WO2011043513A1 - 원자로 용기의 외벽 냉각장치 - Google Patents

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WO2011043513A1
WO2011043513A1 PCT/KR2009/007286 KR2009007286W WO2011043513A1 WO 2011043513 A1 WO2011043513 A1 WO 2011043513A1 KR 2009007286 W KR2009007286 W KR 2009007286W WO 2011043513 A1 WO2011043513 A1 WO 2011043513A1
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cooling water
reactor
reactor vessel
insulator
coolant
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PCT/KR2009/007286
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Inventor
허선
배병환
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한국수력원자력 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/12—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from pressure vessel; from containment vessel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an outer wall cooler of a reactor vessel, and more particularly, to an outer wall cooler of a reactor vessel capable of cooling the outer wall of the reactor vessel in a natural circulation method.
  • the core melt of a nuclear power plant contains radioactive isotopes, and when these melts are released out of the reactor vessel, the atmosphere in the reactor building is primarily radioactively contaminated, further causing damage to the reactor building or external air pollution. There is a possibility.
  • the nuclear power plant currently operating in Korea does not consider cooling the reactor vessel outer wall when the reactor core is melted, and uses the cooling method after the core melt is discharged out of the reactor vessel. There is the possibility of radioactive contamination in buildings.
  • the present invention has been made in view of the above requirements, and an object of the present invention is to provide an outer vessel cooling device for a reactor vessel capable of flowing cooling water of a natural circulation method without using a separate power source to the outer vessel wall.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a cooling device for the outer wall of the reactor vessel to cool the outer wall of the reactor vessel with a coolant during a serious accident, and to minimize the heat loss of the reactor in the normal operation.
  • the outer wall cooling apparatus of the reactor vessel of the present invention for solving the above problems includes a reactor vessel, a heat insulating material provided at a predetermined distance apart from the outside of the reactor vessel, and a reactor cavity structure spaced apart from the heat insulating material by a predetermined distance.
  • a coolant supply pipe provided in the reactor cavity structure to supply cooling water to the space between the insulation and the reactor cavity structure in the event of a serious accident, and provided on the bottom surface of the insulation to maintain a closed state during normal operation of the reactor, Cooling water inlet for opening the cooling water supplied through the cooling water supply pipe to the space between the reactor vessel and the heat insulating material, and is provided on the upper side of the heat insulating material to maintain a closed state during the normal operation of the reactor, And a coolant outlet that circulates between the insulator and the reactor cavity structure, when the accident occurs and circulates the coolant exchanged in the space between the reactor vessel and the insulator.
  • the outer wall cooling apparatus of the reactor vessel of the present invention is provided with a coolant inflow panel and a coolant outlet panel which are opened by the pressure of the coolant supplied in the event of a serious accident in a heat insulating material installed for thermal insulation of the reactor during normal operation of the reactor.
  • the outer wall cooling apparatus of the reactor vessel of the present invention can cool the outer wall of the reactor vessel without using a separate cooling water forced circulation means using a power source can perform a stable cooling even if the power is cut off in the event of a serious accident, There is an effect to improve the reliability of safety.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a nuclear reactor to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram briefly illustrating a cooling water circulation process by the outer wall cooling device of the reactor vessel of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the coolant inlet of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling water outlet in FIG. 1.
  • furnace instrument connection part 40 nuclear joint structure
  • coolant inlet 62 coolant inlet panel
  • Coolant outlet 72 Coolant outlet
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a nuclear reactor to which the present invention is applied
  • FIG. 2 is a schematic diagram briefly illustrating a cooling water circulation process by an outer wall cooling device of the reactor vessel of the present invention.
  • the reactor vessel 10 is connected to the cold tube 11 and the hot tube 12 in the side portion, and the reactor Insulated material 20 positioned to surround the reactor vessel 10 at predetermined intervals outside the vessel 10 and inserted into the bottom surface of the heat insulating material 20 and the reactor vessel 10 to control the operating state of the reactor.
  • Reactor including a furnace instrument connection part 30 that can be identified and controlled, and the reactor cavity structure 40 for receiving the reactor vessel 10 and the insulation 20 spaced apart from the outside of the insulation 20 by a predetermined interval.
  • a coolant supply pipe 50 provided at a lower side of the reactor cavity structure 40 to supply cooling water to the inside of the reactor cavity structure 40 at a lower side of the heat insulating material 20 in the event of a serious accident; It is provided with at least one in the lower portion is opened by the pressure of the cooling water supplied through the cooling water supply pipe 50 and the cooling water inlet 60 to supply the cooling water between the reactor vessel 10 and the heat insulator 20 and The coolant between the reactor vessel 10 and the heat insulator 20 is opened by the pressure of the coolant supplied between the reactor vessel 10 and the heat insulator 20 through the coolant inlet 60. And a coolant outlet 70 that circulates between the reactor cavity structure 40.
  • Figure 1 is a configuration in which the reactor vessel outer wall cooling apparatus of the present invention capable of natural circulation of the coolant to the configuration of the reactor vessel 10 installed in the domestic light-water reactor-type nuclear power plant.
  • the heat insulating material 20 is provided at a predetermined interval apart from the reactor vessel 10 on the outer side of the reactor vessel 10.
  • the heat insulator 20 is completely sealed except for a passage through which the low-temperature tube 11 and the high-temperature tube 12 pass, and a passage through which the furnace meter connection part 30 to which instruments for measuring the core of the reactor are connected.
  • the heat insulator 20 having the above structure is advantageous for heat insulation of the reactor vessel 10, but has a structure that is difficult to cool the outer wall of the reactor vessel 10.
  • Cooling water inlet 60 is provided on the bottom surface of the lower side heat insulating material 20 of the reactor vessel 10, and at least one cooling water outlet 70 is provided on the upper side of the heat insulating material 20.
  • Each of the coolant inlet 60 and the coolant outlet 70 is closed by its load during normal operation of the reactor to insulate the reactor vessel 10 and, in the event of a serious accident, the reactor cavity structure 40.
  • the cooling water is introduced through the cooling water supply pipe 50 provided through the cooling water, the cooling water is introduced to contact the outer wall of the reactor vessel 10 through the cooling water inlet 60 through the cooling water inlet 60, and then heat exchanges.
  • the coolant can be circulated back to the space between the insulation 20 and the reactor cavity structure 40.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of the cooling water inlet 60.
  • the coolant inlet 60 applied to the present invention is located at the upper side of the coolant inlet 61 and the coolant inlet 61 provided on the bottom surface of the insulator 20, and the insulator ( 20 is configured to include a coolant inlet panel 63 coupled to the hinge 63 on the bottom surface.
  • the cooling water supplied through the cooling water supply pipe 50 by the opening of the cooling water inflow panel 62 passes through the cooling water inlet 61 and is supplied to a space formed by the heat insulating material 20 and the reactor vessel 10.
  • the supplied cooling water is heat-exchanged with the outer wall of the reactor vessel 10 in which the serious accident occurred, the temperature is increased, the rise of the temperature acts as a power capable of naturally circulating the cooling water.
  • the coolant inlet 61 is installed on the lower outer side of the heat insulator 20 to simplify the natural circulation flow path and reduce the flow resistance, thereby cooling the outer wall of the reactor vessel including a coolant inlet for increasing the flow rate.
  • FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the cooling water outlet 70.
  • the coolant outlet 70 of the present invention includes at least one coolant outlet 71 provided on at least one side of the insulating material 20, and the coolant outlet 71 from the outside of the insulator 20. Sealed by the load, and includes a cooling water discharge panel 72 coupled to the hinge 73 on the outside of the heat insulating material 20 so that it can be opened by the difference in pressure.
  • the cooling water discharge panel 72 is installed to be inclined at a predetermined angle to the upper end and the lower end that is rotatably fixed to the heat insulating material 20 by the hinge 73 so that the opening is easier. That is, the distance between the lower end and the reactor cavity structure 40 is inclined as compared to the distance between the upper end and the reactor cavity structure 40.
  • the coolant outlet panel 72 inclined in this way does not participate in the heat exchange in which the pressure of the coolant heat exchanged between the reactor vessel 10 and the heat insulator 20 is filled between the reactor cavity structure 40 and the heat insulator 20. It is designed in consideration of the higher pressure than the coolant pressure, so that it can be easily opened even when the pressure difference is relatively small.
  • the coolant heat-exchanged as described above is circulated to the space portion between the heat insulator 20 and the reactor cavity structure 40, and the coolant is introduced and circulated to contact the outer wall of the reactor vessel 10 through the coolant inlet 60. It is possible to achieve such a circulation process without using a separate forced circulation means.
  • the present invention enables the cooling water to be circulated in a natural circulation method without using a forced circulation means, so that it can operate smoothly even when the power is cut off in the event of a serious accident, thus improving the reliability of processing for a serious accident. Let's go.
  • the present invention provides a coolant inlet panel and a coolant outlet panel which are opened by the pressure of the coolant supplied in the event of a serious accident in the insulator installed for the insulation of the reactor during the normal operation of the reactor, the coolant in the event of a serious accident It is possible to prevent the outflow of the core melt out of the reactor vessel in the event of a serious accident by supplying it between the outer walls of the reactor and allowing the coolant heat exchanged with the reactor vessel to naturally circulate. have.

Abstract

본 발명은 냉각수 용기의 외벽 냉각장치에 관한 것으로, 원자로 공동 구조물에 마련되어 중대사고의 발생시 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물 사이 공간으로 공급하는 냉각수 공급관과, 상기 단열재의 바닥면에 마련되어 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 냉각수 공급관을 통해 공급된 냉각수를 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간으로 공급하는 냉각수유입부와, 상기 단열재의 측면 상부측에 마련되어 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간에서 열교환된 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물의 사이로 순환시키는 냉각수유출부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 원자로공동 구조물 및 단열재 내부의 수위가 상기 냉각수 유출부 높이 이상인 동안에는 원자로용기 외벽냉각 및 그에 따른 냉각수 가열에 의해 냉각수유입구, 단열재 내부 유로, 냉각수유출구, 원자로 공동 구조물 내부(단열재 외부)로의 자연순환이 형성되어, 외부 구동력 없이 원자로용기 외벽을 냉각하고 중대사고의 발생시에도 노심 용융물이 원자로 용기의 밖으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

원자로 용기의 외벽 냉각장치
본 발명은 원자로 용기의 외벽 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로 용기의 외벽을 자연순환 방식으로 냉각시킬 수 있는 원자로 용기의 외벽 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 원자력 발전소의 원자로 용기에서 노심이 용융되는 중대사고가 발생하였을 경우, 원자로 노심을 구성하는 핵연료 및 구조물의 용융물은 중력에 의하여 원자로 용기 하부로 이동하게 되고, 하부 반구에 고이게 된다.
이러한 용융물에 의하여 금속제 용기가 가열되어 용융되면, 결국 용융물은 금속제 용기 바깥으로 방출되게 된다. 원자력발전소의 노심용융물은 방사성 동위원소를 포함하고 있으며, 이러한 용융물이 원자로 용기 외부로 방출되게 되면, 일차적으로 원자로 건물 내 대기가 방사능으로 오염되며, 더 나아가서는 원자로 건물의 손상이나 외부 대기 오염을 유발할 가능성이 있다.
현재 국내에서 운영중인 원자력발전소에서는 원자로 노심이 용융되었을 경우, 원자로 용기 외벽 냉각을 고려하지 않고, 원자로 용기 외부로 노심용융물이 방출된 후에 냉각시키는 방식을 채택하고 있기 때문에 원자로 용기를 보호하지 못하며, 원자로 건물 내 방사능 오염의 가능성을 가지고 있다.
이러한 문제점들을 고려하여 종래에는 원자로 용기 외벽에 냉각수를 강제로 순환시키는 방식들이 제안되었으나, 이러한 시스템은 적절한 냉각효율을 얻기 위해 대량의 냉각수를 순환시킬 수 있는 대용량 펌프를 필요로 하며, 대용량 펌프는 교류전원이 필수적으로 공급되어야 하나 원자력 발전소에서 노심이 용융되는 사고가 발생하는 경우 전원이 지속적으로 공급된다고 보장할 수 없어, 중대사고의 발생시 적절한 대응을 기대하기 어렵다.
따라서 교류전원을 사용하지 않으면서도 중대사고의 발생시 원자로 용기의 외벽을 냉각시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
상기와 같은 요구를 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 동력원을 사용하지 않는 자연 순환 방식의 냉각수를 원자로 용기의 외벽에 흐르게 할 수 있는 원자로 용기의 외벽 냉각장치를 제공함에 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 중대 사고시 냉각수로 원자로 용기의 외벽을 냉각시키며, 정상동작시에는 원자로의 열손실을 최소화할 수 있는 원자로 용기의 외벽 냉각장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 원자로 용기의 외벽 냉각장치는, 원자로 용기와, 상기 원자로 용기의 외측에 소정 거리 이격되어 마련된 단열재와, 상기 단열재와 소정 거리 이격되어 위치하는 원자로 공동 구조물을 포함하는 원자로에 있어서,
상기 원자로 공동 구조물에 마련되어 중대사고의 발생시 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물 사이 공간으로 공급하는 냉각수 공급관과, 상기 단열재의 바닥면에 마련되어 원자로의 정상동작시 밀폐 상태를 유지하며, 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 냉각수 공급관을 통해 공급된 냉각수를 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간으로 공급하는 냉각수유입부와, 상기 단열재의 측면 상부측에 마련되어 원자로의 정상동작시 밀폐상태를 유지하며, 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간에서 열교환된 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물의 사이로 순환시키는 냉각수유출부를 포함한다.
본 발명 원자로 용기의 외벽 냉각장치는, 원자로의 정상운전시 그 원자로의 단열을 위해 설치된 단열재에 중대사고 발생시 공급되는 냉각수의 압력에 의하여 개방되는 냉각수유입패널 및 냉각수유출패널을 설치하여, 중대사고의 발생시 냉각수가 단열재와 원자로 용기의 외벽 사이로 공급되도록 함과 아울러 그 원자로 용기와의 열교환된 냉각수가 자연순환될 수 있도록 함으로써, 중대사고의 발생시에도 노심 용융물이 원자로 용기의 밖으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명 원자로 용기의 외벽 냉각장치는 전원을 사용하는 별도의 냉각수 강제 순환수단을 사용하지 않고 원자로 용기의 외벽을 냉각시킬 수 있어 중대사고 발생시 전원이 차단된 경우에도 안정적인 냉각을 수행할 수 있어, 안전에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 원자로의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명 원자로 용기의 외벽 냉각장치에 의한 냉각수 순환과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 3은 도 1에서 냉각수유입부의 단면구성도이다.
도 4는 도 1에서 냉각수유출부의 단면 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10:원자로 용기 20:단열재
30:노내계측기연결부 40:원자로 공동 구조물
50:냉각수공급관 60:냉각수유입부
61:냉각수유입구 62:냉각수유입패널
63,73:힌지 70:냉각수유출부
71:냉각수유출구 72:냉각수유출패널
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 용기의 외벽 냉각장치의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용된 원자로의 단면 구성도이고, 도 2는 본 발명 원자로 용기의 외벽 냉각장치에 의한 냉각수 순환과정을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 용기의 외벽 냉각장치는, 측면부에 저온관(11)과 고온관(12)이 연결되는 원자로 용기(10)와, 상기 원자로 용기(10)의 외측에 소정의 간격을 두고 그 원자로 용기(10)를 감싸도록 위치하는 단열재(20)와, 상기 단열재(20) 및 원자로 용기(10)의 저면부로 삽입되어 원자로의 동작상태를 확인하고 제어할 수 있는 노내계측기연결부(30)와, 상기 단열재(20)의 외측에서 소정간격 이격되어 상기 원자로 용기(10) 및 단열재(20)를 수용하는 원자로 공동 구조물(40)을 포함하는 원자로에 있어서,
상기 원자로 공동 구조물(40)의 측면 하부측에 마련되어 중대사고 발생시 냉각수를 상기 단열재(20)의 하부측 원자로 공동 구조물(40)의 내측으로 공급하는 냉각수 공급관(50)과, 상기 단열재(20)의 하부 일부에 적어도 하나 이상으로 마련되어 상기 냉각수 공급관(50)을 통해 공급된 냉각수의 압력에 의해 개방되어 그 냉각수를 상기 원자로 용기(10)와 단열재(20)의 사이로 공급하는 냉각수유입부(60)와, 상기 냉각수유입부(60)를 통해 원자로 용기(10)와 단열재(20) 사이로 공급된 냉각수의 압력에 의해 개방되어 상기 원자로 용기(10)와 단열재(20) 사이의 냉각수를 상기 단열재(20)와 원자로 공동 구조물(40)의 사이로 순환시키는 냉각수유출부(70)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로 용기 외벽 냉각장치의 구성과 작용 및 그에 따른 효과에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 1은 국내 경수로형 원자력 발전소에 설치된 원자로 용기(10)의 구성에 냉각수의 자연순환이 가능한 본 발명 원자로 용기 외벽 냉각장치를 적용한 구성이다.
이와 같은 구성에서 정상동작시에는 핵연료에서 핵분열에 의해 발생된 열을 상기 저온관(11)을 통해 원자로 용기(10)의 내부로 공급된 물을 가열하여 고온관(12)을 통해 증기발생기로 공급하고, 그 증기발생기에서 발생한 증기로 터빈을 구동하여, 최종 발전기에서 전기를 생산하게 된다.
이때 상기 원자로 용기(10)에서 발생되는 열의 손실을 방지하기 위하여 그 원자로 용기(10)의 외측에는 단열재(20)가 그 원자로 용기(10)와는 소정간격 이격되어 설치되어 있다.
상기 단열재(20)는 상기 저온관(11)과 고온관(12)이 지나는 통로 및 원자로의 노심을 계측하기 위한 계측기들이 연결되는 노내계측기연결부(30)가 지나는 통로 이외에는 완전히 밀폐되는 구조이다.
상기와 같은 구조의 단열재(20)는 원자로 용기(10)의 단열에는 유리한 구조이지만 그 원자로 용기(10)의 외벽을 냉각시키기에는 어려운 구조를 가지고 있다.
상기 원자로 용기(10)의 하부측 단열재(20)의 바닥면에는 냉각수유입부(60)가 마련되어 있으며, 그 단열재(20)의 측면 상부측에는 냉각수유출부(70)가 적어도 하나 이상씩 마련되어 있다.
상기 냉각수유입부(60)와 냉각수유출부(70) 각각은 원자로의 정상동작시 그 하중에 의하여 닫혀있는 상태가 되어 원자로 용기(10)를 단열시키며, 중대사고의 발생시 상기 원자로 공동 구조물(40)을 관통하여 마련된 냉각수공급관(50)을 통해 냉각수가 유입되는 경우, 그 냉각수의 압력에 의해 각각 열려 그 냉각수유입부(60)를 통해 원자로 용기(10)의 외벽에 접하도록 냉각수를 유입시키고, 열교환된 냉각수가 다시 단열재(20)와 원자로 공동 구조물(40)의 사이 공간으로 순환될 수 있게 한다.
도 3은 상기 냉각수유입부(60)의 단면 구성도이다.
도 3을 참조하면 본 발명에 적용되는 냉각수유입부(60)는 상기 단열재(20)의 바닥면에 마련된 냉각수유입구(61)와, 상기 냉각수유입구(61)의 상부측에 위치하며, 그 단열재(20)의 바닥면에 힌지(63)로 결합되는 냉각수유입패널(63)을 포함하여 구성된다.
상기 냉각수유입패널(62)의 내외측은 원자로의 정상동작시 공기가 위치하며, 그 냉각수유입패널(62)의 하중에 의해 상기 냉각수유입구(61)를 밀폐하여, 단열이 이루어지도록 한다.
이와 같은 상태에서 중대사고의 발생시 상기 냉각수공급관(50)을 통해 공급된 냉각수가 그 냉각수유입패널(62)에 비하여 그 수위가 높아지게 되면, 냉각수의 압력에 의해 상기 냉각수유입패널(62)은 개방된다.
상기 냉각수유입패널(62)의 개방에 의하여 상기 냉각수공급관(50)을 통해 공급된 냉각수는 냉각수유입구(61)를 지나 상기 단열재(20)와 원자로 용기(10)가 이루는 공간으로 공급된다.
이때, 공급된 냉각수는 그 중대사고가 발생한 원자로 용기(10)의 외벽과 열교환되어 온도가 상승하게 되며, 그 온도의 상승은 냉각수를 자연 순환시킬 수 있는 동력으로 작용하게 된다.
상기 냉각수유입구(61)는 상기 단열재(20)의 하부 외각측에 설치되어 자연순환 유로를 간단히 하고 유로저항을 감소시킴으로써, 순환유량을 증가시키는 냉각수유입구를 포함하는 원자로 용기의 외벽 냉각장치.
이와 같은 상태에서 냉각수의 수위가 상기 냉각수유출부(70)에 이르면 상기 원자로 용기(10)와 단열재(20) 사이에서 열교환된 냉각수가 그 단열재(20)와 원자로 공동 구조물(40)의 사이 공간으로 유출된다.
도 4는 상기 냉각수유출부(70)의 단면 구성도이다.
도 4를 참조하면 본 발명 냉각수유출부(70)는 단열재(20)의 측면 상부측에 적어도 하나 이상으로 마련된 냉각수유출구(71)와, 상기 냉각수유출구(71)를 상기 단열재(20)의 외측에서 하중에 의해 밀폐하며, 압력의 차이에 의해 개방될 수 있도록 그 단열재(20)의 외측에 힌지(73)로 결합되는 냉각수유출패널(72)을 포함한다.
이때, 상기 냉각수유출패널(72)은 그 개방이 보다 용이하도록 힌지(73)에 의해 단열재(20)에 회동가능하게 고정되는 상단부와 하단부가 소정의 각도로 경사지게 설치한다. 즉 상단부와 원자로 공동 구조물(40) 사이의 거리에 비하여 하단부와 원자로 공동 구조물(40)의 사이 거리가 더 짧도록 경사지게 설치한다.
이와 같이 경사설치된 냉각수유출패널(72)은 상기 원자로 용기(10)와 단열재(20) 사이에서 열교환된 냉각수의 압력이 그 원자로 공동 구조물(40)과 단열재(20) 사이에 충진되는 열교환에 관여하지 않은 냉각수의 압력에 비하여 더 높은 것을 고려하여 설계한 것으로 압력의 차이가 상대적으로 적은 경우에도 용이하게 개방될 수 있게 한다.
이와 같이 열교환된 냉각수가 상기 단열재(20)와 원자로 공동 구조물(40)의 사이 공간부로 순환되고, 다시 상기 냉각수유입부(60)를 통해 원자로 용기(10)의 외벽에 접하도록 냉각수가 유입되고 순환되며, 이와 같은 순환 과정을 별도의 강제순환수단을 사용하지 않고도 이룰 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은 강제순환수단을 사용하지 않고, 자연순환방식으로 냉각수를 순환시킬 수 있게 됨으로써, 중대사고 발생시 전원이 차단되는 경우에도 원활하게 동작할 수 있으며, 따라서 중대사고에 대한 처리의 신뢰성을 향상시키게 된다.
본 발명은 원자로의 정상운전시 그 원자로의 단열을 위해 설치된 단열재에 중대사고 발생시 공급되는 냉각수의 압력에 의하여 개방되는 냉각수유입패널 및 냉각수유출패널을 설치하여, 중대사고의 발생시 냉각수가 단열재와 원자로 용기의 외벽 사이로 공급되도록 함과 아울러 그 원자로 용기와의 열교환된 냉각수가 자연순환될 수 있도록 함으로써, 중대사고의 발생시에도 노심 용융물이 원자로 용기의 밖으로 유출되는 것을 방지할 수 있는 것으로, 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (4)

  1. 원자로 용기와, 상기 원자로 용기의 외측에 소정 거리 이격되어 마련된 단열재와, 상기 단열재와 소정 거리 이격되어 위치하는 원자로 공동 구조물을 포함하는 원자로에 있어서,
    상기 원자로 공동 구조물에 마련되어 중대사고의 발생시 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물 사이 공간으로 공급하는 냉각수 공급관;
    상기 단열재의 하부에 마련되어 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 냉각수 공급관을 통해 공급된 냉각수를 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간으로 공급하는 냉각수유입부; 및
    상기 단열재의 측면 상부측에 마련되어 상기 중대사고의 발생시 개방되어 상기 원자로 용기와 상기 단열재의 사이 공간에서 열교환된 냉각수를 상기 단열재와 상기 원자로 공동 구조물의 사이로 순환시키는 냉각수유출부를 포함하는 원자로 용기의 외벽 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수유입부는,
    상기 단열재의 하부에 적어도 하나 이상 마련된 냉각수유입구; 및
    자체 하중에 의해 상기 냉각수유입구를 밀폐하고, 압력의 차이에 의해 개방될 수 있도록 일측이 상기 단열재의 바닥면에 힌지로 회동가능하게 결합되는 냉각수유입패널을 포함하는 원자로 용기의 외벽 냉각장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각수유입구는,
    상기 단열재의 하부 외각에 위치하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 외벽 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수유출부는,
    상기 단열재의 측면 상부측에 적어도 하나 이상 마련된 냉각수유출구; 및
    자체 하중에 의해 상기 냉각수유출구를 밀폐하고, 압력의 차이에 의해 개방될 수 있도록 일측이 상기 단열재의 외측면에 힌지로 회동가능하게 결합되는 냉각수유출패널을 포함하는 원자로 용기의 외벽 냉각장치.
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