WO2016028073A1 - 피동안전계통, 및 이를 구비하는 원전 - Google Patents

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WO2016028073A1
WO2016028073A1 PCT/KR2015/008636 KR2015008636W WO2016028073A1 WO 2016028073 A1 WO2016028073 A1 WO 2016028073A1 KR 2015008636 W KR2015008636 W KR 2015008636W WO 2016028073 A1 WO2016028073 A1 WO 2016028073A1
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heat exchanger
cooling fluid
unit
storage unit
atmosphere
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PCT/KR2015/008636
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김영인
최순
김긍구
배영민
신수재
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한국원자력연구원
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    • 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 a facility for preparing for an accident of a nuclear power plant, and more particularly, to a blood field system for applying a thermoelectric element to a heat exchanger used in a nuclear accident, and a nuclear power plant having the same.
  • Reactors can be classified according to the configuration of the safety system and the installation location of major equipment.
  • a nuclear reactor is divided into an active reactor using an active force such as a pump and a driven reactor using a driven force such as gravity or gas pressure depending on the safety system configuration.
  • the reactor is equipped with a separate type reactor (eg, a pressurized water reactor in Korea) equipped with main equipment (steam generator, pressurizer, pump, etc.) outside the reactor vessel according to the installation position of the main equipment, and the main equipment inside the reactor vessel. It is divided into an integrated reactor (eg, SMART reactor in Korea).
  • a containment structure that protects the exterior of a reactor vessel is referred to as a containment building (or reactor building) when manufactured and constructed using reinforced concrete, and a containment container when manufactured and constructed using steel. (Small size protective container).
  • the containment building, the reactor building, the containment container, and the safety protective container are collectively referred to as a "containment part".
  • the passive containment cooling system (or containment cooling system) includes an integral reactor, in which coolant or steam is released due to the loss of coolant or steam pipe breakdown in various reactors, causing the pressure inside the containment to rise. In many cases, it is widely used as a system for condensing steam and cooling the internal atmosphere to lower the pressure to maintain the integrity of the containment unit.
  • a similar method used for the passive containment cooling system is to use a compression tank that condenses the vapors released into the containment into a decompression tank (commercial BWR, CAREM: Argentina, IRIS: USA Westinghouse).
  • Residual heat removal system in the nuclear power plant industry related to the present invention includes the heat of the reactor coolant system (the sensible heat of the reactor coolant system and the residual heat of the core when an accident occurs in various nuclear power plants including an integrated reactor). ) Is adopted as a system for removing.
  • the fluid circulation system of the passive residual heat removal system using natural circulation by the difference in density of steam and water is used to directly cool the reactor by directly circulating the primary cooling water of the reactor coolant system (AP1000: Westinghouse, USA)
  • AP1000 Westinghouse, USA
  • Two methods are used to circulate secondary cooling water indirectly by using steam generators (SMART reactor: Republic of Korea).
  • SMART reactor Republic of Korea
  • Some methods of injecting primary cooling water directly into a tank (CAREM: Argentina) are also used. have.
  • the method of cooling the outside of the heat exchanger (condensation heat exchanger) of the passive residual heat removal system includes water-cooled (AP1000), some air-cooled (WWER1000), and water used in most reactors. -Air-cooled combination method (IMR: Japan) is used.
  • the heat exchanger of the passive residual heat removal system transfers the heat received from the reactor to the outside (final heat sink) through the emergency cooling tank, and the condensation heat exchanger using the steam condensation phenomenon with excellent heat transfer efficiency as a heat exchanger method. It is adopted.
  • a printed circuit board heat exchanger has been developed by Heatric Co., Ltd. (Patent: US Pat. No. 4,665,975, 1987) and used in a wide variety of general industrial fields.
  • the printed circuit board heat exchanger is a heat exchanger having a structure that eliminates welding between the plates of the heat exchanger by using a dense flow path arrangement and diffusion bonding technique by a photo-chemical etching technique. Accordingly, the printed circuit board heat exchanger is applicable to an environment of high temperature and high pressure, and has high integration and excellent heat exchange performance.
  • Printed board heat exchangers have the advantages of durability against high temperature and high pressure and excellent high density heat exchange performance. Applications are expanding to a wide variety of fields, including radiators, heat exchangers, and reactors.
  • plate heat exchangers to be utilized as one example of the present invention has been widely applied in the industry for over 100 years.
  • Plate type heat exchangers generally extrude the plates to form flow channels and join between the plates using a gasket or using ordinary welding or brazing welding.
  • printed board type heat exchangers and their applications are similar but are used more in low pressure environment.
  • the heat exchange performance is smaller than the printed board type heat exchanger and is superior to the shell and tube type heat exchanger.
  • it is easy to manufacture.
  • the plate type heat exchanger refers to both a general plate heat exchanger and a printed plate type heat exchanger as well as a heat exchanger when there is a difference in the processing method or the joining method of the plate (plate).
  • thermoelectric phenomena related to thermoelectric elements or thermoelectric power in connection with the present invention include the Seebeck effect (1822), the Peltier effect (1834), the Thomson effect (1854), and the like.
  • the Seebeck effect refers to a phenomenon in which a current flows due to electromotive force generated when two kinds of metals or semiconductors are connected to form a closed circuit and a temperature difference is applied between the two contacts. This current is called thermal current, and electromotive force generated between metal wires is called thermoelectric power.
  • the magnitude of the thermal current depends on the type of metal paired and the temperature difference between the two contacts, in addition to the electrical resistance of the metal wire.
  • thermoelectric generator is an energy conversion device that converts thermal energy directly into electrical energy. When a heat source is present, the thermoelectric generator can generate power without other mechanical driving elements. Thermoelectric power generation uses the Seebeck effect of connecting two different metals and generating electromotive force by the temperature difference between both ends. The current flows due to the endothermic / heating phenomenon of the thermoelectric module.
  • thermoelectric power generation technology is a practical technology that can be converted to heat and electricity near room temperature, and thus low-grade waste heat can be reused as electricity, and is widely applied to seawater temperature difference generation and solar power generation.
  • the blood-bearing system uses natural forces generated by natural phenomena such as gravity, gas pressure, density difference, and so on, and thus the system is very limited.
  • the safety circuit is very safe in terms of safety because the safety system is operated by using a small battery power supply for the valve opening even when there is no emergency AC power or external power supply. It is very limited and the driving force is generally very small, which is likely to decrease the economic efficiency.
  • the circulating flow of the internal or external fluid of the heat exchanger depends mainly on the natural circulation caused by the difference in density, so that the heat exchanger performance is reduced and the heat exchanger size is increased.
  • thermoelectric element to a heat exchanger that can be used for the blood system of the nuclear power plant, by providing the circulating power to the fluid by using electricity produced by thermoelectric power generation, the structure of the system more efficient and compact than the conventional heat exchanger This can be considered.
  • One object of the present invention is to provide a nuclear power system including a high-efficiency and compact heat exchanger having an efficient and compact heat exchanger, using electricity produced by thermoelectric power generation.
  • the bloodborne electric system includes a passive containment cooling system, a reactor coolant system or a secondary system disposed inside a sealed enclosure.
  • a heat exchanger formed in the inside or an outer space of the containment unit where the atmosphere is drawn in and heat exchanged to lower the pressure or temperature of the atmosphere inside the containment unit; and a cooling fluid disposed in the heat exchanger and heat exchanged with the atmosphere
  • the thermoelectric element is configured to produce electricity due to the temperature difference between the atmosphere and the cooling fluid, and connected to the thermoelectric element and the electric flow path to receive electricity produced from the thermoelectric element
  • the storage unit It includes a fan unit or a pump unit configured to move the fluid inside or outside.
  • the fan unit may be configured to increase the flow rate of the air or cooling fluid passing through the heat exchanger so that heat exchange between the air and the cooling fluid may be smoothly performed in the heat exchanger.
  • the heat exchanger may be disposed inside the containment portion such that the atmosphere inside the containment portion directly flows into the heat exchanger.
  • the emergency cooling fluid storage unit for storing the emergency cooling fluid flowing into the heat exchanger for heat exchange with the atmosphere when an accident occurs, and the emergency cooling fluid so that the emergency cooling fluid flows into the heat exchanger. It may further include a cooling fluid flow path for connecting the storage unit and the heat exchanger.
  • the fan unit blows the atmosphere inside the containment unit toward the heat exchanger so that the steam discharged from the reactor coolant system or the secondary system can be easily introduced into the heat exchanger from the top of the heat exchanger. It can be formed to be.
  • the fan unit may be disposed outside the storage unit and may be configured to introduce an air cooling fluid outside the storage unit into the heat exchanger through an external air cooling fluid path connecting the heat exchanger to the outside of the storage unit.
  • the heat exchanger is disposed outside the storage unit, passes through the storage unit so that the atmosphere inside the storage unit may be introduced into the heat exchanger, and the inside of the storage unit and the heat exchanger It may include a connecting air inlet flow path.
  • the heat exchanger includes a duct unit which is formed to go to an upper portion of the heat exchanger and to at least partially narrow the width of the flow path so that an external atmospheric cooling fluid flows into the lower portion of the heat exchanger and exits the upper portion of the heat exchanger.
  • Silver may be disposed inside the containment unit and disposed on the air inlet flow passage to introduce the atmosphere inside the containment unit into the heat exchanger.
  • the heat exchanger includes a duct unit which is formed to go to an upper portion of the heat exchanger and to at least partially narrow the width of the flow path so that an external atmospheric cooling fluid flows into the lower portion of the heat exchanger and exits the upper portion of the heat exchanger. Is disposed on the inner side of the upper or lower duct unit, it may be made to exit the atmospheric cooling fluid in the duct unit to the upper to the air cooling fluid outside the containment flows more quickly in the duct unit.
  • the emergency cooling fluid storage unit for storing the emergency cooling fluid flowing into the heat exchanger for the heat exchange with the atmosphere when the accident occurs, and the emergency cooling fluid further comprises a circulation passage circulating with the heat exchanger
  • the fan unit may be disposed in the storage unit and disposed on the air inflow passage so as to introduce the atmosphere inside the storage unit into the heat exchanger.
  • a water supply oil forming a flow path for injecting fluid into a steam generator provided in the containment portion, a steam oil discharged from the steam generator flows into the turbine system, the heat exchange A thermoelectric element disposed in the air and heat-exchanged with the steam to generate electricity due to a temperature difference between the steam and the atmospheric cooling fluid when the heat-exchanging heat exchange with the steam, and an external atmospheric cooling fluid
  • a duct unit is formed so as to flow into the lower portion of the heat exchanger to the upper portion of the heat exchanger, the duct unit is formed to the upper portion of the heat exchanger to be at least partially narrowed, the heat exchanger, the reactor coolant system disposed inside the sealed enclosure Or in case of an accident in the secondary system, inside the reactor coolant system.
  • the fan unit Is disposed outside the containment, so as to lower the pressure or temperature of the supply, receives the steam from the steam flow passage, and discharges the condensed water passing through the heat exchanger to the water supply passage, the fan unit, the upper or lower duct unit It is disposed inside of the, and may be made to exit the atmospheric cooling fluid in the duct unit to the upper to the air cooling fluid outside the containment to flow more quickly in the duct unit.
  • the electric flow path may include a charging part disposed on the electric flow path, formed to store electricity generated from the thermoelectric element, and configured to supply electricity to the fan unit.
  • the heat exchanger is formed of a water-cooled or air-cooled, the pump unit, the heat exchanger is made to smoothly heat exchange of the atmospheric and emergency cooling fluid, or to move the cooling fluid that can lower the temperature of the atmosphere
  • the electricity produced from the thermoelectric element disposed in the heat exchanger may be configured to spray cooling fluid into the storage unit through the pump unit or to inject cooling water into the safety system.
  • an emergency cooling fluid storage unit configured to store an emergency cooling fluid introduced into the heat exchanger for heat exchange with the atmosphere, and the emergency cooling fluid flows into the heat exchanger. It may further include a cooling fluid flow path connecting the emergency cooling fluid storage unit and the heat exchanger, respectively.
  • the pump unit may be disposed on the cooling fluid flow path so that the emergency cooling fluid flows smoothly into the heat exchanger, and may be configured to supply the emergency cooling fluid to the heat exchanger from the emergency cooling fluid storage unit.
  • a cooling fluid storage unit which is formed adjacent to the storage unit and stores a cooling fluid that can lower the temperature inside the storage unit, and formed on the inner upper side of the storage unit; And a watering device for receiving the cooling fluid from the cooling fluid storage unit and watering the cooling fluid into the storage unit when an accident occurs in the storage unit, wherein the pump unit includes the cooling fluid. It is disposed on the fluid supply passage connecting the reservoir and the watering device, it is possible to supply the cooling fluid to the watering device.
  • a cooling fluid storage unit which is formed adjacent to the containment unit and stores a cooling fluid that can lower the temperature inside the containment unit, and in case of an accident of the reactor coolant system
  • a safety injection system configured to inject fluid into the reactor coolant system
  • the pump unit is disposed on a fluid supply passage connecting the safety injection system and the cooling fluid storage unit.
  • the cooling fluid may be supplied to the safety injection system so as to inject the cooling fluid into the reactor coolant system.
  • the storage unit is formed adjacent to the storage unit, and further includes a cooling fluid storage unit for storing a cooling fluid that can lower the temperature inside the storage unit, the pump unit, the When the level of the emergency cooling fluid storage unit is lowered, the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit may be formed to flow into the emergency cooling fluid storage unit.
  • a nuclear power plant includes a reactor coolant system including a core of a reactor, a steam generator, and a reactor coolant to prevent leakage of radioactive materials in an accident.
  • the atmosphere is formed inside or outside of the containment unit where the atmosphere is introduced and heat exchanged so as to lower the pressure or temperature of the atmosphere inside the containment unit.
  • thermoelectric element configured to produce electricity due to the temperature difference between the atmosphere and the cooling fluid, and connected to the thermoelectric element and the electric flow path to receive electricity produced from the thermoelectric element, the heat exchanger And a fan unit configured to increase a flow rate of the air or cooling fluid passing through the heat exchanger so that heat exchange between the air and the cooling fluid is performed smoothly.
  • a nuclear power plant includes a reactor coolant system including a core of a reactor, a steam generator, and a reactor coolant to prevent leakage of radioactive materials in an accident.
  • the atmosphere is formed inside or outside of the containment unit where the atmosphere is introduced and heat exchanged so as to lower the pressure or temperature of the atmosphere inside the containment unit.
  • Heat exchanger the emergency cooling fluid that heat exchanges with the atmosphere when the accident occurs the heat exchanger
  • the thermoelectric element disposed in the heat exchanger to produce electricity due to the temperature difference between the atmosphere and the emergency cooling fluid, the emergency cooling fluid flowing into the heat exchanger for heat exchange with the atmosphere is stored.
  • An emergency cooling fluid storage unit a cooling fluid flow path connecting the emergency cooling fluid storage unit and the heat exchanger so that the emergency cooling fluid flows into the heat exchanger, and the thermoelectric element to receive electricity generated from the thermoelectric element. It is connected to the element and the electric flow path, and the heat exchanger in the heat exchanger comprises a pump unit configured to smoothly heat exchange or to move the fluid that can lower the temperature of the atmosphere.
  • thermoelectric element to the heat exchanger together to provide circulating power to the fluid (atmosphere or cooling fluid) by using the electricity produced by the thermoelectric power during an accident, a conventional heat exchanger It is possible to provide more efficient and compact blood flow system.
  • the present invention by combining the thermoelectric element and the heat exchanger (particularly plate type heat exchanger) to configure the electric power generated through the thermoelectric power generation in the event of an accident to provide a circulating power in the flow path with a small heat transfer coefficient in the heat exchanger flow path It can improve the performance and reduce the capacity.
  • the present invention by using the electricity produced by the thermoelectric power during the accident as a fluid circulation power of the heat exchanger heat transfer performance of the plate-type heat exchanger is very excellent, but the flow path resistance can be alleviated the disadvantage.
  • the electricity produced in the heat exchanger of the blood flow system proposed in the present invention is used in a facility for cooling water in the passive containment spray system, the passive residual heat removal system, or the blood injection system, the implementation of the blood system is more effective. It is easy to improve safety and economics.
  • 1a to 1c is a conceptual diagram showing a detailed structure of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a conceptual diagram showing a state of the blood system and the nuclear power plant having the same according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a conceptual diagram showing the state of the power system and the nuclear power plant having the same related to another embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a conceptual diagram showing a state of the blood system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of the blood-bearing electric system and a nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a conceptual diagram showing the state of the power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention.
  • 7a and 7b is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • Figure 9 is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • Figure 11 is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • thermoelectric element to the heat exchanger that can be used for the blood system of the nuclear power plant, by using the electricity produced by the thermoelectric power generation in the event of an accident to provide a circulating power to the blood system fluid to be more efficient than the conventional heat exchanger It is proposed to improve the economics by constructing the system in a high and compact way, or to increase the safety by supplying cooling water to the blood system.
  • the plate-type heat exchanger-thermoelectric element coupling method proposed in the present invention has a structure in which the plate-type heat exchanger is easily coupled to the thermoelectric element, so that residual heat generated inside the nuclear power plant without assistance from the outside in case of an accident Power can be produced using passive energy, making it a very useful configuration option.
  • the present invention is not particularly limited to the plate type heat exchanger.
  • the heat exchanger transfers heat between the two fluids, when the two fluids do not have the same fluid and flow conditions, the heat transfer coefficients of the two fluids are different, and the smaller heat transfer coefficient is the factor that governs the size of the heat exchanger.
  • the heat exchanger size will increase.
  • the heat transfer coefficient is increased by using a fan or a pump to form a forced flow in a flow path having a small heat transfer coefficient or a circulating flow that is difficult to form using electricity generated from the heat exchanger using waste heat during an accident, thereby increasing the heat transfer coefficient.
  • Reduction in size provided economical options, or a stable flow rate to provide safety options.
  • the heat exchanger is miniaturized, problems of arrangement and structural load inside and outside the containment part can be greatly alleviated.
  • the electricity produced by the heat exchanger-thermoelement coupling method of the electric field during the accident can be utilized for improving the performance of the heat exchanger or replenishing or supplying the cooling water in the electric system during the accident.
  • FIGS. 1A to 1C are conceptual views illustrating a detailed structure of a heat exchanger 20 according to an embodiment of the present invention.
  • (a) is a view of the plate heat exchanger 20 from above
  • (b) is a view from the front
  • (c) is a view of the cross section taken from CC in (a)
  • (d) is (a) ) Is a cross-sectional view taken by DD
  • (e) is a cross-sectional view taken by (EE) from (a).
  • the cooling fluid and the atmosphere inside the storage unit are introduced into the inlet / outlet pipe 2010 and spread through the plurality of heat transfer flow paths 2035 (plate flow paths).
  • the cooling fluid and the atmosphere inside the containment unit spread through the plate flow path 2035 flow upwardly or downwardly along the heat exchanger 20, and are discharged through the opposite inlet / outlet pipes 2012.
  • headers may be formed on the upper and lower portions of the heat exchanger 20, respectively.
  • each of the heat exchangers 20 may be attached adjacent to each other.
  • each of the heat exchangers 20 may have thermoelectric elements 20c and (e) disposed on both sides of the flow path 2035, respectively.
  • the thermoelectric element 20c will be described in detail with reference to FIG. 1B.
  • the inlet header is an inlet flow path of the heat exchanger 20, and serves to distribute the flow rate of the fluid supplied to the heat exchanger 20.
  • the outlet header serves to collect the flow rate of the fluid discharged to the outlet flow path of the heat exchanger (20).
  • a cooling fin 2033 may be formed around the plate flow path 2035.
  • a property different from the flow path adjacent to where the cooling fin 2033 is disposed that is, a low temperature fluid flows when a high temperature fluid flows in an adjacent flow path, and a low temperature fluid flows in an adjacent flow path
  • a flow path of a high temperature fluid may be formed.
  • the heat exchanger 20 is formed by stacking a plurality of plate flow paths 2035 forming a fine flow path as described above and combining a plurality of single heat exchangers 20 surrounded by cooling fins 2033 to form a heat exchanger 20. Quickly control the temperature and pressure of the atmosphere.
  • the plurality of plate flow paths 2035 may generate power generated by electromotive force generated by a temperature difference between adjacent flow paths through the thermoelectric elements 20c disposed adjacently.
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views illustrating a flow path formed in the heat exchanger 20 and a thermoelectric element disposed adjacent thereto.
  • a high temperature side flow path 20a through which a high temperature fluid flows upward is displayed on one heat exchanger 20, and a low temperature side flow path 20 b through which a low temperature fluid flows is displayed on a lower side.
  • thermoelectric element 20c which is arrange
  • a low temperature side flow path 20b through which a low temperature fluid flows is disposed on the left side, and a high temperature side flow path 20a through which a high temperature fluid flows.
  • the thermoelectric element 20c is disposed between the low temperature floatation passage 20b and the high temperature floatation passage 20a.
  • thermoelectric element 20c is connected to a thermoelectric plate 20c1, a semiconductor 20c2 generating electromotive force, and the semiconductor 20c2, and connects the power generation unit 20c3 for producing electricity with the semiconductor and the power generation unit 20c3. Electric flow path 20c4.
  • thermoelectric plate 20c1 is in contact with the high-temperature floatation passage or the low-temperature floatation passage, and the semiconductor is disposed between the thermoelectric plates disposed at both sides.
  • the semiconductor may be classified into an N type and a P type, and the N and P types are alternately spaced apart from each other.
  • the power generation unit 20c3 is connected to the N-type and P-type semiconductors by the electric flow path 20c4, respectively, and electricity is produced by the power generation unit 20c3.
  • the power generation unit 20c3 is formed at a position different from the position where the flow path parts 20a and 20b are formed, so as not to affect the flow path.
  • the power generation unit 20c3 may be connected to a plurality of the semiconductors to produce more power.
  • the cooling fin 20c5 may be formed at the high temperature side flow path 20a.
  • the cooling fin 20c5 has a property opposite to that of the fluid flowing in the adjacent flow path 20b (that is, a low temperature fluid flows in the adjacent flow path so that a low temperature fluid may contact when a high temperature fluid flows in the adjacent flow path). In this case, the fluid may be contacted so that the hot fluid may be contacted.
  • a high temperature flow path part 20a is formed in which a high temperature fluid flows, and a low temperature flow path part 20b is formed in a lower part so that a low temperature fluid flows.
  • the hot passage 20a and the cold passage 20b are alternately formed, they may be different from each other. This may be optionally specified in the process of manufacturing the heat exchanger 20 as needed.
  • thermoelectric element 20c3 connected to an N-type semiconductor and a P-type semiconductor to produce electricity.
  • the present invention does not specifically limit the method of constructing the thermoelectric element. Description of other components is similar to the description of FIG. 1B to omit them for clarity.
  • Figure 2 is a conceptual diagram showing a state of the blood system and the nuclear power plant having the same according to an embodiment of the present invention.
  • a blood flow system such as a passive containment cooling system according to an embodiment of the present invention includes a heat exchanger 120, thermoelectric elements 20c (see FIGS. 1B and 1C) and a fan unit 161b. do.
  • the heat exchanger 120 is to reduce the pressure or temperature of the atmosphere in the interior of the containment 110, if an accident occurs in the reactor coolant system 112 or the secondary system disposed in the sealed enclosure 110, The atmosphere is formed in the interior space of the containment unit through which heat is introduced and heat exchanged.
  • the heat exchanger 120 may be disposed inside the storage unit 110, but may be disposed outside the storage unit 110.
  • thermoelectric element is disposed in the heat exchanger 120. As described above, the plate is disposed adjacent to the heat exchanger 120. In addition, the thermoelectric element is configured to generate electricity due to the temperature difference between the air and the cooling fluid 131 when c is heat exchanged with the atmosphere in the heat exchanger 120, the heat exchange with the atmosphere.
  • the heat exchanger 120 exchanges the atmosphere inside the storage unit 110 with the cooling fluid 131. Will start.
  • electromotive force is generated by a temperature difference between the cooling fluid 131 and the atmosphere inside the storage unit 110.
  • the generated electromotive force is a power to drive the other components to increase the efficiency of the heat exchange, or to lower the temperature or pressure of the atmosphere inside the storage unit 110 by the configuration described below is the power to drive the other safety system Can be.
  • the fan unit 161b is connected to the electric flow path 163 to receive electricity generated from the thermoelectric element.
  • the fan unit 161b is configured to allow the heat exchange of the air and the cooling fluid 131 to be performed smoothly in the heat exchanger 120. It can be made to increase the flow rate of the cooling fluid.
  • the heat exchanger 120 may be disposed inside the storage unit 110 such that the atmosphere inside the storage unit 110 directly flows into the heat exchanger 120.
  • the blood flow system may further include an emergency cooling fluid storage unit 130 and a cooling fluid flow paths (141, 142).
  • the emergency cooling fluid storage unit 130 is configured to store the emergency cooling fluid 131 introduced into the heat exchanger 120 for heat exchange with the atmosphere when an accident occurs.
  • the cooling fluid flow path 141 connects the emergency cooling fluid storage unit 130 and the heat exchanger 120 so that the emergency cooling fluid 131 flows into the heat exchanger 120.
  • the fan unit 161b the heat exchange so that the steam discharged from the reactor coolant system 112 or the secondary system can be easily introduced into the heat exchanger 120 from the top of the heat exchanger 120.
  • It is disposed on the upper portion of the gas 120 may be formed to blow the atmosphere inside the storage unit 110 toward the heat exchanger (120). That is, disposed above the heat exchanger 120, and when power is applied, the heat exchanger 120 is arranged to blow air into the storage 110 from the upper side of the heat exchanger 120 toward the heat exchanger 120. Will be. Since the heat exchange capacity of the atmosphere inside the storage unit 110 is relatively lower than that of the emergency cooling fluid 131, the circulation efficiency of the atmosphere inside the storage unit 110 is increased, thereby exchanging the heat exchanger 120. This is to increase the efficiency of heat exchange inside.
  • the heat exchanger 120 may further include an electric flow path 163.
  • the electric flow path 163 is a flow path through which a current flows to receive power from a thermoelectric element disposed inside the heat exchanger 120 and to be used in an external configuration of the heat exchanger 120.
  • the electric flow path 163 is disposed on the electric flow path 163, is formed to store the electricity generated from the thermoelectric element, the charging unit 162 is configured to supply electricity to the fan unit 161b. ) May be included.
  • the charging unit 162 is disposed in the middle of the electric flow path 163 through which the electricity generated from the thermoelectric element flows to the fan unit 161b, and the electricity generated from the thermoelectric element drives the fan unit 161b. If left, the charging unit 162 stores the electricity. In addition, when electricity generated from the thermoelectric element is insufficient than electricity capable of driving the fan unit 161b, the fan unit 161b may be driven from the charging unit 162 to the fan unit 161b. Supply sufficient current. In addition, the charging unit 162 may be configured to drive the fan unit 161b at the beginning of the accident by using the stored electricity, so that the heat exchanger 120 operates smoothly to mitigate the accident early. Since the charging unit 162 is provided, it is possible to supply a sufficient and stable current from the initial stage of the heat exchange in the heat exchanger 120 to the late stage of the heat exchange.
  • the reactor coolant system 112 the steam generator 113, including the core of the reactor, to surround the reactor coolant system 112 to prevent leakage of radioactive material in the event of an accident.
  • a passive containment cooling system which is formed to suppress an increase in the pressure inside the storage unit 110 by steam released from the reactor coolant system 112 or the secondary system in case of an accident.
  • the system includes a system, wherein the blood system is connected to the reactor coolant system 112 or the secondary system disposed inside the sealed enclosure 110, or when an accident occurs in the pressure of the atmosphere inside the enclosure 110 or In order to lower the temperature, a heat exchanger 120 formed in the inner space of the containment unit through which the atmosphere is introduced and heat exchanged, and a cooling fluid 131 disposed in the heat exchanger 120 and heat exchanged with the atmosphere are provided.
  • thermoelectric element When heat exchange with the atmosphere in the heat exchanger 120, the thermoelectric element to produce electricity due to the temperature difference between the atmosphere and the cooling fluid 131, and the thermoelectric element and the electric flow path to receive electricity produced from the thermoelectric element 163 connected to the flow rate of the atmosphere inside the containment unit 110 passing through the heat exchanger 120 so that heat exchange between the air and the cooling fluid 131 may be smoothly performed in the heat exchanger 120.
  • a fan unit 161b configured to be raised.
  • the figure shown on the right side of the drawing shows the usual state of the nuclear power plant, and the figure shown on the left side of the drawing shows the state of various fluids and flows of electricity when an accident occurs inside the containment 110.
  • Figure 3 is a conceptual diagram showing a state of the blood system and the nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention.
  • the passive system such as the passive containment cooling system according to the present embodiment includes a heat exchanger 220, a thermoelectric element 20c (see FIG. 1B), an emergency cooling fluid storage unit 230, and a cooling fluid flow path 241 and 242. And a pump unit 261a.
  • the heat exchanger 220, the thermoelectric element, the emergency cooling fluid storage unit 230 and the cooling fluid flow paths (241, 242) are the same as or similar to the above-described embodiment and will be omitted for clarity.
  • the pump unit 261a is connected to the thermoelectric element and the electric flow path 263 to receive electricity generated from the thermoelectric element, and the heat exchanger 220 smoothly exchanges the atmospheric and emergency cooling fluid. Or to move the fluid to lower the temperature of the atmosphere.
  • the pump unit 261a is disposed on the cooling fluid flow path 241, which is a flow path through which the emergency cooling fluid 231 flows into the heat exchanger 220 from the emergency cooling fluid storage unit 230.
  • the electricity is supplied from a thermoelectric element provided in the heat exchanger 220, and the emergency cooling fluid flows into the heat exchanger 220 at a higher speed. It is possible to drive the pump unit 261a to be.
  • the emergency cooling fluid 231 is quickly supplied to the heat exchanger 220, and the heat exchange efficiency with the atmosphere inside the storage unit 210 in the heat exchanger 220. Will be higher. Therefore, the temperature and pressure of the atmosphere inside the storage unit 210 can be lowered quickly.
  • the emergency cooling fluid supplied to the heat exchanger 220 connects the upper part of the heat exchanger 220 and the emergency cooling fluid storage unit 230, and transfers the emergency cooling fluid to the emergency cooling fluid storage unit 230. It is recovered to the emergency cooling fluid storage unit 230 along the recovery cooling fluid flow path 242 formed to recover. The recovered emergency cooling fluid may be again supplied to the heat exchanger 220 by the pump unit 261a.
  • the reactor coolant system 212 including the core of the reactor, the steam generator 213, surrounding the reactor coolant system 212 to prevent leakage of radioactive material in the event of an accident.
  • Integrity transfer such as a containment unit 210, a passive containment cooling system that is configured to suppress an increase in the pressure inside the containment unit 210 by steam released from the reactor coolant system 212 or a secondary system in case of an accident.
  • the system includes a system, wherein the blood system is in the reactor coolant system 212 or the secondary system disposed in the sealed enclosure 210, or when an accident occurs in the pressure of the atmosphere inside the enclosure 210 or
  • the heat exchanger 220 is formed in the inner space of the containment unit in which the atmosphere is introduced and heat exchanged so as to lower the temperature, and the emergency cooling fluid that is heat-exchanged with the atmosphere when the accident occurs is the heat exchanger 220.
  • a thermoelectric element disposed in the heat exchanger 220 to produce electricity due to a temperature difference between the atmosphere and the emergency cooling fluid, and flows into the heat exchanger 220 for heat exchange with the atmosphere.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state of a bloodfield system and a nuclear power plant 300 having the same according to another embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 320 is disposed outside the containment unit 310, and the atmosphere inside the containment unit 310 is transferred into the heat exchanger 320. It can be exchanged by inflow.
  • the fan unit 361a is disposed in the storage unit 310, and is arranged to introduce the atmosphere inside the storage unit 310 into the heat exchanger 320.
  • the heat exchanger 320 penetrates through the storage unit 310 so as to introduce air into the storage unit 310 and connects the inside of the storage unit 310 with the heat exchanger 320.
  • the air inlet flow path may include.
  • the atmosphere inside the storage unit 310 flows into the heat exchanger 320 through the air inflow passage.
  • the emergency cooling fluid storage unit 330 to store the emergency cooling fluid 331 flowing into the heat exchanger 320 for heat exchange with the atmosphere when an accident occurs, the emergency cooling fluid is the heat exchanger 320 ) And a circulating flow path circulating.
  • the fan unit 361a may be disposed in the storage unit 310 and disposed on the air inflow passage so as to introduce the atmosphere inside the storage unit 310 into the heat exchanger 320. have.
  • the temperature of the atmosphere inside the storage unit 310 may increase, and the pressure may increase.
  • the atmosphere inside the containment unit 310 may be introduced into the heat exchanger 320 through the air inflow passage, and the emergency cooling fluid storage unit 330 may emergency by an associated signal when the accident occurs. Cooling fluid may be introduced into the storage unit 310.
  • the heat exchange between the atmosphere inside the storage unit 310 and the emergency cooling fluid occurs in the heat exchanger 320, and the electromotive force generated from the thermoelectric element disposed inside the heat exchanger 320 is charged 362. And the fan unit 361a.
  • the fan unit 361a is formed to blow the fluid in one direction, and is disposed on the air inflow passage in the containment part 310.
  • the air inside the containment unit 310 is formed to blow into the heat exchanger 320.
  • the atmosphere inside the containment unit 310 is delivered to the heat exchanger 320 at a higher speed.
  • the emergency cooling fluid and the atmosphere inside the containment unit 310 are maintained. Heat exchange can occur more efficiently.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of a bloodborne electric system and a nuclear power plant having the same according to another embodiment of the present invention.
  • a heat exchanger 420 is disposed outside the storage unit 410, and the heat exchanger ( The air inflow passage 464 penetrates through the storage unit 410 and connects the inside of the storage unit 410 to the heat exchanger 420 so that the atmosphere inside the storage unit 410 may be introduced into the storage unit 410. It may include. However, unlike the embodiment of FIG. 4, the emergency cooling fluid storage unit and the cooling fluid flow path may not be provided.
  • the blood flow system includes an upper portion of the heat exchanger 420 such that an atmospheric cooling fluid outside the containment portion 410 flows into the lower portion of the heat exchanger 420 and exits the upper portion of the heat exchanger 420. It may include a duct unit 429 is formed so that the flow path is at least partially narrow.
  • the fan unit 461a is disposed in the storage unit 410 and is disposed on the air inflow passage 464 to introduce the air in the storage unit 410 into the heat exchanger 420. Can be arranged.
  • the atmosphere inside the storage unit 410 is introduced into the heat exchanger 420 through the air inflow passage 464.
  • atmospheric cooling fluid outside the relatively low temperature storage unit 410 is introduced into the heat exchanger 420 through the lower portion of the duct unit 429 surrounding the heat exchanger 420.
  • the atmosphere inside the storage unit 410 and the atmospheric cooling fluid outside the storage unit 410 exchange heat with each other.
  • the atmospheric cooling fluid outside the heat exchanger 410 is discharged.
  • the upper portion of the duct unit 429 is formed so that at least a part of the width of the flow path narrows, and by the chimney effect, the atmospheric cooling fluid outside the containment portion 410 is introduced into the lower portion of the duct unit 429 , Can escape to the top.
  • thermoelectric element 20c disposed in the heat exchanger 420 is formed by a temperature difference between the atmosphere inside the containment unit 410 and an external atmospheric cooling fluid. 1B), an electromotive force is generated, and the electromotive force is transferred to the fan unit 461a and the charging unit 462 through the electric flow path. Accordingly, the fan unit 461a is driven, and the fan unit 461a blows the atmosphere inside the storage unit 410 into the heat exchanger 420 as described above, and thus, inside the heat exchanger 420. To increase the heat exchange efficiency.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state of a bloodfield system and a nuclear power plant 500 including the same according to another embodiment of the present invention.
  • the passive electric system and the nuclear power plant 500 such as the passive containment cooling system according to the present embodiment may include a fan unit 561a, a duct unit 529, and an atmosphere guide part 528.
  • the heat exchanger 520 is disposed inside the storage unit 510, and the fan unit 561a is disposed outside the storage unit 510 so that the heat exchanger 520 and the storage unit 510 are externally disposed.
  • the external air cooling fluid passage 564 to be connected may be formed to introduce an atmospheric cooling fluid outside the containment portion 510 into the heat exchanger 520.
  • the cooling fluid that exchanges heat with the atmosphere inside the storage unit 510 when the accident occurs is the outside atmosphere.
  • the fan unit 561a blows external atmospheric cooling fluid to the lower side of the heat exchanger 520 disposed inside the containment unit 510.
  • the external atmospheric cooling fluid which has undergone heat exchange with the atmosphere inside the storage unit 510 exits from the upper side of the heat exchanger 520 to the outside of the storage unit 510.
  • the external atmospheric cooling fluid that has exited enters into the duct unit 529 disposed outside the containment unit 510 and exits from the duct unit 529.
  • the lower side of the duct unit 529 may be blocked. Due to the blockage of the lower side of the duct unit 529, the external atmospheric cooling fluid exiting into the duct unit 529 may more effectively exit the upper portion of the duct unit 529. In addition, since the upper portion of the duct unit 529 is formed high and the lower portion is blocked, an effect similar to the chimney effect may occur, which causes the inside of the heat exchanger 520 through the lower side of the heat exchanger 520. The amount of external atmospheric cooling fluid drawn into the furnace may be increased. However, depending on the design characteristics of the nuclear power plant, the duct unit 529 may not be installed.
  • the upper side and the lower side of the heat exchanger 520 may further include an atmosphere guide unit 528 for introducing the air inside the storage unit 510 into the heat exchanger 520 and discharge it efficiently.
  • the atmosphere inside the storage unit 510 of high temperature or high pressure is introduced into the heat exchanger 520.
  • the atmospheric cooling fluid outside the storage unit 510 is introduced into the lower side of the heat exchanger 520.
  • the atmospheric cooling fluid outside the introduced storage unit 510 and the atmosphere inside the storage unit 510 exchange heat inside the heat exchanger 520.
  • electromotive force is generated in the thermoelectric element 20c (see FIG. 1B) disposed in the heat exchanger 520.
  • the generated electromotive force is a fan unit 561a disposed in the external atmospheric cooling fluid flow path 564, which is a flow path through which the atmospheric cooling fluid outside the storage unit 510 flows into the heat exchanger 520, through the electric flow path 563. It is delivered to the charging unit 562. Due to the generated electromotive force, the fan unit 561a is rotated by the motor 561b, and by the rotation, more atmospheric cooling fluid outside the containment unit 510 is introduced into the heat exchanger 520.
  • the external atmospheric cooling fluid that has exited to the outside of the storage unit 510 is introduced into the duct unit 529 disposed outside the storage unit 510, and is discharged upward from the duct unit 529.
  • 7a and 7b is a conceptual diagram showing the state of the normal operation of the nuclear power system and the nuclear power plant 600 having the same according to another embodiment of the present invention and at the time of an accident.
  • FIG. 7A is a conceptual diagram showing a state in the normal operation of the PSI and the nuclear power plant 600 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7b is a conceptual diagram showing a state when an accident occurs in the embodiment shown in FIG. to be.
  • a passive electric system and a nuclear power plant 600 such as a passive containment cooling system according to an embodiment of the present invention include a heat exchanger 620 disposed inside the containment unit 610, and an emergency cooling fluid.
  • External air cooling fluid flow path 664 and duct unit 629 for introducing atmospheric cooling fluid outside the storage unit 630, the cooling fluid flow paths 641 and 642, and the storage part 610 to the heat exchanger 620.
  • the fan unit 661a is disposed in the external air cooling fluid passage 664, and is arranged to introduce atmospheric cooling fluid outside the storage unit 610 into the heat exchanger 620.
  • FIG. 7B the diagram on the left side of FIG. 7B illustrates the flow of fluid and electricity at the beginning of the accident, and the diagram on the right side of FIG. 7B illustrates the flow of fluid and electricity at the late stage during the accident. It looks.
  • the atmosphere inside the storage unit 610 flows into the heat exchanger 620, and the emergency cooling fluid 631 stored in the emergency cooling fluid storage unit 630 is stored. It is introduced into the heat exchanger 620. Therefore, in the early stage of the accident, the emergency cooling fluid may lower the temperature and pressure of the atmosphere inside the containment unit 610. In addition, the electromotive force generated from the thermoelectric element 20c (see FIG. 1B) through the heat exchange is transferred to the charging unit 662 and the fan unit 661a. At this time, since the atmosphere inside the emergency cooling fluid and the storage unit 610 heat exchange in the heat exchanger 620, the fan unit 661a may not be driven.
  • the emergency cooling fluid provided in the emergency cooling fluid storage unit 630 heat exchanges through the heat exchanger 620, and then lowers the heat exchanger 620.
  • the atmosphere inside the storage unit 610 and the atmospheric cooling fluid outside the storage unit 610 exchange heat.
  • the fan unit 661a starts to drive.
  • a larger amount of atmospheric cooling fluid outside the storage unit 610 is introduced into the heat exchanger 620, and the inside of the storage unit 610 inside the heat exchanger 620.
  • the heat exchanger 620 exits to the outside of the storage unit 610 through the upper side.
  • the atmospheric cooling fluid outside the storage unit 610 exiting the heat exchanger 620 flows into the duct unit 629 and exits through the upper side of the duct unit 629.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a normal operation of a dead electric field system and a nuclear power plant 700 having the same according to another embodiment of the present invention and an accident situation.
  • the passive electric field system and the nuclear power plant 700 such as the passive residual heat removal system and the passive containment cooling system according to the present embodiment are disposed outside the water supply passage 772, the steam passage 774, and the containment unit 710.
  • the heat exchanger 720 is arranged to surround the heat exchanger 720, the duct unit 729, at least partially narrowed the flow path of the upper side flows into the heat exchanger 720, the atmosphere inside the storage unit 710.
  • the air in the duct unit 729 is formed in the air in the duct unit 729 so as to increase the flow rate of the external atmospheric cooling fluid passing through the duct unit 729 on the inner air passage and the upper portion of the duct unit 729.
  • Fan unit 761a for discharging to the outside is disposed.
  • the circulation improving device 780 may be further provided to easily introduce the atmosphere inside the storage unit 710 into the heat exchanger 720.
  • the water supply passage 772 forms a flow path for injecting fluid into the steam generator 713 provided in the containment portion 710, and the steam flow passage 774 discharges steam from the steam generator 713 so as to generate a turbine system.
  • the flow path is formed to flow to the.
  • the circulation improving facility 780 may be a jet pump type facility.
  • the circulation improving equipment 780 guides a strong air flow (steam flow) toward the inlet of the internal air passage, so that the atmosphere inside the containment 710 is efficiently introduced into the heat exchanger 720 through the internal air passage. It can be formed to be introduced. Accordingly, the flow rate of the non-condensable gas is not accumulated around the heat exchanger 720, so that the performance of the heat exchanger 720 may be greatly increased.
  • the amount of circulation of the atmosphere inside the containment unit 710 may be greatly increased, thereby effectively lowering the pressure and temperature.
  • the circulation of the passive containment cooling system may occur through the above-described process.
  • the circulation improving equipment 780 may be connected to the steam flow path 774 which is a flow path of the turbine system 773 connected to the reactor coolant system 712.
  • the circulation improving equipment 780 may receive a strong air flow from the steam flow passage 774.
  • a condensation fluid storage part 750 may be provided at a lower portion of the outlet passage 723 in the containment part 710.
  • the condensed fluid storage unit 750 stores the fluid condensed from the atmosphere passing through the heat exchanger 720.
  • the condensation fluid storage unit 750 may be connected to a water supply passage 772 which is a flow path of a water supply system 771 for injecting fluid into the steam generator 713 provided in the reactor coolant system 712. Therefore, the fluid stored in the condensation fluid storage unit 750 may be delivered to the water supply passage 772.
  • the secondary system circulation of the passive residual heat removal system may occur.
  • the condensed fluid stored in the condensed fluid storage unit 750 is delivered to the water supply passage 772, and the delivered condensed fluid is delivered to the steam generator 713.
  • steam generated from the steam generator 713 flows out through the steam flow passage 774, and the flowed out steam is branched from the steam flow passage 774 to a flow passage connected to the circulation improving apparatus 780.
  • Can flow Accordingly, the steam generated from the steam generator 713 is supplied to the circulation improving equipment 780, and the steam is an inflow path 764 through which the atmosphere inside the storage unit 710 flows into the heat exchanger 720. Steam to be introduced.
  • the atmosphere (or steam) inside the storage unit 710 is introduced into the heat exchanger 720 together with the steam generated from the steam generator 713.
  • the heat exchanger 720 is formed such that an atmospheric cooling fluid outside the storage unit 710 capable of heat-exchanging with the steam generated from the steam generator 713 and the atmosphere inside the storage unit 710 is introduced.
  • the external atmospheric cooling fluid flows into the lower portion of the duct unit 729 formed surrounding the heat exchanger 720, is introduced into the heat exchanger 720, and rises upward through the flow path.
  • the raised external atmospheric cooling fluid is discharged to the upper side of the heat exchanger 720 and exits to the upper side of the duct unit 729.
  • the fan unit 761a is disposed on the upper portion of the duct unit 729, and is formed to escape the atmosphere inside the duct unit 729 to the outside of the duct unit 729.
  • the fan unit 761a may be driven using electromotive force generated through heat exchange in the heat exchanger 720.
  • the fan unit 761a may be disposed at any suitable position of the duct unit 729.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a normal operation of a dead electric field system and a nuclear power plant 800 having the same and an accident situation in accordance with another embodiment of the present invention.
  • the passive electric system and the nuclear power plant 800 such as the passive containment cooling system and the water spray system according to the present embodiment are cooled by the heat exchanger 820 disposed inside the containment unit 810 and the heat exchanger 820 in case of an accident. It may include an emergency cooling fluid storage unit 830, a cooling fluid storage unit 891, the watering device 895 and the pump unit 861a for supplying a fluid 831.
  • the cooling fluid storage unit 891 is formed in the storage unit 810, and stores a cooling fluid 892 that may lower the pressure or temperature in the storage unit 810.
  • the cooling fluid storage unit 891 is provided separately from the emergency cooling fluid storage unit 830.
  • the watering device 895 may be disposed above the inside of the containment part 810. In addition, when an accident occurs in the containment unit 810, the sprinkler 895 may be supplied with a cooling fluid to spray the inside of the containment unit 810.
  • the pump unit 861a is disposed on the fluid supply passage 883 which connects the cooling fluid storage unit 891 and the sprinkling apparatus 895.
  • the cooling fluid is supplied so that the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 891 can be sprayed by the sprinkling device 895.
  • a second cooling fluid storage unit temporarily storing the cooling fluid supplied by the pump unit 861a from the cooling fluid storage unit 891 inside the storage unit 810 and the upper side of the watering device 895. 894 may be formed.
  • the second cooling fluid storage unit 894 may not be provided.
  • the fluid supplied from the pump unit 861a may be directly supplied to the sprinkling apparatus 895 and sprayed.
  • the cooling fluid stored in the emergency cooling fluid storage unit 830 is supplied to the heat exchanger 820.
  • the atmosphere inside the storage unit 810 flows into the heat exchanger 820 to exchange heat.
  • the electromotive force generated by the thermoelectric element in this process is supplied to the pump unit 861a and the charging unit disposed adjacent to the cooling fluid storage unit 891.
  • the cooling fluid supplied to the heat exchanger 820 is supplied to the emergency cooling fluid storage unit 830 again through the recovery passage 842.
  • the cooling fluid storage unit 891 is connected to the second cooling fluid storage unit 894 through a fluid supply passage 893. Then, the pump unit 861a is disposed on the fluid supply passage 883. As the pump unit 861a is driven, the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 891 may be supplied to the second cooling fluid storage unit 894. In addition, the cooling fluid supplied to the second cooling fluid storage unit 894 may be sprayed into the storage unit 810 through the watering device 895.
  • the temperature of the atmosphere inside the containment unit 810 may be lowered or the pressure may be lowered.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a normal operation of a dead electric field system and a nuclear power plant 900 having the same and an accident situation in accordance with another embodiment of the present invention.
  • the passive electric system and the nuclear power plant 900 are similar to the embodiment of FIG. 9, but do not include a watering device and a second cooling fluid storage unit, and an emergency cooling fluid storage unit. 930, a heat exchanger 920 disposed inside the containment unit 910, a cooling fluid storage unit 991, a fluid supply passage 993, and a pump unit 961a disposed in the fluid supply passage 993. Include.
  • the heat exchanger 920 further includes a condensate storage unit 950 capable of storing the condensed water condensed while the temperature of the atmosphere inside the storage unit 910 supplied to the heat exchanger 920 is lowered.
  • the fluid supply passage 993 is formed to connect the cooling fluid storage unit 991 and the condensate storage unit 950.
  • the emergency cooling fluid 931 stored in the emergency cooling fluid storage unit 930 flows into the lower side of the heat exchanger 920 and is discharged to the upper side and back to the emergency cooling fluid storage unit 930. It is recovered.
  • the atmosphere inside the storage unit 910 flows into the upper side of the heat exchanger 920 and is discharged to the lower side.
  • the condensed water condensed by the temperature of the atmosphere inside the storage unit 910 decreases, and the heat exchanger 920 flows. ) Is collected in the condensate storage unit 950 disposed below.
  • the electromotive force generated from the heat exchanger 920 is the pump unit 961a and the charging unit disposed on the fluid supply passage 993 connecting the cooling fluid storage unit 991 and the condensate storage unit 950 962).
  • the pump unit 961a is driven, the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 991 is transferred to the condensate storage unit 950.
  • the condensate storage unit 950 the condensate discharged from the heat exchanger 920 and the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 991 are collected, and the collected fluid is collected through a safety injection system. It may be formed to be injected into the reactor cooling system.
  • the condensate storage unit 950 may not be provided.
  • the fluid supplied from the pump unit 961a may be directly supplied to the safety injection system and used for safety injection.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a normal operation of a dead electric field system and a nuclear power plant 1000 having the same according to another embodiment of the present invention and an accident situation.
  • the passive electric system and the nuclear power plant 1000 such as the passive containment cooling system according to the present embodiment, include a cooling fluid storage unit 1091 and the cooling fluid storage unit 1091 and the emergency that are installed outside the storage unit 1010. And a fluid supply passage 1093 connecting the cooling fluid storage unit 1030.
  • the cooling fluid storage unit 1091 may be installed inside the storage unit 1010.
  • the cooling fluid stored in the emergency cooling fluid storage unit 1030 flows into the lower portion of the heat exchanger 1020 and is discharged to the upper portion, and is recovered to the emergency cooling fluid storage unit 1030 again.
  • the atmosphere inside the storage unit 1010 flows into the upper portion of the heat exchanger 1020 and discharges into the lower portion.
  • the electromotive force generated in this process is transmitted to the pump unit 1061a and the charging unit disposed in the fluid supply passage 1093 connecting the cooling fluid storage unit 1091 and the emergency cooling fluid storage unit 1030.
  • the pump unit 1061a is driven, the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 1091 is supplied to the emergency cooling fluid storage unit 1030.
  • the cooling fluid stored in the emergency cooling fluid storage unit 1030 is supplied to the heat exchanger 1020 and recovered again, the cooling fluid having a high temperature during the heat exchange process may be evaporated. By this evaporation, the level of the cooling fluid stored in the emergency cooling fluid storage unit 1030 may be lowered. At this time, the pump unit 1061a is driven to supply the cooling fluid stored in the cooling fluid storage unit 1091 to the emergency cooling fluid storage unit 1030.
  • the pump unit 1061a may not be driven by a related signal. . This is to prevent the cooling fluid of the emergency cooling fluid storage unit 1030 from overflowing with the driving of the pump unit 1061a, and thereby the flow rate of the cooling fluid stored in the emergency cooling fluid storage unit 1030. It can be maintained for a long time, thereby increasing the time for heat exchange.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a normal operation and an accident situation of a nuclear power system and a nuclear power plant 1100 having the same according to another embodiment of the present invention.
  • the passive electric system and the nuclear power plant 1100 include a heat exchanger 1120 disposed outside the water supply passage 1172, the steam passage 1174, and the containment unit 1110, and the heat exchanger.
  • the duct unit 1129 and the fan unit 1161a are formed to surround the group 1120.
  • the heat exchanger 1120 is disposed outside the storage unit 1110, receives steam from the steam passage 1174, and discharges condensed water that has passed through the heat exchanger 1120 to the water supply passage 1172. can do.
  • the duct unit 1129 is formed such that an external atmospheric cooling fluid flows into the lower portion of the heat exchanger 1120 and exits the upper portion of the heat exchanger 1120.
  • the duct unit 1129 may be formed such that the flow path is at least partially narrowed toward the top.
  • the fan unit 1161a is disposed inside the upper portion of the duct unit 1129, and the duct unit 1129 may allow the air cooling fluid outside the storage unit 1110 to flow faster in the duct unit 1129. It may be made to exit the atmospheric cooling fluid therein.
  • the fan unit 1161a is disposed inside the upper portion of the duct unit 1129, but the fan unit 1161a may be disposed at an appropriate position of the duct unit 1129 according to the characteristics of the nuclear power plant.
  • the heat exchanger 1120 is disposed outside the containment 1110.
  • the steam passage 1174 is directly connected to an upper portion of the heat exchanger 1120, so that, when an accident occurs, steam flows directly from the steam passage 1174 to the upper portion of the heat exchanger 1120.
  • a lower portion of the heat exchanger 1120 and the water supply passage 1172 are directly connected to each other, and the steam passing through the heat exchanger 1120 is directly discharged to the water supply passage 1172.
  • the fan unit 1161a is disposed above the duct unit 1129 to receive air from the thermoelectric element disposed in the heat exchanger 1120 to receive air inside the duct unit 1129. It is driven to discharge quickly out of the duct unit 1129. As a result, the flow rate of the external atmospheric cooling fluid flowing into the duct unit 1129 and introduced into the heat exchanger 1120 is increased, and the efficiency of the heat exchanger 1120 is increased.
  • the above-described dead electric field system and the nuclear power plant having the same are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined with all or some of the embodiments so that various modifications can be made. It may be configured.
  • Embodiments of the present invention can be applied to various industrial fields related to this by proposing a blood-bearing system having a thermoelectric element for producing electricity by a temperature difference, including a plate-type heat exchanger, and a nuclear power plant having the same.

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Abstract

본 발명은 열교환기에 열전소자를 함께 적용하는 피동안전계통, 및 이를 구비하는 원전에 관한 것으로서, 밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기, 상기 열교환기에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자, 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기를 통과하는 상기 대기 또는 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어지는 팬유닛을 포함하는 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전을 개시한다.

Description

피동안전계통, 및 이를 구비하는 원전
본 발명은 원전의 사고에 대비하기 위한 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원전 사고 시에 사용되는, 열교환기에 열전소자를 함께 적용하는 피동안전계통, 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.
원자로는 안전계통의 구성방식과 주요기기의 설치위치에 따라 구분할 수 있다. 먼저, 원자로는 안전계통의 구성방식에 따라 펌프와 같은 능동력을 사용하는 능동형원자로와 중력 또는 가스압력 등의 피동력을 사용하는 피동형원자로로 나뉜다. 다음으로, 원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 원자로용기의 외부에 주요기기들(증기발생기, 가압기, 펌프 등)을 구비하는 분리형원자로(예, 대한민국 가압경수로)와 원자로용기 내부에 주요기기들을 구비하는 일체형원자로(예, 대한민국 SMART 원자로)로 나뉜다.
일반적으로 원자로용기(또는 분리형원자로의 원자로냉각재계통) 외부를 보호하는 격납구조물은 강화콘크리트를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납건물(또는 원자로건물)이라 지칭하며, 철재를 이용하여 제작 건설하는 경우 격납용기(소형인 경우 안전보호용기)라 지칭한다. 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 격납건물, 원자로건물, 격납용기, 안전보호용기 등을 통칭하여 “격납부"라 지칭한다.
원전산업분야에서 피동격납부냉각계통(또는 격납부냉각계통)은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원자로에서 냉각재상실사고나 증기관파단사고 등의 발생으로 냉각수 또는 증기가 방출되어 격납부 내부의 압력이 상승하는 경우에, 증기를 응축시키고 내부 대기를 냉각시켜 압력을 낮추어, 격납부의 건전성을 유지시키는 계통으로 많이 이용되고 있다. 피동격납부냉각계통과 유사한 목적으로 사용되는 방식으로는 격납부로 방출된 증기를 감압탱크로 유도하여 응축시키는 감압탱크(suppression tank)를 이용하는 방식(상용 BWR, CAREM : 아르헨티나, IRIS : 미국 웨스팅하우스사 등), 철재격납용기을 적용하고 외벽을 냉각(스프레이, 공기)시키는 방식(AP1000 : 미국 웨스팅하우스) 그리고 열교환기를 이용하는 방식(SWR1000 : 프랑스 프라마톰 ANP, AHWR : 인도, SBWR : 미국 GE) 등이 이용되고 있다. 본 발명과 관련된 피동격납부냉각계통 열교환기는 쉘 앤 튜브(shell and tube)형 열교환기 또는 응축기(SBWR : 미국 GE사 등)가 주로 적용되고 있으며, 자연순환에 의존한다.
본 발명과 관련된 원전산업분야에서 잔열제거계통(보조급수계통 또는 피동잔열제거계통)은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원전에서 사고가 발생하는 경우 원자로냉각재계통의 열(원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열)을 제거하는 계통으로 채용되고 있다.
잔열제거계통 중에서 일반적으로 증기와 물의 밀도 차이에 의한 자연순환을 이용하는 피동잔열제거계통의 유체 순환 방식으로는 원자로냉각재계통의 일차냉각수를 직접 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(AP1000: 미국 웨스팅하우스)과 증기발생기를 이용하여 이차냉각수를 순환시켜 간접적으로 원자로를 냉각하는 방식(SMART 원자로: 대한민국) 두 가지가 주로 사용되고 있으며, 일차냉각수를 탱크에 주입하여 직접 응축시키는 방식(CAREM:아르헨티나)도 일부 이용되고 있다.
또한 피동잔열제거계통의 열교환기(응축열교환기)의 외부를 냉각하는 방식으로는 대부분의 원자로에서 적용하고 있는 수랭식(water-cooled, 미국 AP1000)과, 일부 공랭식(air-cooled, 러시아 WWER1000)과 수-공랭식 병용 방식(IMR : 일본)이 이용되고 있다. 피동잔열제거계통의 열교환기는 원자로로부터 전달받은 열을 비상냉각탱크 등을 통해 외부(최종 열침원)로 전달하는 기능을 수행하며, 열교환기 방식으로 열전달 효율이 뛰어난 증기 응축현상을 이용한 응축열교환기가 많이 채용되고 있다.
본 발명과 관련하여 인쇄기판형 열교환기는 영국 Heatric 사(Patent : US 4665975, 1987)에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 없앤 구조의 열교환기이다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 고집적도 열교환 성능 등의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 일예 중의 하나로 활용할 판형 열교환기는 100년 넘게 산업계에서 광범위하게 적용되고 있다. 판형(plate type) 열교환기는 일반적으로 판을 압출하여 유로 채널을 형성하고, 판 사이를 개스킷을 사용하거나 일반 용접 또는 브레이징 용접을 사용하여 결합시킨다. 이에 따라 인쇄기판형 열교환기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기 보다는 작고 쉘 앤 튜브(shell and tube)형 열교환기 보다는 우수한 특성이 있다. 또한 인쇄기판형 열교환기에 비해서는 제작이 간편한 특성이 있다.
본 발명에서 플레이트형 열교환기라 함은, 특별한 언급이 없는 한, 일반적인 판형 열교환기와 인쇄기판형 열교환기뿐만 아니라 플레이트(판)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우의 열교환기를 모두 포괄적으로 지칭한다.
다른 한편으로, 본 발명과 관련하여 열전소자 또는 열전발전에 관련된 열전현상에는 지벡 효과 (Seebeck effect, 1822), 펠티에 효과 (Peltier effect, 1834), 톰슨 효과 (Thomson effect, 1854) 등이 있다. 지벡 효과는 2종의 금속 또는 반도체를 연결하여 폐회로를 구성하고 두 접점 사이에 온도차를 주면 기전력이 발생하여 전류가 흐르는 현상을 말한다. 이 전류를 열전류라 하고, 금속선간에 생기는 기전력을 열기전력이라 한다. 열전류의 크기는 짝을 이룬 금속의 종류 및 두 접점의 온도차에 따라 다르며, 이 외에도 금속선의 전기저항도 여기에 관여한다. 펠티에 효과는 제벡 효과와 반대로 전류를 흘리면 두 면에서 발열과 흡열의 상반된 현상이 나타나 온도차가 발생하는 현상이다. 톰슨 효과는 제벡 효과와 펠티에 효과가 상호 연관성을 갖는 현상이다. 열전발전장치는 열에너지를 전기에너지로 직접 변환시키는 에너지변환 장치로써 열원이 존재하는 경우 다른 기계적 구동요소 없이 전력을 발생시켜 사용할 수 있다. 열전발전은 서로 다른 두 금속을 연결하고 양단간의 온도차에 의해 기전력이 발생되는 지벡 효과를 이용한 것으로 열전모듈의 흡열/발열 현상에 의하여 전류가 흐르게 된다. 이러한 열전발전 기술은 실온 부근의 열도 전기로 바꿀 수 있어 저품위의 폐열도 전기로 재사용할 수 있는 실용적인 기술이며, 해수온도차 발전, 태양열 이용 발전 등에 적용되어 점차 활용범위가 넓어지고 있다.
원전에 있어서 피동안전계통은 중력, 가스압력, 밀도차 등의 자연현상에 의해 발생하는 자연력을 이용하므로 계통을 구성하는 것이 매우 제한적이다. 피동안전계통은 비상교류전원이나 외부로부터의 전원공급이 없는 경우에도 밸브 개방 등에 필요한 소규모 충전기(battery) 전원을 이용해 안전계통을 작동시켜 자연력을 이용해 구동되므로 안전성 측면에서는 매우 우수하나, 설계구성 옵션이 매우 제한적이며 구동력이 일반적으로 매우 작아 경제성이 감소할 가능성이 크다. 열교환기의 경우를 예를 들면 열교환기의 내부 또는 외부 유체의 순환 유동이 주로 밀도 차에 의해 발생하는 자연순환에 의존하므로 열교환 성능이 떨어져 열교환기 크기가 증가한다.
따라서, 원전의 피동안전계통에 이용될 수 있는 열교환기에 열전소자를 함께 적용하여, 열전발전에 의해 생산되는 전기를 이용해 유체에 순환동력을 제공함으로서 종래의 열교환기보다 효율이 높고 콤팩트한 계통의 구성이 고려될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 열전발전에 의해 생산되는 전기를 이용하여, 효율이 높고 콤팩트한 열교환기를 구비하는 피동안전계통, 및 이를 포함하는 원전을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 사고 시 발생하는 폐열을 열전소자를 이용해 전기를 생산하고, 이를 안전계통에 활용함으로써 경제성과 안전성이 보다 향상된 피동안전계통, 및 이를 포함하는 원전을 제안하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 피동안전계통은, 피동격납부냉각계통, 밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기, 상기 열교환기에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자, 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 격납부 내부 또는 외부의 유체를 이동시키도록 이루어지는 팬유닛 또는 펌프유닛을 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 팬유닛은, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기를 통과하는 상기 대기 또는 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 열교환기는 상기 격납부 내부의 대기가 직접 상기 열교환기 내부로 유입되도록, 상기 격납부 내부에 배치될 수 있다.
또한 여기서, 사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부, 및 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 연결하는 냉각유체유로를 더 포함할 수 있다.
또한 여기서, 상기 팬유닛은, 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 배출되는 증기를 상기 열교환기 상부에서 상기 열교환기 내부로 용이하게 유입될 수 있도록, 상기 열교환기를 향해 상기 격납부 내부의 대기를 불어넣도록 형성될 수 있다.
상기 팬유닛은, 상기 격납부 외부에 배치되고, 상기 열교환기와 상기 격납부 외부를 연결하는 외부대기냉각유체유로로 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체를 상기 열교환기 내부로 유입시키도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 열교환기는 상기 격납부 외부에 배치되고, 상기 열교환기에 상기 격납부 내부의 대기를 유입할 수 있도록 상기 격납부를 관통하며 상기 격납부의 내부와 상기 열교환기를 연결하는 대기유입유로를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는, 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛을 포함하고, 상기 팬유닛은, 상기 격납부 내부에 배치되고, 상기 열교환기 내부로 상기 격납부 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로 상에 배치될 수 있다.
상기 열교환기는, 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛을 포함하고, 상기 팬유닛은, 상기 덕트유닛 상부 또는 하부의 내측에 배치되고, 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛 내부에서 더욱 빠르게 유동하도록 상기 덕트유닛 내부의 대기 냉각유체를 상부로 빠져나가도록 이루어질 수 있다.
여기서, 사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부, 및 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기와 순환하는 순환유로를 더 포함하고, 상기 팬유닛은, 상기 격납부 내부에 배치되며, 상기 열교환기 내부로 상기 격납부 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로 상에 배치될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 격납부 내부에 구비되는 증기발생기에 유체를 주입하는 유로를 형성하는 급수유로, 상기 증기발생기로부터 증기가 배출되어 터빈계통으로 흘러가는 증기유로, 상기 열교환기에 배치되고 상기 증기와 열교환되는 대기 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 증기와 열교환 시, 상기 증기와 대기 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자, 및 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛을 포함하고, 상기 열교환기는, 밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 원자로냉각재계통 내부의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 격납부 외부에 배치되고, 상기 증기유로로부터 증기를 공급받고, 상기 급수유로로 상기 열교환기를 통과한 응축수를 배출하며, 상기 팬유닛은, 상기 덕트유닛 상부 또는 하부의 내측에 배치되고, 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛 내부에서 더욱 빠르게 유동하도록 상기 덕트유닛 내부의 대기 냉각유체를 상부로 빠져나가도록 이루어질 수 있다.
상기 전기유로는, 상기 전기유로상에 배치되고, 상기 열전소자로부터 발생되는 전기를 저장할 수 있도록 형성되고, 상기 팬유닛으로 전기를 공급하도록 이루어지는 충전부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열교환기는 수랭식 또는 공랭식으로 형성되고, 상기 펌프유닛은, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 냉각유체를 이동시키도록 이루어지며, 상기 열교환기에 배치된 상기 열전소자로부터 생산된 전기는 상기 펌프유닛을 통하여 격납부 내부에 냉각유체를 살수하거나, 냉각수를 안전계통에 주입하도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부, 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 각각 연결하는 냉각유체유로를 더 포함할 수 있다.
상기 펌프유닛은, 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기로 원활하게 유입될 수 있도록 상기 냉각유체유로상에 배치되고, 상기 비상냉각유체저장부로부터 상기 열교환기로 상기 비상냉각유체를 공급하도록 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부, 및 상기 격납부의 내부 상측에 형성되고, 상기 격납부 내부에 사고가 발생되는 경우 상기 냉각유체저장부로부터 상기 냉각유체를 공급받아 상기 격납부 내부로 상기 냉각유체를 살수하는 살수장치를 더 포함하고, 상기 펌프유닛은, 상기 냉각유체저장부 및 살수장치를 연결하는 유체공급유로 상에 배치되어, 상기 냉각유체를 상기 살수장치로 공급할 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부, 및 상기 원자로냉각재계통의 사고 발생시, 상기 원자로냉각재계통 내부로 유체를 주입 가능하게 형성되는 안전주입계통을 포함하고, 상기 펌프유닛은, 상기 안전주입계통 및 상기 냉각유체저장부를 연결하는 유체공급유로 상에 배치되어, 상기 안전주입계통이 상기 냉각유체를 상기 원자로냉각재계통 내부로 주입하도록 상기 냉각유체를 상기 안전주입계통으로 공급하게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부를 더 포함하고, 상기 펌프유닛은, 상기 비상냉각유체저장부의 수위가 낮아지는 경우, 상기 냉각유체저장부에 저장된 냉각유체를 상기 비상냉각유체저장부에 유입되도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르는 원전은, 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통, 증기발생기, 사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부, 사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동안전계통을 포함하고, 상기 피동안전계통은, 밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기, 상기 열교환기에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자, 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기를 통과하는 상기 대기 또는 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어지는 팬유닛을 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르는 원전은, 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통, 증기발생기, 사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부, 사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동안전계통을 포함하고, 상기 피동안전계통은, 밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기, 상기 사고 발생시 상기 대기와 열교환되는 비상냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 비상냉각유체 사이의 온도차로 인해 전기를 생산하도록 상기 열교환기에 배치되는 열전소자, 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부, 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 각각 연결하는 냉각유체유로, 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 유체를 이동시키도록 이루어지는 펌프유닛을 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 상기 열교환기에 상기 열전소자를 함께 적용하여 사고 시 열전발전에 의해 생산되는 전기를 이용하여 유체(대기 또는 냉각유체)에 순환동력을 제공하여, 종래의 열교환기보다 효율이 높고 콤팩트한 피동안전계통을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은, 열전소자와 열교환기(특히, 플레이트형 열교환기)를 결합하여 사고 시 열전발전을 통해 생산되는 전기를 열교환기 유로 중에 열전달계수가 작은 유로에 순환동력을 제공하도록 구성함으로써 열교환기의 성능을 향상시키고 용량을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 사고 시 열전발전에 의해 생산된 전기를 열교환기의 유체 순환 동력으로 이용하여 플레이트형 열교환기의 열전달 성능은 매우 우수하나 유로저항이 큰 단점을 완화할 수 있다.
또한 본 발명에서 제시하는 피동안전계통의 열교환기에서 생산되는 전기를 피동격납부살수계통, 피동잔열제거계통 또는 피동안전주입계통의 냉각수 보충을 위한 설비에 사용하는 경우에는 피동안전계통의 구현이 보다 용이해지므로 안전성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열교환기의 상세구조를 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서는 원전의 피동안전계통에 이용될 수 있는 열교환기에 열전소자를 함께 적용하여 사고 시 열전발전에 의해 생산되는 전기를 이용하여 피동안전계통 유체에 순환동력을 제공하여 종래의 열교환기보다 효율이 높고 콤팩트하게 계통을 구성하여 경제성을 향상시키거나, 또는 피동안전계통에 냉각수를 공급해 안전성을 증가시키는 다양한 개선 방안을 제안한 것이다.
특히 본 발명에서 선택적으로 제안하고 있는 플레이트형 열교환기-열전소자 결합방식은 플레이트형 열교환기가 열전소자와 결합하기 용이한 구조를 갖고 있어 사고 시 외부로부터의 도움이 없어도 원전 내부에서 발생하는 잔열 등의 피동적인 에너지를 이용해 전력을 생산할 수 있어 매우 유용한 구성옵션으로 채용될 수 있다.
그러나 안전계통 열교환기의 형태 변형에 따라 열교환기와 열전소자 결합방법은 매우 다양하게 구성할 수 있으므로, 본 발명을 플레이트형 열교환기로 특정하게 한정하는 것은 아니다.
열교환기는 두 유체 사이에 열전달이 이루어지므로, 두 유체가 동일한 유체와 유동조건을 갖추지 않는 경우에는 두 유체의 열전달계수가 다르며, 이중에 열전달계수가 작은 쪽이 열교환기의 크기를 지배하는 인자가 되어 열교환기 크기가 증가하게 된다. 본 발명에서는 사고 시 폐열을 이용해 열교환기에서 생산되는 전기를 이용해 열전달계수가 작거나 순환 유동이 형성되기 어려운 유로에 팬 또는 펌프 등을 이용해 강제 유동을 형성하도록 구성하여 열전달 계수를 증가시킴으로써, 열교환기 크기를 감소시켜 경제성을 향상시키거나 또는 안정적으로 유량을 공급하여 안전성을 향상시킬 수 있는 구성 옵션을 제공하였다. 한편 열교환기가 소형화되는 경우 격납부 내외부의 배치 및 구조 하중 문제가 크게 완화될 수 있다.
사고 시 격납부 내부 압력을 감소시키기 위해 중력에 의해 작동하는 피동격납부살수계통을 원전에 적용하려면 원전 정상운전 중에 매우 많은 양의 물을 격납부 상부에 저장해 두어야 한다. 그러나 다량의 물을 격납부 상부에 저장하려면 많은 공간이 필요하고, 저장수로 인해 구조물에 큰 하중이 작용하므로, 현실적으로 장시간 사용 가능한 수조를 설치하기는 매우 어렵다. 또한 비상냉각유체저장부를 이용하는 피동잔열제거계통이나, 또는 피동안전주입계통에도 본 발명에서 제시한 응축수를 이용하는 방안 등을 적용하지 않는 경우 이와 유사한 현안이 발생한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 기술을 적용하면 사고 시 피동안전계통의 열교환기-열전소자 결합방식으로 생산되는 전기를 열교환기의 성능 향상 또는 피동안전계통의 냉각수 보충 또는 공급 수단 확보 등에 활용할 수 있는 장점이 있어 원전의 안전성 및 경제성 향상에 기여할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 열교환기(20)의 상세구조를 나타낸 개념도이다.
(a)는 플레이트형 열교환기(20)를 위에서 바라본 모습이고, (b)는 정면에서 바라본 모습이며, (c)는 (a)에서 C-C로 자른 단면을 바라본 모습이고, (d)는 (a)에서 D-D로 자른 단면을 바라본 모습이며, (e)는 (a)에서 E-E로 자른 단면을 바라본 모습이다. 도면을 참조하면, 냉각유체와 격납부 내부의 대기는 입/출구배관(2010)으로 인입되어 복수의 열전달 유로(2035, 플레이트 유로)로 퍼지게 된다. 상기 플레이트 유로(2035)로 퍼진 냉각유체 및 격납부 내부의 대기는 열교환기(20)을 따라 상부 또는 하부로 흐르게 되고, 다시 반대편의 입/출구배관(2012)을 통해 배출되도록 이루어진다.
여기서, 복수의 플레이트 유로(2035)로 냉각유체를 퍼지게 하기 위하여, 열교환기(20) 상부와 하부에는 각각 헤더가 형성될 수도 있다.
상기 각 열교환기(20)들은 복수개가 서로 인접하게 붙어 있을 수 있다. 또한, 상기 각 열교환기(20)는 각각 상기 유로(2035)에 양쪽으로 열전소자(20c, (e) 참조)가 배치되어 있을 수 있다. 상기 열전소자(20c)에 대하여는 도 1b에서 자세하게 설명한다.
입구헤더는 열교환기(20)의 입구유로로, 상기 열교환기(20)에 공급되는 유체의 유량을 분배시켜 주는 역할을 한다. 출구헤더는 열교환기(20)의 출구유로로 배출되는 유체의 유량을 모아주는 역할을 수행한다.
또한, 상기 플레이트 유로(2035)의 내부로 인입되는 대기의 온도를 낮추기 위하여, 상기 플레이트 유로(2035)를 둘러싸고 냉각핀(2033)이 형성될 수 있다. 또는 도면에 도시된 것과 달리, 상기 냉각핀(2033)이 배치된 곳에 인접한 유로와는 다른 속성(즉, 인접한 유로에 고온의 유체가 흐르는 경우 저온의 유체가 흐르고, 인접한 유로에 저온의 유체가 흐르는 경우에는 고온의 유체가 흐르는)의 유로가 형성될 수 있다.
상기와 같이 미세한 유로를 형성하는 플레이트 유로(2035)를 복수개로 적층하고 냉각핀(2033)으로 둘러싼 단일 열교환기(20)를 복수개로 조합하여 열교환기(20)를 형성함으로써, 상기 격납부 내부의 대기의 온도 및 압력을 빠르게 제어할 수 있다. 아울러, 상기 복수개의 플레이트 유로(2035)들은 인접하게 배치된 열전소자(20c)를 통해 인접 유로간의 온도차로 인해 발생되는 기전력으로 발전할 수 있다.
도 1b 및 도 1c는 열교환기(20)에 형성된 유로 및 이와 인접하게 배치된 열전소자에 대하여 나타낸 개념도이다.
우선 도 1b를 참조하면, 왼쪽에는 하나의 열교환기(20)에 상부쪽으로 고온의 유체가 흐르는 고온부유로(20a)가 표시되어 있고, 하부쪽에는 저온의 유체가 흐르는 저온부유로(20b)가 표시되어 있다.
오른쪽에는 상기 유로부와 인접하게 배치되어 온도차에 의한 기전력을 발생시키는 열전소자(20c)의 상세도를 나타내고 있다. 상기 열전소자(20c)에서는 좌측에는 저온의 유체가 흐르는 저온부유로(20b)가 배치되어 있고, 오른쪽에는 고온의 유체가 흐르는 고온부유로(20a)가 배치되어 있다. 그리고 상기 저온부유로(20b) 및 고온부유로(20a) 사이에는 열전소자(20c)가 배치되어 있다.
열전소자(20c)는 열전플레이트(20c1), 기전력을 일으키는 반도체(20c2) 및 상기 반도체(20c2)에 연결되어, 전기를 생산하는 발전부(20c3)와 상기 반도체와 발전부(20c3)를 연결하는 전기유로(20c4)를 포함한다.
열전플레이트(20c1)는 고온부유로 또는 저온부유로와 맞닿아 있고, 양쪽으로 배치된 열전플레이트 사이에는 상기 반도체가 배치되어 있다.
상기 반도체는 N형과 P형으로 구분할 수 있으며, 상기 N형과 P형이 서로 교대로 이격되어 배치되어 있다.
상기 발전부(20c3)는 상기 N형 및 P형 반도체와 각각 상기 전기유로(20c4)에 의해 연결되어 있으며, 상기 발전부(20c3)에서 전기가 생산된다. 상기 발전부(20c3)는 상기 유로부(20a, 20b)가 형성된 위치와 다른 위치에 형성되어 상기 유로에 영향을 주지 않게 형성된다. 또한, 상기 발전부(20c3)는 여러 개의 상기 반도체에 연결되어, 보다 많은 전력을 생산할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 것과 같이, 고온부유로(20a)쪽은 냉각핀(20c5)이 형성될 수 있다. 상기 냉각핀(20c5)은 인접한 유로(20b)에 흐르는 유체와 속성이 반대되는(즉, 인접한 유로에 고온의 유체가 흐르는 경우에는 저온의 유체가 접촉될 수 있도록, 인접한 유로에 저온의 유체가 흐르는 경우에는 고온의 유체가 접촉될 수 있도록) 유체가 접촉될 수 있도록 형성될 수 있다.
다음으로 도 1c를 살펴보면, 상부에 고온의 유체가 흐르도록 형성되는 고온유로부(20a)가 표시되어 있고, 하부에는 저온의 유체가 흐르도록 형성되는 저온유로부(20b)가 표시되어 있다. 도 1b와 비교하여 보면, 고온유로부(20a)와 저온유로부(20b)가 서로 교대로 형성되는 점은 같으나, 그 위치가 서로 상이할 수 있다. 이는 필요에 따라 열교환기(20)를 제작하는 과정에서 선택적으로 지정할 수 있다.
오른쪽 부분을 살펴보면, 역시 N형 반도체 및 P형 반도체에 연결되어 전기를 생산하는 발전부(20c3)가 도시되어 있다. 이 밖에도 열전소자를 구성하는 방식은 매우 다양하므로 본 발명에서 상기에 설명한 열전소자 구성 방식을 특정하게 한정하는 것은 아니다. 기타 구성에 대한 설명은 상기 도 1b의 설명과 유사하여 설명의 명료성을 위해 이를 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통은 열교환기(120), 열전소자(20c, 도 1b 및 도 1c 참조) 및 팬유닛(161b)을 포함한다.
열교환기(120)는 밀폐된 격납부(110) 내부에 배치되는 원자로냉각재계통(112) 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부(110) 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 공간에 형성되어 있다. 또한, 도면에 도시된 것과는 달리, 상기 열교환기(120)는 상기 격납부(110) 내부에 배치될 수도 있지만, 상기 격납부(110) 외부에 배치될 수도 있다.
열전소자는 상기 열교환기(120)에 배치된다. 상술한 설명과 같이, 플레이트 열교환기(120)에 인접하도록 배치된다. 또한 열전소자는 상기 대기와 열교환되는 c가 상기 열교환기(120)에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기 및 냉각유체(131)의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어진다.
즉, 상기 격납부(110) 내부의 대기의 온도가 상승하거나 압력이 상승하는 사고가 발생되는 경우, 상기 열교환기(120)에서 상기 격납부(110) 내부의 대기와 냉각유체(131)가 열교환을 시작하게 된다. 이 때, 상기 열교환기(120)에 배치된 열전소자에서는 냉각유체(131) 및 격납부(110) 내부의 대기와의 온도차에 의해 기전력을 발생하게 된다. 발생된 상기 기전력은 아래에 설명한 구성들에 의해 상기 열교환의 효율을 높이거나, 상기 격납부(110) 내부 대기의 온도 또는 압력을 낮추기 위한 다른 구성을 구동하는 동력 또는 다른 안전계통을 구동하는 동력이 될 수 있다.
팬유닛(161b)은 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 전기유로(163)에 연결된다. 그리고 팬유닛(161b)은 상기 열교환기(120)에서 상기 대기 및 냉각유체(131)의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기(120)를 통과하는 상기 격납부(110) 내부 대기 또는 외부의 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어 질 수 있다.
본 실시예에서 상기 열교환기(120)는 격납부(110) 내부의 대기가 직접 상기 열교환기(120) 내부로 유입되도록, 상기 격납부(110) 내부에 배치될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르는 피동안전계통은, 비상냉각유체저장부(130) 및 냉각유체유로(141, 142)를 더 포함할 수 있다.
비상냉각유체저장부(130)는, 사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기(120) 내부로 유입되는 비상냉각유체(131)가 저장되도록 이루어진다.
그리고 냉각유체유로(141)는 상기 비상냉각유체(131)가 상기 열교환기(120)의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부(130)와 상기 열교환기(120)를 연결하도록 이루어진다.
또한, 상기 팬유닛(161b)은, 상기 원자로냉각재계통(112) 또는 이차계통으로부터 배출되는 증기를 상기 열교환기(120) 상부에서 상기 열교환기(120) 내부로 용이하게 유입될 수 있도록, 상기 열교환기(120)의 상부에 배치되어 상기 열교환기(120)를 향해 상기 격납부(110) 내부의 대기를 불어넣도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 열교환기(120)의 상부에 배치되고, 전원이 인가되면, 상기 열교환기(120) 상부에서 상기 열교환기(120) 방향으로 상기 격납부(110) 내부의 대기를 불어넣을 수 있도록 배치되는 것이다. 이는, 비상냉각유체(131)의 열교환능력보다 상기 격납부(110) 내부의 대기의 열교환능력이 상대적으로 떨어지므로, 상기 격납부(110) 내부의 대기의 순환효율을 높여줌으로써, 열교환기(120) 내부에서 일어나는 열교환의 효율을 전체적으로 높여주기 위함이다.
또한, 상기 열교환기(120)는 전기유로(163)를 더 포함할 수 있다. 전기유로(163)는 상기 열교환기(120) 내부에 배치되는 열전소자로부터 전력을 공급받아 상기 열교환기(120)의 외부의 구성에서 쓰일 수 있도록 전류가 흐르는 유로이다. 아울러, 상기 전기유로(163)는, 상기 전기유로(163)상에 배치되고, 상기 열전소자로부터 발생되는 전기를 저장할 수 있도록 형성되며, 상기 팬유닛(161b)으로 전기를 공급하도록 이루어지는 충전부(162)를 포함할 수 있다.
상기 충전부(162)는 상기 열전소자로부터 발생되는 전기가 상기 팬유닛(161b)으로 흘러가는 전기유로(163) 중간에 배치되어, 상기 열전소자로부터 발생되는 전기가 상기 팬유닛(161b)을 구동하고 남을 경우에 상기 충전부(162) 내부에 전기를 저장한다. 그리고, 상기 열전소자로부터 발생되는 전기가 상기 팬유닛(161b)을 구동할 수 있는 전기보다 부족한 경우, 상기 충전부(162)로부터 상기 팬유닛(161b)으로, 상기 팬유닛(161b)을 구동시키기에 충분한 전류를 공급한다. 또한 상기 충전부(162)는 저장되어 있는 전기를 이용하여 사고 초기 상기 팬유닛(161b)을 구동시켜, 열교환기(120)이 원활히 작동하여 사고를 조기에 완화하도록 구성될 수 있다. 상기 충전부(162)가 구비됨으로써, 열교환기(120)에서 열교환이 일어나는 초기에서부터 상기 열교환이 일어나는 후기까지 충분하고 안정적으로 전류를 공급할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 원전은, 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통(112), 증기발생기(113), 사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통(112)을 감싸는 격납부(110), 사고 시 상기 원자로냉각재계통(112) 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부(110) 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통을 포함하고, 상기 피동안전계통은, 밀폐된 격납부(110) 내부에 배치되는 원자로냉각재계통(112) 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부(110) 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 공간에 형성되는 열교환기(120), 상기 열교환기(120)에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체(131)가 상기 열교환기(120)에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기 및 냉각유체(131)의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자, 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로(163)로 연결되며, 상기 열교환기(120)에서 상기 대기 및 냉각유체(131)의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기(120)를 통과하는 상기 격납부(110) 내부 대기의 유량을 높이도록 이루어지는 팬유닛(161b)을 포함한다.
도면의 오른쪽에 도시된 모습은 원전의 평상시의 모습을 나타내며, 도면의 왼쪽에 도시된 모습은 격납부(110) 내부에 사고 발생 시, 여러 유체들과 전기의 흐름들을 도시한 모습을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통은, 열교환기(220), 열전소자(20c, 도 1b 참조), 비상냉각유체저장부(230), 냉각유체유로(241, 242) 및 펌프유닛(261a)을 포함한다. 상기 열교환기(220), 열전소자, 비상냉각유체저장부(230) 및 냉각유체유로(241, 242)는 상술한 실시예와 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 생략하도록 한다.
본 실시예에서 펌프유닛(261a)은 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로(263)로 연결되며, 상기 열교환기(220)에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 유체를 이동시키도록 이루어진다.
상기 펌프유닛(261a)은 상기 비상냉각유체저장부(230)로부터 비상냉각유체(231)가 상기 열교환기(220)로 유입되는 유로인 냉각유체유로(241)상에 배치된다. 그리고, 상기 열교환기(220)로부터 열교환이 시작되면, 상기 열교환기(220) 내부에 구비된 열전소자로부터 전기를 공급받아, 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기(220) 내부로 더 빠른 속도로 유입될 수 있도록 펌프유닛(261a)를 구동시킬 수 있다.
상기 펌프유닛(261a)의 구동으로 인하여 상기 비상냉각유체(231)는 상기 열교환기(220)로 빠르게 공급되며, 상기 열교환기(220) 내부에서 상기 격납부(210) 내부의 대기와의 열교환 효율이 높아지게 된다. 따라서, 상기 격납부(210) 내부의 대기의 온도 및 압력을 빠르게 낮출 수 있다.
상기 열교환기(220)로 공급된 상기 비상냉각유체는 상기 열교환기(220) 상부와 상기 비상냉각유체저장부(230)를 연결하고, 상기 비상냉각유체를 상기 비상냉각유체저장부(230)로 회수하도록 형성되는 회수 냉각유체유로(242)를 따라 다시 상기 비상냉각유체저장부(230)로 회수된다. 회수된 비상냉각유체는 다시 펌프유닛(261a)에 의해 상기 열교환기(220)로 공급될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르는 원전(200)은, 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통(212), 증기발생기(213), 사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통(212)을 감싸는 격납부(210), 사고 시 상기 원자로냉각재계통(212) 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부(210) 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통을 포함하고, 상기 피동안전계통은, 밀폐된 격납부(210) 내부에 배치되는 원자로냉각재계통(212) 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부(210) 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 공간에 형성되는 열교환기(220), 상기 사고 발생시 상기 대기와 열교환되는 비상냉각유체가 상기 열교환기(220)에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 비상냉각유체사이의 온도차로 인해 전기를 생산하도록 상기 열교환기(220)에 배치되는 열전소자, 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기(220) 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부(230), 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기(220)의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부(230)와 상기 열교환기(220)를 각각 연결하는 냉각유체유로(241, 242), 및 상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로(263)로 연결되며, 상기 열교환기(220)에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 유체를 이동시키도록 이루어지는 펌프유닛(261a)을 포함할 수 있다.
기타 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(300)의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통은 열교환기(320)가 격납부(310) 외부에 배치되고, 상기 격납부(310) 내부의 대기를 상기 열교환기(320) 내부로 유입시켜서 열교환할 수 있다. 그리고, 팬유닛(361a)은 상기 격납부(310) 내부에 배치되고, 상기 격납부(310) 내부의 대기를 상기 열교환기(320) 내부로 유입시키도록 배치된다.
이를 위해, 상기 열교환기(320)에 상기 격납부(310) 내부의 대기를 유입할 수 있도록 상기 격납부(310)를 관통하며 상기 격납부(310)의 내부와 상기 열교환기(320)를 연결하는 대기유입유로를 포함할 수 있다.
격납부(310) 내부에 사고 발생 시, 상기 대기유입유로를 통해 상기 격납부(310) 내부의 대기가 상기 열교환기(320)로 유입된다.
또한, 사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기(320) 내부로 유입되는 비상냉각유체(331)가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부(330), 상기 비상냉각유체가 상기 열교환기(320)와 순환하는 순환유로를 포함할 수 있다.
또한, 팬유닛(361a)은, 상기 격납부(310) 내부에 배치되며, 상기 열교환기(320) 내부로 상기 격납부(310) 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로 상에 배치될 수 있다.
이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 격납부(310) 내부에 사고가 발생되면, 상기 격납부(310) 내부의 대기의 온도가 올라가며, 또한 압력이 상승할 수 있다. 이 때, 상기 격납부(310) 내부의 대기는 상기 대기유입유로를 통해 상기 열교환기(320)로 유입될 수 있으며, 상기 비상냉각유체저장부(330)는 상기 사고 발생 시 관련된 신호에 의해 비상냉각유체를 상기 격납부(310) 내부로 유입시킬 수 있다.
상기 열교환기(320) 내부에서 상기 격납부(310) 내부의 대기와, 상기 비상냉각유체 사이의 열교환이 일어나게 되고, 상기 열교환기(320) 내부에 배치된 열전소자로부터 발생된 기전력은 충전부(362) 및 팬유닛(361a)으로 전달되게 된다.
상기 팬유닛(361a)은 유체를 한쪽 방향으로 불어넣도록 형성되며, 상기 격납부(310) 내부에서 대기유입유로 상에 배치된다. 그리고, 상기 격납부(310) 내부의 대기를 상기 열교환기(320) 내부로 불어넣을 수 있도록 형성된다.
따라서, 상기 격납부(310) 내부의 대기는 상기 열교환기(320)로 더욱 빠른 속도로 전달되게 되고, 상기 열교환기(320) 내부에서는 상기 비상냉각유체와 상기 격납부(310) 내부의 대기의 열교환이 더 효율적으로 일어날 수 있다.
기타 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통은, 상기 도 4의 실시예와 마찬가지로, 열교환기(420)가 상기 격납부(410) 외부에 배치되고, 상기 열교환기(420)에 상기 격납부(410) 내부의 대기를 유입할 수 있도록 상기 격납부(410)를 관통하며 상기 격납부(410)의 내부와 상기 열교환기(420)를 연결하는 대기유입유로(464)를 포함할 수 있다. 하지만, 상기 도 4의 실시예와는 달리, 비상냉각유체저장부 및 냉각유체유로를 구비하지 않을 수 있다.
본 실시예에서의 피동안전계통은, 격납부(410) 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기(420) 하부로 유입되어 상기 열교환기(420) 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기(420) 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛(429)을 포함할 수 있다.
그리고, 팬유닛(461a)은, 상기 격납부(410) 내부에 배치되고, 상기 열교환기(420) 내부로 상기 격납부(410) 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로(464) 상에 배치될 수 있다.
이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
사고 발생 시 상기 격납부(410) 내부의 대기가 상기 대기유입유로(464)를 통해 상기 열교환기(420) 내부로 유입된다. 그리고 상기 열교환기(420)를 둘러싸고 있는 덕트유닛(429)의 하부를 통해 상대적으로 저온의 격납부(410) 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기(420) 내부로 유입된다. 상기 열교환기(420) 내부에서는 상기 격납부(410) 내부의 대기와 상기 격납부(410) 외부의 대기 냉각유체가 서로 열교환된다. 그리고, 상기 덕트유닛(429)의 상부를 통해, 열교환된 상기 격납부(410) 외부의 대기 냉각유체가 빠져나가게 된다.
이 때, 상기 덕트유닛(429)의 상부는 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되어, 굴뚝효과에 의해 더 빠르게 격납부(410) 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛(429)의 하부로 유입되고, 상부로 빠져나갈 수 있다.
그리고, 상기 열교환기(420) 내부에서 열교환이 시작되면, 상기 격납부(410) 내부의 대기와 외부의 대기 냉각유체의 온도차에 의해 상기 열교환기(420) 내부에 배치된 열전소자(20c, 도 1b 참조)로부터 기전력이 발생되며, 상기 전기유로를 통해, 팬유닛(461a) 및 충전부(462)로 기전력이 전달되게 된다. 따라서, 상기 팬유닛(461a)이 구동되게 되고, 상기 팬유닛(461a)은 상술한 설명과 같이 격납부(410) 내부의 대기를 상기 열교환기(420)로 불어넣어 상기 열교환기(420) 내부의 열교환 효율을 높이게 된다.
기타 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(500)의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통 및 원전(500)은, 팬유닛(561a), 덕트유닛(529) 및 대기안내부(528)를 포함할 수 있다. 열교환기(520)는 격납부(510) 내부에 배치되고, 상기 팬유닛(561a)은, 상기 격납부(510) 외부에 배치되어, 상기 열교환기(520)와 상기 격납부(510)외부를 연결하는 외부대기냉각유체유로(564)로 상기 격납부(510) 외부의 대기 냉각유체를 상기 열교환기(520) 내부로 유입시키도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서 사고 발생 시 격납부(510) 내부의 대기와 열교환하는 냉각유체는 외부의 대기이다. 상기 격납부(510) 내부에 배치된 열교환기(520) 하부측으로 팬유닛(561a)은 외부의 대기 냉각유체를 불어넣는다. 격납부(510) 내부의 대기와 열교환을 마친 외부의 대기 냉각유체는 열교환기(520)의 상부측에서 격납부(510) 외부로 빠져나가게 된다. 빠져나간 외부의 대기 냉각유체는, 격납부(510) 외부에 배치된 덕트유닛(529) 내부로 들어가게 되고, 상기 덕트유닛(529)에서 밖으로 빠져나가게 된다.
상기 덕트유닛(529)의 하부측은 막혀있을 수 있다. 상기 덕트유닛(529)의 하부측이 막혀있음으로 인해, 상기 덕트유닛(529) 내부로 빠져나간 외부의 대기 냉각유체는 더욱 효과적으로 덕트유닛(529)의 상부로 빠져나갈 수 있다. 또한, 상기 덕트유닛(529)의 상부가 높게 형성되고 하부가 막혀있음으로 인해, 굴뚝효과와 유사한 효과가 일어날 수 있고, 이로 인해 상기 열교환기(520) 하부측을 통해 상기 열교환기(520) 내부로 인입되는 외부의 대기 냉각유체의 양이 더 늘어날 수 있다. 단, 원전의 설계특성에 따라 덕트유닛(529)은 설치되지 않을 수도 있다.
또한, 상기 열교환기(520)의 상부측과 하부측에는 격납부(510) 내부의 대기를 효율적으로 열교환기(520) 내부로 인입시키고, 배출시키는 대기안내부(528)를 더 포함할 수 있다.
이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
사고 발생시, 고온 또는 고압의 격납부(510) 내부의 대기가 상기 열교환기(520) 내부로 유입된다. 그리고 격납부(510) 외부의 대기 냉각유체가 열교환기(520)의 하부측 내부로 유입된다. 유입된 격납부(510) 외부의 대기 냉각유체와 격납부(510) 내부의 대기는 열교환기(520)의 내부에서 열교환을 한다. 상기 열교환을 통해, 상기 열교환기(520)에 배치된 열전소자(20c, 도 1b 참조)에서 기전력이 발생된다. 발생된 기전력은 전기유로(563)를 통해, 격납부(510) 외부의 대기 냉각유체가 열교환기(520)로 유입되는 유로인 외부대기냉각유체유로(564)에 배치된 팬유닛(561a) 및 충전부(562)에 전달된다. 발생된 기전력으로 인해, 상기 팬유닛(561a)은 모터(561b)에 의해 회전되게 되고, 회전에 의해 더 많은 격납부(510) 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기(520)로 유입되게 된다.
상기 열교환기(520)를 통과하며 격납부(510) 내부의 대기와 열교환을 진행하며 온도가 상승된 외부의 대기 냉각유체는, 상기 열교환기(520)의 상부측을 통해 격납부(510) 외부로 빠져나가게 된다. 격납부(510) 외부로 빠져나간 외부의 대기 냉각유체는, 격납부(510) 외부에 배치된 덕트유닛(529) 내부로 인입되고, 상기 덕트유닛(529)에서 상부로 빠져나가게 된다.
기타 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 생략하도록 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(600)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 피동안전계통 및 원전(600)의 정상운전 시의 모습을 나타낸 개념도이고, 도 7b는 상기 도 7a에 도시된 실시예에서 사고가 발생시의 모습을 나타낸 개념도이다.
먼저 도 7a를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통 및 원전(600)은, 격납부(610) 내부에 열교환기(620)가 배치되고, 비상냉각유체저장부(630), 냉각유체유로(641, 642), 격납부(610) 외부의 대기 냉각유체를 상기 열교환기(620)로 유입하기 위한 외부대기냉각유체유로(664) 및 덕트유닛(629)을 포함한다. 또한, 팬유닛(661a)은 상기 외부대기냉각유체유로(664)에 배치되고, 격납부(610) 외부의 대기 냉각유체를 열교환기(620) 내부로 유입할 수 있도록 배치된다.
상기 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 한다.
도 7b를 살펴보면, 도 7b의 좌측에 도시된 도면은 사고 발생 초기의 유체 및 전기의 흐름을 나타낸 모습이고, 도 7b의 우측에 도시된 도면은 사고 발생 중, 후반의 유체 및 전기의 흐름을 나타낸 모습이다.
이를 참고하여, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
격납부(610) 내부의 사고 발생 초기에는, 격납부(610) 내부의 대기가 열교환기(620) 내부로 유입되며, 비상냉각유체저장부(630)에 저장되어 있는 비상냉각유체(631)가 상기 열교환기(620) 내부로 유입된다. 따라서, 사고 발생 초기에는 비상냉각유체가 격납부(610) 내부의 대기의 온도 및 압력을 하강시킬 수 있다. 그리고, 상기 열교환을 통해 열전소자(20c, 도 1b 참조)로부터 발생된 기전력은 충전부(662) 및 팬유닛(661a)으로 전달된다. 이 때, 상기 열교환기(620) 내부에서는 비상냉각유체 및 격납부(610) 내부의 대기가 열교환하므로, 상기 팬유닛(661a)은 구동되지 않을 수 있다.
격납부(610) 내부의 사고 발생 중, 후반에는, 상기 비상냉각유체저장부(630) 내부에 구비된 비상냉각유체가 상기 열교환기(620)를 통해 열교환 후, 상기 열교환기(620) 하부를 통해 격납부(610) 외부로 전부 배출된다. 그 후에는, 상기 격납부(610) 내부의 대기와 격납부(610) 외부의 대기 냉각유체가 열교환하게 된다. 이를 위해, 상기 팬유닛(661a)은 구동하기 시작한다. 팬유닛(661a)이 구동되면서 더 많은 양의 격납부(610) 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기(620)의 내부로 유입되고, 상기 열교환기(620) 내부에서 격납부(610) 내부의 대기와 열교환을 진행한 뒤, 열교환기(620) 상부측을 통해 격납부(610) 외부로 빠져나가게 된다. 열교환기(620)를 빠져나간 격납부(610) 외부의 대기 냉각유체는 덕트유닛(629) 내부에 유입되고, 상기 덕트유닛(629) 상부측을 통해 빠져나가게 된다.
상기 구성들 및 기타 구성의 작동은, 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(700)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동잔열제거계통과 피동격납부냉각계통이 통합된 것과 같은 피동안전계통 및 원전(700)은, 급수유로(772), 증기유로(774), 격납부(710) 외부에 배치되는 열교환기(720), 상기 열교환기(720)를 감싸며 배치되고 상부측의 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지는 덕트유닛(729), 격납부(710) 내부의 대기를 상기 열교환기(720)로 유입되도록 형성되는 내부대기유로 및 상기 덕트유닛(729)의 상부에, 상기 덕트유닛(729)을 통과하는 외부의 대기 냉각유체의 유량을 높이도록 상기 덕트유닛(729) 내부의 대기를 덕트유닛(729) 외부로 배출시키는 팬유닛(761a)이 배치된다. 또한, 상기 격납부(710) 내부의 대기를 상기 열교환기(720)로 용이하게 유입시키기 위하여 순환향상설비(780)가 더 구비될 수 있다.
급수유로(772)는 상기 격납부(710) 내부에 구비되는 증기발생기(713)에 유체를 주입하는 유로를 형성하고, 증기유로(774)는 상기 증기발생기(713)로부터 증기가 배출되어 터빈계통으로 흘러가도록 형성되는 유로이다.
상기 순환향상설비(780)는 제트펌프 형식의 설비일 수 있다. 상기 순환향상설비(780)는 강한 기류(증기 흐름)를 상기 내부대기유로의 입구쪽으로 유도하여, 상기 내부대기유로를 통해 상기 격납부(710) 내부의 대기가 효율적으로 열교환기(720) 내부로 유입될 수 있도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 열교환기(720) 주변에 비응축성 가스가 누적되지 않고 유속이 강화되어 열교환기(720)의 성능이 크게 증가할 수 있다. 또한, 격납부(710) 내부의 대기가 순환되는 양이 크게 증가하여 압력 및 온도를 효과적으로 낮출 수 있다. 그리고, 상술한 과정을 통해 피동격납부냉각계통의 순환이 일어날 수 있다.
아울러, 상기 순환향상설비(780)는 상기 원자로냉각재계통(712)에 연결되는 터빈계통(773)의 유로인 증기유로(774)에 연결될 수 있다. 상기 순환향상설비(780)는 상기 증기유로(774)로부터 강한 기류를 전달받을 수 있다.
아울러, 격납부(710) 내부의 상기 유출로(723)의 하부에는 응축유체저장부(750)가 구비될 수 있다. 상기 응축유체저장부(750)에는 상기 열교환기(720)를 통과한 대기로부터 응축되는 유체가 저장된다.
상기 응축유체저장부(750)는 상기 원자로냉각재계통(712) 내부에 구비되는 증기발생기(713)로 유체를 주입하는 급수계통(771)의 유로인 급수유로(772)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 응축유체저장부(750)에 저장되는 유체가 상기 급수유로(772)로 전달될 수 있는 것이다.
상술한 과정을 통해 피동잔열제거계통의 이차계통 순환이 일어날 수 있다.
구체적으로, 상기 응축유체저장부(750)에 저장된 응축유체가 상기 급수유로(772)로 전달되고, 전달된 상기 응축유체는 증기발생기(713)로 전달된다. 아울러, 상기 증기발생기(713)로부터 발생되는 증기는 상기 증기유로(774)를 통해 흘러나오게 되며, 흘러나오던 상기 증기는 상기 증기유로(774)로부터 분기되어 상기 순환향상설비(780)에 연결된 유로로 흘러갈 수 있다. 이에 따라 상기 순환향상설비(780)에는 상기 증기발생기(713)로부터 발생되는 증기가 공급되며, 상기 증기는 상기 열교환기(720)로 격납부(710) 내부의 대기가 유입되는 유입로(764)로 증기를 유입하도록 이루어질 수 있다.
상술한 과정을 통해 증기발생기(713)로부터 발생되는 증기와 함께 격납부(710) 내부의 대기(또는 증기)가 열교환기(720) 내부로 유입되게 된다. 그리고, 상기 열교환기(720)에는 상기 증기발생기(713)로부터 발생되는 증기 및 격납부(710) 내부의 대기와 열교환할 수 있는 격납부(710) 외부의 대기 냉각유체가 유입되도록 형성된다. 상기 외부의 대기 냉각유체는 열교환기(720)를 둘러싸고 형성되는 덕트유닛(729)의 하부로 유입되고, 상기 열교환기(720) 내부로 인입되어, 유로를 타고 상부로 상승한다. 상승된 외부의 대기 냉각유체는, 상기 열교환기(720)의 상부쪽으로 토출되어, 상기 덕트유닛(729)의 상부쪽으로 빠져나가게 된다.
이 때, 상기 덕트유닛(729)의 상부에 팬유닛(761a)이 배치되어, 상기 덕트유닛(729) 내부의 대기를 덕트유닛(729) 외부로 빠져나가도록 형성된다. 상기 팬유닛(761a)은 상기 열교환기(720) 내부의 열교환을 통해 발생되는 기전력을 이용해 구동될 수 있다. 또한 팬유닛(761a)은 덕트유닛(729)의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
상기 구성들 및 기타 구성의 작동은, 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(800)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따른 피동격납부냉각계통 및 살수계통과 같은 피동안전계통 및 원전(800)은, 격납부(810) 내부에 배치되는 열교환기(820), 사고 시 상기 열교환기(820)로 냉각유체(831)를 공급하는 비상냉각유체저장부(830), 냉각유체저장부(891), 살수장치(895) 및 펌프유닛(861a)을 포함할 수 있다.
냉각유체저장부(891)는 상기 격납부(810) 내부에 형성되고, 상기 격납부(810) 내부의 압력 또는 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체(892)를 저장하고 있다. 상기 냉각유체저장부(891)는 상기 비상냉각유체저장부(830)와는 따로 구비되어 있다.
살수장치(895)는 상기 격납부(810) 내부 상측에 배치될 수 있다. 그리고, 살수장치(895)는 격납부(810) 내부에 사고가 발생되는 경우, 냉각유체를 공급받아, 상기 격납부(810) 내부에 살수할 수 있다.
펌프유닛(861a)은 상기 냉각유체저장부(891) 및 살수장치(895)를 연결하는 유체공급유로(893) 상에 배치된다. 그리고, 펌프유닛(861a)이 구동되는 경우, 상기 냉각유체저장부(891) 내에 저장되어 있는 냉각유체를 상기 살수장치(895)에서 살수될 수 있도록, 냉각유체를 공급한다.
또한, 격납부(810) 내부, 상기 살수장치(895)의 상부측에는 상기 냉각유체저장부(891)로부터 상기 펌프유닛(861a)에 의해 공급된 냉각유체가 임시로 저장되는 제2냉각유체저장부(894)가 형성되어 있을 수 있다. 다만, 도면에 도시된 것과는 달리, 상기 제2냉각유체저장부(894)가 구비되지 않을 수도 있다. 이 때에는 상기 펌프유닛(861a)으로부터 공급받은 유체는 상기 살수장치(895)로 바로 공급되어, 살수될 수 있다.
기타의 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 하며, 이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
사고 발생 시, 비상냉각유체저장부(830)에 저장되어 있던 냉각유체가 상기 열교환기(820)로 공급된다. 그리고, 격납부(810) 내부의 대기가 열교환기(820)로 유입되어, 열교환된다. 이 과정에서 열전소자에 의해 발생된 기전력은, 상기 냉각유체저장부(891)에 인접하게 배치된 펌프유닛(861a) 및 충전부에 공급된다. 상기 열교환기(820)로 공급된 냉각유체는 회수유로(842)를 통해 다시 비상냉각유체저장부(830)로 공급된다.
상기 냉각유체저장부(891)는 상기 제2냉각유체저장부(894)와 유체공급유로(893)로 연결되어 있다. 그리고, 펌프유닛(861a)은 상기 유체공급유로(893)상에 배치된다. 상기 펌프유닛(861a)이 구동됨에 따라, 상기 냉각유체저장부(891)에 저장되어 있던 냉각유체는 상기 제2냉각유체저장부(894)로 공급될 수 있다. 그리고, 상기 제2냉각유체저장부(894)로 공급된 냉각유체는 상기 살수장치(895)를 통해, 격납부(810) 내부로 살수될 수 있다.
상기 살수장치(895)의 살수를 통해, 격납부(810) 내부의 대기의 온도가 낮아지거나 압력이 낮아질 수 있다.
상기 구성들 및 기타 구성의 작동은, 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(900)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통 및 원전(900)은, 상기 도 9의 실시예와 유사하나, 살수장치 및 제2냉각유체저장부를 구비하지 않고, 비상냉각유체저장부(930), 격납부(910) 내부에 배치되는 열교환기(920), 냉각유체저장부(991), 유체공급유로(993), 상기 유체공급유로(993)에 배치되는 펌프유닛(961a)을 포함한다. 또한, 상기 열교환기(920) 내부로 공급되는 격납부(910) 내부의 대기의 온도가 낮아지면서 응축되는 응축수가 저장될 수 있는 응축수저장부(950)를 더 포함한다.
상기 유체공급유로(993)는 상기 냉각유체저장부(991)와 상기 응축수저장부(950)를 연결하도록 형성된다.
기타의 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 하며, 이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
사고 발생 시, 상기 비상냉각유체저장부(930)에 저장되어 있는 비상냉각유체(931)가 상기 열교환기(920)의 하부측으로 유입되며 상부측으로 배출되어 상기 비상냉각유체저장부(930)로 다시 회수된다. 격납부(910) 내부의 대기는 열교환기(920)의 상부측으로 유입되어, 하부측으로 배출되며, 배출되는 때에 격납부(910) 내부 대기의 온도가 하강하여 응축되는 응축수가, 상기 열교환기(920) 하부에 배치된 응축수저장부(950)에 모이게 된다.
또한, 상기 열교환기(920)로부터 발생된 기전력은 상기 냉각유체저장부(991)와 상기 응축수저장부(950)를 연결하는 유체공급유로(993)상에 배치되는 펌프유닛(961a) 및 충전부(962)에 전달된다. 상기 펌프유닛(961a)이 구동되게 되면, 상기 냉각유체저장부(991)에 저장되어 있던 냉각유체가 상기 응축수저장부(950)로 전달된다.
또한, 상기 응축수저장부(950)에는, 상기 열교환기(920)로부터 배출되는 응축수와, 상기 냉각유체저장부(991)에 저장되어 있던 냉각유체가 모이게 되고, 모인 유체는 안전주입계통을 통해, 상기 원자로냉각계통 내부로 주입하도록 형성될 수 있다.
다만, 도면에 도시된 것과는 달리, 상기 응축수저장부(950)가 구비되지 않을 수도 있다. 이 때에는 상기 펌프유닛(961a)으로부터 공급받은 유체는 상기 안전주입계통으로 바로 공급되어, 안전주입에 이용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(1000)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따른 피동격납부냉각계통과 같은 피동안전계통 및 원전(1000)은, 상기 격납부(1010) 외부에 설치된 냉각유체저장부(1091) 및 상기 냉각유체저장부(1091)와 상기 비상냉각유체저장부(1030)를 연결하는 유체공급유로(1093)를 포함한다. 다만, 도면에 도시된 것과 달리, 상기 냉각유체저장부(1091)는 격납부(1010) 내부에 설치되어 있을 수도 있다.
기타 구성들은 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 하며, 이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
사고 발생 시, 비상냉각유체저장부(1030)에 저장되어 있던 냉각유체는 열교환기(1020)의 하부로 유입되어 상부로 배출되고, 상기 비상냉각유체저장부(1030)로 다시 회수된다. 그리고, 상기 격납부(1010) 내부의 대기는 열교환기(1020)의 상부로 유입되고, 하부로 배출된다.
이 과정에서 발생되는 기전력은 상기 냉각유체저장부(1091)와 비상냉각유체저장부(1030)를 연결하는 유체공급유로(1093)에 배치된 펌프유닛(1061a)과 충전부에 전달된다. 상기 펌프유닛(1061a)이 구동되면, 상기 냉각유체저장부(1091)에 저장되어 있던 냉각유체가 상기 비상냉각유체저장부(1030)로 공급되게 된다.
상기 비상냉각유체저장부(1030)에 저장되어 있는 냉각유체는 상기 열교환기(1020)로 공급되었다가 다시 회수되기는 하지만, 열교환하는 과정에서 온도가 높아진 냉각유체는 증발될 수 있다. 이러한 증발에 의해 상기 비상냉각유체저장부(1030)에 저장되어 있는 냉각유체의 수위가 낮아질 수 있다. 이러한 때에 상기 펌프유닛(1061a)이 구동되어, 상기 냉각유체저장부(1091)에 저장되어 있는 냉각유체를 상기 비상냉각유체저장부(1030)로 공급하게 되는 것이다.
또한, 상기 비상냉각유체저장부(1030)에 어느 정도 수위가 유지되고 있는 경우, 상기 충전부(1062)에 충분한 전력이 공급되어도, 관련 신호에 의해 상기 펌프유닛(1061a)이 구동되지 않도록 할 수 있다. 이는, 상기 펌프유닛(1061a)의 구동으로 상기 비상냉각유체저장부(1030)의 냉각유체가 넘치지 않도록 하기 위함이며, 이를 통해 상기 비상냉각유체저장부(1030)에 저장되어 있는 냉각유체의 유량을 오랜 시간 유지할 수 있어, 열교환할 수 있는 시간이 늘어날 수 있다.
상기 구성들 및 기타 구성의 작동은, 상술한 실시예들과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관련된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전(1100)의 정상운전의 모습과 사고 시의 모습을 나타낸 개념도이다.
본 실시예에 따르는 피동잔열제거계통과 같은 피동안전계통 및 원전(1100)은, 급수유로(1172), 증기유로(1174), 격납부(1110) 외부에 배치되는 열교환기(1120), 상기 열교환기(1120)를 감싸도록 형성되는 덕트유닛(1129) 및 팬유닛(1161a)을 포함한다.
상기 열교환기(1120)는, 상기 격납부(1110) 외부에 배치되고, 상기 증기유로(1174)로부터 증기를 공급받고, 상기 급수유로(1172)로 상기 열교환기(1120)를 통과한 응축수를 배출할 수 있다.
또한, 상기 덕트유닛(1129)은, 외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기(1120) 하부로 유입되어 상기 열교환기(1120) 상부로 빠져나가도록 형성된다. 그리고, 덕트유닛(1129)은 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성될 수 있다.
상기 팬유닛(1161a)은, 상기 덕트유닛(1129) 상부 내측에 배치되고, 상기 격납부(1110) 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛(1129) 내부에서 더욱 빠르게 유동하도록 상기 덕트유닛(1129) 내부의 대기 냉각유체를 상부로 빠져나가도록 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 팬유닛(1161a)을 상기 덕트유닛(1129) 상부 내측에 배치하였으나, 원전의 특성에 따라 팬유닛(1161a)을 덕트유닛(1129)의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
기타 구성들은 상술한 실시예들(특히 도 8)과 동일하거나 유사하므로 설명의 명료성을 위하여 설명을 생략하도록 하며, 이하, 사고 발생시 본 실시예에 따르는 피동안전계통의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 열교환기(1120)는 격납부(1110) 외부에 배치된다. 상기 증기유로(1174)는 상기 열교환기(1120)의 상부와 직접 연결되어, 사고 발생 시, 상기 증기유로(1174)로부터 상기 열교환기(1120) 상부로 증기가 직접 유입된다. 그리고, 상기 열교환기(1120) 하부와 상기 급수유로(1172)가 바로 연결되어, 상기 열교환기(1120)를 통과한 증기는 상기 급수유로(1172)로 직접 배출되게 된다.
그리고, 상기 팬유닛(1161a)은 상기 덕트유닛(1129)의 상부에 배치되어, 상기 열교환기(1120)에 배치된 열전소자로부터 기전력을 공급받는 경우, 상기 덕트유닛(1129) 내부의 공기를 상기 덕트유닛(1129) 바깥으로 빠르게 배출할 수 있도록 구동된다. 이를 통해 상기 덕트유닛(1129) 하부로 유입되어 상기 열교환기(1120)에 유입되는 외부의 대기 냉각유체 유량이 늘어나게 되고, 상기 열교환기(1120)의 효율이 높아지게 된다.
이상에서 설명된 피동안전계통 및 이를 구비하는 원전은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시 예들은 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자를 구비하며 플레이트형으로 이루어지는 열교환기를 포함하는 피동안전계통, 및 이를 구비하는 원전을 제안함으로써, 이와 관련된 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 피동격납부냉각계통;
    밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기;
    상기 열교환기에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자; 및
    상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 격납부 내부 또는 외부의 유체를 이동시키도록 이루어지는 팬유닛 또는 펌프유닛을 포함하는 피동안전계통.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 열교환기에서 상기 대기 및 냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기를 통과하는 상기 대기 또는 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 격납부 내부의 대기가 직접 상기 열교환기 내부로 유입되도록, 상기 격납부 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  4. 제3항에 있어서,
    사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부; 및
    상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 연결하는 냉각유체유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 배출되는 증기를 상기 열교환기 상부에서 상기 열교환기 내부로 용이하게 유입될 수 있도록, 상기 열교환기를 향해 상기 격납부 내부의 대기를 불어넣도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 팬유닛은,
    상기 격납부 외부에 배치되고, 상기 열교환기와 상기 격납부외부를 연결하는 외부대기냉각유체유로로 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체를 상기 열교환기 내부로 유입시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 격납부 외부에 배치되고,
    상기 열교환기에 상기 격납부 내부의 대기를 유입할 수 있도록 상기 격납부를 관통하며 상기 격납부의 내부와 상기 열교환기를 연결하는 대기유입유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열교환기는,
    외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛을 포함하고,
    상기 팬유닛은,
    상기 격납부 내부에 배치되고, 상기 열교환기 내부로 상기 격납부 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열교환기는,
    외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛을 포함하고,
    상기 팬유닛은,
    상기 덕트유닛 상부 또는 하부의 내측에 배치되고, 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛 내부에서 더욱 빠르게 유동하도록 상기 덕트유닛 내부의 대기 냉각유체를 상부로 빠져나가도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  10. 제7항에 있어서,
    사고 발생시 상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부; 및
    상기 비상냉각유체가 상기 열교환기와 순환하는 순환유로를 더 포함하고,
    상기 팬유닛은,
    상기 격납부 내부에 배치되며, 상기 열교환기 내부로 상기 격납부 내부의 대기를 유입시키도록 상기 대기유입유로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  11. 피동잔열제거계통;
    상기 격납부 내부에 구비되는 증기발생기에 유체를 주입하는 유로를 형성하는 급수유로;
    상기 증기발생기로부터 증기가 배출되어 터빈계통으로 흘러가는 증기유로;
    밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 원자로냉각재계통 내부의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 격납부 외부에 배치되고, 상기 증기유로로부터 증기를 공급받고, 상기 급수유로로 응축수를 배출하는 열교환기;
    상기 열교환기에 배치되고 상기 증기와 열교환되는 대기 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 증기와 열교환 시, 상기 증기와 대기 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자;
    외부의 대기 냉각유체가 상기 열교환기 하부로 유입되어 상기 열교환기 상부로 빠져나가도록, 상기 열교환기 상부로 가며 유로 넓이가 적어도 일부 좁아지도록 형성되는 덕트유닛; 및
    상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 덕트유닛 상부 또는 하부의 내측에 배치되고, 상기 격납부 외부의 대기 냉각유체가 상기 덕트유닛 내부에서 더욱 빠르게 유동하도록 상기 덕트유닛 내부의 대기 냉각유체를 상부로 빠져나가도록 이루어지는 팬유닛을 포함하는 피동안전계통.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    상기 전기유로는,
    상기 전기유로상에 배치되고, 상기 열전소자로부터 발생되는 전기를 저장할 수 있도록 형성되고, 상기 팬유닛으로 전기를 공급하도록 이루어지는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 수랭식 또는 공랭식으로 형성되고,
    상기 펌프유닛은,
    상기 열교환기에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 냉각유체를 이동시키도록 이루어지며,
    상기 열교환기에 배치된 상기 열전소자로부터 생산된 전기는 상기 펌프유닛을 통하여 격납부 내부에 냉각유체를 살수하거나, 냉각수를 안전계통에 주입하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부;
    상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 각각 연결하는 냉각유체유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 펌프유닛은,
    상기 비상냉각유체가 상기 열교환기로 원활하게 유입될 수 있도록 상기 냉각유체유로상에 배치되고, 상기 비상냉각유체저장부로부터 상기 열교환기로 상기 비상냉각유체를 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부; 및
    상기 격납부의 내부 상측에 형성되고, 상기 격납부 내부에 사고가 발생되는 경우 상기 냉각유체저장부로부터 상기 냉각유체를 공급받아 상기 격납부 내부로 상기 냉각유체를 살수하는 살수장치를 더 포함하고,
    상기 펌프유닛은,
    상기 냉각유체저장부 및 살수장치를 연결하는 유체공급유로 상에 배치되어, 상기 냉각유체를 상기 살수장치로 공급하는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부; 및
    상기 원자로냉각재계통의 사고 발생시, 상기 원자로냉각재계통 내부로 유체를 주입가능하게 형성되는 안전주입계통을 포함하고,
    상기 펌프유닛은,
    상기 안전주입계통 및 상기 냉각유체저장부를 연결하는 유체공급유로 상에 배치되어, 상기 안전주입계통이 상기 냉각유체를 상기 원자로냉각재계통 내부로 주입하도록 상기 냉각유체를 상기 안전주입계통으로 공급하게 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 격납부에 인접하게 형성되고, 상기 격납부 내부의 온도를 낮춰줄 수 있는 냉각유체를 저장하는 냉각유체저장부를 더 포함하고,
    상기 펌프유닛은,
    상기 비상냉각유체저장부의 수위가 낮아지는 경우, 상기 냉각유체저장부에 저장된 냉각유체를 상기 비상냉각유체저장부에 유입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피동안전계통.
  19. 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통;
    증기발생기;
    사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부;
    사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동안전계통을 포함하고,
    상기 피동안전계통은,
    밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기;
    상기 열교환기에 배치되고 상기 대기와 열교환되는 냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 냉각유체 사이의 온도차로 인하여 전기를 생산하도록 이루어지는 열전소자; 및
    상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 상기 열교환기를 통과하는 상기 대기 또는 냉각유체의 유량을 높이도록 이루어지는 팬유닛을 포함하는 원전.
  20. 원자로의 노심을 포함하는 원자로냉각재계통;
    증기발생기;
    사고 시 방사성 물질의 누출을 방지하도록 상기 원자로냉각재계통을 감싸는 격납부;
    사고 시 상기 원자로냉각재계통 또는 이차계통으로부터 방출되는 증기에 의해 상기 격납부 내부의 압력이 상승하는 것을 억제하도록 형성되는 피동안전계통을 포함하고,
    상기 피동안전계통은,
    밀폐된 격납부 내부에 배치되는 원자로냉각재계통 또는 이차계통에서 사고가 발생되는 경우, 상기 격납부 내부의 대기의 압력 또는 온도를 낮추도록, 상기 대기가 인입되어 열교환하는 상기 격납부 내부 또는 외부 공간에 형성되는 열교환기;
    상기 사고 발생시 상기 대기와 열교환되는 비상냉각유체가 상기 열교환기에서 상기 대기와 열교환 시, 상기 대기와 비상냉각유체 사이의 온도차로 인해 전기를 생산하도록 상기 열교환기에 배치되는 열전소자;
    상기 대기와의 열교환을 위해 상기 열교환기 내부로 유입되는 비상냉각유체가 저장되도록 이루어지는 비상냉각유체저장부;
    상기 비상냉각유체가 상기 열교환기의 내부로 유입되도록 상기 비상냉각유체저장부와 상기 열교환기를 각각 연결하는 냉각유체유로; 및
    상기 열전소자로부터 생산되는 전기를 공급받도록 상기 열전소자와 전기유로로 연결되며, 상기 열교환기에서 상기 대기 및 비상냉각유체의 열교환이 원활하게 이루어지거나, 상기 대기의 온도를 낮출 수 있는 유체를 이동시키도록 이루어지는 펌프유닛을 포함하는 원전.
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