KR101171052B1

KR101171052B1 - 원자력을 이용한 수력 발전장치

Info

Publication number: KR101171052B1
Application number: KR1020120041643A
Authority: KR
Inventors: 장용승
Original assignee: 장용승
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-08-03

Abstract

본 발명은 중수로 원자로를 이용하는 발전장치에 관한 것으로, 1차 발전 후 버려지는 증기로 U자형 수직관의 상승관에 채워진 물을 상승시킴으로써 2차 발전이 이루어지도록 하는 원자력을 이용한 수력 발전장치에 관한 것이다.
본 발명은 경수로 원자로에서 발생시킨 증기로 터빈을 회전시켜 발전기를 작동시키는 원자력 발전장치에 있어서, 터빈을 회전시킨 증기가 U자 형태로 세워진 수직관을 구성하는 높은 쪽의 상승관 하측으로 공급되어 상승관에 채워진 물이 흘러넘치게 하고, 상승관을 타고 넘은 물로 터빈을 작동시켜 2차 발전이 이루어지도록 함으로써 이루어진다.

Description

원자력을 이용한 수력 발전장치{Hydroelectric power generator for nucler energy statin}

본 발명은 중수로 원자로를 이용하는 발전장치에 관한 것으로, 1차 발전 후 버려지는 증기로 U자형 수직관의 상승관에 채워진 물을 상승시킴으로써 2차 발전이 이루어지도록 하는 원자력을 이용한 수력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소는 크게 원자로를 중심으로 한 핵증기 공급계통(NSSS : nuclear steam supply system)과, 증기를 공급받아 발전기를 구동시키는 터빈 및 발전기계통과, 비상급수 등의 부수 설비로 구분된다.

핵증기 공급계통은 원자로의 내부에 설치되는 것으로, 크게 중수로 원자로와 증기발생기로 이루어지게 되고, 상기 중수로 원자로에서는 핵연료로부터의 고열을 냉각시키기 위한 냉각재를 가열시키게 되고, 가열된 냉각재는 증기발생기로 회수되어 물을 가열시킴으로써 증기를 발생시키게 되며, 이렇게 발생된 증기는 증기터빈을 구동시켜 발전기에서 발전이 이루어지도록 하고 있다.

이러한 원자력 발전소의 증기발생과 전기발전은 공지된 사실이나, 상기 터빈을 구동시킨 증기는 재활용을 하지 못하는 실정으로, 증기열의 낭비가 있게 된다.

본 발명은 원자력 발전소에서 원자핵 에너지를 이용하여 발생시킨 증기로 1차 발전을 한 후 재활용하지 못하였던 문제를 해결하기 위한 것으로, 1차로 발전을 위한 터빈을 작동시킨 증기는 2차로 물이 채워진 직관의 하부로 공급하여 물이 수직관을 타고 넘치는 힘을 이용하여 2차 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명은 경수로 원자로에서 발생시킨 증기로 터빈을 회전시켜 발전기를 작동시키는 원자력 발전장치에 있어서, 터빈을 회전시킨 증기가 U자 형태로 세워진 수직관을 구성하는 높은 쪽의 상승관 하측으로 공급되어 상승관에 채워진 물이 흘러넘치게 하고, 상승관을 타고 넘은 물로 터빈을 작동시켜 2차 발전이 이루어지도록 함으로써 이루어지는 것으로, 1차 발전 후 버려지는 증기로 물을 가열시켜 물이 상승관을 타고 넘치는 힘으로 터빈을 작동시켜 발전이 이루어지게 하는 것이다.

본 발명은 원자력 발전소에서 원자력 에너지를 이용한 증기로 1차 발전을 한 후 버려지는 증기를 이용하여 물이 U자형 수직관을 구성하는 상승관을 타고 넘치는 힘을 이용하여 2차 발전이 이루어지도록 함으로써 에너지를 재활용할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 기존의 증기를 이용한 1차 발전만 하는 경우와 비교할 때 본 발명은 증기에 의한 1차 발전과 물을 이용한 2차 발전이 이루어지게 되므로, 동일 에너지를 사용하여도 발전 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 시스템 구성도

본 발명은 원자력 발전소에서 원자력 에너지를 이용하여 증기를 발생시킨 후 이를 이용하여 터빈을 회전시켜 발전기를 구동시키는 발전장치에 관한 것으로, 증기 발생으로 1차 발전을 한 후의 증기로 물을 상승시켜 2차 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

원자력을 이용하여 발생시킨 증기로 터빈을 구동시켜 발전이 이루어지게 하는 것은 일반적인 원자력 발전소의 발전 형태이고, 본 발명은 상기 터빈을 구동시킨 증기로 U자 형태를 갖는 수직관의 상승관에 채워진 물을 넘치게 한 후 이를 이용하여 발전이 이루어지도록 함으로써 발전 출력을 높일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 U자형 수직관은 일측이 높은 상승관으로 이루어지는 한편 타측은 높이가 낮은 회수관으로 이루어지고, 높은 쪽의 상승관에서 넘친 물이 낮은 쪽의 회수관으로 회수되게 하며, 터빈을 구동시킨 증기는 상기 U자형 수직관을 구성하는 상승관의 하측으로 노즐을 통하여 분출되게 함으로써 상승관에 채워진 물이 상부로 분출되게 하고, 상승관을 통하여 분출되는 물을 이용하여 발전을 하는 것이다.

본 발명은 상기 높은 쪽 상승관의 상측으로 물 흐름에 의해 구동되는 터빈을 설치한 후 상기 터빈의 회전력에 의해 발전이 이루어지도록 하는 것으로, 1차 증기 터빈을 이용한 발전이 이루어지게 한 후 2차 수력 발전이 이루어지게 함으로써 정해진 량의 원자력 에너지를 사용하면서도 발전 출력은 기존보다 많은 량을 얻어낼 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기 U자형 수직관의 높은 쪽 상승관 하부와 증기발생기에는 외부에서 급수관을 통하여 물이 보충될 수 있도록 함으로써 중수로 원자로의 핵원료를 제거하지 않는 한 연속적인 발전이 이루어지도록 한다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 살펴본다.

본 발명은 중수로 원자로(10)와 증기발생기(20)를 구비하되 상기 중수로 원자로(10)에서 핵원료를 이용하여 발생시킨 열을 냉각재로 냉각시킴으로써 냉각재가 가열되게 하고, 상기 냉각재는 증기발생기(20)의 내부를 지나면서 증기발생기(20)로 공급되는 물을 가열하여 증기를 발생시키게 된다.

증기 발생기(20)에서 발생된 증기는 터빈(30)을 구동시킴으로써 터빈(30)에 연결된 발전기(40)가 작동하면서 전기를 생산하게 되고, 터빈(30)을 구동시킨 증기는 U자형의 수직관(50)의 상승관(51)의 하부에 설치된 노즐(60)을 통하여 배출되게 되며, 이때 수직관(50)에는 급수관(90)을 통하여 일정량의 물이 항시 채워져 있도록 한다.

여기서, U자형 수직관(50)은 높은 쪽과 낮은 쪽을 형성시키되 상기 높은 쪽을 구성하는 상승관(51)의 상측에 터빈(70)을 설치하는 한편 상기 터빈(70)의 회전력에 의해 작동되어 전기를 생산하는 발전기(80)를 설치하며, 상기 U자형 수직관(50)의 높은 쪽에서 배출되는 물은 낮은 쪽의 회수관(52)으로 흐르게 한다.

그리고, 증기가 배출되는 노즐(60)은 U자형 수직관(50)의 높은 쪽 상승관(51)의 하부에 위치하도록 하고, 상기 노즐(60)에서 배출된 증기가 수직관(50)에 채워진 물을 가열시키는 동시에 상부로 이동시킴으로써 상승관(51)에 채워진 물이 흘러넘치면서 터빈(70)을 구동시키게 되며, 상기 터빈(70)의 작동으로 발전기(80)에서 발전이 이루어지게 된다.

본 발명의 U자형 수직관(50)은 세워져 설치되는 한편 한 쪽은 다른 쪽보다 높게 하여 상승관(51)을 형성하는 한편 다른 쪽은 그 높이가 낮은 회수관(52)을 설치하되 상기 수직관(50)은 상승관(51)에서 배출된 물이 회수관(52)으로 회수되게 하고, 상승관(51)의 하측으로 노즐(60)이 설치되어 증기를 배출시키는 한편 급수관(90)을 통하여 일정수위를 유지하도록 한다.

여기서, U자형 수직관(50)을 구성하는 상승관(51)은 61m로 하고, 회수관(52)은 60m로 하되 상승관(51)이 회수관(52)보다 1m 높도록 하는 것이 발전에 효과적이다.

이러한 본 발명에서 중수로 원자로(10)에서 증기발생부(20)를 통하여 증기를 발생시킨 후 이를 이용하여 터빈(30)을 구동시킴으로써 전기를 생산하는 과정은 당 업계의 통상의 사실로써 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 상기 터빈(30)을 구동시킨 증기를 이용하여 U자형 수직관(50)의 상승관(51)에 채워진 물을 상승시킨 후 이를 이용하여 터빈(70)을 회전시킴으로써 수력 발전이 추가적으로 이루어지도록 하는 것으로, 터빈(30)을 구동시킨 증기는 U자형 수직관(50)의 상승관(51) 하측으로 설치된 노즐(60)을 통하여 분출되게 되고, 상기 노즐(60)을 통하여 증기가 배출되면 상승관(51)에 채워진 물은 증기의 상승압력으로 인하여 상측으로 흘러넘치게 된다.

즉, 고압의 증기가 터빈(30)을 구동시킨 후 상승관(51)의 하부에서 상측을 향하여 설치된 노즐(60)을 통하여 분출되게 하는 경우 상승관(51)에 채워진 물을 상부로 상승시키면서 61m를 갖는 상승관(51)의 상부로 배출되고, 이와 동시에 상승관(51)에 채워진 물은 상승관(51)의 상부로 흘러넘치게 된다.

상승관(51)의 상측으로 배출되는 증기는 외부 배출이 이루어지게 되고, 상승관(51)의 상측으로 흘러넘치는 물은 터빈(70)을 구동시켜 발전기(80)에서 발전이 이루어지게 한 후 60m의 회수관(52)을 통하여 U자형 수직관(50)의 내부로 회수되게 되며, 회수관(52)으로 회수된 물은 노즐(60)에서 증기가 배출됨에 따라 다시 상승관(51)으로 이동하여 상승관(51)의 상측으로 흘러넘치는 과정을 반복함으로써 전기 생산이 이루어지게 된다.

본 발명에서 U자형 수직관(50)은 높이가 61m로 회수관(52)보다 1m높은 상승관(51)과 높이가 60m로 상승관(51)보다 1m가 낮은 회수관(52)으로 이루어지게 되고, 상승관(51)에서 배출된 물은 회수관(52)을 통하여 회수되게 되고, 상기 U자형 수직관(50)의 상승관(52)과 증기발생기(20)에는 급수관(90)을 통하여 지속적인 급수가 이루어지되 일정량의 물이 항시 채워져 있도록 한다.

상기 급수관(90)에는 물을 흐름을 단속하는 밸브(91)를 설치한다.

본 발명에서 U자형 수직관(50)의 상승관(51)에 설치된 노즐(60)을 통하여 증기가 배출되면, 증기가 물속에서 상부로 이동하게 되고, 이로 인하여 물도 상승관(51)의 상부로 분출되는 힘을 받게 되는 것으로, 이러한 상승관(51)의 분출압력을 이용하여 터빈(70)을 구동시켜 발전이 이루어지게 된다.

본 발명은 수직으로 세워진 수직관(50)을 이용하여 물을 상승시킨 후 상승된 물이 흘러넘치는 힘을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 것으로, 상승관(51)의 상부로 흘러넘친 물이 높이를 갖고 떨어지게 하는 경우 낙차에 의한 발전이 이루어지게 할 수도 있다.

10 : 중수로 원자로 20 : 증기발생기
30 : 터빈 40 : 발전기
50 : U자형 수직관 51 : 상승관
52 : 회수관 60 : 노즐
70 : 터빈 80 : 발전기
90 : 급수관

Claims

중수로원자로(10)의 냉각열을 이용하여 증기발생기(20)에서 발생시킨 증기로 터빈(30)을 회전시켜 발전기(40)에서 발전이 이루어지는 원자력 발전장치에 있어서,
상기 터빈(30)을 구동시킨 증기가 U자형 수직관(50)을 구성하는 상승관(51)의 하측에서 노즐(60)을 통하여 배출되게 하고,
상기 노즐(60)에서 배출되는 증기의 상승압력에 의해 상승관(51)에 채워진 물을 분출시켜 터빈(70)을 회전시킴으로써 발전기(80)에서 발전이 이루어지게 하며,
상기 상승관(51)에서 분출된 물은 U자형 수직관(50)의 회수관(52)으로 회수되게 하고,
상기 U자형 수직관(50)과 증기발생기(20)에는 급수관(90)을 통하여 급수가 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 원자력을 이용한 수력 발전장치.
제1항에 있어서, U자형 수직관(50)은 상승관(51)과 회수관(52)으로 이루어지되 내측에 채워진 물이 서로 교류하게 하고, 상기 상승관(51)은 61m로 하고 회수관(52)은 60m로 하되 상승관(51)이 회수관(52)의 높이보다는 1m 높게 하는 한편 상승관(51)의 하측에서 상부를 향하여 증기를 분출시키는 노즐(60)을 설치하는 것을 특징으로 하는 원자력을 이용한 수력 발전장치.
제1항에 있어서, U자형 수직관(50)은 수직으로 세워지는 것을 특징으로 하는 원자력을 이용한 수력 발전장치.