KR20190066851A

KR20190066851A - 차량탑재형 붕산수 공급시스템

Info

Publication number: KR20190066851A
Application number: KR1020170166667A
Authority: KR
Inventors: 노성왕
Original assignee: 제이엠모터스 주식회사
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-14
Also published as: KR102096454B1

Abstract

본 발명은, 이동하여 붕산수를 공급하기 위하여 차량에 탑재되는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 있어서, 메인펌프(10)가 설치되어 상기 메인펌프(10)의 구동으로 흡입된 물이 유동하고, 제1부분(21)과 제2부분(22)을 구비하며 제1부분(21)과 제2부분(22)이 'ㄱ'자형을 이루는 배관(20); 밸브(V1)가 설치되고, 상기 배관(20)의 상기 제2부분(22)이 일단부에서 수직하게 연결되는 배관(30); 상기 배관(30)의 상기 일단부와 일직선으로 연통하는 배관(40); 상기 배관(30)의 타단부측의 일부 및 상기 배관(30)의 타단부측과 연결되고 물유출구를 형성한 파이프(51)를 수용하고, 상면에 커버(C)를 구비하는 붕산탱크(50); 상기 배관(20)에서 분기되어 상기 제1부분(21)과 상기 배관(40)을 연결하고, 연결 부위에 릴리프밸브(Vr)가 설치되어 있는 분기배관(70); 및 붕산수 공급펌프(60)가 설치되고, 상기 붕산탱크(50)의 하측에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 제2부분(22)과 상기 분기배관(70)의 사이에서 상기 제1부분(21)에 연결된 붕산수 배출배관(85)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 관한 것이다.

Description

차량탑재형 붕산수 공급시스템{Vehicle Mounted Type Of Borated Water Supply System}

본 발명은 이동하여 붕산수를 공급하기 위하여 차량에 탑재되는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력발전소는 원자로를 중심으로 한 핵증기공급계통(NSSS: Nuclear Steam Supply System)과 증기를 공급받아 발전기를 돌리는 터빈, 발전기계통 그리고 기타 부수설비로 구분된다.

여기서, 원자로는 핵분열에 의해 발생하는 다양의 에너지가 서서히 방출되도록 조절함으로써 핵에너지를 실생활에 활용할 수 있도록 하는 기능을 한다.

원자력발전소에서 중대사고가 발생하는 경우, 노심의 핵연료가 용융되고 원자로가 파손되어 방사능을 띈 초고온의 용융물이 방출될 수 있다.

이때, 방출되는 노심 용융물은 2000K가 넘는 초고온 방사성 물질로 지속적으로 열이 발생되는 특성이 있다. 따라서, 방출된 노심 용융물에 대한 적절한 냉각이 수행되지 않으면, 방출된 노심 용융물에 의하여 콘크리트 구조물로 지어진 원자로 격실을 파손시키게 되어 방사성 물질이 외부로 누출될 수 있다.

이와 같이 원자로의 격실로부터 누출되는 방사성 물질이 토양이나 대기에 방출되게 되는 경우, 원자력 발전소의 주변 환경을 오염시키는 것은 물론, 원자로의 격납건물의 안정성을 위협할 뿐만 아니라, 사람들의 건강에 심각한 위험을 초래하게 된다.

원자력발전소는 언제나 경제성보다는 안전성을 중요시하므로 발전소 설계에서부터 건설·운전·해체까지 모든 단계에서 안전과 관련된 엄격한 규제를 받고 있다.

원자로는 그 자체가 자연법칙에 의한 고유의 안전성이 있으며, 연동시스템을 설치하여 원자로가 항상 일정한 안전범위를 벗어나지 않도록 자동으로 제어한다.

만약 그 범위를 벗어날 경우에는 원자로가 긴급 정지되도록 설계되어 있다.

일반적으로 원자로를 정지시키려면, 중성자를 잘 흡수하는 물질로 이루어진 제어봉을 노심에 삽입한다.

그러나 제어봉이 작동하지 않을 경우를 대비하여 원자로에는 비상노심냉각시스템(ECCS : Emergency Core Cooling System)을 구비하며, 상기 비상노심냉각시스템은 원자로를 정지시키고 원자로의 온도상승을 억제하는 역할을 한다.

이와 같은 원자로 비상노심냉각시스템(ECCS)은 원자로에서 소정거리 떨어진 전원(소외전원(OP : Offsite Power))을 이용하거나 비상디젤발전기(대체교류디젤발전기 포함)을 전원으로 사용하고 있으나, 대형재난 및 물에 취약하다.

즉, 가동원전은 전력설비 대부분이 지표면에 있어 높은 해일이 발생하면 침수로 손실, 유실이 될 가능성이 매우 높다.

원전의 소외 전력망 스위치 야드는 지표면에 있고, 발전소 내에 있는 변압기도 지표면보다 약간 높게 설치되어 있으며 그 외 보조건물 내, 외부에 독립적으로 설치된 비상디젤발전기도 해일의 규모에 따라 침수되어 가동불능 상태가 될 수 있다.

침수 시에는 기존탱크의 연료탱크도 지상탱크는 1시간 정도만 운영이 가능하고 지하 탱크는 7일간의 용량이 비축되어있는데 지하에 위치한 연료이송펌프가 쓰나미에 의해 무용지물이 될 수 있다.

그리고 상기 비상디젤발전기는 복잡한 기계설비로 되어 있어 재난발생에 의한 전원완전상실(SBO: Station Black Out) 발생시 원자로 냉각에 필요한 충분하고도 능동적, 연속적인 전원공급 체계가 매우 취약하다.

원자로 노심 및 사용후핵연료저장조(SFP: Spent Fuel Pool)의 냉각수 부분은 원수(Raw Water)의 취수 위치가 가동원전과 거리가 매우 멀리 떨어져 있어 지진, 해일, 발생시 원수 공급배관 파단에 의한 단수 가능성 매우 높고, 원수 취수로 지하수를 취수하고 있어 원수고갈에 대비한 위험 관리가 필요하다,

만일 가동원전에서 전원완전상실 발생시 담수 보유량 불충분 및 냉각기능 상실로 원자로 노심 및 사용후핵연료저장조의 비상 냉각을 위해 담수 대신 해수를 사용할 경우 사고수습 후 원전 설비의 재사용이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 위와 같이 원수의 취수도 어렵거나 부족하고, 해수도 사용할 수 없는 상황인 경우, 원자로 노심 및 사용후핵연료저장조의 비상 냉각을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1504625호(2015.03.16).

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 원수의 취수도 어렵거나 부족하고, 해수도 사용할 수 없는 상황인 경우에도 원자로 노심 및 사용후핵연료저장조의 비상 냉각을 가능하게 하도록 차량에 탑재되어 이동하여 붕산수를 공급하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 붕산탱크 내에서 붕산가루와 물을 교반할 수 있는 장치를 추가하여 붕산수의 교반 및 혼합을 촉진하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템은, 이동하여 붕산수를 공급하기 위하여 차량에 탑재되는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 있어서, 메인펌프(10)가 설치되어 상기 메인펌프(10)의 구동으로 흡입된 물이 유동하고, 제1부분(21)과 제2부분(22)을 구비하며 제1부분(21)과 제2부분(22)이 'ㄱ'자형을 이루는 배관(20); 밸브(V1)가 설치되고, 상기 배관(20)의 상기 제2부분(22)이 일단부에서 수직하게 연결되는 배관(30); 상기 배관(30)의 상기 일단부와 일직선으로 연통하는 배관(40); 상기 배관(30)의 타단부측의 일부 및 상기 배관(30)의 타단부측과 연결되고 물유출구를 형성한 파이프(51)를 수용하고, 상면에 커버(C)를 구비하는 붕산탱크(50); 상기 배관(20)에서 분기되어 상기 제1부분(21)과 상기 배관(40)을 연결하고, 연결 부위에 릴리프밸브(Vr)가 설치되어 있는 분기배관(70); 및 붕산수 공급펌프(60)가 설치되고, 상기 붕산탱크(50)의 하측에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 제2부분(22)과 상기 분기배관(70)의 사이에서 상기 제1부분(21)에 연결된 붕산수 배출배관(85)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 물 유출구는 상기 파이프(51)에 설치된 복수의 노즐(52)인 것을 특징으로 한다.

상기 붕산탱크(50)는 바닥에 기포생성기(57)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 원자로 노심 및 사용후핵연료저장조의 비상 냉각을 가능하게 하도록 차량에 탑재되어 이동하여 붕산수를 공급하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템을 제공하고, 상기 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 붕산탱크 내에서 붕산가루와 물을 교반할 수 있는 장치를 추가하여 붕산수의 교반 및 혼합을 촉진하는 효과가 있다.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 기술적 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 차량에 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템이 설치된 것을 나타내는 평면 및 측면에서 본 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템의 평면도이다.
도 3은 도 2에서 붕산수 배출배관이 생략된 상태로 도시된 도 2의 측면도이다.
도 4는 파이프 및 노즐이 배치되어 있는 도 2의 차량탑재형 붕산수 공급시스템의 붕산탱크의 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 붕산탱크에 설치될 수 있는 기포생성기를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

또한, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 아울러, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 각 구성 단계에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 차량에 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템이 설치된 것을 나타내는 평면 및 측면에서 본 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템의 평면도이며, 도 3은 도 2에서 붕산수 배출배관이 생략된 상태로 도시된 도 2의 측면도이고, 도 4는 파이프 및 노즐이 배치되어 있는 도 2의 차량탑재형 붕산수 공급시스템의 붕산탱크의 일실시예를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템은, 이동하여 붕산수를 공급하기 위하여 차량에 탑재되는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 있어서, 배관(20), 배관(30), 배관(40), 붕산탱크(50), 분기배관(70), 및 붕산수 배출배관(85)을 포함한다.

상기 배관(20)은, 메인펌프(10)가 설치되어 상기 메인펌프(10)의 구동으로 흡입된 물이 유동하고, 제1부분(21)과 제2부분(22)을 구비하며 제1부분(21)과 제2부분(22)이 'ㄱ'자형을 이룬다.

상기 배관(30)은, 밸브(V1)가 설치되고, 상기 배관(20)의 상기 제2부분(22)이 일단부에서 수직하게 연결되어 있다.

상기 배관(40)은 상기 배관(30)의 상기 일단부와 일직선으로 연통하고 있다.

상기 붕산탱크(50)는 상기 배관(30)의 타단부측의 일부 및 상기 배관(30)의 타단부측과 연결되고 물유출구를 형성한 파이프(51)를 수용하고, 상면에 커버(C)를 구비하고 있다.

작업자는 상기 커버(C)를 열고 이후 수작업으로 붕산가루를 붕산탱크(50) 내에 살포할 수 있는데, 이러한 붕산가루의 붕산탱크(50) 내로의 투입 및 살포를 위해 자동으로 붕산가루를 공급하는 붕산가루 자동공급장치를 구비할 수도 있다. 붕산가루와 유사한 분말을 자동으로 공급하는 분말 자동공급장치는 이미 공지된 구성이 있으므로 그 자세한 내용은 생략한다.

도 1 내지 4의 실시예에 있어서, 상기 물 유출구는 상기 파이프(51)에 설치된 복수의 노즐(52)이지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 파이프(51)에 노즐(52) 없이 상기 파이프(51)의 직경에 비하여 직경이 축소된 구멍, 즉 소경의 물유출공만 하나 이상 형성되어 물이 분출될 수 있는 구성으로 하여도 무방하다.

상기 노즐(52)은 붕산탱크(50)의 바닥면에 대해 각도를 가지도록 설치되되 붕산탱크(50)의 중앙을 향하는 방향으로 기울어져 있으며, 노즐(52)들의 기울어진 각도가 동일할 수도 있지만 서로 다를 수도 있다.

또한, 상기 노즐(52)은 상기 각도로 고정되어 있을 수도 있지만 회전할 수 있는 회전형 노즐일 수 있다. 이러한 회전형 노즐의 구조는 이미 공지되어 있는 것이 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템은, 도시하지 않았지만 유면게이지를 포함하고 있어, 상기 유면게이지를 통해 붕산탱크(50) 내의 물의 수위레벨을 확인할 수 있다.

상기 분기배관(70)은 상기 배관(20)에서 분기되어 상기 제1부분(21)과 상기 배관(40)을 연결하고, 연결 부위에 릴리프밸브(Vr)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 릴리프밸브(Vr)는 유·공압 회로에서 압력이 설정된 압력이상으로 되면 밸브가 열리고, 잉여유체를 홀려서 회로 내의 압력을 설정치로 유지하는 압력제어밸브의 역할을 한다.

상기 붕산수 배출배관(85)은, 붕산수 공급펌프(60)가 설치되어 있으며, 상기 붕산탱크(50)의 하측에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 제2부분(22)과 상기 분기배관(70)의 사이에서 상기 제1부분(21)에 연결되어 있다.

상기 붕산수 공급펌프(60)는 도시하지 않은 컨트롤러에 유선 또는 무선으로 연결되어 있다.

여기서, 상기 배관(20)과 배관(30)은 밸브(V1)가 개방된 상태에서 메인펌프(10) 가동 시 흡입 유로(F1)을 형성하여 물을 흡입하여 붕산탱크(50)로 공급한다. 또한, 배관(20)과 분기배관(70) 및 배관(40)은 상기 물 흡입 시 분기 유로(F3)를 형성한다. 아울러, 붕산수 배출배관(85), 배관(20), 및 배관(40)은, 밸브(V1)가 폐쇄된 상태에서 붕산수 공급펌프(60) 가동 시 붕산수 배출유로(F2)를 형성한다.

도 5는 도 4의 붕산탱크에 설치될 수 있는 기포생성기를 도시하는 도면이다.

본 발명에 따른 차량탑재형 붕산수 공급시스템은 도 5에서 도시한 바와 같은 기포생성기(57)를 붕산탱크(50)에 설치할 수 있는데, 예를 들어 붕산탱크(50)의 바닥에 설치할 수 있다.

상기한 기포생성기(57)는 붕산탱크(50) 내의 물이 고여 있지 않도록 물을 순환시키는 역할을 하기 위해 설치될 수 있는 것이다.

이하, 도 1 내지 4의 실시예에 따른 본 발명의 작용효과를 설명한다.

우선, 밸브(V1)를 개방하고 이 개방상태에서 메인펌프(10)를 가동하여 흡입 유로(F1)을 경유하고 나서 붕산탱크(50) 내의 파이프(51)와 노즐(52)을 통해 붕산탱크(50) 내에 분출된다. 이때 물은 배관(20)으로부터 흡입되어 일부가 릴리프밸브(Vr)가 설치되어 있는 분기배관(70)을 통해 배관(40)으로도 흘러가는 분기 유로(F3)를 경유하며 배관(40)으로 흘러간 물이 배관(30) 쪽으로 가하는 압력과 배관(40)으로부터 배관(40) 쪽으로 가하는 압력이 균형을 이루도록 이들 압력을 릴리프밸브(Vr)가 제어한다.

이어서, 붕산탱크(50)의 커버(C)를 열고 붕산가루를 수동으로 붕산탱크(50) 내에 살포한다.

살포된 붕산가루는 노즐(52)을 통해 분출되는 고압의 물에 의해 물과 붕산의 교반이 이루어진다.

이후에, 유면게이지를 통해 붕산탱크(50) 내 물의 수위를 확인하며 유면게이지에서의 수위레벨이 고수위 레벨에 도달하면 밸브(V1)를 닫는다.

다음으로, 밸브(V1)의 차단에 의하여 붕산탱크(50) 내로의 물의 유입이 차단되었을 때, 컨트롤러(Ctrl)의 붕산수 공급펌프 스위치를 ON시켜 붕산수 공급펌프(60)를 작동되게 하여 붕산탱크(50) 내에서 생성된 붕산수를 붕산수 배출유로(F3)을 통해 배출한다.

이때 상기 붕산수는 메인펌프의 배관(20)으로 이송되어 흡입되는 차가운 물인 냉각수와 함께 배관(40)을 통해 외부로 공급된다.

이후, 유면게이지를 확인하여 사전에 설정된 저수위 레벨에 도달하면 컨트롤러(Ctrl)의 붕산수 공급펌프 스위치를 OFF시켜 붕산수 공급펌프(60)의 작동을 멈추게 한다.

상기한 과정들을 한 사이클로 하여 반복 작업을 진행한다.

도 5의 실시예에서는 기포생성기(57)에 의해 물과 붕산의 교반이 더 촉진될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 메인펌프
20 : 배관
21 : 제1부분
22 : 제2부분
30 : 배관
40 : 배관
50 : 붕산탱크
60 : 붕산수 공급펌프
51 ; 파이프
52 : 노즐
53 : 장봉
54 : 교반 블레이드
55 : 모터
56 : 타이머
57 : 기포생성기
70 : 분기배관
85 : 배출배관
C : 커버
Ctrl : 컨트롤러
V1 : 밸브
Vr : 릴리프밸브
F1 : 흡입유로
F2 : 붕산수 배출유로
F3 : 분기 유로

Claims

이동하여 붕산수를 공급하기 위하여 차량에 탑재되는 차량탑재형 붕산수 공급시스템에 있어서,
메인펌프(10)가 설치되어 상기 메인펌프(10)의 구동으로 흡입된 물이 유동하고, 제1부분(21)과 제2부분(22)을 구비하며 제1부분(21)과 제2부분(22)이 'ㄱ'자형을 이루는 배관(20);
밸브(V1)가 설치되고, 상기 배관(20)의 상기 제2부분(22)이 일단부에서 수직하게 연결되는 배관(30);
상기 배관(30)의 상기 일단부와 일직선으로 연통하는 배관(40);
상기 배관(30)의 타단부측의 일부 및 상기 배관(30)의 타단부측과 연결되고 물유출구를 형성한 파이프(51)를 수용하고, 상면에 커버(C)를 구비하는 붕산탱크(50);
상기 배관(20)에서 분기되어 상기 제1부분(21)과 상기 배관(40)을 연결하고, 연결 부위에 릴리프밸브(Vr)가 설치되어 있는 분기배관(70); 및
붕산수 공급펌프(60)가 설치되고, 상기 붕산탱크(50)의 하측에 일단부가 연결되고 타단부가 상기 제2부분(22)과 상기 분기배관(70)의 사이에서 상기 제1부분(21)에 연결된 붕산수 배출배관(85)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 물 유출구는 상기 파이프(51)에 설치된 복수의 노즐(52)인 것을 특징으로 하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 붕산탱크(50)는 바닥에 기포생성기(57)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량탑재형 붕산수 공급시스템.