KR20200027849A - 냉각수 냉각시스템 및 냉각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소의 냉각탑의 냉각팬이 정지하는 경우, 원자력 발전소의 저장수탱크의 저장수를 이용하여 냉각탑 냉각수를 비상 냉각할 수 있는 냉각수 생각시스템 및 냉각수 냉각방법에 관한 것으로서, 원자력 발전소의 저장수탱크의 저장수를 이용하여 냉각탑 집수조에서 열교환 할 수 있는 배관부를 연결하고, 냉각탑의 냉각팬이 정지할 경우, 이를 감지하여, 배관부에 위치하는 펌프를 통해 저장수를 순환시켜, 냉각탑 집수조의 냉각수를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수 냉각시스템 및 냉각방법{COOLING SYSTEM FOR COOLING WATER AND COOLING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 원자력 발전소의 냉각탑의 냉각팬이 정지하는 경우, 원자력 발전소의 저장수탱크의 저장수를 이용하여 냉각탑 냉각수를 비상 냉각할 수 있는 냉각수 냉각시스템 및 냉각수 냉각방법에 관한 것이다.

원자력 발전소의 최종열침원은 원자로에서 발생하는 잔열을 최종적으로 제거하는 기능을 수행한다. 원전부지에 강, 호수, 및 바다와 같은 대용량의 수원이 있을 경우 일회냉각방식을 사용하지만, 부지 근처에 대용량의 수원이 없을 경우 냉각탑을 최종열침원으로 사용한다.

최종열침원으로 많이 사용되는 기계통풍식 냉각탑은 냉각팬을 이용하여 시원한 공기를 내부로 유입시켜 분사된 고온의 냉각수와 열교환을 통해 냉각수를 냉각시킨다.

그러나 냉각탑의 냉각팬이 부득이한 이유로 기능을 상실하면, 냉각탑 내에서 분사된 고온의 냉각수가 효과적으로 열교환을 하지 못하게 되며, 냉각탑의 집수조에 저장되는 문제가 발생한다. 이러한 경우 원자력 발전소의 잔열을 제거하는 기능이 상실될 수 있다.

한국 공개특허 제2016-0034413호(2016.03.29. 공개) 한국 등록특허 제1757335호(2017.07.06. 공개)

본 발명의 목적은 원자력 발전소 최종열침원인 냉각탑의 냉각팬이 기능을 상실하였을 때에도, 냉각수의 잔열제거 기능이 상실되지 않도록 함에 있다.

상기 본 발명의 목적은 냉각수 냉각방법에 있어서, 냉각시스템을 마련하는 단계, 여기서, 상기 냉각시스템은, 냉각대상 냉각수가 집수되는 집수조 및 상기 집수조 내에 위치하는 열교환부를 포함하는 냉각탑, 상기 열교환부와 상기 저장수탱크를 연결하는 배관부, 및 냉각수단 저장수가 저장되어 있는 저장수탱크를 포함하며, 상기 냉각탑의 냉각팬 가동여부를 판단하는 단계, 및 상기 냉각팬이 가동되지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 냉각수단 저장수를 이용하여 상기 냉각대상 냉각수를 냉각하는 단계를 포함하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법으로서 달성된다.

상기 냉각대상 냉각수의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 냉각은 상기 측정된 냉각수의 온도가 기준 온도보다 높다고 판단된 경우에 수행될 수 있다.

상기 냉각수단 저장수의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하며, 상기 냉각은 상기 냉각수단 저장수의 온도가 상기 냉각대상 냉각수의 온도보다 낮은 경우에 수행될 수 있다.

상기 냉각시스템은, 상기 배관부에 설치되어 있는 펌프를 더 포함하며, 상기 냉각은 상기 펌프의 가동을 통해 수행될 수 있다.

상기 저장수탱크는 방화수탱크, 데미워터탱크, 및 응축수저장탱크에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.

상기 저장수탱크는 적어도 2개 이상이며, 상기 냉각시스템은 상기 저장수탱크의 저장수가 배관부로 공급 및 회수될 수 있도록 개폐 가능한 밸브를 상기 각 저장수 탱크와 펌프 사이의 배관부에 더 포함하며, 상기 냉각대상 냉각수 냉각하는 단계는, 상기 저장수탱크 중 적어도 하나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 저장수탱크의 밸브를 개방하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 해결 수단으로서, 냉각수 냉각시스템에 있어서, 냉각대상 냉각수가 집수되는 집수조를 포함하는 냉각탑과, 냉각수단 저장수가 저장되어 있는 저장수탱크와, 상기 집수조 내에 위치하는 열교환부와, 상기 열교환부와 상기 저장수탱크를 연결하는 배관부와, 상기 배관부에 설치되어 있는 펌프와, 상기 펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 냉각시스템으로서 달성된다.

상기 냉각탑은 상부에 위치하는 냉각팬과, 상기 냉각팬의 작동유무를 감시하는 팬동작 감시센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 팬동작 감시센서의 측정결과에 기초하여 펌프의 가동여부를 제어할 수 있다.

냉각수 온도를 측정하기 위한 냉각수온도측정부와, 저장수 온도를 측정하기 위한 저장수온도측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 냉각수온도측정부와 상기 저장수온도측정부의 측정결과에 기초하여 펌프의 가동여부를 제어할 수 있다.

상기 저장수탱크는 방화수탱크, 데미워터탱크, 응축수저장탱크에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.

상기 저장수탱크는 적어도 2개 이상일 수 있다.

상기 배관부에는 각 저장수탱크의 물을 개폐하기 위한 밸브가 상기 펌프와 각 저장수탱크 사이에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.

본 발명은 냉각탑의 냉각팬이 기능을 상실한 경우에도 냉각탑 냉각수 냉각기능이 유지되어 원자력 발전소의 최종열침원으로서의 기능을 지속할 수 있는 장점이 있다.

또한, 원자력 발전소의 기존 저장수를 이용함으로서, 부가설비를 최소화 할 수 있어, 설치 및 유지가 효과적이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 냉각시스템의 구조를 간략히 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수 냉각시스템의 제어를 나타낸 구성도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 냉각시스템의 구조를 나타낸 것이다. 냉각탑(100)은 상부에 냉각팬(110)을 포함하며, 냉각팬(110)의 작동상태를 감시하기 위한 팬동작 감시센서(120)가 냉각팬(110) 근처에 위치한다. 팬동작 감시센서의 위치는 이에 한정되지 않는다. 도 2는 도 1의 냉각수 냉각시스템의 제어를 나타낸 구성도이다.

냉각팬이 정상작동을 하는 경우, 냉각수는 냉각탑(100)의 내부로 분사되며, 냉각팬(110)의 동작에 의해 상기 냉각탑(100)의 측면에 형성된 공기유입부를 통해 외부의 공기가 유입된다. 분사된 냉각수는 냉각탑(100) 내부로 유입된 공기와 접촉하며 열교환을 통해 온도가 낮아진다.

그러나 냉각팬(110)이 고장 등의 이유로 작동하지 않는 경우, 외부 유입되는 공기가 크게 줄어, 냉각탑(100)의 냉각수 냉각기능 또한 크게 낮아지게 된다.

본 발명에서는 팬동작 감시센서(120)가 냉각팬(110)의 동작을 지속적으로 또는 주기적으로 감시하고 있으며, 팬동작 감시센서(120)가 냉각팬(110)이 정지될 경우, 이를 감지하여 제어부(200)에 전달한다.

상기 팬동작 감시센서(120)는 제어부(200)와 유선 또는 무선으로 연결되어 팬동작 작동여부를 주기적 또는 지속적으로 제어부(200)에 송신한다.

원자력 발전소에는 야드 탱크라고도 불리는 다수의 저장수탱크(400)가 있다. 본 발명에서는 저장수탱크(400)의 냉각수를 냉각탑 내의 냉각수를 냉각하는데 사용한다.

저장수탱크(400)의 종류에는 방화수탱크(410), 데미워터탱크(420), 응축수저장탱크 등 다수의 물이 여러 목적에 따라 활용되고 있으며 냉각탑(100) 냉각수의 임시 냉각에 활용될 수 있는 저장수탱크(400)는 수량이 풍부하고, 냉각탑(100)과의 거리가 가까울수록 유리하다.

본 발명에서 냉각탑(100) 냉각수의 임시 냉각에 활용가능한 저장수탱크(400)는 여러 개를 활용할수록 냉각수의 냉각에 유리하다. 냉각탑(100)의 냉각수 용량 및 온도 등을 고려하여 활용가능한 저장수탱크(400)를 선정하게 된다. 선정된 저장수탱크(400)는, 저장수탱크(400)의 저장수가 냉각탑(100) 집수조에 위치하는 열교환부(610)를 통해 다시 저장수탱크(400)로 회수될 수 있도록 형성된 배관부(600)와 연결된다. 이때, 저장수탱크(400)의 저장수는 냉각탑(100) 냉각수와 열교환만을 하며, 저장수와 냉각수가 직접 접촉하거나 혼합되지 않도록 배관구조가 형성된다.

배관부(600)에는 저장수를 이동시키기 위한 펌프(300)가 설치된다. 펌프(300)의 작동은, 제어부(200)에서 팬동작 감시센서(120)의 신호에 따라 제어한다. 배관부(600)에는 배관의 개폐가 가능한 밸브(500)가 포함될 수 있다. 특히 저장수탱크가 다수일 경우에는 필수적이다. 다수의 저장수탱크(400)가 배관부(600)를 통해 냉각수와 열교환 할 수 있도록 연결된 경우, 상기 펌프(300) 구동시 하나의 저장수탱크(400) 저장수만을 활용할 수도 있고, 순차적으로 여러 저장수탱크(400)의 저장수를 활용할 수도 있으며, 동시에 다수의 저장수탱크(400) 저장수를 활용할 수도 있다. 이러한 다수의 저장수 탱크 저장수의 활용은 정해진 로직에 따라 제어부(200)에서 저장수의 순환을 제어할 수 있으며, 각각의 저장수탱크(400)와 연결된 배관부(600)에 밸브(500)가 포함되어 있으며, 밸브 제어를 통해 각 저장수탱크(400)의 저장수 순환을 제어할 수 있게 된다. 각각의 저장수탱크(400)와 연결된 밸브(500) 대신 펌프(300)를 연결하여 제어할 수도 있으나, 밸브설치에 비해 비효율적이다.

제어부(200)가 특정 저장수탱크(400)의 저장수를 선택함에 있어서 각 저장수의 온도를 기준으로 할 수도 있다. 각 저장수탱크(400)마다 저장수의 온도를 측정할 수 있는 저장수온도측정부를 포함할 수 있으며, 저장수온도측정부에서 측정된 온도를 제어부(200)에서 파악하여, 가장 효율적으로 냉각수 냉각에 활용될 수 있는 저장수탱크(400)를 선택할 수 있다.

냉각탑(100)의 냉각수에도 온도를 측정할 수 있는 냉각수온도측정부를 더 포함할 수 있다. 냉각수온도측정부를 통해 팬동작 감시센서(120)를 통해 냉각팬(110)의 기능상실이 검출되지 않더라도 제어부(200)는 펌프(300)나 밸브(500)를 작동시켜 저장수를 순환시킴으로써, 냉각수의 냉각을 효율적으로 할 수 있게 된다.

상기 배관부(600)에는 열교환부(610)가 포함되며, 상기 열교환부(610)는 냉각탑(100)의 집수조에 있는 냉각수와 접촉가능하게 형성된다. 열교환부(610)는 열교환이 원활하게 이루어지도록 냉각수와 접촉할 수 있는 면적을 크게 할수록 유리하며, 저장수의 순환도 유리하도록 나선구조인 것이 바람직하다. 또한, 열교환이 더 원활하게 이루어지도록 배관 외측에 다수의 방열판이나 방열핀이 부가될 수도 있다.

상기 설명한 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법은 다음의 단계를 포함한다:

1) 냉각탑(100)의 냉각팬(110) 가동여부를 판단하는 단계;

2) 냉각탑(100)이 가동되지 않는 것으로 판단한 경우, 냉각수단 저장수를 이용하여 냉각대상 냉각수를 냉각하는 단계.

상기 냉각수 냉각방법은 상기 냉각수의 온도를 측정하는 단계와 상기 측정된 냉각수의 온도가 기준 온도보다 높다고 판단된 경우, 상기 냉각수단 저장수를 이용하여 상기 냉각대상 냉각수를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 저장수의 온도를 측정하는 단계와 상기 측정된 저장수의 온도가 상기 냉각수의 온도보다 낮다고 판단된 경우, 상기 냉각수단 저장수를 이용하여 상기 냉각대상 냉각수를 냉각하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

냉각수의 냉각은 배관에 포함된 펌프(300)를 통해 수행된다.

이와 같이 본 발명의 냉각시스템을 통해, 원자력 발전소의 냉각탑(100)의 냉각팬(110)이 기능을 상실할 경우에도 원자력 발전소의 잔열 제거 기능을 유지할 수 있어, 원자력 발전소의 기능상실을 예방할 수 있게 된다. 또한, 이러한 추가되는 기능을 기존의 원자력 발전소에 이미 설치된 저장수탱크(400)의 저장수를 이용함으로써, 설치장소, 설치비용 및 유지비용 등을 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.

전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 냉각수 냉각방법에 있어서,
   냉각시스템을 마련하는 단계, 여기서,
   상기 냉각시스템은, 냉각대상 냉각수가 집수되는 집수조 및 상기 집수조 내에 위치하는 열교환부를 포함하는 냉각탑, 상기 열교환부와 저장수탱크를 연결하는 배관부, 및 냉각수단 저장수가 저장되어 있는 저장수탱크를 포함한다;
   상기 냉각탑의 냉각팬 가동여부를 판단하는 단계; 및
   상기 냉각팬이 가동되지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 냉각수단 저장수를 이용하여 상기 냉각대상 냉각수를 냉각하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
2. 제1항에서,
   상기 냉각대상 냉각수의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하며,
   상기 냉각은 상기 측정된 냉각수의 온도가 기준 온도보다 높다고 판단된 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
3. 제2항에서,
   상기 냉각수단 저장수의 온도를 측정하는 단계를 더 포함하며,
   상기 냉각은 상기 냉각수단 저장수의 온도가 상기 냉각대상 냉각수의 온도보다 낮은 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
4. 제1항에서,
   상기 냉각시스템은,
   상기 배관부에 설치되어 있는 펌프를 더 포함하며,
   상기 냉각은 상기 펌프의 가동을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
5. 제1항에서,
   상기 저장수탱크는 방화수탱크, 데미워터탱크, 및 응축수저장탱크에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
6. 제1항에서,
   상기 저장수탱크는 적어도 2개 이상이며,
   상기 냉각시스템은 상기 저장수탱크의 저장수가 배관부로 공급 및 회수될 수 있도록 개폐 가능한 밸브가 상기 각 저장수 탱크와 펌프 사이의 배관부에 더 포함되며,
   상기 냉각대상 냉각수 냉각하는 단계는,
   상기 저장수탱크 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및
   상기 선택된 저장수탱크의 밸브를 개방하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각시스템을 이용한 냉각수 냉각방법.
7. 냉각수 냉각시스템에 있어서,
   냉각대상 냉각수가 집수되는 집수조를 포함하는 냉각탑과;
   냉각수단 저장수가 저장되어 있는 저장수탱크와;
   상기 집수조 내에 위치하는 열교환부와;
   상기 열교환부와 상기 저장수탱크를 연결하는 배관부와;
   상기 배관부에 설치되어 있는 펌프와;
   상기 펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 냉각수 냉각시스템.
8. 제7항에서,
   상기 냉각탑은 상부에 위치하는 냉각팬과,
   상기 냉각팬의 작동유무를 감시하는 팬동작 감시센서를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 팬동작 감시센서의 측정결과에 기초하여 상기 펌프의 가동여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각수 냉각시스템.

Images