WO2014178473A1 - 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법 - Google Patents

원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법 Download PDF

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WO2014178473A1
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zinc aqueous
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최진수
양호연
이지훈
박경록
성기방
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Korea Hydro and Nuclear Power Co Ltd
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Korea Hydro and Nuclear Power Co Ltd
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant, and more particularly, to an apparatus and method for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant capable of injecting a small amount of zinc solution in a stable and fast manner.
  • WOG Westinghouse and Westinghouse Owners Group
  • the zinc injection technology was applied to the reactor coolant for the first time in a pressurized water reactor nuclear power plant in Farley No. 2 in 1994. Since the Farley nuclear power plant had a 25% dose reduction effect after the first cycle of zinc injection, the number of plants applying zinc injection has continued to increase, and now there are a total of 73 reactors in the pressurized water reactor, currently 23% of the world's pressurized water reactors. Zinc injection operation is performed. Since continuous zinc injection operation, it has been reported that a 50% reduction in dose rate and a delay of up to 79% of PWSCC have been achieved.
  • Zinc injection of the reactor coolant is injected at different target injection concentrations depending on the purpose. 5-15X10E-9g / g of zinc is injected for the purpose of reducing the dose rate, and zinc is injected at a concentration of 20-40X10E-9g / g for the purpose of reducing corrosion and PWSCC. This is a very low concentration. The reason for this low concentration of zinc injection is that when the zinc concentration is high, the corrosion product concentration on the surface of the fuel in the reactor is deposited due to the increase in the corrosion product concentration due to the substitution effect of zinc, resulting in a nuclear fuel output imbalance. To reduce the burden on core stability.
  • the amount of zinc aqueous solution is controlled to a small amount of 2 to 10 ml / min to maintain the concentration of 5X10E-9g / g zinc of the reactor coolant.
  • Such reactor coolant zinc injection trace control is an essential maintenance condition element in a plant that is injected with zinc, and is a very important operating condition especially in a plant where zinc injection is applied for the first time.
  • the first nuclear power plant to inject zinc into the reactor coolant does not have experience data on the amount of zinc injected to the target concentration, making it difficult to control the injection amount to a small amount, and when the amount of the injection is not controlled, the instantaneous zinc concentration exceeds the limit. Can be.
  • the aqueous zinc solution in order to inject zinc into the reactor coolant, should be injected above the system pressure of 1.8 bar, and the zinc aqueous solution can be smoothly injected into the reactor coolant system only when the pressure is maintained at about 3 bar or more.
  • the infusion pump for injecting the zinc aqueous solution is capable of controlling a minute amount of 1 ml / min or less as described above, and the infusion pump takes about 5 hours to fill and pressurize the pipe having a length of 20 m and a diameter of 1/2 inch. There was a problem.
  • the opening of the zinc injection valve is delayed when the pipe is pressurized, there is a problem that the pressure of the pipe exceeds the design value.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional zinc injection device.
  • the conventional zinc injection device the tank 100 for storing the zinc aqueous solution
  • the injection pump 200 for pumping the zinc aqueous solution of the tank 100 to supply a small amount to the injection pipe 300
  • it comprises a recirculation line 400 for recycling the zinc aqueous solution of the injection pipe 300 to the tank (100).
  • Conventional zinc injection device is to include a pressure gauge or a valve, but for the convenience of description the additional configuration is omitted.
  • the tank 100 is provided with a stirrer for stirring pure water and zinc to make and store a zinc aqueous solution, and the zinc aqueous solution is pumped by the injection pump 200 and supplied to the injection pipe 300 by a small amount. .
  • the zinc aqueous solution injected into the injection pipe 300 may inject the zinc aqueous solution into the reactor coolant when the pressure is higher than the pressure of the coolant system.
  • the injection pump 200 for supplying the zinc aqueous solution to the injection pipe 300 is capable of controlling a micro flow rate of 1 ml / min or less, it may inevitably take a long time to boost the pressure of the injection pipe 300 to 3 bar. There was a problem.
  • Japanese Laid-Open Publication No. 2003-28985 discloses a configuration in which a plurality of tanks are provided to sequentially form a zinc aqueous solution and supply the zinc aqueous solution from the final tank.
  • the configuration of injecting the zinc aqueous solution into the reactor coolant is the same as that of FIG.
  • the problem to be solved by the present invention in view of the above problems is to provide an apparatus and method for injecting the zinc aqueous solution into the reactor coolant that can rapidly inject the zinc aqueous solution while using an injection pump capable of a small amount of quantitative control. .
  • Another problem to be solved by the present invention is to detect the water level of the zinc aqueous solution stored in the tank and the flow rate supplied for injection, provide the generation of an alarm according to the detection result, and control the operation of the injection pump, stability
  • the present invention provides an apparatus and method for injecting zinc aqueous solution into a reactor coolant.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and a method for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant capable of preventing foreign substances from flowing into the injected zinc aqueous solution.
  • Bypass pipe portion that can be increased quickly compared to when supplied by the first injection pump unit, the recycle pipe portion for recycling the zinc aqueous solution in the injection pipe portion to the tank portion when the pressure of the injection pipe portion is higher than the set pressure, and the tank portion
  • the method for injecting the zinc aqueous solution into the reactor coolant of the present invention a) supplying the zinc aqueous solution through the bypass pipe portion at the beginning of the injection process to fill the injection pipe portion, b) detecting the pressure of the injection pipe portion, Closing the bypass pipe part when the detected pressure of the injection pipe part is larger than the set pressure, recirculating the zinc aqueous solution of the injection pipe part to the tank through a recirculation pipe part, and c) detecting and detecting the pressure of the injection pipe part.
  • the bypass pipe portion is closed, and the zinc aqueous solution of the tank is filtered out, and d) the extracted zinc aqueous solution is supplied to the injection pipe portion through the first injection pump, Injecting a zinc aqueous solution to the reactor coolant.
  • the apparatus and method for injecting zinc aqueous solution into the reactor coolant according to the present invention can improve the stability of zinc injection by detecting the water level of the tank storing the zinc aqueous solution, the flow rate supplied, and controlling the operation of the injection pump according to the detection result. It can be effective.
  • the present invention by applying a quick flange to the zinc injection tank to facilitate the production process of the zinc aqueous solution, by installing a Y-Strainer (Y-Strainer) to prevent the foreign material is injected with the zinc aqueous solution It works.
  • Y-Strainer Y-Strainer
  • the apparatus and method for injecting the zinc aqueous solution into the reactor coolant of the present invention when supplying the zinc aqueous solution to the injection pipe at the beginning of the injection, without the use of an injection pump capable of supplying a small amount through a bypass pipe that can supply a large amount By supplying, the pressure of the injection pipe is rapidly increased, thereby reducing the preparation time for injection.
  • the apparatus and method for injecting the zinc aqueous solution into the reactor coolant of the present invention by multiplexing the paths of the injection pump for supplying the zinc aqueous solution to the injection pipe in parallel to selectively use each injection pump path to finely quantify the zinc aqueous solution
  • the pressure of the supply valve is higher than the set pressure, there is a recirculation tube that automatically recirculates the zinc aqueous solution of the supply valve to the tank through the recirculation line to ensure the ease and accuracy of pressure control, There is an effect that can prevent the occurrence.
  • FIG. 1 is a block diagram of a conventional zinc injection device.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of an apparatus for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram of one embodiment of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of an apparatus for injecting zinc aqueous solution into a reactor coolant according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant according to a preferred embodiment of the present invention.
  • tank part 11 tank
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of an apparatus for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a device for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant includes a tank part 10 for preparing and storing a zinc aqueous solution and a zinc aqueous solution of the tank part 10.
  • a bypass pipe part 40 capable of rapidly increasing the pressure of the injection pipe part 50 by supplying a large amount of the zinc aqueous solution of the supply pipe part 20 to the injection pipe part 50, and the injection pipe part 50.
  • the first injection pump controls the operation of the unit 30 and controls the operation of the first injection pump unit 30 according to the pressure of the injection tube unit 50.
  • Reference numeral 80 is a drain pipe portion for draining the zinc aqueous solution of the supply pipe portion 20 as needed.
  • the tank unit 10 is installed at a higher position than other components, so that the stored zinc aqueous solution is smoothly discharged.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram of one embodiment of FIG. 2.
  • the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 2 may be specifically configured as shown in FIG. 3.
  • the specific embodiment of Figure 3 is a configuration that can realize the operation of the present invention, the configuration change such as adding some components in this configuration can be easily changed at the level of those skilled in the art.
  • the tank portion 10 includes a tank 11 for storing the zinc aqueous solution.
  • the upper side of the tank 11 is provided with a sample inlet 13 and a pure water inlet 15 to which the sample and the pure water are added, respectively, for preparing the zinc aqueous solution, and the sample and the pure water are stirred in the tank 11.
  • a stirrer 17 is provided in the inner lower portion of the tank (11).
  • the stirrer 17 rotates by the motor 12 operating under the control of the control unit 60 while stirring the sample and pure water to produce a zinc aqueous solution.
  • the level of the prepared aqueous zinc solution is detected by the water level sensor 18 and transmitted to the control unit 60, the control unit 60 may generate an alarm according to the water level.
  • the level of the zinc aqueous solution may generate a low level alarm at 10% level, generate a low-low level alarm at 5%, and in the case of low-low level, the injection pump 31 of the first injection pump unit 30. The operation of the injection pump 31 can be stopped to prevent damage.
  • the upper side of the tank 11 is provided with a sight window 14 for visually confirming the stirring state, etc., and a water gauge 16 for visually checking the water level may be provided on a part of the side of the tank.
  • the tank unit 10 prepares and stores the zinc aqueous solution by stirring the sample with pure water, and discharges it through the supply pipe unit 20 to inject the zinc aqueous solution into the reactor coolant. At this time, it is possible to prevent an accident that may occur by detecting the water level of the zinc aqueous solution stored in the tank unit 10 with the water level sensor 18.
  • the agitation state can be checked with the naked eye through the viewing window 14, and a quick flange can be applied to the pure water inlet 15 to solve the inconvenience of stirring.
  • the supply pipe portion 20 is directly connected to the bottom surface of the tank 11 of the tank portion 10 is provided with a valve (V21) for extracting the zinc aqueous solution.
  • the zinc aqueous solution drawn out through the valve V21 may remove foreign substances through the filter 21. It is preferable to use a Y-strainer as the filter 21.
  • Differential pressure gauges 22 having two valves V22 and V23 disposed on both sides are provided at both ends of the filter 21, and when the pressure at both ends is greater than or equal to a set value, the filter 21 is replaced or the filter 21 is cleaned. You can make it work.
  • the zinc aqueous solution from which the foreign matter is removed through the filter 21 may be supplied to the injection pipe part 50 through the first injection pump part 30, but as described above, the first injection pump part ( The injection pump 31 of 30) supplies a small amount and a fixed amount, so that it takes a long time to increase the pressure of the injection pipe 50 to a system pressure of 1.8 bar or more.
  • the present invention uses a bypass pipe portion 40 connecting the supply pipe portion 20 and the injection tube portion 50.
  • the bypass pipe part 40 is a pipe provided with at least one valve V41, and the zinc aqueous solution supplied through the supply pipe part 20 while the valve V41 is open is the bypass pipe part 40. It is directly supplied to the injection pipe unit 50 through, the flow rate is filled more than the flow rate supplied through the first injection pump unit 30 is able to quickly boost the pressure of the injection pipe unit 50 to the desired level .
  • the valve V41 of the bypass pipe unit 40 is closed to prevent the pressure of the injection pipe unit 50 from increasing rapidly any more, and the first injection pump A small amount and quantity of zinc aqueous solution is supplied to the injection pipe part 50 through the unit 30 so that the zinc aqueous solution is injected into the reactor coolant.
  • the first injection pump unit 30 is provided with at least two valves V31 and V32 at both ends of the injection pump 31, respectively, and detects a rear end side pressure of the injection pump 31 to the control unit 60.
  • a pressure gauge 32 is included.
  • the injection pump 31 uses a piston metering pump, and can control the injection flow rate manually from 5% to 100% of the design flow rate.
  • the adjustment method can be adjusted by changing the RPM of the injection pump 31 in the range of 5 to 50 RPM using an electronic RPM controller.
  • the discharge flow rate per rotation of the injection pump 31 is preferably 0.32ml, the maximum outlet side pressure is preferably 6.9bar.
  • the operation of the injection pump 31 is stopped by the controller 60 to inject the pump 31. ) Can be prevented from being damaged.
  • the condition in which the operation of the injection pump 31 is stopped may set a condition in which the flow rate is not detected in the flow meter 54 provided in the injection pipe part 50 in addition to the condition for the above water level.
  • the flow meter 54 may transmit a signal to the controller 60 when the flow rate is not detected for a predetermined time. This is to prevent the injection pump 31 from stopping when there is no instantaneous flow rate.
  • the set time of the flow meter 54 is preferably 5 seconds.
  • the zinc aqueous solution is supplied to the injection pipe section 50 in a small amount and quantitative.
  • the injection pipe part 50 is an air damper 51, a pressure valve 52, a pressure transducer 53, the flow meter 54 and a counter flow sequentially from the rear end side of the first injection pump part 30 to the injection port.
  • the prevention part 55 is provided.
  • the air damper 51 serves to prevent the pulsation generated in the injection pump 31, the pressure valve 52 and the backflow prevention portion 55 maintains the pressure in the injection hung nut 50 and the back flow To improve stability.
  • the pressure of the injection pipe part 50 is detected through the pressure transducer 53, and the detected pressure is provided to the controller 60.
  • the control unit 60 recycles the zinc aqueous solution supplied into the injection pipe unit 50 through the recirculation pipe unit 70 to the tank 11 when the pressure of the injection pipe unit 50 is equal to or higher than the set pressure.
  • the circulation is made by the pressure difference between the injection pipe part 50 and the tank 11. That is, the zinc aqueous solution of the injection pipe part 50 is recycled to the tank 11 by the pressure difference between the injection pipe part 50 and the tank 11 which are both ends of the pressure valve 71 in the state in which the valve V71 is open.
  • the pressure of the injection pipe part 50 may be prevented from increasing than the set pressure, thereby preventing the occurrence of a safety accident.
  • the recirculation pipe part 70 may be further provided with a safety valve 72 for preventing damage caused by the pressure rise of the rear end of the injection pump 31.
  • the safety valve 72 also recycles the zinc aqueous solution at the rear end of the injection pump 31 to the tank 11 by the pressure difference when the pressure difference between the rear end pressure of the injection pump 31 and the pressure of the tank 11 is equal to or greater than the set pressure. Prevent damage.
  • the present invention may maintain the pressure of the injection pipe part 50 and the pressure of the rear end of the injection pump 31 at a constant level, and allow the zinc aqueous solution to be injected into the reactor coolant while the pressure is maintained.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of an apparatus for injecting zinc aqueous solution into a reactor coolant according to another embodiment of the present invention.
  • a device for injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant includes a second injection pump unit 90 in parallel with the first injection pump unit 30 in the configuration of FIG. 2. It is a configuration that is added to connect to the
  • Specific configuration of the second injection pump unit 90 is the same as the configuration of the first injection pump unit 30.
  • the advantage obtained by adding the second injection pump unit 90 is that when the injection pump 31 of the first injection pump unit 30 is damaged or requires maintenance, the zinc aqueous solution continues through the second injection pump unit 90.
  • the first injection pump unit 30 or the second injection pump unit 90 is necessary.
  • the injection amount can be reduced in half, and various conditions can be injected.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a method of injecting a zinc aqueous solution into a reactor coolant includes filling the injection pipe part 50 through the bypass pipe part 40 at an initial stage of the injection process (S50) and When the pressure of the filled injection pipe unit 50 is detected and is smaller than the set pressure compared with the set pressure, maintaining the step S50 (S51), and as a result of the determination of the step S51 of the injection pipe unit 50 When the pressure is greater than the set pressure, the bypass pipe part 40 is closed and recycled to the tank 11 through the recirculation pipe part 70 (S53), and the pressure detected as a result of the determination in step S51 is the set pressure.
  • step S54 the step of detecting the rear end pressure of the first injection pump unit 30 and comparing with the set pressure (S55), and the first injection through the recirculation unit if it is higher than the set pressure as the determination result of the step S55 Recirculating the zinc aqueous solution at the rear end of the pump unit 30 to the tank 11 (S56), and if the detected pressure at the rear end of the first injection pump unit 30 in step S55 is not higher than the set pressure.
  • the injection pipe part 50 is filled through the bypass pipe part 40.
  • step S51 detects the pressure of the injection pipe portion 50 is quickly filled by the bypass pipe portion 40 and compared with the set pressure. At this time, if the detected pressure is less than the set pressure to maintain the step S50 to make the filling.
  • step S53 if the pressure of the injection pipe unit 50 detected as a result of the determination in step S51 is greater than the set pressure, the bypass pipe unit 40 is closed to stop the filling and through the recirculation pipe unit 70. The zinc aqueous solution filled in the injection pipe section 50 is recycled to the tank 11 to maintain the pressure required for zinc injection.
  • step S52 when the detected pressure is the same as the set pressure in step S51, the bypass pipe part 40 is closed and the zinc aqueous solution of the tank 11 is filtered out.
  • step S54 the extracted zinc aqueous solution is supplied to the injection pipe unit 50 through the first injection pump unit 30, and a small amount and a fixed amount of zinc aqueous solution is injected into the reactor coolant.
  • step S55 the rear end pressure of the first injection pump unit 30 is detected in the process of injecting the zinc aqueous solution and compared with the set pressure.
  • step S56 if the pressure is higher than the set pressure as determined in step S55, the zinc aqueous solution of the rear end side of the first injection pump unit 30 is recycled to the tank 11 through the recirculation unit.
  • step S57 if the pressure at the rear end of the detected first injection pump unit 30 in step S55 is not higher than the set pressure, the flow rate of the injected zinc aqueous solution is detected.
  • the flow rate of the trace amount of zinc solution should be detected. If the flow rate is detected, the flow is detected as normal operation to perform the step S54 to obtain the zinc solution. Will be injected.
  • step S57 if the flow rate of the zinc aqueous solution is not detected in step S57, it is determined that the operation is abnormal, but without stopping the injection pump 31 immediately, it is determined whether the state in which the flow rate is not detected as in step S58 continues for the set time.
  • the setting time is appropriate for 5 seconds, and if the flow rate is detected before 5 seconds has elapsed, it is determined to be normal operation. If the flow rate is not detected even after 5 seconds has elapsed, the operation of the injection pump 11 is stopped as in step S59. To protect the injection pump (11).
  • the present invention is capable of improving the stability of zinc injection by detecting the water level of the tank storing the zinc aqueous solution, the flow rate supplied, and controlling the operation of the injection pump according to the detection result.

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Abstract

본 발명은 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 아연수용액을 제조하고 저장하는 탱크부와, 상기 탱크부의 아연수용액을 인출하여 공급하는 공급관부와, 상기 공급관부를 통해 인출된 아연수용액을 미량 및 정량으로 주입관부에 공급하여 원자로냉각재에 아연수용액이 주입되도록 하는 제1주입펌프부와, 상기 공급관부의 아연수용액을 상기 주입관부로 대량공급하여 상기 주입관부의 압력을 상기 제1주입펌프부에 의한 공급시에 비하여 빠르게 높일 수 있는 바이패스관부와, 상기 주입관부의 압력이 설정 압력 이상인 경우 주입관부 내의 아연수용액을 상기 탱크부로 재순환시키는 재순환관부와, 상기 탱크부에서 아연수용액의 제조를 제어하며, 저장된 아연수용액의 수위에 따라 상기 제1주입펌프부의 동작을 제어함과 아울러 상기 주입관부의 압력에 따라 상기 제1주입펌프부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명은 아연수용액을 저장하는 탱크의 수위, 공급되는 유량을 검출하여 그 검출결과에 따라 주입펌프의 운전을 제어함으로써, 아연 주입의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법
본 발명은 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미량 정량의 아연수용액을 안정적이고 빠르게 주입할 수 있는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 1982년부터 1992년 웨스팅하우스사와 웨스팅하우스 사용자 그룹(WOG: Westinghouse Owners Group)에서는 가압경수로(Pressurized Water Reactor) 원자력 발전소의 일차계통에 아연을 주입하는 경우 계통 선량률 저감 및 각종 재질의 전면 부식률을 낮추고, 알로이 600(Alloy 600) 재질의 PWSCC(Primary Water Stress Corrosion Cracking)를 억제하는 효과를 얻을 수 있다고 보고되었다. 보고된 바에 따르면 아연이 원자로 냉각재에 주입되어 높은 치환에너지로 산화막의 부식생성물과 치환반응을 일으켜 기존의 산화막을 얇고 부식 환경에 강한 안정된 산화막으로 재형성하게 된다.
이러한 치환반응에서 아연은 1차측의 주요 부식생성물이자 방사선량에 가장 영향을 많이 미치는 니켈 및 58Co, 60Co를 용출시키게 되고, 이렇게 용출된 부식생성물은 이온교환수지에서 제거됨에 따라 부식 저감 및 선량 저감 효과를 가져오게 된다.
상기와 같은 아연 주입 효과에 대한 연구에 따라 1994년 중반 화얼리(Farley) 2호기에서 가압경수로 원자력발전소 최초로 원자로 냉각재에 아연주입 기술을 적용하였다. Farley 원자력발전소에서 아연주입 첫 주기 이후 25%의 선량률 저감효과를 가져오게 됨에 따라, 아연주입을 적용하는 발전소는 계속 증가하여 현재는 전세계 가압경수로의 23%에 해당하는 총 73호기의 가압경수로 원전에서 아연주입 운전을 실시하고 있다. 이후 지속적인 아연주입 운전에 따라, 주입 전에 비해 일반적으로 50% 정도의 선량률 저감 효과 및 최대 79%의 PWSCC 지연 효과를 얻은 것으로 보고되고 있다.
원자로 냉각재의 아연 주입은 목적에 따라 목표 주입 농도를 달리하여 주입하고 있다. 선량률의 저감을 목적으로는 5~15X10E-9g/g의 아연을 주입하고 있고, 부식 및 PWSCC 저감을 목적으로는 20~40X10E-9g/g의 농도로 아연을 주입한다. 이는 매우 낮은 농도이며 이처럼 낮은 농도의 아연을 주입하는 이유는 아연의 농도가 높은 경우 아연의 치환효과로 인한 부식 생성물 농도 증가로 인하여 원자로에 있는 핵연료 표면의 부식 생성물이 침적하여, 핵연료 출력 불균형을 초래하는 노심 안정성에 부담을 줄이기 위한 것이다.
국내 원전에서도 선량저감 및 부식저감 기술에 대한 관심의 증가와 작업자의 방사선 피폭을 최소화하기 위하여, 2009년 중반부터 국내 가압경수로 원전인 울진 1호기의 원자로 냉각재에 5X10E-9g/g 농도로 아연을 주입하고 있다. 아연주입 첫 주기에 32%의 선량저감 효과가 나타났다.
이처럼 아연주입을 적용한 국내외의 원전의 경우 원자로 냉각재의 5X10E-9g/g 아연농도를 유지하기 위하여 아연수용액의 주입량을 2 내지 10ml/min의 미량으로 제어하고 있다. 이러한 원자로냉각재 아연주입 미량 제어는 아연 주입을 하는 발전소에서는 필수 유지 조건요소이며, 특히 최초로 아연주입을 적용하는 발전소에서는 매우 중요한 운전조건이다.
최초로 원자로 냉각재에 아연을 주입하는 원전은 목표농도에 맞는 아연주입량에 대한 경험자료가 없어, 미량으로 주입량을 제어하기가 어렵고, 미량의 주입량 제어가 이루어지지 않은 경우에는 순간 아연농도가 제한치를 초과할 수 있다.
이와 같은 아연농도의 증가에 따라 부식생성물의 용출이 급속도로 증가하여 발전소 운전 수질 제한 값을 초과하게 되는 경우, 핵연료 안정성에 영향을 줄 수 있다. 따라서 원자로 냉각재에 아연을 주입할 경우 1ml/min 이하의 미량 제어를 수행할 수 있는 능력을 미리 갖춰야 한다.
또한 원자로 냉각재에 아연을 주입하기 위해서는 1.8bar인 계통 압력의 이상으로 아연 수용액을 주입해야 하며, 약 3bar 이상의 압력을 유지해야 아연수용액을 원자로 냉각재계통에 원활하게 주입할 수 있다. 하지만 아연수용액을 주입하기 위한 주입 펌프는 앞서 설명한 바와 같이 1ml/min 이하의 미량 제어가 가능한 것이어서 그 주입 펌프로 길이가 20m이며, 직경이 1/2inch인 배관을 충수하여 가압하는데 약 5시간이 소요되는 문제점이 있었다. 또한 배관이 가압 되었을 때 아연 주입 밸브의 개방이 지연될 경우 배관의 압력이 설계 값을 초과하는 문제점이 있었다.
도 1은 종래 아연주입 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면 종래 아연주입 장치는, 아연수용액을 저장하는 탱크(100)와, 상기 탱크(100)의 아연수용액을 펌핑하여 미량으로 주입배관(300)으로 공급하는 주입펌프(200)와, 필요에 따라 상기 주입배관(300)의 아연수용액을 상기 탱크(100)로 재순환시키는 재순환라인(400)을 포함하여 구성된다.
종래 아연 주입장치는 압력계나 밸브 등을 포함하고 있는 것이지만, 설명의 편의를 위하여 부가적인 구성들은 생략하였다.
이와 같은 구성에서 상기 탱크(100)에는 순수와 아연을 교반하는 교반기가 마련되어 아연수용액을 만들어 저장하게 되고, 그 아연수용액은 주입펌프(200)에 의해 펌핑되어 미량씩 주입배관(300)으로 공급된다.
상기 주입배관(300)에 주입된 아연수용액은 앞서 설명한 바와 같이 냉각재 계통의 압력보다 높은 압력일 때 원자로냉각재에 아연수용액을 주입 가능하게 된다.
상기 아연수용액을 주입배관(300)으로 공급하는 주입펌프(200)는 1ml/min 이하의 미세 유량의 제어가 가능한 것이기 때문에 주입배관(300)의 압력을 3bar로 승압시키기 위해서는 많은 시간이 소요될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
또한 부가적인 문제점으로서, 탱크(100)에 공급되는 아연과 순수에 이물이 포함되어 있는 경우 이를 제거할 수 있는 수단이 없어 안정성이 저하되며, 탱크(100)에 저장된 아연수용액의 양과 공급되는 유량을 고려하지 않고 주입이 계속되는 경우 이상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술은 일본 공개특허 제2003-28985호에 일부 나타나 있는 것으로, 상기 일본 공개특허에는 다수의 탱크를 두어 순차적으로 아연수용액을 만들고 최종 탱크에서 아연수용액을 공급하는 구성에 대하여 기재하고 있으나, 최종 탱크에서 아연 수용액을 원자로냉각재에 주입하는 구성은 위의 도 1과 동일하며, 앞서 설명한 문제점들이 발생함을 충분히 예측할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 미량의 정량 제어가 가능한 주입펌프를 사용하면서도, 아연수용액을 빠르게 주입할 수 있는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 탱크에 저장된 아연수용액의 수위와 주입을 위해 공급되는 유량을 검출하여, 그 검출 결과에 따른 경보의 발생을 제공하고, 주입펌프의 운전을 제어하여, 안정성을 확보할 수 있는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 주입되는 아연수용액에 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치는, 아연수용액을 제조하고 저장하는 탱크부와, 상기 탱크부의 아연수용액을 인출하여 공급하는 공급관부와, 상기 공급관부를 통해 인출된 아연수용액을 미량 및 정량으로 주입관부에 공급하여 원자로냉각재에 아연수용액이 주입되도록 하는 제1주입펌프부와, 상기 공급관부의 아연수용액을 상기 주입관부로 대량공급하여 상기 주입관부의 압력을 상기 제1주입펌프부에 의한 공급시에 비하여 빠르게 높일 수 있는 바이패스관부와, 상기 주입관부의 압력이 설정 압력 이상인 경우 주입관부 내의 아연수용액을 상기 탱크부로 재순환시키는 재순환관부와, 상기 탱크부에서 아연수용액의 제조를 제어하며, 저장된 아연수용액의 수위에 따라 상기 제1주입펌프부의 동작을 제어함과 아울러 상기 주입관부의 압력에 따라 상기 제1주입펌프부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 본 발명 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법은, a) 주입과정의 초기에서 바이패스관부를 통해 아연수용액을 공급하여 주입관부를 충수하는 단계와, b) 상기 주입관부의 압력을 검출하여, 검출된 주입관부의 압력이 설정압력에 비해 큰 경우 상기 바이패스관부를 닫고, 재순환관부를 통해 상기 주입관부의 아연수용액을 탱크로 재순환시키는 단계와, c) 상기 주입관부의 압력을 검출하여, 검출된 주입관부의 압력이 설정압력과 동일한 경우 바이패스관부를 닫고, 탱크의 아연수용액을 필터링하여 인출하는 단계와, d) 상기 인출되는 아연수용액이 제1주입펌프부를 통해 주입관부로 공급되도록 하여, 원자로냉각재에 아연수용액을 정량 주입하는 단계를 포함한다.
본 발명 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법은, 아연수용액을 저장하는 탱크의 수위, 공급되는 유량을 검출하여 그 검출결과에 따라 주입펌프의 운전을 제어함으로써, 아연 주입의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 아연주입 탱크에 퀵방식 플랜지를 적용하여 아연수용액의 생성과정을 보다 편리하게 하며, 와이-스트레이너(Y-Strainer)를 설치하여 이물이 아연수용액과 함께 주입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명 원자로 냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법은, 주입 초기에 아연수용액을 주입배관으로 공급할 때, 미량의 공급이 가능한 주입펌프를 사용하지 않고, 대량의 공급이 가능한 바이패스 배관을 통해 공급하여, 주입배관의 압력을 빠르게 상승시켜 주입 준비 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명 원자로 냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법은, 아연수용액을 주입배관으로 공급하는 주입펌프의 경로를 병렬로 다중화하여 각 주입펌프경로를 선택적으로 사용함으로써 보다 미세하게 정량의 아연수용액을 공급할 수 있으며, 안전을 위하여 공급밸브의 압력이 설정압력 이상인 경우 그 공급밸브의 아연수용액을 재순환라인을 통해 자동으로 탱크로 재순환시키는 재순환관을 두어 압력제어의 용이성과 정확성을 확보하고, 안전사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 아연주입장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 3은 도 2의 일실시 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법의 순서도이다.
*부호의 설명*
10:탱크부 11:탱크
12:모터 13:시료주입구
14:견시창 15:순수주입구
16:수위계 17:교반기
18:수위센서 20:공급관부
21:필터 22:차압게이지
30:제1주입펌프부 31:주입펌프
32:압력게이지 40:바이패스관부
50:주입관부 51:에어댐퍼
52:압력밸브 53:압력트랜스듀서
54:유량계 60:제어부
70:재순환관부 71:압력밸브
72:안전밸브 80:드레인관부
90:제2주입펌프부
이하, 본 발명 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치 및 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치는, 아연수용액을 제조하고 저장하는 탱크부(10)와, 상기 탱크부(10)의 아연수용액을 인출하여 공급하는 공급관부(20)와, 상기 공급관부(20)를 통해 인출된 아연수용액을 미량 및 정량으로 주입관부(50)에 공급하여 원자로냉각재에 아연수용액이 주입되도록 하는 제1주입펌프부(30)와, 상기 공급관부(20)의 아연수용액을 상기 주입관부(50)로 대량공급하여 상기 주입관부(50)의 압력을 빠르게 높일 수 있는 바이패스관부(40)와, 상기 주입관부(50)의 압력이 설정 압력 이상인 경우 주입관부(50) 내의 아연수용액을 상기 탱크부(10)로 재순환시키는 재순환관부(70)와, 상기 탱크부(10)에서 아연수용액의 제조를 제어하며, 저장된 아연수용액의 수위에 따라 상기 제1주입펌프부(30)의 동작을 제어함과 아울러 상기 주입관부(50)의 압력에 따라 상기 제1주입펌프부(30)의 동작을 제어하는 제어부(60)를 포함한다.
미설명부호 80은 필요에 따라 상기 공급관부(20)의 아연수용액을 드레인시키는 드레인관부이다.
상기 탱크부(10)는 타 구성요소에 비하여 높은 위치에 설치되어, 저장된 아연수용액의 배출이 원활하다.
도 3은 도 2의 일실시 상세 구성도이다. 도 2에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예는 도 3과 같이 구체적으로 구성될 수 있다. 도 3의 구체적인 실시예는 본 발명의 작용을 실현할 수 있는 정도의 구성이며, 이러한 구성에서 일부 구성품을 추가하는 등의 구성변경은 당업자 수준에서 용이하게 변경실시할 수 있는 것이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구체적인 구성예와 그 작용을 아래에서 보다 상세히 설명한다.
먼저, 탱크부(10)는 아연수용액을 저장하는 탱크(11)를 포함한다. 상기 탱크(11)의 상부측에는 아연수용액의 제조를 위한 시료와 순수가 각각 투입되는 시료주입구(13)와 순수주입구(15)가 마련되어 있으며, 상기 탱크(11) 내에서 상기 투입된 시료와 순수를 교반하여 아연수용액을 제조하기 위한 교반기(17)가 탱크(11)의 내측 하부에 마련된다.
상기 교반기(17)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 동작하는 모터(12)에 의해 회전하면서 시료와 순수를 교반하여 아연수용액을 제조하게 된다.
상기 제조된 아연수용액의 수위는 수위센서(18)에 의해 검출되어 상기 제어부(60)로 전송되며, 제어부(60)는 수위에 따라 경보를 발생시킬 수 있다. 예를 들어 아연수용액의 수위가 10% 수위에서 저수위경보를 발생시키고, 5%에서 저-저수위 경보를 발생시킬 수 있으며, 저-저수위인 경우 제1주입펌프부(30)의 주입펌프(31)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 주입펌프(31)의 동작을 정지시킬 수 있다.
또한 상기 탱크(11)의 상부측에는 교반상태 등을 육안으로 확인할 수 있는 견시창(14)이 마련되어 있으며, 수위를 육안으로 확인할 수 있는 수위계(16)가 탱크의 측면 일부에 마련될 수 있다.
상기의 구성을 통하여 탱크부(10)는 시료를 순수와 교반하여 아연수용액을 제조한 후 저장하며, 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하기 위하여 공급관부(20)를 통해 배출하게 된다. 이때 탱크부(10)에 저장된 아연수용액의 수위가 낮아짐을 수위센서(18)로 검출하여 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있게 된다.
또한 견시창(14)을 통해 육안으로 교반상태를 확인할 수 있고, 상기 순수주입구(15)에 퀵플랜지(quick flange)를 적용하여 교반작업의 불편함을 해소할 수 있게 된다.
그 다음, 상기 공급관부(20)는 상기 탱크부(10)의 탱크(11) 저면부에 직결되어 아연수용액을 인출하는 밸브(V21)가 마련되어 있다. 이 밸브(V21)를 통해 인출된 아연수용액은 필터(21)를 통해 이물이 제거될 수 있다. 상기 필터(21)로는 Y-스트레이너(Y-strainer)를 사용함이 바람직하다.
상기 필터(21)의 양단에는 두 밸브(V22,V23)이 양측에 배치되는 차압게이지(22)가 마련되어 있어, 양단의 압력이 설정된 값 이상인 경우 필터(21)를 교체하거나 필터(21)를 세정처리하는 작업을 수행하도록 할 수 있다.
상기 필터(21)를 통해 이물이 제거된 아연수용액은 제1주입펌프부(30)를 통해 주입관부(50)로 공급될 수 있으나, 앞서 설명한 바와 같이 주입의 초기 과정에서 제1주입펌프부(30)의 주입펌프(31)는 미량 및 정량 공급을 하는 것이어서 주입관부(50)의 압력을 계통압력인 1.8bar 이상으로 승압하기 위해서는 많은 시간이 소요된다.
이러한 초기 과정의 시간을 단축하기 위하여 본 발명에서는 상기 공급관부(20)와 주입관부(50)를 연결하는 바이패스관부(40)를 사용한다.
상기 바이패스관부(40)는 적어도 하나의 밸브(V41)가 마련된 관이며, 상기 그 밸브(V41)가 열린 상태에서 상기 공급관부(20)를 통해 공급되는 아연수용액이 그 바이패스관부(40)를 통해 직접 주입관부(50)로 공급되며, 이때 충수되는 유량은 상기 제1주입펌프부(30)를 통해 공급되는 유량보다 많아 주입관부(50)의 압력을 원하는 수준으로 빠르게 승압할 수 있게 된다.
상기 주입관부(50)의 압력이 적정한 압력으로 승압 되면 바이패스관부(40)의 밸브(V41)를 닫아 더 이상 주입관부(50)의 압력이 급격하게 증가하는 것을 방지하고, 상기 제1주입펌프부(30)를 통해 미량 및 정량의 아연수용액을 주입관부(50)로 공급하여 아연수용액이 원자로냉각재에 주입되도록 한다.
상기 제1주입펌프부(30)는 주입펌프(31)의 양단에 적어도 두 밸브(V31,V32)가 각각 마련된 것이며, 상기 주입펌프(31)의 후단측 압력을 검출하여 상기 제어부(60)에 인지시키는 압력게이지(32)를 포함한다.
상기 주입펌프(31)는 피스톤 정량펌프를 사용함이 바람직하며, 설계 유량의 5%에서 100%까지 수동으로 주입 유량의 조절이 가능한 것을 사용한다. 특히 수동조작 지시 제어기(Hand Indication Controller)에 의해 유량의 조절이 1ml/min 이하의 단위로 조절하는 것이 가능하도록 한다.
조절 방식은 전자식 알피엠(RPM) 컨트롤러를 이용하여 주입펌프(31)의 RPM을 5 내지 50RPM의 범위에서 변화시켜 조절할 수 있다. 상기 주입펌프(31)의 1회전당 토출유량은 0.32ml인 것이 적당하며, 최대 출구측 압력은 6.9bar인 것이 바람직하다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 수위센서(18)에서 검출된 탱크(11) 내의 아연수용액 수위가 만수위의 5%이하가 되는 경우 제어부(60)에 의해 주입펌프(31)의 동작을 정지시켜 주입펌프(31)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 주입펌프(31)의 동작이 정지되는 조건은 위의 수위에 대한 조건 이외에 상기 주입관부(50)에 마련된 유량계(54)에서 유량이 검출되지 않는 조건을 설정할 수 있다. 이때 오동작을 방지하기 위하여 유량계(54)는 유량이 설정된 시간 동안 검출되지 않는 경우에 상기 제어부(60)로 신호를 전송하도록 할 수 있다. 이는 순간 유량이 없는 경우에 주입펌프(31)가 정지되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 유량계(54)의 상기 설정된 시간은 5초로 하는 것이 적당하다.
상기 주입펌프(31)의 작용에 의하여 아연수용액은 미량 및 정량으로 주입관부(50)로 공급된다.
상기 주입관부(50)는 상기 제1주입펌프부(30)의 후단측으로부터 주입구까지 순차적으로 에어댐퍼(51), 압력밸브(52), 압력트랜스듀서(53), 상기 유량계(54) 및 역류방지부(55)가 마련되어 있다.
상기 에어댐퍼(51)는 상기 주입펌프(31)에서 발생되는 맥동을 방지하는 역할을 하며, 압력밸브(52)와 역류방지부(55)는 주입배고나부(50) 내의 압력을 유지하고 역류를 방지하여 안정성을 향상시키게 된다.
상기 주입관부(50)의 압력은 압력트랜스듀서(53)를 통해 검출되며, 그 검출압력은 제어부(60)로 제공된다. 이때 제어부(60)는 상기 주입관부(50)의 압력이 설정된 압력 이상이 되면 재순환관부(70)를 통해 주입관부(50) 내에 공급된 아연수용액을 상기 탱크(11)로 재순환시킨다. 이때의 순환은 주입관부(50)와 탱크(11)의 압력차에 의해 이루어진다. 즉 밸브(V71)가 열린 상태에서 압력밸브(71) 양단인 주입관부(50)와 탱크(11)의 압력차에 의해 주입관부(50)의 아연수용액이 탱크(11)로 재순환된다.
이처럼 주입관부(50)의 압력이 설정압력보다 증가하는 것을 방지하여, 안전사고의 발생을 방지할 수 있다. 또한 상기 재순환관부(70)에는 상기 주입펌프(31)의 후단의 압력 상승에 따른 손상을 방지하기 위한 안전밸브(72)를 더 제공할 수 있다.
상기 안전밸브(72) 역시 주입펌프(31)의 후단 압력과 탱크(11)의 압력차가 설정된 압력 이상이 되는 경우 주입펌프(31) 후단의 아연수용액을 압력차에 의해 탱크(11)로 재순환시켜 손상을 방지한다.
이처럼 본 발명은 주입관부(50)의 압력 및 주입펌프(31) 후단의 압력이 일정하게 유지되도록 하고, 압력이 유지되는 상태에서 아연수용액이 원자로냉각재에 주입되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치는, 상기 도 2의 구성에 제2주입펌프부(90)를 상기 제1주입펌프부(30)와 병렬로 연결되도록 더 추가한 구성이다.
상기 제2주입펌프부(90)의 구체적인 구성은 제1주입펌프부(30)의 구성과 동일하게 구성된다. 제2주입펌프부(90)를 추가하여 얻어지는 장점은 제1주입펌프부(30)의 주입펌프(31)가 손상되거나 정비가 요구될 때 제2주입펌프부(90)를 통해 아연수용액을 계속 주입할 수 있다는 점과 아울러 제1주입펌프부(30)와 제2주입펌프부(90)를 모두 사용하여 주입되는 유량을 증가시키거나, 주입 유량의 미세조정이 보다 용이하게 된다는 것이다.
즉, 제1주입펌프부(30)와 제2주입펌프부(90)를 통해 1ml/min의 유량으로 아연수용액을 주입하다가 필요시 제1주입펌프부(30) 또는 제2주입펌프부(90) 만을 통해 아연수용액을 주입하는 경우 주입량을 절반으로 줄일 수 있는 등 다양한 조건의 주입이 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법은, 주입과정의 초기에서 바이패스관부(40)를 통해 주입관부(50)를 충수하는 단계(S50)와, 상기 충수된 주입관부(50)의 압력을 검출하여 설정압력과 비교하여 설정압력보다 작으면 상기 S50단계를 유지하는 단계(S51)와, 상기 S51단계의 판단결과 검출된 주입관부(50)의 압력이 설정압력에 비해 큰 경우 상기 바이패스관부(40)를 닫고, 재순환관부(70)를 통해 탱크(11)로 재순환시키는 단계(S53)와, 상기 S51단계의 판단결과 검출된 압력이 설정압력과 동일한 경우 바이패스관부(40)를 닫고, 탱크(11)의 아연수용액을 필터링하여 인출하는 단계(S52)와, 상기 인출되는 아연수용액이 제1주입펌프부(30)를 통해 주입관부(50)로 공급되도록 하여, 원자로냉각재에 아연수용액을 정량 주입하는 단계(S54)와, 제1주입펌프부(30)의 후단 압력을 검출하여 설정압력과 비교하는 단계(S55)와, 상기 S55단계의 판단결과 설정압력에 비해 높으면 재순환부를 통해 제1주입펌프부(30)의 후단측의 아연수용액을 탱크(11)로 재순환시키는 단계(S56)와, 상기 S55단계의 검출된 제1주입펌프부(30)의 후단측 압력이 설정압력에 비해 높지 않으면 상기 주입되는 아연수용액의 유량을 검출하여 유량이 검출되면 상기 S54단계를 수행하는 단계(S57)와, 상기 S57단계의 판단결과 유량이 검출되지 않으면 설정시간이 경과 하였는지 판단하여 경과 하지 않았으면 상기 S54단계를 수행하는 단계(S58)와, 상기 S58단계의 판단결과 설정시간이 경과한 것이면 주입펌프(31)의 운전을 중단하는 단계(S59)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, S50단계에서는 아연수용액의 주입 초기 과정으로서, 앞서 설명한 바와 같이 탱크(11)에서 교반기(17)의 작용에 의해 생성된 아연수용액을 제1주입펌프부(30)를 통해 공급하는 종래 방식의 단점을 해소하기 위하여 바이패스관부(40)를 통해 주입관부(50)를 충수한다.
그 다음, S51단계에서는 바이패스관부(40)에 의해 빠르게 충수되는 주입관부(50)의 압력을 검출하여 설정압력과 비교한다. 이때 검출된 압력이 설정압력보다 작으면 상기 S50단계를 유지하여 충수가 이루어지도록 한다.
그 다음, S53단계에서는 상기 S51단계의 판단결과 검출된 주입관부(50)의 압력이 설정압력에 비해 큰 경우 상기 바이패스관부(40)를 닫아 충수를 중단함과 아울러 재순환관부(70)를 통해 주입관부(50)에 충수된 아연수용액을 탱크(11)로 재순환시켜 아연 주입에 요구되는 압력을 유지한다.
그 다음, S52단계에서는 상기 S51단계의 판단결과 검출된 압력이 설정압력과 동일한 경우 바이패스관부(40)를 닫고, 탱크(11)의 아연수용액을 필터링하여 인출한다.
그 다음, S54단계에서는 상기 인출되는 아연수용액이 제1주입펌프부(30)를 통해 주입관부(50)로 공급되도록 하여, 원자로냉각재에 아연수용액을 미량 및 정량 주입한다.
그 다음, S55단계에서는 상기 아연수용액의 주입이 이루어지는 과정에서 제1주입펌프부(30)의 후단 압력을 검출하여 설정압력과 비교한다.
그 다음, S56단계에서는 상기 S55단계의 판단결과 설정압력에 비해 높으면 재순환부를 통해 제1주입펌프부(30)의 후단측의 아연수용액을 탱크(11)로 재순환시킨다.
상기 S55단계와 S56단계는 설명의 편의상 압력의 판단 과정이 포함된 것으로 설명하였으나, 안전밸브(72)에 의해 자동으로 이루어지는 과정이다.
그 다음, S57단계에서는 상기 S55단계의 검출된 제1주입펌프부(30)의 후단측 압력이 설정압력에 비해 높지 않으면 상기 주입되는 아연수용액의 유량을 검출한다.
이때 제1주입펌프부(30)의 주입펌프(31)가 동작하는 상태에서는 미량의 아연수용액의 유량이 검출되어야 하는 것이며, 유량이 검출되면 정상 동작으로 인지하여 상기 S54단계를 수행하여 아연수용액을 주입하게 된다.
반대로 상기 S57단계에서 아연수용액의 유량이 검출되지 않으면 동작에 이상으로 판단하게 되나 즉시 주입펌프(31)를 정지시키지 않고, S58단계와 같이 유량이 검출되지 않는 상태가 설정시간 동안 지속되는지 판단한다.
앞서 설명한 바와 같이 설정시간은 5초가 적당하며, 5초가 경과하기 전에 유량이 검출되면 정상 동작으로 판단하고, 5초가 경과한 후에도 유량이 검출되지 않으면 S59단계와 같이 주입펌프(11)의 운전을 중단하여 주입펌프(11)를 보호한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
본 발명은 아연수용액을 저장하는 탱크의 수위, 공급되는 유량을 검출하여 그 검출결과에 따라 주입펌프의 운전을 제어함으로써, 아연 주입의 안정성을 향상시킬 수 있는 것으로 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (10)

  1. 아연수용액을 제조하고 저장하는 탱크부(10);
    상기 탱크부(10)의 아연수용액을 인출하여 공급하는 공급관부(20);
    상기 공급관부(20)를 통해 인출된 아연수용액을 미량 및 정량으로 주입관부(50)에 공급하여 원자로냉각재에 아연수용액이 주입되도록 하는 제1주입펌프부(30);
    상기 공급관부(20)의 아연수용액을 상기 주입관부(50)로 대량공급하여 상기 주입관부(50)의 압력을 상기 제1주입펌프부(30)에 의한 공급시에 비하여 빠르게 높일 수 있는 바이패스관부(40);
    상기 주입관부(50)의 압력이 설정 압력 이상인 경우 주입관부(50) 내의 아연수용액을 상기 탱크부(10)로 재순환시키는 재순환관부(70); 및
    상기 탱크부(10)에서 아연수용액의 제조를 제어하며, 저장된 아연수용액의 수위에 따라 상기 제1주입펌프부(30)의 동작을 제어함과 아울러 상기 주입관부(50)의 압력에 따라 상기 제1주입펌프부(30)의 동작을 제어하는 제어부(60)를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크부(10)는,
    아연수용액을 저장하는 탱크(11);
    상기 탱크(11)의 상부측에 마련되어 아연수용액의 제조를 위한 시료와 순수가 각각 투입되는 시료주입구(13)와 순수주입구(15);
    상기 탱크(11) 내에서 상기 투입된 시료와 순수를 교반하여 아연수용액을 제조하는 모터(12)에 의해 구동되는 교반기(17);
    상기 탱크(11)의 외면에 위치하여 상기 아연수용액의 수위를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 수위계(16);
    상기 탱크(11) 내부를 육안으로 확인할 수 있는 견시창(14); 및
    상기 탱크(11) 내의 아연수용액의 수위를 검출하여 상기 제어부(60)로 전송하는 수위센서(18)를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급관부(20)는,
    공급되는 아연수용액을 필터링하는 필터(21)를 포함하며,
    상기 필터(21)의 상태를 확인할 수 있도록 필터(21)의 양단 압력차를 검출하는 차압게이지(22)를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1주입펌프부와 병렬로 연결되는 제2주입펌프부를 더 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1주입펌프부 및 제2주입펌프부는,
    주입펌프(31);
    상기 주입펌프(31)의 후단에 위치하여 주입펌프의 후단 압력을 검출하는 압력게이지(32)를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주입관부(50)는 상기 제1주입펌프부의 후단으로부터 주입구까지 순차 배치되는 에어댐퍼(51), 압력밸브(52), 압력트랜스듀서(53), 유량계(54) 및 역류방지부(55)를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유량계(54)는,
    검출된 유량을 상기 제어부(60)로 전송하여, 유량 검출이 없는 상태가 설정 시간이 경과 하는 경우 상기 제어부(60)에서 상기 제1주입펌프부(30)의 주입펌프(31)의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재순환관부(70)는,
    상기 주입관부(50)의 압력이 설정압력 이상인 경우 열리는 압력밸브(71)와, 상기 제1주입펌프부(30) 후단의 압력이 설정압력 이상인 경우 열리는 안전밸브(72)를 포함하여 상기 주입관부(50) 또는 제1주입펌프부(30) 후단의 아연수용액을 상기 탱크부(10)의 탱크(11)로 재순환시키는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 장치.
  9. a) 주입과정의 초기에서 바이패스관부(40)를 통해 아연수용액을 공급하여 주입관부(50)를 충수하는 단계;
    b) 상기 주입관부(50)의 압력을 검출하여, 검출된 주입관부(50)의 압력이 설정압력에 비해 큰 경우 상기 바이패스관부(40)를 닫고, 재순환관부(70)를 통해 상기 주입관부(50)의 아연수용액을 탱크(11)로 재순환시키는 단계;
    c) 상기 주입관부(50)의 압력을 검출하여, 검출된 주입관부(50)의 압력이 설정압력과 동일한 경우 바이패스관부(40)를 닫고, 탱크(11)의 아연수용액을 필터링하여 인출하는 단계; 및
    d) 상기 인출되는 아연수용액이 제1주입펌프부(30)를 통해 주입관부(50)로 공급되도록 하여, 원자로냉각재에 아연수용액을 정량 주입하는 단계를 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 d) 단계의 수행 후에,
    e) 상기 제1주입펌프부(30)의 후단 압력을 검출하여 설정압력과 비교하여, 설정압력에 비해 높으면 재순환부를 통해 제1주입펌프부(30)의 후단측의 아연수용액을 탱크(11)로 재순환시키는 단계; 및
    f) 상기 검출된 제1주입펌프부(30)의 후단측 압력이 설정압력에 비해 높지 않으면 상기 주입되는 아연수용액의 유량을 검출하여 유량이 검출되지 않으면 설정시간이 경과 하였는지 판단하고, 설정시간이 경과한 경우 주입펌프(31)의 운전을 중단하는 단계를 더 포함하는 원자로냉각재에 아연수용액을 주입하는 방법.
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