KR102629914B1

KR102629914B1 - 원자로 밸브 장치

Info

Publication number: KR102629914B1
Application number: KR1020210132455A
Authority: KR
Inventors: 신수재; 유승엽; 장정봉; 조현준; 강한옥; 김영인; 문주형; 한훈식; 김석; 김종욱
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2024-01-29
Also published as: KR20230049376A

Abstract

본 발명은 원자로 밸브 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원자로용기와 연통하도록 설치되고, 격납용기 내부와 연통하는 통로부를 포함하는 밸브 하우징; 상기 통로부의 일측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 메인 밸브; 및 상기 통로부의 일측의 반대측인 타측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 격리 밸브를 포함하는, 원자로 밸브 장치가 제공될 수 있다.

Description

원자로 밸브 장치{VALVE DEVICE OF REACTOR}

본 발명은 원자로 밸브 장치에 대한 발명이다.

일체형 원자로는 증기발생기, 가압기 및 펌프 등의 주요 구성들이 원자로용기 내부에 배치되기 때문에 주요 구성들을 연결하는 배관이 원자로용기의 상부에 대부분 배치되며 소형 배관으로 이루어진다. 따라서 일체형 원자로에서 배관 파단 등과 같은 사고가 발생하는 경우, 원자로의 압력과 수위가 서서히 감소함에도 원자로 내부에 냉각수를 주입하는 것이 어려운 문제가 있다.

일체형 원자로에서 사고가 발생하는 경우 노심의 장기피동냉각을 위해 일체형 원자로를 둘러싸는 격납용기를 배치하고 원자로용기의 원자로 방출 밸브와 원자로 재순환 밸브를 개방하여 원자로 내 증기가 격납용기로 방출되어 원자로용기 내부의 압력은 낮추고 격납용기의 압력을 상승시킴으로써, 원자로용기 외부로 냉각수가 방출되는 것을 방지해야 한다.

일반적인 일체형 원자로의 경우, 사고가 발생시 노심의 장기피동냉각(long-term passive cooling)을 위해 원자로 방출 밸브 및 원자로 재순환 밸브를 개방한다. 그러나, 원자로 재순환 밸브 및 원자로 방출 밸브는 한 밸브에 Main 밸브뿐만 아니라 Trip 밸브, Reset 밸브, IAB(Inadvertent actuation block)밸브 등을 포함하므로, 그 구성이 복잡하여 밸브의 제작 및 구현이 어려운 문제점이 있다.

상기와 같이, 원자로용기에서 외부로 증기를 방출시키는 원자로 방출 밸브나 원자로 재순환 밸브가 정상적으로 동작이 이루어지는 것이 중요한데, 원자로가 정상 작동되거나 사고가 발생한 경우에는 원자로 방출 밸브나 원자로 재순환 밸브가 오작동되지 않는 것이 중요하다.

본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 실린더부 내부 및 격납용기 내부의 압력 차이와 스프링의 복원력과의 상대적인 크기의 차이에 의해 밸브가 왕복 이동되어 격납용기 내부와의 통로를 개폐할 수 있도록 형성된 오작동을 방지할 수 있는 원자로 밸브 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 원자로용기와 연통하도록 설치되고, 격납용기 내부와 연통하는 통로부를 포함하는 밸브 하우징; 상기 통로부의 일측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 메인 밸브; 및 상기 통로부의 일측의 반대측인 타측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 격리 밸브를 포함하는, 원자로 밸브 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예들은 실린더부 내부 및 격납용기 내부의 압력 차이와 스프링의 복원력과의 상대적인 크기의 차이에 의해 밸브가 왕복 이동되어 격납용기 내부와의 통로를 개폐할 수 있도록 형성하여 밸브의 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오작동신호 등에 의해 격리 밸브가 비정상적으로 개방된 경우에도 밸브가 격납용기 내부와의 통로를 폐쇄한 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 원자로에 냉각재 방출 등의 사고가 발생하는 경우, 밸브가 격납용기 내부와의 통로를 개방하도록 이동이 되어 노심이 노출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오작동 방지를 위한 밸브와 기존의 격리 밸브를 함께 구성하여 비상노심냉각계통 밸브 기능을 쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자로 밸브 장치에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 초기 운전시 구동기가 이동되는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 정상 운전시 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 격리 밸브가 비정상적으로 개방된 경우 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 사고 발생시 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 모습을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자로 밸브 장치에 대한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 초기 운전시 구동기가 이동되는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 정상 운전시 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 격리 밸브가 비정상적으로 개방된 경우 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 원자로 밸브 장치의 원자로의 사고 발생시 메인 밸브의 상태를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 밸브 장치(10)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 원자로 밸브 장치(10, 이하 밸브 장치라 한다)는 원자로용기(20)에 용접 등에 의해 결합되어 설치될 수 있다. 이러한 밸브 장치(10)는 밸브 하우징(100), 메인 밸브(200), 격리 밸브(300), 유체 공급부(400) 및 리셋 밸브(500)를 포함할 수 있다.

밸브 하우징(100)은 밸브 장치(10)의 외관을 형성하며, 격납용기(30) 내부에 배치되는 원자로용기(20)와 연통되도록 원자로용기(20) 외부에 배치되어 설치될 수 있다. 밸브 하우징(100)은 실린더부(110), 유동부(120) 및 통로부(130)를 포함할 수 있다.

실린더부(110)는 메인 밸브(200)를 이동 가능하게 지지하며, 통로부(130)로부터 소정 거리로 이격 배치될 수 있다. 실린더부(110)는 후술할 메인 밸브(200) 구동기(210)의 일부가 배치되고, 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 왕복 이동될 수 있도록 소정의 공간을 제공할 수 있다. 실린더부(110)는 메인 밸브(200)의 구동기(210)의 형상과 대응되도록 단면이 원형 형상으로 형성될 수 있다.

실린더부(110)는 일부에 후술할 유체 공급부(400)의 유체관(410)과 연통되는 연통 유로(112)가 형성될 수 있으며, 다른 일부에는 유동부(120)와 연통되는 실린더 유로(111)가 형성될 수 있다.

유동부(120)는 원자로용기(20)와 통로부(130)를 연통시키며, 실린더부(110)와 통로부(130)를 연결하도록 실린더부(110)와 인접 배치될 수 있다. 유동부(120)에는 메인 밸브(200)의 구동기(210)의 일부가 배치될 수 있으며 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 왕복 이동될 수 있는 소정의 공간이 제공될 수 있다.

통로부(130)는 유동부(120)와 격납용기(30) 내부가 연통되는 통로를 제공하며, 격리 밸브(300)와 연결될 수 있다. 통로부(130)는 유동부(120)의 외측으로 돌출 형성될 수 있으며, 메인 밸브(200)가 왕복 이동됨에 따라 유동부(120)와 격납용기(30) 내부가 개폐될 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 다시 말해 통로부(130)가 개폐됨에 따라 격납용기(30)와 원자로용기(20)가 연통되거나 폐쇄될 수 있다.

메인 밸브(200)는 통로부(130)의 일측을 선택적으로 개폐하도록 구성되며, 밸브 하우징(100)의 내부에 배치될 수 있다. 메인 밸브(200)는 구동기(210) 및 스프링(230)을 포함할 수 있다.

구동기(210)는 통로부(130)를 개폐할 수 있도록 왕복 이동되며, 구동기(210)의 일부는 실린더부(110) 내부에 배치되고, 다른 일부는 유동부(120)에 배치될 수 있다. 구동기(210)는 본체부(211), 베이스부(213) 및 걸림부(215)를 포함할 수 있다.

본체부(211)는 소정의 길이를 가지도록 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 본체부(211)의 일부는 실린더부(110) 내부에 배치되고 다른 일부는 유동부(120)에 배치될 수 있다. 이러한 본체부(211)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 일 예로 도시된 바와 같이 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 필요에 따라 플레이트 형상, 원뿔 형상 및 원뿔대 형상을 포함할 수 있다.

베이스부(213)는 본체부(211)의 일측 단부로부터 본체부(211)의 외주면 반경방향으로 연장되고 실린더부(110) 내부에 배치될 수 있다. 베이스부(213)는 구동기(210)가 왕복 이동됨에 따라 실린더 유로(111)를 차단 또는 개방 하도록 구성될 수 있다. 일 예로 베이스부(213)는 구동기(210)가 통로부(130)를 폐쇄하였을 때 실린더 유로(111)가 개방되도록 실린더 유로(111)와 인접한 일측에 배치된다. 다른 예시로, 베이스부(213)는 구동기(210)가 통로부(130)로부터 소정 거리 이격되었을 때는 실린더 유로(111)를 차단하는 기능을 한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다. 한편, 베이스부(213)는 구동기(210)가 실린더부(110) 내에서 왕복 이동될 때 구동기(210)가 실린더부(110)를 벗어나는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다.

베이스부(213)는 본체부(211)의 일측 단부로부터 본체부(211)의 외주면 반경방향으로 연장되는 제1 베이스부(213a) 및 제1 베이스부(213a)의 외주면으로부터 구동기(210)의 축 방향을 향해 연장되는 제2 베이스부(213b)를 포함할 수 있다. 이러한 제2 베이스부(213b)는 제1 베이스부(213a)로부터 돌출 형성될 수 있다. 제2 베이스부(213b)는 걸림부(215)를 향해 연장될 수 있고(도 1 내지 도 5 참조). 걸림부(215)로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수도 있다(도 8 참조). 이에 대한 자세한 예시는 후술한다.

걸림부(215)는 본체부(211)의 타측 단부로부터 본체부(211)의 외주면 반경방향으로 연장되고 유동부(120)에 배치될 수 있다. 걸림부(215)는 구동기(210)가 유동부(120) 내에서 왕복 이동될 때 구동기(210)가 유동부(120) 내에서만 이동되고 실린더부(110) 내부로 이동되지 않도록 하는 기능을 할 수 있다.

스프링(230)은 구동기(210)가 통로부(130)로부터 이격되는 방향으로 이동되도록 복원력을 가할 수 있다. 스프링(230)은 실린더부(110) 내부에서 구동기(210)의 본체부(211)를 감싸도록 배치될 수 있다. 스프링(230)은 일단이 구동기(210) 베이스부(213)의 내측면에 접촉되고, 타단이 실린더부(110)의 내면에 접촉될 수 있다. 여기서, 스프링(230)이 배치된 실린더부(110) 내부는 제어 공간일 수 있다.

구동기(210)는 실린더부(110)와 인접한 통로부(130)의 일측을 선택적으로 개폐한다. 예를 들어, 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력의 차이가 스프링(230)의 복원력 이상이면 통로부(130)를 폐쇄하도록 이동되고, 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력의 차이가 스프링(230)의 복원력 이하이면 통로부(130)를 개방하도록 이동될 수 있다.

구동기(210)가 왕복 이동되는 경우 베이스부(213)가 실린더 유로(111)를 개폐할 수 있음은 전술하였다. 다시 말해, 구동기(210)가 통로부(130)를 폐쇄하도록 이동이 완료된 경우에만 베이스부(213)가 실린더 유로(111)를 차단하지 않아 실린더 유로(111)가 개방이 되고(도 3 참조). 구동기(210)가 유동부(120)로부터 통로부(130)를 폐쇄하도록 이동이 되는 상태(도 2 참조)이거나 구동기(210)가 통로부(130)를 개방하도록 이동이 되는 경우(도 5 참조)는 베이스부(213)에 의해 실린더 유로(111)가 차단될 수 있다.

원자로의 초기 운전시 또는 원자로는 정상 운전 상태이나 격리 밸브(300)가 비정상적으로 개방되는 경우, 실린더 유로(111)의 개방에 의해 실린더부(110) 내부와 원자로용기(20) 내부의 압력이 평형을 이루면 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력의 차이가 스프링(230)의 복원력보다 더욱 커지므로, 구동기(210)가 통로부(130)를 폐쇄하도록 이동되는 힘이 더욱 커질 수 있다. 원자로의 초기 운전시 및 격리 밸브(300)가 비정상적으로 개방되는 경우 외에 원자로의 정상 운전시 및 원자로의 사고 발생시 구동기(210)의 이동 과정에 대한 자세한 설명은 후술한다. 한편, 스프링(230)의 복원력은 원자로 설계 특성에 의해 정해질 수 있으며, 약 0 내지 약 15MPa 사이의 값으로 형성될 수 있다.

격리 밸브(300)는 통로부(130)와 격납용기(30)의 내부를 선택적으로 연통시킨다. 예를 들어, 격리 밸브(300)는 격납용기(30)의 내부와 인접한 통로부(130)의 일측에 배치될 수 있다. 격리 밸브(300)는 격납용기(30) 내부로부터 밸브 하우징(100)의 통로부(130) 타측을 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있다.

유체 공급부(400)는 실린더부(110) 내부로 유체를 공급하는 기능을 할 수 있다. 리셋 밸브(500)는 유체 공급부(400)와 연결되어, 유체 공급부(400)로부터 실린더부(110) 내부로 이동되는 유체의 이동을 허용 또는 차단하는 기능을 할 수 있다. 리셋 밸브(500)는 격납용기(30) 외부에 배치될 수 있으나, 설계 형태에 따라 리셋 밸브(500)가 배치되는 위치는 달라질 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 원자로 밸브 장치(10)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

도 1을 다시 참조하면, 원자로가 운전되기 전에는 실린더부(110) 내부에 압력이 가해지지 않아 스프링(230)의 복원력에 의해 구동기(210)가 통로부(130)를 개방한 방향으로 이동된 상태가 된다. 이 경우 격리 밸브(300)는 개방되어 있고, 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태이다.

도 2를 다시 참조하면, 원자로의 초기 운전시, 리셋 밸브(500)가 개방되어 유체 공급부(400)로부터 실린더부(110) 내부로 유체가 이동된다. 실린더부(110) 내부로 유체가 유입되면서 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 스프링(230)의 복원력보다 커지면서 구동기(210)가 통로부(130)를 폐쇄하는 방향으로 이동된다. 이 경우 격리 밸브(300)는 개방된 상태를 유지한다. 한편, 베이스부(213)의 제2 베이스부(213b)에 의해 실린더 유로(111)는 차단된 상태이다.

도 3을 다시 참조하면, 원자로의 정상 운전을 위해, 원자로용기(20)의 내부 압력은 높고 격납용기(30) 내부의 압력은 낮은 상태가 유지되어야 한다. 본 명세서에서 원자로가 정상적으로 운전되는 경우는 원자로용기(20) 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위 내로 유지되는 경우를 의미한다. 예를 들어, 원자로의 정상 운전시, 원자로용기(20)는 가압되고, 원자로용기(20) 내부 압력은 상승한다. 이 경우 실린더부(110) 내부의 압력은 더욱 높아지고 격납용기(30) 내부의 압력은 상대적으로 낮아진다. 또한, 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 스프링(230)의 복원력보다 더욱 커져 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 완전히 폐쇄하도록 이동이 완료된다. 이 경우 베이스부(213)의 제2 베이스부(213b)에 의해 실린더 유로(111)는 차단되지 않는다. 다시 말해, 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 완전히 폐쇄하도록 이동이 된 경우 실린더 유로(111)가 개방이 된다. 실린더 유로(111)가 개방이 되면서 실린더부(110) 내부와 원자로용기(20) 내부가 연통되고, 이로 인해 실린더부(110) 내부의 압력은 원자로용기(20)의 높은 압력과 평형을 이루도록 더욱 상승된다.

따라서, 실린더부(110) 내부의 압력이 더욱 높아짐에 따라 구동기(210)가 통로부(130)를 폐쇄하도록 가해지는 힘이 더욱 커지게 된다. 이와 같이 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 스프링(230)의 복원력을 초과함에 따라 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 완전히 폐쇄한다. 이 경우 개방되어 있던 격리 밸브(300)는 통로부(130)의 타측을 폐쇄하고 개방되어 있던 리셋 밸브(500)도 폐쇄한다. 리셋 밸브(500)는 원자로 초기 운전시부터 구동기(210)가 통로부(130)를 완전히 폐쇄할 때까지만 개방되어 있고, 나머지 단계에서는 모두 폐쇄된 상태를 유지한다.

도 4를 다시 참조하면, 원자로용기(20) 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속한 채로 오작동 신호에 의해 격리 밸브(300)가 비정상적으로 개방되는 경우에도 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 폐쇄한 상태를 유지하게 된다. 다시 말해, 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 스프링(230)의 복원력보다 큰 상태가 유지가 되고, 실린더 유로(111)는 개방된 상태를 유지하여 실린더부(110) 내부의 압력이 더욱 높아진 상태이므로 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 폐쇄한 상태가 유지될 수 있다. 즉, 오작동신호 등에 의해 격리 밸브(300)가 비정상적으로 개방된 경우에도 구동기(210)에 의해 통로부(130)를 폐쇄한 상태가 유지될 수 있는 효과가 있다. 이 경우, 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태를 유지한다.

도 5를 다시 참조하면, 원자로에 냉각재 방출 등의 사고 발생시, 격리 밸브(300)는 개방신호를 받아 개방되고, 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로부(130)를 개방하도록 이동이 된다. 본 명세서에서 원자로에서 사고가 발생하는 경우는 원자로용기(20) 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위를 벗어나는 경우를 의미한다. 원자로에 사고가 발생하게 되면 원자로용기(20)의 압력이 기 설정된 압력 이하로 감소되고, 격납용기(30) 내부의 압력은 상승하게 된다. 원자로용기(20) 내부와 실린더부(110) 내부는 실린더 유로(111)에 의해 연통이 되어 있으므로 원자로용기(20) 내부의 압력이 감소하게 되면 실린더부(110) 내부의 압력도 감소하게 된다. 따라서, 스프링(230)의 복원력이 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이보다 더 커지게 되므로 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로부(130)를 개방하는 방향으로 이동이 된다. 결국, 원자로 사고 발생시, 리셋 밸브(500)가 폐쇄되어 있는 상태에서, 격리 밸브(300)는 개방되고, 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로부(130)를 개방하도록 이동이 되어, 원자로용기(20) 내 냉각재가 격납용기(30)로 방출되고, 격납용기(30) 내 유체가 원자로용기(20)로 주입될 수 있다.

한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 밸브 장치(10)는 구동기(210)의 형상, 밸브 하우징(100)의 형상 및 스프링(230)의 배치 형태를 달리 할 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 제2 실시예를 설명한다. 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 비교하였을 때, 밸브 장치(10)가 구동기(210)의 형상, 밸브 하우징(100)의 형상 및 스프링(230)의 배치 형태를 달리 한다는 점에서 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.

도 6을 참조하면, 걸림부(215)로부터 일측으로 소정의 높이로 돌출되는 돌출체(216)가 형성되어 있다. 이러한, 돌출체(216)에 의해 통로부(130)는 보다 용이하게 개폐될 수 있다

도 7을 참조하면, 밸브 하우징(100)의 유동부(120)의 폭(D)이 제1 실시예에서보다 더 짧게 형성되어 있다. 따라서, 구동기(210)가 왕복 이동됨에 따라 실린더 유로(111)를 개폐하기 위한 제2 베이스부(213b)가 형성될 필요 없이 제1 베이스부(213a)만으로 실린더 유로(111)를 개폐할 수 있게 된다. 마찬가지로, 걸림부(215)로부터 돌출되는 돌출체(216)가 형성되어 있지 않고, 걸림부(215)만 형성되어 있다.

도 8을 참조하면, 스프링(230)은 베이스부(213)의 외측면과 실린더부(110)의 내면 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제2 베이스부(213b)는 걸림부(215)로부터 멀어지는 방향으로 연장되어 있다.

도 9를 참조하면, 돌출체(216)가 원뿔 형상으로 형성되어 있고, 스프링(230)이 돌출체(216)를 감싸도록 실린더부(110)의 외부인 유동부(120)에 배치되어 있다. 또한, 원뿔 형상으로 형성된 돌출체(216)에 의해 통로부(130)가 개폐될 수 있도록 통로부(130)의 상하 길이(H)가 제1 실시예에서보다 짧게 형성될 수 있다.

한편, 위치지시기(미도시)는 구동기(210)에 의해 통로부(130)가 개폐되었는지 여부를 판단할 수 있는 기능을 하며, 실린더부(110)를 관통하여 구동기(210)의 베이스부(213)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 위치지시기는 베이스부(213)가 실린더부(110)로부터 이격된 거리를 측정함으로써 실린더부(110) 내에서 베이스부(213)의 상대적인 위치를 획득할 수 있다. 위치지시기는 일 방향으로 소정의 길이를 가지는 바(bar)형상으로 형성될 수 있다. 한편, 이러한 위치지시기는 상술한 실시예에 모두 적용될 수 있다.

한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 밸브 장치(10)에서 격리 밸브(300)는 다른 구성들과의 결합 관계에서 그 배치 형태를 달리 할 수 있다. 이하, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 제3 실시예를 설명한다. 본 발명의 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 실시예들과 비교하였을 때, 밸브 장치(10)에서 격리 밸브(300)가 배치 그 형태를 달리 한다는 점에서 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.

밸브 하우징(100)은 실린더부(110), 유동부(120), 통로구(140) 및 연결부(150)를 포함할 수 있다. 실린더부(110)는 메인 밸브(200)를 이동 가능하게 지지하며, 통로구(140)로부터 소정 거리로 이격 배치될 수 있다. 유동부(120)는 연결부(150)와 통로구(140)를 연통시키며, 실린더부(110)와 통로구(140)를 연결할 수 있다. 통로구(140)는 격납용기(30) 내부와 연통되도록 밸브 하우징(100)의 일측에 형성될 수 있다. 연결부(150)는 원자로용기(20)와 연통되도록 밸브 하우징(100)의 타측에 형성될 수 있으며, 원자로용기(20)와 연결부(150)는 격리 밸브(300)와 연결될 수 있다. 격리 밸브(300)는 원자로용기(20)와 연결부(150)를 선택적으로 연통시킬 수 있다. 메인 밸브(200)는 통로구(140)를 선택적으로 개폐하도록 구성될 수 있으며, 일부는 실린더부(110)의 내측에 배치되고, 다른 일부는 실린더부(110)의 외측에 배치될 수 있다.

도 10을 다시 참조하면, 원자로가 운전되기 전에는 실린더부(110) 내부에 압력이 가해지지 않아 스프링(230)의 복원력에 의해 구동기(210)가 통로구(140)를 개방한 방향으로 이동된 상태가 된다. 이 경우 격리 밸브(300)는 개방되어 있고, 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태이다.

도 11를 다시 참조하면, 원자로의 초기 운전시, 리셋 밸브(500)가 개방되어 유체 공급부(400)로부터 실린더부(110) 내부로 유체가 이동된다. 실린더부(110) 내부로 유체가 유입되면서 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 커지면서 구동기(210)가 통로구(140)를 폐쇄하는 방향으로 이동된다. 이 경우 격리 밸브(300)는 개방된 상태를 유지한다. 한편, 베이스부(213)의 제2 베이스부(213b)에 의해 실린더 유로(111)는 차단된 상태이다.

도 12를 다시 참조하면, 원자로의 정상 운전을 위해, 원자로용기(20)는 가압되고, 원자로용기(20) 내부 압력은 상승하므로, 실린더부(110) 내부의 압력은 더욱 높아지고 격납용기(30) 내부의 압력은 상대적으로 낮아진다. 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 더욱 커져 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로구(140)를 완전히 폐쇄하도록 이동이 완료된다. 이 경우 베이스부(213)의 제2 베이스부(213b)에 의해 실린더 유로(111)는 차단되지 않는다. 다시 말해, 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로부(130)의 일측을 완전히 폐쇄하도록 이동이 된 경우 실린더 유로(111)가 개방이 된다. 실린더 유로(111)가 개방이 되면서 실린더부(110) 내부와 원자로용기(20) 내부가 연통되고, 이로 인해 실린더부(110) 내부의 압력은 원자로용기(20)의 높은 압력과 평형을 이루도록 더욱 상승된다. 따라서, 실린더부(110) 내부의 압력이 더욱 높아짐에 따라 구동기(210)가 통로구(140)를 폐쇄하도록 가해지는 힘이 더욱 커지게 된다. 이 경우 개방되어 있던 격리 밸브(300)는 통로구(140)를 폐쇄하고 개방되어 있던 리셋 밸브(500)도 폐쇄한다.

도 13을 다시 참조하면, 원자로용기(20) 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속한 채로 오작동 신호에 의해 격리 밸브(300)가 비정상적으로 개방되는 경우에도 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로구(140)를 폐쇄한 상태를 유지하게 된다. 다시 말해, 실린더부(110) 내부의 압력과 격납용기(30) 내부의 압력 차이가 큰 상태가 유지가 되고, 실린더 유로(111)는 개방된 상태를 유지하여 실린더부(110) 내부의 압력이 더욱 높아진 상태이므로 메인 밸브(200)의 구동기(210)가 통로구(140)를 폐쇄한 상태가 유지될 수 있다. 이 경우, 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태를 유지한다.

도 14를 다시 참조하면, 원자로에 냉각재 방출 등의 사고 발생시, 다시 말해 원자로용기(20) 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위를 벗어나는 경우, 격리 밸브(300)는 개방신호를 받아 개방되고, 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로구(140)를 개방하도록 이동이 된다. 원자로에 사고가 발생하게 되면 원자로용기(20)의 압력이 기 설정된 압력 이하로 감소되고, 격납용기(30) 내부의 압력은 상승하게 된다. 원자로용기(20) 내부와 실린더부(110) 내부는 실린더 유로(111)에 의해 연통이 되어 있으므로 원자로용기(20) 내부의 압력이 감소하게 되면 실린더부(110) 내부의 압력도 감소하게 된다. 따라서, 실린더부(110) 내부의 압력이 격납용기(30) 내부의 압력보다 더 작아지게 되므로 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로구(140)를 개방하는 방향으로 이동이 된다. 다시 말해 원자로 사고 발생시, 리셋 밸브(500)가 폐쇄되어 있는 상태에서, 격리 밸브(300)는 개방되고, 메인 밸브(200)의 구동기(210)는 통로구(140)를 개방하도록 이동될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

10: 원자로 밸브 장치 20: 원자로용기
30: 격납용기 100: 밸브 하우징
110: 실린더부 111: 실린더 유로
112: 연통 유로 120: 유동부
130: 통로부 140: 통로구
150: 연결부 200: 메인 밸브
210: 구동기 211: 본체부
213: 베이스부 213a: 제1 베이스부
213b: 제2 베이스부 215: 걸림부
216: 돌출체 230: 스프링
300: 격리 밸브 400: 유체 공급부
410: 유체관 500: 리셋 밸브

Claims

원자로용기와 연통하도록 설치되고, 격납용기 내부와 연통하는 통로부를 포함하는 밸브 하우징;
상기 통로부의 일측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 메인 밸브; 및
상기 통로부의 일측의 반대측인 타측을 선택적으로 개폐하도록 구성되는 격리 밸브를 포함하고,
상기 밸브 하우징은,
상기 메인 밸브를 이동 가능하게 지지하며, 상기 통로부로부터 소정 거리로 이격 배치된 실린더부; 및
상기 원자로용기와 상기 통로부를 연통시키며, 상기 실린더부와 상기 통로부를 연결하는 유동부를 더 포함하며,
상기 메인 밸브는 어느 일부가 상기 실린더부의 내측에 배치되고, 다른 일부가 상기 실린더부의 외측에 배치되고,
상기 메인 밸브는
상기 통로부를 개폐하도록 왕복 이동되며, 어느 일부는 상기 실린더부 내부에 배치되고, 다른 일부는 상기 유동부에 배치되는 구동기를 포함하며,
상기 구동기는
소정의 길이를 가지며, 적어도 일부가 상기 실린더부 내부에 배치되는 본체부; 및
상기 본체부의 일측 단부로부터 상기 본체부의 외주면 반경방향으로 연장되고 상기 실린더부 내부에 배치되는 베이스부를 포함하고,
상기 실린더부에는 상기 실린더부와 상기 유동부를 연통시키는 실린더 유로가 형성되며,
상기 베이스부는 상기 구동기의 이동에 의해 상기 실린더 유로를 개폐하도록 구성되고,
상기 베이스부는,
상기 구동기가 상기 통로부를 폐쇄하였을 때, 상기 실린더 유로가 개방되도록 상기 실린더 유로와 인접한 일측에 배치되고, 상기 구동기가 상기 통로부로부터 소정 거리 이격되었을 때, 상기 실린더 유로를 차단하는,
원자로 밸브 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 메인 밸브는
상기 구동기가 상기 통로부로부터 이격되는 방향으로 이동되도록 상기 구동기에 복원력을 가하는 스프링을 더 포함하는,
원자로 밸브 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 구동기는
상기 본체부의 타측 단부로부터 상기 본체부의 외주면 반경방향으로 연장되고 상기 유동부에 배치되는 걸림부를 더 포함하는,
원자로 밸브 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 실린더부 내부로 유체를 공급하는 유체 공급부; 및
상기 유체 공급부와 연결되어, 상기 유체 공급부로부터 상기 실린더부 내부로 이동되는 유체의 이동을 허용하거나 차단하는 리셋 밸브를 더 포함하는,
원자로 밸브 장치.
제 6 항에 있어서,
원자로의 초기 운전시, 상기 리셋 밸브가 개방되어 상기 유체 공급부로부터 상기 실린더부 내부로 유체가 이동되는,
원자로 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속하는 경우 상기 메인 밸브는 상기 통로부의 일측을 폐쇄한 상태로 유지되고, 상기 격리 밸브는 상기 통로부의 타측을 폐쇄한 상태로 유지되는,
원자로 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속한 채로 오작동 신호에 의해 상기 격리 밸브가 개방되는 경우, 상기 메인 밸브는 상기 통로부의 일측을 폐쇄한 상태로 유지되는,
원자로 밸브 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위로부터 벗어난 경우 상기 격리 밸브는 개방되고, 상기 메인 밸브는 상기 통로부의 일측을 개방하도록 이동되는,
원자로 밸브 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 베이스부는
상기 본체부의 일측 단부로부터 상기 본체부의 외주면 반경방향으로 연장되는 제1 베이스부; 및
상기 베이스부의 외주면으로부터 상기 구동기의 축 방향을 향해 연장되는 제2 베이스부를 더 포함하고,
상기 제2 베이스부는 상기 걸림부를 향해 연장되거나 상기 걸림부로부터 멀어지는 방향으로 연장되는,
원자로 밸브 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 걸림부는 상기 통로부를 개폐하도록 상기 걸림부로부터 돌출되는 돌출체를 더 포함하는,
원자로 밸브 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 스프링은 상기 본체부를 감싸도록 상기 베이스부의 내측면과 상기 실린더부의 내면 사이에 배치되는,
원자로 밸브 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 스프링은 상기 베이스부의 외측면과 상기 실린더부의 내면 사이에 배치되는,
원자로 밸브 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 스프링은 상기 돌출체를 감싸도록 상기 유동부에 배치되는,
원자로 밸브 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 구동기에 의한 상기 통로부의 개폐여부를 확인할 수 있도록 상기 구동기의 위치를 확인할 수 있는 위치지시기를 더 포함하는,
원자로 밸브 장치.
원자로용기와 연통하는 연결부 및 격납용기 내부와 연통하는 통로구를 포함하는 밸브 하우징;
상기 통로구를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 메인 밸브; 및
상기 원자로용기와 상기 연결부를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 격리 밸브를 포함하고,
상기 밸브 하우징은,
상기 메인 밸브를 이동 가능하게 지지하며, 상기 통로구로부터 소정 거리로 이격 배치된 실린더부; 및
상기 연결부와 상기 통로구를 연통시키며, 상기 실린더부와 상기 통로구를 연결하는 유동부를 더 포함하며,
상기 메인 밸브는 어느 일부가 상기 실린더부의 내측에 배치되고, 다른 일부가 상기 실린더부의 외측에 배치되고,
상기 메인 밸브는
상기 통로구를 개폐하도록 왕복 이동되며, 어느 일부는 상기 실린더부 내부에 배치되고, 다른 일부는 상기 유동부에 배치되는 구동기를 포함하며,
상기 구동기는
소정의 길이를 가지며, 적어도 일부가 상기 실린더부 내부에 배치되는 본체부; 및
상기 본체부의 일측 단부로부터 상기 본체부의 외주면 반경방향으로 연장되고 상기 실린더부 내부에 배치되는 베이스부를 포함하고,
상기 실린더부에는 상기 실린더부와 상기 유동부를 연통시키는 실린더 유로가 형성되며,
상기 베이스부는 상기 구동기의 이동에 의해 상기 실린더 유로를 개폐하도록 구성되고,
상기 베이스부는,
상기 구동기가 상기 통로구를 폐쇄하였을 때, 상기 실린더 유로가 개방되도록 상기 실린더 유로와 인접한 일측에 배치되고, 상기 구동기가 상기 통로구로부터 소정 거리 이격되었을 때, 상기 실린더 유로를 차단하는,
원자로 밸브 장치.
삭제
제 17 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속하는 경우 상기 메인 밸브는 상기 통로구를 폐쇄한 상태로 유지되고, 상기 격리 밸브는 상기 원자로용기와 상기 연결부를 폐쇄한 상태로 유지되는,
원자로 밸브 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속한 채로 오작동 신호에 의해 상기 격리 밸브가 개방되는 경우, 상기 메인 밸브는 상기 통로구를 폐쇄한 상태로 유지되는,
원자로 밸브 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 원자로용기 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위로부터 벗어난 경우 상기 격리 밸브는 개방되고, 상기 메인 밸브는 상기 통로구를 개방하도록 이동되는,
원자로 밸브 장치.