KR102051573B1 - 통합 기기냉각 계통 및 통합 기기냉각 계통의 냉각 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통합 기기냉각 계통 및 통합 기기냉각 계통의 냉각 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원전의 격납건물 내부에 배치되는 복수의 냉각필요기기 및 격납건물 내부에 배치되고, 복수의 냉각필요기기와 폐순환루프를 형성하며, 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수와 열교환하는 중간 열교환기를 포함하되, 폐순환루프에는 복수의 냉각필요기기를 냉각하기 위한 순환수가 흐르는, 통합 기기냉각 계통이 제공될 수 있다.

Description

통합 기기냉각 계통 및 통합 기기냉각 계통의 냉각 방법{INTEGRATED COMPONENT COOLING SYSTEM AND METHOD FOR COOLING THEREOF}

본 발명은 통합 기기냉각 계통 및 통합 기기냉각 계통의 냉각 방법에 대한 발명이다.

상용원자로 경우, 냉각필요기기는 많지 않으며(예컨대, 정지냉각열교환기, 유출열교환기 등) 통상 격납건물 외부에 위치한다. 그러나 현재 각국에서 개발 중인 신형원자로의 경우, 냉각필요기기가 격납건물 내부에 다수 위치할 수 있다(예컨대, 캔드모터 펌프, 잔열 또는 정화열교환기 등). 격납건물 내부에 예컨대, 캔드모터 펌프, 잔열열교환기, 정화열교환기 등과 같은 냉각필요기기가 배치되는 경우, 이차냉각수가 격납건물 외부로부터 격납건물 내부의 냉각필요기기로 공급됨으로써, 격납건물 내부에 위치한 냉각필요기기를 냉각할 수 있다.

이차냉각수 계통은 격납건물 외부에 위치하므로, 이차냉각수를 격납건물 내부의 냉각필요기기로 공급하고 회수하기 위해서는, 이차냉각수를 냉각필요기기로 공급하고 회수하기 위한 배관(이하, '이차냉각수 배관’이라 함)이 격납건물의 벽에 관통 설치되어야 한다. 이때, 이차냉각수 배관에는 이차냉각수가 냉각필요기기로 공급되는 방향 및 이차냉각수가 냉각필요기기로부터 회수되는 방향으로 각각 격리밸브가 복수 개 설치되어야 한다. 또한, 이차냉각수 배관으로부터 이차냉각수가 누설되는 것을 대비하기 위해 각각 복수 개의 계측기가 이차냉각수 배관에 설치되어야 한다. 아울러, 이차냉각수 배관이 관통되어 격납건물 벽에 형성되는 관통홀은 방사선 누출에 대비하여 치밀하게 설계된 다음 설치되어야 한다.

따라서, 격납건물 내부에 냉각필요기기가 복수 개 배치되는 경우, 이차냉각수 배관의 개수 및 격납건물 벽에 형성되는 관통홀의 개수는 냉각필요기기의 개수에 상응하여 증가되고, 격리밸브, 계측기 등과 같은 관련 설비들의 개수 또한 냉각필요기기의 개수에 상응하여 증가되는 문제가 있다.

이차냉각수 배관의 개수 및 격납건물의 관통홀의 개수가 증가됨에 따라, 이차냉각수 배관의 파단 사고 확률이 높아질 수 있으며, 격납건물 내, 외부의 여타 사고시 격납건물의 관통홀을 통해 방사선이 누출될 가능성이 높아지는 문제가 있다.

한편, 이차냉각수 배관을 따라 흐르는 이차냉각수는 열교환기 튜브 형태를 갖는 냉각필요기기에서는 튜브 외측에 제공될 수 있으며, 냉각기 튜브 형태를 갖는 냉각필요기기에서는 튜브 내측에 제공될 수 있다. 그런데, 열교환기 튜브 형태를 갖는 냉각필요기기의 튜브 내측에는 원자로냉각재가 흐르고, 냉각기 튜브 형태를 갖는 냉각필요기기의 튜브 외측에는 이차냉각수가 흐르므로, 튜브의 파손이 발생하는 경우, 원자로냉각재가 이차냉각수와 혼합되어 외부에 위치하고 있는 이차냉각수 계통으로 누출되는 연계계통간 냉각재상실사고가 발생하는 문제가 있다.

일본 특개소61-171809(1986.08.02)

본 발명의 실시예들은 격납건물 벽을 관통하는 관통홀의 개수가 감소될 수 있는 통합 기기냉각 계통을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 연계계통간 냉각재상실사고의 위험이 감소될 수 있는 통합 기기냉각 계통을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 냉각필요기기별 운전조건에 따라 복수의 냉각필요기기 중 냉각이 필요한 냉각필요기기만이 냉각될 수 있는 통합 기기냉각 계통 및 그 냉각 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 원전의 격납건물 내부에 배치되는 복수의 냉각필요기기; 및 상기 격납건물 내부에 배치되고, 상기 복수의 냉각필요기기와 폐순환루프를 형성하며, 상기 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수와 열교환하는 중간 열교환기를 포함하되, 상기 폐순환루프에는 상기 복수의 냉각필요기기 중 적어도 하나를 냉각하기 위한 순환수가 흐르는, 통합 기기냉각 계통이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 격납건물 벽을 관통하는 관통홀의 개수가 감소되어 격납건물 내, 외부에서 사고가 발생하더라도 격납건물의 관통홀을 통해 방사선이 누출될 가능성을 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 냉각필요기기를 냉각시키기 위한 순환수가 순환되는 폐순환루프가 격납건물 내부에 형성되어 원자로냉각재가 격납건물 외부에 위치하는 이차냉각수 계통이나 해수 계통으로 누출되는 연계계통간 냉각재상실사고가 방지될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 기기냉각 계통을 구비하는 원전을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 통합 기기냉각 계통을 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 통합 기기냉각 계통에서 순환수가 순환되는 폐순환루프를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1의 통합 기기냉각 계통의 제어 블록도이다.
도 5는 도 1의 통합 기기냉각 계통의 열혼합 탱크를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.
도 7은 도 1의 통합 기기냉각 계통의 냉각 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 1의 통합 기기냉각 계통의 폐순환루프를 따라 순환수가 순환되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 통합 기기냉각 계통의 폐순환루프를 따라 순환수가 순환되는 변형예를 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '설치'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 설치될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 기기냉각 계통(100)에 대하여 설명하겠다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 기기냉각 계통(100)은, 격납건물(200) 내부의 원자로(300)에서 핵연료가 핵분열함에 의해 발생하는 열에너지가 증기발생기(400) 내의 물을 고온고압의 증기로 상변화시키며, 고온고압의 증기가 터빈(500)으로 공급되어 터빈(500)을 회전시키고, 터빈(500)과 연결된 발전기(600)에서 터빈(500)의 회전에 의해 발전이 이루어지는 원전에 적용될 수 있으며, 복수의 냉각필요기기(1), 중간 열교환기(2), 제1 유로(3), 제2 유로(4), 제어부(5), 열혼합 탱크(6), 순환수펌프(7), 가압기(8), 제1 관통유로(9) 및 제2 관통유로(10)를 포함할 수 있다.

복수의 냉각필요기기(1)는 격납건물(200) 내부에 배치된 원자로(300)와 연결되어 폐순환루프를 형성하며, 냉각을 필요로 하는 기기일 수 있다. 복수의 냉각필요기기(1)는 격납건물(200) 내부에 배치될 수 있으며, 일 예로, 캔드모터 펌프(1a), 잔열열교환기(1b), 정화열교환기(1c) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 캔드모터 펌프(1a)는 격납건물(200) 내부에 배치된 원자로(300)와 폐순환루프를 형성하도록 연결될 수 있으며, 원자로(300)를 냉각시키기 위한 원자로냉각재가 폐순환루프를 따라 순환되도록 원자로냉각재를 펌핑하는 펌프일 수 있다. 잔열열교환기(1b)는 원자로(300)와 폐순환루프를 형성하도록 연결될 수 있으며, 원전의 정상정지나 사고발생시 원자로냉각재를 냉각시키는 열교환기일 수 있다. 정화열교환기(1c)는 원자로(300)와 폐순환루프를 형성하도록 연결될 수 있으며, 폐순환루프를 따라 순환되는 원자로냉각재를 정화시키기 위한 정화용 기기, 예컨대 필터 등을 냉각시키기 위한 열교환기일 수 있다. 본 실시예에서는 격납건물(200) 내부에 냉각필요기기(1)가 캔드모터 펌프(1a), 잔열열교환기(1b) 및 정화열교환기(1c)로 구성되는 경우를 일 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 격납건물(200) 내부에 배치되는 냉각필요기기(1)의 종류나 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

중간 열교환기(2)는 복수의 냉각필요기기(1)와 폐순환루프를 형성할 수 있으며, 폐순환루프에는 복수의 냉각필요기기(1)를 냉각하기 위한 순환수가 순환될 수 있다. 여기서, 순환수는 비방사성을 띄는 순환수일 수 있다.

중간 열교환기(2)의 전단에는 순환수가 유입될 수 있으며, 중간 열교환기(2)로 유입된 순환수는 격납건물(200) 외부로부터 공급되는 이차냉각수와 열교환되어 냉각된 다음, 복수의 냉각필요기기(1)의 전단으로 유입되어 복수의 냉각필요기기(1)를 냉각시킬 수 있다.

중간 열교환기(2)의 후단 부근에 위치하는 제2 유로(4)상에는 중간 열교환기(2)의 후단으로부터 배출되는 순환수의 온도를 측정하기 위한 중간 열교환기 후단측 온도계(4a) 및 중간 열교환기(2)의 후단으로부터 배출되는 순환수의 유량을 측정하기 위한 중간 열교환기 후단측 유량계(4b)가 설치될 수 있다. 중간 열교환기 후단측 온도계(4a)에서 측정된 순환수의 온도 값과 중간 열교환기 후단측 유량계(4b)에서 측정된 순환수의 유량 값은 제어부(5)로 전달될 수 있다.

여기서, '냉각필요기기(1)의 전단'은 순환수가 유입되는 단부를 의미하고, '냉각필요기기(1)의 후단'은 냉각필요기기(1)의 전단으로 유입되어 냉각필요기기(1)를 냉각시킨 순환수가 배출되는 단부를 의미한다. '중간 열교환기(2)의 전단'은 냉각필요기기(1)의 후단으로부터 배출된 순환수가 유입되는 단부를 의미하고, '중간 열교환기(2)의 후단'은 중간 열교환기(2)의 전단으로 유입되어 외부의 이차냉각수와 열교환된 순환수가 배출되는 단부를 의미한다.

폐순환루프는 복수의 냉각필요기기(1)의 후단으로부터 배출된 순환수가 중간 열교환기(2)의 전단으로 유입되기 위한 유로를 제공하는 제1 유로(3) 및 중간 열교환기(2)의 후단으로부터 배출된 순환수가 복수의 냉각필요기기(1)의 전단으로 유입되기 위한 유로를 제공하는 제2 유로(4)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 복수의 냉각필요기기(1)를 냉각시키기 위한 순환수가 순환되는 폐순환루프가 격납건물(200) 내부에 형성되므로, 복수의 냉각필요기기(1) 중 어느 하나의 기기 내 튜브가 손상되어 원자로냉각재와 순환수가 혼합된다 할지라도 원자로냉각재와 혼합된 순환수가 폐순환루프를 따라 격납건물(200) 내부에서만 순환되므로, 격납건물(200) 외부로 누출될 염려가 없다.

제1 유로(3) 및 제2 유로(4)는 복수의 냉각필요기기(1)와 연결되는 지점에 복수의 냉각필요기기(1) 각각에 대응하여 분기된 개별유로(31, 41)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 유로(3)의 개별유로(31) 및 제2 유로(4)의 개별유로(41)를 연결하여 순환수를 우회시킬 수 있는 우회라인(42)이 설치될 수 있다.

제2 유로(4)의 개별유로(41)상의 냉각필요기기(1)의 전단 부근에는 순환수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(41a)가 설치될 수 있다.

유량조절밸브(41a)가 제어부(5)에 의해 제어됨에 따라, 개별유로(41)를 통해 복수의 냉각필요기기(1)마다 유입되는 순환수의 유량이 달라질 수 있다. 다시 말해, 제어부(5)는 복수의 냉각필요기기(1)별 운전조건에 따라 냉각필요기기(1)가 요구하는 냉각 정도를 만족시킬 수 있는 순환수의 유량을 고려하여 유량조절밸브(41a)를 조절할 수 있다. 따라서, 냉각필요기기(1)별로 냉각 정도를 조정할 수 있다.

또한, 유량조절밸브(41a)가 제어부(5)에 의해 제어됨에 따라, 복수의 냉각필요기기(1)별 운전조건에 따라 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요하지 않은 냉각필요기기(1)에는 순환수가 유입되지 않도록 할 수 있다.

냉각필요기기(1)와 유량조절밸브(41a) 사이의 개별유로(41)상에는 냉각필요기기 전단측 유량계(41b)가 설치될 수 있으며, 냉각필요기기(1)의 후단 부근에도 냉각필요기기 후단측 유량계(31a)가 추가적으로 설치될 수 있다. 아울러, 냉각필요기기(1)의 후단에 설치된 냉각필요기기 후단측 유량계(31a)와 냉각필요기기(1) 사이의 개별유로(31)상에는 냉각필요기기 후단측 온도계(31b)가 설치될 수 있다. 냉각필요기기 전단측 유량계(41b) 및 냉각필요기기 후단측 유량계(31a)에서 측정된 순환수의 유량 값과 냉각필요기기 후단측 온도계(31b)에서 측정된 순환수의 온도 값은 제어부(5)로 전달될 수 있다.

제1 유로(3)의 개별유로(31) 및 제2 유로(4)의 개별유로(41)에는 순환수를 우회시킬 수 있는 우회라인(42)이 연결될 수 있다. 우회라인(42)은 냉각필요기기(1)의 전단에 위치하는 제2 유로(4)의 개별유로(41)와 냉각필요기기(1)의 후단에 위치하는 제1 유로(3)의 개별유로(31) 사이에 연결되어 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요하지 않은 냉각필요기기(1)에 순환수가 유입되지 않도록 순환수를 우회시킬 수 있다.

우회라인(42) 각각에는 순환수를 차단할 수 있는 우회라인 격리밸브(42a)가 설치될 수 있다. 우회라인 격리밸브(42a)는 제어부(5)에 의해 제어되어 우회라인(42)을 통과하는 순환수의 유량을 달라지게 할 수 있다.

열혼합 탱크(6)는 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각을 필요로 하는 적어도 하나의 냉각필요기기(1)를 냉각시킨 후 냉각된 냉각필요기기(1)에 대응하는 개별유로(31)를 통해 배출되는 순환수 및 냉각을 필요로 하지 않아 우회라인(42)을 거친 후 냉각을 필요로 하지 않는 냉각필요기기(1)에 대응하는 개별유로(31)를 통해 배출되는 순환수를 열혼합시킬 수 있다.

개별유로(31) 및/또는 우회라인(42)을 통해 열혼합 탱크(6)의 전단으로 공급되는 순환수의 온도는 서로 상이할 수 있으며, 열혼합 탱크(6)는 서로 상이한 온도를 갖는 순환수를 열혼합시킴에 따라, 열혼합 탱크(6)의 후단으로부터 배출되는 순환수는 모두 동일한 온도를 가질 수 있다. 여기서, '열혼합 탱크(6)의 전단'은 개별유로(31) 및/또는 우회라인(42)을 통해 순환수가 유입되는 단부를 의미하고, '열혼합 탱크(6)의 후단'은 열혼합 탱크(6)에서 열혼합된 순환수가 배출되는 단부를 의미한다.

열혼합 탱크(6)는 서로 상이한 온도를 갖는 순환수를 공급받아 열혼합시키는 탱크본체(61) 및 탱크본체(61) 내부에 구비되는 제1 배플(62)과 제2 배플(63)을 포함할 수 있다.

제1 배플(62) 및 제2 배플(63)은 탱크본체(61)의 유입부(61a)로 공급되는 서로 상이한 온도를 갖는 순환수를 열혼합시키기 위한 것으로서, 제1 배플(62) 및 제2 배플(63)은 각각 적어도 세 개로 구비될 수 있으며, 탱크본체(61)의 내벽에 열혼합 탱크(6)의 길이방향(도 6의 y축 방향)을 따라 교번하여 설치될 수 있다.

제1 배플(62)은 일 예로 탱크본체(61)의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는 원형 형상을 갖는 플레이트로 구비될 수 있으며, 제1 배플(62)의 중심부에는 제1 개구부(62a)가 구비될 수 있다. 이에, 탱크본체(61)의 상부 영역에 유입되는 순환수가 제1 개구부(62a)를 통해 하측으로 이동되어 제1 배플(62)의 하측에 배치된 제2 배플(63)로 공급될 수 있다.

제2 배플(63)에는 그 둘레면을 따라 절개된 제2 개구부(63a)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 배플(62)의 제1 개구부(62a)를 통해 이동된 순환수가 제2 배플(63)의 제2 개구부(63a)를 통해 제2 배플(63)의 하측에 배치된 제1 배플(62)로 이동될 수 있다.

서로 상이한 온도를 갖는 순환수는 탱크본체(61)의 상부 영역에서 모아진 후 제1 배플(62)에 구비되는 제1 개구부(62a)를 거쳐 제2 배플(63)의 제2 개구부(63a)를 통해 탱크본체(61)의 반경방향 외측 영역으로 흘러 내려간 다음, 제2 배플(63)의 하측에 배치된 제1 배플(62)로 다시 낙하되어 제1 개구부(62a)를 통과할 수 있다. 이러한 과정이 적어도 3회 이상 반복됨으로써, 열혼합 탱크(6) 내에서 순환수는 동일 온도를 가질 수 있다. 동일 온도를 갖는 순환수는 열혼합 탱크(6)의 하부 영역에서 모아진 후, 열혼합 탱크(6)의 후단으로부터 배출될 수 있다.

열혼합 탱크(6)의 후단 부근에 위치하는 제1 유로(3) 상에는 열혼합 탱크(6)의 후단으로부터 배출되는 순환수의 온도를 측정하기 위한 열혼합 탱크 후단측 온도계(3b)가 설치될 수 있다. 열혼합 탱크 후단측 온도계(3b)에서 측정된 순환수의 온도 값은 제어부(5)로 전달될 수 있다.

냉각필요기기(1)와 열혼합 탱크(6) 사이에 위치하는 개별유로(31)상에는 순환수 역류방지밸브(31c)가 설치될 수 있다.

순환수펌프(7)는 열혼합 탱크(6)로부터 배출되는 순환수를 중간 열교환기(2)로 공급할 수 있다. 순환수펌프(7)는 열혼합 탱크(6)와 중간 열교환기(2) 사이의 제1 유로(3)상에 설치될 수 있다.

순환수펌프(7)의 전단 및 후단에는 순환수 회수라인(32)이 연결될 수 있다. 여기서, '순환수펌프(7)의 전단'은 열혼합 탱크(6)에서 열혼합되어 배출된 순환수가 유입되는 단부를 의미하고, '순환수펌프(7)의 후단'은 순환수펌프(7)의 전단으로 유입된 순환수가 배출되는 단부를 의미한다.

순환수 회수라인(32)상에는 회수유량 격리밸브(32a)가 설치될 수 있으며, 회수유량 격리밸브(32a)는 제어부(5)에 의해 제어될 수 있다.

순환수펌프(7)의 후단 및 중간 열교환기(2) 사이에 위치하는 제1 유로(3)상에는 순환수펌프 유량조절밸브(3a)가 설치될 수 있으며, 순환수펌프 유량조절밸브(3a)는 제어부(5)에 의해 제어될 수 있다.

제어부(5)에 의해 회수유량 격리밸브(32a) 및 순환수펌프 유량조절밸브(3a)가 제어됨으로써, 중간 열교환기(2)의 전단으로 유입되는 순환수의 유량이 조절될 수 있다.

가압기(8)는 통합 기기냉각 계통(100)의 압력을 유지할 수 있다. 가압기(8)는 폐순환루프를 순환하는 순환수가 폐순환루프 내부 온도(예를 들어, 100℃)에서도 끓지 않도록 폐순환루프 내부의 압력을 유지할 수 있다.

가압기(8)는 열혼합 탱크(6)와 순환수펌프(7) 사이의 제1 유로(3)상에 설치될 수 있다. 가압기(8)에는 수위계(8a) 및 계통 압력계(8b)가 설치될 수 있으며, 통합 기기냉각 계통(100)의 압력이 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위해 계통 과압방지밸브(8c)가 설치될 수 있다.

가압기(8)와 순환수펌프(7)의 전단에 위치하는 순환수 회수라인(32) 사이에 위치하는 제1 유로(3) 상에는 순환수 회수라인(32)을 통해 회수되는 순환수가 가압기(8) 측으로 역류되는 것을 방지하는 회수순환수 역류방지밸브(3c)가 설치될 수 있다.

관통유로(9, 10)는 격납건물(200)의 벽을 관통하면서 중간 열교환기(2)와 격납건물(200) 외부에 배치되는 이차냉각수 열교환기(11) 사이에서 폐순환루프를 형성할 수 있다.

이차냉각수 열교환기(11)는 격납건물(200) 외부에 배치될 수 있으며, 격납건물(200)의 벽을 관통하는 관통유로(9, 10)에 의해 폐순환루프를 형성할 수 있다.

이차냉각수 열교환기(11)가 중간 열교환기(2)와 형성하는 폐순환루프에는 이차냉각수가 순환될 수 있다. 여기서, 이차냉각수는 비방사성을 띄는 이차냉각수일 수 있다. 폐순환루프를 순환하는 이차냉각수는 해수계통으로부터 공급되는 해수와 열교환되어 냉각된 다음, 제1 관통유로(9)를 통해 중간 열교환기(2)로 유입될 수 있다. 제1 관통유로(9)상에는 이차냉각수펌프(12)가 설치될 수 있으며, 이차냉각수 열교환기(11)에서 해수에 의해 냉각된 이차냉각수가 이차냉각수펌프(12)에 의해 펌핑되어 중간 열교환기(2)로 유입될 수 있다.

중간 열교환기(2)로 유입된 이차냉각수는 순환수와 열교환되어 데워진 다음 제2 관통유로(10)를 통해 이차냉각수 열교환기(11)로 유입될 수 있다.

격납건물(200)의 벽을 관통하는 두 개의 관통유로, 즉, 제1 관통유로(9) 및 제2 관통유로(10)만으로 중간 열교환기(2)에 이차냉각수를 공급하고, 공급된 이차냉각수가 중간 열교환기(2)에서 복수의 냉각필요기기(1)를 냉각시키기 위한 순환수를 냉각시킬 수 있으므로, 복수의 냉각필요기기(1)를 냉각시키기 위해 그 개수에 대응하는 만큼의 이차냉각수 배관을 설치할 필요가 없고, 따라서, 격납건물(200) 벽을 관통하는 관통홀의 개수가 현저하게 감소될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 기기냉각 계통(100)의 냉각 방법에 대하여 설명하겠다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 기기냉각 계통(100)의 냉각 방법은, 순환수가 복수의 냉각필요기기(1)별 운전조건에 따라 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요한 냉각필요기기(1)에만 유입되어 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요한 냉각필요기기(1)를 냉각하는 냉각필요기기별 냉각 단계(S100) 및 냉각필요기기를 냉각한 후 데워진 상태로 배출된 순환수를 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수에 의해 냉각하는 순환수 냉각 단계(S200)를 포함할 수 있다.

냉각필요기기별 냉각단계(S100)에서는, 중간 열교환기(2)에 의해 냉각된 순환수가 복수의 냉각필요기기(1)별 운전조건에 따라 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요한 냉각필요기기(1)에만 유입되어 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요한 냉각필요기기(1)만이 냉각된다.

일 예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(5)는 냉각필요기기(1)의 전단에 위치하는 개별유로(41)상에 설치된 유량조절밸브(41a) 및 우회라인(42)에 설치된 우회라인 격리밸브(42a)를 조절하여 제2 유로(4)를 따라 이동되는 순환수가 복수의 냉각필요기기(1)에 모두 공급될 수 있도록 할 수도 있고, 또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(5)는 냉각필요기기(1)의 전단에 위치하는 개별유로(41)상에 설치된 유량조절밸브(41a) 및 우회라인(42)에 설치된 우회라인 격리밸브(42a)를 조절하여 제2 유로(4)를 따라 이동되는 순환수가 복수의 냉각필요기기(1) 중 냉각이 필요한 냉각필요기기(1)에만 공급될 수 있도록 할 수도 있다.

한편, 순환수 냉각 단계(S200)에서는, 복수의 냉각필요기기(1)의 후단에서 개별유로 및/또는 우회라인을 통해 데워진 상태로 배출된 순환수가 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수에 의해 중간 열교환기(2)에서 냉각된다. 이때 개별유로 및/또는 우회라인을 통해 배출된 각 순환수는 온도가 서로 다를 수 있기 때문에, 열혼합 탱크(6)에서 열혼합된 다음에 중간 열교환기(2)로 공급된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 태양에 의하면, 격납건물의 안전설계 측면에서 주요 고려사항 중의 하나인 격납건물 벽의 관통 배관 및 홀(구멍)을 가급적 줄일 수 있고, 관통 배관의 파단사고 확률을 낮추고 격납건물 내부의 여타 사고시 홀을 통한 방사선 누출 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 격납건물 벽의 관통 배관 및 홀(구멍) 수를 감소시킴으로써 획기적으로 관련 설비들을 줄일 수 있으며, 연계계통간 냉각재상실사고의 발생 가능성도 상당히 방지할 수 있다. 또한, 격납건물 내부에 위치하는 다수의 냉각필요기기에 대한 통합 기기냉각 계통을 마련함으로써 냉각필요기기 상호간 다양한 운전논리를 적용하여 단일 냉각필요기기 별로 냉각율을 증가시키거나 감소시키거나, 또는 냉각을 차단시킬 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

100: 통합 기기냉각 계통 1: 냉각필요기기
2: 중간 열교환기 3: 제1 유로
3a: 순환수펌프 유량조절밸브 3b: 열혼합 탱크 후단측 온도계
3c: 회수순환수 역류방지밸브 31: 개별유로
31a: 냉각필요기기 후단측 유량계 31b: 냉각필요기기 후단측 온도계
31c: 순환수 역류방지밸브 32: 순환수 회수라인
32a: 회수유량 격리밸브 4: 제2 유로
4a: 중간 열교환기 후단측 온도계 4b: 중간 열교환기 후단측 유량계
41: 개별유로 41a: 유량조절밸브
41b: 냉각필요기기 전단측 유량계 42: 우회라인
42a: 우회라인 격리밸브 5: 제어부
6: 열혼합 탱크 61: 탱크본체
61a: 유입부 62: 제1 배플
62a: 제1 개구부 63: 제2 배플
63a: 제2 개구부 7: 순환수펌프
8: 가압기 8a: 수위계
8b: 계통 압력계 8c: 계통 과압방지밸브
9: 제1 관통유로 10: 제2 관통유로
11: 이차냉각수 열교환기 12: 이차냉각수펌프
200: 격납건물 300: 원자로
400: 증기발생기 500: 터빈
600: 발전기

Claims (10)

1. 원전의 격납건물 내부에 배치되는 복수의 냉각필요기기;
   열혼합 탱크;
   상기 격납건물 내부에 배치되고, 상기 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수와 열교환하는 중간 열교환기;
   상기 복수의 냉각필요기기로부터 배출된 순환수가 상기 중간 열교환기로 유입되는 제1 유로; 및
   상기 중간 열교환기로부터 배출된 순환수가 상기 복수의 냉각필요기기로 유입되는 제2 유로를 포함하고,
   상기 복수의 냉각필요기기, 상기 중간 열교환기, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 폐순환루프를 형성하고, 상기 폐순환루프에는 상기 복수의 냉각필요기기 중 적어도 하나를 냉각하기 위하여 순환수가 흐르며,
   상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 상기 복수의 냉각필요기기와 연결되는 지점에 상기 복수의 냉각필요기기 각각에 대응하여 분기된 개별유로를 포함하고,
   상기 제1 유로의 개별유로와 상기 제2 유로의 개별유로에는 상기 제1 유로의 개별유로와 상기 제2 유로의 개별유로를 연결하여 순환수를 우회시킬 수 있는 우회라인이 설치되며,
   상기 열혼합 탱크는,
   상기 복수의 냉각필요기기 중 냉각을 필요로 하는 적어도 하나의 냉각필요기기를 냉각시킨 후 대응 개별유로를 통해 배출되는 순환수 및 냉각을 필요로 하지 않아 우회라인을 거친 후 대응 개별유로를 통해 배출되는 순환수를 공급받아 열혼합시키는,
   통합 기기냉각 계통.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 개별유로상의 냉각필요기기의 전단 부근에는 순환수의 유량을 조절하는 유량조절밸브가 설치되어 있고,
   상기 우회라인 각각에는 순환수를 차단할 수 있는 우회라인 격리밸브가 설치되어 있는,
   통합 기기냉각 계통.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 복수의 냉각필요기기별 운전조건에 따라 대응하는 유량조절밸브와 우회라인 격리밸브를 조절함으로써 상기 복수의 냉각필요기기 중 냉각이 필요한 냉각필요기기만을 냉각시킬 수 있는 제어부를 더 포함하는,
   통합 기기냉각 계통.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 열혼합 탱크와 상기 중간 열교환기 사이의 상기 제1 유로상에는 상기 열혼합 탱크로부터 배출되는 순환수를 상기 중간 열교환기로 공급하기 위한 순환수펌프를 더 포함하는,
   통합 기기냉각 계통.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 열혼합 탱크와 상기 순환수펌프 사이의 상기 제1 유로상에는 통합 기기냉각 계통의 압력을 유지하는 가압기를 더 포함하는,
   통합 기기냉각 계통.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 순환수펌프의 전단 및 후단에 연결된 순환수 회수라인;
   상기 순환수 회수라인에 위치하는 회수유량 격리밸브; 및
   상기 순환수펌프의 후단 및 상기 중간 열교환기 사이에 위치하는 순환수펌프 유량조절밸브를 더 포함하되,
   상기 회수유량 격리밸브 및 상기 순환수펌프 유량조절밸브를 조절함으로써, 상기 중간 열교환기로 공급되는 순환수의 유량을 조절하는,
   통합 기기냉각 계통.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 격납건물의 벽을 관통하면서, 상기 중간 열교환기와 상기 격납건물 외부에 배치되는 이차냉각수 열교환기 사이에서 폐순환루프를 형성하는 관통유로를 더 포함하고,
   상기 관통유로는,
   상기 이차냉각수 열교환기에 의해 냉각된 이차냉각수가 상기 중간 열교환기로 유입되는 제1 관통유로; 및
   상기 중간 열교환기에 의해 데워진 이차냉각수가 상기 이차냉각수 열교환기로 유입되는 제2 관통유로를 포함하는,
   통합 기기냉각 계통.
10. 제 1 항의 통합 기기냉각 계통을 이용하여 복수의 냉각필요기기를 냉각하는 냉각 방법으로서,
    복수의 냉각필요기기별 운전조건에 따라 상기 복수의 냉각필요기기 중 냉각을 필요로 하는 적어도 하나의 냉각필요기기를 냉각하고,
    상기 적어도 하나의 냉각필요기기를 냉각하고 데워진 순환수를 상기 격납건물 외부로부터 공급되는 이차냉각수에 의해 냉각하는
    냉각 방법.

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