KR100906717B1 - 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동원자로 공동 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로 특히 초고온가스로의 원자로 공동의 잔열을 제거하기 위하여 공기 냉각방식과 물 냉각방식의 장점을 모두 채용한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치에 관한 것으로, 원자로 특히 고온가스로의 정상 운전시에는 공기 냉각방식을 채택함으로써 기생 열손실을 최소화하고, 원자로 정지와 같은 과도 상태 또는 원자로 사고시에는 공기 냉각과 물 냉각을 겸용함으로써 피동 냉각능력과 지속성을 극대화할 수 있는 것으로 외부의 찬 공기를 유입시켜 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 공기를 대기로 방출하는 공기 냉각장치와 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 물을 순환시켜 외부와의 열교환을 통해 냉각시키는 물 냉각장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

고온가스로, 원자로 공동, 잔열제거, 공기 냉각장치, 물 냉각장치

Description

고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치{Air/Water hybrid passive reactor cavity cooling apparatus and method for core decay heat removal of a High Temperature Gas-Cooled Reactor}

본 발명은 수소를 생산하기 위한 원자로 출구온도가 높은 고온가스로 특히 초고온가스로의 원자로 공동의 잔열을 제거하기 위하여 공기 냉각방식과 물 냉각방식의 장점을 모두 채용한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부의 찬 공기를 유입시켜 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 공기를 대기로 방출하는 공기 냉각장치와 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 물을 순환시켜 외부와의 열교환을 통해 냉각시키는 물 냉각장치로 이루어지는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치에 관한 것이다.

산업화가 진행되고 삶의 질적 향상에 대한 요구가 증가됨에 따라 에너지 과소비형 사회구조로의 전환은 필연적이며, 석유 또는 천연가스 등의 화석연료를 기초로 하는 산업구조는 화석연료의 고갈과 대기오염, 지구 온난화 등의 문제를 초래하고 있다.

이를 극복하기 위하여 최근 청정한 대체에너지원으로서 수소에 대한 관심이 증대되고 있다. 수소는 화석연료와는 달리 지구환경오염물질(CO2, NOX, SOX)의 배출없이 기존의 석유, 천연가스 등을 연료로 사용하는 에너지 시스템을 부분적으로 수정하여 활용할 수 있다는 측면에서 미래의 유망한 청정에너지로서 부각되고 있다.

특히 원자력 에너지를 이용하여 고온의 열을 얻고, 이 고온의 열을 이용하여 물을 직접 전기분해하여 대량의 수소를 생산할 수 있으며, 원자로 중에서 고온의 열을 가장 손쉽게 얻을 수 있는 것이 고온가스로이며, 근래에는 대량의 효율적 수소생산에 적합한 950℃의 고온 열을 공급할 수 있는 초고온가스로에 대해 많은 관심이 집중되고 있으며 전 세계적으로 본격적인 초고온가스로(VHTR, Very High Temperature Reactor)의 연구, 개발이 시작되고 있다. 초고온가스로에 관한 기술은 기본적으로 고온가스로(HTGR, High Temperature Gas-Cooled Reactor)의 기술을 근간으로 한다.

고온가스로는 원자로가 고온에서 운전되더라도 TRISO 피복핵연료 사용, 저 출력밀도, 큰 열용량과 늦은 열반응 거동 및 고온안정성이 있는 흑연반사체 사용, 불활성/단상의 헬륨가스 냉각재 사용 등 원자로 노심의 고유한 안전설계 특성을 갖는다. 이와 더불어 고온가스로에서는 원자로 공동 냉각 시스템(Reactor Cavity Cooling System, 이하“RCCS”라 칭한다)을 채택하여 사고 시 노심 잔열을 순수한 자연현상 열전달 방식인 복사, 전도, 자연대류의 잔열제거 과정을 통해 대기로 방출할 수 있도록 하고 있다. 따라서 고온가스로에서 RCCS는 필수적으로 피동 작동되 도록 설계된다. 이러한 피동형 RCCS의 채택은 고온가스로가 기본적으로 노심 출력밀도가 낮고, 노심의 표면 대 부피의 비가 커서 원자로 용기가 가늘고 긴 형태를 취할 수 있으며, 원자로 용기 외면에 열 차폐체가 없도록 설계되기 때문에 가능하다. 그러나 이러한 사고 시 냉각능력의 향상은 정상상태 운전 시에는 열손실을 증가시켜 경제성에 영향을 주게 되므로, 안전성과 경제성 측면에서 최적화된 RCCS의 개발이 필수적으로 요구된다.

따라서, 고온가스로는 고유 안전특성 확보를 위하여 사고시 원자로 공동(Reactor Cavity)을 통한 노심 잔열(decay heat)제거가 완전히 피동적으로 작동됨이 보장되어야 한다. 원자로 공동을 통한 열제거는 정상운전시 열손실을 최소화하며, 사고시에는 피동 냉각능력 및 이의 지속성이 최대로 보장되는 서로 상반된 두가지 기능을 수행할 수 있어야 한다.

종래의 RCCS의 원자로공동 잔열제거 방식으로는 대표적으로 공기냉각 방식과 물냉각 방식의 개념이 사용되고 있다.

대표적인 공기냉각 방식의 RCCS는 미국 General Atomics사의 MHTGR(Modular High Temperature Gas-cooled Reactor)에 적용되는 것으로서, 1992년 8월 Dilling, D.A. et al.에 의해 Proc. of a specialists meeting held in Juelich, Germany 발표된 “Passive decay and residual heat removal in the MHTGR" 논문에 개시되어 있다.

이러한 공기냉각 방식의 RCCS는 원자로 용기 둘레에 수직으로 설치된 냉각판 넬과 대기 냉각용 공기의 통로인 두 개의 입/출구 구조물, 그리고 냉각판넬의 공기와 입/출구 구조물의 공기를 서로 연결해 주는 동심의 고온/저온 덕트로 구성된다.

공기냉각 방식의 RCCS는 노심으로부터 원자로용기로 전달되는 열이 냉각판넬에 도달하면 냉각판넬 내에서 자연대류가 일어나게 되므로 항상 피동 모드의 냉각운전이 가능하게 된다. 따라서 이러한 공기냉각 방식 RCCS는 고장이 거의 없고 상시 작동(피동성)할 수 있는 장점이 있다. 공기냉각 방식 RCCS는 별도의 이차냉각이 불필요하므로 비교적 단순한 구조가 될 수 있다. 그러나 공기냉각 방식의 RCCS는 방식은 열제거 효율이 떨어지고 반응속도가 느리다는 문제가 있을 수 있다.

물냉각 방식의 RCCS는 남아공의 PBMR(Pebble Bed Modular Reactor)과 러시아의 GT-MHR에서 채택한 방식이다. PBMR의 RCCS는 열전달 판넬 루프에서 상변화 없는 물의 자연순환으로 RCCS를 피동적으로 작동시키는 개념이다. 원자로 공동에 물탱크를 설치하며, 정상운전 중 원자로 공동 냉각은 RCCS 수관을 통해 일어나며 탱크 상부에 설치된 안티 사이펀 장치(anti-syphoning device)를 통해 소량의 자연대류 유량이 순환되면서 일어난다. 사고 시에는 탱크 내 물의 비등증발을 통해 열 제거가 가능토록 하였으며 파열판을 통해 대기로 증기를 방출한다.

GT-MHR의 RCCS는 표면냉각기와 증발열교환기, 증발열교환기 전, 후의 RCCS 헤더, 연결배관 등으로 된 폐회로로 구성되는데, 사고 시에는 증발열교환기에 있는 물의 비등증발을 통해 열 제거가 가능토록 되어있다.

물냉각 방식 RCCS는 일반적으로 열제거 반응속도가 빠르다는 장점이 있다. 그러나, 물냉각 방식 RCCS는 이차적인 냉각이 필요하므로 공기냉각 방식에 비해 상대적으로 그 구조가 복잡해질 수 있다.

결국, 성능 면에서 기존의 공기냉각 방식은 정상운전시 기생 열손실이 작고 피동성과 지속성은 좋으나, 사고시 냉각용량이 제한되며 작동 응답속도가 느린 문제가 있으며, 기존의 물냉각 방식은 사고시 대용량의 잔열제거와 응답속도에는 유리하나, 피동 지속성에는 한계가 있으며 정상운전시 기생 열손실이 큰 문제가 있다.

원자로의 출구온도가 높은 초고온가스로의 경우에는 기존의 고온가스로에 비해 노심의 내부에너지가 증가하기 때문에 사고 조건에서도 안전성이 확보되려면 원자로 공동(Reactor Cavity)을 통한 열제거 능력이 기존의 고온가스로의 경우보다 커야 한다. 또한 원자로 공동 냉각방식은 경제성 측면에서 정상 운전시 기생 열손실을 최소화하고, 안전성 측면에서 사고시 대용량의 피동 잔열제거 능력과 지속성 및 응답속도를 보장할 수 있어야 한다.

따라서, 본 발명은 초고온가스로 원자로 공동의 잔열 제거방법으로 공기 냉각방식과 물 냉각방식의 장점을 모두 채용하여, 원자로 특히 고온가스로의 정상 운전시에는 공기 냉각방식을 채택함으로써 기생 열손실을 최소화하고, 원자로 정지와 같은 과도 상태 또는 원자로 사고시에는 공기 냉각과 물 냉각을 겸용함으로써 피동 냉각능력과 지속성을 극대화하며, 특히 물냉각 장치에 능동 냉각개념을 적용하여 사고를 조기에 완화시킴으로써 안전성을 극대화하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 원자로 공동을 통한 노심의 잔열을 제거하기 위하여 본 발명에 따른 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치는 외부의 찬 공기를 유입시켜 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 공기를 대기로 방출하는 공기 냉각장치와; 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 물을 순환시켜 외부와의 열교환을 통해 냉 각시키는 물 냉각장치;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 공기 냉각장치는 외부의 찬공기가 유입되는 통로인 입구덕트와, 유입된 찬 공기를 일차로 모아주는 상부저온플레넘과, 찬 공기가 하방으로 흐르도록 하는 하향공기덕트와, 하방으로 흐르는 공기를 상방으로 분배해 주는 하부저온플레넘과, 원자로 공동의 열을 전달받아 가열된 공기가 상방으로 흐르도록 하는 고온상승판넬과, 상방으로 흐르는 공기를 모아주는 고온플레넘과, 가열된 공기를 대기 중으로 방출하는 굴뚝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 하향공기덕트와 상기 고온상승판넬은 사각형상의 덕트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 하향공기덕트를 통해 하방으로 내려온 외부의 찬 공기는 상기 고온상승판넬에서 원자로 용기의 측벽면을 통해 가열되어 상방으로 흐름으로써 자연대류에 의한 냉각을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물 냉각장치는 물을 모아 상방으로 분배해 주는 하부헤더와, 상기 공기 냉각장치의 하향공기덕트와 고온상승판넬 사이에 설치되어 원자로 공동의 잔열을 전달받아 가열된 물이 상방으로 흐르도록 하는 고온상승관과, 상기 고온상승관을 통해 상방으로 유입된 고온의 물을 한데로 모아주는 상부헤더와, 상기 상부헤더와 연결되어 고온의 물이 흐르도록 하는 고온출구관과, 상기 고온출구관을 흐르는 고온의 물을 냉각시키기 위하여 다수개소에서 절곡되어 냉각 유체가 저장된 수조에 잠겨있는 수조열교환기와, 체크밸브를 매개로 상기 수조열교환기를 통해 냉각된 물이 다시 상기 하부헤더로 유입되도록 하는 저온입구관으로 이루어진 폐회로 로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물 냉각장치는 상기 수조열교환기에서 배출된 물을 상기 체크밸브 전후에서 우회시켜 능동적으로 외부와 열교환을 시키도록 펌프와 강제냉각열교환기를 포함하는 능동냉각장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 능동냉각장치의 입출구부에는 격리밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수조에는 히트파이프가 설치되어 외부 공기와의 열교환을 통해 상기 수조에 저장된 물을 냉각시키는 한편, 상기 히트파이프를 통한 열제거 상실 사고시 추가 열제거 수단으로 상기 수조에 저장된 물의 비등 증발을 통한 열제거가 가능하도록 증기방출파열판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

이러한 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치는 고온가스로의 정상운전시에는 상기 공기 냉각장치만 사용되고, 사고시에는 상기 공기 냉각장치와 물 냉각장치 모두 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 원자로 특히 고온가스로의 사고시 대용량의 피동냉각과 지속성을 확보하고, 동시에 능동냉각도 겸용할 수 있으며, 정상운전시 기생 열손실을 최소화할 수 있으므로, 대용량의 냉각성능을 요구하는 초고온가스로나 열출력 용량이 큰 고온가스로에 적용하여 안전성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 더욱 상세 하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기/물 복합형 냉각장치의 개념을 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 A-A'부의 단면도이며, 도 3은 공기 냉각장치의 작동 유로를 나타내는 개략도이며, 도 4는 물 냉각장치의 작동 유로를 나타내는 개략도이다.

도 1에서 보듯이 본 발명에 따른 공기/물 복합형 냉각장치는 핵연료 등이 내장된 원자로용기(Reactor vessel)의 외벽을 통해 상기 원자로용기를 콘크리트 구조물로 감싸게 됨으로써 생기는 공간인 원자로 공동(Reactor Cavity)으로 전달되는 노심잔열(Core decay heat)을 최종 열침원인 대기로 방출하기 위한 것으로, 공기 냉각장치와 물 냉각장치로 이루어져 있다.

이러한 공기/물 복합형 냉각장치의 주요 열전달 메커니즘은 원자로용기로부터 냉각판넬/관(4)으로 전달되는 복사 열전달과 자연대류 열전달이다. 공기 냉각장치 내에서의 자연대류는 냉각판넬 내부의 가열된 공기가 외부의 찬 공기와의 온도 차이로 인해(이른바 굴뚝효과라 함) 야기되는 부력을 받아 공기가 순환되면서 일어난다. 물 냉각장치는 관을 통해 흐르는 물의 부분비등과 응축을 통하여 대기로 열을 방출한다.

특히, 원자로용기 외벽을 통해 원자로 공동으로 전달되는 노심 잔열은 원자로 주변 공간인 원자로 공동의 일측에 수직으로 설치된 공동 냉각판넬/관(4)의 내부를 흐르는 공기 및 물로 이루어진 외부공급 냉각유체를 통해 최종 열침원인 대기로 방출된다. 이러한 냉각판넬/관(4)은 열발생원이 되는 원자로 공동의 공기와 열 침원이 되는 외부 유체를 서로 분리시켜 주는 물리적인 경계가 된다.

상기 냉각판넬/관(4)은 도 2와 같이 노심 잔열이 전달되는 방향으로 순차적으로 공기로 채워지는 장방형 고온상승판넬(15)과, 물로 채워지는 원형의 고온상승관(25)과, 단열재 및 외부의 찬 공기가 흐르는 하향공기덕트(13)로 이루어져 있다.

상기 고온상승판넬(15)은 다수개의 격벽에 의해 그 내부 공간이 구획되어 있으며, 원자로 공동을 통해 전달되는 노심 잔열을 받아 외부에서 유입된 찬 공기가 가열되어 상방으로 흐르도록 하는 유로를 제공한다.

마찬가지로 상기 고온상승관(25)은 상기 고온상승판넬(15)의 후방에 배치되어 있으며, 원자로 공동을 통해 전달되는 노심 잔열을 받아 가열된 물이 상방으로 흐르도록 다수개의 원형 관으로 이루어져 있다.

또한, 상기 하향공기덕트(13)는 상기 고온상승관(25)의 후방에 배치되되, 다수개의 격벽에 의해 그 내부 공간이 구획되어 외부의 찬 공기가 하방으로 흐르도록 하는 유로를 제공한다.

여기서, 상기 하향공기덕트(13)와 상기 고온상승관(25) 사이에는 단열재가 구비되어, 원자로 공동을 통해 전달되는 노심 잔열이 상기 하향공기덕트(13)로 전달되는 것을 차단한다.

상기 공기 냉각장치는 도 1 및 도 3에서 보듯이 원자로용기의 복사열에 의해 가열된 공기가 외부의 찬 공기와의 온도 차이로 인한 자연대류를 통해 순환되면서 냉각되는 것으로, 외부의 찬 공기가 유입되는 통로인 입구덕트(11)와, 상기 입구덕 트(11)를 통해 유입된 찬 공기를 일차로 모아주는 공간인 상부저온플레넘(12)과, 상기 상부저온플레넘(12)에 저장된 찬 공기가 하방으로 흐르도록 하는 하향공기덕트(13)와, 하방으로 흐르는 공기를 모았다가 다시 상방으로 분배해 주는 공간인 하부저온플레넘(14)과, 원자로 공동의 열을 전달받아 가열된 공기가 상방으로 흐르도록 하는 고온상승판넬(15)과, 상방으로 흐르는 공기를 모아주는 고온플레넘(16)과, 가열된 공기를 대기 중으로 방출하는 굴뚝(17)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 하향공기덕트(13)와 고온상승판넬(15)은 사각형상의 덕트로 이루어져 있으며, 상기 하향공기덕트(13)를 통해 하방으로 내려온 외부의 찬 공기는 상기 고온상승판넬(15)에서 상기 원자로용기의 측면 벽을 통해 가열되어 다시 상방으로 흐름으로써 자연대류에 의한 열교환을 통해 냉각을 수행하게 된다.

상기 물 냉각장치는 도 1 및 도 4에서 보듯이 관을 통해 흐르는 물의 부분비등과 응축을 통하여 대기로 열을 방출하는 것으로, 물을 모아 상방으로 분배해 주는 하부헤더(24)와, 상기 공기 냉각장치의 하향공기덕트(13)와 고온상승판넬(15) 사이에 설치되어 원자로 공동의 열을 전달받아 가열된 물이 상방으로 흐르도록 하는 고온상승관(25)과, 상기 콘크리트 구조물의 외부에 배치되어 상기 고온상승관(25)을 통해 상방으로 유입된 고온의 물을 한데로 모아주는 상부헤더(26)와, 상기 상부헤더(26)와 연결되어 고온의 물이 흐르도록 하는 고온출구관(27)과, 상기 고온출구관(27)을 흐르는 고온의 물을 냉각시키기 위하여 다수개소에서 절곡되어 수조(32)에 잠겨있는 수조열교환기(28)와, 체크밸브(29)를 매개로 상기 수조열교환 기(28)를 통해 냉각된 물이 다시 상기 하부헤더(24)로 유입되도록 상기 콘크리트 구조물을 관통하여 연결된 저온입구관(23)으로 이루어진 폐회로로 구성되어 있다. 또한 상기 고온출구관(27)의 일측에는 폐회로 내 물의 일차 비등 시 압력을 흡수해 주어 자연순환이 잘 일어날 수 있도록 해 주는 체적제어기(31)가 설치되어 있다.

또한, 상기 물 냉각장치는 상기 수조열교환기(28)를 통과하여 배출되는 물을 우회시켜 펌프(21)와 강제냉각열교환기(30) 및 격리밸브(22)를 통해 능동적으로 외부와 열교환을 시키는 능동냉각장치(3)를 더 구비하고 있다.

또한, 상기 수조(32)에는 히트파이프(34)가 설치되어 외부 공기와의 열교환을 통해 상기 수조(32)에 저장된 물을 냉각시키는 한편, 상기 히트파이프(34)를 통한 열제거 상실 사고시 추가 열제거 수단으로 상기 수조(32)에 저장된 물의 비등증발을 통한 열제거가 가능하도록 증기방출파열판(33)이 설치되어 있다.

또한, 상기 수조(32)에 저장되는 유체로는 열전달 촉진이 가능한 나노유체(Nano Fluid)를 사용할 수도 있다. 이러한 나노 유체는 물, 오일 등 일반 유체에 소량의 나노 입자를 균일하게 분산시켜 만든 유체로 기존 유체보다 훨씬 높은 열전도도를 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 공기/물 복합형 냉각장치의 개념을 나타내는 개략도,

도 2는 도 1의 냉각판넬/관을 나타내는 A-A'의 단면도,

도 3은 공기냉각장치의 작동 유로를 나타내는 개략도,

도 4는 물 냉각장치의 작동 유로를 나타내는 개략도.

** 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 **

4 : 냉각판넬/관 11 : 입구덕트

12 : 상부저온플레넘 13 : 하향공기덕트

14 : 하부저온플레넘 15 : 고온상승판넬

16 : 고온플레넘 17 : 굴뚝

21 : 펌프 22 : 격리밸브

23 : 저온입구관 24 : 하부헤더

25 : 고온상승관 26 : 상부헤더

27 : 고온출구관 28 : 수조열교환기

29 : 체크밸브 30 : 강제냉각열교환기

31 : 체적제어기 32 : 수조

33 : 증기방출파열판 34 : 히트파이프

Claims (11)

1. 원자로 공동(Reactor Cavity)을 통한 노심의 잔열을 제거하기 위하여,

   외부의 찬 공기를 유입시켜 상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 공기를 대기로 방출하는 공기 냉각장치와;

   상기 원자로 공동에서 전달되는 잔열에 의해 가열된 물을 순환시켜 외부와의 열교환을 통해 냉각시키는 물 냉각장치;로 이루어지고,

   상기 공기 냉각장치는 외부의 찬공기가 유입되는 통로인 입구덕트(11)와, 유입된 찬 공기를 일차로 모아주는 상부저온플레넘(12)과, 찬 공기가 하방으로 흐르도록 하는 하향공기덕트(13)와, 하방으로 흐르는 공기를 상방으로 분배해 주는 하부저온플레넘(14)과, 원자로 공동의 열을 전달받아 가열된 공기가 상방으로 흐르도록 하는 고온상승판넬(15)과, 상방으로 흐르는 공기를 모아주는 고온플레넘(16)과, 가열된 공기를 대기 중으로 방출하는 굴뚝(17)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하향공기덕트(13)와 상기 고온상승판넬(15)은 사각형상의 덕트로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 하향공기덕트(13)를 통해 하방으로 내려온 외부의 찬 공기는 상기 고온상승판넬(15)에서 원자로 용기의 측벽면을 통해 가열되어 상방으로 흐름으로써 자연대류에 의한 냉각을 수행하는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 물 냉각장치는 물을 모아 상방으로 분배해 주는 하부헤더(24)와, 상기 공기 냉각장치의 하향공기덕트(13)와 고온상승판넬(15) 사이에 설치되어 원자로 공동의 잔열을 전달받아 가열된 물이 상방으로 흐르도록 하는 고온상승관(25)과, 상기 고온상승관(25)을 통해 상방으로 유입된 고온의 물을 한데로 모아주는 상부헤더(26)와, 상기 상부헤더(26)와 연결되어 고온의 물이 흐르도록 하는 고온출구관(27)과, 상기 고온출구관(27)을 흐르는 고온의 물을 냉각시키기 위하여 다수개소 에서 절곡되어 냉각 유체가 저장된 수조(32)에 잠겨있는 수조열교환기(28)와, 체크밸브(29)를 매개로 상기 수조열교환기(28)를 통해 냉각된 물이 다시 상기 하부헤더(24)로 유입되도록 하는 저온입구관(23)으로 이루어진 폐회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 물 냉각장치는 상기 수조열교환기(28)에서 배출된 물을 상기 체크밸브(29) 전후에서 우회시켜 능동적으로 외부와 열교환을 시키도록 펌프(21)와 강제냉각열교환기(30)를 포함하는 능동냉각장치(3)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 능동냉각장치(3)의 입출구부에는 격리밸브(22)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 수조(32)에는 히트파이프(34)가 설치되어 외부 공기와의 열교환을 통해 상기 수조(32)에 저장된 물을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 히트파이프(34)를 통한 열제거 상실 사고시 추가 열제거 수단으로 상기 수조(32)에 저장된 물의 비등증발을 통한 열제거가 가능하도록 증기방출파열판(33)이 설치되는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
10. 제 5항에 있어서,

    상기 수조(32)에 저장되는 유체로 열전달 촉진이 가능한 나노유체를 사용하는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.
11. 제 1항 또는 제3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    정상운전시에는 상기 공기 냉각장치만 사용되고, 사고시에는 상기 공기 냉각장치와 물 냉각장치 모두 사용되는 것을 특징으로 하는 고온가스로의 노심 잔열제거를 위한 공기/물 복합형 피동 원자로 공동 냉각장치.

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