KR102512170B1 - Core catcher apparatus having improved safety in supply of coolant - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각수 공급 안전성이 향상된 코어캐처 장치에 관한 것으로, 원자로 하부에 위치하며 내부에 냉각수 유로가 형성되어 있는 코어캐처 본체; 냉각수가 저장되어 있는 냉각수 탱크; 상기 냉각수 유로와 상기 냉각수 탱크를 연결하는 연결 배관; 상기 냉각수 탱크와 상기 연결배관 사이에 위치하는 밸브유닛; 상기 원자로의 상태를 측정하는 센서; 및 상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브유닛을 구동하는 제어부를 포함하며, 상기 밸브유닛은 상기 제어부에 의해 구동되는 구동밸브를 포함하며, 상기 구동밸브는 서로 병렬로 연결된 제1구동밸브 및 제2구동밸브를 포함한다.The present invention relates to a core catcher device with improved cooling water supply safety, comprising: a core catcher body located below a nuclear reactor and having a cooling water passage formed therein; a cooling water tank in which cooling water is stored; a connection pipe connecting the cooling water passage and the cooling water tank; a valve unit positioned between the cooling water tank and the connection pipe; a sensor for measuring the state of the nuclear reactor; and a control unit for driving the valve unit based on a measurement result of the sensor, wherein the valve unit includes a drive valve driven by the control unit, wherein the drive valve includes a first drive valve connected in parallel with each other and a second drive valve. 2Includes actuated valve.
Description
본 발명은 다중성 및 다양성이 고려되어 냉각수 공급 안전성이 향상된 코어캐처 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a core catcher device with improved cooling water supply safety in consideration of multiplicity and diversity.
중대사고 대처설비로서 코어캐처(core catcher) 설계 개념이 채택되고 있다. 코어캐처는 원자로 용기 하부의 공동(cavity)지역에 설치되며, 중대사고 발생시 냉각수 차단밸브를 개방하여 재장전수 저장탱크(IRWST)의 냉각수를 코어캐처에 공급하는 방식이다.A core catcher design concept is being adopted as a major accident response facility. The core catcher is installed in the cavity area at the bottom of the reactor vessel, and in the event of a serious accident, the coolant shutoff valve is opened to supply coolant from the reload water storage tank (IRWST) to the core catcher.
중대사고시 노심용융이 발생하고 노심용융물이 원자로 하부에 모이게 되면 궁극적으로 원자로용기 하부가 파손된다. 원자로용기 외부로 분출된 노심용융물은 코어캐처에 포획된다.In the event of a serious accident, when core melting occurs and the core melt collects in the lower part of the reactor, the lower part of the reactor vessel is ultimately damaged. Core melt blown out of the reactor vessel is captured by the core catcher.
코어캐처에 포획된 노심용융물의 냉각을 위해 냉각수 차단밸브를 개방하려면 원자로 용기 손상 시점 및 노심용융물 낙하 유무를 정확히 파악하는 수단이 필요하다.In order to open the cooling water cut-off valve to cool the core molten material captured by the core catcher, a means to accurately determine the time of reactor vessel damage and whether or not the molten core material has fallen is required.
한편, 중대사고가 발생하여 노심용융물이 외부로 분출되는 경우는 매우 희박하므로 정상운전시 감시 계측기의 오류로 인해 코어캐처 냉각수 차단밸브가 부주의하게 개방될 가능성이 상존한다. 또한, 중대사고 발생 시 냉각수 차단밸브가 신뢰도 높게 작동될 수 있어야 한다.On the other hand, since it is very rare that molten core material is blown out due to a serious accident, there is always a possibility that the core catcher coolant shut-off valve is carelessly opened due to an error in the monitoring instrument during normal operation. In addition, in the event of a serious accident, the cooling water shut-off valve must be able to operate with high reliability.
따라서 본 발명의 목적은 다중성 및 다양성이 고려되어 냉각수 공급 안전성이 향상된 코어캐처 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a core catcher device with improved cooling water supply safety in consideration of multiplicity and diversity.
상기 본 발명의 목적은 냉각수 공급 안전성이 향상된 코어캐처 장치에 있어서, 원자로 하부에 위치하며 내부에 냉각수 유로가 형성되어 있는 코어캐처 본체; 냉각수가 저장되어 있는 냉각수 탱크; 상기 냉각수 유로와 상기 냉각수 탱크를 연결하는 연결 배관; 상기 냉각수 탱크와 상기 연결배관 사이에 위치하는 밸브유닛; 상기 원자로의 상태를 측정하는 센서; 및 상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브유닛을 구동하는 제어부를 포함하며, 상기 밸브유닛은 상기 제어부에 의해 구동되는 구동밸브를 포함하며, 상기 구동밸브는 서로 병렬로 연결된 제1구동밸브 및 제2구동밸브를 포함하는 것에 의해 달성된다.An object of the present invention is to provide a core catcher device with improved cooling water supply safety, comprising: a core catcher body located below a nuclear reactor and having a cooling water passage formed therein; a cooling water tank in which cooling water is stored; a connection pipe connecting the cooling water passage and the cooling water tank; a valve unit positioned between the cooling water tank and the connection pipe; a sensor for measuring the state of the nuclear reactor; and a control unit for driving the valve unit based on a measurement result of the sensor, wherein the valve unit includes a drive valve driven by the control unit, wherein the drive valve includes a first drive valve connected in parallel with each other and a second drive valve. This is achieved by including two actuated valves.
상기 밸브 유닛은, 상기 냉각수 탱크와 상기 구동밸브 사이에 위치하는 제1밸브; 및 상기 구동밸브와 상기 코어캐처 본체 사이에 위치하는 제2밸브를 더 포함할 수 있다.The valve unit may include a first valve located between the cooling water tank and the driving valve; and a second valve disposed between the driving valve and the core catcher body.
상기 구동밸브는 직류 전원을 공급받아 구동될 수 있다.The driving valve may be driven by receiving DC power.
상기 센서는, 상기 센서는 서로 다른 원리로 측정하는 적어도 2개로 마련될 수 있다.The sensor may be provided with at least two sensors that measure by different principles.
상기 센서는, 상기 원자로의 외벽의 물리적 변화를 감지하는 원자로 센서; 및 상기 원자로 하부의 원자로 공동의 온도를 감지하는 공동 센서를 포함할 수 있다.The sensor may include a nuclear reactor sensor that detects a physical change of an outer wall of the nuclear reactor; and a cavity sensor configured to sense a temperature of a reactor cavity under the reactor.
상기 원자로 센서는 상기 원자로의 온도 변화에 의한 상기 원자로 외벽의 물리적 변화를 감지할 수 있다.The reactor sensor may detect a physical change of the outer wall of the reactor due to a temperature change of the reactor.
상기 원자로 센서는, 상기 원자로 외벽의 팽창 변화를 감지하는 팽창감지센서; 및 상기 원자로 외벽의 응력 변화를 감지하는 응력감지센서를 포함할 수 있다.The reactor sensor may include an expansion sensor for detecting a change in expansion of the outer wall of the reactor; and a stress sensor for sensing a change in stress of the outer wall of the reactor.
상기 팽창감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 압전소자를 포함하며, 상기 응력감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.The expansion sensor may include a piezoelectric element positioned between the outer wall of the reactor and the insulator, and the stress sensor may include a strain gauge positioned between the outer wall and the insulator of the reactor.
상기 공동 센서는, 상기 공동의 온도를 측정하는 적외선 센서를 포함할 수 있다.The cavity sensor may include an infrared sensor for measuring the temperature of the cavity.
상기 센서는 서로 다른 원리로 측정되는 3개 이상으로 마련되며, 상기 제어부는 2개 이상의 센서에서 일정한 기준 이상의 값이 측정될 경우 상기 밸브를 개방할 수 있다.Three or more sensors are provided that are measured according to different principles, and the control unit may open the valve when a value equal to or higher than a predetermined standard is measured by two or more sensors.
본 발명에 따르면 다중성 및 다양성이 고려되어 냉각수 공급 안전성이 향상된 코어캐처 장치가 제공된다.According to the present invention, a core catcher device with improved cooling water supply safety is provided in consideration of multiplicity and diversity.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서 밸브 유닛의 구성을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서 센서의 구성을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서의 제어부의 작동을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어캐처 장치에서의 밸브 유닛의 작동을 나타낸 것이다.1 shows a core catcher device according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 shows the configuration of the valve unit in the core catcher device according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 shows the configuration of the sensor in the core catcher device according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 shows the operation of the control unit in the core catcher device according to an embodiment of the present invention,
5 shows the operation of the valve unit in the core catcher device according to an embodiment of the present invention.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to the drawings below.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치를 설명한다.A core catcher device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
코어캐처 장치(1)는 코어캐처 본체(10), 냉각수 탱크(20), 연결 배관(30), 밸브유닛(40), 센서(50) 및 제어부(60, 도 4 참조)를 포함한다.The core catcher device 1 includes a
코어캐처 본체(10)는 원자로 하부에 위치하여 중대사고 시 원자로의 용융물과 접촉하여 용융물을 냉각시킨다. 냉각을 위해 코어캐처 본체(10) 내에서는 냉각수 유로(11)가 형성되어 있다.The
코어캐처 본체(10)는 실시예와 같이 뒤집어진 지붕 형태 외에 평평한 형태 등도 가능한다. 코어캐처 본체(10)는 희생 콘크리트층 등 복수의 층으로 마련될 수 있다.The
냉각수 탱크(20)는 코어캐처 본체(10)에 공급될 냉각수를 수용하고 있다. 냉각수 탱크(20)는 재장전수저장탱크(IRWST)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 냉각수 탱크(20)는 냉각수 유로(11)보다 높게 위치할 수 있다.The
연결 배관(30)은 냉각수 유로(11)와 냉각수 탱크(20)를 연결한다.The
밸브 유닛(40)은 연결 배관(30) 상에 위치한다. 밸브 유닛(40)이 개방되면 냉각수 탱크(20)의 냉각수가 냉각수 유로(11)로 공급된다.The
밸브 유닛(40)은 구동밸브(410), 제1밸브(420) 및 제2밸브(430)를 포함한다.The
구동밸브(410)는 병렬로 연결되어 있는 제1구동밸브(411)와 제2구동밸브(412)를 포함한다. 제1구동밸브(411)와 제2구동밸브(412)는 제어부(60)에 의해 구동된다. 제1구동밸브(411)와 제2구동밸브(412)는 lock close 설계가 적용되어 있으며 position switch를 설치하여 주제어실에서 개방여부를 확인할 수 있도록 밸브 위치지시계가 설치되어 있다. 구동밸브(410)가 개방될 경우에는 주제어실 경보가 발생하여 운전원이 밸브 개방여부를 인지하여 조치를 취할 수 있도록 한다.The
구동밸브(410)는 배터리와 같은 직류전원으로부터 전원을 공급받아 구동될 수 있다.The
제1밸브(420)는 구동밸브(410)와 냉각수 탱크(20) 사이에 위치한다. 제1밸브(420)는 평상 시에 개방 상태일 수 있으며, 운전원에 의해 수동으로 개폐될 수 있다.The
제2밸브(430)는 구동밸브(410)와 코어캐처 본체(10) 사이에 위치한다. 제2밸브(430)는 평상 시에 개방 상태일 수 있으며, 운전원에 의해 수동으로 개폐될 수 있다.The
센서(50)는 원자로 센서(510)과 공동 센서(520)를 포함한다. The
원자로 센서(510)는 원자로의 물리적 변화를 감지하며, 특히 원자로의 온도 변화에 의해 발생하는 물리적 변화를 감지한다. 원자로 센서(510)는 원자로 외벽의 팽창변화를 감지하는 팽창감지센서(511)와 원자로 외벽의 응력변화를 감지하는 응력감지센서(512)를 포함한다.The
팽창감지센서(511)는 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 압전소자로 마련될 수 있으며, 응력감지센서(512)는 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 스트레인 게이지로 마련될 수 있다.The
공동 센서(520)는 원자로 하부에 위치하는 원자로 공동의 온도를 센싱하며, 적외선 센서로 마련될 수 있다.The
이상 설명한 팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520)는 서로 다른 측정 원리를 채택하고 있다. 또한 측정 위치도 서로 상이하다. 팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520) 중 일부 또는 전부는 복수개로 마련될 수도 있다.The
이하 도 4 및 도 5를 참조하여 코어캐처 장치의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the core catcher device will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서의 제어부의 작동을 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어캐처 장치에서의 밸브 유닛의 작동을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the operation of the control unit in the core catcher device according to an embodiment of the present invention, Figure 5 shows the operation of the valve unit in the core catcher device according to an embodiment of the present invention.
사고가 발생하지 않은 상황에서는 밸브 유닛(40)는 폐쇄 상태이며, 냉각수 유로(11)에는 냉각수가 위치하지 않는다. 구체적으로는 도 4의 (a)와 같이 구동밸브(410)는 폐쇄 상태이며, 제1밸브(420)와 제2밸브(430)는 개방상태이다.In a situation where no accident has occurred, the
팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520)의 각각에는 이상여부를 판단할 수 있는 일정한 값이 설정되어 있다.Each of the
중대사고 발생 시 원자로 외벽이 열에 의해 변형되면서 팽창되고 응력이 변화한다. 또한 원자로의 온도가 상승하면서 원자로 공동의 온도 역시 상승한다.In the event of a serious accident, the outer wall of the reactor is deformed by heat, expanding and changing stress. Also, as the temperature of the reactor rises, the temperature of the reactor cavity also rises.
이에 따라 팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520)의 측정값은 미리 설정된 일정값을 초과하게 되고 제어부(60)는 도 4의 (b)와 같이 구동밸브(410)를 개방하여 냉각수를 공급한다. 용융물은 냉각수가 공급된 코어캐처 본체(10)의 상부면으로 낙하되어 냉각된다.Accordingly, the measured values of the
이 과정에서 구동밸브(410)는 병렬로 연결되어 있는 제1구동밸브(411)와 제2구동밸브(412)를 포함하고 있어, 어느 하나에 오작동이 발생해도 구동밸브(410)는 안정적으로 구동되어 냉각수를 공급한다. 또한 구동밸브(410)는 별도의 직류전원으로 구동되기 때문에, 사고 발생으로 인한 소내 전원 상실에 영향받지 않는다.In this process, the
본 발명에서는 냉각수 공급을 위한 구동밸브(410)의 개방을 팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520) 중 2개 이상의 측정값이 일정값을 초과할 경우 구동밸브(410)를 개방한다.In the present invention, the opening of the
센서(50)는 이상(오류)이 생겨 중대사고가 발생하지 않았는데도 측정값이 일정값을 넘는 경우가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 하나의 측정값이 일정값 이상이어도 나머지 2개의 측정값이 일정값 이하이면 구동밸브(410)를 작동하지 않는다. 이에 따라 센서(50) 중 어느 하나의 오류로 인한 구동밸브(410)의 오작동을 방지하 수 있다.In the
또한 팽창감지센서(511), 응력감지센서(512) 및 공동센서(520)는 서로 다른 원리로 원자로의 상태를 감지하므로, 2개 이상의 센서가 동시에 이상이 발생할 가능성은 매우 낮아 실제 중대사고 발생시 구동밸브(420)가 개방되지 않는 문제도 발생하지 않아 운전 신뢰성이 향상된다.In addition, since the
위와 같이 본 발명에서는 복수의 센서(50)를 사용하여 다중성을 확보하고 서로 다른 측정원리를 사용하여 다양성 역시 확보한다. 이와 함께 특정한 단일 센서(50)의 오류에 의한 구동밸브(420)의 오작동을 방지하여 운전 신뢰성을 향상시킨다. 또한 구동밸브(420)에 다중성을 확보하며 직류전원을 사용하여 구동밸브(420)의 작동에 대한 신뢰도가 높다.As described above, in the present invention, multiplicity is secured by using a plurality of
본 발명에 따른 밸브유닛(420)은 중대사고 발생 시 외의 평상시 운전에도 높은 운전안정성을 제공한다.The
도 4의 (c)와 같이 제2구동밸브(412)가 오동작으로 개방되거나 누설이 발생하면 작업자가 제2밸브(430)를 폐쇄하여 냉각수 유입을 방지할 수 있다.As shown in (c) of FIG. 4 , when the
또한 구동밸브(410)에 대한 유지보수나 검사가 필요한 경우에는 도 4의 (d)와 같이 제1밸브(420)와 제2밸브(430)을 폐쇄한 후 구동밸브(410)를 유지보수하거나 정비할 수 있다.In addition, when maintenance or inspection of the
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described embodiments are examples for explaining the present invention, but the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to practice the present invention with various modifications therefrom, so the technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.
Claims (10)
원자로 하부에 위치하며 내부에 냉각수 유로가 형성되어 있는 코어캐처 본체;
냉각수가 저장되어 있는 냉각수 탱크;
상기 냉각수 유로와 상기 냉각수 탱크를 연결하는 연결 배관;
상기 냉각수 탱크와 상기 연결배관 사이에 위치하는 밸브유닛;
상기 원자로의 상태를 측정하는 센서; 및
상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브유닛을 구동하는 제어부를 포함하며,
상기 밸브유닛은 상기 제어부에 의해 구동되는 구동밸브를 포함하며, 상기 구동밸브는 서로 병렬로 연결된 제1서브밸브 및 제2서브밸브를 포함하며,
상기 밸브 유닛은,
상기 냉각수 탱크와 상기 구동밸브 사이에 위치하는 제1밸브; 및
상기 구동밸브와 상기 코어캐처 본체 사이에 위치하는 제2밸브를 더 포함하는 코어캐처 장치.In the core catcher device with improved cooling water supply safety,
A core catcher body located below the reactor and having a coolant passage formed therein;
a cooling water tank in which cooling water is stored;
a connection pipe connecting the cooling water passage and the cooling water tank;
a valve unit located between the cooling water tank and the connection pipe;
a sensor for measuring the state of the nuclear reactor; and
And a control unit for driving the valve unit based on the measurement result of the sensor,
The valve unit includes a drive valve driven by the control unit, and the drive valve includes a first sub-valve and a second sub-valve connected in parallel to each other,
The valve unit,
a first valve located between the cooling water tank and the driving valve; and
The core catcher device further comprises a second valve positioned between the drive valve and the core catcher body.
상기 구동밸브는 직류 전원을 공급받아 구동되는 코어캐처 장치.According to claim 1,
The drive valve is a core catcher device driven by receiving direct current power.
상기 센서는,
상기 센서는 서로 다른 원리로 측정하는 적어도 2개로 마련되는 코어 캐처 장치.In paragraph 1,
The sensor,
The core catcher device provided with at least two sensors that measure by different principles.
상기 센서는,
상기 원자로의 외벽의 물리적 변화를 감지하는 원자로 센서; 및
상기 원자로 하부의 원자로 공동의 온도를 감지하는 공동 센서를 포함하는 코어캐처 장치.In paragraph 4,
The sensor,
a nuclear reactor sensor that senses a physical change of an outer wall of the nuclear reactor; and
A core catcher device comprising a cavity sensor for sensing a temperature of a reactor cavity under the reactor.
상기 원자로 센서는 상기 원자로의 온도 변화에 의한 상기 원자로 외벽의 물리적 변화를 감지하는 코어캐처 장치.In paragraph 5,
The reactor sensor detects a physical change of the outer wall of the reactor due to a temperature change of the reactor.
상기 원자로 센서는,
상기 원자로 외벽의 팽창 변화를 감지하는 팽창감지센서; 및
상기 원자로 외벽의 응력 변화를 감지하는 응력감지센서를 포함하는 코어캐처 장치.In paragraph 6,
The nuclear reactor sensor,
an expansion sensor for detecting a change in expansion of the outer wall of the reactor; and
A core catcher device comprising a stress sensor for detecting a change in stress of the outer wall of the reactor.
상기 팽창감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 압전소자를 포함하며,
상기 응력감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 스트레인 게이지를 포함하는 코어캐처 장치.In paragraph 7,
The expansion sensor includes a piezoelectric element positioned between an outer wall of the reactor and an insulator,
The stress sensor is a core catcher device including a strain gauge positioned between the outer wall of the reactor and the heat insulating material.
상기 공동 센서는,
상기 공동의 온도를 측정하는 적외선 센서를 포함하는 코어캐처 장치.In paragraph 8,
The joint sensor,
A core catcher device comprising an infrared sensor for measuring the temperature of the cavity.
상기 센서는 서로 다른 원리로 측정되는 3개 이상으로 마련되며,
상기 제어부는 2개 이상의 센서에서 일정한 기준 이상의 값이 측정될 경우 상기 밸브를 개방하는 코어캐처 장치.In paragraph 4,
The sensor is provided with three or more that are measured by different principles,
The control unit opens the valve when a value equal to or higher than a certain standard is measured in two or more sensors.
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