KR20180049490A - 원자력 발전소 안전 계통 시스템 - Google Patents

원자력 발전소 안전 계통 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180049490A
KR20180049490A KR1020160145468A KR20160145468A KR20180049490A KR 20180049490 A KR20180049490 A KR 20180049490A KR 1020160145468 A KR1020160145468 A KR 1020160145468A KR 20160145468 A KR20160145468 A KR 20160145468A KR 20180049490 A KR20180049490 A KR 20180049490A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
contact
abnormality
control signal
signal
Prior art date
Application number
KR1020160145468A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101899892B1 (ko
Inventor
남채호
이상훈
이춘용
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020160145468A priority Critical patent/KR101899892B1/ko
Priority to CN201710532503.7A priority patent/CN108022662B/zh
Priority to US15/646,611 priority patent/US10535438B2/en
Publication of KR20180049490A publication Critical patent/KR20180049490A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101899892B1 publication Critical patent/KR101899892B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/04—Safety arrangements
    • G21D3/06—Safety arrangements responsive to faults within the plant
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 공정 보호 제어기 및 제2 공정 보호 제어기를 포함하고, 원자로 이상 여부 신호를 트레인으로 송신하는, 적어도 2 이상의 채널, 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 이상 판단 제어기 및 제2 이상 판단 제어기를 포함하고, 상기 원자로 이상 여부 신호에 따른 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 모듈에 송신하는, 적어도 2 이상의 트레인, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 원자로가 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 원자로가 이상인 경우 원자로를 정지하는, 스위칭 모듈을 포함하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템에 관한 것이다.

Description

원자력 발전소 안전 계통 시스템 {Nuclear power plant safety system}
본 발명은 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 공정 보호 제어기 및 제2 공정 보호 제어기를 포함하고, 원자로 이상 여부 신호를 트레인으로 송신하는, 적어도 2 이상의 채널, 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 이상 판단 제어기 및 제2 이상 판단 제어기를 포함하고, 상기 원자로 이상 여부 신호에 따른 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 모듈에 송신하는, 적어도 2 이상의 트레인, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 원자로가 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 원자로가 이상인 경우 원자로를 정지하는, 스위칭 모듈을 포함하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템에 관한 것이다.
원자력 발전은 핵분열 연쇄반응을 통하여 발생한 에너지로 물을 끓여 발생시킨 수증기로 터빈발전기를 돌려 전기를 생산하는 발전을 말한다. 양성자와 중성자로 구성된 원자핵에서, 핵자들을 완전하게 분리하여 자유로운 입자로 만들 때 필요한 에너지가 방출하면서 거대한 에너지가 생성되므로, 이러한 원자력발전은 아주 적은 양의 연료로도 많은 에너지를 얻을 수 있는 가장 적합한 동력원에 해당하며, 전세계의 대부분 나라에서 원자력 발전을 이용하여 전기를 생산하고 있다.
그런데, 원자력 발전의 경우, 원자력의 이용이 매우 큰 위험을 수반하고 있기 때문에, 많은 안전 장치와 고도로 훈련된 전문가의 통제가 반드시 필요하게 된다.
원자력안전계통은 원자로 보호계통 및 관련 공정보호계통, 발전소 제어계통 등으로 구성되며, 특히 원자로 보호계통은 공정제어설비, 노외핵계측설비 및 현장신호를 받아 원자로 보호를 위한 안전정지, 사고완화를 위한 공학적 안전신호 발생 및 관련기기 동작을 수행할 수 있다.
이 때, 원자로의 가동시 원자로보호계통 자체에 단일고장에 의한 원자로 정지 유발요소(SPV; Single Point Vulnerability)가 나타날 수 있다. SPV(Single Point Vulnerability)는 단일 고장 취약성을 의미하며, 원자로를 구성하는 부품 등에 고장이 발생함으로써 발전소를 정지할 수 있는 유발 요소를 말한다.
종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 경우, 일반적인 SPV에 대하여는 즉각적인 대응이 가능하였으나, Universal Logic Card, Safeguard Driver, Under-Voltage Coil Driver의 3종을 포함하는 단일고장에 의한 원자로 정지 유발요소에는 효율적으로 대응할 수 없는 문제점이 존재하였다. 특히, 3종의 SPV 중에서도 70개 내지 80~90개의 SPV가 존재할 수 있으므로, 종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은 해당 3종의 SPV의 발생에 대한 보호 설계에 매우 취약하게 된다.
한편, 도 1을 참조하면, 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 고장은 SPV 뿐만 아니라 CCF(Common Caused Failure; 공통 유형 고장)를 반드시 고려하여야 한다. CCF는 모든 장비에서 공통적으로 가지고 있는 잠재적 고장요소를 말하며, CCF가 발생하게 되는 경우 모든 감지 장치 또는 모든 원자로 안전 시스템이 고장나 제대로 동작하지 못하는 문제가 발생하게 된다. 예를 들어, Y2K 문제의 경우, 모든 장비가 2000년이 되는 순간 급격한 혼란을 일으켜 컴퓨팅 장치들이 죽을 수 있게 된다.
종래의 원자력 발전소 안전계통 시스템의 경우, SPV에 대한 방비는 되어 있지만 CCF에 대한 고려가 되어 있지 않아, CCF의 발생시 원자력 발전소 전체가 동작을 제대로 할 수 없는 문제가 될 수 있다. 만약에, CCF가 발생함과 동시에 원자로가 과도한 동작으로 그 동작을 반드시 멈춰야 하는 상황이 나타나는 경우, 원자로 가동을 정지하는 제어봉 낙하가 제대로 이루어지지 못하므로, 큰 사고가 반드시 발생하게 될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 가지는 단일 고장 유형(SPV) 및 공통 고장 유형(CCF)에 취약한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 다른 종류의 공정 보호 제어기 및 이상 판단 제어기로 구성된 채널 및 트레인을 포함하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 공정 보호 제어기 및 제2 공정 보호 제어기를 포함하고, 원자로 이상 여부 신호를 트레인으로 송신하는, 적어도 2 이상의 채널, 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 이상 판단 제어기 및 제2 이상 판단 제어기를 포함하고, 상기 원자로 이상 여부 신호에 따른 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 모듈에 송신하는, 적어도 2 이상의 트레인, 상기 스위칭 제어 신호에 따라, 원자로가 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 원자로가 이상인 경우 원자로를 정지하는, 스위칭 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 채널이 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 트레인이 제1 트레인, 제2 트레인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 채널이 FPGA 기반의 제1 공정 보호 제어기, PLC 기반의 제2 공정 보호 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 공정 보호 제어기가 각각 동일한 종류의 모든 이상 판단 제어기로 상기 원자로 이상 여부 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 공정 보호 제어기가 수집한 원자로 상태 정보를 기반으로 원자로 이상 여부 신호를 생성하여, 이상 판단 제어기로 송신하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 원자로 상태 정보가 원자로 냉각재 고온관 온도 정보, 원자로 냉각재 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 이상 판단 제어기가 수신한 상기 원자로 이상 여부 신호가 포함하는 정상 신호 및 이상 신호 숫자에 따라서 원자로 이상 여부를 판단하고, 원자로 이상 여부에 따른 스위칭 제어 신호를 스위칭 모듈에 송신하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 이상 판단 제어기가 상기 원자로 이상 여부 신호가 2개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 원자로 이상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 스위칭 모듈이 상기 공정 보호 제어기 또는 상기 이상 판단 제어기에 단일 고장 요소(SPV) 또는 공통 고장 요소(CCF)가 발생하더라도, 원자로 이상이 있는 경우 원자로를 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 스위칭 모듈이 전원, 제어봉 제어부, 상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NO 접점, 상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NC 접점, 상기 중앙 노드와 상기 제어봉 제어부 사이에 연결되는 제2 NC 접점, 상기 중앙 노드와 상기 제어봉 제어부 사이에 연결되는 제2 NO 접점을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제1 NC 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고, 상기 제2 NC 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우, 상기 제어봉 제어부에 상기 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 제어봉 제어부가 상기 전원이 인가되지 않는 경우, 제어봉을 낙하시켜 원자로를 정지하고, 상기 전원이 인가되는 경우, 제어봉 위치를 유지하여 원자로를 정상 운전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 스위칭 제어 신호를 직렬 회로 제어 신호 및 병렬 회로 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 이상 판단 제어기 또는 상기 제2 이상 판단 제어기는, 상기 직렬 회로 제어 신호 및 상기 병렬 회로 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 스위칭 모듈이 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 직렬 회로, 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NC 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 병렬 회로, 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NC 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 병렬 회로, 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 직렬 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 제1 직렬 회로, 상기 제1 병렬 회로, 상기 제2 병렬 회로, 및 상기 제2 직렬 회로가, 서로 다른 종류의 이상 판단 제어기로부터 모두 스위칭 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 제1 직렬 회로 또는 상기 제2 직렬 회로가 직렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프(on/off) 되고, 상기 스위치가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 클로즈시키고, 상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로가 병렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프(on/off) 되고, 상기 스위치가 모두 오프인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 클로즈시키고, 상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 기존설비의 단일고장에 의한 원자로 정지 유발요소(SPV)를 제거하여, 단일 고장 발생시에도 원자력 발전소가 정지하지 않도록 하며, 안전계통 자체에 다양성을 적용함으로써 공통유형 고장(CCF) 시에도 보호계통의 기능을 상실하지 않고 안전하게 운전이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 공통 유형 고장에 대한 고려사항으로 보호계통 자체의 다양성과 독립성을 고려함 서로 다른 종류의 공정 보호 제어기 및 이상 판단 제어기를 포함함으로써, SPV 발생 및 CCF 발생을 모두 효과적으로 대비할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 공통 유형 고장시에도 원자로 보호 기능을 수행할 수 있어, 안전성 및 신뢰성이 강화될 수 있다.
또한, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, SPV가 없는(Zero) 상황에서 발전소를 운영하고 유지 보수성을 향상할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 원자로보호계통 구조에서 발생할 수 있는 공통유형 고장(CCF; Common Caused Failure)에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 구현됨에 따른 종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템과 비교도이다.
도 3은 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 구성에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 포함하는 채널 및 트레인의 구성에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 대표도이며, 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 스위칭 모듈의 상세한 실시예에 관한 것이다.
도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 여러 고장 유형에 따라서 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지을 제어하도록 하는 여러 실시예에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '원자력 발전소 안전 계통 시스템'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 구현됨에 따른 종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템과 비교도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 경우, 다중화된 채널이 다양한 캐비넷과 회로와 선으로 연결(Hard-wired)되어 있으므로, 발전소 안전 계통 시스템 장치가 차지하는 크기와 부피가 매우 크게 된다.
그러나, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 경우, 다수의 채널을 칩 형태로 구현할 수 있으며, 원자로 이상 여부 신호, 스위칭 제어 신호, 원자로 제어 신호 등 안전 계통 시스템에 사용되는 신호들은 모두 전자 신호로 구현되어, 작은 제어기 안에서 모든 동작을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, CCF 발생을 방지하기 위하여 제어기를 서로 다른 종류로 이중화하고, 종래의 아날로그화 안전 계통 시스템을 디지털화 안전 계통 시스템으로 구현하여, 원자력 발전소의 유지보수가 용이하도록 한다.
도 3은 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 구성에 관한 것이며, 도 4는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 포함하는 채널 및 트레인의 구성에 관한 것이다.
도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 채널(221, 222, 223, 224), 트레인(231, 232), 스위칭 모듈(240)을 포함할 수 있다.
채널(221, 222, 223, 224)은 서로 다른 종류의 제1 공정 보호 제어기(221-1, 222-1) 및 제2 공정 보호 제어기(221-2, 222-2)를 포함하고, 원자로 이상 여부 신호를 트레인(231, 232)으로 송신할 수 있다. 이 때, 채널은, 제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함할 수 있으며, 2개, 3개 또는 4개의 채널로 구현될 수 있다.
더 구체적으로, 채널은 원자로에 설치된 감지 장치에서 수집한 원자로 상태 정보를 기반으로 원자로 이상 여부 신호를 생성하여, 이상 판단 제어기 또는 그를 포함하는 트레인으로 송신할 수 있다. 공정 보호 제어기는 동일한 현장 센서 신호를 받아 이상 판단 알고리즘을 상호 독립적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 채널에서는 원자로에서 감지한 상태 정보인 온도 정보를 감지하고 원자로가 이상이 있는지 없는지 여부를 판단하여, 이상이 있는지(1) 없는지(0) 이상 여부 신호(0 또는 1)를 이상 판단 제어기로 송신하도록 한다. 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은 감지 장치가 다중화되어 있으므로, 다수의 감지 장치 중 어느 하나 또는 다수의 감지 장치가 이상이 발생할 수 있다.
이 때, 원자로 상태 정보는, 원자로 냉각재 고온관 온도 정보, 원자로 냉각재 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 각각의 채널은 물리적/전기적으로 분리되어 있으며, 각각의 채널은 독립적으로 자신의 결과 신호를 도출하도록 하여, 2 이상의 채널이 이상 상황으로 판단하는 경우 최종적으로 원자력 발전 장치의 이상 상황으로 결정하도록 한다.
예를 들어, 채널이 3개 또는 4개로 구성되는 경우, 2/3 또는 2/4의 채널이 이상 신호를 판단하면, 이상 상황으로 결정할 수 있다. 아울러, 2개 뿐만 아니라 1개, 3개, 4개 등 채널의 전체 수에 따라서 이상 상황으로 결정하는 채널의 수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 1/2, 1/3, 3/5, 3/4, 4/6, 4/7 등 전체 채널의 수가 늘어나거나 줄어드는 경우 이상 상황으로 결정하도록 하는 채널의 수를 조절할 수도 있다.
아울러, 본 발명의 채널은 공정 보호 제어기를 포함할 수 있다. 각각의 채널은 제1 공정 보호 제어기와 제2 공정 보호 제어기를 포함할 수 있다. 이 때, 채널이 포함하는 공정 보호 제어기는, 비교 논리 제어기(bistable processor)로도 칭할 수 있으며, 비교 논리 제어의 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 제1 공정 보호 제어기와 제2 공정 보호 제어기는 상호 독립된 서로 다른 종류로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 보호 제어기는 FPGA 기반으로 구성될 수 있으며, 제2 공정 보호 제어기는 PLC 기반으로 구성될 수 있고, 두 공정 보호 제어기는 서로 상호 독립되어 제어될 수 있다. 이와 같이 상호 독립된 서로 다른 종류로 구성됨으로써, CCF가 FPGA로 구성된 장치에 발생하더라도 나머지 PLC로 구성된 장치만으로도 원자로 안전 보호 계통을 가동할 수 있어, SPV 및 CCF에 모두 효과적으로 대응할 수 있게 된다.
이 때, 공정 보호 제어기는 각각 동일한 종류의 모든 이상 판단 제어기로 상기 원자로 이상 여부 신호를 송신할 수 있다. 채널에 구성된 두 개의 공정 보호 제어기가 서로 다른 종류로 구성되어 있으므로, 원자로 - 채널(공정 보호 제어기) - 트레인(이상 판단 제어기) - 스위칭 모듈 - 제어봉 제어부에 이르기까지, 동일한 종류의 장치로만 제어가 독립적으로 이루어지도록 한다. 예를 들어, FPGA 기반의 장치는 PLC 기반의 장치와는 서로 영향을 받지 않고 독립적으로 제어기가 동작하도록 하므로, CCF의 발생시에도 안전 보호 계통을 가동할 수 있게 된다.
트레인(231, 232)은 서로 다른 종류의 제1 이상 판단 제어기 및 제2 이상 판단 제어기를 포함하고, 상기 원자로 이상 여부 신호에 따른 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 모듈에 송신할 수 있다.
이 때, 트레인은 제1 트레인(231) 및 제2 트레인(232)을 포함할 수 있다. 제1 트레인(231)은 제1 이상 판단 제어기(231-1) 및 제2 이상 판단 제어기(231-2)를 포함할 수 있으며, 제2 트레인(232)은 제1 이상 판단 제어기(232-1) 및 제2 이상 판단 제어기(232-2)를 포함할 수 있다.
이 때, 이상 판단 제어기는 원자로보호계통 제어기 또는 동시 논리 제어기(co-incidence processor)로도 칭할 수 있으며, 동시 논리 제어의 기능을 수행할 수도 있다.
트레인 및 트레인이 포함하는 이상 판단 제어기는, 채널에서 수신한 원자로 이상 여부 신호를 수신한다. 이 때, 다중화되어 있는 모든 채널로부터 원자로 이상 여부 신호를 수신하도록 한다.
더 구체적으로, 이상 판단 제어기는, 수신한 상기 원자로 이상 여부 신호가 포함하는 정상 신호 및 이상 신호 숫자에 따라서 원자로 이상 여부를 판단하고, 원자로 이상 여부에 따른 스위칭 제어 신호를 스위칭 모듈에 송신하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 채널은 3개 또는 4개이고, 상기 이상 판단 제어기는, 상기 원자로 이상 여부 신호가 2개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 원자로 이상으로 판단할 수 있다. 따라서, 4개의 채널 중 2개 이상의 채널이 원자로 이상을 감지하면, 원자력 발전소 안전 계통 시스템은 원자로 이상 상황으로 판단 후 제어봉 낙하 등의 조치를 취하도록 하게 된다.
스위칭 모듈(240)은 트레인 또는 트레인이 포함하는 이상 판단 제어기가 송신한 스위칭 제어 신호에 따라서, 원자로가 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 원자로가 이상인 경우 원자로를 정지할 수 있다.
이 때, 본 발명의 스위칭 모듈은 원자력 발전소 안전 계통 시스템에서 원자로정지스위치기어시스템(RTSS; Reactor Trip Switchgear System)으로 구현될 수 있다.
이 때, 스위칭 모듈은, 상기 공정 보호 제어기 또는 상기 이상 판단 제어기에 단일 고장 요소(SPV) 또는 공통 고장 요소(CCF)가 발생하더라도, 원자로 이상이 있는 경우 원자로를 정지할 수 있다. 이 때, 원자로 이상은 원자로 정지가 필요한 경우, 원자로의 내부/외부에 파손이 발생한 경우, 원자로 자체 설계가 이상이 있는 경우 등 원자로를 정지시켜야 하는 다양한 상황을 모두 포함할 수 있다.
이는, 스위칭 모듈을 제어하는 두 가지의 트레인이 서로 다른 종류의 이상 판단 제어기로 구성되어 있기 때문에, 이상 판단 제어기 중 어느 하나가 CCF가 발생하더라도, 나머지 하나의 이상 판단 제어기가 그에 대한 제어 신호 경로를 확보할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템의 스위칭 모듈의 상세한 실시예에 관한 것이다. 이 때, 도 5는 채널별로 또는 같은 종류의 장치만을 서로 묶어 나타냄으로써, 제어 신호의 경로를 명확하게 확인할 수 있도록 한다.
스위칭 모듈(240)은 전원(241), 제어봉 제어부(242), 제1 NO 접점(243), 제1 NC 접점(244), 제2 NC 접점(245), 제2 NO 접점(246)을 포함할 수 있다.
전원(241)은 제어봉 제어부가 동작하는 구동 전원을 공급하도록 한다. 이 때, 본 발명의 전원(241)은 상용 전원을 사용할 수도 있으며, 모터-발전기 세트(MG-set)로 구동 전원을 공급할 수도 있다.
본 발명의 스위칭 모듈의 경우, 전원과 제어봉 제어부 사이에 NO 접점과 NC 접점이 위치하고 있어, NO 접점과 NC 접점의 온/오프 여부에 따라서 전원이 제어봉 제어부에 구동 전원을 공급할 수도 있고 공급하지 않을 수도 있다.
더 구체적으로, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제1 NC 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고, 상기 제2 NC 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우, 상기 제어봉 제어부에 상기 전원이 인가되는 것을 특징으로 한다. 이는, 제1 NO 접점과 제1 NC 접점이 서로 병렬로 연결되어 있으며, 제2 NC 접점과 제2 NO 접점이 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, 날일(日)자 모양의 회로가 전원을 선택적으로 제어봉 제어부에 공급할 수 있게 된다.
제어봉 제어부(242)는 원자로 핵반응도를 제어하기 위하여 제어봉을 조절하여, 원자로의 정상 운전 또는 원자로의 정지을 제어할 수 있도록 한다. 이 때, 제어봉 제어부는 제어봉 낙하 신호를 생성하거나 생성 정지하여, 원자로의 정지과 가동을 제어할 수 있으며, 아울러 제어봉 제어부는 제어봉 구동장치로 구현되어 직접 제어봉을 붙잡고 있어, 공급 전원이 없어지는 경우 제어봉을 놓아 중력에 의해 제어봉이 낙하할 수 있도록 한다.
더 구체적으로, 상기 제어봉 제어부는, 상기 전원이 인가되지 않는 경우, 제어봉을 낙하시켜 원자로를 정지하고, 상기 전원이 인가되는 경우, 제어봉 위치를 유지하여 원자로를 정상 운전하는 것을 특징으로 한다. 제어봉이 낙하하여 원자로가 곧바로 정지하게 되므로, 원자로 이상 상황 발생 감지시 빠른 대처가 가능하게 된다.
본 발명의 스위칭 모듈은 NO접점(또는 a접점) 및 NC접점(또는 b접점)으로 구성되어, 직렬 회로 및 병렬 회로와 연계하여 공통 고장 요소 발생시에도 안정적으로 안전 계통 시스템이 동작할 수 있도록 한다.
NO접점(또는 a접점)의 경우, 초기상태에서는 고정접점과 가동접점이 떨어져 있으며, 외부에서 힘이 가해지면 고정접점과 가동접점이 접촉되어 전류가 흐르게 된다. 다시 말해, 원래 열려있는(Normally open) 상태에서, 외부에서 힘(ex; 전자기력)이 발생하는 경우에 접촉됨으로써 클로즈 상태로 변경된다. 도 5의 경우, NO 접점은 직렬 회로에 전류가 흐르는 경우, 코일에서 발생하는 전자기력에 의하여 오픈 상태에서 클로즈 상태로 변할 수 있다.
NC접점(또는 b접점)의 경우, 초기상태에서는 고정접점과 가동접점이 붙어있으며, 외부에서 힘이 가해지면 접점이 떨어져 전류가 흐르지 못하게 된다. 다시 말해, 원래 닫혀있는(Normally close) 상태에서, 외부에서 힘(ex; 전자기력)이 발생하는 경우에 접촉을 해체함으로써 오픈 상태로 변경된다. 도 5의 경우, NC 접점은 병렬 회로에 전류가 흐르는 경우, 코일에서 발생하는 전자기력에 의하여 클로즈 상태에서 오픈 상태로 변할 수 있다.
제1 NO 접점(243)은 전원(241)과 중앙 노드(247) 사이에 연결된다.
제1 NC 접점(244)은 전원(241)과 중앙 노드(247) 사이에 연결된다.
제2 NC 접점(245)은 중앙 노드(247)와 제어봉 제어부(242) 사이에 연결된다.
제2 NO 접점(246)은 중앙 노드(247)와 제어봉 제어부(242) 사이에 연결된다.
아울러, 본 발명의 스위칭 모듈(240)은, 제1 직렬 회로(251), 제1 병렬 회로(252), 제2 병렬 회로(253), 제2 직렬 회로(254)를 포함할 수 있다. 직렬 회로 또는 병렬 회로들은 NO 접점 또는 NC 접점을 클로즈/오픈 시키도록 하여, 전원을 제어봉 제어부에 인가하도록 제어할 수 있다. 이를 위하여, 상기 스위칭 제어 신호를 직렬 회로 제어 신호 및 병렬 회로 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 이상 판단 제어기 또는 상기 제2 이상 판단 제어기는, 상기 직렬 회로 제어 신호 및 상기 병렬 회로 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 직렬 회로 또는 병렬 회로가 포함하는 스위치는, 도 5와 같이 직렬 회로 및 병렬 회로가 별개의 회로로 구현되어 접점을 클로즈/오픈 시킬 수도 있으나, 회로가 포함하는 스위치가 본 발명의 트레인 또는 트레인이 포함하는 이상 판단 제어기와 동일한 장치로 구현될 수 있으며, 접점을 클로즈/오픈 시키는 코일에 하드 와이어드(hard-wired) 되어 연결될 수도 있다.
예를 들어, 스위칭 제어 신호는 직렬 회로가 온/오프 상태가 되는지를 스위치 제어를 통해 제어하도록 하며, 직렬 회로의 온/오프에 따라서 직렬 회로와 연결된 NO 접점이 접촉/접촉 해제를 반복하게 된다.
제1 직렬 회로(251)는 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점(243)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.
제1 병렬 회로(252)는 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NC 접점(244)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.
제2 병렬 회로(253)는 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NC 접점(245)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.
제2 직렬 회로(254)는 상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점(246)의 클로즈/오픈을 제어할 수 있다.
이 때, 상기 제1 직렬 회로, 상기 제1 병렬 회로, 상기 제2 병렬 회로, 및 상기 제2 직렬 회로는, 서로 다른 종류의 이상 판단 제어기로부터 모두 스위칭 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 스위칭 모듈을 구성하는 직렬 회로 또는 병렬 회로들은, 모두 다른 종류의 이상 판단 제어기에서 스위칭 제어 신호를 수신하게 되므로, 어느 하나의 이상 판단 제어기가 동작을 멈추게 되더라도 원자로 안전을 유지할 수 있게 된다.
더 구체적으로, 상기 제1 직렬 회로 또는 상기 제2 직렬 회로는, 직렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 스위치가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 온시키고, 상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 오프시키는 것을 특징으로 한다.
직렬 회로에 구성되는 스위치는, 서로 다른 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호를 수신하도록 한다. 예를 들어, FPGA 기반의 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호(스위치 온)와, PLC 기반의 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호(스위치 온)를 수신하는 경우, 제1 직렬 회로는 스위치 두 개를 모두 온 시키고, 그에 따라서 제1 NO 접점이 클로즈 상태가 된다.
반대로, 직렬 회로의 특성상, FPGA 기반의 이상 판단 제어기 또는 PLC 기반의 이상 판단 제어기 중 적어도 어느 하나의 스위칭 제어 신호가 스위치 오프인 경우, 직렬 회로는 오프 상태가 되고, 제1 NO 접점은 오픈 상태가 된다.
더 구체적으로, 상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로는, 병렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프 되고, 상기 스위치가 모두 오프인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 클로즈시키고, 상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 한다.
병렬 회로에 구성되는 스위치는, 서로 다른 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호를 수신하도록 한다. 예를 들어, FPGA 기반의 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호(스위치 오프)와, PLC 기반의 이상 판단 제어기로부터 스위칭 제어 신호(스위치 오프)를 수신하는 경우, 제1 병렬 회로는 스위치 두 개를 모두 오프 시키고, 그에 따라서 제1 NC 접점이 오픈 상태가 된다.
반대로, 병렬 회로의 특성상, FPGA 기반의 이상 판단 제어기 또는 PLC 기반의 이상 판단 제어기 중 적어도 어느 하나의 스위칭 제어 신호가 스위치 온인 경우, 병렬 회로는 클로즈 상태가 되고, 제1 NC 접점은 오픈 상태가 된다.
따라서, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 전원-접점-제어봉 제어부의 순서로 전원이 공급되며, 접점의 클로즈/오픈 상태에 따라서 전원이 공급되지 않는 경우에 제어봉 제어부가 제어봉 낙하 신호를 발생시켜 원자로를 가동 정지하도록 한다.
도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b는 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템이 여러 고장 유형에 따라서 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지을 제어하도록 하는 여러 실시예에 관한 것이다.
도 6a는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소도 정상이며 안전 계통도 정상인 경우, 본 발명의 스위칭 모듈이 포함하는 접점들은 모두 클로즈 상태를 유지하며, 전원은 제어봉 제어부에 인가된다. 따라서, 제어봉 제어부는 제어봉을 낙하시키지 않고, 원자로는 정상 운전을 하게 된다.
도 6b는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며 안전 계통이 정상인 경우, 본 발명의 스위칭 모듈이 포함하는 접점들은 모두 오픈 상태를 유지하며, 전원은 제어봉 제어부에 인가되지 않는다. 따라서, 제어봉 제어부는 제어봉을 낙하시키며, 제어봉 낙하에 의하여 원자로의 가동이 정지된다.
도 7a는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 정상이나, 안전 계통 중 PLC 기반의 이상 판단 제어기가 PA-2 신호와 PB-2 신호가 원래 신호(스위치 오프)가 아닌 이상 신호(스위치 온)가 나타날 수 있다.
이 때, 병렬 회로에서는 두 스위치 중 어느 하나가 온 상태로 변하므로, NC 접점은 클로즈 상태에서 오프 상태로 변하게 된다. 그러나, 직렬 회로가 제어하는 NO 접점들은 여전히 클로즈 상태를 유지하므로, 전원 - 제1 NO 접점 - 제2 NO 접점 - 제어봉 제어부를 거쳐 제어봉 제어부에 전원이 정상적으로 인가될 수 있어, 원자로가 정상 운전을 진행할 수 있다.
도 7b는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며, 안전 계통 역시 비정상인 최악의 경우에 해당한다. 이 경우, 원자력 발전소가 비정상이므로 안전 계통은 바로 제어봉을 낙하하여 원자로를 정지하여야 하나, 안전 계통에 문제가 발생하여 제대로 제어봉을 낙하시킬 수 없을 수 있다.
그러나, 본 발명의 안전 계통 시스템은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 안전 계통 중 PLC 기반의 이상 판단 제어기가 PA-1 신호와 PB-1 신호가 원래 신호(스위치 오프)가 아닌 이상 신호(스위치 온)가 나타날 수 있다. 이 때, 직렬 회로에서는 두 스위치 중 어느 하나가 오프 상태이므로, NO 접점은 오픈 상태를 유지하게 된다. 따라서, NO, NC 접점들이 모두 오픈 상태를 유지하게 되므로, 제어봉 제어부에는 전원이 공급되지 않으며, 제어봉이 낙하하여 원자로 가동을 정지하게 된다.
도 8a는 발전소의 정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 도 7a와 다르게, 안전 계통 중 PLC 기반의 이상 판단 제어기가 PA-1 신호와 PB-1 신호가 원래 신호(스위치 온)가 아닌 이상 신호(스위치 오프)가 나타날 수 있다.
이 때, 직렬 회로에서는 두 스위치 중 어느 하나가 오프 상태이므로, NO 접점은 오픈 상태를 유지하게 된다. 그러나, 병렬 회로가 제어하는 NC 접점들은 여전히 클로즈 상태를 유지하므로, 전원 - 제1 NC 접점 - 제2 NC 접점 - 제어봉 제어부를 거쳐 전원이 정상적으로 인가될 수 있다.
도 8b는 발전소의 비정상 상황/안전 계통의 비정상 상황에서 본 발명의 스위칭 모듈의 동작에 관한 것이다. 원자력 발전소가 비정상이며, 안전 계통 역시 비정상인 최악의 경우에 해당한다. 이 경우, 원자력 발전소가 비정상이므로 안전 계통은 바로 제어봉을 낙하하여야 하나, 안전 계통에 문제가 발생하여 제대로 제어봉 이 낙하할 수 없을 수 있다.
그러나, 본 발명의 안전 계통 시스템은 이러한 문제를 해결할 수 있다. 예를 들어, 안전 계통 중 PLC 기반의 이상 판단 제어기가 PA-2 신호와 PB-2 신호가 원래 신호(스위치 온)가 아닌 이상 신호(스위치 오프)가 나타날 수 있다. 이 때, 병렬 회로에서는 두 스위치 중 어느 하나가 온 상태로 변하므로, NC 접점은 클로즈 상태에서 오픈 상태로 변하게 된다. 따라서, NO, NC 접점들이 모두 오픈 상태를 유지하게 되므로, 제어봉 제어부에는 전원이 공급되지 않으며, 제어봉이 낙하하여 원자로를 정지하게 된다.
도 6a 내지 도 8b를 참조하면, 본 발명의 원자력 발전소 안전 계통 시스템은, 제어봉 낙하 신호가 반드시 발생하여야 하는 위급 상황에서, 안전 계통 중 어느 하나가 이상이 발생하더라도, 나머지 스위치 및 접점들이 상호 보완하여 제어봉 제어부를 제어하게 되므로, SPV 또는 CCF 상황이 발생이 되더라도 정상적으로 원자력 발전소의 안전 계통을 동작하여, 원자로 정상 운전 또는 원자로 정지를 처리할 수 있게 된다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
210 : 원자로
221 : 제1 채널
221-1, 222-1 : 제1 공정 보호 제어기
221-2, 222-2 : 제2 공정 보호 제어기
222 : 제2 채널
223 : 제3 채널
224 : 제4 채널
231 : 제1 트레인
231-1, 232-1 : 제1 이상 판단 제어기
231-2, 232-2 : 제2 이상 판단 제어기
232 : 제2 트레인
240 : 스위칭 모듈
241 : 전원
242 : 제어봉 제어부
243 : 제1 NO 접점
244 : 제1 NC 접점
245 : 제2 NC 접점
246 : 제2 NO 접점
247 : 중앙 노드
251 : 제1 직렬 회로
252 : 제1 병렬 회로
253 : 제2 병렬 회로
254 : 제2 직렬 회로
251-1, 251-2, 252-1, 252-2 : 스위치

Claims (18)

  1. 상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 공정 보호 제어기 및 제2 공정 보호 제어기를 포함하고, 원자로 이상 여부 신호를 트레인으로 송신하는, 적어도 2 이상의 채널;
    상호 독립된 서로 다른 종류의 제1 이상 판단 제어기 및 제2 이상 판단 제어기를 포함하고, 상기 원자로 이상 여부 신호에 따른 스위칭 제어 신호를 생성하여 스위칭 모듈에 송신하는, 적어도 2 이상의 트레인;
    상기 스위칭 제어 신호에 따라, 원자로가 정상인 경우 원자로를 정상 운전하며 원자로가 이상인 경우 원자로를 정지하는, 스위칭 모듈;
    을 포함하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널은,
    제1 채널, 제2 채널, 제3 채널, 제4 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 트레인은,
    제1 트레인, 제2 트레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 채널은,
    FPGA 기반의 제1 공정 보호 제어기;
    PLC 기반의 제2 공정 보호 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공정 보호 제어기는,
    각각 동일한 종류의 모든 이상 판단 제어기로 상기 원자로 이상 여부 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공정 보호 제어기는,
    수집한 원자로 상태 정보를 기반으로 원자로 이상 여부 신호를 생성하여, 이상 판단 제어기로 송신하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 원자로 상태 정보는,
    원자로 냉각재 고온관 온도 정보, 원자로 냉각재 저온관 온도 정보, 가압기 압력 정보, 중성자속 정보, 원자로 냉각재 유량 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 이상 판단 제어기는,
    수신한 상기 원자로 이상 여부 신호가 포함하는 정상 신호 및 이상 신호 숫자에 따라서 원자로 이상 여부를 판단하고, 원자로 이상 여부에 따른 스위칭 제어 신호를 스위칭 모듈에 송신하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 이상 판단 제어기는, 상기 원자로 이상 여부 신호가 2개 이상의 이상 신호를 포함하는 경우, 원자로 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭 모듈은,
    상기 공정 보호 제어기 또는 상기 이상 판단 제어기에 단일 고장 요소(SPV) 또는 공통 고장 요소(CCF)가 발생하더라도, 원자로 이상이 있는 경우 원자로를 정지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭 모듈은,
    전원;
    제어봉 제어부;
    상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NO 접점;
    상기 전원과 중앙 노드 사이에 연결되는 제1 NC 접점;
    상기 중앙 노드와 상기 제어봉 제어부 사이에 연결되는 제2 NC 접점;
    상기 중앙 노드와 상기 제어봉 제어부 사이에 연결되는 제2 NO 접점;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 NO 접점 또는 상기 제1 NC 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태이고,
    상기 제2 NC 접점 또는 상기 제2 NO 접점 중 적어도 어느 하나가 클로즈 상태인 경우,
    상기 제어봉 제어부에 상기 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어봉 제어부는,
    상기 전원이 인가되지 않는 경우, 제어봉을 낙하시켜 원자로를 정지하고,
    상기 전원이 인가되는 경우, 제어봉 위치를 유지하여 원자로를 정상 운전하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호는 직렬 회로 제어 신호 및 병렬 회로 제어 신호를 포함하고,
    상기 제1 이상 판단 제어기 또는 상기 제2 이상 판단 제어기는,
    상기 직렬 회로 제어 신호 및 상기 병렬 회로 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 스위칭 모듈은,
    상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 직렬 회로;
    상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제1 NC 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제1 병렬 회로;
    상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NC 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 병렬 회로;
    상기 스위칭 제어 신호에 따라서 상기 제2 NO 접점의 클로즈/오픈을 제어하는 제2 직렬 회로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 직렬 회로, 상기 제1 병렬 회로, 상기 제2 병렬 회로, 및 상기 제2 직렬 회로는,
    서로 다른 종류의 이상 판단 제어기로부터 모두 스위칭 제어 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 직렬 회로 또는 상기 제2 직렬 회로는,
    직렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프(on/off) 되고,
    상기 스위치가 모두 온인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 클로즈시키고,
    상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 오프인 경우, 상기 제1 NO 접점 또는 상기 제2 NO 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 병렬 회로 또는 상기 제2 병렬 회로는,
    병렬로 연결된 2개의 스위치를 포함하되, 상기 스위치는 상기 스위칭 제어 신호에 의하여 온/오프(on/off) 되고,
    상기 스위치가 모두 오프인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 클로즈시키고,
    상기 스위치 중 적어도 어느 하나가 온인 경우, 상기 제1 NC 접점 또는 상기 제2 NC 접점을 오픈시키는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 안전 계통 시스템.
KR1020160145468A 2016-11-03 2016-11-03 원자력 발전소 안전 계통 시스템 KR101899892B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160145468A KR101899892B1 (ko) 2016-11-03 2016-11-03 원자력 발전소 안전 계통 시스템
CN201710532503.7A CN108022662B (zh) 2016-11-03 2017-07-03 核电站数字化保护系统
US15/646,611 US10535438B2 (en) 2016-11-03 2017-07-11 Digital protection system for nuclear power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160145468A KR101899892B1 (ko) 2016-11-03 2016-11-03 원자력 발전소 안전 계통 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180108120A Division KR101997638B1 (ko) 2018-09-11 2018-09-11 원자력 발전소 안전 계통 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180049490A true KR20180049490A (ko) 2018-05-11
KR101899892B1 KR101899892B1 (ko) 2018-09-18

Family

ID=62185801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160145468A KR101899892B1 (ko) 2016-11-03 2016-11-03 원자력 발전소 안전 계통 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101899892B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114822884A (zh) * 2022-05-11 2022-07-29 中国核动力研究设计院 一种单堆双停堆断路器系统及其方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199625B1 (ko) * 2012-04-30 2012-12-11 인코어테크놀로지 주식회사 원자력 발전소의 디지털 신호 전자제어 처리를 위한 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114822884A (zh) * 2022-05-11 2022-07-29 中国核动力研究设计院 一种单堆双停堆断路器系统及其方法
CN114822884B (zh) * 2022-05-11 2024-04-09 中国核动力研究设计院 一种单堆双停堆断路器系统及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101899892B1 (ko) 2018-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101992299B1 (ko) 원자력 발전소 디지털 보호계통
KR100808787B1 (ko) 발전소 보호 시스템
US20180211734A1 (en) Reactor protection-processor-to-reactor-trip breaker interface and method for operating the same
KR101997638B1 (ko) 원자력 발전소 안전 계통 시스템
CN102497002B (zh) 一种直流输电工程完全双重化保护冗余系统
US10535438B2 (en) Digital protection system for nuclear power plant
JPH0797281B2 (ja) アナログ出力回路網
CN103189806A (zh) 用于测试冗余控制配置中的辅助伺服控制电路的系统和方法
CN101476987B (zh) 汽轮机危急保护装置故障诊断方法
KR101899892B1 (ko) 원자력 발전소 안전 계통 시스템
CN102150339A (zh) 冗余电源
CN111681792B (zh) Atwt控制装置及核电设备
US6927695B2 (en) Sensor loop with distributed power sources and method therefor
Vaughan et al. Idaho power RAS: A dynamic remedial action case study
PH12017000342A1 (en) Digital protection system for nuclear power plant
JP2013106456A (ja) 保護継電器
BR102017026123A2 (pt) Sistema de proteção digital para usina nuclear
KR102647481B1 (ko) 발전기차단기 차단실패 보호 계전기 및 이를 이용한 차단실패 보호 방법
CN114992377A (zh) 一种带故障报警信号的等阀位反馈装置及反馈方法
JPH04200223A (ja) 保護継電装置
JPS5949305A (ja) タ−ビン保安装置用多重化油圧回路
BR102018014317A2 (pt) sistema de proteção digital para usina de energia nuclear
RU2574289C2 (ru) Комплекс электрооборудования системы управления и защиты ядерных реакторов
JP2022503654A (ja) ガウスの法則を利用した安全システムによる停止のための受動電気部品
CN116300398A (zh) 一种核电汽轮机首出报警判断装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant