KR102286797B1 - 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치 - Google Patents

원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로의 냉각수로부터 제거하기 위한 방사성 입자의 약 70％가 자성체임을 감안하여 이루어진 것으로, 전자석필터를 이용하여 자성체의 방사성 입자를 효율적으로 제거할 수 있고, 냉각수의 유입측 방사성 농도와 배출측 방사성 농도를 측정하여 전자석 필터의 사용시기와 세척시기를 결정함으로써 방사성 입자의 제거효율을 높이고 운영의 편리성을 증대시킬 수 있는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 원자로와 증기발생기 사이를 연결하는 순환라인으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 것으로, 순환라인 상에 연결된 바이패스라인에 냉각수가 통과하는 전자석필터를 설치하고, 바이패스라인과 별개로 설치된 세척라인에 세척수 공급부를 설치하여 전자석필터로 유입되는 유입수와 전자석필터로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도 차이에 따라, 전자석필터 또는 세척수 공급부를 선택적으로 가동하여 방사성 입자 제거기능 또는 세척기능을 수행한다.

Description

원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치{Mathod and Apparatus Removing Radioactive Particles in Cooling Water of Reactors}
본 발명은 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로의 핵분열 과정에서 발생하여 냉각수에 포함되는 방사성 입자를 효율적으로 제거하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 원자로의 발전시스템을 나타낸 것으로, 원자로(1)에서 핵분열에 의해 뜨거워진 냉각수는 공급측 순환라인(3a)으로 연결된 각 증기발생기(2)의 열교환기로 유입되고, 열교환기에서는 냉각수의 뜨거운 열과 다른 배관을 통해 유입되는 물을 열교환시켜 증기를 발생시킴으로써 이 증기를 터빈으로 보내 발전하게 된다.
각 증기발생기(2)의 열교환기를 통과한 냉각수는 복귀측 순환라인(3b)를통해 다시 원자로(1)로 되돌아가 순환하도록 되어 있고, 어느 하나의 공급측 순환라인(3a) 상에는 냉각수의 원활한 순환을 위해 가압기(Pressurizer)(4)가 설치되고, 각 복귀측 순환라인(3b)에는 리액터쿨링펌프(Reactor Coolant Pump)(5)가 설치되어 있으며, 어느 하나의 복귀측 순환라인(3b)에는 냉각수를 보충하기 위한 보충수탱크(make up-water tank)가 연결되어 있다.
또한, 공급측 및 복귀측 순환라인(3a,3b)을 따라 순환하는 냉각수에는 원자로(1)의 핵분열시 발생하는 방사성 입자가 포함되어 있고, 원자로(1)를 구동하기 위한 여러 순환계통중, 화학체적제어계통(Chemical Volume Control System)에는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하여 방사성 농도를 낮추기 위한 방사성 입자 제거장치(6)가 구비되어 있다.
상기 방사성 입자 제거장치(6)는 통상 원자로(1)와 어느 하나의 증기발생기(2) 사이를 연결하는 공급측 순환라인(3a)과 복귀측 순환라인(3b) 사이에 연결된 바이패스측 순환라인(3c)에 설치된다.
즉, 방사성 입자 제거장치(6)는 바이패스측 순환라인(3c)에서 분기되어 다시 바이패스측 순환라인(3c)으로 연결된 바이패스라인(3d)에 설치되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 냉각수의 온도를 단계적으로 낮추기 위한 제1 및 제2 열교환기(6a,6b)와, 이온교환수지를 이용하여 냉각수에 포함된 방사성 입자를 흡수하여 제거하기 위한 이온교환수지탑(6c)과, 상기 제1 및 제2 열교환기(6a,6b)와 이온교환수지탑(6c)을 통과하면서 낮아진 수압을 바이패스측 순환라인(3c)과 동일한 수압으로 높여 일치시키기 위한 차징펌프(Charging Pump)(6d)를 직렬로 배치하여 이루어진다.
그러나, 상기와 같이 이온교환수지를 이용하여 방사성 입자를 흡수 제거하는 방법은, 이온교환수지의 재질이 높은 온도에서 쉽게 열화되는 특성이 있기 때문에, 냉각수의 온도를 대략 60℃로 낮춘 상태에서 사용해야 하고, 따라서, 냉각수의 온도를 단계적으로 낮추기 위한 제1 및 제2 열교환기(6a,6b)가 필요하다. 또한, 이온교환수지는 직경이 대략 0.1mm의 작은 알갱이 형태로 이루어져 이온교환수지탑(6c) 내에 충전되고, 이를 냉각수가 통과하는 과정에서 냉각수의 압력 및 흐름이 급격히 낮아지게 되므로, 다시 복귀측 순환라인(3b)으로 이송시킬 때, 복귀측 순환라인(3b)의 압력과 동일한 수압으로 상승시키기 위한 고가의 차징펌프(6d)가 필요하게 되는 등 장치가 복잡하여 유지관리에 어려움이 있고, 설치 및 운영 비용도 증가하는 문제가 있다.
또한, 냉각수가 제1 및 제2 열교환기(6a,6b)와 이온교환수지탑(6c)을 통과하는 과정에서 압력 저하로 흐름이 느려지게 되므로 처리시간당 방사성 입자 제거율이 낮고, 이온교환수지는 일정기간 사용하게 되면, 포화상태가 되어 제거효율이 낮아지게 되므로, 수시로 교체해주어야 하는 번거로움과 교체비용으로 인한 운영비용의 상승을 더욱 가중시키는 문제가 있다.
본 발명은 원자로의 냉각수로부터 제거하기 위한 방사성 입자의 약 70％가 자성체임을 감안하여 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자석필터를 이용하여 자성체의 방사성 입자를 효율적으로 제거할 수 있음과 동시에, 설비의 간소화로 설비비용 및 운영비용을 절감할 수 있으며, 냉각수의 유입측 방사성 농도와 배출측 방사성 농도를 측정하여 전자석 필터의 사용시기와 세척시기를 결정함으로써 방사성 입자의 제거효율을 높이고 운영의 편리성을 증대시킬 수 있는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전자석 필터의 자성매체로서, 직경 1~10mm의 구형 볼을 사용하여 냉각수의 통과시 압력저하를 최소화함과 동시에, 냉각수의 원활한 흐름으로 방사성 입자 제거효율을 향상시킬 수 있는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원자로와 증기발생기 사이를 연결하여 냉각수가 순환하도록 된 순환라인 상에 설치되어 순환라인으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 있어서, 상기 순환라인을 분기하여 다시 상기 순환라인에 연결되는 바이패스라인을 설치하고 상기 바이패스라인으로 냉각수가 순환되도록 하는 냉각수 순환단계; 상기 바이패스라인 상에 냉각수가 통과하는 전자석필터를 설치하고, 상기 전자석필터의 전자석에 전원을 공급하여 자성매체를 자화시키는 것에 의해 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 자성매체 표면에 포집하는 자성체의 방사성 입자 포집단계; 및 상기 전자석필터로 흐르는 냉각수를 선택적으로 차단함과 동시에 전자석필터의 전자석으로 공급되는 전원을 차단한 후, 상기 바이패스라인과는 별개로 설치된 세척라인을 통해 세척수를 상기 전자석필터로 통과시켜 자성매체 표면에 포집된 방사성 입자를 제거하는 세척단계를 포함하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 세척단계가, 상기 전자석필터로 유입되는 유입수와 전자석필터로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도를 측정하여 배출수의 방사성 농도가 제어부에 미리 설정하여 둔 유입수의 방사성 농도에 대한 기준비율보다 높을 때 수행되는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 특징이 있다.
이때, 상기 제어부에 미리 설정하여 둔 기준비율은, 유입수의 방사성 농도의 40~60％인 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 전자석필터의 하류에 금속필터를 설치하여 냉각수로부터 비자성체의 방사성 입자를 포집하는 비자성체의 방사성 입자 포집단계를 더 포함하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 원자로와 증기발생기 사이를 연결하여 냉각수가 순환하도록 된 순환라인 상에 설치되어 순환라인으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 있어서, 상기 순환라인으로부터 분기되고 다시 상기 순환라인과 연결되어 냉각수가 순환되는 바이패스라인; 상기 바이패스라인 상에 설치되어 냉각수가 통과하고, 전자석에 의해 자화되어 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 표면에 포집하는 자성매체가 내장된 전자석필터; 상기 바이패스라인과는 별도로 상기 전자석필터에 연결되어 전자석필터에 세척수를 통과시키기 위한 세척라인; 상기 세척라인에 설치되고 세척수를 저장하고 있는 세척수 저장탱크를 구비하여 상기 전자석필터에 세척수를 공급하기 위한 세척수 공급부; 및 상기 전자석필터를 통과한 세척수를 저장하는 세척수 저장탱크를 포함하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 특징이 있다.
또한 본 발명은 상기 세척수 공급부의 세척수 저장탱크는, 원자로 발전시스템에 구비되어 있는 보충수탱크(make up-water tank)인 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 상기 전자석필터의 상류와 하류의 바이패스라인 상에 설치되어 전자석필터로 유입되는 유입수와 전자석필터로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도를 측정하는 제1 및 제2 방사성 농도측정기; 상기 제1 및 제2 방사성 농도측정기에서 측정된 유입수 및 배출수의 방사성 농도 차이에 따라, 냉각수 또는 세척수가 선택적으로 전자석필터를 통과하도록 제어함과 동시에, 상기 전자석필터 또는 세척수 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 전자석필터의 하류에 설치되어 냉각수로부터 비자성체의 방사성 입자를 포집하는 금속필터를 더 포함하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 자성매체가, 직경 1~10mm의 구형상 강자성체로 이루어져 전자석필터 내에 다수개 채워지고, 상기 구형상 강자성체의 표면은 스테인레스스틸재로 코팅된 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 특징이 있다.
상기의 특징적 구성을 가지는 본 발명은, 고온의 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 수단이 전자석필터로 이루어지고, 전자석필터의 자성매체는 Fe,Ni,Co 등의 강자성체로 이루어짐에 따라, 고온의 냉각수에 사용하는 것이 가능하고, 이로써 종래에 냉각수의 온도를 단계적으로 낮추기 위한 열교환기가 불필요하고, 또한, 자성매체가 직경 1~10mm의 구형상으로 형성되어 종래의 대략 0.1mm의 미립자 형태인 이온교환수지보다 사이의 공간이 10배 이상 넓게 확보되어 냉각수의 통과속도를 빠르게 하여 압력의 급격한 저하를 방지함으로써 다시 냉각수를 순환라인으로 이송시킬 때, 순환라인의 압력과 동일한 수압으로 상승시키기 위한 고가의 차징펌프가 필요 없고 저가의 이송용 압력 펌프의 사용이 가능하게 되며, 더욱이 세척수 공급 탱크로서, 원자로 발전시스템에 구비되어 있는 보충수탱크를 사용함으로써 별도의 세척수 공급 탱크를 구비할 필요가 없는 등 장치의 구성요소 감소 및 설비 비용의 절감으로 유지관리 및 운영비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 냉각수가 전자석필터를 통과하는 속도가 증가함에 따라 처리시간당 방사성 입자의 제거율을 높일 수 있고, 또한 전자석필터의 자성매체는 지속적인 사용으로 표면에 포집된 방사성 입자에 의해 포집 효율이 저하되는 경우, 역세척에 의해 방사성 입자를 떼어내어 제거함으로써 재사용이 가능하고 사용수명이 길어 종래와 같이 이온교환수지를 자주 교체해야 하는 번거로움 없이 방사성 입자의 제거효율을 높일 수 있고, 사용 수명도 더욱 연장할 수 있어 경제적이며, 역세척 기능이 전자석필터를 통과하는 유입수의 방사성 농도와 배출수의 방사성 농도 차이에 따라 자동적으로 이루어지도록 함으로써 운영이 더욱 편리한 효과가 있다.
도 1은 종래의 방사성 입자 제거장치가 설치된 원자로 발전시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 종래의 방사성 입자 제거장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 방사성 입자 제거장치가 설치된 원자로 발전시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 방사성 입자 제거장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 방사성 입자 제거장치의 제어구성을 나타낸 블럭도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 냉각수에 포함된 방사성 물질을 제거하기 위한 장치가 설치된 원자로 발전시스템을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 원자로 발전시스템은, 원자로(10)와 복수개의 증기발생기(20) 사이를 공급측 순환라인(31), 복귀측 순환라인(32) 및 바이패스측 순환라인(33)으로 연결하여 냉각수를 순환시키도록 되어 있고, 어느 하나의 공급측 순환라인(31) 상에는 냉각수의 원활한 순환을 위해 가압기(Pressurizer)(40)가 설치되고, 각 복귀측 순환라인(32) 상에는 리액터쿨링펌프(Reactor Coolant Pump)(50)가 구비되어 있으며, 어느 하나의 복귀측 순환라인(32)에는 냉각수를 보충하기 위한 보충수탱크(make up-water tank)(70)가 연결되어 있다.
따라서, 원자로(10)에서 핵분열에 의해 뜨거워진 냉각수는 각 증기발생기(20)의 열교환기로 유입되고, 열교환기에서는 냉각수의 뜨거운 열과 다른 배관을 통해 유입되는 물을 열교환시켜 증기를 발생시킴으로써 이 증기를 터빈(도시하지 않음)으로 보내 발전에 사용하게 된다.
또한, 공급측 순환라인(31), 복귀측 순환라인(32) 및 바이패스측 순환라인(33)을 따라 순환하는 냉각수에는 원자로(10)의 핵분열시 발생하는 방사성 입자가 포함되어 있고, 바이패스측 순환라인(33) 상에는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 방사성 입자 제거장치(60)가 구비된다.
본 발명의 방사성 입자 제거장치(60)는, 상기 바이패스측 순환라인(33)으로부터 분기되고 다시 상기 바이패스측 순환라인(33)과 연결되어 냉각수가 순환되는 바이패스라인(33a)에 전자석필터(61)와 금속필터(62)를 냉각수의 흐름방향으로 직렬 배치하여 이루어진다.
전자석필터(61)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 필터통체(61a) 내부에 구비되는 자성매체(61b)와, 필터통체(61a) 외부에 구비되어 전원공급에 의해 자기력을 발생하는 전자석(61c)으로 이루어지며, 필터통체(61a)로 유입된 냉각수는 자성매체(61b)를 통과하여 배출되도록 구성되어 있다.
따라서, 전원공급에 의해 전자석(61c)에 강력한 자기력이 발생 되면, 자성매체(61b)가 자화되어 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 표면에 흡착하여 포집할 수 있도록 되어 있다.
자성매체(61b)는 Fe,Ni,Co 등의 강자성체로 이루어지고, 구형상으로 형성되어 필터통체(61a) 내에 다수개가 채워지고, 구형상의 직경은 1~10mm로 형성하여 자성매체(61b) 사이에 충분한 공간이 형성되도록 한다. 또한 구형상 자정매체(61b)의 표면은 스테인레스스틸재로 코팅하여 자성매체(61b)의 표면에 흡착된 방사성 입자가 자력제거시 쉽게 떨어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
전자석필터(61)의 상류와 하류에는 제1 및 제2 방사성 농도측정기(64,65)와, 제1 및 제2 밸브(V1,V2)가 구비된다. 제1 및 제2 방사성 농도측정기(64,65)는 전자석필터(61)로 유입되는 냉각수와 배출되는 냉각수의 방사성 농도를 측정할 수 있도록 되어 있으며, 제1 및 제2 밸브(V1,V2)는 전자석필터(61)로 유입 및 배출되는 냉각수를 선택적으로 차단하게 된다.
또한, 본 발명은 바이패스측 순환라인(33)과는 별도로 상기 전자석필터(61)에 연결되어 전자석필터(61)에 세척수를 통과시키기 위한 세척라인(63)이 구비되고, 세척라인(63)에는 세척수를 전자석필터(61)에 공급하기 위한 세척수 공급부(66)와, 상기 전자석필터(61)를 통과한 세척수를 저장하는 세척수 저장탱크(67)가 구비된다.
세척수 공급부(66)는 세척수를 저장하는 세척수 공급탱크(66a)와, 상기 세척수 공급탱크(63a)의 세척수를 전자석필터(61)로 공급하기 위한 펌프(66b)로 이루어진다.
이때, 전용의 세척수 공급탱크(66a)를 별도로 구비하는 경우, 세척수 공급을 위한 펌프(66b)대신 세척수 공급탱크(66a) 내에 에어압을 주입하는 방식으로 공급할 수도 있다. 또한 세척수 공급탱크(66a)로서 원자로의 발전시스템에 구비되어 있는 보충수탱크(70)를 대체하여 냉각수를 세척수로 사용할 수 있으며, 이 경우 별도의 세척수 공급탱크(66a)를 구비할 필요가 없어 설비 및 비용을 감소시킬 수 있다.
세척라인(63)에는 전자석필터(61)의 상류와 하류에 제3 및 제4 밸브(V3,V4)가 설치되어 전자석필터(61)로 유입 및 배출되는 냉각수의 흐름을 선택적으로 차단하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전자석필터(61), 제1 및 제2 방사성 농도측정기(64,65), 제1 내지 제4 밸브(V1~V4), 세척수 공급부(66)와 연결되어 제1 및 제2 방사성 농도측정기(64,65)에서 측정된 유입수 및 배출수의 방사성 농도에 따라, 전자석필터(61)의 전자석(61c) 또는 세척수 공급부(66)의 펌프(66b)를 구동함과 동시에, 냉각수 또는 세척수가 선택적으로 전자석필터(61)를 통과하도록 제1 내지 제4 밸브(V1~V4)를 제어하는 제어부(80)를 구비한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 방사성 입자 제거방법과 함께 설명하면 다음과 같다.
원자로의 순환라인(31,32,33)으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법은, 냉각수 순환단계, 자성체의 방사성 입자 포집단계 및 세척단계로 이루어진다.
냉각수 순환단계는, 원자로 발전시스템의 바이패스측 순환라인(33)을 분기하여 다시 상기 바이패스측 순환라인(33)에 연결되는 바이패스라인(33a)의 제1 및 제2 밸브(V1,V2)는 개방하고, 세척라인(63)의 제3 및 제4 밸브(V3,V4)는 차단함으로써 이루어진다.
자성체의 방사성 입자 포집단계는, 상기 바이패스라인(33a) 상에 설치된 전자석필터(61)의 전자석(61c)에 전원을 공급하여 자성매체(61b)를 자화시키는 것에 의해 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 자성매체(61b) 표면에 포집함으로써 이루어진다.
즉, 전자석필터(61)의 전자석(61c)에 전원을 공급하면, 전자석(61c)에 강력한 자기력이 발생하여 자성매체(61b)가 자화되고, 이와 동시에 필터통체(61a) 내로 냉각수가 유입되면, 냉각수에 포함된 Al, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Si, Zn 등의 자성을 가지는 방사성 입자가 자성매체(61b)에 흡착되므로, 냉각수로부터 자성체의 방사성 입자를 포집할 수 있다.
통상, 원자로(10)의 핵분열에 의해 발생하여 냉각수에 포함되는 자성체의 방사성 입자는 70％에 해당하므로 냉각수의 방사성 농도를 현저히 낮출 수 있다.
또한, 자성매체(61b)가 Fe,Ni,Co 등의 강자성체로 이루어져 고온에서도 충분히 제 기능을 발휘할 수 있어 냉각수의 온도를 낮추기 위한 별도의 열교환기가 필요 없고, 자성매체(61b)의 형상이 직경 1~10mm의 구형상으로 이루어진 것이므로, 자성매체(61b) 사이의 공간을 넓게 확보할 수 있어 미립자 형태의 이온교환수지를 사용하는 종래의 제거방법에 비하여 냉각수의 흐름을 원활하게 할 수 있어 방사성 입자 제거성능을 높일 수 있으며, 전자석필터(61) 통과 후 냉각수의 압력저하를 최소화할 수 있어 압력을 높이기 위해 종래에 사용한 고가의 차징펌프를 생략할 수 있다.
이러한 자성체의 방사성 입자 제거단계가 지속 되면, 전자석필터(61)의 자성매체(61b) 표면에 흡착되어 포집된 자성체의 방사성 입자가 증가하게 되고, 이로써, 자성매체(61b)의 흡착성능이 저하되어 방사성 입자 제거효율이 낮아지게 되며, 이때 세척단계를 수행한다.
세척단계는, 선택적으로 전자석필터로 공급되는 냉각수를 차단하고 세척수를 공급하여 자성매체에 포집된 자성체의 방사성 입자를 떼 내어 제거함으로써 이루어진다.
즉, 전자석필터(61)의 전자석(61c)에 공급되는 전원을 차단함과 동시에, 바이패스라인(33a)의 제1 및 제2 밸브(V1,V2)를 차단하여 냉각수의 흐름을 중단시키고, 세척라인(63)의 제3 및 제4 밸브(V3,V4)를 개방함과 동시에, 세척수 공급부(66)의 펌프(66b)를 구동하여 세척수 공급탱크(66a)로부터 세척수를 전자석필터(61)로 공급하여 통과시킴으로써 이루어진다.
이때, 세척수의 흐름은 냉각수의 흐름과 반대방향으로 설정하여 역세척을 실시함으로써, 자성매체(61b)의 표면에 흡착된 방사성 입자의 제거효율을 더욱 높일 수 있고, 또한 자성매체(61b)의 표면을 스텐레스스틸로 코팅한 것에 의해서는, 방사성 입자를 자성매체(61b)의 표면으로부터 더욱 효과적으로 제거할 수 있어 세척효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 세척단계는, 상기 전자석필터(61)로 유입되는 유입수와 전자석필터(61)로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도를 측정하여 배출수의 방사성 농도가 제어부(80)에 미리 설정하여 둔 유입수의 방사성 농도에 대한 기준비율보다 높을 때 수행되도록 함으로써 자동화할 수 있다. 이때 제어부(80)에 미리 설정해 놓은 기준비율은, 유입수의 방사성 농도의 40~60％로 설정할 수 있다.
예를 들어, 기준비율을 40％보다 낮게 설정하게 되면, 세척단계의 실시회수가 불필요하게 많아져 가동비용을 상승시키고, 기준비율을 60％보다 높게 설정하게 되면, 세척단계의 실시회수가 적어 자성체의 방사성 입자 제거효율을 저하시키게 된다.
이와 같은 세척단계는, 전자석필터(61)로 유입되는 냉각수의 방사성 농도를 제1 방사성 농도측정기(64)로 측정하고, 전자석필터(61)로 배출되는 냉각수의 방사성 농도를 제2 방사성 농도측정기(65)로 측정하여 제어부(80)로 보내고, 제어부(80)는 배출수의 방사성 농도가 미리 설정해 놓은 기준비율보다 높은 것으로 판단될 때, 전자석필터(61)의 전자석(61c)에 공급되던 전원을 차단함과 동시에, 바이패스라인(33a)의 제1 및 제2 밸브(V1,V2)를 차단하여 냉각수의 공급을 중단하고, 세척라인(63)의 제3 및 제4 밸브(V3,V4)를 개방함과 동시에, 세척라인(63)의 펌프(66b)를 구동하여 세척수 공급부(66a)로부터 세척수를 전자석필터(61)에 공급하여 통과시킴으로써 이루어진다.
전자석필터(61)의 자성매체(61b)를 통과한 세척수는 필터통체(61a)로부터 배출되어 세척수 저장탱크(67)에 저장된다.
이때, 세척수의 흐름은 냉각수의 흐름과 반대방향으로 설정하여 역세척을 실시함으로써, 자성매체(61b)의 표면에 흡착된 방사성 입자의 제거효율을 더욱 높일 수 있고, 또한 자성매체(61b)의 표면을 스텐레스스틸로 코팅한 것에 의해서는, 방사성 입자를 자성매체(61b)의 표면으로부터 더욱 효과적으로 제거하여 세척효율을 높일 수 있다.
이와 같은 세척단계의 실시로 제2 방사성 농도측정기(65)로 측정된 배출수의 방사성 농도가 기준비율보다 낮아지게 되면, 제어부(80)는 세척수 공급부(66)의 펌프(66b) 가동을 중단함과 동시에, 제3 및 제4 밸브(V3,V4)를 차단하여 세척수 공급을 중단하고, 다시 전자석필터(61)의 전자석(61c)에 전원을 공급함과 동시에, 바이패스라인(33a)의 제1 및 제2 밸브(V1,V2)를 개방하여 냉각수를 전자석필터(61)에 통과시킴으로써 방사성 입자 제거단계를 계속 수행한다.
또한, 본 발명은 상기 전자석필터(61)의 하류에 금속필터(62)를 설치하여 냉각수로부터 비자성체의 방사성 입자를 포집하는 비자성체의 방사성 입자 포집단계를 더 포함한다.
따라서, 금속필터(62)에 의해 전자석필터(61)로 제거하지 못한 비자성체의 방사성 입자를 제거함으로써 냉각수에 포함된 방사성 입자를 최대한 제거하여 방사성 농도를 더욱 낮출 수 있다.
지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 원자로 20 : 증기발생기
31,32,33 : 순환라인 60 : 방사성 입자 제거장치
61 : 전자석필터 62 : 자성매체
63 : 세척라인 64,65 : 방사성 농도측정기
66 : 세척수 공급부 67 : 세척수 저장탱크
70 : 보충수탱크 80 : 제어부

Claims (10)

  1. 원자로와 증기발생기 사이를 연결하여 냉각수가 순환하도록 된 순환라인 상에 설치되어 순환라인으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법에 있어서,
    상기 순환라인을 분기하여 다시 상기 순환라인에 연결되는 바이패스라인을 설치하고 상기 바이패스라인으로 냉각수가 순환되도록 하는 냉각수 순환단계;
    상기 바이패스라인 상에 냉각수가 통과하는 전자석필터를 설치하고, 상기 전자석필터의 전자석에 전원을 공급하여 자성매체를 자화시키는 것에 의해 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 전자석필터의 자성매체 표면에 포집하는 자성체의 방사성 입자 포집단계; 및
    상기 바이패스라인을 통해 전자석필터로 흐르는 냉각수를 선택적으로 차단함과 동시에 전자석필터의 전자석으로 공급되는 전원을 차단한 후, 상기 바이패스라인과는 별개로 설치된 세척라인을 통해 세척수를 상기 냉각수의 흐름과 반대방향으로 상기 전자석필터로 통과시켜 자성매체 표면에 포집된 방사성 입자를 제거하는 세척단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세척단계는, 상기 전자석필터로 유입되는 유입수와 전자석필터로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도를 측정하여 배출수의 방사성 농도가 제어부에 미리 설정하여 둔 유입수의 방사성 농도에 대한 기준비율보다 높을 때 수행되는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부에 미리 설정하여 둔 기준비율은, 유입수의 방사성 농도의 40~60％인 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전자석필터의 하류에 금속필터를 설치하여 냉각수로부터 비자성체의 방사성 입자를 포집하는 비자성체의 방사성 입자 포집단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거방법.
  5. 원자로와 증기발생기 사이를 연결하여 냉각수가 순환하도록 된 순환라인 상에 설치되어 순환라인으로 흐르는 냉각수로부터 방사성 입자를 제거하기 위한 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치에 있어서,
    상기 순환라인으로부터 분기되고 다시 상기 순환라인과 연결되어 냉각수가 순환되는 바이패스라인;
    상기 바이패스라인 상에 설치되어 냉각수가 통과하고, 전자석에 의해 자화되어 냉각수에 포함된 자성체의 방사성 입자를 표면에 포집하는 자성매체가 내장된 전자석필터;
    상기 바이패스라인과는 별도로 상기 전자석필터에 연결되어 전자석필터에 세척수를 통과시키기 위한 세척라인;
    상기 세척라인에 설치되고 세척수를 저장하고 있는 세척수 저장탱크를 구비하여 상기 전자석필터에 세척수를 공급하기 위한 세척수 공급부; 및
    상기 전자석필터를 통과한 세척수를 저장하는 세척수 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 세척수 공급부의 세척수 저장탱크는, 원자로 발전시스템에 구비되어 있는 보충수탱크(make up-water tank)인 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 전자석필터의 상류와 하류의 바이패스라인 상에 설치되어 전자석필터로 유입되는 유입수와 전자석필터로부터 배출되는 배출수의 방사성 농도를 측정하는 제1 및 제2 방사성 농도측정기; 및
    상기 제1 및 제2 방사성 농도측정기에서 측정된 유입수 및 배출수의 방사성 농도 차이에 따라, 냉각수 또는 세척수가 선택적으로 전자석필터를 통과하도록 제어함과 동시에, 상기 전자석필터 또는 세척수 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 전자석필터의 하류에 설치되어 냉각수로부터 비자성체의 방사성 입자를 포집하는 금속필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
  9. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 자성매체는, 직경 1~10mm의 구형상 강자성체로 이루어져 전자석필터 내에 다수개 채워진 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 구형상 강자성체의 표면은 스테인레스스틸재로 코팅된 것을 특징으로 하는 원자로의 냉각수에 포함된 방사성 입자 제거장치.
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