WO2014058089A1 - 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치 - Google Patents

원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치 Download PDF

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문호림
김윤구
박영섭
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the condensate water collection pipe 14 is configured to join the water to the main water supply pipe 12, the condensate water recovery pipe 14 is disclosed in the configuration is installed backflow prevention portion 40 for preventing the backflow of the condensed water.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a supplemental device of a passive auxiliary water supply system for a nuclear power plant according to an embodiment of the present invention.
  • first multiplexer tank 320 second multiplexer tank
  • second supplementary pump 430 movable water supply pump
  • fire fighting pump 510 first supply pipe
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a supplementary device of a passive auxiliary water supply system for a nuclear power plant according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the capacity of the first and second deaerator tanks 210 and 220 is about 270,000 gallons.
  • the cooling water whose temperature is increased by heat exchange in the first and second driven condensation tanks 110 and 120 may overflow, and the water of the first and second degassing tanks 210 and 220 may be first and second driven condensation.
  • the temperature of the coolant in the first and second driven condensation tanks 110 and 120 is lowered, and the operation of condensing the steam of the steam generator through the condenser therein can be supplied to the reactor. .
  • the present invention can be industrially used to continuously supply the cooling water to the driven condensation tank of the passive auxiliary water supply system of the nuclear power plant, to extend the normal operating time of the passive auxiliary water supply system in the event of a nuclear power plant accident.

Abstract

본 발명은 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치에 관한 것으로, 냉각수 및 그 냉각수와 열교환되어 증기발생기의 증기를 응축하여 원자로에 공급하는 응축기를 포함하는 제1 및 제2피동응축탱크와, 원자력발전소 내에서 사용되는 급수를 탈기하는 탈기기에 마련되어, 상기 급수를 저장하며, 상기 제1 및 제2피동응축탱크에 저장된 상기 급수를 공급하는 제1 및 제2탈기기 탱크와, 터빈 구동에 사용된 증기를 응축하여 응축수를 회수하는 복수기에 마련되어, 상기 응축수를 저장하며, 상기 저장된 응축수를 상기 제1 및 제2탈기기 탱크로 공급하는 제1 및 제2복수기 탱크를 포함한다. 본 발명은 탈기기 탱크 및 복수기 탱크를 충수원으로 사용할 수 있도록 하여, 피동보조급수계통의 작동 시간을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치
본 발명은 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피동응축탱크에 다양한 충수원을 통해 냉각수를 공급할 수 있는 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치에 관한 것이다.
원자력발전소는 연료의 핵분열에 의해 생성된 열에너지를 이용하여 증기발생기를 통과하는 물에 열을 전달하여 증기를 발생시키고, 발생된 증기에 의해 터빈과 발전기를 가동시켜 전기에너지를 얻는 설비이다.
원자력발전소는 핵연료를 보유하고 있는 원자로 노심과, 원자로에서 발생한 열에너지를 이차측으로 전달하는 원자로 냉각재 계통을 설계기준 범위 내에서 안전하게 운전되도록 함으로써 원자력발전소의 안전상태를 유지하고, 방사능 물질의 확산을 방지하기 위한 설비가 구비되어야 한다.
이를 달성하기 위하여 원자력발전소는 사고 발생시 발전소를 안전하게 정지시킬 수 있도록 공학적 안전설비 계통을 갖추고 있다. 공학적 안전설비 계통은 격납용기계통(Containment System), 비상노심냉각계통(Emergency Core Cooling System), 피동보조급수계통(Passive Auxiliary Feedwater System)을 포함한다.
상기 피동보조급수계통의 일례로, 도 1은 대한민국 등록특허 제10-1022164호에 개시된 경수로의 피동 이차측 응축계통을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 종래 경수로의 피동 이차측 응축계통은, 원자로의 열에 의해 증기를 발생시키는 증기발생기(10), 상기 증기발생기(10)의 열을 터빈 측으로 공급하는 주증기관(11), 터빈을 거친 증기가 냉각수와의 열교환에 의해 응축된 물이 증기발생기(10)로 회수되는 주급수관(12), 원자로 운전 중단시 터빈 측으로의 증기 공급을 차단하고 주증기관(11)으로부터 분기되는 증기공급관(13)을 통하여 유입되는 증기를 피동응축탱크(30) 내부에 담긴 응축기(20)에서의 열교환에 의해 물로 응축시킨 후, 응축기(20)의 출구에 연결된 응축수회수관(14)을 통해 응축된 물을 주급수관(12)으로 합류시키도록 구성되어 있고, 응축수회수관(14)에는 응축된 물의 역류방지를 위한 역류방지부(40)가 설치된 구성이 개시되어 있다.
이와 같은 피동 이차측 응축계통에 의하면, 펌프와 같은 별도의 능동수단을 구비하지 않고 자연 대류방식에 의해 증기발생기(10)에서 발생된 증기를 응축기(20)에서 응축시킨 후 증기발생기(10)로 환수시켜 원자로를 냉각시킴으로써 원자력발전소의 사고시에 원자로의 과열을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 피동응축탱크(30)에 충수된 냉각수 50만 갤런이며, 최소 8시간의 냉각기능을 확보하고 있다. 이러한 냉각 가능 시간의 한정은 피동응축탱크(30) 내의 냉각수가 응축기(20)와 열교환 되어 점차 그 온도가 상승하게 되어, 결국 응축기(20)를 통해 응축을 시킬 수 없는 상황까지 발생하게 되기 때문에 발생한다.
따라서 피동응축탱크(30)에 의해 8시간 정도의 사고에 대해서는 피동보조급수계통이 원활하게 작동하여 냉각을 수행하게 되나, 최근 일본 후쿠시마 원전사고와 같이 사고가 장기간 지속되는 경우에는 피동보조급수계통이 작용하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 피동보조급수계통의 피동응축탱크에 다양한 충수원을 부가하여 장기간 지속되는 사고시에도 피동보조급수계통이 원활하게 작동되도록 할 수 있는 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치는, 냉각수 및 그 냉각수와 열교환되어 증기발생기의 증기를 응축하여 원자로에 공급하는 응축기를 포함하는 제1 및 제2피동응축탱크와, 원자력발전소 내에서 사용되는 급수를 탈기하는 탈기기에 마련되어, 상기 급수를 저장하며, 상기 제1 및 제2피동응축탱크에 저장된 상기 급수를 공급하는 제1 및 제2탈기기 탱크와, 터빈 구동에 사용된 증기를 응축하여 응축수를 회수하는 복수기에 마련되어, 상기 응축수를 저장하며, 상기 저장된 응축수를 상기 제1 및 제2탈기기 탱크로 공급하는 제1 및 제2복수기 탱크를 포함한다.
본 발명은 탈기기 탱크 및 복수기 탱크를 충수원으로 사용할 수 있도록 하여, 피동보조급수계통의 작동 시간을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 외부에서 소방펌프차 등의 냉각수 공급수단에서 직접 피동응축탱크로 냉각수를 충수 할 수 있도록 구성함으로써, 장기간의 원자력발전소 사고에도 피동보조급수계통이 원활하게 작동되도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 원자력발전소의 피동보조급수계통 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수장치의 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
110:제1피동응축탱크 120:제2피동응축탱크
210:제1탈기기 탱크 220:제2탈기기 탱크
310:제1복수기 탱크 320:제2복수기 탱크
400:복수펌프 410:제1충수펌프
420:제2충수펌프 430:가동급수펌프
500:소방펌프차 510:제1공급관
520:제2공급관
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치는, 냉각수 및 그 냉각수와 열교환되어 증기발생기의 증기를 응축하여 원자로에 공급하는 응축기를 포함하는 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)와, 원자력발전소 내에서 사용되는 냉각수를 탈기하는 탈기기에 마련된 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)와, 터빈 구동에 사용된 증기를 회수하는 복수기에 마련된 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)를 포함하되, 상기 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)에 저장된 물을 복수펌프(400)를 통해 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)로 공급하고, 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)에 저장된 물을 제1 및 제2충수펌프(410,420)를 통해 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 충수 하도록 구성된다.
또한 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 직결되는 제1 및 제2공급관(510,520)을 두어 외부에서 소방펌프차(500)에서 냉각수를 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 직접 공급하는 것이 가능하도록 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)는 터빈의 구동에 사용된 증기를 응축시켜 재사용 가능하도록 하는 복수기에 마련된 것으로 통상 각각의 용량이 23만 갤런 정도이다.
그리고 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)는 발전소 플랜트 설비에 공급되는 급수중 용해되어 있는 용존산소 및 이산화탄소를 탈기하여, 플랜트의 부식 방지 역할을 하는 탈기기에 마련되어 있는 것으로, 항상 탈기를 위한 급수가 저장되어 있다.
상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)의 용량은 약 27만 갤런이다.
사고의 발생시 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 충수된 냉각수에 의하여 증기발생기의 증기를 응축하여, 이를 원자로로 재공급하여 실질적으로 원자로를 냉각시키는 피동보조급수계통이 작동하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)의 냉각수로는 피동보조급수계통의 냉각 동작을 8시간 정도 유지할 수 있으나, 이 시간이 경과하면 제1 및 제2충수펌프(410,420)에 의해 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)에 저장된 물이 제1 및 제2피동응축탱크(110,120) 각각에 공급된다.
이때 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에서 열교환에 의해 온도가 상승한 냉각수는 오버플로우 되도록 할 수 있으며, 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)의 물이 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)로 공급됨에 따라 제1 및 제2피동응축탱크(110,120) 내의 냉각수 온도는 낮아지게 되며, 그 내부의 응축기를 통해 스팀발생기의 스팀을 응축하여 원자로로 공급하는 동작을 유지할 수 있게 된다.
또한 상기 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)의 물은 복수펌프(400)를 통해 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)로 공급되어, 지속적으로 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 냉각수를 충수 할 수 있게 된다.
이와 같은 동작에 의하여, 피동보조급수계통의 동작 시간을 연장할 수 있으며, 사고가 장기간 이어지는 경우에도 피동보조급수계통의 작동을 보장할 수 있게 된다.
상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)와 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)의 물을 모두 소진한 경우, 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120) 각각으로부터 원자로건물의 외부까지 연장된 제1 및 제2공급관(510,520)을 통해 소방펌프차(500)의 물을 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)에 직접 충수 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력발전소 피동보조급수계통의 충수장치는, 상기 도 2의 구성에서 제1 및 제2충수펌프(410,420)을 사용하지 않고, 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)의 물을 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 공급하는 가동급수펌프(430)를 사용한다.
상기 제1 및 제2충수펌프(410,420)는 기존 발전소 설비에는 마련되어 있지 않은 것이며, 가동급수펌프(430)는 기존 발전소 설비에 포함된 것을 그대로 사용한다는 점에서 차이가 있다.
즉 가동급수펌프(430)를 사용하는 경우 새로운 설비를 추가하지 않고, 기존 원자력발전소 설비를 그대로 사용하는 것이 가능하게 된다.
다른 구성과 작용은 앞선 실시예와 동일한 것이며, 이에 대한 상세한 설명은 앞선 실시예에서 충분히 설명되었기 때문에 생략한다.
이처럼 본 발명은 다양한 충수원을 사용하여 피동응축탱크에 냉각수를 공급할 수 있게 되어, 피동보조급수계통의 원활한 작동 시간을 연장할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
본 발명은 원자력 발전소의 피동보조급수계통의 피동응축탱크에 냉각수를 지속적으로 공급하여, 원자력 발전소 사고 발생시 피동보조급수계통의 정상 동작 시간을 연장할 수 있는 것으로 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (3)

  1. 냉각수 및 그 냉각수와 열교환되어 증기발생기의 증기를 응축하여 원자로에 공급하는 응축기를 포함하는 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)와,
    원자력발전소 내에서 사용되는 급수를 탈기하는 탈기기에 마련되어, 상기 급수를 저장하며, 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 저장된 상기 급수를 공급하는 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)와,
    터빈 구동에 사용된 증기를 응축하여 응축수를 회수하는 복수기에 마련되어, 상기 응축수를 저장하며, 상기 저장된 응축수를 상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)로 공급하는 제1 및 제2복수기 탱크(310,320)를 포함하는 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2탈기기 탱크(210,220)의 상기 급수는 제1 및 제2충수펌프(410,420) 또는 가동급수펌프(430)를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)에 각각 직결되는 제1 및 제2공급관(510,520)을 더 포함하여, 원자로건물 외부에서 소방펌프차(500)의 물을 상기 제1 및 제2피동응축탱크(110,120)로 직접 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 피동보조급수계통의 충수 장치.
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