KR20200112268A - Apparatus and method for makeup water injection, and nuclear power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
보충수 주입 장치, 보충수 주입 방법 및 원자력 발전 시스템이 제공된다.A make-up water injection device, a make-up water injection method, and a nuclear power generation system are provided.
일반적으로 원자로가 작동할 때에는 매우 높은 열이 발생하게 되는데, 이러한 고열 환경은 매우 높은 위험성을 내포하여 원자로 손상 발생 시 대형 사고를 유발할 수 있다. 이에, 원자로의 손상이 발생했을 경우 원자로를 급속히 냉각해 주기 위한 안전 계통이 필수적으로 구비되어야 한다.In general, very high heat is generated when a nuclear reactor is operated, and such a high temperature environment poses a very high risk and can cause a major accident when a nuclear reactor is damaged. Accordingly, in the event of damage to the reactor, a safety system for rapidly cooling the reactor must be provided.
종래의 안전 계통 구성은 원자로 용기 내에 수용된 냉각수를 외부로 순환시키는 구성인 피동잔열제거(PRHR) 계통, 외부에 별도 수용되어 있던 냉각수를 용기 내로 공급해 주는 노심보충수탱크(CMT), 안전주입펌프(SI pump) 구성 등으로 이루어진다.The conventional safety system configuration is a passive residual heat removal (PRHR) system that circulates the cooling water contained in the reactor vessel to the outside, a core supplemental water tank (CMT) that supplies the cooling water separately stored outside the vessel, and a safety injection pump ( SI pump) configuration.
그러나 종래의 안전 계통 구성은 원자로와 냉각수를 연결시키는 연결 배관이 파단 될 수 있으며, 연결 배관에 설치되는 밸브가 전기적 신호에 의하여 의도적으로 작동되어야 하므로 구조가 복잡하다. 따라서 원자로의 안전 계통 구성은 피동식으로 구성되는 것이 필요하다.However, in the conventional safety system configuration, the connection pipe connecting the reactor and the cooling water may be broken, and the structure is complicated because the valve installed in the connection pipe must be intentionally operated by an electric signal. Therefore, it is necessary to configure the safety system of the nuclear reactor to be passive.
관련 선행문헌으로 한국등록특허 906,717 은 "고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동원자로 공동 냉각장치"를 개시한다.As a related prior document, Korean Patent No. 906,717 discloses "a combined air/water driven reactor joint cooling device for removing residual heat from a core to a high temperature gas".
본 발명의 한 실시예는 원자로 노심의 보충수가 완전 피동식으로 형성되어 원자로에 손상이 발생되더라도 별도의 제어 지시가 필요 없이 신속한 냉각이 이루어지며 사고 위험을 최소화 시키기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to minimize the risk of accidents and rapid cooling without the need for separate control instructions even if damage to the reactor occurs because the make-up water of the reactor core is completely passively formed.
본 발명의 한 실시예는 냉각수가 원자로 용기로 유입되어 자연 순환이 이루어지도록 하여 원자로 용기를 자연 순환에 의하여 냉각시키기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to cool the reactor vessel by natural circulation by allowing cooling water to flow into the reactor vessel to allow natural circulation.
본 발명의 한 실시예는 소형원자로에서 제어봉 고장으로 원자로 정지가 발생하지 않을 경우에도 피동식으로 보충수를 제공하여 노심의 잔열을 제거하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to remove residual heat from the core by providing make-up water passively even when a reactor stop occurs due to a failure of a control rod in a small reactor.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiments according to the present invention may be used to achieve other tasks not specifically mentioned.
본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치는 원자로 용기 내부에 위치하고 보충수를 수용하는 보충수 보관 용기 및 보충수 보관 용기의 내부에 위치하고 원자로 용기의 압력에 따라 승강하는 이송부를 포함하고, 이송부가 상승할 경우, 보충수가 원자로 용기의 내부에 위치하는 냉각재 용기에 주입되는 보충수 주입 장치.A make-up water injection device according to an embodiment of the present invention includes a make-up water storage container located inside the reactor vessel and accommodating make-up water, and a transfer unit that is located inside the make-up water storage container and moves up and down according to the pressure of the reactor vessel. A make-up water injection device in which make-up water is injected into a coolant container located inside a reactor vessel when the wealth increases.
본 발명의 한 실시예는 제어봉 고장으로 원자로 정지가 발생하지 않을 경우에도 완전 피동식으로 보충수를 제공하고, 자연 순환에 의하여 노심의 잔열을 제거할 수 있으며, 원자로에 손상이 발생되더라도 별도의 제어 지시가 필요 없이 신속한 냉각을 통해 사고 위험을 최소화 시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, even when the reactor is not stopped due to a failure of the control rod, it is possible to provide supplemental water in a fully passive manner, remove residual heat from the core by natural circulation, and separate control even if damage to the reactor occurs. Accident risk can be minimized through rapid cooling without the need for instructions.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 원자로 발전 및 냉각 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자로 발전 및 냉각 시스템의 이송부가 상승한 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 보충수 보관 용기의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 이송부가 상승한 상태의 보충수 보관 용기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 이송부가 상승한 상태의 부분 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reactor power generation and cooling system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a state in which the conveying unit of the reactor power generation and cooling system is raised according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a make-up water storage container of a make-up water injection device according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a replenishing water storage container in a state in which a transfer unit of the replenishing water injection device according to an embodiment of the present invention is raised.
5 is a partial cross-sectional view of a make-up water injection device according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial cross-sectional view of a state in which a transfer part of the make-up water injection device is raised according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. Also, in the case of well-known technologies, detailed descriptions thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 보충수 주입 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for injecting make-up water according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 원자로 발전 및 냉각 시스템의 단면도이며, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자로 발전 및 냉각 시스템의 이송부가 상승한 상태의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 보충수 보관 용기의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 이송부가 상승한 상태의 보충수 보관 용기의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 부분 단면도이며, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 보충수 주입 장치의 이송부가 상승한 상태의 부분 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reactor power generation and cooling system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which the conveying unit of the nuclear power generation and cooling system according to an embodiment of the present invention is raised, and FIG. 3 is the present invention Is a cross-sectional view of the make-up water storage container of the make-up water injection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the make-up water storage container in a state in which the transfer unit of the make-up water injection device according to an embodiment of the present invention is raised, and FIG. 5 Is a partial cross-sectional view of a make-up water injection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a state in which the conveying unit of the make-up water injection device is raised according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참고하면, 원자로 발전 및 냉각 시스템은 보충수 주입 장치(1), 원자로 용기(30), 원자로 노심(31), 제어봉 구동 기구(32), 냉각재 용기(35), 증기발생기(36), 열교환기(37) 그리고 순환펌프(38)를 포함한다.1 and 2, the reactor power generation and cooling system includes a make-up
원자로 용기(30)는 외부와 밀폐되도록 형성되어 보충수 주입 장치(1), 원자로 노심(31), 제어봉 구동 기구(32), 냉각재 용기(35)를 내부에 수용한다. 원자로 노심(31)은 원자로의 중심부로서 핵연료의 원자핵이 중성자와 결합해 둘로 쪼개지는 핵분열을 일으키며 열에너지가 발생되는 부분으로, 원자로 용기(30)의 하부에 위치한다.The
제어봉 구동 기구(32)는 원자로 노심(31)의 상부에 위치하고, 원자로 노심(31)에 상하 이동 가능하게 삽입된 제어봉의 구동을 제어한다. 제어봉 구동 기구(32)는 핵연료의 핵분열 정도를 조절하여 원자로의 출력을 제어하는 역할을 한다.The control
냉각재 용기(35)는 보충수 주입 장치(1)의 하부에 위치하고, 냉각재(34)를 수용한다. 냉각재 용기(35)는 보충수 주입 장치(1)와 보충수 안내관(18)을 통해서 연결된다. 냉각재(34)는 액체 상태의 냉각수로, 원자로 노심(31)에서 발생되는 열에너지를 흡수한다. 냉각재(34)는 원자로 노심(31)에서 발생되는 열에너지를 흡수하여 원자로 노심(31)을 냉각하고 흡수한 열을 외부로 전달할 수 있다.The
증기발생기(36)는 열교환기(37) 형태로 형성되어 원자로 용기(30)와 연결된다. 증기발생기(36)는 원자로 용기(30) 내부의 냉각재(34)로부터 열을 전달받고, 증기발생기(36)로 공급된 공급수(열교환매체)는 열을 흡수하여 고온 고압의 증기의 힘으로 터빈 및 터빈과 연결되어 있는 발전기를 발전시킬 수 있다. 순환펌프(38)는 원자로 용기(30)와 연결되고 원자로 용기(30)와 증기발생기(36) 사이의 열교환매체의 순환을 원활하게 도울 수 있다.The
냉각재(34)는 원자로 노심(31)에서 발생된 열에너지를 흡수하면서 온도가 상승하여 증기발생기(36)로 이동한다. 고온의 냉각재(34)는 증기발생기(36) 내의 열교환매체와 열교환을 수행한다.The
원자로 발전 및 냉각 시스템은 보충수 주입 장치(1)를 이용하여 제어봉 구동 기구(32)의 고장에 의해 원자로 정지가 발생하지 않는 긴급한 상황에도, 이송부(20)가 원자로 용기(30)의 압력에 따라 보충수 안내관(18)을 개폐하므로 보충수(33)를 냉각재(34)에 주입할 수 있다.The reactor power generation and cooling system uses the make-up water injection device (1), even in an emergency situation where the reactor stop occurs due to the failure of the control rod drive mechanism (32), the transfer unit (20) depends on the pressure of the reactor vessel (30). Since the make-up
즉, 원자로 발전 및 냉각 시스템은 보충수 주입 장치(1)가 별도의 제어 지시가 필요 없이 피동식으로 보충수(33)를 냉각재 용기(35)에 신속하게 제공하여 원자로 노심(31)의 잔열을 제거할 수 있으므로 원자로 용기(30)의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한 원자력 발전 및 냉각 시스템은 종래의 연결 배관, 밸브 등의 부가적인 구성을 포함하지 않으므로 원자로 부피를 줄이고 소형 원자로에 적용할 수 있다.That is, in the reactor power generation and cooling system, the make-up
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조해 본 발명의 보충수 주입 장치(1)의 구조를 좀더 상세하게 설명한다. 도 1, 도 3, 도 5는 본 발명의 보충수 주입 장치(1)의 정상 상태를 나타내며, 도 2, 도 4, 도 6은 본 발명의 보충수 주입 장치(1)의 비정상 상태에 따라 이송부(20)가 상승한 상태를 나타낸다.Hereinafter, the structure of the make-up
도 3을 참고하면, 보충수 주입 장치(1)는 보충수 보관 용기(10) 및 이송부(20)를 포함한다. 보충수 보관 용기(10)는 제1 관통홀(11), 제2 관통홀(12), 제3 관통홀(13), 제4 관통홀(14), 파열판(15), 지지부(16), 냉각재 안내관(17), 보충수 안내관(18) 그리고 신축부(19)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the make-up
보충수 보관 용기(10)는 원자로 용기(30)의 내부에서 원자로 노심(31)의 상부에 위치한다. 보충수 보관 용기(10)는 내부에 보충수(33)를 수용하며 보충수(33)로 붕소수(Boron water)를 사용할 수 있다.The make-up
보충수 보관 용기(10)는 원자로 용기(30) 내부의 압력이 미리 설정된 압력 이상이 될 경우, 수용된 보충수(33)를 원자로 노심(31)을 향해 공급한다. 보충수 보관 용기(10)의 상부는 원자로 용기(30)의 내부와 대향하며 원호(Arc circle)형상을 가질 수 있으며, 하부는 원자로 용기(30)의 상부보다 단면적이 작아지는 형상을 가질 수 있다.The make-up
보충수 보관 용기(10)의 하부는 냉각재 안내관(17)과 보충수 안내관(18)으로 좌우로 분리되고 각각 냉각재(34)와 보충수(33)가 통과할 수 있는 내부 공간을 포함하도록 형성된다. 냉각재 안내관(17)과 보충수 안내관(18)은 상호 이격하며 위치하고, 냉각재 안내관(17)과 보충수 안내관(18)의 사이에는 이송부(20)가 위치한다.The lower part of the make-up
제1 관통홀(11)은 냉각재 안내관(17)의 하부에 위치하고, z축 방향으로 냉각재 안내관(17)을 관통하는 홀 형상을 가진다. 제1 관통홀(11)에는 제1 밸브(21)의 하측이 삽입되어 냉각재 안내관(17)과 원자로 용기(30)의 하부 사이를 닫힘 상태로 유지시킨다. 제2 관통홀(12)은 냉각재 안내관(17)의 측면에 위치하고 x축 방향으로 냉각재 안내관(17)을 관통하는 홀 형상을 가진다. 제2 관통홀(12)은 이송부(20)의 측면과 대향하며 위치한다.The first through
제4 관통홀(14)은 냉각재 안내관(17)의 상부에 위치하고 z축 방향으로 냉각재 안내관(17)을 관통하는 홀 형상을 가지며 제1 밸브(21)의 상측이 삽입된다. 제3 관통홀(13)은 보충수 안내관(18)의 상부에 위치하고, z축 방향으로 보충수 안내관(18)을 관통하는 홀 형상을 가지며 제2 밸브(22)가 삽입된다. 제3 관통홀(13)에는 제2 밸브(22)가 삽입되어 보충수 안내관(18)과 원자로 용기(30)의 하부 사이를 닫힘 상태로 유지시킨다.The fourth through
도 4를 참고하면, 이송부(20)가 상승할 경우, 제1 밸브(21)가 제1 관통홀(11)을 빠져나가면서 냉각재 안내관(17)과 원자로 용기(30)의 하부 사이는 열림 상태가 되고 냉각재(34)는 제1 관통홀(11)을 통과하여 냉각재 안내관(17)으로 이동한다. 제2 관통홀(12)은 입구홀(23)과 마주보며 위치하고 제1 관통홀(11)을 통과한 냉각재(34)는 제2 관통홀(12)과 입구홀(23)을 차례대로 통과하여 이송부(20)의 내부로 이동한다.Referring to FIG. 4, when the
동시에, 제2 밸브(22)가 제3 관통홀(13)을 빠져나가면서 보충수 안내관(18)과 원자로 용기(30)의 하부 사이는 열림 상태가 되고 보충수(33)는 제3 관통홀(13)을 통과하고 z축 방향으로 연장된 보충수 안내관(18)을 통과하여 냉각재(34)를 향해 이동한다.At the same time, as the
보충수 보관 용기(10)의 상부의 중심에는 파열판(15)이 형성되고, 원자로 용기(30) 내부의 압력이 미리 설정된 압력 이상이면 파열판(15)은 파열된다. 이 경우, 원자로 용기(30) 내부의 압력이 낮아지면서 이송부(20)가 상승하고 보충수 보관 용기(10)에 수용된 보충수(33)가 제3 관통홀(13)을 통해 원자로 용기(30)로 공급된다.A
보충수 보관 용기(10)는 파열판(15)을 이용하여 원자로가 손상되어 원자로 용기(30)에 비정상적인 고압이 발생되더라도 파열판(15)이 파열되면서 이송부(20)가 상승시켜 완전 피동식으로 보충수(33)를 원자로 용기(30)에 공급할 수 있으므로 신속하고 즉각적으로 원자로 노심(31)을 냉각해 줄 수 있다.The make-up
지지부(16)의 상측은 x축 방향으로 연장된 커브형 형상을 가지고, 파열판(15)의 양측과 연결되어 파열판(15)을 고정한다. 지지부(16)의 측면은 z축 방향으로 뻗으며 내부 공간을 형성하고, 내부 공간에는 상부실린더(25)가 위치하면서 상부실린더(25)의 이동을 안내한다. 이송부(20)가 상승할 경우, 상부실린더(25)는 지지부(16)의 측면을 따라 상부로 이동한다.The upper side of the
보충수 보관 용기(10)의 측면부에는 신축성을 가지는 소재로 제조한 신축부(19)가 형성된다. 신축부(19)는 보충수 보관 용기(10)와 이송부(20)의 온도 차이에 의한 열팽창을 흡수한다. 신축부(19)는 보충수 보관 용기(10) 내부의 온도 차이에 따라 형상이 가변 될 수 있으므로 보충수 보관 용기(10)의 구조적 안정성을 높일 수 있다. 신축부(19)는 자바라 형상으로 열팽창에 따라 z축 방향으로 신축하는 구조를 가질 수 있다.An
이송부(20)는 제1 밸브(21), 제2 밸브(22), 입구홀(23), 출구홀(24), 상부실린더(25), 미세홀(26), 제1 돌출부(27) 그리고 제2 돌출부(28)를 포함한다. 이송부(20)는 z축 방향으로 뻗으며 보충수 보관 용기(10)의 내부에 위치한다. 이송부(20)는 내부 공간을 포함하고, 원자로 용기(30) 내부의 압력에 따라 승강한다. 이송부(20)는 원자로 용기(30) 내부의 압력이 미리 설정된 압력 이상일 경우, 파열판(15)이 파열되고 보충수 보관 용기(10)의 압력이 낮아지면서 이송부(20)가 상승할 수 있다.The
도 5를 참고하면, 이송부(20)의 하부에는 이송부(20)의 외측으로 돌출된 제1 밸브(21)와 제2 밸브(22)가 형성된다. 제1 밸브(21)와 제2 밸브(22)는 상호 마주보며 위치하면서 x축 방향으로 뻗으며 커브를 가지고 z축 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, a
제1 밸브(21)는 이송부(20)의 상승에 따라 원자로 용기(30)에 수용된 냉각재(34)의 이동을 제어한다. 제1 밸브(21)의 상부는 제4 관통홀(14)에 삽입되고 냉각재 안내관(17)을 지나 하단부는 제1 관통홀(11)에 삽입된다. 이 경우, 제1 밸브(21)는 냉각재 안내관(17)과 원자로 용기(30)의 하부 사이를 닫힌 상태로 유지시키므로, 냉각재(34)는 냉각재 안내관(17)으로 이동 하지 않는다.The
제2 밸브(22)는 이송부(20)의 상승에 따라 보충수 보관 용기(10)에 수용된 보충수(33)의 이동을 제어한다. 제2 밸브(22)는 제3 관통홀(13)에 삽입되어 보충수 안내관(18)과 원자로 용기(30)의 하부 사이를 닫힌 상태로 유지시키므로, 보충수(33)는 보충수 안내관(18)으로 이동하지 않는다.The
도 6을 참고하면, 이송부(20)가 상승할 경우, 제1 밸브(21)와 제2 밸브(22)는 각각 제1 관통홀(11)과 제3 관통홀(13)에서 빠지게 되므로 냉각재 안내관(17)과 보충수 안내관(18)은 열린 상태가 된다. 냉각재(34)는 냉각재 안내관(17)의 열림을 통하여 원자로 용기(30)에서 냉각재 안내관(17)으로 이동하고, 보충수(33)는 보충수 안내관(18)의 열림을 통하여 보충수 보관 용기(10)에서 원자로 용기(30)로 이동한다.Referring to FIG. 6, when the
다시 도 4를 참고하면, 이송부(20)의 하부에는 x축 방향으로 이송부(20)의 일측면을 관통하는 홀 형상의 입구홀(23)이 형성된다. 입구홀(23)은 제2 관통홀(12)과 평행선상에 위치하고 냉각재 안내관(17)의 측면과 마주보며 위치한다. 이송부(20)가 상승할 경우, 입구홀(23)과 제2 관통홀(12)은 x축 방향으로 마주보며 상호 연결된 상태로 정렬된다. 이송부(20)의 상부에는 x축 방향으로 이송부(20)의 일측면을 관통하는 홀 형상의 출구홀(24)이 형성된다. 출구홀(24)은 한 쌍으로 서로 마주보며 이송부(20)에 형성될 수 있다.Referring back to FIG. 4, an
이송부(20)가 상승할 경우, 냉각재(34)는 냉각재 안내관(17), 제2 관통홀(12), 입구홀(23)을 차례대로 통과하여 이송부(20)의 내부 공간으로 이동하고, 다시 출구홀(24)을 통해 이송부(20)의 외부로 이동한다. 이 경우, 냉각재(34)는 고온의 기체 상태로 보충수(33)와 혼합될 수 있다.When the
상부실린더(25)는 이송부(20)의 상부와 연결되고 상측이 지지부(16)의 내부 공간에 위치한다. 상부실린더(25)에는 미세홀(26)이 형성되어 원자로 용기(30) 내부의 압력을 동일하게 유지시킬 수 있다.The
제1 돌출부(27)는 상부실린더(25)의 상부에서 z축 방향으로 뻗으며 삼각형 형상의 단면을 가질 수 있다. 제2 돌출부(28)는 상부실린더(25)의 측면에서 x축 방향으로 뻗으며 지지부(16)의 측면과 맞닿으며 상부로 이동할 수 있으므로, 이송부(20)의 상승 이동의 안정성을 높일 수 있다. 이송부(20)가 상승할 경우, 제1 돌출부(27)는 파열판(15)이 파열된 공간에 삽입되고, 제2 돌출부(28)는 지지부(16) 상측의 커브형 형상과 맞닿는다. 즉, 파열판(15)이 파열되어 이송부(20)가 상승하면, 제1 돌출부(27)와 제2 돌출부(28)는 파열판(15)의 파열 공간이 닫힐 수 있다.The
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조해 본 발명의 보충수 주입 장치(1)를 이용한 보충수 주입 방법을 좀더 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of injecting make-up water using the make-up
보충수 주입 장치(1)는 원자로 용기(30) 내부의 압력이 미리 설정된 압력 이상일 경우, 보충수 보관 용기(10)의 상부에 위치하는 파열판(15)이 파열된다. 파열판(15)이 파열되면 보충수 보관 용기(10)의 압력이 낮아지면서 이송부(20)가 z축 방향을 따라 상부로 상승한다.When the pressure inside the
이송부(20)가 상승할 경우, 상부실린더(25)는 파열판(15)의 파열 공간에 삽입되어 파열 공간을 닫고, 제1 밸브(21)와 제2 밸브(22)가 각각 제1 관통홀(11)과 제3 관통홀(13)에서 빠지며, 입구홀(23)은 제2 관통홀(12) 마주보며 정렬된다.When the conveying
한편, 수용된 냉각재(34)는 원자로 용기(30)의 내부가 고온, 고압으로 형성되면, 냉각재(34) 수면의 상부 공간에는 고열로 인하여 증발된 기체 상태의 냉각재(34)가 채워진다. 고온 저밀도의 냉각재(34)는 제1 관통홀(11), 냉각재 안내관(17), 제2 관통홀(12) 그리고 입구홀(23)을 차례대로 통과하여 이송부(20)의 내부 공간으로 이동한다. 고온 저밀도의 냉각재(34)는 이송부(20)의 내부 공간을 따라 이송부(20)의 상부로 이동하고 출구홀(24)을 통해 이송부(20)의 외부로 이동한다. 출구홀(24)을 통해 배출된 냉각재(34)는 보충수 보관 용기(10)의 보충수(33)와 혼합될 수 있다.On the other hand, when the inside of the
보충수(33)는 제3 관통홀(13)을 통해 보충수 안내관(18)을 통과하여 냉각재(34)를 향해 이동한다. 즉, 보충수 주입 장치(1)는 이송부(20)가 상승하면, 원자로 용기(30)의 내부의 고온 저밀도의 냉각재(34)는 보충수 보관 용기(10)로 이동하고, 보충수 보관 용기(10)의 보충수(33)는 중력에 의하여 원자로 용기(30)로 이동하면서 자연 순환 대류가 이루어질 수 있다.The make-up
종래의 노심 보충수 탱크는 원자로 용기의 외부에 설치하고, 노심 보충수 탱크와 원자로 용기를 배관으로 연결하여 전기적 신호에 의하여 보충수를 제어하므로, 전원 상실 사고가 발생하거나 전기적 신호에 오류가 발생하는 경우 2차 피해가 발생될 수 있다.Conventional core make-up water tanks are installed outside the reactor vessel, and the make-up water is controlled by electrical signals by connecting the core make-up water tank and the reactor vessel through a pipe, so that power loss accidents or errors occur in electrical signals. In this case, secondary damage may occur.
반면에, 보충수 주입 장치(1)는 완전한 자기 피동 냉각을 실현할 수 있으므로 원자로가 비정상 고압상태, 제어봉의 고장 등으로 원자로의 정지가 발생하지 않을 경우에도 별도의 제어 지시 없이 원자로 노심의 잔열 제거가 가능하다.On the other hand, since the make-up
또한, 보충수 주입 장치(1)는 피동식으로 별도의 제어 지시가 필요 없으므로, 전원 상실 사고 또는 전기적 신호에 오류 발생에 의한 추가적인 피해를 미연에 방지할 수 있으며 종래의 연결 배관, 밸브 등의 부가적인 구성을 포함하지 않으므로 원자로 부피를 줄이고 소형 원자로에 적용할 수 있다.In addition, since the make-up
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of
1: 보충수 주입 장치
10: 보충수 보관 용기
11. 제1 관통홀
12. 제2 관통홀
13. 제3 관통홀
14. 제4 관통홀
15. 파열판
16. 지지부
17. 냉각재 안내관
18. 보충수 안내관
19. 신축부
20. 이송부
21. 제1 밸브
22. 제2 밸브
23. 입구홀
24. 출구홀
25. 상부실린더
26. 미세홀
27. 제1 돌출부
28. 제2 돌출부
30. 원자로 용기
31. 원자로 노심
32. 제어봉 구동 기구
33. 보충수
34. 냉각재
35. 냉각재 용기
36. 증기발생기
37. 열교환기
38. 순환펌프1: Make-up water injection device 10: Make-up water storage container
11. First through
13. 3rd through
15.
17. Coolant guide tube 18. Make-up water guide tube
19.
21.
23.
25.
27.
30.
32. Control rod drive mechanism 33. Make-up water
34.
36.
38. Circulation pump
Claims (18)
상기 보충수 보관 용기의 내부에 위치하고 상기 원자로 용기의 압력에 따라 승강하는 이송부
를 포함하고,
상기 이송부가 상승할 경우, 상기 보충수가 상기 원자로 용기의 내부에 위치하는 냉각재 용기에 주입되는 보충수 주입 장치.Make-up water storage container located inside the reactor vessel and receiving make-up water, and
A transfer unit located inside the make-up water storage container and moving up and down according to the pressure of the reactor container
Including,
When the transfer unit rises, the make-up water injection device is injected into a coolant container located inside the reactor vessel.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 보충수 보관 용기의 상부에 위치하고 미리 설정된 압력 이상일 경우 파열되는 파열판을 포함하는 보충수 주입 장치.In claim 1,
The make-up water storage container includes a rupture plate positioned above the make-up water storage container and ruptured when the pressure is higher than a preset pressure.
상기 이송부는, 상기 파열판이 파열될 경우 상승하는 보충수 주입 장치.In paragraph 2,
The transfer unit, a make-up water injection device that rises when the rupture plate is ruptured.
상기 이송부는, 상기 이송부의 하부에 위치하고 상기 이송부의 내부 공간으로 상기 냉각재 용기에 수용된 냉각재를 인입하는 입구홀을 포함하는 보충수 주입 장치.In claim 1,
The transfer unit is located under the transfer unit and includes an inlet hole for introducing the coolant accommodated in the coolant container into the inner space of the transfer unit.
상기 이송부는, 상기 이송부의 상부에 위치하고, 상기 이송부의 내부 공간을 따라 이동한 상기 냉각재를 상기 이송부의 외부로 배출하는 출구홀을 포함하는 보충수 주입 장치.In claim 4,
The conveying unit is positioned above the conveying unit, and comprises an outlet hole for discharging the coolant moved along the inner space of the conveying unit to the outside of the conveying unit.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 보충수 보관 용기의 하부에 위치하고 상기 냉각재의 상부에 위치하고 상기 냉각재가 통과하는 제1 관통홀 및 상기 입구홀과 대향하며 위치하고 상기 제1 관통홀을 통과한 냉각재가 통과하는 제2 관통홀이 형성된 냉각재 안내관을 포함하는 보충수 주입 장치.In clause 5,
The make-up water storage container is located below the make-up water storage container, is located above the coolant, is located opposite to the first through hole and the inlet hole through which the coolant passes, and the coolant passing through the first through hole passes Make-up water injection device comprising a coolant guide tube having a second through hole formed therein.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 보충수 보관 용기의 하부에 위치하고 상기 냉각재 용기를 향한 방향으로 상기 보충수가 통과하는 제3 관통홀이 형성된 보충수 안내관을 포함하는 보충수 주입 장치.In paragraph 6,
The make-up water storage container includes a make-up water guide tube positioned below the make-up water storage container and having a third through-hole through which the make-up water passes in a direction toward the coolant container.
상기 이송부는, 상기 이송부의 하부에 위치하고 상기 이송부의 외측 방향으로 돌출되고 상기 제1 관통홀에 삽입되고 상기 냉각재의 이동을 제어하는 제1 밸브를 포함하는 보충수 주입 장치.In paragraph 6,
The conveying part is located under the conveying part, protruding outwardly of the conveying part, inserted into the first through hole, and including a first valve for controlling the movement of the coolant.
상기 이송부는, 상기 이송부의 하부에 위치하고 상기 이송부의 외측 방향으로 돌출되고 상기 제3 관통홀에 삽입되고 상기 보충수의 이동을 제어하는 제2 밸브를 포함하는 보충수 주입 장치.In clause 7,
The conveying part is located under the conveying part, protruding outward from the conveying part, inserted into the third through hole, and including a second valve for controlling the movement of the make-up water.
상기 이송부는, 상기 이송부의 상부와 연결되고 상기 이송부의 상승시 상기 파열판이 파열된 공간에 삽입되는 상부실린더를 포함하는 보충수 주입 장치.In claim 1,
The transfer unit, the make-up water injection device comprising an upper cylinder connected to the upper portion of the transfer unit and inserted into the space where the rupture plate is ruptured when the transfer unit is raised.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 보충수 보관 용기의 측면에 위치하고 열팽창을 흡수하는 신축부를 포함하는 보충수 주입 장치.In claim 1,
The make-up water storage container is located on the side of the make-up water storage container and includes an elastic part for absorbing thermal expansion.
원자로의 압력이 미리 설정된 압력 이상이 되면 상기 보충수 보관 용기의 상부에 위치하는 파열판이 파열되는 단계,
상기 보충수 보관 용기의 내부의 이송부가 상승하는 단계,
상기 이송부를 따라 제1 밸브 및 제2 밸브가 상승하면서 제1 관통홀 및 제3 관통홀이 열리는 단계,
상기 이송부의 하부에 형성된 입구홀과 제2 관통홀이 상호 대향하며 정렬되는 단계,
상기 원자로 용기의 냉각재가 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 차례대로 통과하며 상기 이송부의 내부 공간을 따라 이동하는 단계,
상기 보충수가 상기 제3 관통홀을 통과하여 상기 원자로 용기의 냉각재에 주입되는 단계 및
상기 이송부의 내부 공간을 따라 이동한 상기 냉각재가 상기 이송부의 상부에 형성된 출구홀로 배출되는 단계
를 포함하는 보충수 주입 장치.Providing a make-up water storage container for receiving make-up water inside the reactor vessel,
The step of rupturing a rupture plate located on the top of the make-up water storage container when the pressure of the nuclear reactor exceeds a preset pressure,
The step of raising the transfer part inside the make-up water storage container
Opening the first through hole and the third through hole as the first valve and the second valve rise along the transfer part,
A step in which the inlet hole formed in the lower part of the transfer part and the second through hole face each other and are aligned,
Step of passing the coolant of the reactor vessel sequentially through the first through hole and the second through hole and moving along the inner space of the transfer unit,
Injecting the make-up water into the coolant of the reactor vessel through the third through hole, and
Discharging the coolant that has moved along the inner space of the transfer unit to an outlet hole formed above the transfer unit
Make-up water injection device comprising a.
상기 원자로 용기와 연결되는 증기발생기,
상기 증기발생기의 내부에 위치하는 열교환기 그리고
상기 원자로 용기와 연결되는 순환펌프를 포함하고,
상기 원자로 용기는 상기 원자로 용기 내부에 위치하는 보충수 주입 장치가 더 포함되고,
상기 보충수 주입 장치는 상기 원자로 용기의 압력에 따라 상기 냉각재 용기와 연결 또는 차단되는 원자력 발전 시스템.The reactor core, the control rod drive mechanism, the reactor vessel in which the coolant vessel is located,
A steam generator connected to the reactor vessel,
A heat exchanger located inside the steam generator, and
It includes a circulation pump connected to the reactor vessel,
The reactor vessel further includes a make-up water injection device located inside the reactor vessel,
The make-up water injection device is a nuclear power generation system connected to or cut off the coolant container according to the pressure of the reactor container.
상기 보충수 주입 장치는, 상기 원자로 용기 내부에 위치하고 보충수를 수용하는 보충수 보관 용기 및 상기 보충수 보관 용기의 내부에 위치하고 상기 원자로 용기의 압력에 따라 승강하는 이송부를 포함하고, 상기 이송부가 상승할 경우, 상기 보충수가 상기 냉각재 용기에 주입되는 원자력 발전 시스템.In claim 13,
The make-up water injection device includes a make-up water storage container that is located inside the reactor vessel and receives make-up water, and a transfer unit that is located inside the make-up water storage container and moves up and down according to the pressure of the reactor vessel, and the transfer unit is raised If so, a nuclear power generation system in which the make-up water is injected into the coolant container.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 보충수 보관 용기의 상부에 위치하고 미리 설정된 압력 이상일 경우 파열되는 파열판을 포함하고, 상기 파열판이 파열될 경우 상기 이송부가 상승하는 원자력 발전 시스템.In clause 14,
The make-up water storage container includes a rupture plate positioned above the make-up water storage container and ruptures when the pressure is higher than a preset pressure, and the transfer unit rises when the rupture plate is ruptured.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 냉각재 용기와 보충수 안내관을 통해 연결되고, 상기 이송부가 상승하면서 상기 보충수 안내관이 개방되어 상기 보충수를 상기 냉각재 용기로 주입하는 원자력 발전 시스템.In paragraph 15,
The make-up water storage container is connected to the coolant container and the make-up water guide pipe, and the make-up water guide pipe is opened as the conveying unit rises to inject the make-up water into the coolant container.
상기 보충수 보관 용기는, 상기 냉각재 용기와 냉각재 안내관을 통해 연결되고, 상기 이송부가 상승하면서 상기 냉각재 안내관이 개방되어 냉각재를 상기 이송부의 내부 공간으로 주입하는 원자력 발전 시스템.In paragraph 16,
The make-up water storage container is connected to the coolant container and the coolant guide pipe, and the coolant guide pipe is opened as the transfer unit rises to inject the coolant into the inner space of the transfer unit.
상기 이송부의 내부 공간을 따라 이동한 상기 냉각재는, 상기 이송부의 외부로 배출되어 상기 보충수 보관 용기로 이동하는 원자력 발전 시스템.In paragraph 17,
The coolant moved along the inner space of the transfer unit is discharged to the outside of the transfer unit and moves to the make-up water storage container.
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