KR102514705B1 - Core catcher apparatus having improved operation safety - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전안전성이 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 연결하며 밸브를 포함하는 연결 배관; 상기 원자로의 상태를 서로 다른 원리로 측정하는 적어도 2개의 센서; 및 상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브를 구동하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a core catcher device with improved operational safety, comprising: a core catcher body located below a nuclear reactor and having a coolant flow path 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 and including a valve; at least two sensors for measuring the state of the nuclear reactor using different principles; and a control unit driving the valve based on the measurement result of the sensor.

Description

운전안전성이 향상된 코어캐처 장치{Core catcher apparatus having improved operation safety}Core catcher apparatus having improved operation safety}

본 발명은 다중성 및 다양성이 고려되어 운전안전성이 향상된 코어캐처 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a core catcher device with improved driving 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.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.

한국특허등록 제10-1665248호(2016년 10월 12일 공고)Korean Patent Registration No. 10-1665248 (published on October 12, 2016)

따라서 본 발명의 목적은 다중성 및 다양성이 고려되어 운전안전성이 향상된 코어캐처 장치을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a core catcher device with improved driving safety in consideration of multiplicity and diversity.

상기 본 발명의 목적은 운전안전성이 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 연결하며 밸브를 포함하는 연결 배관; 상기 원자로의 상태를 서로 다른 원리로 측정하는 적어도 2개의 센서; 및 상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브를 구동하는 제어부를 포함하는 것에 의해 달성된다.An object of the present invention is to provide a core catcher device with improved operational safety, comprising: a core catcher body located below a nuclear reactor and having a coolant flow path 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 and including a valve; at least two sensors for measuring the state of the nuclear reactor using different principles; and a controller for driving the valve based on the measurement result of the sensor.

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 운전안전성이 향상된 코어캐처 장치가 제공된다.According to the present invention, a core catcher device with improved driving safety is provided by considering multiplicity and diversity.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서 센서의 구성을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코어캐처 장치에서의 제어부의 작동을 나타낸 것이다.1 shows a core catcher device according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 shows the configuration of the sensor in the core catcher device according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 shows the operation of the control 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 및 도 2를 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 and 2 .

코어캐처 장치(1)는 코어캐처 본체(10), 냉각수 탱크(20), 연결 배관(30), 센서(40) 및 제어부(50, 도 3 참조)를 포함한다.The core catcher device 1 includes a core catcher body 10, a cooling water tank 20, a connection pipe 30, a sensor 40, and a control unit 50 (see FIG. 3).

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 core catcher body 10 is located at the bottom of the nuclear reactor and contacts the melted material of the nuclear reactor to cool the melted material in the event of a serious accident. A cooling water passage 11 is formed in the core catcher body 10 for cooling.

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 core catcher body 10 may also have a flat shape in addition to an inverted roof shape as in the embodiment. The core catcher body 10 may be provided with a plurality of layers such as a sacrificial concrete layer.

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 cooling water tank 20 accommodates cooling water to be supplied to the core catcher body 10 . The cooling water tank 20 may be a reload water storage tank (IRWST), but is not limited thereto. The cooling water tank 20 may be positioned higher than the cooling water passage 11 .

연결 배관(30)은 냉각수 유로(11)와 냉각수 탱크(20)를 연결하며, 중간에 밸브(31)가 마련되어 있다. 밸브(31)가 개방되면 냉각수 탱크(20)의 냉각수가 냉각수 유로(11)로 공급된다.The connection pipe 30 connects the cooling water passage 11 and the cooling water tank 20, and a valve 31 is provided in the middle. When the valve 31 is opened, the cooling water in the cooling water tank 20 is supplied to the cooling water passage 11 .

센서(40)는 원자로 센서(410)과 공동 센서(420)를 포함한다. The sensor 40 includes a nuclear reactor sensor 410 and a cavity sensor 420 .

원자로 센서(410)는 원자로의 물리적 변화를 감지하며, 특히 원자로의 온도 변화에 의해 발생하는 물리적 변화를 감지한다. 원자로 센서(410)는 원자로 외벽의 팽창변화를 감지하는 팽창감지센서(411)와 원자로 외벽의 응력변화를 감지하는 응력감지센서(412)를 포함한다.The reactor sensor 410 detects a physical change of the nuclear reactor, and particularly detects a physical change caused by a temperature change of the reactor. The reactor sensor 410 includes an expansion sensor 411 that detects a change in expansion of the outer wall of the reactor and a stress sensor 412 that senses a change in stress of the outer wall of the reactor.

팽창감지센서(411)는 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 압전소자로 마련될 수 있으며, 응력감지센서(412)는 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 스트레인 게이지로 마련될 수 있다.The expansion sensor 411 may be provided as a piezoelectric element positioned between the outer wall of the reactor and the insulator, and the stress sensor 412 may be provided as a strain gauge positioned between the outer wall and the insulator of the reactor.

공동 센서(420)는 원자로 하부에 위치하는 원자로 공동의 온도를 센싱하며, 적외선 센서로 마련될 수 있다.The cavity sensor 420 senses the temperature of a reactor cavity located below the reactor, and may be provided as an infrared sensor.

이상 설명한 팽창감지센서(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420)는 서로 다른 측정 원리를 채택하고 있다. 또한 측정 위치도 서로 상이하다. 팽창감지센서(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420) 중 일부 또는 전부는 복수개로 마련될 수도 있다.The expansion sensor 411, the stress sensor 412, and the cavity sensor 420 described above employ different measurement principles. Also, the measurement positions are different from each other. Some or all of the expansion sensor 411, the stress sensor 412, and the joint sensor 420 may be provided in plurality.

이하 도 3을 참조하여 코어캐처 장치에서의 제어부의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the control unit in the core catcher device will be described with reference to FIG. 3 .

사고가 발생하지 않은 상황에서는 밸브(31)는 폐쇄 상태이며, 냉각수 유로(11)에는 냉각수가 위치하지 않는다.In a situation where no accident has occurred, the valve 31 is in a closed state, and no cooling water is located in the cooling water passage 11 .

팽창감지센서(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420)의 각각에는 이상여부를 판단할 수 있는 일정한 값이 설정되어 있다.Each of the expansion sensor 411, the stress sensor 412, and the joint sensor 420 is set to a constant value capable of determining whether or not there is an abnormality.

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(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420)의 측정값은 미리 설정된 일정값을 초과하게 되고 제어부(50)는 밸브(31)를 개방하여 냉각수를 공급한다. 용융물은 냉각수가 공급된 코어캐처 본체(10)의 상부면으로 낙하되어 냉각된다.Accordingly, the measured values of the expansion sensor 411, the stress sensor 412, and the cavity sensor 420 exceed a predetermined value, and the control unit 50 opens the valve 31 to supply cooling water. The molten material falls to the upper surface of the core catcher body 10 to which cooling water is supplied and is cooled.

본 발명에서는 냉각수 공급을 위한 밸브(31)의 개방을 팽창감지센서(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420) 중 2개 이상의 측정값이 일정값을 초과할 경우 밸브(31)를 개방한다.In the present invention, the opening of the valve 31 for supplying cooling water is controlled by the valve 31 when the measured values of two or more of the expansion detection sensor 411, the stress detection sensor 412, and the joint sensor 420 exceed a predetermined value. open the

센서(40)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 밸브(31)를 작동하지 않는다. 이에 따라 센서(40) 중 어느 하나의 오류로 인한 밸브(31)의 오작동을 방지하 수 있다.The sensor 40 may have an abnormality (error) and the measurement value exceeds a certain value even though no serious accident has occurred. In the present invention, even if one measured value is greater than or equal to a certain value, the valve 31 is not operated if the other two measured values are less than or equal to a certain value. Accordingly, malfunction of the valve 31 due to an error in any one of the sensors 40 can be prevented.

또한 팽창감지센서(411), 응력감지센서(412) 및 공동센서(420)는 서로 다른 원리로 원자로의 상태를 감지하므로, 2개 이상의 센서가 동시에 이상이 발생할 가능성은 매우 낮아 실제 중대사고 발생시 밸브(31)가 개방되지 않는 문제도 발생하지 않아 운전 신뢰성이 향상된다.In addition, since the expansion detection sensor 411, the stress detection sensor 412, and the cavity sensor 420 detect the state of the nuclear reactor using different principles, the possibility of an abnormality occurring in two or more sensors at the same time is very low, and the valve valve in the event of a serious accident The problem that 31 does not open does not occur, and operation reliability is improved.

위와 같이 본 발명에서는 복수의 센서(40)를 사용하여 다중성을 확보하고 서로 다른 측정원리를 사용하여 다양성 역시 확보한다. 이와 함께 특정한 단일 센서(40)의 오류에 의한 밸브(31)의 오작동을 방지하여 운전 신뢰성을 향상시킨다.As described above, in the present invention, multiplicity is secured by using a plurality of sensors 40 and diversity is also secured by using different measurement principles. In addition, malfunction of the valve 31 due to an error of a specific single sensor 40 is prevented, thereby improving operation reliability.

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 (7)

운전안전성이 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 연결하며 밸브를 포함하는 연결 배관;
상기 원자로의 상태를 서로 다른 원리로 측정하는 적어도 2개의 센서; 및
상기 센서의 측정결과를 기초로 상기 밸브를 구동하는 제어부를 포함하며,
상기 센서는,
상기 원자로의 외벽의 물리적 변화를 감지하는 원자로 센서; 및
상기 원자로 하부의 원자로 공동의 온도를 감지하는 공동 센서를 포함하며,
상기 원자로 센서는 상기 원자로의 온도 변화에 의한 상기 원자로 외벽의 물리적 변화를 감지하며,
상기 원자로 센서는,
상기 원자로 외벽의 팽창 변화를 감지하는 팽창감지센서; 및
상기 원자로 외벽의 응력 변화를 감지하는 응력감지센서를 포함하며,
상기 팽창감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 압전소자를 포함하며,
상기 응력감지센서는 상기 원자로 외벽과 단열재 사이에 위치하는 스트레인 게이지를 포함하며,
상기 공동 센서는,
상기 공동의 온도를 측정하는 적외선 센서를 포함하며,
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 the core catcher device with improved driving 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 and including a valve;
at least two sensors for measuring the state of the nuclear reactor using different principles; and
And a control unit for driving the valve based on the measurement result of the sensor,
The sensor,
a nuclear reactor sensor that senses a physical change of an outer wall of the nuclear reactor; and
A cavity sensor for sensing a temperature of a reactor cavity under the reactor;
The reactor sensor senses a physical change of the outer wall of the reactor due to a temperature change of the reactor,
The nuclear reactor sensor,
an expansion sensor for detecting a change in expansion of the outer wall of the reactor; and
A stress sensor for detecting a change in stress of the outer wall of the reactor,
The expansion sensor includes a piezoelectric element positioned between an outer wall of the reactor and an insulator,
The stress sensor includes a strain gauge positioned between an outer wall of the reactor and an insulator,
The joint sensor,
Including an infrared sensor for measuring the temperature of the cavity,
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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