KR102660990B1 - 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템 및 피동형 비상노심냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력발전소의 피동비상노심냉각시스템에 관한 것이다. 원자력발전소의 증기발생기와 터빈계통을 연결하여 상기 증기발생기에서 생성되는 증기를 상기 터빈계통으로 공급하는 주증기공급유로; 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로를 통해 유동하는 증기를 우회시키는 증기우회유로; 원자력발전소의 사고 발생시 노심을 냉각시키기 위한 열교환기; 상기 열교환기에 냉각수를 공급하는 비상냉각수탱크; 상기 열교환기와 상기 비상냉각수탱크를 연결하며, 상기 열교환기에 의해 열을 흡수한 고온의 유체가 유동하는 배출유로; 상기 비상냉각수탱크의 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 공급유로; 상기 배출유로에 마련되어, 상기 증기우회유로를 통해 유동하는 증기의 압력에 의해 상기 배출유로를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하는 제1 흡입부;를 포함하여서, 상기 제1 흡입부에 의해 상기 배출유로를 통해 상기 고온의 유체가 상기 비상냉각수탱크로 유동하여 노심의 열을 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템 및 피동형 비상노심냉각방법{Passive Emergency Core Cooling System of Nuclear power Plant and Cooling Method using the same}

본 발명은 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템 및 피동형 비상노심냉각방법에 관한 것으로, 증기발생기에서 발생하는 증기의 압력을 이용하여 외부 전원 없이 동작이 가능하고 원자로의 발전용량에 비례하는 구동력을 제공할 수 있도록 한 원자력 발전소의 피동형 비상노심냉각계통 및 피동형 비상노심냉각방법에 관한 것입니다.

원자력발전소는 노심에서 발생되는 열이 수백기압(약 150 기압)으로 가압된 액체 상태의 일차냉각재에 의해 증기발생기로 전달되어 전달되어 이차냉각재에 의해 냉각되는 동시에 이차냉각재는 고온-고압의 포화증기로 변환되어 터빈으로 공급되어 전력을 생산한다. 만약, 핵연료 교체와 같이 유지보수가 필요한 상황이나 예상치 못한 사고가 발생하는 경우, 제어봉을 낙하시켜 핵분열 반응을 정지시키고 발전소를 정지한다.

그러나, 원자로 노심에서는 핵분열 반응이 멈춘 후에도 잔열(residudal heat)이라 부르는 대량의 열에너지가 핵연료로부터 지속적으로 발생하게 되며 이를 방치할 경우 원자로 노심을 손상시키거나 최악의 경우 원자로 시설 자체가 파괴되는 대형 사고가 발행할 수 있다. 이러한 사고들은 방사능 물질을 외부로 노출시키는 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 원자력 발전소에서는 원자로 정지 혹은 예상치 못한 사고 상황에 대비하여 원자로 정지 후에도 노심을 냉각시켜 주는 설비인 비상노심냉각계통(Emergency Core Cooling System)을 갖추어 핵분열 반응이 멈춘 후에 발생하는 잔열을 제거하도록 하고 있다.

상기 비상노심냉각계통은 외부 전원의 필요 여부에 따라서 능동형(active) 혹은 피동형(passive)으로 구분된다. 능동형 비상노심냉각계통은 외부 전원을 이용하여 펌프와 같은 외부 전원이 필수적인 능동형 기기를 이용하여 냉각수를 공급함으로써 잔열을 제거하는 방식이다. 능동형 비상노심냉각계통은 기기 배치가 용이하고 기기 크기가 작은 장점을 가지고 있으나 외부 전원 공급이 불가능한 경우 잔열 제거가 불가능한 단점이 있다. 한편, 피동형 비상노심냉각계통은 작동 신호가 발생하면 설비가 작동하여 유체 온도에 의한 자연순환, 높이차를 이용한 중력과 같은 자연적인 힘을 이용하여 냉각수를 공급함으로써 잔열을 제거하는 방식이다. 피동형 비상노심냉각계통은 외부 전원 없이도 동작이 가능하여 안전성과 신뢰성이 높으나 구동력이 약하여 낮은 압력 손실이 요구되어 기기의 크기 커지고 기기의 배치가 제한되는 단점이 있다.

종래 원자력발전소의 설계는 검증된 기기의 100% 동작을 가정하여 사고 시 상황을 해석하는 결정론적(deterministic) 방법론에 기반하였다. 결정론적 방법론에 기반하여 종래의 원자력 발전소는 비상노심냉각계통을 안전관련기능으로 분류하고 사고 후에도 구성 기기들이 정상적으로 동작됨을 사고 발생조건을 가정한 검증 및 시험으로 보장하였다.

그러나, 2011년 후쿠시마 원자력 발전소 사고 후 핵연료가 녹아 방사능이 누출될 수 있는 중대사고의 가능성이 확인되고 신규 원전에 대해서는 원자로에서 핵연료가 녹는 사고가 발생하여도 원자로 외부로 방사성 물질이 누출되지 않는 '실질적 배제'(PE, Practical Elimination)를 원칙적으로 규제 요건이 강화되었다.

이러한 강화된 규제요건을 만족하기 위해서는 비상노심냉각계통의 검증된 기기도 일정 확률로 고장을 가정하고 분석하여 해당 사건의 발생이 극히 희박함을 입증하는 확률론적(probablilistic) 방법론이 필수적이다. 확률론적 방법론에 기반하여 설계 시 외부 전원에 의존하는 능동형 비상노심냉각계통 설계는 이전보다 많은 예비설비를 갖추거나 더욱 많은 안전여유도를 가지도록 설계가 되어야 한다. 따라서 외부전원 없이 작동 신호만으로 동작이 가능한 피동형 비상노심냉각계통 설계가 규제요건을 합리적으로 만족할 수 있는 대안이 될 수 있다.

종래 외부 전원 없이 동작하는 피동형 비상노심냉각계통을 구현한 대표적인 방식은 유체 온도에 의한 밀도차를 이용하기 위해 원자로나 열교환기를 대용량의 냉각수조에 담그는 방식, 또는 높이차에 의한 중력을 이용하기 위해 저장된 냉각수를 높은 위치에서 낙하시켜 주입하는 방식이 있었다.

그러나, 이러한 종래 방식은 노심냉각계통의 동작을 위한 구동력이 발전 용량에 비례하지 않기 때문에, 피동형 비상노심냉각계통 설계에 적용할 수 있는 원자로의 크기가 제한된다는 단점이 발행한다. 즉 피동형 비상노심냉각계통을 적용한 노형들은 제한된 구동력으로 잔열을 제거하기 위해서 큰 유로를 확보하거나 원자로를 수조에 침수시켜 유로의 압력감소를 꾀하고 있으나 이는 건설비와 운영비용을 증가시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 증기발생기에서 발생하는 증기의 압력을 이용하여 외부 전원 없이 동작이 가능하고 원자로의 발전용량에 비례하는 구동력을 제공할 수 있도록 한 원자력 발전소의 피동형 비상노심냉각시스템 및 피동형 비상노심냉각방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 원자력발전소의 피동비상노심냉각시스템은, 원자력발전소의 증기발생기와 터빈계통을 연결하여 상기 증기발생기에서 생성되는 증기를 상기 터빈계통으로 공급하는 주증기공급유로; 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로를 통해 유동하는 증기를 우회시키는 증기우회유로; 원자력발전소의 사고 발생시 노심을 냉각시키기 위한 열교환기; 상기 열교환기에 냉각수를 공급하는 비상냉각수탱크; 상기 열교환기와 상기 비상냉각수탱크를 연결하며, 상기 열교환기에 의해 열을 흡수한 고온의 유체가 유동하는 배출유로; 상기 비상냉각수탱크의 냉각수를 상기 열교환기로 공급하는 공급유로; 상기 배출유로에 마련되어, 상기 증기우회유로를 통해 유동하는 증기의 압력에 의해 상기 배출유로를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하는 제1 흡입부;를 포함하여서, 상기 제1 흡입부에 의해 상기 배출유로를 통해 상기 고온의 유체가 상기 비상냉각수탱크로 유동하여 노심의 열을 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 흡입부는 제트펌프인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비상냉각수탱크의 내부에 배치되는 상기 배출유로에는 상기 비상냉각수탱크의 냉각수를 흡입하기 위한 제2 흡입부가 마련되며, 상기 제2 흡입부를 경유하면서 흡입된 상기 냉각수는 상기 공급유로를 통해 상기 열교환기 측으로 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 흡입부는 제트펌프인 것이 바람직하다.

또한, 상기 주증기공급유로에 마련되는 주증기격리밸브; 상기 우회유로에 마련되는 제1 격리밸브; 상기 열교환기와 상기 제1 흡입부를 연결하는 배출유로에 마련되는 제2 격리밸브; 상기 제1 흡입부와 상기 비상냉각수탱크를 연결하는 배출유로에 마련되는 제3 격리밸브; 상기 공급유로에 마련되는 제4 격리밸브;를 포함하며, 평상시에는 상기 주증기격리밸브는 오픈되어 상기 증기를 상기 터빈계통으로 유동시키고, 상기 제1 내지 4 격리밸브는 폐쇄되며, 상기 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기격리밸브는 폐쇄되고, 상기 제1 내지 제4 격리밸브는 오픈되어, 상기 냉각수가 상기 열교환기와 상기 비상냉각수탱크 사이에서 상기 흡입력에 의해 순환되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원자로는 원자로용기 내에 배치되고, 상기 원자로용기는 격납용기 내에 배치되며, 상기 열교환기는 상기 원자로용기 내에 배치되거나, 상기 원자로용기와 상기 격납용기 사이 공간에 배치되거나, 상기 원자로용기 내와 상기 원자로용기와 상기 격납용기 사이 공간에 함께 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증기발생기에 의한 증기의 압력이 소정의 기준치 이하로 떨어지는 경우, 상기 냉각수의 자연순환 냉각이 수행되며,

상기 자연순환냉각은, 상기 주증기격리밸브는 오픈되고, 상기 제1 격리밸브는 폐쇄되며, 상기 비상냉각수탱크의 수위는 상기 열교환기보다 높게 유지되어, 상기 비상냉각수탱크의 냉각수가 상기 공급유로, 상기 열교환기, 및 상기 배출유로를 자연 순환하여 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증기발생기는 원자로용기 내에 배치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 비상냉각수탱크의 내부에 배치되는 상기 배출유로에는 상기 비상냉각수탱크의 냉각수를 흡입하기 위한 제2 흡입부가 마련되며, 상기 제2 흡입부를 경유하면서 흡입된 상기 냉각수는 냉각수유입유로를 따라 원자로용기를 감싸는 격납용기 측으로 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각수유입유로에는 상기 냉각수의 역류를 방지하는 체크밸브가 마련된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 원자력발전소의 피동비상노심냉각방법, 격납용기 내에 열교환기를 배치하고, 상기 열교환기와 비상냉각수탱크를 배출유로에 의해 연결하며, 상기 비상냉각수탱크의 냉각수를 상기 열교환기에 공급하기 위한 공급유로를 연결하는 냉각부형성단계; 및 원자력발전소 사고 발생 시, 증기발생기의 증기를 상기 배출배관으로 우회시키고, 상기 증기 압력에 의해 상기 배출유로의 유체를 흡입하여 상기 열교환기에서 상기 비상냉각수탱크 측으로 이송시켜 원자로의 열을 제거하는 잔열제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부형성단계에서, 상기 열교환기는 원자로를 수용하는 원자로용기 내에 배치되거나, 상기 원자로용기와 상기 원자로를 감싸는 격납용기의 사이 공간에 배치되거나, 상기 원자로용기 내와 상기 원자로용기와 상기 격납용기의 사이 공간에 함께 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증기발생기의 증기 압력의 소정의 기준치 이하로 떨어지면, 상기 배출배관으로 상기 증기발생기의 증기 유입이 차단되며, 상기 비상냉각수탱크의 냉각수는 상기 열교환기와 상기 비상냉각수탱크 사이에서 자연순환되면서 잔열을 제거하는 자연순환잔열제거단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명 실시예에 따른 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템 및 피동형 비상노심냉각방법은, 증기발생기에서 발생하는 증기를 활용하여 외부 전원 없이도 저온의 냉각수를 열교환기에 순환시킴으로써 외부 전원공급이 불가능한 사고 발생시 원자로 노심의 잔열을 제거하여 원자력 발전소의 신뢰성과 안전성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 원자로의 발전용량에 비례하여 발생하는 증기발생기의 증기압력을 이용하므로, 비상노심냉각시스템의 구동력을 발전용량에 비례하여 제공할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 증기발생기의 증기를 제프펌프에 통과시켜 부압(back pressure)을 발생시켜 냉각수를 순환시키므로, 원자로 배치의 자유도를 높이는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 증기발생기에서 발생한 큰 에너지를 가지는 고온-고압의 포화증기(약 70 기압, 288℃)를 구동력으로 활용함으로써 높은 냉각 성능을 가지는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 노심의 잔열을 제거할 수 있을 뿐만아니라, 냉각수가 원자로용기와 격납용기(containment vessel)의 사이로 공급되는 경우, 원자로 외벽에서 가열된 냉각수가 격납용기 안쪽과 열교환을 수행하여 원자로의 장기냉각 성능을 향싱시키는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면,
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면,
도3은 본 발명의 또 다른 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면,
도4는 본 발명의 피동형 비상노심냉각방법의 개략적인 흐름도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면,
도7은 본 발명의 또 다른 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면,
도8은 제1,2 흡입부의 직렬 및 병렬 배치 상태를 개념적으로 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면이고, 도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면이며, 도3은 본 발명의 또 다른 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각계통을 도시한 도면이다. 도4는 본 발명의 피동형 비상노심냉각방법의 개략적인 흐름도이다. 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면이고, 도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면이며, 도7은 본 발명의 또 다른 다른 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법을 도시한 도면이다. 도8은 제1,2 흡입부의 직렬 및 병렬 배치 상태를 개념적으로 보여주는 도면이다.

도1을 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템(100)은, 주증기공급유로(10), 증기우회유로(20), 열교환기(30), 비상냉각수탱크(40), 배출유로(50), 공급유로(60), 및 제1 흡입부(70)를 포함한다.

상기 주증기공급유로(10)는, 원자력발전소의 증기발생기(1)와 터빈계통(8)을 연결하여 상기 증기발생기(1)에서 생성되는 증기를 상기 터빈계통(8)으로 공급하기 위해서 마련된다. 본 발명 실시예에 따르면, 상기 증기발생기(1)는 원자로(2)와 함께 원자로용기(3) 내부에 배치된다. 물론, 상기 증기발생기(1)의 배치는 위와 같이 한정되는 것은 아니다. 상기 증기는 상기 터빈계통(8)을 통과하면 전력을 생산한 후, 급수펌프(9)에 의해 주급수공급유로(110)를 경유하여 다시 증기발생기(1) 측으로 도입된다.

상기 증기우회유로(20)는, 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로(10)를 통해 유동하는 증기를 우회시키기 위해서 구비된다. 본 실시예에 따르면, 상기 주증기공급유로(10) 상에는 주증기격리밸브(11)가 마련되고, 원자력 발전소의 사고 발생시 상기 증기발생기(1)의 증기가 상기 증기우회유로(20)를 통해 흐르도록, 상기 주증기격리밸브(11)는 폐쇄된다.

상기 열교환기(30)는, 원자력발전소의 사고 발생시 노심을 냉각시키기 위해서 마련된다. 상기 열교환기(30)는 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수를 이용하여 노심의 잔열을 제거한다. 도1의 실시예에 따르면, 상기 열교환기(30)는 원자로용기(3) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 열교환기(30)는 복수개가 마련될 수 있다.

한편, 본 발명 실시예에 따르면, 상기 원자로용기(3)는 격납용기(4) 내에 배치되는데, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(30)는 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이 공간에 배치될 수 있다. 상기 열교환기(30)는 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이에 복수개가 마련될 수 있다.

또한, 다른 실시예에 있어서, 상기 열교환기(30)는, 상기 원자로용기(3) 내에 구비되는 것과 함께 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이 공간에 함께 배치될 수 있으며, 이러한 경우에도 상기 열교환기(30)는 복수로 구비될 수 있다.

상기 비상냉각수탱크(40)는 상기 열교환기(30)에 냉각수를 공급하기 위해 마련된다. 본 실시예에 따르면, 상기 비상냉각수탱크(40)의 수위는 상기 열교환기(30)보다 높게 형성된다. 상기 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수는 열교환기(30)에 제공되며, 다른 실시예에 있어서 상기 냉각수는 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이에도 공급될 수 있다.

상기 배출유로(50)는 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40)를 연결하며, 상기 열교환기(30)에 의해 열을 흡수한 고온의 유체가 유동한다. 상기 비상냉각수탱크(40)로부터 공급된 냉각수가 상기 열교환기(30)를 거치면서 원자로(2)의 잔열을 흡수하고, 상기 배출유로(50)를 통해 상기 비상냉각수탱크(40)로 다시 배출된다.

상기 공급유로(60)는 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 상기 열교환기(30)로 공급하기 위해서 마련된다. 도1의 실시예에 따르면, 상기 공급유로(60)는 상기 배출유로(50)의 단부에 연결되어서, 상기 배출유로(50)를 통해 배출된 고온의 유체가 상기 비상냉각수탱크(40)에서 냉각되고 상기 공급유로(60)를 통해서 상기 열교환기(30)로 공급된다.

상기 제1 흡입부(70)는 상기 배출유로(50)에 마련되어, 상기 증기우회유로(20)를 통해 우동하는 증기의 압력에 의해 상기 배출유로(50)를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하기 위해서 마련된다. 원자로(2)의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로(10)에 마련되는 주증기격리밸브(11)가 폐쇄되면서, 증기발생기(1)의 증기가 상기 증기우회유로(20)를 따라 유동한다. 이때, 상기 제1 흡입부(70)는 상기 증기의 압력에 의해 상기 배출유로(50)를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하여 고온의 유체가 상기 열교환기(30)로부터 상기 비상냉각수탱크(40) 측으로 용이하게 유동하여 노심의 열을 제거할 수 있도록 한다.

상기 제1 흡입부(70)에 의한 흡입력은 상기 증기의 압력에 의해 제공되는 것으로, 원자력 발전소의 출력에 따라 증기발생기(1)에 의해 생성되는 증기량이 비례하므로, 결과적으로 제1 흡입부(70)에 의한 흡입력은 원자력 발전소의 발전용량에 비례하여 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 제1 흡입부(70)는 제트펌프로 이루어지면, 상기 증기우회유로(20) 상의 증기가 상기 제프펌프를 통과하면서 속도가 빨라지면서 상기 배출유로(50)에 흡입력을 제공한다. 상기 제트펌프 자체의 구성은 이미 공지된 것을 채용할 수 있으며, 그 구체적인 설명은 생략한다. 제트펌프는 유체가 유입되어 배출되는 유입 및 배출구와 진공을 흡입하기 위한 진공흡입구를 포함한다.

또한, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 흡입부(70)는 복수로 구성되고, 직렬(도8(a)) 또는 병렬(도8(b))로 배치될 수 있다. 상기 제1 흡입부(70)를 직렬로 배치되는 경우 펌프의 토출압이 증가하여 흡입력을 향상시킬 수 있고, 병렬로 배치하는 경우 흡입 유량을 증가시킬 수 있다. 도8에 있어서, 스팀파이프(steam pipe) 측이 열교환기(30)와 연결되는 라인이고, 배출(outlet) 측이 배출유로(50)와 연결되는 부분이다.

또한, 본 발명 실시예에 따르면, 제1 내지 제4 격리밸브(21,51,52,61), 및 제2 흡입부(80)를 구비한다.

구체적으로, 상기 제1 격리밸브(21)는 상기 증기우회유로(20)에 마련되고, 상기 제2 격리밸브(51)는 상기 열교환기(30)와 상기 제1 흡입부(70)를 연결하는 배출유로(50)에 마련된다. 그리고, 제3 격리밸브(52)는 상기 제1 흡입부(70)와 상기 비상냉각수탱크(40)를 연결하는 배출유로(50)에 마련되고, 상기 제4 격리밸브(61)는 상기 공급유로(60)에 마련된다.

상기 제1 격리밸브(21) 내지 제4 격리밸브(61)는 평상시 원자로(2)의 평상시 동작 중에는 폐쇄되어 있으며, 원자력 발전소의 사고 발생시 오픈되어, 상기 비상냉각수탱크(40)와 상기 열교환기(30) 사이에서 냉각수가 순환되도록 하여 원자로(2)의 잔열을 제거하도록 한다. 좀 더 구체적으로, 평상시에 상기 제1 내지 4 격리밸브는 폐쇄되고 상기 주증기격리밸브(11)는 오픈되어, 상기 증기는 상기 터빈계통(8)으로 유동한다. 상기 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기격리밸브(11)는 폐쇄되고, 상기 제1 내지 제4 격리밸브(21,51,52,61))는 오픈되어, 상기 냉각수가 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 순환된다.

상기 제2 흡입부(80)는, 상기 비상냉각수탱크(40)의 내부에 배치되는 상기 배출유로(50)에 마련되어, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 흡입한다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 제2 흡입부(80)는 상기 배출유로(50)와 상기 공급유로(60)를 연결하는 지점에 배치되고, 상기 제2 흡입부(80)를 경유하면서 흡입된 상기 냉각수는 상기 공급유로를 통해 상기 열교환기(30) 측으로 이동한다.

본 실시예에 있어서, 상기 제2 흡입부(80)는 제1 흡입부(70)와 마찬가지로 제트펌프로 이루어지며, 유체가 상기 제프펌프를 통과하면서 속도가 빨라지면서 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수가 상기 배출유로(50) 측으로 유입되는 흡입력을 제공한다. 상기 제트펌프 자체의 구성은 이미 공지된 것을 채용할 수 있으며, 그 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 흡입부(70)는 복수로 구성되고, 직렬(도8(a)) 또는 병렬(도8(b))로 배치될 수 있다. 상기 제2 흡입부(80)를 직렬로 배치되는 경우 펌프의 토출압이 증가하여 흡입력을 향상시킬 수 있고, 병렬로 배치하는 경우 흡입 유량을 증가시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 의한 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템(100)의 작용 내지 효과를 설명한다.

원자력발전소의 정상 가동 중, 원자로(2)에서 발생한 열을 이용하여 증기발생기(1)는 증기를 생산하며, 상기 증기는 주증기공급유로(10)를 통해 터빈계통(8)으로 유동하여 전력을 생산한다. 이때, 상기 주증기공급유로(10)에 마련되는 주증기격리밸브(11)는 오픈되어 있으며, 증기우회유로(20)는 제1 격리밸브(21)가 폐쇄되어 닫혀있는 상태를 유지한다. 즉, 원자력발전소의 정상 가동 중, 증기는 터빈계통(8)으로 공급되고, 증기우회유로(20)를 통한 유동은 차단되어 있다.

원자력발전소의 정도 또는 사고 발생시, 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수를 이용하여 원자로(2)의 열을 제거하는 냉각시스템이 동작한다. 도1의 실시예에 따르면, 주증기격리밸브(11)가 폐쇄되고, 제1 내지 제4 격리밸브(21,51,52,61)가 오픈된다. 증기발생기(1)의 증기는 주증기격리밸브(11)가 폐쇄되고 제1 격리밸브(21)가 오픈되어 있으므로, 증기우회유로(20)를 통해 제1 흡입부(70) 측으로 유동한다.

상기 제1 흡입부(70)는 제트펌프로 구성되고, 증기의 압력에 의해 상기 배출유로(50)를 흐르는 유체(기체 및 액체가 혼합된 상태)에 흡입력을 제공한다. 상기 제1 흡입부(70)의 구동력은 증기발생기(1)의 증기 압력에 의하며, 상기 증기발생기(1)의 증기 압력은 원자로(2) 발전용량에 비례하므로, 비상노심냉각시스템(100)의 구동력을 발전용량에 비례하여 제공할 수 있다.

도1의 실시예에 따르면, 상기 제1 흡입부(70)를 경유하여 배출되는 유체는 배출유로(50)를 따라 비상냉각수탱크(40)로 유입되고, 상기 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수에 의해 냉각되며, 상기 배출유로(50)의 단부에 결합된 제2 흡입부(80)를 경유하면서 상기 냉각수가 제2 흡입부(80)로 유입되고, 냉각수는 공급유로(60)를 통해 다시 열교환기(30) 측으로 재공급된다.

이와 같은 순환과정을 통해서 원자로(2) 노심의 열이 제거된다. 상술한 바와 같이, 도1의 실시예에 따르면, 상기 열교환기(30)는 원자로용기(3) 내부에 배치되어 있으나, 도2에 도시된 바와 같이 상기 열교환기(30)는 원자로용기(3)와 격압용기의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 복수의 열교환기(30)가 구비될 수 있다. 도1 및 도2의 좌측에는 열교환기(30) 및 증기발생기(1)가 배관의 연결없이 도시하였으며, 우측과 같은 형태로 시스템이 구비될 수 있다.

도1의 실시예에 따르면, 상기 증기발생기(1)에 의한 증기의 압력이 소정의 기준치 이하로 떨어지는 경우, 제1 격리밸브(21) 폐쇄되면서, 냉각수의 자연순환에 의한 냉각이 수행된다.

구체적으로, 사고 발생 후 일정시간이 경과하면 원자로(2)의 잔열이 감소하고 증기발생기(1)로부터 발생하는 증기의 온도 및 압력의 저하로 인하여 제1,2 흡입부에 의한 유체 흡입이 불가능해 진다. 이와 같이 상기 증기의 압력이 소정의 기준치 이하로 떨어지는 경우, 제1 격리밸브(21)를 폐쇄하고, 주증기격리밸브(11)를 오픈하여 증기가 주증기공급유로(10)를 통해 유동하도록 하며, 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 냉각수의 자연순환을 유도한다.

구체적으로, 본 실시예에 따르면, 상기 비상냉각수탱크(40)의 수위는 상기 열교환기(30)보다 높게 유지된다. 제2 격리밸브(51), 제3 격리밸브(52), 및 제4 격리밸브(61)는 오픈된 상태를 유지하고, 상기 열교환기(30) 측의 유체와 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수의 온도차 및 높이차에 의해 자연순환이 이루어진다. 상기 열교환기(30) 측에서 배출되는 유체는 상대적으로 냉각수보다 저온으로 상기 비상냉각수탱크(40) 측으로 유동하고, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수는 상대적으로 낮은 위치에 있는 열교환기(30) 측으로 유동하면서, 자연순환이 이루어지게 된다.

도2는 열교환기(30)가 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이에 배치된 것이 도1과 상이하다. 도2와 같이 열교환기(30)가 배치되는 경우, 열교환기(30)는 원자로용기(3)의 격벽을 통해 전달되는 원자로(2)의 열을 냉각시키며, 또한, 원자로 안전밸브(5)(5)를 통해 배출되는 원자로(2) 냉각재를 냉각함으로써 원자로(2)의 잔열을 간접적으로 냉각시킬 수 있다. 도2에 있어서, 비상냉각수탱크(40)의 냉각수가 열교환기(30)를 통해 유동하는 메커니즘은 도1의 실시예와 동일하므로, 반복적인 설명은 생략한다.

도3은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 도3의 실시예에는, 도1과 달리, 제2 흡입부(80)를 경유한 냉각수가 격납용기(4) 측으로 유입되도록 구성된다.

구체적으로, 열교환기(30)로부터 배출되는 유체는 배출유로(50)를 통해 비상냉각수탱크(40)로 유동한다. 상기 배출유로(50)는 상기 비상냉각수탱크(40)의 내부를 소정 구간 경유하면서 냉각이 수행되도록 구성되고, 상기 비상냉각수탱크(40)의 내부에 배치되는 상기 배출유로(50)에 제2 흡입부(80)가 마련된다.

상기 제2 흡입부(80)는 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 흡입하는 흡입력을 제공하기 위해서 마련된다. 상기 제2 흡입부(80)는 냉각수유입유로에 의해 원자로용기(3)를 감싸는 격납용기(4)에 연결된다. 따라서, 상기 제2 흡입부(80)를 경유하면서 흡입된 냉각수는 냉각수유입유로를 따라 상기 격납용기(4) 측으로 이동한다. 즉, 상기 냉각수는 상기 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이로 공급된다.

도3의 실시예에 따르면, 열교환기(30)로부터 배출되는 유체는 배출배관, 제2 흡입부(80), 및 냉각수유입유로를 거쳐 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이로 제공된다. 이때, 본 실시예에 따르면, 상기 냉각수유입유로를 통해 냉각수가 비상냉각수탱크(40) 측으로 역류하는 것을 방지하기 위해서, 상기 냉각수유입유로에는 체크밸브(90)가 마련된다. 한편, 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수는 공급유로(60)를 통해 열교환기(30)로 공급된다.

도3의 실시예에 따른 냉각과정은, 도1의 실시예에 따른 냉각과정과 유사하다. 원자력발전소의 사고 발생시 주증기격리밸브(11)가 폐쇄되고, 증기우회유로(20)를 통해 증기가 공급되면서 제1 흡입부(70)에 의한 흡입력을 이용하여 열교환기(30) 측의 유체를 흡입한다.

상기 배출배관을 따라 유동한 유체는 비상냉각수탱크(40)를 거치면서 냉각되고, 제2 흡입부(80)에 의해 흡입력을 제공받아 냉각수를 흡입한 후, 냉각수유입유로를 통해 격납용기(4) 측으로 공급된다. 이때, 비상냉각수탱크(40)의 냉각수는 공급유로(60)를 통해 열교환기(30) 측으로 공급된다. 이와 같은 과정에 의해, 상기 열교환기(30)에 의한 잔열 제거가 수행되면서 격납용기(4)와 원자로용기(3) 사이에 공급된 냉각수에 의해 추가적인 냉각이 수행될 수 있다.

사고 발행 후, 소정의 시간이 경과하여 증기의 온도 및 압력이 소정치 이하로 떨어지면, 주증기격리밸브(11)를 오픈하고, 제1 격리밸브(21)를 차단하여 증기는 터빈계통(8)으로 유동되도록 하고, 열교환기(30)와 비상냉각수탱크(40) 사이에서 냉각수의 자연순환이 이루어지도록 한다. 상기 자연순환의 메커니즘은 도1의 실시예와 마찬가지이므로, 반복적인 설명은 생략한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각방법을 제공한다. 본 발명 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법은, 도4에 도시된 바와 같이, 냉각부형성단계, 흡입력에 의한 잔열제거단계, 및 자연순환에 의한 잔열제거단계를 포함한다.

상기 냉각부형성단계는, 격납용기(4) 내에 열교환기(30)를 배치하고, 상기 열교환기(30)와 비상냉각수탱크(40)를 배출유로(50)에 의해 연결하며, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 상기 열교환기(30)에 공급하기 위한 공급유로(60)를 연결하는 단계이다. 상기 격납용기(4) 내에 열교환기(30)를 배치된다는 것은, 열교환기(30)가 원자로(2)를 수용하는 원자로용기(3) 내에 열교환기(30)가 배치되는 경우, 상기 원자로용기(3)와 상기 원자로(2)를 감싸는 격납용기(4)의 사이 공간에 배치되는 경우, 또는 상기 원자로용기(3) 내와 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4)의 사이 공간에 함께 배치되는 경우를 포함한다.

도6은 열교환기(30)가 원자로용기(3)의 내부에 배치된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 비상노심냉각시스템(100)에 의한 냉각 과정을 도시한 것으로, 냉각수는 비상냉각수탱크(40), 공급유로(60), 열교환기(30), 및 배출유로(50)를 거치면서 순환한다(도1에 따른 시스템 동작에 대응함).

도7은 열교환기(30)가 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이에 배치된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 비상노심냉각시스템(100)에 의한 냉각 과정을 도시한 것으로, 열교환기(30)가 원자로 안전밸브(5)가 개방될 때 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이에서의 잔열을 제거하는 작용을 함께 수행한다(도2에 따른 시스템 동작에 대응함).

도8은 배출유로(50)를 통해 비상냉각수탱크(40)로 유입된 유체가 냉각수와 함께 격납용기(4) 측으로 공급되는 시스템에 의한 냉각 과정을 도시한 것으로, 열교환기(30)에 의한 잔열 제어와 아우러 원자로(2) 외벽과 격납용기(4) 사이에서 냉각수에 의한 잔열 제거 작용이 함께 수행된다(도3에 따른 시스템 동작에 대응함).

이처럼, 열교환기(30)는 도1 내지 도3과 같이 원자로용기(3)의 내부 또는 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이에 선택적으로 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 도시되지는 않았지만 도1 및 도2의 혼합된 형태로서 열교환기(30)가 원자로용기(3) 내부에도 설치되고 원자로용기(3)와 격납용기(4)의 사이에도 배치될 수 있다.

상기 흡입력에 의한 잔열제거단계는, 원자력발전소 사고 발생 시, 증기발생기(1) 발생기의 증기를 상기 배출배관으로 우회시키고, 상기 증기 압력에 의해 상기 배출유로(50)의 유체를 흡입하여 상기 열교환기(30)에서 상기 비상냉각수탱크(40) 측으로 이송시켜 원자로(2)의 열을 제거하는 단계이다.

상기 증기발생기(1)의 증기가 상기 배출배관으로 우회시키는 과정은, 도1 내지 도3의 실시예에서 설명한 바와 같이, 주증기격리밸브(11)가 폐쇄되고, 제1 격리밸브(21)가 오픈되어 증기우회유로(20)가 개방됨으로써 수행되고, 상기 배출유로(50)의 유체를 흡입하는 흡입력은 제트펌프로 구성되는 상기 제1 흡입부(70)에 의해서 수행된다. 상기 제1 흡입부(70)에 흡입력은 원자력발전소의 발전용량에 비례하는 상기 증기발생기(1)의 증기 압력에 의해 제공된다. 즉, 본 발명은 원자력발전소의 발전용량에 비례하여 비상노심냉각시스템(100)을 구동할 수 있는 구동력을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 열교환기(30)를 통해 배출되는 상대적으로 고온의 유체는 배출유로(50)를 통해 비상냉각수탱크(40)로 유입되고, 상기 비상냉각수탱크(40)를 통해서 냉각된다. 상술한 바와 같이, 상기 비상냉각수탱크(40)로 유입된 고온의 유체는 비상냉각수탱크(40)에 저장된 냉각수와 함께 열교환기(30)로 유입되거나, 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이로 유입될 수 있다.

상기 비상냉각수탱크(40)에서 냉각수를 유입시키는 방법은, 도1 내지 도3에서 설명한 바와 같이 제트펌프로 이루어지는 제2 흡입부(80)에 의해 구현될 수 있다. 상기 제2 흡입부(80)를 통과한 냉각수는 열교환기(30) 측으로 공급유로(60)를 통해 공급되거나, 냉각수유입유로를 통해 격납용기(4) 측으로 공급될 수 있다.

도5 내지 도7에 도시된 바와 같이, 상기 흡입력에 의해 잔열제거단계는, 증기발생기(1)에 의한 증기의 온도 및 압력에 상기 배출유로(50) 측의 유체에 흡입력을 제공할 수 있을 때까지 소정의 시간 동안 유지되는 것으로, 열교환기(30)의 배치 위치와 무관하게 수행된다.

상기 자연순환에 의한 잔열제거단계는, 상기 증기발생기(1)의 증기 압력의 소정의 기준치 이하로 떨어지면, 상기 배출배관으로 상기 증기발생기(1)의 증기 유입이 차단되며, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수는 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 자연순환되면서 잔열을 제거하는 단계이다.

구체적으로, 본 실시예에 따르면, 상기 비상냉각수탱크(40)의 수위는 상기 열교환기(30)보다 높게 유지된다. 제2 격리밸브(51), 제3 격리밸브(52), 및 제4 격리밸브(61)는 오픈된 상태를 유지하고, 상기 열교환기(30) 측의 유체와 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수의 온도차 및 높이차에 의해 자연순환이 이루어진다.

이러한 자연순환에 의한 잔열제거단계는, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 열교환기(30)가 원자로용기(3) 내부에 설치되는 경우 뿐만아니라 원자로용기(3)와 격납용기(4) 사이에 배치되는 경우에는 동일하게 수행된다.

또한, 자연순환에 의한 잔열제거단계는, 도7에 도시된 바와 같이, 열교환기(30)부터 배출되는 유체가 비상냉각수탱크(40)로 유입된 후 제2 흡입부(80)를 경유한 후에 냉각수유입유로를 통해 격납용기(4) 측으로 공급되는 실시예에서도 동일하게 수행된다.

이와 같이, 흡입력에 의한 잔열제거단계와 자연순환에 의한 잔열제거단계에 의해 냉각을 수행하는 작용 내지 효과는, 도1 내지 도3의 시스템에 의해 수행되는 냉각 과정의 작용 내지 효과와 실질적으로 동일한 효과를 제공하며, 그 구체적인 설명은 상술한 바 반복적인 설명은 생략한다.

또한, 도6 및 도7의 실시예에 따른 피동형 비상노심냉각방법에 의하면, 자연순환에 의한 잔열제거단계에 의해 냉각재의 온도가 목표 온도에 도달하더라도 격납용기 내 냉각재의 수위가 소정의 목표치에 도달할 때까지 추가적인 냉각을 수행할 수 있다. 도6에 따르면 원자로 안전밸브(5)가 열려 배출된 일차 냉각재가 격납용기(격납용기는 상온의 대기 또는 외부환경(차가운 해수 또는 냉각수 등)에 노출되어 상대적으로 온도가 낮음)와 접촉하면서 냉각되어 응축되면서 격납용기 내에 고이게 되고, 원자로 외벽과 접촉하여 원자력 외벽으로부터 잔열을 제거하며, 격납용기의 수위가 상기 목표치에 도달하면 원자로 재순한 격리밸브(6)가 열리면서 피동잔열제거운전이 종료된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 주증기공급유로 11... 주증기격리밸브
20... 증기우회유로 21... 제1 격리밸브
30... 열교환기 40... 비상냉각수탱크
50... 배출유로 51... 제2 격리밸브
52... 제3 격리밸브 60... 공급유로
61... 제4 격리밸브 70... 제1 흡입부
80... 제2 흡입부 90... 체크밸브
100... 피동형 비상노심냉각시스템 110... 주급수공급유로
1... 증기발생기 2... 원자로
3... 원자로용기 4... 격납용기
5... 원자로 안전밸브 6... 재순환 격리밸브
8... 터빈계통 9... 급수펌프

Claims (13)

1. 원자력발전소의 증기발생기(1)와 터빈계통(8)을 연결하여 상기 증기발생기(1)에서 생성되는 증기를 상기 터빈계통(8)으로 공급하는 주증기공급유로(10);
   원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로(10)를 통해 유동하는 증기를 우회시키는 증기우회유로(20);
   원자력발전소의 사고 발생시 노심을 냉각시키기 위한 열교환기(30);
   상기 열교환기(30)에 냉각수를 공급하는 비상냉각수탱크(40);
   상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40)를 연결하며, 상기 열교환기(30)에 의해 열을 흡수한 고온의 유체가 유동하는 배출유로(50);
   상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 상기 열교환기(30)로 공급하는 공급유로(60);
   상기 배출유로(50)에 마련되어, 상기 증기우회유로(20)를 통해 유동하는 증기의 압력에 의해 상기 배출유로(50)를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하는 제1 흡입부(70);를 포함하여서,
   상기 제1 흡입부(70)에 의해 상기 배출유로(50)를 통해 상기 고온의 유체가 상기 비상냉각수탱크(40)로 유동하여 노심의 열을 제거하며,
   상기 주증기공급유로(10)에 마련되는 주증기격리밸브(11);
   상기 증기우회유로(20)에 마련되는 제1 격리밸브(21);
   상기 열교환기(30)와 상기 제1 흡입부(70)를 연결하는 배출유로(50)에 마련되는 제2 격리밸브(51);
   상기 제1 흡입부(70)와 상기 비상냉각수탱크(40)를 연결하는 배출유로(50)에 마련되는 제3 격리밸브(52);
   상기 공급유로(60)에 마련되는 제4 격리밸브(61);를 포함하며,
   평상시에는 상기 주증기격리밸브(11)는 오픈되어 상기 증기를 상기 터빈계통(8)으로 유동시키고, 상기 제1 내지 4 격리밸브는 폐쇄되며,
   상기 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기격리밸브(11)는 폐쇄되고, 상기 제1 내지 제4 격리밸브(21,51,52,61)는 오픈되어, 상기 냉각수가 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 상기 흡입력에 의해 순환되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 흡입부(70)는 제트펌프인 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 비상냉각수탱크(40)의 내부에 배치되는 상기 배출유로(50)에는 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 흡입하기 위한 제2 흡입부(80)가 마련되며, 상기 제2 흡입부(80)를 경유하면서 흡입된 상기 냉각수는 상기 공급유로(60)를 통해 상기 열교환기(30) 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 흡입부(80)는 제트펌프인 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   원자로(2)는 원자로용기(3) 내에 배치되고, 상기 원자로용기(3)는 격납용기(4) 내에 배치되며,
   상기 열교환기(30)는 상기 원자로용기(3) 내에 배치되거나, 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이 공간에 배치되거나, 상기 원자로용기(3) 내와 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4) 사이 공간에 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 증기발생기(1)에 의한 증기의 압력이 소정의 기준치 이하로 떨어지는 경우, 상기 냉각수의 자연순환 냉각이 수행되며,
   상기 자연순환냉각은,
   상기 주증기격리밸브(11)는 오픈되고, 상기 제1 격리밸브(21)는 폐쇄되며,
   상기 비상냉각수탱크(40)의 수위는 상기 열교환기(30)보다 높게 유지되어, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수가 상기 공급유로(60), 상기 열교환기(30), 및 상기 배출유로(50)를 자연 순환하여 수행되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 증기발생기(1)는 원자로용기(3) 내에 배치된 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 비상냉각수탱크(40)의 내부에 배치되는 상기 배출유로(50)에는 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 흡입하기 위한 제2 흡입부(80)가 마련되며, 상기 제2 흡입부(80)를 경유하면서 흡입된 상기 냉각수는 냉각수유입유로를 따라 원자로용기(3)를 감싸는 격납용기(4) 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각수유입유로에는 상기 냉각수의 역류를 방지하는 체크밸브(90)가 마련된 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각시스템.
11. 격납용기(4) 내에 원자력발전소의 사고 발생시 노심을 냉각시키기 위한 열교환기(30)를 배치하고, 상기 열교환기(30)에 의해 열을 흡수한 고온의 유체가 유동하는 배출유로(50)에 의해 상기 열교환기(30)와 비상냉각수탱크(40)를 연결하며, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수를 상기 열교환기(30)에 공급하기 위한 공급유로(60)를 연결하는 냉각부형성단계;
    원자력발전소 사고 발생 시, 증기발생기(1)의 증기를 상기 배출유로(50)으로 우회시키고, 상기 증기 압력에 의해 상기 배출유로(50)의 유체를 흡입하여 상기 열교환기(30)에서 상기 비상냉각수탱크(40) 측으로 이송시켜 원자로(2)의 열을 제거하는 잔열제거단계;를 포함하고,
    상기 냉각부형성단계는,
    상기 원자력발전소의 증기발생기(1)와 터빈계통(8)을 연결하여 상기 증기발생기(1)에서 생성되는 증기를 상기 터빈계통(8)으로 공급하는 주증기공급유로(10);
    상기 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기공급유로(10)를 통해 유동하는 증기를 우회시키는 증기우회유로(20);
    상기 열교환기(30)에 냉각수를 공급하는 비상냉각수탱크(40);
    상기 배출유로(50)에 마련되어, 상기 증기우회유로(20)를 통해 유동하는 증기의 압력에 의해 상기 배출유로(50)를 따라 흐르는 유체에 흡입력을 제공하는 제1 흡입부(70);
    상기 주증기공급유로(10)에 마련되는 주증기격리밸브(11);
    상기 증기우회유로(20)에 마련되는 제1 격리밸브(21);
    상기 열교환기(30)와 상기 제1 흡입부(70)를 연결하는 배출유로(50)에 마련되는 제2 격리밸브(51);
    상기 제1 흡입부(70)와 상기 비상냉각수탱크(40)를 연결하는 배출유로(50)에 마련되는 제3 격리밸브(52); 및
    상기 공급유로(60)에 마련되는 제4 격리밸브(61);를 포함하며,
    상기 잔열제거단계,
    상기 제1 흡입부(70)에 의해 상기 배출유로(50)를 통해 상기 고온의 유체가 상기 비상냉각수탱크(40)로 유동하여 노심의 열을 제거하되,
    평상시에는 상기 주증기격리밸브(11)는 오픈되어 상기 증기를 상기 터빈계통(8)으로 유동시키고, 상기 제1 내지 4 격리밸브는 폐쇄되며,
    상기 원자력발전소의 사고 발생시, 상기 주증기격리밸브(11)는 폐쇄되고, 상기 제1 내지 제4 격리밸브(21,51,52,61)는 오픈되어, 상기 냉각수가 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 상기 흡입력에 의해 순환되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각부형성단계에서,
    상기 열교환기(30)는 원자로(2)를 수용하는 원자로용기(3) 내에 배치되거나, 상기 원자로용기(3)와 상기 원자로(2)를 감싸는 격납용기(4)의 사이 공간에 배치되거나, 상기 원자로용기(3) 내와 상기 원자로용기(3)와 상기 격납용기(4)의 사이 공간에 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 증기발생기(1)의 증기 압력의 소정의 기준치 이하로 떨어지면,
    상기 배출유로(50)으로 상기 증기발생기(1)의 증기 유입이 차단되며, 상기 비상냉각수탱크(40)의 냉각수는 상기 열교환기(30)와 상기 비상냉각수탱크(40) 사이에서 자연순환되면서 잔열을 제거하는 자연순환잔열제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소의 피동형 비상노심냉각방법.

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