KR102202856B1 - Underground passive severe accident mitigation apparatus with toroidal shape for preventing containment integrity and for natural decontamination of radioactive materials - Google Patents

Underground passive severe accident mitigation apparatus with toroidal shape for preventing containment integrity and for natural decontamination of radioactive materials Download PDF

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울러 사나
강성우
변현호
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Abstract

The present invention relates to a passive discharge device in the form of an annular tube for preventing damage to a containment building and continuously decontaminating radioactive materials in the event of serious accidents and, more specifically, to a passive discharge device in the form of an annular tube, which allows most radioactive gases with short half-lives to be naturally radioactive-collapsed inside an underground annular tube as much as possible while simultaneously solving a containment building integrity problem due to high pressure rise, by installing a building in the form of an annular tube in the basement of a containment building site in the event of serious accidents at a nuclear power plant. According to the present invention, in the event of serious accidents at a nuclear power plant, radioactive gases are moved to an underground annular tube and stored therein even if there is no power, and thus it is possible to prevent damage to a containment building due to pressure of the radioactive gases, and to naturally complete a significant amount of collapse of short-lived radioactive gases inside the annular tube in the process, thereby minimizing burden on final treatment of radioactive materials. The passive discharge device comprises a building in the form of an annular tube, a check valve pipeline, and a relief valve pipeline.

Description

중대사고 발생시 격납건물 파손 방지 및 방사성 물질의 지속적 제염을 위한 원환형 관 형태의 피동 방출 장치{Underground passive severe accident mitigation apparatus with toroidal shape for preventing containment integrity and for natural decontamination of radioactive materials}Underground passive severe accident mitigation apparatus with toroidal shape for preventing containment integrity and for natural decontamination of radioactive materials}

본 발명은 중대사고 발생시 격납건물 파손 방지 및 방사성 물질의 지속적 제염을 위한 원환형 관 형태의 피동 방출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 원자력발전소 중대사고시, 격납건물 부지 지하에 원환형 관 형태의 건물을 설치하여 고압 상승으로 인한 격납건물 건전성 문제를 해결하는 동시에 짧은 반감기를 가진 대부분의 방사성 기체가 최대한 지하 원환형 관 내부에서 자연적으로 방사성 붕괴되도록 하는, 원환형 관 형태의 피동 방출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a passive discharge device in the form of an annular tube for preventing damage to a containment building in the event of a serious accident and for continuous decontamination of radioactive materials, and more particularly, in the case of a critical accident at a nuclear power plant, in the form of an annular tube in the basement of the containment building site. The present invention relates to a passive discharge device in the form of an annular tube, in which a building is installed to solve the problem of the integrity of a containment building due to a high pressure rise, and at the same time, most radioactive gases with a short half-life are radioactively decayed as much as possible inside the underground toroidal tube. .

종래 개시된 원자력 발전소 중대사고에 대한 처리 방법은, 이미 누출된 방사성 기체의 확산을 격납건물 내부에서 최대한 방지하거나, 또는 해수 등을 격납건물 내로 유입되도록 함으로써 피해의 확산을 줄이는 것이었다. 그러나 이미 누출된 방사성 기체의 확산을 최대한 방지하는 방법은, 방사성 기체의 외부 확산을 방지하는 효과는 있으나 높아지는 압력으로 인해 근본적으로 격납건물의 건전성을 위협하는 문제점을 안게 된다. 또한 해당 문제점을 해결하기 위해 제시된 방사성 기체를 여과하여 외부환경으로 의도적으로 유출하게 하는 격납건물여과배기계통도 실험상황이 아닌 실제 중대사고 상황에서는 방사성 기체를 효과적으로 여과 후 내보낸다는 보장이 없다고 알려져 있다. 또한 해수 등을 유입하는 방법은, 피동적으로 무한 자원인 해수가 유입되도록 함으로써 피해를 줄이는 효과는 있으나, 유입된 해수 처리 및 그로 인한 격납건물의 복구 처리 등, 사후 복구 비용이 매우 커지게 되는 추가 폐기물 처리 부담 및 환경오염의 문제점이 있다.The conventionally disclosed method for dealing with a serious accident at a nuclear power plant has been to reduce the spread of damage by preventing the diffusion of radioactive gases that have already leaked inside the containment building as much as possible, or by allowing seawater or the like to be introduced into the containment building. However, the method of preventing the diffusion of the already leaked radioactive gas as much as possible has the effect of preventing the diffusion of the radioactive gas to the outside, but has a problem that fundamentally threatens the integrity of the containment building due to the increased pressure. In addition, it is known that there is no guarantee that the radioactive gas is effectively filtered and discharged in an actual serious accident situation, not in an experimental situation, even for the containment building filtration exhaust system that filters the radioactive gas proposed to solve the problem. In addition, the method of introducing seawater, etc., has the effect of reducing damage by allowing seawater, which is an infinite resource, to be passively introduced, but additional waste that increases the cost of post-recovery such as treatment of the introduced seawater and the resulting containment building. There is a problem of treatment burden and environmental pollution.

KRKR 10-155569210-1555692 B1B1

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 원자력발전소 중대사고시, 전력이 없는 상태에서도 방사성 기체가 지하의 원환형 관으로 이동하여 수용되도록 함에 의해, 방사성 기체의 압력에 의한 격납건물의 파손을 방지하며, 또한 이 과정에서 그러한 원환형 관 내부에서 비교적 반감기가 짧은 방사성 기체가 자연적으로 붕괴되어 상당량 소멸되게 함으로써, 방사성 물질의 최종 처리에 대한 부담을 최대한 감소시키는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve such a problem, and in the event of a major accident at a nuclear power plant, by allowing radioactive gas to move to and receive an underground annular tube even in the absence of power, the containment building is damaged by the pressure of the radioactive gas. It is an object of the present invention to provide a device that reduces the burden on the final treatment of radioactive materials as much as possible by allowing radioactive gases with a relatively short half-life to naturally decay and dissipate in such an annular tube in this process. .

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중대사고 발생시 격납건물 파손 방지 및 방사성 물질의 지속적 제염을 위한 원환형 관 형태의 피동 방출 장치는, 격납건물 부지 지하에 설치되어, 원자력발전소 중대사고(이하 '중대사고'라 한다)시 격납건물의 방사성 기체를 수용하여 상기 방사성 기체의 자연 붕괴가 일어나도록 하는 원환형 관 형태의 건물(이하 '원환형 관'이라 한다); 및, 상기 격납건물 내 하부로부터 상기 원환형 관으로 연결되어, 중대사고시 격납건물의 방사성 기체가 상기 원환형 관으로 이동하는 통로 역할을 수행하는 체크 밸브 파이프라인을 포함하고, 상기 원환형 관 형태의 피동 방출 장치는, 릴리프(relief) 밸브를 구비하고, 짧은 반감기를 가진 방사성 기체가 원환형 관 내부에서 자연적 방사성 붕괴를 통해 상당량이 없어진 후, 남은 방사성 기체를 상기 릴리프 밸브를 통해 방출시키기 위한 릴리프 밸브 파이프라인을 더 포함하며, 상기 원환형 관 형태의 피동 방출 장치는, 상기 격납건물 내부에, 상기 릴리프 밸브를 통해 방출되는 방사성 기체에 대한 제염을 수행하는 건식 여과배기 장치를 더 포함한다.In order to achieve such an object, the passive discharge device in the form of an annular tube for preventing damage to the containment building and for continuous decontamination of radioactive materials in the event of a serious accident according to the present invention is installed in the basement of the containment building site, and a major accident at a nuclear power plant (hereinafter A building in the form of an annular tube (hereinafter referred to as a'annular tube') in which the radioactive gas in the containment building is accommodated to cause the natural collapse of the radioactive gas in case of a'severe accident'); And a check valve pipeline that is connected to the annular pipe from a lower portion of the containment building, and serves as a passage through which radioactive gas of the containment building moves to the annular pipe in case of a serious accident, and The passive release device is provided with a relief valve, and a relief valve for discharging the remaining radioactive gas through the relief valve after a significant amount of radioactive gas having a short half-life is lost through natural radioactive decay in the toroidal tube. Further comprising a pipeline, the passive discharge device in the form of an annular tube, further comprises a dry filter and exhaust device for performing decontamination of the radioactive gas discharged through the relief valve inside the containment building.

상기 격납건물 하부의 액체가 상기 체크 밸브 파이프라인에 유입되지 않도록, 상기 체크 밸브 파이프라인의 기체 유입구는 격납건물 바닥에서 일정 높이되는 지점에 위치할 수 있다.The gas inlet of the check valve pipeline may be located at a point at a predetermined height from the bottom of the containment building so that the liquid below the containment building does not flow into the check valve pipeline.

상기 체크 밸브 파이프라인에는, 격납건물과 원환형 관의 압력차 발생 시 상기 격납건물의 방사성 기체가 상기 체크 밸브 파이프라인을 통하여 상기 원환형 관으로 흐르도록 열어주고, 상기 원환형 관으로부터 상기 격납건물로는 방사성 기체들이 역류하여 넘어가지 않도록 차단하는 역할을 수행하는 체크 밸브를 구비할 수 있다.In the check valve pipeline, when a pressure difference between the containment building and the annular tube occurs, the radioactive gas of the containment building is opened to flow to the annular tube through the check valve pipeline, and the containment building from the annular tube The furnace may be provided with a check valve that serves to block radioactive gases from flowing backward.

상기 원환형 관 내부에, 방사성 물질들의 흡착 및 제염을 수행하는 건식 필터를 더 구비할 수 있다.A dry filter for adsorbing and decontaminating radioactive substances may be further provided inside the annular tube.

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상기 원환형 관은, 하나의 격납건물과 연결되거나, 또는 2개 이상의 격납건물과 연결되도록 구성될 수 있다.The toroidal pipe may be configured to be connected to one containment building or to be connected to two or more containment buildings.

본 발명에 의하면, 원자력발전소 중대사고시, 전력이 없는 상태에서도 방사성 기체가 지하의 원환형 관으로 이동하여 수용되도록 함에 의해, 방사성 기체의 압력에 의한 격납건물의 파손을 방지하며, 또한 이 과정에서 그러한 원환형 관 내부에서 자연적으로 단 수명 방사성 기체의 붕괴가 상당량 완료되도록 함으로써, 방사성 물질의 최종 처리에 대한 부담을 최대한 감소시키는 장치를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, in the event of a major accident at a nuclear power plant, by moving and receiving radioactive gas into an underground toroidal tube even in the absence of power, damage to the containment building due to the pressure of the radioactive gas is prevented. There is an effect of providing a device that reduces the burden on the final treatment of the radioactive material as much as possible by allowing the decay of the short-lived radioactive gas to be naturally completed in a large amount inside the annular tube.

도 1은 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치의 형상을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치를 위에서 바라본 도면.
도 3은 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치를 측면에서 바라본 단면도.
도 4는 종래 전원이 완전히 상실된 원자력발전소 중대사고시, 시간에 따른 격납건물 내부의 압력을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치를 설치한 경우, 전원이 완전히 상실된 원자력발전소 중대사고시, 시간에 따른 격납건물 내부의 압력을 나타내는 그래프.1 is a view showing the shape of the toroidal tube type passive release device according to the present invention.
Figure 2 is a view from above of the passive discharge device in the form of an annular tube according to the present invention.
3 is a cross-sectional side view of the passive discharge device in the form of an annular tube according to the present invention.
4 is a graph showing the pressure inside the containment building over time during a major accident at a nuclear power plant in which the conventional power is completely lost.
5 is a graph showing the pressure inside the containment building over time in the event of a major accident at a nuclear power plant in which power is completely lost when the toroidal tube type passive discharge device according to the present invention is installed.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)의 형상을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the shape of a passive release device 200 in the form of an annular tube according to the present invention according to the present invention.

원자력발전소 중대사고시 전력이 없어도 격납건물(100)의 파손을 방지하기 위해 격납건물(100) 부지 지하에 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)를 설치하여, 짧은 반감기를 가진 대부분의 방사성 기체가 최대한 지하 원환형 관(210) 내부에서 자연적으로 방사성 붕괴되도록 한다.In order to prevent damage to the containment building 100 even if there is no power in the event of a major accident at a nuclear power plant, an annular tube-type passive discharge device 200 is installed in the basement of the containment building 100, so that most radioactive gases with a short half-life are As far as possible, it is allowed to radioactively decay inside the underground toroidal tube 210.

도 2는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)를 위에서 바라본 도면이다.2 is a view from above of the passive release device 200 in the form of an annular tube according to the present invention according to the present invention.

기존 한국형 표준원전의 경우 격납건물의 높이, 직경, 벽체 두께가 각각 67.5m, 46m, 그리고 1.22m이다. 지하에 설치된 원환형 관 형태의 건물(210)의 큰 반지름, 즉, 격납건물 중앙으로부터의 수평거리 R이 약 90m, 원환형 관 형태의 건물(210)의 수직 단면의 반지름 r이 약 20m이면, 대략적으로 격납건물의 약 10배 부피를 확보할 수 있으며, 땅으로 둘러싸여 있어 고압에 더 강한 장점이 있다.In the case of the existing Korean standard nuclear power plant, the height, diameter, and wall thickness of the containment building are 67.5m, 46m, and 1.22m, respectively. If the large radius of the annular tube-shaped building 210 installed underground, that is, the horizontal distance R from the center of the containment building is about 90m, and the radius r of the vertical section of the annular tube-shaped building 210 is about 20m, Approximately 10 times the volume of the containment building can be secured, and it has the advantage of being stronger against high pressure as it is surrounded by ground.

이 경우 만약 r을 25m로 증가시키면, R이 60m만 되어도 격납건물의 10배 이상의 부피를 확보할 수 있으며, 장소 및 상황에 따라 r과 R을 조절하여 설치할 수 있다.In this case, if r is increased to 25m, even if R is only 60m, more than 10 times the volume of the containment building can be secured, and r and R can be adjusted and installed according to the location and situation.

도 3은 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)를 측면에서 바라본 단면도이다.3 is a cross-sectional view as viewed from the side of the passive release device 200 in the form of an annular tube according to the present invention.

본 발명의 피동 방출 장치(200)의 건물(210)이 원환(torus) 형태를 가지는 이유는 원에 가까울수록, 즉 직선건물이 아니고 곡선일수록 내부의 방사성 기체에 의한 높은 압력에 더 강하기 때문이다. 또한 이러한 원환형 관 형태의 건물(210)이 지상이 아니라 지하에 건축하는 이유는, 중대사고 후 방사성 기체들이 나와 원자로 건물 내부의 압력이 올라가더라도 이러한 방사성 기체를 지하에 설치된 원환형 건물에서 수용함으로써 더욱 더 고압을 견딜 수 있도록 하기 위함이다.The reason why the building 210 of the passive release device 200 of the present invention has a torus shape is that the closer it is to a circle, that is, the more curved it is not a straight building, the stronger it is to the high pressure caused by the radioactive gas inside. In addition, the reason why the toroidal tube-shaped building 210 is built underground rather than above ground is that even if radioactive gases come out after a serious accident and the pressure inside the reactor building rises, these radioactive gases are accommodated in the toroidal building installed underground. It is to be able to withstand more high pressure.

현재 상용화 되어있는 격납건물여과배기계통(CFVS)은, 방사성 물질을 바로 여과하여 외부환경으로 내보내게 되어 있다. 중대사고 시 높아지는 격납건물 내부압력으로 인해 격납건물의 건전성이 훼손될 수 있으며, 해당 문제점을 해결하기 위해 방사성 기체를 여과하여 외부환경으로 의도적으로 유출함으로써 격납건물의 압력을 줄이는 격납건물여과배기계통도 원래 목적이 방사성 기체 여과가 아닌 격납건물 훼손방지이기 때문에 실제 중대사고 상황에서는 방사성 기체를 효과적으로 여과 후 내보낸다는 보장이 없다고 볼 수 있다.The currently commercialized containment building filter and exhaust system (CFVS) is designed to directly filter radioactive materials and send them out to the outside environment. In the event of a serious accident, the internal pressure of the containment building may be damaged, and to solve the problem, the containment building filtration and exhaust system, which reduces the pressure of the containment building by filtering radioactive gas and intentionally leaking it to the external environment, was also originally developed. Since the purpose is not to filter radioactive gas, but to prevent damage to the containment building, there is no guarantee that radioactive gas is effectively filtered and discharged in actual serious accident situations.

이와 달리 본 발명의 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)는, 최소 2주 내지 한달 정도 격납건물(100) 및 지하의 원환형 관 형태의 건물(이하 '원환형 관'이라 한다)(210) 내부에 방사성 물질들을 보관함으로써, 세슘을 제외한 짧은 반감기를 가진 대부분의 방사성 기체(요오드, 제논 등)가 원환형 관(210) 내부에서 자연적으로 방사성 붕괴를 상당량 끝내도록 한다. 특히 체르노빌 및 후쿠시마에서 보여진 것처럼, 가장 단기적으로 위험한 방사성 물질이 요오드 (반감기 8일) 이기 때문에, 해당 요오드의 양이 자연적으로 줄어들도록 지하의 원환형 관(210)에 2주 내지 한달 이상 보관하도록 한다. 해당 여과 방식은 물리적인 현상이기 때문에 신뢰도가 매우 높을 수밖에 없다.In contrast, the toroidal tube-type passive discharge device 200 of the present invention includes a containment building 100 and an underground toroidal tube-shaped building (hereinafter referred to as'toroidal tube') for at least two weeks to a month. ) By storing radioactive materials inside, most radioactive gases (iodine, xenon, etc.) having a short half-life excluding cesium naturally end a significant amount of radioactive decay inside the annular tube 210. In particular, as shown in Chernobyl and Fukushima, since the most dangerous radioactive material in the short term is iodine (half-life of 8 days), it should be stored in an underground toroidal tube 210 for at least 2 weeks to a month so that the amount of iodine naturally decreases. . Since this filtration method is a physical phenomenon, reliability is inevitably high.

중대사고시에, 시간이 지나면 산소, 질소 등과 같이 일반 대기를 구성하는 기체보다 분자량이 큰 방사성 기체, 즉, 요오드, 제논, 크립톤 등은 점차 원자력 발전소 격납건물 및 터빈건물(이하, 간단히 '격납건물'로 총칭하기로 한다)(100) 하부로 내려와 축적되게 된다. 따라서 본 발명에서는, 격납건물 내 압력이 높아지면 하부로부터 지하의 원환형 관(210)으로 연결된 체크 밸브 파이프라인(220)을 구비하도록 하여, 이와 같은 체크 밸브 파이프라인(220)을 통하여 격납건물(100) 내의 상당량의 방사성 기체가 하강하면서 우선적으로 지하의 원환형 관(210)에 자연스럽게 유입되도록 유도한다.In the event of a major accident, over time, radioactive gases having a higher molecular weight than gases constituting the general atmosphere such as oxygen and nitrogen, i.e., iodine, xenon, krypton, etc., gradually become nuclear power plant containment buildings and turbine buildings (hereinafter simply referred to as'containment buildings'). It will be collectively referred to as) (100) is lowered and accumulated. Therefore, in the present invention, when the pressure in the containment building increases, a check valve pipeline 220 connected from the bottom to the annular pipe 210 in the basement is provided, and the containment building ( 100) as a significant amount of radioactive gas descends, preferentially induces to naturally flow into the annular tube 210 in the basement.

다만, 이 경우 격납건물(100) 하부의 액체가 유입되어 체크 밸브 파이프라인(220)에 유입되는 등과 같은 영향을 미치지 않도록, 체크 밸브 파이프라인(220)의 기체 유입구는 격납건물(100) 바닥에서 몇미터 위에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 격납건물(100)의 높이는 대략적으로 60m 이상이라 체크 밸브 파이프라인(220)의 방사성 기체 유입구가 바닥에서 몇미터 위에 위치해 있어도 방사성 기체들은 대부분 아래로 하강하면서 체크 밸브 파이프라인(220)의 유입구로 유입되어 체크 밸브 파이프라인(220)를 통해 지하건물로 유입되게 된다.However, in this case, the gas inlet of the check valve pipeline 220 is located at the bottom of the containment building 100 so that the liquid in the lower part of the containment building 100 does not flow into the check valve pipeline 220. It is desirable to place it a few meters above. Since the height of the containment building 100 is approximately 60m or more, even if the radioactive gas inlet of the check valve pipeline 220 is located several meters above the floor, most of the radioactive gases descend and flow into the inlet of the check valve pipeline 220 It is introduced into the underground building through the check valve pipeline 220.

방사성 물질들을 액체화시키지 않고, 기체 형태 또는 에어로졸 형태로 놔둠으로써, 시간이 지나고 추후 사고관리시 릴리프 밸브 파이프라인(230)을 통해 조금씩만 여과장치를 통해 내보낼 수 있도록 한다.By leaving the radioactive materials in a gaseous or aerosol form without liquefying them, they can be discharged through the filtration device little by little through the relief valve pipeline 230 when the accident is managed after time passes.

추가적인 방사성 물질들의 흡착 및 제염을 위해 원환형 관(210) 내부에는 요오드와 세슘을 흡수할 수 있는 건식 필터들을 배치해 둘 수 있다.Dry filters capable of absorbing iodine and cesium may be disposed inside the annular tube 210 for adsorption and decontamination of additional radioactive materials.

원자력 발전소 중대사고는 원자로 격납건물 1개에서만 날 확률이 높기 때문에, 원환형 관(210)의 부피를 크게 하여 한 곳에만 설치한 후, 2~4개의 원자로 격납건물과 연결시키는 형태로 구성하여, 비용절감 및 추가 사고관리 시간을 동시에 확보하도록 할 수 있다.Since there is a high probability that a major accident of a nuclear power plant will occur only in one reactor containment building, the volume of the annular tube 210 is increased and installed in only one place, and then it is configured in the form of connecting it with 2 to 4 reactor containment buildings. Savings and additional accident management time can be secured at the same time.

전술한 바와 같은, 원자로 격납건물(100) 내부에서 원환형 관(210)으로 연결된 체크 밸브 파이프라인(220)은, 발전소 상황에 따라 다양하게 할 수 있으며, 대략 3개 내지 5개의 체크 밸브 파이프라인(220)을 설치할 수 있다. 이러한 체크 밸브 파이프라인(220)은, 방출된 방사성 기체에 의하여 격납건물(100)의 내부 압력이 증가하여 격납건물(100)과 지하의 원환형 관(210)에 압력구배가 발생하면, 이와 같은 압력 구배로 인하여 격납건물(100) 내부에 있는 방사성 기체들을 피동적으로 지하의 원환형 관(210) 내부 방향으로 흘려보내는 파이프라인이다.As described above, the check valve pipeline 220 connected by the annular pipe 210 inside the reactor containment building 100 can be varied depending on the power plant situation, and approximately 3 to 5 check valve pipelines 220 can be installed. Such a check valve pipeline 220, when the internal pressure of the containment building 100 increases due to the released radioactive gas and a pressure gradient occurs in the containment building 100 and the annular pipe 210 in the basement, such as this It is a pipeline that passively flows radioactive gases inside the containment building 100 into the underground toroidal pipe 210 due to the pressure gradient.

원자력 발전소 사고가 발생했던 후쿠시마에서는 현재, 방사성 물질에 오염된 액체들을 처리하는데 있어 큰 곤란을 겪고 있다. 따라서 본 발명의 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)는 방사성 물질들을 기체 상태로 놔둠으로써 추후 남아있는 방사성 기체, 특히 세슘과 같은 기체의 처리가 양호하도록 한다.In Fukushima, where the nuclear power plant accident occurred, there is a great difficulty in disposing of liquids contaminated with radioactive materials. Accordingly, the passive release device 200 in the form of an annular tube of the present invention allows the radioactive materials to be in a gaseous state so that the remaining radioactive gas, particularly, a gas such as cesium, is well treated.

체크 밸브 파이프라인(220)에 구비된 체크 밸브(221)는, 격납건물(100)과 원환형 관(210)의 압력차 발생 시 격납건물(100)의 방사성 기체가 체크 밸브 파이프라인(220)을 통하여 원환형 관(210)으로 흐르도록 열어주고, 반면에 반대방향인 원환형 관(210)으로부터 격납건물(100)로는 방사성 기체들이 역류하여 넘어가지 않도록 차단하는 역할을 수행한다.In the check valve 221 provided in the check valve pipeline 220, when a pressure difference between the containment building 100 and the annular pipe 210 occurs, the radioactive gas in the containment building 100 is transferred to the check valve pipeline 220 Through the opening to flow to the annular tube 210, on the other hand, serves to block the radioactive gases from flowing backward to the containment building 100 from the annular tube 210 in the opposite direction.

릴리프 밸브 파이프라인(230)은, 발전소 상황에 따라 다양하게 할 수 있으며, 대략 2개 내지 3개의 릴리프 밸브 파이프라인(230)을 설치할 수 있다. 이러한 릴리프 밸브 파이프라인(230)은 중대사고 이후의 추후 사고 관리시, 폐기물 처리 및 제염을 위한 용도로 사용된다. 이를 위해 폐기물 처리가 더 쉬운 건식 여과배기 장치들을 릴리프 밸브 파이프라인(230)을 통해 연결해 놓을 수 있다.The relief valve pipeline 230 may be varied depending on the power plant situation, and approximately two to three relief valve pipelines 230 may be installed. The relief valve pipeline 230 is used for waste treatment and decontamination during subsequent accident management after a serious accident. To this end, dry filter exhaust devices that are easier to treat waste may be connected through the relief valve pipeline 230.

즉, 요오드를 포함하여, 짧은 반감기를 가진 대부분의 방사성 기체가 원환형 관(210) 내부에서 자연적 방사성 붕괴를 통해 상당량이 없어진 후, 추후 사고관리, 특히 세슘과 같은 기체의 처리를 위해 릴리프 밸브(231)를 조금씩만 열어주어 해당 기체가 건식 여과배기 장치들로 조금씩 이동되게 함으로써 사고 장소의 폐기물 관리 및 제염을 조금씩 순차적으로 수행하도록 할 수 있다.That is, after a significant amount of most radioactive gases having a short half-life, including iodine, are removed from the inside of the toroidal tube 210 through natural radioactive decay, a relief valve ( 231) is opened little by little, so that the gas is gradually transferred to the dry filter and exhaust systems, so that waste management and decontamination at the accident site can be performed little by little.

이와 같이, 원환체 관(210)에서 방사성 기체의 자연적 붕괴를 통한 감소 과정에 의해 확보된 시간을 활용하여, 먼저 방사성 기체들을 여과하고, 이후에 남은 방사성 액체들을 처리함으로써 방사성 폐기물의 양을 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다.In this way, using the time secured by the reduction process through the natural decay of the radioactive gas in the toric tube 210, the amount of radioactive waste is drastically reduced by first filtering the radioactive gases and then treating the remaining radioactive liquids. There is an advantage that can be reduced.

도 4는 종래 전원이 완전히 상실된 원자력발전소 중대사고시, 시간에 따른 격납건물 내부의 압력을 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)를 설치한 경우, 전원이 완전히 상실된 원자력발전소 중대사고시, 시간에 따른 격납건물 내부의 압력을 나타내는 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the pressure inside the containment building over time during a major accident at a nuclear power plant in which the conventional power is completely lost. This is a graph showing the pressure inside the containment building over time in the event of a serious accident at a nuclear power plant that was completely lost.

도 4 및 도 5의 그래프는, 총 5개 체크 밸브 파이프라인(220)을 둔 경우, R=88m, r=20m 이고, 체크 밸브 파이프라인(220)의 단면 지름은 6인치이며, 체크 밸브(221)가 열리는 압력구배는 1atm, 닫히는 압력구배는 340kPa로 하여 시뮬레이션을 수행한 결과이다.4 and 5, when a total of five check valve pipelines 220 are provided, R=88m, r=20m, and the cross-sectional diameter of the check valve pipeline 220 is 6 inches, and the check valve ( 221) is the result of the simulation with the opening pressure gradient of 1 atm and the closing pressure gradient of 340 kPa.

도 4의 경우와 같이 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)가 설치되지 않은 상태에서의 중대사고시, 전원이 완전히 상실되었고 운전원들이 중대사고관리를 하지 않는다는 가정하에, 격납건물(100)이 훼손되는 시점(40)까지는 대략 50시간이 걸림을 볼 수 있다.As in the case of FIG. 4, in the case of a serious accident in the absence of the toroidal tube-shaped passive discharge device 200 according to the present invention, power is completely lost and the operator does not manage the serious accident, the containment building ( It can be seen that it takes approximately 50 hours until the time point 40 that 100) is damaged.

그러나 도 5의 경우와 같이 본 발명에 따른 원환형 관 형태의 피동 방출 장치(200)가 설치된 상태에서의 중대사고시, 역시 전원이 완전히 상실되었고 운전원들이 중대사고관리를 하지 않는다는 가정하에, 격납건물(100)이 훼손되는 시점(50)까지는 대략 450시간 이상이 소요되어, 격납건물(100)의 훼손을 방지할 수 있는 충분한 시간이 확보됨을 알 수 있다.However, as in the case of FIG. 5, in the case of a serious accident in the state in which the toroidal tube-shaped passive release device 200 according to the present invention is installed, the power is completely lost and the operator does not manage the serious accident, the containment building ( It can be seen that it takes about 450 hours or more until the time point 50 when 100) is damaged, and sufficient time to prevent damage to the containment building 100 is secured.

이 경우, 원환형 관(210)의 단면 반지름 r을 5m만 크게하여 25m로 구성한다면, 원환형 관(210)의 용량이 150% 이상 늘어나기 때문에, 추가 시간을 200 내지 300시간 더 확보할 수 있을 것임을 알 수 있다.In this case, if the cross-sectional radius r of the annular tube 210 is increased by only 5 m to be 25 m, since the capacity of the annular tube 210 is increased by 150% or more, additional time can be secured for 200 to 300 hours. I can see that there will be.

10: 원자력 발전소 부지
100: 원자력 발전소 격납건물 및 터빈건물
200: 원환형 관 형태의 피동 방출 장치
210: 원환형 관 형태의 건물
220: 체크 밸브 파이프라인
221: 체크 밸브
230: 릴리프(releief) 밸브 파이프라인
231: 릴리프 밸브10: Nuclear power plant site
100: nuclear power plant containment building and turbine building
200: passive discharge device in the form of an annular tube
210: toroidal tube-shaped building
220: check valve pipeline
221: check valve
230: relief (releief) valve pipeline
231: relief valve

Claims (7)

중대사고 발생시 격납건물 파손 방지 및 방사성 물질의 지속적 제염을 위한 원환형 관 형태의 피동 방출 장치로서,
격납건물 부지 지하에 설치되어, 원자력발전소 중대사고(이하 '중대사고'라 한다)시 격납건물의 방사성 기체를 수용하여 상기 방사성 기체의 자연 붕괴가 일어나도록 하는 원환형 관 형태의 건물(이하 '원환형 관'이라 한다); 및,
상기 격납건물 내 하부로부터 상기 원환형 관으로 연결되어, 중대사고시 격납건물의 방사성 기체가 상기 원환형 관으로 이동하는 통로 역할을 수행하는 체크 밸브 파이프라인
을 포함하고,
릴리프(relief) 밸브를 구비하고,
짧은 반감기를 가진 방사성 기체가 원환형 관 내부에서 자연적 방사성 붕괴를 통해 상당량이 없어진 후, 남은 방사성 기체를 상기 릴리프 밸브를 통해 방출시키기 위한 릴리프 밸브 파이프라인
을 더 포함하며,
상기 격납건물 내부에,
상기 릴리프 밸브를 통해 방출되는 방사성 기체에 대한 제염을 수행하는 건식 여과배기 장치
를 더 포함하는,
원환형 관 형태의 피동 방출 장치.As a passive discharge device in the form of an annular tube for continuous decontamination of radioactive materials and preventing damage to the containment in the event of a serious accident.
A building in the form of an annular tube that is installed in the basement of the containment building site and accommodates radioactive gas in the containment building in case of a major accident (hereinafter referred to as ``severe accident'') at a nuclear power plant to cause the natural collapse of the It is called an annular tube'); And,
A check valve pipeline that is connected from a lower portion of the containment building to the annular pipe, and serves as a passage through which radioactive gas from the containment building moves to the annular pipe in case of a serious accident
Including,
Equipped with a relief valve,
Relief valve pipeline for discharging the remaining radioactive gas through the relief valve after a significant amount of radioactive gas with a short half-life has been lost through natural radioactive decay inside the toroidal tube.
It further includes,
Inside the containment building,
Dry filter exhaust device for decontaminating radioactive gas discharged through the relief valve
Further comprising,
A passive discharge device in the form of an annular tube. 청구항 1에 있어서,
상기 격납건물 하부의 액체가 상기 체크 밸브 파이프라인에 유입되지 않도록, 상기 체크 밸브 파이프라인의 기체 유입구는 격납건물 바닥에서 일정 높이되는 지점에 위치하는 것
을 특징으로 하는 원환형 관 형태의 피동 방출 장치.The method according to claim 1,
The gas inlet of the check valve pipeline is located at a point at a certain height from the bottom of the containment building so that the liquid under the containment building does not flow into the check valve pipeline.
Toroidal tube-shaped passive release device, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 체크 밸브 파이프라인에는,
격납건물과 원환형 관의 압력차 발생 시 상기 격납건물의 방사성 기체가 상기 체크 밸브 파이프라인을 통하여 상기 원환형 관으로 흐르도록 열어주고, 상기 원환형 관으로부터 상기 격납건물로는 방사성 기체들이 역류하여 넘어가지 않도록 차단하는 역할을 수행하는 체크 밸브
를 구비하는 것을 특징으로 하는 원환형 관 형태의 피동 방출 장치.The method according to claim 1,
In the check valve pipeline,
When the pressure difference between the containment building and the annular tube occurs, the radioactive gas of the containment building is opened to flow to the annular tube through the check valve pipeline, and radioactive gases flow back from the annular tube to the containment building. A check valve that blocks it from falling over
Toroidal tube-shaped passive discharge device, characterized in that it comprises a. 청구항 1에 있어서,
상기 원환형 관 내부에,
방사성 물질들의 흡착 및 제염을 수행하는 건식 필터
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원환형 관 형태의 피동 방출 장치.The method according to claim 1,
Inside the toroidal tube,
Dry filter for adsorption and decontamination of radioactive substances
Toroidal tube type passive release device, characterized in that it further comprises. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 원환형 관은,
하나의 격납건물과 연결되거나, 또는 2개 이상의 격납건물과 연결되도록 구성되는 것
을 특징으로 하는 원환형 관 형태의 피동 방출 장치.The method according to claim 1,
The toroidal tube,
It is connected to one containment building or configured to be connected to two or more containment buildings.
Toroidal tube-shaped passive release device, characterized in that.
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JPS59116581A (en) * 1982-12-24 1984-07-05 株式会社日立製作所 Device of removing hydrogen in reactor container or pressurevessel
KR101555692B1 (en) 2014-03-02 2015-09-25 주식회사 미래와도전 Imbedded cfvs for nuclear power plant
KR20160075295A (en) * 2014-12-19 2016-06-29 카베리온 도이칠란트 게엠베하 Nuclear power plant

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