, since the steam generator is installed inside the reactor vessel, it is easy to secure the water level of the primary system up to the steam generator in the preheating and cooling operation, and the resistance of the primary side of the steam generator is small in the preheating and cooling operation conditions, The flow rate on the side of the vehicle can be secured. Since the heat supply or cooling source utilizes the secondary side flow path of the steam generator, since the size of the piping is not limited as in the case of the primary system, securing the circulation flow rate of the secondary side flow path of the steam generator is smooth. Therefore, Preheating and cooling are easy. Integral reactors limit the size of the piping of the primary system connected to the reactor coolant system, making it difficult to ensure a circulating flow rate for preheating and cooling operations.

일곱째, 냉각운전 시 단상 유동을 이용하므로 관류형 증기발생기에서도 유동불안이 발생하지 않아 냉각률을 자유롭게 조절할 수 있어 운전의 편의성이 크게 증가한다.Seventh, since single-phase flow is used in cooling operation, flow anxiety does not occur in a flow-through type steam generator, so that the cooling rate can be freely adjusted, which greatly increases the operational convenience.

도 1a은 본 발명의 제1실시예에 따른 정상운전 배열 시 원자로 예열 및 냉각 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1b는 도 1a에서 원자로냉각재계통을 예열운전 시 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 1c은 도 1a에서 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2b는 도 2a에서 예열운전 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 2c는 냉각운전 초반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 2d는 냉각운전 후반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 3a는 본 발명의 제3실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 3b는 도 3a에서 예열운전 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 3c는 냉각운전 초반시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 3d는 냉각운전 후반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템을 보여주는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템을 보여주는 개념도로서, 도 5a는 승압펌프의 연결위치가 변경된 일 예이고, 도 5b는 승압펌프의 연결위치가 변경된 다른 일 예이고, 도 5c는 승압펌프의 연결위치가 변경된 또 다른 일 예이다.
FIG. 1A is a conceptual diagram for explaining a reactor preheating and cooling system in a normal operation arrangement according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 1B is a conceptual view showing a flow path of the fluid during preheating operation of the reactor coolant system in FIG. 1A.
FIG. 1C is a conceptual view showing a movement path of a fluid during a cooling operation of the reactor coolant system in FIG. 1A.
2A is a conceptual diagram showing a reactor preheating and cooling system during normal operation of a nuclear power plant according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a conceptual diagram showing the operation of the system and the movement path of the fluid during the preheating operation in FIG. 2A.
FIG. 2C is a conceptual diagram showing the operation of the system at the beginning of the cooling operation and the movement path of the fluid.
FIG. 2D is a conceptual diagram showing the operation of the system and the movement path of the fluid in the second half of the cooling operation.
FIG. 3A is a conceptual diagram showing a reactor preheating and cooling system during normal operation of a nuclear power plant according to a third embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3B is a conceptual view showing the operation of the system and the flow path of the fluid during the preheating operation in FIG. 3A.
FIG. 3C is a conceptual diagram showing the operation of the system at the beginning of the cooling operation and the movement path of the fluid.
FIG. 3D is a conceptual diagram showing the operation of the system and the movement path of the fluid in the second half of the cooling operation.
4 is a conceptual diagram showing a reactor preheating and cooling system during normal operation of a nuclear power plant according to a fourth embodiment of the present invention.
5A and 5B are conceptual diagrams showing a reactor preheating and cooling system during normal operation of a nuclear power plant according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5A is an example in which the connection position of the booster pump is changed, 5C is another example in which the connection position of the booster pump is changed.

이하, 본 발명에 관련된 원자로의 예열 및 냉각 장치 및 이를 구비한 원전에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a reactor preheating and cooling apparatus and a nuclear power plant having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be obscured.

도 1a은 본 발명의 제1실시예에 따른 정상운전 배열 시 원자로 예열 및 냉각 시스템(100)을 설명하기 위한 개념도이고, 도 1b는 도 1a에서 원자로냉각재계통을 예열운전 시 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 1c은 도 1a에서 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.FIG. 1A is a conceptual view for explaining a reactor preheating and cooling system 100 in a normal operation arrangement according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a schematic view of a reactor coolant system in FIG. And FIG. 1C is a conceptual diagram showing a flow path of the fluid during the cooling operation of the reactor coolant system in FIG. 1A.

원전은 원자로냉각재계통, 증기발생기(10), 터빈계통(13), 복수기(19), 탈기기(22), 원자로 예열 및 냉각 시스템(100)을 포함하여 구성될 수 있다.The nuclear power plant can be comprised of a reactor coolant system, a steam generator 10, a turbine system 13, a condenser 19, a deaerator 22, a reactor preheat and cooling system 100.

원자로냉각재계통은 정상운전 중 노심에서 발생하는 열을 냉각재에 의해 냉각하는 계통을 말한다. 원자로냉각재계통은 일체형 원자로에서는 원자로를 의미하기도 한다. 원자로냉각재계통은 유체 순환을 이용하여 원자로냉각재와 이차계통의 급수의 열교환을 통해 원자로냉각재를 냉각하며 급수를 원자로냉각재의 열에 의해 증기로 기화시키는 증기발생기(10), 원자로냉각재를 순환시키기 위한 원자로냉각재펌프, 원자로냉각재를 가압하는 가압기 등을 포함한다. 일체형 원자로의 경우 원자로용기의 내부에 증기발생기(10), 원자로냉각재펌프의 펌프 임펠러, 가압기 등이 설치된다.The reactor coolant system is a system that cools the heat generated from the core during normal operation by the coolant. The reactor coolant system also means a reactor in an integral reactor. The reactor coolant system includes a steam generator (10) that cools the reactor coolant through heat exchange between the reactor coolant and the secondary system feed water using a fluid circulation and vaporizes the feed water by steam by the heat of the reactor coolant, a reactor coolant A pump, a pressurizer for pressurizing the reactor coolant, and the like. In the case of an integral reactor, a steam generator (10), a pump impeller of a reactor coolant pump, and a pressurizer are installed inside the reactor vessel.

증기발생기(10)는 복수의 유로를 구비하여 온도가 다른 두 유체를 열교환시키도록 이루어진다. 증기발생기(10)는 일차계통과 이차계통의 경계에 배치되어 일차계통유체와 이차계통유체 사이의 열교환을 유도할 수 있다. 증기발생기(10)는 쉘 앤 튜브형(SHELL & TUBE TYPE)일 수 있다. 또한 증기발생기(10)는 플레이트형(PLATE TYPE) 등 다른 형태일 수 있다. 이하 설명은 쉘 앤 튜브형 증기발생기를 기준으로 설명한다.The steam generator (10) has a plurality of flow passages for exchanging heat between two fluids having different temperatures. The steam generator 10 may be disposed at the boundary between the primary system and the secondary system to induce heat exchange between the primary system fluid and the secondary system fluid. The steam generator 10 may be a SHELL & TUBE TYPE. The steam generator 10 may also be of a different type, such as a plate type. The following description is based on a shell-and-tube steam generator.

예를 들면, 원자로냉각재계통의 원자로냉각재가 증기발생기(10)의 1차측 유로(쉘(11))로 공급되고, 급수계통의 급수가 증기발생기(10)의 2차측 유로(튜브(12))로 공급되어, 원자로냉각재는 급수와 열교환하여 냉각되고, 급수는 원자로냉각재로부터 전달받은 열에 의해 증기로 기화될 수 있다. For example, when the reactor coolant of the reactor coolant system is supplied to the primary side flow path (shell 11) of the steam generator 10 and the feed water of the feed water system is supplied to the secondary side flow path (tube 12) The reactor coolant is cooled by heat exchange with the feed water, and the feed water can be vaporized into steam by the heat transferred from the reactor coolant.

터빈계통(13)은 터빈과 발전기를 구비하여, 증기발생기(10)로부터 공급되는 증기를 이용하여 터빈을 회전시키며, 발전기에 의해 터빈의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 증기발생기(10)와 터빈은 주증기관(14)으로 연결되어, 증기가 증기발생기(10)에서 터빈으로 공급될 수 있다. 주증기관(14)에 주증기관 격리밸브(15)가 설치되어, 운전원의 조작 또는 제어계통의 제어신호에 따라 주증기관(14)을 개폐할 수 있다. 터빈의 전단에 터빈 제어밸브(16)가 설치되어, 터빈으로 공급되는 증기량을 제어할 수 있다.The turbine system 13 includes a turbine and a generator, rotates the turbine using steam supplied from the steam generator 10, and converts the mechanical energy of the turbine into electric energy by the generator. The steam generator (10) and the turbine are connected to the main steam turbine (14) so that steam can be supplied from the steam generator (10) to the turbine. The main engine 14 is provided with the main engine isolation valve 15 so that the main engine 14 can be opened and closed in accordance with the operation signal of the driver or the control signal of the control system. A turbine control valve 16 is provided at the front end of the turbine to control the amount of steam supplied to the turbine.

복수기(19)는 터빈의 후단에 배치되어, 터빈의 출구에서 배출되는 증기를 응축시킬 수 있다.The condenser 19 is disposed at the rear end of the turbine, and can condense the vapor discharged from the outlet of the turbine.

주증기관 격리밸브(15)와 터빈 제어밸브(16) 사이를 연결하는 주증기관(14)에서 터빈 우회유로(17)가 분기되고 복수기(19)로 연장되며, 증기가 터빈을 우회하여 복수기(19)로 공급될 수 있다. 터빈 우회유로(17)에 우회격리밸브(18)가 설치되어, 터빈 우회유로(17)를 개폐할 수 있다.The turbine bypass flow path 17 is branched and extends to the condenser 19 in the main engine 14 connecting between the main engine isolation valve 15 and the turbine control valve 16 so that the steam bypasses the turbine, ). ≪ / RTI > A bypass isolation valve 18 is provided in the turbine bypass flow passage 17 to open and close the turbine bypass flow passage 17.

탈기기(22)는 복수기(19)에서 응축되지 않은 비응축성 가스를 응축수에서 분리하는 역할을 하고, 탈기기(22)에서 비응축성 가스가 제거된 응축수가 증기발생기(10)로 공급될 수 있다. 탈기기(22)는 급수계통과 연결될 수 있다.The deaerator 22 serves to separate the non-condensable gas from the condensate in the condenser 19 and the condensed water from which the non-condensable gas has been removed in the deaerator 22 can be supplied to the steam generator 10 . The deaerator 22 can be connected to the water supply system.

복수기(19)와 탈기기(22)는 복수기-탈기기 연결배관(23)에 의해 상호 연결되고, 복수기-탈기기 연결배관(23)에 복수펌프(20)와 복수가열기가 설치될 수 있다. 복수펌프(20)는 복수기(19)로부터 응축수에 동력을 가하여 탈기기(22)로 이송시킬 수 있다. 복수가열기는 일종의 열교환기로서 복수가열기를 통과하는 증기와 응축수의 열교환을 통해 증기에서 응축수로 열전달이 이루어져 탈기기(22)로 이송될 응축수를 가열할 수 있다.The condenser 19 and the deaerator 22 are interconnected by the condenser-deaerator connection pipe 23 and the plurality of pumps 20 and the plurality of condensers are installed in the condenser-deaerator connection pipe 23 . The plural pumps 20 can transfer the condensed water from the condenser 19 to the deaerator 22. A heat exchanger of a plurality of heaters is capable of heating condensate to be conveyed to the deaerator 22 by heat transfer from the steam to condensate through heat exchange between the steam passing through the heat exchanger and the condenser.

탈기기(22)와 증기발생기(10) 사이에 급수관(24)이 연결되어, 급수관(24)을 따라 급수가 증기발생기(10)로 공급될 수 있다.A water supply pipe 24 is connected between the deaerator 22 and the steam generator 10 so that the water supply can be supplied to the steam generator 10 along the water supply pipe 24.

탈기기(22)의 하류측에 급수관(24)을 따라 급수펌프(25), 급수가열기(26), 유량계(27), 급수유량 제어밸브(30)가 설치될 수 있다. 급수펌프(25)는 탈기기(22)에서 배출되는 급수를 증기발생기(10) 등으로 공급할 수 있다. 급수가열기(26)는 일종의 열교환기로서 급수가열기(26)를 통과하는 증기와 급수의 열교환을 통해 증기에서 급수로 열전달이 이루어짐으로 급수를 가열할 수 있다. 유량계(27)는 증기발생기(10)로 공급될 급수의 유량을 계측하여 급수의 유량을 제어하는데 이용될 수 있다. 급수유량 제어밸브(30)는 급수의 유량을 제어하도록 구성된다. 또한, 급수우회유로(28)가 탈기기(22)의 후단에 구비될 수 있다. 급수우회유로(28)의 일측은 급수가열기(26)와 급수펌프(25) 사이를 연결하는 급수관(24)에 연통되고, 급수우회유로(28)의 타측은 탈기기(22)의 후단에 연통되어, 급수펌프(25)에 의해 이송되는 급수 중 일부가 증기발생기(10)로 공급되지 않고 탈기기(22)로 리턴될 수 있다. 급수우회유로(28)에 우회유량제어밸브 (29)가 설치되어, 리턴되는 급수의 우회유량을 제어할 수 있다.A water supply pump 25, a water supply heat exchanger 26, a flow meter 27, and a water feed flow rate control valve 30 may be installed on the downstream side of the deaerator 22 along a water supply pipe 24. The water supply pump 25 can supply the water discharged from the deaerator 22 to the steam generator 10 or the like. The water heater 26 is a kind of heat exchanger that can heat water by heat exchange from steam to water through heat exchange between steam and water passing through the water heater 26. The flow meter 27 can be used to control the flow rate of the feed water by measuring the flow rate of the feed water to be supplied to the steam generator 10. [ The water supply flow rate control valve 30 is configured to control the flow rate of the water supply. In addition, the water bypass passage 28 may be provided at the rear end of the deaerator 22. [ One side of the water bypass passage 28 communicates with the water supply pipe 24 connecting the water heater 26 and the water supply pump 25 and the other side of the water supply bypass passage 28 is connected to the rear end of the deaerator 22 So that a part of the water supplied by the water pump 25 can be returned to the deaerator 22 without being supplied to the steam generator 10. A bypass flow control valve 29 is provided in the water bypass flow path 28 to control the bypass flow rate of the returned water.

예열 및 냉각 시스템(100)은 예열 및 냉각탱크(110), 가열부(111), 순환유로(120), 승압펌프(130) 및 압력강하설비(140)를 포함한다. 본 발명에서는 승압펌프(130)가 설치되는 경우를 예시하였으나, 원전 특성에 따라 급수펌프(25)의 토출 압력이 충분히 높은 경우에는 승압펌프(25)를 배제할 수 있다.The preheating and cooling system 100 includes a preheating and cooling tank 110, a heating unit 111, a circulating flow path 120, a booster pump 130 and a pressure drop facility 140. However, the booster pump 25 may be omitted if the discharge pressure of the feed pump 25 is sufficiently high according to the characteristics of the nuclear power plant.

예열 및 냉각탱크(110)는 원자로 출력운전 전에 원자로냉각재계통을 예열하거나 원전의 정상운전 및 냉각운전 시 원자로냉각재계통을 냉각하기 위해 사용된다. The preheating and cooling tanks 110 are used to preheat the reactor coolant system prior to reactor output operation or to cool the reactor coolant system during normal operation and cooling operation of the nuclear reactor.

예열 및 냉각탱크(110)는 내부에 냉각수를 저장한다. 예열 및 냉각탱크(110)는 저장수를 증기로 기화시킨 후 증기를 증기발생기(10)로 공급하여 증기발생기(10)를 통해 원자로냉각재계통으로 열을 전달함으로 원자로냉각재계통의 예열이 가능하다.The preheating and cooling tank (110) stores cooling water therein. The preheating and cooling tank 110 is capable of preheating the reactor coolant system by vaporizing the stored water into steam and then supplying the steam to the steam generator 10 to transfer heat to the reactor coolant system through the steam generator 10.

예열 및 냉각탱크(110)는 내부에 가열부(111)를 구비한다. 가열부(111)는 예열 및 냉각탱크(110)의 저장수를 가열하도록 구성된다. 가열부(111)는 전기에너지를 이용하는 히터이거나, 연료를 연소시켜 열원을 생성하는 보일러로 구성될 수 있다. 보일러의 연료로 가스, 오일 및 석탄 등이 사용될 수 있다. 가열부(111)는 예열운전 중에 작동되어, 저장수를 비등점 이상의 온도로 가열하며 예열 운전 시 증기를 증기발생기(10)로 공급할 수 있다.The preheating and cooling tank (110) has a heating part (111) inside. The heating unit 111 is configured to heat the water stored in the preheating and cooling tank 110. The heating unit 111 may be a heater using electric energy or a boiler for generating a heat source by burning fuel. Gas, oil, and coal may be used as the fuel for the boiler. The heating unit 111 is operated during the preheating operation to heat the stored water to a temperature equal to or higher than the boiling point, and to supply the steam to the steam generator 10 in the preheating operation.

증기발생기(10)와 예열 및 냉각탱크(110) 사이에 순환유로(120)가 연결되어, 증기가 예열 및 냉각탱크(110)로부터 증기발생기(10)로 공급될 수 있다.The circulation flow passage 120 is connected between the steam generator 10 and the preheating and cooling tank 110 so that the steam can be supplied to the steam generator 10 from the preheating and cooling tank 110.

예열 및 냉각탱크(110)는 증기발생기(10)보다 낮은 위치에 배치되어, 증기 또는 상기 증기발생기(10)에서 형성된 응축수가 자연순환에 의해 순환될 수 있다.The preheating and cooling tank 110 is disposed at a position lower than the steam generator 10 so that the steam or the condensate formed in the steam generator 10 can be circulated by natural circulation.

순환유로(120)는 주증기관(14)에 연결되는 상부배관(121), 상부배관(121)에서 예열 및 냉각탱크(110)의 상부로 연장되는 예열배관(121a), 상부배관(121)에서 예열 및 냉각탱크(110)의 상부로 일측면으로 연장되는 냉각배관(121b)을 포함할 수 있다. 예열배관(121a)과 냉각배관(121b)에 각각 격리밸브(1211,1212)가 설치되어, 예열배관(121a) 및 냉각배관(121b)을 각각 개폐할 수 있다. 증기발생기(10)의 상단은 주증기관(14), 상부배관(121) 및 예열배관(121a)에 의해 예열 및 냉각탱크(110)의 상단부와 연결되어, 예열운전 중 증기가 예열배관(121a), 상부배관(121) 및 주증기관(14)을 따라 상승하여 증기발생기(10)의 상단으로 이동한다. 증기발생기(10) 내의 상단부에 증기헤더(11a)가 형성되어, 상기 증기발생기(10)의 상단으로부터 유입된 증기가 증기헤더(11a)로 공급된 후 2차측 유로인 복수의 튜브(12)(tube)로 분배된다. 복수의 튜브(12)로 분배된 증기는 예열운전 시 1차측 유로인 쉘(11)(shell)에 의해 둘러싸여 쉘(11) 내부에 유입된 저온의 원자로냉각재와 열교환을 통해 원자로냉각재를 가열함으로 원자로냉각재계통을 예열할 수 있다.The circulating flow path 120 includes an upper pipe 121 connected to the main pipe 14, a preheating pipe 121a extending from the upper pipe 121 to the upper portion of the preheating and cooling tank 110, And a cooling pipe 121b extending to one side of the upper portion of the preheating and cooling tank 110. [ The preheating pipe 121a and the cooling pipe 121b are provided with isolation valves 1211 and 1212 respectively to open and close the preheating pipe 121a and the cooling pipe 121b. The upper end of the steam generator 10 is connected to the upper end of the preheating and cooling tank 110 by the main steam pipe 14, the upper pipe 121 and the preheating pipe 121a, The upper pipe 121 and the main steam pipe 14 and moves to the upper end of the steam generator 10. A steam header 11a is formed at an upper end of the steam generator 10 so that the steam introduced from the upper end of the steam generator 10 is supplied to the steam header 11a and then a plurality of tubes 12 tube. The steam distributed to the plurality of tubes 12 is surrounded by a shell 11 which is a primary side flow path in the preheating operation and heats the reactor coolant through heat exchange with the low temperature reactor coolant introduced into the shell 11, The coolant system can be preheated.

원자로냉각재로 열을 전달한 증기는 응축되어 튜브(12)를 따라 하강한다. 증기발생기(10)의 하단부에 급수헤더(11b)가 형성되어, 튜브(12)를 따라 하강하는 응축수는 급수헤더(11b)로 수집된다. 응축수는 증기발생기(10) 내부에서 일정한 높이까지 수위를 형성할 수 있다.The vapor, which has transferred heat to the reactor coolant, condenses and descends along the tube (12). A water supply header 11b is formed at the lower end of the steam generator 10 so that the condensed water descending along the tube 12 is collected into the water supply header 11b. The condensed water may form a water level in the steam generator 10 to a certain height.

순환유로(120)는 급수관(24)에서 분기되어 예열 및 냉각탱크(110)의 하단부로 연장되어 증기발생기(10)의 하단부 예열 및 냉각탱크(110)의 하단부를 연결하는 하부배관(122)을 포함하여 구성될 수 있다. 증기발생기(10)의 급수헤더(11b)에서 배출되는 응축수는 하부배관(122)을 따라 예열 및 냉각탱크(110)의 하단부로 순환되어 회수될 수 있다. The circulation flow path 120 branches from the water supply pipe 24 and extends to the lower end of the preheating and cooling tank 110 to connect the lower pipe 122 for connecting the lower end of the steam generator 10 and the lower end of the cooling tank 110 And the like. The condensed water discharged from the water supply header 11b of the steam generator 10 may be circulated to the lower end of the preheating and cooling tank 110 along the lower pipe 122 to be recovered.

여기서, 도 1b를 참고하면, 예열 및 냉각탱크(110)는 증기발생기(10)보다 낮게 배치된다. 증기발생기(10)에 형성된 응축수의 수위는 하부배관(122)으로부터 상방향으로 일정한 높이의 수두(H1)를 형성할 수 있다. 응축수의 수위는 증기발생기(10)의 길이에 절반 정도되는 높이까지 상승할 수 있다. 단, 증기발생기(10)의 수위는 가열부(111)의 공급열과 증기발생기(10)를 통한 전달열과 원자로냉각재계통의 냉각열의 상호관계에 의한 시스템 열전달량과 증기발생기(10)와 예열 및 냉각탱크(110)의 수두차 및 계통 유로저항에 의한 시스템 유량의 평형 관계에 의해 형성되므로 특정 높이를 한정하는 것은 아니다. 예열 운전 중 예열 및 냉각탱크(110)의 저장수 수위는 증기발생기(10)의 응축수 수위보다 낮게 형성된다. 즉, 예열 및 냉각탱크(110)의 수위는 하부배관(122)으로부터 상방향으로 일정한 높이만큼 이격되어 H2의 수두를 형성할 수 있다(H1>H2). Here, referring to FIG. 1B, the preheating and cooling tank 110 is disposed lower than the steam generator 10. The water level of the condensed water formed in the steam generator 10 may form a head H1 having a predetermined height upward from the lower pipe 122. The water level of the condensed water can rise to a height of about half of the length of the steam generator 10. However, the water level of the steam generator 10 is determined by the system heat transfer amount due to the correlation between the supply heat of the heating unit 111 and the heat transmitted through the steam generator 10 and the cooling water of the reactor coolant system, Is not limited to a specific height because it is formed by the balance of the system flow rate due to the water head difference of the tank 110 and the system flow path resistance. During the preheating operation, the stored water level of the preheating and cooling tank (110) is formed to be lower than the condensed water level of the steam generator (10). That is, the water level of the preheating and cooling tank 110 may be spaced upward from the lower pipe 122 by a predetermined height to form the head of H2 (H1 > H2).

예열운전 시 상기 증기발생기(10)와 예열 및 냉각탱크(110)의 수두차 등 자연순환력에 의해 응축수가 펌프 등 능동형 기기 없이도 증기발생기(10)에서 예열 및 냉각탱크(110)로 안정적으로 순환될 수 있다. 또한 상기 열전달량과 유량의 평형관계에 의해 시스템의 압력이 자연적으로 제어된다. The condensed water can be stably circulated from the steam generator 10 to the preheating and cooling tank 110 without any active equipment such as a pump due to natural circulation forces such as a difference in head between the steam generator 10 and the preheating and cooling tank 110 during the preheating operation . Further, the pressure of the system is naturally controlled by the balance between the heat transfer amount and the flow rate.

하부배관(122)에 유량제어밸브(123)가 설치되어, 하부배관(122)을 따라 흐르는 응축수의 유량이 유량제어밸브(123)에 의해 조절될 수 있다.A flow control valve 123 is provided in the lower pipe 122 so that the flow rate of the condensate flowing along the lower pipe 122 can be adjusted by the flow control valve 123.

한편, 노심 기동이 개시되기 전에 원자로냉각재계통을 예열하는 예열운전 시에는 이차측이 고온이고 일차측이 저온 상태이나, 원자로 정상운전 시 또는 원자로가 정지된 후 잔열을 제거하기 위한 냉각운전 시에는 반대로 일차측이 고온이고 이차측이 저온 상태이다. 즉, 원자로 정상운전 시 또는 냉각운전 시에, 증기발생기(10)의 1차측 유로(쉘(11))를 지나는 원자로냉각재계통의 고온 냉각재는 증기발생기(10)의 2차측 유로(튜브(12))를 지나는 저온의 냉각수(급수)와의 열교환을 통해 냉각재 자신은 냉각되고 2차측의 냉각수는 원자로냉각재로부터 열을 전달받는다.On the other hand, during the preheating operation in which the reactor coolant system is preheated before starting the reactor core, the secondary side is hot and the primary side is in a low temperature state. However, during the normal operation of the reactor or the cooling operation for removing residual heat after the reactor is stopped, The primary side is high temperature and the secondary side is low temperature. That is, the high-temperature coolant of the reactor coolant system passing through the primary side flow path (shell 11) of the steam generator 10 during the normal operation or the cooling operation of the reactor is supplied to the secondary side flow path (tube 12) ), The coolant itself is cooled and the cooling water on the secondary side receives heat from the reactor coolant.

복수의 유로채널을 구비하는 관류형 증기발생기 (특히, 쉘&튜브형 증기발생기(10))에 있어서, 증기발생기(10)로 공급되는 냉각수는 원자로냉각재로부터 열을 흡수하면서, 냉각수와 증기가 혼합된 이상(two phase)으로 바뀐다. In the flow-through type steam generator (particularly the shell and tube type steam generator 10) having a plurality of flow channel channels, the cooling water supplied to the steam generator 10 absorbs heat from the reactor coolant while the cooling water and steam are mixed To two phases.

앞에서 설명한 바와 같이 이상 유동 형성 과정에서 유동불안이 증폭될 경우에 증기발생기(10)로서의 기능 상실로 이어지는 문제점이 있을 수 있다. 이러한 유동불안 현상은 냉각운전 시와 같이 증기발생기(10)로 공급되는 냉각수(급수)의 양이 감소하는 경우에 더 증폭될 수 있으므로, 이를 해소하기 위해 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 증기발생기(10)를 통과하는 냉각수가 단상(single phase)으로 유동하며 열전달을 받는 것이 바람직하다.As described above, when the flow anxiety is amplified during the abnormal flow forming process, there may be a problem that the function as the steam generator 10 is lost. This flow anxiety phenomenon can be further amplified when the amount of cooling water (water supply) supplied to the steam generator 10 decreases as in the cooling operation. Therefore, in order to solve this problem, the reactor coolant system is cooled in the steam generator 10 ) Flows in a single phase and receives heat transfer.

이를 위해, 증기발생기(10)로 공급될 냉각수의 압력을 승압하는 승압펌프(130)와, 증기발생기(10)의 하단 입구로 공급되는 냉각수가 증기발생기(10)의 상단 출구까지 단상으로 유동되도록, 냉각수를 기설정 압력 이상으로 가압하고 가압된 상태를 유도하는 압력강하설비(140)가 제공된다.The steam generator 10 includes a booster pump 130 for boosting the pressure of the cooling water to be supplied to the steam generator 10 so that the cooling water supplied to the lower end of the steam generator 10 flows into the upper end of the steam generator 10 , A pressure drop facility 140 is provided which pressurizes the cooling water to a predetermined pressure or more and induces a pressurized state.

승압펌프(130)는 급수펌프(25)로부터 공급되는 급수를 다시 승압하여 증기발생기(10)로 직접 공급하거나(강제순환), 급수펌프(25)로부터 공급되는 급수를 다시 승압하여 예열 및 냉각탱크(110)의 상부로 공급한 후 자연순환유동을 유도하여 증기발생기(10)로 공급할 수 있다(강제 급수와 자연순환유동이 혼합된 혼합유동).The booster pump 130 boosts the supply water supplied from the water supply pump 25 to supply it directly to the steam generator 10 (forcibly circulates), boosts the supply water supplied from the water supply pump 25 again, To the upper portion of the steam generator 110, and then the natural circulation flow can be induced and supplied to the steam generator 10 (mixing flow in which the forced water supply and the natural circulation flow are mixed).

도 1c는 급수펌프(25)로부터 공급되는 급수가 승압펌프(130)에 의해 승압된 후 증기발생기(10)로 직접 공급되는 모습을 보여준다.1C shows a state in which the water supplied from the water feed pump 25 is boosted by the booster pump 130 and then supplied directly to the steam generator 10.

승압펌프(130)는 급수펌프(25)와 증기발생기(10) 사이에 배치되고, 급수펌프(25)로부터 공급되는 급수의 압력이 기설정 압력 이상 올라가지 못할 경우에 급수의 압력을 기설정 압력이상으로 승압할 수 있다. 따라서, 승압펌프(130)는 급수펌프(25)에 의해 충분히 압력을 올리지 못하는 경우에 선택적으로 적용될 수 있다. 즉, 도 1c에는 승압펌프(130)를 추가하는 것으로 예시하였으나, 급수펌프(25)의 토출압력이 충분이 높은 경우에는 승압펌프(130)를 별도로 구비하지 않을 수도 있다.The booster pump 130 is disposed between the feed pump 25 and the steam generator 10 and when the pressure of the feed water supplied from the feed pump 25 does not rise above the preset pressure, . Therefore, the booster pump 130 can be selectively applied when the pressure can not be sufficiently raised by the feed pump 25. 1C, the booster pump 130 is added. However, when the discharge pressure of the feed pump 25 is sufficiently high, the booster pump 130 may not be separately provided.

급수펌프(25)의 압력이 충분히 높지 않은 경우, 승압펌프(130)는 승압펌프 연결배관(131)에 설치되고, 승압펌프 연결배관(131)의 일측은 급수 격리밸브(31)의 전단에서 분기되어 급수 격리밸브(31)와 제1체크밸브(32)를 우회하며, 승압펌프 연결배관(131)의 타측은 제1체크밸브(32)의 하류측으로 합류하도록 구성된다. 승압펌프(130)의 하류측에 승압펌프 연결배관(131)을 따라 유량제어밸브(123)와 제2체크밸브(133)가 설치될 수 있다. 유량제어밸브(123)는 승압펌프(130)에 의해 승압되는 급수의 유량을 제어할 수 있다. 제2체크밸브(133)는 승압된 급수가 승압펌프(130)로 역류하는 것을 방지하도록 구성된다.When the pressure of the water feed pump 25 is not sufficiently high, the booster pump 130 is installed in the booster pump connection pipe 131 and one side of the booster pump connection pipe 131 is branched from the front end of the water isolation valve 31 And the other side of the booster pump connection pipe 131 is configured to join to the downstream side of the first check valve 32. The first check valve 32 is connected to the water supply isolation valve 31 and the first check valve 32, A flow control valve 123 and a second check valve 133 may be provided on the downstream side of the booster pump 130 along the booster pump connection pipe 131. The flow control valve 123 is capable of controlling the flow rate of the water supply that is boosted by the booster pump 130. The second check valve 133 is configured to prevent the boosted feed water from flowing back to the booster pump 130.

급수유량 제어밸브(30)의 하류측에 급수관(24)을 따라 급수 격리밸브(31) 및 제1체크밸브(32)가 설치될 수 있다. 급수 격리밸브(31)는 제어신호에 따라 온/오프 제어되고, 급수유량 제어밸브(30)를 통과한 급수가 승압펌프(130)로 공급되도록 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 급수 격리밸브(31)가 오프(off)되는 경우에 급수가 상기 급수 격리밸브(31)와 제1체크밸브(32)를 우회하도록 구성된 승압펌프 연결배관(131)을 따라 승압펌프(130)를 경유하게 되고, 급수 격리밸브(31)가 온(on)되는 경우에 급수가 승압펌프(130)를 우회하고 급수펌프(25)에 의해 증기발생기(10)로 직접 공급될 수 있다. 제1체크밸브(32)는 급수 격리밸브(31)의 하류측에 설치되어, 증기발생기(10)로 공급될 급수가 급수 격리밸브(31)를 향해 역류하는 것을 방지하도록 구성된다.A water supply isolation valve 31 and a first check valve 32 may be installed on the downstream side of the water supply flow control valve 30 along the water supply pipe 24. [ The water supply isolation valve 31 is controlled on / off in accordance with a control signal and can be used to control the supply of water, which has passed through the feed water flow control valve 30, to the booster pump 130. For example, when the water supply isolation valve 31 is turned off, a water supply pump 31 is connected to the water supply isolation valve 31 and the first check valve 32, The water supply can be directly supplied to the steam generator 10 by the water feed pump 25 when the water supply isolation valve 31 is turned on . The first check valve 32 is provided on the downstream side of the water supply isolation valve 31 so as to prevent the water to be supplied to the steam generator 10 from flowing back toward the water supply isolation valve 31.

승압펌프(130)는 예열운전 시 작동되지 않고, 승압펌프 연결배관(131)의 유량제어밸브(123)와 급수 격리밸브(31)는 오프된다.The booster pump 130 is not operated in the preheating operation and the flow control valve 123 of the booster pump connection pipe 131 and the water isolation valve 31 are turned off.

압력강하설비(140)는 오리피스(141)를 포함한다. 본 발명에서는 압력강하설비(140)를 오리피스(141)라 명명하였으나, 오리피스(141)로 한정하는 것은 아니며 압력강하 목적으로 구비되는 다양한 구조물 및 기기를 포괄적으로 지칭한다. 오리피스(141)는 냉각배관(121b)을 따라 냉각배관(121b)의 후단 또는 예열 및 냉각탱크(110)의 전단에 배치될 수 있다. 오리피스(141)는 유로가 매우 좁게 형성되어, 유로저항이 크다. 이에 의해, 증기발생기(10)의 상단부에 형성된 증기헤더(11a)는 주증기관(14), 상부배관(121) 및 냉각배관(121b)을 통해 오리피스(141)와 연통되고, 증기발생기(10)의 2차측 유로를 따라 상승하는 고온의 냉각수는 오리피스(141)의 유로저항에 의해 가압되어 고압상태를 유지하며 단상(액체) 유동으로 원자로냉각재계통의 열을 전달받을 수 있다. 이때, 냉각수의 고압상태는 오리피스(141)의 전단까지 유지될 수 있다.The pressure drop facility 140 includes an orifice 141. In the present invention, the pressure drop facility 140 is referred to as an orifice 141. However, the pressure drop facility 140 is not limited to the orifice 141, but refers to various structures and devices provided for the purpose of pressure drop. The orifice 141 may be disposed along the cooling pipe 121b at the rear end of the cooling pipe 121b or at the front end of the preheating and cooling tank 110. [ The flow path of the orifice 141 is formed to be very narrow and the flow path resistance is large. The steam header 11a formed at the upper end of the steam generator 10 communicates with the orifice 141 through the main steam pipe 14, the upper pipe 121 and the cooling pipe 121b, The high temperature cooling water rising along the secondary side flow path of the reactor coolant can be pressurized by the flow path resistance of the orifice 141 to maintain the high pressure state and receive the heat of the reactor coolant system in a single phase (liquid) flow. At this time, the high-pressure state of the cooling water can be maintained until the front end of the orifice 141.

냉각운전 중 예열 및 냉각탱크(110)의 저장수 수위는 예열운전 시보다 더 높게 형성될 수 있고, 예열 및 냉각탱크(110)의 상부공간은 저압의 복수기(19)와 연결되어 냉각배관(121b) 및 오리피스(141)를 통과하는 냉각수보다 압력이 현저히 낮다. During the cooling operation, the water level of the preheating and cooling tank 110 may be higher than that of the preheating operation, and the upper space of the preheating and cooling tank 110 is connected to the low pressure condenser 19, ) And the orifice 141, as shown in Fig.

압력강하설비(140)는 기수분리기(142) 또는 플래시 탱크를 포함할 수 있다. 기수분리기(142)는 예열 및 냉각탱크(110) 내의 상부공간에 구비될 수 있다. 기수분리기(142)는 오리피스(141)의 후단과 연통되게 연결되어, 오리피스(141)에서 예열 및 냉각탱크(110) 내의 상부공간으로 유입된 냉각수 중 일부는 팽창하면서 압력이 떨어져 기화하며 증기로 바뀌고, 나머지 냉각수는 기화열에 의해 냉각되어, 냉각수와 증기로 분리된다. The pressure drop facility 140 may include a water separator 142 or a flash tank. The water separator 142 may be provided in an upper space in the preheating and cooling tank 110. The water separator 142 is connected to the rear end of the orifice 141 so that a part of the cooling water flowing into the upper space in the preheating and cooling tank 110 from the orifice 141 is expanded and vaporized to be vaporized , The remaining cooling water is cooled by the heat of vaporization and separated into cooling water and steam.

플래시 탱크는 내부에 오리피스(141)보다 현저히 넓은 체적공간을 가지며, 오리피스(141)에서 플래시 탱크 내부로 유입된 냉각수의 일부는 유로면적이 확대되어 팽창하면서 압력이 떨어져 증기로 기화하며, 나머지 냉각수는 기화열에 의해 냉각되어, 냉각수와 증기가 플래시 탱크(243) 내부에서 분리될 수 있다.The flash tank has a volume area that is significantly wider than the orifice 141. A part of the cooling water flowing into the flash tank from the orifice 141 expands and expands to increase the pressure and vaporize into steam. Cooling water and steam can be separated from the inside of the flash tank 243 by being cooled by the heat of vaporization.

예열 및 냉각탱크(110)의 내부에 기수분리기(142)가 설치되는 경우에는 예열 및 냉각탱크(110)의 전단 또는 후단에 별도의 플래시 탱크(243)가 설치될 필요가 없으며 기수분리기(142)가 플래시 탱크(243)의 기능을 대신하므로, 기수분리기(142)가 내장된 예열 및 냉각탱크(110)는 플래시 탱크(243)가 통합된 플래시 탱크 통합형 탱크라고 할 수 있다. 도 1a 내지 도 1c는 예열 및 냉각탱크(110)가 플래시 탱크 통합형 인 것을 보여준다. When the water separator 142 is installed in the preheating and cooling tank 110, it is not necessary to provide a separate flash tank 243 at the front end or the rear end of the preheating and cooling tank 110 and the water separator 142, The preheating and cooling tank 110 in which the water separator 142 is incorporated can be regarded as a flash tank integrated tank in which the flash tank 243 is integrated. 1A to 1C show that the preheating and cooling tank 110 is a flash tank integrated type.

예열 및 냉각탱크(110)와 복수기(19) 사이에는 증기방출배관(144)이 연결되어, 예열 및 냉각탱크(110)의 내부에서 분리된 증기는 증기방출배관(144)을 따라 복수기(19)로 공급될 수 있다. 증기방출배관(144)에 격리밸브(145)가 설치되고, 제어신호에 의해 격리밸브(145)가 온/오프 제어됨에 따라 냉각운전 시 격리밸브(145)가 개방되어 증기가 예열 및 냉각탱크(110)에서 복수기(19)로 이송된다.A steam discharge pipe 144 is connected between the preheating and cooling tank 110 and the condenser 19 so that the steam separated from the inside of the preheating and cooling tank 110 flows to the condenser 19 along the steam discharge pipe 144, . As the isolation valve 145 is provided on the steam discharge pipe 144 and the isolation valve 145 is controlled to be on / off controlled by the control signal, the isolation valve 145 is opened during the cooling operation, 110 to the condenser 19.

예열 및 냉각탱크(110)와 탈기기(22) 사이에는 물 방출배관(146)이 연결되어, 예열 및 냉각탱크(110)의 내부에서 분리된 증기는 물 방출배관(146)을 따라 탈기기(22)로 공급될 수 있다. 물 방출배관(146)에 격리밸브(147)가 설치되고, 제어신호에 의해 격리밸브(147)가 온/오프 제어됨에 따라 냉각운전 시 격리밸브(147)가 개방되어 냉각수가 예열 및 냉각탱크(110)에서 탈기기(22)로 이송될 수 있다.A water discharge pipe 146 is connected between the preheating and cooling tank 110 and the deaerator 22 so that the steam separated from the inside of the preheating and cooling tank 110 is discharged through the water discharge pipe 146 22). The isolation valve 147 is provided in the water discharge pipe 146 and the isolation valve 147 is controlled on and off by the control signal so that the isolation valve 147 is opened during the cooling operation so that the cooling water is supplied to the preheating and cooling tank 110 to the deaerator 22.

도 1a 내지 도 1c를 중심으로 본 발명의 운전방법을 설명하기로 한다.The operation method of the present invention will be described with reference to Figs. 1A to 1C.

도 1a를 참조하면, 원전 정상 운전 시 급수는 급수계통에서 증기발생기(10)로 공급되고, 원자로냉각재계통으로부터 증기발생기(10)를 통해 열을 전달받아 급수는 증기로 변하며, 생산된 증기는 주증기관(14)을 통해 터빈으로 공급된다. 터빈은 증기의 유체에너지를 기계적 회전에너지로 바꾸고, 터빈의 회전축과 연결되는 발전기는 기계적 회전에너지를 이용하여 전기에너지를 생성한다.Referring to FIG. 1A, in normal operation of a nuclear power plant, water is supplied from a water supply system to a steam generator 10, heat is transferred from a reactor coolant system to a steam generator 10, and water is converted into steam. Is supplied to the turbine through the engine (14). The turbine converts the fluid energy of the steam into mechanical rotational energy, and the generator connected to the rotational axis of the turbine generates electrical energy using mechanical rotational energy.

터빈을 통과한 증기는 복수기(19)에서 응축되어 다시 급수계통을 통해 증기발생기(10)로 공급된다. 원전 정상운전 시 예열 및 냉각 시스템(100)은 격리밸브(1211,1212) 등에 의해 격리된다. 즉, 예열 및 냉각 시스템(100)의 격리밸브(1211,1212) 및 유량제어밸브(123) 등은 오프된다.The steam passing through the turbine is condensed in the condenser (19) and supplied to the steam generator (10) through the water supply system again. During normal operation of the nuclear power plant, the preheating and cooling system 100 is isolated by isolation valves 1211, 1212 and the like. That is, the isolation valves 1211 and 1212 and the flow control valve 123 of the preheating and cooling system 100 are turned off.

예열운전 개시 전에 원자로냉각재계통은 저온(상온) 상태이다. 예열설비를 가동하기 위해, 예열 설비의 상부배관 격리밸브(1211,1212) 및 하부배관 격리밸브(123)가 개방되고, 예열 및 냉각탱크(110) 내부의 저장수를 예열하기 위해 가열부(111; 히터)가 구동된다. 도 1b를 참고하면, 예열운전 시 정상 출력운전을 위한 급수계통, 터빈계통(13) 등은 격리되어 있으며, 예열설비는 폐회로가 된다. 가열부(111)가 예열 및 냉각탱크(110)의 저장수의 온도를 상승시키면서 증기가 형성되기 시작한다. 형성되는 증기는 상부배관(121)을 통해 증기발생기(10)로 공급되어 응축되면서 원자로냉각재계통을 예열하게 된다. 증기발생기(10)에 형성된 응축수는 증기발생기(10)의 2차측 수위를 상승시키며, 증기발생기(10)의 2차측과 예열 및 냉각탱크(110)의 수위차에 의해 증기발생기(10)로부터 응축수가 다시 하부배관(122)을 통해 예열 및 냉각탱크(110)로 회수된다. 예열운전 시 가열부(111)에서 열을 공급하므로, 상기와 같은 순환과정은 열이 공급되는 한 지속적으로 유지된다. 원자로냉각재계통의 온도가 기설정 예열온도에 도달하면 가열부(111)의 전원을 차단하여 예열이 종료된다. 여기서, 예열계통의 안정적인 운전 또는 예열 및 냉각탱크(110)의 수위 유지 등을 위해 선택적으로 예열유량 제어밸브를 적용할 수 있다.Before starting the preheating operation, the reactor coolant system is at a low temperature (room temperature) state. The upper piping isolation valves 1211 and 1212 and the lower piping isolation valve 123 of the preheating facility are opened and the heating unit 111 (Heater) is driven. Referring to FIG. 1B, the water supply system, the turbine system 13 and the like for normal output operation in the preheating operation are isolated, and the preheating facility becomes a closed circuit. The heating unit 111 starts to form steam while raising the temperature of the water to be stored in the preheating and cooling tank 110. The formed steam is supplied to the steam generator 10 through the upper pipe 121 and condensed to preheat the reactor coolant system. The condensed water formed in the steam generator 10 raises the water level of the secondary water of the steam generator 10 and the water level difference between the secondary side of the steam generator 10 and the preheating and cooling tank 110, Is returned to the preheating and cooling tank (110) through the lower pipe (122). Since the heat is supplied from the heating unit 111 during the preheating operation, the circulation process is continuously maintained as long as the heat is supplied. When the temperature of the reactor coolant system reaches the predetermined preheating temperature, the power supply to the heating unit 111 is turned off to terminate the preheating. Here, the preheating flow rate control valve can be selectively applied for stable operation of the preheating system or preheating and maintenance of the water level of the cooling tank 110 and the like.

냉각운전 개시 전에 원자로냉각재계통은 원자로 정상운전 온도의 높은 고온 상태이다. 냉각운전을 위해 원자로가 정지된다. 냉각설비를 가동하기 위해, 냉각배관 격리밸브(1212) 및 하부배관 격리밸브(123)가 개방되고, 급수펌프(25), 급수가열기(26)와 승압펌프(130)를 통해 증기발생기(10)로 물이 공급되면서 증기발생기(10)가 단상 유체로 채워지게 된다. 증기발생기(10)로부터 물이 방출되고, 기수분리기(142)를 통해 예열 및 냉각탱크(110)의 내부로 물과 증기가 분리되어 방출된다.Before starting the cooling operation, the reactor coolant system is in a high temperature state where the reactor normal operating temperature is high. The reactor is shut down for cooling operation. The cooling pipe isolation valve 1212 and the lower pipe isolation valve 123 are opened and the steam generator 10 is opened via the water supply pump 25, the water heater 26 and the booster pump 130, So that the steam generator 10 is filled with the single-phase fluid. Water is discharged from the steam generator 10 and water and steam are separated and discharged into the preheating and cooling tank 110 through the water separator 142.

증기는 증기방출배관(144)을 통해 복수기(19)로 방출되고, 물이 유입되면서 예열 및 냉각탱크(110)의 수위가 상승한다. 예열 및 냉각탱크(110)의 수위가 기설정 높이까지 상승하면 물 방출배관(146)을 통해 탈기기(22)로 물이 방출된다. 요구되는 냉각률에 따라 급수유량을 제어하여 운전된다. 증기발생기(11) 2차측으로 단상(액체) 유체가 순환하므로 유동불안은 근원적으로 배제되며, 이에 따라 급수 유량을 자유롭게 제어하여 냉각률을 제어할 수 있다.The steam is discharged to the condenser 19 through the steam discharge pipe 144, and the water level of the preheating and cooling tank 110 rises as the water is introduced. When the water level of the preheating and cooling tank 110 rises to a predetermined height, water is discharged to the deaerator 22 through the water discharge pipe 146. And the water supply flow rate is controlled according to the required cooling rate. Since the single-phase (liquid) fluid circulates to the secondary side of the steam generator 11, the flow anxiety is fundamentally excluded, and thus the cooling rate can be controlled by freely controlling the feed water flow rate.

원자로냉각재계통의 온도가 기설정 냉각온도에 도달하면 예열 및 냉각설비를 통한 냉각운전은 종료되고 정지냉각계통과 같은 후속 냉각계통이 연결된다.When the temperature of the reactor coolant system reaches the preset cooling temperature, the cooling operation through the preheating and cooling system is terminated and a subsequent cooling system such as the stationary cooling system is connected.

따라서, 본 발명의 원자로 예열 및 냉각 시스템(100)을 적용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the following effects can be obtained by applying the reactor preheating and cooling system 100 of the present invention.

첫째, 원자로 출력운전 개시 전에 자연순환 원리에 의해 예열운전을 안정적으로 구현할 수 있다. 예열 운전 시, 예열 및 냉각탱크(110) 내부에 설치되는 가열부(111)에서 증기를 형성시켜 예열배관(121a) 및 상부배관(121)을 통해 증기발생기(10)로 공급되고, 증기발생기(10)에서는 응축열전달에 의해 원자로냉각재계통으로 열을 전달한 후 응축되어 수위가 형성되고, 예열 및 냉각탱크(110)와 증기발생기(10)의 수위차에 의해 증기발생기(10)에 형성된 응축수가 하부배관(122)을 통해 다시 예열 및 냉각탱크(110)로 공급되게 되므로, 지속적으로 자연순환 유동에 의해 예열운전을 수행할 수 있으므로, 예열운전관련 계통이 운전이 간편해진다.First, the preheating operation can be stably implemented by the natural circulation principle before the start of the reactor output operation. In the preheating operation, steam is formed in the heating unit 111 installed inside the preheating and cooling tank 110 and supplied to the steam generator 10 through the preheating pipe 121a and the upper pipe 121, The condensed water formed in the steam generator 10 is condensed by the water level difference between the preheating and cooling tank 110 and the steam generator 10, The preheating operation is performed by the natural circulation flow continuously since the preheating and cooling tank 110 is supplied through the pipe 122 again.

둘째, 원전의 냉각운전 시 증기발생기(10)의 단상(액체) 유동을 이용하여 냉각운전을 안정적으로 구현할 수 있다. 냉각운전 시 승압펌프(130)를 통해 포화압력 이상으로 가압된 단상의 냉각수를 증기발생기(10)로 공급하고, 유로저항구조물 및 기수분리설비(오리피스(141), 유량제어밸브(123), 또는 플래시 탱크(243)의 저항을 이용하여 증기발생기(10)의 방출부를 포화압력 이상으로 가압된 상태를 유지하도록 유도하여, 냉각운전 시 증기발생기(10)에서 단상 열전달이 발생하도록 구성하므로, 이상유동에 의한 유동불안을 근원적으로 배제함으로써, 냉각률 조절이 용이하며, 냉각운전 관련계통이 단순해지고 운전이 간편해진다.Second, the cooling operation can be stably realized by using the single-phase (liquid) flow of the steam generator 10 during the cooling operation of the nuclear power plant. Phase cooling water that is pressurized to a saturated pressure or higher by the booster pump 130 through the booster pump 130 is supplied to the steam generator 10 and the flow path resistance structure and the water separator (the orifice 141, the flow control valve 123, Phase heat transfer is generated in the steam generator 10 during the cooling operation by inducing the discharge portion of the steam generator 10 to be maintained at a pressure higher than the saturation pressure by using the resistance of the flash tank 243, The cooling rate can be easily controlled, and the system related to the cooling operation becomes simple and the operation becomes simple.

셋째, 예열운전 및 냉각운전 시 하나의 예열 및 냉각탱크(110)를 공유함에따라 원전의 예열 및 냉각 시스템(100)을 단순화할 수 있다. Third, the preheating and cooling system 100 of the nuclear power plant can be simplified by sharing one preheating and cooling tank 110 during the preheating operation and the cooling operation.

넷째, 기존의 예열계통에서 사용되었던 펌프 또는 압축기가 불필요하므로, 예열계통의 단순화로 경제성이 향상된다. Fourth, since the pump or the compressor used in the conventional preheating system is not required, the economical efficiency is improved by simplifying the preheating system.

다섯째, 기존의 예열계통의 펌프 및 압축기 등을 사용하지 않고 자연순환을 이용하여 예열운전이 가능하므로, 정밀한 계측이 요구되지 않는다.Fifth, precise measurement is not required since preheating operation can be performed by using natural circulation without using a preheating system pump and a compressor.

여섯째, 일체형 원자로는 증기발생기(10)가 원자로용기의 내부에 설치되므로, 예열 및 냉각 운전 시 증기발생기(10)까지의 일차계통의 수위확보가 용이하고, 예열 및 냉각 운전 조건에서 증기발생기(10) 1차측 유로저항이 작아 충분한 1차측 유량을 확보할 수 있으며, 증기발생기(10)의 2차측 유로를 이용하므로, 1차계통과 같이 배관 크기가 제한을 받지 않아 증기발생기(10)의 2차측 유로의 순환 유량 확보가 원활하므로, 증기발생기(10)를 이용한 원자로냉각재계통의 예열 및 냉각이 용이하다. 일체형원자로는 원자로냉각재계통에 연결되는 1차계통의 배관 크기를 제한하고 있어 예열 및 냉각운전을 위한 순환유량 확보에 어려움이 있었다.Sixth, in the integrated reactor, since the steam generator 10 is installed inside the reactor vessel, it is easy to secure the level of the primary system up to the steam generator 10 in the preheating and cooling operation, and the steam generator 10 The secondary side flow path of the steam generator 10 is used and the piping size is not limited as in the primary system so that the secondary side of the steam generator 10 It is easy to preheat and cool the reactor coolant system using the steam generator 10 because the circulation flow rate of the flow path is smoothly secured. Integral reactors limit the size of the piping of the primary system connected to the reactor coolant system, making it difficult to ensure a circulating flow rate for preheating and cooling operations.

일곱째, 냉각운전 시 단상 유동을 이용하므로 관류형 증기발생기(10)에서도 유동불안이 발생하지 않아 냉각률을 자유롭게 조절할 수 있어 운전의 편의성이 크게 증가한다.Seventh, since single-phase flow is used in the cooling operation, flow anxiety does not occur in the flow-through type steam generator (10), so the cooling rate can be freely adjusted and the operation convenience is greatly increased.

도 2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템(200)을 보여주는 개념도이고, 도 2b는 도 2a에서 예열운전 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 2c는 냉각운전 초반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 2d는 냉각운전 후반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.FIG. 2A is a conceptual diagram showing a nuclear reactor preheating and cooling system 200 during normal operation of a nuclear power plant according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2B is a conceptual view showing the operation of the system and the movement path of the fluid in the preheating operation FIG. 2C is a conceptual view showing the operation of the system at the early stage of the cooling operation and the movement path of the fluid, and FIG. 2D is a conceptual diagram showing the operation of the system and the movement path of the fluid at the latter stage of the cooling operation.

본 실시예에 따른 예열 및 냉각탱크(210)는 하단이 증기발생기(10)의 하단보다 더 낮게 배치되고, 상기 하단에서 상방향으로 연장되는 상단이 증기발생기(10)의 상단 및 상부배관(221)보다 더 높게 배치된다. 본 발명에서는 예열 및 냉각탱크(210)를 하나로 구성되는 경우를 도시하였으나, 원전 특성에 따라 예열 및 냉각탱크(210)의 상부와 하부를 2개의 탱크로 나누고 상부와 하부 탱크를 배관으로 연결하는 구성도 가능하다. 따라서 본 발명에서 예열 및 냉각탱크(210)는 반드시 하나의 탱크로 구성하는 것으로 한정하는 것은 아니다.The upper end of the preheating and cooling tank 210 according to the present embodiment is disposed lower than the lower end of the steam generator 10 and the upper end of the upper end of the upper end of the steam generator 10 ). The preheating and cooling tanks 210 are divided into two tanks and the upper and lower tanks are connected by piping according to the characteristics of the nuclear power plant. It is also possible. Therefore, in the present invention, the preheating and cooling tank 210 is not limited to a single tank.

예열 및 냉각탱크(210)는 예열운전 및 냉각운전 시에 수위가 다를 수 있다. 예열운전 중 예열 및 냉각탱크(210)의 저장수 수위는 수두차 등 자연순환에 의해 유체가 순환되도록 증기발생기(10)의 응축수 수위보다 낮게 형성될 수 있다. 냉각운전 중 예열 및 냉각탱크(210)의 저장수 수위는 상부배관(221)보다 더 높게 형성될 수 있다.The preheating and cooling tank 210 may have different water levels during the preheating operation and the cooling operation. During the preheating operation, the storage water level of the preheating and cooling tank 210 may be formed to be lower than the condensate water level of the steam generator 10 so that the fluid is circulated by spontaneous circulation such as water head difference. The stored water level of the preheating and cooling tank 210 during the cooling operation may be higher than the upper pipe 221.

순환유로(220)는 상부배관(221)과 하부배관(122)으로 구성될 수 있다. 상부배관(221)은 주증기관(14)에서 분기되어 예열 및 냉각탱크(210)의 상부로 연장되며 증기발생기(10)의 상단과 예열 및 냉각탱크(210)의 상부 일측을 연통 가능하게 연결할 수 있다. 하부배관(122)은 급수관(24)에서 분기되어 예열 및 냉각탱크(210)의 하부로 연장되며 증기발생기(10)의 하단과 예열 및 냉각탱크(210)의 하부를 연통 가능하게 연결할 수 있다.The circulation flow path 220 may include an upper pipeline 221 and a lower pipeline 122. The upper pipe 221 is branched from the main steam pipe 14 and extends to the upper portion of the preheating and cooling tank 210 and is capable of communicably connecting the upper end of the steam generator 10 and the upper side of the preheating and cooling tank 210 have. The lower pipe 122 branches from the water supply pipe 24 and extends to a lower portion of the preheating and cooling tank 210 and can connect the lower end of the steam generator 10 and the lower portion of the preheating and cooling tank 210 in a communicative manner.

하부배관(122)에는 예열 및 냉각탱크(210)와 탈기기(22)를 연결하는 우회유로(224)가 더 구비될 수 있다. 우회유로(224)의 일측은 하부배관(122)의 상류측과 연결되고, 우회유로(224)의 타측은 탈기기(22)와 연결되어, 예열 및 냉각탱크(110)에서 배출된 냉각수의 일부가 우회유로(224)를 따라 탈기기(22)로 우회할 수 있다. 우회유로(224)에 우회유량제어밸브(225)가 설치되어, 냉각수의 우회유량을 제어할 수 있다.The lower pipe 122 may further include a bypass channel 224 for connecting the preheating and cooling tank 210 and the deaerator 22. One side of the bypass conduit 224 is connected to the upstream side of the lower conduit 122 and the other side of the bypass conduit 224 is connected to the deaerator 22 and a part of the cooling water discharged from the preheating and cooling tank 110 Can bypass the deaerator 22 along the bypass channel 224. A bypass flow control valve 225 is provided in the bypass flow path 224 to control the bypass flow rate of the cooling water.

승압펌프(130)는 급수펌프(25)로부터 공급되는 급수를 승압하여 예열 및 냉각탱크(110)의 상부로 강제 주입할 수 있다. 승압펌프 연결배관(231)의 하단은 급수유량 제어밸브(30)와 급수 격리밸브(31)를 연결하는 급수관(24)에서 분기되고, 승압펌프 연결배관(231)의 상단은 예열 및 냉각탱크(110)의 상부와 연결된다. 승압펌프 연결배관(231)의 타측은 증기발생기(10)의 상단보다 높고, 상부배관(121)보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.The booster pump 130 boosts the supply water supplied from the water supply pump 25 and forcibly injects the water to the upper portion of the preheating and cooling tank 110. The lower end of the booster pump connection pipe 231 branches off from the water supply pipe 24 connecting the feed water flow control valve 30 and the water isolation valve 31 and the upper end of the booster pump connection pipe 231 is connected to the preheating and cooling tank 110). The other side of the booster pump connection pipe 231 can be disposed at a position higher than the upper end of the steam generator 10 and lower than the upper pipe 121.

승압펌프(230)는 승압펌프 연결배관(231)에 설치되되, 펌프흡입수두(NPSH) 문제가 아니면 승압펌프(230)의 설치위치는 제한받지 않는다. 승압펌프 연결배관(231)에 유량제어밸브(223)가 설치되어, 예열 및 냉각탱크(210)로 공급될 냉각수의 유량을 제어할 수 있다. 승압펌프 연결배관(231)의 하단에서 승압펌프(230)의 상류측에 제2체크밸브(233)가 설치되어, 원전 정상운전 중 급수가 승압펌프(230)로 유입되는 것을 제한할 수 있다.The booster pump 230 is installed in the booster pump connection pipe 231, but the mounting position of the booster pump 230 is not limited unless the pump sucking head NPSH. A flow control valve 223 is provided in the booster pump connection pipe 231 to control the flow rate of the cooling water to be supplied to the preheating and cooling tank 210. The second check valve 233 is provided on the upstream side of the booster pump 230 at the lower end of the booster pump connection pipe 231 to restrict the supply of water to the booster pump 230 during normal operation of the nuclear power plant.

승압펌프 연결배관(231)에 승압펌프(230)를 우회하는 우회유로(234)가 형성될 수 있다. 우회유로(234)의 일측은 승압펌프(230)의 하류측과 연결되고, 우회유로(234)의 타측은 제2체크밸브(233)의 상류측과 연결되어, 승압펌프(230)를 통과한 냉각수의 일부가 우회유로(234)를 따라 체크밸브의 하단으로 하강할 수 있다. 우회유로(234)에 우회유량밸브(235)가 설치되어, 제어신호에 따라 우회유량을 제어할 수 있다.A bypass passage 234 bypassing the booster pump 230 may be formed in the booster pump connection pipe 231. [ One side of the bypass passage 234 is connected to the downstream side of the booster pump 230 and the other side of the bypass passage 234 is connected to the upstream side of the second check valve 233, A part of the cooling water can be lowered to the lower end of the check valve along the bypass passage 234. A bypass flow valve 235 is provided in the bypass flow passage 234 to control the bypass flow rate in accordance with the control signal.

압력강하설비(240)는 예열 및 냉각탱크(110)의 하류측에 설치되는 방출유량제어밸브(2433)와 플래시 탱크(243)를 포함할 수 있다.The pressure drop facility 240 may include a discharge flow control valve 2433 and a flash tank 243 installed on the downstream side of the preheating and cooling tank 110.

예열 및 냉각탱크(210)와 플래시 탱크(243) 사이에 플래시 탱크 연결배관(2432)이 설치될 수 있다. 예열 및 냉각탱크(210)의 상부 타측에 플래시 탱크 연결배관(2432)이 연결되어 고온의 냉각수가 예열 및 냉각탱크(210)로부터 플래시 탱크(243)로 방출될 수 있다.A flash tank connecting pipe 2432 may be provided between the preheating and cooling tank 210 and the flash tank 243. [ The flash tank connecting pipe 2432 is connected to the other side of the upper part of the preheating and cooling tank 210 so that the hot cooling water can be discharged from the preheating and cooling tank 210 to the flash tank 243.

방출유량제어밸브(2433)는 제어신호에 의해 플래시 탱크(243)로 공급될 방출유량을 제어할 수 있다.The discharge flow rate control valve 2433 can control the discharge flow rate to be supplied to the flash tank 243 by the control signal.

또한, 방출유량제어밸브(2433)가 유량을 억제하는 경우에 증기발생기(10)의 상단 출구로부터 배출되어 상부배관(221)을 따라 이동하는 냉각수를 가압하여 고압 상태로 유지할 수 있다.Further, when the discharge flow rate control valve 2433 restricts the flow rate, the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator 10 and moving along the upper pipe 221 can be pressurized and maintained at a high pressure.

플래시 탱크(243)는 방출유량제어밸브(2433)를 통과하는 고압 상태의 냉각수 중 일부를 팽창시키며 압력을 떨어뜨려 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각시켜, 증기와 물로 분리한다.The flash tank 243 expands a part of the high-pressure cooling water passing through the discharge flow rate control valve 2433 and depressurizes it to vaporize the steam. The remaining cooling water is cooled by the heat of vaporization, and is separated into steam and water.

플래시 탱크(243)는 입구에 유로저항부(2431)가 형성될 수 있고, 이 유로저항부(2431)는 증기발생기(10)의 상단 출구로부터 배출되는 냉각수를 가압하여 고압 상태로 유지할 수 있다. 플래시 탱크(243)가 오리피스(141) 등의 유로저항구조물과 같은 역할을 할 경우에 방출유량제어밸브(2433)는 유량제어기능만을 수행할 수 있다.The flash tank 243 may have a flow path resistance portion 2431 formed at the inlet thereof and the flow path resistance portion 2431 may pressurize the cooling water discharged from the upper end outlet of the steam generator 10 to maintain the high pressure state. When the flash tank 243 functions as a flow path resistance structure such as the orifice 141, the discharge flow rate control valve 2433 can perform only the flow rate control function.

플래시 탱크(243)와 복수기(19) 사이에는 증기방출배관(144)이 설치되어, 플래시 탱크(243)에서 분리된 증기는 증기방출배관(244)을 따라 복수기(19)로 전달될 수 있다. 증기방출배관(244)에 증기 방출제어밸브(245)가 설치되어, 증기의 방출유량을 제어할 수 있다.A steam discharge pipe 144 is provided between the flash tank 243 and the condenser 19 so that the steam separated from the flash tank 243 can be transferred to the condenser 19 along the steam discharge pipe 244. [ A steam discharge control valve 245 is provided in the steam discharge pipe 244 to control the discharge flow rate of the steam.

플래시 탱크(243)와 탈기기(22) 사이에는 물 방출배관(246)이 설치되어, 플래시 탱크(243)에서 분리된 물은 물 방출배관(246)을 따라 탈기기(22)로 전달될 수 있다. 물 방출배관(246)에 물 방출제어밸브(247)가 설치되어, 물의 방출유량을 제어할 수 있다.A water discharge pipe 246 is provided between the flash tank 243 and the deaerator 22 so that the water separated from the flash tank 243 can be transferred to the deaerator 22 along the water discharge pipe 246 have. A water discharge control valve 247 is provided in the water discharge pipe 246 to control the discharge flow rate of water.

도 2b를 참고하면, 예열운전 중 가열부(111)에 전원이 공급되어 가열부(111)의 작동에 의해 예열 및 저장탱크의 저장수가 가열되며, 가열되는 저장수가 비등점 이상의 온도로 상승하면, 예열 및 냉각탱크(210)에서 발생된 증기는 상부배관(221)을 따라 증기발생기(10)로 공급된다. Referring to FIG. 2B, power is supplied to the heating unit 111 during the preheating operation, and the preheating and storage water of the storage tank are heated by the operation of the heating unit 111. When the heated storage water rises to the boiling point or more, And the cooling tank 210 are supplied to the steam generator 10 along the upper pipe 221.

상기 증기는 증기발생기(10)에서 원자로냉각재로 열을 전달하여 원자로냉각재계통을 예열하고, 증기 자신은 응축되어 응축수를 변하며 수두차 등 자연순환에 의해 하부배관(122)을 따라 예열 및 냉각탱크(110)로 회수된다.The steam is transferred from the steam generator 10 to the reactor coolant to preheat the reactor coolant system and the steam itself is condensed to change the condensed water and is circulated through the lower pipe 122 by the natural circulation, 110).

도면에서 예열운전 중 유체의 순환방향은 반시계방향이다.In the drawing, the circulation direction of the fluid during the preheating operation is counterclockwise.

한편, 냉각운전 시 가열부(111)의 전원은 끊기어(off), 예열 및 냉각탱크(110)의 저장수는 저온 상태이고, 원자로냉각재계통의 열은 증기발생기(10)로 전달되어 증기발생기(10)의 2차측 유로(튜브(12))를 따라 흐르는 냉각수는 고온 상태가 된다. In the cooling operation, the power of the heating unit 111 is turned off, and the stored water in the preheating and cooling tank 110 is in a low temperature state. The heat of the reactor coolant system is transferred to the steam generator 10, The cooling water flowing along the secondary side flow path (tube 12) of the heat exchanger 10 becomes a high temperature state.

예열 및 냉각탱크(110)의 저온수는 증기발생기(10)로 공급되어 증기발생기(10)에서의 열교환을 통해 원자로냉각재계통을 냉각한다.The low temperature water of the preheating and cooling tank 110 is supplied to the steam generator 10 to cool the reactor coolant system through heat exchange in the steam generator 10.

도 2c를 참고하면, 냉각운전 초반에는 상부배관(221)의 격리밸브(2211) 및 하부배관(122)의 유량제어밸브(123)는 개방되어, 예열 및 냉각탱크(210)의 저장수는 밀도차 및 중력에 의해 순환유로(220)인 상부배관(221) 및 하부배관(122)을 단상으로 충수되며 증기발생기(10)를 경유하여 다시 예열 및 냉각탱크(210)로 순환된다. 도면에서 냉각운전 중 냉각수의 순환방향은 시계방향이다.2C, in the early stage of the cooling operation, the isolation valve 2211 of the upper pipe 221 and the flow control valve 123 of the lower pipe 122 are opened so that the water stored in the preheating and cooling tank 210 becomes a density The upper pipe 221 and the lower pipe 122 which are the circulation flow channels 220 are introduced into a single phase and circulated to the preheating and cooling tank 210 again via the steam generator 10 by gravity. In the drawing, the circulation direction of the cooling water during the cooling operation is clockwise.

냉각운전 초반에는 증기발생기(10)와 예열 및 냉각탱크(210) 사이에서 유체 순환이 이루어지고, 나머지 터빈계통(13), 복수기(19), 탈기기(22), 급수펌프(25) 및 승압펌프(130)로의 유체 순환이 밸브에 의해 차단되어 있다. 예열 및 냉각탱크(210)의 냉각수의 저장량이 한계가 있으므로, 상기 운전은 증기발생기(10)와 순환유로(220)가 충수되고 예열 및 냉각탱크(210)의 냉각수의 온도가 기설정 온도까지 상승하면 종료하게 된다..In the early stage of the cooling operation, fluid circulation is performed between the steam generator 10 and the preheating and cooling tank 210, and the remaining turbine system 13, the condenser 19, the deaerator 22, the feed pump 25, The fluid circulation to the pump 130 is blocked by the valve. Since the storage amount of the cooling water in the preheating and cooling tank 210 is limited, the operation is repeated until the temperature of the cooling water in the preheating and cooling tank 210 rises to the predetermined temperature You will end it.

도 2d를 참고하면, 냉각운전 후반에는 증기발생기(10)와 예열 및 냉각탱크(210)사이의 유체 순환이 복수기(19) 및 탈기기(22) 등으로 확장된다.2d, the fluid circulation between the steam generator 10 and the preheating and cooling tank 210 is extended to the condenser 19 and the deaerator 22 in the latter half of the cooling operation.

또한, 냉각수의 단상 유동은 밀도차 및 중력 등의 자연순환과 펌프 등에 강제순환이 혼합된 혼합유동으로 이루어진다.In addition, the single-phase flow of the cooling water is composed of a mixed flow in which natural circulation such as density difference and gravity, and forced circulation in the pump are mixed.

급수펌프(25)로부터 공급되는 급수는 승압펌프(230)에 의해 승압되어 예열 및 냉각탱크(210)의 상부(증기발생기(10)의 상단보다 높고, 상부배관(221)보다 낮은 위치)를 통해 예열 및 냉각탱크(210)의 내부로 주입된다. 예열 및 냉각탱크(210)의 상부로 주입된 급수(냉각수)는 저온수이며 중력 및 밀도차에 의해 예열 및 냉각탱크(210)의 하단부로 하강한다. 하강된 냉각수는 하부배관(122)을 따라 증기발생기(10) 하단의 급수헤더(11b)로 공급된 후 복수의 튜브(12)로 분배되어 튜브(12) 내부를 따라 상승한다. 이때, 복수의 튜브(12)를 감싸도록 구성된 쉘(11) 내부의 원자로냉각재와 상기 냉각수가 열교환을 하여, 원자로냉각재가 냉각되고, 냉각수는 원자로냉각재에 의해 가열되어 고온의 냉각수가 된다. 고온의 냉각수는 예열 및 냉각탱크(110)의 하류측에 설치되는 플래시 탱크(243)(유로저항부(2431) 포함)에 의해 가압되어 고압 상태를 유지하여 증기발생기(10)의 상단 출구까지 단상(액체)으로 유동하게 된다.The supply water supplied from the water supply pump 25 is boosted by the booster pump 230 and is supplied to the upper part of the preheating and cooling tank 210 (the position higher than the upper end of the steam generator 10 and lower than the upper pipe 221) And is injected into the preheating and cooling tank 210. The water (cooling water) injected into the upper part of the preheating and cooling tank 210 is low temperature water and descends to the lower end of the preheating and cooling tank 210 by the gravity and density difference. The lowered cooling water is supplied to the water supply header 11b at the lower end of the steam generator 10 along the lower pipe 122 and then distributed to the plurality of tubes 12 and rises along the inside of the tube 12. [ At this time, the reactor coolant inside the shell 11 configured to enclose the plurality of tubes 12 undergoes heat exchange with the cooling water to cool the reactor coolant, and the cooling water is heated by the reactor coolant to become high temperature cooling water. The high temperature cooling water is pressurized by the flash tank 243 (including the flow path resistance portion 2431) provided on the downstream side of the preheating and cooling tank 110 and maintained at a high pressure state to reach the upper end of the steam generator 10, (Liquid).

증기발생기(10)의 증기헤더(11a)에 수집된 고온의 냉각수는 상부배관(221)을 따라 예열 및 냉각탱크(210)의 상부 일측로 유입되고, 고온의 냉각수 중 일부는 예열 및 냉각탱크(210)의 상부 타측으로 방출되어, 플래시 탱크 연결배관(2432)을 따라 플래시 탱크(243)로 공급된다. 플래시 탱크(243) 내부로 유입된 냉각수의 일부는 팽창되어 압력이 떨어져 증기로 기화되고, 나머지 냉각수는 기화열에 의해 냉각되어, 증기와 냉각수가 서로 분리된다.The high temperature cooling water collected in the steam header 11a of the steam generator 10 flows into the upper side of the preheating and cooling tank 210 along the upper pipe 221 and a part of the high temperature cooling water is introduced into the preheating and cooling tank 210 and is supplied to the flash tank 243 along the flash tank connecting pipe 2432. [ A part of the cooling water introduced into the flash tank 243 expands, the pressure is reduced and the steam is vaporized, and the remaining cooling water is cooled by the heat of vaporization, so that the steam and the cooling water are separated from each other.

플래시 탱크(243)에서 분리된 증기는 복수기(19)로 공급되고, 복수기(19)에서 응축된 후 탈기기(22)로 공급된다. 플래시 탱크(243)에서 분리된 냉각수는 탈기기(22)로 직접 공급된다.The steam separated in the flash tank 243 is supplied to the condenser 19, condensed in the condenser 19, and then supplied to the deaerator 22. The cooling water separated from the flash tank 243 is directly supplied to the deaerator 22. [

탈기기(22)로 공급된 냉각수는 탈기기(22)에 의해 비응축성 가스가 제거된 후 급수펌프(25)로 공급되고, 급수펌프(25) 및 승압펌프(130)에서 승압된 후 다시 예열 및 냉각탱크(110)의 상부로 재공급된다.The cooling water supplied to the deaerator 22 is supplied to the water supply pump 25 after the non-condensable gas is removed by the deaerator 22 and is boosted by the water supply pump 25 and the booster pump 130, And to the top of the cooling tank (110).

본 실시예에 의하면, 냉각운전 초기에 중력에 의해 증기발생기(10) 및 순환유로(220)를 단상으로 충수할 수 있고, 초반 및 후반의 냉각운전 시 순환유로(220)의 유동이 밀도차에 의한 자연순환에 의해 형성된다. 또한, 기설정 냉각률을 맞추기 위해 물 공급을 정교하게 하지 않고도 운전이 가능하다. 즉, 급수를 증기발생기(10)로 직접 주입하는 경우에는 급수유량이 냉각률에 직접적으로 관여하나, 도 2d의 경우 예열 및 냉각탱크(210)가 중간 매개(버퍼) 역할을 하므로 플래시 탱크(243)로의 방출 유량 조절을 통한 냉각률 제어가 다소 용이하게 된다. 다만, 냉각운전 초기에 순환유로(220)를 단상으로 충수하고 자연순환을 이용하려면 예열 및 냉각탱크(210)를 길게 설치해야 한다. 열 방출을 위해서는 플래시 탱크(243)를 별도로 설치해야 하며, 플래시 탱크(243) 전단까지 고압으로 설계하여야 한다. 또한, 저온 열충격을 완화하기 위해 냉각운전 이전에 탱크의 냉각수를 예열해야 할 수도 있다.According to the present embodiment, the steam generator 10 and the circulation flow passage 220 can be filled in a single phase by gravity at the beginning of the cooling operation, and the flow of the circulation flow passage 220 during the initial and latter- Is formed by the natural circulation. In addition, it is possible to operate without elaborating the water supply to match the preset cooling rate. 2D, the preheating and cooling tank 210 serves as an intermediate medium (buffer), so that the flash tank 243 It is somewhat easier to control the cooling rate by controlling the flow rate of the exhaust gas. However, the preheating and cooling tank 210 must be long enough to fill the circulating flow path 220 in a single phase at the beginning of the cooling operation and utilize natural circulation. In order to discharge heat, a flash tank (243) must be separately installed and a high pressure must be designed to the front end of the flash tank (243). It may also be necessary to preheat the coolant in the tank prior to cooling to mitigate low temperature thermal shock.

도 3a는 본 발명의 제3실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템(300)을 보여주는 개념도이고, 도 3b는 도 3a에서 예열운전 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 3c는 냉각운전 초반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이고, 도 3d는 냉각운전 후반 시 시스템의 작동 및 유체의 이동경로를 보여주는 개념도이다.FIG. 3A is a conceptual diagram showing a nuclear reactor preheating and cooling system 300 during normal operation of a nuclear power plant according to a third embodiment of the present invention, FIG. 3B is a conceptual view showing the operation of the system and the movement path of fluid FIG. 3C is a conceptual view showing the operation of the system in the early stage of the cooling operation and the movement path of the fluid, and FIG. 3D is a conceptual diagram showing the operation of the system and the movement path of the fluid in the latter stage of the cooling operation.

본 실시예는 도 2의 실시예와 비교하면 제트펌프(336) 원리를 이용하여 혼합유동을 형성한다는 점에서 차이가 있고 기타 구성요소에 대한 상세한 설명은 도 2의 실시예에 대한 설명으로 갈음하기로 한다. 이하에서는 제트펌프(336) 원리를 이용한 혼합유동에 대해서 설명하기로 한다.The present embodiment differs from the embodiment of FIG. 2 in that a mixed flow is formed using the principle of the jet pump 336, and a detailed description of other components is omitted in the description of the embodiment of FIG. . Hereinafter, the mixed flow using the principle of the jet pump 336 will be described.

예열 및 냉각탱크(110)의 내부에 제트펌프(336)가 구비된다.A jet pump 336 is provided inside the preheating and cooling tank 110.

제트펌프(336)는 분사유체수용부(337)와 노즐(339)을 포함하여 구성될 수 있다.The jet pump 336 may be configured to include a jetting fluid receiving portion 337 and a nozzle 339.

분사유체수용부(337)는 예열 및 냉각탱크(210)의 저면에서 일방향으로 이격되게 배치된다. 예열 및 냉각탱크(210)의 저면에서 일방향으로 연장되는 분사유체수용부 연결배관(338)이 형성되고, 분사유체수용부 연결배관(338)의 일단부는 하부배관(122)과 연통되게 연결되고, 분사유체 연결배관(338)의 다른 일단부는 분사유체수용부(337)와 연통되게 연결된다.The injection fluid receiving portion 337 is disposed to be spaced away from the bottom surface of the preheating and cooling tank 210 in one direction. The injection fluid accommodating portion connecting pipe 338 extending in one direction from the bottom surface of the preheating and cooling tank 210 is formed and one end of the injecting fluid accommodating portion connecting pipe 338 is connected to be communicated with the lower pipe 122, The other end of the injection fluid connecting pipe 338 is connected to be communicated with the injection fluid receiving portion 337.

분사유체수용부(337)는 일측이 노즐(339)을 향해 개방되고, 타측에 목부(337a)를 구비하여 상기 일측에서 목부(337a)로 갈수록 유동면적이 좁아지게 형성된다.One side of the jetting fluid receiving portion 337 is opened toward the nozzle 339 and a neck portion 337a is provided on the other side so that the flow area decreases from the one side to the neck portion 337a.

노즐(339)과 승압펌프(130) 사이에는 승압펌프 연결배관(331)이 연결되어, 승압펌프(130)에서 송출되는 냉각수가 노즐(339)로 공급될 수 있다. 승압펌프 연결배관(331)에 유량제어밸브(123)가 설치되어, 승압펌프 연결배관(331)을 따라 공급되는 급수의 유량을 조절할 수 있다. A booster pump connection pipe 331 is connected between the nozzle 339 and the booster pump 130 so that the cooling water sent out from the booster pump 130 can be supplied to the nozzle 339. The flow control valve 123 is provided in the booster pump connection pipe 331 so that the flow rate of the water supplied along the booster pump connection pipe 331 can be adjusted.

노즐(339)은 출구의 면적이 작아 냉각수의 속도를 증가시키도록 구성된다. 노즐(339) 및 분사유체수용부(337)는 예열 및 냉각탱크(210)의 하부에 배치될 수 있다.The nozzle 339 is configured to increase the speed of the cooling water because the area of the outlet is small. The nozzle 339 and the jetting fluid receiving portion 337 may be disposed below the preheating and cooling tank 210.

이러한 구성에 의하면, 승압펌프(230)에 의해 승압된 고압의 냉각수는 승압펌프 연결배관(331)을 따라 유동하여 노즐(339)을 통해 분사유체수용부(337)로 분사된다.According to this configuration, the high-pressure cooling water that has been boosted by the booster pump 230 flows along the booster pump connection pipe 331 and is injected into the injection fluid accommodation portion 337 through the nozzle 339.

노즐(339)로부터 분사된 냉각수는 분사유체수용부(337)의 목부(337a)로 빠른 속도로 통과하게 된다. 상기 냉각수의 빠른 분사속도로 인해 노즐(339) 주변 및 분사유체수용부(337)에 압력이 강하되어, 분사유체수용부(337) 주변 유체가 분사된 냉각수와 함께 분사유체수용부(337)로 흡입될 수 있다.The cooling water jetted from the nozzle 339 passes through the neck portion 337a of the jetting fluid receiving portion 337 at a high speed. The pressure is lowered around the nozzle 339 and the jetting fluid receiving portion 337 due to the rapid jetting speed of the cooling water so that the fluid around the jetting fluid receiving portion 337 flows together with the jetting fluid receiving portion 337 Can be inhaled.

본 실시예에 따르면, 냉각운전 초기에 중력에 증기발생기(10) 및 순환유로(120)를 단상(액체)으로 충수할 수 있고, 냉각운전 시 순환유로(120)의 유동이 밀도차에 의한 자연순환과 제트펌프(336)의 혼합유동에 의해 형성될 수 있다. 자연순환만 이용해 유동을 형성시키는 경우 적절한 냉각률을 유지하기 위해서는 충분한 수두(높이, 밀도)차가 확보되어야 한다. 그러나 원전 특성에 따라 충분한 수두(높이, 밀도)차를 확보하기 어려운 경우에는 제트펌프(336)의 혼합유동을 이용해 순환유량을 확보하면 적절한 냉각률 형성이 가능하다. 다만, 냉각운전 초기에 순환유로(220)를 단상으로 충수하고, 자연순환을 이용하려면 길이가 긴 예열 및 냉각탱크(210)를 설치해야 하고, 에너지 방출을 위해서는 플래시 탱크(243)를 별도로 설치해야 하며, 플래시 탱크(243)의 전단까지 고압으로 설계하여야 한다. 저온 열충격을 완화하기 위해 냉각운전 이전에 예열 및 냉각탱크(210)의 냉각수를 예열하거나 또는 물 공급(급수)의 온도를 조절하는 것도 가능하다.According to the present embodiment, the steam generator 10 and the circulation flow path 120 can be filled with liquid in the initial stage of the cooling operation, and the flow of the circulation flow path 120 during the cooling operation becomes natural due to the density difference. Circulation and the jet flow of the jet pump 336. When flow is formed using only natural circulation, sufficient head (height, density) difference must be ensured to maintain adequate cooling rate. However, when it is difficult to secure a sufficient head (height, density) difference according to the characteristics of the nuclear power plant, it is possible to form an appropriate cooling rate by securing the circulating flow by using the mixed flow of the jet pump 336. However, in order to utilize the natural circulation, the preheating and cooling tank 210 having a long length must be installed, and the flash tank 243 must be installed separately for energy release. And to be designed at a high pressure to the front end of the flash tank (243). It is also possible to preheat the cooling water in the preheating and cooling tank 210 or adjust the temperature of the water supply (water supply) before the cooling operation to mitigate the low temperature thermal shock.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템(400)을 보여주는 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a nuclear reactor preheating and cooling system 400 during normal operation of a nuclear power plant according to a fourth embodiment of the present invention.

본 실시예는 도 1의 실시예와 비교하면 플래시 탱크(442)를 예열 및 냉각탱크(110)의 전단에 설치한다는 점에서 차이가 있다. 이에 의하면, 예열 및 냉각탱크(110)의 소형화가 가능하고, 압력강하설비(440)(오리피스(441) 등 포함)에 의한 고압영역의 구간을 최소화할 수 있으며, 설계, 설치/분리 및 유지 보수 작업이 용이한 장점이 있다. 다만, 냉각운전 시 제1실시예와 같이 승압펌프(130)가 구동되어야 한다. 기타 구성요소에 대한 상세한 설명은 도 1의 실시예에 대한 설명으로 갈음하기로 한다. The present embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that the flash tank 442 is installed at the front end of the preheating and cooling tank 110. This makes it possible to miniaturize the preheating and cooling tank 110 and to minimize the section of the high pressure region by the pressure drop facility 440 (including the orifice 441) There is an advantage that it is easy to work. However, during the cooling operation, the booster pump 130 must be driven as in the first embodiment. The detailed description of the other components will be omitted in the description of the embodiment of FIG.

도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 원전의 정상운전 시 원자로 예열 및 냉각 시스템(500)을 보여주는 개념도로서, 도 5a는 승압펌프(130)의 연결위치가 변경된 일 예이고, 도 5b는 승압펌프(130)의 연결위치가 변경된 다른 일 예이고, 도 5c는 승압펌프(5130)의 연결위치가 변경된 또 다른 일 예이다.5A is a conceptual view showing a reactor preheating and cooling system 500 during normal operation of a nuclear power plant according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 5A is an example in which the connection position of the booster pump 130 is changed, The connection position of the booster pump 130 is changed, and FIG. 5C is another example in which the connection position of the booster pump 5130 is changed.

본 실시예는 도 1의 실시예와 비교하면 승압펌프(130,5130)의 연결위치가 각각 다르다는 점에서 차이가 있다. 이에 의하면, 승압펌프(130) 등의 위치는 다양한 형성될 구성될 수 있다.The present embodiment differs from the embodiment of FIG. 1 in that the connection positions of the booster pumps 130 and 5130 are different from each other. Accordingly, the positions of the booster pump 130 and the like can be variously configured.

특히, 도 5a를 참고하면, 급수 격리밸브(531)의 하류측에 승압펌프(130)가 설치된다. 예를 들면, 승압펌프 연결배관(131)의 일측은 급수 격리밸브(31)의 하류측 급수관(24)과 연결되고, 승압펌프 연결배관(131)의 타측은 제1체크밸브(532)를 우회하여 상기 제1체크밸브(532)의 하류측 급수관(24)과 연결된다. 이에 의하면, 사고시 격리밸브(531)가 닫힘으로 격리밸브(531) 밖으로 사고가 확대되지 않는 장점이 있다. 다만, 이 경우 대부분 급수 격리밸브(531)는 격납부(containment) 경계에 설치되므로 승압펌프(130) 및 관련 밸브들이 격납부 안쪽에 위치시킬 필요가 있어, 원전 정상운전 시에 유지보수가 어려워지는 단점이 있다.5A, a booster pump 130 is installed on the downstream side of the water isolation valve 531. [ One side of the booster pump connection pipe 131 is connected to the water supply pipe 24 on the downstream side of the water supply isolation valve 31 and the other side of the booster pump connection pipe 131 bypasses the first check valve 532 And is connected to the water supply pipe (24) on the downstream side of the first check valve (532). According to this, there is an advantage that the accident is not spread out from the isolation valve 531 due to the closing of the isolation valve 531 in the event of an accident. In this case, since the water supply isolation valve 531 is installed at the boundary of the containment, it is necessary to place the booster pump 130 and the related valves inside the compartment, There are disadvantages.

도 5b를 참고하면, 승압펌프(130)가 급수 격리밸브(531)를 우회하여 설치된다.Referring to FIG. 5B, the booster pump 130 is installed bypassing the water supply isolation valve 531.

예를 들면, 승압펌프 연결배관(131)의 일측은 급수 격리밸브(531) 및 급수유량제어밸브(530)의 상류측 급수관(24)과 연결되고, 승압펌프 연결배관(131)의 타측은 상기 급수 격리밸브(31) 및 급수유량제어밸브(530)를 우회하여 제1체크밸브(532)의 하류측 급수관(24)과 연결된다. 이에 의하면, 대부분 급수 격리밸브(531)는 격납부 경계에 설치되므로 승압펌프(130) 및 관련 밸브들을 격납부 밖 및 경계에 위치시킬 수 있으므로, 유지보수가 용이한 장점이 있다. 그러나 이 경우 관련 배관이 격납부를 관통하므로 격납부 격리요건을 적용하여 설계해야 하는 단점이 있다.For example, one side of the booster pump connection pipe 131 is connected to the water supply isolation pipe 531 and the upstream water supply pipe 24 of the feed water flow control valve 530, and the other side of the booster pump connection pipe 131 Is connected to the water supply pipe (24) on the downstream side of the first check valve (532) by bypassing the water supply isolation valve (31) and the water supply flow control valve (530). According to this, since the water supply isolation valve 531 is installed at the boundary of the storage part, the booster pump 130 and the related valves can be positioned outside and at the boundary of the storage part. However, in this case, since the relevant piping penetrates the storage part, there is a drawback that it is necessary to design the storage part by applying the isolation requirement of the storage part.

도 5c를 참고하면, 승압펌프(130)는 급수 격리밸브(531)의 상류측에 설치된다. Referring to FIG. 5C, the booster pump 130 is installed on the upstream side of the water supply isolation valve 531.

예를 들면, 급수유량제어밸브(530) 및 급수 격리밸브(531)는 유량계(27)의 후단으로부터 급수관(24)을 따라 이격 배치되고, 유량계(27)와 급수유량제어밸브(530) 사이에 격리밸브(533)가 설치되고, 승압펌프 연결배관(5131)의 일측은 유량계(27)의 하류측 급수관(24)과 연결되고, 승압펌프 연결배관(5131)의 타측은 상기 격리밸브(533)를 우회하여 급수유량제어밸브(530)의 상류측 급수관(24)과 연결된다. 이에 의하면, 격리밸브(533)가 추가되고 고압설비 구간이 확장될 수 있다. 다만, 승압펌프(5130) 및 관련 밸브를 격납부 밖 및 경계에 위치시킬 수 있으므로 유지보수가 용이하고 사고 시 급수 격리밸브(531)가 닫힘으로 급수 격리밸브(531) 밖으로 사고가 확대되지 않는 장점이 있다.For example, the water supply flow rate control valve 530 and the water supply isolation valve 531 are disposed apart from the rear end of the flow meter 27 along the water supply pipe 24 and between the flow meter 27 and the water supply flow rate control valve 530 One side of the booster pump connection pipe 5131 is connected to the water supply pipe 24 on the downstream side of the flow meter 27 and the other side of the booster pump connection pipe 5131 is connected to the isolation valve 533, And is connected to the upstream side water supply pipe 24 of the feed water flow control valve 530. [ According to this, the isolation valve 533 is added and the high-pressure equipment section can be expanded. However, since the booster pump 5130 and the related valve can be positioned outside the compartment and at the boundary, the maintenance is easy, and the water supply isolation valve 531 is closed at the time of the accident so that the accident does not spread out from the water isolation valve 531 .

기타 구성요소에 대한 상세한 설명은 도 1의 실시예에 대한 설명으로 갈음하기로 한다. The detailed description of the other components will be omitted in the description of the embodiment of FIG.

이상의 설명은 본원발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본원발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and alterations can be made hereto without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. will be.

또한, 본원발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본원발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본원발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. .

본원발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본원발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10 : 증기발생기 11 : 쉘
11a : 증기헤더 11b : 급수헤더
12 : 튜브 13 : 터빈계통
14 : 주증기관 15 : 주증기관 격리밸브
16 : 터빈 제어밸브 17 : 터빈 우회유로
18 : 우회격리밸브 19 : 복수기
20 : 복수펌프 21 : 복수가열기
22 : 탈기기 23 : 복수기-탈기기 연결배관
24 : 급수관 25 : 급수펌프
26 : 급수가열기 27 : 유량계
28 : 급수우회유로 29 : 우회유량제어밸브
30,530 : 급수유량 제어밸브 31,531 : 급수 격리밸브
32,532 : 제1체크밸브 533 : 격리밸브
100 : 예열 및 냉각 시스템 110,210 : 예열 및 냉각탱크
111 : 가열부 120,220 : 순환유로
121,221 : 상부배관 2211 : 격리밸브
121a : 예열배관 1211 : 격리밸브
121b : 냉각배관 1212 : 격리밸브
122 : 하부배관 123,223 : 유량제어밸브
224 : 우회유로 225 : 우회유량제어밸브
130,230 : 승압펌프 131,231 : 승압펌프 연결배관
132,232 : 유량제어밸브 133,233 : 제2체크밸브
234 : 우회유로 235 : 우회유량밸브
331 : 승압펌프 연결배관 332 : 유량제어밸브
336 : 제트펌프 337 : 분사유체수용부
338 : 분사유체 연결배관 339 : 노즐
140,240,440 : 압력강하설비 141,441 : 오리피스
142 : 기수분리기 243,442 : 플래시 탱크
2431 : 유로저항부 2432 : 플래시 탱크 연결배관
2433 : 방출유량제어밸브 144,244 : 증기방출배관
145 : 격리밸브 245 : 증기 방출제어밸브
146,246 : 물 방출배관 147 : 격리밸브
247 : 물 방출제어밸브
10: steam generator 11: shell
11a: steam header 11b: water header
12: Tube 13: Turbine system
14: collapsible body 15: collapsible body isolation valve
16: turbine control valve 17: turbine bypass flow path
18: Bypass isolation valve 19:
20: multiple pump 21: plural heat
22: deaerator 23: condenser-deaerator connection pipe
24: water pipe 25: water pump
26: water heater 27: flow meter
28: water bypass passage 29: bypass flow control valve
30,530: Feed flow control valve 31,531: Feed water isolation valve
32,532: First check valve 533: Isolation valve
100: preheating and cooling system 110, 210: preheating and cooling tank
111: heating section 120, 220:
121, 221: upper piping 2211: isolation valve
121a: Preheating piping 1211: Isolation valve
121b: cooling piping 1212: isolation valve
122: Lower piping 123, 223: Flow control valve
224: Bypass flow channel 225: Bypass flow control valve
130,230 booster pump 131,231 booster pump connection pipe
132,232: Flow control valve 133, 233: Second check valve
234: Bypass flow path 235: Bypass flow valve
331: Booster pump connection piping 332: Flow control valve
336: Jet pump 337: Injection fluid receiving portion
338: injection fluid connection piping 339: nozzle
140,240,440: Pressure drop facility 141,441: Orifice
142: water separator 243, 442: flash tank
2431: flow path resistance portion 2432: flash tank connection pipe
2433: discharge flow control valve 144, 244: steam discharge pipe
145: Isolation valve 245: Steam release control valve
146,246: Water discharge piping 147: Isolation valve
247: Water discharge control valve

Claims (24)

온도가 서로 다른 유체의 열교환을 위한 복수의 유로를 구비하여 원자로냉각재계통으로 열을 전달하거나 상기 원자로냉각재계통으로부터 열을 전달받는 증기발생기;
상기 증기발생기보다 낮은 위치에 배치되는 예열 및 냉각탱크;
상기 예열 및 냉각탱크의 내부에 구비되고, 원자로의 출력운전 개시 전 상기 원자로냉각재계통을 예열운전 시 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수를 가열하여 증기를 생성하는 가열부;
상기 증기발생기와 상기 예열 및 냉각탱크를 연결하여 상기 예열운전 시 상기 증기발생기로 공급될 증기 또는 상기 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 상기 증기발생기로 공급될 냉각수를 순환시키는 순환유로; 및
상기 냉각운전 시 급수계통으로부터 상기 증기발생기의 하단 입구로 공급된 냉각수가 상기 증기발생기의 상단 출구까지 단상으로 유동하며 열전달하도록, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 배출되는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유도하는 압력강하설비;
를 포함하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
A steam generator having a plurality of flow paths for heat exchange of fluids of different temperatures to transfer heat to or from the reactor coolant system;
A preheating and cooling tank disposed at a lower position than the steam generator;
A heating unit provided in the preheating and cooling tank and generating steam by heating the cooling water stored in the preheating and cooling tanks during the preheating operation of the reactor coolant system before start of output operation of the reactor;
A circulation flow path connecting the steam generator and the preheating and cooling tank to circulate the steam to be supplied to the steam generator during the preheating operation or the cooling water to be supplied to the steam generator during the cooling operation of the reactor coolant system; And
The cooling water supplied from the water supply system to the lower end inlet of the steam generator flows in a single phase from the water supply system to the upper end outlet of the steam generator during the cooling operation so that the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator reaches the predetermined pressure Inducing pressure drop equipment;
The reactor preheat and cooling system.
제1항에 있어서,
상기 가열부는 전기를 이용하는 히터이거나 연료를 연소시켜 열원을 제공하는 보일러인 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the heating unit is a heater using electricity or a boiler that burns fuel to provide a heat source.
제2항에 있어서,
상기 가열부는 상기 증기발생기보다 낮게 설치되고, 상기 예열 및 냉각탱크 내의 하단부에 침수되게 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the heating unit is disposed lower than the steam generator and is disposed to be submerged in a lower end portion of the preheating and cooling tank.
제1항에 있어서,
상기 예열운전 시 상기 증기는 상기 증기발생기로 전달되고, 상기 증기가 상기 증기발생기에서 열전달을 통해 응축된 후 형성된 응축수는 자연순환에 의해 상기 예열 및 냉각탱크로 회수되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the steam is delivered to the steam generator during the preheating operation and the condensed water formed after the steam is condensed through heat transfer in the steam generator is recovered to the preheating and cooling tank by natural circulation. system.
제1항에 있어서,
상기 냉각수의 압력을 포화압력 이상으로 승압하는 승압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a booster pump for boosting the pressure of the cooling water to a saturated pressure or higher.
제5항에 있어서,
상기 승압펌프는 상기 냉각운전 시 급수펌프로부터 공급되는 급수를 더 승압하여 상기 증기발생기로 직접 공급하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the booster pump further boosts the water supplied from the water pump during the cooling operation and directly supplies the water to the steam generator.
제6항에 있어서,
상기 증기발생기에서 배출된 냉각수는 상기 예열 및 냉각탱크로 회수되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 6,
And the cooling water discharged from the steam generator is recovered to the preheating and cooling tank.
제1항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 증기발생기의 상단 출구에서 터빈계통을 향해 연장되는 주증기관;
상기 주증기관에서 분기되어 상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 연장되는 상부배관;
상기 급수계통에서 상기 증기발생기의 하단 입구로 연장되는 급수관;
상기 급수관에서 분기되어 상기 예열 및 냉각탱크의 하부로 연장되는 하부배관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
The circulation flow path,
A main steam pipe extending from the upper outlet of the steam generator toward the turbine system;
An upper pipe branched from the main combustion chamber and extending to an upper portion of the preheating and cooling tank;
A water supply pipe extending from the water supply system to a lower end inlet of the steam generator;
A lower pipe branched from the water supply pipe and extending to a lower portion of the preheating and cooling tank;
Wherein the reactor preheat and cooling system comprises:
제8항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 상부배관과 상기 예열 및 냉각탱크의 상단부를 연결하여, 상기 예열운전 시 상기 증기를 상기 증기발생기로 공급하는 예열배관; 및
상기 상부배관과 상기 예열 및 냉각탱크의 상단부의 다른 일부를 연결하여, 상기 냉각운전 시 상기 증기발생기에서 배출된 냉각수를 상기 예열 및 냉각탱크로 전달하는 냉각배관;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
9. The method of claim 8,
The circulation flow path,
A preheating pipe connecting the upper pipe and an upper end of the preheating and cooling tank to supply the steam to the steam generator during the preheating operation; And
A cooling pipe connecting the upper pipe and another part of an upper end of the preheating and cooling tank to transfer the cooling water discharged from the steam generator to the preheating and cooling tank during the cooling operation;
Further comprising: a reactor preheating and cooling system.
제9항에 있어서,
상기 예열 및 냉각탱크는 플래시 탱크 통합형 탱크이고,
상기 압력강하설비는,
상기 냉각배관과 연결되고, 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 상류에 설치되어, 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 전단까지 상기 냉각배관을 따라 흐르는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유지하는 오리피스; 및
상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 내부에 구비되고, 상기 오리피스에서 상기 플래시 탱크 통합형 탱크의 내부로 유입된 냉각수 중 일부를 팽창압력에 의해 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기로부터 냉각수를 분리하는 기수분리기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the preheating and cooling tank is a flash tank integrated tank,
The pressure drop facility may include:
An orifice connected to the cooling pipe and upstream of the flash tank integrated tank to maintain the pressure of the cooling water flowing along the cooling pipe to the front end of the flash tank integrated tank at a predetermined pressure or higher; And
Wherein a part of the cooling water introduced into the flash tank integrated tank from the orifice is vaporized by the expansion pressure and the remaining cooling water is cooled by the vaporizing heat to cool the cooling water from the steam, A separator to separate;
Wherein the reactor preheat and cooling system comprises:
제9항에 있어서,
상기 압력강하설비는,
상기 냉각배관을 따라 상기 예열 및 냉각탱크의 상류측으로 이격 배치되어, 상기 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유지하는 오리피스; 및
상기 오리피스와 상기 예열 및 냉각탱크 사이에 배치되고, 상기 오리피스에서 내부로 유입된 냉각수 중 일부를 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기로부터 냉각수를 분리하는 플래시 탱크;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
10. The method of claim 9,
The pressure drop facility may include:
An orifice disposed upstream of the preheating and cooling tank along the cooling line to maintain the pressure of the cooling water at a predetermined pressure or higher; And
A flash tank disposed between the orifice and the preheating and cooling tank for vaporizing a part of the cooling water introduced into the orifice and cooling the remaining cooling water by the heat of vaporization to separate the cooling water from the steam;
Wherein the reactor preheat and cooling system comprises:
제5항에 있어서,
상기 예열 및 냉각탱크는,
하단이 상기 증기발생기보다 낮게 배치되고, 상기 하단으로부터 상방향으로 연장되는 상단이 상기 증기발생기보다 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
6. The method of claim 5,
The preheating and cooling tanks may comprise:
Wherein a lower end of the steam generator is disposed lower than the steam generator and an upper end extending upward from the lower end of the steam generator is disposed higher than the steam generator.
제12항에 있어서,
상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수는,
상기 예열운전 시 수위가 상기 증기발생기에 형성된 응축수의 수위보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
13. The method of claim 12,
The cooling water stored in the preheating and cooling tank,
Wherein the water level during the preheating operation is lower than the water level of the condensed water formed in the steam generator.
제12항에 있어서,
상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수는,
상기 냉각운전 시 수위가 상기 증기발생기의 상단보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
13. The method of claim 12,
The cooling water stored in the preheating and cooling tank,
Wherein the water level in the cooling operation is higher than the upper end of the steam generator.
제14항에 있어서,
상기 냉각수는,
상기 냉각운전의 초반에는 상기 예열 및 냉각탱크과 증기발생기 사이에서 단상으로 자연 순환되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
15. The method of claim 14,
The cooling water,
Wherein the preheating and cooling tank and the steam generator are spontaneously circulated in a single phase in the early stage of the cooling operation.
제14항에 있어서,
상기 승압펌프는 상기 냉각운전의 후반에 급수펌프로부터 공급되는 급수를 더 승압하여 상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 강제로 공급하고,
상기 예열 및 냉각탱크의 상부로 강제 공급되는 냉각수는, 단상으로 자연순환에 의해 상기 예열 및 냉각탱크의 하단부로부터 상기 증기발생기를 경유하여 상기 예열 및 냉각탱크의 상부 일측으로 다시 공급된 후 상기 예열 및 냉각탱크의 상부 타측에서 배출되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
15. The method of claim 14,
Wherein the booster pump further boosts the water supplied from the water pump at the second half of the cooling operation and forcibly supplies the water to the upper portion of the preheating and cooling tank,
The cooling water forcibly supplied to the upper portion of the preheating and cooling tank is fed back from the lower end of the preheating and cooling tank to the upper portion of the preheating and cooling tank via the steam generator by natural circulation in a single phase, And the cooling water is discharged from the other side of the upper portion of the cooling tank.
제16항에 있어서,
상기 냉각수가 강제 공급되는 상기 예열 및 냉각탱크의 냉각수 주입부는,상기 증기발생기의 상단보다 높고, 상기 증기발생기로부터 가열된 냉각수가 유입되는 상기 예열 및 냉각탱크의 유입부보다 낮게 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
17. The method of claim 16,
Wherein the cooling water injection unit of the preheating and cooling tank forcibly supplied with the cooling water is disposed lower than an upper end of the steam generator and lower than an inlet of the preheating and cooling tank into which the cooling water heated from the steam generator flows, Reactor preheating and cooling system.
제16항에 있어서,
상기 강제 공급되는 냉각수는 기설정 온도보다 낮은 저온수인 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
17. The method of claim 16,
Wherein the forcibly supplied cooling water is low temperature water lower than a preset temperature.
제12항에 있어서,
상기 압력강하설비는,
상기 예열 및 냉각탱크의 하류측에 배치되고, 상기 예열 및 냉각탱크에서 배출된 냉각수의 일부를 팽창압력에 의해 증기로 기화시키고, 나머지 냉각수를 기화열에 의해 냉각하여 상기 증기와 냉각수를 분리하는 플래시 탱크;
상기 예열 및 냉각탱크와 상기 플래시 탱크를 연결하는 연결배관;
상기 연결배관에 설치되는 방출유량제어밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
13. The method of claim 12,
The pressure drop facility may include:
A flash tank disposed downstream of the preheating and cooling tank for vaporizing a part of the cooling water discharged from the preheating and cooling tank by the expansion pressure and cooling the remaining cooling water by the vaporizing heat to separate the steam and the cooling water; ;
A connection pipe connecting the preheating and cooling tank and the flash tank;
A discharge flow rate control valve installed in the connection pipe;
Wherein the reactor preheat and cooling system comprises:
제19항에 있어서,
상기 순환유로 및 연결배관을 따라 흐르는 냉각수의 압력은,
상기 방출유량제어밸브 또는 상기 플래시 탱크의 입구에 형성되는 유로저항부에 의해 기설정 압력 이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
20. The method of claim 19,
The pressure of the cooling water flowing along the circulation flow path and the connection pipe,
Is maintained at a predetermined pressure or more by the discharge flow rate control valve or the flow path resistance portion formed at the inlet of the flash tank.
제14항에 있어서,
상기 예열 및 냉각탱크 내의 하부에 배치되는 제트펌프를 더 포함하고,
상기 제트펌프는,
상기 예열 및 냉각탱크 내의 하부에 구비되고, 상기 냉각운전의 후반에 상기 승압펌프로부터 강제로 공급되는 냉각수를 분사하는 노즐; 및
일측이 상기 노즐을 향해 개방되고, 타측에 목부를 구비하여 상기 노즐로부터 분사되는 냉각수의 분사압력에 의해 상기 노즐 주변의 냉각수를 흡입하는 유체흡입부를 포함하고, 상기 유체흡입부를 통해 흡입된 냉각수를 상기 증기발생기의 하단부로 주입하는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
15. The method of claim 14,
Further comprising a jet pump disposed in a lower portion of the preheating and cooling tank,
The jet pump includes:
A nozzle provided at a lower portion of the preheating and cooling tank and injecting cooling water forcedly supplied from the booster pump in the latter half of the cooling operation; And
And a fluid suction part for sucking cooling water around the nozzle by a jetting pressure of cooling water injected from the nozzle, the fluid suction part having one side opened toward the nozzle and a neck part on the other side, Wherein the steam is injected into the lower portion of the steam generator.
제1항에 있어서,
상기 냉각운전 시 상기 냉각수는 급수펌프에 의해 승압되어 상기 증기발생기로 공급되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the cooling water is boosted by a water feed pump and supplied to the steam generator during the cooling operation.
제1항에 있어서,
상기 냉각수의 단상 열전달은 노심의 기동 초기의 정상 운전 중에도 이용되는 것을 특징으로 하는 원자로 예열 및 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the single-phase heat transfer of the cooling water is used during normal operation at the initial stage of the reactor core start-up and cooling system.
원자로용기;
상기 원자로용기의 내부에 복수개로 설치되고, 복수의 유로를 구비하여 원자로냉각재계통으로 열을 전달하거나 상기 원자로냉각재계통으로부터 열을 전달받는 증기발생기;
상기 증기발생기에서 발생된 증기를 이용하여 에너지를 생성하는 터빈계통;
상기 터빈계통의 후단에 구비되어, 증기를 응축시키는 복수기;
상기 원자로냉각재계통을 예열 및 냉각하는 원자로 예열 및 냉각 시스템;
을 포함하고,
상기 원자로 예열 및 냉각 시스템은,
상기 증기발생기보다 낮은 위치에 배치되는 예열 및 냉각탱크;
상기 예열 및 냉각탱크의 내부에 구비되고, 노심의 기동 개시 전 상기 원자로냉각재계통을 예열운전 시 상기 예열 및 냉각탱크에 저장된 냉각수를 가열하여 증기를 생성하는 가열부;
상기 증기발생기와 상기 예열 및 냉각탱크를 연결하여 상기 예열운전 시 상기 증기발생기로 공급될 증기 또는 상기 원자로냉각재계통을 냉각운전 시 상기 증기발생기로 공급될 냉각수를 순환시키는 순환유로; 및
상기 냉각운전 시 급수계통으로부터 상기 증기발생기의 하단 입구로 공급된 냉각수가 상기 증기발생기의 상단 출구까지 단상으로 유동하며 열전달하도록, 상기 증기발생기의 상단 출구에서 배출되는 냉각수의 압력을 기설정 압력 이상으로 유도하는 압력강하설비;
를 포함하는 원전.
Reactor vessel;
A plurality of steam generators provided inside the reactor vessel and having a plurality of flow paths to transfer heat to the reactor coolant system or heat from the reactor coolant system;
A turbine system for generating energy using steam generated in the steam generator;
A condenser provided at a rear end of the turbine system for condensing the steam;
A reactor preheat and cooling system for preheating and cooling the reactor coolant system;
/ RTI >
The reactor preheat and cooling system comprises:
A preheating and cooling tank disposed at a lower position than the steam generator;
A heating unit provided in the preheating and cooling tank and generating steam by heating the cooling water stored in the preheating and cooling tank in the preheating operation of the reactor coolant system before starting the reactor core;
A circulation flow path connecting the steam generator and the preheating and cooling tank to circulate the steam to be supplied to the steam generator during the preheating operation or the cooling water to be supplied to the steam generator during the cooling operation of the reactor coolant system; And
The cooling water supplied from the water supply system to the lower end inlet of the steam generator flows in a single phase from the water supply system to the upper end outlet of the steam generator during the cooling operation so that the cooling water discharged from the upper outlet of the steam generator reaches the predetermined pressure Inducing pressure drop equipment;
.
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