KR102569989B1 - 원전 증기발생기 수직형 집수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원전 증기발생기 수직형 집수장치로서, 내부 공간을 구비하고 상부 천장이 상기 주증기배관과 연통된 챔버와, 상기 챔버의 하부면을 수직으로 관통하여 상기 챔버의 내부 바닥으로부터 소정의 높이까지 연장되고 하단은 증기발생기와 연결된 분리관 및 상기 챔버의 내부 공간에 집수된 물을 배수하는 배수관을 포함한다. 본 발명에 따르면, 증기발생기 내부 전열관에 손상이 발생하더라도, 냉각재가 주증기배관을 통해 다른 기기로 전달되지 않으므로 방사능 누출을 방지할 수 있다.

Description

원전 증기발생기 수직형 집수장치{A vertical-type water collecting device of steam generator for a nuclear power plant}

본 발명은 증기발생기의 집수장치로서, 보다 상세하게는 증기발생기 내부 전열관 파손 시 방사선으로 오염된 냉각재가 원전 내 다른 기기에 전달되지 않도록 별도로 집수하는 집수장치에 관한 것이다.

원자력발전소의 증기발생기는 내부에 U 모양 전열관이 설치된다. 이 전열관의 내부에 핵에너지를 흡수한 고온의 냉각재가 유동하며, 이 고온의 냉각재와 전열관 외부의 물이 서로 열교환 한다. 전열관 외부의 물은 고온의 냉각재로부터 열을 전달받아 증기로 기화하고, 증기는 증기발생기와 연결된 주증기배관을 통해 이송되어 터빈을 가동하고, 발전소에서 전기를 생산한다.

증기발생기 내부의 전열관 손상 시, 전열관 내부에 유동하는 고온의 냉각재가 증기발생기 안으로 유입될 수 있다. 이 경우, 고온의 냉각재는 증기발생기와 연결된 주증기배관을 통해 다른 기기로 전달될 수 있고, 냉각재에 포함된 방사선 물질이 전파되어 방사능 유출 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전열관 손상이 발생할 경우를 대비하여 냉각재의 이송을 방지하는 기술의 필요성이 있다.

등록특허 제10-0626464호(2006.09.13.)

따라서 본 발명은 증기발생기 내부 전열관 손상 시, 유출된 냉각재를 별도로 모으는 집수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 원전 증기발생기의 수직형 집수장치로서, 내부 공간을 가지고 상부가 상기 주증기배관과 연통된 챔버와, 상기 챔버의 하부면을 수직으로 관통하며 상기 챔버의 내부 바닥으로부터 소정의 높이까지 연장되고 하단은 증기발생기와 연결된 분리관 및 상기 챔버의 내부 공간에 집수된 물(냉각재)을 배수하는 배수관을 포함하는 것을 일 측면으로 한다.

바람직하게는, 상기 분리관은 상부가 복수의 미세관으로 분기된다.

또한, 바람직하게는, 상기 미세관은 나선형 구조로 구비된다.

또한, 바람직하게는, 상기 챔버의 내부 천장은 경사지게 형성된다.

또한, 바람직하게는, 상기 미세관은 중심에서 일정한 반경으로 회전하는 나선 형 구조로 구비되며, 상기 미세관의 내경 지름은 일정하게 구비된다.

본 발명에 따르면, 전열관 파손 시 냉각재가 다른 기기로 전달되는 것을 방지하여 방사선의 노출 가능성을 현저하게 낮추며, 원전의 안전성을 증대하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치의 설치 위치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치의 분리관의 평면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치에서 냉각재가 집수되는 상태를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치의 분리관을 도시한다.

본 발명의 일실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치(이하, ‘집수장치’라고 함)(100)의 위치를 도시한다. 도 1을 참조하면, 증기발생기(10) 내부의 전열관(12) 및 증기발생기(10)의 상부에 연결된 주증기배관(14)이 도시된다. 이러한 구조에서, 전열관(12) 손상으로 고온의 냉각재가 누출될 경우, 주증기배관(14)을 통해 다른 기기로 방사능이 전파될 우려가 있다. 집수장치(100)는 주증기배관(14)의 수직 부분에 위치하며, 냉각재의 누출 시 냉각재를 별도의 공간에 집수함으로써 방사능의 전파를 차단할 수 있다.

도 2는 집수장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한다. 또한, 도 3은 집수장치(100)에서 분리관(120)의 평면을 개략적으로 도시하며, 도 4는 집수장치(100)에서 냉각재가 집수되는 상태를 도시한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 집수장치(100)는 챔버(110)와 분리관(120) 및 배수관(130)을 포함한다.

챔버(110)는 내부 공간을 가지고 상부가 주증기배관(14)과 연통되어 있는 구성이다. 챔버(110)의 내부 공간 폭은 주증기배관(14)의 폭보다 더 크며, 측벽은 수직으로 구비된다. 또한, 챔버(110)의 천장은 주증기배관(14)과 연결된 부분으로부터 측벽으로 향하면서 하향 경사진다.

분리관(120)은 챔버(110)의 하부면을 수직으로 관통하고 챔버(110)의 내부 바닥으로부터 소정의 높이까지 연장된다. 또한, 분리관(120)의 하단은 증기발생기(10)의 상부와 연결된다. 따라서, 증기발생기(10)에서 생성된 증기는 분리관(120)을 통과하여 챔버(110)에 도달하고, 주증기배관(14)을 통해 이송된다.

분리관(120)의 상부는 복수의 미세관(122)으로 분기되는데, 복수의 미세관(122)은 나선형으로 상승하는 형상을 구비한다. 따라서, 유체가 분리관(120)을 통과할 때, 미세관(122)을 따라 유동하는 유체는 원심력을 받게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치의 분리관(220)과 미세관(222)을 도시한 것이다. 바람직하게는, 미세관(222)은 분리관(220)의 중심에서 일정한 반경으로 회전하는 나선형 구조를 구비하며, 미세관(222) 내경의 지름은 일정하게 유지된다.

도 3은 미세관(122)을 통과하면서 물(냉각재)(20)과 증기가 분리되는 모습을 도시한다. 물(20)과 증기가 혼합된 유체가 미세관(122)을 통과할 때, 물(20)과 증기의 질량 차이로 원심력이 서로 다르게 작용한다. 따라서, 원심력이 크게 작용하는 물(20)은 미세관(122)을 빠져나오면서 증기보다 더욱 바깥쪽으로 튄다. 즉, 미세관(122)을 빠져나온 증기는 곧바로 주증기배관(14)을 향하지만, 물(20)은 챔버(110)의 천장과 부딪혀 낙하하고 챔버(110)의 하부에 모인다.

전열관(12)에서 냉각재가 유출되어 증기와 냉각재가 혼합된 유체일 때, 냉각재는 전술한 원리에 의해 챔버(110)의 하부에 모이며, 주증기배관(14)으로 이송되지 않는다.

도 4를 참조하면, 전열관(12)에서 유출된 냉각재가 증기발생기(10)를 넘어 분리관(120)에서 넘치고 있는 상태가 도시된다. 이 경우에도 냉각재는 증기발생기(10)를 통해 다른 기기로 이송되지 못하며 챔버(110)의 하부에 모인다.

배수관(130)은 챔버(110)의 하부에 연결되어 챔버(110)의 내부에 집수된 물을 배수하는 구성이다. 배수관(130)은 밸브(132)를 구비하며, 밸브(132)는 개폐가 자동 제어되어 챔버(110) 내부에 모인 냉각재가 일정량에 도달했을 때 밸브(132)를 오픈할 수 있다. 또한, 배수관(130)은 집수탱크(미도시)와 연결되어 집수된 냉각재를 별도의 장소에 저장할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

10: 증기발생기
12: 전열관
14: 주증기배관
20: 냉각재
30: 증기 흐름
100: 본 발명의 일실시예에 따른 원전 증기발생기 수직형 집수장치
110: 챔버
120: 분리관
122: 미세관
130: 배수관
132: 밸브

Claims (5)

1. 내부 공간을 구비하고 상부 천장이 주증기배관과 연통된 챔버;
   상기 챔버의 하부면을 수직으로 관통하여 상기 챔버의 내부 바닥으로부터 소정의 높이까지 연장되고 하단은 증기발생기와 연결된 분리관; 및
   상기 챔버의 내부 공간에 집수된 물을 배수하는 배수관;을 포함하고,
   상기 분리관은 상부가 복수의 미세관으로 분기되며,
   상기 복수의 미세관은 나선형 구조로 되고,
   상기 챔버의 내부 천정은 주증기배관과 연결된 부분으로부터 측벽으로 향하면서 하향으로 경사지며,
   상기 미세관은 중심에서 일정한 반경으로 회전하는 나선형 구조로 구비되며,
   상기 미세관의 내경은 지름이 일정한 것을 특징으로 하는 원전 증기발생기 수직형 집수장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제