KR20110008950A - Emergency core cooling water safety injection tank for nuclear reactor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크로서, 더욱 상세하게는 가압경수로형 원자로의 대형냉각재상실사고시 원자로 용기에 신속하게 대량의 냉각수(비상노심냉각수)를 충수하기 위하여 사용되는 안전주입탱크에서 사고 초기 필요한 대유량과 사고 중/후반기 필요한 소유량을 유동전환시켜 주는 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크에 관한 것이다.The present invention is an emergency core coolant safety injection tank for a nuclear reactor, and more specifically, an accident in a safety injection tank used to rapidly fill a large amount of cooling water (emergency core coolant) to a reactor vessel in the event of a large coolant loss of a PWR reactor. It relates to a safety injection tank for emergency core coolant for nuclear reactors, which converts the initial required large flow rate and the required small flow rate in the middle and second half of the accident.
일반적인 가압경수형 원자로는 고방사능물질인 핵연료를 에너지원으로 운전되는 시설로서, 사고시에 많은 인명피해를 수반하는 대형참사로 이어질 수 있는 가능성이 있음에 따라 안전성을 확보하고자 설계에서부터 건설 및 운전에 이르기까지 단계별로 매우 엄격한 안전기준을 통과해야 한다.A general pressurized light-water reactor is a facility that operates nuclear fuel, a high radioactive material, as an energy source, and it can be designed, constructed, and operated to secure safety as there is a possibility that it may lead to a large disaster involving many casualties in case of an accident. Each step must pass very strict safety standards.
안전기준과 관련한 일 예로서, 종래 가압경수로형 원자로에서 채택되고 있는 원자로 냉각계통에 대한 성능 및 안전성 검증은, 원자로의 설계인증시 및 원자로 설계 및 건설 인허가 심사평가시에 기준으로 채택되고 있는 것으로서, 사고시 가장 높은 핵연료 피복재온도를 보이는 저온관 양단 순시 파단사고(Double Ended Guillotine Break)에 따른 대형냉각재상실사고(LBLOCA: Large Break Loss-of-Coolant Accident)가 중요한 기준으로 평가된다. 여기서, 주요평가기준은 사고시 최대 핵연료 피복재온도가 규제치보다 낮게 유지되는지 여부와, 원자로심의 냉각상태가 유지되는지 여부이다.As an example related to safety standards, the performance and safety verification of the reactor cooling system, which is conventionally employed in a PWR reactor, is adopted as a standard at the time of design certification and evaluation of reactor design and construction license. Large Break Loss-of-Coolant Accident (LBLOCA) due to Double Ended Guillotine Break (CBLOCA), which shows the highest fuel cladding temperature at the time of an accident, is considered an important criterion. Here, the main evaluation criteria are whether the maximum fuel cladding temperature in the event of an accident is kept below the regulated value, and whether the reactor core cooling is maintained.
이와 같은 기준을 만족시키기 위해, 가압경수로형 원자로는 비상시 냉각수를 주입하기 위한 비상노심냉각수주입관과, 비상노심냉각수주입관에 연결된 안전주입탱크를 구비하여, 원자로 정상냉각계통의 저온관이 파단되어 저온관을 통해 공급되는 냉각수가 노심에 이르지 못하고 파단부를 통해 냉각계통 밖으로 배출되는 저온관 양단 순시 파단사고와 같은 사고발생에 대비하고 있다.In order to satisfy this criterion, the PWR reactor has an emergency core cooling water injection pipe for injecting cooling water in an emergency, and a safety injection tank connected to the emergency core cooling water injection pipe so that the low temperature pipe of the reactor normal cooling system is broken. The cooling water supplied through the low temperature pipe does not reach the core and is prepared for an accident such as an instantaneous break at both ends of the low temperature pipe discharged out of the cooling system through the break.
일반적인 안전주입탱크는 비상시 사용될 냉각수를 별도로 저장하기 위한 것으로서, 비상시 비상노심냉각수주입관을 통해 배출될 냉각수와 안전주입탱크 내부를 고압상태로 유지하기 위한 고압의 질소가 채워진다. 안전주입탱크에 저장된 냉각수는 정상냉각계통을 통한 원자로 노심의 냉각이 불가능한 사고발생시에 원자로에 연결된 비상노심냉각수주입관을 통해 원자로에 공급되어 원자로 노심을 냉각하는데 사용된다. The general safety injection tank is for storing the coolant to be used in an emergency separately, and the coolant to be discharged through the emergency core coolant injection pipe is filled with high-pressure nitrogen to maintain the inside of the safety injection tank at a high pressure. The coolant stored in the safety injection tank is supplied to the reactor through an emergency core coolant injection pipe connected to the reactor in case of an accident where the reactor core cannot be cooled through the normal cooling system and used to cool the reactor core.
일반적인 안전주입탱크에서 개선된 종래기술에 따른 일 예로서, 원자력발전 소의 대형냉각재상실사고시에 비상노심냉각수를 보다 효율적으로 사용하기 위하여, 사고 초기의 일정 기간에는 많은 양의 냉각수를 공급하고, 이 후에는 상대적으로 적은 양의 냉각수를 장시간동안 공급할 수 있도록 하는 피동형 유량제어기가 내부에 설치된 피동 유량제어형 안전주입탱크가 근래에 들어 개발된 바 있다.As an example according to the conventional technology improved in a general safety injection tank, in order to more efficiently use the emergency core coolant in the case of a large coolant loss accident of a nuclear power plant, a large amount of coolant is supplied in a certain period of the initial accident, and then In recent years, a passive flow control type safety injection tank has been developed in which a passive flow controller for supplying a relatively small amount of cooling water for a long time is installed.
피동형 유량제어기(40)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 안전주입탱크 내부의 하부공간에 설치되는 것으로서, 비상노심냉각수 방출관이 안전주입탱크 하면측 중심부에 연결되고, 유량제어기(40) 상면측 중심부에는 수직으로 소정의 높이까지 연장되는 대유량 유입관을 구비하며, 상면측 가장자리에는 다수의 소유량 유입구(42)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the driven
이와 같은 피동형 유량제어기(40)는 안전주입탱크 내부의 수위가 높을 경우에는 소유량 유입구(42)와 대유량 유입구(44) 모두를 통해 내부의 냉각수가 비상노심냉각수 방출관으로 유입되어 많은 양의 비상노심냉각수가 원자로심에 공급될 수 있도록 하며, 안전주입탱크 내부의 수위가 점진적으로 하강하여 대유량 유입관의 상단의 높이에 도달하는 순간부터는 소유량 유입구(42)만으로 냉각수가 유입되어 상대적으로 적은 양의 냉각수가 공급될 수 있도록 유량을 조절하는 역할을 수행한다. 이러한 피동형 유량제어기(40)는 유량제어기(40) 내 와류실 내에서의 와류강도의 변화를 이용하여 방출유량을 제어하는 특성을 갖는다.When the water level inside the safety injection tank is high, the driven
상기한 바와 같은 종래기술에 따른 피동유량제어형 안전주입탱크에 관한 예가 대한민국 특허출원번호 제2000-3774호의 "원자로의 안전주입 시스템", 및 일본 국 특개평4-328494호의 "축압기(蓄壓器)"에 잘 나타나 있다.Examples of the driven flow-controlled safety injection tank according to the prior art as described above are "Safety Injection System to Nuclear Reactor" of Korean Patent Application No. 2000-3774, and "accumulator" of Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 4-328494. ) "
이러한 피동 유량제어형 안전주입탱크에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유량전환 이 후 대유량 유입관내 수위가 안전주입탱크내의 수위보다 낮게 유지되므로, 안전주입탱크내 냉각수의 수위가 충분히 높은 조건에서도 대유량 유입관내 냉각수가 고갈되어 유로가 개방된다. 이에 따라, 안전주입탱크 상부에 충진된 질소 기체가 대유량 유입관을 통해 유량제어기(40)로 유입되어 소유량 유입관을 통해 유입되는 비상노심냉각수와 함께 조기에 방출되게 된다.In the driven flow rate control type safety injection tank, as shown in FIG. 2, since the water level in the large flow inlet pipe is kept lower than the level in the safety injection tank after the flow switching, even in a condition where the level of the coolant in the safety injection tank is sufficiently high. The flow path is opened because the cooling water in the flow inlet pipe is exhausted. Accordingly, the nitrogen gas filled in the upper portion of the safety injection tank is introduced into the
상기한 바와 같은 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출현상은 원자로의 대형냉각재상실사고의 진행과정에 대한 해석 및 예측 결과에 매우 큰 불확실성을 야기시킨다는 문제점이 있다.Early leakage of the gas above the safety injection tank as described above has a problem that causes a very large uncertainty in the analysis and prediction results of the progress of the large coolant loss accident of the reactor.
안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출현상을 방지하기 위한 개선된 종래기술의 일 예로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 대유량 유입관 상부에 밀도가 물보다 낮은 밀폐판(66)을 설치함으로써, 안전주입탱크 작동 초기에는 부력에 의해 밀폐판(66)이 상승하여 대유량 유입구(84)를 개방토록 하고, 유량전환 이후에는 중력에 의해 밀폐판(66)이 하강하여 대유량 유입구(84)를 폐쇄함으로써 대유량 유입관을 통한 기체 누출을 방지하도록 하는 기체누출방지기구를 구비한 피동 유량제어형 안전주입탱크가 보다 근래에 들어 개발된 바 있다.As an example of the improved prior art for preventing premature leakage of the upper portion of the safety injection tank, as shown in FIG. 3, by installing a
상기한 바와 같은 종래기술에 따른 기체누출방지기구를 구비한 피동 유량제어형 안전주입탱크에 관한 예가 대한민국 특허공개번호 제2005-0009401호의 "피동형 유량조절기구용 기체 누출 방지장치를 구비한 차세대 안전주입탱크"에 잘 나타나 있다.An example of a driven flow control type safety injection tank having a gas leakage preventing mechanism according to the related art as described above is described in Korean Patent Publication No. 2005-0009401, "Next-generation safety injection tank having a gas leakage preventing device for a driven flow control mechanism." Is well represented.
이와 같이 안전주입탱크내 고농도 붕산수 속에서 부력을 갖기 위해서는 밀폐판(66)의 비중이 붕산수보다 충분히 낮도록 설계/제작하여야 한다. 비중이 낮은 재질은 구조 강도 등의 재료 건전성을 충분히 보장할 수 없기 때문에 원자력발전소에서는 일반적으로 사용되지 않고 있다.As such, in order to have buoyancy in the high concentration boric acid in the safety injection tank, the specific gravity of the
이에 따라, 원자력발전소의 수명 기간인 40 - 60년 동안 이러한 밀폐판(66)이 외형적 변형 및 재질의 변화 없이 부력 특성을 유지할 것인가에 대한 불확실성이 존재한다.Accordingly, there is uncertainty about whether the
만약 밀폐판(66)의 부력특성이 상실된 상태에서 안전주입탱크가 작동을 하게 되면, 사고 초기부터 대유량 유입구가 밀폐된 상태이기 때문에, 원자로심의 냉각에 요구되는 것보다 훨씬 작은 양의 비상노심냉각수만이 공급될수 밖에 없다. If the safety injection tank is operated when the buoyancy characteristic of the
이 경우에는, 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출에 의해 야기되는 해석 및 예측 결과의 불확실성과는 비교할 수도 없는, 매우 치명적인 사고 상황으로 발전할 수도 있다.In this case, it can develop into a very fatal accident situation that cannot be compared with the uncertainty of the analysis and prediction results caused by premature leakage of gas above the safety injection tank.
따라서, 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출현상 방지를 위한 장치 개발시에는, 장치의 작동이 실패한 경우에도 원자로심의 냉각에 필요한 만큼의 비상노심 냉각수를 충분히 공급할 수 있도록 하는 필요성이 대두되고 있다.Therefore, when developing a device for preventing the early leakage of the upper portion of the safety injection tank, there is a need to provide enough emergency core cooling water for cooling the reactor core even when the operation fails.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출 현상을 방지할 수 있고, 아울러 기체누출 방지장치의 작동이 실패한 경우에도 원자로심의 냉각에 필요한 충분한 양의 냉각수를 공급하는 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크를 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to prevent the early leakage of the upper gas of the safety injection tank, and also in the case of failure of operation of the gas leakage prevention device sufficient amount of cooling water required for cooling the reactor core The objective is to provide an emergency core coolant safety injection tank for nuclear reactors supplying oil reactors.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크는, 냉각수와 질소기체가 수용되며, 하부에는 원자로와 연결되는 냉각수토출관(122)을 구비하는 탱크본체(120); 상기 탱크본체(120) 내의 하측에 배치되며 하부가 상기 냉각수토출관(122)과 연통되고 상부에는 소유량 유입구(142a)가 형성된 유량제어기(142), 및 하단부가 상기 유량제어기(142)의 상부와 연통되면서 상측으로 연장되며 상단부(144a)가 굴곡되어 개구부(144b)가 하측으로 향하는 대유량유입관(144)을 구비하여, 냉각수의 토출량을 조절하는 유량제어부(140); 및 양단부 사이에 상기 대유량유입관(144)이 배치되도록 상기 대유량유입관(144)에 설치된 지렛대(162), 상기 지렛대(162)의 일단부에 체결되어 상기 냉각수에 대한 부력을 가진 부력물통(164), 및 상기 지렛대(162)의 타단부에 체결되어 상기 냉각수에 따른 상기 부력물통(164)의 상하 움직임에 연동하는 밀폐판(166)를 구비하여, 상기 부력물통(164)의 하강 시 상기 밀폐판(166)이 상승 하여 상기 대유량유입관(144)의 개구부(144b)를 밀폐하도록 구성되는 개폐부(160);를 포함한다.Emergency core cooling water safety injection tank for a nuclear reactor according to a preferred embodiment of the present invention, the cooling water and nitrogen gas is accommodated, the tank having a cooling
이때, 상기 부력물통(164)은, 상부에 상기 지렛대(162)의 회전중심으로부터 가장 먼 부분에 냉각수유입구(164a)가 형성되고, 하부에는 상기 지렛대(162)의 회전중심으로부터 가장 가까운 부분에 냉각수유출구(164b)가 형성된 것이 바람직하다.At this time, the
또한, 본 발명은 상기 밀폐판(166)의 하강을 차단하기 위해, 상기 대유량유입관(144)의 개구부(144b)와 상기 대유량유입관(144)에 대한 상기 지렛대(162)의 체결부위 사이에 배치되도록, 상기 대유량유입관(144)에 설치된 차단부재(180);를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the present invention in order to block the falling of the
아울러, 상기 부력물통(164) 및 밀폐판(166)의 재질은 스테일리스 스틸인 것이 바람직하다.In addition, the
본 발명에 따른 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크는, 중력과 부력에 의해 구동되는 개폐부를 구비함으로써, 기본적으로 가압경수로형 원자로의 대형냉각재상실사고시 원자로 용기에 신속하게 대량의 냉각수(비상노심냉각수)를 충수하기 위하여 사용하는 안전주입탱크에서, 사고 초기 필요한 냉각수의 대유량과 사고 중/ 후반기 필요한 냉각수의 소유량을 원활하게 유동전환시켜 줄 수 있다.The emergency core coolant safety injection tank for a reactor according to the present invention has an opening / closing part driven by gravity and buoyancy, so that a large amount of coolant is rapidly added to a reactor vessel in the event of a large coolant loss of a pressurized water reactor reactor. In the safety injection tank used to fill the flow rate, the large flow rate of coolant required at the beginning of the accident and the coolant flow rate of the coolant required in the middle and second half of the accident can be smoothly converted.
여기에서, 상기 개폐부의 구성을 통해, 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출 현상을 방지할 수 있다.Here, through the configuration of the opening and closing portion, it is possible to prevent the early leakage of the upper portion of the safety injection tank.
또한, 대형냉각재상실사고시 원자로심 냉각에 필요한 냉각수를 피동 제어하여 공급함으로써, 냉각수의 보다 효율적 사용을 통해 안전주입계통을 단순화할 수 있다.In addition, by passively controlling and supplying the cooling water required for nuclear reactor core cooling in the event of a large coolant loss accident, the safety injection system can be simplified through more efficient use of the cooling water.
아울러, 어떠한 능동적인 제어방법도 사용하지 않고 자연현상을 이용한 피동적 방법으로 안전주입탱크 상부 기체의 조기 누출을 방지함으로써, 대형냉각재상실사고의 진행과정에 대한 해석 및 예측 결과에 대한 큰 불확실성이 존재하는 문제를 해소시킬 수 있다.In addition, there is a great uncertainty about the interpretation and prediction of the progress of large-scale coolant loss accidents by preventing the early leakage of the upper part of the safety injection tank by the passive method using natural phenomena without using any active control method. It can solve the problem.
나아가, 안전주입탱크 내의 상부 질소기체 조기누출 방지장치의 오작동시에도 대유량유입관의 개구부가 개방된 상태를 유지하도록 함으로써, 기존 종래기술에서 유발될 수 있었던 원자로심이 치명적으로 손상되는 상황을 미연에 방지하여, 기체누출 방지장치를 구비한 피동 유량제어형 안전주입탱크의 성능 안전성을 한층 강화시킬 수 있는 효과를 가진다.Furthermore, by maintaining the opening of the large flow inlet pipe even in the event of malfunction of the upper nitrogen gas pre-leak prevention device in the safety injection tank, the nuclear reactor core, which could be caused by the prior art, is seriously damaged. It has an effect that can further enhance the performance safety of the driven flow-controlled safety injection tank having a gas leakage prevention device.
하기 냉각수는 대형냉각재상실사고시 원자로심 냉각에 필요한 비상노심냉각수를 지칭한다.The following cooling water refers to emergency core cooling water required for reactor core cooling in the event of a large coolant loss.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크 내부에 수용된 냉각수가 방출되는 것을 나타낸 개략도이고, 도 5는 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크 상부를 나타낸 도면이며, 도 6은 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크에서 밀폐판이 대유량유입관의 개구부를 밀폐하는 것을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크에서 부력물통 내의 수위저하에 따라 대유량유입관의 개구부가 재개방되는 것을 나타낸 도면이다.4 is a schematic view showing that the coolant contained in the emergency core coolant safety injection tank for a nuclear reactor according to a preferred embodiment of the present invention is discharged, Figure 5 is a view showing the upper portion of the emergency core coolant safety injection tank for the reactor of FIG. 6 is a view showing the sealing plate sealing the opening of the large flow inlet pipe in the emergency core coolant safety injection tank for the reactor of Figure 4, Figure 7 is a buoyancy bucket in the emergency core coolant safety injection tank for the reactor of Figure 4 It is a figure which shows that the opening part of a large flow inflow pipe is reopened with water level fall.
도면을 참조하면, 본 발명의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크는 냉각수가 수용되는 탱크본체(120), 상기 탱크본체(120)의 유량을 제어하는 유량제어부(140), 및 상기 유량제어부(140)의 대유량유입관(144)을 개폐하는 개폐부(160)를 포함한다.Referring to the drawings, the emergency core cooling water safety injection tank for the reactor of the present invention is a tank
상기 탱크본체(120)는 내부에 냉각수가 수용되며, 냉각수가 수용되는 공간 외의 상부에는 적정한 압력을 가진 질소기체가 채워진다.The
아울러, 탱크본체(120)는 하부에 원자로와 연결되는 냉각수토출관(122)을 구비한다.In addition, the
이와 같은 탱크본체(120)의 냉각수는, 비상시 원자로 내에 냉각수토출관(122)을 통해 토출되며, 질소기체는 이러한 냉각수의 토출에 대한 적정한 압력을 유지하는 작용을 한다.The coolant of the
상기 유량제어부(140)는 탱크본체(120) 내에 배치된 유량제어기(142)와, 상기 유량제어기(142)의 상부에 결합된 대유량유입관(144)을 구비한다.The
상기 유량제어기(142)는 탱크본체(120) 내의 하측에 배치되며, 하부가 상기 냉각수토출관(122)과 연결되어 통하는 구조를 이룬다.The
아울러, 유량제어기(142)는 상부에 소유량 유입구(142a)가 형성되어, 탱크본체(120) 내의 냉각수 수위가 대유량유입관(144)의 개구부(144b) 하측으로 내려오는 경우에 상기 소유량 유입구(142a)만을 통해 내부로 유입되며, 유입된 냉각수는 냉각수토출관(122)을 통해 토출된다.In addition, the
이와 같이 구성되는 유량제어부(140)는 냉각수의 토출량을 조절하는 작용을 한다.The flow
한편, 상기 개폐부(160)는 대유량유입관(144)에 설치되는 지렛대(162), 및 상기 지렛대(162)의 양단부에 각각 장착되는 부력물통(164)과 밀폐판(166)를 구비한다.On the other hand, the opening and
상기 지렛대(162)는 양단부 사이에 대유량유입관(144)이 배치되도록 대유량유입관(144)에 구성된다.The
즉, 지렛대(162)는 유량제어부(140)의 유량제어기(142)에 상측으로 수직 배치된 대유량유입관(144)에 회전가능하도록 고정되며, 양단부가 대유량유입관(144)을 사이에 두고 양측에 각각 부력물통(164)과 밀폐판(166)의 위치가 유지될 수 있도록 구성될 수 있다.That is, the
또한, 상기 부력물통(164)은 지렛대(162)의 일단부에 체결되어 상기 냉각수에 대한 일정정도의 부력을 가진다.In addition, the
이와 같은 부력물통(164)은, 상부에 지렛대(162)의 회전중심으로부터 가장 먼 부분에 냉각수유입구(164a)가 형성되고, 하부에는 지렛대(162)의 회전중심으로부터 가장 가까운 부분에 냉각수유출구(164b)가 형성된다.In the
이에 따라, 탱크본체(120)의 냉각수가 상기 냉각수유입구(164a)를 통해 부력물통(164) 내로 유입되며, 냉각수유출구(164b)를 통해 부력물통(164) 외측으로 유출된다. 본 발명의 냉각수유출구(164b)는, 부력물통(164) 내부의 냉각수가 서서히 배출되도록 적정한 작은 지름으로 이루어진다.Accordingly, the cooling water of the
아울러, 상기 냉각수유입구(164a) 및 냉각수유출구(164b)는 부력물통(164)이 외부와 연통되도록 함으로써 부력물통(164) 내/외부의 압력이 동일하여, 부력물통(164)의 외형변형을 방지한다. In addition, the
상기 밀폐판(166)은 지렛대(162)의 타단부에 체결되어 상기 냉각수에 따른 부력물통(164)의 상하 움직임에 연동하도록 구성된다.The sealing
여기에서, 밀폐판(166)은, 지렛대(162)가 대유량유입관(144)에 체결된 위치를 중심으로 회전함에 따라 일단부의 부력물통(164)에 의해 상측으로 상승하여 대유량유입관(144)의 개구부(144b)를 밀폐하도록 구성된다.Here, the sealing
상기와 같이 구성되는 개폐부(160)의 부력물통(164)과 밀폐판(166)은, 부력물통(164)의 내부가 냉각수에 의해 가득 채워진 경우, 하중이 밀폐판(166)보다 크도록 그 구조를 이루며, 나아가 밀폐판(166)의 하중보다 130% 이상인 것이 바람직하다.The
또한, 부력물통(164)은, 탱크본체(120) 내의 냉각수 수위가 부력물통(164)과 밀폐판(166) 상측에 있고 부력물통(164) 내에 냉각수가 가득차 있는 경우, 부력이 밀폐판(166)의 부력보다 크도록 두께 및 체적이 구성된다. 이때, 부력물통(164)의 순 하중은 밀폐판(166) 순 하중의 50% 미만인 것이 바람직하다.In addition, the
아울러, 부력물통(164)과 밀폐판(166)은, 상기와 같은 조건이 충족되도록, 지렛대(162)의 회전중심 즉, 대유량유입관(144)에 대한 지렛대(162)의 체결부위 양측에서 지렛대(162)를 따라 적절하게 위치될 수 있다.In addition, the
상기와 같이 구성되는 부력물통(164)과 밀폐판(166)은, 냉각수 내에 위치하는 경우에, 즉 부력물통(164) 내에 냉각수가 가득 차고 냉각수 수위가 부력물통(164)과 밀폐판(166)보다 높은 경우에, 밀폐판(166)이 냉각수 내에서 부력물통(164)보다 순 하중이 크기 때문에, 밀폐판(166)이 하강함에 따라, 대유량유입관(144)의 개구부(144b)는 개방된 상태를 유지한다.When the
상기와 같은 상태에서 냉각수 수위가 낮아져서 부력물통(164)과 밀폐판(166)이 냉각수 수위 상측에 위치하는 경우, 밀폐판(166)이 냉각수가 채워져 있는 부력 물통(164)보다 하중이 작기 때문에, 부력물통(164)이 하강하고 밀폐판(166)이 상승하여 대유량유입관(144)의 개구부(144b)를 밀폐한다.When the
이때, 상기 대유량유입관(144)의 개구부(144b)와 밀폐판(166)은, 탱크본체(120) 내의 질소기체가 대유량유입관(144)의 개구부(144b) 내로 유입될 수 없도록, 밀폐판(166)에 의해 개구부(144b)가 완전히 밀폐되는 구조를 이룸은 물론이다.At this time, the
이 후 부력물통(164) 내의 냉각수가 배수됨에 따라, 부력물통(164)의 하중이 밀폐판(166)의 하중보다 작아지는 시점에서 밀폐판(166)이 다시 하강한다.Thereafter, as the cooling water in the
이때, 부력물통(164)은, 안전주입탱크의 소유량 가동 예상시간인 약 150초보다 충분히 긴 시간 동안 부력물통(164)의 하중이 밀폐의 하중보다 큰 상태를 유지하도록 하여 소유량 가동기간 동안 밀폐판(166)이 하강하지 않도록 하기 위해, 냉각수유출구(164b)의 크기가 적정한 크기로서 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the
상기 밀폐판(166)의 하강은, 밀폐판(166)이 대유량유입관(144)의 개구부(144b)를 밀폐한 상태가 장시간 유지되지 않도록 함으로써, 개구부(144b)에 밀폐판(166)이 고착되는 것을 방지하도록 한다.The lowering of the sealing
또한, 본 발명은 밀폐판(166)의 하강을 차단하는 차단부재(180)를 더 포함한다.In addition, the present invention further includes a blocking
상기 차단부재(180)는, 대유량유입관(144)의 개구부(144b)와 대유량유입관(144)에 대한 지렛대(162)의 체결부위 사이에 배치되도록, 대유량유입관(144)에 설치된다.The blocking
이와 같은 차단부재(180)는 밀폐판(166)의 하강을 일정정도의 높이에서 차단하는데, 이는 밀폐판(166)이 회전하강하여 대유량유입관(144)을 넘어 부력물통(164)의 위치 측으로 회전이동되는 것을 방지한다.Such a blocking
한편, 본 발명의 부력물통(164) 및 밀폐판(166)의 재질은 스테인리스 스틸인 것이 바람직하고, 부력물통(164)의 내경, 높이, 벽 두께는 600mm, 500mm, 5mm 이고, 밀폐판(166)의 직경, 두께는 500mm, 60mm 인 것이 바람직하다.On the other hand, the
이와 같은 경우, 냉각수 속에 잠긴 부력물통(164) 및 밀폐판(166)의 하중은 각각 약 43kgf 와 110kgf 가 되며, 점점 냉각수 수위가 낮아져 부력이 상실된 질소 기체 속에서의 하중은, 각각 약 187kgf 와 125kgf 가 된다. 나아가, 질소 기체 환경하에서 부력물통(164) 내의 냉각수가 45% 정도 배수되면 부력물통(164)과 밀폐판(166)의 하중은 동일해진다.In this case, the loads of the
또한, 상기 지렛대(162)의 길이는 1100mm 정도가 바람직하며, 재질은 강성 및 부식특성이 우수한 스테인리스 스틸인 것이 바람직하다.In addition, the length of the
나아가, 지렛대(162)의 회전 중심축에 대한 지지구조물을 대유량유입관(144)과 탱크본체(120) 내벽에 고정설치함으로써 부력물통(164)과 밀폐판(166)의 하중을 충분히 견디도록 한다. Furthermore, the support structure for the rotation center axis of the
상기와 같이 구성되는 본 발명의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크의 작동순서를 살펴보기로 하자.Let us look at the operation sequence of the emergency core coolant safety injection tank for a reactor of the present invention configured as described above.
먼저, 안전주입탱크가 작동하기 전에는, 냉각수 수위가 대유량유입관(144)의 높이보다 높으며, 부력물통(164)의 내부는 냉각수가 채워져 있다.First, before the safety injection tank is operated, the cooling water level is higher than the height of the large
만수위 상태의 부력물통(164)의 하중은 밀폐판(166)의 하중보다 크지만, 냉각수에 잠긴 부력물통(164)은 밀폐판(166)보다 큰 부력을 받음으로써, 부력물통(164)의 순 하중은 밀폐판(166)보다 작아진다. 이에 따라 부력물통(164)은 상승하고 밀폐판(166)은 하강하여 대유량유입관(144)의 개구부(144b)는 개방된 상태를 유지하게 된다.Although the load of the
안전주입탱크가 작동하게 되면, 냉각수의 수위는 점차적으로 감소하여 부력물통(164)의 상부에 도달한다. 이 후로는 부력물통(164)이 받는 부력이 감소하여 부력물통(164)의 순 하중의 증가는 밀폐판(166)의 순 하중의 증가보다 크게 됨에 따라, 부력이 완전 상실될 정도로 수위가 감소하면 부력물통(164)은 하강하고 밀폐판(166)은 상승하게 된다.When the safety injection tank is operated, the level of the coolant gradually decreases to reach the upper portion of the
이로 인하여, 대유량유입관(144)의 개구부(144b)는 밀폐판(166)에 의해 밀폐되어 안전주입탱크 상부 질소기체의 조기누출이 방지된다.Therefore, the
이후 시간이 경과함에 따라, 부력물통(164) 내의 냉각수는 냉각수유출구(164b)를 통해 서서히 배출되어 부력물통(164) 전체 하중은 감소하게 되며, 부력물통(164)의 하중이 밀폐판(166)보다 작아지는 시점에서 밀폐판(166)은 다시 하강 하게 된다.Thereafter, as time passes, the coolant in the
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 피동 유량제어형 안전주입탱크 내부에 수용된 냉각수가 방출되는 것을 나타낸 개략도이다.1 and 2 is a schematic view showing that the cooling water contained in the driven flow rate safety injection tank according to the prior art is discharged.
도 3은 종래의 기체누출 방지장치를 구비한 안전주입탱크의 대유량 유입구에 대한 밀폐판의 작동원리를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the operating principle of the sealing plate for the large flow inlet of the safety injection tank having a conventional gas leakage prevention device.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크 내부에 수용된 냉각수가 방출되는 것을 나타낸 개략도이다.4 is a schematic view showing that the cooling water contained in the emergency core coolant safety injection tank for a nuclear reactor according to a preferred embodiment of the present invention is discharged.
도 5는 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크 상부를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating an upper portion of the emergency core coolant safety injection tank for the reactor of FIG. 4.
도 6은 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크에서 밀폐판이 대유량유입관의 개구부를 밀폐하는 것을 나타낸 도면이다.6 is a view showing that the sealing plate seals the opening of the large flow inlet pipe in the emergency core cooling water safety injection tank for the reactor of FIG.
도 7은 도 4의 원자로용 비상노심냉각수 안전주입탱크에서 부력물통 내의 수위저하에 따라 대유량유입관의 개구부가 재개방되는 것을 나타낸 도면이다.7 is a view showing that the opening of the large flow inlet pipe is reopened in accordance with the water level decrease in the buoyancy bucket in the emergency core cooling water safety injection tank for the reactor of FIG.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
120 : 탱크본체 122 : 냉각수토출관120: tank body 122: cooling water discharge pipe
140 : 유량제어부 142 : 유량제어기140: flow control unit 142: flow controller
142a : 소유량 유입구 144 : 대유량유입관142a: small flow inlet 144: large flow inlet pipe
144a : 상단부 144b : 개구부144a:
160 : 개폐부 162 : 지렛대160: opening and closing part 162: lever
164 : 부력물통 164a : 냉각수유입구164:
164b : 냉각수유출구 166 : 밀폐판164b: cooling water outlet 166: airtight plate
180 : 차단부재180: blocking member
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