KR20110123318A - 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템 및 이 피동 펌프 시스템을 이용한 핵열원 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 핵열원의 외부에 냉각제를 분사함으로써, 핵열원을 냉각하는 핵열원 냉각시스템으로서, 상기 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은, 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 유체 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템을 제공한다.

Description

기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템 및 이 피동 펌프 시스템을 이용한 핵열원 냉각시스템{Passive pumping system using the gas generation reaction}

본 발명은 화학반응(기체 발생 반응)을 이용하여 유체를 유동시키는(특히, 소정 높이로 유동시키는) 피동 펌프 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 원자력 발전소의 안전 계통에 있어서의 핵열원 냉각시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 피동 펌프 시스템을 이용함에 따라, 사고 시 급수에 있어서 외부의 전원이 필요치 않고, 냉각수를 일정량으로 장시간 핵열원(핵열원을 수납하는 격납용기)에 대해서 분사할 수 있도록 하므로, 안전 설비에 있어서의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 핵열원 냉각시스템에 관한 것이다.

원자력 발전설비에 있어서의 피동 안전 계통(passive safety system)은 피동적 구성요소와 구조만으로 구성된 계통 또는 매우 제한적인 능동 구성요소의 사용으로 피동적 구동을 유도하는 계통으로서, 원자력 발전소에서 사고가 발생했을 시에, 외부에서 공급되는 능동 에너지원 없이 특정 조건이 성립되면 작동을 시작하여 붕괴열 제거 및 격납용기 냉각 등의 기능을 하는 안전 계통이다. 모든 피동 안전 계통은 구동을 위한 입력 신호나 외부 능동 에너지원이 필요 없이 피동적으로 작동이 되기 때문에, 펌프 등을 이용하는 기존의 능동 안전 계통과 비교해 계통의 신뢰도가 뛰어나다는 장점이 있으나, 오랜 시간 일정량의 냉각수를 지속적으로 주입하기 어렵다는 단점이 있다.

종래의 피동 안전 계통은, 1) 압력 차를 이용한 냉각수 주입, 2) 중력을 이용한 냉각수 주입, 3) 자연 순환을 이용한 열 제거를 원리로 하여 설계되었다.

압력 차에 의한 유체의 흐름을 이용한 피동 안전 계통의 경우, 계통의 압력이 대기 중 압력의 수십 배에 이를 정도로 상당히 높다. 이러한 피동 안전 계통이 작동할 경우, 냉각수는 800~1,000kg/s 정도의 높은 유량으로 계통이 담고 있는 모든 냉각수가 10분 이내의 짧은 시간 내에 주입이 완료된다. 원자력 발전소에서 대형 냉각제 상실사고의 경우 초기에 매우 효과적이지만 장시간 냉각수 주입(분사)은 불가능하다는 문제점이 있다.

중력을 이용하여 냉각수를 주입하는 피동 안전 계통의 경우, 냉각수를 담고 있는 계통을 냉각수 주입이 필요한 위치보다 높게 위치시켜, 그 높이 차에 의해 냉각수가 주입된다. 중력을 이용한 피동 안전 계통은 일정 유량의 냉각수를 오랜 시간 지속적으로 주입할 수 있다. 하지만, 계통을 높이 설치해야 하고 많은 양의 냉각수를 담고 있어야 한다는 한계가 있다. 보통 중력을 이용한 피동 안전 계통의 경우 높이가 수십 m에 이를 정도로 높고 저장된 냉각수의 양은 수천톤에 이를 정도로 매우 무겁기 때문에, 구조적 안전성에 문제점이 있다.

자연 순환을 이용한 피동 안전 계통의 경우, 일종의 열 교환기를 사용해 사고 시 붕괴열을 제거한다. 열 교환기를 사용하여 자연 순환 유동이 성립되기 위해서는 열 교환기는 열 제거가 필요한 부분보다 높게 설치되어야 한다. 또한, 냉각수를 직접 주입하는 직접적인 열전달이 아니라 열 교환기를 통한 간접적인 열 제거가 이루어지기 때문에, 냉각수 주입에 비해 열 제거 능력이 떨어진다는 문제점이 있다.

상기한 바와 같이 기존의 피동 안전 계통은 압력 차를 이용할 때는 냉각수를 장시간 동안 주입(분사)할 수 없다는 문제점과, 중력을 이용할 때는 많은 양은 물이 담긴 수조를 높은 위치에 설치해야 함에 따른 구조적 안전성 문제점과, 자연 순환에 의한 열 교환기를 이용할 때는 상대적으로 열 제거 능력이 떨어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 액체 또는 고체로 이루어지는 반응물질의 접촉에 의한 화학반응(기체 발생 반응)을 이용해서 발생된 기체로 냉각수 저장 탱크 내의 냉각수를 가압함으로써, 기존의 피동 안전 계통의 장점은 유지하는 동시에 냉각수를 일정 유량으로 장시간 동안 주입할 수 있도록 하는 피동 펌프 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 피동 펌프 시스템을 이용한 핵열원 냉각시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 액체 또는 고체의 반응으로 다량의 기체를 발생시킬 수 있는 화학반응(기체 발생 반응)을 이용해 발생한 기체로 냉각수 저장탱크 내의 냉각수를 가압함으로써 상기 문제점들을 해결하였다. 상기와 같은 화학반응을 위해서는, 상온 상압에서 액체 또는 고체로 존재하고, 액체 및 고체와의 반응으로 기체를 발생할 수 있는 두 개 이상의 반응물질을 사용한다. 원자력 발전소의 정상 운전 시에는 밀도가 높은 액체 및 고체 상을 분리(격리)하여 유지하고, 사고 시 고체 및 액체의 물질들을 반응시켜 다량의 기체가 발생되도록 하며, 이 발생된 기체가 탱크 내 냉각수를 가압함으로서 냉각수를 외부로 분사되도록 한다.

구체적으로, 본 발명의 일측면에 있어서는, 핵열원의 외부에 냉각제를 분사함으로써, 핵열원을 냉각하는 핵열원 냉각시스템으로서, 상기 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 핵열원의 외부에 냉각제를 분사함으로써, 핵열원을 냉각하는 핵열원 냉각시스템으로서, 상기 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 유체 저장부와, 이 유체 저장부에 저장된 유체를 분사하는 유체 분사부 및, 상기 유체 저장부에 대해서 상기 유체 분사부로의 유체 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 유체 저장부와, 이 유체 저장부에 저장된 유체를 분사하는 유체 분사부 및, 상기 유체 저장부에 대해서 상기 유체 분사부로의 유체 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 있어서는, 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며, 상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템을 제공한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 다량의 기체를 발생시킬 수 있는 화학반응을 이용해서, 종래의 피동 안전 계통의 장점을 유지하는 동시에 그 문제점들을 해소하는 효과를 나타낸다.

구체적으로는, 기존의 압력 차에 의한 유체의 흐름을 이용한 피동 안전 계통의 문제점으로 오랜 시간 냉각수 주입이 불가능 하다는 점이 지적되었는데, 본 발명에서는 압력 차에 의한 냉각수 주입의 원리 또한 이용하지만 액체 및 고체의 화학반응으로 지속적으로 기체가 발생하기 때문에 1기압 이상의 지속적인 가압이 가능하여 장시간 동안 냉각수 주입이 가능하게 되는 효과를 나타낸다.

또한, 기존의 중력을 이용하여 냉각수를 주입하는 피동 안전 계통의 문제점으로 수천톤에 이르는 많은 양의 냉각수를 높은 위치에 설치해야함에 따라 구조적 안전성의 문제가 지적되었는데, 본 발명에서는 압력 차에 의한 주입을 원리로 하며 계통의 높이에는 무관하기 때문에 지상 혹은 지하에 냉각수 탱크를 설치하더라도, 수십 m 높이에서의 냉각수 주입이 가능하게 되는 효과를 나타낸다.

또한, 기존의 자연 순환을 이용한 피동 안전 계통의 문제점으로 열 교환기를 이용하기 때문에 열 제거 능력이 상대적으로 낮다는 점이 지적되었는데, 본 발명에서는 냉각수의 직접 주입 방식임에 따라 열 제거 능력이 높게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 기체 발생 화학반응을 그 원리로 하기 때문에, 발생되는 1기압 이상의 기체는, 높은 압력 유지가 필요한 계통에서 가압의 역할, 일시적 유속 증진 혹은, 발전기 구동 등을 위한 동력원의 역할을 수행하는데 사용될 수 있다.

부가적인 효과로는, 기체 발생 화학반응이 발열반응일 경우 열 교환기를 이용해 증기를 발생시킬 수 있으며, 발생된 증기를 가압이나, 난방, 발전을 위한 동력원으로서 사용이 가능하다.

도 1은 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템의 구조를 보인 구성도,
도 2는 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템을 이용한 예로서 격납용기 살수 계통을 갖춘 원자력 발전설비를 보인 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

[실시예]

도 1은 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템의 구조를 보인 구성도이다. 도 2는 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템을 이용한 예로서 격납용기 살수 계통을 갖춘 원자력 발전설비를 보인 구성도이다. 한편, 본 발명에 기재된 격납용기는, 일실시예로서는 핵분열 및 핵융합을 포함하는 핵반응을 일으키는 원자로를 내부에 격납시키는 용기로 이해될 수 있지만, 그 밖의 운전 중 설정 범위 이외의 고열을 발생시킬 수 있는 열원을 격납하는 그 밖의 모든 용기를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 피동 펌프 시스템은, 냉각수(2)가 저장되는 냉각수 탱크(1)와, 제1반응물질(4)을 수용하는 상부 탱크(3)와, 제2반응물질(6)을 수용하는 하부 탱크(5)와, 냉각수 배출을 위한 배출배관(7)과, 상기 상부 탱크(3)와 하부 탱크(5)를 연결하는 연결배관(9) 및 이 연결배관(9) 상에 구비되어, 상기 상부 탱크(3)와 하부 탱크(5: 기체 발생 반응 탱크)의 연통을 제어하는 밸브(9a)와, 상기 하부 탱크(5)와 상기 냉각수 탱크(1)를 연결하는 압력송출배관(8)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 배출배관(7)은 상기 냉각수 탱크(1)보다 높이 위치되는 지역에 대한 냉각수 주입(분사)을 위해서, 일례로서 수직 방향으로 연장되도록 구성된다.

또한, 도면에 있어서는, 상부 탱크(3)와 하부 탱크(5)는 각각 하나로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 그 수에는 제한이 없다. 예를 들어, 상부 탱크를 복수개 구비되고, 이 복수의 상부 탱크와 하나의 하부 탱크를 연결하는 복수의 배관 및 밸브를 형성하는 구성도 가능하다. 또한, 하부 탱크를 복수개 구비되고, 이 복수의 하부 탱크와 하나의 상부 탱크를 연결하는 복수의 배관 및 밸브를 형성하는 구성도 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 피동 펌프 시스템은, 상기 하부 탱크(5) 내부의 반응열 제거를 위한 열 교환 배관(12)과, 이 열교환 배관(12)으로 냉각수를 공급하는 열교환용 냉각수 저장탱크(10)를 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 열교환용 냉각수 저장탱크(10) 내에 수용되는 열교환용 냉각수(11)는, 온도차 또는 도시 생략된 펌프에 의해, 상기 열교환 배관(12)과 열교환 냉각수 저장탱크(10)를 순환하게 된다.

한편, 상기 냉각수를 수용하고 있는 냉각수 탱크(1)는, 하부로는 냉각수가 용이하게 배출될 수 있도록 상기 배출배관(7)이 냉각수 탱크(1)의 하부, 예를 들면 바닥면에 연결된다. 또한, 냉각수 탱크(1)의 상부, 예를 들면 상부면에는 상기 압력송출배관(8)이 연결되어, 상기 하부 탱크(5)에서의 기체 발생 반응으로 생성된 기체가 유입되어 상기 냉각수(7)를 상부에서 가압하도록 된다. 즉, 냉각수 탱크(1)의 측면부보다는 하부면에 배출배관(7)이 설치됨에 따라, 탱크의 상부에서 작용하는 가압력에 의해 냉각수(2)가 배출배관(7)으로 용이하게 배출되도록 한다.

또한, 상기 상부 탱크(3)와 하부 탱크(5)를 연결하는 연결배관(9) 상의 밸브(9a)는, 원자력 발전소의 정상운전 시 혹은 구동이 필요가 없을 때는 폐쇄 상태를 유지한다. 이러한 밸브(9a)는, 공지된 다양한 기술을 사용해서, 수동 또는 자동으로 동작하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 하부 탱크(5)는 2개 이상의 반응물질이 반응했을 시 발생되는 기체가 냉각수 탱크(1)로 유입될 수 있도록 상기된 바와 같이 냉각수 탱크(1)와 압력송출배관(8)으로 연결된다. 특히, 하부 탱크(5)에 있어서도, 상기 냉각수 탱크(1)와 마찬가지로 상기 압력송출배관(8)은 상부에 부착됨으로써, 기체 발생 반응에 따라 발생되는 기체가 용이하게 상기 냉각수 탱크(1)로 배출될 수 있도록 한다.

여기서, 상기 하부 탱크(4)에서 일어나는 화학반응의 예로서는, 탄산염과 산성용액의 화학반응, 효모와 설탕의 발효반응 등이 있고, 질소, 산소, 이산화탄소 등의 불활성 기체를 자발적으로 발생하는 반응이 가능하다.

따라서, 상기 탄산염, 산성용액, 효모 또는 설탕 중 적어도 하나를 상기 제1반응물질 또는 제2반응물질로 선택할 수 있다. 한편, 상기 상부 탱크(3)에 수용되는 제1반응물질은 자중에 의해 낙하되어야 함에 따라, 바람직하게는 액체의 반응물질이 바람직하다. 또한, 상기 하부 탱크(5)에 수용되는 제2반응물질은 액체 또는 고체 모두가 가능하다.

도 1을 참고하여 본 발명의 냉각수의 피동 펌핑 방법을 설명하면, 상기 밸브(9a)가 개방되면, 연결배관(9)을 통해 제1반응물질(4)이 상부 탱크(3)로부터 낙하하여, 상기 하부 탱크(5) 내의 제2반응물질(6)과 접촉하게 되고, 이러한 접촉에 따라, 상기 화학반응(기체 발생 반응)이 일어나게 된다. 이러한 화학반응에 따라 발생된 기체는 하부 탱크(5) 내의 공간부에 축적됨에 따라 압력이 발생하여, 상기 압력송출배관(8)을 통해 상기 냉각수 탱크(1)로 유입된다. 한편, 압력송출배관(8)을 통해 냉각수 탱크(1)로 유입된 기체는, 상기 냉각수 탱크(1) 내에서 저장된 냉각수(2)를 상부로부터 가압함에 따라, 냉각수를 배출배관(7)을 통해 외부로 배출시킨다.

한편, 제2반응물질(6)을 수용하고 있는 하부의 탱크(5)에서 화학반응이 일어날 때 발생되는 반응열은, 상기 열교환 배관(12)을 통해 순환하는 냉각수(11)에 의해 열교환되되는데, 이때 배관(12) 내의 냉각수(11)는 기화되며, 이 기화된 냉각수(11)는 상기 열교환용 냉각수 저장탱크(10) 내의 공간부에 축적된다.

여기서, 본 발명에 따른 피동 펌프 시스템은, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 기화된 증기를 외부로 공급하기 위한 증기 공급배관(12a)을 더 구비하여 구성된다. 이러한 공급배관(12a)은, 도시 생략된 발전기 또는 난방장치 등에 연결될 수 있음에 따라, 상기 증기는 난방원 또는 동력원으로 사용될 수 있다.

한편, 도 1의 (a)에 있어서는, 상기 하부 탱크(5)에서의 기체 발생 반응이 일어나기 전임에 따라, 상기 냉각수 탱크(1)의 수위와 상기 배출배관(7)의 수위가 동일한 상태가 도시되고, 도 1의 (b)에 있어서는, 상기 하부 탱크(5)에서의 기체 발생 반응이 일어나고 있음에 따라, 상기 압력송출배관(8)으로부터의 기체 유입에 따라 탱크 상부에서 하부로의 가압력이 발생하고, 이에 따라 냉각수 탱크(1)의 수위가 낮아지고 상기 배출배관(7)의 수위가 높아지는 상태가 도시되고 있다.

도 2를 참고하여 본 발명에 따른 핵열원 냉각시스템을 설명한다.

도 2에 있어서는, 상기 피동 펌프 시스템의 배출배관(7)이 핵열원을 격납하고 있는 격납용기(20) 상부로 연장되어, 상기 격납용기(20)의 외벽에 대해서 냉각수(2)를 분사하고 있는 상태가 도시된다. 또한, 상기 배출배관(7)의 높이 H가 상기 냉각수 탱크(1)의 설치 높이보다 높게 설치된 상태가 도시된다. 도면 중 참조부호 7a는 배출배관(7)의 단부에 구비되는 복수의 배출구를 구비한 냉각수 분사부이고, 21은 상기 격납용기를 수용하는 외부 콘크리트 구조물이다.

기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프가 사용된 일례로서 원자력 발전소 사고 시 격납용기(20) 냉각을 위한 핵열원 냉각시스템에 대해서 설명하면, 상기 기체 발생 반응에 따라 생성된 기체에 의한 가압력을 원동력으로 냉각수 탱크(1)의 냉각수(2)를 격납용기 상부 외벽에 주입할 수 있다. 이때, 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템이 지상에 위치되어 있고, 냉각수 분사부는(7a) 수십 m 높이의 위치에서 냉각수 주입이 이루어진다.

본 발명에 따른 핵열원 냉각시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다. 원자력 발전소 사고 시, 반응물질을 담고 있는 상기 상부 탱크(3)와 하부 탱크(5)를 연결하고 있는 밸브(9a)가 열리면서 적어도 2개 이상의 반응물질이 섞이게 되고, 이에 따라 다량의 기체를 발생하는 화학반응을 일으킨다. 기체 발생 반응에 따라 발생된 다량의 기체는 냉각수 수조(1)를 가압한다. 가압하는 힘은 냉각수를 상부로 상승시키는 동력원이 되며, 반응물질의 양이 많을수록 가압되는 정도는 크게 되며, 가압되는 정도가 클수록 더 높은 위치, 더 높은 유량으로 장시간 냉각수 주입이 가능하게 된다.

본 발명의 특징은 외부의 능동 에너지원 공급 없이 피동적 방법으로, 기체 발생 반응을 이용해 주입 위치에 무관하게 냉각수를 비교적 일정한 유량으로 장시간 주입할 수 있다는 것이다. 또한, 냉각수 유입에 따라 기체 발생 반응으로 기체를 지속적으로 발생시킬 수 있기 때문에 지속적인 가압이 가능하다.

또한, 가압의 정도는 기체 발생 화학반응의 종류에 따라 달라지며, 기체 발생이 더 활발한 반응일수록 가압의 정도가 더 커진다. 도 1의 구조에 근거하면, 가압의 정도가 10기압 이상일 때 반응물질 1톤당 최대 냉각수 25톤을 주입하는 힘을 가할 수 있으며, 가압의 정도가 작아질수록 반비례하여 물질 1톤당 최대 냉각수 250톤을 주입할 수 있다.

한편, 기체 발생 반응을 이용한 피동 펌프 시스템은, 도 2와 같이 원자로의 냉각 계통을 대체할 수 있고, 또한 그 밖의 격납용기 냉각 계통 및 붕괴열 제거 계통과 복합적으로 연계해서 사용하는 것이 가능하다. 또한 장시간 유체 주입이 필요한 그 밖의 계통에도 적용이 가능하다.

1 : 냉각수 탱크, 3 : 상부 탱크,
5 : 하부 탱크, 7 : 배출배관,
9: 연결배관, 12a: 공급배관.

Claims (15)

1. 핵열원의 외부에 냉각제를 분사함으로써, 핵열원을 냉각하는 핵열원 냉각시스템으로서,
   상기 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며,
   상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
2. 핵열원의 외부에 냉각제를 분사함으로써, 핵열원을 냉각하는 핵열원 냉각시스템으로서,
   상기 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며,
   상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각제는 액체인 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응물질은 액체 또는 고체인 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1반응물질은 탄산염이고, 제2반응물질은 산성용액인 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1반응물질은 설탕이고, 제2반응물질은 효모인 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 2종류의 반응물질의 접촉에 따라, 불활성기체가 발생하는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
8. 제2항에 있어서, 상기 2개의 반응물질 저장부는, 제1반응물질이 저장되는 상부 저장부와, 제2반응물질이 저장되는 하부 저장부, 이 상하부 저장부를 연통하는 연결배관 및, 상기 연결배관 상에 구비되어 상부 저장부와 하부 저장부의 연통을 제어하는 밸브수단을 포함하며,
   상기 밸브수단의 개방 동작에 따라, 상부 저장부의 제1반응물질이 자중에 의해 하부 저장부로 낙하하도록 된 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 하부 저장부와 상기 상부 저장부를 연통하는 연결배관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 하부 저장부에는 반응열을 제거하기 위한 열교환부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 열교환부는, 열교환부 내에서 기화된 증기를 외부로 공급하기 위한 증기 공급배관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
    
12. 제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 냉각제 분사부는, 상기 냉각제 저장부로부터 상기 핵열원의 상부로 연장하는 배출배관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵열원 냉각시스템.
    
13. 유체 저장부와, 이 유체 저장부에 저장된 유체를 분사하는 유체 분사부 및, 상기 유체 저장부에 대해서 상기 유체 분사부로의 유체 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며,
    상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템.
    
14. 유체 저장부와, 이 유체 저장부에 저장된 유체를 분사하는 유체 분사부 및, 상기 유체 저장부에 대해서 상기 유체 분사부로의 유체 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며,
    상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템.
    
15. 냉각제 저장부와, 이 냉각제 저장부에 저장된 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부 및, 상기 냉각제 저장부에 대해서 상기 냉각제 분사부로의 냉각제 배출을 위한 배출압을 제공하는 배출압발생부를 포함하며,
    상기 배출압발생부는, 상호 접촉함에 따라 기체 발생 반응을 일으키는 적어도 2종류의 반응물질을 분리 수용하는 적어도 2개의 반응물질 저장부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동 펌프 시스템.
    

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