KR830001869B1 - 예비탱크를 구비한 가압수형 원자로 - Google Patents

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내용 없음.

Description

예비탱크를 구비한 가압수형 원자로

제 1 도는 본 발명에 따른 예비 탱크를 내장하는 가압수형 원자로의 1차회로와 2차회로 일부의 약도.

제 2 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 예비탱크를 보유하는 트레파우드형(trepaud type) 증기 발생기의 종단면도.

본 발명은 원자로에 관한 것으로. 특히 원자로심을 보유하는 압력용기와 2차 유체를 증발시킴으로써 1차 유체를 냉각하는 1개 이상의 증기발생기를 내장하는 가압수형 원자로에 관한 것이다.

가압수형 원자로에 사용된 증기발생기는 "단일통과형"일 수 있다. 이런 형태의 증기 발생기에서, 1차 유체는 증기 발생기의 상단부를 경유하여 도입하며 하단부에서 유출한다.

단일 통과형증기 발생기는 하단부에서 1차 유체가 도입되고, 유출되는 U형관을 갖는 증기발생기와 비교된다.

U형증기 발생기에서 2차 유체질량은 비교적 크며, 단일통과형 증기발생기의 경우에 대단히 적으며 실제로 콤팩트한 판형증기발생기의 경우에 100배나 낮다.

2차 회로용 공급 펌프를 정지하거나 2차 증기방생기에 액체상태의 2차유체를 공급하는 밸브를 폐쇄할 필요가 있으면 에비회로 또 시스템이 작동하기전에 증기발생기내 2차 유체를 반응시킴으로써 원자로의 잔여 출력의 제거가 발생한다. U형 증기발생기 내에 함유된 2차 유체의 질량은 일반적으로 예비회로를 시동하기전에 충분히 장기간동안 잔여 출력을 제거하기에 충분하지만 단일 통과형증기 발생기내에 함유된 2차 유체질량의 경우에는 그렇지 않다. 앞에 주어진 값은 판형증기 발생기가 실질적으로 관성능률 0을 가지고 있다는 것을 나타낸다.

가압수형 원자로에 사용된 증기발생기가 단일 통과형일 때는 예비회로가 양호한 조건으로 작동하도록 증기발생기의 관성을 증가시키는 것이 필요하고 중요하다.

따라서 본 발명은 전술한 형태의 원자로를 제안하는 것이며, 예비탱크는 증기발생기와 동일레벨이며 증기발생기와 동일레벨이며 증기발생기와 평행한 2차회로내에 위치되어 있다. 상기 예비탱크는 또한 증기발생기에 영구히 연결되었으며, 2 차 회로에서 기체상태의 유체가 액체상태로 변한 체적을 보유하고 있게된다.

본 발명에 따른 예비 탱크는 증기 발생기에서 유출하는 가스상태의 2차 유체에 의해 직접 가압되며, 증기발생기에 평행한 배치가 그 관성을 증가할 수 있으며, 따라서 예비회로를 시동하기전에 원자로의 잔여출력의 제거를 도우는 2차 유체를 저장하며, 그때 2차 회로용 공급 펌프를 정지하거나 발생기를 격리할 필요가 있다. 예비 탱크와 증기발생기 사이의 영구적인 연결에 기인하여 예비탱크에 의해 잔여 출력의 제거에 사람의 간여가 필요없게 된다.

그러나, 냉사고, 즉 증기관 파열의 경우에 많은 저장물이 증기발생기를 경유하지 않고 배출되며, 따라서 원자로의 냉각에 참가하지 않아 원자로의 재발산의 위험이 제거된다.

예비 탱크는 특히 단일통과형 증기발생기와 연결되기에 적당한다. 그러나, 본 발명은 이 형식의 증기발생기에 제한되지 않고 탱크는 U형 증기발생기의 관성을 증가하는 데도 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따라서 예비 탱크내에 가스상 2차 유체의 최소 레벨 상방에 위치하는 열교환기를 갖는 냉각회로는 예비 탱크내 함유된 2차 유체에 의해 저장된 열을 제거하기 위해 제공된다. 이 냉각회로는 연속적으로 원자로의 잔여 출력을 제거할 수 있으며, 고압예비 회로를 제거할 수 있다.

각 2차 회로도 일반적으로 증기발생기에 액체 2차 유체를 공급하기 위한 밸브와 터어빈에 가스상 2차 유체를 공급하기 위한 밸브를 가진다. 본 발명에 따라서 이 밸브들은 차단되었을 때 증기발생기와 예비탱크로 구성된 시스템이 2차 회로의 나머지 부분으로부터 고립되도록 위치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 실시예에 따라서 예비 탱크는 증기 발생기 의부에 배치된다.

상기 실시예의 제 1 변형에서 예비탱크는 다이어프램을 경유하여 증기발생기에 도입하는 2차 회로의 부분과 연통한다.

상기 실시예의 제2변형에서 증기발생기에 도입되는 2차 회로의 부분을 예비 탱크의 하류에 배치된 펌프를 내장한다.

상기 양 변형에서 다이어프램과 펌프는 그것을 통과하는 공급분기류를 적절히 함으로써 탱크내 유체레벨을 조절할 수 있다. 그러나, 다이어프램과 펌프는 예비탱크과 발생기 사이의 격리 수단을 구성하지 않는다.

본 발명의 제 2실시예에 따라서 증기발생기가 그 단부에서 1차 유체를 보유하는 2개의 환상챔버를 한정하며, 2차 유체는 측방향관에 의해 액상으로 용기에 도입되며, 제2 축방향관에 의해 가스상으로 유출하는 수직축 원통형 용기를 가지며, 2개의 축방향관은 환상챔버를 횡단하고, 예비 탱크가 관그룹에 의해 규정된 중앙 공간내에 배치된다.

그 저단부에서 예비 탱크가 또한 보정된 구멍에 의해 급수와 연결되며, 그 상단부에 의해 용기내 가스상 2차 유체와 직접 연결된다.

본 발명은 또한 이 형식의 원자로에 사용하기 위한 증기발생기에 관한 것이다.

이하 첨부도면에 의건 본 발명을 상세히 설명한다.

제 1 도는 용기(10)내에 배치된 노심(12)이 화살표 방향으로 순환하는 냉각 유체(14)에 의해 횡단되는가 압수형 원자로의 압력용기(10)를 도시한 것이다. 냉각유체(14)는 원자로심내의 핵분열에 의해 생성된 열을 추출하며, 이 열은 수개의 1차 회로(18)에 의해 증기발생기(16)에 전달된다.

간단하게 하기 위해, 제 1 도는 단 하나의 1차 회로(18)와 그에 상응하는 증기발생기(16)를 도시한다.

제 1 도의 증기발생기(16)는 1차 유체가 증기발생기의 상단부에 배치된 흡입 챔버(20)에 의해 도입하며 예시부호(24)도 표시된 관 그루우프를 횡단한 후 증기발생기의 하단부에 배치된 배출 챔버(22)에 의해 유출하는 단일 통과형 증기발생기이다. 1차 유체가 관(24) 그루우프를 횡단할 때 2차 루우프(28)내를 흐르는 2차 유체(26)와 열교환을 행한다. 따라서, 하부 흡입부(30)를 통해 액상으로 증기발생기(16)에 도입되는 2차 유체(26)는 상부 출구(32)를 통해 기체상태로 유출된다. 증기발생기(16)에서 유출된 기체 상태의 2차 유체는 2차 회로(28)에 의해 유체(26)가 운반한 열에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 구동되는 도시되지 않은 1개 이상의 터어빈에 운반된다. 도시되지 않는 응축기는 2차 유체가 회로(28)에 의해 증기발생기(16)의 하부흡입부(30)에 운반되기 전에 2차 유체를 재액화할 수 있다. 증기발생기(16)에 액체 2차 유체를 공급하기 위한 밸브(36)와 도시되지 않은 터어빈에 가스상 2차 유체를 공급하기 위한 밸브(38)는 각각 발생기(16)의 상류 및 하류의 2차 회로(28)내에 배치된다.

밸브(36) 및 밸브(38)는 원자로의 격납용기(40) 의부에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라서 예비 탱크(42)는 2차 회로(28)내에 증기발생기(16)와 평행하며 동일 레벨이 되게 배치된다. 특히, 제 1도의 실시예에서 예비탱크(42)는 증기발생기(16)의 외부에 배치되며, 탱크(42)의 하단부를 공급 밸브(36)와 증기발생기(16)의 흡입부(30) 사이에 배치된 회로(28)의 상부에 연결하는 관(44)과 탱크의 상단부를 증기발생기의 출구(32)와 밸브(38) 사이에 배치된 회로(28)의 부분과 연결하는 관(46)에 의해 회로(28)와 연결된다.

따라서 예비 탱크(42)의 다른 부분을 관(46)에 의해 증기발생기(16)에서 유출된 가스상 2차 유체와 직접 연결된다.

예비 탱크(42)내에 함유된 2차 유체(26)은 계속해서 관(44) 및 관(46)에 의해 탱크(42)와 증기발생기사이의 영구적인 연결의 결과로 증기발생기내의 가스상 2차 유체에 의해 가압된다.

예비 탱크(42)와 증기발생기(16)에 함유된 2차 유체의 액상 사이의 연결은 관(44)에 배치된 다이어프램(48a)에 의해 제한되거나 관(44)과 증기발생기(16)의 하부흡입부(30) 사이의 2차 회로(28)내에 배치된 펌프(48b)에 의해 증가된다.

다이어프램(48a)과 펌프(48b)가 제 1 도에 도시되지만 이둘 중 하나만이 실제로 사용되는 것은 명백하다 따라서 펌프(48b)와 다이어프램(48a)은 관(50)을 통과하는 공급 분기류상의 작용에 의해 예비 탱크 내의 레벨을 조절한다. 다이어프램(48a)이나 펌프(48b)는 예비 탱크와 증기발생기 사이의 격리수단을 구성하지 않는다.

관(50)은 공급 밸브(36)에서 상류하는 2차 회로(28)와 그 중간부 상방의 탱크(42)내로 분출하는 개구부(52) 사이에 배치된다. 관(50)은 예비 탱크와 회로(28)에 의해 운반된 액체 2차 유체를 연결한다. 이 연결은 밸브(54)에 의해 제어된다. 그리고, 2개의 첵밸브(56)(58)는 2차 유체가 제 1 도의 화살표 방향으로만 흐르도록 하기 위해서 각각 관(50)과 2차 회로(28)내 발브(36) 및 밸브(54)의 하류에 위치한다.

예비 탱크(42)내의 열을 제거하기 위해 밸브(36)(38)가 폐쇄되면 적당한 냉각 액체를 운반하는 보조 냉각회로(60)가 예비 탱크(42)내에 배치된 코일 형상의 부분(62)을 가진다.

코일 형상부(62)는 액상이 그 최하 레벨 NB일 때 액상의 2차 유체 레벨상방에 위치한다.

제 1 도의 실시예에서, 탱크(42)는 격납용기(40)내에 배치된다. 그러나, 이 배치는 비제한적이며, 격납용기(40) 외부에도 배치될 수 있다.

원자로의 정상 운전 중 노심에서 발생된 열이 1차 유체(14)에 의해 추출되며, 각 회로(18)내에서 상응하는 증기 발생기(16)에 운반된다. 각 회로(28)내에서 순환하는 2차 유체는 하부 흡입부(30)에 의해 액상으로 각 증기 발생기(16)에 도입되며, 상부 출구(32)에 의해 가스상으로 유출한다. 그리고, 도시하지 않은 발전기에 연결되는 터어빈을 구동한다.

제 2 도의 상부부분과 증기발생기(16)의 출구(32)의 하류에 배치된 2차 회로(28)의 부분이 직접 연결되었기 때문에 탱크(42)내 액상의 2차 유체는 증기 발생기에서 유출된 가스상 2차 유체의 압력하에 있다. 따라서, 탱크에서 유출되는 액상의 2차 유체의 레벨은 증기발생기와 탱크의 하부 사이에 다이어프램 또는 펌프가 존재하므로 밸브(54)의 작용에 의해 기준 레벨 또는 중간 레벨 NM로 유지될 수 있다.

밸브(38)가 차단되었다고 가정하면 원자로는 비상정지되고, 밸브(36) 및 밸브(54)가 차단된다. 이 경우 1차 회로의 잔여 출력은 증기발생기(16) 및 텅크(42)의 2차 수를 가열하여 코일(60)을 경유하여 탱크(42)의 증기를 응축시키는 냉각회로(60)를 시동하는데 필요한 시간을 지연시킨다.

따라서 예비 탱크 내의 액상의 2차 유체의 레벨은 일정하게 유지된다. 1차 유체(14)에 의해 증기발생기(16)에 운반된 잔여출력은 증기 발생기에 의해 2차 유체(26)에 연속적으로 전달된 후 이 유체의 자연순환에 의해 예비 탱크(42)로 전달되며, 거기서부터 잔여출력은 냉각회로(60)에 의해 제거된다.

급수 펌프의 정지를 가상하면 원자로의 비상 정지에 수반하여 탱크내 하부 레벨에 도달하기 전에 밸브38)가 차단되므로 다시 전술한 상태에 도달한다.

2차 회로(28)의 파열을 가상하면 증기발생기(16)와 탱크(42)들 동시에 압력 강하가 일어난다. 2차 수의 총질량의 일부만이 증기발생기를 통과하며, 1차 회로의 냉각은 계속 제한되어서 핵반응의 재발산을 방지한다.

제 2 도의 실시예에는 제 1 도를 참고로 서술한 형식의 가압수형원자로의 1차 회로와 2차 회로 사이에 열전달 방식을 알기 위해 증기발생기(116)의 단면을 도시하였다. 그러나, 이 실시예는 이 예비 탱크(142)가 증기발생기(116)내에 직접 평행학게 배치되어 있는 것이 전의 실시예와 상이하다.

특히, 증기발생기(116)는 트레파우드형이다. 따라서 이것은 중앙관형부와 2개의 반구형 단부를 갖는 수직축의 원통형용기(164)로 구성된다. 용기(164)의 중앙부는 용기(164)내에 1차 유체를 위한 흡입 챔버(120) 및 배출 챔버(122)와 중간 챔버(176)를 한정하는 2개의 격벽(166)에 의해각 반구 단부로부터 분리된다.

1차 유체용 흡입챔버(120)와 배출 챔버(122)는 각각 증기발생기의 상단부 및 하단부에 위치한다. 그들은 각각 흡입부(170) 및 출구(174)에 의해 1차 회로에 연결된다. 중간 챔버(176)는 각각 각 챔버가 환상이 되도록 챔버(122) 및 챔버(120)를 횡단학는 축방향 배출관(180) 및 축방향 흡입관(178)에 의해 2차 회로에 연결된다.

증기 발생기(116)의 축에 평행한 관(124) 그루우프가 흡입 챔버(120)와 배출 챔버(122)를 연결한다. 관(124)그루우프도 환상이며, 그 속에 예비 탱크(142)가 배치되는 중앙공간을 한정한다.

상기 실시예에서 예비 탱크(142)의 하부는 보정된 구멍(184)에 의해 급수와 연결된다. 원추대형상의 탱크(142)의 상부는 축방향관(180)의 연장부에 중앙개구부(186)를 가지며, 이것을 통해 챔버(176)의 상부에 연결된다. 예비 탱크 급수는 관(150)에 의해 이 개구부를 통과하는 것이 바람직하다. 전의 실시예에서와 같이 이 탱크내에 함유된 2차 유체를 확실히 냉각시키기 위해 예비 탱크(142)내에 배치된 코일(162)을 내장한 냉각회로(160)가 있다.

제 2 도를 참고로 서술된 형식의 증기발생기를 갖는 원자로의 운전은 제 1 도를 참고로 서술한 원자로의 운전과 동일하다.

명백히, 본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않고 본 발명의 범위를 초과함이 없이 수 많은 변경이 가능하다.

Claims (1)

1. 원자로심을 보유하는 압력 용기(10)와 1개 이상의 증기발생기(16)를 갖는 원자로에 있어서, 예비 탱크(42)가 2 차 회로(28) 내에서 증기발생기(16)와 동일 레벨로 평행하게 설치되며, 상기예비 탱크(42)는 영구적으로 증기발생기(16)에 연결되고, 가스 상태에서 액체 상태로 변화한 2차 유체의 임의의 체적을 보유하는 것을 특징으로 하는 원자로.

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