KR102171512B1 - 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 배기 시스템에 있어서, 중앙부에는 내부공기를 토출시키는 중앙부홀이 형성되고, 외측에는 활성탄소섬유가 분사되어 2중관 형상의 중공사 형태의 마이크론 단위의 활성탄소섬유를 제조시키는 방사노즐을 마련하고; 상기 활성탄소섬유의 외측면에는 마이크론 단위의 수많은 기공형태가 분포되도록 형성시키며; 상기 활성탄소섬유를 배기 방향으로 수평방향으로 길게 배열되어, 방사성 물질 흡착용 배기필터가 장착된 1차필터를 장착하고; 상기 1차필터의 전면에는 프리필터를 부가시키도록 이루어진 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템를 제공하는 것이다.
이는 원자력 발전소내의 방사성 물질을 필터링하여 외부로 배출하여, 환경오염을 방지하고자 하는 것이다.

Description

원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템{exhaust filter system for radioactive material in the nuclear power plant}

본 발명은 원자력 발전소 내부에서 발생되어 외기로 방출시키는데 적용되는 방사성 물질 배기 필터시스템에 관한 것이다.

원자력 발전소란, 원자로에서 연료인 원자의 핵분열에 의해 만들어진 열에너지로부터 전기를 생산하는 발전소이다. 이는 원자로 용기와, 일정한 간격을 두고 상기 원자로 용기의 외벽을 둘러싸는 열 차폐체 및 상기 열 차폐체 및 상기 원자로 용기를 내부에 구비하는 원자로 공동을 포함하여 구성되는 원자로 외벽의 냉각 시스템을 포함하는 원자력 발전소 시스템이 개시된다.

일반적으로, 차세대 원자력발전소에서는 노심 용융 상황에서 노심물의 격납 건물 외부로의 누출을 막기 위해 원자로 용기 외벽 냉각에 의한 노심 용융물 노내 억류 기능(IVR-ERVC, In-vessel corium Retention through External Reactor Vessel Cooling) 혹은 압력 용기 파손 시 누출된 용융물을 식혀주는 장치인 코어 캐쳐 (Core Catcher) 개념이 포함되어 있다.

전자의 경우, 원자로 공동에서 원자로 고온관 하부 높이까지 채워진 냉각수의 자연대류에 의해 원자로 외벽을 냉각함으로써 원자로 용기파손을 막고 노심 용융물이 외부에 노출되지 않게 한다.

밀도차에 의해 원자로 내부의 용융물은 층을 이루고 원자로 하부의 수직 부분에서 가장 높은 열유속이 생성된다.

후자의 경우, 원자로 용기가 파손되어 누출된 용융물들을 냉각시키는 전략이다. 원자로 외벽 냉각과 코어캐쳐 사용의 경우 사고 상황에 따라 선택적으로 활용한다.

한편, 노심 용융물 냉각 상황 시에는 이미 많은 양의 방사성 기체 혹은 이온들이 원자로에서 격납 건물 내부로 배출된다. 이 때, 격납 건물 상부의 스프레이에서 냉각수를 분사하고, 이 냉각수로 격납 건물 내부의 압력을 감소시키고 방사성 에어로졸을 제거한다. 격납 건물 내부로 방출 된 방사성 이온들은 격납 건물 외부로 유출 시, 환경에 큰 영향은 물론 상대적으로 긴 반감기로 인해 오랜 시간 그 효과가 지속되는 위험성이 있다. 기존 원자력발전소에서 냉각수의 외부 방출 시에 사용되는 필터의 경우, 부피가 커서 처리하는데 2차적인 부담이 되고, 가격이 높은 문제점들이 있었다.

원전사고의 위험성증대에 따른 방사성물질의 안전성 확보 및 노후원전의 관리와 해체 시 누출방사성물질의 처리문제가 대두되고 있으며, 원전대체에너지의 실용화에 장기간이 요구됨에 따라 원전방사성 물질의 효율적이고 안전한 처리기술 및 제품개발이 요구되고 있다.

원 격납건물 등 밀폐시설에서는 내부의 높은 압력, 원전시설 노호화 및 지진 등 자연재해에 의한 균열 및 파손 등으로 방사성물질의 누출사고 발생위험요인이 증대되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-8416730호 대한민국 등록특허공보 제10-1600705호 대한민국 실용신안등록공보 제20-2127360호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원자력 발전소내의 공기를 외부로 배출하는데 사용되는 배기필터시스템을 제공하는데 있다.

하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 원자력 발전소 배기 시스템에 있어서, 중앙부에는 내부공기를 토출시키는 중앙부홀이 형성되고, 외측에는 활성탄소섬유가 분사되어 2중관 형상의 중공사 형태의 마이크론 단위의 활성탄소섬유를 제조시키는 방사노즐을 마련하고; 상기 활성탄소섬유(12)의 외측면에는 마이크론 단위의 수많은 기공형태가 분포되도록 형성시키며; 상기 활성탄소섬유를 배기 방향으로 수평방향으로 길게 배열되어, 방사성 물질 흡착용 배기필터가 장착된 1차필터를 장착하고; 상기 1차필터의 전면에는 프리필터를 부가시키도록 이루어진 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템를 제공하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 원자력 발전소내의 방사성 물질을 필터링하여 외부로 배출하여, 환경오염을 방지하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 중공형 활성탄소섬유를 제조하는 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 중공형 활성탄소섬유를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 중공형 활성탄소섬유의 현미경 사진을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 중공형 활성탄소섬유가 필터하우징에 장착된 배열을 나타낸 개략도
도 5는 본 발명에 따른 1차필터를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 1차필터가 장착된 배기시스템을 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 배기시스템의 모니터링 시스템을 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 배기시스템의 모니터링 시스템의 원격 네트워크 시스템을 나타낸 개략도.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 실시예를 살펴보면,

원자력 발전소 배기 시스템에 있어서,

중앙부에는 내부공기를 토출시키는 중앙부홀(11)이 형성되고, 외측에는 활성탄소섬유가 분사되어 2중관 형상의 중공사 형태의 마이크론 단위의 활성탄소섬유(12)를 제조시키는 방사노즐(10)을 마련하고;

상기 활성탄소섬유(12)의 외측면에는 마이크론 단위의 수많은 기공형태가 분포되도록 형성시키며,

상기 활성탄소섬유(12)의 배열방향은 배기 방향 기준으로 수평방향으로 길게 배열되어, 방사성 물질 흡착용 배기필터가 장착된 1차필터(20)를 장착하고,

상기 1차필터(20)의 전면에는 프리필터(30)를 부가시키도록 이루어진 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템에 관한 것이다.

또한. 상기 1차필터(20)에 장착된 활성탄소섬유(12)의 배열방향은 배기방향 기준으로 수직으로 길게 배열되거나, 경사지게 배열시키거나, 또는 불규칙적으로 배열시키도록 이루어진 것이다.

또한,

상기 1차필터(20)의 전후면의 배기 압력차를 측정하고, 방사성 물질이 필터링되는 필터값을 상호 비교하여, 배기 압력차가 가장 적은값과, 필터값이 가장 큰 값에 대응되는 활성탄소섬유(12)의 배열방향을 결정하도록 이루어진 것이다.

또한, 원전의 배기구역에 장착된 각각 상기 1차필터(20)의 후면에서 배출되는 방사능을 실시간으로 측정하여, 방사능 변화값을 관리자 또는 중앙통제시스템에서 관리하고, 방사능 값이 설정 이상인 경우에는 해당 배기구역에 경고신호를 발신하여, 1차필터(20)를 교환하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1 내지 도8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템을 상세히 설명하도록 한다.

원전사고의 위험성증대에 따른 방사성물질의 안전성 확보 및 노후원전의 관리와 해체 시 누출방사성물질의 처리문제가 대두되고 있으며, 원전대체에너지의 실용화에 장기간이 요구됨에 따라 원전방사성 물질의 효율적이고 안전한 처리기술 및 제품개발이 요구되고 있다.

원전 격납건물 등 밀폐시설에서는 내부의 높은 압력, 원전시설 노호화 및 지진 등 자연재해에 의한 균열 및 파손 등으로 방사성물질의 누출사고 발생위험요인이 증대되고 있는 실정이다.

본 발명은 중공섬유형 활성탄소섬유를 압출하기 위한 방사노즐을 사용하며, 이를 필터시스템에 적용하는데, 각각의 배열조건에 맞는 필터시스템을 제공하는데 있다.

본 발명은 원자력 발전소 배기 시스템에 채택하기 위하여,

도 1 내지 도 3에 나타난 바와 같이,

활성탄소섬유(12)를 저장하는 저장탱크 및 압출시키는 기계장비가 구비된 방사압출장치(100)를 마련하고,

상기 방사압출장치(100)의 토출면에 방사노즐(10)을 부착하여 일정한 방사압력으로 활성탄소섬유(12)를 압출방사시키되;

상기 방사노즐(12)의 형상은 중앙부에는 내부공기를 토출시키는 중앙부홀(11)을 형성시켜서, 일정한 압력으로 공기를 분사시켜서, 내부의 빈 원형형상을 제조하고, 동시에

외측에는 활성탄소섬유(12)가 분사되어 2중관 형상의 중공사 형태의 마이크론 단위의 활성탄소섬유(12)를 제조시키는 것이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 방사노즐(10)에 의하여 압출방사된 활성탄소섬유(12)의 현미경 사진이다.

상기 중공사 형태의 활성탄소섬유(12)는 단면상 도넛형상으로 길게 압출된 형상이며, 필터링되는 배기가 중공 내부로 통과하게 되므로, 일반적으로 속이 찬 실린더형상의 필터 보다는 필터링 효율이 매우 증가되는 것이다.

또한, 상기 활성탄소섬유(12)의 외측면에는 마이크론 단위의 수많은 기공형태가 분포되도록 형성되는 것이다.

상기 방사노즐(10)에 의하여 중공사 형상의 활성탄소섬유(12)가 압출 제조되면, 이를 배기필터에 장착하는 것이며, 원자력 발전소의 배기 구역에 설치하는 것이다.

본 발명은 원자력 발전소의 배기 구역은 매우 다양하며, 이렇게 다양한 배기 구역에 맞는 배기필터를 특징으로 한다.

도 4은 4개의 실시예를 나타낸 것으로서,

제1실시예로서는 (a);

상기 활성탄소섬유(12)를 공기가 배출되는 배기방향을 기준으로 동일하게 수평방향으로 길게 배열되어, 방사성 물질 흡착용 배기필터가 장착된 1차필터(20)를 장착하는 것이며;

제2실시예로서는(b);

상기 1차필터(20)에 장착된 활성탄소섬유(12)의 배열방향은 배기방향 기준으로 수직으로 길게 배열되거나,

제3실시예로서는, 경사지게 배열시키거나(c),

제4실시예로서는, 불규칙적으로 배열시키도록(d) 이루어진 것이다.

또한, 상기 1차필터(20)의 전면에는 프리필터(30)를 부가시키도록 이루어진 것이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 1차필터(20)는 원전의 다양하고, 다수개의 배기시스템에 장착되는 것이며, 상기 4개의 실시예 중에서, 원전의 배기구역에 적용되는 최적의 필터시스템을 선택하기 위하여,

상기 4개의 실시예에서 선택되는 1개의 활성탄소섬유의 배열방향으로 마련된

상기 1차필터(20)의 전후면의 배기 압력차를 측정하고, 동시에 방사성 물질이 필터링되는 필터값을 상호 비교하여,

배기 압력차가 가장 적은 값과, 필터값이 가장 큰 값에 대응되는 활성탄소섬유(12)의 배열방향을 결정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 도 7 및 도 8에 나타난 바와 같이,

원전의 다수개의 배기구역에 상기 1차필터(20)를 장착하고, 각각 상기 1차필터(20)의 후면에서 배출되는 방사능을 실시간으로 측정하여, 방사능 변화값을 관리자 또는 중앙통제시스템에서 저장하고 관리하는 것이다.

이는 실시간으로 변화되는 방사능 값을 파악할 수 있으며, 방사능 값이 설 정이상인 경우에는 해당 배기구역에 경고신호를 발신하여, 1차필터(20)를 교환하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 방사노즐
11: 중앙부홀
12: 활성탄소섬유
20: 1차필터
30: 프리필터
100: 방사압출장치

Claims (4)

1. 원자력 발전소 배기 시스템에 있어서,
   중앙부에는 내부공기를 토출시키는 중앙부홀(11)이 형성되고, 외측에는 활성탄소섬유가 분사되어 2중관 형상의 중공사 형태의 마이크론 단위의 활성탄소섬유(12)를 제조시키는 방사노즐(10)을 마련하고;
   상기 활성탄소섬유(12)의 외측면에는 마이크론 단위의 수많은 기공형태가 분포되도록 형성시키며,
   상기 활성탄소섬유(12)를 배기 방향으로 수평방향으로 길게 배열되어, 방사성 물질 흡착용 배기필터가 장착된 1차필터(20)를 장착하고,
   상기 1차필터(20)의 전면에는 프리필터(30)를 부가시키며,
   상기 1차필터(20)에 장착된 활성탄소섬유(12)의 배열방향은 배기방향 기준으로 수직으로 길게 배열되거나, 경사지게 배열시키거나, 또는 불규칙적으로 배열시키도록 이루어지며,
   상기 1차필터(20)에 장착된 활성탄소섬유(12)의 배열방향은
   상기 1차필터(20)의 전후면의 배기 압력차를 측정하고, 방사성 물질이 필터링되는 필터값을 상호 비교하여,
   배기 압력차가 가장 적은 값과, 필터값이 가장 큰 값에 대응되는 활성탄소섬유(12)의 배열방향을 결정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   원전의 배기구역에 장착된 각각 상기 1차필터(20)의 후면에서 배출되는 방사능을 실시간으로 측정하여, 방사능 변화값을 관리자 또는 중앙통제시스템에서 관리하고, 방사능 값이 설정 이상인 경우에는 해당 배기구역에 경고신호를 발신하여, 1차필터(20)를 교환하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력 발전소용 방사성물질 배기 필터시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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