KR20120105753A

KR20120105753A - 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템

Info

Publication number: KR20120105753A
Application number: KR1020110023382A
Authority: KR
Inventors: 노희천; 김호식
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-26
Also published as: KR101287170B1

Abstract

가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템을 개시한다. 상기 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로, 상기 고온가스냉각로에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부, 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트 및 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함한다.

Description

가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템 {Intergrated system for the high temperature gas-cooled reactor with a gas turbine electric generation system and multi-effect distillation plants}

본 발명은 고온가스냉각로와 담수플랜트의 통합 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 관한 것이다.

오늘날 인류가 직면한 가장 심각한 문제 중 하나로 물부족 위기를 말할 수 있다. 이와 같은 시기에 경제적이고 지속 가능한 해결책으로 담수화 기술이 각광을 받고 있다. 담수화 공정은 열을 이용한 증발 공정(Distillation process)과 전력을 이용하는 막여과 공정(Membrane process)으로 구분된다. 최근에는 증발 공정으로는 다중효용증발법(Multi-Effect Distillation, MED)이 막여과 공정으로는 역삼투압법(Reverse Osmosis, 이하 RO)이 각광을 받고 있다.

왜냐하면 이들 담수화 공정은 다른 공정에 비해 넓은 활용성을 갖고 성능향상의 여지가 많을 뿐 아니라 일반적으로 좀 더 저렴하게 담수를 생산할 수 있기 때문이다. 담수화 공정은 에너지원을 필요로 하는데 원자력, 화석연료, 재생가능한 에너지 등이 후보가 될 것이다. 그러나 자연환경, 경제성, 지속가능성을 생각한다면 원자력이 최고의 선택이 될 수 있다.

왜냐하면 원자력은 저렴한 전기와 열을 제공할 수 있으며, 깨끗하고 지속가능한 에너지원이기 때문이다. 이로 인해 원자력에너지를 이용한 담수화가 관심을 받고 있다.

원자력에너지를 이용한 다양한 담수 생산 옵션이 존재할 수 있지만 그 중에서도 가스터빈발전(Gas Turbine electric generation system) 고온가스냉각로(High Temperature Gas-cooled Reactor, HTGR)와 다중효용증발식(MED) 담수플랜트를 통합한 시스템이 주목을 받고 있다. 원자력에너지를 이용해서 담수를 생산하기 위해서는 원자력발전소에서 생산된 전력을 소비하든지 원자로에서 생산된 열을 이용하든지 어떤 형태로든 에너지를 소비할 수밖에 없다. 역삼투압법(RO)을 사용할 경우 전력생산 시스템에서 생산된 전력을 소비하게 될 것이고, 다중효용증발법(MED)을 이용할 경우 원자로에서 생산된 열을 소비하게 될 것이다. 그런데 원자력 발전소에서는 전력생산 이후 시스템의 특성상 어쩔 수 없이 버려지는 폐열이 상당히 많다. 만약 이 폐열을 담수 생산에 이용할 수만 있다면 공짜열을 이용해 매우 경제적으로 담수를 생산할 수 있을 것이다.

그런데 안타깝게도 오늘날 상용화된 가압경수로(Pressurized Water Reactor, 이하 PWR)와 같은 원자력 발전소의 폐열은 온도가 매우 낮아 담수화공정에 사용하기 어렵다. 그로 인해 가압경수로(PWR)의 경우 담수를 생산하기 위해서는 기존의 전력 생산시스템의 변형과 그로 인한 전력생산의 저하를 감수할 수밖에 없다. 그런데 이와 달리 가스터빈발전 고온가스냉각로의 폐열은 담수화를 위한 매우 이상적인 온도조건을 갖기 때문에 기존의 전력생산 시스템의 변형 없이 공짜열을 이용해서 담수를 생산할 수 있다.

가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트를 통합할 경우 발전부(Power Conversion Unit, PCU)의 예냉기(Precooler)와 중간냉각기(Intercooler)를 통해 버려지는 폐열을 회수해서 담수공정에 사용하게 된다. 여기서 예냉기나 중간냉각기는 가압경수로의 응축기(Condenser)와 동일한 역할을 하는 부분이라고 말할 수 있다. 그런데 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트를 통합하면, 열교환기에 결함이 생길 경우 원자로에서 생성된 방사능물질이 유출되어 담수가 오염될 수 있는 가능성이 존재하기 때문에 이에 대한 고려가 필요하다.

그리고 이는 원자력 발전소의 원자로와 발전부가 직접순환방식(Direct cycle type)으로 연결되어 있는지와 간접순환방식(Indirect cycle type)으로 연결되어 있는지에 따라서 다르다.

직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로는 직접순환방식을 이용한 경수로(Light Water Reactor, LWR)에 해당하는 비등경수로(Boiling Water Reactor, BWR)와 다소 차이를 가지고 있다.

비등경수로의 경우 응축기 내부의 압력이 대기압보다 낮기 때문에 응축기의 냉각배관이 깨져도 방사능물질이 밖으로 유출되지 않고 바닷물이 안으로 들어오는 구조이다. 그러나 가스터빈발전 고온가스냉각로의 경우 예냉기나 중간냉각기에서 저온부의 내부압력이 고온부의 내부압력보다 낮기 때문에 열교환기의 고온부와 저온부의 경계가 깨질 경우 압력차에 의해 방사능물질이 저온부로 유출될 수 있다.

또한 다중효용증발식 담수플랜트의 운전압력이 예냉기나 중간냉각기보다도 낮기 때문에 예냉기나 중간냉각기를 담수플랜트와 직접 연결할 경우 두 시스템 사이에 존재하는 열전달 경계면이 깨지는 사고발생시 방사능물질이 담수생산부까지 이동하여 담수를 오염시킬 수 있는 가능성이 존재한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 Lecompte를 비롯한 연구자들은 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합에 대해 도 1과 같은 통합 시스템을 제안하였다 (Nisan, S., Caruso, G., Humphries, J.-R., Mini, G., Naviglio, A., Bielak, B., Alonso, O.A., Martins, N., and Volpi, L. (2003). "Sea-water desalination with nuclear and other energy sources: the EURODESAL project." Nuclear Engineering and Design, 221, pp. 251-275.; Dardour, S., Nisan, S., Charbit, F. (2007). "Utilisation of waste heat from GT-MHR and PBMR reactors for nuclear desalination." Desalination, 205, pp. 254-268.).

도 1을 간략하게 정리한 것이 도 2이다. 도 2에서 확인할 수 있는 것처럼 이들은 상기 문제점을 해결하기 위해 발전부와 담수플랜트사이에 중간 물 루프(Intermediate Water Loop)를 도입하여 두 시스템 사이에 압력 방벽(Pressure Barrier)을 형성함으로 문제를 해결하고자 하였다.

즉, 중간루프 내부의 압력을 발전부측 압력과 담수플랜트측 압력보다 낮은 압력에서 운전함으로 사고로 인해 발전부로부터 방사능물질이 유출되더라도 압력 방벽에 의해 방사능물질이 중간루프에 계속 머무르게 함으로 방사능물질에 의해 담수가 오염될 가능성을 최소화하고자 하였다.

그러나 이와 같은 통합 시스템은 어떠한 실험적 데이터에도 근거하지 않은 개념적인 설계일 뿐이며, 방사능물질의 유출사고로 인한 담수의 오염 문제가 중간 물 루프를 도입해서 막아야할 만큼 심각한지에 대해서는 실험적 연구를 통해 판단되어야할 부분이다. 그리고 도 2에서 확인할 수 있듯이 Lecompte를 비롯한 연구자들이 제안한 통합 시스템은 예냉기와 중간냉각기로부터 회수한 폐열을 각각 독립된 담수플랜트에 공급하지 않고 혼합하여 단일 담수플랜트에 활용한다는 특징과 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원(Heat Sink)이 하나의 루프에 연결되어 어느 한쪽에서 생긴 문제가 다른쪽까지 문제를 전파시키는 상호의존적인 구조(Interdependent Structure)를 가진다는 특징을 갖고 있다.

간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합의 경우에는 고온가스냉각로와 발전부가 열교환기에 의해 분리되어있어서 발전부를 이용해 압력 방벽을 형성할 수 있기 때문에 별도의 중간루프 없이도 직접순환방식에서 중간 물 루프를 도입한 것과 동일한 효과를 낼 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존에 Lecompte를 비롯한 연구자들에 의해 제시된 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 중간 물 루프의 도입으로 인해 가스터빈발전 고온가스냉각로에서 담수플랜트로의 열에너지의 활용률이 감소하고 결국 담수 생산성을 감소시킨다는 문제점을 안고 있다.

또한 담수플랜트와 열제거원이 모두 하나의 루프에 연결되어 어느 한쪽에서 생긴 문제가 다른쪽까지 문제를 전파시키는 상호의존적인 구조를 가짐으로 인해 둘 중 한 부분에 문제가 생길 경우 이것이 나머지 한 부분의 정상적인 운전을 방해할 수 있다는 위험성을 안고 있다.

뿐만 아니라 예냉기와 중간냉각기에서 회수한 폐열을 각각 독립된 담수플랜트에 공급하지 않고 혼합기를 이용하여 합쳐서 하나의 담수플랜트에 공급하기 때문에 만약 담수플랜트에 문제가 생기고, 상호의존적인 구조로 인해 열제거원의 정상적인 기능까지 방해할 경우, 담수플랜트 하나의 문제만으로도 예냉기와 중간냉각기를 통해 제거되어야할 폐열이 전혀 제거되지 않아 원자로를 정지시켜야하는 최악의 상황을 초래할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로, 상기 고온가스냉각로에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부, 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트, 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함한다.

상기 발전부는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로의 작동유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달 받는 것을 특징으로 한다.

상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에는 모두 인쇄기판형열교환기(Printed Circuit Heat Exchanger, PCHE)가 사용되며, 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부에 각각 독립된 다중 효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 다중효용증발식 담수플랜트는 플래시탱크와 다중효용증발식 담수생산부로 구성되고, 회수한 폐열의 열에너지와 플래시탱크를 이용하여 증기를 생산하고, 이 증기의 잠열을 다중효용증발식 담수생산부에 전달하여 담수를 생산하는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고, 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거함으로 인해서 우려되는 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염가능성의 상승을 완화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로, 상기 고온가스냉각로에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에 발생된 열을 전달받아 가스터빈으로 구동하여 전기를 생산하는 발전부, 상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기 각각에 독립적으로 연결된 중간 물 루프, 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통 중에 담수 생산용 이단 열교환기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트, 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통 중에 담수생산용 이단열교환기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함한다.

상기 발전부는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로의 작동유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달받는 것을 특징으로 한다.

상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 각각에 독립한 중간 물 루프가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 중간 물 루프는 물을 작동유체로 사용하며, 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통은 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 담수생산용 이단 열교환기 고온부에 다중효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 담수생산용 이단 열교환기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 종래 기술과 같은 중간 물 루프를 도입하지만 예냉기와 중간냉각기에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 종래 기술에서 도입한 중간 물 루프를 동일하게 사용할 뿐만 아니라 상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 더 낮출 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기 각각에 독립된 중간 물 루프 연결하고 각각의 중간 물 루프에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로, 상기 고온가스냉각로에 간접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부, 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트, 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함g한다.

상기 발전부는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로에서 발생된 열을 원자력계통 중간열교환기를 통하여 발전부에 전달하는 간접순환방식으로 열을 전달 받고, 상기 발전부의 작동유체로 헬륨, 이산화탄소, 질소, 또는 이들의 혼합기체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부에 각각 독립된 다중효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 비록 간접순환방식을 이용하지만 상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 고온가스냉각로와 발전부가 원자력계통 중간열교환기에 의해 분리되어 있어서 발전부를 이용해 압력 방벽을 형성할 수 있기 때문에 방사능물질의 유출에 있어서 별도의 중간 루프 없이도 중간 물 루프를 도입한 것과 동일한 효과를 낼 수 있으며, 게다가 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거하였음에도 오히려 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 더 낮출 수 있는 것을 특징으로 한다.

압력 방벽은 발전부의 운전압력을 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 운전압력보다 낮게 유지함으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템은 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수 플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른면, 본 발명에 따른 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 중간 물 루프를 제거하고 예냉기와 중간냉각기로 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률이 증가하고 담수생산성이 향상되었다.

뿐만 아니라 예냉기와 중간냉각기로 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거함으로 인해서 우려되는 방사능물질에 의한 담수의 오염 가능성의 상승을 완화시킬 수 있었다. 그리고 예냉기와 중간냉각기를 이단으로 구성하고 각 단에 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있게 되었다.

또한 예냉기와 중간냉각기 각각에 독립된 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있게 되었다.

도 1은 종래의 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 대한 예시도이다.
도 2는 도 1을 단순화한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템에 대한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 대한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 대한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 고온가스냉각로, 발전부, 다중효용증발식 담수플랜트 및 열제거원을 포함한다.

상기 고온가스냉각로(100)는 헬륨(10)을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 역할을 수행한다.

상기 발전부(200)은 상기 고온가스냉각로(100)에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로(100)의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 역할을 수행한다.

상기 담수플랜트(400)는 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 중에 각각 이단 예냉기 고온부(211)와 이단 중간냉각기 고온부(221)로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용된다.

상기 열제거원(500)은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 중에 각각 이단 예냉기 저온부(212)와 이단 중간냉각기 저온부(222)로부터 폐열을 제거해주는 역할을 수행한다.

상기 발전부(200)는 상기 고온가스냉각로(100)에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산한다. 이때 상기 발전부(200)는 상기 고온가스냉각로(100)의 작동 유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달받을 수 있다.

상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 일반적으로 예냉기와 중간냉각기에 사용되는 열교환기와 달리 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 고온부와 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 저온부로 이루어진다.

그리고 이단 예냉기 고온부(211)와 이단 중간냉각기 고온부(221)에 각각 독립된 다중효용증발식 담수플랜트(400)가 연결되고, 이단 예냉기 저온부(212)와 이단 중간냉각기 저온부(222)에 열제거원(500)이 연결된다.

상기 다중효용증발식 담수플랜트(400)는 플래시탱크(410)와 다중효용증발식 담수생산부(420)로 구성되며, 회수한 폐열의 열에너지와 플래시탱크(410)를 이용하여 증기(40)를 생산하고, 이 증기의 잠열을 다중효용증발식 담수생산부(420)에 전달하여 담수를 생산한다.

본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)와 다중효용증발식 담수플랜트(400) 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고, 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로 인해 담수생산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거함으로 인해서 우려되는 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성의 상승을 완화시킬 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트(400)와 열제거원(500)을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트(400)를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템 또는 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템으로 변형시켜 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템에 대한 예시도이다.

본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 도 4에 나타낸 바와 같이, 헬륨(10)을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로(100), 상기 고온가스냉각로(100)에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부(200), 상기 발전부(200)의 예냉기(230)와 중간냉각기(240) 각각에 독립적으로 연결된 중간 물 루프(300), 상기 중간 물 루프(300)의 담수생산용 이단 열교환기 계통(310) 중에 담수생산용 이단 열교환기 고온부(311)로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트(400), 상기 중간 물 루프(300)의 담수생산용 이단 열교환기 계통(310) 중에 담수생산용 이단 열교환기 저온부(312)로부터 폐열을 제거해주는 열제거원(500)으로 이루어진다.

상기 발전부(200)는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산한다. 이때 상기 발전부는 상기 고온가스냉각로의 작동유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달 받을 수 있다.

상기 발전부(200)의 예냉기(230)와 중간냉각기(240)에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용된다. 그리고 상기 예냉기(230)와 중간냉각기(240)에는 각각 독립된 중간 물 루프(300)가 연결된다.

상기 중간 물 루프(300)는 물(30)을 작동유체로 사용한다. 상기 중간 물 루프(300)의 담수생산용 이단 열교환기 계통(310)은 일반적인 열교환기와 달리 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 고온부와 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 저온부로 이루어진다. 그리고 담수생산용 이단 열교환기 고온부(311)에 다중효용증발식 담수플랜트(400)가 연결되고, 담수생산용 이단 열교환기 저온부(312)에 열제거원(500)이 연결된다.

본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 상기 발전부(200)와 다중효용증발식 담수플랜트(400) 사이에 종래 기술과 같은 중간 물 루프(300)를 도입하지만 예냉기(230)와 중간냉각기(240)에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로 인해 담수생산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 종래 기술에서 도입한 중간 물 루프를 동일하게 사용할 뿐만 아니라 상기 발전부(200)의 예냉기(230)와 중간냉각기(240)에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 더 낮출 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 상기 중간 물 루프(300)의 담수생산용 이단 열교환기 계통(310)을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트(400)와 열제거원(500)을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 예냉기(230)와 중간냉각기(240) 각각에 독립된 중간 물 루프(300)를 연결하고 각각의 중간 물 루프(300)에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트(400)를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 대한 예시도이다.

본 발명에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 도 5에 나타낸 바와 같이, 헬륨(10)을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로(100)와 상기 고온가스냉각로(100)에 간접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부(200)와 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 중에 각각 이단 예냉기 고온부(211)과 이단 중간냉각기 고온부(221)로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트(400)와 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 중에 각각 이단 예냉기 저온부(212)와 이단 중간냉각기 저온부(222)로부터 폐열을 제거해주는 열제거원(500)으로 이루어진다.

상기 발전부(200)는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산한다. 이때 상기 발전부는 상기 고온가스냉각로에서 발생한 열을 원자력계통 중간열교환기(110)를 통하여 발전부에 전달하는 간접순환방식으로 열을 전달 받을 수 있다. 그리고 이때 상기 발전부의 작동유체로 헬륨, 이산화탄소, 질소, 또는 이들의 혼합기체(20)를 사용할 수 있다.

그리고 이단 예냉기 고온부(211)와 이단 중간냉각기 고온부(221)에는 각각 독립된 다중효용증발식 담수플랜트(400)가 연결되고, 이단 예냉기 저온부(212)와 이단 중간냉각기 저온부(222)에는 열제거원(500)이 연결된다.

본 발명에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 비록 간접순환방식을 이용하지만 상기 발전부(200)와 다중효용증발식 담수플랜트(400) 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 고온가스냉각로(100)와 발전부(200)가 원자력계통 중간열교환기(110)에 의해 분리되어있어서 발전부를 이용해 압력 방벽을 형성할 수 있기 때문에 방사능물질의 유출에 있어서 별도의 중간 루프 없이도 중간 물 루프를 도입한 것과 동일한 효과를 낼 수 있다.

압력 방벽은 발전부(200)의 운전압력을 고온가스냉각로(100)와 다중효용증발식 담수플랜트(400)의 운전압력보다 낮게 유지함으로 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거하였음에도 오히려 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 낮출 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220)을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트(400)와 열제거원(500)을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템은 상기 발전부(200)의 이단 예냉기 계통(210)과 이단 중간냉각기 계통(220) 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트(400)를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

10: 헬륨
20:헬륨, 이산화탄소, 질소 또는 이들의 혼합 기체
30: 물 40: 증기
50: 냉각수 100: 고온가스냉각로
110: 원자력계통 중간열교환기 200: 발전부
210: 이단 예냉기 계통 211: 이단 예냉기 고온부
212: 이단 예냉기 저온부 220: 이단 중간냉각기 계통
221: 이단 중간냉각기 고온부 222: 이단 중간냉각기 저온부
230: 예냉기 240: 중간냉각기
300: 중간 물 루프
310: 담수생산용 이단 열교환기 계통
311: 담수생산용 이단 열교환기 고온부
312: 담수생산용 이단 열교환기 저온부
400: 다중효용증발식 담수플랜트 410: 플래시 탱크
420: 다중효용증발식 담수생산부 500: 열제거원

Claims

직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 있어서,
헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로;
상기 고온가스냉각로에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부;
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트; 및
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 발전부는,
고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로의 작동유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달받는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부에 각각 독립된 다중효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 다중효용증발식 담수플랜트는,
플래시탱크와 다중효용증발식 담수생산부로 구성되고, 회수한 폐열의 열에너지와 플래시탱크를 이용하여 증기를 생산하고, 이 증기의 잠열을 다중효용증발식 담수생산부에 전달하여 담수를 생산하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고, 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거함으로 인해서 우려되는 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염가능성의 상승을 완화시키는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
직접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입한 통합 시스템에 있어서,
헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로;
상기 고온가스냉각로에 직접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에 발생된 열을 전달받아 가스터빈으로 구동하여 전기를 생산하는 발전부;
상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기 각각에 독립적으로 연결된 중간 물 루프;
상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통 중에 담수 생산용 이단 열교환기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트; 및
상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통 중에 담수생산용 이단열교환기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 발전부는 고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로의 작동유체를 직접 발전부에 사용하는 직접순환방식으로 열을 전달받는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기에는 모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 상기 예냉기에는 각각 독립된 중간 물 루프가 연결되는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 중간 물 루프는 물을 작동유체로 사용하며, 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통은 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 담수생산용 이단 열교환기 고온부에 다중효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 담수생산용 이단 열교환기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 다중효용증발식 담수플랜트는 플래시탱크와 다중효용증발식 담수생산부로 구성되고, 회수한 폐열의 열에너지와 플래시탱크를 이용하여 증기를 생산하고, 이 증기의 잠열을 다중효용증발식 담수생산부에 전달하여 담수를 생산하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 시스템은 상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 종래 기술과 같은 중간 물 루프를 도입하지만 예냉기와 중간냉각기에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 시스템은 종래 기술에서 도입한 중간 물 루프를 동일하게 사용할 뿐만 아니라 상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 더 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로의 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 시스템은 상기 중간 물 루프의 담수생산용 이단 열교환기 계통을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제9항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부의 예냉기와 중간냉각기 각각에 독립된 중간 물 루프 연결하고 각각의 중간 물 루프에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로의 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
간접순환방식을 이용한 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템에 있어서,
헬륨을 작동유체로 하여 고온의 열원을 발생시키는 고온가스냉각로;
상기 고온가스냉각로에 간접적으로 연결되어 상기 고온가스냉각로의 노심에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 구동하여 전기를 생산하는 발전부;
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부로부터 폐열을 회수하여 담수를 생산하는데 사용하는 다중효용증발식 담수플랜트; 및
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 중에 각각 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부로부터 폐열을 제거해주는 열제거원을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제18항에 있어서,
상기 발전부는,
고온가스냉각로에서 발생된 열을 전달받아 가스터빈을 작동시켜 전기를 생산하며, 상기 고온가스냉각로에서 발생된 열을 원자력계통 중간열교환기를 통하여 발전부에 전달하는 간접순환방식으로 열을 전달 받고, 상기 발전부의 작동유체로 헬륨, 이산화탄소, 질소, 또는 이들의 혼합기체를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제18항에 있어서,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에는,
모두 인쇄기판형열교환기가 사용되며, 이단으로 분리되어 상대적으로 고온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 고온부와 이단 중간냉각기 고온부에 각각 독립된 다중효용증발식 담수플랜트가 연결되고, 상대적으로 저온의 폐열을 제공하는 이단 예냉기 저온부와 이단 중간냉각기 저온부에 열제거원이 연결되는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제18항에 있어서,
상기 다중효용증발식 담수플랜트는,
플래시탱크와 다중효용증발식 담수생산부로 구성되고, 회수한 폐열의 열에너지와 플래시탱크를 이용하여 증기를 생산하고, 이 증기의 잠열을 다중효용증발식 담수생산부에 전달하여 담수를 생산하는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수 플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은,
간접순환방식을 이용하지만 상기 발전부와 다중효용증발식 담수플랜트 사이에 중간 물 루프를 도입하지 않고 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 유용도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용함으로 종래 기술에 비해 열에너지의 활용률을 증가시킬 수 있고, 그로인해 담수생산성을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제18항에 있어서,
상기 시스템은,
고온가스냉각로와 발전부가 원자력계통 중간열교환기에 의해 분리되어 있어서 발전부를 이용해 압력 방벽을 형성할 수 있기 때문에 방사능물질의 유출에 있어서 별도의 중간 루프 없이도 중간 물 루프를 도입한 것과 동일한 효과를 낼 수 있으며, 게다가 상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통에 구조적 강도가 매우 높은 인쇄기판형열교환기를 사용하기 때문에 중간 물 루프를 제거하였음에도 오히려 종래 기술보다 방사능물질의 유출로 인한 담수의 오염 가능성을 더 낮출 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제23항에 있어서,
압력 방벽은,
발전부의 운전압력을 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 운전압력보다 낮게 유지함으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통을 이단으로 구성하고 각 단에 다중효용증발식 담수플랜트와 열제거원을 독립된 구조로 연결하여 담수플랜트나 열제거원 중에 어느 한 곳에 문제가 발생하더라도 나머지 한 부분은 정상적으로 작동하여 지속해서 폐열을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.
제18항에 있어서,
상기 시스템은,
상기 발전부의 이단 예냉기 계통과 이단 중간냉각기 계통 각각에 독립된 다중효용증발식 담수플랜트를 연결함으로 사고로 한쪽 담수 플랜트를 통한 담수생산이 중단되더라도 나머지 담수플랜트를 통해 지속해서 담수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈발전 고온가스냉각로와 다중효용증발식 담수플랜트의 통합 시스템.