KR102364883B1 - 격납 용기의 냉각 장치 및 냉각 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는, 격납 용기의 외벽을 냉각하는 격납 용기의 냉각 장치에 있어서, 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 해수를 상기 격납 용기의 외벽으로 가이드하는 하부 가이드부; 및 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 상기 하부 가이드부의 상측에 배치되고, 상기 하부 가이드부에 의해 가이드된 해수를 상방향으로 가이드하는 상부 가이드부; 를 포함할 수 있다.

Description

격납 용기의 냉각 장치 및 냉각 방법{DEVICE AND METHOD FOR COOLING CONTAINMENT VESSEL}
본 발명은 격납 용기의 냉각 장치 및 냉각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 원자력 발전소의 격납 용기를 냉각시키는 격납 용기의 냉각 장치 및 냉각 방법에 관한 것이다.
원자력 발전은 핵분열시 발생되는 에너지를 이용해 터빈(52)을 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.
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.
이러한 원자로에서는 엄청난 열에너지가 발생되며, 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.
등록특허공보 제10-1433907호(해수를 이용한 원전 비상냉각 시스템)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 해수파를 이용하여 격납 용기의 안전성을 향상시킬 수 있는 격납 용기의 냉각 장치 및 냉각 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는, 격납 용기의 외벽을 냉각하는 격납 용기의 냉각 장치에 있어서, 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 해수를 상기 격납 용기의 외벽으로 가이드하는 하부 가이드부; 및 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 상기 하부 가이드부의 상측에 배치되고, 상기 하부 가이드부에 의해 가이드된 해수를 상방향으로 가이드하는 상부 가이드부; 를 포함할 수 있다.
상기 하부 가이드부는, 해저에 지지되는 하면; 상기 하면에 대해 일정 각도로 경사진 상면; 및 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 해수 통로를 형성하는 측면을 가질 수 있다.
상기 하부 가이드부는, 상기 상면으로부터 돌출되어 형성되는 가이드 돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 하부 가이드부는, 상기 상부 가이드부와 이격되어 배치되는 제1 하부 가이드부; 및 상기 제1 하부 가이드부와 이격되어 배치되는 제2 하부 가이드부를 포함하고, 상기 상부 가이드부와 상기 제1 하부 가이드부 사이에는 제1 가이드 공간이 형성되고, 상기 제1 하부 가이드부와 상기 제2 하부 가이드부 사이에는 제2 가이드 공간이 형성될 수 있다.
상기 상부 가이드부는, 상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되는 제1 상부 가이드부; 및 상기 제1 상부 가이드부로부터 연장되고, 상기 하부 가이드부와 대면하는 제2 상부 가이드부를 포함하고, 상기 제1 상부 가이드부와 상기 제2 상부 가이드부 사이에는 상기 가이드된 해수를 임시적으로 저장하는 임시 저장 공간이 형성될 수 있다.
상기 격납 용기의 냉각 장치는, 상기 하부 가이드부와 상기 상부 가이드부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 방법은, 격납 용기의 외벽을 냉각하는 격납 용기의 냉각 방법에 있어서, 해수를 상기 격납 용기의 외벽으로 가이드하는 제1 해수 가이드 단계; 상기 가이드된 해수를 상기 격납 용기의 외벽을 따라 상방향으로 가이드하는 제2 해수 가이드 단계; 및 상기 상방향으로 가이드된 해수를 임시적으로 저장하는 임시 저장 단계를 포함할 수 있다.
상기 격납 용기의 냉각 방법은, 상기 임시적으로 저장된 해수를 상기 격납 용기의 외벽을 따라 하방향으로 가이드하는 제3 해수 가이드 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해수를 이용하여 격납 용기를 냉각시키므로, 냉각 구동 계통에 공급되는 전원을 최소화하고, 냉각 구동 계통에 공급되는 전원이 차단된다고 하더라도 스스로 작동할 수 있어 안전성이 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 원자로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 표시된 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7는 해수면의 낮아지는 경우, 해수가 가이드되는 모습을 나타내는 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시예는 다양한 실시예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명의 실시예에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 발명의 실시예에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그 밖에도, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기 냉각 시스템은 제1 격납 용기(100), 제2 격납 용기(200), 제1 냉각 유로(130) 압력 평형관(214), 분사관(228), 포화증기압 냉각챔버(226), 기준기압챔버(227) 및 제2 냉각 유로(231)를 포함할 수 있다.
상기 제1 격납 용기(100)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 격납 용기(100)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내폭성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 격납 용기(100)는 지하에 매립되거나 토양(L)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 제1 격납 용기(100)는 원자로 용기(122)가 수용되는 에너지 방출 공간(110) (ERS; Energy Release Space)을 가질 수 있다.
상기 원자로 용기(122)에는 원자로 노심(124)이 수용될 수 있다. 그리고, 상기 에너지 방출 공간(110)에는 상기 원자로 노심(124)으로부터 발생된 열을 이용하여 증기가 생성될 수 있다. 또한, 상기 원자로 용기(122)에는 상기 증기를 외부의 터빈(미도시)으로 순환시키기 위한 증기 발생기 및 유로를 포함하는 원자로 구동 계통을 포함할 수 있다.
상기 제2 격납 용기(200)는 상기 제1 격납 용기(100)와 연결되면서 상기 제1 격납 용기(100)와 구획될 수 있다. 또한, 상기 제2 격납 용기(200)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내폭성 및 내부식성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 격납 용기(200)는 물(S)에 의해 둘러싸이거나 수중에 배치될 수 있다. 상기 물은 예를 들면, 해수일 수 있다. 또한, 상기 제2 격납 용기(200)는 상기 제1 격납 용기(200)와 함께 전체 냉각 시스템의 외관으로 형성되도록 구비될 수 있다. 또한, 격납 용기는 상기 제1 격납 용기(100)와 상기 제2 격납 용기(200)로 구성될 수 있다.
상기 제2 격납 용기(200)는 상기 에너지 방출 공간의 압력을 전달받는 에너지 흡수 공간(210) (EAS; Energy Absorbing Space) 및 상기 원자로 용기로부터 전달된 열을 흡수하여 상기 제2 격납 용기(200)의 외부로 방출하는 에너지 전달 공간(220) (ETS; Energy Transfer Space)을 가질 수 있다.
상기 에너지 흡수 공간(210)은 상기 에너지 방출 공간(110)과 구획되면서 열매체 가 수용될 수 있다. 상기 열매체는 물일 수 있다. 상기 에너지 흡수 공간(210)의 열매체의 수위는 상기 에너지 방출 공간(110)의 압력에 따라 높아지거나 낮아질 수 있다.
상기 에너지 전달 공간(220)은 상기 에너지 방출 공간(110)과 구획되면서 상기 에너지 흡수 공간(210)과 구획될 수 있다. 상기 에너지 전달 공간(220)은 상기 에너지 흡수 공간(210)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 에너지 전달 공간(220)과 상기 에너지 흡수 공간(210) 사이에는 격벽(201)이 배치될 수 있다. 상기 에너지 전달 공간(220)의 압력은 상기 에너지 방출 공간(110)의 압력에 따라 변할 수 있다.
상기 제1 냉각 유로(130)는 상기 원자로 용기(122)의 열을 상기 에너지 전달 공간(220)으로 전달할 수 있다. 상기 제1 냉각 유로(130)에는 열흡수매체가 이동될 수 있다. 상기 열흡수매체는 물일 수 있다. 상기 제1 냉각 유로(130)에는 상기 원자로 용기(122)로부터 열을 흡수하는 제1 열교환기(132) 및 상기 흡수한 열을 방열하는 제2 열교환기(134)가 설치될 수 있다. 상기 열흡수매체는 상기 제1 열교환기(132)로부터 열을 흡수하고, 상기 제2 열교환기(134)에서 열을 방출할 수 있다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 제1 열교환기(132)는 전술한 원자로 구동 계통의 증기 발생기일 수 있다. 상기 제1 열교환기(132)가 원자로 구동 계통의 증기 발생기인 경우, 상기 제1 냉각 유로(130)는 상기 원자로 구동 계통의 유로 배관의 어느 지점에서 분기되거나 합류될 수 있다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 제1 열교환기(32)는 상기 증기 발생기와 다른 별개의 구성일 수 있다.
상기 압력 평형관(214)은 상기 에너지 방출 공간(110)과 상기 에너지 흡수 공간(210)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 에너지 방출 공간(110)과 상기 에너지 흡수 공간(210)은 압력이 서로 전달되도록 서로 연통될 수 있다. 또한, 상기 압력 평형관(214)은 역 U자형으로 형성되어, 상기 에너지 흡수 공간(210)의 열매체가 상기 압력 평형관(214)을 통해 상기 에너지 방출 공간(110)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 압력 평형관(214)의 상측은 상기 에너지 전달 공간(210)의 상측보다 높게 위치할 수 있다. 상기 에너지 방출 공간(110)의 압력이 증가하면, 상기 증가된 압력은 상기 압력 평형관(214)을 통해 상기 에너지 흡수 공간(210)으로 전달될 수 있다.
이에 따라, 상기 원자로 용기(122)가 과열되어 상기 에너지 방출 공간(110)의 온도가 증가하면, 증가한 온도에 의해 압력이 증가하며, 상기 증가한 압력은 상기 압력 평형관(214)을 통해 상기 에너지 흡수 공간(210)으로 전달될 수 있다. 상기 에너지 흡수 공간(210)의 압력이 증가하면, 상기 에너지 흡수 공간(210)에 수용된 열매체를 가압할 수 있다.
상기 분사관(228)은 상기 압력 평형관(214)에 의해 가압된 상기 에너지 흡수 공간(210)의 상기 열매체를 상기 에너지 전달 공간(220)으로 분사시킬 수 있다. 즉, 상기 에너지 흡수 공간(210)의 열매체는 상기 분사관(228)을 통해 상기 에너지 전달 공간(220)으로 이동될 수 있다.
상기 포화증기압 냉각챔버(226)는 상기 에너지 전달 공간(220)에 배치될 수 있다. 상기 포화증기압 냉각챔버(226)는 대략적으로 구 형태로 이루어질 수 있다. 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 내부(222)에는 상기 열매체가 수용될 수 있다. 상기 포화증기압 냉각챔버(226)는 상기 분사관(228)과 연결될 수 있다. 상기 포화증기압 냉각챔버(226)는 상기 분사관(228)을 통해 상기 열매체를 공급받을 수 있다.
상기 기준기압챔버(227)는 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 하측에 배치될 수 있다. 상기 기준기압챔버(227)는 상기 열매체를 수용할 수 있다. 상기 기준기압챔버(227)는 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 하측과 연통될 수 있다. 상기 기준기압챔버(227)의 열매체는 상기 에너지 전달 공간(220)의 압력을 받으면서 동시에 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체의 압력을 받을 수 있다. 상기 기준기압챔버(227)의 열매체의 수위는 상기 에너지 전달 공간(220)의 압력과 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체의 압력에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 압력이 증가하면, 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체가 상기 기준기압챔버(227)로 유입될 수 있다. 반대로, 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 압력이 감소하면, 상기 기준기압챔버(227)의 열매체가 상기 포화증기압 냉각챔버(226)로 유입될 수 있다.
상기 제2 냉각 유로(231)는 상기 에너지 전달 공간(220) 내에 구비되며, 상기 에너지 전달 공간(220) 내의 열을 상기 제2 격납 용기(200)의 외부로 방출할 수 있다. 상기 제2 냉각 유로(231)의 일단(236)은 상기 제2 격납 용기(200)의 측면을 관통하여 상기 제2 격납 용기(200)의 외부와 연결될 수 있다. 상기 제2 격납 용기(200)의 외부의 냉각수는 상기 제2 냉각 유로의 일단(236)을 통해 상기 제2 냉각 유로(231)로 유입될 수 있다. 상기 제2 냉각 유로(231)의 타단(238)은 상기 제2 냉각 유로의 일단(236)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 상기 제2 냉각 유로의 타단(238)은 상기 제2 격납 용기(200)의 상측을 관통하여 상기 제2 격납 용기(200)의 외부와 연결될 수 있다. 상기 제2 냉각 유로(231)의 냉각수는 상기 제2 냉각 유로(231)의 타단(238)을 통해 상기 제2 격납 용기(200)로 배출될 수 있다.
상기 제2 냉각 유로(231)에는 제3 열교환기(232) 및 제4 열교환기(233)가 설치될 수 있다.
상기 제3 열교환기(232)는 상기 에너지 전달 공간(220)에 배치될 수 있다. 상기 제3 열교환기(232)는 상기 에너지 전달 공간(220)의 열을 상기 제2 냉각 유로(231)의 냉각수로 전달할 수 있다.
상기 제4 열교환기(233)는 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 내부(222)에 배치될 수 있다. 상기 제4 열교환기(233)는 상기 포화증기압 냉각챔버(226)의 열을 상기 제2 냉각 유로(231)의 냉각수로 전달할 수 있다. 그리고, 상기 제2 냉각 유로(231)의 냉각수가 상기 제2 냉각 유로의 타단(238)을 통해 상기 제2 격납 용기(200)의 외부로 방출됨에 따라, 상기 제2 냉각 유로(231)는 상기 에너지 전달 공간(220)의 열을 냉각시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 격납 용기(200)에는 열매체 주입관(242) 및 주입관 개폐밸브(244)를 더 포함할 수 있다.
상기 열매체 주입관(242)은 상기 에너지 전달 공간(220)의 열매체를 상기 에너지 방출 공간(110)으로 유입시키도록 상기 에너지 전달 공간(220)과 상기 에너지 방출 공간(110)을 연결할 수 있다.
상기 주입관 개폐밸브(244)는 상기 열매체 주입관(242)에 설치되어 상기 열매체 주입관(242)을 선택적으로 개폐할 수 있다.
상기 주입관 개폐밸브(244)는 원자로가 정상 동작시 상기 열매체 주입관(242)을 폐쇄할 수 있다. 상기 주입관 개폐밸브(244)는 상기 원자로 용기(122) 또는 상기 에너지 방출 공간(110)의 온도나 압력이 지나치게 상승시, 상기 열매체 주입관(242)을 개방할 수 있다. 상기 주입관 개폐밸브(244)가 상기 열매체 주입관(242)을 개방하면, 상기 에너지 전달 공간(220)의 열매체는 상기 에너지 방출 공간(110)으로 이동될 수 있다. 상기 에너지 방출 공간(110)으로 이동된 열매체는 상기 원자로 용기(122) 또는 상기 에너지 방출 공간(110)을 냉각시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 냉각 유로(130)에는 증기방출밸브(138)가 설치될 수 있다. 상기 증기방출밸브(138)는 상기 에너지 방출 공간(110)으로 상기 제1 냉각 유로(130)를 통해 흐르는 상기 열흡수매체(예: 증기)를 방출할 수 있다.
상기 열흡수매체(예: 증기)가 상기 증기방출밸브(138)에 의해 상기 에너지 방출 공간(110)으로 방출되면, 상기 에너지 방출 공간(110)의 압력이 증가할 수 있다. 상기 에너지 방출 공간(110)의 압력이 증가하면, 전술한 설명과 마찬가지로, 상기 에너지 전달 공간(220)의 압력이 증가한 후, 상기 냉각관(250)에 의해 상기 제2 격납 용기(200)를 냉각시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3에 표시된 A 부분을 확대한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는 하부 가이드부(400) 및 상부 가이드부(300)를 포함할 수 있다.
상기 하부 가이드부(400)는 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 하부 가이드부(400)는 해저에 지지될 수 있다. 상기 하부 가이드부(400)는 적어도 일부분이 해수에 잠길 수 있다. 상기 하부 가이드부(400)는 해수를 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽으로 가이드할 수 있다. 또한, 상기 하부 가이드부(400)는 콘크리트, 금속 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 이외에 강성과 부식성에 강한 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 가이드부(400)의 전체적인 크기는 대략적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 절반의 크기일 수 있다. 다만, 상기 하부 가이드부(400)의 전체적인 크기는 상기 제2 격납 용기(200)의 절반의 크기보다 작거나 클 수 있다. 또한, 상기 하부 가이드부(400)는 해수가 상방향으로 원활하게 이동되도록 제1 간격으로 이격되어 배치될 수 있고, 상기 제1 간격은 상기 제2 격납 용기(200)의 크기, 상기 하부 가이드부(400)의 크기, 해저의 지형, 제2 격납 용기의 위치 주변의 지형 등을 고려하여 결정될 수 있다.
상기 하부 가이드부(400)는 제1 하부 가이드부(410), 제2 하부 가이드부(420) 및 제3 하부 가이드부(430)를 포함할 수 있다.
상기 제1 하부 가이드부(410)는 제1 하면(411), 제1 상면(412) 및 제1 측면(413)을 가질 수 있다. 상기 제1 하면(411)은 해저에 지지될 수 있다. 상기 제1 상면(412)은 상기 제1 하면(411)에 대해 일정 각도로 경사질 수 있다. 상기 제1 측면(413)은 상기 제1 하면(411)과 상기 제1 상면(412)을 연결할 수 있다. 상기 제1 측면(413)은 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 측면(413)과 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽 사이에는 해수 통로(410a)가 형성될 수 있다.
상기 제2 하부 가이드부(420)는 제2 하면(421), 제2 상면(422) 및 제2 측면(423)을 가질 수 있다. 상기 제2 하면(421)은 상기 제1 하면(411)과 함께 해저에 지지될 수 있다. 상기 제2 상면(422)은 상기 제2 하면(421)에 대해 일정 각도로 경사질 수 있다. 또한, 상기 제2 상면(422)은 상기 제1 상면(412)과 대응하도록 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제2 측면(423)은 상기 제2 하면(421)과 상기 제2 상면(422)을 연결할 수 있다. 상기 제2 측면(423)은 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 측면(423)과 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽 사이에는 해수 통로(410a)가 형성될 수 있다.
상기 제3 하부 가이드부(430)는 제3 하면(431), 제3 상면(432) 및 제3 측면(433)을 가질 수 있다. 상기 제3 하면(431)은 상기 제1 하면(411)과 상기 제2 하면(421)과 함께 해저에 지지될 수 있다. 상기 제3 상면(432)은 상기 제3 하면(431)에 대해 일정 각도로 경사질 수 있다. 상기 제3 측면(433)은 상기 제3 하면(431)과 상기 제3 상면(432)을 연결할 수 있다. 또한, 상기 제3 상면(432)은 상기 제2 상면(422)과 대응하도록 경사지게 형성될 수 있다. 상기 제3 측면(433)은 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제3 측면(433)과 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽 사이에는 해수 통로(410a)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 가이드부(400)의 상면에는 가이드 돌기가 형성될 수 있다. 상기 가이드 돌기는 상기 제1 하부 가이드부(410)에 형성되는 제1 가이드 돌기(415), 상기 제2 하부 가이드부(420)에 형성되는 제2 가이드 돌기 및 상기 제3 하부 가이드부(430)에 형성되는 제3 가이드 돌기로 구비될 수 있다.
상기 제1 가이드 돌기(415)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상면(412)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제2 가이드 돌기는 상기 제2 상면(422)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 제3 가이드 돌기는 상기 제3 상면(432)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 상부 가이드부(300)는 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 상부 가이드부(300)는 상기 하부 가이드부(400)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 상부 가이드부(300)는 상기 하부 가이드부에 의해 가이드된 해수를 상방향으로 가이드할 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드부(300)는 콘크리트, 금속 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 이외에 강성과 부식성에 강한 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드부(300)의 전체적인 크기는 대략적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 절반의 크기일 수 있다. 다만, 상기 상부 가이드부(300)의 전체적인 크기는 상기 제2 격납 용기(200)의 절반의 크기보다 작거나 클 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드부(300)는 해수가 상방향으로 원활하게 이동되도록 제2 간격으로 이격되어 배치될 수 있고, 상기 제1 간격은 상기 제2 간격과 동일할 수 있다. 상기 제2 간격은 상기 제2 격납 용기(200)의 크기, 상기 상부 가이드부(400)의 크기, 해저의 지형, 상기 제2 격납 용기(200)의 위치 주변의 지형 등을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 상부 가이드부(300)는 제1 상부 가이드부(310) 및 제2 상부 가이드부(320)를 포함할 수 있다.
상기 제1 상부 가이드부(310)는 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 상부 가이드부(310)의 측면(311)은 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 대면할 수 있다.
상기 제2 상부 가이드부(320)는 상기 제1 상부 가이드부(310)로부터 연장되고, 상기 제1 하부 가이드부(410)를 대면할 수 있다.
상기 제1 상부 가이드부(310)의 상기 측면(311)과 상기 제2 상부 가이드부(320)의 상면(321) 사이에는 해수를 임시적으로 저장하는 임시 저장 공간(330)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 상부 가이드부(320)와 상기 제1 하부 가이드부(410) 사이에는 제1 가이드 공간(412a)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 하부 가이드부(410)와 상기 제2 하부 가이드부(420) 사이에는 제2 가이드 공간(422a)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 하부 가이드부(420)와 상기 제3 가이드부(430) 사이에는 제3 가이드 공간(432a)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 격납 용기의 냉각 장치에는, 상기 하부 가이드부(400)와 상기 상부 가이드부(300)를 해저로부터 지지하는 지지부(500)가 구비될 수 있다.
상기 지지부(500)는 상기 하부 가이드부(400)의 측면에 결합될 수 있다. 상기 지지부(500)는 상기 하부 가이드부(400)에 용접 방식 또는 볼트 체결 방식과 같이 다양한 방식으로 상기 하부 가이드부(400)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드부(300)는 상기 지지부(500)의 상단에 안착되면서 결합될 수 있다. 다만, 상기 상부 가이드부(300)는 상기 지지부(500)의 상단에 안착되어 결합되는 것에 한정되지 않고, 다양한 방식으로 상기 지지부(500)에 결합될 수 있다. 상기 지지부(500)는 상기 하부 가이드부(400)의 일 측면에 결합되는 제1 지지부(510) 및 상기 하부 가이드부(400)의 다른 측면에 결합되는 제2 지지부(520)를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지부(510)는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1 지지부(510)는 플레이트 형태으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 상기 하부 가이드부(400)와 상기 상부 가이드부(300)를 지지할 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 상기 제1 지지부(510)는 해저에 고정될 수 있다. 또한, 상기 제1 지지부(510)의 일 부분은 해저에 삽입되어 고정될 수 있으며, 이외에 다양한 방식으로 해저에 고정될 수 있다.
상기 제2 지지부(520)는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제2 지지부(520)는 플레이트 형태으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 상기 하부 가이드부(400)와 상기 상부 가이드부(300)를 지지할 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 지지부(520)는 상기 하부 가이드부(400)를 사이에 두고 상기 제1 지지부(520)의 반대측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 지지부(520)는 상기 제1 지지부(510)와 나란하게 형성될 수 있다. 상기 제2 지지부(520)는 해저에 고정될 수 있다. 또한, 상기 제2 지지부(520)의 일 부분은 해저에 삽입되어 고정될 수 있으며, 이외에 다양한 방식으로 해저에 고정될 수 있다.
이후, 해수를 이용하여 격납 용기를 냉각시키는 방법을 살펴보기로 한다.
해수면(S1)의 높이는 해수파(seawater wave)에 의해 시간에 따라 달라질 수 있다. 이러한 해수파(seawater wave)는 해수 표면에서 생긴 교란이 파동의 형태로 퍼져 나가면서 발생하는 해수의 주기적인 또는 비주기적인 승강 운동을 의미할 수 있다.
상기 상부 가이드부(300)와 상기 하부 가이드부(400)는, 도 3에 도시된 바와 달리, 바다의 상황에 따라, 해수에 잠길 수 있다. 또한, 상기 상부 가이드부(300)는 해수면(S1)보다 높게 배치될 수 있고, 상기 하부 가이드부(400)의 일 부분이 해수면(S1)과 같거나 낮게 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 하부 가이드부(420)와 상기 제3 하부 가이드부(430)는 해수에 잠기고, 상기 제1 하부 가이드부(410)의 일 부분이 상기 해수면(S1)에 접할 수 있다.
해수는 해수파에 의해 움직이고, 움직이는 해수는 상기 제1 하부 가이드부(410)에 의해 가이드되면서 상기 제1 가이드 공간(412a)을 통해 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽으로 이동된다. 상기 제1 가이드 공간(412a)은 상기 가이드되는 해수가 가이드되어 이동되는 방향을 따라 좁아지도록 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드 공간(412a)이 좁아짐에 따라, 상기 가이드되는 해수의 속도가 증가한다. 또한, 상기 제1 가이드 공간(412a)은 상기 제1 가이드 돌기(415)에 의해 좁아질 수 있다. 또한, 상기 제1 가이드 돌기(415)는 상기 가이드되는 해수의 이동 방향을 상방향으로 전환시킴에 따라, 상기 가이드된 해수가 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽에 직접 충돌되는 것을 방지하면서 원활하게 상기 해수 통로(300a)로 유입되도록 가이드할 수 있다.
상기 가이드된 해수는 상기 제1 가이드 공간(412a)을 통과한 후, 상기 해수 통로(300a)로 유입된다. 상기 가이드된 해수의 속도는 상기 제1 가이드 공간(412a)을 통과하면서 증가하므로, 상기 해수는 상기 해수 통로(300a)를 통해서 상방향으로 가이드된다.
상기 해수는 상기 해수 통로(300a)로 가이드되면서 1차적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
상기 해수 통로(300a)를 통과한 해수는 상기 임시 저장 공간(330)에 임시적으로 저장될 수 있다. 상기 제2 상부 가이드부(320)의 상기 상면(321)은 중력 방향과 수직하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 임시 저장 공간(330)에 머무는 해수는 상기 상면(321)에 영구적으로 머물지 않고, 중력에 의해 상기 해수 통로(300a)로 다시 이동될 수 있다. 즉, 상기 해수는 상기 임시 저장 공간(330)으로부터 상기 해수 통로(300a)로 이동될 수 있다.
상기 해수는 상기 해수 통로(300a)로 다시 이동되면서 2차적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는 해수를 상방향으로 가이드함에 따라, 해수와 열교환하는 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽의 표면적이 증가하므로, 상기 제2 격납 용기(200)의 냉각 효율이 개선된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는 해수가 임시적으로 임시 저장 공간(330)에 저장된 후에, 다시 해수 통로(300a)로 이동시킴에 따라, 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽과 열교환하는 해수의 체류 시간이 증가하므로, 상기 제2 격납 용기(200)의 냉각 효율이 개선된다.
도 7는 해수면의 낮아지는 경우, 해수가 가이드되는 모습을 나타내는 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7를 참조하면, 해수면(S2)은 도 3에 도시된 해수면(S1)보다 낮아질 수 있다. 상기 움직이는 해수는 상기 제2 가이드부(420)에 의해 가이드 되면서 상기 제2 가이드 공간(422a)을 통해 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽으로 가이드된다.
상기 가이드된 해수는 상기 제2 가이드 공간(422a)을 통과한 후, 상기 해수 통로(300a)로 유입된다. 상기 가이드된 해수의 속도는 상기 제2 가이드 공간(422a)을 통과하면서 증가하므로, 상기 해수는 상기 해수 통로(300a)를 통해서 상방향으로 가이드된다.
상기 해수는 상기 해수 통로(300a)로 가이드되면서 1차적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
상기 해수 통로(300a)를 통과한 해수는 상기 임시 저장 공간(330)에 임시적으로 저장될 수 있다.
그리고, 상기 해수는 상기 해수 통로(300a)로 다시 이동되면서 2차적으로 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
또한, 상기 해수면의 높이가 도 7에 표시된 해수면(S2)의 높이보다 낮아지는 경우, 상기 해수는 제3 하부 가이드부(430)에 의해 가이드될 수 있다.
또한, 본 발명의 변형 실시예에 따르면, 상기 하부 가이드부(400)는 제1 하부 가이드부(410), 제2 하부 가이드부(420) 및 제3 하부 가이드부(430)인 3개로 구성되는 것에 한정되지 않고, 4개 이상일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 장치는 하부 가이드부 및 상부 가이드부(300')을 포함할 수 있다. 전술한 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 전술한 설명으로 대체하기로 하고, 상기 상부 가이드부(300')를 중점적으로 살펴보기로 한다.
상기 상부 가이드부(300')는 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 따라 둘러싸도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 가이드부(300')는 반원통(semicylinder)일 수 있다. 또한, 상기 하부 가이드부도 상기 상부 가이드부(300')와 대응하는 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 가이드부(300')가 반원통 형상일 경우, 상기 하부 가이드부도 반원통 형상일 수 있다. 상기 상부 가이드부(300')와 상기 하부 가이드부가 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 둘러싸도록 형성됨에 따라, 해수가 상기 제2 격납 용기(200)의 외주면을 따라서 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 격납 용기의 냉각 방법은 제1 해수 가이드 단계(S110), 제2 해수 가이드 단계(S120), 임시 저장 단계(S130) 및 제3 해수 가이드 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 해수 가이드 단계(S110)에서는 상기 하부 가이드부(400, 도 3 참조)에 의해 해수를 제2 격납 용기(200, 도 3 참조)의 외벽으로 가이드할 수 있다.
상기 제2 해수 가이드 단계(S120)에서는 상기 상부 가이드부(300, 도 3 참조)에 의해 상기 가이드된 해수를 상기 제2 격납 용기(200, 도 3 참조)의 외벽을 따라 상방향으로 가이드할 수 있다. 상기 가이드된 해수는 상기 제2 격납 용기(200, 도 3 참조)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
상기 임시 저장 단계(S130)에서는 상기 상방향으로 가이드된 해수를 상기 임시 저장 공간(330, 도 3 참조)에 임시적으로 저장할 수 있다.
상기 제3 해수 가이드 단계는 상기 임시적으로 저장된 해수를 상기 제2 격납 용기(200)의 외벽을 따라 하방향으로 가이드할 수 있다. 상기 하방향으로 가이드된 해수는 상기 제2 격납 용기(200, 도 3 참조)의 외벽을 냉각시킬 수 있다.
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.
100: 제1 격납 용기 200: 제2 격납 용기
300: 상부 가이드부 400: 하부 가이드부

Claims (8)

  1. 격납 용기의 외벽을 냉각하는 격납 용기의 냉각 장치에 있어서,
    상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 해수를 상기 격납 용기의 외벽으로 가이드하는 하부 가이드부; 및
    상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되고, 상기 하부 가이드부의 상측에 배치되고, 상기 하부 가이드부에 의해 가이드된 해수를 상방향으로 가이드하는 상부 가이드부;
    를 포함하는 격납 용기의 냉각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 가이드부는,
    해저에 지지되는 하면;
    상기 하면에 대해 일정 각도로 경사진 상면; 및
    상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 해수 통로를 형성하는 측면을 가지는 격납 용기의 냉각 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하부 가이드부는,
    상기 상면으로부터 돌출되어 형성되는 가이드 돌기를 더 포함하는 격납 용기의 냉각 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 가이드부는,
    상기 상부 가이드부와 이격되어 배치되는 제1 하부 가이드부; 및
    상기 제1 하부 가이드부와 이격되어 배치되는 제2 하부 가이드부를 포함하고,
    상기 상부 가이드부와 상기 제1 하부 가이드부 사이에는 제1 가이드 공간이 형성되고,
    상기 제1 하부 가이드부와 상기 제2 하부 가이드부 사이에는 제2 가이드 공간이 형성되는 격납 용기의 냉각 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 가이드부는,
    상기 격납 용기의 외벽과 이격되어 배치되는 제1 상부 가이드부; 및
    상기 제1 상부 가이드부로부터 연장되고, 상기 하부 가이드부와 대면하는 제2 상부 가이드부를 포함하고,
    상기 제1 상부 가이드부와 상기 제2 상부 가이드부 사이에는 상기 가이드된 해수를 임시적으로 저장하는 임시 저장 공간이 형성되는 격납 용기의 냉각 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 가이드부와 상기 상부 가이드부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 격납 용기의 냉각 장치.
  7. 격납 용기의 외벽을 냉각하는 격납 용기의 냉각 방법에 있어서,
    해수를 상기 격납 용기의 외벽으로 가이드하는 제1 해수 가이드 단계;
    상기 가이드된 해수를 상기 격납 용기의 외벽을 따라 상방향으로 가이드하는 제2 해수 가이드 단계; 및
    상기 상방향으로 가이드된 해수를 임시적으로 저장하는 임시 저장 단계를 포함하는 격납 용기의 냉각 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 임시적으로 저장된 해수를 상기 격납 용기의 외벽을 따라 하방향으로 가이드하는 제3 해수 가이드 단계를 더 포함하는 격납 용기의 냉각 방법.
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