KR102593766B1 - 소형모듈형 원자로(smr)를 포함하는 원자력발전소 - Google Patents

소형모듈형 원자로(smr)를 포함하는 원자력발전소 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에 있어서, 상기 소형모듈 원자로는 복수개로 마련되며, 상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 정비공간의 적어도 일부를 포함하는 중심공간; 및 상기 중심공간을 둘러싸는 제1수조;를 포함하며, 상기 소형모듈형 원자로는 상기 제1수조 내에 위치하는 원자력발전소에 관한 것이다.

Description

소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소{Nuclear power plant comprising small modular reactor}
본 발명은 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에 관한 것이다.
일반적인 대형 원자력발전소에서 냉각 수조는 사용후연료를 저장하고 저장된 사용후연료에서 발생하는 붕괴열을 제거하기 위한 용도로 사용된다.
소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에는 다수의 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하며, 개별 소형모듈형 원자로(SMR)는 안전성 강화를 위해 냉각 수조에 침수된 상태로 운영된다. 이때 냉각 수조는 1차계통 최종열제거원(Ultimate Heat Sink, UHS)으로 사용된다.
기존 냉각 수조에 배치된 소형모듈 원자로를 정비하기 위해서는 수조 내부에서 정비가 불가능하여, 냉각 수조 내부에서 별도의 공간으로 소형모듈 원자로를 이동해야 하고 이로 인하여 주요 계통의 분리가 이루어져야하는 문제점이 있었다.
한국 특허등록 제10-1677978호(2016년 11월 15일 등록)
본 발명의 목적은 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소를 제공하는 것이다.
본 발명은 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에 있어서, 상기 소형모듈 원자로는 복수개로 마련되며, 상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 정비공간의 적어도 일부를 포함하는 중심공간; 및 상기 중심공간을 둘러싸는 제1수조;를 포함하며, 상기 소형모듈형 원자로는 상기 제1수조 내에 위치하는 원자력발전소에 관한 것이다.
상기 중심공간의 형태는 환형이며, 상기 제1수조는 폐루프 형상일 수 있다.
상기 소형모듈형 원자로를 상기 중심공간으로 이동시키는 크레인을 더 포함할 수 있다.
상기 제1수조 내에 사용후핵연료가 위치하며, 상기 제1수조는 상기 소형모듈형 원자로와 상기 사용후핵연료를 분리하는 개폐 가능한 복수의 격벽을 더 포함하고, 상기 격벽의 위치변화를 통해 상기 제1수조 내 냉각수의 유동이 이루어질 수 있다.
상기 중심공간에 위치하며 냉각수가 채워져 있는 제2수조를 더 포함하고, 상기 제2수조 내에 사용후핵연료가 위치하며, 상기 정비공간은, 상기 제2수조 상에 위치하는 중심 정비공간; 및 상기 제1수조 상에 위치하는 주변 정비공간을 포함할 수 있다.
상기 정비공간에 위치하며 상기 제1수조 및 상기 제2수조에서 부유하는 부유식 정비유닛을 더 포함하며, 상기 부유식 정비유닛은, 상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 지지판; 및 상기 지지판과 결합되어 있으며, 상기 지지판을 상기 제2수조 내에서 부유할 수 있도록 하는 복수의 부유체를 포함할 수 있다.
상기 정비공간에 위치하는 이동식 정비유닛을 더 포함하며, 상기 이동식 정비유닛은, 상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 지지판; 및 상기 지지판을 지지하며 상기 지지판의 위치를 변화시킬 수 있는 접이식 연결 부재를 포함할 수 있다.
상기 이동식 정비유닛은, 상기 제1수조의 둘레를 따라 회전하는 회전부재를 더 포함하며, 상기 접이식 연결 부재는 상기 회전부재와 상기 지지판을 연결할 수 있다.
본 발명에 따르면 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 소형모듈형 원자로를 포함하는 원자력발전소(10)는 소형모듈형 원자로(100), 사용후핵연료(200), 중심공간(300), 제1수조(400), 격벽(500) 및 크레인(600)을 포함한다.
중심공간(300)은 소형모듈형 원자로(100)의 정비를 위한 정비공간(T)과 동일하거나 정비공간(T)에 포함될 수 있다.
중심공간(300)은 형태는 환형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 타원형, 다각형 등 다양하게 변형 가능하다. 본 발명에서 형태는 수평 방향의 단면을 의미한다.
제1수조(400)는 중심공간(300)을 둘러싸고 있으며, 내부에 소형모듈형 원자로(100) 및 사용후핵연료(200)가 위치하고, 소형모듈형 원자로(100) 및 사용후핵연료(200)가 충분히 잠길 수 있도록 냉각수가 채워져 있다.
도시되어 있지는 않지만, 소형모듈형 원자로(100)의 사고 발생 시 제1수조(400) 내에서 냉각수가 소실되는 것을 방지하기 위한 추가적인 냉각수 보충장치가 더 설치되어 있을 수 있다. 또한, 제1수조(400) 내에 위치하는 소형모듈 원자로(100) 및 사용후핵연료(200)를 고정하고 지지하기 위한 추가적인 지지구조가 더 설치되어 있을 수 있다.
제1수조(400) 내부에 일정 간격으로 배치되어 있는 소형모듈형 원자로(100) 및 사용후핵연료(200)를 분리하기 위해 복수개의 격벽(500)이 형성되어 있다.
격벽(500)은 소형모듈형 원자로(100)와 사용후핵연료(200)를 분리하며, 개폐가 가능하다. 격벽(500)의 위치변화를 통해 제1수조(400) 내 냉각수의 유동이 이루어지게 된다.
격벽(500)의 개방 및 폐쇄에 따라 소형모듈형 원자로(100)와 사용후핵연료(200)가 위치하고 있는 개별 공간의 냉각수 수위가 일정하게 유지된다.
격벽(500)은 개폐가 가능한 수문 또는 도어로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
크레인(600)은 소형모듈형 원자로(100)를 제1수조(400) 및 중심공간(300)으로 이동시킬 수 있다.
도시되어 있지는 않지만, 크레인(600)은 원자력발전소(10) 내부 또는 외부에 설치되어 있을 수 있으며, 소형모듈형 원자로(100)를 정비공간(T)으로 이동시켜 정비할 수 있도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 정비 방법에 관하여 설명한다.
본 발명에서의 정비는 원자력발전소 내 소형모듈형 원자로(100)와 관련된 정비를 의미하며, 구체적으로 소형모듈형 원자로(100) 내 모듈에 대한 정비, 소형모듈형 원자로(100)에서 배출되는 사용후핵연료의 처리 및 소형모듈형 원자로(100)의 이동을 의미한다.
도 2와 같이, 소형모듈형 원자로(100)의 정비가 필요한 경우, 제1수조(400) 내 위치하고 있는 소형모듈형 원자로(100)를 크레인(600)을 이용하여 중심공간(300)으로 이동시킨다.
이 후 중심공간(300)에 위치시킨 소형모듈형 원자로(100)를 정비하게 된다.
도시되어 있지는 않지만, 중심공간(300) 내에서 소형모듈형 원자로(100)를 정비하기 위해 크레인(600)을 통해 원자력발전소 외부에서 추가적인 외부 장비를 중심공간(300) 내로 도입시킬 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 제2실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소(20)에 관하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 소형모듈형 원자로를 포함하는 원자력발전소(20)는 제1실시예와 비교하여 중심공간에 위치하며 냉각수가 채워져 있는 제2수조(700)를 포함한다.
제2수조(700)는 내부에 사용후핵연료(200)가 위치하고, 사용후핵연료(200)가 충분히 잠길 수 있도록 냉각수가 채워져 있다.
원자력발전소(20) 내 정비공간(T)은 제2수조(700) 상에 위치하는 중심 정비공간(T1)과 제1수조(400) 상에 위치하는 주변 정비공간(T2)을 포함한다.
제2실시예에서의 정비는 부유식 정비 유닛(800)을 이용하여 수행된다.
부유식 정비유닛(800)은, 소형모듈형 원자로(100)의 정비를 위한 지지판(810) 및 지지판과 결합되어 있으며 지지판을 제1수조(400) 또는 제2수조(700) 내에서 부유할 수 있도록 하는 복수의 부유체(820)로 이루어져 있다.
도 4를 살펴보면, 부유식 정비유닛(800)은 제1수조(400) 및 제2수조(700)의 냉각수 수면에 부유하고 있으며, 부유체(820)가 지지판(810) 하부와 결합되어 있어, 정비유닛(800)이 냉각수 수면에 안정적으로 부유할 수 있게 된다.
본 발명에서 부유체(820)는 수면에서 부유가 가능한 부유공 또는 부유 플라스틱으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도시되어 있지는 않지만, 부유식 정비유닛(800)이 냉각수 수면에서 안정적으로 부유할 수 있도록 부유식 정비유닛(800)의 위치를 조절할 수 있는 별도의 조절 장치 및 지지유닛이 더 포함될 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 정비 방법에 관하여 설명한다.
제1수조(400) 내 위치하고 있는 소형모듈형 원자로(100)를 크레인(600)을 통해 제1수조(400) 또는 제2수조(700)에서 부유하는 부유식 정비유닛(800) 상으로 이동시킨다.
소형모듈형 원자로(100)는 부유식 정비유닛(800)에 안착되거나, 안착되지 않고 부유식 정비유닛(800)의 상부에 위치할 수 있다.
이 후 부유식 정비유닛(800)에 위치시킨 소형모듈형 원자로(100)를 정비하게 된다.
크레인(600)은 소형모듈형 원자로(100)의 정비가 필요하지 않을 경우, 사용후핵연료(200)를 정비공간(T) 내에서 이동시킬 수 있다.
도시되어 있지는 않지만, 부유식 정비유닛(800)에서 소형모듈형 원자로(100)를 정비하기 위해 크레인(600)을 통해 원자력발전소 외부에서 추가적인 외부 장비를 부유식 정비유닛(800)으로 도입시킬 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 제3실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소(20)에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 평면도를 나타낸 것이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ′을 나타낸 원자력발전소의 단면도를 나타낸 것이다.
제2실시예와 비교하여 제3실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소(30)는 정비공간(T)에 위치하는 이동식 정비유닛(900)을 포함한다.
이동식 정비유닛(900)은 지지판(910), 접이식 연결 부재(920) 및 회전부재(930)를 포함한다.
접이식 연결 부재(920)는 지지판(910)을 지지하며, 지지판의 위치를 변화시킬 수 있다. 또한, 접이식 연결 부재(920)는 회전부재(930)와 지지판(910)을 연결시킨다.
도시되어 있지는 않지만, 접이식 연결 부재(920)와 회전부재(930)가 안정적으로 연결될 수 있도록 하는 추가적인 연결부재가 더 포함될 수도 있다.
회전부재(930)는 제1수조(400)의 둘레를 따라 회전할 수 있어, 이동식 정비유닛(900)이 제1수조(400) 및 제2수조(700) 중 어느 한 지점에 위치할 수 있도록 할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소의 정비 방법에 관하여 설명한다.
제1수조(400) 내 위치하고 있는 소형모듈형 원자로(100)를 크레인(600)을 통해 정비공간(T)에 위치하는 이동식 정비유닛(900)으로 이동시킨다.
소형모듈형 원자로(100)는 이동식 정비유닛(900)에 안착되거나, 안착되지 않고 이동식 정비유닛(900)의 상부에 위치할 수 있다.
이 후 이동식 정비유닛(900)에 위치시킨 소형모듈형 원자로(100)를 정비하게 된다.
도시되어 있지는 않지만, 이동식 정비유닛(900)에서 소형모듈형 원자로(100)를 정비하기 위해 크레인(600)을 통해 원자력발전소 외부에서 추가적인 외부 장비를 이동식 정비유닛(900)으로 도입시킬 수도 있다.
정비 시 이동식 정비유닛(900)이 제1수조(400) 및 제2수조(700) 내에서 원활히 이동 가능하기 때문에, 소형모듈형 원자로(100)의 이동을 최소화 시킬수 있으며, 소형모듈형 원자로(100)와 연결되어 있는 주요계통의 분리 및 이동을 최소화 시킬 수 있게 된다.
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.

Claims (8)

  1. 소형모듈형 원자로(SMR)를 포함하는 원자력발전소에 있어서,
    상기 소형모듈형 원자로는 복수개로 마련되며,
    상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 정비공간의 적어도 일부를 포함하는 중심공간; 및
    상기 중심공간을 둘러싸는 제1수조;를 포함하며,
    상기 소형모듈형 원자로는 상기 제1수조 내에 위치하고,
    상기 중심공간에 위치하며 냉각수가 채워져 있는 제2수조를 더 포함하고,
    상기 제2수조 내에 사용후핵연료가 위치하며,
    상기 정비공간은,
    상기 제2수조 상에 위치하는 중심 정비공간; 및
    상기 제1수조 상에 위치하는 주변 정비공간을 포함하는 원자력발전소.
  2. 제1항에서,
    상기 중심공간의 형태는 환형이며,
    상기 제1수조는 폐루프 형상인 원자력발전소.
  3. 제1항에서,
    상기 소형모듈형 원자로를 상기 중심공간으로 이동시키는 크레인을 더 포함하는 원자력발전소.
  4. 제1항에서,
    상기 제1수조 내에 사용후핵연료가 위치하며,
    상기 제1수조는 상기 소형모듈형 원자로와 상기 사용후핵연료를 분리하는 개폐 가능한 복수의 격벽을 더 포함하고,
    상기 격벽의 위치변화를 통해 상기 제1수조 내 냉각수의 유동이 이루어지는 원자력발전소.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 정비공간에 위치하며 상기 제1수조 및 상기 제2수조에서 부유하는 부유식 정비유닛을 더 포함하며,
    상기 부유식 정비유닛은,
    상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 지지판; 및
    상기 지지판과 결합되어 있으며, 상기 지지판을 상기 제2수조 내에서 부유할 수 있도록 하는 복수의 부유체를 포함하는 원자력발전소.
  7. 제1항에서,
    상기 정비공간에 위치하는 이동식 정비유닛을 더 포함하며,
    상기 이동식 정비유닛은,
    상기 소형모듈형 원자로의 정비를 위한 지지판; 및
    상기 지지판을 지지하며 상기 지지판의 위치를 변화시킬 수 있는 접이식 연결 부재를 포함하는 원자력발전소.
  8. 제7항에서,
    상기 이동식 정비유닛은,
    상기 제1수조의 둘레를 따라 회전하는 회전부재를 더 포함하며,
    상기 접이식 연결 부재는 상기 회전부재와 상기 지지판을 연결하는 원자력발전소.
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