KR20230030792A - Atomic reactor passive cooling installation of ship - Google Patents

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KR20230030792A
KR20230030792A KR1020210112886A KR20210112886A KR20230030792A KR 20230030792 A KR20230030792 A KR 20230030792A KR 1020210112886 A KR1020210112886 A KR 1020210112886A KR 20210112886 A KR20210112886 A KR 20210112886A KR 20230030792 A KR20230030792 A KR 20230030792A
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heat exchanger
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passive cooling
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강경준
유용환
김수형
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한국원자력연구원
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Abstract

The present invention relates to a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship, which removes residual heat generated from a nuclear reactor of a ship when the nuclear reactor is stopped due to a problem. According to one aspect of the present invention, the passive cooling facility comprises: a nuclear reactor in which heat is generated; a containment room arranged to surround the nuclear reactor; a thermoelectric generator to which steam generated in the nuclear reactor is delivered and using the delivered steam and seawater to produce power; a storage tank containing cooling water therein to lower the temperature inside the containment compartment; a first containment heat exchanger disposed inside the containment room; a second containment heat exchanger disposed inside the storage tank; and a first pump disposed between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger and moving refrigerant circulating between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger. The pump is operated by the power produced by the thermoelectric generator.

Description

선박의 원자로 피동냉각 설비{ATOMIC REACTOR PASSIVE COOLING INSTALLATION OF SHIP}Ship reactor passive cooling facility {ATOMIC REACTOR PASSIVE COOLING INSTALLATION OF SHIP}

본 발명은 선박의 원자로 피동냉각 설비에 관한 것으로, 선박에 설치된 원자로를 피동냉각하기 위한 선박의 원자로 피동냉각 설비에 대한 발명이다.The present invention relates to a passive cooling facility for a nuclear reactor on a ship, and relates to a passive cooling facility for a nuclear reactor installed on a ship for 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 facilities has been actively conducted. The passive cooling facility is a facility for removing residual heat remaining in the core in a state in which the operation of the nuclear reactor is stopped when an accident or the like occurs in the nuclear reactor. These passive cooling facilities are designed to operate 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 limit users from being able to intervene in a nuclear reactor after about three days after a reactor accident has occurred. Therefore, the passive cooling facility must be able to remove residual heat from the core for more than three 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.Equipment for such passive cooling needs to be applied not only to nuclear reactors installed on land, but also to nuclear reactors installed on ships. However, in the case of a ship, since an accident may occur in a harsher environment than on land, it may be difficult for a user to intervene even if 3 days have passed since the accident.

한편, 최근 육상에 설치된 피동냉각 설비는 대부분 열원의 상부에 거대한 물탱크를 설치하는 구조를 갖는다. 하지만, 선박에서는 이러한 물탱크를 설치하는 것이 쉽지 않은 문제가 있다.On the other hand, most of the recent passive cooling facilities installed on land have a structure in which a huge water tank is installed on top of a heat source. However, there is a problem in that it is not easy to install such a water tank in a ship.

대한민국 공개특허 제10-2015-0036689호 (2015.04.07.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0036689 (2015.04.07.)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 선박에서 원자로에 문제가 발생하여 정지하였을 때, 원자로에서 발생하는 잔열을 제거할 수 있는 선박의 원자로 피동냉각 설비를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention have been invented against the above background, and an object of the present invention is to provide a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship capable of removing residual heat generated from a nuclear reactor when the ship stops due to a problem with the nuclear reactor.

더욱이, 원자로를 피동냉각하면서 선박에서 사용할 수 있는 전력을 생산할 수 있는 선박의 원자로 피동냉각 설비를 제공하고자 한다.Moreover, it is intended to provide a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship capable of generating power usable in a ship while passively cooling the reactor.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열이 발생되는 원자로; 상기 원자로를 감싸도록 배치된 격납실; 상기 원자로에서 발생된 증기가 전달되고, 전달된 상기 증기와 해수를 이용하여 전력을 생산하는 열전 발전기; 상기 격납실 내부의 온도를 낮추기 위해 내부에 냉각수가 수용된 저장 탱크; 상기 격납실 내부에 배치된 제1 격납 열교환기; 상기 저장 탱크 내부에 배치된 제2 격납 열교환기; 및 상기 제1 격납 열교환기 및 상기 제2 격납 열교환기 사이에 배치되고, 상기 제1 격납 열교환기 및 상기 제2 격납 열교환기 사이를 순환하는 냉매를 이동시키는 제1 펌프를 포함하고, 상기 제1 펌프는, 상기 열전 발전기에서 생산된 전력에 의해 가동되는, 피동냉각 설비가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a nuclear reactor in which heat is generated; a containment chamber disposed to surround the nuclear reactor; a thermoelectric generator to which steam generated from the nuclear reactor is transferred and to generate electric power using the transferred steam and seawater; a storage tank containing cooling water therein to lower the temperature inside the containment; a first containment heat exchanger disposed inside the containment chamber; a second containment heat exchanger disposed inside the storage tank; and a first pump disposed between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger and moving the refrigerant circulating between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger, The pump may be provided with a passive cooling facility operated by the power generated by the thermoelectric generator.

본 발명의 일 실시예는, 선박의 원자로에 사고 등과 같이 문제가 발생하는 경우에 원자로에서 발생하는 잔열을 지속적으로 제거할 수 있어 사고 이후에도 원자로를 지속적으로 냉각할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when a problem occurs in a nuclear reactor of a ship, such as an accident, residual heat generated from the reactor can be continuously removed, so that the reactor can be continuously cooled even after the accident.

또한, 원자로에서 발생하는 잔열을 이용하여 열전 발전기를 구동시켜 전력을 생산할 수 있으므로 외부에서 전력이 공급되지 않더라도 선박에 필요한 전력을 생산할 수 있다.In addition, since power can be produced by driving a thermoelectric generator using residual heat generated from a nuclear reactor, power required for a ship can be produced even when power is not supplied from the outside.

더욱이, 격납실 내부의 잔열을 저장탱크를 통해 냉각할 수 있고, 열전 발전기에서 생산된 전력을 이용하여 펌프를 가동시킬 수 있어, 지속적으로 격납실 내부 온도를 낮출 수 있는 효과가 있다.Furthermore, residual heat inside the containment can be cooled through the storage tank, and a pump can be operated using power generated from the thermoelectric generator, so that the internal temperature of the containment can be continuously lowered.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 원자로 피동냉각 설비를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 원자로 피동냉각 설비의 열전 발전기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 원자로 피동냉각 설비가 동작하는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram showing a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a thermoelectric generator of a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the operation of a passive cooling facility for a nuclear reactor of a ship 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 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 a component is referred to as 'connecting', 'supporting', 'connecting', 'supplying', 'transferring', or 'contacting' to another component, it is directly connected to, supported by, or connected to the other component. It may be supplied, delivered, or contacted, but it should be understood that other components may exist in the middle.

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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions 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 this specification, expressions such as upper, lower, side, etc. are described based on the drawings, and it is made clear in advance that they may be expressed differently if the direction of the object is changed. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely 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.In addition, terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish 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.As used herein, the meaning of "comprising" specifies specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, and other specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, elements, and/or groups. does not exclude the presence or addition of

도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 선박의 원자로 피동냉각 설비(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 원자로 피동냉각 설비(10)는, 원자로(100), 격납실(120), 열전 발전기(130), 비상냉각 탱크(140), 탱크 열교환기(142), 저장탱크(150), 제1 격납 열교환기(162), 제2 격납 열교환기(164), 제1 저장 열교환기(172) 및 제2 저장 열교환기(174)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3 , a passive cooling facility 10 for a nuclear reactor of a ship according to the present invention will be described. The nuclear reactor passive cooling facility 10 of a ship according to an embodiment of the present invention includes a nuclear reactor 100, a containment room 120, a thermoelectric generator 130, an emergency cooling tank 140, a tank heat exchanger 142, It includes a storage tank 150 , a first containment heat exchanger 162 , a second containment heat exchanger 164 , a first storage heat exchanger 172 and a second storage heat exchanger 174 .

원자로(100)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선박(20)의 내부에 배치될 수 있다. 이러한 원자로(100)는, 증기발생기 및 증기터빈이 내부에 포함된 일체형 원자로(100)일 수 있다. 이러한 원자로(100)는 정상적으로 동작하지 않는 경우, 증기발생기에서 발생된 증기가 증기터빈으로 공급되더라도 증기터빈이 가동되지 않아 다른 곳으로 증기를 전환될 필요가 있다.As shown in FIGS. 1 and 3 , the nuclear reactor 100 may be disposed inside the vessel 20 . Such a nuclear reactor 100 may be an integrated nuclear reactor 100 including a steam generator and a steam turbine therein. When such a nuclear reactor 100 does not operate normally, even if the steam generated by the steam generator is supplied to the steam turbine, the steam turbine does not operate, and thus the steam needs to be diverted to another location.

증기발생기에서 발생된 증기가 다른 곳으로 이송되지 않으면 원자로(100)에서 지속적으로 발생되는 잔열이 제거되지 않아 추가 사고가 발생될 위험이 있다. 따라서 원자로(100)가 정지되는 경우에, 증기발생기에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 필요가 있으며, 본 실시예에서, 이 경우에 열전 발전기(130)로 이송되도록 할 수 있다.If the steam generated from the steam generator is not transferred to another location, residual heat continuously generated in the nuclear reactor 100 is not removed, and there is a risk of additional accidents. Therefore, when the nuclear reactor 100 is stopped, it is necessary to discharge the heat generated in the steam generator to the outside, and in this embodiment, it can be transferred to the thermoelectric generator 130 in this case.

증기공급관(112)은, 원자로(100)의 증기발생기와 열수부(130a) 사이에 배치되며, 원자로(100)의 증기발생기에서 발생된 증기는 증기공급관(112)을 통해 열수부(130a)로 이동될 수 있다.The steam supply pipe 112 is disposed between the steam generator of the nuclear reactor 100 and the hot water unit 130a, and the steam generated in the steam generator of the nuclear reactor 100 passes through the steam supply pipe 112 to the hot water unit 130a. can be moved

증기배출관(114)은 열전 발전기(130)의 열수부(130a)와 비상냉각 탱크(140) 사이에 배치되며, 열수부(130a)에서 배출되는 증기는 증기배출관(114)을 통해 비상냉각 탱크(140)로 이동될 수 있다.The steam discharge pipe 114 is disposed between the hot water part 130a of the thermoelectric generator 130 and the emergency cooling tank 140, and steam discharged from the hot water part 130a passes through the steam discharge pipe 114 to the emergency cooling tank ( 140).

응축관(116)은 비상냉각 탱크(140)와 원자로(100) 사이에 배치되고, 비상냉각 탱크(140)에서 증기가 응축되어 냉각된 물은 응축관(116)을 통해 원자로(100)로 이동될 수 있다.The condensation tube 116 is disposed between the emergency cooling tank 140 and the nuclear reactor 100, and the water cooled by condensing steam in the emergency cooling tank 140 moves to the reactor 100 through the condensation tube 116. It can be.

격납실(120)은, 원자로(100)를 감싸도록 배치되며, 원자로(100)에서 사고가 발생하더라도 원자로(100)에서 방출되는 방사성 물질이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다. 따라서 격납실(120)은 원자로(100)를 감싸도록 배치되며, 내부가 밀봉될 수 있게 배치될 수 있다.The containment chamber 120 is disposed to surround the nuclear reactor 100 and can block radioactive materials emitted from the nuclear reactor 100 from being discharged to the outside even when an accident occurs in the nuclear reactor 100 . Accordingly, the containment chamber 120 is disposed to surround the nuclear reactor 100 and may be disposed to seal the inside.

격납실(120)은 내부에 소정의 높이까지 물이 채워질 수 있다. 이때, 격납실(120) 내부를 채운 물은 원자로(100)가 잠길 정도로 채워질 수 있다.The storage compartment 120 may be filled with water up to a predetermined height therein. At this time, the water filling the inside of the containment chamber 120 may be filled to the extent that the nuclear reactor 100 is submerged.

열전 발전기(130)는, 원자로(100)로부터 증기를 공급받고, 선박(20)의 외부에 있는 해수를 공급받아 증기와 해수의 온도 차이에 의해 전력을 발생시킨다. 이를 위해 열전 발전기(130)는, 열수부(130a), 냉수부(130b) 및 열전소자(130c)를 포함한다.The thermoelectric generator 130 receives steam from the nuclear reactor 100 and receives seawater outside the ship 20 to generate power by a temperature difference between the steam and the seawater. To this end, the thermoelectric generator 130 includes a hot water unit 130a, a cold water unit 130b, and a thermoelectric element 130c.

열수부(130a)는, 원자로(100)의 증기발생기로부터 증기를 공급받아 통과시킬 수 있으며, 내부에서 소정의 시간 동안 증기가 머물 수 있도록 내부에 공간을 가질 수 있다.The hot water unit 130a may receive and pass steam from the steam generator of the nuclear reactor 100 and may have a space therein so that the steam may stay there for a predetermined time.

냉수부(130b)는 바다로부터 해수를 공급받으며, 내부에서 소정의 시간 동안 해수가 머물 수 있도록 내부에 공간을 가질 수 있다.The cold water unit 130b receives seawater from the sea and may have a space therein so that seawater can stay there for a predetermined time.

열전소자(130c)는, 열수부(130a)와 냉수부(130b) 사이에 배치되고, 열수부(130a)의 온도와 냉수부(130b)의 온도 차이에 의해 전력을 생산할 수 있다. 이러한 열전소자(130c)는, 열수부(130a)와 냉수부(130b)의 온도 차이가 클수록 큰 전력을 생산할 수 있다.The thermoelectric element 130c is disposed between the hot water part 130a and the cold water part 130b, and can generate power by a temperature difference between the hot water part 130a and the cold water part 130b. Such a thermoelectric element 130c can produce greater power as the temperature difference between the hot water part 130a and the cold water part 130b increases.

열전소자(130c)는, N형 반도체 물질과 P형 반도체 물질을 포함하고, N형 반도체 물질 및 P형 반도체 물질은, 전기적으로는 직렬로 연결되고 열적으로 병렬로 연결될 수 있다. N형 반도체 물질은 전자가 완벽한 분자 격자 구조체를 완성하는데 필요한 것보다 많도록 도핑되고, P형 반도체 물질은 전자가 완벽한 격자 구조체를 완성하는데 필요한 것보다 적게 도핑될 수 있다.The thermoelectric element 130c includes an N-type semiconductor material and a P-type semiconductor material, and the N-type semiconductor material and the P-type semiconductor material may be electrically connected in series and thermally connected in parallel. The N-type semiconductor material may be doped with more electrons than required to complete a perfect molecular lattice structure, and the P-type semiconductor material may be doped with less electrons than required to complete a perfect lattice structure.

따라서 N형 반도체 물질 내에 여분의 전자가 형성되고, P형 반도체 물질의 전자 결핍으로 생성된 정공이 형성된다. 이때, 열전소자(130c)의 양측에 배치된 열수부(130a)와 냉수부(130b) 사이의 온도 차이에 의해 N형 반도체 물질에 형성된 여분의 전자가 P형 반도체 물질에 형성된 정공으로 이동하여 열전소자(130c)에서 전류가 발생할 수 있다.Therefore, extra electrons are formed in the N-type semiconductor material, and holes generated by electron deficiency in the P-type semiconductor material are formed. At this time, due to the temperature difference between the hot water part 130a and the cold water part 130b disposed on both sides of the thermoelectric element 130c, extra electrons formed in the N-type semiconductor material move to holes formed in the P-type semiconductor material, thereby transferring heat. A current may be generated in element 130c.

여기서, 열전소자(130c)의 양측에 배치된 열수부(130a)와 냉수부(130b) 사이의 온도 차이가 클수록 열전소자(130c)에서 발생하는 전류의 양이 많아질 수 있다.Here, as the temperature difference between the hot water part 130a and the cold water part 130b disposed on both sides of the thermoelectric element 130c increases, the amount of current generated in the thermoelectric element 130c may increase.

또한, 열수부(130a)와 냉수부(130b) 사이의 온도 차이는 열전소자(130c)의 N형 반도체 물질과 P형 반도체 물질이 열적으로 병렬로 연결됨에 따라 열전소자(130c)에서 열교환이 이루어질 수 있다.In addition, the temperature difference between the hot water part 130a and the cold water part 130b results in heat exchange in the thermoelectric element 130c as the N-type semiconductor material and the P-type semiconductor material of the thermoelectric element 130c are thermally connected in parallel. can

원자로(100)에서 공급되는 증기의 온도는 대략 200℃ 내지 300℃의 온도를 가질 수 있으며, 해수의 온도는 대략 ??20℃ 내지 15℃일 수 있다.The temperature of the steam supplied from the reactor 100 may have a temperature of approximately 200 ° C to 300 ° C, and the temperature of sea water may be approximately 20 ° C to 15 ° C.

이때, 열전 발전기(130)의 냉수부(130b)는 해수와 냉수공급관(132) 및 냉수배출관(134)으로 연결될 수 있다.At this time, the cold water unit 130b of the thermoelectric generator 130 may be connected to seawater, the cold water supply pipe 132 and the cold water discharge pipe 134.

냉수공급관(132)은, 바다의 해수가 열전 발전기(130)의 냉수부(130b)로 공급되는 관이고, 냉수배출관(134)은 열전 발전기(130)의 냉수부(130b)에서 바다로 냉수를 배출하는 관이다. 해수의 온도는 깊이 깊을수록 낮은 온도를 가지므로, 냉수공급관(132)은 냉수배출관(134)보다 상대적으로 낮은 위치에 배치될 수 있다. 냉수공급관(132)은 가급적 선박(20)의 저면에 인접한 위치에 배치되고, 냉수배출관(134)은 해수면에 인접한 위치에 배치될 수 있다.The cold water supply pipe 132 is a pipe through which seawater from the sea is supplied to the cold water part 130b of the thermoelectric generator 130, and the cold water discharge pipe 134 discharges cold water from the cold water part 130b of the thermoelectric generator 130 to the sea. is the discharge tube. Since the temperature of the seawater has a lower temperature as the depth increases, the cold water supply pipe 132 may be disposed at a position relatively lower than the cold water discharge pipe 134. The cold water supply pipe 132 may be disposed at a position adjacent to the bottom of the vessel 20, and the cold water discharge pipe 134 may be disposed at a position adjacent to the sea level.

따라서 냉수공급관(132)을 통해 낮은 온도의 해수가 냉수부(130b)로 공급될 수 있고, 냉수부(130b)를 거쳐 온도가 상승된 해수는 냉수배출관(134)을 통해 바다로 배출될 수 있다.Therefore, low-temperature seawater may be supplied to the cold water unit 130b through the cold water supply pipe 132, and seawater whose temperature has increased through the cold water unit 130b may be discharged to the sea through the cold water discharge pipe 134. .

비상냉각 탱크(140)는, 원자로(100)보다 상부에 배치될 수 있고, 선박(20)의 갑판이나 상부에 배치될 수 있다. 비상냉각 탱크(140)는 내부에 물이 채워질 수 있으며, 내부에 탱크 열교환기(142)가 배치될 수 있다.The emergency cooling tank 140 may be disposed above the nuclear reactor 100 and may be disposed on the deck or above the ship 20 . The emergency cooling tank 140 may be filled with water, and a tank heat exchanger 142 may be disposed therein.

탱크 열교환기(142)는, 열전 발전기(130)의 열수부(130a)와 증기배출관(114)으로 연결되며, 원자로(100)와 응축관(116)으로 연결된다. 탱크 열교환기(142)는, 열전 발전기(130)의 열수부(130a)에서 배출된 증기가 이송되어 비상냉각 탱크(140)의 물과 열교환되어 증기를 응축시킨다. 그리고 탱크 열교환기(142)는 증기가 응축된 물을 원자로(100)로 공급한다. 이렇게 탱크 열교환기(142)에서 응축된 물이 원자로(100)로 공급됨에 따라 원자로(100)의 잔열을 냉각할 수 있다.The tank heat exchanger 142 is connected to the hot water unit 130a of the thermoelectric generator 130 and the steam discharge pipe 114, and is connected to the nuclear reactor 100 and the condensation pipe 116. In the tank heat exchanger 142, steam discharged from the hot water unit 130a of the thermoelectric generator 130 is transported and heat exchanged with water in the emergency cooling tank 140 to condense the steam. Also, the tank heat exchanger 142 supplies the steam-condensed water to the reactor 100 . As the water condensed in the tank heat exchanger 142 is supplied to the reactor 100, residual heat of the reactor 100 may be cooled.

저장탱크(150)는, 선박(20)의 내부에 설치되고, 내부에 냉각수가 저장된다. 이러한 저장탱크(150)는, 해수의 온도를 이용하여 내부에 저장된 냉각수를 냉각하고, 격납실(120) 내부의 온도를 낮추기 위해 구비된다.The storage tank 150 is installed inside the vessel 20 and stores cooling water therein. The storage tank 150 is provided to cool the cooling water stored therein using the temperature of the seawater and lower the temperature inside the containment chamber 120 .

제1 격납 열교환기(162)는, 격납실(120) 내부를 채운 물의 온도를 낮추기 위해 격납실(120) 내부에 배치된다.The first containment heat exchanger 162 is disposed inside the containment chamber 120 to lower the temperature of the water filling the inside of the containment chamber 120 .

제2 격납 열교환기(164)는, 제1 격납 열교환기(162)에서 열교환된 냉매의 온도를 저장탱크(150)를 채운 냉각수를 이용하여 낮추기 위해 저장탱크(150)의 내부에 배치된다.The second containment heat exchanger 164 is disposed inside the storage tank 150 to lower the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the first containment heat exchanger 162 by using the cooling water filled in the storage tank 150.

제1 순환관(166)은 제1 격납 열교환기(162) 및 제2 격납 열교환기(164) 사이에 배치되고, 제1 격납 열교환기(162) 및 제2 격납 열교환기(164) 사이에서 냉매가 순환될 수 있다.The first circulation pipe 166 is disposed between the first containment heat exchanger 162 and the second containment heat exchanger 164, and the refrigerant between the first containment heat exchanger 162 and the second containment heat exchanger 164 can be cycled.

제1 펌프(168)는, 제1 순환관(166)에 설치되며, 제1 격납 열교환기(162)에서 냉매가 제2 격납 열교환기(164)로 이동되도록 동작된다. 제1 펌프(168)는, 열전 발전기(130)의 열전소자(130c)와 전기적으로 연결되며, 열전소자(130c)에서 생성된 전력에 의해 동작될 수 있다.The first pump 168 is installed in the first circulation pipe 166 and operates to move the refrigerant from the first containment heat exchanger 162 to the second containment heat exchanger 164 . The first pump 168 is electrically connected to the thermoelectric element 130c of the thermoelectric generator 130 and may be operated by power generated by the thermoelectric element 130c.

제1 저장 열교환기(172)는, 저장탱크(150)의 물의 온도를 낮추기 위해 저장탱크(150)의 내부에 설치된다.The first storage heat exchanger 172 is installed inside the storage tank 150 to lower the temperature of the water in the storage tank 150 .

제2 저장 열교환기(174)는 제1 저장 열교환기(172)에서 열교환된 냉매의 온도를 해수를 이용하여 낮추기 위해 선박(20)의 외부에 설치된다.The second storage heat exchanger 174 is installed outside the ship 20 to lower the temperature of the refrigerant heat-exchanged in the first storage heat exchanger 172 using seawater.

제2 순환관(176)은 제1 저장 열교환기(172) 및 제2 저장 열교환기(174) 사이에 배치되며, 제1 저장 열교환기(172) 및 제2 저장 열교환기(174) 사이에서 냉매가 순환될 수 있다.The second circulation pipe 176 is disposed between the first storage heat exchanger 172 and the second storage heat exchanger 174, and the refrigerant between the first storage heat exchanger 172 and the second storage heat exchanger 174 can be cycled.

제2 펌프(178)는, 제2 순환관(176)에 설치되며, 제1 저장 열교환기(172)에서 냉매가 제2 저장 열교환기(174)로 이동되도록 동작된다. 제2 펌프(178)는, 열전 발전기(130)의 열전소자(130c)와 전기적으로 연결되며, 열전소자(130c)에서 생성된 전력에 의해 동작될 수 있다.The second pump 178 is installed in the second circulation pipe 176 and operates to move the refrigerant from the first storage heat exchanger 172 to the second storage heat exchanger 174 . The second pump 178 is electrically connected to the thermoelectric element 130c of the thermoelectric generator 130 and may be operated by power generated by the thermoelectric element 130c.

상기와 같은 선박(20)의 원자로 피동냉각 설비(10)는, 원자로(100)에서 사고가 발생하였을 때 동작되며, 이를 위해 원자로(100)의 증기발생기에서 발생된 증기를 이용하여 열전 발전기(130)에서 전력이 생산될 수 있다. 또한, 열전 발전기(130)를 거친 증기를 비상냉각 탱크(140)에서 냉각시켜 다시 원자로(100)로 공급하여 원자로(100)의 잔열을 제거할 수 있다.The nuclear reactor passive cooling facility 10 of the ship 20 as described above is operated when an accident occurs in the nuclear reactor 100, and for this purpose, the thermoelectric generator 130 uses steam generated from the steam generator of the nuclear reactor 100. ) can generate electricity. In addition, residual heat of the nuclear reactor 100 may be removed by cooling the steam that has passed through the thermoelectric generator 130 in the emergency cooling tank 140 and supplying it to the nuclear reactor 100 again.

또한, 격납실(120) 내부의 온도를 낮추기 위해 격납실(120) 내부 및 저장 탱크에 각각 제1 격납 열교환기(162) 및 제2 격납 열교환기(164)를 배치하고, 제1 격납 열교환기(162) 및 제2 격납 열교환기(164) 사이에 냉매가 순환할 수 있도록 제1 펌프(168)를 가동하여 격납실(120)의 내부 온도를 낮출 수 있다. 이때, 제1 펌프(168)를 가동시키기 위한 전력을 열전 발전기(130)에서 생산된 전력을 이용함으로써, 원자로(100)에서 사고가 발생한 경우에도 격납실(120)의 내부 온도를 지속적으로 낮출 수 있다.In addition, in order to lower the internal temperature of the containment chamber 120, the first containment heat exchanger 162 and the second containment heat exchanger 164 are disposed inside the containment chamber 120 and in the storage tank, respectively, and the first containment heat exchanger The internal temperature of the containment chamber 120 may be lowered by operating the first pump 168 so that the refrigerant circulates between the heat exchanger 162 and the second containment heat exchanger 164 . At this time, by using the power generated by the thermoelectric generator 130 as the power for operating the first pump 168, the internal temperature of the containment chamber 120 can be continuously lowered even when an accident occurs in the nuclear reactor 100. there is.

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, this is merely an example, 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 indicated by combining/substituting the disclosed embodiments, but this also does not deviate from the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on this specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.

10: 피동냉각 설비
100: 원자로 112: 증기공급관
114: 증기배출관 116: 응축관
120: 격납실
130: 열전 발전기 130a: 열수부
130b: 냉수부 130c: 열전소자
132: 냉수공급관 134: 냉수배출관
140: 비상냉각 탱크 142: 탱크 열교환기
150: 저장탱크
162: 제1 격납 열교환기 164: 제2 격납 열교환기
166: 제1 순환관 168: 제1 펌프
172: 제1 저장 열교환기 174: 제2 저장 열교환기
176: 제2 순환관 178: 제2 펌프10: passive cooling facility
100: nuclear reactor 112: steam supply pipe
114: steam discharge pipe 116: condensation pipe
120: storage room
130: thermoelectric generator 130a: hot water unit
130b: cold water part 130c: thermoelectric element
132: cold water supply pipe 134: cold water discharge pipe
140: emergency cooling tank 142: tank heat exchanger
150: storage tank
162: first containment heat exchanger 164: second containment heat exchanger
166: first circulation pipe 168: first pump
172: first storage heat exchanger 174: second storage heat exchanger
176: second circulation pipe 178: second pump

Claims (8)

열이 발생되는 원자로;
상기 원자로를 감싸도록 배치된 격납실;
상기 원자로에서 발생된 증기가 전달되고, 전달된 상기 증기와 해수를 이용하여 전력을 생산하는 열전 발전기;
상기 격납실 내부의 온도를 낮추기 위해 내부에 냉각수가 수용된 저장 탱크;
상기 격납실 내부에 배치된 제1 격납 열교환기;
상기 저장 탱크 내부에 배치된 제2 격납 열교환기; 및
상기 제1 격납 열교환기 및 상기 제2 격납 열교환기 사이에 배치되고, 상기 제1 격납 열교환기 및 상기 제2 격납 열교환기 사이를 순환하는 냉매를 이동시키는 제1 펌프를 포함하고,
상기 제1 펌프는, 상기 열전 발전기에서 생산된 전력에 의해 가동되는,
피동냉각 설비.a nuclear reactor in which heat is generated;
a containment chamber disposed to surround the nuclear reactor;
a thermoelectric generator to which steam generated from the nuclear reactor is transferred and to generate electric power using the transferred steam and seawater;
a storage tank containing cooling water therein to lower the temperature inside the containment;
a first containment heat exchanger disposed inside the containment chamber;
a second containment heat exchanger disposed inside the storage tank; and
A first pump disposed between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger and moving the refrigerant circulating between the first containment heat exchanger and the second containment heat exchanger,
The first pump is operated by the power generated by the thermoelectric generator,
Passive cooling equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 열전 발전기를 거친 상기 증기를 냉각시켜 상기 원자로로 공급하기 위해 내부에 물이 채워진 비상냉각 탱크를 더 포함하는,
피동냉각 설비.According to claim 1,
Further comprising an emergency cooling tank filled with water therein to cool the steam passing through the thermoelectric generator and supply it to the nuclear reactor.
Passive cooling equipment. 제 2 항에 있어서,
상기 비상냉각 탱크의 내부에 설치되고, 상기 비상냉각 탱크를 채운 물과 열교환하는 탱크 열교환기를 더 포함하고,
상기 탱크 열교환기는, 상기 열전 발전기로부터 배출된 증기를 응축시켜 냉각하여 상기 원자로로 공급하는,
피동냉각 설비.According to claim 2,
Further comprising a tank heat exchanger installed inside the emergency cooling tank and exchanging heat with water filling the emergency cooling tank,
The tank heat exchanger condenses and cools steam discharged from the thermoelectric generator and supplies it to the nuclear reactor.
Passive cooling equipment. 제 2 항에 있어서,
상기 원자로 및 상기 격납실은 선박의 내부에 설치되고,
상기 비상냉각 탱크는 상기 선박에 설치되되, 상기 원자로보다 상부에 배치된,
피동냉각 설비.According to claim 2,
The reactor and the containment are installed inside the ship,
The emergency cooling tank is installed in the ship, disposed above the nuclear reactor,
Passive cooling equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 열전 발전기는,
상기 원자로로부터 증기가 공급되는 열수부;
바다로부터 해수가 공급되는 냉수부; 및
상기 열수부 및 냉수부 사이에 배치되고, 상기 열수부 및 상기 냉수부의 온도 차이에 의해 전력이 생산되는 열전소자를 포함하는,
피동냉각 설비.According to claim 1,
The thermoelectric generator,
a hot water unit to which steam is supplied from the nuclear reactor;
A cold water unit supplied with seawater from the sea; and
A thermoelectric element disposed between the hot water part and the cold water part and generating electric power by a temperature difference between the hot water part and the cold water part,
Passive cooling equipment. 제 5 항에 있어서,
바다로부터 상기 해수를 상기 냉수부로 공급하는 냉수공급관; 및
상기 냉수부로부터 바다로 상기 해수를 배출하는 냉수배출관을 더 포함하고,
상기 냉수공급관은 상기 냉수배출관보다 하부에 배치된,
피동냉각 설비.According to claim 5,
a cold water supply pipe supplying the sea water from the sea to the cold water unit; and
Further comprising a cold water discharge pipe for discharging the sea water from the cold water unit to the sea,
The cold water supply pipe is disposed lower than the cold water discharge pipe,
Passive cooling equipment. 제 1 항에 있어서,
상기 저장 탱크 내부에 배치된 제1 저장 열교환기; 및
해수와 열교환하는 제2 저장 열교환기를 더 포함하는,
피동냉각 설비.According to claim 1,
a first storage heat exchanger disposed inside the storage tank; and
Further comprising a second storage heat exchanger that exchanges heat with seawater,
Passive cooling equipment. 제 7 항에 있어서,
상기 제1 저장 열교환기 및 상기 제2 저장 열교환기 사이에 배치되고, 상기 제1 저장 열교환기 및 상기 제2 저장 열교환기 사이를 순환하는 냉매를 이동시키는 제2 펌프를 더 포함하고,
상기 제2 펌프는, 상기 열전 발전기에서 생산된 전력에 의해 가동되는,
피동냉각 설비.According to claim 7,
A second pump disposed between the first storage heat exchanger and the second storage heat exchanger and moving the refrigerant circulating between the first storage heat exchanger and the second storage heat exchanger,
The second pump is operated by the power generated by the thermoelectric generator,
Passive cooling equipment.
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