KR20240065999A - 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 원자로 정지 장치는, 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프 또는 상기 급수펌프의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집부; 상기 정보수집부에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교부; 상기 비교부에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생부; 및 상기 신호발생부에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.

Description

원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치 및 방법{Reactor trip appratus to expand the time of steam generator dryout during the nuclear power plant accident and Reactor trip Method using the same}

본 발명은, 원자력발전소의 사고 발생 시 원자로의 건전성을 향상시키기 위해서 증기발생기 급수고갈 시간을 지연시키기 위해 원자로 정지 시점을 앞당길 수 있는 원자로 정지 장치 및 방법에 관한 것이다.

원자력 발전소에 있어서, 급수완전상실사고는 주급수와 보조급수가 모두 상실되는 사고로서 설계기준초과사고이다. 급수완전상실사고가 발생하면 증기발생기 재고량이 신속하게 감소하여 증기발생기 저수위신호 혹은 가압기 고압력신호에 의하여 원자로정지가 발생한다. 원자로정지 후 증기발생기의 압력이 주증기안전밸브 또는 증기우회제어계통 열림설정치 압력까지 증가하여 증기발생기의 증기가 2차계통 외부로 방출되며, 이에 따라 증기발생기 급수재고량이 급속히 감소하여 고갈이 일어난다. 증기발생기의 급수고갈 후 원자로 압력이 급격하게 증가하여 원자로의 압력 건전성을 유지하기 위해 상용원전인 OPR1000 원전과 APR1400 원전의 경우 각각 가압기안전밸브와 파일럿트구동안전방출밸브가 개방되며, 수출형 원전인 APR1000 원전의 경우 파일럿트구동안전방출밸브가 개방되어 원자로의 압력증가를 제한한다. 가압기안전밸브 또는 파일럿트구동안전방출밸브의 개폐 설정치에 따라 열림과 닫힘이 반복되면서 원자로의 증기가 방출되어 원자로냉각재계통의 재고량이 급격하게 고갈된다. 급수완전상실사고 시 사고 완화를 위해서 운전원은 원자로를 감압시켜야 하며, OPR1000 원전의 경우 원자로 감압을 위해 가압기 상부에 설치되어 있는 안전감압밸브를 개방하며, APR1400 및 APR1000 원전의 경우 파일럿트구동안전방출밸브를 수동으로 개방하여 원자로를 신속히 감압시킨 후 긴급노심냉각장치의 자동 안전주입에 의한 충전 및 유출 운전을 수행하여 원자로를 안정적인 상태로 유지한다.

이와 같이 종래 원자력발전소의 급수완전상실사고 시 증기발생기의 저수위신호 또는 가압기 고압력신호에 의하여 원자로가 정지된다. 원자로정지시간은 증기발생기 급수고갈시간과 밀접한 관계에 있으며, 증기발생기 급수고갈시간의 연장은 운전원들이 사고 완화를 위해 조치할 수 있는 여유시간이 증가한다는 것을 의미한다. 운전원 조치시간 여유 있게 확보할 수 있도록 하는 방안에 대한 설계적인 필요성이 증대되고 있는 상황에서, 본 발명은 증기발생기 급수고갈시간의 연장을 위해 원자로 정지 시점을 앞당길 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 원자력발전소의 사고 발생 시 원자로의 건전성을 향상시키기 위해서 증기발생기 급수고갈 시간을 지연시키기 위해 원자로 정지 시점을 앞당길 수 있는 원자로 정지 장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 따른 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치는, 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프 또는 상기 급수펌프의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집부; 상기 정보수집부에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교부; 상기 비교부에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생부; 및 상기 신호발생부에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상태정보값은 상기 급수펌프의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브에 의한 급수의 공급유량값을 포함하며, 상기 신호발생부는 상기 구동속도값 또는 상기 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우 상기 원자로 정지신호를 발생시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동속도값은 상기 급수펌프 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프를 통과하는 급수의 유속, 또는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택되고, 상기 공급유량값은 상기 유량조절밸브의 개도정도 또는 상기 유량조절밸브 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 비교부는, 상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로의 상태가 원자로 정지 동작을 수행하지 않는 소정의 조건에 해당하는지 판단하는 예외조건판단부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소정의 조건은, 사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법은, 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프 또는 상기 급수펌프의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집단계; 상기 정보수집단계에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교단계; 상기 비교단계에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생단계; 및 상기 신호발생단계에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 원자로정지단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상태정보값은 상기 급수펌프의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브에 의한 급수의 공급유량값을 포함하며, 상기 신호발생단계는 상기 구동속도값 또는 상기 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우 상기 원자로 정지신호를 발생시키는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 구동속도값은 상기 급수펌프의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프를 통과하는 급수의 유속, 또는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택되고, 상기 공급유량값은 상기 유량조절밸브의 개도정도 또는 상기 유량조절밸브 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 비교단계는, 상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로의 상태가 원자로 정지 동작을 수행하지 않는 소정의 조건에 해당하는지 판단하는 예외조건판단단계를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 소정의 조건은, 사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우일 수 있다.

본 발명 실시예에 따른 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치 및 방법은, 원자로의 정지가 종래에 비하여 신속하게 발생되기 때문에 2차 계통의 냉각재 감소를 지연시키고, 사고를 완화할 수 있는 운전원 조치 시간을 충분히 확보할 수 있다.

도1은 종래 급수완전상실사고 시 원자로의 정지 과정을 보여주는 흐름도,
도2는 본 발명 실시예에 따른 원자로 정지장치의 블럭도,
도3은 본 발명 실시예에 따라 원자로의 정지 기동을 수행하는 과정 보여주는 흐름도,
도4는 본 발명과 종래 기술의 증기발생기 수위 고갈 시점을 비교하여 도시한 그래프,
도5는 본 발명 실시예에 따른 원자로 정지 방법에 대한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 실시예에 따른 원자로 정지장치의 블럭도이고, 도3은 본 발명 실시예에 따라 원자로의 정지 기동을 수행하는 과정 보여주는 흐름도이다. 도4는 본 발명과 종래 기술의 증기발생기 수위 고갈 시점을 비교하여 도시한 그래프이고, 도5는 본 발명 실시예에 따른 원자로 정지 방법에 대한 흐름도이다.

원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치 및 방법에 관한 것이다. 종래 증기발생기의 저수위 또는 가압기의 고압력에 의해 원자로정지신호를 발생시키는 것은 원자로계통의 열수력적인 거동이 포함되는 반응으로 즉각적이지 않으므로, 증기발생기 수위 고갈을 앞당겨 운전자로 하여금 충분한 대응 시간 확보에 미흡한 면이 있으므로, 본 발명은 원전 사고 시 보다 빠르게 반응하여 원자로 정지 시점을 단축시키는 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

본 발명 일 실시예에 따른 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치는, 정보수집부(10), 비교부(20), 신호발생부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 정보수집부(10)는 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프(11) 또는 상기 급수펌프(11)의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(12)의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득할 수 있다.

상기 상태정보값은, 상기 급수펌프(11)의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브(12)에 의한 급수의 공급유량값을 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 급수펌프(11)의 구동속도값은, 상기 급수펌프(11)의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프(11)의 전원 인가 여부, 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유속, 또는 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 급수펌프(11)의 구동속도값은 상기 급수펌프(11)의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프(11)의 전원 인가 여부, 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유속, 또는 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유량에 관한 정보 중 복수 개를 선택하거나 이들을 조합하여 사용될 수 있다.

그리고, 상기 유량조절밸브(12)의 공급유량값은, 상기 유량조절밸브(12)의 개도정도, 유량조절밸브(12)에 의해 유로가 개방되는 면적에 대한 정보, 또는 상기 유량조절밸브(12) 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택될 수 있다. 상기 급수펌프(11)의 구동속도값과 마찬가지로, 상기 유량조절밸브(12)에 의한 공급유량값은 상기 유량조절밸브(12)의 개도정도, 유량조절밸브(12)에 의해 유로가 개방되는 면적에 대한 정보, 또는 상기 유량조절밸브(12) 전후단의 압력차 정보 중 복수 개를 선택하거나 이들을 조합하여 사용될 수 있다.

상기 비교부(20)는, 상기 정보수집부(10)에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교한다. 상기 상태정보값은 적어도 상기 급수펌프(11)의 동작상태에 정보 또는 상기 유량조절밸브(12)의 동작상태에 정보를 상기 기준값과 비교하여 수행될 수 있다. 상기 기준값은 원자로정지신호를 발생시켜야 되는 기준값으로 사용자에 의해 미리 설정 및 변경될 수 있다.

본 발명 실시예에 따르면, 상기 비교부(20)는 예외조건판단부(21)를 더 포함할 수 있다. 상기 예외조건판단부(21)는, 상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우라도 상기 원자로가 소정의 조건 하에 해당하여 정상 상태이거나 본 발명에 따른 정지 기동이 불필요한지 판단하기 위해서 마련된다. 즉, 상기 예외조건판단부(21)는 상기 상태정보값이 원자로정지를 위한 기준에 만족되지만 예외적으로 원자로가 사고 상태가 아닌 정상 상태인 것으로 판단되거나, 시스템의 다른 작용에 의해 본 발명에 따른 원자로정지 동작이 수행될 필요가 없는 경우를 판단하기 위해서 구비된다.

본 발명 실시예에 따르면, 상기 예외조건판단부(21)는 다음과 같은 소정의 조건하에서 원자로 정지 기동의 수행이 불필요한 것으로 판단한다.

사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우이다. 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업 중에 급수펌프(11)의 구동속도값 또는 유량조절밸브(12)에 의한 급수의 공급유량값이 기준값 이하이지만, 이는 사용자가 의도적으로 원자로 기능을 사용하지 않는 상태로서, 원자력발전소의 사고 상태가 아니므로, 원자자로 정지 기동을 수행하지 않는다.

상기 신호발생부(30)는, 상기 비교부(20)에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생시킬 수 있다. 본 발명 실시예에 따르면, 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단되는 경우에 원자로 정지신호가 발생되도록 함으로써, 상기 급수펌프(11) 및 유량조절밸브(12)의 동작상태가 상기 기준값에 도달하면 바로 원자로 정지신호를 발생시키도록 설정한 것이다. 즉, 상기 신호발생부는(30)는, 급수펌프(11)의 속도가 사고 발생으로 소정의 기준값 이하로 느려지거나, 유량조절밸브(12)에 의한 급수유량의 소정의 기준값 이하로 떨어지는 경우 즉각적으로 원자로 정지신호를 발생시킨다.

본 실시예에 따르면, 상기 신호발생부(30)는, 상기 급수펌프(11)의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브(12)에 의한 급수의 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로 정지신호를 발생시킬 수 있다. 물론, 급수펌프(11) 또는 유량조절밸브(12)에 대한 상태정보값은 상술한 바와 같이 다양한 정보를 포함하며, 상기 신호발생부(30)는 상기 다양한 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 활용하여 원자로 정지신호를 발생시킬 수 있다.

상기 제어부(40)는 상기 신호발생부(30)에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하며, 상기 원자로 정지신호에 의해 원자로를 정지시키도록 제어할 수 있다. 본 발명의 명세서에 있어서, 상기 신호발생부(30)에 의해 원자로 정지신호가 발생되어 상기 제어부(40)가 원자로 정지 동작을 수행할 때 원자로 정지 동작을 수행하는 것으로 기술하며, 한편, 상기 신호발생부(30)에 의해 상기 원자로 정지신호가 발생되지 않아서 상기 제어부(40)에 의한 원자로 정지 동작을 수행하지 않을 때, 본 발명에 따른 원자로 정지 동작이 수행되지 않는 것으로 기술한다.

이하 상기 구성에 따른 본 발명 실시예의 작용 내지 효과를 상세히 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이, 정보수집부(10)는 원자력발전소의 급수펌프(11) 및 유량조절밸브(12)의 동작상태에 관한 정보를 수집한다.

상기 급수펌프(11)의 동작상태는, 상기 급수펌프(11)의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프(11)의 전원 인가 여부, 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유속, 또는 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유량에 대한 정보가 될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 또는 이들의 정보를 서로 조합하여 상기 급수펌프(11)의 구동속도값으로 활용할 수 있다.

상기 유량조절밸브(12)의 동작상태는 상기 유량조절밸브(12)의 개도정도, 유량조절밸브(12)에 의해 유로가 개방되는 면적에 대한 정보, 또는 상기 유량조절밸브(12) 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값이 될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나 또는 이들의 정보를 서로 조합하여 상기 유량조절밸브(12)의 공급유량값으로 활용할 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 원자력발전소에 사고가 발생하면, 비교부(20)는 급수펌프(11)의 구동속도값 또는 유량조절밸브(12)에 의한 공급유량값을 소정의 기준값과 비교한다. 상기 구동속도값 또는 공급유량값은 소정의 신호 처리를 거쳐 전자적 신호로 전송된다.

또한, 상기 급수펌프(11) 및 유량조절밸브(12)에 관한 동작 상태의 정보값인 상기 구동속도값 또는 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 예외조건판단부(21)는 본 발명에 따른 상기 원자로 정지 기동을 수행하지 않는 예외 상황인지를 판단한다. 상술한 바와 같이, 사용자가 의도적으로 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업을 위한 명령이 입력된 경우에는 사고 상황이 아니므로 본 발명에 따른 제어부(40)는 원자로 정지 기동을 수행하지 않는다.

도4는 본 발명 실시예에 따른 원자로 정지 장치의 효과를 보여준다. 구체적으로, 도4는 원자로 정지 기동이 수행될 때 본 발명과 종래 기술에 의한 증기발생기 수위의 고갈 시점을 비교하여 보여준다.

도4에 있어서, 점선은 종래 기술로서 증기발생기의 저수위 수위신호에 근거하여 원자로 정지 기동을 수행하는 경우 증기발생기의 재고량을 나타내고, 실선은 본 발명 실시예에 따라 주급수저유량에 근거하여 원자로 정지 기동을 수행하는 경우 증기발생기의 재고량을 나타낸 것이다. 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예에 따르면 증기발생기 수위 고갈 시점이 종래보다 3배 정도 늦어지게 됨을 확인할 수 있다. 즉, 원자로 정지 기동을 빨리 수행함으로써 원자로 잔열에 의한 증기발생기 수위 감소(증발에 의한 감소)를 지연시킨다. 이는 운전원이 조치할 수 있는 여유 시간을 길게 확보할 수 있음을 의미한다.

이처럼, 본 발명 실시예에 따른 원자력발전소 사고 발생시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치는, 증기발생기로 공급되는 급수가 소정의 저급수유량에 해당하는 경우 원자로 정지 신호를 발생시켜서 원자로 정지 동작을 일찍 수행할 수 있도록 하여, 운전원의 사고 대처 시간 확보 및 사고 완화에 효과적으로 대응할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명 다른 측면에 따르면, 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법을 제안한다.

본 발명 실시예에 따른 원자로 정지 방법은, 도5에 도시된 바와 같이, 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프(11) 또는 상기 급수펌프(11)의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(12)의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집단계(S1), 상기 정보수집단계에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교단계(S2), 상기 비교단계에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생단계(S4), 및 상기 신호발생단계에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 원자로정지단계(S5)를 포함한다. 상기 정보수집단계(S1), 비교단계(S2), 신호발생단계(S4), 및 원자로정지단계(S5)는 상술한 정보수집부(10), 비교부(20), 신호발생부(30), 및 제어부(40)에 의해 수행되며, 그 구체적인 작용 및 효과는 상술한 바 반복적인 설명은 생략한다.

상기 정보수집단계(S1)는 상기 급수펌프(11)의 상태정보값으로, 상기 급수펌프(11)의 구동속도값을 취득할 수 있다. 상기 구동속도값은 상기 급수펌프(11)의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유속, 또는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 또한 상기 구동속도값은 상기 급수펌프(11)의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유속, 또는 상기 급수펌프(11)를 통과하는 급수의 유량에 관한 정보 중 복수 개를 선택 하여 사용하거나 이들을 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 정보수집단계(S1)는 상기 유량조절밸브(12)의 상태정보값으로, 상기 유량조절밸브(12)에 의한 급수의 공급유량값을 취득할 수 있다. 상기 공급유량값은 상기 유량조절밸브(12)의 개도정도 또는 상기 유량조절밸브(12) 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택되거나, 이들의 조합하여 산출된 값을 사용할 수 있다.

상기 비교단계(S2)는, 상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로의 상태가 원자로 정지 동작을 수행하지 않는 소정의 조건에 해당하는지 판단하는 예외조건판단단계(S3)를 더 포함할 수 있다. 상기 소정의 조건에 해당하는 경우 신호발생부(30)에 의한 원자로 정지신호 발생 단계로 진행하지 않는다. 상기 소정의 조건은, 사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우일 수 있다.

상기 사용자에 의해 발전소 유지 보수 또는 핵연료 교체 작업을 수행하는 경우에는 원자로 사고 상태에 해당하지 않으므로, 원자로 정지 신호를 발생하지 않는ㄴ다.

상기 신호발생단계(S4)는 상기 구동속도값 또는 상기 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우 상기 원자로 정지신호를 발생시킬 수 있다. 상기 신호발생단계(S4)는 상기 구동속도값의 산출 근거가 되는 정보값 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로부터 산출된 값을 기준값과 비교하거나, 상기 공급유량값의 산출 근거가 되는 정보값 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로부터 산출된 값을 기준값과 비교하여, 상기 구동속도값 또는 공급유량값이 기준값 이하인 경우 원자로 정지 신호를 발생시킨다. 상기 원자로정지단계(S5)에서는 상기 원자로 정지 신호에 따라 제어부(40)에 의해 원자로 정지 동작이 수행된다.

이와 같은 구성에 따른 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시전을 지연시키는 원자로 정지 방법은, 상술한 원자로 정지 장치의 작용 내지 효과를 실질적으로 동일하게 제공한다. 즉, 증기발생기의 수위 고갈 시간을 지연시켜서 사용자로 하여금 사고 대응을 위한 여유시간을 길게 확보하고 사고 완화에 기여할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.

10... 정보수집부 11... 급수펌프
12... 유량조절밸브 20... 비교부
21... 예외조건판단부 30... 신호발생부
40... 제어부

Claims (10)

1. 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프 또는 상기 급수펌프의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집부;
   상기 정보수집부에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교부;
   상기 비교부에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생부; 및
   상기 신호발생부에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상태정보값은 상기 급수펌프의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브에 의한 급수의 공급유량값을 포함하며,
   상기 신호발생부는 상기 구동속도값 또는 상기 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우 상기 원자로 정지신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동속도값은 상기 급수펌프의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프를 통과하는 급수의 유속, 또는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택되고,
   상기 공급유량값은 상기 유량조절밸브의 개도정도 또는 상기 유량조절밸브 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 비교부는,
   상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로의 상태가 원자로 정지 동작을 수행하지 않는 소정의 조건에 해당하는지 판단하는 예외조건판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 소정의 조건은,
   사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 장치.
6. 증기발생기로 급수를 공급하는 급수펌프 또는 상기 급수펌프의 후단에서 상기 증기발생기로 공급되는 급수의 유량을 조절하는 유량조절밸브의 동작상태에 관한 상태정보값을 취득하는 정보수집단계;
   상기 정보수집단계에 의해 수집된 상태정보값을 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값과 비교하는 비교단계;
   상기 비교단계에 의해 상기 상태정보값이 상기 기준값 이하로 판단된 경우, 원자로 정지신호를 발생하는 신호발생단계; 및
   상기 신호발생단계에 의해 발생된 원자로 정지신호를 수신하여, 원자로를 정지시키는 원자로정지단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 상태정보값은 상기 급수펌프의 구동속도값 또는 상기 유량조절밸브에 의한 급수의 공급유량값을 포함하며,
   상기 신호발생단계는 상기 구동속도값 또는 상기 공급유량값이 소정의 기준값 이하인 경우 상기 원자로 정지신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 구동속도값은 상기 급수펌프의 펌프축의 회전속도, 회전자의 회전속도, 상기 급수펌프를 통과하는 급수의 유속, 또는 급수의 유량 중 적어도 하나로부터 선택되고,
   상기 공급유량값은 상기 유량조절밸브의 개도정도 또는 상기 유량조절밸브 전후단의 압력차 중 적어도 하나를 이용하여 산출된 값으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 비교단계는,
   상기 상태정보값이 원자로정지를 위해 미리 설정된 소정의 기준값 이하인 경우, 상기 원자로의 상태가 원자로 정지 동작을 수행하지 않는 소정의 조건에 해당하는지 판단하는 예외조건판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 사고 발생 시 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법.
10. 제6항에 있어서,
    상기 소정의 조건은,
    사용자에 의해 발전소의 유지보수 또는 핵연료 교체 작업에 대한 명령이 입력된 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기 수위 고갈 시간을 지연시키는 원자로 정지 방법.
    
    
    

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