KR20140067287A

KR20140067287A - 원자로건물 피동 살수 계통

Info

Publication number: KR20140067287A
Application number: KR1020120134332A
Authority: KR
Inventors: 양준언
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-05

Abstract

본 발명은 전원을 필요로 하는 능동형 원자로 살수 계통과 달리, 전기 등 구동력을 사용하지 않고 중대사고시 원자로 건물내 발생되는 증기를 응축하여 중력을 이용하여 살수하는 피동 살수 계통에 관한 것이다.원자로가 내설되는 원자로 건물의 외부에 설치되는 열교환기; 상기 열교환기가 침지되는 냉각수조; 상기 열교환기에 상기 원자로 건물 내부의 증기를 공급하는 증기공급관; 상기 열교환기를 지나서 냉각된 응축수를 다시 원자로 건물 내부로 공급하는 응축수 공급관; 및 상기 응축수 공급관에 일체로 연결되어 응축수를 상기 원자로 건물 내부에 분사하는 분무관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자로건물 피동 살수 계통{Passive Spray System for Nuclear Reactor Containment}

본 발명은 원자로건물 피동 살수 계통에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원을 필요로 하는 능동형 원자로 살수 계통과 달리, 전기 등 구동력을 사용하지 않고 중대사고시 원자로 건물내 발생되는 증기를 응축하여 중력을 이용하여 살수하는 피동 살수 계통에 관한 것이다.

종래의 원자로건물 살수계통은 전기와 같은 구동력을 필요로하는 능동 계통으로 후쿠시마 사고와 같이 장기 전원 상실 사고 발생시는 구동력이 없게 되므로 중대사고 시 원자로건물에 살수를 할 수 없게 되어 원자로건물의 압력 강하와 방사능 물질 저감 기능을 하지 못하게 되는 문제점이 있다.

한국특허 제10-0856501호는 이러한 문제점을 해결하고자 피동살수계통을 이용한 일체형원자로 안전설비를 제시하고 있다. 상기 일체형 원자로 안전설비는 원자로집합체용기보다 높은 위치에 설치되어 중력에 의해 냉각수를 살수시키는 피동살수계통과; 상기 원자로집합체용기의 주위에 설치되고, 연결배관을 통해 상기 원자로집합체용기에 연결되는 집수조와; 상기 원자로집합체용기, 피동살수계통 및 집수조를 내부에 포함하도록 구성되는 안전보호용기; 및 주증기배관을 따라 증기발생기로부터 방출되는 증기가 상기 안전보호용기 외부에 설치된 핵연료재장전수탱크의 내부에 구비되는 응축열교환기를 통과한 후 주급수배관을 따라 상기 증기발생기로 다시 유입되도록 구성되는 피동잔열제거계통을 포함하여 구성된다.

그러나, 한국특허 제10-0856501호는 피동살수계통의 작동에 의해 살수탱크 내부의 냉각수가 살수하는 것에 의해 원자로 건물 내부를 냉각시키지만, 살수탱크의 물이 고갈되면 냉각효과가 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 원자로 건물 내부에 발생되는 증기를 효과적으로 제거하지 못하므로, 증기에 포함된 방사능 물질의 방출을 억제하기 곤란하며, 건물 내부의 압력이 계속적으로 상승하는 위험이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 전원을 필요로 하는 능동형 원자로 살수 계통과 달리, 전기 등 구동력을 사용하지 않고 중대사고시 원자로 건물내 발생되는 증기를 응축하여 중력을 이용하여 살수하는 피동 살수 계통을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원자로가 내설되는 원자로 건물의 외부에 설치되는 열교환기; 상기 열교환기가 침지되는 냉각수조; 상기 열교환기에 상기 원자로 건물 내부의 증기를 공급하는 증기공급관; 상기 열교환기를 지나서 냉각된 응축수를 다시 원자로 건물 내부로 공급하는 응축수 공급관; 및 상기 응축수 공급관에 일체로 연결되어 응축수를 상기 원자로 건물 내부에 분사하는 분무관을 포함하는 원자로건물 피동 살수 계통이다.

상기 증기공급관에는 증기의 공급을 단속하는 냉각개시밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 분무관은 상기 응축수 공급관과 연결되는 부분을 기준으로 하측으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 분무관은 고리형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 분무관은 하향으로 분사를 하고, 상기 분무관의 하측으로 이격되어 응축수 수집부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 응축수 수집부는 원자로 건물 내에 설치되는 핵연료교환용수 저장탱크(IRWST)에 연결되어 수집된 응축수를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 후쿠시마 사고 이후 강조되는 원자로의 피동 안전계통을 효과적으로 구현할 수 있으며, 중대사고 발생 시 원자로건물의 압력 강하와 방사능 물질 저감을 통하여 원자로건물의 건전성 확보에 획기적 기여가 가능할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자로건물 피동 살수 계통의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 사용된 분무관의 저면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 발명의 실시예1에 따른 원자로건물 피동 살수 계통은 원자로 건물(100)에 장착되어, 특히 원자로 건물(100) 내부에서 상측으로 집중되는 증기를 제거하여 압력을 강하시키는 것과 동시에 증기가 응축수로 되면서 배출되는 잠열을 통해 연속적으로 원자로건물 내부를 냉각시키는 역할을 한다. 이러한 원자로건물 피동 살수 계통은, 원자로(102)가 내설되는 원자로 건물(100)의 외부에 설치되는 열교환기(122)와, 상기 열교환기(122)가 침지되는 냉각수조(124)와, 상기 열교환기(122)에 상기 원자로 건물(100) 내부의 증기를 공급하는 증기공급관(118); 상기 열교환기(122)를 지나서 냉각된 응축수를 다시 원자로 건물(100) 내부로 공급하는 응축수 공급관(116)과, 상기 응축수 공급관(116)에 일체로 연결되어 응축수를 상기 원자로 건물(100) 내부에 분사하는 분무관(112)을 포함하여 이루어진다.

상기 원자로 건물(100)은 내부에 공간을 가지며, 상기 공간 내에 원자로(102)가 배치되고, 상기 원자로(102)의 주위에는 집수조(104)가 설치된다.

그리고, 상기 원자로(102)에는 상기 원자로 건물(100) 내에서 상기 원자로(102) 주위에 배치되는 연료교환용수 저장탱크(IRWST: In-Containment Refueling Water Storage Tank)(108)이 연결된다. 상기 핵연료교환용수 저장탱크(108)는 중대사고시 상기 원자로(102) 내부로 냉각수를 공급하는 역할을 한다.

상기 원자로 건물(100)의 상측 외부로 냉각수조(124)가 설치되고, 상기 냉각수조(124) 내부에는 열교환기(122)가 배치된다. 상기 열교환기(122)는 상기 원자로 건물(100) 내부와 연결되는 증기공급관(118) 및 응축수 공급관(118)이 연결된다. 상기 증기공급관(118)은, 원자로 건물(100) 내의 증기가 상부에 집중되므로, 되도록 원자로 건물(100)의 상단에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 증기공급관(118)에는 원자로 건물(100) 내의 증기의 공급을 단속하는 냉각개시밸브(120)가 설치된다. 따라서, 사고발생시에 상기 원자로 건물(100) 내의 압력이 높아져서 기준압력 이상이 되면 상기 냉각개시밸브(120)가 개방되어, 증기공급관(118)을 통해 상기 열교환기(122) 내부로 증기가 공급된다.

그리고, 상기 응축수 공급관(116)을 통하여, 상기 증기공급관(118)으로 공급되는 증기의 압력 및 자중에 의해 응축수가 배출된다. 상기 분무관(112)이 상기 응축수 공급관(116)과 연결되어 있고, 상기 분무관(112)에는 하측을 향해 응축수를 분사하는 분사노즐(114)이 복수개 형성된다. 상기 분무관(112)은 하향으로 경사지게 형성되어서 자중에 의한 응축수의 분무가 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 분무관(112)의 형상의 제한은 없으나, 상기 원자로 건물(100) 내부의 고른 냉각을 위해 고리형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 분무관(112)을 통해 냉각된 응축수가 상기 원자로 건물(100)의 하향으로 분무되면서 냉각이 이루어지게 된다.

그리고, 기화되지 않고 남은 응축수는 상기 분무관(112)의 하측에 배치되는 응축수 수집부(110)에 모여진다. 상기 응축수 수집부(110)는 대략 상기 분무관(112)과 대응되는 형상을 가지며, 본 발명에서는 고리형상으로 형성된다. 상기 응축수 수집부(110)는 상기 핵연료교환용수 저장탱크(108)에 연결되어 다시 원자로(102)를 냉각하는 냉각수로 사용된다.

이렇게 상기 원자로 건물(100) 내부를 냉각시키는 응축수는 다시 기화를 통해 기화열을 흡수하게 되고, 상술한 바와 같이 냉각수조(124) 내에서 기화열을 방출하면서 다시 응축하는 과정을 반복하는 것에 의해 대량의 열을 외부로 배출할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 원자로 건물 102: 원자로
104: 집수조 108: 핵연료교환용수 저장탱크
110: 응축수 수집부 112: 분무관
114: 분무노즐 116: 응축수 공급관
118: 증기공급관 120: 냉각개시밸브
122: 열교환기 124: 냉각수조

Claims

원자로가 내설되는 원자로 건물의 외부에 설치되는 열교환기;
상기 열교환기가 침지되는 냉각수조;
상기 열교환기에 상기 원자로 건물 내부의 증기를 공급하는 증기공급관;
상기 열교환기를 지나서 냉각된 응축수를 다시 원자로 건물 내부로 공급하는 응축수 공급관;
상기 응축수 공급관에 일체로 연결되어 응축수를 상기 원자로 건물 내부에 분사하는 분무관을 포함하는 원자로건물 피동 살수 계통.
제1항에 있어서, 상기 증기공급관에는 증기의 공급을 단속하는 냉각개시밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 살수 계통.
제1항에 있어서, 상기 분무관은 상기 응축수 공급관과 연결되는 부분을 기준으로 하측으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 살수 계통.
제1항에 있어서, 상기 분무관은 고리형상을 가지는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 살수 계통.
제1항에 있어서, 상기 분무관은 하향으로 분사를 하고, 상기 분무관의 하측으로 이격되어 응축수 수집부가 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 살수 계통.
제5항에 있어서, 상기 응축수 수집부는 원자로 건물 내에 설치되는 핵연료교환용수 저장탱크(IRWST)에 연결되어 수집된 응축수를 공급하는 것을 특징으로 하는 원자로건물 피동 살수 계통.