KR20230041526A - 원자로 밸브 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자로 밸브 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 원자로 용기에 설치되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 내부에 설치되고, 원자로 용기와 격납용기를 연결하는 메인 통로를 개폐하는 메인 밸브; 및 상기 밸브 하우징의 내부에 설치되며, 상기 메인 밸브의 오작동 방지를 위해 상기 메인 밸브와 인접한 위치에 배치된 서브 밸브를 포함하고, 상기 밸브 하우징에는, 상기 메인 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 메인 실린더; 상기 서브 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 서브 실린더; 및 상기 메인 실린더 내부와 상기 서브 실린더 내부를 연통시키는 제1 유로가 형성되는, 밸브 장치가 제공될 수 있다.

Description

원자로 밸브 장치{VALVE DEVICE OF REACTOR}
본 발명은 원자로 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일체형 원자로에서 비상 노심 냉각 계통(emergency core cooling system)에 이용되는 원자로 밸브 장치에 대한 발명이다.
일체형 원자로는 증기발생기, 가압기 및 펌프 등의 주요 구성들이 원자로 용기 내부에 배치되기 때문에 주요 구성들을 연결하는 배관이 원자로 용기의 상부에 대부분 배치되며 소형 배관으로 이루어진다. 따라서 일체형 원자로에서 배관 파단 등과 같은 사고가 발생하는 경우, 원자로의 압력과 수위가 서서히 감소함에도 원자로 내부에 냉각수를 주입하는 것이 어려운 문제가 있다.
일체형 원자로에서 사고가 발생하는 경우 노심의 장기피동냉각을 위해 일체형 원자로를 둘러싸는 격납용기를 배치하고 원자로 용기의 원자로 방출 밸브와 원자로 재순환 밸브를 개방하여 원자로 내 증기가 격납용기로 방출되어 원자로 용기 내부의 압력은 낮추고 격납용기의 압력을 상승시킴으로써, 원자로 외부로 냉각수가 방출되는 것을 방지한다.
상기와 같이, 원자로 용기에서 외부로 증기를 방출시키는 원자로 방출 밸브나 원자로 재순환 밸브가 정상적으로 동작이 이루어지는 것이 중요한데, 원자로가 정상 작동되거나 사고가 발생한 경우에는 원자로 방출밸브나 원자로 재순환 밸브가 오작동되지 않는 것이 중요하다.
대한민국 등록특허 제10-1658476호 (2016.09.12.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 원자로에 이용되는 원자로 방출 밸브나 원자로 재순환 밸브에 적용하여 밸브가 오작동되는 것을 방지할 수 있는 원자로의 밸브 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원자로 용기에 설치되는 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 내부에 설치되고, 원자로 용기와 격납용기를 연결하는 메인 통로를 개폐하는 메인 밸브; 및 상기 밸브 하우징의 내부에 설치되며, 상기 메인 밸브의 오작동 방지를 위해 상기 메인 밸브와 인접한 위치에 배치된 서브 밸브를 포함하고, 상기 밸브 하우징에는, 상기 메인 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 메인 실린더; 상기 서브 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 서브 실린더; 및 상기 메인 실린더 내부와 상기 서브 실린더 내부를 연통시키는 제1 유로가 형성되는, 밸브 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 메인 밸브와 서브 밸브가 구성되고, 메인 밸브 및 서브 밸브 주변의 압력차와 스프링의 복원력 사이 크기 관계로 동작하여 서브 밸브가 메인 밸브의 오작동을 방지할 수 있도록 동작할 수 있다.
메인 밸브는 원자로가 정상 운전 시에 닫힌 상태로 유지되며, 트립 밸브 작동 신호 발생 조건 및 원자로 압력이 설정된 압력보다 낮아지는 조건이 동시에 만족될 때 메인 밸브가 개방되도록 동작하여 비상노심냉각계통 밸브로 동작될 수 있다.
또한, 밸브 장치를 재순환 밸브에 적용한 상태에서 원자로 사고 시 원자로 압력과 격납용기 사이의 압력 차이가 스프링 복원력만큼 작아지기 전까지 밸브 장치가 개방되지 않기 때문에 노심이 노출되는 가능성을 크게 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치의 메인 밸브가 원자로 정상 운전될 때 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치의 메인 밸브가 원자로 정상 작동할 때 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 B 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치에서 트립 밸브가 부적절하게 개방될 때 메인 밸브가 닫힌 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밸브 장치의 메인 밸브가 원자로 사고 시 개방된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 C 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 밸브 장치(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 원자로 밸브 장치(10)는 원자로 용기(20)에 설치될 수 있으며, 밸브 장치(10)는 원자로 용기(20)에 용접 등에 의해 결합되어 설치될 수 있다. 이러한 원자로 밸브 장치(10)는, 밸브 하우징(12), 메인 밸브(100), 서브 밸브(200), 유동 밸브(300), 트립 밸브(400), 리셋 밸브(500), 유체 공급기(600), 트립 배관(710), 리셋 배관(720) 및 서브 배관(730)을 포함한다.
밸브 하우징(12)은 밸브 장치(10)의 외부 형상을 형성하고, 원자로 용기(20)에 결합될 수 있다. 밸브 하우징(12)은 메인 밸브(100)와 서브 밸브(200)가 배치되기 위해 내부에 소정의 공간으로 형성된 메인 실린더(120) 및 서브 실린더(220)가 형성된다. 또한, 밸브 하우징(12)에는 메인 실린더(120)와 서브 실린더(220)를 연통시키는 제1 유로(14) 및 메인 실린더(120)와 원자로 용기(20)를 연통시키는 제2 유로(16)가 형성된다.
메인 밸브(100)는 밸브 하우징(12)에 설치되며, 격납용기(30)로 연결되는 메인 통로(140)를 개폐할 수 있다. 이러한 메인 밸브(100)는, 메인 구동기(110) 및 메인 스프링(130)을 포함한다.
메인 구동기(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(12)에 형성된 메인 실린더(120) 내에서 왕복 이동할 수 있게 배치된다. 이러한 메인 구동기(110)는 메인 본체부(112), 메인 베이스부(114) 및 메인 걸림부(116)를 포함한다.
메인 본체부(112)는 소정의 길이를 가지며 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 메인 본체부(112)는 메인 실린더(120)의 내부에서 외부까지 연장된 상태로 배치될 수 있다. 이러한 메인 본체부(112)의 형상은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 메인 본체부(112)는 도시된 바와 같이, 원기둥 형상을 가질 수 있고, 필요에 따라 플레이트 형상, 원뿔 형상 및 원뿔대 형상 등을 가질 수 있다.
메인 베이스부(114)는 메인 본체부(112)의 일단에 배치되고, 메인 본체부(112)의 외주면에서 반경 방향으로 연장된 상태로 배치된다. 또한, 메인 베이스부(114)는 메인 실린더(120) 내에 배치되어 메인 구동기(110)가 이동될 때 메인 구동기(110)가 메인 실린더(120)를 완전히 벗어나지 않도록 한다.
메인 걸림부(116)는 메인 본체부(112)의 타 측에 배치되며, 메인 본체부(112)의 외주면에서 반경 방향으로 연장된 상태로 배치된다. 메인 걸림부(116)는 메인 베이스부(114)와 소정의 간격이 이격된 위치에 배치될 수 있다. 또한, 메인 본체부(112)의 타단은 메인 걸림부(116)에서 타 측으로 일부 돌출될 수 있다. 이러한 메인 걸림부(116)는 메인 실린더(120)의 외부에 배치될 수 있다.
메인 스프링(130)은 메인 실린더(120)의 내부에 배치되고, 메인 구동기(110)의 메인 본체부(112)를 감싸도록 배치된다. 메인 스프링(130)은 일단이 메인 구동기(110)의 메인 베이스부(114)에 접촉되고, 타단이 메인 실린더(120)의 내면에 접촉될 수 있다. 메인 스프링(130)은 메인 밸브(100)가 개방된 상태가 유지될 수 있도록 복원력이 제공될 수 있다. 여기서, 메인 스프링(130)이 배치된 공간은 메인 제어 공간으로 명명될 수 있다.
메인 실린더(120)는 메인 구동기(110)가 동작할 수 있도록 밸브 하우징(12)에 의해 소정의 공간으로 형성된다. 다시 말해, 메인 실린더(120)는 밸브 하우징(12) 내부의 소정 공간일 수 있다. 메인 실린더(120)는 메인 구동기(110)의 형상에 대응되도록 대략 단면이 원형 형상일 수 있다.
메인 제어 공간은 메인 실린더(120)의 일부를 의미하고, 메인 구동기(110)에 메인 스프링(130)이 배치된 공간이다.
메인 통로(140)는 메인 밸브(100)가 동작하여 개폐하는 통로이다. 메인 통로(140)는 외부가 격납용기(30)로 연결되며, 내부가 원자로 용기(20) 측과 연결될 수 있다. 이러한 메인 통로(140)는 메인 구동기(110)의 메인 본체부(112)가 삽입되어 폐쇄될 수 있다.
서브 밸브(200)는 서브 통로(240)를 개폐할 수 있다. 이러한 서브 밸브(200)는 메인 밸브(100)와 인접한 일 측에서 밸브 하우징(12)에 배치된다. 이러한 서브 밸브(200)는 서브 구동기(210) 및 서브 스프링(230)을 포함한다.
서브 구동기(210)는 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 하우징(12)에 형성된 서브 실린더(220) 내에서 왕복 이동할 수 있게 배치된다. 이러한 서브 구동기(210)는 서브 본체부(212), 서브 베이스부(214) 및 서브 걸림부(216)를 포함한다.
서브 본체부(212)는 소정의 길이를 가지며 대략 원기둥 형상을 가질 수 있다. 서브 본체부(212)는 서브 실린더(220)의 내부에서 외부까지 연장된 상태로 배치될 수 있다. 예컨대, 서브 본체부(212)는 도시된 바와 같이, 원기둥 형상을 가질 수 있고, 필요에 따라 플레이트 형상, 원뿔 형상 및 원뿔대 형상 등을 가질 수 있다.
서브 베이스부(214)는 서브 본체부(212)의 일단에 배치되고, 서브 본체부(212)의 외주면에서 반경 방향으로 연장된 상태로 배치된다. 또한, 서브 베이스부(214)는 서브 실린더(220) 내에 배치되어 서브 구동기(210)가 이동될 때 서브 구동기(210)가 서브 실린더(220)를 완전히 벗어나지 않도록 한다.
서브 걸림부(216)는 서브 본체부(212)의 타 측에 배치되며, 서브 본체부(212)의 외주면에서 반경 방향으로 연장된 상태로 배치된다. 서브 걸림부(216)는 서브 베이스부(214)와 소정의 간격이 이격된 위치에 배치될 수 있다. 따라서 서브 본체부(212)의 타단은 서브 걸림부(216)에서 타 측으로 일부 돌출될 수 있다.
여기서, 서브 구동기(210)는 메인 구동기(110)와 서로 상반된 위치로 배치될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 구동기(110)는 하부에 배치된 메인 통로(140)를 개폐하도록 배치될 수 있고, 서브 구동기(210)는 상부에 배치된 서브 통로(240)를 개폐하도록 배치될 수 있다.
서브 스프링(230)은 서브 실린더(220)의 내부에 배치되고, 서브 구동기(210)의 서브 본체부(212)를 감싸도록 배치된다. 서브 스프링(230)은 일단이 서브 구동기(210)의 서브 베이스부(214)에 접촉되고, 타단이 서브 실린더(220)의 내면에 접촉될 수 있다. 서브 스프링(230)은 서브 밸브(200)가 개방된 상태가 유지될 수 있도록 복원력이 제공될 수 있다. 여기서, 서브 스프링(230)이 배치된 공간은 서브 제어 공간으로 명명될 수 있다.
서브 실린더(220)는 서브 구동기(210)가 동작할 수 있도록 밸브 하우징(12)에 의해 소정의 공간으로 형성된다. 다시 말해, 서브 실린더(220)는 밸브 하우징(12) 내부의 소정 공간일 수 있다. 이러한 서브 실린더(220)는 격벽에 의해 메인 실린더(120)와 구획될 수 있다. 또한, 서브 실린더(220)는 서브 구동기(210)의 형상에 대응되도록 대략 단면이 원형 형상일 수 있다.
서브 제어 공간은 서브 실린더(220)의 일부를 의미하고, 서브 구동기(210)에 서브 스프링(230)이 배치된 공간이다.
서브 통로(240)는 밸브 하우징(12)의 상부에 형성되고, 서브 밸브(200)가 동작하여 개폐하는 통로이다. 서브 통로(240)는 외부가 격납용기(30)로 연결되며, 내부가 원자로 용기(20) 측과 연결될 수 있다. 이러한 서브 통로(240)는 서브 구동기(210)의 서브 본체부(212)가 삽입되어 폐쇄될 수 있다.
여기서, 메인 실린더(120)와 서브 실린더(220)는 밸브 하우징(12)에 형성된 제1 유로(14)로 연결될 수 있다. 이러한 제1 유로(14)는 서브 통로(240)의 하측에 배치되며, 밸브 하우징(12)의 상부에 형성될 수 있으며, 메인 베이스부(114) 보다 상측에 배치될 수 있고, 서브 걸림부(216)보다 상측에 배치될 수 있다. 따라서 서브 구동기(210)가 서브 통로(240)를 폐쇄하도록 이동되는 경우, 제1 유로(14)의 일측은 서브 구동기(210)의 서브 걸림부(216)에 의해 폐쇄될 수 있다. 또한, 서브 걸림부(216)는 서브 구동기(210)가 제1 유로(14)의 일 측을 개방할 때 제1 유로(14)의 하측에서 상기 제1 유로(14)와 인접한 위치에 배치될 수 있다.
또한, 메인 실린더(120)는 원자로 용기(20) 측과 밸브 하우징(12)에 형성된 제2 유로(16)로 연결될 수 있다. 제2 유로(16)는 밸브 하우징(12)의 상부에 형성될 수 있고, 메인 베이스부(114)보다 상부에 배치될 수 있다. 이러한 제2 유로(16)에는 유동 밸브(300)가 배치될 수 있다.
유동 밸브(300)는 원자로 용기(20) 측과 메인 실린더(120) 사이에 형성된 제2 유로(16)를 개폐한다. 이러한 유동 밸브(300)는 유동 구동기(310) 및 유동 걸림턱(320)을 포함한다. 본 실시예에서, 유동 밸브(300)의 일례로, 유동 구동기(310) 및 유동 걸림턱(320)이 포함되는 예에 대해 설명하지만, 이로 인해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 따라서, 유동 밸브(300)는 다른 방식의 밸브가 이용될 수 있으며, 예컨대, 스윙체크밸브로 구성될 수 있다.
유동 구동기(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 구 형상을 가질 수 있으며, 제2 유로(16)를 통과하는 유체의 압력에 의해 동작될 수 있다. 유동 구동기(310)는 원자로 용기(20) 측으로 이동되는 경우 제2 유로(16)를 폐쇄할 수 있으며, 원자로 용기(20) 측에서 이격되는 경우, 제2 유로(16)를 개방할 수 있다.
유동 걸림턱(320)은 제2 유로(16) 내에 설치되고, 메인 실린더(120)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 유동 걸림턱(320)은 유동 구동기(310)가 이동되어 메인 실린더(120) 측으로 이동될 때 더 이상이 이동되지 않도록 유동 구동기(310)에 걸릴 수 있다. 이러한 유동 걸림턱(320)은 유동 구동기(310)가 메인 실린더(120) 측으로 이동되더라도 제2 유로(16)를 폐쇄하는 것을 방지할 수 있다.
다만, 이로 인해 본 발명이 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 제2 유로(16)에 구비되는 유동 밸브(300)는 생략될 수 있다. 이렇게 유동 밸브(300)가 생략되는 경우 제2 유로(16)는 메인 밸브(100)의 이동에 의해 개폐될 수 있다. 예를 들어, 메인 구동기(110)가 메인 스프링(130)에 의해 상측으로 이동하면, 메인 베이스부(114)에 의해 제2 유로(16)의 일측은 차단될 수 있다. 다른 예시로, 메인 구동기(110)가 메인 통로(140)를 폐쇄하도록 이동하면, 메인 베이스부(114)의 이동에 의해 제2 유로(16)는 개방될 수 있다.
트립 밸브(400)는 밸브 하우징(12)의 외측에 배치된다. 트립 밸브(400)는 전력이 공급되지 않는 경우, 개방된 상태가 유지되며, 전력이 공급될 때 폐쇄된다. 따라서 원자로 용기(20)가 정상적으로 운전되는 경우에 트립 밸브(400)는 폐쇄된 상태일 수 있다. 트립 밸브(400)가 개방되는 경우, 서브 실린더(220)의 유체가 트립 밸브(400)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
리셋 밸브(500)는 밸브 하우징(12)의 외측에 배치된다. 리셋 밸브(500)는 전력이 공급되지 않는 경우 폐쇄된 상태가 유지되고, 전력이 공급될 때 개방된다. 원자로 용기(20)가 정상적으로 운전되는 경우에 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태일 수 있다. 한편, 리셋 밸브(500)가 개방되는 경우, 유체 공급기(600)에서 유체가 서브 밸브(200) 측으로 공급될 수 있다.
서브 통로(240)는 서브 배관(730)과 연결되고, 서브 배관(730)은 트립 밸브(400)와 연결된 트립 배관(710) 및 리셋 밸브(500)에 연결된 리셋 배관(720)에 각각 연결된다. 따라서 트립 밸브(400)를 통해 배출되는 유체는 서브 배관(730) 및 트립 배관(710)을 통해 서브 실린더(220)로부터 외부로 배출될 수 있다. 또한, 리셋 밸브(500)를 통해 배출되는 유체는 리셋 배관(720) 및 서브 배관(730)을 통해 서브 밸브(200)로 전달될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 메인 밸브(100) 및 서브 밸브(200)에 압력이 걸리지 않는 경우에 메인 밸브(100) 및 서브 밸브(200)는 모두 개방된 상태가 유지될 수 있다.
밸브 장치(10)가 처음으로 동작되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 트립 밸브(400)는 폐쇄되고 리셋 밸브(500)가 개방된다. 리셋 밸브(500)가 개방된 후 펌프를 통해 유체 공급기(600)에서 리셋 밸브(500)를 통해 유체가 주입되고, 서브 밸브(200)와 메인 밸브(100) 사이의 제1 유로(14)를 통해 메인 밸브(100)의 메인 실린더(120)에 유체가 채워진다. 이 경우 메인 실린더(120)가 유체로 채워짐에 따라 유체의 압력에 의해 메인 구동기(110)가 하부 방향(메인 스프링(130)을 압박하는 방향)으로 이동되어 메인 구동기(110)가 메인 통로(140)를 폐쇄한다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 실린더(120)에 유체가 채워짐에 따라 유동 밸브(300)가 배치된 제2 유로(16)에 유체가 채워지며, 이 경우 유동 구동기(310)가 원자로 용기(20) 측으로 이동되어 제2 유로(16)는 폐쇄된다.
그리고 서브 밸브(200)는 서브 통로(240)를 통해 유입된 유체에 의해 개방된 상태가 유지된다.
원자로가 정상적으로 운전되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 트립 밸브(400) 및 리셋 밸브(500)는 폐쇄된다. 본 명세서에서 원자로가 정상적으로 운전되는 경우는 원자로 용기(20) 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위 내로 유지되는 경우를 의미한다. 원자로 용기(20)가 가압되고, 정상 운전 시 원자로 용기(20) 내부 압력은 높고 격납용기(30) 내부 압력은 낮아진다. 그에 따라 압력은 메인 밸브(100)가 폐쇄되는 방향으로 작용한다. 메인 밸브(100)의 메인 실린더(120)와 원자로 용기(20)를 연결하는 제2 유로(16)를 통해 원자로 용기(20) 측에서 유체가 유입되고, 그에 따라 원자로 용기(20)의 압력과 메인 실린더(120) 내부 압력이 같아지고, 메인 실린더(120)를 채운 유체에 의한 압력이 메인 스프링(130)의 복원력보다 높아짐에 따라 메인 밸브(100)가 폐쇄된 상태로 유지된다.
여기서, 서브 밸브(200)는 서브 밸브(200)의 주변에서 차압이 거의 발생하지 않아 서브 스프링(230)의 복원력에 의해 개방된 상태가 유지된다. 장기간동안 원자로 용기(20)가 정상 운전되면, 메인 밸브(100)의 메인 실린더(120)가 완전히 밀봉되지 않는다. 이로 인해, 메인 실린더(120) 내부의 유체가 메인 밸브(100)의 메인 걸림부(116)의 상부로 일부 이동되더라도 메인 밸브(100)는 폐쇄된 상태가 유지된다. 또한, 메인 밸브(100)와 격납용기(30) 사이에 누수가 일부 발생하더라도 메인 밸브(100)의 폐쇄된 상태는 유지될 수 있다.
그리고 유동 밸브(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 유동 구동기(310)가 이동되어 제2 유로(16) 내에 배치되고, 그에 따라 원자로 용기(20) 측의 유체가 메인 실린더(120)로 이동될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 원자로가 정상 운전되는 동안 오작동 신호 등에 의해 트립 밸브(400)가 부적절하게 개방되면 서브 밸브(200)의 서브 통로(240)를 통해 유체가 트립 밸브(400) 측으로 이동한다. 그에 따라 서브 통로(240)의 압력이 빠르게 낮아져 서브 구동기(210)가 이동하여 서브 밸브(200)가 폐쇄된다. 여기서, 서브 밸브(200)의 압력 차이가 서브 스프링(230)의 복원력보다 커져 서브 구동기(210)가 이동될 수 있다.
이렇게 서브 밸브(200)가 폐쇄되면 서브 걸림부(216)가 제1 유로(14)를 폐쇄하고, 제1 유로(14)가 폐쇄됨에 따라 메인 밸브(100)의 메인 실린더(120)의 압력이 감소되지 않아 메인 밸브(100)는 폐쇄된 상태가 유지될 수 있다. 여기서, 제1 유로(14)는 서브 밸브(200)가 완전히 폐쇄되기 전에 서브 걸리부(216)에 의해 폐쇄되어 메인 밸브(100)의 메인 실린더(120)가 빠르게 폐쇄될 수 있다.
그리고 메인 밸브(100)가 폐쇄되는 것이 유지됨에 따라 유동 밸브(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 유로(16)가 개방된 상태로 유지된다.
원자로에서 사고가 발생하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 원자로 용기(20) 측의 압력이 감소하거나 격납용기(30) 내부의 수위가 높아지는 등으로 인해 트립 밸브(400)가 개방되고, 리셋 밸브(500)는 폐쇄된 상태가 유지된다. 본 명세서에서 원자로에서 사고가 발생하는 경우는 원자로 용기(20) 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위를 벗어나는 경우를 의미한다.
예컨대, 냉각재 상실 사고가 발생하는 경우, 원자로 용기(20) 내의 냉각재가 방출되고, 그로 인해 원자로 용기(20) 압력이 감소하고 격납용기(30) 내부 압력이 증가한다. 그에 따라 서브 밸브(200) 내의 압력 차이가 서브 스프링(230)의 복원력보다 작아져 서브 밸브(200)가 개방될 수 있다. 이렇게 서브 밸브(200)가 개방됨에 따라 제1 유로(14)가 개방되고, 제1 유로(14)를 통해 메인 실린더(120)의 유체가 서브 실린더(220)를 거쳐 트립 밸브(400)를 통해 외부로 방출되어 메인 실린더(120) 내부 압력이 낮아진다. 따라서 메인 실린더(120) 내부 압력이 메인 스프링(130)의 복원력보다 작아짐에 따라 메인 밸브(100)가 개방될 수 있다.
여기서, 메인 밸브(100)가 개방됨에 따라 원자로 용기(20) 측의 유체는 메인 통로(140)를 통해 격납용기(30) 측으로 이동될 수 있다. 또한, 제2 유로(16)에 배치된 유동 밸브(300)를 통해 원자로 용기(20) 측의 유체가 메인 실린더(120)로 유입되고, 제1 유로(14)를 통해 서브 밸브(200)의 서브 실린더(220)로 유체가 이동될 수 있다. 유동 구동기(310)는 도 8에 도시된 바와 같이, 유동 걸림턱(320)에 걸린 상태일 수 있다.
한편, 원자로 밸브 장치(10)는 메인 위치지시기(미도시) 및 서브 위치 지시기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메인 위치지시기는 메인 구동기(110)에 설치될 수 있으며, 메인 구동기(110)에서 일 방향으로 소정의 길이를 가지는 바(bar)형상으로 돌출되어 배치될 수 있다. 이러한 메인 위치지시기는 메인 통로(140)가 배치된 위치에 대향된 위치에 배치될 수 있고, 메인 구동기(110)의 위치를 메인 위치지시기를 통해 확인할 수 있다. 예를 들어, 메인 위치지시기는 메인 베이스부(114)가 밸브 하우징(12)으로부터 이격된 거리를 측정함으로써 메인 실린더(120) 내에서 메인 베이스부(114)의 상대적인 위치를 획득할 수 있다.
서브 위치지시기는 서브 구동기(210)에 설치될 수 있으며, 서브 구동기(210)에서 일 방향으로 소정의 길이를 가지는 바(bar)형상으로 돌출되어 배치될 수 있다. 서브 위치지시기는 서브 통로(240)가 배치된 위치에 대향된 위치에 배치될 수 있고, 서브 구동기(210)의 위치를 서브 위치지시기를 통해 확인할 수 있다. 예를 들어, 서브 위치지시기는 서브 베이스부(214)가 밸브 하우징(12)으로부터 이격된 거리를 측정함으로써 서브 실린더(220) 내에서 서브 베이스부(214)의 상대적인 위치를 확인할 수 있다.
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.
10: 밸브 장치
12: 밸브 하우징
14: 제1 유로 16: 제2 유로
100: 메인 밸브
110: 메인 구동기 112: 메인 본체부
114: 메인 베이스부 116: 메인 걸림부
120: 메인 실린더 130: 메인 스프링
140: 메인 통로 150: 메인 위치지시기
200: 서브 밸브
210: 서브 구동기 212: 서브 본체부
214: 서브 베이스부 216: 서브 걸림부
220: 서브 실린더 230: 서브 스프링
240: 서브 통로 250: 서브 위치지시기
300: 유동 밸브
310: 유동 구동기 320: 유동 걸림턱
400: 트립 밸브 500: 리셋 밸브
600: 유체 공급기
710: 트립 배관 720: 리셋 배관
730: 서브 배관
20: 원자로 용기 30: 격납용기

Claims (20)

  1. 원자로 용기에 설치되는 밸브 하우징;
    상기 밸브 하우징의 내부에 설치되고, 상기 원자로 용기와 격납용기를 연결하는 메인 통로를 개폐하는 메인 밸브; 및
    상기 밸브 하우징의 내부에 설치되며, 상기 메인 밸브의 오작동 방지를 위해 상기 메인 밸브와 인접한 위치에 배치된 서브 밸브를 포함하고,
    상기 밸브 하우징에는,
    상기 메인 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 메인 실린더;
    상기 서브 밸브가 이동 가능한 공간을 제공하는 서브 실린더; 및
    상기 메인 실린더 내부와 상기 서브 실린더 내부를 연통시키는 제1 유로가 형성되는,
    밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는 상기 밸브 하우징 내부의 유체가 상기 밸브 하우징의 외부로 배출되기 위한 서브 통로가 형성되며,
    상기 서브 밸브는,
    상기 서브 통로를 선택적으로 개폐하도록 상기 서브 실린더 내부에서 왕복 이동하는 서브 구동기; 및
    상기 서브 구동기가 상기 서브 통로를 개방하도록 상기 서브 구동기에 복원력을 제공하는 서브 스프링을 포함하는,
    밸브 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 구동기는,
    소정의 길이를 가지며 상기 서브 실린더 내에서 이동되는 서브 본체;
    상기 서브 본체의 일단에 배치되고, 상기 서브 본체의 외주면 반경 방향으로 연장된 서브 베이스부; 및
    상기 서브 본체의 타 측에 배치되며, 상기 서브 본체의 외주면 반경 방향으로 연장된 서브 걸림부를 포함하고,
    상기 서브 베이스부는 상기 서브 실린더 내에 배치되고, 상기 서브 걸림부는 상기 서브 실린더 외부에 배치된,
    밸브 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 하우징에는, 상기 메인 실린더와 상기 원자로 용기를 연통시키는 제2 유로가 형성된,
    밸브 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 유로에 설치되고, 상기 제2 유로를 개폐하는 유동 밸브를 더 포함하는,
    밸브 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동 밸브는,
    상기 제2 유로 내에 배치되어 유체의 압력에 의해 상기 제2 유로가 개폐되도록 이동되는 유동 구동기를 포함하는,
    밸브 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유동 밸브는,
    상기 제2 유로에 배치되며, 상기 유동 구동기가 상기 메인 실린더 측으로 이동될 때 상기 제2 유로가 폐쇄되는 것을 방지하는 유동 걸림턱을 더 포함하는,
    밸브 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 밸브는,
    상기 메인 통로를 개폐하도록 상기 메인 실린더 내부에서 왕복 이동하는 메인 구동기; 및
    상기 메인 구동기가 상기 메인 통로를 개방하도록 상기 메인 구동기에 복원력을 제공하는 메인 스프링을 포함하는,
    밸브 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메인 구동기는,
    소정의 길이를 가지며 상기 메인 실린더 내에서 이동되는 메인 본체;
    상기 메인 본체의 일단에 배치되고, 상기 메인 본체의 외주면 반경 방향으로 연장된 메인 베이스부; 및
    상기 메인 본체의 타 측에 배치되며, 상기 메인 본체의 외주면 반경 방향으로 연장된 메인 걸림부를 포함하고,
    상기 메인 베이스부는 상기 메인 실린더 내에 배치되고, 상기 메인 걸림부는 상기 메인 실린더 외부에 배치된,
    밸브 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 메인 스프링은 상기 메인 실린더 내부에 배치되고, 상기 메인 스프링의 일단이 상기 메인 베이스부에 접촉되는,
    밸브 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 메인 스프링은 일단이 상기 메인 걸림부에 접촉되고, 타단이 상기 메인 통로에 걸쳐 배치되는,
    밸브 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 실린더에서 유체가 외부로 배출되는 것을 허용하거나 차단하도록 동작하는 트립 밸브; 및
    상기 서브 실린더 측으로 유체가 공급되는 것을 허용하거나 차단하도록 동작하는 리셋 밸브; 및
    상기 트립 밸브 및 상기 리셋 밸브와 연결되며, 상기 서브 실린더와 연통하는 서브 배관을 더 포함하는,
    밸브 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 트립 밸브가 폐쇄되고 상기 리셋 밸브가 개방되는 경우, 상기 메인 밸브는 상기 메인 통로를 폐쇄하고, 상기 서브 밸브는 상기 서브 배관을 개방하도록 구성된,
    밸브 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 메인 밸브는,
    상기 원자로 용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속하는 경우 상기 메인 밸브는 상기 메인 통로를 폐쇄하고 상기 서브 밸브는 상기 서브 배관을 개방하도록 구성된,
    밸브 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 원자로 용기 내부의 온도 및 압력이 기 설정된 정상범위에 속한 채로 상기 트립 밸브가 개방되는 경우, 상기 메인 밸브는 상기 메인 통로를 폐쇄하고, 상기 서브 밸브는 상기 서브 배관을 폐쇄하도록 구성된,
    밸브 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 원자로 용기 내부의 온도 및 압력 중 하나 이상이 기 설정된 정상범위를 벗어난 경우 상기 트립 밸브는 개방되고, 상기 메인 밸브는 상기 메인 통로를 개방하며, 상기 서브 밸브는 상기 서브 배관을 개방하도록 구성된,
    밸브 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 메인 구동기는,
    상기 메인 본체에 설치되고, 상기 메인 구동기의 위치를 확인하기 위한 메인 위치지시기를 더 포함하는,
    밸브 장치.
  18. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브 구동기는,
    상기 서브 본체에 설치되고, 상기 서브 구동기의 위치를 확인하기 위한 서브 위치지시기를 더 포함하는,
    밸브 장치.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 서브 통로는 상기 밸브 하우징의 상부에 형성되며,
    상기 제1 유로는 상기 서브 통로의 하측에 형성된, 밸브 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 서브 걸림부는,
    상기 서브 구동기가 상기 제1 유로의 일 측을 개방할 때, 상기 제1 유로의 하측에서 상기 제1 유로와 인접한 위치에 놓이는,
    밸브 장치.
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