KR20150136119A

KR20150136119A - 원자력 플랜트의 격납용기의 배기 시스템

Info

Publication number: KR20150136119A
Application number: KR1020157030914A
Authority: KR
Inventors: 베른트 에카르트; 노베르트 로쉬; 프랑크 체어
Original assignee: 아레바 게엠베하
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-12-04
Also published as: US20160019986A1; CA2907739A1; CN105122376A; US10438706B2; WO2014154752A1; DE102013205524A1; EP2979274A1; RU2015145736A

Abstract

본 발명은 원자력 플랜트(2)의 압력 방출 시스템(18)에 관한 것으로, 격납용기(4)에 연결되며 차단 장치(30,32)에 의해 폐쇄될 수 있는 압력 방출 배관(16)과, 격납용기(4) 외부에 위치하며 압력 방출 작동 모드에서 차단 장치(30, 32)가 개방되면 압력 방출 배관(16)의 일부로 전환될 수 있는 압력 방출 가스 흐름을 위한 습식 세척기(36)를 구비한다. 이를 기초로 하여, 특히 수납 가능한 세척 유체(52)의 양의 관점에서 컴팩트한 구조적 설계를 동시에 가지는 습식 세척기(36)의 특히 효율적이고 신뢰성 높은 작동이 가능해진다. 본 발명에 의하면, 이들은
- 격납용기(4) 내에 위치하거나 이와 유체적으로 연결되어, 외부 환경과 비교했을 때 격납용기(4) 내에 존재하는 과압을 저장부(67)로 적어도 부분적으로, 바람직하기로는 완전히 이송시키는 저장부(67)와,
- 저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 연장되어 차단장치(72)로 폐쇄될 수 있어, 저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 유체(14)를 사용되는 세척 유체(52)로 공급하는 공급 배관(68)에
의해 달성된다.

Description

원자력 플랜트의 격납용기의 배기 시스템{VENTING SYSTEM FOR THE CONTAINMENT STRUCTURE OF A NUCLEAR INSTALLATION}

본 발명은 원자력 플랜트(nuclear plant)의 격납용기(containment)의 배기 시스템(venting system)으로도 지칭되는 여과(filtration) 기능이 통합된 압력 방출 시스템(pressure-relief system)에 관한 것으로, 더 상세히는 비등수형 원자로(boiling water reactor)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그 작동 방법에도 관련된다.

노심 용융(core meltdown)이 수반되는 원자력 발전 플랜트의 주요 사고 동안에는 격납용기라고도 호칭되는 안전 외함(safety enclosure) 내에 아주 높은 수준의 공기 전달 방사능(airborne activity)이 발생되는데, 대량의 누설(leakage)과 허용되지 않은 과압 상황(overpressure situation)이 발생되면 주변환경에 상당한 양이 유출될 수 있다. 이러한 상황에서 공기 전달 방사능은 원자력 발전소를 둘러싸는 지역에 원치않는 높은 수준의 장기적인 지역 오염(land contamination)을 야기할 수 있는데, 이는 무엇보다도 이에 포함된 이종의(different) 방사성 핵종(radionuclides). 특히 요드와 세슘 동위원소의 높은 반감기(half-life period)에 기인한다.

사고 상황에서 격납용기의 과압 제한과 압력 방출을 위한 여러 가지 다른 시스템들이 다수의 원자력 발전소에 이미 설치되어 있다. 이 설비들은 연무(aerosol)와 일부 소립자 요소(elementary iodine), 그리고 유기 요드 화합물(organoiodine) 역시 보류(retention)시키는데, 탱크나 다른 저장 용기 형태의 대용량의 기본적 세척수 저장부(water reservoirs)를 가지는 압력 방출 흐름 또는 배기 흐름(venting flow)의 습식 정화 시스템 또는 세척 시스템을 구비하는 경우가 많다.

이 대형 세척수 저장부는 보류된 방사성 연무와 요드로부터의 붕괴열(decay heat)의 바람직하지 못한 효과, 즉 세척수를 증발시키는 온도 상승을 제한하고 배기 모드(venting mode)에서 고온의 가스를 비등점(boiling point) 온도로 냉각시키도록 한다. 세척 시스템의 고갈(drying-out)은 보류 기능을 위협할 뿐 아니라 보류된 방사능의 재유출을 야기한다.

또한 기존의 발전설비들에 대한 격납용기 거동의 연구 결과, 어떤 사고 시나리오에서는 방사능이 현저히 증가하고, 그 결과 연무와 요드 붕괴열이 유츨된다는 결과가 나왔다. 그러므로 배기 시스템의 세척 설비에서의 세척수 요구치가 이러한 상황에서 중요하지만 이에 따른 대용량 설비는 대부분의 경우 더이상 기존 건물 내에 수용되기 어렵다. 이는 상당한 경비가 소요되는 새로운 건물의 건축이 필요함을 의미한다.

예를 들어 세척기 또는 모래 여과 베드(sand bed filters)와 이들의 조합 등의 기존의 보강 설비들은 유기 요드 화합물의 보류 문제를 해결하는데, 이들은 관련 연구의 결과를 기초로 최근에 재평가되어야 했으며 일부 경우에는 상당한 성공을 거두고 있다. 그러나 이 종류의 설비는 외부 영향으로부터 보호가 여전히 필수적으로 필요하고, 그 결과 그 건설이 상당히 고가이며 상당한 경비를 발생시킴이 알려졌다.

본 발명이 언급한 문제는 이 점에 대한 해결수단을 강구하여 배기 흐름에 대한 습식 세척기의 효율적이고 신뢰성 높은 작동이 가능한 동시에, 특히 제공될 수 있는 세척 유체 흐름의 양에 비해 소형(compact)인 설계를 가지는 원자력 발전 플랜트의 격납용기의 배기 시스템을 제공하는 것을 포함한다. 또한, 이 종류의 배기 시스템에 특히 유용한 작동 방법이 제시될 것이다.

본 발명에 의하면, 장치에 관련된 문제점은 청구범위 제1항의 특징에 의해 해결된다. 방법에 관해서는 문제점이 청구범위 제12항의 특징에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들과 이하의 상세한 설명의 주제(subject matter)이다.

본 발명은 기존의 플랜트에 포함되는 기존의 세척수 저장부의 소극적 개발(passive development)에 의해 달성될 수 있는 공지의 배기 시스템과 관련 세척 설비의 개선에 대한 지식에 기초하고 있다. 그 결과 격납용기와 관련 안전 시스템의 간략화된 배치(simplified layout)와 근본적인 원가 절감이 촉진된다.

본 발명에 의한 방법과 설비들은 바람직하게 사용되어, 누설을 포함하는 잔류열의 방출에 기인하는 노심 용융이 수반되는 비상 조건에서 발생되는 가스 또는 증기가 과압의 경우 완전히 방출(draw off)되며 주변환경으로 배출되기 전에 공기 전달 방사능이 거의 완전히 정화되도록 한다. 보류된 방사능은 바람직하기로 격납용기 내로 신속히 피드백(feed back)된다. 이와 같은 방법으로 관련된 방사능 누출과 그 결과인 원자력 플랜트 주변 지역의 지반 오염(ground contamination)이 방지될 수 있다.

본 발명에 따른 설계로, 사고 관련(accident-related) 압력 구배(pressure gradients)를 이용하여 바람직하기로 수동적인 충전 수준 제어를 수반하는 수동적인 추진 압력(propellant pressure)을 형성함으로써 세척 설비 내의 세척수 수준(통칭 세척 유체 수준)이 배기 과정 이전이나 시작시 충전 및/또는 바람직한 범위 내에 항상 유지될 수 있게 된다. 여기서, 어느 경우에든 존재하거나 사고의 결과로 형성된 유체 축적은 세척 유체 저장부로 사용되어 매우 작은 크기의 외부 또는 추가 저장 용기만을 필요로 하면서도 신뢰성 높은 작동이 보장된다.

반면 세척 설비의 충전은 배기 시스템이 시작될 때, 특히 실제 배기 전에 최대 추진력을 가지는 정적 압력차이(static pressure difference)를 이용하여 이뤄진다.

반면, 이 추진 압력(propellant pressure)은 수동적으로 형성, 특히 세척 설비의 가스 유입영역에서의 유체 흐름을 선택적으로 드로틀링(throttling)하여 유체 동역학적 관계를 이용함으로써 발생될 수도 있는데, 이 추진 압력이 세척 유체를 세척 설비로 끌어들인다. 필요한 부(negative)의 흡입 압력(intake pressure)은 예를 들어 선택적 드로틀링과 벤튜리 세척기(Venturi washer)의 벤튜리관에서의 압력 강하에 의해 자동으로 생성된다.

이 경우 바람직하기로 배기 시작시 고압이 1bar보다 클 때, 예를 들어 비등수형 원자로의 응축수 저장부 또는 가압수형 원자로(pressurized water reactor)의 오수 저장부(building sump) 등의 공급수 저장부에 대한 0.1bar보다 큰 부의 추진 압력 차이가 세척 설비의 가스 유입 영역에, 예를 들어 노즐(nozzle), 특히 벤튜리 노즐, 관통 노즐(perforated nozzle) 또는 유사물에 의해 발생된다.

또한 세척수 흡입 배관(water suction lines)도 이와 같은 방식의 크기가 되어 흡입 배관에 증기 포말 형성(steam bubble formation)으로 비등 풀(boiling pool)이 형성되더라도, 특히 25mm보다 작은 충분히 작은 직경, 바람직하기로 15mm보다 작은 직경의 효율적인 이물질 이송(plug conveying)이 가능해진다.

서로 다른 정상적 폭의 흡입 배관들의 조합을 통해 비등 풀을 포함하여 초기 급속 충전과 이에 이어지는 충전 수준의 만충(top-up)이 각각 별도로 최적화될 수 있다.

상술한 수단은 예를 들어 세척수 저장부(통칭 세척 유체 저장부)와 세척 유닛 간의 5 내지 30m 이상의 비교적 큰 높이 차이를 극복할 수 있음을 의미한다.

세척기의 충전 수준의 조정과 제어는 바람직하기로 플로트(float)충전 수준 제어를 통하거나, 바람직하기로 오염 방지 제어볼 락(dirt-proof control ball lock) 또는 로터리 슬라이드 밸브(rotary slide valve)를 사용하여 수행된다. 이 두 기구를 직렬로 연결하면 더 큰 충전 신뢰성이 달성될 수 있다. 이 경우 예를 들어 제어볼 락이 세척수 유출부에 삽입되고 로터리 슬라이드 밸브가 만충 배관(top-up line)에 통합되어 상류측에 구비된다.

특히 배기 모드와 예를 들어 과열 가스의 유입 및/또는 세척기에서의 붕괴열에 의해 증발이 발생되는 경우, 각 경우에서 증발되는 세척수의 양은 저장부 밖으로 수동적으로 피드백된다.

더 바람직한 실시예에서는, 예를 들어 10kW 이상 50kW 미만의 붕괴열의 작은 발생 등의 배출(throughput)이 없는 배기 이후 모드(after-venting mode)에서라도 세척 설비 표면을 통한 증발과 복사 열전달(convective heat delivery)의 조합으로 발생된 열을 제거함으로써 장기 운전 동안이라도 설비의 완전한 수동성과 독립성을 달성할 수 있다.

최대 공급 속도는 예를 들어 500KW 내지 1,000kW의 매우 높은 붕괴열이 발생하는 경우에도 바람직하기로 만충 배관의 드로틀 장치로 제한될 수 있는 반면, (증발 출력과 동일한) 증발된 세척수의 최대량은 저장부로 부착된 응축수 저장부로 공급될 수 있는데, 이 제한들은 동시에 응축수 저장부로부터의 출력 흐름 제한으로도 작용한다. 이것은 이 종류의 배관에 문제가 생겨도 단기적인 응축수 저장부의 문제가 발생되지 않으며 누설의 과도한 공급(overfeeding of the leakage)이 방지된다는 것을 의미한다.

만충 배관의 유입 개구부를 응축수 저장부에 가능한 한 낮게 위치시킴으로써 유체 수준이 낮아져 응축수 배관이 노출되더라도 응축수 저장부에 남아있는 유체 용적은 세척기 설비의 만충(top up)에 사용될 수 있으며, 이에 따라 세척 설비에서의 효율적인 가스 정화(gas purification)가 가능하다. 이는 예를 들어 사고 관련 세척수의 증발이 응축수 배관의 유출 개구부를 둘러싸고 있는 동안과 같이 응축수 저장부에서의 가스 여과가 실패하는 경우, 예를 들어 펌프를 사용할 수 없는 정전 상황(blackout situations) 등의 어려운 상황에서 추가량의 세척수를 단기적이나 중기적으로 능동적으로 이송시키지 않고도, 적어도 세척설비에서의 가스 정화를 유지시키는 이점이 있다.

또한, 예를 들어 지상(ground level) 등에 배치된 저장탱크 형태의 추가적 세척수 저장부가 세척 설비를 충전 또는 재충전시키는데 사용될 수 있다. 이 경우, 세척 설비에 대한 세척수 공급은 예를 들어 배터리 모듈로 작동하거나 압축공기 실린더를 통한 독립적 펌프 유닛에 의해 수행된다.

예를 들어 응축수 저장부의 유체에 의한 충전 및/또는 상술한 다른 세척수 저장부에 의한 추가적 충전의 조합을 통해 세척기에 매우 높은 붕괴열 출력이 발생하더라도 신뢰성 높은 장기 열 제거가 보장된다.

벤튜리 세척기의 벤튜리부는 바람직하기로 긴 벤튜리관으로 형성되는데, 그 세척 유체 흡입 영역이 풀(pool)에 깊이 잠겨있어 그 대부분을 세척 유체 수준 이상의 높이로 불어 올린다.

이 벤튜리 유닛들은 후속될 임계 드로틀링(critical throttling)과 조합되어 벤튜리 목 부분의 세척 유체 흡입 영역에 대해 독일특허 DE 103 28 773 B3로 공지된 바와 같이 바람직하기로 150m/s보다 큰, 바람직하기로 200m/s보다 큰 높은 벤튜리 속도로 작동된다.

원형 벤튜리건 편평형 벤튜리건 2 cm² 내지 20 cm²의 목 영역 내의 벤튜리관은 바람직하기로 최소의 수치인 동시에 5cm 두께보다 작은, 바람직하기로 3cm 두께보다 작은 크기를 보장하기 위해 사용되는데, 최적의 분리 공정을 달성하기 위해 바람직하기로 벤튜리 축에 대해 30° 내지 90°의 각도인 목 면적의 50%보다 작은 짧은 세척 유체 반입 경로(feed-in path)와 세척 유체 흡입 슬릿/영역(suction slits/areas)을 보장한다.

일부 경우에는, 짧은 벤튜리관을 사용하거나 짧고 긴 벤튜리관들을 조합하여 사용하여 세척수 수면 밑에서 불어 올리는 구성 역시 유용하다.

벤튜리관에서 정화된 가스 흐름으로부터 세척 유체의 분리는 단계적으로 이뤄진다.

사용된(charged) 세척 유체의 일부는 벤튜리 출구에서의 충격 분리에 의해 바로 분리된다. 시작 국면(start-up phase) 동안의 세척수 소요량을 더 최소화시키기 위해 출구 배관(outlet pipe)에서 벤튜리 유체를 충격 분리하여 흡입 영역으로 선택적으로 복귀시킬 수도 있다. 또한, 매우 효율적인 반응 표면을 통해 유해물질의 추가적 분리를 일으키는 예를 들어 1 내지 3m/s보다 큰 매우 높은 공관 속도(empty pipe speed)와 선택적인 물방울 포착(entrainment)이 바람직하게 설정될 수 있다.

특히 3보다 크고, 바람직하기로 10보다 큰 고속 영역과 저속 영역을 가지며, 10 μm보다 작은 물방울 직경의 작은 제한을 달성하도록 블레이드 열(blade row)들이 바람직하기로 5m/s보다 큰 속도로 수평으로 흐르는, 후속적인 고속 블레이드 분리기(blade separator)에서, 세척 유체가 가스 흐름에서 분리되어 풀로 복귀된다.

상류의 응집기/연무제거기(agglomerator/demister)를 사용함으로써 제한되는 물방울의 직경을 5 μm보다 작은 값으로 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 특히 작은 물방울의 분리 속도를 크게 증가시킬 수 있다.

바람직하기로 60 μm 보다 큰 두께로부터 8 μm 이상 두께로 종료하는 금속 섬유(metal fibres)에 의한 추가적인 연무제거 단계(demister stage)에서, 남아있는 미세한 물방울의 응집과 함께 미세한 연무(aerosols)의 부분적 분리 역시 이뤄진다. 또한 더 미세한 구성의 섬유 매트나 소결 공극 필터(sintering pore filters)가 하류측에 구비될 수 있다.

후속적인 임계 드로틀링(critical throttling)에 의해 조정되는 영구적으로 고속인 벤튜리 속도와 높은 공관 속도, 그리고 원심력(centrifugal force)과 연무 제거들의 이 부분적인 조합은 1 μm보다 큰 입자 직경의 연무를 99.9% 보다 큰 분리 및 보류(separation/retention)가 가능하게 함과 동시에 1 μm보다 작은 입자 직경의 미세 연무를 99% 보다 크게, 유사 요드(parallel iodine) 분리 역시 99% 보다 크게 달성한다.

또한, 예를 들어 수산화 나트륨(NaOH) 및/또는 티오황산염(thiosulphates) 등 시약을 직접 공급 및 점적(drop)시켜 효과적인 요드 흡착(sorption)이 이뤄진다. 이 시약 공급은 예를 들어 압력차 방출 또는 열적 밸브(thermally soldered valve)를 통해 이뤄질 수 있다.

도시된 조합은 특히 최소의 공간에서 매우 높은 가스 처리(throughput)가 가능하도록 한다. 이에 따라 매우 컴팩트하고 처리 집중적(throughput-intensive)일 뿐 아니라 작은 벤튜리 세척 유닛들로 분리될 수도 있는 벤튜리 유닛이 가능하게 된다. 이러한 방법으로 유닛들은 매우 한정된 설치공간밖에 없는 구역에 통합될 수 있다.

경비와 건물 차폐효과(building screening effect) 및 보호효과(protective effect)의 결정적 감소는 또한 설비의 기능적 신뢰성도 더 크게 향상시키게 된다.

특히 분리된 플로트 밸브 공급의 경우, 개별적인 설비들은 바람직하기로 통신 가능하게 연결되어서로 다른 높이들에 개별적 또는 그룹으로 수납될 수 있다.

요약하면, 본 발명의 사용에 의해 달성되는 이점들은 특히 격납용기 외측에 설치되며 격납용기 내에 위치하는 세척 유체 저장부에 연결되는 격납용기 배기 시스템의 세척기 설비에 의해, 바람직하기로 플로트 충전 수준 제어되는 세척 설비의 수동적인 첫 충전과 후속적인 충전이 사고 조건의 결과인 시스템 고유의 흡입 압력 형성을 통해 이뤄질 수 있는 동시에 특히 컴팩트한 공간 절감 설계가 가능하다. 특히 압력 변화 작동(sliding pressure operation) 동안의 배기 흐름의 후속적인 임계 압력 방출에 의해 제어되는 고속 벤튜리 세척기를 사용하면, 매우 효율적인 방사능 보류가 달성될 수 있다. 정상적인 발전소 동작 동안에는 세척 유체가가 충전되지 않고 사고 작동을 대기하고 있는 "건조(dry)" 세척 설비라는 것은 경비나 중량 등에 있어 더 많은 이점들을 달성할 수 있음을 의미한다.

이하에서 본 발명의 예시적 실시예가 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 여기서 단일한 도면은 격납용기 배기 시스템을 가지는 비등수형 원자로 방식의 원자력 발전소 전체의 매우 간략화된 개략도이다.

도 1에 도시된 원자력 플랜트(nuclear plant; 2)는 비등수형 원자로(boiling water reactor; BWR) 방식의 원자력 발전플랜트이다. 강철 및/또는 보강 콘크리트로 만들어진 안전 탱크로 격납용기(containment; 4)로 불리는 외부 환경에 대해 밀폐된 안전 외함(safety enclosure) 내에는 다른 기기들 중에 원자로 압력 용기(reactor pressure vessel; 10)를 수납하는 드라이웰(dry well; 8)이 배치된다. 격납용기(4)로 둘러싸인 내부 공간(inner chamber)는 안전외함 또는 종종 밀폐실(confinement)로도 호칭된다. 다른 이름으로 격납용기(또는 그 벽)는 격납 케이싱(containment casing)이나 격납 건물(containment building)로 불리는 한편, 그 내부 공간도 짧게 격납용기로 지칭된다. 또한 외부 사건들을 차단하는 안전 격벽(safety barrier) 또는 건물벽(building wall; 6)이 원자로 건물과 일체적 부분으로 격납용기(4) 주위에 세워질 수 있다. 도 1과는 달리, 건물벽(6)이 격납용기(4)와 멀리 떨어져 격납용기(4) 밖의 후술할 시스템의 일부 또는 전부를 둘러싸도록 할 수도 있다. 이와는 달리 플랜트 건물과 시스템 영역(zone)이 분리되어 세워질 수도 있다.

또한 예를 들어 고리형(annular)의 응축수 저장부(wet well; 12)가 격납용기(4) 내에 배치될 수 있는데, 드라이웰(8) 내의 증기 방출을 수반하는 중대한 사고시 발생된 증기가 응축(condensation)을 위해 여기로 도입된다. 이 경우 응축수(14)는 응축수 저장부(12) 내에 축적(accumulate)된다. 이를 위해 응축수 저장부(12)는 드라이웰(8)과 유체적으로 접촉하는데, 예를 들어 정상작동 중에는 유체 마개(liquid plug)를 가지는 사이폰 원리를 따라 밀폐되며 강수관(downcomer tube)이라고도 불리는 오버플로우 배관(overflow line)을 통해 연결되어, 드라이웰(8)에 소정의 과압(overpressure)이 발생되면 증기가 응축수 저장부(12)로 오버플로우된다. 이런 상황에서 드라이웰(8) 내의 대기는 대개 불활성 가스가 되는데, 일반적으로 증기를 방출하면서 필요에 따라 질소를 주입한다.

도 1은 도넛(toroid) 형태로 설계된 응축수 저장부(12)를 가지는 BWR형 플랜트에 기초한 구성을 보인다. 이 구성원리는 도넛형이 아닌 라이너(liner)형 및/또는 콘크리트 케이싱에도 마찬가지로 적용된다.

강수관(92)은 원자로의 작동중 그 (하단) 배출 개구부(outlet opening; 94)가 응축수 저장부(12) 내의 정상 충전 수준(96)까지 수납된 유체(14), 거의 물 내에 정상적으로 잠겨있다. 증기와 응축 불가능한 가스가 드라이웰(12)로부터 응축수 저장부(12)로 오버플로우되는 사고가 발생되면, 유입 가스-증기 혼합물은 유체(14) 내에서 세척(cleaning 또는 scrubbing)이 수반된다. 강수관(92)의 잠김 깊이(immersion depth)가 오버플로우를 시작할 드라이웰(8)과 응축수 저장부(12) 간의 압력 차이를 결정한다. 이는 전형적으로 0.2bar 내지 0.5bar 까지이다. 이 압력 차이가 초과되면 오버플로우가 발생되고, 그 결과 증기 성분의 부분적인 응축에도 불구하고 응축수 저장부(12) 내의 압력이 중기적으로 상승한다. 전체적으로 격납용기(4) 외부 환경에 대한 드라이웰(8) 내의 과압이 적어도 부분적으로 응축수 저장부(12)로 전달된다고 할 수 있다. 이에 따라 중대한 사고의 과정에서 전체 격납용기(4)의 압력(과압) 조건이 균등화된다. 지속적인 증발의 결과 응축수 저장부(12)의 유체(140의 수준이 강수관(92)의 유출 개구부(94) 이하로 떨어지면 드라이웰(8)과 응축수 저장부(12) 간에 자유로운 압력 평형이 이뤄진다.

상술한 수단에도 불구하고, 증기의 대량 유출이 수반되는 중대한 사고 동안에는 격납용기(4)의 구조적 일체성(integrity)을 위협하는 임계적(critical) 과압이 격납용기(4) 내에 발생될 수 있다. 이런 종류의 시나리오에 대응하기 위해 격납용기(4)의 여과식 배기(filtered venting)가 안전 시스템의 구성요소로서 도 1의 원자력 발전소(nuclear power station)의 필요한 곳에 제공된다. 이를 위해 원자력 발전소의 정상적 동작 동안에는 차단장치(shutoff device)로 폐쇄되는 압력 방출(pressure-relief) 배관(16)이 격납용기에 설치되는데, 차단장치가 개방되었을 때 이 배관을 통해 압력 방출 흐름이 격납용기(4)로부터 외부 환경으로 방출된다. 이 과정은 배기(venting)라고도 호칭된다. 주로 가스 상(狀)이며 부분적으로 증기 구성요소와 비응축성 가스를 포함하는 압력 방출 흐름은 이에 따라 배기 흐름(venting flow)로 호칭된다. 압력 방출 배관(16)도 배기 배관으로 호칭된다. 이들은 전체적으로 배기 시스템(18)으로 호칭된다.

이 실시예에서, 압력 방출 배관(16)은 입력측에 두 분리된 배관부(20, 22)를 구비하는데, 이들은 더 하류측에서 합류점(union point; 24)으로 통합된다. 제1 배관부(20)는 응축수 저장부(12)의 내부 공간과 연통되는 유입 개구부(26)를 가진다. 더 정확히는 유입 개구부(26)가 응축수 저장부(12)의 천장 영역, 즉 바닥 영역에서 응축된 증기가 축적된 유체 또는 (유체) 응축수(14) 상의 정상적으로 가스가 충전된 공간에 배치된다. 제2 배관부(22)는 드라이웰(8)의 내부 공간과 연통되는 유입 개구부(28)를 가지는데, 이 유입 개구부는 제1 유입 개구부(26)보다 상당히 높은 위치를 가진다.

두 배관부(20, 22)는 각각 두 직렬 연결 개별장치(탠덤(tandem) 구조)의 쌍둥이 장치로 구성된 자체적인 차단장치(30, 32)를 가진다. 이 차단장치(30, 32)들은 배기 흐름의 흐름 방향(34)에서 보았을 때 격납용기를 통한 관련 덕트(duct) 바로 후방에 위치하여, 배기흐름이 격납용기(4)의 공간 영역으로부터 각 경우에 할당된 제1 배관부(20) 또는 제2 배관부(22) 중의 필요한 어느 하나를 통해서만 제거되거나 (두 유입 개구부(20, 22)가 유사한 압력 수준에 있을 때) 두 배관부(20, 22) 모두를 통해 제거될 수 있다. 특히 사고 과정의 첫 국면에서, 배기 흐름은 응축수 저장부(12)로부터 제1 배관부(20)만을 통해 제거될 수 있다. 다음 국면에서 응축수 저장부(12)에 완전한 오버플로우가 발생되면 이 제1 배관부(20)는 차단되고 대신 제2 배관부(22)가 드라이웰(8)에 연결되어 배기를 위해 기동된다. 배기 중 주변환경으로의 방사능(radioactive activity)의 유출을 적당한 정도로 감소시키기 위해 여과 장치(filter device)나 세척 설비(scrubber facility) 형태의 해당 보류 시스템(retention system)이 압력 방출 배관(16) 내에 삽입된다. 비등수형 원자로의 경우 일반적으로 격납용기(4) 내의 가용공간이 제한되므로 도 1에 의한 플랜트에서는 이 설비들이 격납용기 외부에 설치되어 있다. 그러나 외부 사건들에 대해 적절한 보호가 이뤄져야 하므로 적절한 건물 내에 설치된다.

벤튜리 세척형(Venturi scrubber-type) 배기 흐름을 위해 특히 습식 세척기(wet scrubber; 36)가 격납용기(4) 외부에 설치되는데, 이 습식 세척기는 압력 방출 배관(16)의 두 배관부(20, 22)의 합류점(24) 하류에 삽입되므로 각 차단장치(30, 32)의 하류에 위치한다. 이 습식 세척기(36)는 세척 유체 탱크(38), 간단히 세척 탱크를 구비하는데, 그 안에는 적어도 한 벤튜리관(Venturi tube; 40), 바람직하기로는 복수의 벤튜리관(40)이 바람직하기로 수직 또는 약간 경사지게 배치되어 있다. 입력측에는 각 벤튜리관(40)의 하단에서 압력 방출 배관(16)의 상류측에 연결되고, 출력측에서는 벤튜리관(40)의 유출 개구부(42)가 세척 유체 탱크(38)보다 높게 돌출되어 있다. 그 사이에 위치하는 목(neck) 부분에는 벤튜리관 또는 라발 노즐(Laval nozle) 방식으로 테이퍼(tapor)를 가지는, 더 정확히는 가장 좁은 점을 지칭하는 목 부분(44)에, 벤튜리관(40)이 예를 들어 슬롯(slot) 형태, 특히 원형 벤튜리관의 경우는 고리형 슬롯으로 구성된 세척 유체의 흡입 개구부(intake opening; 46)를 가진다.

지금까지의 대부분의 전통적 시스템 설계에서는, 세척 유체 탱크(38)가 배기중 흡입 개구부(46)보다 위이고 유출 개구부(42)보다 아래인 설계 충전 수준(48)까지 세척 유체(52)가 충전되었다. 이 작동 방법은 도 1에 도시된 습식 세척기(36)의 우반부에 도시되어 있다. (좌반부와 우반부는 각각 동일한 세척 장치의 다른 작동 상태를 나타낸다.) 하방으로부터 벤튜리관(40)에 진입한 배기 흐름은 목 부분(44)에서 최대 흐름 속도에 도달하고 그럼으로써 흡입 개구부(46)를 통해 세척 유체 탱크(38)로부터 주변의 세척 유체(52)를 끌어당기는데, 이 세척 유체는 물방울의 미세한 안개의 형태로 유입된다. 세척 유체(52)의 미세화(fragmentation)와 무화(misting)에 의해 벤튜리관(40) 내에서 배기 흐름과 세척 유체(52) 간의 상호작용이 발생하고, 그 결과 공기 전달 또는 가스 전달 방사능이 에어로졸(aerosol)와 요드 화합물 형태로 배기 흐름 내에 포착(entrain)되어 세척 유체 방울 내에 축적(deposit)된다.

다음 방사능 축적 세척 유체 연무와 혼합된 배기 흐름은 바람직하기로 벤튜리관(40) 상단, 즉 세척 유체 수준 위에 위치한 자유 분출 구조로 형성된 자유 유출 개구부(42)로 배출된다. 충격 분리기(impact separator; 54)의 한편에서 세척 유체(52)의 제1 분리가, 다른 편에서 가스 상(狀)의 세척 흐름의 분리가 이뤄진다. 이 경우 방사능 활성 요소들이 대부분 세척 유체(52) 내에 포착되어 남아있는데, 세척 유체는 중력 분리의 원리에 따라 다시 하방으로 하강한다. 반편 세척된 배기 가스 흐름은 세척 유체 수준 이상에 축적되어 압력 방출 배관(16)의 하류측으로 진입하는데, 연무 제거기(demister)로도 불리는 미세 분리기(fine seperator; 56)를 흐른 뒤 세척 유체 탱크(38)의 배수전(head)에 연결된 압력 방출 배관(16)의 하류부로 진입한다.

바람직하기로 물이 주로 세척 유체(52)로 사용되는데, 이 물은 필요한 경우 시약 탱크(chemical tank)로부터의 화학 첨가물 또는 시약(reagent)과 조합된다. 이 실시예에서 시약 탱크(58)는 연결 배관(60)을 통해 습식 세척기(36) 상류의 압력 방출 배관(16)에 연결된다. 시약 탱크는 바람직하기로 높은 위치에 설치되어 배기 흐름으로의 시약의 공급은 왼전히 중력만에 의해 수동적(passively)으로 이뤄진다. 바람직하기로 연결배관(60)의 조절 가능한 드로틀 밸브(62)가 원하는 투약량(dose)을 투입한다. 배기 시스템이 대기중(standby)일 때 폐쇄되는 연결 배관(60)의 차단장치(63)는 파열 부재(bursting element)나 용해성 연동장치(fusible link)에 의해 필요한 경우 자동 개방되도록 구성된다. 시약을 압력 방출 배관(16) 내의 배기 흐름에 투입하여 세척 유체 탱크(38)로 전송하는 대신, 시약 탱크(58)나 연결 배관(60)을 세척 유체 탱크(38)에 직접 연결할 수도 있다.

단일한 습식 세척기(38) 대신에 복수의 습식 세척기(36)를 특히 기존의 구조적 상황에 맞도록 병렬로 구성하는 것도 가능하다. 이를 위해, 세척부의 상류가 이와 같이 부분적 유닛들로 분할(split)되고(분할 구조), 압력 방출 배관(16)도 대략 세척부의 상류에서 부분들(partial section)과 접점(unions/junctions)들로 대응하는 분지(branch)를 가진다.

습식 세척기(36)의 하류에는, 정화된 배기 흐름이 압력 방출 배관(16)의 종단에 삽입된 드로틀 장치/드로틀 밸브(64)를 통과하며 대략 주변 대기압(atmospheric pressure)으로 안정화(relax)된다. 추가적 여과장치는 도시되지 않았지만 압력 방출 배관(16) 종단부의 드로틀 밸브(64) 상류 또는 하류에 위치할 수 있다. 최종적으로, 정화되고 압력이 완화된(pressure-relieved) 배기 흐름이 나팔관(flue; 66)이나 다른 유출 개구부를 통해 주변 환경으로 방출된다.

이 실시예에서의 배기 시스템(18)은 특히 배기 과정에서 습식 세척기(36)의 높은 보류 속도(retention rate)를 위해 설계되었다. 당시 Framatome ANP 주식회사(현 AREVA 주식회사)에 의해 출원된 독일특허 DE 103 28 773 B3에 기재된 바와 같이, 벤튜리관(40)의 목 부분(44)에서 측정했을 때 예를 들어 150m/s 이상의 특히 높은 흐름 속도의 배기 흐름의 설정이 가능하다. 이는 압력 변화 상황(sliding pressure regime)에서 드로틀 밸브(64)에서의 배기 흐름의 소위 임계 압력 방출(critical pressure relief)을 통해 순전히 수동적으로 달성된다. 이를 가능하게 하는 시스템 설계의 상세, 특히 흐름 안내 요소들의 구조와 치수, 그리고 관련된 방법의 특성에 대해서는 본 발명의 상세한 설명에 명시적으로 포함된 전술한 독일특허 DE 103 28 773 B3를 참조할 수 있다.

이에 따라 배기 작동중의 드로틀 밸브(64) 상류의 압력 방출 배관(16)의 단부는 거의 대기압(약 1bar)인 저압부를 형성한다. 반면 압력 방출 배관(16)의 시작부는 대조적으로 격납용기 압력(배기의 시작시 전형적으로 2 내지 4bar 또는 그 이상)의 고압부를 형성한다. 그러나 일반적으로 습식 세척기(36)의 벤튜리관(40) 및/또는 이 벤튜리 유입구에 도달하기 전에 특히 대응하는 목표 설계와 구조에 따라 아주 명확한 압력 강하(약 0.3 내지 1bar)가 발생될 수 있다. 압력 방출 배관(16)의 드로틀부(throttle portion; 102)는 이와 같은 방식으로 세척 유체 탱크(38)로의 유출 개구부(42)의 상류측에 구성되는데, 비교하여 말하면 드로틀부는 흐름 방향(34)로 팽창되거나 하나 또는 그 이상의 짧은 드로틀 점에서 축소될 수도 있으며, 이는 도 1에 개략적으로만 제시되어 있다. 압력 단계들의 이와 같이 명확한 특성화(2단계 압력 강화)에 따라, (배기 작동에 관련하여) 벤튜리관(40) 상류의 고압부, 드로틀 장치(64)까지의 배관 하류부의 중압부, 그리고 드로틀 장치(64) 하류의 저압부로 지칭할 수 있게 된다.

상술한 E 103 28 773 B3의 특허 명세서에 이미 기술되었지만, 이 방식의 배기 시스템(18)을 운용할 때 중심된 문제는 세척 유체(52) 내에 축적된 핵분열 생성물(fission products)들의 붕괴열(decay heat)이다. 이는 붕괴열이 습식 세척기(36) 내의 공급된 세척 유체의 증발을 야기하는데, 이는 소위 "드라이 러닝(dry running)"의 위험에 관련된다. 이는 실제로 바람직한 여과 및 보류 기능의 광범위한 상실을 야기할 수 있다. DE 103 28 773 B3에 따른 플랜트에서는 이 문제가 한편으로는 방사능이 축적된 뜨거운 세척 유체(52)를 격납용기(4)에 재순환시켜 해결된다. 다른 한편으로는, 습식 세척기(36)에 수납된 세척 유체의 양을 초기에 비교적 넉넉한 크기로 한다. 또한 증발과 습식 세척기(36)의 재순환으로 "사용된" 세척수는 외부 저장탱크로부터의 비교적 찬 세척 유체(52)의 후속적 공급으로 대체된다. 결과적으로 비교적 대용량의 탱크를 필요로 하므로 이에 따른 공간 요구치의 증가와 높은 생산 및 유지 경비를 요구하게 된다.

이 문제의 해결을 위해 도 1에 의한 배기 시스템(18)은 근본적으로 다른 근접을 하고 있다.

습식 세척기(36)는 대기 상태(즉 원자력 발전소가 정상 작동중일 때)에서는 건조상태로 유지된다. 세척 유체 탱크(38)에는 배기 과정이 시작되기 직전에만 세척 유체(52)가 충전된다. 이를 위해 유체(14)는 응축수 저장부(12) 및 또는 그 응축수 축적부에 존재하다가, 사고 조건에서 세척 유체 탱크(38)로 이송되어 세척 유체(52)로 사용된다. 배기 시스템(18)이 대기중일 때는 응축수 저장부(12)는 이에 따라 아직 비어 있거나 겨우 부분적으로 유체(14)가 충전된 저수부(reservoir; 67)를 형성하지만, 배기 시스템(18)이 기동되는 사고 조건에서는 대량으로 충전되어 이 유체가 습식 세척기(36)에서 세척 유체(52)로 사용된다. 바람직하기로 이 이송은 전기 작동이나 다른 능동적 요소 없이 순전히 수동적으로 이뤄진다.

구체적으로 말하면, 이 목적으로 유체/응축수(14)의 만충을 위한 충전 배관(top-up line) 또는 공급 배관(68)이 응축수 저장부(12)로부터 격납용기를 통해 습식 세척기(36)의 세척 유체 탱크(38)로 유도된다. 공급 배관(68)의 유입 개구부(70)는 응축수 저장부(12)의 바닥 영역에 배치되어, 응축수 저장부(12)에서 증기 응축이 시작되면 증가하는 응축 유체의 수준 밑에 확실하게 잠기게 된다. 응축수 저장부(12) 내의 배치는 가능한 최저점, 바람직하기로 강수관(92)의 유출 개구부(7)보다 낮게 위치하는데, 이는 수심이 매우 낮은 경우에도 유입 개구부(70)가 여전히 유체(14)에 잠길 수 있음을 의미한다. 유체/응축수(14)의 오버플로우 방향으로 보았을 때, 건물벽(6)을 관통하는 덕트(duct) 바로 후방의 공급 배관(68)에 차단 장치(72)가 삽입되어 있다. 더 하류측에는 공급 배관(68) 내의 흐름을 바람직한 방식으로 제한하는 드로틀 밸브(74)가 선택적으로 구비된다. 마지막으로 공급 배관(68)의 단부는 세척 유체 탱크(38)의 내부 공간으로 개방된다.

도시되지는 않았지만 이와는 달리, 공급 배관(70)이 응축수 저장부(12)의 하부 영역에 위치하여 이에 연결되는 배수 및 잔열 제거 시스템(drainage and residual heat removal system; 98)에 연결될 수도 있다.

원자력 발전소의 정상 가동중에는 공급 배관(68)의 차단장치(72)는 폐쇄되어 있고, 압력 방출 배관(16)의 두 배관부(20, 22)의 차단 장치(30, 32)도 마찬가지로 폐쇄되어 있다. 습식 세척기(36)의 세척 유체 탱크(38)에는 아직 세척 유체(52)가 없어 건조 상태이다.

원자력 발전소의 드라이웰(8)에 대량의 증기 유출이 발생되고 이에 따라 응축수 저장부(12)에도 응축수(14)가 축적되는 초기(incipient) 냉각제 손실(coolant loss) 사고의 경우, 수초 내지 수분의 비교적 짧은 기동 국면 동안 압력 방출 배관(16)의 차단 밸브(30, 32)가 아직 폐쇄된 채로 유체/응축수(14)를 위한 공급 배관(68)의 차단 장치(72)가 개방된다. 전술한 바와 같이 응축수 저장부(12)의 내부공간은 사고에 따라 예를 들어 2 내지 6bar의 압력인 반면, 기동 국면에서 세척 유체 탱크(38)의 내부 공간은 아직 대략 1bar의 대기압이 지배하므로, 이 경우 발생되는 대략 1 내지 5bar의 정적 압력 차이가 유체/응축수(14)를 응축수 저장부(12)로부터 공급 배관(68)을 통해 세척 유체 탱크(38)로 구축(drive)한다. 이는 순전히 수동적 방식, 다시 말해 전기 모터 등을 사용하지 않음을 의미하는데, 세척 유체 탱크(38)의 초기 충전은 이미 언급한 통상의 설계 충전 수준(48)까지 이뤄진다. 비교적 큰 구축 압력 차이(driving pressure difference)란 저장부(67)의 설치장소와 습식 세척기(36)의 설치장소가 약 30m나 그 이상 떨어져도 극복할 수 있음을 의미한다.

이와 같이 습식 세척기(36)의 작동 준비가 이뤄지면, 압력 방출 배관(16)의 차단 장치(30 및/또는 32)를 개방함으로써 배기 흐름의 습식 세척을 수반하는 실제 배기 과정이 시작될 수 있다. 그러면 동적 흐름(flow dynamic)의 결과 압력 방출 배관(16)의 상술한 고압부, 중압부, 저압부의 압력 등급(grading)이 형성된다. 그러나 이 작동상태에서 겨우 0.3 내지 1bar인 응축수 저장부(38)와 세척 유체 탱크(38) 간의 압력차는 차단장치(72)가 개방되었을 때 유체/응축수(14)를 응축수 저장부(12)로부터 습식 세척 탱크(36)으로 구축하고, 유체/응축수는 거기서 세척 유체(52)로 작용한다. 이러한 방식으로, 증발로 소모된 세척 유체(52)의 후속적 공급도 기초적 사고 조건에 따라 항상 충전되어 있는 내부 저장부(67)로부터, 바람직하기로 순전히 수동적으로 이뤄진다.

이와 같은 설계에 기초하면, 추가적으로 존재하는 세척 유체(52)의 외부 저장 탱크(76)도 종래의 플랜트와 비교하여 비교적 작은 용적으로 구성할 수 있다. 이 저장탱크(76)는 예를 들어 높은 위치에 설치되어 세척 유체 탱크(38)에 대한 세척 유체(52)의 공급과 재공급이 중력에 의해 이뤄질 수 있다. 이와는 달리 또는 추가적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 이송 펌프(78)가 저장탱크(76)와 습식 세척기(38) 사이의 연결 배관(80)에 삽입될 수 있는데, 이 펌프는 예를 들어 전기 모터형의 구동 모터(82)나 가스 팽창 모터 등으로 구동된다. 이상의 구성에 대응하는 비상 동력 유닛, 저장 배터리, 압축 가스통 등도 이 목적으로 배치된다. 이와는 달리, 유체가 압축 추진 가스(pressurized propellant gas)에 의해 직접 이송될 수도 있다.

세척 유체 탱크(38)의 세척 유체 충전 수준은 도 1의 우반부에 도시된 습식 세척기(36)에 지시된 바와 같이 수동적 플로트 밸브(84) 등에 의해 공급 배관(68)에서 자동으로 조절될 수 있다. 즉 세척 유체 탱크(38) 내에서 제어 밸브의 밸브 몸체가 현재의 수준에 따라 거기에 기계적으로 결합된 플로트에 의해 기동된다. 이에 따라 공급 배관(68)의 차단 장치(72)는 기동 국면의 시작시에만 한번 개방되고, 그 이후에는 충전 수준이 플로트 밸브(84)로 제어되므로 개방후에는 더이상 작동될 필요가 없다.

실제 배기과정에 앞서 습식 세척기(36)의 초기 충전을 위한 기동 국면이 선행되는 상술한 작동 방법 대신, 압력 방출 배관(16)의 차단 장치(30 또는 32)와 공급 배관(68)의 차단 장치(72)의 동시(simultaneous or contemporaneous) 개방도 가능하다. 이 경우, 상술한 응축수 저장부(12)와 세척 유체 탱크(38) 간의 동적으로 조정된 0.3 내지 1bar의 압력 차이 덕분에 습식 세척기(36)에 대한 세척 유체(52)의 초기 충전이 배기 과정의 시작과 동시에 이뤄진다. 습식 세척기(36)의 초기 건식 작동을 가능한 한 짧게 지속시키기 위해, 세척 유체 탱크(38)에는 내부 또는 외부 저장부로부터 세척 유체가 도입되는 동안 벤튜리관(40)의 흡입 개구부(46) 영역에서 세척 유체 수준이 비교적 신속히 상승할 수 있게 하는 적절히 선택된 내부 형상 및/또는 내부 구획을 가지도록 설계되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 벤튜리 구조를 전체적으로 둘러싸 외부환경에 대해 밀봉하는 비교적 큰 세척 유체 탱크 내에는, 예를 들어 상당히 더 작고 상방으로 개방된 세척 유체 탱크 또는 풀(pool)(86)이 설치되는데, 이는 벤튜리관(40)을 목 부분(44)을 흡입 개구부(46)와 함께 둘러싸고 공급 배관(68)의 유출 개구부(88)가 이에 잠기거나 개방되어 있다. 예시적 실시예에서 집수 깔때기(collecting funnel) 또는 상방으로 개방된 고리형 챔버(annular chamber) 형태로 구성된 이 작은 풀(86)은 특히 충격 분리기(54)와 일부 미세 분리기(56)에서 낙하되는 세척 유체 방울을 가능한 한 완전히 수집한다. 이를 위해 각각의 복귀 배관(도시 안됨)이 분리기에서 풀(86)로 설치될 수 있다. 풀(86)은 설계 충전 수준(48)에 대해 세척 유체 탱크(38)의 전체 용적의 예를 들어 1/10보다 작은 용적을 가져, 도 1의 습식 세척기(36)의 좌반부에 도시된 바와 같이 배기 및 충전 과정의 조합된 시작시 예를 들어 10분 미만, 바람직하기로 3분 미만의 최단시간에 상단 모서리까지 충전된다. 그 결과 상술한 배기 흐름의 습식 세척이 매우 빨리 시작된다. 배기 과정이 진행됨에 따라 남은 세척 유체 탱크(38)도 특히 균형된 작동 조건을 보장하는 바람직한 설계 수준(48)까지 충전된다.

이러한 방식의 구조는 둘러싸는 세척 유체 탱크(38)가 필연적으로 비교적 용적이 크므로, 복수의 벤튜리관(40)이 분배기를 통해 병렬로 연결되어 세척 유체 탱크(38)로 형성되는 외함 내에 배치될 때 특히 실용적이다. 이 경우 바람직하기로는 각각의 또는 적어도 대부분의 벤튜리관(40)에는 신속한 초기 충전을 위해 자체적인 작은 풀(86)이 구비된다.

도시 안된 복귀 배관을 통한 세척 유체 탱크(38)로부터 격납용기(4)로의 지속적인 또는 단속적인 세척유체(52)의 복귀 또는 재순환은 압력의 상승을 극복하기 위한 이송 펌프가 삽입되어 선택적으로 이뤄질 수 있다. 이에 대해서는 선행 특허 DE 103 28 773 B3에 이미 설명된 내용을 참조할 수 있다.

이 선행하는 설명에서도 응축수 저장부(12)로부터 세척 유체(52)가 제거되는 비등수형 원자로의 특히 중요한 경우가 강조되어 있는데, 이 경우 격납용기(4) 내의 다른 유체 저장부에 의지할 수 있다. 특히 설명된 설계는 가압수형 원자로에도 사용될 수 있다. 이 경우 예를 들어 오수(sump water)는 원자로 건물의 집수 영역(sump region)으로부터 끌어낼 수 있다. 또한 격납용기(4) 내에 설치된 다른 제어용기(control basin), 저장용기(storage basin) 등은 제거될 세척 유체의 저장부로 사용될 수 있다. 이들 경우에 문제의 저장부(67)도 (나머지) 격납용기(4)에 마찬가지 방식으로 배치되어 유체적으로 연결되거나, 사고 조건에서 격납용기(4)를 점유하는 과압이 저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 유체(14)를 수동적으로 이송하는데 사용될 수 있도록 가스 압력 종단에 연결된다.

2: 원자력 플랜트(Nuclear plant)
4: 격납용기(Containment)
6: 건물벽(Building wall)
8: 드라이웰(Dry well)
10: 원자로 압력용기(Reactor pressure vessel)
12: 응축수 저장부(Wet well)
14: 응축수/유체(Condensate / liquid)
16: 압력 방출 배관(Pressure-relief line)
18: 배기 시스템(Venting system)
20, 22: 배관부(Line section)
24: 합류점( Union point)
26, 28: 유입 개구부(Inlet opening)
30, 32: 차단장치(Shutoff device)
34: 흐름 방향(Flow direction)
36: 습식 세척기(Wet scrubber)
38: 세척 유체 탱크(Washing liquid tank)
40: 벤튜리관(Venturi tube)
42: 유출 개구부(Outlet opening)
44: 목 부분(Neck portion)
46: 흡입 개구부(Intake opening)
48: 설계 충전 수준(Design filling level)
52: 세척 유체(Scrubbing liquid)
54: 충격 분리기(Impact separator)
56: 미세 분리기(Fine separator)
58: 시약 탱크(Chemical tank)
60: 연결 배관(Connection line)
62: 드로틀 밸브(Throttle valve)
64: 드로틀 장치(Throttle device)
66: 나팔관(Flue)
67: 저장부(Reservoir)
68: 공급 배관(Feeding line)
70: 유입 개구부(Inlet opening)
72: 차단장치(Shutoff device)
74: 드로틀 밸브(Throttle valve)
76: 저장 탱크(Storage tank)
78: 이송 펌프(Delivery pump)
80: 연결 배관(Connection line)
82: 구동 모터(Drive motor)
84: 플로트 밸브(Float valve)
86: 풀(Pool)
88: 유출 개구부(Outlet opening)
92: 강수관(Downcomer tube)
94: 유출 개구부(Outlet opening)
96: 정상 충전 수준(Normal filling level)
98: 배수 및 잔열 제거 시스템(Drainage and residual heat removal system)
102: 드로틀부(Throttle portion)

Claims

격납용기(4)에 연결되며 차단 장치(30,32)에 의해 폐쇄될 수 있는 압력 방출 배관(16)과, 격납용기(4) 외부에 위치하며 압력 방출 작동 모드에서 차단 장치(30, 32)가 개방되면 압력 방출 배관(16)의 일부로 전환될 수 있는 압력 방출 가스 흐름을 위한 습식 세척기(36)를 구비하는 원자력 플랜트(2)의 격납용기(4)의 압력 방출 시스템(18)에 있어서,
격납용기(4) 내에 위치하거나 이와 유체적으로 연결되어, 외부 환경과 비교했을 때 격납용기(4) 내에 존재하는 과압을 저장부(67)로 적어도 부분적으로, 바람직하기로는 완전히 이송시키는 저장부(67)와,
저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 연장되어 차단장치(72)로 폐쇄될 수 있어, 저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 유체(14)를 사용되는 세척 유체(52)로 공급하는 공급 배관(68)을
구비하는 것을 특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항에 있어서,
저장부(67)가 응축수 저장부(12) 또는 거기에 연결되는 배수 및 잔열 제거 시스템(98)으로 형성되는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항에 있어서,
저장부(67)이 격납용기(4)의 나머지 부분과 압력이 동일화된 풀, 특히 개방된 풀인 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
습식 세척기(36)가 격납용기(4)의 내부 공간의 나머지 부분에 대해 밀봉되는 세척 유체 탱크(38)를 구비하고,
드로틀부(102)가 압력 방출 배관(38)이 세척 유체 탱크(38)로 연통되는 점인 유출 개구부(42) 상류의 압력 방출 배관의 일부에 형성되는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제4항에 있어서,
드로틀부(102)가, 압력 방출 과정의 시작시 압력 방출 배관(16)의 차단 장치(30, 32)가 개방되고 격납용기(4) 내의 압력이 적어도 절대압력 2bar, 바람직하기로 적어도 절대압력 4bar이며, 세척 유체 탱크(38) 내의 압력이 이에 비해 적어도 0.3bar, 바람직하기로는 적어도 1bar 감소되도록 설계되는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제4항 또는 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
세척 유체 탱크(38) 내의 플로트 밸브(84)가 제공하는, 공급 배관(68)을 통해 공급되는 세척 유체(52)의 충전 수준 제어를 포함하는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
습식 세척기(36)가 세척 유체 탱크(38) 내에 배치되며 그 목 부분(44)에 세척 유체(52)를 압력 방출 흐름에 벤튜리 분사하기 위한 흡입 개구부(46)를 구비하는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제7항에 있어서,
세척 유체(52)의 풀(86)이 세척 유체 탱크(38) 내에 설치되어 벤튜리관(40)의 흡입 개구부(46)로 둘러싸이고, 이 풀의 용향은 세척 유체 탱크(38)의 용량보다 상당히 작은 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
압력 방출 흐름의 흐름 방향(34)으로 보았을 때 습식 세척기(36) 하류의 압력 방출 배관(16) 하류에, 압력 방출 흐름의 임계 압력 방출을 하도록 구성된 드로틀 장치(64)가 구비되는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
대기 모드에서 건조상태인 습식 건조기(36)를 구비하는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트의 압력 방출 시스템.
격납용기(4)와, 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 의한 격납용기(4)의 압력 방출 시스템(18)을 구비하는 것을
특징으로 하는 원자력 플랜트(2), 특히 비등수형 원자로.
제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 의한 압력 방출 시스템을 작동시키는 방법에 있어서,
압력 방출 과정 동안 또는 그에 앞서, 격납용기(4)와 습식 세척기(36) 사이의 압력 차이의 결과, 공급 배관(36)을 통해 유체(14)가 저장부(67)로부터 습식 세척기(36)로 이송되는 것을
특징으로 하는 압력 방출 시스템의 작동방법.
제12항에 있어서,
압력 방출에 선행하는 시동 국면 동안, 압력 방출 배관(16)의 차단장치(30, 32)가 폐쇄된 반면 공급 배관(68)의 차단 장치(72)가 개방되어 습식 세척기(36)가 처음으로 충전되는 것을
특징으로 하는 압력 방출 시스템의 작동방법.
제12항에 있어서,
압력 방출 과정 동안, 압력 방출 배관(16)의 차단 장치(30, 32)가 개방되고 공급 배관(68)의 차단 장치(72)가 개방되어 사용된 세척 유체(52)가 습식 세척기로 피드백되는 것을
특징으로 하는 압력 방출 시스템의 작동방법.