KR20220100829A - Passive cooling device - Google Patents

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KR20220100829A
KR20220100829A KR1020220081905A KR20220081905A KR20220100829A KR 20220100829 A KR20220100829 A KR 20220100829A KR 1020220081905 A KR1020220081905 A KR 1020220081905A KR 20220081905 A KR20220081905 A KR 20220081905A KR 20220100829 A KR20220100829 A KR 20220100829A
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이병호
권용세
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Abstract

According to one aspect of the present invention, provides is a passive cooling device which comprises: a first passive heat exchanger that heat-exchanges transferred heat with air; an inner housing having upper and lower portions opened, wherein the first passive heat exchanger is disposed in the inner housing; a housing disposed to surround the inner housing and accommodating water therein; a boiling pot disposed in a lower portion of the inner housing and accommodating water supplied from the housing; and a second passive heat exchanger disposed inside the boiling pot and heat-exchanging heat transferred through the first passive heat exchanger with water.

Description

피동냉각 장치{PASSIVE COOLING DEVICE}Passive cooling device {PASSIVE COOLING DEVICE}

본 발명은 피동냉각 장치에 관한 것으로, 선박에 설치된 원자로를 피동냉각할 수 있는 피동냉각 장치에 대한 발명이다.The present invention relates to a passive cooling device, and to a passive cooling device capable of passively cooling a nuclear reactor installed on a ship.

후쿠시마 사고 이후, 원자력 시설의 피동냉각에 대한 설계 최적화에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 피동냉각 설비는 원자로에 사고 등이 발생하는 경우, 원자로의 운전이 정지된 상태에서 노심에 남아있는 잔열을 제거하기 위한 설비이다. 이러한 피동냉각 설비는 노심의 잔열을 제거할 때 전원을 사용하지 않은 상태에서, 대략 3일 정도 운영될 수 있도록 설계된다.After the Fukushima accident, research on design optimization for passive cooling of nuclear power facilities has been actively conducted. The passive cooling facility is a facility for removing residual heat remaining in the core when an accident or the like occurs in a nuclear reactor while the operation of the nuclear reactor is stopped. This passive cooling facility is designed to be operated for about 3 days without using power when removing residual heat from the core.

원자로의 사고가 발생한 이후 약 3일 이후에 사용자가 원자로에 개입할 수 있게 제한하는 것이 세계적인 추세이다. 따라서 피동냉각 설비는 노심의 잔열을 3일 이상 제거할 수 있어야 한다.It is a global trend to restrict the user's ability to intervene in a nuclear reactor after about three days after the accident in the nuclear reactor. Therefore, the passive cooling system should be able to remove the residual heat of the core for more than 3 days.

이러한 피동냉각에 대한 설비는 육상에 설치된 원자로뿐만 아니라, 선박에 설치된 원자로에도 적용할 필요가 있다. 그런데, 선박의 경우, 육상에서보다 가혹한 환경에서 사고가 발생할 수 있기 때문에 사고 발생 후 3일이 경과한 경우에도 사용자의 개입이 어려울 수 있다.Such passive cooling equipment needs to be applied to nuclear reactors installed on ships as well as nuclear reactors installed on land. However, in the case of a ship, since an accident may occur in a harsher environment than on land, it may be difficult for the user to intervene even when three days have elapsed after the accident.

한편, 최근 육상에 설치된 피동냉각 설비는 대부분 열원의 상부에 거대한 물탱크를 설치하는 구조이다. 이렇게 거대한 물탱크가 설치된 피동냉각 설비는 물탱크를 매우 높은 위치에 설치할 필요가 있어 진동 등이 쉽게 발생할 수 있는 선박에 설치하는 것이 쉽지 않다.On the other hand, most passive cooling facilities installed on land have a structure in which a huge water tank is installed on top of a heat source. It is not easy to install a passive cooling facility equipped with such a huge water tank on a ship that can easily generate vibrations because it is necessary to install the water tank at a very high position.

대한민국 등록특허 제10-1915977호 (2018.11.01.)Republic of Korea Patent No. 10-1915977 (2018.11.01.)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 3일 보다 장기간에 걸쳐 원자로의 노심 잔열을 제거할 수 있는 피동냉각 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention were invented in the background as described above, and an object of the present invention is to provide a passive cooling device capable of removing core residual heat of a nuclear reactor over a longer period of time than 3 days.

또한, 자연순환 원리를 이용하여 유체구동력을 얻어 잔열을 제거할 수 있는 피동냉각 장치를 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a passive cooling device capable of removing residual heat by obtaining fluid driving force using the principle of natural circulation.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전달되는 열을 공기에 의해 열교환하는 제1 피동 열교환기; 상부 및 하부가 개방되고, 상기 제1 피동 열교환기가 내부에 배치되는 내부 하우징; 상기 내부 하우징을 감싸도록 배치되고, 내부에 물이 수용되는 하우징; 상기 내부 하우징의 하부에 배치되며, 상기 하우징에서 물이 공급되어 수용되는 비등팟(Boiling Pot); 및 상기 비등팟 내부에 배치되고, 상기 제1 피동 열교환기를 거쳐 전달되는 열을 물에 의해 열교환하는 제2 피동 열교환기를 포함하는, 피동냉각 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a first passive heat exchanger for exchanging heat to be transferred by air; an inner housing having upper and lower portions open and the first passive heat exchanger disposed therein; a housing disposed to surround the inner housing and accommodating water therein; a boiling pot disposed in the lower portion of the inner housing and receiving water supplied from the housing; and a second passive heat exchanger disposed inside the boiling pot and exchanging heat transferred through the first passive heat exchanger with water by means of water, a passive cooling device may be provided.

본 발명의 실시예들에 따르면, 열원보다 상부에 피동냉각 장치를 배치하되, 피동냉각 장치가 자연 순환에 의한 구동력을 일으킬 수 있을 정도의 성능을 가지며, 대부분의 잔열을 수평 방향이나 하부에 배치된 그라운드부를 통해 제거될 수 있어, 자연 순환을 통해 열원인 노심의 잔열을 제거할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the passive cooling device is disposed above the heat source, but the passive cooling device has a performance sufficient to generate a driving force by natural circulation, and most residual heat is disposed in the horizontal direction or at the bottom. Since it can be removed through the ground part, residual heat of the core, which is a heat source, can be removed through natural circulation.

또한, 피동냉각 장치에 물이 있는 동안 물을 이용하여 노심의 잔열을 제거하고, 피동냉각 장치의 물이 모두 소진된 이후에도 내부 하우징의 내부를 유동하는 공기를 이용하는 공랭 방식으로 노심의 잔열을 제거할 수 있어, 초기부터 장기간 동안 피동냉각을 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, residual heat of the core is removed by using water while there is water in the passive cooling device, and the residual heat of the core is removed by air cooling using air flowing through the inner housing even after all the water in the passive cooling device is exhausted. Therefore, there is an effect that passive cooling can be performed for a long period of time from the initial stage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동냉각 설비의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동냉각 설비에서 피동냉각 장치로 이동하는 매체가 동결되는 것을 방지하기 위한 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피동냉각 설비의 피동냉각 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동냉각 설비의 피동냉각 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a schematic diagram for explaining the principle of a passive cooling facility according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram for explaining a configuration for preventing the medium moving from the passive cooling equipment to the passive cooling device according to an embodiment of the present invention from freezing.
3 is a view showing a passive cooling device of a passive cooling facility according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation of the passive cooling device of the passive cooling facility according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a component is 'connected', 'supported', 'connected', 'supplied', 'transferred', or 'contacted' to another component, it is directly connected, supported, connected, It should be understood that supply, delivery, and contact may occur, but other components may exist in between.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, in the present specification, the expressions of the upper side, the lower side, the side surface, etc. are described with reference to the drawings in the drawings, and it is disclosed in advance that if the direction of the corresponding object is changed, it may be expressed differently. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, terms including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피동냉각 설비(10)은, 열원부(100), 피동냉각 장치(200) 및 그라운드부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a passive cooling facility 10 according to an embodiment of the present invention includes a heat source unit 100 , a passive cooling device 200 , and a ground unit 300 .

열원부(100)는 열이 발생되는 구성으로서 피동냉각 설비(10)의 냉각대상이다. 일 예로, 본 실시예에서의 열원부(100)는 원자로일 수 있다. 그리고 원자로의 내부에 노심이 배치될 수 있다. 이러한 원자로의 노심에서 발생된 열은 원자로에 포함된 증기발생기에서 열교환이 이루어지고, 증기발생기에서 증기를 발생시킬 수 있다.The heat source unit 100 is a cooling target of the passive cooling facility 10 as a configuration in which heat is generated. For example, the heat source unit 100 in this embodiment may be a nuclear reactor. And a core may be disposed inside the nuclear reactor. Heat generated in the core of such a nuclear reactor may be heat exchanged in a steam generator included in the nuclear reactor, and steam may be generated in the steam generator.

그리고 증기발생기에서 생성된 증기는 증기터빈(400)을 거쳐 대부분의 열에너지를 잃고 복수기(500)를 통해 외부로 배출될 수 있다.And the steam generated in the steam generator may lose most of the thermal energy through the steam turbine 400 and may be discharged to the outside through the condenser 500 .

이렇게 열원부(100) 내부에서 열교환을 위해 열원부(100)는 열원 열교환기(110)를 포함할 수 있다.In this way, the heat source unit 100 may include a heat source heat exchanger 110 for heat exchange within the heat source unit 100 .

피동냉각 장치(200)는, 열원부(100)가 사고에 의해 동작이 정지되는 경우에 열원부(100)로부터 열이 전달된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열원부(100)가 정상적으로 동작하는 경우, 열원부(100)에서 생성된 열은 증기의 형태로 증기터빈(400) 측으로 이동되지만, 열원부(100)에 사고가 발생하여 정지되는 경우, 피동냉각 장치(200) 측으로 이동될 수 있다.In the passive cooling device 200 , heat is transferred from the heat source unit 100 when the operation of the heat source unit 100 is stopped due to an accident. As shown in FIG. 2 , when the heat source unit 100 operates normally, the heat generated from the heat source unit 100 is moved to the steam turbine 400 side in the form of steam, but an accident occurs in the heat source unit 100 . When it is stopped and generated, it may be moved to the passive cooling device 200 side.

이를 위해 사고가 발생하는 경우, 열원부(100)에서 배출되는 증기가 증기터빈(400) 측이 아닌 피동냉각 장치(200) 측으로 전환하기 위한 피동 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 이러한 피동 밸브는 열원부(100)와 피동냉각 장치(200)를 연결하는 연결관(CP)에 설치될 수 있다.To this end, when an accident occurs, a driven valve (not shown) for switching the steam discharged from the heat source unit 100 to the passive cooling device 200 side instead of the steam turbine 400 side may be installed. Such a driven valve may be installed in the connection pipe CP connecting the heat source unit 100 and the passive cooling device 200 .

여기서, 피동냉각 설비에서 열을 이송하는 매체는, 물일 수 있으며 온도에 따라 증기의 상태일 수 있다.Here, the medium for transferring heat in the passive cooling facility may be water and may be in the form of steam depending on the temperature.

이때, 피동 밸브는, 전원이 공급되는 경우 열원부(100)에서 생성된 증기가 증기터빈(400) 측으로 이송되도록 폐쇄되며, 공급되는 전원이 차단되는 경우 열원부(100)에서 생성된 증기가 피동냉각 장치(200) 측으로 이송되도록 개방될 수 있다.At this time, the driven valve is closed so that the steam generated from the heat source unit 100 is transferred to the steam turbine 400 side when power is supplied, and when the supplied power is cut off, the steam generated from the heat source unit 100 is driven It may be opened to be transferred to the cooling device 200 side.

이러한 피동냉각 장치(200)는, 열원부(100)에서 발생된 열을 제거하기 위해 열원부(100)보다 상부에 배치되며, 자연 순환에 의한 구동력을 일으킬 수 있을 정도로 증기의 형태로 이송된 열을 제거할 수 있다.The passive cooling device 200 is disposed above the heat source unit 100 to remove heat generated from the heat source unit 100, and heat transferred in the form of steam enough to generate a driving force by natural circulation. can be removed.

즉, 피동냉각 장치(200)는 열원부(100)에서 발생된 열이 자연 대류 현상에 의해 이송될 수 있을 정도로 열원부(100)보다 상부에 배치될 수 있다.That is, the passive cooling device 200 may be disposed above the heat source 100 to such an extent that the heat generated from the heat source 100 can be transferred by natural convection.

열원부(100)에서 생성된 열은, 고온의 물이나 증기의 형태로 열원부(100)에서 배출되는데, 열원부(100)의 입구 측에 있는 물보다 밀도가 낮기 때문에 상부로 이동한다.The heat generated in the heat source 100 is discharged from the heat source 100 in the form of high-temperature water or steam, and since it has a lower density than water at the inlet side of the heat source 100, it moves upward.

따라서 열원부(100)에서 생성된 열은 열원부(100)보다 상부에 배치된 피동냉각 장치(200) 측으로 이송될 수 있다.Accordingly, the heat generated by the heat source 100 may be transferred to the passive cooling device 200 disposed above the heat source 100 .

열원부(100)에서 생성된 열은 피동냉각 장치(200)에서 일정 정도 이하로 냉각된다. 이를 위해 피동냉각 장치(200)에는 피동 열교환기(210)가 배치될 수 있다. The heat generated by the heat source unit 100 is cooled to a certain degree or less in the passive cooling device 200 . For this, a passive heat exchanger 210 may be disposed in the passive cooling device 200 .

이때, 피동냉각 장치(200)에서 냉각된 물이나 증기는 상대적으로 밀도가 높아 상부에 배치된 피동냉각 장치(200)에서 하부로 이동함에 따라 그라운드부(300)를 거쳐 열원부(100)까지 이송될 수 있는 구동력이 발생될 수 있다.At this time, the water or steam cooled in the passive cooling device 200 has a relatively high density, and as it moves downward from the passive cooling device 200 disposed on the upper part, it is transferred to the heat source part 100 through the ground part 300 . A driving force that can be generated can be generated.

즉, 피동냉각 장치(200)에서 냉각된 유체는 그라운드부(300) 측으로 자중에 의해 이동함에 따라 열원부(100), 피동냉각 장치(200) 및 그라운드부(300)를 순환할 수 있는 구동력이 발생할 수 있다.That is, as the fluid cooled in the passive cooling device 200 moves by its own weight toward the ground unit 300 , the driving force capable of circulating the heat source unit 100 , the passive cooling device 200 , and the ground unit 300 is provided. can occur

여기서, 본 실시예에 따른 피동냉각 설비(10)이 선박에 설치되는 것을 일례로 들어 설명하면, 열원부(100)는 선박의 내부에 배치되며, 피동냉각 장치(200)는 선박의 외부에 배치될 수 있다.Here, if the passive cooling facility 10 according to the present embodiment is installed on a ship as an example, the heat source unit 100 is disposed inside the ship, and the passive cooling device 200 is disposed outside the ship. can be

특히, 피동냉각 장치(200)는 선박의 외부에 배치되되, 열원부(100)보다 높은 위치에 배치되도록 할 수 있다.In particular, the passive cooling device 200 may be disposed on the outside of the ship, and disposed at a higher position than the heat source unit 100 .

피동냉각 장치(200)가 선박의 외부에 배치되는 것은, 사고의 발생으로 열원부(100)의 동작이 정지될 때 피동냉각 장치(200)가 이용되기 때문에 선박의 내부 온도보다 선박의 외부 온도가 낮을 경우가 많기 때문이다.The passive cooling device 200 is disposed on the outside of the ship because the passive cooling device 200 is used when the operation of the heat source unit 100 is stopped due to the occurrence of an accident. Because it is often low.

또한, 피동냉각 장치(200)에 열원부(100)의 열이 직접적인 영향을 받지 않기 위함이다.In addition, the heat of the heat source unit 100 is not directly affected by the passive cooling device 200 .

이러한 피동냉각 장치(200)는, 물을 이용하여 냉각하는 수랭 장치가 이용될 수 있고, 또는, 공기를 이용하여 냉각하는 공기냉각기가 이용될 수 있다. 또는, 필요에 따라 물과 공기를 모두 이용하여 냉각하는 냉각기가 이용될 수도 있다.As the passive cooling device 200 , a water cooling device cooling using water may be used, or an air cooling device cooling using air may be used. Alternatively, a cooler for cooling using both water and air may be used as needed.

그라운드부(300)는 열원부(100)에서 발생된 열을 냉각시키기 위해 구비된다. 그라운드부(300)는 냉각을 위해 내부에 다량의 냉각수가 배치될 수 있으며, 피동냉각 장치(200)를 거쳐 일부 냉각된 열이 냉각될 수 있다.The ground unit 300 is provided to cool the heat generated by the heat source unit 100 . In the ground unit 300 , a large amount of cooling water may be disposed therein for cooling, and partially cooled heat may be cooled through the passive cooling device 200 .

그라운드부(300)는 별도로 구비되어 냉각수가 수용되는 냉각 탱크일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 탱크가 구비되지 않고, 바다의 온도를 직접적으로 이용할 수 있다. 즉, 그라운드부(300)는 바다일 수 있다.The ground unit 300 may be a cooling tank that is separately provided and accommodates cooling water. However, the present invention is not limited thereto, and a separate tank is not provided, and the temperature of the sea can be used directly. That is, the ground unit 300 may be the sea.

그라운드부(300)에는 열을 냉각하기 위한 그라운드 열교환기(310)가 배치되는데, 그라운드 열교환기(310)가 바다에 노출되어 해수와 직접 접촉되도록 배치된 상태로 열교환이 이루어질 수 있다.A ground heat exchanger 310 for cooling heat is disposed in the ground unit 300 , and heat exchange may be performed in a state in which the ground heat exchanger 310 is exposed to the sea and is disposed to be in direct contact with seawater.

예컨대, 선박의 경우, 그라운드 열교환기(310)가 외부로 노출되어 해수와 직접 접촉되어 해수에 의한 냉각이 이루어질 수 있다.For example, in the case of a ship, the ground heat exchanger 310 is exposed to the outside and is in direct contact with seawater to be cooled by seawater.

그라운드부(300)는 바다의 해수를 그대로 이용할 수 있으며, 해수의 온도를 이용하여 열원부(100)에서 배출되는 열을 냉각할 수 있다. 따라서 선박의 경우, 해수의 온도가 낮은 지역에서는 열원부(100)에서 발생된 열이 보다 효과적으로 냉각될 수 있다.The ground unit 300 may use seawater from the sea as it is, and may use the temperature of the seawater to cool the heat discharged from the heat source unit 100 . Therefore, in the case of a ship, the heat generated from the heat source unit 100 can be cooled more effectively in an area where the temperature of seawater is low.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 피동냉각 설비에서, 열원부(100)가 정상적으로 동작하는 경우, 열원부(100)와 피동냉각 장치(200) 사이를 연결하는 연결관(CP)은 사고에 대비하기 위해 상시적으로 물이 채워질 수 있다.At this time, as shown in FIG. 2 , in the passive cooling facility, when the heat source unit 100 operates normally, the connection pipe CP connecting between the heat source unit 100 and the passive cooling device 200 is in an accident. It can be filled with water at any time to be prepared.

이러한 피동냉각 설비가 선박에 설치되는 경우 선박은 주변 온도가 영하인 지역으로 이동할 수 있고, 그에 따라 연결관(CP)이 외부로 노출되는 경우 연결관(CP) 내부의 물이 동결될 수 있다.When such a passive cooling facility is installed in a vessel, the vessel may move to an area where the ambient temperature is below zero, and accordingly, when the connecting pipe CP is exposed to the outside, the water inside the connecting pipe CP may be frozen.

이렇게 연결관(CP)이 동결되는 경우, 연결관(CP)이 파손될 수 있는 위험이 있다. 연결관(CP)의 동결을 방지하기 위해 연결관(CP)에 전기열선을 설치하거나 열원부(100)의 열을 분기하여 연결관(CP)으로 분기할 수 있지만, 이는 경제성이 높지 않다.When the connector CP is frozen in this way, there is a risk that the connector CP may be damaged. In order to prevent freezing of the connection pipe CP, an electric heating wire may be installed in the connection pipe CP or the heat of the heat source part 100 may be branched to the connection pipe CP, but this is not economical.

그에 따라 연결관(CP)이 동결되는 것을 방지하기 위해, 열원부(100)가 정상적으로 동작하는 동안, 증기터빈(400)에서 복수기(500)로 배출되는 열을 연결관(CP)으로 공급할 수 있다. 이때, 증기터빈(400)에서 연결관(CP)으로 공급되는 열은 증기의 상태로 공급될 수 있다.Accordingly, in order to prevent the connection pipe CP from being frozen, heat discharged from the steam turbine 400 to the condenser 500 may be supplied to the connection pipe CP while the heat source unit 100 is operating normally. . At this time, the heat supplied from the steam turbine 400 to the connection pipe CP may be supplied in the form of steam.

또한, 복수기(500) 내에 수용된 물이 상온이거나 높은 온도를 갖는 물이므로, 이를 제3 펌프(P3)를 이용하여 연결관(CP)으로 공급할 수 있다.In addition, since the water accommodated in the condenser 500 is room temperature or water having a high temperature, it may be supplied to the connection pipe CP using the third pump P3 .

따라서 증기터빈(400)에서 배출되는 증기 또는 복수기(500) 내에 수용된 물을 연결관(CP)에 공급함에 따라 연결관(CP) 내의 물이 동결되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, as the steam discharged from the steam turbine 400 or water contained in the condenser 500 is supplied to the connection pipe CP, it is possible to prevent the water in the connection pipe CP from freezing.

이때, 증기터빈(400)에서 연결관(CP)으로 증기를 공급하는 관에 체크밸브가 설치될 수 있고, 또한, 복수기(500)에서 연결관(CP)으로 물을 공급하는 관에 체크밸브가 설치될 수 있다.At this time, a check valve may be installed in the pipe for supplying steam from the steam turbine 400 to the connection pipe (CP), and a check valve is installed in the pipe for supplying water from the condenser 500 to the connection pipe (CP). can be installed.

이는, 사고가 발생했을 때, 열원부(100)에서 피동냉각 장치(200)로 증기가 공급될 때, 증기터빈(400)이나 복수기(500)로 증기가 이동되는 것을 방지하기 위함이다.This is to prevent steam from moving to the steam turbine 400 or the condenser 500 when an accident occurs, when steam is supplied from the heat source unit 100 to the passive cooling device 200 .

이때, 열원부(100)가 정상적으로 동작되는 경우에도 피동냉각 장치(200)는 연결관(CP)을 통해 공급되는 물의 온도를 냉각하여 배출할 수 있다.In this case, even when the heat source unit 100 is normally operated, the passive cooling device 200 may cool and discharge the temperature of the water supplied through the connection pipe CP.

앞서 설명한 바와 같이, 연결관(CP)이 동결되는 것을 방지하기 위해 피동냉각 장치(200)에는, 열원부(100)가 정상적으로 동작하는 동안, 증기터빈(400) 또는 복수기(500)에서 공급된 증기나 물이 공급될 수 있다.As described above, in the passive cooling device 200 to prevent the connection pipe (CP) from freezing, while the heat source unit 100 operates normally, the steam supplied from the steam turbine 400 or the condenser 500 or water may be provided.

따라서 피동냉각 장치(200)는, 증기터빈(400)이나 복수기(500)로부터 증기나 물이 공급되면, 공급되는 증기나 물의 온도를 냉각하여 배출할 수 있다.Accordingly, when steam or water is supplied from the steam turbine 400 or the condenser 500 , the passive cooling device 200 may cool and discharge the temperature of the supplied steam or water.

복수기(500)는, 열원부(100)가 정상적으로 동작되는 동안 내부에 수용된 물을 제1 펌프(P1)를 이용하여 열원부(100)로 공급할 수 있다. 그리고 그라운드부(300)에서 복수기(500)에 설치된 복수 열교환기(510)로 공급되는 냉각수는 제2 펌프(P2)를 이용하여 공급될 수 있다.The condenser 500 may supply water accommodated therein to the heat source unit 100 while the heat source unit 100 is normally operated by using the first pump P1 . In addition, the cooling water supplied from the ground unit 300 to the plurality of heat exchangers 510 installed in the condenser 500 may be supplied using the second pump P2 .

따라서 복수기(500)에서는 그라운드부(300)에서 공급된 냉각수에 의해 증기터빈(400)에서 공급된 증기가 냉각될 수 있다.Accordingly, in the condenser 500 , the steam supplied from the steam turbine 400 may be cooled by the cooling water supplied from the ground unit 300 .

다음으로, 도 3 및 도 4에 도시된 도면을 이용하여 피동냉각 장치(200)에 대해 보다 상세하게 설명한다.Next, the passive cooling device 200 will be described in more detail using the drawings shown in FIGS. 3 and 4 .

피동냉각 장치(200)는, 연결관(CP)을 통해 공급된 증기나 물의 온도를 냉각할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 피동냉각 장치(200)는, 열원부(100)가 사고에 의해 동작이 정지되는 경우, 열원부(100)에서 발생하는 잔열을 제거하기 위해 구비되며, 이를 위해 열원부(100)에서 배출되는 증기를 연결관(CP)을 통해 공급받을 수 있다.The passive cooling device 200 may cool the temperature of steam or water supplied through the connection pipe CP. As described above, the passive cooling device 200 is provided to remove residual heat generated from the heat source unit 100 when the operation of the heat source unit 100 is stopped due to an accident, and for this purpose, the heat source unit 100 ) can be supplied through the connection pipe (CP).

본 실시예에서, 피동냉각 장치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 물과 공기를 모두 이용하여 증기를 냉각할 수 있다. 즉, 피동냉각 장치(200)는 수랭 방식 또는 공랭 방식으로 공급된 증기를 냉각할 수 있다.In this embodiment, the passive cooling device 200 may cool the steam using both water and air, as shown in FIG. 3 . That is, the passive cooling device 200 may cool the supplied steam by a water cooling method or an air cooling method.

이러한 피동냉각 장치(200)는, 제1 피동 열교환기(212), 제2 피동 열교환기(214), 하우징(220), 내부 하우징(230), 증기 챔버(240), 스프레이(250), 비등팟(Boiling Pot, 260) 및 팟 연결관(270)을 포함한다.The passive cooling device 200 includes a first passive heat exchanger 212 , a second passive heat exchanger 214 , a housing 220 , an inner housing 230 , a vapor chamber 240 , a spray 250 , and boiling. It includes a pot (Boiling Pot, 260) and a pot connector (270).

제1 피동 열교환기(212)는, 내부 하우징(230)의 내부에 배치되고, 내부 하우징(230)의 하부에서 외부 공기가 공급되어 공급된 공기를 이용하여 열을 냉각한다. 제1 피동 열교환기(212)는 공랭식 열교환기이다.The first passive heat exchanger 212 is disposed inside the inner housing 230 , and external air is supplied from a lower portion of the inner housing 230 and uses the supplied air to cool heat. The first passive heat exchanger 212 is an air-cooled heat exchanger.

제2 피동 열교환기(214)는, 비등팟(260)의 내부에 배치되고, 비등팟(260)을 채운 물을 이용하여 열을 냉각한다. 이때, 비등팟(260)에는 하부에서 물이 공급되고, 제2 피동 열교환기(214)를 통해 열교환이 이루어지며, 열교환에 의해 비등팟(260)의 물이 증발될 수 있다. 이러한 제2 피동 열교환기(214)는 수냉식 열교환기이다.The second passive heat exchanger 214 is disposed inside the boiling pot 260 and cools the heat using the water filled in the boiling pot 260 . At this time, water is supplied from the lower portion to the boiling pot 260 , and heat exchange is performed through the second passive heat exchanger 214 , and water in the boiling pot 260 may be evaporated by heat exchange. This second passive heat exchanger 214 is a water-cooled heat exchanger.

하우징(220)은 상면이 개방되고 하면이 폐쇄된다. 그리고 하우징(220)은 내부에 물이 채워질 수 있는 중공을 갖는다. 이러한 하우징(220)에 채워진 물은 제2 피동 열교환기(214)에서 수냉식으로 열교환이 이루어질 수 있도록 비등팟(260)에 공급될 수 있다.The housing 220 has an open upper surface and a closed lower surface. And the housing 220 has a hollow inside which can be filled with water. The water filled in the housing 220 may be supplied to the boiling pot 260 so that heat exchange can be performed in a water-cooled manner in the second passive heat exchanger 214 .

증기 이송관(222)은 하우징(220) 내부에 배치되고, 일단이 비등팟(260)에 배치되고, 타단이 증기 챔버(240)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 증기 이송관(222)은 비등팟(260)에서 발생된 증기를 증기 챔버(240)로 이송할 수 있다.The vapor transfer pipe 222 may be disposed inside the housing 220 , one end disposed in the boiling pot 260 , and the other end disposed inside the vapor chamber 240 . That is, the vapor transfer pipe 222 may transfer the vapor generated in the boiling pot 260 to the vapor chamber 240 .

내부 하우징(230)은 하면과 상면이 개방되고 내부에 중공을 가질 수 있다. 내부 하우징(230)의 하단과 하우징(220)의 하단이 연결됨에 따라 내부 하우징(230)의 외면과 하우징(220)의 내면 사이에 물이 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.The inner housing 230 may have an open lower surface and an upper surface, and may have a hollow inside. As the lower end of the inner housing 230 and the lower end of the housing 220 are connected, a space in which water can be accommodated may be formed between the outer surface of the inner housing 230 and the inner surface of the housing 220 .

즉, 하우징(220)의 내부에 구비된 중공은 내부 하우징(230)과 하우징(220)의 사이 공간일 수 있다.That is, the hollow provided inside the housing 220 may be a space between the inner housing 230 and the housing 220 .

이때, 내부 하우징(230)과 하우징(220)은 하단이 연결되어 일체로 형성될 수 있다.In this case, the inner housing 230 and the housing 220 may be integrally formed by connecting the lower ends.

그리고 내부 하우징(230)의 내부는 상면 및 하면이 개방되고 내부에 중공을 가지는데, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.In addition, the inner housing 230 has an open upper surface and a lower surface and a hollow inside, and may have a shape in which the width becomes narrower from the lower part to the upper part.

이렇게 내부 하우징(230)의 내부 형상이 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가짐에 따라 개방된 하면을 통해 내부로 유입된 공기가 상부로 이동할수록 점차 이동속도가 빨라질 수 있다.As the inner shape of the inner housing 230 has a shape that becomes narrower toward the upper side, the moving speed may gradually increase as the air introduced into the inner housing 230 moves upward through the open lower surface.

이때, 내부 하우징(230)의 개방된 하면은 완전히 개방된 상태일 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 공기가 유동될 수 있는 구조이면 되므로, 완전히 개방되지 않을 수도 있다.At this time, the opened lower surface of the inner housing 230 may be in a completely open state, but is not limited thereto, and may not be completely opened since it may have a structure through which air can flow.

즉, 내부 하우징(230)의 하면은 복수 개의 공기 홀이 형성된 플레이트가 배치될 수 있다. 플레이트에 형성된 복수 개의 공기 홀은 공기의 원활한 유입을 위해 가급적 크게 형성될 수 있다.That is, a plate having a plurality of air holes formed thereon may be disposed on the lower surface of the inner housing 230 . The plurality of air holes formed in the plate may be formed as large as possible for smooth inflow of air.

내부 하우징(230)의 상단에 증기유입부(232)가 배치될 수 있다. 증기유입부(232)는 내부 하우징(230)의 상단에 배치되고, 내부 하우징(230)과 일체로 형성될 수 있다.A vapor inlet 232 may be disposed on the upper end of the inner housing 230 . The vapor inlet 232 may be disposed on the upper end of the inner housing 230 , and may be integrally formed with the inner housing 230 .

증기유입부(232)는 상부 및 하부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 그리고 이러한 증기유입부(232) 외주면에는 복수 개의 증기 관통홀(SH)이 형성될 수 있다.The vapor inlet 232 may have a cylindrical shape with upper and lower open portions. In addition, a plurality of vapor through-holes SH may be formed on the outer circumferential surface of the vapor inlet 232 .

증기 관통홀(SH)은 증기유입부(232)의 외부에서 내부로 증기가 유입되기 위해 형성된다. 그에 따라 증기유입부(232)의 내부로 유입된 증기는 증기유입부(232)의 상부로 배출될 수 있다.The vapor through hole (SH) is formed to introduce steam from the outside to the inside of the vapor inlet (232). Accordingly, the steam introduced into the steam inlet 232 may be discharged to the upper portion of the steam inlet 232 .

증기 챔버(240)는, 내부 하우징(230)의 상단에 배치된다. 증기 챔버(240)는 내부 하우징(230)의 상단의 외주면을 감싸도록 배치되고, 상면 및 하면이 폐쇄된 형상을 가질 수 있다.The vapor chamber 240 is disposed on the upper end of the inner housing 230 . The vapor chamber 240 is disposed to surround the outer circumferential surface of the upper end of the inner housing 230 , and may have a shape in which the upper and lower surfaces are closed.

증기 챔버(240)의 상단은, 내부 하우징(230)의 상단에 배치된 증기유입부(232)의 상단에 결합될 수 있고, 증기 챔버(240)의 하단은, 내부 하우징(230)의 외주면에 결합될 수 있다.The upper end of the vapor chamber 240 may be coupled to the upper end of the vapor inlet 232 disposed on the upper end of the inner housing 230 , and the lower end of the vapor chamber 240 is on the outer peripheral surface of the inner housing 230 . can be combined.

이때, 증기 챔버(240)의 측면에는 복수 개의 챔버홀(242)이 형성될 수 있다. 따라서 증기 챔버(240)에는 복수 개의 챔버홀(242)을 통해 하우징(220)의 내부에 수용된 물이 유입될 수 있다.In this case, a plurality of chamber holes 242 may be formed in a side surface of the vapor chamber 240 . Accordingly, water contained in the housing 220 may be introduced into the vapor chamber 240 through the plurality of chamber holes 242 .

증기 챔버(240)는 내부에 물이 수용된 상태에서, 증기 이송관(222)이 하부에 결합될 수 있다. 즉, 증기 챔버(240)에는 증기 이송관(222)을 통해 비등팟(260)에서 발생된 증기가 이송되어 유입될 수 있다.In the vapor chamber 240, a vapor transfer pipe 222 may be coupled to a lower portion in a state in which water is accommodated therein. That is, the vapor generated in the boiling pot 260 may be transferred and introduced into the vapor chamber 240 through the vapor transfer pipe 222 .

이때, 증기 이송관(222)의 끝단은 증기 챔버(240)에 수용된 물에 잠길 수 있게 배치될 수 있다. 따라서 증기 이송관(222)을 통해 이송된 증기는 증기 챔버(240)에 배치된 물에 의해 일부가 응축될 수 있다.In this case, the end of the vapor transfer pipe 222 may be disposed to be submerged in the water accommodated in the vapor chamber 240 . Accordingly, the vapor transferred through the vapor transfer pipe 222 may be partially condensed by water disposed in the vapor chamber 240 .

증기 챔버(240)의 내측에 내부 하우징(230)의 증기유입부(232)가 배치되고, 그에 따라 증기 챔버(240)로 이동된 증기는 증기유입부(232)의 증기 관통홀(SH)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The vapor inlet 232 of the inner housing 230 is disposed on the inside of the vapor chamber 240 , and the vapor moved to the vapor chamber 240 accordingly passes through the vapor through hole SH of the vapor inlet 232 . can be discharged to the outside.

증기 관통홀(SH)을 통해 배출되는 증기에 의해 내부 하우징(230)의 상부에서 동압을 형성하여 내부 하우징(230)의 상단의 정압을 떨어뜨릴 수 있다. 그에 따라 내부 하우징(230)의 하부에서 상부로 이동하여 내부 하우징(230)의 상부를 통해 외부로 빠져나가는 공기가 빠르게 외부로 배출될 수 있어 내부 하우징(230) 내부에서 공기의 유동을 보다 원활하게 할 수 있다.By forming a dynamic pressure at the upper portion of the inner housing 230 by the vapor discharged through the vapor through hole SH, the static pressure at the upper end of the inner housing 230 may be reduced. Accordingly, the air moving from the lower part to the upper part of the inner housing 230 and exiting through the upper part of the inner housing 230 can be quickly discharged to the outside, so that the flow of air inside the inner housing 230 can be more smoothly. can do.

스프레이(250)는 내부 하우징(230)의 내부에 배치될 수 있다. 스프레이(250)는 하우징(220)에 수용된 물을 공급받아 내부 하우징(230)에 분사할 수 있다. 여기서 스프레이(250)는 내부 하우징(230)의 상부에 배치될 수 있다.The spray 250 may be disposed inside the inner housing 230 . The spray 250 may receive water accommodated in the housing 220 and spray it on the inner housing 230 . Here, the spray 250 may be disposed on the inner housing 230 .

스프레이(250)는 하우징(220)에 수용된 물이 일정 이하로 줄어들 때까지 동작할 수 있으며, 하우징(220)에 수용된 물의 수위가 낮아져 스프레이(250)로 물이 공급되지 않을 때까지 내부 하우징(230)에 물을 분사할 수 있다.The spray 250 may operate until the water contained in the housing 220 decreases to a certain level or less, and the water level of the water contained in the housing 220 is lowered so that the water is not supplied to the spray 250 in the inner housing 230 . ) can be sprayed with water.

이렇게 스프레이(250)를 이용하여 내부 하우징(230)에 물을 분사함으로써, 제1 피동 열교환기(212)에서 공랭식으로 열교환이 이루어질 때의 효율을 높일 수 있다.By spraying water on the inner housing 230 using the spray 250 in this way, the efficiency when heat exchange is performed by air cooling in the first passive heat exchanger 212 can be increased.

여기서, 스프레이(250)에는 피동 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 피동 밸브는 전원이 공급되는 경우 스프레이(250)에서 물이 분사되지 않도록 차단하고 있다가, 전원이 차단되면 개방되어 스프레이(250)에서 물이 분사되도록 동작할 수 있다.Here, a driven valve (not shown) may be installed in the spray 250 . The driven valve blocks so that water is not sprayed from the spray 250 when power is supplied, and is opened when the power is cut off to operate so that water is sprayed from the spray 250 .

즉, 피동 밸브가 개방되면, 하우징(220)에 수용된 물이 자중에 의해 이동하여 스프레이(250)를 통해 내부 하우징(230)의 내부에 분사될 수 있다.That is, when the driven valve is opened, the water accommodated in the housing 220 may move by its own weight and may be sprayed into the inner housing 230 through the spray 250 .

다시 말해, 피동 밸브에 공급되는 전원이 차단된다는 것은, 열원부(100)의 동작이 정지된 것으로, 열원부(100)의 동작 정지로 인해, 증기터빈(400) 및 복수기(500)를 통해 열원부(100)에서 발생하는 열을 더 이상 냉각할 수 없는 상태이다.In other words, when the power supplied to the driven valve is cut off, the operation of the heat source unit 100 is stopped. It is in a state in which the heat generated in the unit 100 can no longer be cooled.

따라서 피동 밸브에 공급되는 전원이 차단되어 개방됨으로써, 피동냉각 장치(200)를 이용하여 열원부(100)에서 발생하는 잔열을 제거한다.Accordingly, the power supplied to the driven valve is cut off and opened, thereby removing residual heat generated from the heat source unit 100 using the passive cooling device 200 .

비등팟(260)은 내부 하우징(230)의 하부에 배치되고, 내부에 소정의 공간을 가질 수 있다. 비등팟(260)의 내부에 제2 피동 열교환기(214)가 배치될 수 있다.The boiling pot 260 is disposed under the inner housing 230 and may have a predetermined space therein. A second passive heat exchanger 214 may be disposed inside the boiling pot 260 .

제2 피동 열교환기(214)는 제1 피동 열교환기(212)를 거친 이후에 수냉식으로 열교환할 수 있다. 이를 위해 비등팟(260)은 내부에 물이 채워질 수 있으며, 하우징(220)에 수용된 물을 팟 연결관(270)을 통해 공급받을 수 있다.The second passive heat exchanger 214 may exchange heat with water after passing through the first passive heat exchanger 212 . To this end, the boiling pot 260 may be filled with water, and the water accommodated in the housing 220 may be supplied through the pot connector 270 .

이때, 팟 연결관(270)은 일단이 하우징(220)의 하부에 연결되고, 타단은 비등팟(260)의 하부에 연결된다. 따라서 하우징(220)에 수용된 물은 팟 연결관(270)을 통해 비등팟(260)의 하부로 공급될 수 있다.At this time, the pot connector 270 has one end connected to the lower portion of the housing 220 and the other end connected to the lower portion of the boiling pot 260 . Therefore, the water accommodated in the housing 220 may be supplied to the lower portion of the boiling pot 260 through the pot connector 270 .

또한, 비등팟(260)은 상부에 증기 이송관(222)이 연결된다. 증기 이송관(222)은 비등팟(260)에서 생성된 증기를 증기챔버로 이송한다.In addition, the boiling pot 260 is connected to the steam transfer pipe 222 at the top. The steam transfer pipe 222 transfers the steam generated in the boiling pot 260 to the steam chamber.

비등팟(260)은 내부가 밀폐될 수 있으며, 하부에 배치된 팟 연결관(270)을 통해 물을 공급받을 수 있다.The boiling pot 260 may be sealed inside, and water may be supplied through the pot connector 270 disposed below.

따라서 제2 피동 열교환기(214)에서 열교환이 이루어짐에 따라 비등팟(260)에 수용된 물은 증발하여 증기가 발생할 수 있다. 이렇게 발생된 증기는 비등팟(260)의 상부에 연결된 증기 이송관(222)을 통해 증기 챔버(240)로 이송될 수 있다.Therefore, as heat exchange is performed in the second passive heat exchanger 214 , the water accommodated in the boiling pot 260 may be evaporated to generate steam. The steam generated in this way may be transferred to the vapor chamber 240 through the vapor transfer pipe 222 connected to the upper portion of the boiling pot 260 .

비등팟(260)에서 제2 피동 열교환기(214)를 통해 열교환되어 냉각된 이후 열원부(100)로 다시 열교환 매체가 이송될 수 있다.After being cooled by heat exchange through the second passive heat exchanger 214 in the boiling pot 260 , the heat exchange medium may be transferred back to the heat source unit 100 .

또는, 제2 피동 열교환기(214)에서 열교환된 이후, 도 1에 도시된 바와 같이, 그라운드부(300)를 거쳐 재차 열교환이 이루어진 이후에 열교환 매체가 열원부(100)로 이송될 수 있다.Alternatively, after heat exchange in the second passive heat exchanger 214 , as shown in FIG. 1 , the heat exchange medium may be transferred to the heat source unit 100 after heat exchange is performed again through the ground unit 300 .

냉각핀(262)은, 비등팟(260)의 외주면을 감싸도록 배치된다. 이러한 냉각핀(262)은 제2 피동 열교환기(214)에 의해 열교환으로 인해 비등팟(260)의 물이 가열되어 증기를 발생시킬 수 있는데, 이때의 열을 외부로 전달하는 역할을 한다.The cooling fins 262 are disposed to surround the outer peripheral surface of the boiling pot 260 . The cooling fins 262 may generate steam by heating the water in the boiling pot 260 due to heat exchange by the second passive heat exchanger 214, and serves to transfer the heat to the outside.

냉각핀(262)으로 전달된 열은 유동하는 공기에 의해 다시 열교환이 이루어질 수 있다. 즉, 냉각핀(262)은 하부에서 내부 하우징(230)의 내부로 유입되는 공기를 가열할 수 있어 공기의 부력(Buoyancy)을 증가시킬 수 있고, 그로 인해 내부 하우징(230)의 내부에서 공기가 보다 원활하게 유동할 수 있다.The heat transferred to the cooling fins 262 may be heat exchanged again by flowing air. That is, the cooling fins 262 can heat the air flowing into the inner housing 230 from the bottom to increase the buoyancy of the air, and thereby the air inside the inner housing 230 is heated. It can flow more smoothly.

여기서, 내부 하우징(230)의 하부에서 공기가 유입되고, 내부 하우징(230)의 형상에 따라 상부로 공기가 이동하면서 공기의 유동 속도가 빨라지며 내부 하우징(230)의 상부를 통해 공기가 배출된다.Here, air is introduced from the lower part of the inner housing 230 , and the air flow speed increases while the air moves upward according to the shape of the inner housing 230 , and the air is discharged through the upper part of the inner housing 230 . .

이 과정에서 제1 피동 열교환기(212)에서 열교환이 이루어지는데, 냉각핀(262)은 내부 하우징(230)의 하부에서 상부로 공기가 보다 원활하게 유동시키는 역할을 한다.In this process, heat exchange is performed in the first passive heat exchanger 212 , and the cooling fins 262 serve to more smoothly flow air from the lower part to the upper part of the inner housing 230 .

또한, 상기와 같이, 내부 하우징(230)의 내부에서 하부로부터 상부 방향으로 공기가 빠르게 이동함에 따라 스프레이(250)에서 분사된 물이 하중에 의해 바로 내부 하우징(230)의 하부로 떨어지지 않고, 내부 하우징(230)의 내부에 보다 오랜 시간 동안 머물 수 있다.In addition, as the air moves rapidly from the bottom to the top inside the inner housing 230 as described above, the water sprayed from the spray 250 does not directly fall to the lower part of the inner housing 230 by the load, and the inside It can stay inside the housing 230 for a longer period of time.

따라서 스프레이(250)에서 분산된 물이 내부 하우징(230) 내부에서 머무는 시간이 증가함에 따라 제1 피동 열교환기(212)에서의 열교환 효율이 높아질 수 있다.Accordingly, as the amount of time the water dispersed in the spray 250 stays inside the inner housing 230 increases, heat exchange efficiency in the first passive heat exchanger 212 may increase.

본 실시예에서, 피동냉각 장치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 연결관(CP)을 통해 열교환 매체가 공급되지 않는 경우에 하우징(220) 및 비등팟(260)의 내부에 물이 채워진 상태가 유지된다.In this embodiment, as shown in FIG. 3 , the passive cooling device 200 has water inside the housing 220 and the boiling pot 260 when the heat exchange medium is not supplied through the connection pipe CP. It remains filled.

그리고 도 2에서와 같이, 증기터빈(400) 또는 복수기(500)로부터 증기나 높은 온도의 물이 연결관(CP)을 통해 공급받으면, 제1 피동 열교환기(212) 및 제2 피동 열교환기(214)에서 각각 열교환이 이루어질 수 있다.And as in FIG. 2, when steam or high-temperature water is supplied from the steam turbine 400 or the condenser 500 through the connection pipe (CP), the first passive heat exchanger 212 and the second passive heat exchanger ( 214), heat exchange may be performed, respectively.

여기서, 증기터빈(400) 또는 복수기(500)로부터 증기나 높은 온도의 물이 연결관(CP)을 통해 공급되는 것은 열원부(100)가 정상적으로 동작하는 상태이므로, 스프레이(250)에 설치된 피동 밸브는 폐쇄된 상태가 유지된다. 즉, 스프레이(250)는 동작하지 않는다.Here, since the heat source 100 is normally operated when steam or high-temperature water is supplied from the steam turbine 400 or the condenser 500 through the connection pipe CP, a driven valve installed in the spray 250 . remains closed. That is, the spray 250 does not operate.

그리고 열원부(100)의 동작이 정지되는 경우(비상 정지 등), 열원부(100)에서 직접 열이 전달되며, 피동냉각 장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스프레이(250)가 동작하여, 제1 피동 열교환기(212)에서 공랭 방식으로 열교환이 이루어질 수 있고, 또한, 제2 피동 열교환기(214)에서 물에 의한 수냉식 열교환이 이루어질 수 있다.And when the operation of the heat source unit 100 is stopped (emergency stop, etc.), heat is transferred directly from the heat source unit 100, and the passive cooling device 200, as shown in FIG. In operation, heat exchange may be performed in an air-cooled manner in the first passive heat exchanger 212 , and water-cooled heat exchange by water may be performed in the second passive heat exchanger 214 .

스프레이(250)는 하우징(220)에 수용된 물이 일정 수준으로 수위가 낮아질 때까지 동작할 수 있다.The spray 250 may operate until the water level of the water accommodated in the housing 220 is lowered to a certain level.

제2 피동 열교환기(214)는 하우징(220)에 수용된 물이 모두 소진되 비등팟(260) 내부의 물이 모두 증발될 때까지 열교환이 지속될 수 있다. 열원부(100)에 해당하는 노심은 사고 등에 의해 비상 정지된 상태에서도 지속적으로 잔열을 발생시키며, 시간이 지날수록 잔열은 감소할 수 있다.In the second passive heat exchanger 214 , heat exchange may be continued until all the water contained in the housing 220 is exhausted and all the water inside the boiling pot 260 is evaporated. The core corresponding to the heat source 100 continuously generates residual heat even in an emergency stop state due to an accident or the like, and the residual heat may decrease as time passes.

따라서 열원부(100)가 정지된 초기에는, 스프레이(250)의 동작으로 제1 피동 열교환기(212)에서 이루어지는 공랭 방식의 열교환 효율을 높이고, 또한, 제2 피동 열교환기(214)를 통해 수랭 방식의 열교환이 이루어지도록 한다.Therefore, in the initial stage when the heat source unit 100 is stopped, the operation of the spray 250 increases the heat exchange efficiency of the air-cooling method made in the first passive heat exchanger 212 , and also water-cooling through the second passive heat exchanger 214 . method of heat exchange.

그리고 단계적으로 스프레이(250)의 동작이 정지되고, 하우징(220)의 물이 모두 소진될 때까지 제2 피동 열교환기(214)가 동작될 수 있다.And the operation of the spray 250 is stopped step by step, and the second passive heat exchanger 214 may be operated until all the water in the housing 220 is consumed.

이는, 초기 일정 시간(약 3일) 동안 발생하는 열이 상대적으로 높기 때문이다. 여기서, 하우징(220)에 수용된 물은 노심에서 발생하는 잔열의 방출율이 노심 전체 출력의 약 1%가 될 때까지 제2 피동 열교환기(214)에서 열교환이 이루어질 수 있을 정도일 수 있다.This is because the heat generated during the initial period of time (about 3 days) is relatively high. Here, the water accommodated in the housing 220 may be such that heat exchange can be performed in the second passive heat exchanger 214 until the release rate of residual heat generated in the core becomes about 1% of the total output of the core.

제1 피동 열교환기(212)는 공랭 방식으로 동작하므로, 스프레이(250)에서 물이 분사되지 않더라도 내부 하우징(230)의 하부에서 공급되는 공기에 의해 지속적으로 열교환이 이루어질 수 있다.Since the first passive heat exchanger 212 operates in an air-cooling manner, heat exchange may be continuously performed by the air supplied from the lower portion of the inner housing 230 even if water is not sprayed from the spray 250 .

따라서 제1 피동 열교환기(212)는 별도의 공급이 이루어지지 않더라도 열원부(100)에서 발생되는 열을 지속적으로 제거할 수 있다.Therefore, the first passive heat exchanger 212 can continuously remove heat generated from the heat source unit 100 even if a separate supply is not made.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the embodiments of the present invention have been described as specific embodiments, these are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and should be construed as having the widest scope according to the embodiments disclosed herein. A person skilled in the art may implement a pattern of a shape not specified by combining/substituting the disclosed embodiments, without departing from the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on the present specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.

10: 피동냉각 설비
100: 열원부 110: 열원 열교환기
200: 피동냉각 장치 210: 피동 열교환기
212: 제1 피동 열교환기 214: 제2 피동 열교환기
220: 하우징 222: 증기 이송관
230: 내부 하우징 232: 증기 유입부
240: 증기 챔버 242: 챔버홀
250: 스프레이
260: 비등팟 262: 냉각핀
270: 팟 연결관
300: 그라운드부 310: 그라운드 열교환기
400: 증기터빈
500: 복수기 510: 복수 열교환기
CP: 연결관
P1: 제1 펌프 P2: 제2 펌프
P3: 제3 펌프
SH: 증기 관통홀
10: passive cooling equipment
100: heat source 110: heat source heat exchanger
200: passive cooling device 210: passive heat exchanger
212: first passive heat exchanger 214: second passive heat exchanger
220: housing 222: steam transfer pipe
230: inner housing 232: vapor inlet
240: vapor chamber 242: chamber hall
250: spray
260: boiling pot 262: cooling fins
270: pot connector
300: ground unit 310: ground heat exchanger
400: steam turbine
500: condenser 510: condenser heat exchanger
CP: connector
P1: first pump P2: second pump
P3: third pump
SH: vapor through hole

Claims (6)

전달되는 열을 공기에 의해 열교환하는 제1 피동 열교환기;
상부 및 하부가 개방되고, 상기 제1 피동 열교환기가 내부에 배치되는 내부 하우징;
상기 내부 하우징을 감싸도록 배치되고, 내부에 물이 수용되는 하우징;
상기 내부 하우징의 하부에 배치되며, 상기 하우징에서 물이 공급되어 수용되는 비등팟(Boiling Pot); 및
상기 비등팟 내부에 배치되고, 상기 제1 피동 열교환기를 거쳐 전달되는 열을 물에 의해 열교환하는 제2 피동 열교환기를 포함하는,
피동냉각 장치.
a first passive heat exchanger for exchanging the transferred heat with air;
an inner housing having an upper portion and an open lower portion, the first passive heat exchanger being disposed therein;
a housing disposed to surround the inner housing and accommodating water therein;
a boiling pot disposed on the lower portion of the inner housing and receiving water supplied from the housing; and
It is disposed inside the boiling pot and comprises a second passive heat exchanger for exchanging heat transferred through the first passive heat exchanger by water,
passive cooling device.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징의 상단에 상기 내부 하우징을 감싸도록 배치된 증기 챔버;
상기 제2 피동 열교환기에 의해 상기 비등팟의 내부에서 발생된 증기를 상기 증기 챔버로 이송하는 증기 이송관; 및
상기 내부 하우징의 상단에 결합되고, 상기 증기 챔버로 이송된 증기가 상기 내부 하우징의 내부로 이동되도록 증기 관통홀이 형성된 증기유입부를 더 포함하는,
피동냉각 장치.
The method of claim 1,
a vapor chamber disposed on an upper end of the inner housing to surround the inner housing;
a vapor transfer pipe for transferring the vapor generated in the boiling pot to the vapor chamber by the second passive heat exchanger; and
It is coupled to the upper end of the inner housing, further comprising a vapor inlet portion formed with a vapor through-hole so that the vapor transferred to the vapor chamber is moved to the inside of the inner housing,
passive cooling device.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징의 하단 및 상기 하우징의 하단은 연결되어 일체로 형성되고, 상기 내부 하우징 및 상기 하우징의 사이에 물이 수용되는,
피동냉각 장치.
The method of claim 1,
The lower end of the inner housing and the lower end of the housing are connected and integrally formed, and water is accommodated between the inner housing and the housing,
passive cooling device.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 하우징의 내부에 배치되며, 상기 하우징에 수용된 물을 상기 제1 피동 열교환기에 물을 분사하는 스프레이를 더 포함하고,
상기 스프레이는 상기 제1 피동 열교환기로 열을 전달하는 열원부의 동작이 정지되는 경우에 상기 제1 피동 열교환기로 물을 분사하는,
피동냉각 장치.
The method of claim 1,
It is disposed inside the inner housing, further comprising a spray for spraying water accommodated in the housing to the first passive heat exchanger,
The spray sprays water to the first passive heat exchanger when the operation of the heat source for transferring heat to the first passive heat exchanger is stopped.
passive cooling device.
제 4 항에 있어서,
상기 내부 하우징은, 하부로부터 상부 방향으로 공기가 유동하도록 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 갖는,
피동냉각 장치.
5. The method of claim 4,
The inner housing has a shape that becomes narrower from the bottom to the top so that air flows from the bottom to the top,
passive cooling device.
제 5 항에 있어서,
상기 내부 하우징의 하부에서 공기의 부력을 증기시키기 위해 상기 비등팟의 외주면을 감싸도록 배치된 냉각핀을 더 포함하는,
피동냉각 장치.
6. The method of claim 5,
Further comprising a cooling fin disposed to surround the outer peripheral surface of the boiling pot to vaporize the buoyancy of the air in the lower portion of the inner housing,
passive cooling device.
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