KR20130099561A - 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통에 관한 것으로, 원자로와 열교환되어 증기를 발생시키는 증기발생기와, 이상 발생시 상기 증기를 응축시켜 상기 응축기로 재순환시키는 응축기를 포함하는 응축수조와, 상기 응축기의 이상 발생시 상기 응축수조의 냉각수를 상기 증기발생기의 이차측으로 공급하는 냉각수공급관로를 포함한다. 본 발명은 피동보조급수계통 응축수조의 물을 증기발생기로 공급하는 냉각수공급관로를 구비하여 피동보조급수계통의 이상시에도 그 피동보조급수계통의 응축수조내 물을 이용하여 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

가압경수로의 증기발생기 비상보충계통{Emergency supplemental system for steam generator of pressurized water reactor}

본 발명은 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피동보조급수 계통의 작동불능 상태에서도 응축수조 내의 물로 증기발생기에 충수할 수 있는 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통에 관한 것이다.

일반적으로, 원자로는 농축 우라늄으로 제조된 다수의 연료봉을 연소(핵분열)시켜서 이때 발생하는 열로 증기를 발생시키고, 이 증기로 터어빈을 회전시켜 전기를 생산한다.

이러한 연료봉이 장착되는 노심에는 노심 자체를 냉각시킴과 아울러 열을 노심에서 증기발생기로 수송하는 가압수가 들어있는 용기가 배열된 집함체이다. 증기발생기가 제공하는 증기에 의하여 전류를 발생시키는 터보교류발전기를 구동하는 터어빈을 구동시킬 수 있다.

원자로의 일반적인 급수 계통은 증기발생기로 급수되는 주급수라인과 보조급수라인을 구비하며, 보조급수라인은 예기치 못한 문제가 발생하는 경우에 대비하여 운용된다.

하지만 증기 발생기의 손상 등으로 주증기 압력이 대기압으로 감압되는 경우와 같이 증기발생기측의 압력이 급격하게 저하되면 저장탱크로부터 급수된 물을 보조 펌프로 공급할 때 압력의 차이가 너무 심하여 유량이 지나치게 빠르게 증기발생기로 유입되고 그로 인한 과도한 보조 급수 유량이 발생하고 격납 용기의 과압 및 원자로 냉각계통의 과냉각이 발생할 수 있다.

또한 피동보조급수의 응축수는 피동보조급수 계통이 작동할 때 응축수조내 열교환기의 냉각에 활용될 수 있으나, 응축수는 피동보조급수계통의 작동이 불능 상태에서는 응축수조내 물을 이용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명과 동일한 기술분야의 선행기술의 예로는 공개특허공보 10-1998-029457호를 예로 들 수 있다. 10-1998-029457호에는 증기발생기에서 발생되는 증기에 포함된 불응축성 기체의 양만큼 소실되는 냉각수를 보충할 수 있도록 주급수관과 주증기관의 사이에 보충수탱크를 마련한 구성적 특징이 있다.

그러나 이와 같은 선행기술 역시 응축수조의 물을 피동보조급수계통의 작동불능 상태에서는 열교환기의 냉각등에 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 일부 구성도이다.

도 1을 참조하면 종래 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통은, 원자로(도면 미도시)의 열을 일차측에 전달받으며, 주급수관(12)을 통해 이차측에 공급되는 냉각수를 열교환시켜 주증기관(11)을 통해 배출하는 증기발생기(10)와, 비상시 상기 주증기관(11)의 증기를 증기공급관(22)을 통해 공급받아 응축시켜 응축수 배출관(23)을 통해 배출하는 응축기(21)를 수용하는 응축수조(20)를 포함하여 구성된다.

도면에서 미설명 부호 13은 원자로의 격납고이며, V1~V8은 밸브, RFE1~REG4)는 유체의 정압공급 및 역류방지를 위한 레귤레이터이다.

이와 같은 구성에서 주급수관(12)을 통해 공급된 냉각수는 상기 증기발생기(10)의 이차측에 공급되어 그 증기발생기(10) 일차측인 원자로측의 열에 의해 기화되고, 그 증기가 주증기관(11)을 통해 배출되어 터어빈을 회전시켜 발전하게 된다.

이는 정상상태이며, 이상상태에서는 원자로가 정지되고, 밸브(V8)가 닫힌 상태에서 밸브(V4)가 열려 증기가 증기공급관(22)을 통해 응축수조(20) 내부의 응축기(21)로 공급되며, 그 응축기(21)에서는 증기를 응축하여 응축수 배출관(23)을 통해 배출하게 된다. 이 응축수는 열려있는 밸브(V2,V3)를 통해 주급수관(12)으로 공급되며, 최종적으로 증기발생기(10)의 이차측으로 공급된다.

이처럼 비상시 응축수조(20)의 응축기(21)를 통해 원자로의 여열에 의해 발생하는 증기를 응축시켜, 원자로의 여열을 냉각시키는 냉각수로 사용하여, 원자로 정지 상태에서 원자로의 과열에 따른 사고를 방지할 수 있게 된다.

그러나 종래에는 응축기(21)와 밸브(V2,V3) 등에 이상이 발생하여 위에 언급한 응축수의 공급이 이루어지지 못하는 경우 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아 운전이 중지된 원자로의 과열로 인한 사고 발생의 염려가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 피동보조급수 계통의 작동 불능 시에도 피동보조급수 계통의 응축수조의 물을 이용하여 원자로의 여열 냉각에 활용할 수 있는 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통은,

를 포함한다.

본 발명은 피동보조급수계통의 이상시 응축수조의 물을 원자로에 장전수를 공급하는 재장전수 탱크에 수두차를 이용하여 공급하고, 그 재장전수 탱크에 충수된 물을 증기발생기의 이차측에 공급하여 운전이 정지된 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성과 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통은, 원자로(도면 미도시)의 열을 일차측에 전달받으며, 주급수관(12)을 통해 이차측에 공급되는 냉각수를 열교환시켜 주증기관(11)을 통해 배출하는 증기발생기(10)와, 비상시 상기 주증기관(11)의 증기를 증기공급관(22)을 통해 공급받아 응축시켜 응축수 배출관(23)을 통해 배출하는 응축기(21)를 수용하는 응축수조(20)와, 상기 응축수조(20)의 물을 직접 상기 증기발생기(10)의 이차측으로 공급하는 냉각수공급관로(30)를 포함하여 구성된다.

도면에서 미설명 부호 13은 원자로의 격납고이며, V1~V8은 밸브, RFE1~REG4)는 유체의 정압공급 및 역류방지를 위한 레귤레이터이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 정상적인 동작에서는 원자로가 연소되는 상태에서 그 원자로 내의 열이 상기 증기발생기(10)의 일차측에 전달되며, 상기 주급수관(12)을 통해 공급된 냉각수가 상기 증기발생기(10)의 이차측에 공급되어 상기 일차측과의 열교환을 통해 기화된다.

상기 증기발생기(10)에서 기화된 증기는 주증기관(11)을 통해 터어빈 측으로 공급되어 터어빈을 회전시켜 발전을 하게 된다.

이상상태에서는 상기 원자로의 제어봉이 노심에 삽입되어 연료봉의 연소가 정지되나 순간적인 정지가 어려워 여열이 일정시간 발생하게 된다. 이와 같은 여열을 냉각시키기 위하여 피동보조급수계통을 통해 냉각수가 상기 증기발생기(10)의 이차측으로 공급된다.

즉, 상기 원자로의 여열에 의해 발생된 증기가 주증기관(11)을 통해 배출되며, 이 증기는 밸브(V4)와 증기공급관(22)을 통해 응축수조(20)의 응축기(21)로 공급되고, 그 응축기(21)는 공급된 증기를 응축하여 응축수 배출관(23)을 통해 배출하게 된다.

이 응축수 배출관(23)을 통해 배출된 응축수는 주급수관(12)을 통해 상기 증기발생기(10)의 이차측으로 공급되어 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있게 된다.

그러나 상기 응축기(21), 증기공급관(22), 응축수 배출관(23)을 포함하는 피동보조급수계통에 이상이 발생한 경우에는 응축수를 증기발생기(10)의 이차측으로 공급할 수 없게 되어, 원자로 노심이 과열될 수 있다.

이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 상기 응축수조(20)에 충수되어 상기 응축기(21)가 응축작용을 할 수 있도록 하는 냉각수를 직접 증기발생기(10)의 이차측으로 공급하는 냉각수공급관로(30)가 마련되어 있다.

상기 냉각수공급관로(30)를 통해 공급되는 상기 응축수조(20)의 냉각수는 상기 응축수조(20)와 증기발생기(10)의 수두차에 의해 직접 공급되며, 밸브(V9)가 열려 상기 응축수조(20)에 충수된 물이 직접 증기발생기(10)의 이차측으로 공급되도록 구성된다.

이와 같이 냉각수공급관로(30)의 사용에 의하여 피동보조급수계통의 이상시에도 증기발생기(10) 이차측에 냉각수를 공급할 수 있게 되어 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통의 구성도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통은, 상기 도 2를 참조하여 설명한 실시예의 구성에서 상기 응축수조(20) 내의 냉각수를 강제로 상기 증기발생기(10)로 공급하는 펌프(31)를 더 포함하여 구성된다.

상기 펌프(31)는 피동보조급수계통의 이상시 동작하여 상기 냉각수공급관로(30)를 통해 원활하게 상기 응축수조(20)에 충수되어 있는 냉각수를 증기발생기(10)의 이차측으로 강제 공급한다.

이처럼 본 발명은 피동보조급수계통의 이상 발생시 응축수조(20) 내의 냉각수를 직접 증기발생기(10)의 이차측으로 공급할 수 있도록 구성되어, 원자로의 여열을 냉각시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:증기발생기 11:주증기관
12:주급수관 20:응축수조
21:응축기 22:증기공급관
23:응축수 배출관 30:냉각수공급관로
31:펌프

Claims (3)

1. 원자로와 열교환되어 증기를 발생시키는 증기발생기;
   이상 발생시 상기 증기를 응축시켜 상기 응축기로 재순환시키는 응축기를 포함하는 응축수조; 및
   상기 응축기의 이상 발생시 상기 응축수조의 냉각수를 상기 증기발생기의 이차측으로 공급하는 냉각수공급관로를 포함하는 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 응축수조의 냉각수는, 상기 응축수조와 상기 증기발생기의 수두차에 의해 상기 증기발생기의 이차측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 응축수조의 냉각수를 상기 냉각수공급관로를 통해 상기 증기발생기 이차측에 강제 공급하는 펌프를 더 포함하는 가압경수로의 증기발생기 비상보충계통.
   

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