KR102675281B1 - Seawater electrolysis system of nuclear power plant and operation method thereof - Google Patents

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Abstract

원자력발전소의 해수전해시스템 및 그 운용방법을 제공한다. 원자력발전소의 해수전해시스템은 원자력발전소용 해수전해설비로서, 해수를 공급하는 해수공급펌프; 수요처로 전원을 공급하는 정전류전원부; 상기 해수가 공급되고 공급된 상기 해수에 이산화탄소의 폭기를 수행하는 폭기조; 및 상기 해수를 공급받고 상기 정전류전원부에서 상기전원을 공급받아 전기분해를 통해 제1차반응과 상기 제1차반응에 기반하는 제2차반응을 포함하는 반응이 이루어지는 전해조를 포함하되, 상기 전해조는, 수소, 염소 및 탄산나트륨이 생성되며, 생성된 상기 수소 및 상기 염소의 반응에 기반하여 차아염소산나트륨이 생성될 수 있다.Provides a seawater electrolysis system for a nuclear power plant and its operation method. The seawater electrolysis system of a nuclear power plant is a seawater electrolysis facility for a nuclear power plant, including a seawater supply pump that supplies seawater; A constant current power supply unit that supplies power to the consumer; an aeration tank for supplying the seawater and aerating carbon dioxide into the supplied seawater; And an electrolyzer in which the seawater is supplied and the power is supplied from the constant current power supply, and a reaction including a first reaction and a second reaction based on the first reaction is performed through electrolysis, wherein the electrolyzer is , hydrogen, chlorine, and sodium carbonate are produced, and sodium hypochlorite can be produced based on the reaction of the produced hydrogen and the chlorine.

Figure R1020210152973
Figure R1020210152973

Description

원자력발전소의 해수전해시스템 및 그 운용방법{Seawater electrolysis system of nuclear power plant and operation method thereof}Seawater electrolysis system of nuclear power plant and operation method thereof}

본 발명은 원자력발전소의 해수전해시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a seawater electrolysis system for a nuclear power plant and a method of operating the same.

원자력발전소와 같은 대규모 발전소는 터빈 후단 복수기에서 복수의 냉각을 위해 해수를 이용하고 있다. 열교환된 해수는 다시 바다로 유출되는데, 해수 취출구 부근은 상대적으로 온도가 높기 때문에 해양 생물이 서식하기 좋은 환경을 제공한다. 이 때문에 해양생물이 해수 계통으로 유입되어 해수냉각 배관, 열교환기 외 발전소의 각종 설비의 손상을 야기시키는 문제점이 있다.Large-scale power plants such as nuclear power plants use seawater for cooling in the condenser at the rear of the turbine. The heat-exchanged seawater is discharged back into the sea, and the temperature near the seawater outlet is relatively high, providing a good environment for marine life to inhabit. For this reason, there is a problem in that marine life flows into the seawater system and causes damage to various facilities of the power plant, including seawater cooling pipes and heat exchangers.

이를 해결하고자 원자력발전소 및 대규모 발전소는 해수전해설비를 설치하여 살균을 위해 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생산, 해수에 첨가하여 열교환기나 배관 등에 유입된 해양 생물 생장이나 부착의 방지를 시도해볼 수 있다. 해수에는 약 3.5% 염화나트륨(NaCl)이 포함되어 있는데 이를 전기분해하면 양극에서는 염소(Cl2) 가스가, 음극에서는 수소(H2)와 수산화나트륨(NaOH)이 발생된다. 발생한 염소와 수산화나트륨이 다시 반응하여 최종적으로는 살균, 소독 작용을 하는 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생산된다. 발전소에 설치된 해수전해설비는 저장된 차염소산나트륨 탱크 내부에 수위 센서가 있어 저수위일 때는 기동하지만, 고수위 일시는 자동정지되어 장시간 정지상태로 유지되며, 정지 중일 경우에는 해수냉각계통을 배수하고 원수(Raw water)로 세정하고 재시동을 위해 염소농도를 주기적으로 측정 및 기동시 재공급하고 있으며, 충분한 염소농도를 유지하여 필요시 수동으로 차아염소산나트륨 다시 주입해야 하는 문제가 있다. To solve this problem, nuclear power plants and large-scale power plants can install seawater electrolysis facilities to produce sodium hypochlorite (NaOCl) for sterilization and add it to seawater to prevent the growth or attachment of marine organisms that have entered heat exchangers or piping. Seawater contains about 3.5% sodium chloride (NaCl), and when this is electrolyzed, chlorine (Cl 2 ) gas is generated at the anode, and hydrogen (H 2 ) and sodium hydroxide (NaOH) are generated at the cathode. The generated chlorine and sodium hydroxide react again to produce sodium hypochlorite (NaOCl), which has sterilizing and disinfecting properties. The seawater electrolysis facility installed in the power plant has a water level sensor inside the stored sodium hypochlorite tank, so it starts when the water level is low, but when the water level is high, it automatically stops and remains stopped for a long time. When it is stopped, the seawater cooling system is drained and raw water (raw water) is installed. In order to clean with water and restart, the chlorine concentration is measured periodically and resupplied during startup. However, there is a problem in that sodium hypochlorite must be manually re-injected when necessary to maintain a sufficient chlorine concentration.

수소는 공기에 비해 분자운동이 빨라서 열전달률이 높고 또 수소의 밀도가 공기밀도의 1/4로 가벼워 회전체와 기체 유동으로 발생하는 마찰 풍손이 적어 발전기 내부 고정자와 회전자 권선의 발생열을 냉각시키는 매체로 발전소에서 수소가 널리 사용되고 있다. 그 외에도 발전소내 금속부식 방지나 pH 조절을 위해 수소가 사용되고 있다. 이렇게 발전소 내 여러 계통에서 수소가 필요하지만, 해수 전해 중 음극에서 발생하는 수소(H2)의 양은 매우 소량이어서 활용 설비를 설치하는 투자비 대비 경제적 가치가 낮아 생산된 수소를 활용하지 않고 있으며, 폭발의 위험이 있어 수소 농도를 1% 이하로 유지하기 위해 대기로 방출하거나, 촉매반응을 통해 물로 변환시키는 방법을 이용하고 있다. 아울러 발생한 부생수소를 연료로 전기를 생산하는 연료전지 시스템으로 구현할 수 있으나 현재로서는 발생되는 수소량이 적어 상업화가 용이하지 못한 문제점이 있다.Hydrogen has a faster molecular motion than air, so it has a high heat transfer rate and the density of hydrogen is 1/4 of the density of air, so the frictional wind loss caused by the rotating body and gas flow is small, cooling the heat generated in the stator and rotor windings inside the generator. Hydrogen is widely used in power plants as a medium. In addition, hydrogen is used to prevent metal corrosion and adjust pH in power plants. Hydrogen is needed in various systems within the power plant, but the amount of hydrogen (H 2 ) generated at the cathode during seawater electrolysis is very small, so the produced hydrogen is not utilized because the economic value is low compared to the investment cost of installing utilization facilities. Due to the risk, methods of releasing hydrogen into the atmosphere or converting it to water through a catalytic reaction are used to maintain the hydrogen concentration below 1%. In addition, it can be implemented as a fuel cell system that produces electricity using the generated by-product hydrogen as fuel, but there is currently a problem that commercialization is not easy due to the small amount of hydrogen generated.

한국공개특허 제10-2014-0076540호Korean Patent Publication No. 10-2014-0076540

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 해수전해설비가 소기의 목적인 차아염소산나트륨(NaOCl)을 필요량 이상 생산 시, 저장탱크 고수위로 인해 유휴상태로 유지되어 장비가동율이 저하되고, 정지상태가 장시간 지속되는 상태에서 세정을 포함하는 부가적인 관리작업을 생략할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is that when the seawater electrolysis facility produces more than the required amount of sodium hypochlorite (NaOCl), which is the intended purpose, it is kept in an idle state due to the high level of the storage tank, which reduces the equipment operation rate and the standstill state lasts for a long time. The goal is to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can omit additional management work, including cleaning.

또한, 부가관리작업에 있어 발생되는 유휴 시간을 활용하여 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 처리하고, 용해된 이산화탄소(CO2)를 수산화나트륨(NaOH)과 반응시켜 탄산나트륨(Na2CO3)을 생산할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공하는 것이다.In addition, idle time generated during additional management work is utilized to process carbon dioxide (CO 2 ), a greenhouse gas, and react with dissolved carbon dioxide (CO 2 ) with sodium hydroxide (NaOH) to produce sodium carbonate (Na 2 CO 3 ). The goal is to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can produce nuclear power plants.

또한, 일반적 해수전해설비에서 발생하는 수소는 소량이여서 포집·활용하기에는 경제성이 나오지 않던 점을 극복하는, 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공하는 것이다.In addition, the goal is to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that overcomes the fact that the hydrogen generated in general seawater electrolysis facilities is small and therefore is not economically feasible to collect and utilize.

특히, 이산화탄소(CO2)를 탄산나트륨(Na2CO3)로 변환시킬 때 필요한 수산화나트륨(NaOH)을 생산할 때도 지속적으로 부산물로 수소가 생산되므로 설비규모를 대용량화하여 수소 및 부산물을 생산할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공하는 것이다.In particular, hydrogen is continuously produced as a by-product when producing sodium hydroxide (NaOH), which is needed when converting carbon dioxide (CO 2 ) into sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), so this is a nuclear power plant that can produce hydrogen and by-products by increasing the capacity of the facility. To provide a seawater electrolysis system.

아울러 짧은 시간에 발전소에서 필요한 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생산·저장하고 유휴시간 없이 수소생산과 이산화탄소(CO2)를 화학적으로 분해할 수 있으며, 이때 발생하는 부산물인 탄산나트륨(Na2CO3)은 pH 조절제나 식품첨가물 혹은 공업제품 생산 원료로 사용이 가능한 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공하는 것이다.In addition, it can produce and store sodium hypochlorite (NaOCl) needed for power plants in a short period of time and produce hydrogen and chemically decompose carbon dioxide (CO 2 ) without idle time. Sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), a by-product generated at this time, It provides a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can be used as a pH regulator, food additive, or raw material for industrial product production.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템은, 원자력발전소의 해수전해시스템으로서, 해수를 공급하는 해수공급펌프; 수요처로 전원을 공급하는 정전류전원공급부; 상기 해수가 공급되고 공급된 상기 해수에 이산화탄소의 폭기를 수행하는 폭기조; 상기 해수를 공급받고 상기 정전류전원공급부에서 상기전원을 공급받아 전기분해를 통해 제1차반응과 상기 제1차반응에 기반하는 제2차반응을 포함하는 반응이 이루어지는 전해조; 및 상기 전해조에서 생성되는 차아염소산나트륨이 저장되는 상기 차아염소산나트륨탱크를 포함하되, 상기 전해조는, 수소, 염소 및 탄산나트륨이 생성되며, 생성된 상기 수소 및 상기 염소의 반응에 기반하여 차아염소산나트륨이 생성되되, 상기 제1차반응은 반응식을 포함하는, 원자력발전소의 해수전해시스템을 포함한다. A seawater electrolysis system for a nuclear power plant according to an aspect of the present invention for achieving the above task includes a seawater supply pump for supplying seawater; A constant current power supply unit that supplies power to the consumer; an aeration tank for supplying the seawater and aerating carbon dioxide into the supplied seawater; An electrolyzer in which a reaction including a first reaction and a second reaction based on the first reaction is performed through electrolysis by receiving the seawater and receiving the power from the constant current power supply; And a sodium hypochlorite tank in which sodium hypochlorite produced in the electrolyzer is stored, wherein the electrolyzer produces hydrogen, chlorine, and sodium carbonate, and sodium hypochlorite is produced based on the reaction of the produced hydrogen and chlorine. Generated, the first reaction includes a seawater electrolysis system of a nuclear power plant, including a reaction equation.

또한, 상기 전체반응은 하기 반응식을 기반으로 하는, 원자력발전소용 해수전해설비. [전체반응식 1] 2NaCl + H2O +2e- → NaOCl + NaCl + H2(g) + Heat In addition, the overall reaction is a seawater electrolysis facility for nuclear power plants based on the following reaction equation. [Full reaction formula 1] 2NaCl + H 2 O +2e- → NaOCl + NaCl + H 2 (g) + Heat

또한, 상기 반응은 상기 전체반응은 하기 반응식을 기반으로 하는, 해수전해를 이용한 수소생산 및 이산화탄소 전환시스템. [전체반응식 2] 2NaCl + H2O + CO2 +2e- → Na2CO3 + H2(g) + Cl2(g)+ HeatIn addition, the reaction is a hydrogen production and carbon dioxide conversion system using seawater electrolysis, where the overall reaction is based on the following reaction equation. [Full reaction formula 2] 2NaCl + H 2 O + CO 2 +2e- → Na 2 CO 3 + H 2 (g) + Cl 2 (g)+ Heat

또한, 상기 저장조는, 상가 전해조에서 생성된 상기 차아염소산나트륨이 저장되고, 저수위 센서 및 고수위 센서가 구비되어 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 초과하면, 상기 해수전해설비의 적어도 일부의 작동을 중지시키며, 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 만족하면 상기 해수전해설비의 작동을 재개시키되, 원자력발전소용 해수전해설비는, 상기 폭기조로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소저장탱크와, 상기 폭기조에서 용해되지 않은 잉여 이산화탄소를 회수하여 상기 이산화탄소저장탱크로 공급하는 순환펌프를 더 포함하며, 상기 해수공급펌프는, 상기 해수전해설비의 상기 작동 중지에 따라 상기 차아염소산나트륨이 생산되지 않은 유휴시간이 발생되면, 상기 유휴시간에도 상기 폭기조로 상기 해수를 공급한다.In addition, the storage tank stores the sodium hypochlorite generated in a commercial electrolyzer, and is equipped with a low water level sensor and a high water level sensor, so that when the stored amount of sodium hypochlorite exceeds a standard value, the operation of at least part of the seawater electrolysis facility is stopped. When the storage amount of sodium hypochlorite satisfies the standard value, the operation of the seawater electrolysis facility is resumed. The seawater electrolysis facility for nuclear power plants includes a carbon dioxide storage tank that supplies carbon dioxide to the aeration tank, and surplus that is not dissolved in the aeration tank. It further includes a circulation pump that recovers carbon dioxide and supplies it to the carbon dioxide storage tank, and the seawater supply pump is configured to operate the seawater electrolysis facility when an idle time in which the sodium hypochlorite is not produced occurs due to the stoppage of operation of the seawater electrolysis facility. The seawater is supplied to the aeration tank from time to time.

또한, 상기 이산화탄소는 제철, 시멘트, 석유화학, 수소생산을 포함하는 산업 플랜트에서 발생된 이산화탄소가 포집되어 상기 저장탱크전소의 이산화탄소 저장탱크로 이송되어 저장되며, 상기 폭기조는 하부에 구비된 폭기관에 의해 상기 이산화탄소가 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기되어 상기 폭기조의 해수에 포화될 때까지 공급된다.In addition, the carbon dioxide generated from industrial plants, including steelmaking, cement, petrochemical, and hydrogen production, is collected and transferred to the carbon dioxide storage tank of the storage tank depot for storage, and the aeration tank is connected to an aeration pipe provided at the bottom. The carbon dioxide is aerated in the form of micro-bubbles and supplied until it is saturated in the seawater of the aeration tank.

또한, 상기 이산화탄소가 상기 폭기조상에 공급되는 조건은, 0℃, 1기압에서 해수에 대한 이산화탄소 포화용해도는 3~4kg_CO2/kg으로서 포화에 이를 때까지 공급되는 공급조건을 포함하며, 상기 해수전해설비는, 상기 해수의 온도, 염도 및 외부 환경에 따라 달라지는 포화도의 제어를 수행하는 온도제어장치를 더 포함한다.In addition, the conditions under which the carbon dioxide is supplied to the aeration tank include the supply conditions in which the saturated solubility of carbon dioxide in seawater at 0°C and 1 atm is 3 to 4 kg_CO 2 /kg, and the carbon dioxide is supplied until saturation is reached, and the seawater electrolysis The equipment further includes a temperature control device that controls the temperature, salinity, and saturation of the seawater depending on the external environment.

또한, 상기 해수전해설비는 상기 탄산나트륨이 저장되는 탄산나트륨저장탱크를 더 포함하며, 상기 전해조는, 상기 유휴시간에 상기 폭기조에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성되되, 상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소가 함께 지속적으로 발생된다.In addition, the seawater electrolysis facility further includes a sodium carbonate storage tank in which the sodium carbonate is stored, and the electrolyzer is supplied with a second seawater in which carbon dioxide is dissolved in the aeration tank during the idle time, and the carbon dioxide in the second seawater is supplied. Sodium carbonate is generated by reacting with sodium hydroxide, and the hydrogen and chlorine are continuously generated together in the process of generating the sodium carbonate during the idle time.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템은, 원자력발전소용 해수전해시스템 운용방법으로서, 해수공급펌프가 해수를 공급하는 단계; 전해조에서 상기 해수를 공급받고, 정전류전원부에서 공급되는 전원을 기반으로 상기 해수를 전기분해하여 차염소산나트륨이 생성되는 단계; 저장조에 상기 전해조에서 생성된 상기 차염소산나트륨이 저장되되, 저장된 상기 차염소산나트륨의 수위가 기준값을 초과하면, 해수전해설비가 유휴상태가 지속되지 않도록 탄산나트륨, 수소, 염소를 생성하는 공정으로 전환하는 단계를 포함한다.A seawater electrolysis system for a nuclear power plant according to another aspect of the present invention for achieving the above problem is a method of operating a seawater electrolysis system for a nuclear power plant, comprising: supplying seawater by a seawater supply pump; Receiving the seawater from an electrolyzer and electrolyzing the seawater based on power supplied from a constant current power supply to generate sodium hypochlorite; The sodium hypochlorite produced in the electrolyzer is stored in the storage tank, and when the water level of the stored sodium hypochlorite exceeds the standard value, the seawater electrolysis facility switches to a process for producing sodium carbonate, hydrogen, and chlorine so that it does not remain idle. Includes steps.

또한, 해수전해설비의 폭기조는 상기 유휴상태에서 내부에 충진된 해수가 하부에 구비된 폭기관을 통해 상기 이산화탄소가 상기 폭기조의 해수에 포화될 때까지 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기시키며, 상기 전해조는 상기 유휴시간에 상기 폭기조에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성되되, 상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소도 함께 지속적으로 발생된다. In addition, in the aeration tank of the seawater electrolysis facility, in the idle state, the seawater filled therein is aerated in the form of micro-bubbles through an aeration pipe provided at the bottom until the carbon dioxide is saturated in the seawater of the aeration tank, The electrolyzer is supplied with second seawater in which carbon dioxide is dissolved in the aeration tank during the idle time, and the carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate. In the process of generating the sodium carbonate during the idle time, The hydrogen and chlorine are also continuously generated.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.According to the present invention as described above, one or more of the following effects are achieved.

본 발명은 해수전해설비가 소기의 목적인 차아염소산나트륨(NaOCl)을 필요량 이상 생산 시, 저장탱크 고수위로 인해 유휴상태로 유지되어 장비가동율이 저하되고, 정지상태가 장시간 지속되는 상태에서 세정을 포함하는 부가적인 관리작업을 생략할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공할 수 있다.The present invention is a seawater electrolysis facility that produces more than the required amount of sodium hypochlorite (NaOCl), which is the intended purpose, and is kept in an idle state due to the high level of the storage tank, which reduces the equipment operation rate and includes cleaning while the stationary state continues for a long time. It is possible to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can omit additional management work.

또한, 부가관리작업에 있어 발생되는 유휴 시간을 활용하여 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 처리하고, 용해된 이산화탄소(CO2)를 수산화나트륨(NaOH)과 반응시켜 탄산나트륨(Na2CO3)을 생산할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공할 수 있다.In addition, idle time generated during additional management work is utilized to process carbon dioxide (CO 2 ), a greenhouse gas, and react with dissolved carbon dioxide (CO 2 ) with sodium hydroxide (NaOH) to produce sodium carbonate (Na 2 CO 3 ). We can provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can produce

또한, 일반적 해수전해설비에서 발생하는 수소는 소량이여서 포집·활용하기에는 경제성이 나오지 않던 점을 극복하는, 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that overcomes the fact that the hydrogen generated in general seawater electrolysis facilities is small and therefore is not economically feasible to collect and utilize.

특히, 이산화탄소(CO2)를 탄산나트륨(Na2CO3)로 변환시킬 때 필요한 수산화나트륨(NaOH)을 생산할 때도 지속적으로 부산물로 수소가 생산되므로 설비규모를 대용량화하여 수소 및 부산물을 생산할 수 있는 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공할 수 있다.In particular, hydrogen is continuously produced as a by-product when producing sodium hydroxide (NaOH), which is needed when converting carbon dioxide (CO 2 ) into sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), so this is a nuclear power plant that can produce hydrogen and by-products by increasing the capacity of the facility. can provide a seawater electrolysis system.

아울러 짧은 시간에 발전소에서 필요한 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생산·저장하고 유휴시간 없이 수소생산과 이산화탄소(CO2)를 화학적으로 분해할 수 있으며, 이때 발생하는 부산물인 탄산나트륨(Na2CO3)은 pH 조절제나 식품첨가물 혹은 공업제품 생산 원료로 사용이 가능한 원자력발전소의 해수전해시스템을 제공할 수 있다.In addition, it can produce and store sodium hypochlorite (NaOCl) needed for power plants in a short period of time and produce hydrogen and chemically decompose carbon dioxide (CO 2 ) without idle time. Sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), a by-product generated at this time, It is possible to provide a seawater electrolysis system for nuclear power plants that can be used as a pH regulator, food additive, or raw material for industrial product production.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템의 구성들을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템의 구성들을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템 운용방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a seawater electrolysis system for a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the seawater electrolysis system of the nuclear power plant according to FIG. 1.
Figure 3 is a flow chart sequentially showing a method of operating a seawater electrolysis system for a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력발전소의 해수전해시스템은 해수공급펌프(110), 해수공급밸브(115), 온도제어모듈(118), 폭기조(120), 전해조(130), 정전류전원공급부(140), 이산화탄소제1공급밸브(145), 이산화탄소회수공급펌프(150), 이산화탄소탱크(155), 이산화탄소 제2공급밸브(160), 수소탱크(170), 수소탱크밸브(175), 염소탱크(180), 염소탱크밸브(185), 차아염소산나트륨밸브(190), 차아염소산타트륨탱크(195), 탄산나트륨밸브(200) 및 탄산나트륨탱크(205)를 포함한다.Referring to Figure 1, the seawater electrolysis system of a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention includes a seawater supply pump 110, a seawater supply valve 115, a temperature control module 118, an aeration tank 120, and an electrolyzer 130. , constant current power supply unit (140), carbon dioxide first supply valve (145), carbon dioxide recovery supply pump (150), carbon dioxide tank (155), carbon dioxide second supply valve (160), hydrogen tank (170), hydrogen tank valve ( 175), chlorine tank (180), chlorine tank valve (185), sodium hypochlorite valve (190), tartrium hypochlorite tank (195), sodium carbonate valve (200), and sodium carbonate tank (205).

도 1 및 도 2를 참조하면, 원자력발전소의 해수전해시스템은 해수공급펌프(110)가 해수를 공급한다. 아울러 정전류전원공급부(140)가 수요처로 전원을 공급한다.Referring to Figures 1 and 2, the seawater electrolysis system of a nuclear power plant uses a seawater supply pump 110 to supply seawater. In addition, the constant current power supply unit 140 supplies power to the demand source.

상기 폭기조(120)는 상기 해수가 공급되고 공급된 상기 해수에 이산화탄소의 폭기를 수행한다. 상기 전해조(130)는 상기 해수를 공급받고 상기 정전류전원공급부(140)에서 상기전원을 공급받아 전기분해를 통해 전기 화학적 반응이 이루어진다.The aeration tank 120 supplies the seawater and aerates carbon dioxide in the supplied seawater. The electrolyzer 130 receives the seawater and receives the power from the constant current power supply unit 140, and an electrochemical reaction occurs through electrolysis.

보다 구체적으로 상기 전해조(130)의 상기 반응은 제1차반응과 상기 제1차반응에 기반하는 제2차반응을 포함하는 반응에 해당된다. 아울러 상기 차아염소산나트륨탱크(195)는 상기 전해조(130)에서 생성되는 차아염소산나트륨이 저장된다.More specifically, the reaction in the electrolyzer 130 corresponds to a reaction including a first reaction and a second reaction based on the first reaction. In addition, the sodium hypochlorite tank 195 stores sodium hypochlorite produced in the electrolyzer 130.

상기 전해조(130)는 수소, 염소 및 탄산나트륨이 생성되며(하기 전체 전체반응식 1 참고), 생성된 상기 수소 및 상기 염소의 반응에 기반하여 차아염소산나트륨이 생성된다. (하기 전체 반응식 2 참고) The electrolyzer 130 produces hydrogen, chlorine, and sodium carbonate (see overall reaction equation 1 below), and sodium hypochlorite is produced based on the reaction of the hydrogen and chlorine. (See full Scheme 2 below)

여기서 상기 음극반응과 양극반응을 포함하는 제1차반응과 이에 따른 제2차반응은 하기 반응식 1-1 내지 3-2를 기반으로 이루어진다.Here, the first reaction including the cathode reaction and the anode reaction and the resulting second reaction are performed based on the following reaction formulas 1-1 to 3-2.

음극반응(Anodic reaction)Anodic reaction

[반응식 1-1][Reaction Scheme 1-1]

2Na+ +2e- -> 2Na 2Na + +2e - -> 2Na

[반응식 1-2][Scheme 1-2]

2H2O + 2Na -> 2NaOH + H2 2H 2 O + 2Na -> 2NaOH + H 2

양극반응(Cathodic Reaction) Cathodic Reaction

[반응식 2] 2Cl- -> Cl2 +2e- [Reaction Scheme 2] 2Cl - -> Cl 2 +2e -

2차반응(2nd Reaction)2nd reaction

[반응식 3-1] [Reaction Scheme 3-1]

Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O (△H = -100.11 kJ/mol)Cl 2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H 2 O (△H = -100.11 kJ/mol)

[반응식 3-2][Reaction Scheme 3-2]

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O (△H = -169.80 kJ/mol)CO 2 + 2NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O (△H = -169.80 kJ/mol)

종국적으로 상기 반응은 상기 반응식 1-1, 1-2, 2, 3-1를 포함하는 하기 전체반응식 1과, 상기 반응식 1-1, 1-2, 2, 3-2를 포함하는 하기 전체반응식 2을 기반으로 한다.Ultimately, the reaction has the following overall reaction formula 1 including Reaction Schemes 1-1, 1-2, 2, and 3-1, and the following overall Reaction Scheme including Reaction Schemes 1-1, 1-2, 2, and 3-2. It is based on 2.

[전체반응식 1] [Full reaction formula 1]

2NaCl + H2O +2e- → NaOCl + NaCl + H2(g) + Heat 2NaCl + H 2 O +2e- → NaOCl + NaCl + H 2 (g) + Heat

[전체반응식 2] [Full reaction formula 2]

2NaCl + H2O + CO2 +2e- → Na2CO3 + H2(g) + Cl2(g)+ Heat2NaCl + H 2 O + CO 2 +2e- → Na 2 CO 3 + H 2 (g) + Cl 2 (g)+ Heat

한편 상기 차아염소산나트륨탱크(195)는 상가 전해조(130)에서 생성된 상기 차아염소산나트륨이 저장된다. 이러한 상기 차아염소산나트륨탱크(195)는 저수위센서(151) 및 고수위 센서(152)가 구비되어, 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 초과하면, 해수전해설비가 유휴상태가 지속되지 않도록 탄산나트륨, 수소, 염소를 생성하는 공정으로 전환한다.Meanwhile, the sodium hypochlorite tank 195 stores the sodium hypochlorite produced in the commercial electrolyzer 130. The sodium hypochlorite tank 195 is equipped with a low water level sensor 151 and a high water level sensor 152, so that when the storage amount of sodium hypochlorite exceeds the standard value, sodium carbonate and hydrogen are used to prevent the seawater electrolysis facility from remaining idle. , convert to a process that produces chlorine.

즉, 상기 차아염소산나트륨탱크는, 상가 전해조에서 생성된 상기 차아염소산나트륨이 저장되고, 저수위 센서 및 고수위 센서가 구비되어 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 초과하면, 상기 해수전해설비의 적어도 일부의 작동을 중지시키며, 상기 해수전해설비는 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 만족하면 상기 해수전해설비의 작동이 재개된다.That is, the sodium hypochlorite tank stores the sodium hypochlorite produced in a commercial electrolyzer and is equipped with a low water level sensor and a high water level sensor, so that when the stored amount of sodium hypochlorite exceeds the standard value, at least a portion of the seawater electrolysis facility The operation is stopped, and operation of the seawater electrolysis facility is resumed when the stored amount of sodium hypochlorite satisfies the standard value.

또한, 해수전해설비의 폭기조(120)는 상기 유휴상태에서 내부에 충진된 해수가 하부에 구비된 폭기관을 통해 상기 이산화탄소가 상기 폭기조(120)의 해수에 포화될 때까지 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기시키며, 상기 전해조()는 상기 유휴시간에 상기 폭기조(120)에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성된다. 여기서 상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소도 함께 지속적으로 발생된다. In addition, in the idle state, the aeration tank 120 of the seawater electrolysis facility allows the seawater filled inside to bubble through an aeration pipe provided at the bottom until the carbon dioxide is saturated in the seawater of the aeration tank 120. ), the electrolyzer () is supplied with second seawater containing dissolved carbon dioxide from the aeration tank (120) during the idle time, and the carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate. Here, in the process of generating the sodium carbonate during the idle time, the hydrogen and the chlorine are also continuously generated.

아울러 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 만족하면 상기 해수전해설비(100)의 작동을 재개시키도록 할 수 있다. 이산화탄소탱크(155)는 상기 폭기조(120)로 이산화탄소를 공급한다.In addition, when the stored amount of sodium hypochlorite satisfies the standard value, the operation of the seawater electrolysis facility 100 can be restarted. The carbon dioxide tank 155 supplies carbon dioxide to the aeration tank 120.

상기 순환펌프(165)는 상기 폭기조(120)에서 용해되지 않은 잉여 이산화탄소를 회수하여 상기 이산화탄소탱크(155)로 공급한다. 아울러 상기 해수공급펌프(110)는 상기 해수전해설비(100)의 상기 중지신호에 기반하여 상기 차아염소산나트륨이 생산되지 않은 유휴시간이 발생되면, 상기 유휴시간에 상기 폭기조(120)로 상기 해수를 공급한다.The circulation pump 165 recovers undissolved excess carbon dioxide from the aeration tank 120 and supplies it to the carbon dioxide tank 155. In addition, when an idle time occurs in which the sodium hypochlorite is not produced based on the stop signal of the seawater electrolysis facility 100, the seawater supply pump 110 supplies the seawater to the aeration tank 120 during the idle time. supply.

이때 상기 폭기조(120)는 상기 유휴시간에 해수공급펌프(110)를 거쳐 염분 농도가 3 내지 5%인 해수가 공급되는 것일 수 있다. 상기 이산화탄소는 제철, 시멘트, 석유화학, 수소생산을 포함하는 산업 플랜트에서 발생된 이산화탄소가 포집되어 이산화탄소탱크(155)로 이송되어 저장된다.At this time, the aeration tank 120 may be supplied with seawater having a salinity of 3 to 5% through the seawater supply pump 110 during the idle time. The carbon dioxide generated in industrial plants, including steelmaking, cement, petrochemical, and hydrogen production, is captured, transferred to the carbon dioxide tank 155, and stored.

상기 폭기조(120)는 하부에 구비된 폭기관에 의해 상기 이산화탄소가 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기되어, 상기 이산화탄소가 폭기조(120)상의 상기 해수에 포화될 때까지 공급된다.The carbon dioxide is aerated in the form of micro-bubbles by an aeration pipe provided at the bottom of the aeration tank 120, and the carbon dioxide is supplied until the seawater in the aeration tank 120 is saturated.

여기서 상기 이산화탄소가 상기 폭기조(120)상에 공급되는 조건은, 0℃, 1기압에서 해수에 대한 이산화탄소 포화용해도는 3~4kg_CO2/kg으로서 포화에 이를 때까지 공급되는 공급조건을 포함한다.Here, the conditions under which the carbon dioxide is supplied to the aeration tank 120 include the supply conditions in which the saturated solubility of carbon dioxide in seawater at 0°C and 1 atm is 3 to 4 kg_CO 2 /kg, and the carbon dioxide is supplied until saturation is reached.

상기 해수전해시스템(100)의 온도제어모듈(118)은 상기 폭기조(120)에 대하여 상기 해수의 온도, 염도 및 외부 환경 등에 따라 달라지는 포화도 제어를 위하여 온도제어를 수행한다.The temperature control module 118 of the seawater electrolysis system 100 performs temperature control for the aeration tank 120 to control saturation, which varies depending on the temperature, salinity, and external environment of the seawater.

상기 해수전해시스템(100)의 상기 탄산나트륨탱크(205)는 상기 탄산나트륨이 저장된다. 상기 전해조(130)는 상기 유휴시간에 상기 폭기조(120)에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성된다.The sodium carbonate tank 205 of the seawater electrolysis system 100 stores the sodium carbonate. The electrolyzer 130 is supplied with second seawater containing dissolved carbon dioxide from the aeration tank 120 during the idle time, and the carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate.

여기서 상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소가 함께 지속적으로 발생된다. 상기 전해조(130)는 상기 유휴시간에 상기 제2해수에 대한 전기분해를 기반으로 상기 수소, 상기 염소가 생성된다.Here, in the process of generating the sodium carbonate during the idle time, the hydrogen and the chlorine are continuously generated together. The electrolyzer 130 generates the hydrogen and the chlorine based on electrolysis of the second seawater during the idle time.

상기 해수전해시스템(100)의 상기 수소탱크(170)는 상기 유휴시간에 발생된 상기 수소가 저장되며, 상기 염소탱크(180)는 상기 유휴시간에 발생된 상기 염소가 저장된다.The hydrogen tank 170 of the seawater electrolysis system 100 stores the hydrogen generated during the idle time, and the chlorine tank 180 stores the chlorine generated during the idle time.

도 3을 참조하면, 원자력발전소의 해수전해시스템 운용방법(S100)은 공급단계(S110) 생성단계(S120) 및 유휴상태단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the seawater electrolysis system operation method of a nuclear power plant (S100) includes a supply stage (S110), a generation stage (S120), and an idle state stage (S130).

S110은 해수공급펌프(110)가 해수를 공급하며, S120은 전해조(130)가 상기 해수를 공급받고, 정전류전원공급부(140)에서 공급되는 전원을 기반으로 상기 해수를 전기분해하여 차염소산나트륨을 생성한다.In S110, the seawater supply pump 110 supplies seawater, and in S120, the electrolyzer 130 receives the seawater and electrolyzes the seawater based on the power supplied from the constant current power supply unit 140 to produce sodium hypochlorite. Create.

S130은 차아염소산나트륨탱크(195)에 상기 전해조(130)에서 생성된 상기 차염소산나트륨이 저장된다. 여기서 저장된 상기 차염소산나트륨의 수위가 기준값을 초과하면, 상기 해수전해설비(100)의 적어도 일부의 작동을 중지시켜 해수전해설비(100)를 유휴상태로 만든다.S130 stores the sodium hypochlorite produced in the electrolyzer 130 in the sodium hypochlorite tank 195. If the level of the sodium hypochlorite stored here exceeds the reference value, the operation of at least part of the seawater electrolysis facility 100 is stopped to make the seawater electrolysis facility 100 in an idle state.

여기서 상기 폭기조(120)는 하부에 구비된 폭기관에 의해 상기 이산화탄소가 마이크로 버블 형태로 폭기되어, 상기 이산화탄소가 폭기조(120)상의 상기 해수에 포화될 때까지 공급된다.Here, the carbon dioxide is aerated in the form of microbubbles by an aeration pipe provided at the bottom of the aeration tank 120, and the carbon dioxide is supplied until the seawater in the aeration tank 120 is saturated.

상기 전해조(130)는 상기 유휴시간에 상기 폭기조(120)에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성된다. 아울러 상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소도 함께 지속적으로 발생된다.The electrolyzer 130 is supplied with second seawater containing dissolved carbon dioxide from the aeration tank 120 during the idle time, and the carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate. In addition, in the process of generating the sodium carbonate during the idle time, the hydrogen and the chlorine are also continuously generated.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will understand that it exists. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

110: 해수공급펌프
115: 해수공급밸브
118: 온도제어모듈
120: 폭기조
130: 전해조
140: 정전류전원공급부
110: Seawater supply pump
115: Seawater supply valve
118: Temperature control module
120: Aeration tank
130: electrolyzer
140: Constant current power supply unit

Claims (8)

원자력발전소용 해수전해설비로서,
해수를 공급하는 해수공급펌프;
수요처로 전원을 공급하는 정전류전원부;
상기 해수가 공급되고 공급된 상기 해수에 이산화탄소의 폭기를 수행하는 폭기조; 및
상기 해수를 공급받고 상기 정전류전원부에서 상기 전원을 공급받아 전기분해를 통해 제1차반응과 상기 제1차반응에 기반하는 제2차반응을 포함하는 전체반응이 이루어지는 전해조를 포함하되,
상기 전해조는 수소, 염소 및 탄산나트륨이 생성되며,
상기 전해조에서 상기 해수에 포함되어 있는 염화나트륨을 전기분해하면 염소, 수소 및 수산화나트륨이 발생되고, 발생된 상기 염소와 수산화나트륨이 다시 반응하여 차아염소산나트륨이 생성되되,
상기 전체반응은 하기 반응식들을 기반으로 하고,
[전체반응식 1]
2NaCl + H2O +2e- → NaOCl + NaCl + H2(g) + Heat
[전체반응식 2]
2NaCl + H2O + CO2 +2e- → Na2CO3 + H2(g) + Cl2(g)+ Heat
차아염소산나트륨탱크를 더 포함하되,
상기 차아염소산나트륨탱크는,
상기 전해조에서 생성된 상기 차아염소산나트륨이 저장되고, 저수위 센서 및 고수위 센서가 구비되어 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 초과하면, 상기 해수전해설비의 적어도 일부의 작동을 중지시키며,
상기 해수전해설비는 상기 차아염소산나트륨의 저장량이 기준값을 만족하면 상기 해수전해설비의 작동이 재개되되,
원자력발전소용 해수전해설비는,
상기 폭기조로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소저장탱크와,
상기 폭기조에서 용해되지 않은 잉여 이산화탄소를 회수하여 상기 이산화탄소저장탱크로 공급하는 순환펌프를 더 포함하며,
상기 해수공급펌프는,
상기 해수전해설비의 상기 작동 중지에 따라 상기 차아염소산나트륨이 생산되지 않은 유휴시간이 발생되면, 상기 유휴시간에도 상기 폭기조로 상기 해수를 공급하는, 원자력발전소용 해수전해설비.
As a seawater electrolysis facility for nuclear power plants,
A seawater supply pump that supplies seawater;
A constant current power supply unit that supplies power to the consumer;
an aeration tank for supplying the seawater and aerating carbon dioxide into the supplied seawater; and
An electrolyzer that receives the seawater and receives the power from the constant current power supply, and performs an overall reaction including a first reaction and a second reaction based on the first reaction through electrolysis,
The electrolyzer produces hydrogen, chlorine, and sodium carbonate,
When sodium chloride contained in the seawater is electrolyzed in the electrolyzer, chlorine, hydrogen, and sodium hydroxide are generated, and the generated chlorine and sodium hydroxide react again to produce sodium hypochlorite,
The overall reaction is based on the following reaction equations,
[Full reaction formula 1]
2NaCl + H 2 O +2e- → NaOCl + NaCl + H 2 (g) + Heat
[Full reaction formula 2]
2NaCl + H 2 O + CO 2 +2e- → Na 2 CO 3 + H 2 (g) + Cl 2 (g)+ Heat
It further includes a sodium hypochlorite tank,
The sodium hypochlorite tank,
The sodium hypochlorite produced in the electrolyzer is stored, and a low water level sensor and a high water level sensor are provided to stop the operation of at least part of the seawater electrolysis facility when the stored amount of sodium hypochlorite exceeds a reference value,
The operation of the seawater electrolysis facility is resumed when the stored amount of sodium hypochlorite satisfies the standard value,
Seawater electrolysis equipment for nuclear power plants,
A carbon dioxide storage tank that supplies carbon dioxide to the aeration tank,
It further includes a circulation pump that recovers undissolved excess carbon dioxide from the aeration tank and supplies it to the carbon dioxide storage tank,
The seawater supply pump,
A seawater electrolysis facility for a nuclear power plant that supplies the seawater to the aeration tank even during the idle time when an idle time in which the sodium hypochlorite is not produced occurs due to the stoppage of operation of the seawater electrolysis facility.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소는 제철, 시멘트, 석유화학, 수소생산을 포함하는 산업 플랜트에서 발생된 이산화탄소가 포집되어 상기 이산화탄소 저장탱크로 이송되어 저장되며,
상기 폭기조는 하부에 구비된 폭기관에 의해 상기 이산화탄소가 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기되어 상기 폭기조의 해수에 포화될 때까지 공급되는, 원자력발전소용 해수전해설비.
According to paragraph 1,
The carbon dioxide is collected from industrial plants including steelmaking, cement, petrochemicals, and hydrogen production, and is transferred to the carbon dioxide storage tank and stored,
The aeration tank is a seawater electrolysis facility for a nuclear power plant in which the carbon dioxide is aerated in the form of microbubbles by an aeration pipe provided at the bottom of the aeration tank and supplied until it is saturated in the seawater of the aeration tank.
제1항에 있어서,
상기 이산화탄소가 상기 폭기조상에 공급되는 조건은,
0℃, 1기압에서 해수에 대한 이산화탄소 포화용해도는 3~4kg_CO2/kg으로서 포화에 이를 때까지 공급되는 공급조건을 포함하며,
상기 해수전해설비는,
상기 해수의 온도, 염도 및 외부 환경에 따라 달라지는 포화도의 제어를 수행하는 온도제어장치를 더 포함하는, 원자력발전소용 해수전해설비.
According to paragraph 1,
The conditions under which the carbon dioxide is supplied to the aeration tank are:
The saturated solubility of carbon dioxide in seawater at 0℃ and 1 atm is 3~4kg_CO 2 /kg, including the supply condition of supply until saturation is reached.
The seawater electrolysis facility,
A seawater electrolysis facility for a nuclear power plant, further comprising a temperature control device that controls saturation that varies depending on the temperature, salinity, and external environment of the seawater.
제6항에 있어서,
상기 해수전해설비는 상기 탄산나트륨이 저장되는 탄산나트륨저장탱크를 더 포함하며,
상기 전해조는,
상기 유휴시간에 상기 폭기조에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 상기 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성되되,
상기 유휴시간에 상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 상기 수소와 상기 염소가 함께 지속적으로 발생되는, 원자력발전소용 해수전해설비.
According to clause 6,
The seawater electrolysis facility further includes a sodium carbonate storage tank in which the sodium carbonate is stored,
The electrolyzer is,
During the idle time, second seawater in which carbon dioxide is dissolved is supplied from the aeration tank, and the carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate,
A seawater electrolysis facility for a nuclear power plant in which the hydrogen and the chlorine are continuously generated during the process of generating the sodium carbonate during the idle time.
원자력발전소용 해수전해설비 운용방법으로서,
해수공급펌프가 해수를 공급하는 단계;
전해조에서 상기 해수를 공급받고, 정전류전원부에서 공급되는 전원을 기반으로 상기 해수를 전기분해하여 차염소산나트륨이 생성되는 단계;
저장조에 상기 전해조에서 생성된 상기 차염소산나트륨이 저장되되, 저장된 상기 차염소산나트륨의 수위가 기준값을 초과하면, 상기 해수전해설비의 적어도 일부의 작동을 중지시켜 해수전해설비를 유휴상태로 만드는 단계를 포함하되,
상기 해수전해설비의 폭기조는 상기 유휴상태에서 내부에 충진된 해수가 하부에 구비된 폭기관을 통해 이산화탄소가 상기 폭기조의 해수에 포화될 때까지 마이크로 버블(Micro-bubble) 형태로 폭기시키며,
상기 전해조는 상기 폭기조에서 이산화탄소가 용해된 제2해수가 공급되고, 상기 제2해수의 이산화탄소가 수산화나트륨과 반응하여 탄산나트륨이 생성되되,
상기 탄산나트륨이 생성되는 과정에서 수소와 염소가 함께 지속적으로 발생되는, 원자력발전소용 해수전해설비 운용방법.
As a method of operating a seawater electrolysis facility for a nuclear power plant,
A step where the seawater supply pump supplies seawater;
Receiving the seawater from an electrolyzer and electrolyzing the seawater based on power supplied from a constant current power supply to generate sodium hypochlorite;
The sodium hypochlorite generated in the electrolyzer is stored in the storage tank, and when the stored water level of the sodium hypochlorite exceeds the standard value, stopping the operation of at least part of the seawater electrolysis facility to put the seawater electrolysis facility in an idle state. Including,
In the idle state, the aeration tank of the seawater electrolysis facility aerates the seawater filled therein in the form of micro-bubbles through an aeration pipe provided at the bottom until carbon dioxide saturates the seawater of the aeration tank,
The electrolyzer is supplied with second seawater in which carbon dioxide is dissolved in the aeration tank, and carbon dioxide in the second seawater reacts with sodium hydroxide to produce sodium carbonate,
A method of operating a seawater electrolysis facility for a nuclear power plant in which hydrogen and chlorine are continuously generated in the process of generating the sodium carbonate.
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