KR20230003782A - System and method to manage the loss of cooling function of spent fuel pool - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사용후연료저장조 냉각상실 사고를 효율적으로 관리하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용후연료저장조 냉각상실사고 발생시 사용후연료저장조 파손여부를 식별하여 기존의 충수를 통한 사고관리 전략뿐만 아니라 이에 살수를 통한 사고관리 전략을 결합하는 광범위 사고관리가 가능토록 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for efficiently managing a spent fuel storage tank loss-of-cooling accident, and more particularly, in the event of a spent fuel storage tank loss-of-cooling accident, identifying whether or not the spent fuel storage tank is damaged and managing the accident through conventional supplementation It is about a system and method that enables a wide range of accident management that combines a strategy as well as an accident management strategy through watering.
핵연료를 저장할 때에, 특히 사용후핵연료의 최종적인 폐기 전에 저장하는 경우에 있어서 저장된 핵연료가 임계 (criticality) 안전성을 유지하여야 하며, 붕괴열(decay heat)이 제거되고, 방사성 물질의 봉쇄가 유지되며, 사람 및 환경을 방사선으로부터 충분히 보호하도록 핵연료를 저장하는 것이 필수적이다.When storing nuclear fuel, especially in the case of storage prior to final disposal of spent fuel, the stored fuel must maintain criticality safety, decay heat is removed, containment of radioactive materials is maintained, and human It is essential to store nuclear fuel so as to sufficiently protect the environment from radiation.
특히 원자력발전소에서 사용후연료는 사용후연료저장조(Spent Fuel Pool:SFP)에 보관되며 일정 수위의 냉각수에 의해 차폐되고 사용후연료저장조 냉각계통에 의해 잔열이 제거되도록 운전되고 있다. In particular, in a nuclear power plant, spent fuel is stored in a spent fuel pool (SFP), shielded by a certain level of cooling water, and operated so that residual heat is removed by a spent fuel pool cooling system.
이때, 기존의 사용후연료저장조 사고 관리방법은 사용후연료저장조 냉각계통 기능상실 사고 발생시 고정식 또는 이동식 충수 장치를 이용해서 비등 증발되는 냉각수를 보충하여 관리하는 방법만 존재하고 있다.At this time, in the existing methods for managing a spent fuel storage tank accident, there is only a method of replenishing boiling and evaporating cooling water using a fixed or movable filling device in the event of a malfunction of the spent fuel storage tank cooling system.
다만, 이러한 방식은 사용후연료저장조 파손 사고 등으로 인해 대량의 냉각수가 조기에 상실되는 사고 발생시에 이를 효과적으로 대처함에 한계를 가지고 있다. 이에 따라 사용후연료저장조의 냉각기능 상실사고 발생시 효과적으로 사고관리를 수행하기 위한 체계 및 방법의 제안이 요구되는 실정이다.However, this method has limitations in effectively coping with an accident in which a large amount of coolant is lost early due to a spent fuel storage tank damage accident or the like. Accordingly, there is a need to propose a system and method for effectively managing accidents in the event of a loss of cooling function of a spent fuel storage tank.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 사용후연료저장조 냉각상실사고 발생시 사용후연료저장조 파손여부를 식별하여 기존의 충수를 통한 사고관리 전략뿐만 아니라 살수를 통한 사고관리 전략의 결합을 구현함으로써 효과적으로 사용후연료저장조 냉각상실 사고를 관리하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to identify whether the spent fuel storage tank is damaged in the event of a loss of cooling accident in the spent fuel storage tank, and implement a combination of the existing accident management strategy through watering as well as the accident management strategy through watering, effectively after use. It is to provide a system and method for managing a fuel storage tank loss of cooling accident.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템은, 냉각 계통에 의해 운전되는 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템에 있어서, 사용후연료저장조의 상태 정보를 검출하기 위해 설치되는 센서부; 사용후연료저장조에 냉각수를 보충하는 충수장치부; 사용후연료저장조를 향해 냉각수를 뿌리는 살수장치부; 및 센서부가 감지한 데이터를 변수로 하여 상기 충수장치부 및 살수장치부에 대한 제어명령을 생성하는 제어연산부를 포함하되, 상기 살수장치부는, 사용후연료저장조로부터 소정의 간격을 두고 이격된 범위에서 이동 가능한 제1살수장치와 상기 제1살수장치보다 사용후연료저장조에 근접한 범위에서 이동 가능한 제2살수장치를 더 포함한다.In order to solve the above problems, an accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to an embodiment of the present invention is an accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank operated by a cooling system. A sensor unit installed to detect state information of; a water filling unit for replenishing cooling water in the spent fuel storage tank; a sprinkler unit for spraying cooling water toward the spent fuel storage tank; and a control arithmetic unit generating a control command for the water repellent unit and the sprinkler unit using the data detected by the sensor unit as a variable, wherein the sprinkler unit is spaced apart from the spent fuel storage tank at a predetermined interval. A movable first sprinkler device and a second sprinkler device movable in a range closer to the spent fuel storage tank than the first sprinkler device are included.
일 실시예에 있어서, 상기 센서부는, 사용후연료저장조의 집수조 내에 설치된 눈금자를 통해서 유입수 존재여부를 검출하는 제1센서; 사용후연료저장조 수위를 소정의 시간 간격으로 측정하여 수위감소율을 검출하는 제2센서; 및 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률을 검출하는 제3센서를 더 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the sensor unit may include a first sensor for detecting the presence or absence of inflow water through a ruler installed in the collecting tank of the spent fuel storage tank; a second sensor for measuring the level of the spent fuel storage tank at predetermined time intervals and detecting a rate of decrease in the level of the spent fuel; and a third sensor for detecting a radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank.
일 실시예에 있어서, 상기 제어연산부는, 상기 제1센서로부터 유입수 존재 검출이 수신되면 사용후연료저장조에 파손이 발생한 것으로 판단하는 것일 수 있다.In one embodiment, the control calculation unit may determine that damage has occurred in the spent fuel storage tank when detection of the presence of inflow water is received from the first sensor.
일 실시예에 있어서, 상기 제어연산부는, 상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율을 기설정된 기준값(P)과 비교하여 사용후연료저장조의 파손상태를 판단하는 것일 수 있다.In one embodiment, the control operation unit may compare the water level decrease rate detected by the second sensor with a preset reference value P to determine a damaged state of the spent fuel storage tank.
일 실시예에 있어서, 상기 제어연산부는, 상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이하인 경우에는 사용후연료저장조를 제1파손상태로 판단하여 상기 충수장치부에 냉각수 보충 동작을 수행하도록 하는 제어명령을 생성하고, 상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이상이 경우에는 사용후연료저장조를 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 파손이 발생한 제2파손상태로 판단하여 상기 살수장치부에 냉각수 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성하는 것일 수 있다.In one embodiment, the control operation unit determines that the spent fuel storage tank is in a first damaged state when the rate of decrease in water level detected by the second sensor is equal to or less than a predetermined reference value P, and the water refill device replenishes coolant. When the water level reduction rate detected by the second sensor is equal to or greater than a preset reference value (P), the spent fuel storage tank is subjected to second damage that is larger than the first damage state. It may be determined based on the state and further generating a control command for performing a cooling water spraying operation to the sprinkler unit.
일 실시예에 있어서, 상기 제어연산부는, 사용후연료저장조가 제2파손상태로 판단되는 경우에 있어 상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률을 기설정된 경계값(Q)과 비교하여 상기 살수장치부의 접근성을 판단하는 것일 수 있다.In one embodiment, the control calculation unit, when the spent fuel storage tank is determined to be in the second damaged state, sets the radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank detected from the third sensor to a predetermined boundary value (Q ), it may be to determine the accessibility of the water sprinkler unit.
일 실시예에 있어서, 상기 제어연산부는, 상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이상이면 사용후연료저장조를 제1접근가능상태로 판단하여 상기 제1살수장치에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 생성하고, 상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이하이면 사용후연료저장조를 상기 제1접근사능상태보다 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태로 판단하여 상기 제2살수장치에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성하는 것일 수 있다.In one embodiment, the control operation unit sets the spent fuel storage tank to the first accessible state when the radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank detected by the third sensor is greater than or equal to a preset boundary value Q. and generates a control command for performing a watering operation in the first sprinkler device, and if the radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank detected by the third sensor is equal to or less than a preset boundary value Q, the after use A control command for performing a watering operation to the second watering device may be further generated by determining that the fuel storage tank is in a second accessible state in which the fuel storage tank can be approached in a range closer than the first accessible state.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법은, 냉각 계통에 의해 운전되는 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법에 있어서, 사용후연료저장조의 냉각계통 고장을 감지하는 단계; 고장이 감지된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉각수 누설 여부를 감지하여 파손 발생 여부를 검출하는 단계; 파손 발생이 검출된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 파손상태를 제1파손상태 및 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 파손인 발생한 제2파손상태 중 어느 하나로 판단하는 단계; 및 판단된 사용후연료저장조의 파손상태에 기초하여, 사용후연료저장조의 냉각수 충수 동작 및 살수 동작 중 어느 하나 이상을 포함하여 사고관리 동작을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 d) 단계는, 상기 제1파손상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉가수의 충수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며, 상기 제2파손상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉각수 충수 및 살수동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는 포함하는 것일 수 있다.In order to solve the above problems, a method for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to another embodiment of the present invention is an accident management method for loss of cooling function of a spent fuel storage tank operated by a cooling system. Detecting a failure of the cooling system of the fuel storage tank; detecting whether or not damage has occurred by detecting whether or not cooling water leaks from the spent fuel storage tank when a failure is detected; determining whether the spent fuel storage tank is damaged as one of a first damage state and a second damage state that is larger than the first damage state, when damage is detected; and performing an accident management operation including at least one of a cooling water filling operation and a watering operation of the spent fuel storage tank based on the determined damage state of the spent fuel storage tank. In the case where it is determined to be in the first failure state, an accident management operation including filling operation of cold water in the spent fuel storage tank is performed, and in the case where it is determined in the second failure state, the spent fuel storage tank is filled with coolant. And it may include performing an accident management operation including a watering operation.
일 실시예에 있어서, 상기 c) 단계는 제2파손상태로 판단되는 경우에 있어, 사용후연료저장조의 접근가능상태를 제1접근가능상태 및 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태 중 어느 하나로 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 d) 단계는, 상기 제1접근가능상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조로부터 소정의 거리를 두고 이격된 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며, 상기 제2파손상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조로부터 이격되되상기 제1접근가능상태보다 근접한 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, in step c), in the case where it is determined to be in the second damaged state, the accessible state of the spent fuel storage tank is set to any one of a first accessible state and a second accessible state accessible within a close range. Further comprising a step of determining one, wherein the step d), when it is determined that the first accessible state, is an accident management operation including a watering operation at a location spaced apart from the spent fuel storage tank at a predetermined distance. and, in the case where it is determined to be in the second damaged state, it may be to perform an accident management operation including a watering operation at a location away from the spent fuel storage tank but closer than the first accessible state.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, at least the following effects are obtained.
기존의 충수를 통한 사고관리 전략뿐만 아니라 살수를 통한 사고관리 전략의 결합을 통해 단순한 냉각기능 상실사고뿐 아니라 사용후연료저장조 대형 파손사고에도 효과적으로 대처할 수 있게 된다.By combining the existing accident management strategy through watering as well as the accident management strategy through watering, it is possible to effectively cope with not only a simple loss of cooling function but also a large-scale damage to the spent fuel storage tank.
이에 따라 광범위한 사고관리방법을 구현함으로써 사용후연료저장조 안전성이 대폭 향상될 수 있다. Accordingly, by implementing a wide range of accident management methods, the safety of the spent fuel storage tank can be significantly improved.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 사용후연료저장조에 설치된 상태의 센서부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템을 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법을 나타내는 시간흐름도이다.
도 5는 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템 및 방법의 알고리즘을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a system for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a sensor unit installed in the spent fuel storage tank of FIG. 1 .
FIG. 3 is a configuration diagram showing a system for managing a loss of cooling function of the spent fuel storage tank of FIG. 1 in more detail.
4 is a time flow chart showing a method for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention.
5 is a diagram showing an algorithm of a system and method for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 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.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한, 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.In addition, the embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or schematic views, which are ideal exemplary views of the present invention. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. In addition, in each drawing shown in the present invention, each component may be shown somewhat enlarged or reduced in consideration of convenience of explanation. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템 및 방법은 사용후연료저장조)의 냉기능 상실 사고에 대한 구체적인 상태를 파악하고, 판단된 각각의 상태에 대응하는 대처 동작을 수행하여 체계적인 사고관리를 구현하기 위한 것이다. A system and method for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention identify specific conditions for a loss of cooling function of a spent fuel storage tank), and perform a response action corresponding to each determined condition to systematically think the accident. to implement management.
우선적으로, 도 1 내지 3 및 5을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 관리시스템을 설명한다.First, a management system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 5 .
도 1 은 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템의 구성도를, 도 2는 도 1의 사용후연료저장조에 설치되는 센서부(10)를 나타내는 도면을, 도 3은 도 1의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템을 보다 상세하게 나타낸 구성도를, 도 5는 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리 시스템의 알고리즘을 나타내는 도면을 각각 도시한다.1 is a block diagram of an accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a
도 1을 통해 나타난 바와 같이, 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템은, 냉각 계통에 의해 운전되는 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템에 관한 것으로, 사용후연료저장조의 상태 정보를 검출하기 위해 설치되는 센서부(10); 사용후연료저장조에 냉각수를 보충하는 충수장치부(30); 사용후연료저장조를 향해 냉각수를 뿌리는 살수장치부(40); 및 센서부(10)가 감지한 데이터를 변수로 하여 상기 충수장치부(30) 및 살수장치부(40)에 대한 제어명령을 생성하는 제어연산부(20)를 시스템의 기본 체제를 이루는 구성으로 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank according to the present invention relates to an accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank operated by a cooling system. A
센서부(10)는 사용후연료저장조의 내외부에 각각 설치되는 하나 이상 이상의 센서장치를 포함하여, 사용후연료저장조의 냉각기능 상실사고 여부, 냉각수 누설여부 및 누설상태, 파손상태, 접근가능성 등을 판단하기 위한 상태 정보 데이터를 검출하는 역할을 한다. 상기 센서부(10)는 제어연산부(20)와 통신 연결되며, 이를 통해 검출한 사용후연료조장조의 상태 정보 데이터를 상기 제어연산부(20)에 전송한다. The
제어연산부(20)는 센서부(10)의 검출 데이터를 기초로 사용후연료저장조의 냉각기능 상실사고를 인식하고, 냉각수 누설여부 및 누설상태, 파손상태, 접근가능성 등을 연산하여 사용후연료저장조의 사고 상황 및 상태을 판단한다. 판단된 사고 상태에 따라 상기 제어연산부(20)는 각각 대응하는 제어명령을 생성하여, 충수장치부(30)와 살수장치부(40)의 체계적인 통합 사고관리 수행을 제어하는 역할을 한다.The
충수장치부(30)는 사용후연료저장조에 냉각수를 보충하는 장치를 구비한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 충수장치부(30)는 고정식 충수장치 및 이동식 충수장치를 각각 포함하여, 상기 고정식 충수장치와 이동장치가 선택적으로 또는 결합하여 냉각기능 상실에 따라 비등 증발되는 냉각수를 보충하는 역할을 한다.The
살수장치부(40)는 사용후연료저장조 파손사고와 같은 대량의 냉각수가 조기에 상실되는 사고 발생시에 효과적인 대처를 위하여, 사용후연료저장조를 향해 냉각수를 흩뿌리는 장치를 구비한다. 즉, 상기 살수장치부(40)는 사용후연료저장조에 단순 고장이 아닌 대형 파손이 발생한 것으로 판단되는 경우, 사고 관리를 위한 임무를 수행하도록 제어되는 것일 수 있다.The
대형파손이 발생한 경우에는 냉각수가 파손부위로 빠르게 누설되어, 충수방법만을 이용한 냉각만으로는 효율적인 대처가 불가능하지만, 살수장치부(40)를 통해서 사용후연료저장조 내의 사용후연료집합체 위로 계속해서 냉각수를 뿌리면면 냉각효과와 핵분열생성물의 제거효과가 있어 더욱 효과적으로 사고관리를 수행할 수 있다. In the case of large-scale damage, cooling water quickly leaks into the damaged area, and it is impossible to efficiently cope with cooling only using the filling method. It has surface cooling effect and removal effect of nuclear fission products, so accident management can be performed more effectively.
한편 본 발명의 일 실시예에 의한 살수장치부(40)는, 사용후연료저장조로부터 소정의 간격을 두고 이격된 범위에서 이동 가능한 제1살수장치(41)와 상기 제1살수장치(41)보다 사용후연료저장조에 근접한 범위에서 이동 가능한 제2살수장치(42)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 상기 제1,2살수장치(41,42)의 선택적 또는 통합적인 제어 방식은 후술하는 센서부(10)와 제어연산부(20)가 구현하는 제어시스템에 의해 조절되는 것일 수 있다.Meanwhile, the
보다 구체적인 상기 제어연산부(20)에 내장된 알고리즘에 의하여, 센서부(10)와 제어연산부(20)가 구현하는 제어시스템은 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 이해될 수 있다. 이하 상세히 설명한다.The control system implemented by the
본 발명의 일 실시예에 의한 센서부(10)는 제1 내지 제3센서(11,12,13)를 포함하는 것일 수 있다. 상기 제1 내지 제3센서(11,12,13)는 도 2를 통해 도시된다. The
제1센서(11)는 사용후연료저장조의 냉각기능 상실 사고가 단순 고장이 아닌 원인에 의해 발생한 것인지 여부를 판단하기 위한 것으로, 보다 구체적으로는 사용후연료저장조의 집수조(2) 내에 설치되어 사용후연료저장조(1)로의 유입수 존재여부를 검출하는 역할을 한다. The
일례로 제1센서(11)는 사용후연료저장조의 집수조(2)의 설치되는 눈금자를 이용하여 유입수 존재여부를 검출하는 것일 수 있다. 이를 위해 상기 제1센서(11)는 도면을 통해 도시된 바와 같이 외주면을 따라 눈금자가 구비되도록 사용후연료저장조의 집수조(2)에 설치되는 센서장치이거나 또는 도면과는 별개로 사용후연료저장조의 집수조(2)에 설치된 눈금자와 독립적으로 설치되어 상기 눈금자를 인식하는 센서장치일 수 있다.For example, the
본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제1센서(11)의 검출 데이터를 수신하여, 이를 기초로 사용후연료저장조(1)에 대한 유입수 존재가 인식되면, 사용후연료저장조의 냉각계통에 대한 단순 고장 아닌 파손 등의 원인으로 사용후연료저장조의 냉각기능 상실 사고가 발생한 것으로 판단한다.The
제2센서(12)는 제1센서(11)가 검출한 데이터를 기초로 냉각수 누설이 발생한 것으로 확인되면 사용후연료저장조의 대형 파손 여부를 확인하기 위한 것으로, 본 발명에 있어 대형 파손의 기준은 냉각수의 누설 용량이 본 발명의 충수장치부(30)의 가용 충수 용량을 넘어서는 파손을 의미하는 것일 수 있다. 이때, 상기 충수장치부(30)의 가용 충수 용량은 고정식 및 이동식 충수장치의 충수 용량의 합산 용량을 기준으로 함이 바람직할 것이다.The
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 제2센서(12)는 사용후연료저장조 수위를 소정의 시간 간격으로 측정하여 수위감소율을 검출하는 역할을 하는 것일 수 있다.To this end, the
본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제2센서(12)의 검출 데이터를 수신하여, 이를 기초로 수신한 수위감소율을 기설정된 기준값(P)과 비교하여 사용후연료저장조의 파손상태를 판단하는 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 기설정된 기준값(P)은 본 발명의 충수장치부(30)의 가용 충수 용량일 수 있다. 일례로 상기 기설정된 기준값(P)이 상기 충수장치부(30)의 가용 충수 용량은 500 gpm(galon per minutes)일 수 있다.The
이에 따라, 본 발명의 일 실시에에 의한 제어연산부(20)는 제2센서(12)로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이하인 경우에는 사용후연료저장조를 비대형 파손이 발생한 제1파손상태로 판단하고, 충수장치부(30)에 냉각수 보충 동작을 수행하도록 하는 제어명령을 생성하여 충수 계통을 통해서 냉각수를 보충하는 사고 관리방법을 채택할 수 있다.Accordingly, the
더불어, 본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제2센서(12)로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이상이 경우에는, 사용후연료저장조를 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 대형 파손이 발생한 제2파손상태로 판단하고, 살수장치부(40)에 냉각수 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성하여, 살수계통을 통한 냉각기능 상실 사고 관리방법을 추가적으로 채택할 수 있다.In addition, the
제3센서(13)는 제2센서(12)가 검출한 데이터를 바탕으로 큰 대형 파손의 발생이 확인되면 사용후연료저장조에 대한 접근 가능성 정도를 평가하기 위한 것으로, 본 발명에 있어 살수장치부(40) 또는 주변 인력 등의 사용후연료저장조에 대한 접근가능성을 판단하는 기준은 방사선 선량이 될 수 있다.The
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 제3센서(13)는 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률을 검출하는 것일 수 있다. 상기 제 3센서가가 검출하는 데이터는 제어연산부(20)로 제공되어, 사고 관리를 위한 살수장치부(40) 또는 주변 인력 등의 사용후연료저장조에 대한 접근 가능성을 확인하는 과정에 있어서 방사선 선량 측면을 확인하는 기초가 될 수 있다.To this end, the
본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제3센서(13)의 검출 데이터를 수신하여, 이를 기초로 수신한 방사선 공간선상률을 기설정된 경계값(Q)과 비교하여 사용후연료저장조에 대한 접근가능성을 판단하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제어연산부(20)는 살수장치부(40)에 대한 제어명령을 생성하기 위해, 사용후연료저장조로부터 상기 살수장치부(40)의 접근성을 판단하는 것일 수 있다. The
일례로 제3센서(13)는 사용후연료저장조 건물내 설치되어 있어 주제어실로 전송되는 고정형 방사선 선량 측정장치일 수 있다.For example, the
전술한 바와 같이 본 발명의 사용후연료저장조에 대한 접근가능성을 판단하는 경계값(Q)은 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률일 수 있다. 일례로 상기 기설정된 경계값(Q)인 사용후연료저장조의 수면의 방사선 공간선상률은 0.025 mSv/hr일 수 있다.As described above, the boundary value Q for determining accessibility to the spent fuel storage tank of the present invention may be the radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank. For example, the radiation spatial linearity of the water surface of the spent fuel storage tank, which is the predetermined boundary value Q, may be 0.025 mSv/hr.
한편, 제어연산부(20)는 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률 이외에도 다른 요소, 예를 들어 화재나 지진 등으로 인해 접근 경로의 막힘 여부 등을 추가적으로 고려하여, 사용후연료저장조부터 살수장치부(40)의 접근성을 판단할 수 있을 것이다.On the other hand, the
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제3센서(13)로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이상인 경우에는, 사용후연료저장조를 제1접근가능상태로 판단하고, 제1살수장치(41)에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 생성함으로써 장거리 냉각수 살수 방식의 사고 관리방법을 채택할 수 있다.Accordingly, the
더불어, 본 발명의 일 실시예에 의한 제어연산부(20)는 제3센서(13)로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이하인 경우에는, 사용후연료저장조를 상기 제1접근사능상태보다 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태로 판단하고, 제2살수장치(42)에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성함으로써, 상대적으로 근거리 냉각수 살수 방식의 사고 관리방법을 추가적으로 채택할 수 있다.In addition, the
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 관리방법을 설명한다. Hereinafter, a management method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 .
이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 의한 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법은 앞서 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 의한 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템의 기술적 특징이 대응되어 적용되는 것으로 이해되어야 할 것이다.The technical characteristics of the loss of cooling function accident management system of the spent fuel storage tank according to various embodiments of the present invention described above correspond to the management method for the loss of cooling function of the spent fuel storage tank according to an embodiment of the present invention described below. It should be understood that it is applied.
도 4는 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법을 나타내는 시간흐름도를, 도 5는 본 발명의 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리 방법의 알고리즘을 나타내는 도면을 각각 도시한다.FIG. 4 shows a time flow chart showing a method for managing a loss of cooling function accident of a spent fuel storage tank according to the present invention, and FIG. 5 shows an algorithm of a method for managing a loss of cooling function accident of a spent fuel storage tank according to the present invention.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법은 냉각 계통에 의해 운전되는 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법에 있어서, 사용후연료저장조의 냉각계통 고장을 감지하는 단계(S10); 고장이 감지된 경우에 있어 사용후연료저장조의 냉각수 누설 여부를 감지하여 파손 발생 여부를 검출하는 단계(S20); 파손 발생이 검출된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 파손상태를 제1파손상태 및 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 파손인 발생한 제2파손상태 중 어느 하나로 판단하는 단계(S30); 및 판단된 사용후연료저장조의 파손상태에 기초하여, 사용후연료저장조의 냉각수 충수 동작 및 살수 동작 중 어느 하나 이상을 포함하여 사고관리 동작을 수행하는 단계(S40)를 방법의 시계열적 단계를 이루는 기본 구성으로 포함하는 것일 수 있다.As shown in FIG. 4, the method for managing the loss of the cooling function of the spent fuel storage tank according to an embodiment of the present invention is the method for managing the loss of the cooling function of the spent fuel storage tank operated by the cooling system. Detecting a failure of the cooling system of the storage tank (S10); detecting whether or not damage has occurred by detecting leakage of cooling water from the spent fuel storage tank when a failure is detected (S20); When damage is detected, determining the damage state of the spent fuel storage tank as one of a first damage state and a second damage state that is larger than the first damage state (S30); and a step (S40) of performing an accident management operation including at least one of a cooling water filling operation and a watering operation of the spent fuel storage tank based on the determined state of failure of the spent fuel storage tank. It may be included in the default configuration.
이때, 본 발명에 의한 d) 단계(S40)는, 제1파손상태로 판단된 경우에 있어 사용후연료저장조의 냉가수의 충수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며, 제2파손상태로 판단된 경우에 있어 사용후연료저장조의 냉각수 충수 및 살수동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는 것일 수 있다.At this time, in step d) (S40) according to the present invention, when it is determined that the first damage state occurs, an accident management operation including adding cold water to the spent fuel storage tank is performed, and the second damage state is determined. In this case, it may be to perform an accident management operation including filling and spraying coolant in the spent fuel storage tank.
본 발명의 일 실시예에 의한 c) 단계(S30)는, 제2파손상태로 판단되는 경우에 있어, 사용후연료저장조의 접근가능상태를 제1접근가능상태 및 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태 중 어느 하나로 판단하는 단계(S31)를 더 포함하는 것일 수 있다.Step c) according to an embodiment of the present invention (S30), when it is determined that the second damaged state, the accessible state of the spent fuel storage tank is changed to the first accessible state and the second accessible to the close range. It may further include determining one of the accessible states (S31).
이때, 본 발명에 의한 d)단계(S10)는, 제1접근가능상태로 판단된 경우에 있어 사용후연료저장조로부터 소정의 거리를 두고 이격된 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며, 제2접근가능상태로 판단된 경우에 있어 사용후연료저장조로부터 이격되되 상기 제1접근가능상태보다 근접한 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는 것일 수 있다.At this time, in step d) (S10) according to the present invention, when it is determined that the first accessible state is present, an accident management operation including a watering operation is performed at a location spaced apart from the spent fuel storage tank at a predetermined distance, , In the case where it is determined to be in the second accessible state, it may be to perform an accident management operation including a watering operation at a location away from the spent fuel storage tank but closer than the first accessible state.
전술한 다양한 실시예에 따른 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템 및 관리방법은, 기존의 충수를 통한 사고관리 전략뿐만 아니라 살수를 통한 사고관리 전략의 결합을 통해 단순한 냉각기능 상실사고뿐 아니라 사용후연료저장조 대형 파손사고에도 효과적으로 대처할 수 있게 된다. 이에 따라 광범위한 사고관리방법을 구현함으로써 사용후연료저장조 안전성이 대폭 향상될 수 있게 될 것이다.The accident management system and management method for the loss of cooling function of the spent fuel storage tank according to various embodiments described above are not only simple loss of cooling function accident through the combination of the accident management strategy through watering as well as the existing accident management strategy through watering. It is possible to effectively cope with large-scale damage to the spent fuel storage tank. Accordingly, by implementing a wide range of accident management methods, the safety of the spent fuel storage tank will be greatly improved.
본 발명이 속하는 기술분야의 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 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
A: 사용후연료
1: 사용후연료저장조
2: 집수조
10: 센서부
11: 제1센서
12: 제2센서
13: 제3센서
20: 제어연산부
30: 충수장치부
40: 살수장치부
41: 제1살수장치
42: 제2살수장치A: Spent fuel
1: Spent fuel storage tank
2: catchment tank
10: sensor unit
11: first sensor
12: second sensor
13: 3rd sensor
20: control calculation unit
30: supplementary device
40: sprinkler unit
41: first watering device
42: second sprinkler
Claims (9)
사용후연료저장조의 상태 정보를 검출하기 위해 설치되는 센서부;
사용후연료저장조에 냉각수를 보충하는 충수장치부;
사용후연료저장조를 향해 냉각수를 뿌리는 살수장치부; 및
센서부가 감지한 데이터를 변수로 하여 상기 충수장치부 및 살수장치부에 대한 제어명령을 생성하는 제어연산부를 포함하되,
상기 살수장치부는, 사용후연료저장조로부터 소정의 간격을 두고 이격된 범위에서 이동 가능한 제1살수장치와 상기 제1살수장치보다 사용후연료저장조에 근접한 범위에서 이동 가능한 제2살수장치를 더 포함하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.In the accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank operated by a cooling system,
a sensor unit installed to detect state information of the spent fuel storage tank;
a water filling unit for replenishing cooling water in the spent fuel storage tank;
a sprinkler unit for spraying cooling water toward the spent fuel storage tank; and
A control calculation unit for generating control commands for the water-repelling device unit and the watering device unit using the data detected by the sensor unit as a variable,
The sprinkler unit further includes a first sprinkler device movable in a range spaced apart from the spent fuel storage tank at a predetermined interval and a second sprinkler device movable in a range closer to the spent fuel storage tank than the first sprinkler device , Loss of cooling function of spent fuel storage tank accident management system.
상기 센서부는,
사용후연료저장조의 집수조 내에 설치된 눈금자를 통해서 유입수 존재여부를 검출하는 제1센서;
사용후연료저장조 수위를 소정의 시간 간격으로 측정하여 수위감소율을 검출하는 제2센서; 및
사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률을 검출하는 제3센서를 더 포함하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 1,
The sensor unit,
a first sensor for detecting the existence of inflow water through a ruler installed in the collecting tank of the spent fuel storage tank;
a second sensor for measuring the level of the spent fuel storage tank at predetermined time intervals and detecting a rate of decrease in the level of the spent fuel; and
An accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank, further comprising a third sensor for detecting a radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank.
상기 제어연산부는, 상기 제1센서로부터 유입수 존재 검출이 수신되면 사용후연료저장조에 파손이 발생한 것으로 판단하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 2,
Wherein the control calculation unit determines that the spent fuel storage tank has been damaged when detection of the presence of inflow water is received from the first sensor.
상기 제어연산부는, 상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율을 기설정된 기준값(P)과 비교하여 사용후연료저장조의 파손상태를 판단하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 3,
Wherein the control calculation unit compares the water level decrease rate detected from the second sensor with a preset reference value (P) to determine a state of damage of the spent fuel storage tank.
상기 제어연산부는,
상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이하인 경우에는 사용후연료저장조를 제1파손상태로 판단하여 상기 충수장치부에 냉각수 보충 동작을 수행하도록 하는 제어명령을 생성하고,
상기 제2센서로부터 검출된 수위감소율이 기설정된 기준값(P) 이상이 경우에는 사용후연료저장조를 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 파손이 발생한 제2파손상태로 판단하여 상기 살수장치부에 냉각수 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 4,
The control operation unit,
When the rate of decrease in water level detected by the second sensor is equal to or less than a predetermined reference value (P), the spent fuel storage tank is determined to be in a first damaged state and a control command is generated to perform a coolant replenishment operation in the water refill unit;
When the rate of decrease in water level detected by the second sensor is equal to or greater than the preset reference value (P), the spent fuel storage tank is judged to be in a second damage state in which damage greater than the first damage state has occurred, and coolant is supplied to the sprinkler device. An accident management system for loss of cooling function of a spent fuel storage tank that further generates a control command to perform a watering operation.
상기 제어연산부는, 사용후연료저장조가 제2파손상태로 판단되는 경우에 있어 상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률을 기설정된 경계값(Q)과 비교하여 상기 살수장치부의 접근성을 판단하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 5,
When the spent fuel storage tank is determined to be in the second damaged state, the control operation unit compares the radiation spatial linearity of the surface of the spent fuel storage tank detected by the third sensor with a preset boundary value Q, An accident management system for loss of cooling function of the spent fuel storage tank that determines the accessibility of the equipment part.
상기 제어연산부는,
상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이상이면 사용후연료저장조를 제1접근가능상태로 판단하여 상기 제1살수장치에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 생성하고,
상기 제3센서로부터 검출된 사용후연료저장조 수면의 방사선 공간선상률이 기설정된 경계값(Q)이 이하이면 사용후연료저장조를 상기 제1접근사능상태보다 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태로 판단하여 상기 제2살수장치에 살수 동작을 수행하도록하는 제어명령을 더 생성하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리시스템.According to claim 6,
The control operation unit,
If the radiation spatial linearity of the water surface of the spent fuel storage tank detected by the third sensor is equal to or greater than the preset boundary value Q, the spent fuel storage tank is determined to be in the first accessible state and the first watering device is subjected to a watering operation. Create a control command to perform,
When the radiation spatial linearity of the water surface of the spent fuel storage tank detected by the third sensor is equal to or less than the predetermined threshold value Q, the second approach is possible in which the spent fuel storage tank can be approached in a range closer than the first approachable state. The system for managing the loss of cooling function of the spent fuel storage tank further generating a control command to perform a watering operation to the second watering device by determining the state.
a) 사용후연료저장조의 냉각계통 고장을 감지하는 단계;
b) 고장이 감지된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉각수 누설 여부를 감지하여 파손 발생 여부를 검출하는 단계;
c) 파손 발생이 검출된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 파손상태를 제1파손상태 및 상기 제1파손상태보다 큰 규모의 파손인 발생한 제2파손상태 중 어느 하나로 판단하는 단계; 및
d) 판단된 사용후연료저장조의 파손상태에 기초하여, 사용후연료저장조의 냉각수 충수 동작 및 살수 동작 중 어느 하나 이상을 포함하여 사고관리 동작을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 d) 단계는,
상기 제1파손상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉가수의 충수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며,
상기 제2파손상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조의 냉각수 충수 및 살수동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법.In the method for managing a loss of cooling function of a spent fuel storage tank operated by a cooling system,
a) detecting a failure of the cooling system of the spent fuel storage tank;
b) detecting whether or not damage has occurred by detecting leakage of cooling water from the spent fuel storage tank when a failure is detected;
c) determining the damage state of the spent fuel storage tank as one of a first damage state and a second damage state that has a greater scale than the first damage state when damage is detected; and
d) performing an accident management operation including at least one of a cooling water filling operation and a watering operation of the spent fuel storage tank based on the determined state of damage of the spent fuel storage tank;
In step d),
In the case where the first damage state is determined, an accident management operation including a replenishment operation of cold water in the spent fuel storage tank is performed,
The accident management method of losing the cooling function of the spent fuel storage tank, performing an accident management operation including filling and sprinkling of cooling water in the spent fuel storage tank when it is determined that the second damage state is present.
상기 c) 단계는
제2파손상태로 판단되는 경우에 있어, 사용후연료저장조의 접근가능상태를 제1접근가능상태 및 근접한 범위로 접근이 가능한 제2접근가능상태 중 어느 하나로 판단하는 단계를 더 포함하며,
상기 d) 단계는,
상기 제1접근가능상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조로부터 소정의 거리를 두고 이격된 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하며,
상기 제2접근가능상태로 판단된 경우에 있어, 사용후연료저장조로부터 이격되되상기 제1접근가능상태보다 근접한 위치에서 살수 동작을 포함하는 사고관리 동작을 수행하는, 사용후연료저장조의 냉각 기능 상실사고 관리방법.According to claim 8,
Step c) above
In the case where it is determined to be in the second damaged state, further comprising determining the accessible state of the spent fuel storage tank as one of a first accessible state and a second accessible state that is accessible within a close range,
In step d),
In the case where it is determined that the first accessible state is present, an accident management operation including a watering operation is performed at a location spaced apart from the spent fuel storage tank at a predetermined distance,
Loss of the cooling function of the spent fuel storage tank, which performs an accident management operation including a watering operation at a location away from the spent fuel storage tank but closer than the first accessible state in the case where it is determined to be in the second accessible state. Accident management method.
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2021
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