KR102352037B1 - Passive Colling System for Nuclear Reactor having Preventing Part for Over Pressure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과열에 의해 발생하는 과압에 의해 냉각수가 조기 소진되는 것을 방지할 수 있는 원자로의 피동무한 냉각 구조체에 관한 것으로서, 본 발명의 일 형태에 따르면, 원자로 노심이 수용된 원자로 용기가 수용되는 에너지 방출공간부, 상기 에너지 방출공간부와 구획되면서 냉각수가 수용되며, 상기 에너지 방출공간부의 압력이 전달되는 에너지 흡수공간부, 상기 에너지 흡수공간부의 상측에 구비되고, 상기 원자로 용기에서 전달된 열을 흡수하여 냉각하며, 흡수한 열을 외부로 방출하는 에너지 전달공간부, 상기 에너지 방출공간부의 압력을 상기 에너지 흡수공간부로 전달하도록 상기 에너지 방출공간부와 에너지 흡수공간부를 연통시키는 압력평형관 및 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열되었을 때에는 상기 압력평형관을 통해 상기 에너지 방출공간부로부터 상기 에너지 흡수공간부에 배출되는 공기의 압력을 감소시키는 과압방지부를 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체가 개시된다.The present invention relates to a passive cooling structure of a nuclear reactor capable of preventing premature exhaustion of coolant due to overpressure caused by overheating. The space part and the energy emitting space part are partitioned and the cooling water is accommodated, the energy absorbing space part to which the pressure of the energy emitting space part is transmitted, is provided above the energy absorbing space part, and absorbs the heat transferred from the reactor vessel. An energy transfer space for cooling and discharging the absorbed heat to the outside, a pressure balance tube communicating the energy release space with the energy absorbing space so as to transfer the pressure of the energy emitting space to the energy absorbing space, and the energy release space Disclosed is a passive cooling structure for a nuclear reactor including an overpressure preventing unit for reducing the pressure of air discharged from the energy emitting space to the energy absorbing space through the pressure balancing tube when the temperature of the unit is overheated.
Description
본 발명은 원자로의 피동무한 냉각 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 과열에 의해 발생하는 과압에 의해 냉각수가 조기 소진되는 것을 방지할 수 있는 원자로의 피동무한 냉각 구조체에 관한 것이다. The present invention relates to a passive cooling structure of a nuclear reactor, and more particularly, to a passive cooling structure of a nuclear reactor capable of preventing premature exhaustion of cooling water due to overpressure caused by overheating.
원자력 발전은 핵분열시 발생되는 에너지를 이용해 터빈을 운전하여 전기 에너지를 생산시키는 방식으로서, 발전과정에서 이산화탄소를 발생시키지 아니하며 적은 연료로서 막대한 전기를 생산할 수 있어 여러 국가에서 발전방식 중 하나로 채택 운용 되고 있다.Nuclear power generation is a method of generating electrical energy by operating a turbine using the energy generated during nuclear fission. It does not generate carbon dioxide during the power generation process, and it can produce a large amount of electricity with a small amount of fuel. .
이러한 원자력 발전은 막대한 열이 발생함으로 인해 냉각이 필수적인데, 일반적인 원자력 발전은 도 1에 도시된 바와 같이, 원자로 용기(10) 내의 원자로 노심(20)이 핵분열함에 따라 발생된 엄청난 열에너지가 원자로 용기(10) 내의 냉각제로 전달되며, 냉각제는 열교환기(30)에서 열을 교환한 뒤에 다시 원자로 용기(10) 내로 순환된다. 또한 상기 냉각제와는 독립된 경로로서 구동계통(50)의 물을 순환시키며, 상기 열교환기(30)에서는 상기 냉각제로부터 흡수한 열로서 구동계통(50)에 증기를 발생시기고, 이를 통해 터빈(52)을 돌려 발전기(54)로 전기에너지로 전환된 후에 다시 물로 응축되어 열교환기(30)로 순환되는 방식으로 이루어진다.Such nuclear power generation requires cooling due to the generation of enormous heat. In general nuclear power generation, as shown in FIG. 1 , the enormous thermal energy generated by the nuclear fission of the
이러한 원자로에서는 엄청난 열에너지가 발생되며, 평상시에는 이러한 원자로의 열이 적절히 냉각되고 있지만, 예기치 못한 사고 등이 발생하여 원자로의 열이 적절히 냉각되지 않을 경우 원자로 시설 자체가 파괴되는 대형 사고가 발생할 수 있으며, 이는 시설의 유실 이외에도 주변환경의 방사능 오염을 야기할 수 있는 아주 위험한 상황을 초래할 수 있다.These reactors generate enormous thermal energy, and the heat of these reactors is normally cooled properly, but if the heat of the reactor is not properly cooled due to unexpected accidents, a large-scale accident that destroys the reactor facility itself may occur. In addition to the loss of the facility, this can lead to a very dangerous situation that can cause radioactive contamination of the surrounding environment.
따라서, 비상 상황시 원자로를 냉각시켜주기 위한 다양한 안전계통들이 필수적으로 구비된다. 이러한 안전계통들은 원자로의 각 부에 냉각제를 보충 공급하는 형태 및 냉각제를 적절하게 순환시켜 회수된 열을 히트싱크를 통해 외부로 방출하는 형태로 구비된다.Therefore, various safety systems for cooling the nuclear reactor in an emergency situation are essential. These safety systems are provided in the form of supplementing the coolant supply to each part of the nuclear reactor and discharging the recovered heat to the outside through the heat sink by circulating the coolant appropriately.
이러한 히트싱크는 내부의 냉각제의 누설 없이 열만을 배출하기 위한 열교환기 형태로 이루어지며, 이러한 열교환기는 해수나 강 등의 물 속에 잠겨 열교환 함으로써 열을 방출할수 있다.Such a heat sink is made in the form of a heat exchanger for discharging only heat without leakage of an internal coolant, and such a heat exchanger can release heat by exchanging heat by submerging it in water such as seawater or river.
이렇게 열교환기가 냉매(물)속에 잠긴 형태를 풀 보일링(Pool Boiling)이라 부르는데, 이러한 풀 보일링 방식의 열 교환은 열전달속도가 만족스럽지 않아 열을 방출하는 속도가 원자로가 열을 생성하는 속도보다 느릴 수 있으며, 그에 따라 전체 장비가 커져야 하는 문제점이 있다.This type of heat exchanger immersed in refrigerant (water) is called pool boiling. In this full-boiling type of heat exchange, the heat transfer rate is not satisfactory, so the rate of heat dissipation is higher than the rate at which the reactor generates heat. It may be slow, and accordingly, there is a problem in that the entire equipment must be large.
또한, 기존의 원자로들은 비상상황 발생시 매뉴얼에 따른 작업원의 조작에 의해 작동하도록 이루어져 있는데, 대형 사고 발생시 조작원 또한 부상 또는 사망하거나 대피하여 조작할 조작원의 부재상태가 발생할 수도 있으며, 매뉴얼이 너무 복잡하여 숙지하기 어렵고 긴급상황 발생시 조작원의 조작실수에 의해 사고를 차단하지 못하게 되는 상황이 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, existing nuclear reactors are operated by the operation of the operator according to the manual in case of an emergency. In the event of a large accident, the operator may also be injured or killed, or the absence of an operator to operate by evacuation may occur, and the manual is too complicated. There is a problem in that it is difficult to understand and when an emergency situation occurs, a situation in which an accident cannot be blocked due to an operation mistake of an operator may occur.
이를 위해, 조작원의 조작이 필요없이 과열에 의해 발생된 열과 압력으로서 원자로의 냉각이 이루어지는 피동무한 냉각 시스템이 개발중에 있으나, 이러한 피동무한 냉각 시스템은 과열에 의해 발생되는 압력으로서 냉각수를 펌핑하는 구조인데, 과열에 의해 과압이 발생한 경우 냉각수가 조기 소진되는 문제점이 있었다.To this end, a passive cooling system is being developed that cools the nuclear reactor using the heat and pressure generated by overheating without the need for an operator's operation. , there was a problem in that the coolant is exhausted prematurely when overpressure occurs due to overheating.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원자로 용기의 과열에 의해 냉각수가 조기 소진되는 문제를 해결할 수 있는 과압방지부가 구비되는 원자로의 피동무한 냉각 구조체를 제공하는 것이 과제이다.The present invention is to solve the above problems, and it is an object to provide a passive cooling structure for a nuclear reactor provided with an overpressure prevention unit capable of solving the problem of early exhaustion of cooling water due to overheating of the reactor vessel.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따르면, 원자로 노심이 수용된 원자로 용기가 수용되는 에너지 방출공간부, 상기 에너지 방출공간부와 구획되면서 냉각수가 수용되며, 상기 에너지 방출공간부의 압력이 전달되는 에너지 흡수공간부, 상기 에너지 흡수공간부의 상측에 구비되고, 상기 원자로 용기에서 전달된 열을 흡수하여 냉각하며, 흡수한 열을 외부로 방출하는 에너지 전달공간부, 상기 에너지 방출공간부의 압력을 상기 에너지 흡수공간부로 전달하도록 상기 에너지 방출공간부와 에너지 흡수공간부를 연통시키는 압력평형관, 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열되었을 때에는 상기 압력평형관을 통해 상기 에너지 방출공간부로부터 상기 에너지 흡수공간부에 배출되는 공기의 압력을 감소시키는 과압방지부를 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체가 개시된다.In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, an energy emitting space in which a reactor vessel in which a nuclear reactor core is accommodated is accommodated, a cooling water is accommodated while being partitioned from the energy emitting space, and the pressure of the energy emitting space is The energy absorbing space to be transferred, the energy absorbing space provided on the upper side of the energy absorbing space, absorbing the heat transferred from the reactor vessel to cool it, and the energy transferring space emitting the absorbed heat to the outside, the pressure of the energy emitting space A pressure balancing tube communicating the energy emitting space and the energy absorbing space so as to transmit the energy to the energy absorbing space, when the temperature of the energy emitting space is overheated, the energy absorbing space from the energy emitting space through the pressure equalizing tube Disclosed is a passive cooling structure of a nuclear reactor including an overpressure prevention unit for reducing the pressure of air discharged to the reactor.
상기 과압방지부는, 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열되었을 때에는 상기 압력평형관을 통해 상기 에너지 흡수공간부에 배출되는 공기를 냉각시킴으로써 압력을 낮추도록 구비될 수 있다.The overpressure preventing unit may be provided to lower the pressure by cooling the air discharged to the energy absorbing space through the pressure balancing tube when the temperature of the energy discharging space is overheated.
상기 과압방지부는, 상기 에너지 방출공간부의 온도가 정상적일 때에는 상기 에너지 방출공간부로부터 배출되는 공기를 상기 에너지 흡수공간부내 냉각수의 상측에 배출하고, 상기 에너지 방출공간부가 과열되었을 때에는 상기 에너지 방출공간부로부터 배출되는 공기를 냉각수내에 직접 배출하여, 배출된 공기가 냉각수에 의해 냉각되어 감압되도록 할 수 있다.The overpressure prevention unit discharges air discharged from the energy emitting space above the cooling water in the energy absorbing space when the temperature of the energy emitting space is normal, and when the energy emitting space is overheated, the energy emitting space By discharging the air discharged from the cooling water directly into the cooling water, the discharged air can be cooled by the cooling water to reduce the pressure.
상기 과압방지부는, 상기 압력평형관에 구비되며, 작용되는 압력에 따라 저압일 때와 고압일 때 배출되는 경로를 절환시키는 유로절환밸브, 상기 유로절환밸브에 구비되며, 저압인 공기가 배출되는 저압배출관, 상기 유로절환밸브에 구비되며, 고압인 공기가 배출되는 고압배출관을 포함할 수 있다.The overpressure prevention part is provided in the pressure equalizing pipe, and is provided in the flow path switching valve and the flow path switching valve for switching the discharge path when the low pressure and the high pressure are applied according to the applied pressure. A discharge pipe, which is provided in the flow path switching valve, may include a high-pressure discharge pipe through which high-pressure air is discharged.
상기 저압배출관은 상기 에너지 흡수공간부의 냉각수 수면 상측으로 공기를 배출하도록 구비되고, 상기 고압배출관은 상기 에너지 흡수공간부의 냉각수 내에 공기를 직접 배출하도록, 그 끝단이 냉각수에 잠기도록 구비될 수 있다.The low-pressure discharge pipe may be provided to discharge air to the upper side of the cooling water surface of the energy absorbing space, and the high-pressure discharge pipe may be provided with an end submerged in the cooling water to directly discharge air into the cooling water of the energy absorbing space.
상기 유로절환밸브는, 내부 공간을 형성하는 밸브 하우징, 상기 밸브 하우징에 구비되며, 상기 압력평형관의 공기가 유입되는 압력유입구, 상기 밸브 하우징의 내부공간에 위치되며, 압력에 의해 일측 및 타측으로 이동되고, 저압의 공기가 유통되는 바이패스홀이 형성된 피스톤, 상기 밸브 하우징에 구비되며, 밸브 하우징내 유입되어 상기 피스톤의 바이패스홀을 통해 피스톤을 투과한 저압의 공기가 배출되는 저압배출구, 상기 밸브 하우징에 구비되며, 상기 압력유입부에 의해 유입된 고압의 공기에 의해 피스톤이 이동되었을 때 개방되는 위치에 형성되어 밸브 하우징내 유입된 고압의 공기가 배출되는 고압배출구 및 상기 피스톤을 탄성지지하는 탄성체를 포함할 수 있다.The flow path switching valve is provided in a valve housing forming an internal space, the valve housing, a pressure inlet through which the air of the pressure equalization tube flows, and is located in the inner space of the valve housing, and is moved to one side and the other side by pressure. A piston that moves and has a bypass hole through which low-pressure air flows, the low-pressure outlet provided in the valve housing, the low-pressure air introduced into the valve housing and the low-pressure air passing through the piston through the bypass hole of the piston is discharged; A high-pressure outlet provided in the valve housing, formed at a position opened when the piston is moved by the high-pressure air introduced by the pressure inlet, and through which the high-pressure air introduced into the valve housing is discharged, and the piston elastically supporting the piston It may include an elastic body.
상기 압력유입구로부터 유입된 고압의 공기에 의해 피스톤이 이동되었을 때 상기 저압배출구를 폐쇄하는 밀폐부재를 더 포함할 수 있다.It may further include a sealing member for closing the low-pressure outlet when the piston is moved by the high-pressure air introduced from the pressure inlet.
상기 밀폐부재는 상기 피스톤의 저압배출구를 향하는 측에 구비되어, 상기 피스톤이 저압배출구 측으로 이동되었을 때, 상기 저압배출구를 폐쇄하도록 구비될 수 있다.The sealing member may be provided on a side facing the low pressure outlet of the piston to close the low pressure outlet when the piston is moved toward the low pressure outlet.
또는, 상기 밀폐부재는 상기 밸브 하우징의 내부의 저압배출구에서 상기 피스톤측으로 돌출되도록 구비되어, 상기 피스톤이 저압배출구 측으로 이동되었을 때, 상기 바이패스홀을 폐쇄하도록 구비될 수 있다.Alternatively, the sealing member may be provided to protrude from the low pressure outlet inside the valve housing toward the piston, and to close the bypass hole when the piston moves toward the low pressure outlet.
상기 고압배출관의 배출단은 분기되어 복수개의 배출단을 형성할 수 있다.The discharge end of the high-pressure discharge pipe may be branched to form a plurality of discharge ends.
상기 고압배출관의 배출단에 배출되는 공기를 기포의 형태로 배출하는 기포형성부가 구비될 수 있다.A bubble forming unit for discharging air discharged in the form of bubbles may be provided at the discharge end of the high-pressure discharge pipe.
상기 유로절환밸브에서 상기 공기의 배출경로가 고압배출관으로 절환되는 압력은 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열상태일 때 형성되는 압력일 수 있다.The pressure at which the discharge path of the air is switched to the high-pressure discharge pipe in the flow path switching valve may be a pressure formed when the temperature of the energy discharging space is in an overheated state.
상기 압력평형관에 의해 가압된 에너지 흡수공간부의 냉각수를 상기 에너지 전달공간부로 유동시키는 냉각제 분사관을 더 할 수 있다.A coolant injection pipe for flowing the cooling water of the energy absorbing space pressurized by the pressure equalization pipe to the energy transmitting space may be added.
상기 원자로 용기의 열을 상기 에너지 전달공간부로 전달하는 제1냉각유로 및 상기 에너지 전달공간부의 열을 외부로 방출하는 제2냉각유로를 더 포함할 수 있다.It may further include a first cooling passage for transferring heat from the reactor vessel to the energy transfer space and a second cooling passage for discharging heat from the energy transfer space to the outside.
본 발명의 과압방지부가 구비되는 원자로의 피동무한 냉각 구조체에 따르면 원자로 용기가 과열되어 과압이 발생된다고 하더라도, 팽창된 공기가 냉각수에 의해 냉각되어 그 부피가 적어지게 되어 과압상태가 해수될 수 있어, 압력에 의해 펌핑되는 냉각수의 조기소진 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the passive cooling structure of a nuclear reactor equipped with an overpressure prevention unit of the present invention, even if the reactor vessel is overheated and overpressure is generated, the expanded air is cooled by the coolant and its volume is reduced, so that the overpressure state can be seawater, There is an effect that can prevent the problem of premature exhaustion of the coolant pumped by pressure.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 종래의 원자로를 간략하게 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로의 피동무한냉각 구조체의 가동 전 또는 가동초기상태를 도시한 도면;
도 3은 도 2의 원자로의 피동무한냉각 구조체의 가동중 상태를 도시한 도면;
도 4는 이상유동 열전달 현상에 의해 냉각제 분사관(228)에서 분사된 물이 제2열교환기에서 증발된 후 제3열교환기에서 응축되는 모습을 도시한 도면;
도 5는 도 3의 원자로의 피동무한냉각 구조체가 더욱 가열되었을 때의 상태을 도시한 도면;
도 6은 유입되는 공기의 압력이 저압일 때의 유로절환밸브를 도시한 단면도;
도 7은 유입되는 공기의 압력이 고압일 때의 유로절환밸브를 도시한 단면도;
도 8은 유로절환밸브의 다른 형태를 도시한 단면도;
도 9는 기포형성부를 도시한 도면이다.The summary set forth above as well as the detailed description of preferred embodiments of the present application set forth below may be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. For the purpose of illustrating the invention, there are shown in the drawings preferred embodiments. It should be understood, however, that the present application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 is a schematic diagram of a conventional nuclear reactor;
Figure 2 is a view showing an operation before or initial state of the passive infinite cooling structure of the nuclear reactor according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a state during operation of the passive infinite cooling structure of the nuclear reactor of FIG. 2;
4 is a view showing a state in which water sprayed from the coolant injection pipe 228 is evaporated in the second heat exchanger and then condensed in the third heat exchanger due to the abnormal flow heat transfer phenomenon;
FIG. 5 is a view showing a state when the passive infinite cooling structure of the nuclear reactor of FIG. 3 is further heated;
6 is a cross-sectional view showing the flow path switching valve when the pressure of the incoming air is low;
7 is a cross-sectional view showing the flow path switching valve when the pressure of the incoming air is high;
8 is a cross-sectional view showing another form of the flow path switching valve;
9 is a view showing a bubble forming unit.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 원자로의 피동무한 냉각 구조체의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the passive cooling structure of the nuclear reactor of the present invention will be described.
본 실시예에 따른 원자로의 피동무한냉각 구조체는 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 방출공간부(110), 에너지 흡수공간부(210) 및 에너지 전달공간부(220)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the passive infinite cooling structure of the nuclear reactor according to the present embodiment may include an
상기 에너지 방출공간부(110)(Energy Release Space, ERS)는 원자로 구동계통(120)이 수용된다. 상기 원자로 구동계통(120)은 원자로 노심(124)이 수용된 원자로 용기(122) 및 상기 원자로 노심(124)에서 발생된 열을 이용하여 증기를 생성하며, 생성된 증기를 외부의 터빈(253)으로 순환시키기 위해 상기 원자로 용기(122)의 내부에 구비된 증기 발생기 및 유로 등을 포함 할 수 있다.The energy release space (110) (Energy Release Space, ERS) is accommodated in the nuclear reactor drive system (120). The
상기 에너지 흡수공간부(210)(Energy Absorbing Space, EAS)는 냉각제가 수용되며, 상기 에너지 방출공간부(110)와는 구획되되, 그 상측에서 상기 에너지 방출공간부(110)와 연통되어 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력이 상기 에너지 흡수공간부(210)에 전달되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 냉각제는 여러 종류가 적용될 수 있는데, 대표적으로 물일 수 있다.The energy absorbing space 210 (Energy Absorbing Space, EAS) accommodates a coolant, is partitioned from the
상기 에너지 전달공간부(220)(Energy Transfer Space, ETS)는 상기 에너지 방출공간부(110) 및 에너지 흡수공간부(210)와 격리되며, 특히, 상기 에너지 흡수공간부(210)의 상측에 구비되고, 상기 에너지 방출공간부(110)의 원자로 용기(122)에서 발생된 열을 흡수하여 냉각하며, 흡수한 열을 외부로 전달하여 방열할 수 있도록 구비된다. 이러한 방열은 상기 제2공간부(200)의 외벽을 통해 이루어질 수도 있다.The energy transfer space 220 (Energy Transfer Space, ETS) is isolated from the
이 때, 상기 에너지 방출공간부(110)은 제1공간부(100)에 구비되며, 에너지 흡수공간부(210)과 에너지 전달공간부(220)은 제2공간부(200)에 구비될 수 있다.상기 제1공간부(100)과 제2공간부(200)는 서로 구획되며, 내폭성을 가지도록 콘크리트나 금속으로 그 외벽이 형성될 수 있다.At this time, the
또한, 상기 제1공간부(100)는 지중 또는 지상 등의 육지(L)에 설치되며, 상기 제2공간부(200)는 바다(S)나 강 등 수중에 설치되거나 또는 물과 접하도록 설치될 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2공간부(200) 또한 육지에 설치되면서 모처로부터 냉각에 필요한 물을 공급받도록 구비될 수도 있다. 또한, 육지가 아닌 선박 등의 운송수단 등에 설치될 수도 있는 등 다양한 장소에 설치될 수 있다.In addition, the
이 때, 상기 에너지 전달공간부(220)는 상기 제2공간부(200)의 외벽과 접하도록 설치되어, 열전달을 통해 흡수한 열을 상기 제2공간부(200)의 외측의 물로 전달하여 방열할 수 있도록 구비될 수 있다.At this time, the
한편, 제1냉각유로(130)가 구비될 수 있다. 상기 제1냉각유로(130)는 상기 원자로 용기(122)의 열을 상기 에너지 전달공간부(220)로 전달하는 구성요소로서, 상기 원자로 용기(122)에서 열을 흡수하는 제1열교환기(132) 및 흡수한 열을 방열하는 제2열교환기(134), 그리고 상기 제1열교환기(132)와 제2열교환기(134)를 흐르는 열흡수매체를 상기 제1열교환기(132)와 원자로 용기(122)내로 순환하도록 안내하는 배관(136)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1열교환기(132)는 상기 원자로 용기(122) 내에 위치될 수 있다. 이 때, 상기 열흡수매체는 여러 가지 성분의 물질일 수 있으나, 대표적으로 물일 수 있다.Meanwhile, a
이 때, 상기 제1냉각유로(130)의 제1열교환기(132)는 전술한 원자로 구동계통(120)의 증기 발생기일 수 있으며 또는 상기 증기 발생기와는 별개의 구성요소일 수 있다. 즉, 상기 제1열교환기(132)가 원자로 구동계통(120)의 증기발생기인 경우에는 상기 제1냉각유로(130)의 배관(136)은 상기 원자로 구동계통(120)의 유로배관의 어느 지점에서 분기되거나 합류되도록 구비될 수 있다.In this case, the
또한, 상기 에너지 방출공간부(110)와 에너지 흡수공간부(210)는 압력이 전달되도록 서로 연통될 수 있다. 이를 위해, 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력을 상기 에너지 흡수공간부(210)로 전달하는 압력평형관(214)이 상기 제1공간부(100)과 제2공간부(200)을 걸쳐 형성될 수 있다. In addition, the
이 때, 상기 압력평형관(214)의 제2공간부(200)측 끝단은 상기 에너지 흡수공간부(210)내에 위치될 수 있다. 또한, 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수가 상기 압력평형관(214)을 타고 제1공간부(100)으로 역류하지 않도록 상기 압력평형관(214)은 역 U자형으로 절곡되어 형성될 수 있다.At this time, the end of the
따라서, 상기 압력평형관(214)에 의하여 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력이 상승되면 상승된 압력이 상기 에너지 흡수공간부(210)에 전달될 수 있다. 즉, 상기 원자로 용기(122)가 과열되어 에너지 방출공간부(110)의 온도가 상승하면, 상승된 온도에 의해 압력 또한 상승하며, 상승된 압력은 상기 압력평형관(214)에 의해 에너지 흡수공간부(210)에 전달되어 상기 에너지 흡수공간부(210)에 수용된 냉각수를 가압할 수 있다.Accordingly, when the pressure of the
그리고, 냉각제 분사관(228)이 구비될 수 있다. 상기 냉각제 분사관(228)은 상기 압력평형관(214)에 의해 가압된 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수를 상기 에너지 전달공간부(220)로 안내하도록 구비될 수 있다.In addition, a coolant injection pipe 228 may be provided. The coolant injection pipe 228 may be provided to guide the cooling water of the
한편, 상기 에너지 전달공간부(220)는 포화증기압 냉각챔버(222) 및 기준기압챔버(224)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상기 포화증기압 냉각챔버(222)는 상기 제2공간부(200)의 외벽의 내측에 연접하도록 형성되고, 그 내부에 냉각수가 수용될 수 있다. 또한, 상기 제1냉각유로(130)의 제2열교환기(134)가 내부에 위치되며, 상기 냉각제 분사관(228)의 분사측 끝단이 상기 제2열교환기(134)에 냉각수를 스프레이 하도록 구비될 수 있다. The saturated vapor
그리고, 상기 기준기압챔버(224)는 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 하측에 구비되고, 그 하측에서 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 하측과 연통되며, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 냉각수와 압력균형을 이루도록 공기가 채워지며, 내부공기가 외부로 누설되지 않도록 기밀이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 기준기압챔버(224) 내부의 공기의 압력이 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 냉각수를 지지하는 것이다.In addition, the reference
따라서, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 압력이 상승되면 냉각수가 기준기압챔버(224)로 유입되고, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 압력이 하락되면 상기 기준기압챔버(224)의 냉각수가 상기 포화증기압 냉각챔버(222)로 밀려나가는 등, 상기 포화증기압 냉각챔버(222) 내의 압력에 따라 수위가 변할 수 있다.Accordingly, when the pressure of the saturated vapor
그리고, 상기 에너지 전달공간부(220)는 기준기압 구획격벽(226)을 포함할 수 있다. 상기 기준기압 구획격벽(226)은 상기 포화증기압 냉각챔버(222)와 기준기압챔버(224)를 구획하며, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)와 상기 기준기압챔버(224)의 하측에서 상기 포화증기압 냉각챔버(222)와 기준기압챔버(224)를 연통시키도록 구비될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)는 그 내부에 냉각수가 가득 찼을 때, 그 상측단에서 기압에 의한 공동이 발생되지 않을 수 있는 최대한 높은 높이로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 포화증기압 냉각챔버(222) 내의 압력은 대기압에 비하여 낮은 압력을 형성하며, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 냉각수의 온도가 상승될 경우, 그 상측단에서 보다 쉽게 기화할 수 있다. On the other hand, the saturated vapor
그리고, 상기 제1냉각유로(130)의 제2열교환기(134)는 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 상측단에 인접하여 구비될 수 있다. 따라서, 상기 제1냉각유로(130)의 제2열교환기(134)에 의해 가열된 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 냉각수는 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 상측단에서 쉽게 기화될 수 있다.In addition, the
그리고, 제2냉각유로(230)가 구비될 수 있다.In addition, a
상기 제2냉각유로(230)는 상기 에너지 전달공간부(220) 내에 구비되며, 상기 에너지 전달공간부(220) 내의 열을 제2공간부(200)의 외부의 해수나 강물 또는 대기로 방출할 수 있다. 본 실시예에서 해수라 칭하는 것은 바닷물은 물론 강물 등의 민물까지도 포함하는 의미일 수 있다.The
상기 제2냉각유로(230)는 상기 냉각제 분사관(228)에서 상기 제2열교환기(134)로 분사된 냉각수에서 흡수한 열을 다시 흡수하는 제3열교환기(232)를 포함할 수 있다.The
상기 제2열교환기(134), 냉각제 분사관(228) 및 제3열교환기(232)는 상기 포화증기압 냉각챔버(222) 내에 구비될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 포화증기압 냉각챔버(222)는 평상시에 그 내부에 냉각수가 가득 채워져 있지만, 냉각수의 온도가 상승될 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 포화증기압 냉각챔버(222)의 상측단에서부터 기화되어 공동이 형성되며, 그에 따라 상기 제2열교환기(134), 냉각제 분사관(228) 및 제3열교환기(232)가 공동에 노출될 수 있다. 이 때, 상기 2열교환기, 냉각제 분사관(228) 및 제3열교환기(232) 주변의 공동은 포화증기압 상태일 수 있다.As described above, the saturated vapor
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉각제 분사관(228)에서 상기 제2열교환기(134)에 냉각수를 점적상태로 분사(spray)하면, 분사된 냉각수는 상기 제2열교환기(134)에서 열을 흡수하여 수증기로 증발한다. 이 수증기는 인근의 제3열교환기(232)에서 열을 빼앗겨 냉각되어 다시 물로 응축될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 4 , when cooling water is sprayed in a dropwise state from the coolant injection pipe 228 to the
따라서, 물이 기화되는 기화열 및 기화된 수증기가 물로 응축되는 응축열을 통해 열을 흡수하거나 방출하는 것이다. 이렇게 냉각수의 기화와 응축에 의한 열전달 현상을 이상유동 열전달 현상(two-phase heat transfer mechanism)이라 부른다.Accordingly, heat is absorbed or released through the heat of vaporization in which water is vaporized and heat of condensation in which vaporized water vapor is condensed into water. This heat transfer phenomenon by vaporization and condensation of cooling water is called a two-phase heat transfer mechanism.
이러한 이상유동 열전달 방식은 전술한 풀 보일링(pool-boiling) 방식에 비해서 열전달 속도가 대략 20배 이상 우수한 것으로 평가되고 있다.This ideal flow heat transfer method is evaluated to be about 20 times or more superior in heat transfer rate compared to the above-described pool-boiling method.
또한, 상기 제2냉각유로(230)는 제4열교환기(234)를 더 포함할 수 있다. 상기 제4열교환기(234)는 에너지 흡수공간부(210)에 구비되며, 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수를 냉각하도록 구비될 수 있다.In addition, the
따라서, 상기 제2냉각유로(230)는 상기 에너지 전달공간부(220)을 냉각함은 몰론, 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수도 냉각할 수 있다.Accordingly, the
이 때, 상기 제3열교환기(232)가 상측에 구비되며, 상기 제4열교환기(234)는 상대적으로 상기 제3열교환기(232)의 하측에 구비될 수 있다.In this case, the
상기 제3열교환기(232)에서 흡수하는 열이 더 많으므로, 자연적으로 물이 제4열교환기(234)에서 상측의 제3열교환기(232) 측으로 흐르며, 그에 따라 상기 제4열교환기(234) 하측에서 물이 유입되고, 열을 흡수하여 가열된 물은 제3열교환기(232)의 상측으로 배출될 수 있다.Since more heat is absorbed by the
상기 제2냉각유로(230)는 양 단, 즉 물의 유입단(236)과 출수단(238)이 제2공간부(200)의 외부의 물과 연통될 수 있다. 따라서, 별도의 펌프 등이 반드시 구비될 필요없이 자연적인 대류현상에 의해 상기 제2냉각유로(230) 내의 물을 순환시킬 수 있다. 이 때, 유입단(236)은 상기 제4열교환기(234)의 하측에 구비되고, 출수단(238)은 상기 제3열교환기(232)의 상측에 구비될 수 있다.Both ends of the
그리고, 냉각제 주입관(242) 및 주입관 개폐밸브(244)가 구비될 수 있다.In addition, a
상기 냉각제 주입관(242)은 상기 기준압력챔버(224)의 냉각수를 상기 에너지 방출공간부(110)으로 유입시키도록 상기 제1공간부(100)과 제2공간부(200)을 거쳐 형성되는 배관일 수 있다. 그리고, 상기 주입관 개폐밸브(244)는 상기 냉각제 주입관(242)을 선택적으로 개폐하도록 구비될 수 있다. The
상기 주입관 개폐밸브(244)는 평상시에는 폐쇄되어 있다가 상기 원자로 용기(122) 또는 에너지 방출공간부(110)의 온도나 압력이 지나치게 상승되었다거나 또는, 상기 기준압력챔버(224)의 냉각수 수위가 지나치게 상승되어 상기 포화증기압 냉각챔버(222) 내에 공동이 형성되지 않는다던가 할 때에 개방될 수 있다.The injection pipe opening/
상기 주입관 개폐밸브(244)가 개방된 경우, 상기 기준압력챔버(224) 내의 냉각수가 상기 에너지 방출공간부(110)으로 흘러들며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 원자로 용기(122)의 하측 일부가 냉각수에 잠기게 됨으로써 상기 원자로 용기(122)를 냉각할 수 있다.When the injection pipe opening/
상기 주입관 개폐밸브(244)는 일정유량이 흐른 뒤에 다시 패쇄될 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 주입관 개폐밸브(244)에 작용하는 압력에 따라 기 설정된 압력이상 증가된 경우에 개방되며, 기 설정된 압력에 미치지 못하는 경우 폐쇄될 수도 있다. 또한, 상기 주입관 개폐밸브(244)는 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 기 설정된 온도보다 높은 경우 개방되며, 기설정된 온도보다 낮은 경우 폐쇄되도록 구비될 수도 있다.The injection pipe opening/
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원자로 용기(122)의 하측 임의의 장소에 순환유입밸브(126)이 구비될 수 있다. 상기 순환유입밸브(126)를 통해 상기 에너지 방출공간부(110)으로 흘러든 냉각수가 원자로 용기(122) 내측으로 유입되어 상기 노심(124)을 직접 냉각시킬 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2 , a
또한, 상기 원자로 용기(122)의 상측에는 순환배출밸브(128)이 구비되어 상기 노심(124)의 열에 의해 기화된 냉각수가 상기 에너지 방출공간부(110)으로 배출될 수 있다.In addition, a
한편, 상기 제1냉각유로(130)는 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력을 높이기 위하여, 상기 제1냉각유로(130) 내의 수증기를 상기 에너지 방출공간부(110) 내부로 선택적으로 배출시키는 증기방출밸브(138)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력이 상승되는 시점을 인위적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 에너지 방출공간부(110)의 압력이 상승되기 전에 이상유동 열전달 현상에 의한 냉각이 필요할 경우, 상기 증기방출밸브(138)가 개방되어 상기 에너지 방출공간부(110)의 압력을 직접적으로 가압함으로써 전술한 이상유동 열전달 현상에 의한 냉각의 순환이 이루어지도록 할 수 있다.On the other hand, the
또한, 전술한 바와 같이, 상기 제2냉각유로(230)의 유입단(236) 및 출수단(238)은 상기 제2공간부(200)의 외부로 개방되게 형성되어, 제2공간부(200)의 외부의 물과 연통될 수 있다. 이때, 상기 유입단(236)은 상기 출수단(238)보다 하측에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 제3열교환기(232)에 에서 가열된 해수는 대류현상에 의해 상기 출수단(238)로 배출되며, 그에 따라 상기 유입단(236)으로 차가운 외부의 해수가 유입될 수 있다.In addition, as described above, the
한편, 전술한 바와 같이, 상기 원자로 용기(122)의 온도가 과열되면 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도 또한 과열되며, 그에 의해 에너지 방출공간부(110)의 압력 또한 상승될 수 있다.On the other hand, as described above, when the temperature of the
이러한 에너지 방출공간부(110)의 압력은 상기 압력평형관(214)에 의해 에너지 흡수공간부(210)로 전달될 수 있다. 즉, 과열에 의해 팽창한 상기 에너지 방출공간부(110)의 공기가 상기 압력평형관(214)에 의해 에너지 흡수공간부(210)로 이동하여 상기 에너지 흡수공간부(210)의 압력을 상승시킬 수 있다.The pressure of the
상기 에너지 흡수공간부(210)의 압력이 상승함에 따라, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C)가 상기 냉각제 분사관(228)에 의해 에너지 전달공간부(220)로 상승되어 분무(spray)될 수 있다.As the pressure of the
그런데, 상기 원자로 용기(122)가 지나치게 급과열되어 에너지 방출공간부(110)의 압력이 급상승하게 되는 경우에는 이렇게 급상승된 압력이 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C)를 필요 이상으로 가압하게 되어 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C)를 조기에 소진시킬 수 있다.However, when the
이를 방지하기 위하여, 과압방지부(300)가 구비될 수 있다. To prevent this, an
상기 과압방지부(300)는 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 과열되었을 때에 상기 압력평형관(214)을 통해 상기 에너지 방출공간부(110)로부터 상기 에너지 흡수공간부(210)에 배출되는 공기의 압력을 감소시키는 구성요소이다. 이 때, 상기 압력평형관(214)을 통해 유동되는 공기는 수증기를 포함할 수 있다.The
이러한 과압방지부(300)는 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 과열되었을 때에는 상기 압력평형관(214)을 통해 상기 에너지 흡수공간부(210)에 배출되는 공기를 냉각시킴으로써 그 압력을 낮추도록 구비될 수 있다.The
일반적으로, 공기는 온도가 상승되면 부피와 압력이 상승되며, 온도가 하락되면 부피와 압력이 줄어들 수 있다. 또한, 수증기의 경우 기체상태일 때와 액체상태일 때의 부피의 차이가 현저하게 차이나며 기체상태일 때의 부피는 물일 때의 부피보다 현저하게 클 수 있다.In general, when the temperature of air is increased, the volume and pressure are increased, and when the temperature is decreased, the volume and pressure can be decreased. In addition, in the case of water vapor, the difference in volume between the gaseous state and the liquid state is significantly different, and the gaseous volume may be significantly larger than that of water.
따라서, 상기 에너지 흡수공간부(210)에 배출되는 과열된 공기 및 수증기를 냉각시키면 부피 및 압력이 감소하게 되므로 그만큼 에너지 흡수공간부(210)의 압력을 낮춰 냉각수(C)가 에너지 전달공간부(220)로 펌핑되는 펌핑량을 줄일 수 있다.Therefore, when the superheated air and water vapor discharged to the
이를 위해, 상기 과압방지부(300)는, 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 정상적일 때에는 상기 에너지 방출공간부(110)로부터 배출되는 공기를 상기 에너지 흡수공간부(210)내 냉각수(C)의 상측에 배출할 수 있다. 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 정상적이라면 상기 압력평형관(214)을 통해 배출되는 공기를 굳이 냉각할 필요가 없기 때문이다.To this end, the
그런데, 상기 에너지 방출공간부(110)가 과열된 경우에는 상기 압력평형관(214)을 통해 배출되는 공기를 냉각해야 할 필요가 있으므로, 상기 압력평형관(214)을 통해 에너지 방출공간부(110)으로부터 배출되는 과열된 공기를 상기 에너지 흡수공간부(210)내 냉각수(C) 내에 직접 배출하여, 배출된 공기가 냉각수(C)와 접촉되면서 냉각수(C)에 의해 냉각되어 감압이 이루어지도록 할 수 있다.However, when the
이를 위하여, 상기 과압방지부(300)는 도 2 내지 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유로절환밸브(310)와 저압배출관(340) 및 고압배출관(350)을 포함할 수 있다.To this end, the
상기 유로절환밸브(310)는 상기 압력평형관(214)에 구비되며, 상기 압력평형관(214)을 통해 작용되는 압력이 저압일때는 저압배출관(340)으로 공기를 배출하고, 고압일 때에는 고압배출관(350)으로 공기를 배출하도록 그 배출경로를 절환시키도록 구비될 수 있다.The flow
이 때, 상기 저압배출관(340)은 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C) 수면의 상측으로 공기를 배출하도록 구비되고, 상기 고압배출관(350)은 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C) 내에 공기를 직접 배출하도록 그 배출단이 냉각수(C)에 잠기도록 구비될 수 있다. 물론, 상기 저압배출관(340) 또한 필요에 따라 그 배출단이 냉각수(C)에 잠기도록 구비될 수도 있을 것이다.At this time, the low
상기 유로절환밸브(310)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(312), 압력 유입구(314), 피스톤(320), 저압배출구(316), 고압배출구(318) 및 탄성체(324)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, the flow
상기 밸브 하우징(312)은 외관을 이루면서 내부 공간을 형성하는 구성요소로서, 일측에 상기 압력평형관(214)과 결합되어 상기 내부 공간으로 상기 압력평형관(214)의 공기가 유입되는 압력 유입구(314)가 형성될 수 있다.The
또한, 상기 밸브 하우징(312)의 내부공간에는 상기 압력평형관(214)에서 유입되는 공기의 압력에 의해 이동되는 피스톤(320)이 구비될 수 있다. 즉, 압력에 의해 일측으로 밀리도록 구비되며, 상기 피스톤(320)은 스프링 등의 탄성체(324)에 의해 탄성적으로 지지된다. In addition, the
즉, 압력이 작용되면 상기 피스톤(320)에도 일측으로 이동되려는 압력이 작용된다. 이 때, 상기 탄성체(324)가 피스톤(320)을 지지하고 있으므로, 상기 피스톤(320)은 탄성체(324)의 지지력보다 큰 압력이 작용되었을 때 이동될 수 있다.That is, when the pressure is applied, the pressure to be moved to one side is also applied to the
그리고, 상기 저압배출구(316)는 상기 밸브 하우징(312)의 상기 피스톤(320)이 압력에 의해 이동되는 측에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 저압배출구(316)는 상기 피스톤(320)이 압력에 의해 이동되는 이동경로상에서 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 피스톤(320)이 끝까지 이동된다고 하더라도 상기 저압배출구(316)를 지나가지 않는 위치에 형성될 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 고압배출구(318)는 상기 피스톤(320)이 압력에 이동되는 경로상에 구비되며, 상기 피스톤(320)이 이동되므로 인해 상기 밸브 하우징(312)의 내부공간을 통해 상기 압력 유입구(314)와 연통되는 위치에 형성될 수 있다. In addition, the
또한, 상기 고압배출구(318)는 상기 피스톤(320)이 압력에 의해 움직이지 않은 초기상태에서는 상기 피스톤(320)에 의해 폐쇄되는 위치에 형성될 수 있다.In addition, the high-
그리고, 상기 피스톤(320)에는 저압의 공기가 상기 저압배출구(316)측으로 유동되도록 상기 피스톤(320)을 관통하는 바이패스홀(322)이 형성될 수 있다.In addition, a
그리고, 상기 압력 유입구(314)로부터 유입된 고압의 공기에 의해 상기 피스톤(320)이 끝까지 이동되었을 때, 상기 저압배출구(316)를 폐쇄하는 밀패부재가 상기 피스톤(320)에 구비될 수 있다.And, when the
또는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 밀폐부재(326) 대신 상기 압력 유입구(314)로부터 유입된 고압의 공기에 의해 상기 피스톤(320)이 끝까지 이동되었을 때 상기 바이패스홀(322)을 폐쇄하는 바이패스홀 밀폐부재(328)가 상기 밸브 하우징(312)의 내부공간 내측에 구비될 수도 있을 것이다.Alternatively, as shown in FIG. 8, when the
즉, 상기 압력 유입구(314)로부터 저압의 공기가 유입되면 상기 피스톤(320)은 상기 탄성체(324)의 탄성력에 의해 지지되므로 이동되지 아니하며, 유입된 저압의 공기는 상기 바이패스홀(322)을 통해 상기 저압배출구(316)로 유동될 수 있다.That is, when low pressure air is introduced from the
또한, 상기 압력 유입구(314)로부터 고압의 공기가 유입되어 상기 피스톤(320)에 작용되는 압력이 상기 탄성체(324)의 지지력보다 커지게 되면 상기 피스톤(320)이 일측으로 밀려 이동되어 상기 고압배출구(318)가 개방되며, 상기 피스톤(320)의 밀폐부재(326)가 저압배출구(316)를 폐쇄하므로, 유입된 고온 고압의 공기는 상기 고압배출구(318)를 통해 배출될 수 있다.In addition, when high-pressure air is introduced from the
이 때, 상기 유로절환밸브(310)에서 상기 공기의 배출경로가 고압배출관(350)으로 절환되는 압력은 상기 에너지 방출공간부(110)의 온도가 과열상태일 때 형성되는 압력이 되도록 상기 탄성체(324)의 탄성력 및 바이패스홀(322)의 직경 등이 조절될 수 있다.At this time, the pressure at which the discharge path of the air is switched from the flow
또한, 상기 저압배출구(316)는 저압배출관(340)과 결합되며, 고압배출구(318)는 고압배출관(350)과 결합될 수 있다.In addition, the
따라서, 저온 저압의 공기는 상기 저압배출관(340)을 통해 상기 에너지 흡수공간부(210)의 냉각수(C) 상측에 배출되고, 고온 고압의 공기는 상기 고압배출관(350)을 통해 냉각수(C)에 직접 배출될 수 있다.Therefore, the low-temperature and low-pressure air is discharged to the upper side of the cooling water C of the
따라서, 상기 고압배출관(350)을 통해 냉각수(C)에 직접 배출된 고온 고압의 공기는 냉각수(C)와 접촉하면서 냉각이 이루어지며, 특히 공기 중에 포함된 수증기는 액화가 이루어질 수 있으므로 그 부피가 현저하게 줄어들게 되어 상기 에너지 흡수공간부(210) 내에 증가되는 압력의 크기가 감소될 수 있다.Therefore, the high-temperature and high-pressure air directly discharged to the cooling water C through the high-
이 때, 상기 고압배출관(350)을 통해 배출되는 고온 고압의 공기는 그 부피가 클 것이므로, 원할한 배출을 위해, 상기 고압배출관(350)의 배출단은 복수개가 분지되어 형성될 수 있다.At this time, since the high-temperature and high-pressure air discharged through the high-
또한, 상기 고압배출관(350)에서 배출되는 고온 고압의 공기는 상기 냉각수(C)와 접촉면적이 클수록 냉각효율이 상승될 것이므로, 냉각수(C)와의 접촉 표면적을 극대화 시키기 위하여 도 9에 도시된 바와 같이 배출되는 공기를 기포(B)의 형태로 배출하도록 낙은 직경의 홀이 복수개 형성된 기포형성부(352)가 구비될 수 있다.In addition, since the cooling efficiency of the high-temperature and high-pressure air discharged from the high-
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is one of ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
100: 제1공간부 110: 에너지 방출공간부
120: 원자로 구동계통 122: 원자로 용기
124: 노심 130: 제1냉각유로
132: 제1열교환기 134: 제2열교환기
136: 배관 138: 증기방출밸브
200: 제2공간부 210: 에너지 흡수공간부
220: 에너지 전달공간부 222: 포화증기압 챔버
224: 기준기압챔버 226: 기준기압 구획격벽
228: 냉각제 분사관 230: 제2냉각유로
212: 제3열교환기 214: 압력평형관
234: 제4열교환기 236: 유입단
238: 출수단 242: 냉각제 주입관
244: 주입관 개폐밸브 300: 과압방지부
310: 유로절환밸브 312: 밸브하우징
314: 압력 유입구 316: 저압배출구
318: 고압배출구 320: 피스톤
322: 바이패스홀 324: 탄성체
326, 328: 밀폐부재 340: 저압배출관
350: 고압배출관 352: 기포형성부100: first space part 110: energy emitting space part
120: reactor drive system 122: reactor vessel
124: core 130: first cooling flow path
132: first heat exchanger 134: second heat exchanger
136: pipe 138: steam release valve
200: second space 210: energy absorption space
220: energy transfer space 222: saturated vapor pressure chamber
224: reference atmospheric pressure chamber 226: reference atmospheric pressure partition bulkhead
228: coolant injection pipe 230: second cooling flow path
212: third heat exchanger 214: pressure equalization tube
234: fourth heat exchanger 236: inlet end
238: outlet means 242: coolant injection pipe
244: injection pipe on/off valve 300: overpressure prevention part
310: flow changeover valve 312: valve housing
314: pressure inlet 316: low pressure outlet
318: high pressure outlet 320: piston
322: bypass hole 324: elastic body
326, 328: sealing member 340: low pressure discharge pipe
350: high pressure discharge pipe 352: bubble forming part
Claims (14)
상기 에너지 방출공간부와 구획되면서 냉각수가 수용되며, 상기 에너지 방출공간부의 압력이 전달되는 에너지 흡수공간부;
상기 에너지 흡수공간부의 상측에 구비되고, 상기 원자로 용기에서 전달된 열을 흡수하여 냉각하며, 흡수한 열을 외부로 방출하는 에너지 전달공간부;
상기 에너지 방출공간부의 압력을 상기 에너지 흡수공간부로 전달하도록 상기 에너지 방출공간부와 에너지 흡수공간부를 연통시키는 압력평형관;
상기 에너지 방출공간부의 온도가 정상적일 때에는 상기 에너지 방출공간부로부터 배출되는 공기를 상기 에너지 흡수공간부내 상기 냉각수의 상측에 배출하고, 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열되었을 때에는 상기 압력평형관을 통해 상기 에너지 방출공간부로부터 상기 에너지 흡수공간부에 배출되는 공기를 상기 냉각수내에 직접 배출하여, 배출된 공기가 상기 냉각수에 의해 냉각되어 감압되도록 하는 과압방지부;
를 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.an energy emitting space in which the reactor vessel in which the nuclear reactor core is accommodated;
an energy absorbing space in which cooling water is received while being partitioned from the energy emitting space and to which the pressure of the energy emitting space is transmitted;
an energy transfer space provided above the energy absorbing space, absorbing and cooling the heat transferred from the reactor vessel, and emitting the absorbed heat to the outside;
a pressure balancing tube communicating the energy emitting space and the energy absorbing space so as to transmit the pressure of the energy emitting space to the energy absorbing space;
When the temperature of the energy emitting space is normal, the air discharged from the energy emitting space is discharged to the upper side of the cooling water in the energy absorbing space, and when the temperature of the energy emitting space is overheated, the air discharged from the energy emitting space is an overpressure prevention unit for directly discharging the air discharged from the energy discharging space into the energy absorbing space into the cooling water so that the discharged air is cooled by the cooling water and reduced in pressure;
A passive cooling structure of a nuclear reactor comprising a.
상기 과압방지부는,
상기 압력평형관에 구비되며, 작용되는 압력에 따라 저압일 때와 고압일 때 배출되는 경로를 절환시키는 유로절환밸브;
상기 유로절환밸브에 구비되며, 저압인 공기가 배출되는 저압배출관;
상기 유로절환밸브에 구비되며, 고압인 공기가 배출되는 고압배출관;
을 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.According to claim 1,
The overpressure prevention unit,
a flow path switching valve provided in the pressure balancing pipe and switching the discharge path between low pressure and high pressure according to the applied pressure;
a low pressure discharge pipe provided in the flow path switching valve and through which low pressure air is discharged;
a high-pressure discharge pipe provided in the flow path switching valve and through which high-pressure air is discharged;
A passive cooling structure of a nuclear reactor comprising a.
상기 저압배출관은 상기 에너지 흡수공간부의 냉각수 수면 상측으로 공기를 배출하도록 구비되고,
상기 고압배출관은 상기 에너지 흡수공간부의 냉각수 내에 공기를 직접 배출하도록, 그 끝단이 냉각수에 잠기도록 구비되는 원자로의 파동무한 냉각 구조체.5. The method of claim 4,
The low pressure discharge pipe is provided to discharge air to the upper side of the cooling water surface of the energy absorption space,
The high-pressure discharge pipe is a wave infinite cooling structure of a nuclear reactor provided so as to directly discharge air into the cooling water of the energy absorbing space, the end of which is immersed in the cooling water.
상기 유로절환밸브는,
내부 공간을 형성하는 밸브 하우징;
상기 밸브 하우징에 구비되며, 상기 압력평형관의 공기가 유입되는 압력유입구;
상기 밸브 하우징의 내부공간에 위치되며, 압력에 의해 일측 및 타측으로 이동되고, 저압의 공기가 유통되는 바이패스홀이 형성된 피스톤;
상기 밸브 하우징에 구비되며, 밸브 하우징내 유입되어 상기 피스톤의 바이패스홀을 통해 피스톤을 투과한 저압의 공기가 배출되는 저압배출구;
상기 밸브 하우징에 구비되며, 상기 압력유입구에 의해 유입된 고압의 공기에 의해 피스톤이 이동되었을 때 개방되는 위치에 형성되어 밸브 하우징내 유입된 고압의 공기가 배출되는 고압배출구;
상기 피스톤을 탄성지지하는 탄성체;
를 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.5. The method of claim 4,
The flow path selector valve,
a valve housing defining an interior space;
a pressure inlet provided in the valve housing and through which the air of the pressure equalization tube is introduced;
a piston located in the inner space of the valve housing, moving to one side and the other side by pressure, and having a bypass hole through which air of low pressure flows;
a low pressure outlet provided in the valve housing and introduced into the valve housing through which the low pressure air that has passed through the piston through the bypass hole is discharged;
a high-pressure outlet provided in the valve housing and formed at a position opened when the piston is moved by the high-pressure air introduced through the pressure inlet and through which the high-pressure air introduced into the valve housing is discharged;
an elastic body elastically supporting the piston;
A passive cooling structure of a nuclear reactor comprising a.
상기 압력유입구로부터 유입된 고압의 공기에 의해 피스톤이 이동되었을 때 상기 저압배출구를 폐쇄하는 밀폐부재를 더 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.7. The method of claim 6,
The passive cooling structure of a nuclear reactor further comprising a sealing member for closing the low-pressure outlet when the piston is moved by the high-pressure air introduced from the pressure inlet.
상기 밀폐부재는 상기 피스톤의 저압배출구를 향하는 측에 구비되어, 상기 피스톤이 저압배출구 측으로 이동되었을 때, 상기 저압배출구를 폐쇄하도록 구비되는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.8. The method of claim 7,
The sealing member is provided on a side facing the low pressure outlet of the piston, and when the piston is moved to the low pressure outlet side, the passive cooling structure of the nuclear reactor is provided to close the low pressure outlet.
상기 밀폐부재는 상기 밸브 하우징의 내부의 저압배출구에서 상기 피스톤측으로 돌출되도록 구비되어, 상기 피스톤이 저압배출구 측으로 이동되었을 때, 상기 바이패스홀을 폐쇄하도록 구비되는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.8. The method of claim 7,
The sealing member is provided to protrude from the low pressure outlet inside the valve housing toward the piston, and is provided to close the bypass hole when the piston is moved to the low pressure outlet side.
상기 고압배출관의 배출단은 분기되어 복수개의 배출단을 형성하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.5. The method of claim 4,
The exhaust end of the high-pressure discharge pipe is branched to form a plurality of discharge ends, the passive cooling structure of the nuclear reactor.
상기 고압배출관의 배출단에 배출되는 공기를 기포의 형태로 배출하는 기포형성부가 구비되는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.5. The method of claim 4,
A passive cooling structure of a nuclear reactor provided with a bubble forming unit for discharging air discharged in the form of bubbles at the discharge end of the high-pressure discharge pipe.
상기 유로절환밸브에서 상기 공기의 배출경로가 고압배출관으로 절환되는 압력은 상기 에너지 방출공간부의 온도가 과열상태일 때 형성되는 압력인 원자로의 피동무한 냉각 구조체.5. The method of claim 4,
The pressure at which the discharge path of the air is switched from the flow path switching valve to the high-pressure discharge pipe is a pressure formed when the temperature of the energy discharging space is in an overheated state.
상기 압력평형관에 의해 가압된 에너지 흡수공간부의 냉각수를 상기 에너지 전달공간부로 유동시키는 냉각제 분사관을 더 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.According to claim 1,
The passive cooling structure of a nuclear reactor further comprising a coolant injection pipe for flowing the cooling water of the energy absorption space portion pressurized by the pressure equalization tube to the energy transfer space portion.
상기 원자로 용기의 열을 상기 에너지 전달공간부로 전달하는 제1냉각유로;
상기 에너지 전달공간부의 열을 외부로 방출하는 제2냉각유로;
를 더 포함하는 원자로의 피동무한 냉각 구조체.According to claim 1,
a first cooling passage for transferring the heat of the reactor vessel to the energy transfer space;
a second cooling passage for discharging heat from the energy transfer space to the outside;
The passive cooling structure of the nuclear reactor further comprising a.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002511557A (en) | 1998-04-14 | 2002-04-16 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Control device with spring-loaded tandem control valve |
KR101551744B1 (en) * | 2014-08-11 | 2015-09-11 | 한국원자력연구원 | Reactor and operating method for the reactor |
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