KR20100118753A - 원자로 비상노심냉각수 주입용 냉각덕트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 가압경수로형 원자로의 안전주입수 직접주입방식에 있어서, 환형강수부 유동유발 진동을 방지하는 측면지지대를 구비하고, 열팽창 및 수축 시 구조적 안정성을 갖는 수직분할형 비상노심냉각수 주입용 냉각덕트에 관한 것이다. 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트는, 원자로의 노심배럴 둘레를 따라배치되데, 비상노심냉각수 유입구가 직접주입노즐을 마주보고 배치되며, 상기 노심배럴의 원통 길이 방향을 따라 길게 형성된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트는 상기 냉각덕트의 길이 방향을 따라 다수의 수직분할덕트로 분할된 것을 특징으로 한다.
비상노심냉각수, 냉각덕트(emergency core cooling duct), 안전주입계통, 직접주입노즐(Direct Vessel Injection Nozzle)

Description

원자로 비상노심냉각수 주입용 냉각덕트{EMERGENCY CORE COOLING DUCT FOR EMERGENCY CORE COOLING WATER INJECTION OF A NUCLEAR REACTOR}
본 발명은 가압경수로형 원자로에 있어서, 고압안전주입펌프나 안전주입탱크로부터 공급되는 비상노심냉각수를 원자로 압력용기와 노심배럴로 구성되는 강수부에 직접 주입하는 냉각덕트에 관한 것이다. 특히, 냉각덕트 측면지지대를 구비하고, 열팽창 및 수축 시 구조적 안정성을 갖는 수직분할형 비상노심냉각수 주입용 냉각덕트의 길이 방향을 따라 다수의 수직분할덕트로 분할된 것을 특징으로 한다.
가압경수로형 원자로를 이용한 원자력 발전소는 충분한 안전여유도를 고려하여 설계를 함에도 불구하고 예상과는 다르게 안전사고들이 발생될 수 있으며, 대량의 냉각수가 누수되는 안전사고 시 비상노심냉각수가 충분하게 공급되지 못하면 원자로 노심이 과열되어, 원자로가 손상되는 사고가 발생할 수 있다. 가압경수로형 원자로는 이러한 냉각수 누수 사고 시 노심을 냉각시키기 위하여 비상노심냉각수가 원자로 외부로부터 공급되도록 고압안전주입펌프와 안전주입탱크를 구비한다. 비상노심냉각수의 공급방식은 최종 주입노즐의 위치에 따라서 구분되는데, 주입노즐이 저온관에 위치하는 저온관 주입방식과 주입노즐이 원자로 압력용기에 위치하는 직접주입방식이 있다.
저온관 주입방식의 경우, 저온관의 파단사고 시 파단 부위로 비상노심냉각수가 모두 누출되어 원자로 노심냉각이 저하되는 단점이 있다. 이러한 저온관 주입방식의 단점을 해결하기 위해서, 원자로 압력용기에 비상노심냉각수를 직접 공급하는 직접주입노즐(Direct Vessel Injection nozzle; DVI)을 설치하고, 직접주입노즐을 통하여 원자로 압력용기와 노심배럴 사이의 강수부에 직접 비상노심냉각수를 공급하여 저온관 누출을 방지하는 원자로 압력용기 직접주입방식의 개선된 기술을 채택하고 있다.
그러나, 직접주입방식에서도 강수부의 강한 횡유동에 의해 원자로 압력용기 밖으로 비상노심냉각수가 직접 배출되어 비상노심냉각수의 노심냉각이 저하되는 직접우회 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 단순히 직접주입노즐을 노심입구까지 연장하는 미국특허 제5,377,242호(James D. Carlton et. al)나 미국특허 제5,135,708호(James D. Carlton et. al)에서와 같은 방식이나, 직접주입노즐과 냉각덕트 사이에 좁은 틈을 주고 강수부 하부로 냉각덕트를 단순히 연장(최한림외, 대한민국 공개특허공보 10-2000-0074521)하면, 직접주입노즐배관 파단시 냉각덕트의 최저점 하부 출구가 파단유동의 흡입구로 역전되어, 원자로 내부의 냉각수 수위가 지속적으로 낮아져 냉각덕트의 최저점 하부 출구 또는 그 이하까지 이르게 되고, 이와 같이 냉각수 수위가 낮아지게 되면 원자로의 노심(Core)이 노출되어 노심 냉각에 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
“노심배럴 주입연장덕트를 구비한 안전주입계통“(권태순외, 대한민국 특허 출원번호 10-2008-0024306) 비상노심냉각수 주입관 기술은 냉각덕트가 강수부의 강한 횡유동에 견디는 지지력이 미양하여 구조적으로 취약하고, 원자로가 저온상태에서 시동하여 고온 출력 조건까지 가열될 때, 구조물의 용접부에 가해지는 열응력에 취약하다. 특히, 냉각덕트의 길이가 길면 길수록 열 수축팽창에 의한 열응력에 더욱 취약한 구조가 된다.
직접주입관 배관 파단사고 시 냉각덕트의 입출구 역전 현상을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 강수부의 강력한 횡유동에 견딜수 있는 구조적 건전성을 갖으며, 원자로 저온기동부터 고온 출력운전까지의 운전 천이기간중 주입덕트 용접부에 나타나는 열응력을 방지시키며, 대형저온관 파단사고시 초기 노심역류 기간에 냉각덕트에 가해지는 과도한 역류 하중을 방지시킬수 있는 비상노심냉각수 직접주입 노즐용 냉각덕트 구조의 개발이 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 냉각덕트에 의해 유동유발 진동 발생을 감소시킬 수 있고 열팽창 및 수축 시 구조적 안정성을 갖는 원자로 비상노심냉각수 주입용 냉각덕트를 제공하기 위한 것이다.
또한, 대형저온관 파단사고시 초기 노심역류 기간에 냉각덕트에 가해지는 과도한 역류 하중을 방지시킬수 있는 역류반사용 출구가이드를 구비한 원자로 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자로의 노심배럴 둘레를 따라 직접주입노즐을 마주보는 일정지점에 배치되며 상기 노심배럴의 길이 방향을 따라 길게 형성된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트는 상기 냉각덕트의 길이 방향을 따라 분할된 다수의 수직분할덕트로 형성된다.
실시예에서, 상기 냉각덕트는 길이가 길어짐으로써 증가하는 열수축팽창 길이방향 열응력을 분산시키기 위하여, 수직길이를 등분하였다. 이로써, 서로 이웃하는 수직분할덕트 사이에 갭을 형성하거나 서로 이웃하는 수직분할덕트의 일부가 서로 오버랩되게 형성할 수 있다. 상기 냉각덕트를 오버랩되게 형성하면, 열에 의해 상기 수직분할덕트가 팽창 또는 수축됨에 따라 상기 수직분할덕트가 서로 수직방향으로 미끄럼 상대 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 냉각덕트는 상기 노심배럴 표면에 대해 사다리꼴 형태와 유사한 형태를 갖도록 'ㄷ'자 형태를 갖되 측면은 경사면을 형성하고, 상기 냉각덕트와 상기 노심배럴의 표면으로 둘러싸인 내부 체적이 상기 원자로에 비상노심냉각수를 주입하는 비상노심냉각수 유로를 형성한다.
실시예에서, 상기 냉각덕트는 강수부의 강한 횡유동에 견딜 수 있도록 측면 지지대를 일정 간격으로 설치하여 상기 냉각덕트를 고정시키는 다수의 측면 지지대를 더 포함하고, 상기 측면 지지대는 상기 냉각덕트의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 냉각덕트의 상면에는 상기 냉각덕트 내부로 비상노심냉각수를 주입하기 위한 유입구가 형성되고, 상기 상면은 상기 노심배럴의 표면에 대해 볼록하고 완만한 곡면 형태를 가질 수 있다.
실시예에서, 상기 냉각덕트는 상단부가 폐쇄되고 하단부가 개방되게 형성되고, 상기 냉각덕트의 하단부에는 상기 원자로의 노심쪽에서 상기 냉각덕트쪽으로 급격한 역류 발생시 역류의 유동방향 바꿔주는 출구 가이드가 구비되고, 상기 출구 가이드는 상기 노심배럴 표면에서 돌출 형성되어, 원자로의 비상노심냉각수 주입시기 이전에 형성되는 고속의 역류성 파단류가 상기 냉각덕트로 유입될 때의 유동 저항을 감소시켜 냉각덕트 구조물의 안전성을 향상시킨다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 밑판이 없는 'ㄷ'자 형태를 갖는 냉각덕트를 측면지지대를 이용하여 노심배럴에 장착시키므로 냉각덕트 를 노심배럴에 보다 견고하게 고정시킬 수 있다. 따라서, 종래 단순 냉각덕트 구조물보다 강수부에서 발생하는 고속 횡유동에 대해 구조적 안전성을 향상 시킨다.
또한, 다수의 수직분할덕트로 분리 형성되고 각 수직분할덕트 사이에는 열 수축팽창 길이를 흡수하는 이격 거리인 갭 또는 오버랩이 형성되어 열팽창 또는 수축 시 수직분할덕트가 서로에 대해 미끄럼 이동이 가능하므로, 길이가 긴 냉각덕트 보다 훨씬 작은 열응력이 나타나는 구조적 안정성을 갖는다. 이는 긴 길이를 갖는 냉각덕트의 열응력을 수직분할 덕트로 분산시켰기 때문이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트에 대해 상세하게 설명한다.
가압경수로형 원자로(100)는 크게 원자로 압력용기(120)와 상기 원자로 압력용기(120) 내부에 구비되어 노심(101)이 수용된 노심배럴(110)로 이루어진다. 상기 노심배럴(110) 내부에는 핵연료봉이 장입되는 노심(Core)(101)이 구비되고, 상기 노심배럴(110)은 상기 원자로 압력용기(120)보다 소정 직경 작게 형성되며, 상기 노심배럴(110)과 상기 원자로 압력용기(120) 사이의 이격된 공간은 강수부(102) 가 형성된다.
상기 원자로(100)는 비상노심냉각수를 상기 원자로 압력용기(120)에 직접 주입하는 방식으로, 상기 원자로 압력용기(120) 일측에는 상기 원자로에 비상노심냉각수를 주입하기 위한 직접주입노즐(121)과 상기 원자로(100)의 정상운전 시 냉각수가 주입되는 다수의 저온관(Cold Leg)(122)이 구비되고, 상기 저온관(122)을 통해 유입된 냉각수가 상기 강수부(102)를 거쳐 상기 노심(101)을 지나는 동안 가열되어 증기발생기 쪽으로 유출되는 출구를 이루는 다수의 고온관(Hot Leg)(123)이 상기 노심배럴(110)과 연결되어 구비된다. 예를 들어, 상기 원자로(100)는 4개의 저온관(122)과 2개의 고온관(123)이 구비될 수 있다. 여기서, 원자로(100)의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기 강수부(102)에는 상기 직접주입노즐(121)에서 주입되는 비상노심냉각수의 유동 유로가 되는 수직분할형 냉각덕트(130)가 구비된다. 예를 들어, 상기 냉각덕트(130)는 상기 노심배럴(110)의 길이 방향을 따라 길게 형성되며, 상기 노심배럴(110)의 둘레를 따라 4개의 냉각덕트(130)가 구비된다. 그러나 상기 냉각덕트(130)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 상기 냉각덕트(130)의 길이와 수 및 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 직접주입노즐(121)과 상기 냉각덕트(130)는 기계적으로 연결되어 있지 않으므로 상기 원자로 압력용기(120)와 상기 노심배럴(110)를 조립 및 분해 시 상기 냉각덕트(130)과 주변 구조물 사이에 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 냉각덕트(130)는 상기 직접주입노즐(121)에서 분사된 비상노심냉각수가 직접 주입될 수 있도록 상기 직접주입노즐(121)과 마주보는 위치에 형성되고, 내부에 상기 비상노심냉각수의 유동 유로를 형성한다. 상기 냉각덕트(130)는 상기 냉각덕트(130)의 길이 방향을 따라 분할된 다수의 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)로 이루어지고, 상기 직접주입노즐(121)에서 유입된 비상노심냉각수가 상기 냉각덕트(130)의 하부로 유동할 수 있도록 상단부에는 상부 막음판(136)이 구비되어 상기 냉각덕트(130)의 상부를 폐쇄하고 하단부는 개방된 형태를 갖는다.
또한, 상기 냉각덕트(130)는 내부에 비상노심냉각수의 유로를 형성할 수 있도록 빈 공간을 형성하고 상기 노심배럴(110)과 맞닿는 면이 개방된 'ㄷ'자 형태를 갖는다. 즉, 상기 냉각덕트(130)의 3면과 상기 냉각덕트(130)가 장착된 상기 노심배럴(110)의 일 면으로 둘러싸인 내부 공간이 비상노심냉각수의 유로를 형성한다. 여기서 상기 냉각덕트(130)는 밑판이 없는 ‘ㄷ’자 형태를 가지므로 상기 냉각덕트(130)와 상기 노심배럴(110)의 접촉면적을 줄임으로써 상기 냉각덕트(130)와 상기 노심배럴(110)의 접촉면에서 발생하는 유동 유발 진동을 줄일 수 있다.
또한, 상기 냉각덕트(130)의 상면(131)은 볼록한 소정의 곡면 형상을 갖는다. 상기 냉각덕트(130)의 상면(131)을 곡면으로 형성함으로써 상기 냉각덕트(130)의 열팽창 시 열팽창 여유를 주게 되어 상기 냉각덕트(130)가 비틀리는 것을 방지하고 구조적인 안정성을 가질 수 있다.
상기 냉각덕트(130)의 상면(131)에서 상기 직접주입노즐(121)과 마주보는 위치에는 상기 직접주입노즐(121)에서 분사된 비상노심냉각수가 주입되는 유입 구(133)가 형성되고, 상기 냉각덕트(130)의 측면은 상기 강수부(102) 내의 횡유동에 의한 저항을 줄일 수 있도록 측면 경사부(132)가 형성된다. 즉, 상기 냉각덕트(130)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 상면(131)이 볼록하고 측면 경사부(132)를 갖는 사다리꼴과 유사한 형상의 단면을 갖는다.
여기서, 상기 냉각덕트(130)는 상기 직접주입노즐(121)에서 분사된 비상노심냉각수의 분산되는 것을 고려하고 비상노심냉각수가 잘 유입될 수 있도록 상기 유입구(133)의 단면적이 상기 직접주입노즐(121)의 단면적보다 약 2~3배 정도 크게 형성된다.
상기 냉각덕트(130)는 상기 노심배럴(110) 표면에서 상기 원자로 압력용기(120) 쪽으로 소정 높이 돌출 구비되는데, 상기 냉각덕트(130)의 돌출되는 높이는 상기 강수부(102)의 간격 이내로 한정되며, 상기 원자로 압력용기(120)와 상기 노심배럴(110)의 조립 및 분해 시 상기 냉각덕트(130)로 인해 간섭이 발생하지 않도록 상기 강수부(102)의 간격, 즉, 상기 노심배럴(110)의 외주면과 상기 원자로 압력용기(120)의 내주면 사이의 거리의 3/25～7/25의 높이를 갖는다.
상기 냉각덕트(130)의 길이는 상기 노심배럴(110)을 따라 상기 직접주입노즐(121)과 마주보는 위치부터 상기 저온관(122) 및 상기 고온관(123)의 수평 고도보다 하부까지 연장 형성된다. 즉, 상기 냉각덕트(130)는 상기 직접주입노즐(121)에서 유입되는 비상노심냉각수가 주입될 수 있도록 상기 노심배럴(110)을 따라 상기 직접주입노즐(121)과 마주보는 위치보다 약간 상부까지 연장 형성되며, 상기 강수부(102) 하부까지 비상노심냉각수를 공급하고 사고 시 상기 저온관(122) 주변에 형성되는 강력한 파단 흡입류에 의하여 비상노심냉각수가 유출되는 것을 고려하여 상기 냉각덕트(130)의 출구는 상기 저온관(122)의 설치 위치보다 하부까지 연장 형성된다.
상기 냉각덕트(130)의 측면에는 상기 냉각덕트(130)를 고정시키는 다수의 측면 지지대(135)가 구비된다. 상기 측면 지지대(135)는 상기 냉각덕트(130)의 길이 방향을 따라 다수개가 구비되고 일정 간격을 갖고 배치된다.
상기 냉각덕트(130)의 하단부에는 상기 원자로(100)의 노심(101) 쪽에서 상기 냉각덕트(130) 쪽으로 급격한 역류 발생시 역류의 유동방향 바꿔주는 출구 가이드(147)가 구비된다. 상기 출구 가이드(147)는 상기 원자로(100)의 비상노심냉각수 주입시기 이전에 형성되는 고속의 역류성 파단류가 상기 냉각덕트(130)로 유입될 때의 유동 저항을 감소시킬 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 상기 출구 가이드(147)는 상기 노심배럴(110) 표면에서 소정 높이 돌출 형성되며, 상기 냉각덕트(130)에 대한 역류의 유동방향에 대해 소정의 경사면이 형성된다. 또한, 상기 냉각덕트(130)에서 유동되는 비상노심냉각수의 유동방향에 대해 저항을 줄일 수 있도록 경사면이 형성된다. 일 예로, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 출구 가이드(147)는 피라미드 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 출구 가이드(147)의 형상 및 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
상기 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)는 열에 의해 상기 냉각덕트(130)가 팽창하거나 수축함에 따라 상기 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)가 서로 수직방향으 로 미끄럼 상대 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.
일 예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 냉각덕트(130)는 서로 이웃하는 수직분할덕트(130a, 130b, 130c) 사이에 소정 간격의 갭(gap)이 형성될 수 있다.
상기 냉각덕트(130)는 3개의 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)로 분할 형성되고 상기 각 수직분할덕트(130a, 130b, 130c) 사이에 상기 갭(gap)이 형성되므로, 상기 냉각덕트(130)의 열팽창 시 상기 갭(gap)의 간격만큼 상기 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)가 팽창 및 이동할 수 있는 열팽창 여유를 갖고 열팽창에 의한 상기 냉각덕트(130)의 비틀림 및 변형을 방지할 수 있다. 마찬가지로 상기 냉각덕트(130)가 수축 시에도 상기 각 수직분할덕트(130a, 130b, 130c)가 수축하면서 상기 갭(gap)의 간격이 더 벌어지므로 상기 냉각덕트(130)의 수축에 의한 상기 냉각덕트(130)의 비틀림 및 변형을 방지할 수 있다.
한편, 다른 실시예로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 냉각덕트(140)는 서로 이웃하는 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)의 일부가 서로 오버랩(overlap)될 수 있다. 도 6에 도시한 냉각덕트(140)는 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)가 오버랩되는 구성을 제외하고는 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭을 사용하고 중복되는 설명은 생략하고, 140번대의 도면부호를 사용한다.
상기 냉각덕트(140)는 3개의 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)로 분할 형성되고 상기 각 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)는 서로 일정 부분 겹쳐지게 형성된 오버랩(overlap)이 형성되고, 상기 오버랩(overlap) 부분에서 상기 수직분할덕 트(140a, 140b, 140c)가 서로 상대 미끄럼 이동이 가능하도록 형성된다. 즉, 상기 냉각덕트(140)의 열팽창 시 상기 각 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)는 상기 오버랩(overlap) 부분을 통해 서로 상대 미끄럼 이동함으로써 열팽창에 의한 비틀림 및 변형을 방지할 수 있다. 마찬가지로 상기 냉각덕트(140)가 수축 시에도 상기 각 수직분할덕트(140a, 130b, 130c)가 수축하더라도 상기 오버랩(overlap)에서 상기 수직분할덕트(140a, 140b, 140c)의 수축 여유를 주게 되므로 수축에 의한 상기 냉각덕트(140)의 비틀림 및 변형을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 냉각덕트(130, 140)와 상기 직접주입노즐(121)은 기계적으로 서로 연결되어 있지는 않으나, 상기 직접주입노즐(121)에서 분사된 비상노심냉각수는 분사압에 의해 상기 유입구(133, 143)로 직접 유입되어 열수력적으로 연결된다. 즉, 상기 냉각덕트(130, 140)는 상기 원자로(100)가 정상적으로 운전되는 경우에는 상기 직접주입노즐(121)에서 비상노심냉각수가 공급되지 않으므로 상기 직접주입노즐(121)과 상기 냉각덕트(130, 140)가 열수력적으로 분리되어 있으나, 상기 저온관(122)이 파단되는 사고 발생시에는 상기 직접주입노즐(121)을 통하여 비상노심냉각수가 상기 냉각덕트(130, 140)로 주입된다. 여기서 상기 직접주입노즐(121)은 비상노심냉각수를 고속으로 분사하므로 상기 직접주입노즐(121)에서 상기 강수부(102) 사이의 거리를 가로질러 상기 냉각덕트(130, 140)의 유입구(133, 143)로 비상노심냉각수가 충분히 주입될 수 있다.
한편, 상기 직접주입노즐(121)에서 분사된 비상노심냉각수의 일부가 상기 유입구(133, 143)로 유입되지 못하고 하부로 낙하하거나 상기 수직분할덕트(130a, 130b, 130c) 사이의 갭(gap)을 통해 비상노심냉각수의 일부가 외부로 유출될 수 있으나, 이러한 비상노심냉각수 역시 중력에 의해 상기 강수부(102)의 하부로 수렴되어 상기 노심(101)의 냉각에 사용될 수 있다.
상기 냉각덕트(130, 140)로 주입된 비상노심냉각수는 중력과 비상노심냉각수의 유동 모멘텀에 의해 상기 냉각덕트(130, 140)를 따라 하부로 유동하면서 상기 노심(101)을 냉각시킨다. 그리고 상기 냉각덕트(130, 140) 내부로 비상노심냉각수가 유동하므로 상기 강수부(102)내부에서 발생하는 고속 횡유동의 영향을 받아 상기 저온관(122)을 통해 바로 상기 원자로 압력용기(120) 외부로 배출되는 비상노심냉각수 직접우회배출현상을 차단할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 상기 직접주입노즐(121)과 연결된 배관의 파단 사고 시 상기 직접주입노즐(121)에서 비상노심냉각수가 분사되지 않으므로 상기 직접주입노즐(121)과 상기 냉각덕트(130, 140) 사이의 연결이 분리되어 상기 냉각덕트(130, 140)를 통해 상기 강수부(102) 하부의 냉각수가 흡입되어 상기 원자로 압력용기(120) 내부의 냉각수 수위가 저하되는 입출구 역전현상을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하 거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트가 구비된 원자로의 일 예를 도시한 횡단면도;
도 2는 도 1의 원자로의 종단면도;
도 3은 도 1의 원자로에서 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트를 설명하기 위한 요부 사시도;
도 4는 도 3의 냉각덕트의 종단면도;
도 5는 도 3의 냉각덕트의 정면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각덕트를 설명하기 위한 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 원자로 101: 노심(core)
102: 강수부 110: 노심배럴(barrel)
120: 원자로 압력용기 121: 직접주입노즐
122: 저온관 123: 고온관
130, 140: 냉각덕트
130a, 130b, 130c, 140a, 140b, 140c: 수직분할덕트
131, 141: 상면 132, 142: 측면 경사부
133, 143: 비상노심냉각수 유입구 135, 145: 측면 지지대
136, 146: 상부 막음판 137, 147: 출구 가이드

Claims (6)

  1. 원자로의 노심배럴 둘레를 따라 배치되며, 직접주입노즐과 마주보는 비상노심냉각수 유입구를 갖되, 상기 노심배럴의 길이 방향을 따라 길게 형성된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트에 있어서,
    상기 냉각덕트는 길이 방향을 따라 수직 분할된 다수의 수직분할덕트로 형성된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각덕트는 서로 이웃하는 수직분할덕트 사이에 갭이 형성되거나 서로 이웃하는 수직분할덕트의 일부가 서로 오버랩되는 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각덕트는 열에 의해 상기 수직분할덕트가 팽창 또는 수축됨에 따라 상기 수직분할덕트가 서로 수직방향으로 미끄럼 상대 이동이 가능하도록 형성된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각덕트의 측면에 구비되어 상기 냉각덕트를 고정시키는 다수의 측면 지지대를 더 포함하고,
    상기 측면 지지대는 상기 냉각덕트의 길이 방향을 따라 서로 이격되어 구비된 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각덕트의 상면에는 상기 냉각덕트 내부로 비상노심냉각수를 주입하기 위한 유입구가 형성되고, 상기 상면은 상기 노심배럴의 표면에 대해 볼록하고 완만한 곡면 형태를 갖는 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각덕트는 상단부가 폐쇄되고 하단부가 개방되게 형성되고,
    상기 냉각덕트의 하단부에는 상기 원자로의 노심쪽에서 상기 냉각덕트쪽으로 급격한 역류 발생시 역류의 유동방향 바꿔주는 출구 가이드가 구비되고,
    상기 출구 가이드는 상기 노심배럴 표면에서 돌출 형성되어, 원자로의 비상노심냉각수 주입시기 이전에 형성되는 고속의 역류성 파단류가 상기 냉각덕트로 유입될 때의 유동 저항을 감소시키는 원자로의 비상노심냉각수 주입용 수직분할형 냉각덕트.
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