KR102418902B1 - Safety system for a nuclear power plant and nuclear power plant having the same - Google Patents

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KR102418902B1 KR1020200091860A KR20200091860A KR102418902B1 KR 102418902 B1 KR102418902 B1 KR 102418902B1 KR 1020200091860 A KR1020200091860 A KR 1020200091860A KR 20200091860 A KR20200091860 A KR 20200091860A KR 102418902 B1 KR102418902 B1 KR 102418902B1
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Abstract

본 발명은, 격납부의 내부에 배치되고, 사고 발생 시 상기 격납부 내부의 대기를 냉각시키도록 이루어지는 제1 열교환부; 상기 격납부의 외부에 배치되며, 상기 제1 열교환부로부터 승온된 유체를 전달받아 냉각시키도록 이루어지는 제2 열교환부; 상기 격납부와 연통되게 형성되고, 사고 발생 시 상기 격납부 내부로 확산되는 방사성 물질을 포함하는 증기와 비응축성기체를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수를 저장하는 재장전수조; 및 상기 재장전수조의 내부에 배치되고, 상기 제2 열교환부로부터 냉각된 유체를 전달받아 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환하도록 이루어지며, 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환된 유체를 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제3 열교환부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 열교환부는 폐회로 형태의 순환루프를 형성하여, 제1 내지 제3 열교환부를 순환하는 유체가 외부와 격리된 상태로 상기 순환루프상에서 흐르도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전안전계통을 개시한다.The present invention includes: a first heat exchange unit disposed inside the containment unit and configured to cool the atmosphere inside the containment unit when an accident occurs; a second heat exchange unit disposed outside the containment unit and configured to receive and cool the fluid heated from the first heat exchange unit; a reload tank formed in communication with the containment unit and configured to store cooling water for reducing the concentration of the radioactive material by receiving steam and non-condensable gas containing radioactive material that diffuses into the containment unit when an accident occurs; and disposed inside the reloading water tank, receiving the cooled fluid from the second heat exchange unit to exchange heat with the cooling water stored in the reloading water tank, and transferring the fluid heat-exchanged with the cooling water stored in the reloading water tank to the first and a third heat exchange unit configured to be transferred to the first heat exchange unit, wherein the first to third heat exchange units form a closed circuit circulation loop so that the fluid circulating in the first to third heat exchange units is isolated from the outside. Disclosed is a nuclear power plant safety system, characterized in that made to flow in the phase.

Figure R1020200091860
Figure R1020200091860

Description

원전안전계통 및 이를 구비하는 원전{SAFETY SYSTEM FOR A NUCLEAR POWER PLANT AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}A nuclear power plant safety system and a nuclear power plant equipped therewith

본 발명은 원전의 사고 발생 시 격납건물을 냉각시켜 격납건물의 압력을 낮추도록 이루어지는 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.The present invention relates to a nuclear power plant safety system configured to reduce the pressure of a containment building by cooling a containment building when an accident occurs in a nuclear power plant, and a nuclear power plant having the same.

도 1은 종래의 원전안전계통(2) 및 이를 구비하는 원전(1)을 보인 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a conventional nuclear power plant safety system (2) and a nuclear power plant (1) having the same.

도 1을 참조하면, 원전(1)은 원전(1)의 주요 구성들을 외부 환경으로부터 보호하고 방사성 물질 등의 위험 물질이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 원전(1)의 주요 구성들을 감싸 보호하는 격납부(3,4)를 포함한다. 격납부(3,4)는 원전(1)의 주요 구성들을 1차적으로 보호하는 제1 격납건물(3)과, 원전(1)의 주요 구성들을 2차적으로 보호하는 제2 격납건물(4)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the nuclear power plant 1 protects the main components of the nuclear power plant 1 from the external environment and surrounds and protects the main components of the nuclear power plant 1 to prevent dangerous substances such as radioactive materials from leaking to the outside. and a storage unit (3, 4). The containment unit 3, 4 is a first containment building 3 that primarily protects the main components of the nuclear power plant 1, and a second containment building 4 that secondaryly protects the main components of the nuclear power plant 1 can be provided.

한편, 제1 격납건물(3)은, 내부에 노심(3a2)을 수용하는 원자로용기(3a1)를 보호하는 원자로 격납건물(3a)과, 노심보충탱크(3b1)를 보호하는 노심보충탱크 격납건물(3b)과, 안전주입탱크(3c1)를 보호하는 안전주입탱크 격납건물(3c)으로 이루어질 수 있다. 원자로 격납건물(3a), 노심보충탱크 격납건물(3b), 안전주입탱크 격납건물(3c)은 서로 항상 연결되도록 이루어진다.On the other hand, the first containment building 3 includes a reactor containment building 3a that protects the reactor vessel 3a1 accommodating the core 3a2 therein, and a core supplementary tank containment building that protects the core supplemental tank 3b1. (3b) and a safety injection tank containment building (3c) for protecting the safety injection tank (3c1) may be formed. The reactor containment building 3a, the core supplementary tank containment building 3b, and the safety injection tank containment building 3c are always connected to each other.

또한, 원전(1)은 소형냉각재파단사고 등과 같은 냉각재 누출사고 발생 시 제1 격납건물(3) 내부로 확산되는 고온·고압의 증기와 방사성 물질의 농도를 저감시키도록 구성되는 증기 및 방사성 물질 제거 계통(6)을 포함할 수 있다. 증기 및 방사성 물질 제거 계통(6)은, 제1 격납건물(3)과 제1 연결관(6a2)에 의해 연통되게 형성되는 격납용기 내 재장전수조(6a)와, 격납용기 내 재장전수조(6a)와 제2 연결관(6b1)에 의해 연통되게 형성되는 방사성 물질 제거 탱크(6b)를 포함할 수 있다. In addition, the nuclear power plant 1 is configured to reduce the concentration of high-temperature and high-pressure steam and radioactive materials that diffuse into the first containment building 3 when a coolant leakage accident such as a small coolant breakage accident occurs. Steam and radioactive material removal It may include a system (6). The vapor and radioactive material removal system 6 includes a first containment building 3 and a reloading tank 6a in the containment that is formed in communication with the first connecting pipe 6a2, and a reloading water tank in the containment ( 6a) and the second connection pipe (6b1) may include a radioactive material removal tank (6b) formed in communication.

격납용기 내 재장전수조(6a)와 방사성 물질 제거 탱크(6b)의 내부에는 유입되는 고온·고압의 증기와 비응축성기체에 포함된 방사성 물질을 제거하는 냉각수(6a1,6b1)가 각각 저장되게 형성될 수 있다. 방사성 물질 제거 탱크(6b)의 일측은 제3 연결관(6b2)에 의해 제2 격납건물(4)의 내부와 연통되게 형성될 수 있다.Inside the reloading tank 6a and the radioactive material removal tank 6b in the containment vessel, cooling water 6a1, 6b1 for removing the radioactive material contained in the incoming high-temperature and high-pressure steam and non-condensable gas is stored respectively. can be One side of the radioactive material removal tank 6b may be formed to communicate with the interior of the second containment building 4 by a third connection pipe 6b2.

또한, 원전(1)은 사고 발생 시 원전(1)의 장기냉각을 수행하는 장기냉각계통(5)을 포함할 수 있다. 장기냉각계통(5)은 사고 발생 시, 제1 격납건물(3)로부터 제1 격납건물(3) 내부에 존재하는 고온의 유체를 전달받고, 전달받은 유체의 열을 제거하도록 이루어진다. 장기냉각계통(5)은 제2 격납건물(4)의 외부에 배치되어 최종 열제거 기능을 수행하는 열교환기(5a)를 포함할 수 있다. 그리고, 열교환기(5a)는 냉각수(5c)가 저장된 비상냉각탱크(5b)의 내부에 배치될 수 있다. 또한, 열교환기(5a)의 일측과 타측은, 유체의 이동 경로를 형성하는 연결배관(5d1,5d2)에 의해 각각 원자로 격납건물(3a) 및 안전주입탱크 격납건물(3c)과 연결될 수 있다.In addition, the nuclear power plant (1) may include a long-term cooling system (5) for performing long-term cooling of the nuclear power plant (1) in the event of an accident. The long-term cooling system 5 is configured to receive a high-temperature fluid existing inside the first containment building 3 from the first containment building 3 when an accident occurs, and to remove heat from the transferred fluid. The long-term cooling system 5 may include a heat exchanger 5a disposed outside the second containment building 4 to perform a final heat removal function. In addition, the heat exchanger 5a may be disposed inside the emergency cooling tank 5b in which the cooling water 5c is stored. In addition, one side and the other side of the heat exchanger 5a may be connected to the reactor containment building 3a and the safety injection tank containment building 3c by connecting pipes 5d1 and 5d2 forming a movement path of the fluid, respectively.

여기에서, 종래의 장기냉각계통(5)의 경우, 최종 열침원이 제2 격납건물(4)의 외부에 배치되고, 사고 발생 시 제1 격납건물(3) 내부의 고온의 유체가 열교환기(5a)로 직접 전달되면서 제1 격납건물(3) 내부의 냉각이 이루어진다.Here, in the case of the conventional long-term cooling system (5), the final heat sink is disposed outside the second containment building (4), and when an accident occurs, the high-temperature fluid inside the first containment building (3) is transferred to the heat exchanger ( The cooling of the inside of the first containment building 3 is made while being transferred directly to 5a).

하지만, 이와 같은 종래의 장기냉각계통(5)의 경우, 제1 격납건물(3)의 내부에서 열교환기(5a)로 전달되는 열전달 유체에 방사성 물질이 포함되어, 제2 격납건물(4)의 외부에 배치되는 열교환기(5a)를 통해 방사성 물질이 격납부(3,4)의 외부로 누출될 가능성이 크다는 문제점을 나타낸다.However, in the case of such a conventional long-term cooling system (5), a radioactive material is included in the heat transfer fluid transferred from the inside of the first containment building (3) to the heat exchanger (5a), the second containment building (4) It represents a problem that there is a high possibility that the radioactive material leaks to the outside of the containment unit 3, 4 through the heat exchanger 5a disposed outside.

본 발명의 일 목적은, 격납부의 외부에 최종 열침원이 배치되는 장기냉각계통에 있어서, 사고 발생 시 격납부 내부에 존재하는 방사성 물질이 장기냉각계통의 최종 열침원을 통하여 격납부 외부로 누출되는 사고를 방지할 수 있는 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is, in a long-term cooling system in which a final heat sink is disposed outside a containment unit, when an accident occurs, radioactive material existing inside the containment unit leaks out of the containment unit through the final heat sink of the long-term cooling system. It is to provide a nuclear power plant safety system capable of preventing accidents and a nuclear power plant having the same.

본 발명의 다른 일 목적은, 사고 발생 시 격납부로부터 방출되는 증기와 비응축성기체에 포함된 방사성 물질을 냉각수와 접촉시켜 열과 함께 방사성 물질의 농도를 저감시키도록 이루어지는 방사성 물질 제거 계통에 있어서, 방사성 물질 제거 계통의 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is a radioactive material removal system made to reduce the concentration of radioactive material together with heat by contacting the radioactive material contained in the vapor and non-condensable gas emitted from the containment unit in the event of an accident with cooling water, An object of the present invention is to provide a nuclear power plant safety system capable of further improving the stability of the material removal system and a nuclear power plant having the same.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 원전안전계통은, 격납부의 내부에 배치되고, 사고 발생 시 상기 격납부 내부의 대기를 냉각시키도록 이루어지는 제1 열교환부; 상기 격납부의 외부에 배치되며, 상기 제1 열교환부로부터 승온된 유체를 전달받아 냉각시키도록 이루어지는 제2 열교환부; 상기 격납부와 연통되게 형성되고, 사고 발생 시 상기 격납부 내부로 확산되는 방사성 물질을 포함하는 증기와 비응축성기체를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수를 저장하는 재장전수조; 및 상기 재장전수조의 내부에 배치되고, 상기 제2 열교환부로부터 냉각된 유체를 전달받아 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환하도록 이루어지며, 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환된 유체를 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제3 열교환부를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 열교환부는 폐회로 형태의 순환루프를 형성하여, 제1 내지 제3 열교환부를 순환하는 유체가 외부와 격리된 상태로 상기 순환루프상에서 흐르도록 이루어진다.In order to achieve the above object of the present invention, the nuclear power plant safety system according to an embodiment of the present invention is disposed inside a containment unit, and a first heat exchange unit configured to cool the atmosphere inside the containment unit when an accident occurs. ; a second heat exchange unit disposed outside the containment unit and configured to receive and cool the fluid heated from the first heat exchange unit; a reload tank formed in communication with the containment unit and configured to store cooling water for reducing the concentration of the radioactive material by receiving steam and non-condensable gas containing radioactive material that diffuses into the containment unit when an accident occurs; and disposed inside the reloading water tank, receiving the cooled fluid from the second heat exchange unit to exchange heat with the cooling water stored in the reloading water tank, and transferring the fluid heat-exchanged with the cooling water stored in the reloading water tank to the first and a third heat exchange unit configured to be transferred to the first heat exchange unit, wherein the first to third heat exchange units form a closed circuit circulation loop so that the fluid circulating in the first to third heat exchange units is isolated from the outside. made to flow over

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제3 열교환부는, 적어도 일부가 상기 재장전수조에 저장된 냉각수에 잠기도록 배치될 수 있다.According to an example related to the present invention, at least a part of the third heat exchange unit may be immersed in the cooling water stored in the reload tank.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 순환루프는 사고 발생 시 유체가 흐르도록 이루어질 수 있다.According to an example related to the present invention, the circulation loop may be formed so that a fluid flows when an accident occurs.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 원전안전계통은, 상기 순환루프상에 마련되고, 사고 발생 전 폐쇄되며, 사고 발생 시 개방되어 상기 순환루프를 흐르는 유체의 유동을 허용하도록 이루어지는 격리밸브를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present invention, the nuclear power plant safety system further includes an isolation valve provided on the circulation loop, closed before an accident, and opened when an accident occurs to allow the flow of fluid flowing through the circulation loop may include

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 격리밸브는 상기 제2 열교환부와 상기 제3 열교환부 사이에 배치될 수 있다.According to an example related to the present invention, the isolation valve may be disposed between the second heat exchange part and the third heat exchange part.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 격납부는, 제1 격납부; 및 상기 제1 격납부를 감싸도록 형성되는 제2 격납부를 포함하고, 상기 제1 열교환기는 상기 제1 격납부의 내부에 배치되며, 상기 제2 열교환기는 상기 제2 격납부의 외부에 배치될 수 있다.According to an example related to the present invention, the storage unit includes: a first storage unit; and a second containment unit formed to surround the first containment unit, wherein the first heat exchanger is disposed inside the first containment unit, and the second heat exchanger is disposed outside the second containment unit. can

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 재장전수조는, 상기 제1 및 제2 격납부와 각각 연통되도록 형성될 수 있다.According to an example related to the present invention, the reloading water tank may be formed to communicate with the first and second storage units, respectively.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 원전안전계통은, 상기 재장전수조 및 상기 제2 격납부와 각각 연통되게 형성되고, 상기 재장전수조로부터 상기 방사성 물질을 포함하는 증기와 공기를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수를 저장하는 보조수조를 더 포함할 수 있다.According to an example related to the present invention, the nuclear power plant safety system is formed to communicate with the reload tank and the second containment, respectively, and receives steam and air containing the radioactive material from the reload tank and the It may further include an auxiliary water tank for storing cooling water for reducing the concentration of radioactive materials.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 원전안전계통은, 냉각수를 저장 가능하게 형성되고, 상기 제2 열교환부를 수용하는 비상냉각수조를 더 포함하고, 상기 제2 열교환부는, 상기 비상냉각수조에 저장된 냉각수에 적어도 일부가 잠기도록 배치될 수 있다.According to an example related to the present invention, the nuclear power plant safety system further includes an emergency cooling water tank configured to store cooling water and accommodating the second heat exchange unit, wherein the second heat exchange unit includes cooling water stored in the emergency cooling water tank. At least a portion may be disposed to be locked.

한편, 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 원전은, 상기 원전안전계통을 포함한다.On the other hand, in order to achieve one object of the present invention, a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention includes the nuclear power plant safety system.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 격납부 내부에 제1 열교환부가 배치되며, 격납부 외부에 제1 열교환부와 연결되는 제2 열교환부가 배치되고, 재장전수조 내부에 제1 및 제2 열교환부와 연결되는 제3 열교환부가 배치된다. 여기에서, 제1 내지 제3 열교환부는 폐회로 형태의 순환루프를 형성한다. 이에 따라, 제1 내지 제3 열교환부를 순환하면서 열전달이 이루어지는 유체가 외부와 격리된 상태로 순환루프상에서 흐르도록 이루어진다.According to the present invention having the above configuration, the first heat exchange unit is disposed inside the containment unit, the second heat exchange unit connected to the first heat exchange unit is disposed outside the containment unit, and the first and second heat exchanges are disposed inside the reloading water tank. A third heat exchange unit connected to the unit is disposed. Here, the first to third heat exchange units form a circulation loop in the form of a closed circuit. Accordingly, the fluid through which heat is transferred while circulating through the first to third heat exchange units flows on the circulation loop in a state isolated from the outside.

결과적으로, 제1 내지 제3 열교환부로 구성되는 원전의 장기냉각계통에서, 사고 발생 시 격납부 내부에 존재하는 방사성 물질을 포함하는 유체가 열전달 매개체에서 배제되어, 방사성 물질을 포함하는 유체가 격납부의 외부로 누출될 가능성을 차단할 수 있다.As a result, in the long-term cooling system of a nuclear power plant composed of the first to third heat exchange units, when an accident occurs, the fluid containing the radioactive material present inside the containment is excluded from the heat transfer medium, and the fluid containing the radioactive material is stored in the containment unit. It can prevent the possibility of leakage to the outside of the

아울러, 제3 열교환부가, 재장전수조의 내부에 배치되고, 제2 열교환부로부터 냉각된 유체를 전달받아, 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환되도록 이루어져, 제1 내지 제3 열교환부의 기능이 작동됨에 따라 재장전수조에 저장된 냉각수의 온도를 함께 낮출 수 있다. 이에 따라, 재장전수조를 통한 격납부의 냉각 효율을 증가시켜 원전의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the third heat exchange unit is disposed inside the reloading water tank, receives the cooled fluid from the second heat exchange unit, and exchanges heat with the cooling water stored in the reload water tank, so that the functions of the first to third heat exchange units are operated. Accordingly, the temperature of the coolant stored in the reload tank can be lowered together. Accordingly, it is possible to further improve the stability of the nuclear power plant by increasing the cooling efficiency of the containment unit through the reload tank.

도 1은 종래의 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전을 보인 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원전안전계통 및 이를 구비하는 원전을 보인 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a conventional nuclear power plant safety system and a nuclear power plant having the same.
2 is a conceptual diagram illustrating a nuclear power plant safety system and a nuclear power plant having the same according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 원전안전계통(100) 및 이를 구비하는 원전(10)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the nuclear power plant safety system 100 and the nuclear power plant 10 having the same according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.In the present specification, the same and similar reference numerals are assigned to the same and similar components even in different embodiments, and the description is replaced with the first description.

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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원전안전계통(100) 및 이를 구비하는 원전(10)을 보인 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing a nuclear power plant safety system 100 and a nuclear power plant 10 having the same according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 원전(10)은 원전안전계통(100)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the nuclear power plant 10 includes a nuclear power plant safety system 100 .

원전(10)은, 원전(10)의 주요 구성들을 외부 환경으로부터 보호하고 방사성 물질 등의 위험 물질이 외부로 누출되는 것을 방지하도록, 원전(10)의 주요 구성들을 감싸 보호하는 격납부(11,12)를 포함한다. 상기 격납부(11,12)는, 제1 격납부(11)와, 제1 격납부(11)를 감싸도록 형성되는 제2 격납부(12)로 이루어질 수 있다. 제1 격납부(11)는 원전(10)의 주요 구성들을 1차적으로 보호하고, 제2 격납부(12)는 제1 격납부(11)를 감싸도록 형성되어 원전(10)의 주요 구성들을 2차적으로 보호하도록 이루어질 수 있다.The nuclear power plant 10, to protect the main components of the nuclear power plant 10 from the external environment and to prevent hazardous materials such as radioactive materials from leaking to the outside, a containment unit 11 that surrounds and protects the main components of the nuclear power plant 10 12) is included. The storage units 11 and 12 may include a first storage unit 11 and a second storage unit 12 formed to surround the first storage unit 11 . The first containment unit 11 primarily protects the main components of the nuclear power plant 10 , and the second containment unit 12 is formed to surround the first containment unit 11 to protect the main components of the nuclear power plant 10 . It can be made to secondary protection.

한편, 제1 격납부(11)는, 내부에 노심(11a2)을 수용하는 원자로용기(11a1)를 보호하는 제1 내부 격납건물(11a)과, 노심보충탱크(11b1)를 보호하는 제2 내부 격납건물(11b)과, 안전주입탱크(11c1)를 보호하는 제3 내부 격납건물(11c)로 이루어질 수 있다. 노심보충탱크(11b1)는, 후술하는 냉각재 상실사고(loss of coolant accident, LOCA) 발생 시 원자로냉각재계통의 냉각재를 보충하기 위한 냉각수를 저장하도록 형성될 수 있다. 또한, 안전주입탱크(11c1)는, 상기 냉각재 상실사고 발생 시 노심냉각을 위하여 원자로냉각재계통에 냉각재를 공급하도록 이루어질 수 있다. 제1 내지 제3 내부 격납건물(11a,11b,11c)은 서로 연통되게 형성될 수 있다.On the other hand, the first containment unit 11 includes a first internal containment building 11a that protects the nuclear reactor vessel 11a1 accommodating the core 11a2 therein, and a second interior that protects the core replenishment tank 11b1. It may consist of a containment building 11b and a third internal containment building 11c protecting the safety injection tank 11c1. The core replenishment tank 11b1 may be formed to store coolant for replenishing the coolant in the reactor coolant system when a loss of coolant accident (LOCA) to be described later occurs. In addition, the safety injection tank 11c1 may be configured to supply coolant to the reactor coolant system for core cooling when the coolant loss accident occurs. The first to third internal containment buildings 11a, 11b, and 11c may be formed to communicate with each other.

원전안전계통(100)은, 냉각재 상실사고와 같은 사고 발생 시, 제1 격납부(11) 내부의 고온·고압의 증기를 냉각시켜 높아진 압력을 낮추는 한편, 제1 격납부(11) 내부로 확산되는 방사성 물질의 농도를 저감시키도록 이루어질 수 있다. 상기 냉각재 상실사고는, 원자로에서 발생하는 사고 중 하나로, 원자로에 냉각수를 공급하는 원자로냉각재계통의 배관이 파단되고 파단부위를 통하여 냉각수가 상실되는 사고를 의미한다.The nuclear power plant safety system 100 cools the high-temperature and high-pressure steam inside the first containment unit 11 when an accident such as a loss of coolant accident occurs to lower the increased pressure, while spreading into the first containment unit 11 It can be made to reduce the concentration of the radioactive material. The coolant loss accident is one of accidents occurring in a nuclear reactor, and means an accident in which a pipe of a reactor coolant system supplying coolant to a nuclear reactor is broken and coolant is lost through the fractured part.

원전안전계통(100)은, 제1 열교환부(110), 제2 열교환부(120), 재장전수조(130) 및 제3 열교환부(140)를 포함한다.The nuclear power plant safety system 100 includes a first heat exchange unit 110 , a second heat exchange unit 120 , a reloading water tank 130 , and a third heat exchange unit 140 .

제1 열교환부(110)는, 격납부(11,12)의 내부에 배치되고, 원전(10)의 사고 발생 시 격납부(11,12) 내부의 고온·고압의 증기를 냉각시키도록 이루어질 수 있다. 제1 열교환부(110)는 제1 격납부(11)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 열교환부(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내부 격납건물(11a)의 내부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 도면에서는 도시되지 않았으나, 제1 열교환부(110)는, 제2 내부 격납건물(11b) 또는 제3 내부 격납건물(11c)의 내부에 배치될 수도 있다. 또한, 제1 열교환부(110)는, 복수로 이루어져, 제1 내지 제3 내부 격납건물(11a,11b,11c)의 일부 또는 전부에 모두 배치될 수도 있다.The first heat exchange unit 110 may be disposed inside the containment units 11 and 12, and may be configured to cool high-temperature and high-pressure steam inside the containment units 11 and 12 when an accident of the nuclear power plant 10 occurs. have. The first heat exchange unit 110 may be disposed inside the first storage unit 11 . For example, as shown in FIG. 2 , the first heat exchange unit 11 may be disposed inside the first internal containment building 11a. However, although not shown in the drawings of the present invention, the first heat exchange unit 110 may be disposed inside the second internal containment building 11b or the third internal containment building 11c. Also, the first heat exchange unit 110 may be formed in plurality, and may be disposed in some or all of the first to third internal containment buildings 11a, 11b, and 11c.

제2 열교환부(120)는, 격납부(11,12)의 외부에 배치되고, 제1 열교환부(110)로부터 승온된 유체를 전달받아 냉각시키도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 열교환부(120)는, 제1 격납부(11)를 감싸도록 형성되는 제2 격납부(12)의 외부에 배치될 수 있다.The second heat exchange unit 120 may be disposed outside the storage units 11 and 12 , and may receive and cool the fluid heated from the first heat exchange unit 110 . For example, the second heat exchange unit 120 may be disposed outside the second containment unit 12 formed to surround the first containment unit 11 .

재장전수조(130)는, 격납부(11,12)와 연통되게 형성되고, 원전(10)의 사고 발생 시, 격납부(11,12) 내부로 확산되는 방사성 물질을 포함하는 증기와 공기를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수(130a)를 저장하도록 이루어질 수 있다.The reload tank 130 is formed in communication with the containment units 11 and 12, and when an accident of the nuclear power plant 10 occurs, steam and air containing radioactive materials diffused into the containment units 11 and 12 are provided. It may be made to store the cooling water 130a that reduces the concentration of the radioactive material by receiving it.

제3 열교환부(140)는, 재장전수조(130)의 내부에 배치되며, 제2 열교환부(120)에서 냉각된 유체를 전달받아 재장전수조(130)에 저장된 냉각수(130a)와 열교환하도록 이루어지고, 재장전수조(130)에 저장된 냉각수(130a)와 열교환된 유체를 다시 제1 열교환부(110)로 전달하도록 이루어질 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제3 열교환부(140)의 적어도 일부는 상기 재장전수조(130)에 저장된 냉각수(130a)에 잠기도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 제3 열교환부(140)에 의해 이루어지는, 제2 열교환부(120)로부터 전달되는 냉각된 유체와 재장전수조(130) 내부에 저장된 냉각수(130a)와의 열교환 과정이 보다 직접적으로 이루어질 수 있다.The third heat exchange unit 140 is disposed inside the reloading water tank 130 , and receives the fluid cooled by the second heat exchange unit 120 to exchange heat with the cooling water 130a stored in the reloading water tank 130 . and the fluid that has been heat-exchanged with the cooling water 130a stored in the reloading water tank 130 may be transferred back to the first heat exchange unit 110 . Meanwhile, as shown in FIG. 2 , at least a portion of the third heat exchange unit 140 may be disposed to be submerged in the cooling water 130a stored in the reloading water tank 130 . Accordingly, the heat exchange process between the cooled fluid transferred from the second heat exchange unit 120 and the cooling water 130a stored in the reloading water tank 130 by the third heat exchange unit 140 can be performed more directly. have.

여기에서, 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)는 폐회로(closed circuit) 형태의 순환루프(CL)를 형성하여, 상기 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)를 순환하는 유체가 외부와 격리된 상태로 상기 순환루프(CL)상에서 흐르도록 이루어진다. 원전안전계통(100)는, 제1 열교환부(110)와 제2 열교환부(120)를 연결하여 열교환 유체의 이동 경로를 형성하는 제1 연결배관(181)과, 제2 열교환부(120)와 제3 열교환부(140)를 연결하여 열교환 유체의 이동 경로를 형성하는 제2 연결배관(182)과, 제3 열교환부(140)와 제1 열교환부(110)를 연결하여 열교환 유체의 이동 경로를 형성하는 제3 연결배관(183)을 포함할 수 있다.Here, the first to third heat exchange units 110 , 120 , and 140 form a circulation loop CL in the form of a closed circuit, so that the fluid circulating in the first to third heat exchange units 110 , 120 , 140 is isolated from the outside. It is made to flow on the circulation loop CL in a state of being. The nuclear power plant safety system 100 includes a first connection pipe 181 connecting the first heat exchange unit 110 and the second heat exchange unit 120 to form a movement path of a heat exchange fluid, and a second heat exchange unit 120 . and a second connection pipe 182 connecting the third heat exchange unit 140 to form a movement path of the heat exchange fluid, and the third heat exchange unit 140 and the first heat exchange unit 110 are connected to move the heat exchange fluid It may include a third connection pipe 183 forming a path.

한편, 상기 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)로 이루어지는 상기 순환루프(CL)는, 원전(10)의 사고 발생 시 유체가 흐르면서 작동하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 원전안전계통(100)은, 격리밸브(150)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the circulation loop CL including the first to third heat exchange units 110 , 120 , and 140 may be configured to operate while a fluid flows when an accident occurs in the nuclear power plant 10 . For example, the nuclear power plant safety system 100 may further include an isolation valve 150 .

격리밸브(150)는, 상기 순환루프(CL)상에 마련되며, 원전(10)의 사고 발생 전, 원전(10)의 정상 운전 시에는, 폐쇄되고, 원전(10)의 사고 발생 시 개방되어, 상기 순환루프(CL)를 흐르는 유체의 유동을 허용하도록 이루어질 수 있다. 격리밸브(150)는 복수로 마련될 수 있다. 격리밸브(150)가 복수로 구비되는 경우, 복수의 격리밸브(150)는 상기 순환루프(CL)상에서 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 상기 격리밸브(150)는, 예를 들어, 제2 열교환부(120)와 제3 열교환부(140) 사이에 배치될 수 있다.The isolation valve 150 is provided on the circulation loop CL, and is closed before an accident of the nuclear power plant 10, during normal operation of the nuclear power plant 10, and is opened when an accident of the nuclear power plant 10 occurs. , it may be made to allow the flow of the fluid flowing through the circulation loop (CL). The isolation valve 150 may be provided in plurality. When a plurality of isolation valves 150 are provided, the plurality of isolation valves 150 may be disposed at different positions on the circulation loop CL. The isolation valve 150 may be disposed between the second heat exchange unit 120 and the third heat exchange unit 140 , for example.

한편, 재장전수조(130)는, 제1 격납부(11)와 제2 격납부(12)와 각각 연통되도록 형성될 수 있다. 재장전수조(130)는, 제1 격납부(11)와 재장전수조(130)를 연통시키며, 제1 격납부(11)에서 발생된 방사성 물질을 포함하는 증기와 비응축성기체의 이동 경로를 형성하는 제1 방출배관(131)에 의해 제1 격납부(11)와 연통될 수 있다. 또한, 원전안전계통(100)은 보조수조(160)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the reloading water tank 130 may be formed to communicate with the first storage unit 11 and the second storage unit 12 , respectively. The reload tank 130 communicates the first containment unit 11 and the reload water tank 130 , and controls the movement path of steam and non-condensable gas generated in the first containment unit 11 containing radioactive material. It may communicate with the first storage unit 11 by the first discharge pipe 131 to form. In addition, the nuclear power plant safety system 100 may further include an auxiliary water tank 160 .

보조수조(160)는, 재장전수조(130) 및 제2 격납부(12)와 각각 연통되게 형성되며, 재장전수조(130)로부터 상기 방사성 물질을 포함하는 증기와 비응축성기체를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수(160a)를 저장하도록 이루어질 수 있다. 보조수조(160)는, 재장전수조(130)와 보조수조(160)를 연통시키고, 재장전수조(130)에서 1차적으로 제거되지 못한 방사성 물질을 포함하는 증기와 공기의 이동 경로를 형성하는 제2 방출배관(161)에 의해 재장전수조(130)와 연통될 수 있다. 보조수조(160)와 제2 격납부(12)는 제3 방출배관(162)에 의해 연결되어, 재장전수조(130)와 보조수조(160)를 거치면서 상기 방사성 물질이 제거된 비응축성 기체가 보조수조(160)에서 제2 격납부(12)로 전달될 수 있다.The auxiliary water tank 160 is formed in communication with the reloading water tank 130 and the second containment unit 12, respectively, and receives the vapor and non-condensable gas containing the radioactive material from the reloading water tank 130. It may be made to store the cooling water 160a that reduces the concentration of the radioactive material. The auxiliary water tank 160 connects the reloading water tank 130 and the auxiliary water tank 160, and forms a movement path of steam and air containing radioactive materials that are not primarily removed in the reloading water tank 130. The second discharge pipe 161 may communicate with the reloading water tank 130 . The auxiliary water tank 160 and the second containment unit 12 are connected by a third discharge pipe 162 , and the non-condensable gas from which the radioactive material is removed while passing through the reloading water tank 130 and the auxiliary water tank 160 . may be transferred from the auxiliary water tank 160 to the second storage unit 12 .

또한, 본 발명의 도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 제3 열교환부(140)는, 상기 보조수조(160)의 내부에 배치될 수도 있다. 즉, 상기 제3 열교환부(140)는, 재장전수조(130) 및 보조수조(160) 중 적어도 어느 하나의 내부에 배치될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings of the present invention, the third heat exchange unit 140 may be disposed inside the auxiliary water tank 160 . That is, the third heat exchange unit 140 may be disposed inside at least one of the reloading water tank 130 and the auxiliary water tank 160 .

한편, 원전안전계통(100)는, 비상냉각수조(170)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the nuclear power plant safety system 100 may further include an emergency cooling water tank 170 .

비상냉각수조(170)는, 냉각수(170a)를 저장 가능하게 형성되며, 상기 제2 열교환부(120)를 수용하도록 이루어질 수 있다. 여기에서, 상기 제2 열교환부(120)는, 비상냉각수조(170)에 저장된 냉각수(170a)에 적어도 일부가 잠기도록 배치될 수 있다.The emergency cooling water tank 170 is formed to store the cooling water 170a and may be configured to accommodate the second heat exchange unit 120 . Here, the second heat exchange unit 120 may be disposed to be at least partially submerged in the cooling water 170a stored in the emergency cooling water tank 170 .

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 상기 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)가 상기 폐회로 형태의 순환루프(CL)를 형성하여, 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)를 순환하면서 열전달이 이루어지는 유체가 외부와 격리된 상태로 상기 순환루프(CL)상에서 흐르도록 이루어진다. 이에 따라, 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)로 구성되는 원전(10)의 장기냉각계통에서, 원전(10)의 사고 발생 시 격납부(11,12) 내부에 존재하는 방사성 물질을 포함하는 유체가 열전달 매개체에서 배제되어, 상기 방사성 물질을 포함하는 유체가 격납부(11,12)의 외부로 누출될 가능성을 차단할 수 있다.According to the present invention described above, the first to third heat exchange units 110, 120 and 140 form a circulation loop CL of the closed circuit form, and heat transfer is performed while circulating the first to third heat exchange units 110, 120 and 140. Fluid is made to flow on the circulation loop CL in a state isolated from the outside. Accordingly, in the long-term cooling system of the nuclear power plant 10 consisting of the first to third heat exchange units 110, 120 and 140, when an accident of the nuclear power plant 10 occurs, the radioactive material present inside the containment units 11 and 12 is included. Since the fluid is excluded from the heat transfer medium, it is possible to block the possibility that the fluid containing the radioactive material leaks to the outside of the containment units 11 and 12 .

아울러, 재장전수조(130)의 내부에 배치되는 제3 열교환부(140)가, 제2 열교환부(120)로부터 냉각된 유체를 전달받아, 재장전수조(130)에 저장된 냉각수(130a)와 열교환되도록 이루어져, 원전(10)의 사고 발생 시 제1 내지 제3 열교환부(110,120,140)의 기능이 작동됨에 따라 재장전수조(130)에 저장된 냉각수(130a)의 온도를 함께 낮출 수 있다. 결과적으로, 재장전수조(130)를 통한 격납부(11,12)의 냉각 효율을 증가시켜 원전(10)의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, the third heat exchange unit 140 disposed inside the reloading water tank 130 receives the cooled fluid from the second heat exchange unit 120 and receives the coolant 130a stored in the reloading water tank 130 and It is made to heat exchange, so that when an accident occurs in the nuclear power plant 10 , the functions of the first to third heat exchange units 110 , 120 , and 140 are operated, thereby lowering the temperature of the cooling water 130a stored in the reloading water tank 130 together. As a result, the cooling efficiency of the containment units 11 and 12 through the reload tank 130 may be increased to further improve the stability of the nuclear power plant 10 .

전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.The foregoing is merely exemplary, and various modifications may be made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the scope and spirit of the described embodiments. The above-described embodiments may be implemented individually or in any combination.

100 : 원전안전계통 110 : 제1 열교환부
120 : 제2 열교환부 130 : 재장전수조
131 : 제1 방출배관 140 : 제3 열교환부
150 : 격리밸브 160 : 보조수조
161 : 제2 방출배관 162 : 제3 방출배관
170 : 비상냉각수조 181 : 제1 연결배관
182 : 제2 연결배관 183 : 제3 연결배관
10 : 원전 11 : 제1 격납부
11a : 제1 내부 격납건물 11a1 : 원자로용기
11a2 : 노심 11b : 제2 내부 격납건물
11b1 : 노심보충탱크 11c : 제3 내부 격납건물
11c1 : 안전주입탱크 12 : 제2 격납부100: nuclear power plant safety system 110: first heat exchange unit
120: second heat exchange unit 130: reload tank
131: first discharge pipe 140: third heat exchange unit
150: isolation valve 160: auxiliary water tank
161: second discharge pipe 162: third discharge pipe
170: emergency cooling water tank 181: first connection pipe
182: second connection pipe 183: third connection pipe
10: nuclear power plant 11: first containment unit
11a: first internal containment building 11a1: reactor vessel
11a2: core 11b: second internal containment building
11b1: Core replenishment tank 11c: 3rd internal containment building
11c1: safety injection tank 12: second containment unit

Claims (10)

제1 격납부 및 상기 제1 격납부를 감싸도록 형성되는 제2 격납부를 포함하는 격납부;
상기 제1 격납부의 내부에 배치되고, 사고 발생 시 상기 제1 격납부의 내부의 대기를 냉각시키도록 이루어지는 제1 열교환부;
상기 제2 격납부의 외부에 배치되며, 상기 제1 열교환부로부터 승온된 유체를 전달받아 냉각시키도록 이루어지는 제2 열교환부;
상기 격납부와 연통되게 형성되고, 사고 발생 시 상기 격납부 내부로 확산되는 방사성 물질을 포함하는 증기와 비응축성기체를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수를 저장하는 재장전수조; 및
상기 재장전수조의 내부에 배치되고, 상기 제2 열교환부로부터 냉각된 유체를 전달받아 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환하도록 이루어지며, 상기 재장전수조에 저장된 냉각수와 열교환된 유체를 상기 제1 열교환부로 전달하도록 이루어지는 제3 열교환부를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 열교환부는 폐회로 형태의 순환루프를 형성하여, 제1 내지 제3 열교환부를 순환하는 유체가 외부와 격리된 상태로 상기 순환루프 상에서 흐르도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.a storage unit including a first storage portion and a second storage portion formed to surround the first storage portion;
a first heat exchange unit disposed inside the first containment unit and configured to cool the atmosphere inside the first containment unit when an accident occurs;
a second heat exchange unit disposed outside the second containment unit and configured to receive and cool the fluid heated from the first heat exchange unit;
a reload tank formed in communication with the containment unit and configured to store cooling water for reducing the concentration of the radioactive material by receiving steam and non-condensable gas containing radioactive material that diffuses into the containment unit when an accident occurs; and
disposed inside the reloading water tank, receiving the cooled fluid from the second heat exchange unit to exchange heat with the cooling water stored in the reloading water tank, and transferring the fluid heat-exchanged with the cooling water stored in the reloading water tank to the first a third heat exchange unit configured to be transmitted to the heat exchange unit;
The nuclear power plant safety system, characterized in that the first to third heat exchange units form a closed circuit type circulation loop so that the fluid circulating through the first to third heat exchange units flows on the circulation loop in a state isolated from the outside. 제1항에 있어서,
상기 제3 열교환부는, 적어도 일부가 상기 재장전수조에 저장된 냉각수에 잠기도록 배치되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.According to claim 1,
The third heat exchange unit, at least a part of the nuclear power plant safety system, characterized in that it is arranged to be submerged in the cooling water stored in the reloading water tank. 제1항에 있어서,
상기 순환루프는 사고 발생 시 유체가 흐르도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.According to claim 1,
The circulation loop is a nuclear power plant safety system, characterized in that the fluid flows when an accident occurs. 제3항에 있어서,
상기 순환루프상에 마련되고, 사고 발생 전 폐쇄되며, 사고 발생 시 개방되어 상기 순환루프를 흐르는 유체의 유동을 허용하도록 이루어지는 격리밸브를 더 포함하는 원전안전계통.4. The method of claim 3,
The nuclear power plant safety system further comprising an isolation valve provided on the circulation loop, closed before an accident, and opened when an accident occurs to allow the flow of a fluid flowing through the circulation loop. 제4항에 있어서,
상기 격리밸브는 상기 제2 열교환부와 상기 제3 열교환부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.5. The method of claim 4,
The isolation valve is a nuclear power plant safety system, characterized in that disposed between the second heat exchange part and the third heat exchange part. 삭제delete 제1항에 있어서,
싱기 재장전수조는, 상기 제1 및 제2 격납부와 각각 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.According to claim 1,
A nuclear power plant safety system, characterized in that the singi reloading tank is formed to communicate with the first and second containment units, respectively. 제7항에 있어서,
상기 재장전수조 및 상기 제2 격납부와 각각 연통되게 형성되고, 상기 재장전수조로부터 상기 방사성 물질을 포함하는 증기와 공기를 전달받아 상기 방사성 물질의 농도를 저감시키는 냉각수를 저장하는 보조수조를 더 포함하는 원전안전계통.8. The method of claim 7,
An auxiliary water tank that is formed to communicate with the reloading water tank and the second storage unit, respectively, and receives the steam and air containing the radioactive material from the reloading water tank, and stores cooling water for reducing the concentration of the radioactive material. nuclear power plant safety system. 제1항에 있어서,
냉각수를 저장 가능하게 형성되고, 상기 제2 열교환부를 수용하는 비상냉각수조를 더 포함하고,
상기 제2 열교환부는, 상기 비상냉각수조에 저장된 냉각수에 적어도 일부가 잠기도록 배치되는 것을 특징으로 하는 원전안전계통.According to claim 1,
and an emergency cooling water tank configured to store cooling water and accommodating the second heat exchange unit,
The second heat exchange unit, nuclear power plant safety system, characterized in that it is arranged to be at least partially submerged in the cooling water stored in the emergency cooling water tank. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 원전안전계통을 포함하는 원전.A nuclear power plant comprising a nuclear power plant safety system according to any one of claims 1 to 5 and 7 to 9.
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