KR102653772B1 - 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템 - Google Patents

히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템에 관한 것으로써, 저장수조의 붕괴열을 히트펌프를 사용하여 더 높은 열원으로 끌어올리고 이 열을 공정열로 활용함으로써 히트펌프의 증발기 쪽에서 열을 흡수하는 기능은 기존의 사용 후 핵연료 저장수조의 냉각시스템으로 대체할 수 있으며, 히트펌프의 응축기 쪽에서 방출되는 고온의 열은 산업 공정열로 활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템{Spent nuclear fuel cooling and process heat production system using a heat pump}
본 발명은 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템에 관한 것이다.
원자로에서 핵분열을 일으킨 사용 후 핵연료는 장반감기를 갖는 핵분열 물질들을 다량 포함하고 있다. 이러한 핵분열 물질들은 오랜 시간 동안 높은 수준의 붕괴열을 발생시킨다. (원자로에서 나온 직후: 8.83 MWth, 저장 기간 5년 동안: 1.5 MWth 수준).
기존의 사용 후 핵연료 저장 수조는 단순히 냉각펌프를 사용하여 저장 수조의 온도를 낮추기만 하고 사용 후 핵연료 저장수조에서 발생하는 열을 활용하지 않았다. 그 이유는 저장수조의 온도를 25~50℃ 유지해야 하는 안전 기준으로 인해 이렇게 낮은 준위의 열을 활용하기에는 한계가 있기 때문이다. 또한, 기존의 하천수 혹은 해수 수열원을 이용한 히트펌프는 계절의 변화에 따라 수열원의 온도가 바뀌는 특성으로 인해 일정한 성능계수를 발휘하기가 쉽지 않았다.
즉, 기존에는 원자로에서 운전되고 나온 사용 후 핵연료가 용융이 되지 않도록 사용 후 핵연료 저장수조에 저장을 하고 여기서 발생되는 붕괴열은 활용되지 않고 외기에 방출되었다.
따라서, 사용 후 핵연료의 저장수조는 별도의 관리비용이 드는 반면에 저장수조에서 발생하는 붕괴열은 재사용되지 못하고 버려지는 문제점이 있었다.
이에 사용 후 핵연료 저장수조에서 발생하는 붕괴열을 단순히 버리는 것이 아니라 히트펌프를 이용하여 산업용 공정열로 사용할 수 있는 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
일본공개특허 1995-333385(1995.12.22.)
본 발명의 목적은 사용 후 핵연료 저장수조에서 발생하는 붕괴열을 버리지 않고 히트펌프를 이용하여 산업용 공정열을 생산함과 동시에 사용 후 핵연료를 냉각시킬 수 있는 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 냉각수를 채워 사용 후 핵연료를 저장하고, 상기 사용 후 핵연료의 붕괴열에 의해 수열원을 형성하는 저장수조; 상기 냉각수를 히트펌프 유닛을 거쳐 상기 저장수조로 되돌아오도록 순환시키는 저장수조 펌프; 및 순환하는 상기 냉각수의 수열을 사용하여 외부 열원에 고온의 공정열을 공급하는 히트펌프 유닛; 를 포함하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 히트펌프 유닛은, 상기 냉각수의 수열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기; 증발된 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기; 고압의 냉매를 응축시켜 방출하는 열로 고온의 공정열을 발생시키는 응축기; 및 상기 증발기로 순환하는 응축된 냉매를 팽창시켜 저압으로 만드는 팽창밸브; 를 포함하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 증발기에서 냉각된 냉각수는 다시 저장수조로 회수되어 저장수조의 온도를 낮추는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 응축기에서 발생한 공정열로 외부 열원을 가열하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 냉각수의 수열을 제거하여 상기 저장수조로 되돌려 보내는 냉각 열교환기; 를 더 포함하고, 상기 저장수조 펌프의 우회유로를 통해 비상시 상기 냉각수를 상기 냉각 열교환기로 순환하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 저장수조는 내부의 상태를 측정하는 상태 계측기를 구비하고, 상기 상태 계측기는 측정된 상태값을 상기 압축기 또는 상기 팽창밸브에 전달하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 히트펌프 유닛은, 제어장치를 더 구비하고, 상기 제어장치는 상기 상태값에 따라 상기 압축기 또는 상기 팽창밸브를 조절하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 상태값은 상기 저장수조의 온도, 수위, 누출 방사선양 중 하나 이상인, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템은 저장수조의 붕괴열을 히트펌프를 사용하여 더 높은 열원으로 끌어올리고 이 열을 공정열로 활용함으로써 히트펌프의 증발기 쪽에서 열을 흡수하는 기능은 기존의 사용 후 핵연료 저장수조의 냉각시스템으로 대체할 수 있으며, 히트펌프의 응축기 쪽에서 방출되는 고온의 열은 산업 공정열로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 히트펌프를 사용하여 붕괴열을 재사용함으로써 사용 후 핵연료 저장수조의 관리비용을 대체하는 경제적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템에서 히트펌프 유닛의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템의 상세 구성도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현할 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템에서 히트펌프 유닛의 상세 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템의 상세 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템은, 냉각수(21)를 채워 사용 후 핵연료(1)를 저장하고, 상기 사용 후 핵연료(1)의 붕괴열에 의해 수열원을 형성하는 저장수조(20); 상기 냉각수(21)를 히트펌프 유닛(10)을 거쳐 상기 저장수조(20)로 되돌아오도록 순환시키는 저장수조 펌프(30); 및 순환하는 상기 냉각수(21)의 수열을 사용하여 외부 열원(60)에 고온의 공정열을 공급하는 히트펌프 유닛(10); 를 포함한다.
원자력발전소에서 사용되고 난 후 저장수조에 저장되는 사용 후 핵연료는 장기간 동안 높은 수준의 붕괴열을 지속적으로 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템은 사용 후 핵연료에서 발생하는 열을 저장수조(20)에서 수열원으로 하여 고온의 공정열로 외부 열원(60)에 공급할 수 있다.
사용 후 핵연료(1)는 복수 개가 다발 형태로 저장수조(20)에 저장된다. 저장수조(20)는 냉각수(21)로 채워지며, 냉각수(21)는 사용 후 핵연료(1)에서 발생하는 붕괴열를 흡수하여 수열원을 형성한다.
이때, 수열원을 형성하는 저장수조(20)의 냉각수(21) 온도는 안전기준에 따라 25 ~ 50C를 유지해야 한다. 이러한 낮은 준위의 열을 활용하기 위해서 저장수조(20)는 히트펌프 유닛(10)에 냉각수(21)를 순환하도록 구성한다.
냉각수(21)를 히트펌프 유닛(10)으로 순환시키기 위해 저장수조(20)와 히트펌프 유닛(10)은 저장수조 펌프(30)로 연결된다. 냉각수(21)는 저장수조 펌프(30)에 의해 히트펌프 유닛(10)으로 끌어올려지고 히트펌프 유닛(10)에서 열교환한 뒤 다시 저장수조(20)로 되돌아온다. 즉, 냉각수(21)는 저장수조(20), 저장수조 펌프(30), 히트펌프 유닛(10), 다시 저장수조(20)로 순환한다.
이때, 냉각수(21)는 히트펌프 유닛(10)을 거치면서 열을 빼앗겨 냉각된 상태로 저장수조(20)로 돌아오기 때문에 별도의 냉각장치가 없더라도 저장수조(20)는 저준위의 안전기준에 부합하는 온도를 유지할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 히트펌프 유닛(10)은, 상기 냉각수(21)의 수열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기(11); 증발된 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기(13); 고압의 냉매를 응축시켜 방출하는 열로 고온의 공정열을 발생시키는 응축기(12); 및 상기 증발기(11)로 순환하는 응축된 냉매를 팽창시켜 저압으로 만드는 팽창밸브(14); 를 포함한다.
히트펌프 유닛(10)은 저장수조(20)의 낮은 준위의 열을 높은 준위의 열로 변환해준다. 저장수조(20) 냉각수(21)의 20 ~ 50 ℃로 저온의 열에서 150 ℃ 수준의 고온의 열로 변환해주는 것이다.
히트펌프 유닛(10)은 증발기(11), 압축기(13), 응축기(12)를 내부의 냉매가 순환하면서 열교환을 통해 수열원의 저온의 열을 고온의 열로 변환한다.
냉매는 증발기(11)로 이동하면서 냉각수(21)를 만나 액체에서 기체가 되면서 수열을 흡수한다. 액화된 냉매는 압축기(13)에서 고압의 냉매가 되어 응축기(12)로 전달된다. 응축기(12)에서는 공정열과 외부 열원(60)과의 열교환을 통해 냉매가 가진 열을 빼앗기고 차가워진 냉매는 다시 증발기(11)로 순환한다.
냉각수(21)는 저장수조 펌프(30)로 저장수조(20)에서 끌어올려져 증발기(11)를 거쳐가며 열교환한다. 증발기(11)는 냉각수(21)의 수열을 흡수하여 내부의 냉매를 증발시킨다. 증발기(11)의 저압의 냉매는 냉각수(21)의 수열을 흡수하여 냉각수(21)를 냉각시킨다. 이때 저온으로 냉각된 냉각수(21)는 다시 저장수조(20)로 회수되어 저장수조(20)의 온도를 낮춘다. 증발기(11)에 의해 냉매는 증발되고, 저압의 상태가 된다.
압축기(13)는 저압의 증발된 냉매가 응축기(12)로 가기 전에 냉매를 고압으로 압축한다. 냉매는 응축기(12)로 가기 전에 압축기(13)에 의해 고압의 냉매로 압축된다.
응축기(12)는 압축기(13)에 의해 압축된 고압의 냉매를 응축시켜 외부로 고온의 공정열을 발생시킨다. 응축기(12)에는 응축기(12)에서 발생하는 공정열을 활용하기 위해 외부 열원(60)을 접촉하도록 구성된다. 응축기(12)를 지나가는 외부 열원(60)은 응축기(12)에서 발생한 고온의 공정열을 흡수하여 고온으로 변환된다. 고온의 외부 열원(60)은 외부 발전시스템 등에 제공되어 전기 생산에 이용될 수도 있으며, 주로 산업용 증기생산, 화학공정, 식품 산업 등 산업에 필요한 열원으로 활용된다.
응축기(12)에서 외부 열원(60)과 열교환하고 온도가 내려간 저온의 냉매는 다시 증발기(11)로 순환하기 전에 팽창밸브(14)에 의해 저압으로 팽창된다. 팽창밸브(14)는 증발기(11)로 다시 순환하는 냉매를 팽창시켜 저압으로 만들어 증발기(11)에서 다시 냉각수(21)에서 열을 공급받는다.
히트펌프 유닛(10)에서 냉매는 증발기(11), 압축기(13), 응축기(12) 및 팽창밸브(14)의 순서로 순환하면서 히트펌프 유닛(10)을 지나가는 냉각수(21)로부터 열을 빼앗아 냉각수(21)를 냉각시키고, 빼앗을 열로 고온의 공정열을 발생시켜 히트펌프 유닛(10)을 지나가는 외부 열원(60)을 가열한다.
이때, 냉매는 증발기(11)에서 저온 저압 상태에서 냉각수(21)의 열을 흡수하여 증발되고, 압축기(13)에서 압축되어 고압의 냉매가 된다. 고압의 냉매는 응축기(12)에서 응축되어 공정열을 발생시키고 저온의 냉매가 되며 저온의 냉매는 팽창밸브(14)에 의해 저압으로 바뀐다.
이러한 히트펌프 유닛(10)은 위에서 설명한 것 외에도 여러 가지 레이아웃으로 구성할 수 있으며, 그 예로 중간열교환기 히트펌프, 인젝션 히트펌프, 케스케이드 히트펌프로 구성할 수 있다.
상기 증발기(11)에서 냉각된 냉각수(21)는 다시 저장수조(20)로 회수되어 저장수조(20)의 온도를 낮춘다.
냉각수(21)는 저장수조 펌프(30)에 의해 히트펌프 유닛(10)을 거쳐 다시 저장수조(20)로 회수된다. 이때, 냉각수(21)는 히트펌프 유닛(10)에서 열을 빼앗겨 저온으로 냉각된 상태로 저장수조(20)로 들어가기 때문에 회수되는 냉각된 냉각수(21)에 의해 저장수조(20)의 온도는 낮아지게 된다.
즉, 사용 후 핵연료(1)에 의해 붕괴열을 지속적으로 공급받는 저장수조(20)는 별도의 냉각장치가 없더라도 냉각수(21)를 히트펌프 유닛(10)으로 순환시키는 것만으로 냉각효과를 얻을 수 있는 것이다.
냉각수(21)의 순환을 위해 저장수조(20)와 히트펌프 유닛(10)은 저장수조 펌프(30)를 구비한 공급유로(31)로 연결되며, 히트펌프 유닛(10)은 냉각수(21)를 다시 저장수조(20)로 회수하기 위해 회수유로(33)에 의해 저장수조(20)와 연결된다.
상기 냉각수(21)의 수열을 제거하여 상기 저장수조(20)로 되돌려보내는 냉각 열교환기(40);를 더 포함하고, 상기 저장수조 펌프(30)의 우회유로(32)를 통해 비상시 상기 냉각수(21)를 상기 냉각 열교환기(40)로 순환한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템은, 상기 냉각수(21)의 수열을 제거하여 상기 저장수조(20)로 되돌려보내는 냉각 열교환기(40);를 더 포함하고, 상기 저장수조 펌프(30)의 우회유로(32)를 통해 비상시 상기 냉각수(21)를 상기 냉각 열교환기(40)로 순환한다.
저장수조(20)는 사용 후 핵연료(1)에 의해 지속적으로 붕괴열을 공급받기 때문에 일정한 안전온도를 유지하기 위해 냉각장치의 설치가 필수적이다. 본 발명에서는 히트펌프 유닛(10)이 냉각장치의 역할도 동시에 수행하지만, 히트펌프 유닛(10)을 작동할 수 없는 비상 상황 시에는 저장수조(20)를 냉각하기 위한 별도의 냉각장치가 필요하다.
히트펌프 유닛(10)을 가동할 수 없는 비상 상황 시에 저장수조(20)를 냉각할 수 있는 냉각 열교환기(40)를 별도로 구비할 수 있다. 냉각 열교환기(40)는 저장수조(20)와 우회유로(32)에 의해 저장수조(20)와 연결되며, 다시 회수유로(33)에 의해 저장수조(20)로 냉각된 냉각수(21)가 회수될 수 있도록 한다.
즉, 냉각 열교환기(40)는 유사 시에 냉각수(21)를 히트펌프 유닛(10)을 우회하여 냉각 열교환기(40)가 냉각수(21)의 열을 제거할 수 있도록 하는 것이다.
상기 저장수조(20)는 내부의 상태를 측정하는 상태 계측기(50)를 구비하고, 상기 상태 계측기(50)는 측정된 상태값을 상기 압축기(13) 또는 상기 팽창밸브(14)에 전달한다.
상태 계측기(50)는 저장수조(20)의 수면 또는 내부에 설치되어 저장수조(20) 내부의 상태를 측정한다. 그리고 측정된 상태값을 압축기(13), 팽창밸브(14)에 전달한다. 측정된 상태값에 따라 압축기(13), 팽창밸브(14) 모두에 전달되거나, 압축기(13) 또는 팽창밸브(14) 중 하나에만 전달될 수도 있다.
상기 상태값은 상기 저장수조(20)의 온도, 수위, 누출 방사선양 중 하나 이상이다.
온도는 저장수조(20)에 채워진 냉각수(21)의 온도, 수위는 냉각수(21)의 저장수조(20)에서의 높이, 누출 방사선양은 냉각수(21)에 포함된 사용 후 핵연료(1)가 누출한 방사선을 각각 가리킨다.
상기 히트펌프 유닛(10)은, 제어장치(15)를 더 구비하고, 상기 제어장치(15)는 상기 상태값에 따라 상기 압축기(13) 또는 상기 팽창밸브(14)를 조절한다.
히트펌프 유닛(10)은 상태 계측기(50)가 측정한 상태값을 사용하여 압축기(13) 또는 팽창밸브(14)를 조절할 수 있는 제어장치(15)를 더 구비할 수 있다.
제어장치(15)는 전달받은 상태값에 따라 압축기(13) 또는 팽창밸브(14)를 제어하여 히트펌프 유닛(10)이 최적의 성능을 갖도록 할 수 있다.
여기서 팽창밸브(14)는 자동제어를 할 수 있는 온도식 팽장밸브, 전자식 팽창밸브 등이 있으며, 압축기(13)는 회전수를 제어하는 방법으로 제어를 할 수 있다.
이렇듯 압축기(13)와 팽창밸브(14)는 제어장치(15)에 의해 조절될 수도 있으며, 압축기(13)와 팽창밸브(14)에서 자체적으로 상태값을 전달받아 조절을 수행할 수도 있다.
압축기(13)와 팽창밸브(14)가 조절되는 시나리오의 예시를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상태 계측기(50)에서 사용 후 핵연료(1)의 붕괴열 감소로 저장수조(20) 냉각수(21)의 온도가 낮게 측정되는 경우, 저장수조 펌프(30)가 히트펌프 유닛(10)으로 보내는 유량이 감소한다. 그리고, 열전달량 감소로 인해 냉매의 과열도가 감소한다. 그러면, 팽창밸브(14)의 개도 감소를 통해 과열도를 제어하고, 압축기(13)의 회전수를 증가시켜 승온 능력을 유지하도록 조절한다.
다음으로 상태 계측기(50)에서 사용 후 핵연료(1)의 붕괴열 증가로 저장수조(20) 냉각수(21)의 온도가 높게 측정되는 경우, 저장수조 펌프(30)가 히트펌프 유닛(10)으로 보내는 유량이 증가한다. 그리고, 열전달량 감소로 인해 냉매의 과열도가 증가한다. 그러면, 팽창밸브(14)의 개도 증가를 통해 과열도를 제어하고, 압축기(13)의 회전수를 감소시켜 승온 능력을 유지하도록 조절한다.
이렇듯 본 발명의 일 실시예에 따른 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템은, 열원의 준위가 서서히 바뀌는 사용 후 핵연료 특성을 활용하여 히트펌프의 성능계수를 유지하기 위한 제어가 용이하기 때문에 계절에 상관없이 히트펌프의 높은 성능계수를 유지할 수 있다.
사용 후 핵연료 저장수조에서 발생하는 붕괴열을 단순히 버리는 것이 아니라 히트펌프를 이용하여 산업용 공정열을 사용할 뿐만 아니라 저장수조의 냉각기능을 유지시킬 수도 있다.
사용 후 핵연료는 장반감기의 원소들을 포함하고 있기 때문에 장시간 동안 높은 출력을 발생키며, 그렇기 때문에 기존의 계절에 따라 환경이 변하는 수열 히트펌프와 달리 연중 일정한 환경을 유지할 수 있다. 이에 히트펌프 응축기 측에서 발생하는 고온의 열은 산업용 증기생산이나 공정열에 활용할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
1 : 사용 후 핵연료
10 : 히트펌프 유닛
11 : 증발기
12 : 응축기
13 : 압축기
14 : 팽창밸브
15 : 제어장치
20 : 저장수조
21 : 냉각수
30 : 저장수조 펌프
31 : 공급유로
32 : 우회유로
33 : 회수유로
40 : 냉각 열교환기
50 : 상태 계측기
60 : 외부 열원

Claims (8)

  1. 냉각수를 채워 사용 후 핵연료를 저장하고, 상기 사용 후 핵연료의 붕괴열에 의해 수열원을 형성하는 저장수조;
    상기 냉각수를 히트펌프 유닛을 거쳐 상기 저장수조로 되돌아오도록 순환시키는 저장수조 펌프;
    순환하는 상기 냉각수의 수열을 사용하여 외부 열원에 고온의 공정열을 공급하는 히트펌프 유닛; 및
    상기 냉각수의 수열을 제거하여 상기 저장수조로 되돌려 보내는 냉각 열교환기;를 포함하고,
    상기 히트펌프 유닛은,
    상기 냉각수의 수열을 흡수하여 냉매를 증발시키는 증발기;
    증발된 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기;
    고압의 냉매를 응축시켜 방출하는 열로 고온의 공정열을 발생시키는 응축기; 및
    상기 증발기로 순환하는 응축된 냉매를 팽창시켜 저압으로 만드는 팽창밸브; 를 포함하여,
    상기 응축기에서 발생한 고온의 공정열을 산업용 공정열로 외부 열원을 가열하고,
    상기 저장수조는 내부의 상태를 측정하는 상태 계측기를 구비하고, 상기 상태 계측기는 측정된 상태값을 상기 압축기 또는 상기 팽창밸브에 전달하고,
    상기 히트펌프 유닛은, 제어장치를 더 구비하고,
    상기 제어장치는 상기 히트펌프 유닛의 성능계수를 유지하도록 상기 상태값에 따라 상기 압축기 또는 상기 팽창밸브를 조절하고, 상기 상태값은 상기 저장수조의 온도, 수위, 누출 방사선양 중 하나 이상이고,
    상기 상태 계측기에서 상기 사용 후 핵연료의 붕괴열 감소로 상기 저장수조의 냉각수의 온도가 낮게 측정되는 경우, 상기 저장수조 펌프가 상기 히트펌프 유닛으로 보내는 유량이 감소하고, 열전달량 감소로 인해 냉매의 과열도가 감소하면, 상기 팽창밸브의 개도 감소를 통해 과열도를 제어하고, 상기 압축기의 회전수를 증가시켜 승온 능력을 유지하도록 조절하고,
    상기 상태 계측기에서 상기 사용 후 핵연료의 붕괴열 증가로 상기 저장수조의 냉각수의 온도가 높게 측정되는 경우, 상기 저장수조 펌프가 상기 히트펌프 유닛으로 보내는 유량이 증가하고, 열전달량 감소로 인해 냉매의 과열도가 증가하면, 상기 팽창밸브의 개도 증가를 통해 과열도를 제어하고, 상기 압축기의 회전수를 감소시켜 승온 능력을 유지하도록 조절하고,
    상기 히트펌프 유닛을 우회하는 상기 저장수조 펌프의 우회유로를 통해 비상시 상기 냉각수를 상기 냉각 열교환기로 순환하는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 증발기에서 냉각된 냉각수는 다시 저장수조로 회수되어 저장수조의 온도를 낮추는, 히트펌프를 이용한 사용 후 핵연료 냉각 및 공정열 생산 시스템.



  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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