KR20150039815A - 원자력 시설을 위한 격납 용기 보호 시스템 및 관련된 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
수소 및 수증기의 막대한 방출을 수반하는 사고의 경우에 원자력 시설의 격납 내의 대기를 처리하기 위한 격납 보호 시스템은 매우 수동적인 방법으로 그러한 조건을 효과적으로 완화시킬 수 있다. 따라서, 격납 보호 시스템은 회로를 포함하고, 이는 유도 시스템을 포함하며 격납으로부터 나와 유체 흐름으로 돌아가는 격납으로의 연결에 제공된다. 시스템은 유체 흐름 내에 포함된 수소를 산소와 재결합하여 수증기를 형성하기 위한 재결합 장치, 재결합 장치의 하류에 연결되어 유체 흐름으로부터의 응축액을 전환하기 위한 수단들과 함께 유체 흐름에 포함된 수증기 부분들을 유도하기 위한 응축 장치, 및 유체 흐름을 위한 구동 장치를 보유한다. 열 교환기는 응축 장치의 적어도 일부를 재냉각한다.
Description
본 발명은, 특히 중대한 사고 대규모의 수소 및 수증기의 방출을 수반하는 중대한 사고의 경우에, 원자력 시설의 격납(containment) 내에 위치하는 대기를 처리하기 위한 격납 보호 시스템(containment protection system)과 관련된다. 본 발명은 나아가, 이러한 유형의 시스템을 동작하는 방법과 관련된다.
원자력 시설에서 심각한 사고의 경우에, 특히 원자력 발전소에서, 증기 만이 방출되는 것은 아니며, 특히 과열된 연료봉 피복관들(fuel rod cladding tube)에서의 알려진 지르코늄(zirconium)/물 반응 때문에 많은 양의 수소가 방출된다. 대응책 없이는, 통제되지 않은 반응의 경우에, 일반적으로 격납으로 지칭되는 안전 인클로저(safety enclosure)의 완전성을 위험에 처하게 할 수 있는 폭발성(심지어 폭발 민감성(detonation-susceptible)) 혼합물은 제거될 수 없다.
나아가, 특히 작은 비활성화된 열탕 반응로(boiling water reactor) 격납들(부피 약 5000 내지 15000m3 정도의)에 관하여, 수증기와 함께하는 응축할 수 없는(non-condensable) 수소의 방출은 안전 격납의 설계 압력을 초과하여 파손 압력(failure pressure)에까지 이를 수 있는 급격한 압력 증가를 야기한다.
지금까지, 몇몇 사례에서, 필터링된 압력 완화(환기)를 위한 시스템을 갖춘 효율적인 대응책이 구비되어 왔다. 그러나 이 경우에는, 주변부로의 방출이 발생한다. 현대 정화(purification) 및 여과(filtration) 개념이 채용되었을 때 방사능의 방출이 극도로 낮다 하더라도, 이러한 동작은 기본적으로 바람직하지 않다.
가압수형 반응로(pressurized water reactor) 시설의 격납 내부에서, 종종 피동형 자가 촉매 재결합기(PAR; passive autocatalytic recombinator)로 알려진 것이 있으나, 비활성화된 열탕 반응로 시설에서, 재결합 반응을 위해 필요한 산소가 소모된 후 수소 분해 기능을 잃는다. 구형 구조물의 열탕 반응로 시설들의 유력한 부분에서, 설치된 수소 분해 시스템(hydrogen breakdown system)들은 낮거나 중간 정도의 심각한 사건들의 디자인으로 이해되었고, 그러므로 그들의 분해 용량은 심각한 사건들로부터 노심 용융(meltdown) 시나리오들까지는 충분하지 않다.
본 발명의 목적은 이전 해결책들의 단점을 회피하는 격납 보호 시스템을 기술하고, 심지어 비활성 격납들의 경우에도, 대부분 수동적인 방법으로, 가능한 한 주변을 오염시키지 않도록 효과적이고 빠르게 과도한 압력 상태와 수소의 축적을 분해하는 것에 적합하다. 더 나아가, 이러한 유형의 시스템을 동작하는 특별히 유리한 방법이 기술된다.
본 발명에 따른 격납 보호 시스템에 의하여, 방사성 물질들의 주변으로의 방출이 발생함이 없이, 격납 내 수소가 짧은 시간 내에 분해될 수 있고, 또한 수증기와 많은 양의 수소의 방출로 인한 격납의 과도한 압력 실패(pressure failure)가 방지될 수 있다.
고속 다단계(multistage)의 회복(recuperative) 산화 및 수증기 응축rhk 통합된 정화단계/집진기 유닛의 조합된 방법에 의하여, 격납 내 수소 및 수증기 농도(concentration)가 처리될 수 있고, 동시에 압력도 낮아진다.
이러한 목적으로, 동작 동안에 의도적인 핵분열 생성물(fission product)의 방출이 없도록 시스템은 격납에 회로(circuit)로 연결된다. 수소와 산소를 수증기로 재결합하는 재결합기 및 후자의 응축은 격납 내의 빠른 압력 저하를 야기한다. 이러한 압력 저하는 격납 내 위치한 수증기가 정화 단계에서 마찬가지로 응축된다는 점에서 강화된다. 집진기 단계에서, 방사능(activity)은 수집되고 격납의 압력 운반(pressure-carrying)하는 주변부로 피드백되거나 방사능 폐수의 처리를 위한 플랜트로 운반된다.
본 발명에 따른 시스템의 필수적인 이점은 다음과 같이 될 수 있다.
본 시스템은 핵분열 생성물의 방사능의 주변부로의 방출 없이 동작할 수 있다.
안전 격납의 실패를 언제라도 제외시키기 위하여 대안적인 필터링된 압력 완화가 언제든지 가능하다.
반응로 건물은 격납 외부에서의 수소 유출로 인해 발생하는 발화(ignition)를 방지하기 위해 수증기 응축 동안 냉각제(coolant)로 사용되는 질소를 이용하여 비활성화될 수 있다.
특히 비활성화된 열탕 반응로 격납들에 관하여, 안전 격납의 과도한 압력 실패가 방지될 수 있고, 동시에 수소 문제가 주변부에 어떠한 방출도 없이 해결될 수 있다.
아직 운용되는 구형 시설들은 개설된 문제들에 관하여, 더욱 근래의 세대(GEN3+) 시설 디자인의 안전 레벨로 상승될 수 있다.
구형 시설들의 개장(retrofitting)은, 특히 비상 사태에서의 이동 사용(mobile use)에서, 컨테이너형(container-type) 모듈러 구성(modular set-up)에 의해 보조될 수 있다.
중대한 사고의 경우에 회복시키는(recuperative) 특성과 격납 내의 에너지의 논리적인 활용 때문에, 시스템은 작은 양의 외부 보조 전기 에너지를 관리하고 매우 수동적인 방식으로 동작한다.
보조 전기 에너지는 만약 적절하다면 소형 이동성 디젤 비상용 발전기들, 연료 전지들 등과 함께 충전지들(rechargeable batteries)에 의해 쉽게 제공될 수 있다.
본 발명의 특색으로 간주되는 다른 특성들은 첨부된 청구항들에서 제시된다.
본 발명이 원자력 시설을 위한 격납 보호 시스템과 관련된 동작 방법의 실시예로서 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 청구항의 균등물의 범위내에서 다양한 변형들 및 구조적 변화들이 만들어질 수 있기 때문에, 그럼에도 불구하고 도시된 세부 사항들에 제한되는 것을 의도하지 않는다.
본 발명의 구조 및 방법은, 그러나, 추가적인 목적들과 이의 장점들과 함께 후술하는 구체적인 실시예로부터 첨부된 도면과 관련하여 읽는 경우 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 중대한 사고들의 경우에 본 발명에 따른 원자력 시설의 격납의 압력 분해와 수소 분해를 위한 격납 보호 시스템의 첫 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 1a는 반응로 챔버(reaction chamber)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 격납 보호 시스템과 연결된 열탕 반응로를 도시한 도면이다.
도 3은 격납 보호 시스템의 두 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 4는 격납 보호 시스템의 세 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 5는 격납 보호 시스템의 네 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 1a는 반응로 챔버(reaction chamber)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 격납 보호 시스템과 연결된 열탕 반응로를 도시한 도면이다.
도 3은 격납 보호 시스템의 두 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 4는 격납 보호 시스템의 세 번째 변형을 도시한 도면이다.
도 5는 격납 보호 시스템의 네 번째 변형을 도시한 도면이다.
각 경우에서 동일하거나 동일하게 작동하는 부분들은 동일한 도면 부호가 부여되었다.
도면들, 특히 도 1및 2를 자세히 참조하면, 특히 대규모의 수소(H2) 및/또는 수증기의 방출을 수반하는 중대한 사건/사고들의 경우에, 원자력 시설(6), 특히 원자력 발전소의 격납(4) 내에 위치한 대기를 처리하기 위해 동작하는 격납 보호 시스템(2)(줄여서, 보호 시스템)이 도시된다. 보호 시스템(2)의 목적은, 그 중에서도, 격납(4)으로 지정된 안전 격납(8)의 내부 공간에서 그러한 사고 시나리오의 경우에 발생하는 과도한 압력 상태를 분해하고, 점화할 수 있을 정도로 발화성의 축적된 수소(H2)를 산소(O2)와 재결합시켜 분해하는 것 및/또는 적절하다면, 비활성화시켜 임계적이지 않도록 만드는 것이다.
이러한 목적으로, 도 1의 보호 시스템(2)은 안전 격납(8)의 외부에 필수적인 구성 요소들과 함께 위치하고, 원자력 시설(6)의 안전 격납(8)으로부터 나와 관련된 유출 라인(14)과 연결된 공급 라인(10)을 포함하고, 차단 밸브(shut-off valve)(12)을 이용하여 차단될 수 있으며, 또한 압력 완화 라인(도 2 참조)으로 지정된다.
예를 들어, 전기 구동 모터(16)의 도움으로 동작하는 이송 송풍기(18)가 공급 라인(10)으로 연결된다. 하기에서 자세히 설명하는 것과 같이, 이송 송풍기(18)은 유체 스트림을 운반하는 라인 시스템의 더욱 하부에 배치될 수 있다. 이송 송풍기(18)은 격납(4)에 존재하며 완화 동작의 시작 시, 1bar 내지 10bar의 압력을 가질 수 있는 기체/수증기 혼합물을, 촉매적으로 보조되고 무염(flameless)인 이에 포함된 수소(H2)의 분해를 위해 설계된 하류 재결합 장치(downstream recombination device)(20)로 이송한다. 여기 도 1에서, 재결합 장치(20)는 다단계 재결합 및 냉각 장치의 조합으로 구성된다. 기체/수증기 혼합물은 완화 동작에서, 격납(4)을 유출 라인(14)과 공급 라인(10)를 통해 흘러 나가고, 이후에 유체 스트림 또는, 도 1의 보호 시스템(2)에서, 주변부들의 방출에 따라 실제 의미 상으로는 환기일 필요가 없음에도 불구하고 환기 시스템(venting system)들로 알려진 것과 관련되어 환기 스트림(vent stream)으로 지칭된다.
먼저, 라인 구획(line section)(22)을 통해 공급되며 처리될 유체 스트림이 벤추리관(Venturi tube)(24) 또는 수렴하는(convergent)/발산하는(divergent) 형태의 유사한 노즐을 통해 흐르고, 동시에 벤추리관(24)의 연결부(neck)에서 측정하였을 때 최대 160m/s까지의 유속으로 가속된다.
이어서, 유체 스트림, 다시 말해서 하류는 복열 예열기(recuperative pre-heater)(26)을 흐르며, 이는 하류 촉매 반응의 결과로 인하여 가열된 유체 스트림으로부터의 열 전이에 의하여 예열된다. 이 경우에, 예열기(26)는 유체 스트림의 작은 유동 손실을 갖는 U자(U-shaped) 파이프라인으로 설계된다.
예열된 유체 스트림은 라인(28)과 유입 연결부(inlet connection piece)(30)를 통해 산화 장치(oxidation device)로 활성화된 재결합 장치(20)의 반응로 챔버(32)로 들어가고, 전열 재결합기로 지정된 제1 반응로 영역(34)을 흐르는데, 이는 전기적으로 가열되고 유체 스트림에 포함된 수소(H2)와 산소(O2)가 수증기(H2O)가 되는 무염 재결합이 발생하는 곳이다. 전기적으로 개시된 반응은 주변 동심으로 배치된(concentrically arranged) 반응로 영역으로 도미노 현상(domino effect)으로 전달된다.
H2 재결합 도중 발생하는 반응열에 의하여, 전기 가열 용량은 시동(start-up) 동작 후에 발생하는 반응이 중단됨이 없이 점차 감소한다. H2 농도가 높을수록, 이송 송풍기(18)의 적절한 전력 제어에 의해 더 높은 처리량(throughput)이 설정될 수 있다(이는 활주(sliding) 처리량 동작으로 알려진다).
본 공정 구성 요소에서의 유동 경로(flow path)는 일반적인 세로축의 동심원으로 배치되고, 수소 재결합과 관련하여 촉매적으로 활성화된 코팅(coating)이 있는 내외면으로 제공되며, 도 1a의 단면도에서 D로 세부 사항이 얻어질 수 있는 복수의 원통면 모양의(cylindrical-surface-shaped) 운반체 요소들(carrier elements)(36)에 의해 정의된다. 온송 요소들(36)은 일반적으로 금속 또는 세라믹 또는 금속 및/또는 세라믹 성분을 포함하는 합성 물질로부터 만들어진다. 운송 요소들(36)의 촉매적으로 활성화된 코팅은 일반적으로 백금, 팔라듐, 바나듐 및/또는 다른 적합한 귀금속들을 포함한다.
이러한 식으로 형성된 유동 운반 공간들(flow-carrying interspaces)(38) 중 적어도 하나, 대신 또는 부가적으로 촉매 요소들(36), 세로축으로 평행한 방향의 바형(bar-shaped) 전기 가열 요소들(40)은, 특히 바람직하게 주변에 걸쳐 균일하게 분배되도록 배치된다. 이러한 형태의 전기 가열 요소(40) 또는 가열바는 중간 공간(central interspace)에 배치된다. 그러므로 전체적으로, 제1 반응로 영역(34) 내의 유체 스트림의 상대적으로 높은 유동 속도 및 짧게 머무르는 시간 하에서도 촉매 반응을 시작하고 보조하기 위하여, 운송 요소들(36)로 세분된 유동 덕트를 제1 반응로 영역(34) 세로 범위와 또한 단면 전체에 걸쳐 가능한 한 균일하게 가열하는 것이 달성된다.
제1 반응로 영역(34) 바로 이후에, 다시 말해 하류에서, 유체 스트림이 흐르고, 제1 반응로 단계(34)에서 여전히 획득되지 않은 수소와 산소 일부의 촉매 재결합에 기여하는 유리된 물질(loose-material) 또는 배기 가스 기술 분야에서 알려진 유동층(fluidized-bed) 촉매의 방식으로 구성된 제2 반응로 영역(42)가 연장된다.
제2 반응로 영역(42)에서 나오는 유체 스트림은 반응로 챔버(32)의 구획 내 돔형(dome-like shape) 주변벽(44)에서 역방향으로 강제되고, 최종적으로 ㅎ환상 단면(annular cross-section)의 제3 반응로 영역(46)을 흐르며, 반응로 챔버(32)의 구획 내 원통면의 형태로 제1 반응로 영역(34)의 유동 덕트에 의해 내부 범위가, 주변벽(44)에 의해 외부 범위가 정해진다.
제3 반응로 영역(46)은 앞서 두 반응로 영역들(34, 42)에 의해 전처리되는, 그 자체로 알려진 낮은 압력 손실의 운송 요소들을 보유하는 수동 자기 촉매 재결합기들(Passive Autocatalytic Recombinators;PARs로 알려진)에 의해 여전히 재결합되어야 할 잔여 성분들에 관하여 유체 스트림의 촉매 재처리(catalytic retreatment)에 기여한다. 제1 반응로 영역(34) 주위의 제3 반응로 영역(46)의 케이스와 같은(casing-like) 구조에 의해, 내부에서 외부로의 열 전달이 발생하며, 제1 반응로 영역(34)에 배치된 가열 요소들(40)과 발열 산화 반응의 결과로서 방출되는 열에 의해 제3 반응로 영역(46) 또한 간접적으로 가열된다.
반응로 챔버(32)의 좌단에서 새롭게 방향이 전환된 다음에, 세 개의 연속적인 반응로 영역(34, 42, 46)에 의해 처리되고 수소 농도에 관하여 고갈된(depleted) 유체 스트림이, 유출 연결부(outlet connection piece)(54)를 향해 먼저 반응로 챔버의 주변벽(44)과 외부 유동 덕트(52)의 원통면 형상의 주변벽(50) 사이의 환상 단면 영역(48)을 통해 이를 감싸며 흐른다.
이 경우에, 다단계 재결합 반응들의 결과로서 및 전기 가열 요소들(40)의 작용에 의해 가열되고 반응로 챔버(32)로 흘러나가는 기체/수증기 혼합물은 열 교환기(heat exchanger)(56)로 활성화된 예열기(26)의 열 교환 표면들을 지나 흐르며, 상술한 방식으로 반응로 챔버(32)로 흘러들어가는 기체/수증기 혼합물이 일부 열 용량(heat content)을 발산한다.
유동 덕트(52)의 더욱 먼 하류에서, 수소 농도에 관하여 고갈된 기체/수증기 혼합물(배기 가스)이 열 교환기 표면들을 지나 냉각제(coolant), 여기서는 질소(N2)(하기 참조)를 통해 흐르고, 냉각 영역(60) 내 열 교환기(58)을 흐르고 동시에 냉각액으로 남은 열 용량의 더욱 일부분을 전달한다. 특별히 효과적인 냉각을 위해, 열 교환기(58)로 들어가는 냉각제는, 적어도 일부가 액체이고, 혼합물 유동 덕트(52)를 따르는 기체/수증기로부터의 열 전달의 결과로서 적어도 일부가 증발한다. 주어진 온도 조건들과 시스템 디자인 때문에, 특히 재결합 반응의 반응물로서의 수증기이자, 기체/수증기 혼합물에 포함된 수증기 성분들의 주목할 만한 응축은, 이 경우에서는 아직 발생하지 않는다. 냉각 영역(60)은 그러므로 거의 응축기로서가 아닌 기체 냉각기로서 동작한다. 냉각 영역(60)의 바로 상류의 유동 매체(flow medium)의 일반적인 온도 값들은, 600 내지 800℃ 범위 내에 위치하고, 그 후 250 내지 500℃ 범위 내에 위치한다.
유출측(outlet side)에서, 냉각 영역(60)의 하류에서, 유동 덕트(52)는 다른 쪽 끝이 라인 구획(22)에서 나와 예열기(26)로 이어지는 재순환 라인(62)에 연결되어 재결합 장치(20)에서부터 흘러 나온 고갈된 유체 스트림의 일부 양을 이의 유입측으로 되돌리고 격납(4)으로부터 나오는 풍부한 유체 스트림과 혼합한다. 더 구체적으로, 재순환 라인(62)의 다른 쪽 끝은 벤추리 관(24)의 목에서 공급 포트(feed port)에서 나와서, 되돌려진 일부 스트림이 발생하는 흡입 작용의 결과로 끌어들여진다(배출기 원리, 하기 참조). 통합된 배기 가스 재순환과 관련된 재반응 단계들 또는 재반응 영역들(34, 42, 46)의 부분 비활성화 때문에, 격납(4)을 나온 유체 스트림 내 높은 수소 농도들(최대 30%체적 또는 그 이상)이라도 빠른 수소 분해로서 처리될 수 있다.
되돌려진 일부 스트림을 통제하거나 돌리기 위하여, 상응하는 통제 밸브(미도시)가 재순환 라인(62) 및/또는 벤추리관(24)의 공급 포트 내에 존재할 수 있다. 이 경우에는, 일반적으로, 통제 대상을 재결합 장치(20)의 유입 스트림 내 수증기 부분을50% 초과로 유지하는 것이 바람직하다.
비활성화된 격납들(4)의 경우에, 적합한 저수조의 외부 재결합 장치(20)의 상류에서, 가압 산소(O2)로 채워져 산소병(oxygen bottle)(64)로도 지칭되는 압력 용기(pressure vessel)로부터 통제된 산소(O2)의 공급이 발생한다. 공급률(feed rate)를 설정하거나 통제하기 위하여, 반응로 챔버(32)에 직접적으로 연결되는 연결 라인(68) 내의 통제 밸브(66)가 제공된다. 재결합 장치(20)의 유입 스트림 내의 측정된 H2/O2 농도에 의하여, 화학량론적 연소(stoichiometric combustion)에 필요한 산소량이 결정되고, 통제 밸브(66)을 통해 공급되어야 할 산소량이 설정된다.
재순환 라인(62)의 연결의 하류에, 반응로 챔버(32)의 반대편에 있는 유동 덕트(52)의 끝에서, 액체, 필수적으로 물을 분사 도는 주입(injecting)하는 분사 장치(spray-in device)(70)가 배치되고, 이어지는 공정 단계들에서 응축액으로 발생한다(하기 참조). 그러므로, 유동 덕트(52)에서 운송되는 유체 스트림의 추가적인 냉각은 분사 냉각의 방식으로 수행된다. 분사 스트림은 단순함을 위해 바람직하게 영구적으로 설정된다.
여기서 설명된 재결합 장치(20)를 다단계 재결합 및 냉각 장치의 조합으로 하는 구성에도 불구하고, 의도된 목적을 위해 특별히 유리하고, 이론상으로, 다른, 특히 예를 들어 단일 단계형(single-stage type) 및/또는 낮은 설계 유동 속도를 갖는 더욱 간단하게 구성된 재결합 장치들이 또한 사용될 수 있다. 유동 덕트(52) 내에 통합된 냉각 단계들은, 만약 적절하다면, 생략되거나 다른 방식으로 구현될 수 있다. 다른 구성들에서, 상기 벤추리관이 생략될 수 있고, 재순환 라인(62)를 통한 배기 가스 재순환 또한 마찬가지이다.
유동 덕트(52)의 우단 단계에서 나온 고갈되고 냉각된 유체 스트림은 라인(72)를 지나 여기서 조합된 응축 및 집진 장치로 유리하게 구성된 응축 장치(74)로 지나간다. 실제 응축 단계는, 유체 스트림의 응축될 수 있는 부분의 기체에서 액체로의 단계 전이가 발생하는데, 바람직하게 마찬가지로 전체 유닛에 구조적으로 통합된 (예비)냉각 단계로 이어진다.
필수적으로 직립한 전체 원통 배열의 상부에 냉각액(76), 여기서는 물(H2O)에 둘러싸이고, 유체 스트림을 이에 포함된 수증기 부분들, 특히 앞선 재결합 반응 동안에 방출된 수증기와, 또한 격납(4) 내부에 이미 방출되었던 수증기를 각각의 응축 온도로 냉각하기 위한, 링 냉각기(ring cooler)(78)가 위치한다. 링 냉각기(78)는 동시에 유체 연결되고(flow-connected) 열 교환기들로 활성화된 중간 나선형 관들(84)을 통해 다른 하나와 연결된 유입 헤더(inlet header)(80)와 유출 헤더(outlet header)(82)를 보유한다. 냉각에 기여하는 물(H2O)은 예를 들어, 지역 물 네트워크(소방 연결 등)에서 얻어지고, 필요에 따라, 담수 연결(fresh water connection)(86)을 통해 링 냉각기(78) 주위의 냉각액 컨테이너(88)로 공급된다. 냉각 동작 동안 가열되고 증발된 물은 수증기 유출구(steam outlet)(90)을 통해 주변부로 수증기로서 방출된다. 이런 식으로 전체로 형성된 냉각 장치(91)는 냉각기 또는 (예비) 냉각 단계로 간단히 지칭될 수 있다. 유체 스트림의 온도는 일반적으로, 냉각기의 바로 상류에서, 200 내지 500℃의 범위에 있고, 이후에, 시스템의 압력에 따라 100 내지 200℃의 범위에 위치한다.
이런 식으로 더욱 냉각된 유체 스트림은 유출 헤더(82)를 통해 냉각액 컨테이너(82) 하부에 배치된 응축 컨테이너(92)를 지나고, 여기서 수증기 부분의 응축이 추가적인 냉각의 결과로서 발생한다. 응축액(liquid condensate)은 응축 컨테이너(92)의 끝에서 수집한다. 응축에 요구되는 재냉각은 적어도 부분적으로 분리된 냉각제, 여기서는 질소(N2)를 통해 발생하는데, 이는 응축액(94)에 투사되고 열 교환기들(96)로서 활성화된 관다발(tube bundle)들 등을 통해 유도된다(하기 참조). 특히 효율적인 냉각을 위하여, 냉각제가 열 교환기(96)에 진입할 때, 적어도 일부는 액체이고, 응축액(94)으로부터 열 전달의 결과로 증발된다. 그러므로, 질소가 사용될 때, 열 교환기(96)와 열 교환기(58)는 질소 증발기(nitrogen evaporator)들로 지칭될 수 있다.
질소 증발(일반적으로: 비활성 기체 증발)로 인해 야기된 응축 컨테이너(92)의 재냉각에 추가적으로 또는 이에 대신하여, 예를 들어 설치된 열 교환기들 또는 냉각수가 흐르는 응축 컨테이너(92)의 도움과 같은 냉각수 증발, 및/또는 공간적으로 직접 인접하고 히트 싱크로서 활성화된 냉각 장치(91)에 의한 재냉각이 또한 제공될 수 있다. 일반적으로, 시스템 구성은 바람직하게 유체 스트림의 냉각이 첫째 냉각수 증발로, 둘째 질소 증발로 발생하도록, 특히 질소 소비를 유지하여 필요한 재고가 타당한 한계 내에 있도록 한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 동시에 유체 스트림이, 이의 수증기 성분들과 관련하여 농축되어, 응축 컨테이너(92)에 진입하고, 비응축성 기체 부분들의 정화가 일어난다. 이러한 목적으로, 유입 영역(inlet region)(98)이 벤추리 집진기의 방식으로 구성된다. 유체 스트림은 중앙 정렬된(centrally arranged) 원통 유동 덕트(100) 내부로 유도되며, 벤추리관과 유사한 방식으로, 예를 들어 환상 슬릿(annular slit) 또는 막형 구멍(diaphragm-like orifice)로서 구성된, 수축부(contraction)(102)를 통해, 형성되는 응축액(94)으로 더욱 들어간다. 수축부(102) 영역 또는 간단히 이의 상류에서, 유동 방향에서 보이는 것처럼, 액체의 분사 장치(104)가 배치될 수 있다. 이러한 목적으로, 응축 컨테이너(92)에서 모이는 응축액(94)이 편의상, 사용된다. 분사 스트림은 단순함을 위해서 바람직하게 영구적으로 설정된다. 수축부(102) 영역에서의 유체 스트림의 소용돌이(swirling)와 분열(fragmentation)의 강도(intensity)의 결과 및 분사액과의 혼합, 그리고 또한 비응축성 가스 성분들이 수집 응축액(94)을 통해 유도됨으로 인하여, 유체 스트림에 포함된 방사성 핵종들(radionuclides)과 요오드는 응축액(94) 내로 축적된다.
완화 동작 동안 응축 컨테이너(92)에 모인 방사성으로 축적된 응축액(94)은 불연속적으로 또는 연속적으로, 응축 컨테이너(92)의 하부와 연결되고 응축액 펌프(108)가 연결된 응축액 추출 라인(condensate extraction line)(106)을 통해, 필요에 따라 제거된다. 응축액 펌프(108) 상으로 작용하는 필링 레벨 제어(filling-level control)는 응축 컨테이너(92) 내의 응축액(94)의 수위가 규정된 최대값을 넘지 않도록 확인한다. 과도한 응축액(94)은 대부분 또는 완전히 원자력 시설(6)의 격납(4) 내로 응축액 복귀 라인(condensate return line)(110)을 통해 다시 빨아들여지기 때문에, 이에 포함된 방사능(activity) 또한 안전한 보관을 위해 지시된 방식으로 운반된다. 다시 말해서, 이곳에서 격납(4)으로 지시된 방식으로 운송되어 돌아갈 수 있도록 하기 위해 방사능은 정화 단계에서 지시된 방식으로 유지된다. 격납(4)으로 응축액이 분사됨에 의해, 냉각 작용이 발생되고 결과적으로 압력에 대해 유리한 효과, 다시 말해서 압력의 감소로 이어진다.
응축액 복귀 라인(110)으로부터 라인(112)과 라인(114)이 갈라지고, 필요에 따라, 응축액의 제1 부분 스트림이 분사 장치(70)로 인도되고/인도되거나 제2 부분 스트림이 분사 장치(104)로 인도될 수 있다. 응축액 스트림들의 필요에 따른 설정을 위해, 상응하는 통제 밸브들이 라인 내에 존재할 수 있다.
비응축성 가스 부분들은 응축액(94)을 나와 응축 컨테이너(92)의 상에 위치한 가스 수집 공간(116)으로 들어고, 유동 경로에 위치한 동시에 필터 요소들(filter elements)(118)을 지난다. 필터 요소들(118)은 제1 단계에서, 점적 분리기들(drop separators)의 역할을 하고, 제2 단계 또는 층(layer)에서, 미세한 에어로졸의 분리의 역할을 한다. 분리는 환기 스트림(vent stream)이 주변부들로 방출되었을 때 특히 중요하다(하기 참조).
가스 수집 공간(116)에 연결된 라인(120)을 통해, 냉각되고 예비 정화된 기체가 추가적인 필터 장치에, 응축 컨테이너(92)에 또는 일반적으로, 응축 및 집진 장치에 구조적으로 통합될 수 있는, 분자 스크린(molecular screen)(112)으로 알려진 형태로서 운반된다. 예를 들어, 제올라이트(zeolite) 필터들에 기반하여 구성되고 화학 흡착 원리(chemical absorption principle)에 의해 동작하는 분자 스크린(122)은, 무엇보다도, 입자 크기들이 비교적 작을 때에도 유기 요오드 화합물(유기 요오드(organoiodine)로 알려진)의 보존을 야기한다.
습기 민감성(moisture-sensitive) 필터 활성화 성분들의 파괴의 위험 없는 적절한 효율적인 동작을 위해, 분자 스크린(122)은 특히 바람직하게 복열 방식(recuperative way)으로 가열된다. 이러한 목적으로, 여전히 상대적으로 뜨겁고 열 전달을 위해 분자 스크린(122)를 지나도록 유도되는 유체 스트림의 추출을 위해 라인(72)로부터 라인(124)가 분기된다. 추출 스트림은 더욱 먼 하류로, 라인(126)을 통해 응축 컨테이너(92) 내에 존재하는 응축액(94)으로 유도된다.
분자 스크린(122)로부터 흘러 나오는 정화 및 필터링된 기체 스트림은 일반적으로, 재순환 라인(128)을 통해 격납(4)로 완전히 돌아온다. 이러한 순환 동작에서, 그러므로, 주변부로의 발산은 없다(방출/발산 없음)
긴급 시에서만, 재순환 라인(128)으로부터 차단 밸브(130)와 함께 제공되며, 예를 들어 굴뚝(chimney)(132)에서 나오고, 미리 정화 및 필터링된 기체 스트림이 종래의 환기의 방식으로 주변부로 방출될 수 있는 유출 라인(outflow line)(134)이 분기된다. 그러므로, 아무 때나, 낮은 압력 레벨로의 필터링된 급격한 압력 완화가 격납(4)에서, 주변부로의 방출과 함께 수행될 수 있으며, 이어서 주변부로의 방사능 방출을 최소화하는 회로 동작(방출 없는)이 수행될 수 있다.
일반적으로 차단 밸브(136)에 의해 차단된 연결 라인(138)을 통해서, 공급 라인(10)과 재순환 라인(128) 사이에, 격납(4)으로 우회함이 없이, 처리될 수소가 풍부한(hydrogen-rich) 유체 스트림으로, 정화 및 필터링된 저수소 기체(low-hydrogen gas)가 필요에 따라 직접적으로, 전달될 수 있다. 이송 송풍기(18)로의 유입 스트림이 이로서 비활성화된다.
응축 및 집진 장치(74)의 재냉각에 대하여, 특히 응축 컨테이너(92)로서, 만약 적절하다면, 냉각 영역(60) 내 유체 스트림의 이전 냉각에서, 주변부와 열적으로 절연되고 액체 질소(N2)를 냉각제로서 보유하는 저수조(140)가 제공되고(일반적으로 부피 10,000 내지 20,000m3), 이는 연결 라인들(142, 144)을 통해 관련된 열 교환기들(58, 96)로 연결되고, 상기 이미 도시한 바와 같이 질소(N2)는 열 흡수에 의하여 증발한다. 여기서 다양하게 도시된 설계에서, 증발된 질소는 라인들(146, 148)을 통해 격납(4) 또는 반응로 건물로 유도된다.내부 대기의 비활성화는 그러므로, 건물 내 재결합기들에 의해 극복되지 않거나, 충분히 빠르게 극복되지 않으면 통제할 수 없는 발화로 이어지는 수소(H2)가 유출되는 상황을 방지하는 것을 야기한다.
모든 질소(N2)가 격납(4) 또는 반응로 건물로 들어가지 않는다면, 과도한 부분은, 라인들(146, 148) 내에 있는 도시되지 않은 유출 구멍(outlet orifice)를 통해 주변부로 방출될 수 있다.
액체 질소는 비교적 가격 효율적으로 입수 가능하고, 따라서 냉각제 및/또는 비활성제(inertising agent)로 선호된다. 대신에 또는 추가적으로, 그러나, 액체 이산화탄소(CO2) 또한 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 질소가 본 명세서에서 언급된 모든 부분에서, 그러므로, 이산화탄소 또는 질소/이산화탄소 또는, 좀더 일반적으로, 비활성 기체는 효과적인 냉각 및/또는 응축에 사용될 수 있고, 이러한 상태로 소형 저장될 수 있는 한 지속될 수 있다.
격납 보호 시스템(2)은 시설 정전(station blackout) 및 소외전력 손실(LOOP; Loss Of Offsite Power)을 포함하는 심각한 사고 시나리오들에서도 신뢰성 있는 시동과 지연 없는 즉시 동작을 위해 독립한 중단되지 않는 파워 서플라이 유닛(power supply unit), 바람직하게는 충전지(152) 또는 축전지가 장착된다. 전력원은, 특히 전선들을 통해서, 이송 송풍기(18)의 구동 모터(16)와 재결합 장치(20)의 전기 가열 요소들(40)에 전류를 공급한다. 하나의 가능한 변형에서, 응축 펌프(108)에 또한 전류를 공급한다. 충전지(152)를 위한 충전 유닛(154), 바람직하게는 내연기관(예를 들어, 디젤 엔진)(156)에 의해 구동되는 제너레이터(158)에 의해 장기 시스템 효용성(long-term system availability)가 확보된다,
격납 보호 시스템(2)은 바람직하게 모듈형 건축(modular type of construction)으로 구현된다. 이러한 목적으로, 개별 시스템 유닛들 또는 모듈들은 육상 또는 비행기로 운송될 수 있도록 컨테이너 규모로 구성된다. 예를 들어, 분자 스크린(122)을 포함하는 응축 및 집진 장치(74)는, 이러한 형태의 모듈을 형성하고, 다단계 재결합 및 냉각 장치(20) 또한 그러하다. 파워 서플라이 유닛(150)은 전체 시설을 위한 제어 또는 통제 장치와 함께 추가적인 모듈로 설비될 수 있다. 액체 질소(N2)를 위한 저수조(140)는 최종적으로 재고가 소비된 후에, 동작을 위한 준비로서 채워진 동일한 모듈로 교체될 수 있는 추가적인 모듈을 형성한다. 개별 모듈들은 다른 것들과 그들의 라인 연결들과 인터페이스 등의 면에서 편리하게 조직되어, 요구되는 연결들이 쉽고 혼동의 위험 없이 이루어질 수 있도록 한다.
원자력 시설(6) 자체는 표면상으로 압력 완화 유체 스트림을 위한 공급 라인(10), 정화된 기체 스트림을 위한 재순환 라인(128) 및 비활성화를 위해 제공된 질소(N2)를 위한 보급 라인(feed line)(160)과 격납(4) 외부에 배치된 모듈들이 설치된 후에 연결될 수 있는 적합한 연결들과 함께 장비되어야 한다. 이러한 전제 조건은 구형 설비들의 경우에도 비교적 간단하게 구현되거나 새로 장착될 수 있다.
이는 도 2에 도해로 도시되었다. 수직 점선의 왼쪽 부분은 원자력 시설(6)의 일 예로 내부 공간을 보호하는 고강도 후육강(thick-walled steel)으로부터 제조되고, 외부 주변부에 대하여 밀봉하고 격납(4)으로도 지칭되는 자켓형(jacket-like) 안전 격납(8)을 보유하는 원자력 발전소를 나타낸다. 안전 격납(8)은 차단 밸브들(12, 12', 12'')의 외부에 제공되는 다양한 유동 운반 라인들을 위해 다수의 영구적으로 설치된 리드쓰루(leadthrough)들(162, 162', 162'')와 함께 장착된다(각각의 경우에 한 쌍의 직렬로 연결된다.). 더욱 외부에는, 여기 수직 점선으로 나타난, 격납(4)로부터 안전 격납(8)으로 나온 라인들은 필요에 따라, 점선의 오른 편의 조립된 격납 보호 시스템(2)과 관련된 라인들을 위한 연결부들(164, 164', 164'')를 보유하고, 조립 및 라인 구획들의 연결이 다른 하나에 배치된 후, 전체적으로, 상술한 라인들 - 공급 라인(10), 재순환 라인(128) 및 비활성 기체 보급 라인(160)이 구현된다.
나아가, 예시로서 도시된 열탕 반응로의 도 2에 도시된 것처럼, 이 경우에서 환기 스트림의 추출이 환상 응축 챔버(166)의 영역에서 바람직하게 발생하고, 반응로 압력 용기(reactor pressure vessel)(168) 주위 영역에서 정화된 기체 스트림의 재순환이 발생하고 질소의 공급이 더욱 외부에 배치된 부분 공간(subspace)에서 발생한다.
도 3에 도시된 보호 시스템(2)의 변형은, 필수적인 구성 요소들과 관련하여 도 1에 도시된 변형과 유사한 방식으로 구성되고, 그러므로 차이들 만이 이 접속(juncture)에서 다루어져야 한다.
먼저, 예를 들어, 재결합 장치(20)의 배기 가스 재순환, 질소 냉각 및 응축 분사와 같은 몇몇 부가적인 장비 특성들이 생략되었다. 이는 물론, 개별적으로 또는 전체적으로 여전히 존재할 수 있다.
상술한 변형과 관련하여 근본적인 수정은 이송 송풍기(18)가 수소가 풍부한 격납(4)으로부터 나온 유체 스트림의 공급 라인(10), 다시 말해서 재결합 장치(20)의 상류에 배치되지 않으나, 대신에 저수소 정화된 기체 스트림 응축 컨테이너(92) 및 분자 스크린(122)의 하류에 재순환 라인(128)에 배치된다. 이것의 이점은 최초 유체 스트림을 따라 운반되었던 수소(H2)가 재결합 장치(20)에서 이미 분해되고, 응축 장치(74)에서 남은 기체 스트림이 이송 송풍기(18)로 진입하는 경우에 발생한 수증기가 다른 수증기 부분들과 함께 응축되고 분해되는 점이다. 응축 장치(74) 내에서 수증기 응축의 결과로서 수동적으로 생성된 압력 저하는 유체 스트림을 이송 송풍기(18)만큼 멀리 전송하기에 충분하다. 이송 송풍기(18)는 이제 무엇보다도, 남은 비응축성 기체를 격납(4)으로 다시 되돌려 보내는 것에 기여한다. 이는 송풍기 파워 및 파워/에너지 소비를 측정하는 것에 유리한 효과를 갖는다. 이 변형은 도 1에 따른 보호 시스템(2)에 또한 단독으로 구현될 수 있다.
도 3에 따른 보호 시스템(2)에서, 추가적인 수정이 있는데, 이와 조합되어서, 하지만 도 1에 따른 보호 시스템(2)에서 또한 단독으로 구현될 수 있거나 이와 조합되는, 팽창하는 유체 스트림에 의해 구동되고 제너레이너(172)를 구동하고 재결합 장치(20)와 응축 및 집진 장치(74) 사이를 라인(72)으로 연결하는 수증기 터빈(170)이다.
제너레이터(172)의 단자에서 얻어진 전압이 정류(rectification) 후에, 결과적으로 이송 송풍기(18)의 구동 모터(16)와 재결합 장치(20)의 가열 요소들(40)에 전류를 공급하는 파워 서플라이 유닛(150)의 배터리(152)를 충전하는데 활용된다. 그러므로, 수소 재결합의 결과로서 과열된 수증기의 엔탈피 경사도(enthalpy gradient)는 전기 에너지로의 변환과 중간 저장소의 중간 단계를 통해, 응축 및 집진 장치(74)로부터 비응축성 기체를 격납(4)으로 다시 이송하기 위하여 활용된다. 충전지(152)는 그러므로 단지 과정을 시작하기 위하여 외부에서 충전되어야 하고 완화 동작에서 독립적으로 충전된다. 전체 시스템은 따라서 외부 전기 에너지의 사용 없이 대부분 수동적 형태의 동작을 위해 설계되었다.
지금까지 설명된 변형들과 함께 많은 다양한 방식으로 조합될 수 있는 보호 시스템의 추가적인 변형들이 도 4에 도시되었다.
여기에 도시된 보호 시스템의 특정 기능은 냉각 단계(60) 또는 응축 및 집진 장치(74)에서 수동적으로 증발된 수소(N2)의 팽창 엔탈피가 가스 엔진(174)을 구동하는 것에 활용된다. 가스 엔진(174)는 바람직하게 직접적으로, 말하자면 전기 에너지로의 변환이라는 우회 없이, 재순환 라인(128)에 배치되고 이에 의해 비응축성 기체가 격납(4)으로 다시 공급되는 이송 송풍기(18)를 구동한다.
이에 더하여 또는 대안적으로, 응축 펌프(108)는 동일한 것이나 추가적인 팽창 가스 모터(174')에 의해 설명된 방식으로 구동될 수 있다. 대안적으로, 모든 변형들에서, 만약 설치 높이가 적절하게 선택된다면, 응축 컨테이너(92)를 채우는 응축액(94)의 격납(4)으로의 피드백이 제공될 수 있다.
일반적으로, 응축 펌프(108)가 사용될 때, 격납(4) 내의 응축액(94)가 분사 장치(176)에 의해 분사되고 그에 따라 격납 대기의 냉각을 야기한다.
나아가, 응축액 또는 냉각액으로 채워진 격납(4)의 웅덩이(sump)(178)로의 재순환이 도 4에 도시된 것과 같이 발생할 수 있다.
나아가, 도 4는, 정확히 말하면 수렴/발산 노즐의 벤추리 효과를 활용하는 제트 펌프(jet pump) 방식의 수증기 방출기(steam ejector)(180)로 알려진 이송 송풍기(18)에 대하여 가압 구동 유체, 여기서는 수증기에 포함된 에너지를 동시에 노즐에서 흡수되고 유지되는 재순환 라인(128) 내 기체 스트림의 추진 및 압축으로 전환하기 위한 대안적인 또는 추가적인 방법을 제시한다. 수증기 방출기(180)는 예를 들어, 열탕 보일러(182)의 압력 팽창의 결과로서 수동적으로 생성되는 수증기에 의해 구동되고, 이 경우 결과적으로, 발생하는 과정 열(process heat)에 의해 이 보일러의 가열이 복열로서 야기될 수 있다. 모든 방법들은 대부분 격납의 수동 냉각 및 비활성화를 목표로 한다.
마지막으로, 도 5에 도시되고 도 3에 연결된 변형에서, 격납(4) 외부에 배치된 재결합 장치(20) 대신에, 격납(4) 내부에 배치된 내부 재결합 장치(184)가 예를 들어 비슷한 내부 냉각 단계 및/또는 내부 필터 유닛과 조합으로 수소 분해를 위하여 채용된다. 내부 재냉각 장치(184)는 특히, AREVA NP GmbH에 의해 2012년 7월 9일에 출원된 독일 특허 출원 102012211897.7에 설명된 형태일 수 있다. 이 출원의 내용은 본 명세서에 필수적인 부분으로 선언되어, 본 명세서 중에 참조로서 채용된다.
만약 필요하다면, 격납(4) 내에 산소 결핍이 있는 경우에, 내부 재결합 장치(184)는 외부로부터 산소(O2)를 공급받을 수 있다. 이러한 목적으로, 안전 격납(8)을 관통하고 차단 밸브의 수단으로 차단될 수 있고 산소 공급 라인(186)으로 사용될 수 있는 추가적인 라인을 보유하는 것이 필요하다. 이러한 목적으로, 이 라인의 외부 연결은 산소병(188) 등에 연결된다. 이 라인의 내부 끝은 재결합 장치(184)의 더 즉각적인 유입 영역 또는 반응로 영역에 직접 편의상 위치한다.
다음은 본 발명의 상기 설명에서 사용된 도면 부호와 대응하는 구조의 요약 목록이다.
2: 격납 보호 시스템 4: 격납
6: 원자력 시설 8: 안전 격납
10: 공급 라인 12: 차단 밸브
14: 유출 라인 16: 구동 모터
18: 이송 송풍기 20: 재결합 장치
22: 라인 구획 24: 벤추리관
26: 예열기 28: 라인
30: 유입 연결부 32: 반응로 챔버
34: 제1 반응로 영역 36: 촉매 요소
38: 공간 40: 가열 요소
42: 제2 반응로 영역 44: 주변벽
46: 제3 반응로 영역 48: 환상 영역
50: 주변벽 52: 유동 덕트
54: 유출 연결부 56: 열 교환기
58: 열 교환기 60: 냉각 영역
62: 재순환 라인 64: 산소병
66: 통제 밸브 68: 연결 라인
70: 분사 장치 72: 라인
74: 응축 장치 76: 냉각액
78: 링 냉각기 80: 유입 헤더
82: 유출 헤더 84: 나선형 관
86: 담수 연결 88: 냉각액 컨테이너
90: 수증기 유출구 92: 응축 컨테이너
94: 응축액 96: 열 교환기
98: 유입 영역 100: 유동 덕트
102: 수축부 104: 분사 장치
106: 응축액 추출 라인 108: 응축액 펌프
110: 응축액 복귀 라인 112: 라인
114: 라인 116: 가스 수집 공간
118: 필터 요소 120: 라인
D: 디테일 H2: 수소
H2O: 물(또는 수증기) N2: 질소
O2: 산소
6: 원자력 시설 8: 안전 격납
10: 공급 라인 12: 차단 밸브
14: 유출 라인 16: 구동 모터
18: 이송 송풍기 20: 재결합 장치
22: 라인 구획 24: 벤추리관
26: 예열기 28: 라인
30: 유입 연결부 32: 반응로 챔버
34: 제1 반응로 영역 36: 촉매 요소
38: 공간 40: 가열 요소
42: 제2 반응로 영역 44: 주변벽
46: 제3 반응로 영역 48: 환상 영역
50: 주변벽 52: 유동 덕트
54: 유출 연결부 56: 열 교환기
58: 열 교환기 60: 냉각 영역
62: 재순환 라인 64: 산소병
66: 통제 밸브 68: 연결 라인
70: 분사 장치 72: 라인
74: 응축 장치 76: 냉각액
78: 링 냉각기 80: 유입 헤더
82: 유출 헤더 84: 나선형 관
86: 담수 연결 88: 냉각액 컨테이너
90: 수증기 유출구 92: 응축 컨테이너
94: 응축액 96: 열 교환기
98: 유입 영역 100: 유동 덕트
102: 수축부 104: 분사 장치
106: 응축액 추출 라인 108: 응축액 펌프
110: 응축액 복귀 라인 112: 라인
114: 라인 116: 가스 수집 공간
118: 필터 요소 120: 라인
D: 디테일 H2: 수소
H2O: 물(또는 수증기) N2: 질소
O2: 산소
Claims (25)
- 대규모의 수소 및 수증기 방출의 중대한 사고의 경우에 원자력 시설의 격납(containment) 내에 배치된 대기를 처리하기 위한 격납 보호 시스템(containment protection system)에 있어서,
상기 격납을 연결하고 유체 스트림(fluid stream)이 격납으로부터 나오고 다시 들어가는 회로를 형성하는 라인 시스템(line system);
상기 유체 스트림에 포함된 수소와 산소를 수증기로 재결합(recombination)시키는 재결합 장치(recombination device), 상기 재결합 장치는 상기 라인 시스템에 배치되고;
상기 재결합 장치의 하류에 배치된 응축 장치(condensation device), 상기 응축 장치는 상기 유체 스트림에 포함된 수증기 일부를 응축하고, 상기 응축 장치는 상기 유체 스트림으로부터 응축액(condensate)을 방출하는 수단을 갖고;
상기 유체 스트림을 추진하는 구동기(drive);
비활성 기체(inert gas)를 위한 저수조(reservoir);
공급 라인(supply line); 및
상기 응축 장치의 적어도 일부를 재냉각하기 위한 열 교환기, 상기 비활성 기체가 냉각제로서 효율적이도록 상기 공급 라인을 통해 상기 저수조와 연결된 입구측을 보유하는 상기 열 교환기를 포함하는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 열 교환기는 비활성 기체 증발기(evaporator)인 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
보급 라인(feed line)을 더 포함하고,
상기 열 교환기는 상기 보급 라인을 통해 상기 격납으로 연결되는 출구 측(outlet side)을 가져, 상기 응축 장치의 재냉각을 위해 공급되는 비활성 가스가 상기 격납의 비활성화를 위해 추후 사용될 수 있도록 하는 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 재결합 장치는 유동이 연속적으로(in series) 연결된 복수의 촉매 반응 구역(catalytic reaction zone)들을 보유하는 격납 보호 시스템. - 제4 항에 있어서,
전기 가열 요소(electric heating element)들을 더 포함하되,
상기 촉매 반응 구역들 중 적어도 하나는 상기 전기 가열 요소들에 의하여 가열될 수 있는 격납 보호 시스템. - 제5 항에 있어서,
전기적으로 가열되는 상기 적어도 하나의 촉매 반응 구역은 복수의 촉매적으로 코팅된 운반체 요소들을 포함하고, 각각의 환상 단면(annular cross-section)의 경우에, 동심원을 중심으로 일반적인 세로축(common longitudinal axis)으로 배치되고 유동 운반 공간들(flow-carrying interspaces)에 의하여 서로 이격되는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
벤추리 관(Venturi tube)을 더 포함하되,
상기 재결합 장치는 유체 스트림을 10 내지 160m/s의 유동 속도로 가속하는 상기 벤추리 관에 의하여 선행되는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 재결합 장치는 산소 공급 라인(oxygen supply line)을 갖고,
상기 재결합 장치의 상기 산소 공급 라인을 통해 공급될 수 있는 산소의 저수조를 더 포함하는 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
재순환 라인을 더 포함하고,
상기 재순환 라인에 의하여 상기 유체 스트림의 일부 스트림(part stream)이 상기 재결합 장치의 출구 측으로 출발하여 상기 재결합 장치의 입구 측으로 되돌아올 수 있는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 응축 장치는 냉각 장치 및 상기 유체 스트림에 있어 상기 냉각 장치에 의해 선행되는 응축 용기(condensation container)를 갖고,
상기 냉각 장치는 냉각액(cooling liquid)의 증발에 의해 재냉각하도록 구성되는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 유체 스트림을 위해 상기 응축 장치에 통합된 습식 세정기 유닛(wet scrubber unit)을 더 포함하는 격납 보호 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 습식 세정기 유닛은 상기 유체 스트림에 포함된 방사성 입자들 및 에어로졸이 상기 응축액 내에서 분리되는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 유체 스트림을 위해 상기 응축 장치의 하류에 배치된 건조 필터 유닛(dry filter unit)을 더 포함하는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
차단 밸브(shut-off valve); 및
상기 차단 밸브에 의해 폐쇄가능하고 상기 주변부로의 유체 흐름의 비상 환기를 위해 상기 응축 장치의 하류에 배치되는 유출 라인(outflow line)을 더 포함하는 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
응축액 복귀 라인(condensate return line);
응축액 펌프(condensate pump)를 더 포함하고,
상기 응축 장치는 응축액을 수집하기 위한 응축 용기를 갖고,
상기 응축 용기는 상기 응축 복귀 라인을 통해 상기 격납에 연결되고, 상기 응축 펌프가 연결된 격납 보호 시스템. - 제1 항에 있어서,
유체 스트림을 위한 상기 구동기는 전기적으로 구동되는 이송 송풍기(conveying blower)인 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 유체 스트림을 위한 구동기는 상기 저수조로부터 상기 비활성 가스의 팽창에 의해 구동되는 이송 송풍기인 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
복열 가열되는(recuperatively heated) 열탕 보일러(hot water boiler)를 더 포함하고,
상기 유체 스트림을 위한 상기 구동기는 상기 복열 가열되는 열탕 보일러로부터의 수증기에 의해 구동되는 수증기 방출기(steam ejector)인 격납 보호 시스템. - 제 18항에 있어서,
상기 유체 스트림을 위한 상기 구동기는 상기 재결합 장치의 상류 또는 상기 응축 장치의 하류에 상기 라인 시스템으로 연결되는 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 재결합 장치와 상기 응축 장치 사이에 연결되고, 상기 격납 보호 시스템을 동작하기 위한 전기 에너지를 생성하는 발전기를 구동하고, 상기 유체 스트림에 의해 구동되는 스팀 터빈을 더 포함하는 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 응축 장치 또는 상기 재결합 장치 중 적어도 어느 하나가 상기 격납 외부에 배치된 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 격납 보호 시스템은 모듈식(modular) 표준 건설 컨테이너 타입인 격납 보호 시스템. - 제 13항에 있어서,
상기 건조 필터 유닛은 복열 가열되는 분자 스크린(molecular screen)인 격납 보호 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유체 스트림 또는 응축액을 상기 격납으로 완전히 재순환시키고, 상기 주변부로 어떠한 방출도 발생하지 않는 것을 포함하는 격납 보호 시스템의 동작 방법. - 제 24항에 있어서,
상기 응축 장치의 재냉각 동안 증발한 비활성 기체를 유도하는 것과 상기 격납 및/또는 반응로 건물의 적어도 일부의 비활성화를 위한 상기 격납 보호 시스템의 부가적인 부품을 더 포함하는 격납 보호 시스템의 동작 방법.
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