KR20130129606A - 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에 원자로에서 발생한 잔열을 피동적으로 제거하여 발전소의 안전성을 높일 수 있는 냉각 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 피동 응축 냉각 수조와 격납용기 내의 연료 교체용수 저장조를 이용하여 전원 상실 사고 및 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에 원자로의 잔열을 피동적으로 제거함으로써, 가압 경수로의 종래의 주 냉각계통과 보조 냉각계통을 완전 대체하거나 보완할 수 있는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

Description

가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템{Passive reactor and containment cooling system for pressurized water reactors}

본 발명은, 원자로에서 발생한 잔열을 피동적으로 제거하여 발전소의 안전성을 높일 수 있는 냉각 계통에 관한 것이다.

더 상세하게는, 본 발명은, 원자력 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에, 원자로에서 발생한 잔열을 피동적으로 제거하여 발전소의 안전성을 높일 수 있는 냉각 시스템에 관한 것이다.

종래, 원자력 발전소는, 경제성이나 안전성 및 환경보존성 등에 있어 수력발전이나 화력발전 및 그 밖의 다양한 대체 에너지에 비해 우월한 성능을 보이며 중요한 전력 생산 수단으로 자리잡아 왔다.

이러한 원자력 발전은, 핵분열 과정에서 생긴 열을 이용하여 전기를 생산하며, 따라서 원자력 발전 시설은 발전 과정에서 발생된 방사선 물질이 외부로 누출되지 않도록 피복재, 냉각재, 원자로 용기, 격납용기에 이르는 다중 방호와 원자로 냉각 계통을 구비하고 있다.

더 상세하게는, 1979년 Three Mile Island(TMI) 사고와 1986년 체르노빌 사고를 계기로 원자력 발전의 안전에 대한 관심과 연구가 증대되었고, 그에 따라 원자력 안전 문화, 개량된 원자로 냉각 계통, 새로운 원자로 모형 등이 제시되었다.

그러나 2011년 일본에서 발생한 원전사고를 통해 알 수 있는 바와 같이, 현재의 원자력 발전소는, 발전소 전원 상실 사고시 원자로 잔열 제거나 방사선 물질의 누출 방지에 문제점이 있음이 발견되었다.

즉, 2011년 일본 원전 사고는, 지진 및 해일 등으로 외부전력이 공급되지 않음으로 인해 원자로 잔열을 제거하기 위한 냉각수가 원활히 주입되지 못하여 발생하였으며, 따라서 이러한 사고를 방지하기 위하여는, 외부전력을 수반하는 능동적 냉각 계통이 아닌, 자연 대류와 같은 피동형 냉각 계통이 필요함을 알 수 있다.

이러한 필요에 따라, 종래, 피동형 응축 계통을 갖춘 다양한 원자로가 제시되었으며, 이미 몇몇 원자로는 상용화 단계에 들어섰다.

예를 들면, 웨스팅하우스사의 가압경수로(AP1000)형 원자력 발전소는, "Energy Procedia 7 (2011) 293-302" 저널에 기재된 바와 같이, 열전도율이 좋은 강철 격납용기를 통하여 별도의 열교환기 없이 직접 원자로의 잔열을 격납용기 밖으로 제거한다.

더 상세하게는, 상기한 웨스팅하우스사의 가압경수로(AP1000)형 원자력 발전소는, 격납용기 상부에 위치한 수조에서 격납용기 외부 표면에 물을 흘려 보내고 공기를 자연대류 시킴으로써 원자로의 잔열로 생성된 수증기를 격납용기 내부 표면에서 응축시키는 구성을 특징으로 하는 것으로, 이미 설계 검증을 마치고 중국에서 4기의 발전소를 건설 중에 있다.

또한, 종래의 원자력 발전소의 다른 예로서, 미국 원자력 협회에서 발간한 "Nuclear News(2006.01.) 35-40"에 게시된 기사("Next-generation nuclear energy: The ESBWR")에 기재된 바와 같은 GE사의 비등경수로(ESBWR)형 원자력 발전소가 있다.

더 상세하게는, 상기한 GE사의 비등경수로(ESBWR)형 원자력 발전소는, 격납용기 내부에 수조를 위치하고, 그곳에서 격리 응축기(isolation condenser)를 통해 원자로의 잔열을 제거하는 것으로, 여기서, 격리 응축기는 수조 내부에 위치하나 출구와 입구는 격납용기와 연결되어 있어 원자로의 잔열로 생성된 수증기가 격납용기에서 격리 응축기 내부로 흘러가며 응축되며, 아울러, ESBWR 원자력 발전소는 현재까지 설계 검증 중에 있다.

또한, 종래의 원자력 발전소의 또 다른 예로서, "Nuclear Engineering and Design 238(2008) 1863-1901" 저널에 기재된 바와 같은 AREVA사의 비등경수로(SWR1000)형 원자력 발전소는, 격납용기 상부에 수조를 위치하고 수조에서 파생한 격납용기 냉각 응축기(containment cooling condenser)를 통해 원자로의 잔열을 제거하는 것으로, 격납용기 냉각 응축기는 수조 하부의 격납용기 내부에 위치하고, 원자로의 잔열로 생성된 수증기는 응축기 표면에서 응축되며, 응축수는 중력을 이용하여 원자로로 재주입되도록 구성되어 있다.

또한, 종래의 원자력 발전소의 또 다른 예로서, 한국수력원자력 등의 가압경수로(APR+)형 원자력 발전소는, 발전소 정전 상황에서 피동형 보조 주입 계통(PAFS)을 통해 원자로의 잔열을 제거하며, 구체적으로는, 원자로의 잔열로 인해 생성된 2차측 증기를 증기 발생기에 연결된 배관을 통해 격납용기 외부에 위치한 피동형 냉각 응축 수조(PCCT)에서 응축시킨다.

상기한 바와 같이 종래 여러 가지 원자력 발전소가 제시된 바 있으나, 현 시점에서 피동형 응축 계통을 갖춘 원자로 중 설계 검증을 마치고 상용화에 들어가기 시작한 원자로는 웨스팅하우스 사의 가압경수로(AP1000)형 원자력 발전소가 유일하다.

그러나 상기한 AP1000 발전소는, 비록 그 안정성은 검증되었으나, 강철 격납용기를 사용함으로써 가격면에서 불리한 점이 있으며, 따라서 이러한 단점을 해결하기 위하여는, 가격면에서 보다 저렴한 콘크리트 격납용기를 사용하여 피동형 응축 계통을 구성한 가압경수로형 원자력 발전소를 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 원자로 구조나 원자로의 구성방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 원자력 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에 대하여, 원자로에서 발생한 잔열을 완전 피동적으로 제거하여 발전소의 안전성을 높일 수 있는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 콘크리트 격납용기를 사용한 피동형 응축 계통을 구비하는 가압경수로형 원자력 발전소 모델을 제시함으로써, 종래의 강철 격납용기를 이용한 피동형 응축 계통을 구비하는 원자로에 비하여 비용을 절감할 수 있는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 있어서, 원자로와 증기발생기를 포함하는 격납용기; 상기 격납용기 외부에 위치되고 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기의 응축을 위한 냉각수를 저장하는 피동형 응축 냉각수조; 상기 피동형 응축 냉각수조 내에 설치되어 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기를 응축하는 격리 응축관; 상기 증기발생기와 상기 격리 응축관을 연결하기 위한 입구연결관 및 출구연결관; 및 상기 입구연결관 및 상기 출구연결관에 각각 설치되는 입구연결관 밸브 및 출구연결관 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

여기서, 상기 격납용기는 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격리 응축관은, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되며, 상기 격리 응축관은, 상기 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 상기 관 외부의 열 제거원인 상기 피동형 응축 냉각수조 내의 상기 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 피동형 응축 냉각수조는, 상기 격납용기의 외부에 위치되며, 상기 증기발생기보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 피동형 응축 냉각수조 내에 저장된 냉각수에 의해 상기 격리 응축관 내부에서 유동하는 수증기가 응축하여 응축수가 되고, 상기 응축수는, 상기 출구연결관 밸브가 열리면 중력에 의해 상기 출구 연결관을 통하여 상기 증기발생기 하부로 주입됨으로써, 외부 전원 공급 없이 자연 대류와 중력에 의해 잔열의 제거가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 있어서, 원자로와 증기발생기를 포함하는 원자로실 및 상기 원자로실로부터 이동된 수증기 및 질소를 포함하는 불응축성 기체를 응축하기 위한 응축실을 포함하는 격납용기; 상기 격납용기 외부에 위치되고 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기의 응축을 위한 냉각수를 저장하는 피동형 응축 냉각수조; 및 상기 피동형 응축 냉각수조 내에 설치되어 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기를 응축하는 격리 응축관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

여기서, 상기 격납용기는 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격리 응축관은, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되며, 상기 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 상기 관 외부의 열 제거원인 상기 피동형 응축 냉각수조 내의 상기 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 피동형 응축 냉각수조는, 상기 격납용기의 외부에 위치되며, 상기 증기발생기보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 원자로실은, 상기 원자로실과 상기 응축실을 연결하기 위해 상기 원자로실의 상부에 형성되는 배기관; 및 파단 사고시 상기 원자로에 노심 냉각수를 공급하여 초기 원자로 잔열을 제거하기 위한 안전주입수조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응축실은, 상기 격리 응축관과 상기 응축실을 연결하는 배관에 각각 설치되는 입구밸브 및 출구밸브; 응축수를 불응축성 기체 및 수증기와 분리하기 위해 상기 출구밸브 후단에 연결되어 있는 응축수 분리기 및 응축수 출구배관; 분리된 응축수를 수집하기 위해 상기 응축수 분리기의 하부에 위치되는 응축수 저장수조; 및 상기 응축수 저장수조에 저장된 응축수를 중력에 의해 상기 원자로에 주입하기 위해 상기 원자로 상부에 위치되는 응축수 주입관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 응축시스템은, 상기 응축수 분리기에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체를 저장하기 위해 상기 격납용기 내에 설치되는 연료 교체용수 저장조; 상기 응축수 분리기에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체를 압력 차를 이용하여 상기 연료 교체용수 저장조로 이동시키기 위한 제 1 출구배관; 상기 격리 응축관 이외에 추가적으로 독립적인 응축을 위해 상기 응축실 내에 설치되는 핀형 열교환기; 상기 핀형 열교환기에 의해 축적된 불응축성 기체와 수증기를 상기 연료 교체용수 저장조로 이동시키기 위한 제 2 출구배관; 및 외부에서 물을 공급하기 위해 상기 피동형 응축 냉각수조 상부에 연결되는 재급수관을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 핀형 열교환기는, 수직, 수평, 또는, 기울어진 관의 다발로 구성되고, 상기 핀형 열교환기에 의해 얻어지는 응축수는 상기 응축수 저장수조에 저장되며, 상기 핀형 열교환기의 입구는 상기 피동형 응축 냉각수조의 하부에 연결되고, 상기 핀형 열교환기의 출구는 상기 피동형 응축 냉각수조의 상부에 연결됨으로써, 상기 핀형 열교환기 내부의 물과 상기 피동형 응축 냉각수조의 냉각수 사이의 밀도 차에 의해 상기 피동형 응축 냉각수조 하부의 냉각수가 상기 핀형 열교환기의 입구로 유입되고, 상기 핀형 열교환기에 의해 가열된 냉각수는 상기 피동형 응축 냉각수조의 상부에 연결된 상기 핀형 열교환기의 출구로 빠져나가면서 자연대류를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료 교체용수 저장조의 상부는 상기 격납용기 내의 빈 공간과 연결되며, 상기 불응축성 기체는 상기 연료 교체용수 저장조를 거쳐 상기 격납용기 내의 빈 공간으로 이동하고, 상기 불응축성 기체와 함께 상기 응축수 분리기에서 이동한 수증기는 상기 연료 교체용수 저장조의 물에 의해 응축됨으로써, 잔열에 의해 생성된 수증기가 상기 격리 응축관과 상기 연료 교체용수 저장조를 연속으로 거치며 응축되어 상기 격납용기 내의 빈 공간에 급격한 압력 증가를 회피할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전원 상실 사고만 발생한 경우에는 증기발생기와 연결된 격리 응축관을 통해 피동 응축 냉각 수조에서 원자로 잔열을 제거하며, 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에는 배관 파단부에서 방출한 수증기를 상기 격리 응축관 및 핀형 열교환기에서 응축시키며 원자로 잔열을 제거하며, 이때, 응축수는 응축수 저장 수조에서 회수한 후 중력을 이용하여 원자로에 재주입하고, 격리 응축기 및 핀형 열교환기 주변에 쌓인 불응축성 기체는 수증기 및 불응축성 기체 출구배관을 통해 격납용기 내 연료 교체용수 저장조로 배출하도록 구성된 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

따라서 상기한 바와 같은 본 발명의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 따르면, 피동 응축 냉각 수조와 격납용기 내의 연료 교체용수 저장조를 이용하여 전원 상실 사고 및 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에 원자로의 잔열을 완전 피동적으로 제거함으로써, 가압 경수로의 종래의 주 냉각계통과 보조 냉각계통을 완전 대체하거나 보완할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고 시에 완전 피동형으로 원자로 잔열을 제거하도록 구성된 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공됨으로써, 격리 응축관과 피동형 응축 냉각 수조를 다양한 사고에 중복 사용함에 의해 안전 계통 설계 비용을 최소화할 수 있으며, 또한, 격리 응축기와 핀형 열교환기를 동시에 사용함으로써 독립성과 안정성을 향상시킬 수 있고, 아울러, 열교환기 주변 불응축성 기체를 격납용기 내 빈 공간으로 제거함으로써 열 전달 효율을 극대화할 수 있으며, 더욱이, 응축수는 중력을 이용하여 원자로에 주입함으로써 펌프 등과 같은 능동적 수단을 사용하지 않고 사고 후 무한정으로 원자로 내 잔열을 제거할 수 있다.

아울러, 본 발명은, 종래 방식의 가압경수로의 주 냉각계통과 보조냉각계통을 완전 대체하거나, 다양한 안전 주입 계통을 확보하기 위하여 능동형 안전 주입 계통을 기존의 4 트레인에서 2 트레인으로 감소하고, 본 발명에서 제시하는 피동형 응축계통을 보완 계통으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 제 1 실시예로서, 원자력 발전소 전원 상실 사고에 적용가능한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1은 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 제 2 실시예로서, 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에 적용가능한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 상세한 내용에 대하여 설명한다.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 원자력 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에, 원자로에서 발생한 잔열을 피동적으로 제거하여 발전소의 안전성을 높일 수 있는 냉각 시스템에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따르면, 전원 상실 사고만 발생한 경우에는 증기발생기와 연결된 격리 응축관을 통해 피동 응축 냉각 수조에서 원자로 잔열을 제거하고, 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에는 배관 파단부에서 방출한 수증기를 상기 격리 응축관 및 핀형 열교환기에서 응축시키며 원자로 잔열을 제거하고, 이때, 응축수는 응축수 저장 수조에서 회수한 후 중력을 이용하여 원자로에 재주입하며, 격리 응축기 및 핀형 열교환기 주변에 쌓인 불응축성 기체는 수증기 및 불응축성 기체 출구배관을 통해 격납용기 내의 연료 교체용수 저장조로 배출하도록 구성되는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

따라서 본 발명에 따르면, 피동 응축 냉각 수조와 격납용기 내의 연료 교체용수 저장조를 이용하여 전원 상실 사고 및 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에 원자로의 잔열을 피동적으로 제거함으로써 가압 경수로의 종래의 주 냉각계통과 보조 냉각계통을 완전 대체하거나 보완할 수 있다.

계속해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 종래의 가압경수로형 원자력 발전소의 피동 안전 운전을 제공하기 위하여 능동형 주 냉각 계통과 보조 냉각 계통을 대체 또는 보완할 수 있는 냉각 계통을 제시하고자 하는 것이며, 이를 위해, 가격 면에서 이점이 있는 종래의 콘크리트 격납용기를 유지하면서 원자로 내의 잔열을 격납용기 외부로 제거하기 위하여 격납용기 내외를 연결하는 열교환기를 사용하였다.

또한, 본 발명은, 특히, 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에 모두 사용할 수 있는 안정성과 경제성을 모두 두루 갖춘 냉각계통을 제공하고자 하는 것이며, 구체적으로는, 불응축성 기체로 인한 열교환기 표면 열전달률 감소를 회피하기 위하여, 격납용기 내의 구획을 나누고 불응축성 기체 출구 배관을 통해 격납용기 내 연료 교체용수 저장조로 불응축성 기체를 제거하며, 아울러, 응축수 저장 수조를 원자로보다 높은 곳에 위치함으로써, 중력을 이용하여 응축수가 피동적으로 원자로에 주입될 수 있도록 구성된다.

따라서 본 발명에 따르면, 어떠한 능동 계통 없이 영구적으로 원자로 내 잔열을 제거할 수 있는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템을 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 제 1 실시예로서, 원자력 발전소 전원 상실 사고에 적용가능한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템(10)은, 원자로(11)와 증기발생기(12) 및 원자로 펌프를 콘크리트 벽으로 격리시켜 수증기 및 불응축성 기체의 유로를 지정하는 격납용기(13)와, 상기 원자로(11)에서 발생한 수증기를 응축하기 위한 격리 응축관(14) 및 상기 수증기를 응축하기 위한 냉각수를 포함하는 피동형 응축 냉각수조(15)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기한 원자로(11)와 증기발생기(12), 증기발생기(12)와 격리 응축관(14)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배관을 통해 각각 연결되며, 즉, 증기발생기(12)와 격리 응축관(14)은 증기발생기 격리 입구연결관(16) 및 증기발생기 격리 출구연결관(17)을 통하여 서로 연결되고, 각각의 증기발생기 격리 입구연결관(16) 및 증기발생기 격리 출구연결관(17)에는 입구연결관 밸브(18) 및 출구연결관 밸브(19)가 설치되어 있다.

또한, 상기한 격리 응축관(14)은, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되며, 각각의 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 관 외부의 열 제거원인 피동형 응축 냉각수조(15) 내의 냉각수에 전달함으로써 응축이 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템(10)의 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다.

더 상세하게는, 원자력 발전소의 전원 상실 사고가 발생하게 되면, 원자로 이차 계통에 위치한 펌프가 작동하지 않게 되어 이차 계통의 유동이 정지하고, 따라서 원자로(11)에서 발생한 잔열이 이차 계통에 위치한 터빈이나 응축기에 전달되지 않는다.

이때, 잔열을 제거하기 위해 이차 계통 차단밸브를 닫음으로써 이차 계통은 격리되고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 격리 응축관(14)과 피동형 응축 냉각수조(15)로 구성된 새로운 회로가 입구연결관 밸브(18)를 통하여 열리게 되며, 이에 따라, 원자로(11)에서 발생한 잔열로 인해 생성된 증기는 증기발생기(12) 상부에 위치한 입구 연결관(16)을 통해 격리 응축관(14)으로 흐른다.

여기서, 상기한 격리 응축관(14)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피동형 응축 냉각수조(15) 내부에 위치하며, 이때, 피동형 응축 냉각수조(15)는, 증기발생기(12)보다 10m 이상 상부에 위치하고, 격납용기(13) 외부에 위치한다.

즉, 피동형 응축 냉각수조(15) 내에 저장된 냉각수에 의해 격리 응축관(14) 내부에서 유동하는 수증기는 응축되어 응축수가 되며, 이어서 출구연결관 밸브(19)가 열리면, 응축수는 중력에 의해 출구 연결관(17)을 통하여 증기발생기(12) 하부로 주입된다.

따라서 상기한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 응축계통은, 격리 응축관(14)과 피동형 응축 냉각수조(15)를 이용하여 어떠한 외부 전기 공급이 없이도 자연 대류와 중력에 의해 작동하므로, 원자력 발전소 전원 상실사고에 대비하기 위한 구성으로서 적합하게 적용 가능하다.

그러나 도 1에 나타낸 바와 같은 응축계통은, 일차 계통에 위치한 냉각수가 격납용기(13) 내부 빈 공간으로 유출되기 때문에 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에는 사용할 수 없다.

이에 대하여, 본 발명자들은, 발전소 전원 상실 사고 때 사용하는 격리 응축관(14)과 피동형 응축 냉각수조(15)를 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에도 활용할 수 있는 새로운 피동형 원자로 및 격납용기 응축 계통을 제시하였다.

즉, 원자로 배관 파단사고는 파단 크기에 따라 크게 대형 냉각재 상실사고와 소형 냉각재 상실사고로 나눌 수 있다.

더 상세하게는, 전자의 경우에는 냉각재가 빠른 속도로 유출되며 원자로 냉각재 계통의 압력이 급격히 감소하나, 후자의 경우에는 파일럿 구동 안전 감압 밸브로 인한 감압 과정이 필요하다.

이를 위해, 본 발명에서 제시하는 응축계통은, 파단 이후 고압의 안전 주입 수조에서 원자로에 노심 냉각수를 공급하여 초기 원자로 잔열 제거가 끝난 후 중장기적인 잔열 제거 방법을 제시하며, 이러한 응축계통에 사용되는 주요 구성은 도 2에 나타나 있다.

즉, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 제 2 실시예로서, 원자력 발전소 전원 상실 사고와 배관 파단 사고가 동시에 발생한 사고에도 적용가능한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

더 상세하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템(20)은, 원자로(21)와 증기발생기(22)를 포함하는 원자로실(23) 및 상기 원자로실(23)로부터 이동된 수증기 및 질소와 같은 불응축성 기체를 응축하기 위한 응축실(24)을 포함하는 격납용기(25)와, 상기 격납용기(25)에서 이동한 수증기를 응축하기 위한 격리 응축관(26) 및 응축수를 수집하기 위한 피동형 응축 냉각수조(27)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기한 격리 응축관(26)은, 상기한 제 1 실시예에 마찬가지로, 피동형 응축 냉각수조(15) 내부에 위치하며, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되고, 각각의 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 관 외부의 열 제거원인 피동형 응축 냉각수조(27) 내의 냉각수에 전달함으로써 응축이 이루어지며, 이때, 피동형 응축 냉각수조(27)는, 격납용기(25)의 외부에, 증기발생기(12)보다, 예를 들면, 10m 이상 상부에 위치한다.

또한, 상기한 원자로실(23)은, 그 상부에 원자로실(23)과 응축실(24)을 연결하기 위한 배기관(28) 및 파단 사고시 원자로에 노심 냉각수를 공급하여 초기 원자로 잔열을 제거하기 위한 안전주입수조(29)를 더 포함하여 구성되어 있다.

아울러, 상기한 응축실(24)은, 격납용기(25) 외부에 위치한 격리 응축관(26)과 응축실(24)을 연결하는 배관의 입구와 출구에 각각 설치되는 격리 응축관 입구밸브(30) 및 격리 응축관 출구밸브(31)와, 응축수를 불응축성 기체 및 수증기와 분리하기 위해 응축관 출구밸브(31) 후단에 연결되어 있는 응축수 분리기(32) 및 응축수 출구배관(33)과, 분리된 응축수를 수집하기 위해 응축수 분리기(32) 하부에 위치되는 응축수 저장수조(34) 및 응축수 저장수조(34)에 저장된 응축수를 중력에 의해 원자로(21)에 주입하기 위한 응축수 주입관(35)을 포함하여 구성되어 있다.

더욱이, 상기한 응축시스템(20)은, 응축수 분리기(32)에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체를 압력 차를 이용하여 이동시키기 위한 수증기 및 불응축성 기체 제 1 출구배관(36)과, 이러한 수증기 및 불응축성 기체를 저장하기 위해 격납용기(25) 내에 설치되는 연료 교체용수 저장조(37) 및 격리 응축관(26) 이외에 추가적으로 독립적인 응축 방법을 제공하기 위해 응축실(24) 내에 설치되는 핀형 열교환기(38)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기한 응축시스템(20)은, 핀형 열교환기(38)에 의해 축적된 불응축성 기체와 수증기를 상기 격납용기(25) 내의 연료 교체용수 저장조(37)로 이동시키기 위한 제 2 출구배관(39) 및 외부에서 물을 공급하기 위해 피동형 응축 냉각수조(27) 상부에 연결된 피동형 응축 냉각수조 재급수관(40)을 더 포함하여 구성된다.

따라서 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템(20)의 구체적인 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 파단 사고 발생시, 수증기와 물이 원자로실(23) 내부로 유출되고, 수증기 및 질소와 같은 불응축성 기체는 원자로실 배기관(27)을 통하여 응축실(24)로 이동한다.

여기서, 응축실(24)은, 격납용기 방향의 격리 응축관 입구밸브(30)를 통해 격납용기(25) 외부에 위치한 격리 응축관(26)과 연결되어 있으므로, 응축실(24)의 압력이 특정값 이상이 되었을 때 격납용기 방향의 격리 응축관 입구밸브(30)가 열리면, 응축실(24)에 있던 수증기와 불응축성 기체가 격리 응축관(26) 내부로 이동한다.

더 상세하게는, 격리 응축관(26)이 피동형 응축 냉각수조(27) 내부에 위치하므로, 격리 응축관(26) 내부에서 흐르는 수증기는 피동형 응축 냉각수조(28)에 저장된 냉각수, 즉, 찬물에 의해 응축된다.

격납용기 방향의 격리 응축관 출구밸브(31)가 열린 후, 응축수는 불응축성 기체 및 수증기와 함께 격리 응축관(26) 후단에 연결되어 있는 응축수 분리기(32)로 이동하며, 그곳에서, 응축수는 불응축성 기체 및 수증기와 분리된 후, 응축수 출구배관(33)를 통해 응축수 분리기(32) 밑에 위치한 응축수 저장수조(34)에 저장된다.

또한, 응축수 저장수조(34)에 저장된 응축수는 중력에 의해 응축수 주입관(35)을 따라 원자로(21)에 주입되고, 주입된 응축수는 원자로(21) 내에서 발생한 잔열에 의해 다시 기화한 후 원자로실(23) 내부를 거쳐 응축실(24)로 재이동한다.

그 후, 잔열이 제거될 때까지 상기한 바와 같은 응축 및 주입과정이 반복된다.

여기서, 상기한 과정에서, 불응축성 기체는 격리 응축관 내부의 응축 열전달률을 크게 감소시켜 수증기 응축을 방해하므로, 격납용기 내 압력 증가를 야기한다.

따라서 응축수 분리기(32)에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체는, 압력 차를 이용하여 수증기 및 불응축성 기체 제 1 출구배관(36)을 통해 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(37)로 이동시킨다.

더 상세하게는, 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(37)의 상부가 격납용기(25) 내 빈 공간과 연결되어 있기 때문에, 불응축성 기체는 격납용기(25) 내 연료 교체용수 저장조(37)를 거쳐 격납용기(25) 내의 빈 공간으로 이동한다.

한편, 불응축성 기체와 함께 응축수 분리기(32)에서 이동한 수증기는 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(37)의 물에 의해 응축된다.

상기한 바와 같이, 원자로(21)의 잔열에 의해 생성된 수증기가 격리 응축관(26)과 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(27)를 연속적으로 거치며 응축되므로, 격납용기(25) 내 빈 공간은 수증기로부터 자유롭고, 따라서 급격한 압력 증가를 피할 수 있다.

또한, 격리 응축관(26) 이외에 추가적으로 독립적인 응축 방법을 제공하기 위해, 피동형 응축 냉각수조(27) 하부와 상부에 연결되고 응축실(24) 내에 위치한 핀형 열교환기(38)를 사용할 수 있다.

여기서, 핀형 열교환기(38)는, 수증기 응축을 통해 원자로(21) 내에서 발생한 잔열을 피동형 응축 냉각수조(27)로 전달한다는 측면에서 격리 응축관(26)과 동일한 역할을 하는 것이며, 이러한 핀형 열교환기(38)의 작동 원리는 다음과 같다.

즉, 원자로(21)의 잔열에 의해 생성된 수증기는 원자로실(23)로 배출된 후 응축실(24)로 이동하며, 이동한 수증기는 핀형 열교환기(38) 표면에서 응축되고, 응축수는 핀형 열교환기(38) 하부에 위치한 응축수 저장수조(34)에서 수집된다.

또한, 응축수 저장수조(34)에 저장된 응축수는 중력에 의해 응축수 주입관(35)을 따라 원자로(21)에 재주입되며, 핀형 열교환기(38) 주변에 축적된 불응축성 기체와 수증기는, 압력 차를 이용하여 제 2 출구배관(39)을 통해 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(37)로 이동시킨다.

이와 같이 이동된 불응축성 기체는 격납용기(25)의 빈 공간을 채우게 되며, 이동한 수증기는 격납용기(25) 내 연료 교체용수 저장조(37)의 물에 의해 응축된다.

또한, 핀형 열교환기(38)의 입구는 피동형 응축 냉각수조(27)의 하부에 연결되어 피동형 응축 냉각수조(27)로부터 찬물이 핀형 열교환기(38)로 유입되고, 핀형 열교환기(38)의 외부에서는 수증기가 응축하며, 응축열이 핀형 열교환기(38) 내부의 물로 전달되어 물의 온도를 높인다.

여기서, 핀형 열교환기(38) 내부의 고온의 물은 피동형 응축 냉각수조(27)에 위치한 냉각수보다 밀도가 높기 때문에, 밀도 차에 의해 피동형 응축 냉각수조(27) 하부의 냉각수가 핀형 열교환기(38)의 입구로 유입되고, 핀형 열교환기(38)에서 데워진 냉각수는 피동형 응축 냉각수조(27)의 상부에 위치한 핀형 열교환기(38)의 출구로 빠져나가면서 자연대류를 형성한다.

이러한 핀형 열교환기(38)는, 예를 들면, 밸브 미작동과 같은 문제로 인해 격리 응축관(26)을 사용할 수 없을 때 격납용기(25)의 냉각 역할을 주로 할 수 있으며, 또한, 격리 응축관(26)과 핀형 열교환기(38)의 크기를 조절하여 필요한 열 제거량을 적절히 분배할 수 있다.

아울러, 격리 응축관(26)은, 발전소 전원 상실 사고와 발전소 배관 파단 사고 및 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에 모두 사용되기 때문에, 격리 응축관(26)의 크기는 주로 발전소 전원 상실 사고 때 필요한 크기로 결정될 수 있다.

더욱이, 핀형 열교환기(38)는, 격리 응축관(26)을 보조하는 역할로 사용될 수 있으며, 일반적으로는 발전소 배관 파단 사고 및 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고에만 사용되나, 핀을 사용하여 표면적을 늘릴 수 있으므로, 격리 응축관(26)에 비해 효율이 더 좋다는 장점이 있다.

또한, 격납용기 내 연료 교체용수 저장조(37)는, 제 1 및 제 2 출구배관(36, 39)을 통해 이동한 수증기를 응축시킴으로써 격리 응축관(26)과 핀형 열교환기(38)를 지원하는 역할을 하기 때문에 그 크기가 중요하다.

즉, 피동형 응축 냉각수조(27)는, 사고 후 하루 또는 이틀 내에 피동형 응축 냉각수조(27) 상부에 연결된 피동형 응축 냉각수조 재급수관(40)을 통해 외부에서 물을 공급해 주어야 한다.

만약, 피동형 응축 냉각수조(27) 내에 물이 고갈되고 외부로부터 물이 공급되지 않는 문제가 발생하여 격리 응축관(26)이나 핀형 열교환기(39)가 작동할 수 없을 때에는, 격납용기(25) 내 연료 교체용수 저장조(37)의 물이 일부 기간 주요 열 제거원으로 사용될 수 있다.

따라서 상기한 바와 같이 하여, 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템을 구현할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 전원 상실 사고만 발생한 경우에는 증기발생기와 연결된 격리 응축관을 통해 피동 응축 냉각 수조에서 원자로 잔열을 제거하며, 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에는 배관 파단부에서 방출한 수증기를 상기 격리 응축관 및 핀형 열교환기에서 응축시키며 원자로 잔열을 제거하고, 이때, 응축수는 응축수 저장 수조에서 회수한 후 중력을 이용하여 원자로에 재주입하며, 격리 응축기 및 핀형 열교환기 주변에 쌓인 불응축성 기체는 수증기 및 불응축성 기체 출구배관을 통해 격납용기 내 연료 교체용수 저장조로 배출하도록 구성된 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공된다.

따라서 상기한 바와 같은 본 발명의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 따르면, 피동 응축 냉각 수조와 격납용기 내의 연료 교체용수 저장조를 이용하여 전원 상실 사고 및 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 경우에 원자로의 잔열을 완전 피동적으로 제거함으로써, 가압 경수로의 종래의 주 냉각계통과 보조 냉각계통을 완전 대체하거나 보완할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 발전소 전원 상실 사고 및 발전소 배관 파단 사고와 전원 상실 사고가 동시에 발생한 사고 시에 완전 피동형으로 원자로 잔열을 제거하도록 구성된 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템이 제공됨으로써, 격리 응축관과 피동형 응축 냉각 수조를 다양한 사고에 중복 사용함에 의해 안전 계통 설계 비용을 최소화할 수 있으며, 또한, 격리 응축기와 핀형 열교환기를 동시에 사용함으로써 독립성과 안정성을 향상시킬 수 있고, 아울러, 열교환기 주변 불응축성 기체를 격납용기 내 빈 공간으로 제거함으로써 열 전달 효율을 극대화할 수 있으며, 더욱이, 응축수는 중력을 이용하여 원자로에 주입함으로써 펌프 등과 같은 능동적 수단을 사용하지 않고 사고 후 무한정으로 원자로 내 잔열을 제거할 수 있다.

아울러, 본 발명은, 종래 방식의 가압경수로의 주 냉각계통과 보조냉각계통을 완전 대체하거나, 다양한 안전 주입 계통을 확보하기 위하여 능동형 안전 주입 계통을 기존의 4 트레인에서 2 트레인으로 감소하고, 본 발명에서 제시하는 피동형 응축계통을 보완 계통으로 활용할 수 있다.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.

10. 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템
11. 원자로 12. 증기 발생기
13. 격납용기 14. 격리 응축관
15. 피동형 응축 냉각수조 16. 증기발생기 격리 입구연결관
17. 증기발생기 격리 출구연결관 18. 입구연결관 밸브
19. 출구연결관 밸브
20. 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템
21. 원자로 22. 증기발생기
23. 원자로실 24. 응축실
25. 격납용기 26. 격리 응축관
27. 피동형 응축 냉각수조 28. 배기관
29. 안전주입수조 30. 격리 응축관 입구밸브
31. 격리 응축관 출구밸브 32. 응축수 분리기
33. 응축수 출구배관 34. 응축수 저장수조
35. 응축수 주입관 36. 제 1 출구배관
37. 연료 교체용수 저장조 38. 핀형 열교환기
39. 제 2 출구배관 40. 재급수관

Claims (14)

1. 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 있어서,
   원자로와 증기발생기를 포함하는 격납용기;
   상기 격납용기 외부에 위치되고 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기의 응축을 위한 냉각수를 저장하는 피동형 응축 냉각수조;
   상기 피동형 응축 냉각수조 내에 설치되어 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기를 응축하는 격리 응축관;
   상기 증기발생기와 상기 격리 응축관을 연결하기 위한 입구연결관 및 출구연결관; 및
   상기 입구연결관 및 상기 출구연결관에 각각 설치되는 입구연결관 밸브 및 출구연결관 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 격납용기는 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 하는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 격리 응축관은, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되며,
   상기 격리 응축관은, 상기 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 상기 관 외부의 열 제거원인 상기 피동형 응축 냉각수조 내의 상기 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 피동형 응축 냉각수조는, 상기 격납용기의 외부에 위치되며, 상기 증기발생기보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 피동형 응축 냉각수조 내에 저장된 냉각수에 의해 상기 격리 응축관 내부에서 유동하는 수증기가 응축되어 응축수가 되고,
   상기 응축수는, 상기 출구연결관 밸브가 열리면 중력에 의해 상기 출구 연결관을 통하여 상기 증기발생기 하부로 주입됨으로써, 외부 전원 공급 없이 자연 대류와 중력에 의해 잔열의 제거가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
6. 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템에 있어서,
   원자로와 증기발생기를 포함하는 원자로실 및 상기 원자로실로부터 이동된 수증기 및 질소를 포함하는 불응축성 기체를 응축하기 위한 응축실을 포함하는 격납용기;
   상기 격납용기 외부에 위치되고 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기의 응축을 위한 냉각수를 저장하는 피동형 응축 냉각수조; 및
   상기 피동형 응축 냉각수조 내에 설치되어 상기 원자로의 잔열로 생성된 수증기를 응축하는 격리 응축관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 격납용기는 콘크리트로 구성된 것을 특징으로 하는 가압경수로의 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 격리 응축관은, 수직, 수평, 또는 기울어진 관의 다발로 구성되며,
   상기 관 내부의 수증기 응축으로 인한 열을 상기 관 외부의 열 제거원인 상기 피동형 응축 냉각수조 내의 상기 냉각수에 전달하는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 피동형 응축 냉각수조는, 상기 격납용기의 외부에 위치되며, 상기 증기발생기보다 높은 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 원자로실은,
    상기 원자로실과 상기 응축실을 연결하기 위해 상기 원자로실의 상부에 형성되는 배기관; 및
    파단 사고시 상기 원자로에 노심 냉각수를 공급하여 초기 원자로 잔열을 제거하기 위한 안전주입수조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 응축실은,
    상기 격리 응축관과 상기 응축실을 연결하는 배관에 각각 설치되는 입구밸브 및 출구밸브;
    응축수를 불응축성 기체 및 수증기와 분리하기 위해 상기 출구밸브 후단에 연결되어 있는 응축수 분리기 및 응축수 출구배관;
    분리된 응축수를 수집하기 위해 상기 응축수 분리기의 하부에 위치되는 응축수 저장수조; 및
    상기 응축수 저장수조에 저장된 응축수를 중력에 의해 상기 원자로에 주입하기 위해 상기 원자로 상부에 위치되는 응축수 주입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 응축시스템은,
    상기 응축수 분리기에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체를 저장하기 위해 상기 격납용기 내에 설치되는 연료 교체용수 저장조;
    상기 응축수 분리기에서 분리된 수증기 및 불응축성 기체를 압력 차를 이용하여 상기 연료 교체용수 저장조로 이동시키기 위한 제 1 출구배관;
    상기 격리 응축관 이외에 추가적으로 독립적인 응축을 위해 상기 응축실 내에 설치되는 핀형 열교환기;
    상기 핀형 열교환기에 의해 축적된 불응축성 기체와 수증기를 상기 연료 교체용수 저장조로 이동시키기 위한 제 2 출구배관; 및
    외부에서 물을 공급하기 위해 상기 피동형 응축 냉각수조 상부에 연결되는 재급수관을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 핀형 열교환기는, 수직, 수평, 또는, 기울어진 관의 다발로 구성되고,
    상기 핀형 열교환기에 의해 얻어지는 응축수는 상기 응축수 저장수조에 저장되며,
    상기 핀형 열교환기의 입구는 상기 피동형 응축 냉각수조의 하부에 연결되고, 상기 핀형 열교환기의 출구는 상기 피동형 응축 냉각수조의 상부에 연결됨으로써,
    상기 핀형 열교환기 내부의 물과 상기 피동형 응축 냉각수조의 냉각수 사이의 밀도 차에 의해 상기 피동형 응축 냉각수조 하부의 냉각수가 상기 핀형 열교환기의 입구로 유입되고, 상기 핀형 열교환기에 의해 가열된 냉각수는 상기 피동형 응축 냉각수조의 상부에 연결된 상기 핀형 열교환기의 출구로 빠져나가면서 자연대류를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 연료 교체용수 저장조의 상부는 상기 격납용기 내의 빈 공간과 연결되며,
    상기 불응축성 기체는 상기 연료 교체용수 저장조를 거쳐 상기 격납용기 내의 빈 공간으로 이동하고, 상기 불응축성 기체와 함께 상기 응축수 분리기에서 이동한 수증기는 상기 연료 교체용수 저장조의 물에 의해 응축됨으로써, 잔열에 의해 생성된 수증기가 상기 격리 응축관과 상기 연료 교체용수 저장조를 연속으로 거치며 응축되어 상기 격납용기 내의 빈 공간에 급격한 압력 증가를 회피할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 피동형 원자로 및 격납용기 응축시스템.
    

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