KR20140144573A - 피동잔열제거계통의 배기설비 - Google Patents

피동잔열제거계통의 배기설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 증기발생기로부터 전달받은 증기의 열을 제거하기 위한 열교환기를 구비하는 피동잔열제거계통에 있어서, 상기 증기가 터빈계통으로 유동될 수 있도록 상기 증기발생기와 상기 터빈계통을 연결하는 제1 증기관과, 상기 증기의 일부가 상기 열교환기로 유입될 수 있도록 상기 제1 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 열교환기로 연결되는 제2 증기관, 및 상기 제2 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 제1 증기관으로 연결되는 가스배기관을 포함하고, 상기 제1 증기관 내부의 압력차에 의해 상기 제2 증기관으로 유입되는 상기 증기 중 일부가 상기 가스배기관을 통해 순환되어 상기 터빈계통으로 배출될 수 있도록 형성되는 피동잔열제거계통의 배기설비를 제안한다.

Description

피동잔열제거계통의 배기설비{GAS REMOVAL SYSTEM OF A PASSIVE RESIDUAL HEAT REMOVAL SYSTEM}
본 발명은 원전에서 사용되는 피동잔열제거계통에 관한 것으로서, 특히 피동잔열제거계통의 배관장치를 구성하는 방식에 관한 것이다.
원자로의 안전계통은 시스템 내외에서 어떠한 이상이 발생하였을 때 시스템 전체가 안전한 상태로 유도하도록 구성되는 시스템으로서, 상기 안전계통은 구현 방식에 따라 능동형과 피동형으로 나뉘게 된다. 능동형은 상기 안전계통을 구동하기 위해 비상발전기 등의 전력에 의해 작동하는 펌프와 같은 능동기기를 사용하고, 피동형은 상기 안전계통을 구동하기 위해 중력 또는 가스압력 등의 피동력에 의해 작동하는 피동기기를 사용하게 된다.
이러한 피동안전계통 중 피동잔열제거계통은 원자로의 사고 발생시 원자로로부터 전달되는 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 기능을 수행한다.
상기 피동잔열제거계통의 냉각수 순환 방식은 원자로의 1차 냉각수를 직접 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(미국 AP1000 등)과 증기발생기를 이용하여 2차 냉각수를 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(국내 SMART 원자로 등)이 주로 사용되고, 1차 냉각수를 비상냉각탱크 또는 격납용기내재장전수탱크 등에 주입하여 직접 응축시키는 방식(미국 AP1000, Nuscale 등)도 일부 이용되고 있다.
2차 냉각수 순환 방식을 적용하는 피동잔열제거계통은 가압식 보충탱크를 적용하고 정상운전시 피동잔열제거계통의 증기관 및 급수관의 양방향이 격리밸브로 격리되어 있는 방식과 중력수두식 보충탱크를 적용하고 피동잔열제거계통의 급수관 한 방향만이 격리밸브로 격리되어 있는 방식(미국 IRIS, 국내 SMART 원자로 등)이 적용되고 있다.
또한, 상기 피동잔열제거계통의 열교환기는 원자로로부터 전달받은 열을 비상냉각탱크 등을 통해 최종 열침원으로 전달하는 기능을 수행하며, 상기 열교환기의 방식은 열전달 효율이 뛰어난 응축열교환기가 주로 이용되고 있다.
상기 피동잔열제거계통을 구성함에 있어서 증기관이 개방되어 있는 방식의 경우에는 정상운전시 증기관이 개방된 상태로 운전되어 원자로의 정상운전이 지속됨에 따라 증기관에 가벼운 비응축성 가스가 누적될 수 있다. 이에 따라 피동잔열제거계통의 운전이 요구되는 사고가 발생하는 경우, 누적된 비응축성 가스가 열교환기로 흘러가 열교환기의 성능 저하를 야기할 수 있다. 이러한 영향을 고려하여 응축열교환기의 용량은 보수적으로 크게 설계되지만 용량의 증대에 따라 제작 비용이 증가한다. 또한, 원자로는 고온·고압의 설비로서 정상운전 및 일부 제한적인 사고 이외에는 열적 충격을 완화하도록 급속 냉각을 제한하고 있어, 열교환기의 용량을 지나치게 크게 설계할 수가 없는 제한이 있다.
이상에서 설명된 피동잔열제거계통은 비응축성 가스의 누적으로 인하여 열교환기 설계의 어려움이 발생하고 열교환기의 성능에 대한 예측 정확성이 다소 저하될 수 있다. 따라서, 상기 비응축성 가스의 배기배관을 구비하여 상기 열교환기 성능의 예측 정확성 및 피동잔열제거계통의 안전성을 높이는 방안이 고려될 수 있다.
본 발명은 비응축성 가스에 의한 열교환기 성능의 예측 및 설계의 불확실성을 완화할 수 있는 피동잔열제거계통의 배기설비를 제공하기 위한 것이다.
또한, 배기배관을 통한 피동잔열제거계통의 냉각재 상실의 가능성을 제거할 수 있는 피동잔열제거계통의 배기설비를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 피동잔열제거계통의 배기설비는, 증기발생기로부터 전달받은 증기의 열을 제거하기 위한 열교환기를 구비하는 피동잔열제거계통에 있어서, 상기 증기가 터빈계통으로 유동될 수 있도록 상기 증기발생기와 상기 터빈계통을 연결하는 제1 증기관, 상기 증기의 일부가 상기 열교환기로 유입될 수 있도록, 상기 제1 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 열교환기로 연결되는 제2 증기관, 및 상기 제2 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 제1 증기관으로 연결되는 가스배기관을 포함하고, 상기 제1 증기관 내부의 압력차에 의해, 상기 제2 증기관으로 유입되는 상기 증기 중 일부가 상기 가스배기관을 통해 순환되어 상기 터빈계통으로 배출될 수 있도록 형성된다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 증기관은 상기 가스배기관을 통해 상기 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치를 구비하여 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
상기 압력강하장치는, 상기 가스배기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측에 구비되는 오리피스 또는 벤트리관일 수 있다. 또한, 상기 압력강하장치는, 상기 가스배기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측 단부에 구비되는 바디부, 상기 바디부에는 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유동되는 방향을 따라 단면이 좁아지도록 유로가 형성되는 홀부, 및 상기 가스배기관 및 상기 제1 증기관을 통해 흐르는 상기 증기가 상기 홀부로 유입될 수 있도록 상기 홀부에는 관통공이 형성될 수도 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 증기발생기로부터의 거리차에 따라, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 증기관은 사고시 상기 터빈계통으로 흐르는 유동을 차단하는 격리밸브를 포함하고, 상기 가스배기관은 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분과 상기 격리밸브 사이로 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 가스배기관은 상기 증기발생기와 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분 사이로 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 가스배기관에는, 상기 가스배기관의 유지보수를 위하여 상기 증기의 유동을 차단하는 격리밸브, 상기 가스배기관을 통한 상기 증기의 급격한 방출을 억제하도록 유로저항을 형성하는 오리피스, 및 상기 증기가 역류되어 상기 제2 증기관으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는 체크밸브 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 다른 일 예에 따르는 피동잔열제거계통의 배기설비를 제안한다. 상기 피동잔열제거계통의 배기설비는, 증기발생기로부터 전달받은 증기의 열을 제거하기 위한 열교환기를 구비하는 피동잔열제거계통에 있어서, 상기 증기의 일부가 터빈계통으로 유동될 수 있도록, 상기 증기발생기와 상기 터빈계통를 연결하는 제1 증기관, 상기 증기가 상기 열교환기로 유입될 수 있도록, 상기 제1 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 열교환기로 연결되는 제2 증기관, 및 상기 제2 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 제1 증기관으로 연결되는 가스배기관을 포함하고, 상기 제1 증기관 내부의 압력차에 의해 상기 가스배기관으로 유입되는 상기 증기 중 일부가 상기 제2 증기관을 통해 순환되어 상기 터빈계통으로 배출될 수 있도록 형성된다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 증기관은 상기 제2 증기관을 통해 상기 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치를 구비하여, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
상기 압력강하장치는, 상기 제2 증기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측에 구비되는 오리피스 또는 벤트리관일 수 있다. 또한, 상기 압력강하장치는, 상기 제2 증기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측 단부에 구비되는 바디부와 상기 바디부에는 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유동되는 방향을 따라 단면이 좁아지도록 유로가 형성되는 홀부, 및 상기 가스배기관 및 상기 제1 증기관을 통해 흐르는 상기 증기가 상기 홀부로 유입될 수 있도록, 상기 홀부에는 관통공이 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 증기발생기로부터의 거리차에 따라, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 가스배기관은 상기 증기발생기와 제1 및 제2 증기관의 연결부분 사이로 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 증기관은 사고시 상기 터빈계통으로 흐르는 유동을 차단하는 격리밸브를 포함하고, 상기 가스배기관은 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분과 상기 격리밸브 사이로 연결될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유입되는 상기 가스배기관의 입구에는, 상기 증기의 유입을 보다 원활하게 하도록 상기 증기를 안내하는 유입구조물이 상기 제1 증기관 내측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 유입구조물은 상기 제1 증기관에서 유동되는 상기 증기의 일부를 가로막도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 유입구조물은 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 흐르는 방향과 마주보게 향하도록, 일부에 벤딩부가 형성될 수도 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 가스배기관에는, 상기 가스배기관의 유지보수를 위하여 상기 증기의 유동을 차단하는 격리밸브, 상기 가스배기관을 통한 상기 증기의 급격한 방출을 억제하도록 유로저항을 형성하는 오리피스, 및 상기 증기가 역류되어 상기 가스배기관으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는 체크밸브 중 적어도 하나가 설치될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 피동잔열제거계통의 배기설비에 의하면, 피동잔열제거계통에 설치되는 배기설비를 통하여 증기가 지속적으로 순환되면서 비응축성 가스가 제거됨에 따라 열교환기 성능의 예측 및 설계의 정확성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 배기설비의 배관은 항상 개방된 상태로 작동 가능하여 피동잔열제거계통의 기능이 작동되는 경우에도 배기배관을 통한 피동잔열제거계통의 냉각재 상실 가능성이 제거될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동잔열제거계통의 배기설비를 나타내는 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 피동잔열제거계통의 배기설비를 확대한 개념도.
도 3은 도 1에 도시된 피동잔열제거계통의 배기설비가 제2 증기관과 격리밸브 사이에 설치되는 다른 일 예를 나타내는 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 피동잔열제거계통 배기설비의 가스배기관에 압력강하 장치가 장착되는 다른 일 예를 나타내는 개념도.
도 5는 도 3에 도시된 피동잔열제거계통의 배기설비가 제1 증기관의 압력강하로 작동되는 다른 일 예를 나타내는 개념도.
도 6은 본 발명의 변형예와 관련된 피동잔열제거계통의 배기설비를 나타내는 개념도.
도 7은 도 6에 도시된 피동잔열제거계통의 배기설비를 확대한 개념도.
도 8은 본 발명의 제2 증기관 또는 가스배기관에 형성되는 유입구조물을 나타내는 개념도.
도 9는 도 8에 도시된 유입구조물의 변형예를 나타내는 개념도.
이하, 본 발명의 피동잔열제거계통의 배기설비에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1, 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 피동잔열제거계통의 배기설비 및 상기 배기설비를 확대한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 원전에 구비되는 피동잔열제거계통(100)은 열교환기(150)와 보충탱크(155)를 포함한다. 피동잔열제거계통(100)의 작동이 요구되는 사고 발생시 관련신호가 발생되면 터빈계통(W)과 급수계통(T)에 설치된 격리밸브(V1, V2)가 폐쇄되고 피동잔열제거계통에 구비되는 격리밸브(V5)가 개방되어 증기발생기(145)로부터 전달받은 증기의 열을 제거하도록 구성될 수 있다. 또한, 증기발생기(145)는 도 1에서 원자로(140)의 내부에 배치된 것으로 도시되었으나, 상기 증기발생기(145)는 원자로(140)의 외부에 배치될 수도 있다.
제1 증기관(110)은 증기발생기(145)와 터빈계통(T)의 사이에 연결되어 증기발생기(145)로부터 발생되는 증기가 터빈계통(T)으로 유동될 수 있도록 형성된다. 또한, 제1 증기관(110) 상에는 가스배기관(130)을 통해 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치(160)를 구비하여 제1 증기관(110) 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
제2 증기관(120)은 제1 증기관(110)의 일부로부터 분기되어 열교환기(150)로 연결되며, 원전에서 피동잔열제거계통(100)의 작동이 요구되는 사고 발생시 원자로(140)의 노심으로부터 발생되는 열이 증기발생기(145)를 통하여 증기상태로 바뀐 후 피동잔열제거계통(100)에 포함되는 열교환기(150)로 유입될 수 있도록 형성된다.
가스배기관(130)은 제2 증기관(120)의 일부로부터 분기되어 증기발생기(145)와 제1 및 제2 증기관(110,120)의 연결부분 사이로 연결되어, 제2 증기관(120)으로 유입되는 증기 중 일부가 가스배기관(130)을 통해 순환되어 터빈계통(T)으로 배출될 수 있다.
보다 구체적으로, 피동잔열제거계통(100)에 구비되는 제2 증기관(120)은 항상 개방된 상태로 되어 있어 원전의 정상운전이 지속됨에 따라 제2 증기관(120)의 내부에는 비응축성 가스가 배출되지 못하고 누적될 수 있다. 이때, 가스배기관(130)에서 증기가 배출되는 지점에 설치되는 압력강하장치(160)에 의하여 증기발생기(145)로부터 발생되어 제1 증기관(110)을 통해 유동되는 증기는 제1 및 제2 증기관(110, 120)의 연결부분에서는 고압을 형성하고 제1 증기관(110) 및 가스배기관(130)의 연결부분에서는 상대적으로 저압을 형성하게 된다.
이에 따라, 상기 증기의 압력차에 의해 제2 증기관(120)에서 가스배기관(130) 쪽으로 증기의 유동이 발생되고, 제1 증기관(110)에서 제2 증기관(120)으로 유입되는 증기 중에 포함된 비응축성가스가 제2 증기관(120)에서 가스배기관(130)을 통해 제1 증기관(110)으로 유입되며 순환되는 동시에 터빈계통(T)을 통해 외부로 배출되어 제거될 수 있다.
가스배기관(130)은 터빈계통(T)에 설치되는 격리밸브(V1) 전단에 구비된다. 상기 구조에 의하면 피동잔열제거계통(100)의 작동이 요구되는 사고가 발생하여 피동잔열제거계통(100)이 작동하는 경우에도 제2 증기관(120)에서 가스배기관(130)을 통해 유출될 수 있는 유체를 차단하기 위한 격리장치를 별도로 구비할 필요성이 없게 된다.
가스배기관(130) 상의 입구 및 출구 측에는 가스배기관(130)의 유지보수를 위하여 격리밸브(V3)가 설치될 수 있다. 가스배기관(130)은 원전의 정상운전시 또는 사고발생시 모두 개방된 상태로 작동되지만, 가스배기관(130)의 유지보수작업이 필요할 경우 격리밸브(V3)를 통해 가스배기관(130)을 통한 증기의 유동이 차단될 수 있다.
가스배기관(130) 상에는 증기의 급격한 방출을 억제하도록 유로저항을 형성하는 오리피스(135)가 설치될 수도 있다. 가스배기관(130)을 통해 제2 증기관(120)으로부터 유입되어 제1 증기관(110)으로 배출되는 증기의 유량이 오리피스(135)의 유로저항으로 인하여 설계된 유동으로 제한될 수 있다.
가스배기관(130) 상에는 증기가 역류되어 제2 증기관(120)으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는 체크밸브(V4)가 설치될 수도 있다. 체크밸브(V4)는 제1 증기관(110)내부의 압력변화에 따라 증기의 유동이 가스배기관(130)에서 제2 증기관(120)으로 발생되는 경우, 증기가 제2 증기관(120)으로 역류되는 것을 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 압력강하장치(160)는 가스배기관(130)에서 증기가 배출되는 출구측에 단면이 좁아진 뒤 다시 넓어지도록 형성되는 오리피스 또는 벤트리관을 구비하여 구성될 수도 있다.
도 3 내지 도 5는 피동잔열제거계통의 배기설비가 제2 증기관과 격리밸브 사이에 설치되는 다른 일 예들을 나타내는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 가스배기관(230)은 제2 증기관(220)의 일부로부터 분기되어 증기발생기(245)와 터빈계통(T)에 설치되는 격리밸브(V1) 사이로 연결되며, 제1 증기관(210) 상에는 가스배기관(230)을 통해 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치(260)를 구비하여 제1 증기관(210) 내부의 압력차가 발생될 수 있다.
이에 따라, 원전이 정상운전시에 증기발생기(245)를 통해 발생되는 증기는 제1 증기관(210) 내부의 가스배기관(230)의 연결부분에서 압력강하장치(260)로 인해 저압이 되고 제2 증기관(220)의 연결부분에서는 상대적으로 고압이 형성된다. 그리고 제1 증기관(210)의 내부에서 발생되는 압력차로 인하여 제1 증기관(210)을 통해 유동되는 증기의 일부가 제2 증기관(220)으로 유입된 후 다시 가스배기관(230)을 통해 일부 유입되고, 유입된 증기는 제1 증기관(210)으로 배출되어 상기 제2 증기관(220) 상에 누적될 수 있는 비응축성 가스를 순환시켜 터빈계통(T)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 증기관(310)과 가스배기관(330)의 연결부분에 압력강하장치(360)를 구비하고, 이로 인하여 발생되는 압력차이를 이용하여 가스배기관(330)을 통한 증기의 순환이 이루어질 수도 있다.
이때, 상기 압력강하장치(360)는, 가스배기관(330)에서 증기가 배출되는 출구측 단부에 가스배기관(330)으로부터 연장시켜 형성하거나 별도로 설치되는 바디부(362), 상기 바디부(362)에 제1 증기관(310)에서 증기가 유동되는 방향을 따라 단면이 좁아지도록 유로가 형성되는 홀부(364), 상기 홀부(364)에 가스배기관(330) 및 제1 증기관(310)을 통해 흐르는 증기가 홀부(364)로 유입될 수 있도록 형성되는 관통공(366)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 증기관(310)을 통해 증기발생기(345)에서 격리밸브(V1)로 유동되는 증기는 단면이 좁은 상기 홀부(364)를 통과하면서 압력이 낮아지고, 이로 인하여 상기 관통공(366)을 통해 증기가 상기 홀부(364)로 유입되게 된다. 이때, 제1 증기관(310)에서 유동되는 증기의 압력이 가스배기관(330)의 연결부분에서 제2 증기관(320)의 연결부분보다 상대적으로 저압으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 제2 증기관(320)에서 가스배기관(330)으로 압력차에 의한 증기의 유동이 발생됨으로써, 제2 증기관(320) 상에 누적될 수 있는 비응축성 가스를 순환시켜 터빈계통(T)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 증기관(410)의 배관 자체에서 발생되는 압력차이로 인하여 가스배기관(430)을 통한 증기의 순환이 이루어질 수도 있다. 보다 구체적으로, 증기발생기(445)로부터 발생되는 증기는, 증기발생기(445)로부터 가까운 거리에 위치하는 제2 증기관(420)의 연결부분에서는 고압이며, 증기발생기(445)로부터 제2 증기관(420)의 연결부분보다 상대적으로 먼 거리에 위치하는 가스배기관(430)의 연결부분에서는 저압이 형성되어, 별도의 추가구성 없이 증기발생기(445)로부터의 거리차에 따라 제2 증기관(420)에서 가스배기관(430)으로 압력차에 의한 증기의 유동이 발생되고, 이로 인해 제2 증기관(420) 상에 누적될 수 있는 비응축성 가스를 순환시켜 터빈계통(T)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
도 6, 7은 본 발명의 변형예와 관련된 피동잔열제거계통의 배기설비 및 상기 배기설비를 확대한 개념도이다.
도 6, 7을 참조하면, 별도의 추가구성 없이 증기발생기(545)로부터의 거리차에 따라 가스배기관(530)에서 제2 증기관(520)으로 압력차에 의한 증기의 유동이 발생되고, 이로 인해 가스배기관(530) 상에 누적될 수 있는 비응축성 가스를 순환시켜 터빈계통(T)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
도 8, 9는 각각 본 발명의 제2 증기관 또는 가스배기관에 형성되는 유입구조물을 나타내는 개념도이다.
도 8, 9를 참조하면, 제1 증기관(610,710)으로부터 증기가 유입되는 제2 증기관(120,220,320,420,520) 또는 가스배기관(130,230,330,430,530)의 입구에는, 상기 증기의 유입을 안내하는 유입구조물(670,770)을 제2 증기관(120,220,320,420,520) 또는 가스배기관(130,230,330,430,530)에서 제1 증기관(610,710)의 내측으로 연장시켜 형성하거나 별도로 설치함으로써 상기 증기의 유입을 보다 원활하게 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 유입구조물(670)은 상기 제1 증기관(610,710)에서 유동되는 상기 증기의 일부를 가로막도록 형성될 수 있다. 또는, 유입구조물(770)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 증기관(610,710)에서 상기 증기가 흐르는 방향과 마주보게 향하도록 상기 유입구조물(770)의 일부에 벤딩부를 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 피동잔열제거계통(100)에 설치되는 제2 증기관(120)에 가스배기관(130)을 형성하고, 압력강하장치(160) 또는 제1 증기관(110) 자체의 압력강하에 의한 압력차로 증기의 유동을 발생시켜, 증기를 지속적으로 순환시킴으로써 제2 증기관(120)에 누적될 수 있는 비응축성 가스를 제거하여 피동잔열제거계통(100)에 구비되는 열교환기(150) 성능의 예측 및 설계의 정확성이 향상될 수 있다.
또한, 가스배기관(130)은 터빈계통(T)에 설치되는 격리밸브(V1) 전단에 구비되고, 제2 증기기관(120) 또는 가스배기관(130)이 항상 개방된 상태로 작동되어 피동잔열제거계통(100)의 기능이 작동하는 경우에도 가스배기관(130)을 통한 피동잔열제거계통의 냉각재 상실 가능성이 제거될 수 있다.
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들에 한정됨은 아니고, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.
110 : 제1 증기관 120 : 제2 증기관
130 : 가스배기관 140 : 원자로
145 : 증기발생기 150 : 열교환기
160 : 압력강하장치 670,770 : 유입구조물

Claims (19)

  1. 증기발생기로부터 전달받은 증기의 열을 제거하기 위한 열교환기를 구비하는 피동잔열제거계통에 있어서,
    상기 증기가 터빈계통으로 유동될 수 있도록, 상기 증기발생기와 상기 터빈계통을 연결하는 제1 증기관;
    상기 증기의 일부가 상기 열교환기로 유입될 수 있도록, 상기 제1 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 열교환기로 연결되는 제2 증기관; 및
    상기 제2 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 제1 증기관으로 연결되는 가스배기관을 포함하고,
    상기 제1 증기관 내부의 압력차에 의해, 상기 제2 증기관으로 유입되는 상기 증기 중 일부가 상기 가스배기관을 통해 순환되어 상기 터빈계통으로 배출될 수 있도록 형성되는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 증기관은 상기 가스배기관을 통해 상기 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치를 구비하여, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압력강하장치는, 상기 가스배기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측에 구비되는 오리피스 또는 벤트리관인 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 압력강하장치는,
    상기 가스배기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측 단부에 구비되는 바디부;
    상기 바디부에는 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유동되는 방향을 따라 단면이 좁아지도록 유로가 형성되는 홀부; 및
    상기 가스배기관 및 상기 제1 증기관을 통해 흐르는 상기 증기가 상기 홀부로 유입될 수 있도록, 상기 홀부에는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 증기발생기로부터의 거리차에 따라, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 증기관은 사고시 상기 터빈계통으로 흐르는 유동을 차단하는 격리밸브를 포함하고,
    상기 가스배기관은 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분과 상기 격리밸브 사이로 연결되는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가스배기관은 상기 증기발생기와 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분 사이로 연결되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가스배기관에는,
    상기 가스배기관의 유지보수를 위하여, 상기 증기의 유동을 차단하는 격리밸브;
    상기 가스배기관을 통한 상기 증기의 급격한 방출을 억제하도록, 유로저항을 형성하는 오리피스; 및
    상기 증기가 역류되어 상기 제2 증기관으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는 체크밸브 중 적어도 하나가 설치되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  9. 증기발생기로부터 전달받은 증기의 열을 제거하기 위한 열교환기를 구비하는 피동잔열제거계통에 있어서,
    상기 증기의 일부가 터빈계통으로 유동될 수 있도록, 상기 증기발생기와 상기 터빈계통를 연결하는 제1 증기관;
    상기 증기가 상기 열교환기로 유입될 수 있도록, 상기 제1 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 열교환기로 연결되는 제2 증기관; 및
    상기 제2 증기관의 일부로부터 분기되어 상기 제1 증기관으로 연결되는 가스배기관을 포함하고,
    상기 제1 증기관 내부의 압력차에 의해, 상기 가스배기관으로 유입되는 상기 증기 중 일부가 상기 제2 증기관을 통해 순환되어 상기 터빈계통으로 배출될 수 있도록 형성되는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 증기관은 상기 제2 증기관을 통해 상기 증기가 배출되는 지점의 압력을 낮추기 위한 압력강하장치를 구비하여, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 압력강하장치는, 상기 제2 증기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측에 구비되는 오리피스 또는 벤트리관인 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 압력강하장치는,
    상기 제2 증기관에서 상기 증기가 배출되는 출구측 단부에 구비되는 바디부;
    상기 바디부에는 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유동되는 방향을 따라 단면이 좁아지도록 유로가 형성되는 홀부; 및
    상기 가스배기관 및 상기 제1 증기관을 통해 흐르는 상기 증기가 상기 홀부로 유입될 수 있도록, 상기 홀부에는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 증기발생기로부터의 거리차에 따라, 상기 제1 증기관 내부의 압력차가 발생되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 가스배기관은 상기 증기발생기와 제1 및 제2 증기관의 연결부분 사이로 연결되는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 증기관은 사고시 상기 터빈계통으로 흐르는 유동을 차단하는 격리밸브를 포함하고,
    상기 가스배기관은 상기 제1 및 제2 증기관의 연결부분과 상기 격리밸브 사이로 연결되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 증기관에서 상기 증기가 유입되는 상기 가스배기관의 입구에는, 상기 증기의 유입을 보다 원활하게 하도록 상기 증기를 안내하는 유입구조물이 상기 제1 증기관 내측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 유입구조물은 상기 제1 증기관에서 유동되는 상기 증기의 일부를 가로막도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 유입구조물은 상기 제1 증기관에서 상기 증기가 흐르는 방향과 마주보게 향하도록, 일부에 벤딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
  19. 제 9항에 있어서,
    상기 가스배기관에는,
    상기 가스배기관의 유지보수를 위하여, 상기 증기의 유동을 차단하는 격리밸브;
    상기 가스배기관을 통한 상기 증기의 급격한 방출을 억제하도록, 유로저항을 형성하는 오리피스; 및
    상기 증기가 역류되어 상기 가스배기관으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는 체크밸브 중 적어도 하나가 설치되는 것을 특징으로 하는 피동잔열제거계통의 배기설비.
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