KR20140012817A - 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템은, 원자로를 차폐하는 격납고의 외부 상부에 위치하고, 내부에 해수가 저장되는 해수저장탱크와, 격벽 내부에서 원자로의 이상 유무를 감지하는 격납고센서와, 해수저장탱크에 해수를 공급하는 펌프와, 격납고센서의 신호를 받아서 격납고의 내부에 해수저장탱크에 저장된 해수를 공급하도록 하고, 펌프를 가동시켜 해수저장탱크 내부로 해수를 추가 공급하도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템{EMERGENCY COOLING SYSTEM FOR NUCLEAR PLANT IN OCEAN}
본 발명은 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템에 관한 것이다.
석탄 및 석유와 같은 화석 연료의 고갈과, 화석 연료의 사용으로 인해 배출되는 온실 가스로 인한 지구 온난화로 인해, 화석 연료에 대한 대체 에너지의 필요성이 증가하고 있다. 원자력은 이와 같은 당면한 문제를 해결할 수 있는 가장 적합한 에너지원 중의 하나로 부각되고 있다.
원자력 발전소는 기존에 육상에 주로 건립되었지만, 환경 오염 문제 및 원전 주변 주민의 반발 등으로 인해서 해상에 건립하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 해상용 원자력 발전소는, 원자력을 추진 동력으로 하는 선박 및 부유 원자력 발전소 그리고 해수 담수화 설비 등 다양한 영역에서 에너지원으로 이용되고 있다.
해양 분야에서 사용되는 원자력 발전소는 육상에 비해 바람, 파도, 염분 등을 고려하여 설계 및 운전을 해야 한다. 또한, 해상용 원자로는 항공기의 충돌 및 태풍 등을 고려 해야 한다. 그리고 해상 원자력 발전소는 육지에 비해 고립되어 위치하여 접근이 어렵기 때문에, 비상시에 신속하게 대응할 수 있는 시스템을 구비해야 한다. 특히, 원자로가 위치하는 격납고 내부에서 온도가 상승하거나 가스가 누출되는 경우 심각한 문제가 초래되기 때문에, 이를 위한 대비책을 강구해야 한다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 비상시 격납고 내부에 해수를 주입하여 원자로를 냉각할 수 있는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템은, 원자로를 차폐하는 격납고의 외부 상부에 위치하고, 내부에 해수가 저장되는 해수저장탱크와, 격벽 내부에서 원자로의 이상 유무를 감지하는 격납고센서와, 해수저장탱크에 해수를 공급하는 펌프와, 격납고센서의 신호를 받아서 격납고의 내부에 해수저장탱크에 저장된 해수를 공급하도록 하고, 펌프를 가동시켜 해수저장탱크 내부로 해수를 추가 공급하도록 하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 펌프에 비상 전원을 공급하는 비상전원부를 구비하고, 비상전원부는 제어부에 의해 가동될 수 있다.
해수저장탱크에 저장된 해수는 주입밸브를 통해서 격납고의 내부로 공급되고, 주입밸브는 제어부의 제어신호에 의해 작동할 수 있다.
해수저장탱크에 저장된 해수의 양을 감지하여, 소정의 신호를 출력하는 탱크센서를 더 포함하고, 제어부는 탱크센서의 신호에 의해 펌프를 작동시켜 해수저장탱크에 해수를 보충할 수 있다.
해수저장탱크의 내부는 격벽에 의해 구분되고, 탱크센서는 격벽에 의해 구분되는 구역마다 설치될 수 있다.
본 발명은, 사고가 발생하더라도, 격납고 내부에 냉각을 위한 해수를 안정적으로 공급할 수 있는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 격납고 외부 상부에 해수를 저장하는 해수저장탱크를 마련함으로써, 추가적인 차폐효과 및 외부 충돌에 대한 안정성을 확보할 수 있으며, 중력에 의해 해수를 격납고 내부로 자동으로 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템에 대한 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 비상 냉각 시스템의 해수저장탱크 내부 구조를 예시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 냉각 시스템의 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템(100)에 대한 도면이고, 도 2는 도 1에 예시된 냉각 시스템(100)에서 해수저장탱크(110)의 내부에 대한 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템(100)의 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템(100)은, 해수저장탱크(110), 주입밸브(120), 공급밸브(130), 공급라인(135), 격납고센서(140), 탱크센서(145), 비상전원부(150), 펌프(155) 및 제어부(160)를 포함한다.
본 실시예에 따른 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템(100)에서, 원자로(172)를 차폐하는 격납고(170)의 외부 상부에 해수를 저장하는 해수저장탱크(110)가 위치한다. 해수저장탱크(110)는 원자로(172)를 추가적으로 차폐하고 외부의 충돌을 흡수하는 역할을 한다. 그리고 해수저장탱크(110)에 저장된 해수는 중력에 의해 격납고(170)의 내부로 공급되기 때문에, 해수를 격납고(170) 내부로 공급하기 위한 별도의 장치(예를 들면, 펌프 등)를 필요로 하지 않는다. 또한, 해상용 원자력 발전소는 해상에 건설되기 때문에, 주변의 풍부한 해수를 이용하여 비상시 격납고(170) 내부에 공급함으로써 원자로(172)를 충분히 냉각할 수 있게 된다.
해수저장탱크(110)는 격납고(170)의 외부에서 별개로 형성되는 것으로, 격납고(170)의 상부에 위치한다. 해수저장탱크(110)에는 비상시 원자로(172)를 냉각하기 위한 해수가 저장되어 있다. 또한, 해수저장탱크(110)의 내부에는 탱크센서(145) 및 주입밸브(120)가 구비되어 있다.
탱크센서(145)는, 해수저장탱크(110)에 저장된 해수의 양이 일정치 이하로 되는지 여부를 감지한다. 해수저장탱크(110)에 저장된 해수의 양이 일정치 이하인 것으로 탱크센서(145)에 의해 감지된 경우, 제어부(160)는 펌프(155)를 작동시켜서 해수저장탱크(110)에 해수를 보충하도록 한다.
주입밸브(120)는 제어부(160)에 의해 개폐되면서, 해수저장탱크(110)에 저장된 해수가 격납고(170) 내부로 공급될지 여부를 결정한다. 주입밸브(120)는 제어부(160)의 제어신호에 의해 자동으로 작동하고, 필요시 수동을 조작될 수도 있다. 주입밸브(120)의 일단부는 해수저장탱크(110)와 연결되어 있고 타단부는 격납고(170) 내부와 연결되어 있다. 주입밸브(120)를 통해서 해수저장탱크(110)에 저장된 해수는 중력에 의해 자유 낙하하면서 격납고(170)의 내부로 공급된다.
해수저장탱크(110)의 내부에는 격벽(112)이 형성되어 있다. 격벽(112)으로 인해 해수저장탱크(110)의 내부는 다수 개의 섹션(114)으로 구분된다. 이와 같이, 격벽(112)을 형성함으로써 해상용 원자력 발전소의 진동이 발생하더라도 해수의 슬로싱(sloshing)으로 인해 해수저장탱크(110)의 파괴 등의 피해를 줄일 수 있게 된다.
해수저장탱크(110)의 외부 및 내부에 위치하는 격벽(112)은 스틸(steel)에 의해 제작된다. 그리고 격벽(112)의 개수 및 크기는 해수저장탱크(110)의 크기 및 저장되는 해수의 용량에 따라 결정된다.
해수저장탱크(110)에서 하나의 섹션(114)은 다른 섹션(114)과는 연결되지 않을 수 있는데, 이때, 각각의 섹션(114)에는 공급밸브(130), 주입밸브(120) 및 탱크센서(145)가 별도로 구비된다.
물론, 해수저장탱크(110)에서 하나의 섹션(114)은 다른 섹션(114)과 연결될 수도 있다.
공급밸브(130)는 제어부(160)의 신호에 의해 자동으로 개폐되고 필요시 수동으로 작동된다. 탱크센서(145)에 의해 해수저장탱크(110) 내부에 저장된 해수의 양이 일정치 이하인 것으로 판단되는 경우, 제어부(160)는 펌프(155)를 작동시켜 외부의 해수를 유입하게 하고, 공급밸브(130)를 개방하여 펌프(155)에 의해 끌어 올려진 해수가 해수저장탱크(110) 내부로 유입되도록 한다.
펌프(155)에 의해 유입된 해수는 공급라인(135)을 통해서 격납고(170) 상에 위치하는 해수저장탱크(110)에 저장된다. 공급라인(135)은 펌프(155) 및 공급밸브(130)와 연결되어 있다.
격납고센서(140)는 격납고(170)의 내부에 위치하면서, 격납고(170) 내부의 온도 상승 및 가스 누출 등 원자로(172)의 이상 유무를 감지한다. 격납고센서(140)에 의해, 원자로(172)에 이상이 있는 것으로 감지되는 경우, 제어부(160)는 주입밸브(120)를 개방하여 해수저장탱크(110)에 저장된 해수가 격납고(170)의 내부로 공급되도록 한다.
탱크센서(145)는 해수저장탱크(110)의 내부에 위치하면서, 해수저장탱크(110) 내부에 저장된 해수의 양을 측정한다. 탱크센서(145)에 의해, 저장된 해수의 양이 기준치 이하인 것으로 판단되는 경우, 제어부(160)는 펌프(155) 및 공급밸브(130)를 작동시켜서 해수가 해수저장탱크(110)에 유입되도록 한다.
비상전원부(150)는 펌프(155)에 비상 전원을 공급하는 역할을 한다. 원자로(172)에 사고가 발생하는 경우, 발전기(도시하지 않음) 등이 작동하지 않아서 해수저장탱크(110)에 충분한 양의 해수가 공급되지 않을 수가 있는데, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 사고가 발생하더라도 펌프(155)에 비상 전원을 공급하는 비상전원부(150)를 구비한다. 제어부(160)는 사고 발생시 비상전원부(150)를 작동시켜서 펌프(155)에 비상 전원을 공급하게 한다.
비상전원부(150)는 발전기 또는 축전지에 해당할 수 있다. 발전기는 비상시 제어부(160)의 제어 신호에 의해 작동하여 펌프(155)에 비상 전원을 공급한다. 그리고 축전지는 비상시 제어부(160)의 제어 신호에 의해 펌프(155)에 비상 전원을 공급하고, 사고가 발생하지 않은 때에는 일정한 충전량을 유지한다.
펌프(155)는 해상용 원자력 발전소가 설치된 주변의 해수를 해수저장탱크(110)에 공급하는 역할을 한다. 펌프(155)는 제어부(160)의 제어 신호에 의해 작동을 하는데, 해수저장탱크(110)에 항상 일정치 이상의 해수가 저장되어 있도록 한다. 펌프(155)가 작동하는 경우, 해수주입구(174)를 통해서 유입된 해수는 공급라인(135) 및 공급밸브(130)를 거쳐서 해수저장탱크(110)의 내부에 저장된다. 펌프(155)는 비상전원부(150)로부터 비상시에도 전원을 공급 받아서 작동을 할 수 있기 때문에, 원자로(172)의 냉각을 위한 충분한 양의 해수를 공급할 수 있게 된다.
제어부(160)는, 격납고센서(145)에 의해 원자로(172)의 이상이 감지된 경우, 주입밸브(120)를 작동시켜서 격납고(170) 내부로 해수저장탱크(110)에 저장된 해수가 유입되도록 한다. 격납고(170) 내부로 유입된 해수는 원자로(172)를 냉각한다. 그리고 제어부(160)는, 비상시 격납고(170) 내부로 해수가 유입되어 해수저장탱크(110)에 저장된 해수의 양이 기준치 이하이거나 또는 다른 원인에 의해 해수저장탱크(110)에 저장된 해수의 양이 기준치 이하인 경우, 펌프(155) 및 공급밸브(130)를 작동하게 한다. 이로 인해, 해수저장탱크(110)에는 항상 일정량 이상의 해수가 저장되어 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템 110: 해수저장탱크
112: 격벽 114: 섹션
120: 주입밸브 130: 공급밸브
135: 공급라인 140: 격납고센서
145: 탱크센서 150: 비상전원부
155: 펌프 160: 제어부
170: 격납고 172: 원자로
172: 해수주입구

Claims (5)

  1. 원자로를 차폐하는 격납고의 외부 상부에 위치하고, 내부에 해수가 저장되는 해수저장탱크;
    격벽 내부에서 원자로의 이상 유무를 감지하는 격납고센서;
    상기 해수저장탱크에 해수를 공급하는 펌프; 및
    상기 격납고센서의 신호를 받아서 격납고의 내부에 상기 해수저장탱크에 저장된 해수를 공급하도록 하고, 상기 펌프를 가동시켜 상기 해수저장탱크 내부로 해수를 추가 공급하도록 하는 제어부를 포함하는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프에 비상 전원을 공급하는 비상전원부를 구비하고, 상기 비상전원부는 상기 제어부에 의해 가동되는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 해수저장탱크에 저장된 해수는 주입밸브를 통해서 격납고의 내부로 공급되고, 상기 주입밸브는 상기 제어부의 제어신호에 의해 작동하는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해수저장탱크에 저장된 해수의 양을 감지하여, 소정의 신호를 출력하는 탱크센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 탱크센서의 신호에 의해 상기 펌프를 작동시켜 상기 해수저장탱크에 해수를 보충하는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 해수저장탱크의 내부는 격벽에 의해 구분되어 있고,
    상기 탱크센서는 상기 격벽에 의해 구분되는 구역마다 설치되는 해상용 원자력 발전소의 비상 냉각 시스템.
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