KR20220136678A - 1차계통 수화학 모사장치 - Google Patents

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Abstract

검사시편이 장착되며, 설정온도조건을 유지하기하기 위한 고온고압계통; 모사를 위한 부식수화학 조건제어 및 유지를 위한 화학조건제어계통; 정화 및 미생물 제거 처리된 계통수를 공급하기 위한 순수공급정화계통; 및 상기 화학조건제어계통상의 수질 환경을 측정하기 위한 계측제어계통을 포함하는, 1차계통 수화학 모사장치를 포함할 수 있다.

Description

1차계통 수화학 모사장치{Water chemistry simulation apparatus of primary system}
본 발명은 원자력발전소의 1차계통 수화학 모사 장치에 관한 것이다.
원자력발전소 1차계통 환경을 구현함에 있어 동일 조건(압력, 온도, 화학조건 등)으로 유지할 수 있는 장치가 필요하다. 예컨데 원자력발전소 1차계통 환경(300℃, 150bar) 모사를 통해서 발전소 운전 중 발생되는 부식생성물 특성 및 거동 분석을 통한 원전 수화학 최적화 기술이 필요하다. 그러나, 용존산소의 제거를 위해서 질소제어 주입을 통해 제어하나, 용존수소 부재로 부식 조건이 변하고 용존산소의 제어 및 완전 제거가 어렵다.
한국등록특허 제10-2215869호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원자력발전소 1차계통 환경을 구현함에 있어 동일 조건(예: 압력, 온도, 화학조건 등)으로 유지할 수 있는 1차계통 수화학 모사장치를 제공하는 것이다.
또한, 원자력발전소 1차계통 환경(예: 300℃, 150bar) 모사를 통해서 발전소 운전 중 발생되는 부식생성물 특성 및 거동 분석을 통한 원전 수화학 최적화가 가능한 1차계통 수화학 모사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 1차계통 수화학 모사장치는 검사시편이 장착되며, 설정온도조건을 유지하기하기 위한 고온고압계통; 모사를 위한 부식수화학 조건제어 및 유지를 위한 화학조건제어계통; 정화 및 미생물 제거 처리된 계통수를 공급하기 위한 순수공급정화계통; 및 상기 화학조건제어계통상의 수질 환경을 측정하기 위한 계측제어계통을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고온고압계통은 오토클레이브, 고압펌프, 열교환기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 오토클레이브는, 상기 오토클레이브의 컨트롤을 위한 컨트롤판넬과, 상기 오토클레이브의 내부 온도 조절을 위하여 지르코늄히터(zirconium heater)를 포함하되, 상기 오토클레이브는 최대 650→ 온도값으로 사용 가능할 수 있다.
또한, 상기 오토클레이브는 가공을 위한 샘플(예: 부식 식편 등)이 장착과 탈착이 가능한 샘플포트가 구비되되, 상기 오토클레이브는 다수로 구비되며, 각기 구비된 니들밸브를 통해 선택적 혹은 전체적 사용이 가능할 수 있다.
또한, 상기 오토클레이브는 내부를 개폐하기 위한 개폐부가 구비되되, 상기 개폐부는 증기화상 방지를 위한 폴리카보네이트(Polycarbonate) 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 화학조건제어계통은 미터링/마이크로펌프, 가스믹스컬럼을 포함할 수 있다.
또한, 상기 계측제어계통은 전기전도도(conductiv), 수소농도지수(pH, potential of Hydrogen), 용존산소량(DO, dissolved oxygen), 용존수소량(DH, Dissolved Hydrogen)을 측정하기 위한 측정수단을 포함할 수 있다.
또한, 수소주입을 위한 수소발생기를 더 포함하며, 상기 수소발생기는, 순수제조기에서 제조되는 물이 저장되는 순수탱크와, 라인상에서 상기 수소의 흐름을 감지하며, 상기 수소의 흐름이 설정시간 동안 최대유량으로 흐르는 경우 누수발생으로 판단하여 상기 수소발생시기의 동작은 오프시키기 위한 흐름감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소발생기는, 발생된 상기 수소를 계통에 용해시키기 위한 가압장치를 더 포함하며, 상기 가압장치는 상기 설정압력으로 계통에 용존수소농도의 제어가 가능할 수 있다.
또한. 상기 수소발생기의 상기 가압장치는 상기 설정압력을 계통상의 용존산소농도의 제어가 가능할 수 있다.
또한, 상기 수소가 산소에 노출되는 것을 방지하기 위한 수소퍼지계통을 더 포함하며, 상기 수소퍼지계통은 내부로 질소를 주입하여 내부의 수소를 외부로 퍼지하기 위한 질소가압장치와, 상기 질소 또는 상기 수소의 배출을 위한 가이드를 수행하는 퍼지배관을 포함할 수 있다.
또한, 용존산소 및 용존수소 중 적어도 어느 하나의 분석을 위한 용존분석부를 더 포함하며, 상기 용존분석부는, 인라인포트(in-line port)와 아웃라인포트(out-line port)가 구비되고 질소가 항시 공급되며, 상기 아웃라인포트에는 솔레노이드밸브(solenoid valve)가 구비되되, 상기 분석이 이루어질 때마다 질소퍼지(n2 purge)가 이루어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 1차계통 수화학 모사장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면 원자력발전소 1차계통 환경을 구현함에 있어 동일 조건(예: 압력, 온도, 화학조건 등)으로 유지할 수 있는 1차계통 수화학 모사장치를 제공할 수 있다.
또한, 원자력발전소 1차계통 환경(예: 300℃, 150bar) 모사를 통해서 발전소 운전 중 발생되는 부식생성물 특성 및 거동 분석을 통한 원전 수화학 최적화가 가능한 1차계통 수화학 모사장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차계통 수화학 모사장치의 구성들을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 구성들 중 일부를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 따른 구성들 중 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 구성들 중 오토클레이브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 구성들 중 오토클레이브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 따른 구성들 중 오토클레이브의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 따른 구성들 중 수소발생기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 1차계통 수화학 모사장치(이하, "모사장치(100)"라 함.)의 구성들을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면 상기 모사장치(100)는, 고온고압계통(110) 화학조건제어계통(120), 순수공급정화계통(130), 계측제어계통(140), 수소발생기(150), 수소퍼지계통(160) 및 용존분석부(170)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 고온고압계통(110)은 오토클레이브(111), 고압펌프(112) 및 열교환기(113)를 포함할 수 있다. 상기 화학조건제어계통(120)은 미터/마이크로펌프(121) 및 가스믹스컬럼(122)을 포함할 수 있다.
상기 계측제어계통(140)은 측정수단(141)을 포함할 수 있다. 상기 수소발생기(150)는 순수탱크(151), 흐름감지부(152) 및 가압장치(153)를 포함할 수 있다. 상기 수소퍼지계통(160)은 질소가압장치(153) 및 퍼지배관(162)을 포함할 수 있다. 상기 용존분석부(170)는 인라인포트(171) 및 아웃라인포트(172)를 포함할 수 있다.
상기 화학조건제어계통(120)은 모사를 위한 부식수화학 조건제어 및 유지를 위한 것이다. 이러한 상기 화학조건제어계통 화학약품 및 기체 등 실험에 대한 부식 수화학 조건 제어 및 유지를 수행할 수 있다.
상기 화학조건제어계통(120)은 상기 미터링/마이크로펌프(121), 상기 가스믹스컬럼(122) 등을 포함할 수 있다. 상기 순수공급정화계통(130)은 상기 모사장치(100) 상의 정화 및 미생물이 제거된 계통수를 공급할 수 있다.
상기 순수공급정화계통(130)은 이러한 상기 계통수의 공급을 위하여 초순수공급시스템(Ultrapure Water Supply System)이 구비될 수 있다. 상기 계측제어계통(140)은 상기 화학조건제어계통(120)상의 수질 환경을 측정할 수 있다.
상기 계측제어계통(140)의 상기 측정수단(141)은 전기전도도(conductiv), 수소농도지수(pH, potential of Hydrogen), 용존산소량(DO, dissolved oxygen), 용존수소량(DH, Dissolved Hydrogen)을 측정할 수 있다.
이러한 나열된 측정항목들에 대응하여 다수로 구비되거나, 단수로 구비되어 나열된 측정항목들 중 적어도 일부를 다수로 측정할 수도 있다.
상기 수소발생기(150)의 상기 가압장치(153)는 상기 설정압력을 계통상의 용존산소농도의 제어할 수 있다. 상기 수소퍼지계통(160)은 상기 수소가 산소에 노출되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이러한 상기 수소퍼지계통(160)의 질소가압장치(161)는 상기 수소퍼지계통(160)의 내부로 질소를 주입하여 내부의 있는 수소를 외부로 퍼지할 수 있다.
상기 수소퍼지계통(160)의 상기 퍼지배관(162)은 상기 질소 또는 상기 수소의 배출을 위한 가이드를 수행할 수 있다. 상기 용존분석부(170)는 상기 모사장치(100)상에서 용존산소 및 용존수소 중 적어도 어느 하나의 분석을 수행하기 위한 것이다.
상기 용존분석부(170)의 상기 인라인포트(in-line port)(171)와 상기 아웃라인포트(out-line port)(172)에는 질소가 항시 공급될 수 있다. 상기 아웃라인포트(172)에는 솔레노이드밸브(solenoid valve)가 구비될 수 있다. 상기 용존분석부(170)는 상기 분석이 이루어질 때마다 질소퍼지(n2 purge)가 이루어지도록 할 수 있다.
용존수소측정을 위해서는 상기 용존분석부(170)에 질소가 항상 공급될 수 있다. 상기 인라인포트와 아웃라인포트는 측면에 위치될 수 있다. 상기 아웃라인포트쪽은 솔밸브가 부착되어 있어서 한번의 측정이 이루어질 때마다 질소퍼지가 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 고온고압계통(110)은 검사시편이 장착될 수 있다. 이러한 상기 고온고압계통(110)은 상기 모사장치(100)와, 상기 고온고압계통(110)상의 설정온도조건을 유지하도록 할 수 있다.
보다 상세하게 상기 고온고압계통(110)은 검사 시편이 장착되는 계통으로 150 bar, 300 ℃ 조건이 유지되도록 할 수 있다. 이를 위하여 상가 고온고압계통(110)은 상기 오토클레이브(111), 상기 고압펌프(112), 열교환기(Heat Exchanger)(113) 등을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 오토클레이브(111)는 최대 약 650→ 온도값으로 사용 가능할 수 있다. 상기 오토클레이브(111)의 상기 샘플포트(1113)는 상기 오토클레이브(111)는 가공을 위한 샘플의 장착과 탈착이 가능하다.
상기 샘플포트는 상기 오토클레이브(111)의 상부(Out-line)에 샘플이 위치되어 해당 샘플을 보다 자유롭게 취급하여 교체할 수 있다. 상기 오토클레이브(111)는 온도센서(1117)가 함께 구비되어 상기 오토클레이브(111)의 온도를 측정하도록 할 수 있다.
이러한 상기 오토클레이브(111)는 다수로 구비될 수 있다. 이러한 상기 오토클레이브(111)들은 각기 니들밸브(1114)가 구비될 수 있다. 이러한 상기 니들밸브(1114)를 통해 상기 오토클레이브(111)들에 대한 선택적 혹은 전체적 사용이 가능할 수 있다.
상기 니들밸브(1114)는 상기 오토클레이브(111) 전후단에 장착하여 필요에 따라 전부 또는 개별로 사용이 가능하다.
상기 오토클레이브(111)의 상기 개폐부(1115)는 상기 오토클레이브(111)의 유체 이동과 관련하여 내부를 개폐하기 위한 것이다. 상기 개폐부(1115)는 증기화상 방지를 위한 폴리카보네이트(Polycarbonate) 재질을 포함하도록 이루어 질 수 있다.
도 7을 참조하면 상기 수소발생기(150)는 수소 수요처에 대한 수소주입을 위한 것이다. 이러한 상기 수소발생기(150)의 상기 순수탱크(151)는 순수제조기에서 제조되는 물이 저장될 수 있다.
상기 수소발생기(150)의 상기 흐름감지부(152)는 라인상에서 상기 수소의 흐름을 감지할 수 있다. 상기 흐름감지부(152)는 이러한 상기 수소의 흐름이 설정시간 동안 최대유량으로 흐르는 경우 누수발생으로 판단하여 상기 수소발생기(150)의 동작을 즉각적적, 혹은 설정시간(예: 약 20분후 등)에 오프시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 고온고압계통
120: 화학조건제어계통
130: 순수공급정화계통
140: 계측제어계통
150: 수소발생기
160: 수소퍼지계통
170: 용존분석부

Claims (6)

  1. 검사시편이 장착되며, 설정온도조건을 유지하기하기 위한 고온고압계통;
    모사를 위한 부식수화학 조건제어 및 유지를 위한 화학조건제어계통;
    정화 및 미생물 제거 처리된 계통수를 공급하기 위한 순수공급정화계통; 및
    상기 화학조건제어계통상의 수질 환경을 측정하기 위한 계측제어계통을 포함하는, 1차계통 수화학 모사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고온고압계통은 오토클레이브, 고압펌프, 열교환기를 포함하는, 1차계통 수화학 모사장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오토클레이브는,
    상기 오토클레이브의 컨트롤을 위한 컨트롤판넬과,
    상기 오토클레이브의 내부 온도 조절을 위하여 지르코늄히터(zirconium heater)를 포함하되,
    상기 오토클레이브는 최대 650→ 온도값으로 사용 가능한, 1차계통 수화학 모사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오토클레이브는 가공을 위한 샘플이 장착과 탈착이 가능한 샘플포트가 구비되되,
    상기 오토클레이브는 다수로 구비되며, 각기 구비된 니들밸브를 통해 선택적 혹은 전체적 사용이 가능한, 1차계통 수화학 모사장치.
  5. 제3항에 있어,
    상기 오토클레이브는 내부를 개폐하기 위한 개폐부가 구비되되,
    상기 개폐부는 증기화상 방지를 위한 폴리카보네이트(Polycarbonate) 재질을 포함하는, 1차계통 수화학 모사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학조건제어계통은 미터링/마이크로펌프, 가스믹스컬럼을 포함하는, 1차계통 수화학 모사장치.
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KR102215869B1 (ko) 2020-07-28 2021-02-16 (주)에코원테크놀로지 분리격판과 틸팅판을 적용하여 희석염수를 단계적으로 주입함에 따라 효율이 향상된 차아염소산나트륨 발생장치 및 이를 포함하는 차아염소산나트륨 발생시스템

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