KR20020035598A - 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물을 처리하는 장치(31)로서, 실질적으로 반전된 U자형의 덕트(33)를 한정하는 케이스(32)를 포함한다. 상기 가스 혼합물은 상기 반전된 U의 제 1 가지(301)를 통해 상기 장치 내부로 침투하여(36), 상기 덕트 내부를 자연순환하고, 상기 반전된 U의 제 2 가지(302)를 통해 실질적으로 수소와 수증기가 없는 상태로 떠난다(37). 상기 장치는 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단(38)도 포함하는데, 이것은 상기 반전된 U(36)의 제 1 가지(301) 하부에 위치하며 냉각된다. 상기 장치는 상기 반전된 U의 제 2 가지(302) 상부에 위치하는 수증기 응축 수단(39)도 포함한다.
이러한 장치는 특히, 심각한 사고 상황시 수소와 수증기가 발생되거나 축적될 수 있는 원자로의 케이스나 격납용기와 같은 설비에 사용하기 위한 것이다.
Description
본 발명의 기술분야는 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물, 특히 공기를 처리하여, 여기에 포함된 수소와 수증기를 제거하거나 적어도 그들의 농도를 감소시키고, 이러한 가스들이 혼합물에 존재함으로써 발생되는 위험을 제거하기 위한 가스 혼합물 처리 장치분야로 정의될 수 있다.
이러한 장치는 특히 원자로의 케이스(casing)나 격납용기(containment)와 같은 설비에 사용하기 위한 것인데, 심각한 사고 상황에서는 그 안에서 수소와 수증기가 발생되거나 축적될 수 있다.
핵융합과 같은 핵 발전소에서 심각한 사고의 가능한 시나리오를 관리하기 위하여, 두 가지 주된 종류의 장치 또는 격납용기 부품이 현재 연구되고 있다.
첫번째는 이른바 "격납용기 응축기"이고, 두번째는 이른바 "수소 재결합기"이다.
응축기를 주제로 하는 문서로는, 드라이어(J. DREIER) 등의 논문 "The PANDAtests for the SWR 1000 passive containment cooling system"(Proceedings of the 7thInternational Conference on Nuclear Engineering, TOKYO, Japan, April 19-23, 1999), 휴겐버거(M. HUGGENBERGER) 등의 논문 "ESBWR related passive decay heat removal tests in PANDA"(Proceedings of the 7thInternational Conference on Nuclear Engineering, TOKYO, Japan, April 19-23, 1999)을 예로 들 수 있다.
재결합기를 주제로 하는 문서로는, 오리올로(F. ORIOLO) 등의 논문 "An integrated approach to the hydrogen challenge in the containment system of advanced LWRs"(Proceedings of the 7thInternational Conference on Nuclear Engineering, TOKYO, Japan, April 19-23, 1999), 짜이스(W. ZAISS)의 논문 "Hydrogen-management in beyond design accident conditions in NPP NECKAR 2"(Proceedings of the 7thInternational Conference on Nuclear Engineering, TOKYO, Japan, April 19-23, 1999)을 예로 들 수 있다.
격납용기 응축기는 격납용기 챔버의 압력 증가를 제한하기 위해, 공기와 수소가 존재할 경우 수증기를 응축시키기 위한 것이다.
도 1은 격납용기 응축기의 원리를 설명하는 다이아그램이다.
격납용기 응축기는 일반적으로 굴뚝(chimney) 또는 케이스(1)를 포함한다. 굴뚝 또는 케이스(1) 안에는 튜브(2)가 놓여지고, 튜브(2)를 통해 냉수가 순환한다.
상기 튜브를 포함하는 상기 케이스는 격납용기 안에 놓여지고 냉각수는 격납용기 바깥쪽에 설치된 유닛(unit)으로부터 얻어진다. 이 냉각수는 펌프에 의해 강제적으로 순환될 수도 있고, 자연대류에 의해 순환될 수도 있다.
응축기는 공기, 증기 및 수소의 혼합물로서 증기가 풍부한 혼합물(3)이 자체 공급(self-supply)된다. 이것은, 벽에서 수증기가 응축되어 사라지게 되므로, 응축 현상이 냉각된 부분의 벽과 입구 부분에서의 분압 차이를 유도하기 때문이다. 이러한 분압 차이는 응축기 안에 포함된 혼합물을 (위에서 아래로 )자연순환 운동시키는 구동력이 된다. 이와 같은 자연순환 운동은 도 1에서 화살표 3 및 4로 표시된다.
수소 재결합기는 격납용기 챔버 내에 설치되고, 백금과 같은 촉매의 존재 하에 수소를 제거하고 연소 위험을 줄이기 위해 공기 중의 수소와 산소를 결합시키기 위한 것이다.
이 촉매 반응은 사실 상당한 발열 산화 반응(dq는 1,21.108J/kg 연소된 수소)으로서, 다음과 같이 표현될 수 있다.
H2+ 1/2O2→ H2O + dq
SIEMENS타입의 재결합기는 아바키안(G. AVAKIAN) 등의 "Validation of a catalytic recombiner model for KALI experiments"(Proceedings of 4thWorld Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, EXHFT 4, Brussels, June 2-6, 1997)에 보다 상세히 설명되어 있다.
도 2에 도시되어 있는 이 재결합기는 수직 케이스나 굴뚝(21)을 갖는다. 이것의 하부에는 양면에 촉매(백금 합금)가 코팅된 판(22)이 놓여진다.
발열 촉매반응동안, 판(22)은 가열되어서 (아래에서 위로의 )내부 대류 운동(24)을 자연적으로 유도한다. 이것에 의해 공기, 증기 및 수소의 혼합물로서 수소가 풍부한 혼합물(23)이 재결합기에 공급되고 판(22)이 냉각된다.
수소 농도가 낮은 뜨거운 혼합물(25)은 상부를 통해 배출되며 챔버 내부를 재혼합시킨다.
위에서 설명한 두 종류의 장치 중, 첫번째 것은 수증기를 제거하기 위한 장치이고, 두번째 것은 수소를 제거하기 위한 장치인데, 이들은 몇가지 정해진 장점을 가진다. 그들은 둘 다 수동적(passive)일 수 있는데, 동적인 요소를 포함하지 않기 때문에 유지비가 적게 든다. 그리고, 수증기, 고압 위험과 더불어, 수소 및 수소의 연소 위험을 줄일 수 있다.
그러나 공기처럼 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물을 충분히 처리하기 위해서는, 이러한 두 종류의 장치는 격납용기 챔버 안의 서로 다른 장소에서 개별적으로 사용되어야 한다. 이에 따라 이들이 차지하는 공간이 커진다.
게다가, 수소 결합기가 자기-점화(self-ignition)를 통해서 쉽게 연소를 촉발하기 때문에 안전하지 못한데, 이것은 촉매 반응이 발열반응이기 때문이다.
블랑챗(T. K. BLANCHAT)과 말리아코스(A. MALLIAKOS)의 문서, "Performance testing of passive autocatalytic recombiners"(NUREG/CR-6 580, SAND 97-2 632, Sandia National Laboratories, June, 1998)는 재결합기에 의해 유도된 화염이 필름화되고, 자기-점화가 재결합기의 입구와 출구 중 어디에서 발생되었느냐에 따라 하방 또는 상방으로 움직이는 것으로 보인다고 지적한다.
더구나, 수소 재결합기는 주변의 가스 매체를 가열하여, 촉매에 의해 방출된 에너지가 격납용기 챔버 내에 잔류한다. 재결합기를 떠나는 가스는 매우 뜨거워서 국부적으로 고압과 고온을 유발한다.
마지막으로, 수소 재결합이 느리다. 아바키안(G. AVAKIAN) 등의 논문 "Theoretical model of hydrogen recombiner for a nuclear power plant"(Proceedings of 7thInternational Conference on Nuclear Engineering, TOKYO, Japan, April 19-23, 1999)을 참조하면, 촉매부로 향하는 수소의 분자 확산 때문에 촉매 작용이 제한된다고 나타나 있다. 이것은 촉매 요소로의 수소 공급을 느리게 하여 촉매반응을 제한한다.
이상으로부터, 공기처럼 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물에서 수소와 수증기를 제거하는 처리 장치로서, 넓은 공간을 차지하지도 않고, 챔버 내에서의 다른 수소 가열과 점화를 야기하지도 않고, 특히 재결합 반응동안 효율적인 처리를 수행할 수 있는 처리 장치의 필요성이 발생된다.
그리고 수소를 신속하고 확실하게 제거하고, 이와 동시에 수증기를 제거할 수 있는 장치의 필요성도 존재한다.
본 발명은 공기처럼 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물을 처리하여 이 혼합물에 포함된 수소와 수증기를 제거할 수 있는 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장점들과 특징들은, 비제한적이고 예시적인 목적으로 제공되는 다음의 설명을 고려한다면 보다 빠르게 자명해질 것이다. 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 격납용기 응축기의 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 수소 재결합기의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치에서 수증기 응축기의 튜브를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명 장치의 응축기에 관한 제 1 실시예(개방 회로)의 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명 장치의 응축기에 관한 제 2 실시예(폐쇄 회로)의 수직 단면도이다.
도 7은 수소 재결합기에서 촉매 처리되지 않은 표면이 평탄한 판을 나타내는 사시도이다.
도 8은 수소 재결합기에서 촉매 처리되지 않은 표면에 날개가 구비된 판을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명 장치의 수소 재결합기의 튜브를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 목적은 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물 처리 장치를 제공하는 것으로서, 다른 것들 중에서도 위에서 언급한 필요성을 만족시키며, 종래기술에 따른 장치가 가지고 있는 단점이나 한계, 결함 및 장애를 갖지 않으며, 종래기술에 따른 장치의 문제를 해결할 수 있는 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 목적 및 다른 것들은 본 발명 하에서 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물을 처리하는 다음 장치를 통해 달성된다. 이 장치는, 실질적으로 반전된(inverted) U자형의 덕트를 한정하는 케이스를 포함한다. 상기 가스 혼합물은 상기 반전된 U의 제 1 가지(branch)를 통해 상기 장치 내부로 침투하여 상기 덕트 내부를 자연순환하고, 상기 반전된 U의 제 2 가지를 통해 실질적으로 수소와 수증기 없는 상태로 떠난다. 상기 장치는 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단을 포함하는데, 이것은 상기 반전된 U의 제 1 가지 하부에 위치하며 냉각된다. 상기 장치는 상기 반전된 U의 제 2 가지의 상부에 위치하는 수증기 응축 수단도 포함한다.
본 발명의 장치는 앞서 언급한 종래기술의 장비가 갖고 있는 장애를 극복한다.
본 발명의 장치는 동일한 케이스 내에서 수소 재결합기와 응축기가 그룹화되어 지극히 소형의 조립체를 이룬다. 따라서, 본 발명의 장치는 종래기술에 따른 장치에 비하여 크기가 매우 작아진다. 종래에는 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물을 충분하고 완전하게 처리하려면 두 개의 독립적인 장치 요소가 필요하였고, 이들은 각기 다른 장소에 배치되어 넓은 공간을 차지하였다.
가스 혼합물을 처리하기 위한 종래의 두 종류의 장치를 간단한 방법으로 하나의 장치로 결합하되, 상기 장치는 종래의 두 장치의 어떠한 단점도 겪지 않고,기대되지 않은 장점을 제공하도록 하게 하는 것은, 수많은 이유에 의해 자명하지 않다. 그 이유 중 일부를 다음에서 설명한다.
본 발명의 장치는 자기-점화의 위험과 같이 촉매부의 가열에 관계된 문제를 해결한다. 이것은 종래기술과는 반대되어 예기치 못했던 차가운 촉매 작용을 사용하기 때문이다. 차가운 촉매 작용은 냉각된 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단을 이용하는 것에 의해 달성된다.
완전히 예기치 못했던 방식인 본 발명에 따르면, 냉촉매 작용을 이용하는 것이 재결합기의 효율에 결코 유해하지 않다. 반면에, 본 발명의 장치에서는 상기 재결합기의 동작 안정성이 상당히 향상된다.
일견, 촉매부를 냉각하는 동시에 재결합기의 효율을 증가시키고자 하는 것은 모순되어 보일 수 있다. 냉촉매부를 가지고서는 종래기술의 장치에서와 같이 촉매부에 수소가 공급되지 않을 것이기 때문이다. 종래 장치에서의 수소 공급은 촉매부가 뜨겁기 때문에 발생되는 자연 대류에 의하기 때문이다. 재결합을 위해 냉촉매부를 이용함으로써, 발명자는 자주 그리고 널리 유포된 이 기술 분야에서의 가르침을 거스르고, 이에 따라 선입견을 극복할 수 있다. 이것은 본 발명 장치의 특별한 구조 때문에 가능한데, 그 원리는 수소 재결합기와 응축기를 하나의 케이스에 직렬로 두어 사용함으로써, 촉매 현상과 재결합기의 자연대류에 의한 자체 공급을 분리한 것에 기초한다.
본 발명에 따른 두 장치를 서로에 대하여 특별히 배치하여 하나의 동일한 케이스에 두 가지 요소를 포함시키면, 응축기는 재결합기에 수소가 충만한 가스의 공급을 가능케 하는 대류를 일으킨다. 재결합기의 촉매는 수소 촉매반응동안 높은 능률로 차갑게 유지된다.
다시 말해, 본 발명의 근본적인 특성에 따라, 본 발명 장치 내에서의 순환은 완전히 자연적이고, 응축기의 수증기 응축에 의해 구동된다.
또한, 본 발명 장치의 특별한 구조는, 그것이 놓여지는 격납용기 챔버의 과열을 방지하는데, 이것은 본 발명 장치의 케이스 내에서 발생된 에너지가 쉽게 방출되기 때문이다.
다시 말해, 본 발명 장치는 소형이고, 전적으로 수동적이며, 안전하고도 냉각된 조건 하에서 수소의 빠른 촉매 반응과 수증기의 응축을 가능하게 한다. 이에 따른 하나의 바람직한 응용예를 들면, 원자로의 격납용기를 가압할 필요가 없어진다.
본 발명에 따르면, 수소 재결합을 위한 상기 냉촉매에 의한 수단과 상기 수증기 응축 수단은 자연 대류에 의해 수동적으로 냉각된다.
따라서, 본 발명 장치는 동적인 요소나 외부 공급없이 전적으로 수동적으로 동작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단은 일면만 촉매가 공급된 수평, 수직 또는 기울어진 판으로 형성된다.
상기 촉매가 공급되지 않은 수평, 수직 또는 기울어진 판의 표면은 평탄(smooth)할 수 있고, 열교환을 증진하기 위한 부품이 구비될 수도 있다. 이것은 촉매가 없는 표면의 효과적인 냉각을 가능케 한다.
상기 열교환을 증진하기 위한 부품은 일반적으로 날개(vane) 또는 기술 분야의 숙련자에게 알려진 다른 요소로서 이러한 목적에 적합한 것이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 촉매에 의한 수소 재결합 수단은 물과 같은 냉각제가 순환하는 튜브로 형성된다.
바람직하게, 본 발명에 따르면, 상기 촉매에 의한 재결합 수단은 재결합의 효율이 증가할 수 있도록 그 크기가 작아야 된다.
작은 크기란, 특히 이들 수단이 덕트의 크기에 비하여 작다는 것을 말한다. 따라서, 촉매에 의한 재결합 수단이 수평 또는 기울어진 판이라면, 그들의 특정 크기, 즉 그들의 높이는 가능한 낮은 것이 좋다. 재결합 효율은 촉매부의 낮은 공격 에지(attacking edge)에서 최대가 되기 때문이다. 예를 들어, 이러한 높이는 1 내지 3 cm일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 수증기 응축 수단은 물과 같은 냉각제가 순환하는 튜브로 형성되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 튜브는 수평면에 대하여 기울어진 튜브로서 그 내부에서는 상기 냉각제가 자연적인 대류에 의해 수동적으로 순환한다. 이 경우, 상기 냉각제의 순환은 이른바 "개방 회로"로 형성될 수도 있고, 아니면 폐쇄 회로로 형성될 수도 있다. 이 때, 폐쇄 회로는 열교환 수단을 포함한다.
그러나 상기 냉각제는, 강제적 순환을 구성하는 것이 쉽게 가능하다면 펌프와 같은 수단을 이용하여 강제적으로 순환될 수도 있다.
본 발명의 장치는 수소와 수증기를 포함하는 어떠한 가스 혼합물의 처리에도사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가스 혼합물은 수소와 수증기를 포함하는 공기이다. 예를 들어 각각의 비율은 2 내지 10%, 10 내지 90%(습 분자농도)이다.
이 가스 혼합물은 특히 산업 또는 다른 설비에서의 밀폐된 챔버 내의 분위기를 조성하는 공기이다.
본 발명의 장치는 특히 심각한 사고 상황시 그 안에서 수소와 수증기가 발생되거나 축적될 수 있는 원자로의 케이스나 격납용기와 같은 설비에 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 장치는 수증기를 응축시켜 격납용기의 압력 증가를 제한한다. 이와 동시에 수소를 제거하여 폭발 위험성을 제거한다.
도 3은 본 발명의 장치를 나타낸다. 이 장치(31)는 입구(34)와 출구(35)가 구비된 덕트 또는 도관(33)을 정의하는 케이스(32)를 포함한다. 상기 덕트는 실질적으로 반전된 U자형이고, 상기 덕트의 각 가지(301, 302)는 실질적으로 수직이며 가스 혼합물의 채널이 된다.
상기 덕트는 반전된 U에서 실질적으로 수평이면서 반전된 U의 두 가지를 연결하는 바(bar) 또는 부분(303)을 더 포함한다.
처리되어질 가스 혼합물은 공기로서, 예를 들면 수소와 증기를 포함하고, 반전된 U자형의 상기 덕트의 제 1 가지(301)를 통해 상기 장치 내부로 침투하여(화살표 36), 상기 덕트 내부를 자연적으로 순환하고, 상기 반전된 U자형의 상기 덕트의 제 2 가지(302)를 통해 실질적으로 수소와 수증기 없는 상태로 떠난다(화살표 37).
예를 들어, 상기 처리된 가스 혼합물은 2 내지 10%의 수소와 10 내지 90%(습분자농도)의 수증기를 포함한다.
촉매부로 형성된 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단(38)은 상기 반전된 U의 제 1 가지(301) 하부에 위치하며 바람직하게 수동적으로 냉각된다. 여기서, "하부"라는 것은 (장치가 수직이고 )상기 촉매부가 상기 반전된 U의 상기 가지(301) 높이의 반을 초과하지 않는 높이에 위치하는 것을 의미한다. 응축기와 같은 수증기 응축 수단(39)은 반전된 U의 다른 가지(302, "출구 가지")의 상부에 위치한다. 바람직하게, 상기 응축기는 아래에서 설명하는 바와 같이 자연적인 대류에 의해 냉각되는 부품으로 이루어진 것이다.
여기서, "상부"라는 것은 상기 응축기가 반전된 U의 상기 제 2 가지(302) 높이의 반보다 높은 곳에 위치하는 것을 의미한다.
응축기는 수평면에 대하여 기울어진 튜브로서 형성되며 (예를 들어 20 내지 100℃의 온도를 가진 )냉수와 같은 냉각제가 자연 대류에 의해 수동적으로 순환하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명 장치의 응축기의 기울어진 튜브(41) 중 하나를 나타낸 도면이다.
기울어진 튜브(41)는 수평면에 대하여 임의 각(α)을 이루는데, 대개 10°내지 30°의 각을 이룬다. 냉각제는 화살표 42로 나타낸 방향을 따라 자연대류하는데, 다시 말해 아래에서 위로 대류한다.
도 5는 본 발명 장치의 응축기에 관한 제 1 실시예를 나타낸다. 이 응축기는 수평면에 대하여 기울어진 튜브(도 4 참조)를 포함하고, 이를 통해 냉각제가 자연적인 대류에 의해 수동적으로 순환한다.
본 제 1 실시예에서, 상기 냉각제의 순환은 "개방 회로" 순환이다.
보다 정확하게, 응축기(51)는 기울어진 튜브(52, 53, 54)를 포함하는데, 이들의 바깥에서는 공기, 수증기 및 수소의 혼합물이 순환한다(화살표 55). 도 5에서는 3개의 튜브가 보여지지만, 응축기는 어떠한 수의 튜브라도 포함할 수 있다. 냉각제는, 본 발명 장치의 상부, 예를 들어 핵 발전소의 격납용기 내에 위치하는 풀(pool, 58)과 같은 대형 저수조로부터 중력에 의해 튜브(56)를 거쳐서 상기 응축기에 공급된다(화살표 57).
물과 같은 냉각 유체는 기울어진 튜브(52, 53, 54)를 지나면서 가열되고 자연적인 대류에 의해 튜브(59)를 거쳐 상방 이동하여(화살표 510), 액체가 냉각되는 저수조 또는 풀(58) 내의 액체 덩어리(511)에 이른다.
도 6은 본 발명 장치의 응축기에 관한 제 2 실시예를 나타낸다. 이 응축기는 수평면에 대하여 기울어진 튜브(도 4 참조)를 포함하고, 이를 통해 냉각제가 자연적인 대류에 의해 수동적으로 순환한다.
본 제 2 실시예에서, 냉각제의 순환은 "폐쇄 회로" 시스템이다. 본 실시예는 튜브(59)를 거쳐 저수조 또는 풀(58)까지 상방 이동하는 냉각제가 저수조 또는 풀(58)에 담겨진 액체 덩어리(511)에 곧바로 이르지 않고, 예를 들어 액체에 침지된 열교환기(61)로 연결된다는 점을 제외하고는, 도 5(참조부호가 동일)에 나타낸 응축기와 동일하다. 냉각제는 덕트(56)를 통해 응축기로 되돌아가기 전에 이 열교환기에서 냉각된다.
제 3 실시예에서, 그리고 펌프와 같은 순환 수단이 용이하게 이용될 수 있어 자연적인 순환의 이점이 없는 경우에는, 냉수와 같은 냉각제가 응축기 튜브 안에서 순환 수단, 예를 들어 펌프에 의해 강제적으로 순환되도록 할 수 있다. 이 때에는 응축기 튜브가 반드시 기울어져야 할 필요는 없다. 본 실시예는 실질적으로 도 6에 나타낸 응축기에 순환 펌프가 추가된 것에 해당된다.
도 2에 나타낸 것과 실질적으로 동일한 구조의 수소 재결합기는 수평, 수직 판으로서 일면에만 촉매가 공급된 판으로 형성될 수 있다.
이러한 판들에서 촉매가 공급되지 않은 면은 도 7에서와 같이 평탄할 수 있다. 도 7은 일면에 촉매 침적물(71)을 포함하고, 촉매가 없는 다른 면(72)은 평탄한 판을 나타낸다.
그렇지 않으면, 이러한 판들에서 촉매가 공급되지 않은 면은 도 8에서처럼 수직 날개(vane)와 같이 교환을 강화하는 부품이 구비될 수 있다. 도 8은 일면에 촉매 침적물(81)을 포함하고, 촉매가 없는 다른 면은 날개(82)가 구비된 판을 나타낸다.
어느 경우이든, 재결합 효율을 향상시키기 위해서 그들의 높이는 가능한 한 낮아야 한다. 1 내지 3 cm의 높이가 추천된다.
수소 재결합기는 기울어지거나 기울어지지 않은 튜브로 구성될 수 있고, 냉수는 그 내부를 응축기 튜브에서와 동일한 원리에 따라 순환한다. 이러한 관점에서, 도 4와 그에 따른 상기 설명을 참조할 수 있다.
이러한 종류의 튜브는 도 9에 나타나 있는데, 냉수는 화살표 91 방향으로 바깥면(92)에 촉매가 공급된 튜브 내부를 순환한다.
본 발명의 장치는 동일한 케이스 내에서 수소 재결합기와 응축기가 그룹화되어 지극히 소형의 조립체를 이룬다. 따라서, 본 발명의 장치는 종래기술에 따른 장치에 비하여 크기가 매우 작아진다. 본 발명의 장치는 수증기를 응축시켜 격납용기의 압력 증가를 제한한다. 이와 동시에 수소를 제거하여 폭발 위험성을 제거한다.
다시 말해, 본 발명 장치는 소형이고, 전적으로 수동적이며, 안전하고도 냉각된 조건 하에서 수소의 빠른 촉매 반응과 수증기의 응축을 가능하게 한다. 이에 따른 하나의 바람직한 응용예를 들면, 원자로의 격납용기를 가압할 필요가 없어진다.
Claims (14)
- 실질적으로 반전된 U자형의 덕트(33)를 한정하는 케이스(32)를 포함하고, 가스 혼합물은 상기 반전된 U의 제 1 가지(301)를 통해 상기 장치 내부로 침투하여(36), 상기 덕트 내부를 자연적으로 순환하고, 상기 반전된 U(36)의 제 2 가지(302)를 통해 실질적으로 수소와 수증기 없는 상태로 떠나고(37),상기 장치는 상기 반전된 U의 제 1 가지(301) 하부에 위치하고 냉각되는 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단(38)과, 상기 반전된 U의 제 2 가지(302) 상부에 위치하는 수증기 응축 수단(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소와 수증기를 포함하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 촉매에 의한 재결합 수단과 상기 수증기 응축 수단은 자연적인 대류에 의해 수동적으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단은 일면만 촉매가 공급된 수평, 수직 또는 기울어진 판으로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제3항에 있어서,상기 촉매가 공급되지 않은 수평, 수직 또는 기울어진 판의 표면은 평탄한 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제3항에 있어서,상기 촉매가 공급되지 않은 수평, 수직 또는 기울어진 판의 표면은 열교환을 향상시키기 위한 부품이 구비된 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제5항에 있어서,상기 열교환을 향상시키기 위한 부품은 날개(vane)인 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 냉촉매에 의한 수소 재결합 수단은 상기 덕트 크기에 비해 작은 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 촉매에 의한 수소 재결합 수단은 물과 같은 냉각제가 순환하는 튜브로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 수증기 응축 수단은 물과 같은 냉각제가 순환하는 튜브로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제9항에 있어서,상기 튜브는 수평면에 대하여 기울어진 튜브이고 그 내부에서 상기 냉각제가 자연적인 대류에 의해 수동적으로 순환하는 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제10항에 있어서,상기 냉각제의 순환은 이른바 개방 회로로 형성된 것을 특징으로 하는 가스혼합물 처리 장치.
- 제10항에 있어서,상기 냉각제의 순환은 폐쇄 회로로 형성되고, 상기 회로는 열교환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제9항에 있어서,상기 냉각제는 강제된 순환에 의해 순환하는 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 가스 혼합물은 수소와 수증기를 포함하는 공기인 것을 특징으로 하는 가스 혼합물 처리 장치.
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