KR102391857B1 - 공동을 이용한 원자로 격납용기 외벽 냉각장치 - Google Patents

공동을 이용한 원자로 격납용기 외벽 냉각장치 Download PDF

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Abstract

공동을 이용한 원자로 격납용기 외벽 냉각장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각장치는 해안가에 설치되고 원자로 노심이 수용된 원자로 용기가 수용되는 격납용기; 상기 격납용기 외벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 밀폐되는 내부 공간을 구비하고, 상기 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위가 해수면보다 높도록 수용되고 상기 냉각수 상부에 대기보다 저온 저압의 공동이 구비되는 냉각용기; 제1밸브를 구비하고, 상기 냉각용기 내부로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관; 및 제2밸브를 구비하며, 상기 냉각용기 하부에서 상기 냉각용기 내부의 상기 냉각수가 해수와 유체 소통 가능하도록 해수면 아래에 형성되는 냉각수 유출입관;을 포함할 수 있다.

Description

공동을 이용한 원자로 격납용기 외벽 냉각장치{REACTOR CONTAINMENT VESSEL OUTER WALL COOLING DEVICE USING CAVITATION}
본 발명은 공동을 이용한 원자로 격납용기 외벽 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 최초에 공동을 형성한 이후 펌프 등 동력을 이용할 필요가 없고, 운전원의 별도 조작이나 제어도 필요없이 비등에 의한 열전달 및 대류를 통하여 지속적으로 원자로 격납용기 외벽을 냉각하는 장치에 관한 것이다.
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.
이러한 원자력 발전은 막대한 열이 발생함으로 인해 냉각이 필수적인데, 일반적인 원자력 발전은 도 1에 도시된 바와 같이, 원자로 용기(410) 내의 원자로 노심(420)이 핵분열함에 따라 발생된 엄청난 열에너지가 원자로 용기(410) 내의 냉각제로 전달되며, 냉각제는 열교환기(430)에서 열을 교환한 뒤에 다시 원자로 용기(410) 내로 순환된다. 또한 상기 냉각제와는 독립된 경로로서 구동계통(450)의 물을 순환시키며, 상기 열교환기(430)에서는 상기 냉각제로부터 흡수한 열로서 구동계통(450)에 증기를 발생시기고, 이를 통해 터빈(452)을 돌려 발전기(454)로 전기에너지로 전환된 후에 다시 물로 응축되어 열교환기(430)로 순환되는 방식으로 이루어진다.
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.
따라서, 비상 상황 시 원자로를 냉각시켜 주기 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.
이러한 히트싱크는 내부의 냉각제의 누설 없이 열 만을 배출하기 위한 열교환기 형태로 이루어지며, 이러한 열교환기는 해수나 강 등의 물 속에 잠겨 열교환함으로써 열을 방출할 수 있다.
이러한 안전계통들은 대형 사고 발생 시 냉각제를 보충 공급하는 펌프가 고장 나서 냉각제가 적절히 순환되지 않거나, 조작원이 부상 또는 사망하거나 대피하여 부재중이거나 복잡한 매뉴얼을 숙지하기 어려워 조작 실수를 하는 상황이 발생하여, 냉각을 적절히 시키지 못하는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1731817호(사이펀 원리를 이용한 냉각계통을 가지는 원자로 및 그 동작 방법)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대형 사고 발생 시 냉각제를 보충 공급하는 펌프가 고장 나서 냉각제가 적절히 순환되지 않거나, 조작원이 부상 또는 사망하거나 대피하여 부재중이더라도 비등에 의한 열전달 및 대류를 통하여 원자로 격납용기 외벽을 지속적으로 냉각하는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 해안가에 설치되고 원자로 노심이 수용된 원자로 용기가 수용되는 격납 용기; 상기 격납용기 외벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 밀폐되는 내부 공간을 구비하고, 상기 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위가 해수면보다 높도록 수용되고 상기 냉각수 상부에 대기보다 저온 저압의 공동이 구비되는 냉각 용기; 제1밸브를 구비하고, 상기 냉각용기 내부로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관; 및 제2밸브를 구비하며, 상기 냉각용기 하부에서 상기 냉각 용기 내부의 상기 냉각수가 해수와 유체 소통 가능하도록 해수면 아래에 형성되는 냉각수 유출입관; 을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 격납용기는 상기 냉각용기에 저장된 상기 냉각수에 잠기도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 일단이 상기 냉각용기 외부로 돌출되고 타단이 상기 내부 공간에 저장된 냉각수에 잠기도록 상기 냉각용기에 설치되는 히트파이프; 를 더 포함할 수 있다.
이 때, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 상기 히트파이프와 상기 격납용기 사이에 상하 방향으로 형성되는 분리벽을 포함하고, 상기 히트파이프가 위치된 제1영역 및 상기 격납용기가 위치된 제2영역은 상기 분리벽의 상부 및 하부로 유체가 유동 가능하게 연결될 수 있다.
이 때, 상기 냉각수 공급관은 상기 냉각 용기의 상측부에 위치될 수 있다.
한편, 상기 격납용기는 지면 측에 위치되는 제1격납용기 및 상기 지면으로부터 해수 방향으로 돌출된 제2격납용기를 포함하고, 상기 제 2 격납 용기의 외벽을 상기 냉각 용기가 둘러 싸도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제1격납용기는, 상기 원자로 용기가 수용되고 에너지 방출공간을 가지고, 상기 제2격납용기는, 상기 제1격납용기와 구획되고, 열매체가 수용되며 상기 에너지 방출공간의 압력이 전달되는 에너지 흡수공간과, 상기 에너지 흡수공간의 상측에 위치하고 상기 원자로 용기에서 전달된 열을 흡수하여 냉각하며 흡수한 열을 외부로 방출하는 에너지 전달공간을 구비하며, 상기 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 상기 에너지 흡수공간과 상기 에너지 전달공간을 구획하도록 상기 제2격납용기 내에 구비되는 격납용기구획벽; 상기 에너지 방출공간과 상기 에너지 흡수공간을 연결하여, 상기 에너지 방출공간의 압력을 상기 에너지 흡수공간으로 전달하는 압력평형관; 상기 에너지 흡수공간과 상기 에너지 전달공간을 연결하여, 상기 압력평형관에 의해 가압된 에너지 흡수공간의 열매체를 상기 에너지 전달공간으로 유동시키는 분사관; 및 상기 에너지 전달공간과 상기 에너지 방출공간을 연결하고 주입관 개폐밸브가 구비되어, 상기 주입관 개폐밸브가 개방되면 상기 열매체를 상기 에너지 방출공간 하부로 유동시키는 주입관; 을 포함할 수 있다.
이 때, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 상기 원자로 용기의 열을 상기 에너지 전달공간으로 전달하는 제1 냉각 유로를 더 포함할 수 있다.
한편, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 상기 에너지 전달공간에 배치되며, 상기 열매체가 수용되고, 상기 분사관과 연결되는 포화증기압 냉각챔버를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 포화증기압 냉각챔버의 상기 열매체의 수위는 상기 에너지 전달공간의 압력에 따라 변할 수 있다.
이 때, 상기 제1 냉각 유로는, 상기 원자로 용기의 열을 흡수하는 제1 열교환기; 상기 포화증기압 냉각챔버에 구비되고, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 상기 제1 열교환기로부터 흡수한 열을 상기 열매체로 전달하는 제2 열교환기를 포함할 수 있다.
한편, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는, 상기 에너지 전달공간에 배치되고, 상기 에너지 전달공간의 열을 상기 제2격납용기 외부의 상기 냉각용기로 배출하는 제2 냉각 유로를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 냉각 유로는, 상기 포화증기압 냉각챔버 내에 배치되고, 상기 열매체의 열을 흡수하는 제3열교환기; 및 상기 에너지 전달공간에 배치되고, 상기 에너지 전달공간의 열을 흡수하는 제4 열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 격납용기 외벽을 감싼 냉각용기 내부에 저온 저압의 공동을 형성시킴으로써, 대기에서의 끓는점보다 낮은 온도에서 냉각수를 비등시켜 원활하게 격납용기의 열을 냉각용기로 방출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 히트파이프를 설치하여 해수면 상부의 저온 기체의 대류를 유도함으로써, 냉각용기가 격납용기로부터 흡수한 열을 냉각용기 외부로 방출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 냉각용기에 공동이 형성된 뒤에는, 냉각제를 보충 공급하는 펌프가 고장 나서 냉각제가 적절히 순환되지 않거나, 조작원이 부상 또는 사망하거나 대피하여 부재중이더라도 별도의 동력이나 조작원의 조작없이 비등에 의한 열전달 및 대류를 통하여 원자로 격납용기 외벽을 지속적으로 냉각시킬 수 있다.
도 1은 종래의 원자로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 에너지 흡수공간 가압상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 에너지 전달공간에서의 냉각상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 냉각수의 비등 발생상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 히트파이프에 의한 냉각상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 냉각수 공급상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 공동 형성상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 격납용기(10)와 격납용기(10)를 둘러싸는 냉각용기(300)를 구비한다. 냉각용기(300)는 냉각용기(300) 내부에 공동(301)을 형성시키기 위해 제1밸브(311), 냉각수 공급관(310), 제2밸브(321) 및 냉각수 유출입관(320)을 구비한다. 또한, 냉각용기(300)는 공동(301)이 형성된 냉각용기(300) 내부에서 외부로 열을 방출하기 위해 히트파이프(330)를 구비하고, 히트파이프(330)의 열전달에 의한 냉각용기(300) 내부 냉각수의 대류를 돕기 위해 분리벽(340)을 구비한다. 이하에서는 각 구성을 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 격납용기(10)는 원자로 노심(124)이 수용된 원자로 용기(122)를 수용한다. 이 때, 격납용기(10)는 해안가(S1)에 설치된다. 다만, 격납용기(10)의 설치 위치는 냉각수를 충분히 공급할 수 있는 냉각수 공급원의 근처이면 족하고 반드시 해안가(S1)에 설치되지 않더라도 무방하다. 또한 냉각수는 해수일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 격납용기(10)는 냉각용기(300)에 저장된 냉각수에 잠기도록 되도록 형성될 수 있다. 격납용기(10)의 외벽에서 냉각용기(300)에 저장된 냉각수로 열전달이 이루어지고, 격납용기(10) 외벽과 냉각수가 접촉하는 면적이 넓을수록 열전달율이 높아지므로 격납용기(10)가 냉각용기(300)에 저장된 냉각수에 잠기도록 해수면으로부터 격납용기(10)의 높이(h1)가 냉각용기(300) 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위(h2)보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 격납용기(10)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 격납용기(10)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내열성 또는 내폭성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 격납용기(10)는 제1격납용기(100)와 제2격납용기(200)를 포함하는데, 제1격납용기(100) 및 제2격납용기(200)의 구체적인 내용은 후술한다.
한편, 냉각용기(300)는 격납용기(10) 외벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 밀폐되는 내부 공간을 구비한다. 다만, 냉각용기(300)는 격납용기(10) 외벽 냉각의 범위를 넓히기 위하여 격납용기(10) 외벽을 최대한 넓은 범위에서 감싸도록 형성됨이 바람직하며, 격납용기(10) 전체를 감싸도 무방하다.
이 때, 냉각용기(300) 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위가 해수면보다 높도록 수용되고 상기 냉각수 상부에 공동(301)이 구비된다.
이 때, 공동(301)은 대기보다 저온 저압의 상태이며, 격납용기(10) 외벽의 온도가 크게 상승하지 않는 상황에서는 진공에 가까운 상태로 유지된다. 다만, 저온 저압의 상태에서는 표준 온도와 압력(STP: standard temperature and pressure)상태보다 유체의 끓는점이 낮아지므로 냉각용기(300) 내부에 유입된 냉각수는 낮은 온도에서도 쉽게 비등되어 공동(301)에 증기상태로 모일 수 있다.
이러한 공동(301)이 형성되더라도 격납용기(10) 외벽의 온도가 공동(301)이 형성된 조건하 냉각수의 끓는점에 도달하지 않으면 격납용기(10) 외벽과 냉각수 사이에 접촉에 의한 열전달도 이루어진다. 다만, 격납용기(10) 외벽의 온도가 공동(301)이 형성된 조건하 냉각수의 끓는점에 도달하면, 비등에 의한 열전달이 이루어지게 된다. 비등에 의한 열전달은 접촉에 의한 열전달보다 열전달 효율이 좋다는 장점이 있다.
이 때, 공동(301)이 형성되는 냉각용기(300) 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위(h2)는 대기압 및 냉각수의 밀도에 따라 달라지며, 해수를 기준으로 약 10m에 해당한다.
이 때, 냉각용기(300)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 격납용기(10)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내열성 또는 내폭성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 냉각수 공급관(310)은 냉각용기(300) 내부로 냉각수를 공급한다. 냉각수 공급관(310)을 통하여 냉각수를 공급할 때에는 펌프(미도시)를 이용할 수 있다.
이 때, 냉각수 공급관(310)을 통하여 공급하는 냉각수는 해수일 수 있다. 또한 냉각수는 해수로 한정되지 않고 끓는점이 순수한 물의 끓는점(100℃) 보다 낮은 다양한 액체로 이루어질 수 있다.
냉각수 공급관(310)은 제1밸브(311)를 구비한다. 제1밸브(311)는 냉각용기(300)로 냉각수 공급을 조절한다. 제1밸브(311)는 냉각용기(300) 내부에 냉각수가 충분히 공급된 이후에 폐쇄되어 냉각용기(300) 상부에 진공에 가까운 상태의 공동(301)을 유지하도록 냉각용기(300) 밀폐시킨다.
냉각수 공급관(310)은 냉각용기(300)의 상측부에 위치될 수 있다. 바람직하게는 냉각용기(300)의 상측면 중앙에 설치되어 냉각수 공급관(310)으로 공급되는 냉각수에 의하여 공동(301) 내부에 존재하는 기체를 한 번 더 냉각시킬 수 있다.
한편, 냉각수 유출입관(320)은 냉각용기(300) 하부에서 냉각용기(300) 내부의 냉각수가 해수와 유체 소통 가능하도록 해수면 아래에 형성된다. 바람직하게는 냉각수 유출입관(320)이 해수면으로부터 최대한 하측으로 깊이 위치하도록 냉각용기(300)의 하측면에 설치되어 저온의 해수와 유체 소통이 가능하도록 형성된다.
이 때, 냉각수 유출입관(320)은 제2밸브(321)를 구비한다. 제2밸브(321)는 냉각수 공급관(310)으로부터 냉각수가 공급되어 제1밸브(311)가 폐쇄된 후 냉각용기(300) 상부에 공동(301)이 형성되도록 냉각용기(300) 내부의 냉각수가 해수와 유체 소통 가능하게 한다.
한편, 히트파이프(330)는 일단이 냉각용기(300) 외부로 돌출되고 타단이 냉각용기(300) 내부 공간에 저장된 냉각수에 잠기도록 상기 냉각용기(300)에 설치된다. 히트파이프(330)의 일단은 냉각용기(300) 외부로 돌출되면 족하나, 외부의 공기 대류에 의한 열전달 효율을 높이기 위하여 냉각용기(300) 상면으로 돌출되도록 설치함이 바람직하다. 또한, 히트파이프(330)의 타단은 냉각용기(300) 내부 공간에 저장된 냉각수에 잠기면 족하나, 냉각수에 잠긴 히트파이프(330)의 표면적을 넓게 하여 열전달의 효율을 높이는 것이 바람직하다.
이 때, 히트파이프(330)의 개수는 적어도 하나 이상이면 족하며, 개수가 증가할수록 냉각수에서 외부로 열전달이 효율적으로 이루어진다. 또한, 히트파이프(330)의 재질이나 구조는 열전달이 용이하면 족하고 특정한 재질이나 구조에 한정되는 것은 아니다.
이러한 히트파이프(330)가 없더라도, 격납용기(10)의 열은 격납용기(10) 외벽, 냉각용기(300)에 저장된 냉각수 및 냉각용기(300) 외벽으로 통하여 외부의 대기로 방출된다. 다만, 히트파이프(330)는 열전달에 용이한 소재 및 구조로 형성되므로, 히트파이프(330)를 설치하여 냉각용기(300)의 열을 외부로 효과적으로 방출할 수 있게 된다.
한편, 분리벽(340)은 히트파이프(330)와 격납용기(10) 사이에 상하 방향으로 형성되고 냉각용기(300)와 연결된다. 본 실시예에서, 냉각 용기 내부는 분리벽에 의하여 히트파이프(330)가 위치된 제1영역(302) 및 격납용기(10)가 위치된 제2영역(303)으로 구획될 수 있고, 제1영역(302) 및 제2영역(303)은 분리벽(340)의 상부 및 하부로 유체가 유동 가능하게 연결된다.
이 때, 분리벽(340)은 분리벽(340)을 기준으로 냉각수가 순환하면서 제2격납용기(200)에서 열을 받아 냉각용기(300) 외부로 열을 방출하도록 유도한다. 구체적으로 살펴보면, 냉각용기(300) 내부 냉각수의 열을 히트파이프(330)를 통하여 방출하게 되면, 히트파이프(330) 근처 냉각수의 온도가 낮아진다. 온도가 낮아진 냉각수는 상대적으로 밀도가 커지고 하강하는데, 이 때 분리벽(340)은 히트파이프(330) 근처 냉각수의 하강과 냉각용기(300) 하부의 냉각수의 상승을 유도한다.
또한, 상승한 냉각용기(300) 하부의 냉각수는 제2격납용기(200) 근처를 지나면서 열을 흡수하게 되고 주변 냉각수보다 온도가 높아진다. 온도가 높아진 냉각수는 상대적으로 밀도가 작아지고 계속하여 상승하며 다시 히트파이프(330)와 만나 열을 전달하게 되는데, 이 때 분리벽(340)은 냉각용기로부터 열을 흡수한 냉각수가 바로 히트파이프(330)를 만나 열을 전달하는 것을 막고 분리벽(340) 상부에 도달하였을 때 비로서 히트파이프(330)에 열을 전달하도록 유도한다.
분리벽(340) 형태는 히트파이프(330)를 둘러싸도록 형성될 수도 있고, 제2격납용기(200)를 둘러싸도록 형성될 수도 있으며, 냉각용기(300) 내부를 가로지르도록 형성된 격벽의 형태여도 무방한다. 즉, 분리벽(340)은 히트파이프(330)와 제2격납용기(200)를 구획하되 냉각수가 분리벽(340) 상하부에서 유체 소통 가능하면 특정한 형태로 형성될 것에 한정되지 않는다.
또한, 분리벽(340)의 상하 길이는 분리벽(340) 상하부에서 유체 소통 가능하면 특정 길이에 한정되지 않는다. 다만, 냉각수를 효율적으로 순환시키기 위해서는 분리벽(340)의 하측 방향 길이는 적어도 히트파이프(330) 하측 방향 길이보다 긴 것이 바람직하고, 분리벽(340)의 상측 방향 길이는 적어도 유체 소통 가능하도록 냉각용기(300) 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위보다 짧은 것이 바람직하다.
이 때, 분리벽(340)은 냉각용기(300)와 일체로 형성될 수 있으며, 냉각용기(300)와 같이 콘크리트 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 분리벽(340)은 콘크리트 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내열성 또는 내폭성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 격납용기(10)는 지면 측에 위치되는 제1격납용기(100) 및 상기 지면으로부터 해수 방향으로 돌출된 제2격납용기(200)를 포함하고, 상기 제2격납용기(200)의 외벽을 상기 냉각용기(300)가 둘러 싸도록 형성된다. 또한, 격납용기(10)는 제1격납용기(10)와 제2격납용기(10)를 구획하기 위해 격납용기구획벽(201)을 구비하고, 원자로 용기(122)의 열을 효과적으로 외부로 방출하기 위해 압력평형관(214), 분사관(228) 및 주입관(242)을 구비한다. 이하에서는 각 구성을 구체적으로 설명한다.
제1격납용기(100)는 원자로 용기(122)가 수용되는 에너지 방출공간(110)(ERS; Energy Release Space)을 가진다. 제1격납용기(100)는 원자로 용기(122)에서 방출된 고온고압의 증기 또는 비응축기체가 외부로 나가지 못하도록 하기 위하여 고온고압을 견디도록 제조된다.
따라서, 제1격납용기(100)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1격납용기(100)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내폭성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 제1격납용기(100)는 특정한 형태에 구애받지 않고 원자로 용기(122)를 수용할 수 있는 크기와 형태를 갖추면 족하나, 일반적으로 원통형 모양의 형태로 형성된다.
그리고, 제1격납용기(100)는 설치되는 장소가 지상이나 지하에 구애받지 않는다. 다만, 바람직하게는 지하에 매립되거나 토양(L)에 의해 둘러싸인다.
제1격납용기(100)에 수용된 원자로 용기(122)에는 원자로 노심(124)이 수용될 수 있다. 그리고, 에너지 방출공간(110)에는 원자로 노심(124)으로부터 발생된 열을 이용하여 증기가 생성될 수 있다. 또한, 원자로 용기(122)에는 증기를 외부의 터빈(미도시)으로 순환시키기 위한 증기 발생기 및 유로를 포함하는 원자로 구동 계통을 포함할 수 있다.
제2격납용기(200)는 제1격납용기(100)와 연결되면서 제1격납용기(100)와 구획될 수 있다. 제2격납 용기(200)는 에너지 방출공간(110)의 압력을 전달받는 에너지 흡수공간(210)(EAS; Energy Absorbing Space) 및 원자로 용기(122)로부터 전달된 열을 흡수하여 제2격납용기(200)의 외부로 방출하는 에너지 전달공간(220)(ETS; Energy Transfer Space)을 가질 수 있다. 제2격납용기(200)는 에너지 방출공간(110)에서 전달받은 고온고압의 증기 또는 비응축기체가 외부로 나가지 못하도록 하기 위하여 고온고압을 견디도록 제조된다.
따라서, 제2격납용기(200)는 제1격납용기(100)와 마찬가지로 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2격납용기(200)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 내폭성 및 내부식성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 제2격납용기(200)는 특정한 형태에 구애받지 않고 원자로 용기(122)로부터 방출된 증기를 냉각시키기 충분한 양의 열매체를 수용할 수 있는 크기와 형태를 갖추면 족하나, 일반적으로 원통형 모양의 형태로 형성된다. 또한, 제1격납용기(100)와 제2격납용기(200)가 전체로서 하나의 원통형 모양의 형태를 갖되 격벽으로 구획되는 형태로 형성될 수 있다.
제2격납용기(200)에 구비되는 에너지 흡수공간(210)은 에너지 방출공간(110)과 구획되면서 열매체가 수용될 수 있다. 이 때, 열매체는 물일 수 있다. 에너지 흡수공간(210)의 열매체의 수위는 에너지 방출공간(110)의 압력에 따라 높아지거나 낮아질 수 있다.
이러한 에너지 흡수공간(210)은 에너지 방출공간(110)의 압력을 전달받아 사이펀 효과를 이용하여 에너지 흡수공간(210)에 수용된 열매체를 에너지 전달공간(220)으로 이동시키면서, 에너지 방출공간(110) 내부의 급격한 압력상승을 완화한다.
에너지 흡수공간(210) 상측에 구비되는 에너지 전달공간(220)은 에너지 방출공간(110)과 구획되면서 에너지 흡수공간(210)과 구획된다. 이 때, 격납용기구획벽(201)을 통하여 에너지 흡수공간(210)과 구획된다. 에너지 전달공간(220)의 압력은 에너지 방출공간(110)의 압력에 따라 변할 수 있다. 또한, 압력평형관(214)을 통해 에너지 방출공간(110)과 에너지 흡수공간(210)을 연결하여 에너지 방출공간(110)과 에너지 흡수공간(210)은 압력이 서로 잘 전달된다.
한편, 격납용기구획벽(201)은 에너지 전달공간(220)과 에너지 흡수공간(210) 사이에 배치되고, 제2격납용기(200)와 마찬가지로 고온고압의 증기 또는 비응축기체가 외부로 나가지 못하도록 하기 위하여 고온고압을 견디도록 제조된다.
따라서, 격납용기구획벽(201)은 제2격납용기(200)와 마찬가지로 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 내폭성 및 내부식성을 가지는 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 압력평형관(214)은 역 U자형으로 형성되어, 에너지 흡수공간(210)의 열매체가 압력평형관(214)을 통해 에너지 방출공간(110)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 압력평형관(214)의 상측은 에너지 전달공간(210)의 상측보다 높게 위치할 수 있다. 에너지 방출공간(110)의 압력이 증가하면, 증가된 압력은 압력평형관(214)을 통해 에너지 흡수공간(210)으로 전달될 수 있다.
이에 따라, 원자로 용기(122)가 과열되어 에너지 방출공간(110)의 온도가 증가하면, 증가한 온도에 의해 압력이 증가하며, 증가한 압력은 압력평형관(214)을 통해 에너지 흡수공간(210)으로 전달될 수 있다. 에너지 흡수공간(210)의 압력이 증가하면, 에너지 흡수공간(210)에 수용된 열매체를 가압할 수 있다.
분사관(228)는 압력평형관(214)에 의해 가압된 에너지 흡수공간(210)의 열매체를 에너지 전달공간(220)으로 유동시킬 수 있다. 또한, 분사관(228)는 열매체를 에너지 전달공간(220)으로 분사하는 방식으로 유동시킬 수 있으며, 분사관(228)의 에너지 전달공간(220)측 일단이 노즐 형태를 갖거나, 노즐이 설치될 수 있다.
열매체 주입관(242)은 에너지 전달공간(220)의 열매체를 에너지 방출공간(110)으로 유입시키도록 에너지 전달공간(220)과 에너지 방출공간(110)을 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 주입관 개폐밸브(244)를 구비한다. 주입관 개폐밸브(244)는 열매체 주입관(242)에 설치되어 열매체 주입관(242)을 선택적으로 개폐할 수 있다.
주입관 개폐밸브(244)는 원자로가 정상 동작 시 열매체 주입관(242)을 폐쇄할 수 있다. 주입관 개폐밸브(244)는 원자로 용기(122) 또는 에너지 방출공간(110)의 온도나 압력이 지나치게 상승 시, 열매체 주입관(242)을 개방할 수 있다. 주입관 개폐밸브(244)가 열매체 주입관(242)을 개방하면, 에너지 전달공간(220)의 열매체는 에너지 방출공간(110)으로 이동된다. 에너지 방출공간(110)으로 이동된 열매체는 원자로 용기(122) 또는 에너지 방출공간(110)을 냉각시킨다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 원자로 용기(122)의 열을 에너지 전달공간(220)으로 전달하는 제1 냉각 유로(130)를 구비한다.
이 때, 제1 냉각 유로(130)에는 열흡수매체가 이동될 수 있다. 열흡수매체는 물일 수 있다. 제1 냉각 유로(130)에는 원자로 용기(122)로부터 열을 흡수하는 제1열교환기(132) 및 흡수한 열을 방열하는 제2열교환기(134)가 설치될 수 있다. 열흡수매체는 제1열교환기(132)로부터 열을 흡수하고, 제2열교환기(134)에서 열을 방출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1열교환기(132)는 전술한 원자로 구동 계통의 증기 발생기일 수 있다. 제1열교환기(132)가 원자로 구동 계통의 증기 발생기인 경우, 제1 냉각 유로(130)는 원자로 구동 계통의 유로 배관의 어느 지점에서 분기되거나 합류될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1열교환기(32)는 증기 발생기와 다른 별개의 구성일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 에너지 전달공간(220)에 배치되는 포화증기압 냉각챔버(226) 및 기준기압챔버(227)를 구비한다.
포화증기압 냉각챔버(226)는 대략적으로 구 형태로 이루어질 수 있다. 포화증기압 냉각챔버(226)의 내부(222)에는 열매체가 수용된다. 포화증기압 냉각챔버(226)는 분사관(228)과 연결될 수 있다. 포화증기압 냉각챔버(226)는 분사관(228)을 통해 열매체를 공급받을 수 있다.
기준기압챔버(227)는 포화증기압 냉각챔버(226)의 하측에 배치될 수 있다. 기준기압챔버(227)는 열매체를 수용할 수 있다. 기준기압챔버(227)는 포화증기압 냉각챔버(226)의 하측과 연통될 수 있다. 기준기압챔버(227)의 열매체는 에너지 전달공간(220)의 압력을 받으면서 동시에 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체의 압력을 받을 수 있다. 기준기압챔버(227)의 열매체의 수위는 에너지 전달공간(220)의 압력과 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체의 압력에 따라 변할 수 있다. 예를 들면, 포화증기압 냉각챔버(226)의 압력이 증가하면, 포화증기압 냉각챔버(226)의 열매체가 기준기압챔버(227)로 유입될 수 있다. 반대로, 포화증기압 냉각챔버(226)의 압력이 감소하면, 기준기압챔버(227)의 열매체가 포화증기압 냉각챔버(226)로 유입될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 에너지 전달공간(220) 내에 구비되며, 에너지 전달공간(220) 내의 열을 제2격납용기(200)의 외부인 냉각용기(300)로 방출하는 제2 냉각 유로(231)를 더 포함할 수 있다.
제2 냉각 유로(231)의 일단(236)은 제2격납용기(200)의 측면을 관통하여 냉각용기(300) 내부와 연결될 수 있다. 냉각용기(300) 내부의 냉각수는 제2 냉각 유로의 일단(236)을 통해 제2 냉각 유로(231)로 유입될 수 있다. 제2 냉각 유로(231)의 타단(238)은 제2 냉각 유로의 일단(236)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 제2 냉각 유로의 타단(238)은 제2격납용기(200)의 상측을 관통하여 냉각용기(300) 내부와 연결될 수 있다. 제2 냉각 유로(231)의 냉각수는 제2 냉각 유로(231)의 타단(238)을 통해 냉각용기(300) 내부로 배출될 수 있다.
제2 냉각 유로(231)에는 제3열교환기(232) 및 제4열교환기(233)가 설치될 수 있다. 제3열교환기(232)는 에너지 전달공간(220)에 배치될 수 있다. 제3열교환기(232)는 에너지 전달공간(220)의 열을 제2 냉각 유로(231)의 냉각수로 전달할 수 있다.
제4열교환기(233)는 포화증기압 냉각챔버(226)의 내부(222)에 배치될 수 있다. 제4열교환기(233)는 포화증기압 냉각챔버(226)의 열을 제2 냉각 유로(231)의 냉각수로 전달할 수 있다. 그리고, 제2 냉각 유로(231)의 냉각수가 제2 냉각 유로의 타단(238)을 통해 제2격납용기(200)의 외부로 방출됨에 따라, 제2 냉각 유로(231)는 에너지전달공간(220)의 열을 냉각시킬 수 있다.
또한, 제1 냉각 유로(130)에는 증기방출밸브(138)가 설치될 수 있다. 증기방출밸브(138)는 에너지 방출공간(110)으로 제1 냉각유로(130)를 통해 흐르는 열흡수매체(예: 증기)를 방출할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 가동상태를 도시한 도면이다.
구체적으로 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 에너지 흡수공간(210) 가압상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 에너지 전달공간(220)에서의 냉각상태를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 원자로 정지 시 증기 및 비응축기체(G1)가 에너지 방출공간(110)으로 방출되어 에너지 방출공간(110)의 압력이 증가한다.
에너지 방출공간(110)의 압력의 증가에 따라 압력평형관(214)을 통해 에너지 흡수공간(210) 내부로 증기 및 비응축기체(G2)가 방출되고 에너지 흡수공간(210)의 압력이 증가한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 에너지 흡수공간(210)의 압력이 증가하면, 에너지 흡수공간(210)의 열매체(W1)는 분사관(228)을 통해 포화증기압 냉각챔버(226)로 이동되어 수위가 B1에서 B2로 낮아진다. 그리고, 포화증기압 냉각챔버(226)로 이동된 열매체(W2)는 기준기압챔버(227)를 통해 에너지 전달공간(220)으로 이동된다. 열매체(W2)가 에너지 전달공간(220)으로 이동됨에 따라, 에너지 전달공간(220) 내부의 열매체(W2)의 수위가 C1에서 C2로 증가한다.
이 때, 제1 냉각 유로(130)를 통하여 원자로 용기(122)의 열이 에너지 전달공간(220)으로 전달되고, 제2 냉각 유로(231)를 통하여 에너지 전달공간(220) 내의 열을 제2격납용기(200)의 외부인 냉각용기(300) 내부의 냉각수로 방출할 수 있다.
한편, 에너지 전달공간(220) 내부의 열매체(W2)의 수위가 C2에 도달하면, 주입관 개폐밸브(244)가 개방되기 시작한다. 주입관 개폐밸브(244)가 개방되면 에너지 전달공간(220) 내 하부 공간(224)의 열매체(W3)가 주입관(242)를 통해 에너지 방출공간(110)으로 유출된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 냉각수의 비등 발생상태를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 냉각용기(300) 상부에 형성된 공동(301)은 저온 저압의 상태이므로, 제2격납용기(200) 외벽 근처의 냉각수는 대기보다 낮은 온도에서 비등하기 시작한다. 이때 발생한 증기는 공동(301)에 모이게 되고 히트파이프(330)에 열을 전달한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 히트파이프(330)에 의한 냉각상태를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 냉각용기(300) 외부로 돌출된 히트파이프(330)는 근처의 대기에 열을 전달한다. 열을 전달받은 대기(G3)는 밀도가 주위의 대기보다 낮아지게 되어 상승하면서 저기압을 형성하고 해수면 상부의 저온 대기를 유입시킨다. 즉, 대기의 대류에 의하여 히트파이프(330)는 지속적으로 냉각된다. 따라서, 가열된 히트파이프(330)는 냉각용기(300) 외부로 돌출된 히트파이프(330) 일단으로 열을 전달하여 냉각용기(300) 외부로 열을 방출한다. 이 때, 히트파이프(330)에 열을 전달한 증기는 다시 액체상태인 냉각수로 전환된다.
한편, 냉각용기(300) 외부로 돌출된 히트파이프(330) 일단으로 열이 전달되어 냉각용기(300) 외부로 열을 방출하면, 냉각수에 잠긴 히트파이프(330) 타단이 저온을 유지하게 된다. 따라서, 히트파이프(330) 타단 근처, 즉 제2영역(303)의 냉각수는 히트파이프(330) 타단에 열을 전달하고 저온이 되므로, 상대적으로 밀도가 커져 냉각용기(300) 하부로 하강한다.
이 때, 제2영역(303)의 냉각수가 하강하면 제1공간으로 저온의 냉각수가 상승하게 되고, 제2격납용기 외벽에서 다시 비등이 일어나게 됨으로써, 제2격납용기(200)의 외벽을 반복적으로 냉각한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치는 저온 저압의 공동(301)을 형성함으로써, 최초에 공동을 형성한 이후에는 펌프 등의 동력이나, 운전원의 별도 조작이나 제어 필요없이 고온의 격납용기(10) 외벽을 반복적으로 냉각할 수 있다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 냉각용기(300)에 공동(301)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
구체적으로 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 냉각수 공급상태를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 공동(301)을 형성하기 위하여 제2밸브(321)가 폐쇄된 상태에서 제1밸브(311)를 개방하여 냉각수 공급관(310)을 통해 냉각용기(300)에 냉각수를 공급한다.
이 때, 냉각수 공급관(310)은 펌프(미도시)를 이용하여 냉각수를 공급할 수 있다. 또한, 냉각수는 해수일 수 있으며, 펌프(미도시)를 이용하여 냉각용기(300) 외부의 해수를 냉각수 공급관(310)을 통하여 냉각용기(300) 내부로 공급할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치의 공동(301) 형성상태를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 냉각용기(300) 내부에 냉각수를 충분히 공급한 뒤 제1밸브(311)를 폐쇄하여 냉각용기(300) 상부 공간을 밀폐한다. 그 뒤 제2밸브(321)를 개방하여 해수와 유체소통이 가능하도록 하면, 냉각용기(300) 상단에 저온 저압 상태의 공동(301)이 형성된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 격납용기 231: 제2냉각유로
100: 제1격납용기 232: 제3열교환기
110: 에너지 방출공간 233: 제4열교환기
122: 원자로 용기 236: 제2냉각유로의 일단
124: 원자로 노심 238: 제2냉각유로의 타단
130: 제1냉각유로 242: 주입관
132: 제1열교환기 244: 주입관 개폐밸브
134: 제2열교환기 300: 냉각용기
138: 증기방출밸브 301: 공동
200: 제2격납용기 302: 제1영역
201: 격납용기구획벽 303: 제2영역
210: 에너지 흡수공간 310: 냉각수 공급관
214: 압력평형관 311: 제1밸브
220: 에너지 전달공간 320: 냉각수 유출입관
222: 기준기압챔버 내부 321: 제2밸브
226: 포화증기압 냉각챔버 330: 히트파이프
227: 기준기압챔버 340: 분리벽
228: 분사관

Claims (13)

  1. 해안가에 설치되고 원자로 노심이 수용된 원자로 용기가 수용되는 격납용기;
    상기 격납용기 외벽의 적어도 일부를 둘러싸도록 밀폐되는 내부 공간을 구비하고, 상기 내부 공간에는 외부로부터 유입된 냉각수의 수위가 해수면보다 높도록 수용되고 상기 냉각수 상부에 대기보다 저온 저압의 공동이 구비되는 냉각용기;
    제1밸브를 구비하고, 상기 냉각용기 내부로 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관; 및
    제2밸브를 구비하며, 상기 냉각용기 하부에서 상기 냉각용기 내부의 상기 냉각수가 해수와 유체 소통 가능하도록 해수면 아래에 형성되는 냉각수 유출입관; 을 포함하고,
    상기 공동은 상기 제2밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 제1밸브를 개방하여 상기 냉각수 공급관을 통해 상기 냉각용기에 상기 냉각수를 가득 공급한 뒤 상기 제1밸브를 폐쇄하고 상기 제2밸브를 개방함으로써 형성되고,
    상기 격납용기는 지면 측에 위치되는 제1격납용기 및 상기 지면으로부터 해수 방향으로 돌출된 제2격납용기를 포함하고,
    상기 냉각용기는 상기 제2격납용기의 외벽을 둘러 싸도록 형성되는, 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격납용기는 상기 냉각용기에 저장된 상기 냉각수에 잠기도록 배치되는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    일단이 상기 냉각용기 외부로 돌출되고 타단이 상기 내부 공간에 저장된 냉각수에 잠기도록 상기 냉각용기에 설치되는 히트파이프;
    를 더 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 히트파이프와 상기 격납용기 사이에 상하 방향으로 형성되는 분리벽을 포함하고,
    상기 히트파이프가 위치된 제1영역 및 상기 격납용기가 위치된 제2영역은 상기 분리벽의 상부 및 하부로 유체가 유동 가능하게 연결되는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수 공급관은 상기 냉각용기의 상측부에 위치되는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1격납용기는,
    상기 원자로 용기가 수용되고 에너지 방출공간을 가지고,
    상기 제2격납용기는,
    상기 제1격납용기와 구획되고, 열매체가 수용되며 상기 에너지 방출공간의 압력이 전달되는 에너지 흡수공간과, 상기 에너지 흡수공간의 상측에 위치하고 상기 원자로 용기에서 전달된 열을 흡수하여 냉각하며 흡수한 열을 외부로 방출하는 에너지 전달공간을 구비하며,
    상기 에너지 흡수공간과 상기 에너지 전달공간을 구획하도록 상기 제2격납용기 내에 구비되는 격납용기구획벽;
    상기 에너지 방출공간과 상기 에너지 흡수공간을 연결하여, 상기 에너지 방출공간의 압력을 상기 에너지 흡수공간으로 전달하는 압력평형관;
    상기 에너지 흡수공간과 상기 에너지 전달공간을 연결하여, 상기 압력평형관에 의해 가압된 에너지 흡수공간의 열매체를 상기 에너지 전달공간으로 유동시키는 분사관; 및
    상기 에너지 전달공간과 상기 에너지 방출공간을 연결하고 주입관 개폐밸브가 구비되어, 상기 주입관 개폐밸브가 개방되면 상기 열매체를 상기 에너지 방출공간 하부로 유동시키는 주입관;
    을 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 원자로 용기의 열을 상기 에너지 전달공간으로 전달하는 제1 냉각 유로를 더 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지 전달공간에 배치되며, 상기 열매체가 수용되고, 상기 분사관과 연결되는 포화증기압 냉각챔버를 더 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 포화증기압 냉각챔버의 상기 열매체의 수위는 상기 에너지 전달공간의 압력에 따라 변하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 유로는,
    상기 원자로 용기의 열을 흡수하는 제1 열교환기;
    상기 포화증기압 냉각챔버에 구비되고, 상기 제1 열교환기로부터 흡수한 열을 상기 열매체로 전달하는 제2 열교환기를 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 에너지 전달공간에 배치되고, 상기 에너지 전달공간의 열을 상기 제2격납용기 외부의 상기 냉각용기로 배출하는 제2 냉각 유로를 더 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 유로는,
    상기 포화증기압 냉각챔버 내에 배치되고, 상기 열매체의 열을 흡수하는 제3열교환기; 및
    상기 에너지 전달공간에 배치되고, 상기 에너지 전달공간의 열을 흡수하는 제4 열교환기를 포함하는 원자로 격납용기 외벽 냉각 장치.
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