KR101658476B1 - 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기; 유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및 상기 피동잔열제거계통의 작동 불능 시 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고, 상기 감압설비는, 상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및 상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템과 이를 구비하는 원전을 개시한다.

Description

원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전{REACTOR COOLANT SYSTEM DEPRESSURIZATION SYSTEM AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}

본 발명은 원자로냉각재계통의 과압을 억제하기 위한 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.

1. 원자로의 종류

원자로는 주요기기의 설치위치와 안전계통의 구현 방식에 따나 구분될 수 있다.

(1) 먼저 원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 분리형원자로와 일체형원자로로 나뉜다. 주요기기란 증기발생기, 가압기, 펌프 등을 가리킨다. 분리형원자로의 주요기기는 원자로용기의 외부에 설치된다. 한국의 상용 원자로는 분리형원자로의 일 예에 해당한다. 일체형원자로의 주요기기는 원자로용기의 내부에 설치된다. 한국의 SMART 원자로(System-integrated Modular Advanced ReacTor)는 일체형원자로의 일 예에 해당한다.

(2) 다음으로 원자로는 안전계통의 구현 방식에 따라 능동형원자로와 피동형원자로로 나뉜다. 능동형원자로의 안전계통에는 능동 기기가 사용된다. 능동 기기란 비상발전기 등으로부터 공급되는 전력에 의해 작동하는 기기를 가리킨다. 예를 들어 펌프는 능동 기기의 일 예에 해당한다. 피동형원자로의 안전계통에는 피동력에 의해 작동하는 기기를 가리킨다. 피동력은 예를 들어 중력 또는 가스압력을 포함한다.

피동형원자로는 피동안전계통(Passive Safety System)을 포함한다. 피동안전계통은 사고 발생 시 규제요건에서 요구하는 시간(72시간 이상) 동안 운전원의 조치나 안전등급의 교류(AC) 전원(예를 들어 비상 디젤 발전기) 없이 계통에 내장되어 있는 자연력만으로도 원자로를 안전하게 유지하고, 72시간 이후에는 운전원의 조치나 비안전계통의 도움을 받아도 되는 계통이다.

2. 피동잔열제거계통

(1) 피동안전계통은 피동잔열제거계통(일반 원전의 보조급수계통 또는 잔열제거계통)을 포함한다. 원전 산업 분야에서 피동잔열제거계통은 일체형원자로를 포함하여 다양한 원전에서 채용되고 있다. 피동잔열제거계통은 원전에서 사고 발생 시 원자로냉각재계통의 열(원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열 )을 제거한다. 피동잔열제거계통과 관련된 배경기술은 하기의 선행 특허 문헌을 참조한다.

1) 등록특허공보 제10-0261752호(2000.07.15.)

2) 등록특허공보 제10-0419194호(2004.02.19.)

3) 등록특허공보 제10-1234570호(2013.02.19.)

(2) 피동잔열제거계통은 냉각수의 순환 방식과 열교환기의 냉각 방식에 따라 구분될 수 있다.

먼저 냉각수의 순환 방식으로는, 1) 원자로의 일차냉각수를 직접 순환시켜 원자로를 냉각하는 방식(AP1000: 미국 웨스팅하우스)과, 2) 증기발생기를 이용하여 이차냉각수를 순환시킴으로써 원자로를 냉각하는 방식(SMART 원자로: 국내) 두 가지가 주로 사용되고 있다. 3) 일차냉각수를 탱크에 주입하여 직접 응축시키는 방식(CAREM:아르헨티나)도 일부 이용되고 있다.

다음으로 피동잔열제거계통의 열교환기(응축열교환기)의 반대쪽 유로 즉, 외부를 냉각하는 방식으로는 1) 대부분의 원자로에서 적용하고 있는 수랭식(water-cooled, AP1000), 2) 일부 공랭식(air-cooled, WWER 1000:러시아) 및 3) 수-공랭식 병용 방식(IMR:일본)이 이용되고 있다. 피동잔열제거계통의 열교환기는 원자로로부터 전달받은 열을 비상냉각탱크 등으로 전달하는 기능을 수행한다. 열은 비상냉각탱크 등을 통해 최종 열침원인 외부로 방출된다. 열교환기의 방식으로는 증기 응축현상을 이용하여 뛰어난 열전달 효율을 나타내는 응축열교환기가 많이 채용되고 있다

3. 원자로냉각재계통 감압 설비

원자로냉각재계통의 압력이 비정상적으로 상승하면, 원자로냉각재계통은 과압에 의해 손상될 수 있다. 원자로냉각재계통 감압 설비는 원자로냉각재계통의 압력 상승을 억제하여 원자로냉각재계통을 보호한다.

종래의 원자로냉각재계통 감압 설비는 증기를 1) 원자로배수탱크, 2) 격납건물내재장전수조, 또는 3) 격납건물 내부 대기로 방출하도록 구성되어 있었다. 이에 따라 종래의 원자로냉각재계통 감압 설비는 지속적으로 작동하게 되면 냉각재상실사고로 발전하게 된다는 문제를 갖고 있다. 냉각재상실사고는 냉각재에 포함되어 있는 방사성 물질(radioactive material)로 격납건물 내부의 환경에 노출되어 있는 대부분의 기기를 오염시키므로, 사고 후 후속 조치에 많은 어려움을 유발하게 된다. 따라서 비냉각재상실사고가 냉각재상실사고로 확대되는 것은 원전의 안전성 확보 및 후속 조치의 용이성 확보의 측면에서 가능한 배제되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 목적은 원자로냉각재계통의 압력 상승을 억제하기 위한 원자로냉각재계통 감압 시스템을 제공하기 위한 것이다. 특히 본 발명은 구성을 단순화 한 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전을 제안하기 위한 것이다.

원자로냉각재계통의 압력 상승을 억제하기 위한 종래의 기술은 냉각재상실사고로 발전할 우려가 있다. 본 발명은 원자로냉각재계통의 압력 상승을 억제하기 위해 지속적으로 작동하더라도 원자로냉각재계통의 과압 사고가 냉각재상실사고로 확대되는 것을 방지할 수 있는 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전을 제안하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 원자로냉각재계통 감압 시스템은, 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기; 유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및 상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고, 상기 감압설비는, 상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및 상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 감압설비는, 상기 가압기와 원자로배수탱크에 연결되는 가압기안전배관; 및 상기 가압기안전배관에 설치되고, 상기 원자로냉각재계통의 급격한 압력 상승을 억제하도록 기설정된 압력을 기준으로 개폐되는 가압기안전밸브를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 감압설비는 상기 감압배관 또는 상기 주입배관에 설치되는 감압밸브를 포함하고, 상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 감압밸브가 개방되어 상기 원자로냉각재계통의 압력을 낮출 수 있다.

상기 감압배관의 적어도 일부 영역 또는 상기 주입배관의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래로 이루어지며, 상기 감압밸브는 상기 복수의 갈래마다 적어도 하나씩 설치될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 감압설비는 상기 감압배관에 설치되는 파이로트구동안전방출밸브를 포함하고, 상기 파이로트구동안전방출밸브는, 상기 원자로냉각재계통의 급격한 압력 상승을 억제하도록 이루어지는 제1밸브; 및 설계기준초과사고 발생에 의해 상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되면 작동하여 상기 원자로냉각재계통의 압력을 낮추도록 이루어지는 제2밸브를 포함할 수 있다.

상기 감압배관의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래로 이루어지며, 상기 파이로트구동안전방출밸브는 상기 복수의 갈래마다 설치될 수 있다.

상기 감압설비는 상기 응축열교환기로부터 방출되는 응축수를 저장하도록 상기 주입배관에 설치되는 응축수 수용부를 더 포함하고, 상기 응축수 수용부는 원자로냉각재계통과 압력평형을 형성하면 내부에 저장된 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 이루어질 수 있다.

상기 감압설비는 상기 감압배관, 상기 주입배관 및 상기 응축수 수용부 중 적어도 한 곳에 설치되는 파열판을 더 포함하고, 상기 파열판은 상기 감압설비의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 파열될 수 있다.

상기 감압설비는 상기 감압배관, 상기 주입배관 및 상기 응축수 수용부 중 적어도 한 곳에 설치되는 대기방출 격리밸브를 더 포함하고, 상기 대기방출 격리밸브는 상기 감압설비의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 개방될 수 있다.

상기 감압설비는 상기 주입배관을 흐르는 비응축성 가스를 제거하도록 이루어지는 비응축성 가스 배기 배관을 포함하고, 상기 비응축성 가스 배기 배관은, 상기 응축열교환기의 하부, 상기 응축수 수용부의 상부 또는 상기 주입배관에 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동잔열제거계통은 냉각수를 저장하도록 형성되는 비상냉각수저장부를 포함하고, 상기 비상냉각수저장부는 상기 냉각수의 증발에 의해 형성되는 증기를 방출하는 개구부를 구비할 수 있다.

상기 비상냉각수저장부는 격납부의 외부에 설치되고, 상기 응축열교환기는 상기 격납부의 내부에 설치되며, 상기 비상냉각수저장부와 상기 응축열교환기는 상기 냉각수의 순환을 위한 제1 및 제2순환배관에 의해 서로 연결될 수 있다.

상기 비상냉각수저장부는 격납부의 외부에 설치되고, 상기 응축열교환기는 상기 비상냉각수저장부의 내부에 설치될 수 있다.

상기 비상냉각수저장부는 격납부의 내부에 설치되고, 상기 응축열교환기는 상기 비상냉각수저장부의 내부에 설치될 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동잔열제거계통은 1차유체를 순환시키도록 상기 원자로냉각재계통에 연결되고, 상기 감압배관은 상기 피동잔열제거계통의 작동과 상기 감압설비의 작동을 위해 상기 응축열교환기로 증기를 공급하는 유로를 형성하며, 상기 피동잔열제거계통은 상기 주입배관을 우회하여 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 급수배관을 포함할 수 있다.

상기 피동잔열제거계통은 상기 급수배관에 설치되는 격리밸브를 포함하고, 상기 격리밸브는 상기 피동잔열제거계통의 작동 시 열리고, 상기 감압설비의 작동 시 닫힐 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 피동잔열제거계통은 2차유체를 순환시키도록 1차계통과 2차계통의 경계에 설치되는 증기발생기에 연결되고, 상기 피동잔열제거계통은, 상기 증기발생기와 터빈계통에 연결되는 주증기관으로부터 분지되어 상기 응축열교환기에 연결되는 증기배관; 및 상기 증기발생기와 급수계통에 연결되는 주급수관으로부터 분지되어 상기 응축열교환기에 연결되는 급수배관을 포함할 수 있다.

상기 피동잔열제거계통은 상기 증기배관과 상기 급수배관에 설치되는 격리밸브들을 포함하고, 상기 격리밸브들은 상기 피동잔열제거계통의 작동 시 열리고, 상기 감압설비의 작동 시 닫힐 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 감압설비는, 상기 감압배관으로부터 분지되어 원자로건물내재장전수조에 연결되는 자동감압배관; 및 상기 자동감압배관에 설치되며, 상기 원자로냉각재계통의 압력이 기설정된 작동값에 도달하면 개방되는 자동감압밸브를 포함할 수 있다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 원자로냉각재계통 감압 시스템을 구비하는 원전을 개시한다. 원전은, 원자로냉각재계통; 상기 원자로냉각재계통을 감싸도록 형성되는 격납부; 및 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하는 원자로냉각재계통 감압 시스템을 포함하고, 상기 원자로냉각재계통 감압 시스템은, 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기; 유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및 상기 피동잔열제거계통의 작동 불능 시 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고, 상기 감압설비는, 상기 원자로냉각재계통에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 원자로냉각재계통과 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및 상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 원전은 상기 원자로냉각재계통으로 냉각재를 주입하도록 이루어지는 안전주입계통을 포함하고, 상기 안전주입계통은 냉각재의 주입 유로를 형성하도록 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 안전주입배관을 포함하며, 상기 주입배관은 상기 안전주입배관에 연결될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 감압설비는 피동잔열제거계통의 응축열교환기를 공유하므로, 원자로냉각재계통 감압 시스템의 구성은 단순화될 수 있다. 원자로냉각재계통의 구성이 단순하다는 것은 원전의 사고 발생 가능성이 낮다는 것과 원전의 안전성이 향상된다는 것을 의미한다.

또한 본 발명은, 원자로냉각재계통에서 방출된 증기를 피동잔열제거계통의 응축열교환기에서 응축시키고, 응축열교환기에서 증기의 응축에 의해 형성된 응축수를 다시 원자로냉각재계통으로 공급한다. 따라서 본 발명의 원자로냉각재계통 감압 시스템은 지속적으로 작동하더라도 원자로냉각재계통의 과압 사고가 냉각재상실사고로 확대되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 6은 도 5에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 8은 도 7에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 10은 도 9에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 12는 도 11에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 13은 본 발명의 제7실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 14는 도 13에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 15는 본 발명의 제8실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 16은 도 15에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 17은 본 발명의 제9실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 18은 도 17에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.
도 19는 본 발명의 제10실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전의 정상 운전 상태를 보인 개념도.
도 20은 도 19에 도시된 원전에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템의 작동 상태를 보인 개념도.

이하, 본 발명에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템 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.

홀수 도면(도 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19)에는 각 실시예마다 원전의 정상 운전 상태를 나타내었다. 짝수 도면(도 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20)에는 각 실시예마다 원전의 가상 사고 발생 시를 나타내었다. 각 도면은 설명의 편의를 위해 좌측과 우측을 서로 다르게 도시하였다. 다만 이렇게 도시하는 것은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 각 도면의 좌측과 우측이 서로 다른 원전을 나타내는 것은 아니다.

또한 원전의 안전설비 구성 특성에 따라 피동잔열제거계통과 감압 시스템의 계열 수는 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어 피동잔열제거계통은 4계열로 감압 시스템은 2계열로 구성된 경우, 피동잔열제거계통 2계열에는 감압 시스템이 구비되지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000) 및 이를 구비하는 원전(100)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다.

원전(100)은 원자로냉각재계통(또는 일체형원자로의 원자로, 101), 노심(101a), 원자로냉각재펌프(101b), 증기발생기(102), 격납부(103), 급수계통(104), 터빈계통(105) 및 격납부냉각계통(또는 피동격납부냉각계통, 106)을 포함한다. 도 1에 도시된 구성요소 외에도 원전(100)은 기타 원전(100)의 정상 운전을 위한 계통들과 원전(100)의 안전성을 확보하기 위한 다양한 계통들을 포함할 수 있다.

원자로냉각재계통(101)(RCS; Reactor Coolant System)은 격납부(103)의 내부에 설치된다. 원자로냉각재계통(101)은 노심(101a)에서 연료의 핵분열로 발생하는 열에너지를 전달하고 수송하는 계통이다. 원자로냉각재계통(101)의 내부에는 냉각재(1차유체)가 채워진다. 냉각재상실사고 등의 사고 발생 시 원자로냉각재계통(101)으로부터 증기가 방출될 수 있으며, 격납부(103)는 증기에 포함된 방사성 물질이 외부로 누출되는 것을 차단한다.

노심(101a)(Reactor Core)은 연쇄반응이 일어날 수 있는 원자로 내의 영역을 가리킨다. 노심(101a)에는 핵연료가 존재하고, 노심(101a)에서는 핵분열이 활발하게 일어난다. 일반적으로 노심(101a)은 핵연료와 감속재로 구성된다. 가압경수형 원자로에서 냉각재는 액체 상태로 핵연료 사이를 통과하며, 핵연료를 냉각하면서 감속재 역할을 병행한다.

원자로냉각재펌프(101b)(RCP; Reactor Coolant Pump)는 1차유체인 냉각재의 순환을 촉진하도록 이루어진다. 원자로냉각재펌프(101b)는 노심(101a)으로 진입하는 냉각재의 흐름을 도와준다. 도 1에 도시한 바와 같이 원자로냉각재펌프(101b)는 수평 방향으로 설치될 수 있으나, 본 발명에서 원자로냉각재펌프(101b)의 설치 위치와 설치 방향이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

증기발생기(102)는 1차계통(Primary System)과 2차계통(Secondary System)의 경계에 설치된다. 1차계통은 원자력 에너지를 생산하고, 생산된 에너지를 증기발생기(102)로 전달한다. 원자로냉각재계통(101), 노심(101a), 원자로냉각재펌프(101b), 가압기(1010) 등은 1차계통에 해당한다. 1차유체는 1차계통을 순환하는 유체(냉각재)를 가리킨다. 2차계통은 증기발생기(102)로 물을 공급하고 증기발생기(102)에서 생산된 증기를 이용하여 전력을 생산한다. 급수계통(104), 터빈계통(105) 등은 2차계통에 해당한다. 2차유체는 2차계통을 순환하는 유체(급수, 증기)를 가리킨다. 1차유체와 2차유체는 서로 철저히 격리된다.

증기발생기(102)는 노심(101a)에서 가열된 고온 고압의 냉각재를 공급받아 급수를 가열한다. 증기발생기(102)에서는 냉각재와 급수의 열교환이 이루어지며, 급수는 가열되어 증기가 된다. 원전(100)의 정상 운전 시 급수계통(104)은 주급수관(104a)을 통해 증기발생기(102)로 급수를 공급한다. 증기발생기(102)에서 발생된 증기는 주증기관(105a)을 통해 터빈계통(105)으로 공급되며, 터빈계통(105)에서 전력 생산에 이용된다.

증기발생기(102)는 원전(100)의 정산 운전 시뿐만 아니라, 냉각재상실사고 등의 사고 발생 시에도 작동한다. 피동잔열제거계통(1020) 등의 안전계통들 중 적어도 일부는 주급수관(104a) 및 주증기관(105a)에 연결되며, 증기발생기(102)를 이용해 원자로냉각재계통(101)의 열을 제거하도록 이루어진다.

격납부(103)는 원자로냉각재계통(101)을 감싸도록 형성된다. 격납부(103)는 원전(100)으로부터 외부 환경으로 방사성 물질의 누출을 방지하는 최종 방벽 역할을 한다. 격납부(103)는 압력경계를 구성하는 재료에 따라 구분될 수 있다. 격납건물(또는 원자로건물이라 함)은 강화콘크리트로 구성된다. 격납용기, 안전보호용기는 철재용기로 구성된다. 격납용기는 격납건물과 같이 저압으로 설계되는 대형용기다. 안전보호용기는 설계압력을 증가시켜 소형으로 설계되는 소형용기다. 특별한 언급이 없는 한 이 명세서에서 격납부(103)는 격납건물, 원자로건물, 격납용기 및 안전보호용기 등을 모두 포함하는 용어로 사용한다.

격납부냉각계통 또는 피동격납부냉각계통(106)(PCCS; Passive Containment Cooling System)은 격납부(103)의 압력이 상승하는 사고 발생 시 격납부(103)의 건전성을 유지하도록 이루어진다. 격납부냉각계통은 격납부(103) 내부의 증기를 냉각 및 응축시켜 격납부(103)의 압력 상승을 억제한다.

원전(100)은 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)을 포함한다.

원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)은 원자로냉각재계통(101)의 압력이 급격하게 증가하는 사고가 발생하는 경우, 원자로냉각재계통(101)의 압력 상승을 억제한다. 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)은 가압기(1010), 응축열교환기(1021) 및 감압설비(1030)를 포함한다.

가압기(1010)는 가압경수형 원자로에서 냉각재의 비등을 억제하도록 냉각수의 포화압력을 넘는 가압 상태를 유지하는 기능을 한다. 가압기(1010)는 증기식 또는 질소가스식뿐만 아니라 어떠한 형태든지 적용될 수 있으며, 특정한 형식의 가압기(1010)로 한정하지는 않는다. 가압기(1010)는 원자로냉각재계통(101)의 상부 공간에 설치될 수 있다.

피동잔열제거계통(1020)은 응축열교환기(1021)에서 이루어지는 유체 간의 열교환을 통해 원자로냉각재계통(101)의 현열 및 노심(101a)의 잔열을 제거한다. 본 발명의 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000) 중 감압설비(1030)는 피동잔열제거계통(1020)의 응축열교환기(1021)와 연동되어 작동하도록 이루어진다. 감압설비(1030)는 설계기준초과사고(피동잔열제거계통(1020)이 모두 작동하지 않는 설계기준초과사고)에 대해 한정적으로 작동하도록 구성되기 때문에 피동잔열제거계통(1020)과 응축열교환기(1021)를 공동으로 활용할 수 있는 것이다.

여기서는 먼저 도 1의 좌측 부분을 참조하여 사고 시 정상적으로 작동하는 피동잔열제거계통(1020)에 대하여 설명한다. 이어서 도 1의 우측 부분을 참조하여 피동잔열제거계통(1020)이 정상적으로 작동하지 않는 과압 사고 시 응축열교환기(1021)와 연동되어 작동하는 감압설비(1030)에 대하여 설명한다. 도 1의 좌측과 우측은 원자로냉각재계통(101)의 세로로 도시된 점선을 기준으로 구분하였다. 좌측과 우측을 구분하는 점선은 설명의 편의를 위한 것일 뿐 좌우를 서로 다른 발명으로 구분하기 위한 것은 아니다.

점선을 기준으로 좌측에는 피동잔열제거계통(1020)과 가압기안전밸브(1035)를 도시하였다. 이해의 편의를 위해 좌측의 피동잔열제거계통(1020)은 원자로냉각재계통(101) 가압 시스템과 구별되도록 도시하였다. 점선의 우측에는 피동잔열제거계통(1020)의 응축열교환기(1021)를 이용한 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)을 도시하였다.

도 1에 도시된 피동잔열제거계통(1020)은 증기발생기(102)를 이용하여 2차유체 순환시키도록 이루어진다. 피동잔열제거계통(1020)은 응축열교환기(1021), 증기배관(1022), 급수배관(1023), 비상냉각수저장부(1025), 순환배관(1026, 1027) 및 각 배관에 설치되는 각종 밸브들(1022a, 1023a, 1023b, 1026a, 1026b, 1027a)을 포함한다.

응축열교환기(1021)는 유체 간의 열교환이 이루어지는 곳이다. 응축열교환기(1021)에서 열교환되는 유체는 원전(100)의 작동 상태에 따라 달라질 수 있다. 원전(100)의 작동 상태는 (1) 피동잔열제거계통(1020)이 작동하는 경우와 (2) 감압설비(1030)가 작동하는 경우로 구분할 수 있다. (1) 피동잔열제거계통(1020)이 작동하는 경우 응축열교환기(1021)에서는 1) 증기발생기(102)를 순환하는 유체와 2) 비상냉각수저장부(1025)의 냉각수가 서로 열교환된다. (2) 감압설비(1030)가 작동하는 경우 응축열교환기(1021)에서는 1) 원자로냉각재계통(101)으로부터 방출된 증기와 2) 비상냉각수저장부(1025)의 냉각수(공랭식의 경우에는 외부의 대기)가 서로 열교환된다.

응축열교환기(1021)의 설치 위치는 원전(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 1의 응축열교환기(1021)는 격납부(103)의 내부 공간에 설치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

응축열교환기(1021)에는 쉘&튜브형 열교환기 또는 플레이트형 열교환기가 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 응축열교환기(1021)는 플레이트형 열교환기에 해당한다. 쉘&튜브형 열교환기는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

플레이트형 열교환기는 인쇄기판형 열교환기와 판형 열교환기를 포함하는 개념이다.

인쇄기판형 열교환기는 조밀한 유로배치와 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이에 용접을 없앤 구조의 열교환기다. 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 고집적도의 열교환 성능 등 장점을 갖는다.

판형 열교환기는 판을 압출하여 유로 채널을 형성하고 판 사이를 개스킷, 일반 용접 또는 브레이징 용접으로 결합시킨 구조의 열교환기다. 판형 열교환기는 인쇄기판형 열교환기와 유사한 적용 분야를 가지나, 주로 저압 환경에서 더 많이 사용된다. 판형 열교환기의 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기보다는 낮고 쉘&튜브형 열교환기보다는 우수하다. 또한 판형 열교환기는 인쇄기판형 열교환기에 비해 간편하게 제작할 수 있다.

본 발명에서 플레이트형 열교환기라 함은 특별한 방법이 없는 한, 인쇄기판형 열교환기나 판형 열교환기 뿐만 아니라, 플레이트(판)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우도 모두 포괄적으로 포함한다. 응축열교환기(1021)에 플레이트형 열교환기를 적용하는 경우, 고집적도를 이용하여 설비를 최적화할 수 있는 장점이 있다.

복수의 응축열교환기(1021)가 모여 응축열교환기 집합체(미도시)를 형성할 수도 있다. 응축열교환기(1021) 집합체는 하나의 응축열교환기(1021)보다 작은 유로 저항을 가지므로, 비상냉각수저장부(1025)에 저장된 냉각수의 자연순환을 향상시킬 수 있다. 이때 자연순환의 향상은 플레이트형 열교환기 내부의 미세유로뿐만 아니라 응축열교환기(1021)들 사이의 측면 유로를 통한 자연대류를 통해서도 이루어진다.

응축열교환기(1021)의 유로는 제1유로(미도시)와 제2유로(미도시)를 포함한다. 제1유로에는 피동잔열제거계통(1020) 및 감압설비(1030)의 유체가 흐른다. 제2유로에는 비상냉각수저장부(1025)의 냉각수(공랭식의 경우에는 외부의 대기)가 흐른다. 플레이트형 열교환기의 경우 제1유로와 제2유로는 플레이트마다 번갈아가며 형성된다. 이를테면 제1유로를 구비하는 플레이트와 제2유로를 구비하는 플레이트가 교호적으로 배치된다.

도 1에 도시된 응축열교환기(1021)는 폐쇄형 유로를 갖는다. 폐쇄형 유로는 개방형 유로와 구분되는 개념이다. 폐쇄형 유로는 응축열교환기(1021)의 상하부에 각각 형성되는 입출구를 통해서만 유체가 유입 및 유출되는 형태의 유로를 의미한다. 개방형 유로란 상하부의 입출구 외의 외측면을 통해서도 유체가 유입 및 유출되는 형태의 유로를 의미한다. 각 도면에서 제1유로와 제2유로가 폐쇄형인지 개방형인지는 유체의 유입과 유출을 표시한 화살표로부터 유추할 수 있다.

폐쇄형 유로와 개방형 유로는 비상냉각수저장부(1025)와 응축열교환기(1021)의 설치 위치에 따라 아래와 같이 결정될 수 있다. 이하의 (1) 내지 (4)는 도 1 내지 도 20에 모두 적용되는 설명들이다.

(1) 비상냉각수저장부(1025)가 격납부(103)의 외부에 설치되고 응축열교환기(1021)가 격납부(103)의 내부에 설치되는 경우, 제1유로와 제2유로는 모두 폐쇄형으로 이루어진다.

(2) 비상냉각수저장부(1025)가 격납부(103)의 내부에 설치되고 응축열교환기(1021)가 비상냉각수저장부(1025)의 내부에 설치되는 경우, 제1유로는 폐쇄형으로 이루어지고 제2유로는 개방형으로 이루어진다.

(3) 비상냉각수저장부(1025)가 설치되지 않고 응축열교환기(1021)가 격납부(103)의 내부에 설치되는 경우, 제1유로와 제2유로(외부의 대기가 흐름)는 모두 폐쇄형으로 이루어진다.

(4) 비상냉각수저장부(1025)가 설치되지 않고 응축열교환기(1021)가 격납부(103)의 외부에 설치되는 경우, 제1유로는 폐쇄형으로 이루어지고 제2유로(외부의 대기가 흐름)는 개방형으로 이루어진다.

증기배관(1022)은 주증기관(105a)으로부터 분지(또는 분기)되어 응축열교환기(1021)에 연결된다. 증기발생기(102)에서 발생된 증기는 주증기관(105a)으로 방출되는데, 증기배관(1022)은 피동잔열제거계통(1020) 또는 감압설비(1030)의 작동 시 주증기관(105a)으로 방출된 증기를 응축열교환기(1021)로 흐르게 하는 유로를 형성한다.

증기배관(1022)에는 격리밸브(1022a)가 설치된다. 증기배관(1022)에 설치된 격리밸브(1022a)는 원전(100)의 정상 운전 시에는 열려 있을 수도 있고 닫혀 있을 수도 있다. 증기배관(1022)에 설치된 격리밸브(1022a)는 피동잔열제거계통(1020)의 작동 시에는 열리고, 감압설비(1030)의 작동 시에는 닫힌다. 격리밸브(1022a)는 감압설비(1030)의 작동 시 증기배관(1022)으로 유체가 유입되는 것을 방지한다.

급수배관(1023)은 주급수관(104a)으로부터 분지되어 응축열교환기(1021)에 연결된다. 피동잔열제거계통(1020) 또는 감압설비(1030)의 작동 시 급수배관(1023)은 응축열교환기(1021)에서 주급수관(104a)으로 응축수를 흐르게 하는 유로를 형성한다.

급수배관(1023)에는 격리밸브(1023a)와 체크밸브(1023b)가 설치된다. 급수배관(1023)에 설치된 격리밸브(1023a)는 원전(100)의 정상 운전 시에는 닫혀 있다. 급수배관(1023)에 설치된 격리밸브(1023a)는 피동잔열제거계통(1020)의 작동 시에는 열리고, 감압설비(1030)의 작동 시에는 닫힌다. 체크밸브(1023b)는 급수의 역류를 방지한다.

비상냉각수저장부(1025)는 냉각수를 저장하도록 형성된다. 비상냉각수저장부(1025)의 설치 위치는 원전(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다. 도 1에는 비상냉각수저장부(1025)가 격납부(103)의 외부에 설치되어 있다. 비상냉각수저장부(1025)는 냉각수의 증발에 의해 형성되는 증기를 방출하는 개구부(1025a)를 구비한다. 개구부(1025a)는 도 1에 도시된 바와 같이 비상냉각수저장부(1025)의 상부에 형성될 수 있다.

비상냉각수저장부(1025)는 선택적인 구성이다. 원전(100)의 설계에 따라 공랭식을 채택하는 경우 피동잔열제거계통(1020)은 비상냉각수저장부(1025)를 포함하지 않을 수도 있다.

순환배관(1026, 1027)은 제1순환배관(1026) 및 제2순환배관(1027)을 포함한다. 제1순환배관(1026)과 제2순환배관(1027)은 비상냉각수저장부(1025)와 응축열교환기(1021)의 서로 다른 곳에 연결된다. 순환배관(1026, 1027)은 비상냉각수저장부(1025)에 저장된 냉각수의 순환을 위한 것이다. 피동잔열제거계통(1020) 또는 감압설비(1030)의 작동 시 냉각수는 순환배관(1026, 1027)을 통해 비상냉각수저장부(1025)와 응축열교환기(1021)를 지속적으로 순환한다.

제1순환배관(1026)은 비상냉각수저장부(1025)의 냉각수를 응축열교환기(1021)로 공급하는 유로를 형성한다. 제1순환배관(1026)은 비상냉각수저장부(1025)의 하부와 응축열교환기(1021)의 하부에 연결된다.

제2순환배관(1027)은 응축열교환기(1021)에서 가열된 냉각수를 비상냉각수저장부(1025)로 회수하는 유로를 형성한다. 제2순환배관(1027)은 응축열교환기(1021)의 상부와 비상냉각수저장부(1025)에 연결되며, 비상냉각수저장부(1025)의 연결위치는 제1순환배관(1026)의 연결위치보다 높다.

제1순환배관(1026)에는 격리밸브(1026a)와 체크밸브(1026b)가 설치된다. 제2순환배관(1027)에는 격리밸브(1027a)가 설치된다. 제1순환배관(1026)의 격리밸브(1026a)와 제2순환배관(1027)의 격리밸브(1027a)는 피동잔열제거계통(1020)의 유지 및 보수를 위한 것이다. 평상 시 격리밸브들(1026a, 1027a)은 열려 있다가 유지 및 보수를 필요로 하는 시점에 닫힌다. 제1순환배관(1026)에 설치된 체크밸브(1026b)는 화살표 방향의 유동만 통과시키도록 이루어지며, 냉각수의 역류를 방지하기 위한 것이다.

제1순환배관(1026)과 제2순환배관(1027)에는 유로저항 영역을 설치할 수 있다. 유로저항 영역은 다른 영역보다 큰 유로저항을 형성하여 냉각수의 유동을 안정화시킬 수 있다. 다만, 유로감소에 의한 열전달량의 손실을 보완하기 위해 응축열교환기(1021)의 크기를 증가시킬 필요가 있다.

비상냉각수저장부(1025)에 저장된 냉각수는 순환배관(1026, 1027)을 통해 응축열교환기(1021)를 지속적으로 순환하면서 가열된다. 가열된 냉각수는 증발하여 증기가 되며, 증기는 개구부(1025a)를 통해 최종 열침원인 외부로 방출된다.

감압설비(1030)는 고온 고압의 작동조건을 갖는다. 따라서 피동잔열제거계통(1020)의 응축열교환기(1021)가 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)에 활용되기 위해서는 감압설비(1030)의 작동조건에 대한 내구성을 가져야 한다. 일반적으로 피동잔열제거계통(1020)은 1차유체 또는 2차유체를 이용하며, 1차계통 또는 2차계통과 압력경계로서의 역할을 수행하므로 고온 고압의 환경에 대해 내구성을 갖도록 설계된다. 따라서 피동잔열제거계통(1020)의 응축열교환기(1021)는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)에 활용하는 것이 가능하다.

감압설비(1030)는 가압기안전밸브기능과 안전감압기능을 수행한다. 가압기안전밸브기능은 원자로냉각재계통(101)의 압력이 급격히 상승하는 경우 압력상승을 억제해주는 기능이다. 안전감압기능은 비냉각재상실사고 등이 발생하고 이와 함께 모든 잔열제거기능이 상실되는 등의 설계기준초과사고에 의해 원자로냉각재계통(101)이 고온 고압의 상태로 유지되는 경우 원자로냉각재계통(101)의 압력을 낮추어 주는 기능이다.

도 1의 점선 우측을 참조하면, 감압설비(1030)는 피동잔열제거계통(1020)의 응축열교환기(1021)를 이용하여 원자로냉각재계통(101)의 과압을 방지하도록 이루어진다. 감압설비(1030)는 감압배관(1031), 주입배관(1032), 감압밸브(1033a, 1033b) 및 가압기안전밸브(1035)를 포함한다.

감압배관(1031)은 원자로냉각재계통(101)에서 방출되는 증기를 응축열교환기(1021)로 공급하도록 원자로냉각재계통(101)과 응축열교환기(1021)에 연결된다. 감압배관(1031)은 응축열교환기(1021)의 입구헤더에 연결된다.

감압배관(1031)의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래(1031a, 1031b)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 감압배관(1031)은 도 1에 도시된 것과 같이 가압기(1010)에 단일 배관으로 연결되고, 격납부(103)의 내부 공간에서 두 갈래(1031a, 1031b)로 분지될 수 있다. 두 갈래(1031a, 1031b)의 감압배관(1031)은 단일 배관으로 합류하여 응축열교환기(1021)에 연결될 수 있다. 감압배관(1031)은 응축열교환기(1021)에 연결되기 전에 피동잔열제거계통(1020)의 증기배관(1022)에 합류될 수 있다.

본 발명에서 감압배관(1031) 또는 주입배관(1032)이 복수의 갈래(1031a, 1031b)로 이루어지는 것은 다양한 구조를 고려할 수 있다. 복수의 갈래(1031a, 1031b)와 관련된 주입배관(1032)의 설명은 감압배관(1031)에 대한 설명과 중복될 수 있다. 따라서 복수의 갈래(1031a, 1031b)와 관련된 주입배관(1032)의 설명은 가압기(1010)로부터 응축열교환기(1021)까지 연결되는 감압배관(1031)에 대한 설명으로 갈음한다. 그리고 이하의 설명은 후술할 파이로트구동안전방출밸브(도 7 및 도 8 참조)에도 동일하게 적용될 수 있다.

(1) 가압기 : 감압배관의 일부 영역 : 응축열교환기 = 단일배관 : 복수의 갈래 : 단일배관

(1)의 구성은 가압기(1010)에 단일의 감압배관(1031)이 연결되고, 감압배관(1031)의 일부 영역에서 복수의 갈래(1031a, 1031b)로 나뉘었다가 다시 복수의 갈래(1031a, 1031b)가 단일 배관으로 합류한 후, 단일 배관으로 응축열교환기(1021)에 연결되는 구성을 의미한다. (1)의 구성은 도 1 등에 도시된 구조로 이해할 수 있다.

(2) 가압기 : 감압배관의 일부 영역 : 응축열교환기 = 복수의 갈래 : 복수의 갈래 : 단일배관

(2)의 구성은 가압기에 복수의 배관이 연결되고, 복수의 배관이 계속 연장되어 응축열교환기로 연결되기 전에 단일 배관으로 합류한 후, 단일 배관으로 응축열교환기에 연결되는 구성을 의미한다. (2)의 구성은 도 7과 도 8 등에 도시된 구조로 이해할 수 있다.

(3) 가압기 : 감압배관의 일부 영역 : 응축열교환기 = (단일배관 : 단일배관 : 단일배관) × n (n은 2 이상의 자연수)

(3)의 구성은 가압기(1010)로부터 응축열교환기(1021)까지 단일의 배관이 연결되되, 복수의 응축열교환기(1021)마다 감압배관(1031)이 하나씩 연결되는 구성을 의미한다. (3)의 구성은 도 2의 좌측과 우측을 모두 합친 구조로 이해할 수 있다.

주입배관(1032)은 응축열교환기(1021)에서 형성되는 응축수를 원자로냉각재계통(101)으로 주입하도록 응축열교환기(1021)와 원자로냉각재계통(101)에 연결된다. 주입배관(1032)은 응축열교환기(1021)의 출구헤더에 연결될 수 있다. 주입배관(1032)은 피동잔열제거계통(1020)의 급수배관(1023)으로부터 분지될 수 있다. 주입배관(1032)에는 격리밸브와 체크밸브가 설치될 수 있다. 주입배관(1032)에 설치된 격리밸브는 원전(100)의 정상 운전 시와 피동잔열제거계통(1020)의 작동 시에는 닫혀 있다가 감압설비(1030)의 작동 시 열린다. 주입배관(1032)에 설치된 체크밸브는 한 방향의 유동만 통과시키도록 이루어지며, 원자로냉각재계통(101)으로부터 주입배관(1032)으로 냉각재가 역류하는 것을 방지한다.

감압밸브(1033a, 1033b)(DV; Depressurization Valve)는 감압배관(1031) 또는 주입배관(1032)에 설치된다. 도 1을 참조하면 감압밸브(1033a, 1033b)는 감압배관(1031)에 설치된다. 감압배관(1031)의 적어도 일부 영역이 복수의 갈래(1031a, 1031b)로 이루어지는 경우, 감압밸브(1033a, 1033b)는 복수의 갈래(1031a, 1031b)마다 적어도 하나씩 설치될 수 있다.

앞서 설명한 안전감압기능은 감압밸브(1033a, 1033b)에 의해 구현될 수 있다. 운전원이 작동 신호를 입력하면, 전기 등의 구동력에 의해 감압밸브(1033a, 1033b)가 개방된다. 운전원의 판단에 의해 감압밸브(1033a, 1033b)가 개방되면, 원자로냉각재계통(101)의 냉각재(증기)가 감압배관(1031)을 통해 방출되므로 원자로냉각재계통(101)의 압력 상승은 억제될 수 있다.

가압기안전밸브(1035)(PSV; Pressurizer Safety Valve)는 가압기안전배관(1034)에 설치된다. 가압기안전배관(1034)은 가압기(1010)와 원자로배수탱크(107)(RDT; Reactor Drain Tank)에 연결된다. 가압기안전밸브(1035)는 원자로냉각재계통(101)의 급격한 압력 상승을 억제하도록 기설정된 압력을 기준으로 개폐된다.

앞서 설명한 가압기안전밸브기능은 가압기안전밸브(1035)에 의해 구현될 수 있다. 가압기안전밸브(1035)는 스프링의 힘과 원자로냉각재계통(101)의 압력차에 의해 열리고 닫힌다. 원자로냉각재계통(101)의 압력이 기준 압력보다 높아지면 가압기안전밸브(1035)는 열리고, 원자로냉각재계통(101)의 압력이 기준 압력보다 낮아지면 가압기안전밸브(1035)는 닫힌다. 압력차에 의해 가압기안전밸브(1035)가 열리면 원자로냉각재계통(101)의 냉각재(증기)가 가압기안전배관(1034)을 통해 원자로배수탱크(107)로 방출되므로, 원자로냉각재계통(101)의 압력 상승은 억제될 수 있다.

주입배관(1032)에는 응축수 수용부(1036)가 설치될 수 있다. 응축수 수용부(1036)는 응축열교환기(1021)로부터 방출되는 응축수를 저장하도록 형성된다. 응축수 수용부(1036)은 탱크 또는 수조의 형태로 구현될 수 있다. 응축수 수용부(1036)는 감압설비(1030)의 감압능력을 요구하는 시간 동안 유지시키기 위한 것이다.

감압설비(1030)가 장시간 작동하는 경우 감압설비(1030)는 원자로냉각재계통(101)과 압력형형을 이루게 된다. 감압설비(1030)가 원자로냉각재계통(101)과 압력평형을 형성하면, 응축수 수용부(1036)의 내부에 집수된 응축수는 중력수두에 의해 원자로냉각재계통(101)으로 주입된다.

응축수 수용부(1036)는 선택적인 구성이다. 만일 원전(100)의 특성에 따라 응축열교환기(1021)의 감압능력이 충분히 높은 경우에는, 감압설비(1030)는 응축수 수용부(1036)를 포함하지 않을 수도 있다.

감압설비(1030)는 파열판(미도시) 또는 대기방출 격리밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.

감압설비(1030)는 원자로냉각재계통(101), 감압배관(1031), 응축열교환기(1021), 주입배관(1032) 및 응축수 수용부(1036)로 이루어지는 폐쇄 유로를 포함한다. 폐쇄 유로의 압력이 지나치게 상승하면, 감압설비(1030)가 감압능력을 상실할 수 있다. 파열판 또는 대기방출 격리밸브는 감압설비(1030)의 보호와 감압능력 회복을 위한 것이다.

파열판 또는 대기방출 격리밸브의 설치 위치는 원전(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 파열판 또는 대기방출 격리밸브는, 1) 감압배관(1031)에서 감압밸브(1033a, 1033b)와 응축열교환기(1021)의 사이에 설치되거나, 2) 주입배관(1032)에서 응축열교환기(1021)와 응축수 수용부(1036)의 사이에 설치되거나, 3) 응축수 수용부(1036)에 설치될 수 있다.

파열판은 폐쇄 유로의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 파열된다. 대기방출 격리밸브는 폐쇄 유로의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 운전원의 판단에 의해 개방된다.

감압설비(1030)는 비응축성 가스 배기 배관(미도시)을 더 포함할 수 있다.

비응축성 가스 배기 배관은 주입배관(1032)을 흐르는 비응축성 가스를 제거하도록 이루어진다. 비응축성 가스 배기 배관의 설치 위치는 원전(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 비응축성 가스 배기 배관은, 1) 응축열교환기(1021)의 하부(출구 헤더), 2) 응축수 수용부(1036)의 상부, 또는 3) 주입배관(1032)에서 응축열교환기(1021)와 응축수 수용부(1036)의 사이에 연결될 수 있다.

비응축성 가스가 감압설비(1030)의 유로에 존재하는 경우, 원자로냉각재계통(101)의 압력이 대기압 수준으로 감소하는 감압설비(1030)의 작동 후기에는 열전달 성능이 크게 저하될 수 있다. 비응축성 가스 배기 배관은 감압설비(1030)의 유로에서 비응축성 가스를 배출시킬 수 있으므로 열전달 성능의 저하를 억제할 수 있다.

피동잔열제거계통(1020)이 모두 작동하지 않는 경우에 감압설비(1030)가 작동한다. 따라서 감압설비(1030)와 피동잔열제거계통(1020)이 응축열교환기(1021)를 공유하는 구조를 갖더라도 감압설비(1030)와 피동잔열제거계통(1020)이 상호 간섭을 일으키지 않는다.

이하에서는 원전(100)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1020) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)의 작동에 대하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 원전(100)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1020) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)의 작동 상태를 보인 개념도다.

가운데의 점선을 기준으로 좌측은 사고 시 피동잔열제거계통(1020)이 정상적으로 작동하는 상태에서의 피동잔열제거계통(1020)을 나타낸 것이다. 그리고 점선의 우측은 사고 시 피동잔열제거계통(1020)이 모두 작동하지 않는 상태에서의 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)을 나타낸 것이다. 다만 편의상 가압기안전배관(1034)과 가압기안전밸브(1035)는 좌측에 도시하였다.

먼저 도 2의 좌측을 참조하면, 원전(100)에서 피동잔열제거계통(1020)의 작동이 요구되는 사고가 발생하였을 때 피동잔열제거계통(1020)이 작동한다. 주급수관(104a)과 주증기관(105a)에 설치된 격리밸브들(104b, 105b)은 닫히고 증기배관(1022)과 급수배관(1023)에 설치된 격리밸브들(1022a, 1023a)은 열린다. 증기발생기(102)에서 발생한 증기는 차례로 주증기관(105a)과 증기배관(1022)을 통해 응축열교환기(1021)로 공급된다. 또한 비상냉각수저장부(1025)의 냉각수도 제1순환배관(1026)을 통해 응축열교환기(1021)로 공급된다.

응축열교환기(1021)에서는 증기와 냉각수의 열교환이 이루어지며, 증기는 냉각되고, 냉각수는 가열된다. 증기는 응축되어 응축수를 형성하고 차례로 급수배관(1023)과 주급수관(104a)을 통해 증기발생기(102)로 공급된다. 그리고 가열된 냉각수는 제2순환배관(1027)을 통해 비상냉각수저장부(1025)로 회수된다. 지속적으로 가열된 냉각수는 증발되어 개구부(1025a)를 통해 외부로 방출된다. 피동잔열제거계통(1020)의 작동에 의해 원자로냉각재계통(101)의 현열 및 노심(101a)의 잔열이 제거된다.

다음으로 도 2의 우측을 참조하면, 잔열제거완전상실사고(완전급수계통상실사고 또는 2차계통열제거완전상실사고 등 설계기준초과사고, 즉 잔열제거설비의 작동이 요구되는 사고가 발생하였으나 피동잔열제거계통(1020)과 같은 잔열제거설비가 모두 작동하지 않는 경우)로 인하여 피동잔열제거계통(1020)이 작동 불능 되었을 때 감압설비(1030)가 작동한다. 증기배관(1022)과 급수배관(1023)에 설치된 격리밸브(1022a, 1023a)는 닫히고, 감압배관(1031)에 설치된 감압밸브(1033a, 1033b)와 주입배관(1032)에 설치된 격리밸브(1032a)는 열린다. 증기는 가압기(1010)로부터 감압배관(1031)을 통해 방출되고, 감압밸브(1033a, 1033b)를 통과해 응축열교환기(1021)로 공급된다.

증기를 냉각하기 위한 냉각수는 비상냉각수저장부(1025)로부터 공급된다. 증기는 응축열교환기(1021)에서 냉각수에 의해 냉각 및 응축되어 응축수를 형성한다. 응축수는 주입배관(1032)을 통해 응축수 수용부(1036)에 누적적으로 집수된다.

가압기안전밸브(1035)도 원자로냉각재계통(101)의 압력 변화에 따라 열리거나 닫혀 원자로냉각재계통(101)의 급격한 압력 상승을 억제한다. 원자로냉각재계통(101)의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면, 가압기안전밸브(1035)가 열린다. 증기는 가압기(1010)에서 방출되고 가압기안전밸브(1035)를 통과해 원자로배수탱크(107)로 방출된다. 원자로냉각재계통(101)의 압력이 기설정된 기준 이하로 낮아지면, 가압기안전밸브(1035)는 닫히고, 증기의 방출은 멈춘다.원자로냉각재계통(101)의 압력 상승과 압력 감소에 따라 가압기안전밸브(1035)의 열림과 닫힘이 반복될 수 있다. 일반적으로 가압기안전밸브(1035)의 작동이 반복되는 경우에 감압밸브(1033a, 1033b)를 개방한다.

감압밸브(1033a, 1033b)와 가압기안전밸브(1035)의 작동에 의해 원자로냉각재계통(101)의 압력 상승을 억제할 수 있다. 일반적으로 감압밸브(1033a, 1033b)가 작동하면 원자로냉각재계통(101)이 감압되어 가압기안전밸브(1035)는 작동을 멈추게 된다.

시간이 지남에 따라 감압설비(1030)와 원자로냉각재계통(101)이 압력평형을 형성하게 되면 응축수 수용부(1036)에 집수된 응축수는 주입배관(1032)을 통해 원자로냉각재계통(101)으로 주입된다. 원자로냉각재계통(101)과 감압설비(1030)가 압력 평형을 이루고 나면 응축수 수용부(1036)에 집수되었던 응축수는 중력에 의해 원자로냉각재계통(101)으로 주입되고, 원자로 냉각재가 자연순환에 의해 원자로냉각재계통(101)과 감압설비(1030)를 순환하면서 피동잔열제거기능을 수행한다. 안전감압기능은 운전원이 감압밸브(1033a, 1033b)를 닫을 때까지 계속된다.

이와 같이 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)이 작동하는 초기에는, 원자로냉각재계통(101)으로부터 방출되는 증기가 응축열교환기(1021)에서 신속하게 응축되어 응축수 수용부(1036)에 저장된다. 따라서 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)은 원자로냉각재계통(101)의 압력을 신속하게 감압할 수 있다. 또한 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)이 지속적으로 작동하는 시기에는 원자로냉각재계통(101)과 감압설비(1030)가 압력평형을 이루고 응축수는 장기간 자연순환을 통해 원자로냉각재계통(101)의 압력을 낮추고 잔열을 제거한다. 따라서 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)은 원자로냉각재계통(101)을 안전하게 유지할 수 있다.

원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)의 작동에 의해 형성된 응축수가 지속적으로 원자로냉각재계통(101)과 감압설비(1030)를 순환한다. 따라서 본 발명은 완전급수상실사고(국내 상용원전) 또는 이차계통열제거완전상실사고(국내 SMART)와 같은 잔열제거계통완전상실사고가 발생하는 경우에도, 원자로냉각재계통(101)의 과압 사고가 냉각재상실사고로 확대되는 것을 방지할 수 있고 후속 조치를 단순화할 수 있다.

또한 본 발명의 원자로냉각재계통 감압 시스템(1000)은 피동잔열제거계통(1020)과 응축열교환기(1021)를 공유하므로 설비 비용을 최소화 할 수 있다.

도 1과 도 2에서는 응축열교환기(1021)가 격납부(103) 내부에만 설치되는 개방형 피동잔열제거계통(1020)에 한정하여 설명하였다. 그러나, 피동잔열제거계통(1020)은 원전의 특성에 따라 순환형 또는 공랭식으로 구성될 수도 있다. 순환형 피동잔열제거계통의 응축열교환기는 격납부의 내부와 외부에 모두 설치되고, 공랭식의 피동잔열제거계통은 비상냉각수저장부(1025)를 구비하지 않는다. 본 발명이 반드시 개방형 피동잔열제거계통에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 각 실시예에서 중복되는 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음한다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1100) 및 이를 구비하는 원전(110)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 4는 도 3에 도시된 원전(110)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1120) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1100)의 작동 상태를 보인 개념도다.

원전(110)은 피동안전주입계통(118)(PSIS; Passive Safety Injection System)을 포함한다.

피동안전주입계통(118)은 원자로냉각재계통(111)의 냉각재 수위를 유지하기 위한 것이다. 냉각재상실사고 등이 발생하면, 원자로냉각재계통(111)의 냉각재 수위는 점차 낮아지게 된다. 냉각재상실사고 등으로 인해 원자로냉각재계통(111)의 냉각재 수위가 낮아지면, 피동안전주입계통(118)은 저장되어 있던 냉각재를 원자로냉각재계통(111)으로 주입한다.

피동안전주입계통(118)은 노심보충탱크(미도시), 안전주입탱크(미도시) 등 자연력을 이용하여 냉각재를 주입하는 각종 탱크들을 포함할 수 있다. 각 탱크들은 안전주입배관(118a)에 의해 원자로냉각재계통(111)에 연결된다. 안전주입배관(118a)은 냉각재의 주입 유로를 형성한다. 안전주입배관(118a)에는 냉각재의 역류를 방지하기 위한 체크밸브들(118b)이 설치될 수 있다.

주입배관(1132)은 원자로냉각재계통(111)에 직접 연결되는 것이 아니라 안전주입배관(118a)에 연결된다. 결과적으로 주입배관(1132)은 안전주입배관(118a)을 통해 원자로냉각재계통(111)에 연결된다.

도 3과 도 4에 도시된 응축열교환기(1121)는 쉘&튜브형 열교환기에 해당한다.

쉘&튜브형 열교환기는 쉘과 튜브를 포함한다. 쉘은 튜브의 바깥쪽을 의미한다. 쉘과 튜브는 서로 구분되는 제1유로와 제2유로를 형성한다. 제1유로는 튜브의 내부 공간에 형성되고, 제2유로는 튜브들 사이의 쉘에 형성된다. 제2유로는 각 튜브들의 외주면 사이의 공간에 해당한다. 경우에 따라 응축열교환기(1121)는 튜브 전체를 감싸는 외통을 구비할 수도 있다. 이 경우 제2유로는 응축열교환기(1121) 외통 안쪽의 각 튜브들의 외주면 사이의 공간에 해당한다.

일반적으로 제1유로에는 원자로냉각재계통(111) 또는 증기발생기(112)로부터 방출되는 증기가 흐른다. 제2유로에는 비상냉각수저장부(1125)로부터 공급된 냉각수가 흐른다. 만일 공랭식으로 이루어진 피동잔열제거계통(1120)이라면, 제2유로에는 외부의 대기가 흐를 것이다. 다만, 원전(110)의 특성에 따라 제1유로를 흐르는 유체와 제2유로를 흐르는 유체는 서로 반대가 될 수 있다.

감압배관(1131)은 응축열교환기(1121)의 입구헤더에 연결된다. 다만, 원전(110)의 특성에 따라 제2유로에는 입구헤더가 설치되지 않을 수 있으며, 원자로냉각재계통(111) 또는 증기발생기(112)로부터 방출되는 증기가 쉘 쪽으로 흐르는 경우에는 입구헤더 없이 감압배관(1131)이 응축열교환기(1121) 외통에 직접 연결될 수도 있다.

응축열교환기(1121)는 격납부(113)의 외부에 설치되며, 비상냉각수저장부(1125)의 내부에 배치된다. 응축열교환기(1121)가 비상냉각수저장부(1125)에 배치됨에 따라 유로 구성이 달라진다. 먼저 도 1과 도 2에서 설명했던 제1 및 제2순환배관(1026, 1027)은 제거된다. 그리고 감압배관(1131), 주입배관(1132), 증기배관(1122) 및 급수배관(1123) 중 적어도 일부는 격납부(113)와 비상냉각수저장부(1125)를 관통할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1200) 및 이를 구비하는 원전(120)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다.

도 5에 도시된 피동잔열제거계통(1220)은 원자로냉각재계통(121)과 연결되어 1차유체를 순환시키도록 이루어진다. 피동잔열제거계통(1220)은 증기발생기(122)와 독립적이다.

피동잔열제거계통(1220)이 1차유체를 순환시키도록 이루어짐에 따라 감압배관(1231)과 증기배관(1222)은 서로 구분되지 않고 하나의 배관으로 이루어진다. 감압배관(1231)이 곧 증기배관(1222)에 해당하고, 증기배관(1222)이 곧 감압배관(1231)에 해당한다. 감압배관(1231) 또는 증기배관(1222)은 가압기(1210)와 응축열교환기(1221)에 연결된다. 피동잔열제거계통(1220)이 1차유체를 순환시키도록 이루어지는 구조의 경우 감압배관(1231) 또는 증기배관(1222)에는 격리밸브가 설치되지 않을 수 있다.

감압밸브(1233a, 1033b)는 주입배관(1232)에 설치된다. 주입배관(1232)의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래(1232a, 1232b)로 이루어질 수 있다. 복수의 갈래(1232a, 1232b)는 급수배관(1223)으로부터 분지될 수 있다. 감압밸브(1233a, 1233b)는 복수의 갈래(1232a, 1232b)마다 적어도 하나씩 설치될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 원전(120)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1220) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1200)의 작동 상태를 보인 개념도다.

가운데의 점선을 기준으로 좌측은 사고 시 피동잔열제거계통(1220)이 정상적으로 작동하는 상태에서의 피동잔열제거계통(1220)을 나타낸 것이다. 그리고 점선의 우측은 사고 시 피동잔열제거계통(1220)이 모두 작동하지 않는 상태에서의 원자로냉각재계통 감압 시스템(1200)을 나타낸 것이다. 다만 편의상 가압기안전배관(1234)과 가압기안전밸브(1235)는 좌측에 도시하였다.

먼저 도 6의 좌측을 참조하면, 원전(120)에서 피동잔열제거계통(1220)의 작동이 요구되는 사고가 발생하였을 때 피동잔열제거계통(1220)이 작동한다. 주급수관(124a)과 주증기관(125a)에 설치된 격리밸브들(124b, 125b)은 닫히고 급수배관(1223)에 설치된 격리밸브(1223a)는 열린다. 원자로냉각재계통(121)에서 발생한 증기는 증기배관(1222) 또는 감압배관(1231)을 통해 응축열교환기(1221)로 공급된다. 또한 비상냉각수저장부(1225)의 냉각수도 제1순환배관(1226)을 통해 응축열교환기(1221)로 공급된다.

응축열교환기(1221)에서는 증기와 냉각수의 열교환이 이루어지며, 증기는 냉각되고, 냉각수는 가열된다. 증기는 응축되어 응축수를 형성하고 급수배관(1223)을 통해 원자로냉각재계통(121)으로 공급된다. 그리고 가열된 냉각수는 제2순환배관(1227)을 통해 비상냉각수저장부(1225)로 회수된다. 지속적으로 가열된 냉각수는 증발되어 개구부(1225a)를 통해 외부로 방출된다. 피동잔열제거계통(1220)의 작동에 의해 원자로냉각재계통(121)의 현열 및 노심(121a)의 잔열이 제거된다.

다음으로 도 6의 우측을 참조하면, 잔열제거완전상실사고(완전급수계통상실사고 또는 2차계통열제거완전상실사고 등 설계기준초과사고, 즉 잔열제거설비의 작동이 요구되는 사고가 발생하였으나 피동잔열제거계통(1220)과 같은 잔열제거설비가 모두 작동하지 않는 경우)로 인하여 피동잔열제거계통(1220)이 작동 불능 되었을 때 감압설비(1230)가 작동한다. 급수배관(1223)에 설치된 격리밸브(1223a)는 닫히고, 주입배관(1232)에 설치된 감압밸브(1233a, 1233b)는 열린다. 증기는 가압기(1210)로부터 감압배관(1231) 또는 증기배관(1222)을 통해 방출되고, 감압배관(1231)을 통과해 응축열교환기(1221)로 공급된다.

냉각수는 비상냉각수저장부(1225)로부터 응축열교환기(1221)로 공급된다. 증기는 응축열교환기(1221)에서 냉각수에 의해 냉각 및 응축되어 응축수를 형성한다. 응축수는 감압밸브(1233a, 1233b)를 통과해 응축수 수용부(1236)에 누적적으로 집수된다. 또한 가압기안전밸브(1235)도 원자로냉각재계통(121)의 압력 변화에 따라 열리거나 닫혀 원자로냉각재계통(121)의 급격한 압력 상승을 억제한다. 감압설비(1230)의 작동에 의해 원자로냉각재계통(121)의 압력 상승을 억제할 수 있다.

시간이 지남에 따라 감압설비(1230)와 원자로냉각재계통(121)이 압력평형을 형성하게 되면 응축수 수용부(1236)에 저장된 응축수는 주입배관(1232)을 통해 원자로냉각재계통(121)으로 주입된다. 원자로냉각재계통(121)과 감압설비(1230)가 압력 평형을 이룬 후 응축수 수용부(1236)에 저장된 응축수는 중력에 의해 원자로냉각재계통(121)으로 주입되고, 원자로 냉각재가 자연순환에 의해 원자로냉각재계통(121)과 감압설비(1230)를 순환하면서 피동잔열제거기능을 수행한다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1300) 및 이를 구비하는 원전(130)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 8은 도 7에 도시된 원전(130)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1320) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1300)의 작동 상태를 보인 개념도다.

감압설비(1330)는 감압배관(1331)에 설치되는 파이로트구동안전방출밸브(1337)(POSRV; Pilot Operated Safety and Relief Valve)를 포함한다. 파이로트구동안전방출밸브(1337)는 가압기안전밸브(1335) 기능을 수행하는 제1밸브(1337a)와 안전감압기능을 수행하는 제2밸브(1337b)를 포함한다. 파이로트구동안전방출밸브(1337)는 실질적으로 앞서 설명했던 가압기안전밸브(1335)와 감압밸브(1333a, 1033b)의 기능을 모두 수행한다.

제1밸브(1337a)는 스프링에 의해 구동될 수 있으며, 이 경우 제1밸브(1337a)는 스프링 장착 파이로트 구동 밸브로 명명될 수 있다. 제1밸브(1337a)는 원자로냉각재계통(131)의 급격한 압력 상승을 억제하도록 이루어진다. 제1밸브(1337a)는 원자로냉각재계통(131)의 압력이 급격히 상승하여 기설정된 기준보다 높아지면 스프링에 의해 열릴 수 있다. 제2밸브(1337b)는 원자로냉각재계통(131)의 압력이 기설정된 기준보다 낮아지면 닫힐 수 있다.

제2밸브(1337b)는 전동기에 의해 구동될 수 있으며, 이 경우 제2밸브(1337b)는 전동기 구동 파이로트 밸브로 명명될 수 있다. 제2밸브(1337b)는 모든 피동잔열제거계통(1320)의 기능이 상실되는 설계기준초과사고 발생 시 작동하여 원자로냉각재계통(131)의 압력을 낮춘다. 원전(130)의 잔열제거계통이 상실되어 원자로냉각재계통(131)이 고온 고압 상태로 유지되는 경우, 제2밸브(1337b)는 전동기에 의해 구동되어 열린다.

감압배관(1331)의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래(1331a, 1331b)로 이루어질 수 있다. 도 7을 참조하면, 복수의 갈래(1331a, 1331b)란 도 1이나 도 2에 도시된 것과 달리 복수의 감압배관(1331)이 하나의 가압기(1310)에 연결되는 것을 의미할 수 있다. 도 7의 구조는 도 1에서 설명했던 (2)의 구성에 해당한다.

파이로트구동안전방출밸브(1337)는 복수의 갈래(1331a, 1331b)마다 설치될 수 있다. 복수의 갈래(1331a, 1331b)로 이루어지는 감압배관(1331)은 하나의 갈래마다 다시 제1밸브(1337a)가 설치되는 갈래와 제2밸브(1337b)가 설치되는 갈래로 나뉘어진다. 제1밸브(1337a)가 설치되는 갈래는 원자로배수탱크(137)에 연결된다. 제2밸브(1337b)가 설치되는 갈래는 응축열교환기(1321)에 연결된다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1400) 및 이를 구비하는 원전(140)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 10은 도 9에 도시된 원전(140)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1420) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1400)의 작동 상태를 보인 개념도다.

응축수 수용부(1036, 도 1 참조)는 선택적인 구성이다. 원전(140)의 특성에 따라 응축열교환기(1421)의 감압 능력이 충분한 경우, 감압설비(1430)는 응축수 수용부(1036)를 포함하지 않을 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 감압설비(1430)는 응축수 수용부(1036)를 포함하지 않는 구성을 보이고 있다.

응축수 수용부(1036)를 포함하지 않는 감압설비(1430)는 원자로냉각재계통(141)과 조기에 평형을 이루게 된다. 따라서 응축열교환기(1421)에서 형성된 응축수는 조기에 원자로냉각재계통(141)으로 주입되며, 원자로냉각재계통(141)과 감압설비(1430)를 지속적으로 순환하면서 잔열제거기능을 수행한다.

도 11은 본 발명의 제6실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1500) 및 이를 구비하는 원전(150)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 12는 도 11에 도시된 원전(150)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1520) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1500)의 작동 상태를 보인 개념도다.

비상냉각수저장부(1525)는 격납부(153)의 내부에 설치된다. 이 경우 비상냉각수저장부(1525)의 냉각수는 증발하더라도 외부로 방출되는 것이 아니라 격납부(153)의 내부 공간으로 방출된다. 방출된 증기는 피동격납부냉각계통(156)에 의해 냉각 및 응축된다.

응축열교환기(1521)는 비상냉각수저장부(1525)의 내부에 배치된다. 도 11 및 도 12에 도시된 응축열교환기(1521)는 플레이트형 열교환기에 해당한다. 응축열교환기(1521)가 비상냉각수저장부(1525)의 내부에 배치되는 경우, 응축열교환기(1521)에는 자연순환을 원활하게 하도록 개방형 유로를 적용할 수 있다. 개방형 유로란 응축열교환기(1521)의 상하 방향 입출구 외에 외측면으로부터도 유체가 유입 및 배출될 수 있는 구성을 가리킨다.

비상냉각수저장부(1525)가 격납부(153)의 내부에 설치되고, 응축열교환기(1521)가 비상냉각수저장부(1525)의 내부에 설치됨에 따라 유로 구성이 앞서 설명했던 실시예들과는 달라진다. 먼저 응축열교환기(1521)가 비상냉각수저장부(1525)의 내부에 설치됨에 따라 제1 및 제2순환배관(1026 및 1027, 도 1 참조)이 제거된다. 그리고 감압배관(1531), 주입배관(1532) 증기배관(1522) 및 급수배관(1523) 중 적어도 일부는 비상냉각수저장부(1525)를 관통하게 된다.

도 13은 본 발명의 제7실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1600) 및 이를 구비하는 원전(160)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 14는 도 13에 도시된 원전(160)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1620) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1600)의 작동 상태를 보인 개념도다.

비상냉각수저장부(1625)는 격납부(163)의 내부에 설치된다.

응축열교환기(1621)는 비상냉각수저장부(1625)의 내부에 설치된다.

감압밸브(1633a, 1633b)는 주입배관(1632)에 설치된다. 이 경우 감압배관(1631)은 곧 증기배관(1622)이 되고, 증기배관(1622)은 곧 감압배관(1631)이 된다.

도 15는 본 발명의 제8실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1700) 및 이를 구비하는 원전(170)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 16은 도 15에 도시된 원전(170)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1720) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1700)의 작동 상태를 보인 개념도다.

격납부냉각계통 또는 피동격납부냉각계통(176)은 응축수 회수부(176a)를 포함한다.

응축수 회수부(176a)는 비상냉각수저장부(1725)에 연결된다. 격납부냉각계통 또는 피동격납부냉각계통(176)의 작동에 의해 형성된 응축수는 응축수 회수부(176a)를 통해 비상냉각수저장부(1725)로 회수된다. 응축수 회수부(176a)를 통해 회수된 응축수에 의해 비상냉각수저장부(1725)의 수위는 적정 수위로 유지될 수 있다.

격납부냉각계통이나 피동격납부냉각계통(176) 뿐만 아니라 격납부살수계통(미도시)에서 살수된 냉각수, 비상냉각수저장부(1725)에서 증발된 증기도 비상냉각수저장부(1725)로 회수될 수 있다. 회수된 냉각수 또는 증기에 의해 비상냉각수저장부(1725)의 수위가 적정 수위로 유지될 수 있다.

주입배관(1732)에는 응축수 수용부(1036, 도 1 참조)가 설치되지 않는다.

주입배관(1732)은 급수배관(1723)으로부터 분지되어 다시 급수배관(1723)에 연결된다. 주입배관(1732)은 급수배관(1723)에 설치된 격리밸브(1723a)와 체크밸브(1723b) 사이의 영역에 연결된다. 급수배관(1723)에 설치된 체크밸브(1723b)는 급수배관(1723)으로 냉각재가 역류하는 것을 방지할 뿐만 아니라 주입배관(1732)으로 냉각재가 역류하는 것도 방지할 수 있다. 따라서 주입배관(1732)에는 별도의 체크밸브가 설치되지 않을 수 있다.

도 17은 본 발명의 제9실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1800) 및 이를 구비하는 원전(180)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 18은 도 17에 도시된 원전(180)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1820) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1800)의 작동 상태를 보인 개념도다.

감압배관(1831)은 복수의 갈래(1831a, 1831b)로 이루어진다. 가압기(1810)에 복수의 배관이 연결되고, 복수의 배관이 계속 연장되어 응축열교환기(1821)로 연결되기 전에 단일 배관으로 합류한 후, 단일 배관으로 응축열교환기(1821)에 연결되는 구성이다. 도 17과 도 18에 도시된 감압배관(1831)은 도 1에서 설명했던 (2)의 구성으로 이해할 수 있다.

도 19는 본 발명의 제10실시예에 관련된 원자로냉각재계통 감압 시스템(1900) 및 이를 구비하는 원전(190)의 정상 운전 상태를 보인 개념도다. 도 20은 도 19에 도시된 원전(190)에서 가상 사고 발생 시 피동잔열제거계통(1920) 또는 원자로냉각재계통 감압 시스템(1900)의 작동 상태를 보인 개념도다.

원전(190)은 자동감압배관(1928a, 1928b)과 자동감압밸브(1929a, 1929b)를 포함한다.

자동감압배관(1928a, 1928b)은 원자로냉각재계통(191)과 격납부(193) 내의 원자로건물내재장전수조(198)(IRWST; In-containment Refueling Water Storage Tank)에 연결된다. 자동감압배관(1928a, 1928b)은 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 감압배관(1931)으로부터 분지되어 원자로건물내재장전수조(198)에 연결될 수 있다.

자동감압밸브(1929a, 1929b)는 자동감압배관(1928a, 1928b)에 설치된다. 자동감압밸브(1929a, 1929b)는 일반적으로 안전계통의 일부로, 관련 안전계통의 작동과 함께 작동된다. 사고 발생 시 원자로냉각재계통(191)의 압력이 자동감압밸브(1929a, 1929b)의 작동 설정값에 도달하면, 자동감압밸브(1929a, 1929b)가 자동으로 열리게 된다.

자동감압밸브(1929a, 1929b)를 적용하는 원전(190)의 경우 피동잔열제거계통(1920)과 자동감압밸브(1929a, 1929b)가 상호 간섭을 일으킬 수 있다. 그러나 도 19 및 도 20과 같이 구성되는 원전(190)은 상호 간섭을 피할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은 원자로냉각재계통의 과압 사고가 냉각재상실사고로 확대되는 것을 근원적으로 배제할 수 있어, 운전원의 판단 및 조치를 용이하게 만든다. 또한 운전원의 판단에 의해 작동할 수 있는 감압설비를 피동잔열제거계통의 응축열교환기와 연동되도록 구현하여 원전의 안전성을 강화하였다. 감압설비와 피동잔열제거계통이 응축열교환기를 공유하는 것은 원전의 경제성 향상에 도움이 된다. 특히 플레이트형 열교환기는 고집적도의 열교환 성능과 고온 고압에 대한 내구성을 갖고 있어 응축열교환기로 용이하게 활용될 수 있다.

이상에서 설명된 원자로냉각재계통 감압 시스템 및 이를 구비하는 원전(190)은 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.

1. 제1실시예(도 1 내지 도 2)
100 : 원전
101 : 원자로냉각재계통, 102 : 증기발생기, 103 : 격납부, 104 : 급수계통, 105 : 터빈계통, 106 : 피동격납건물냉각계통, 107 : 원자로배수탱크
1000 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1010 : 가압기
1020 : 피동잔열제거계통
1021 : 응축열교환기, 1022 : 증기배관, 1023 : 급수배관, 1025 : 비상냉각수저장부, 1026 : 제1순환배관, 1027 : 제2순환배관
1030 : 감압설비
1031 : 감압배관, 1032 : 주입배관, 1033 : 감압밸브, 1034 : 가압기안전배관, 1035 : 가압기안전밸브, 1036 : 응축수 수용부
2. 제2실시예(도 3 내지 도 4)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
110 : 원전
1100 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1110 : 가압기
1120 : 피동잔열제거계통
1130 : 감압설비
3. 제3실시예(도 5 내지 도 6)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
120 : 원전
1200 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1210 : 가압기
1220 : 피동잔열제거계통
1230 : 감압설비
4. 제4실시예(도 7 내지 도 8)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
130 : 원전
1300 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1310 : 가압기
1320 : 피동잔열제거계통
1330 : 감압설비
5. 제5실시예(도 9 내지 도 10)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
140 : 원전
1400 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1410 : 가압기
1420 : 피동잔열제거계통
1430 : 감압설비
6. 제6실시예(도 11 내지 도 12)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
150 : 원전
1500 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1510 : 가압기
1520 : 피동잔열제거계통
1530 : 감압설비
7. 제7실시예(도 13 내지 도 14)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
160 : 원전
1600 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1610 : 가압기
1620 : 피동잔열제거계통
1630 : 감압설비
8. 제8실시예(도 15 내지 도 16)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
170 : 원전
1700 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1710 : 가압기
1720 : 피동잔열제거계통
1730 : 감압설비
9. 제9실시예(도 17 내지 도 18)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
180 : 원전
1800 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1810 : 가압기
1820 : 피동잔열제거계통
1830 : 감압설비
10. 제10실시예(도 19 내지 도 20)
아래와 같이 도 1 내지 도 2의 도면부호와 유사한 부호를 부여함
190 : 원전
1900 : 원자로냉각재계통 감압 시스템
1910 : 가압기
1920 : 피동잔열제거계통
1930 : 감압설비

Claims (21)

1. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
   유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
   상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
   상기 감압설비는,
   상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
   상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관; 및
   상기 감압배관 또는 상기 주입배관에 설치되는 감압밸브를 포함하고,
   상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 감압밸브가 개방되어 상기 원자로냉각재계통의 압력을 낮추도록 이루어지고,
   상기 감압배관의 적어도 일부 영역 또는 상기 주입배관의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래로 이루어지며,
   상기 감압밸브는 상기 복수의 갈래마다 적어도 하나씩 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감압설비는,
   상기 가압기와 원자로배수탱크에 연결되는 가압기안전배관; 및
   상기 가압기안전배관에 설치되고, 상기 원자로냉각재계통의 급격한 압력 상승을 억제하도록 기설정된 압력을 기준으로 개폐되는 가압기안전밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
   유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
   상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
   상기 감압설비는,
   상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
   상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관; 및
   상기 감압배관에 설치되는 파이로트구동안전방출밸브를 포함하고,
   상기 파이로트구동안전방출밸브는,
   상기 원자로냉각재계통의 급격한 압력 상승을 억제하도록 이루어지는 제1밸브; 및
   설계기준초과사고 발생에 의해 상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되면 작동하여 상기 원자로냉각재계통의 압력을 낮추도록 이루어지는 제2밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 감압배관의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래로 이루어지며,
   상기 파이로트구동안전방출밸브는 상기 복수의 갈래마다 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 감압설비는 상기 응축열교환기로부터 방출되는 응축수를 저장하도록 상기 주입배관에 설치되는 응축수 수용부를 더 포함하고,
   상기 응축수 수용부는 원자로냉각재계통과 압력평형을 형성하면 내부에 저장된 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
8. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
   유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
   상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
   상기 감압설비는,
   상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
   상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관; 및
   상기 응축열교환기로부터 방출되는 응축수를 저장하도록 상기 주입배관에 설치되는 응축수 수용부를 포함하고,
   상기 응축수 수용부는 원자로냉각재계통과 압력평형을 형성하면 내부에 저장된 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 이루어지며,
   상기 감압설비는 상기 감압배관, 상기 주입배관 및 상기 응축수 수용부 중 적어도 한 곳에 설치되는 파열판을 더 포함하고,
   상기 파열판은 상기 감압설비의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 파열되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 감압설비는 상기 감압배관, 상기 주입배관 및 상기 응축수 수용부 중 적어도 한 곳에 설치되는 대기방출 격리밸브를 더 포함하고,
   상기 대기방출 격리밸브는 상기 감압설비의 압력이 기설정된 기준 이상으로 상승하면 개방되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
10. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관; 및
    상기 응축열교환기로부터 방출되는 응축수를 저장하도록 상기 주입배관에 설치되는 응축수 수용부를 포함하고,
    상기 응축수 수용부는 원자로냉각재계통과 압력평형을 형성하면 내부에 저장된 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 이루어지며,
    상기 감압설비는 상기 주입배관을 흐르는 비응축성 가스를 제거하도록 이루어지는 비응축성 가스 배기 배관을 포함하고,
    상기 비응축성 가스 배기 배관은, 상기 응축열교환기의 하부, 상기 응축수 수용부의 상부 또는 상기 주입배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
11. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함하고,
    상기 피동잔열제거계통은 냉각수를 저장하도록 형성되는 비상냉각수저장부를 포함하고,
    상기 비상냉각수저장부는 상기 냉각수의 증발에 의해 형성되는 증기를 방출하는 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는 격납부의 외부에 설치되고,
    상기 응축열교환기는 상기 격납부의 내부에 설치되며,
    상기 비상냉각수저장부와 상기 응축열교환기는 상기 냉각수의 순환을 위한 제1 및 제2순환배관에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
13. 제11항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는 격납부의 외부에 설치되고,
    상기 응축열교환기는 상기 비상냉각수저장부의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
14. 제11항에 있어서,
    상기 비상냉각수저장부는 격납부의 내부에 설치되고,
    상기 응축열교환기는 상기 비상냉각수저장부의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
15. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함하고,
    상기 피동잔열제거계통은 1차유체를 순환시키도록 상기 원자로냉각재계통에 연결되고,
    상기 감압배관은 상기 피동잔열제거계통의 작동과 상기 감압설비의 작동을 위해 상기 응축열교환기로 증기를 공급하는 유로를 형성하며,
    상기 피동잔열제거계통은 상기 주입배관을 우회하여 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 급수배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 피동잔열제거계통은 상기 급수배관에 설치되는 격리밸브를 포함하고,
    상기 격리밸브는 상기 피동잔열제거계통의 작동 시 열리고, 상기 감압설비의 작동 시 닫히는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
17. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관; 및
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관을 포함하고,
    상기 피동잔열제거계통은 2차유체를 순환시키도록 1차계통과 2차계통의 경계에 설치되는 증기발생기에 연결되고,
    상기 피동잔열제거계통은,
    상기 증기발생기와 터빈계통에 연결되는 주증기관으로부터 분지되어 상기 응축열교환기에 연결되는 증기배관; 및
    상기 증기발생기와 급수계통에 연결되는 주급수관으로부터 분지되어 상기 응축열교환기에 연결되는 급수배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    상기 피동잔열제거계통은 상기 증기배관과 상기 급수배관에 설치되는 격리밸브들을 포함하고,
    상기 격리밸브들은 상기 피동잔열제거계통의 작동 시 열리고, 상기 감압설비의 작동 시 닫히는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
19. 원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 가압기에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 가압기와 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관;
    상기 감압배관으로부터 분지되어 원자로건물내재장전수조에 연결되는 자동감압배관; 및
    상기 자동감압배관에 설치되며, 상기 원자로냉각재계통의 압력이 기설정된 작동값에 도달하면 개방되는 자동감압밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로냉각재계통 감압 시스템.
20. 원자로냉각재계통;
    상기 원자로냉각재계통을 감싸도록 형성되는 격납부; 및
    상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하는 원자로냉각재계통 감압 시스템을 포함하고,
    상기 원자로냉각재계통 감압 시스템은,
    원자로냉각재계통의 가압상태를 유지시키는 가압기;
    유체 간의 열교환을 통해 상기 원자로냉각재계통의 현열 및 노심의 잔열을 제거하는 피동잔열제거계통의 응축열교환기; 및
    상기 피동잔열제거계통의 작동 불능 시 상기 응축열교환기를 이용하여 상기 원자로냉각재계통의 과압을 방지하도록 이루어지는 감압설비를 포함하고,
    상기 감압설비는,
    상기 원자로냉각재계통에서 방출되는 증기를 상기 응축열교환기로 공급하도록 상기 원자로냉각재계통과 상기 응축열교환기에 연결되는 감압배관;
    상기 응축열교환기에서 형성되는 응축수를 상기 원자로냉각재계통으로 주입하도록 상기 응축열교환기와 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 주입배관; 및
    상기 감압배관 또는 상기 주입배관에 설치되는 감압밸브를 포함하고,
    상기 피동잔열제거계통의 기능이 상실되는 설계기준초과사고가 발생하면, 상기 감압밸브가 개방되어 상기 원자로냉각재계통의 압력을 낮추도록 이루어지고,
    상기 감압배관의 적어도 일부 영역 또는 상기 주입배관의 적어도 일부 영역은 복수의 갈래로 이루어지며,
    상기 감압밸브는 상기 복수의 갈래마다 적어도 하나씩 설치되는 것을 특징으로 하는 원전.
21. 제20항에 있어서,
    상기 원전은 상기 원자로냉각재계통으로 냉각재를 주입하도록 이루어지는 안전주입계통을 포함하고,
    상기 안전주입계통은 냉각재의 주입 유로를 형성하도록 상기 원자로냉각재계통에 연결되는 안전주입배관을 포함하며,
    상기 주입배관은 상기 안전주입배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 원전.

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