KR102437395B1 - Passive protection system for reactor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 원전 사고 발생 시 피동형으로 원자로를 냉각하고 격납 건물 내 아이오딘(Iodine)을 저감할 수 있는 원자로의 피동형 보호 계통에 있어서, 일차 격납부, 재장전수조, 상기 일차 격납부와 상기 재장전수조를 연결하고 내부에 벤투리관이 구비되는 증기관, 재장전수조와 인접하게 배치되어 서로에 대하여 열을 교환하는 열 교환 탱크 및 격납 건물을 포함하고, 상기 벤투리관은 상기 격납 건물의 공기를 흡입하며, 상기 열 교환 탱크는 상기 격납 건물의 외부로 공기를 방출하는, 원자로의 피동형 보호 계통을 개시한다.The present invention relates to a passive protection system of a nuclear reactor that can passively cool a nuclear reactor and reduce iodine in a containment building when a nuclear accident occurs, a primary containment unit, a reloading tank, the primary containment unit and the ash A steam pipe connecting the loading tank and having a venturi pipe therein, a heat exchange tank disposed adjacent to the reloading tank and exchanging heat with each other, and a containment building, wherein the venturi pipe is the air of the containment building , and the heat exchange tank initiates a passive protection system of the nuclear reactor which discharges air to the outside of the containment building.
Description
본 발명은 원자로의 피동형 보호 계통에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 원전 사고 발생 시 피동형으로 원자로를 냉각하고 격납 건물 내 아이오딘(Iodine)을 저감할 수 있는 원자로의 피동형 보호 계통에 관한 것이다.The present invention relates to a passive protection system for a nuclear reactor, and more specifically, to a passive protection system for a nuclear reactor capable of passively cooling a nuclear reactor and reducing iodine in a containment building when a nuclear accident occurs.
원자로는 핵반응을 통해 열에너지를 발생시켜 원자력 발전소에 동력을 공급하는 장치를 의미한다.A nuclear reactor refers to a device that generates thermal energy through a nuclear reaction to supply power to a nuclear power plant.
구체적으로, 원자로는, 연쇄 핵분열 반응의 결과 다량의 질량 결손 에너지가 순간적으로 방출되도록 연쇄 반응을 제어하여, 핵분열에서 발생되는 열에너지를 원자력 발전소에 동력으로 공급한다.Specifically, the nuclear reactor controls the chain reaction so that a large amount of mass loss energy is instantaneously released as a result of the chain fission reaction, and supplies thermal energy generated in nuclear fission as power to the nuclear power plant.
원자력 발전은 발전 비용이 낮고, 발전 과정에서 온실 가스가 발생되지 않는 장점을 갖는다. 따라서, 과거 반세기 동안 주요 산업 국가에서 중요한 에너지원으로 자리매김하였다.Nuclear power generation has advantages of low power generation cost and no greenhouse gas generation during power generation. Therefore, it has established itself as an important energy source in major industrialized countries over the past half century.
그러나, 원자력 발전은 핵분열 시 많은 양의 방사성 물질이 생성되고, 방사성 물질이 붕괴될 때 다량의 열이 발생될 수 있다. 따라서, 원자력 발전은 다른 발전 유형에 비하여 대형 사고의 발생 가능성이 높은 편이다.However, in nuclear power generation, a large amount of radioactive material may be generated during nuclear fission, and a large amount of heat may be generated when the radioactive material decays. Therefore, nuclear power generation is more likely to cause major accidents than other types of power generation.
원자력 발전에 대한 관심이 증가됨에 따라, 원자로 보호 계통에 대한 관심과 중요성 또한 증가되고 있다. 특히, 2011년 3월 11일에 발생한 후쿠시마 원전 사고로 인해, 원자로의 피동형 보호 계통의 개발이 큰 문제로 대두되었다.As the interest in nuclear power generation increases, the interest and importance of the nuclear reactor protection system is also increasing. In particular, due to the Fukushima nuclear accident on March 11, 2011, the development of a passive protection system for a nuclear reactor has emerged as a major problem.
2011년 3월 11일, 후쿠시마 원전이 쓰나미로 인해 외부 전원과 단절되고, 외부로부터 전력을 공급받지 못한 원자로 보호 계통이 그 기능을 상실하게 되었다. 이로 인해, 격납 건물이 손상되고, 대규모 방사능이 외부로 누출되었으며, 주변 지역의 토양 및 해양이 매우 심각하게 오염되었다.On March 11, 2011, the Fukushima nuclear power plant was cut off from external power due to a tsunami, and the reactor protection system, which was not supplied with external power, lost its function. As a result, the containment building was damaged, large-scale radiation leaked out, and the soil and oceans in the surrounding area were very seriously contaminated.
위 사고는 많은 수의 피해자와 사회적 위기를 초래하였으며, 원자로의 피동형 보호 계통의 개발의 중요성을 일깨우는 계기가 되었다.The above accident caused a large number of victims and social crisis, and it was an opportunity to awaken the importance of the development of a passive protection system for nuclear reactors.
여기에서, 원자로의 피동형 보호 계통은, 외부로부터 전력을 공급받지 않고도 작동될 수 있는 원자로 보호 계통을 의미한다.Here, the passive protection system of the nuclear reactor means a nuclear reactor protection system that can be operated without receiving power from the outside.
원전 사고 발생 시, 원자로의 잔열로 인해 일차 격납부 외부로 증기 및 아이오딘(Iodine) 등의 방사성 물질이 배출되며, 격납 건물 내부의 압력이 증가된다.When a nuclear accident occurs, radioactive substances such as steam and iodine are discharged to the outside of the primary containment due to residual heat of the nuclear reactor, and the pressure inside the containment building increases.
이때, 격납 건물 내부의 압력이 내압 설계된 압력보다 높아지게 되는 경우에는, 격납 건물에 손상이 발생될 수 있다. 따라서, 격납 건물 내부의 압력이 내압 설계된 압력보다 낮아지도록 조절되어야 한다.At this time, when the pressure inside the containment building becomes higher than the pressure designed for the internal pressure, damage to the containment building may occur. Therefore, the pressure inside the containment building must be adjusted to be lower than the designed pressure.
종래의 원자로 보호 계통은, 이를 위해, 방사성 물질이 격납 건물 내부로 방출되는 양을 감소시키는 구조, 원자로의 잔열을 격납 건물 외부로 방출하는 구조 등을 적용하였다.For this purpose, the conventional nuclear reactor protection system has a structure for reducing the amount of radioactive material emitted into the containment building, a structure for discharging residual heat of the nuclear reactor to the outside of the containment building, and the like.
그런데, 이러한 유형의 원자로 보호 계통은, 원자로의 냉각과 방사성 물질의 제거에 있어서 그 한계가 존재하는 바, 무한하게 원자로가 냉각되거나 방사성 물질이 제거될 수 없다는 문제점이 있다.However, this type of nuclear reactor protection system has a problem in that the limit exists in the cooling of the reactor and the removal of the radioactive material, and thus the nuclear reactor is infinitely cooled or the radioactive material cannot be removed.
한국등록특허공보 제10-1738444호는 방사성 요오드의 처리 방법을 개시한다. 구체적으로, 방사성 요오드가 방사성 요오드 흡착제에 흡착되어 처리되는 방사성 요오드의 처리 방법을 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-1738444 discloses a method for treating radioactive iodine. Specifically, a method for treating radioactive iodine in which radioactive iodine is adsorbed to and treated by a radioactive iodine adsorbent is disclosed.
그런데, 이러한 유형의 방사성 요오드의 처리 방법은, 방사성 요오드 흡착제에 흡착될 수 있는 방사성 요오드의 양이 한정적이며, 크지 않다.However, in this type of radioactive iodine treatment method, the amount of radioactive iodine that can be adsorbed to the radioactive iodine adsorbent is limited and not large.
한국등록특허공보 제10-2085983호는 격납 용기 냉각 시스템을 개시한다. 구체적으로, 격납 용기 외부의 공랭식 응축-냉각기와 연결된 내부의 열 교환기를 통해 격납 용기를 냉각하는 격납 용기 냉각 시스템을 개시한다.Korean Patent Publication No. 10-2085983 discloses a containment vessel cooling system. Specifically, a containment vessel cooling system is disclosed that cools the containment vessel through an internal heat exchanger coupled to an air-cooled condensing-cooler external to the containment vessel.
그런데, 이러한 유형의 격납 용기 냉각 시스템은, 공랭식 응축-냉각기가 외부와 단절된 냉각수탱크에 수용된 냉각수에 의해 냉각되는 바, 냉각수가 제거할 수 있는 열량이 한정적이고, 격납 용기가 무한하게 냉각될 수 없다.However, in this type of containment cooling system, since the air-cooled condensing-cooler is cooled by the cooling water contained in the cooling water tank isolated from the outside, the amount of heat that the cooling water can remove is limited, and the containment vessel cannot be cooled indefinitely. .
본 발명의 일 목적은, 원전 사고 시 원자로에서 방출된 증기가 재장전수조 및 격납 건물 내부를 통과하여 다시 일차 격납부 내부로 유입되며 순환되는 원자로의 피동형 보호 계통을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a passive protection system for a nuclear reactor in which steam emitted from a nuclear reactor in the event of a nuclear accident passes through a reloading tank and a containment building, flows back into the primary containment unit, and circulates.
본 발명의 다른 일 목적은, 원자로에서 방출된 증기가 마이크로 버블 형태로 재장전수조로 방출되는 원자로의 피동형 보호 계통을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a passive protection system for a nuclear reactor in which steam emitted from the nuclear reactor is released to the reloading tank in the form of microbubbles.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 원자로의 잔열이 피동형 계통에 의해 제거될 수 있는 원자로의 피동형 보호 계통을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a passive protection system of a nuclear reactor in which residual heat of the nuclear reactor can be removed by the passive system.
본 발명의 또 다른 일 목적은, 원전 사고 시 방사성 물질은 격납 건물 내부에 격납되고, 열만이 격납 건물의 외부로 전달되는 원자로의 피동형 보호 계통을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a passive protection system for a nuclear reactor in which radioactive materials are contained inside the containment building and only heat is transferred to the outside of the containment building during a nuclear accident.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 원자로의 피동형 보호 계통은, 내부에 원자로를 수용하는 제1 공간이 형성되는 일차 격납부; 내부에 냉각수가 수용되는 재장전수조; 일 단이 상기 제1 공간에 연통되도록 상기 일착 격납부와 결합되고, 타 단이 상기 냉각수에 침몰되며, 상기 일 단과 상기 타 단이 모두 개방되는 증기관; 및 내부에 상기 일차 격납부 및 상기 재장전수조를 수용하는 제2 공간이 형성되는 격납 건물을 포함하고, 상기 증기관은, 상기 타 단의 내부에 출구 벤투리관이 구비되며, 상기 출구 벤투리관은, 원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 감소되는 출구 노즐; 원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 증가되는 출구 디퓨저; 상기 일 단을 향하는 일 측에 상기 출구 노즐이 결합되고, 상기 타 단을 향하는 타 측에 상기 출구 디퓨저가 결합되며, 그 내경이 상기 출구 노즐 및 상기 출구 디퓨저의 최소 내경보다 작거나 동일하게 형성되는 출구 병목부; 및 양 단이 개방되고, 상기 출구 병목부에 결합되며, 상기 출구 병목부 및 상기 제2 공간과 연통되는 출구 흡입관을 포함한다.In order to achieve the above object, a passive protection system of a nuclear reactor according to the present invention includes a primary containment unit in which a first space for accommodating the nuclear reactor is formed; a reload tank in which cooling water is accommodated; a steam pipe having one end coupled to the first storage unit so that it communicates with the first space, the other end submerged in the cooling water, and both the one end and the other end open; and a containment building having a second space accommodating the primary containment unit and the reload tank therein, wherein the steam pipe includes an outlet venturi pipe inside the other end, and the outlet venturi pipe Silver, formed in a cone shape, the outlet nozzle whose inner and outer diameter is reduced toward the other end; an outlet diffuser formed in a conical shape and whose inner and outer diameters are increased toward the other end; The outlet nozzle is coupled to one side facing the one end, and the outlet diffuser is coupled to the other side facing the other end, and the inner diameter is smaller than or equal to the minimum inner diameter of the outlet nozzle and the outlet diffuser. exit bottleneck; and an outlet suction pipe having both ends open, coupled to the outlet bottleneck, and communicating with the outlet bottleneck and the second space.
또한, 본 발명은, 내부에 원자로를 수용하는 제1 공간이 형성되는 일차 격납부; 내부에 냉각수가 수용되는 재장전수조; 일 단이 상기 제1 공간에 연통되도록 상기 일차 격납부에 결합되고, 타 단이 상기 냉각수에 침몰되며, 상기 일 단과 상기 타 단이 모두 개방되는 증기관; 상기 재장전수조와 인접하게 배치되고, 외부로부터 공기를 흡입하는 열 교환 탱크; 내부에 상기 일차 격납부, 상기 재장전수조 및 상기 열 교환 탱크를 수용하는 제2 공간이 형성되는 격납 건물; 및 상기 격납 건물의 외부에 배치되고, 상기 열 교환 탱크로부터 공기를 흡입하는 외부 냉각 계통을 포함하고, 상기 열 교환 탱크는, 상기 격납 건물의 외부를 향하는 일 측에 배치되고, 상기 열 교환 탱크 및 상기 격납 건물의 외부와 각각 연통되는 공기 인입관; 및 상기 공기 인입관보다 상측에 배치되고, 상기 외부 냉각 계통을 향해 돌출 형성되며, 상기 열 교환 탱크 및 상기 외부 냉각 계통과 각각 연통되는 공기 토출관을 포함하며, 상기 외부 냉각 계통은, 상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 공기 토출관과 연통되는 굴뚝을 포함하는, 원자로의 피동형 보호 계통을 제공한다.In addition, the present invention, the primary containment unit in which the first space for accommodating the nuclear reactor is formed; a reload tank in which cooling water is accommodated; a steam pipe having one end coupled to the primary containment unit so as to communicate with the first space, the other end submerged in the cooling water, and both the first end and the other end being opened; a heat exchange tank disposed adjacent to the reloading tank and sucking air from the outside; a containment building having a second space accommodating the primary containment unit, the reload tank, and the heat exchange tank therein; and an external cooling system disposed outside the containment building and sucking air from the heat exchange tank, wherein the heat exchange tank is disposed on one side facing the outside of the containment building, the heat exchange tank and an air inlet pipe communicating with the outside of the containment building, respectively; and an air discharge pipe disposed above the air inlet pipe, protruding toward the external cooling system, and communicating with the heat exchange tank and the external cooling system, respectively, wherein the external cooling system is in the vertical direction It is formed in an extended cylindrical shape, and includes a chimney communicating with the air discharge pipe, and provides a passive protection system of a nuclear reactor.
본 발명의 다양한 효과 중, 상술한 해결 수단을 통해 얻을 수 있는 효과는 다음과 같다.Among the various effects of the present invention, effects that can be obtained through the above-described solution are as follows.
먼저, 원자로에서 방출된 증기가 격납 건물 내부와의 압력차에 의해 재장전수조 내 냉각수로 방출된다. 이때, 격납 건물 내 공기는 벤투리관과 연결된 흡입관을 통해 다시 일차 격납부 내로 유입된다.First, the steam discharged from the reactor is discharged to the cooling water in the reload tank by the pressure difference with the inside of the containment building. At this time, the air in the containment building is introduced into the primary containment unit again through the suction pipe connected to the venturi pipe.
즉, 원자로에서 방출된 증기가 재장전수조, 격납 건물 내부 및 일차 격납부를 통과하며 순환된다.That is, the steam emitted from the reactor is circulated through the reloading tank, the inside of the containment building, and the primary containment.
따라서, 원전 사고 시 발생되는 격납 건물 내부의 압력 증가가 억제될 수 있다.Accordingly, an increase in pressure inside the containment building generated during a nuclear accident may be suppressed.
더 나아가, 격납 건물 및 원자력 발전소의 손상이 방지될 수 있다.Furthermore, damage to the containment building and the nuclear power plant can be prevented.
또한, 원자로에서 방출된 증기가 마이크로 버블 형태로 재장전수조 내 냉각수에 방출된다.In addition, the steam discharged from the reactor is discharged to the cooling water in the reloading tank in the form of microbubbles.
따라서, 냉각수에 용해되는 증기 내 아이오딘(Iodine)의 양이 보다 증가될 수 있다.Accordingly, the amount of iodine in the vapor dissolved in the cooling water may be further increased.
더 나아가, 재장전수조 외부로의 아이오딘 방출량이 보다 감소될 수 있다.Furthermore, the amount of iodine emitted to the outside of the reload tank can be further reduced.
또한, 펌프 등의 전기 기구가 별도로 요구되지 않으며, 피동형으로 작동될 수 있다.In addition, an electric device such as a pump is not separately required and can be operated passively.
따라서, 원자로의 잔열이 피동형 계통에 의해 제거될 수 있다.Accordingly, the residual heat of the nuclear reactor can be removed by the passive system.
더 나아가, 공기라는 무한의 열 제거 원천을 통해 원자로의 장기 냉각이 수행될 수 있다.Furthermore, long-term cooling of the reactor can be carried out through an infinite heat removal source called air.
또한, 열 교환 탱크와 재장전수조가 열만을 교환하며, 물질을 교환하지 않는다.In addition, the heat exchange tank and the reload tank only exchange heat and do not exchange substances.
따라서, 원전 사고 시 방사성 물질은 격납 건물 내부에 격납되고, 열만이 격납 건물의 외부로 전달될 수 있다.Accordingly, in the event of a nuclear accident, the radioactive material is stored inside the containment building, and only heat can be transferred to the outside of the containment building.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원자로의 피동형 보호 계통을 구비하는 원자력 발전소를 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 원자로의 피동형 보호 계통의 일 부분을 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 입구 벤투리관을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 출구 벤투리관을 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1의 원자로의 피동형 보호 계통의 다른 부분을 도시하는 확대 단면도이다.
도 6은 도 5의 열 교환 탱크를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 5의 외부 냉각 계통을 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 외부 냉각 계통을 도시하는 단면도이다.1 is a schematic diagram illustrating a nuclear power plant having a passive protection system of a nuclear reactor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a passive protection system of the nuclear reactor of FIG. 1 ;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the inlet venturi tube of FIG. 2 .
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the outlet venturi tube of FIG. 2 .
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing another part of the passive protection system of the nuclear reactor of FIG. 1 .
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the heat exchange tank of FIG. 5 .
7 is a cross-sectional view showing the external cooling system of FIG.
8 is a cross-sectional view showing an external cooling system according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 원자로의 피동형 보호 계통에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a passive protection system of a nuclear reactor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, in order to clarify the characteristics of the present invention, descriptions of some components may be omitted.
본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the present specification, the same reference numerals are assigned to the same components even in different embodiments, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.The accompanying drawings are only for making it easy to understand the embodiments disclosed in the present specification, and the technical ideas disclosed in the present specification are not limited by the accompanying drawings.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 원자로의 피동형 보호 계통을 구비하는 원자력 발전소(1)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a
원자력 발전소(1)는 격납 건물(10), 일차 격납부(20), 재장전수조(30), 증기관(40), 벤투리관(50), 열 교환 탱크(60) 및 외부 냉각 계통(70)을 포함한다.The nuclear power plant (1) has a containment building (10), a primary containment unit (20), a reload tank (30), a steam pipe (40), a venturi pipe (50), a heat exchange tank (60), and an external cooling system (70) ) is included.
격납 건물(10)은 원자로(22)를 이중으로 밀봉하여 방사성 물질의 외부 누출을 방지한다.The
격납 건물(10)은 내부에 일차 격납부(20), 재장전수조(30) 및 열 교환 탱크(60)를 수용하는 제2 공간(S2)이 형성된다.The
제2 공간(S2)의 압력은 일반적인 대기압이다. 즉, 제2 공간(S2)의 압력은 약 1bar이다.The pressure of the second space S2 is a general atmospheric pressure. That is, the pressure of the second space S2 is about 1 bar.
원전 사고 시, 일차 격납부(20)에서 방출되는 증기에 의해 제2 공간(S2)의 압력이 증가된다. 이때, 제2 공간(S2)의 압력이 격납 건물(10)의 내압 가능한 최대 압력보다 높아지면, 격납 건물(10)이 손상될 수 있다.In the event of a nuclear accident, the pressure in the second space S2 is increased by the steam emitted from the
일차 격납부(20)는 원자로(22)를 일차적으로 격납하여, 방사성 물질이 제2 공간(S2)으로 누출되는 것을 방지한다.The
일차 격납부(20)는 내부에 노심(21), 원자로(22) 및 증기 발생기(23)를 수용하는 제1 공간(S1)이 형성된다.The
노심(21)은 원자로(22) 내 중심부에 위치된다.The
노심(21)은 핵연료를 포함한다. 원자로(22)의 핵반응은 노심(21)의 핵연료로부터 발생된다.The core 21 contains nuclear fuel. The nuclear reaction of the
원자로(22)는 핵연료의 핵반응을 발생시키는 장치이다. 노심(21)에서 핵반응이 발생되면, 원자로(22)에서 열에너지가 발생된다.The
원자로(22)에서 발생된 열은 냉각재계통에 의해 냉각된다. 구체적으로, 냉각재계통에서는 냉각재가 순환되며 원자로(22)에서 발생된 열을 냉각한다.The heat generated in the
증기 발생기(23)는 냉각재로부터 열을 전달받아 증기를 발생시킨다.The
원전 사고 발생 시, 원자로(22)가 파손되며, 증기 발생기(23)에서 발생된 증기가 제1 공간(S1)으로 방출된다. 이때, 방출된 증기는 아이오딘(Iodine) 등의 방사성 물질과 혼합된다.When a nuclear accident occurs, the
따라서, 제1 공간(S1)은 방출된 증기와 기존에 존재하는 공기가 함께 혼합된 상태가 된다. 결과적으로, 제1 공간(S1)의 압력은 정상 운전 시의 압력보다 증가된다. 이때, 제1 공간(S1)의 압력은 5~7bar 또는 그 이상일 수 있다.Accordingly, the first space S1 is in a state in which the emitted steam and the existing air are mixed together. As a result, the pressure in the first space S1 is increased than the pressure during normal operation. At this time, the pressure of the first space (S1) may be 5 ~ 7bar or more.
원자로의 피동형 보호 계통은, 제1 공간(S1)의 압력 증가로 인한 격납 건물(10)의 손상을 방지한다.The passive protection system of the nuclear reactor prevents damage to the
원자로의 피동형 보호 계통은 재장전수조(30), 증기관(40), 벤투리관(50), 열 교환 탱크(60) 및 외부 냉각 계통(70)을 포함한다.The passive protection system of the nuclear reactor includes a reload
재장전수조(30)는 원자로(22)에서 발생된 증기를 일차적으로 냉각하며 응축시킨다.The reloading
재장전수조(30)는 증기관(40)을 통해 일차 격납부(20)와 연결된다.The reload
재장전수조(30)는 내부에 냉각수(31)가 수용되는 공간이 형성된다.The reloading
냉각수(31)는 일차 격납부(20)에서 방출된 증기를 응축시키고, 아이오딘 등의 방사성 물질을 용해시킨다.The cooling
냉각수(31)의 pH가 9 이상인 경우, 아이오딘이 냉각수(31)에 보다 용이하게 용해되고, 제2 공간(S2)으로 방출되는 아이오딘의 양이 최소화될 수 있다. 따라서, 냉각수(31)의 pH는 9 이상인 것이 바람직하다.When the pH of the cooling
냉각수(31)를 통과한 증기의 일부는 냉각수(31)에 용해되고, 일부는 재장전수조(30)의 증기 배출구(32)를 통해 제2 공간(S2)으로 방출된다.A portion of the steam passing through the cooling
증기 배출구(32)는 재장전수조(30)의 상측에 위치된다.The
증기 배출구(32)는 재장전수조(30)의 내부 및 제2 공간(S2)과 연통되도록 형성된다.The
도시된 실시 예에서, 증기 배출구(32)는, 재장전수조(30)의 상측으로 돌출된 형상으로 형성된다.In the illustrated embodiment, the
그러나, 증기 배출구(32)는 도시된 형태에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 증기 배출구(32)는, 재장전수조(30)의 상측에 관통 형성될 수 있다.However, the
증기관(40)은 제1 공간(S1)과 재장전수조(30)를 연결하여 증기의 배출 통로를 형성한다.The
증기관(40)의 일 단은 개방되고, 제1 공간(S1)에 배치되어 제1 공간(S1)과 연통된다.One end of the
증기관(40)의 타 단은 개방되고, 냉각수(31)에 침몰되어 재장전수조(30)의 내부와 연통된다.The other end of the
이때, 증기관 입구(41)는 증기관(40)의 상기 일 단에 위치되고, 증기관 출구(42)는 증기관(40)의 상기 타 단에 위치된다.In this case, the
즉, 증기관 입구(41)는 제1 공간(S1)에 배치되고, 증기관 출구(42)는 재장전수조(30) 내 냉각수(31)에 침몰되어 재장전수조(30)의 내부와 연통된다.That is, the
원자로(22)에 의해 발생된 증기는, 제1 공간(S1), 증기관 입구(41) 및 증기관 출구(42)를 순차적으로 통과하여, 재장전수조(30) 내 냉각수(31)로 방출된다.The steam generated by the
벤투리관(50)은 증기관 입구(41) 또는 증기관 출구(42)의 내부로 제2 공간(S2)의 공기를 흡입한다. 이를 위해, 벤투리관(50)은 증기관 입구(41) 또는 증기관 출구(42)의 내부에 구비된다.The venturi pipe 50 sucks the air of the second space S2 into the
도시된 실시 예에서, 벤투리관(50)은 입구 벤투리관(51) 및 출구 벤투리관(52)을 포함한다.In the illustrated embodiment, the venturi tube 50 includes an
입구 벤투리관(51)은 입구 흡입관(513)을 통해 제2 공간(S2)과 연통된다. 또한, 출구 벤투리관(52)은 출구 흡입관(523)을 통해 제2 공간(S2)과 연통된다.The
벤투리관(50)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다(도 2 내지 도 4 참조).A more detailed description of the venturi tube 50 will be described later (see FIGS. 2 to 4 ).
일차 격납부(20)에서 방출된 증기로 인해 가열된 냉각수(31)는 열 교환 탱크(60)에 의해 냉각된다.The cooling
열 교환 탱크(60)는 재장전수조(30) 내 냉각수(31)로부터 열을 전달받아 냉각수(31)를 냉각한다.The
열 교환 탱크(60)는 재장전수조(30)와 인접하게 배치되어 재장전수조(30) 내 냉각수(31)와 열을 교환한다. 또한, 열 교환 탱크(60)는 외부 냉각 계통(70)과 연결되어 외부 냉각 계통(70)으로 가열된 공기를 방출한다.The
외부 냉각 계통(70)은 격납 건물(10)의 외부에 배치되고, 열 교환 탱크(60)의 내부로부터 공기를 흡입하여 열 교환 탱크(60)를 냉각한다.The
열 교환 탱크(60) 및 외부 냉각 계통(70)에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다(도 5 내지 도 8 참조).A more detailed description of the
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여 도 1의 증기관(40) 및 벤투리관(50)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
전술하였듯이, 증기관 입구(41)는 제1 공간(S1)에 배치되고, 증기관 출구(42)는 재장전수조(30) 내 냉각수(31)에 침몰되어 재장전수조(30)의 내부와 연통된다.As described above, the
이때, 증기관 출구(42)는 재장전수조(30)의 저면에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 증기관 출구(42)의 압력이 증가되면, 방사성 물질의 냉각수(31)에 대한 용해도가 보다 증가될 수 있다.At this time, the
도시된 실시 예에서, 증기관 입구(41)의 내부에는 증기관 입구 체크 밸브(411)가, 증기관 출구(42)의 내부에는 증기관 출구 체크 밸브(421)가 구비된다.In the illustrated embodiment, a steam pipe
증기관 입구 체크 밸브(411)는 증기관 입구(41)의 내부에 구비되며, 입구 벤투리관(51)과 인접하게 배치된다. 또한, 증기관 출구 체크 밸브(421)는 증기관 출구(42)의 내부에 구비되며, 출구 벤투리관(52)과 인접하게 배치된다.The steam pipe
증기관 입구 체크 밸브(411) 및 증기관 출구 체크 밸브(421)는 각각 증기관 입구(41)에서 증기관 출구(42)를 향하는 방향으로만 개방되도록 형성된다.The steam pipe
증기관 입구 체크 밸브(411) 및 증기관 출구 체크 밸브(421)는 도시된 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 증기관 입구 체크 밸브(411)는 입구 노즐(511)과 인접하게 배치되고, 증기관 출구 체크 밸브(421)는 출구 디퓨저(524)와 인접하게 배치될 수 있다.The steam pipe
증기관(40) 내부에는 벤투리관(50)과 흡입관(513, 523)을 통해 제2 공간(S2)의 공기가 흡입된다.In the
전술한 바와 같이, 벤투리관(50)은 증기관 입구(41) 또는 증기관 출구(42)의 내부에 구비된다.As described above, the venturi pipe 50 is provided inside the
입구 벤투리관(51)은 증기관 입구(41)의 내부에 구비되어, 제2 공간(S2)의 공기를 증기관 입구(41)로 흡입한다.The
입구 벤투리관(51)은 입구 노즐(511), 입구 병목부(512), 입구 흡입관(513) 및 입구 디퓨저(514)를 포함한다.The
입구 노즐(511)은 증기관 입구(41)에서 증기관 출구(42)를 향하는 방향으로 그 내외경이 감소되는 원뿔 형상으로 형성된다.The
입구 노즐(511)의 일 단에는 입구 병목부(512)가 결합된다. 구체적으로, 입구 노즐(511)의 증기관 입구(41)에서 반대되는 일 단에 입구 병목부(512)가 결합된다. 다시 말해, 입구 병목부(512)의 증기관 입구(41)를 향하는 일 측에 입구 노즐(511)이 결합된다.An
입구 병목부(512)의 내경은 입구 노즐(511) 및 입구 디퓨저(514)의 최소 내경보다 작거나 동일하게 형성된다.The inner diameter of the
도시된 실시 예에서, 입구 병목부(512)의 내경은 일정하고, 입구 노즐(511) 및 입구 디퓨저(514)의 최소 내경과 동일하다.In the illustrated embodiment, the inner diameter of the
입구 병목부(512)에는 입구 노즐(511) 외에도, 입구 흡입관(513) 및 입구 디퓨저(514)가 각각 결합된다.In addition to the
입구 흡입관(513)은 양 단이 개방되고, 입구 병목부(512) 및 제2 공간(S2)과 연통된다.Both ends of the
입구 디퓨저(514)는, 입구 병목부(512)의 상기 일 측과 다른 타 측에 결합된다. 구체적으로, 입구 디퓨저(514)는, 입구 병목부(512)의 증기관 입구(41)에 반대되는 타 측에 결합된다.The
입구 디퓨저(514)는 증기관 입구(41)에서 증기관 출구(42)를 향하는 방향으로 그 내외경이 증가되는 원뿔 형상으로 형성된다.The
출구 벤투리관(52)은 증기관 출구(42)의 내부에 구비되어, 제2 공간(S2)의 공기를 증기관 출구(42)로 흡입한다.The
출구 벤투리관(52)은 출구 노즐(521), 출구 병목부(522), 출구 흡입관(523) 및 출구 디퓨저(524)를 포함한다.The
출구 노즐(521)은 증기관 입구(41)에서 증기관 출구(42)를 향하는 방향으로 그 내외경이 감소되는 원뿔 형상으로 형성된다.The
출구 노즐(521)의 일 단에는 출구 병목부(522)가 결합된다. 구체적으로, 출구 노즐(521)의 증기관 입구(41)에서 반대되는 일 단에 출구 병목부(522)가 결합된다. 다시 말해, 출구 병목부(512)의 증기관 입구(41)를 향하는 일 측에 출구 노즐(521)이 결합된다.An
출구 병목부(522)의 내경은 출구 노즐(521) 및 출구 디퓨저(524)의 최소 내경보다 작거나 동일하게 형성된다.The inner diameter of the
도시된 실시 예에서, 출구 병목부(522)의 내경은 일정하고, 출구 노즐(521) 및 출구 디퓨저(524)의 최소 내경과 동일하다.In the illustrated embodiment, the inner diameter of the
출구 병목부(522)에는 출구 노즐(521) 외에도, 출구 흡입관(523) 및 출구 디퓨저(524)가 각각 결합된다.In addition to the
출구 흡입관(523)은 양 단이 개방되고, 출구 병목부(522) 및 제2 공간(S2)과 연통된다.Both ends of the
출구 디퓨저(524)는, 출구 병목부(512)의 상기 일 측과 다른 타 측에 결합된다. 구체적으로, 출구 디퓨저(524)는, 출구 병목부(522)의 증기관 입구(41)에서 반대되는 타 측에 결합된다.The
출구 디퓨저(524)는 증기관 입구(41)에서 증기관 출구(42)를 향하는 방향으로 그 내외경이 증가되는 원뿔 형상으로 형성된다.The
유동 유체는 유동 단면적이 좁아짐에 따라 압력이 감소된다. 이를 벤투리 효과라 한다.The flowing fluid is reduced in pressure as the flow cross-sectional area narrows. This is called the Venturi effect.
따라서, 벤투리관(50)의 병목부(512, 522)를 통과하며 유동하는 증기는, 유동 단면적이 좁아짐에 따라 압력이 감소된다. 이에 따라, 상대적 고압 상태인 제2 공간(S2)의 공기가 흡입관(513, 523)을 통해 병목부(512, 522)로 유입된다.Accordingly, the pressure of the steam flowing through the
벤투리관(50)은 도시된 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 벤투리관(50)은 입구 벤투리관(51) 또는 출구 벤투리관(52) 중 어느 하나만이 구비될 수 있다.The venturi tube 50 is not limited to the illustrated shape, and may be formed in various shapes. For example, the venturi tube 50 may be provided with either an
이하에서는, 원전 사고 발생 시 증기의 유동에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the flow of steam when a nuclear accident occurs will be described in more detail.
원전의 정상 가동 시에는, 제1 공간(S1)의 압력과 제2 공간(S2)의 압력이 유사하여, 제1 공간(S1)의 증기가 제2 공간(S2)으로 방출되지 않는다.During normal operation of the nuclear power plant, the pressure in the first space (S1) and the pressure in the second space (S2) are similar, so that the steam in the first space (S1) is not discharged to the second space (S2).
그러나, 원전 사고 발생 시, 원자로(22)의 손상에 의해 증기가 제1 공간(S1)으로 누출된다. 이에 따라, 제1 공간(S1)의 압력이 증가되고, 증기가 상대적으로 저압 상태인 제2 공간(S2)으로 방출된다.However, when a nuclear accident occurs, steam leaks into the first space S1 due to damage to the
먼저, 제1 공간(S1)의 증기가 증기관 입구(41)로 유입된다. 증기관 입구(41)로 유입된 증기는 입구 벤투리관(51)을 통과하며, 입구 흡입관(513)으로 유입된 제2 공간(S2)의 공기와 교반된다.First, the steam of the first space (S1) is introduced into the steam pipe inlet (41). The steam introduced into the
입구 벤투리관(51)을 통과한 증기는 증기관 출구(42)를 향해 방출된다. 구체적으로, 증기는 출구 벤투리관(52)을 통과하여 증기관 출구(42)를 향해 방출된다.The steam passing through the
이때, 출구 벤투리관(52)을 통과하는 증기가 출구 흡입관(523)으로 유입된 제2 공간(S2)의 공기와 교반된다. 구체적으로, 출구 벤투리관(52)을 통과하는 증기와 제2 공간(S2)의 공기가 출구 디퓨저(524)에서 교반된다.At this time, the steam passing through the
따라서, 출구 벤투리관(52)을 통과한 증기가, 출구 디퓨저(524)에서 마이크로 버블 형태로 방출된다.Accordingly, the vapor that has passed through the
정리하면, 원전 사고 발생 시, 제1 공간(S1)으로 누출된 증기가 증기관 입구(41), 입구 벤투리관(51), 출구 벤투리관(52) 및 증기관 출구(42)를 순차적으로 통과하며 마이크로 버블 형태로 재장전수조(30)에 방출되고, 제2 공간(S2)의 공기가 벤투리관(50)으로 유입되며, 증기가 순환된다.In summary, when a nuclear accident occurs, the steam leaked into the first space S1 passes through the
증기 발생기(23)에서 발생된 증기에는 아이오딘 등의 방사성 물질이 혼합된다. 상기 방사성 물질은 증기와 함께 마이크로 버블 형태로 냉각수(31)에 방출되어 용해된다.A radioactive material such as iodine is mixed with the steam generated by the
이 과정에서, 대량의 냉각수(31)가 다량의 방사성 물질을 용해하여 수용할 수 있다.In this process, a large amount of cooling
이때, 버블의 사이즈가 마이크로 단위로 감소됨에 따라, 버블과 물의 접촉 면적이 보다 증가될 수 있다. 이에 따라, 마이크로 버블 내의 방사성 물질의 용해도가 보다 증가될 수 있다.In this case, as the size of the bubble is reduced in micro units, the contact area between the bubble and water may be further increased. Accordingly, the solubility of the radioactive material in the microbubbles may be further increased.
또한, 버블에 작용하는 부력이 보다 감소될 수 있다. 따라서, 버블의 상승 속도가 감소되어, 버블과 물의 접촉 시간이 보다 증가될 수 있다. 결과적으로, 마이크로 버블 내의 방사성 물질의 용해도가 보다 더 증가될 수 있다.In addition, the buoyancy force acting on the bubble can be further reduced. Accordingly, the rising speed of the bubble is reduced, so that the contact time between the bubble and the water can be further increased. As a result, the solubility of the radioactive material in the microbubbles can be further increased.
이에 따라, 재장전수조(30)의 증기 배출구(32)를 통해 제2 공간(S2)으로 방출되는 방사성 물질의 양이 보다 감소될 수 있다. 더 나아가, 제2 공간(S2)의 압력 증가폭이 감소되어, 격납 건물(10) 및 원자력 발전소(1)의 손상이 방지될 수 있다.Accordingly, the amount of radioactive material emitted to the second space S2 through the
다만, 위의 과정이 반복됨에 따라, 냉각수(31)의 온도는 증가될 수 있다. 이에, 열 교환 탱크(60)를 통해 냉각수(31)의 열을 격납 건물(10)의 외부로 방출한다.However, as the above process is repeated, the temperature of the cooling
이하에서는, 도 5 내지 도 8을 참조하여 도 1의 열 교환 탱크(60) 및 외부 냉각 계통(70)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
상술하였듯이, 열 교환 탱크(60)는 재장전수조(30)와 인접하게 배치되어, 냉각수(31)와 열을 교환한다. 구체적으로, 열 교환 탱크(60)는 냉각수(31)로부터 열을 전달받는다.As described above, the
일 실시 예에서, 열 교환 탱크(60)의 재장전수조(30)와 인접하는 면은 금속으로 형성될 수 있다. 따라서, 열 교환 탱크(60)와 냉각수(31) 간 열 교환이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, a surface adjacent to the
열 교환 탱크(60)는 외부 수도관(61), 공기 인입관(62) 및 공기 토출관(63)을 포함한다.The
외부 수도관(61)은 외부 급수원과 연결되어, 외부 급수원으로부터 열 교환 탱크(60)로 물을 공급한다. 이를 위해, 외부 수도관(61)은 외부 급수원 및 열 교환 탱크(60)와 연통되도록 형성된다.The
외부 수도관(61)은 열 교환 탱크(60)의 격납 건물(10) 외부를 향하는 일 측에 배치된다.The
공기 인입관(62)은 격납 건물(10)의 외부로부터 열 교환 탱크(60)의 내부로 차가운 공기를 공급한다.The
공기 인입관(62)은 열 교환 탱크(60)의 격납 건물(10) 외부를 향하는 일 측에 배치된다.The
공기 인입관(62)은 열 교환 탱크(60) 및 격납 건물(10)의 외부와 각각 연통된다.The
후술하는 공기 토출관(63)을 통해 공기가 토출되면, 토출되는 공기량만큼 공기 인입관(62)을 통해 열 교환 탱크(60)로 차가운 공기가 유입된다.When air is discharged through an
도시된 실시 예에서, 공기 인입관(62)의 내부에는 공기 인입관 체크 밸브(621)가 배치된다.In the illustrated embodiment, the air inlet
공기 인입관 체크 밸브(621)는 열 교환 탱크(60)의 외부에서 열 교환 탱크(60)의 내부를 향하는 방향으로만 개방되도록 형성된다.The air
공기 인입관(62)의 상측에는 공기 토출관(63)이 배치된다.An
공기 토출관(63)은 열 교환 탱크(60) 내부의 가열된 공기를 외부 냉각 계통(70)으로 방출한다.The
공기 토출관(63)은 열 교환 탱크(60) 및 외부 냉각 계통(70)과 연통된다. 구체적으로, 공기 토출관(63)은 열 교환 탱크(60) 및 굴뚝 입구(711)와 연통된다. 이를 위해, 공기 토출관(63)은 굴뚝 입구(711)를 향해 돌출되도록 형성된다.The
열 교환 탱크(60)가 냉각수(31)로부터 열을 전달받아 가열되면, 열 교환 탱크(60)의 내부 공기 또한 가열된다. 가열된 공기는 밀도가 감소되어 상승되고, 공기 토출관(63)을 통해 굴뚝 입구(711)로 방출된다.When the
도시된 실시 예에서, 공기 토출관(63)의 내부에는 공기 토출관 체크 밸브(631)가 배치된다.In the illustrated embodiment, an air discharge
공기 토출관 체크 밸브(631)는 열 교환 탱크(60)에서 굴뚝 입구(711)를 향하는 방향으로만 개방되도록 형성된다.The air discharge
공기 토출관(63)을 통해 방출된 공기는 외부 냉각 계통(70)에 의해 냉각된다.The air discharged through the
이하에서는, 외부 냉각 계통(70)에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the
외부 냉각 계통(70)은 격납 건물(10)의 외부에 배치된다. 따라서, 격납 건물(10)의 외부 공기를 이용할 수 있다. 즉, 무한한 공기를 열 제거 원천으로 이용할 수 있다.The
외부 냉각 계통(70)은 굴뚝(71), 응축판(72), 응축수조(73) 및 응축수 회수관(731)을 포함한다.The
굴뚝(71)은 공기 토출관(63)과 연통되어 열 교환 탱크(60)로부터 공기를 흡입한다. 구체적으로, 굴뚝 입구(711)가 공기 토출관(63)과 연통되어 열 교환 탱크(60)로부터 공기를 흡입한다.The
굴뚝(71)은 상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상으로 형성된다.The
굴뚝(71)의 하측 단부에는 굴뚝 입구(711)가, 상측 단부에는 굴뚝 출구(712)가 형성된다.A
도시된 실시 예에서, 굴뚝 입구(711)는 하측을 향해 내외경이 증가되는 나팔 형상으로 형성된다. 또한, 굴뚝 출구(712)는 상측을 향해 내외경이 증가되는 나팔 형상으러 형성된다. 따라서, 굴뚝 입구(711)는 노즐 역할을 수행하고, 굴뚝 출구(712)는 디퓨저 역할을 수행할 수 있다.In the illustrated embodiment, the
열 교환 탱크(60)가 가열되면, 내부 공기의 온도가 증가되고 밀도가 감소된다. 밀도가 감소된 공기는 부력에 의해 상승되어, 공기 토출관(63)을 통해 굴뚝 입구(711)로 방출된다. 이때, 방출된 공기량만큼 공기 인입관(62)을 통해 열 교환 탱크(60)로 차가운 공기가 유입된다.When the
굴뚝 입구(711)에 유입된 공기는 대기보다 낮은 밀도를 갖는 바, 굴뚝 출구(712)를 향해 상승된다. 결과적으로, 공기는 굴뚝 출구(712)를 통해 방출된다.The air introduced into the
굴뚝 출구(712)를 통과한 공기는 응축판(72)에 충돌하게 된다.The air passing through the
응축판(72)은 굴뚝(71)의 상측에 배치된다. 구체적으로, 응축판(72)은 굴뚝 출구(712)의 상측에 굴뚝 출구(712)와 상하 방향으로 중첩되도록 배치된다.The condensing
도 7에 도시된 실시 예에서, 응축판(72)은 중심부로부터 방사성 외측을 향해 하측으로 만곡되며 연장된다.In the embodiment shown in FIG. 7 , the condensing
따라서, 응축판(72)에 충돌되는 증기가 응축되어 응축판(72)을 따라 흐르며 하강된다.Accordingly, the vapor that collides with the condensing
응축판(72)은 도 7에 도시된 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 응축판(72)은 소정의 각도로 굴절되는 판 형상으로 형성될 수 있다(도 8 참조).The condensing
응축판(72)으로부터 하강되는 응축수는 응축수조(73)에 포집된다.The condensed water descending from the condensing
응축수조(73)는 굴뚝(71)의 하측에 배치된다. 구체적으로, 응축수조(73)는 굴뚝 입구(711)의 하측에 굴뚝 입구(711) 및 응축판(72)과 상하 방향으로 중첩되도록 배치된다.The
응축수조(73)는 내부에 응축수를 수용하는 공간이 형성된다.The
응축수조(73)는 도시된 형태에 한정되지 않고, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 응축수조(73)는 하측을 향해 그 내외경이 감소되는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.The
응축수조(73)의 하측에는 응축수 회수관(731)이 결합된다. 이때, 응축수 회수관(731)은 응축수조(73) 및 열 교환 탱크(60)와 연통된다.A
따라서, 응축수조(73)에 포집된 응축수는 중력에 의해 응축수 회수관(731)으로 유입된다. 결과적으로, 응축수는 응축수 회수관(731)을 통해 열 교환 탱크(60)로 유입된다.Accordingly, the condensed water collected in the
정리하면, 열 교환 탱크(60) 내부의 가열된 공기는 공기 토출관(63), 굴뚝(71), 응축판(72), 응축수조(73) 및 응축수 회수관(731)을 순차적으로 통과하고 열 교환 탱크(60)로 회수되며 순환된다.In summary, the heated air inside the
즉, 열 교환 탱크(60) 내부의 공기는, 외부 냉각 계통(70)을 통과하여 응축수 형태로 열 교환 탱크(60)에 유입되며 회수된다.That is, the air inside the
따라서, 열 교환 탱크(60) 내부의 물이 고갈되는 것이 방지될 수 있다. 이는 외부 급수원이 없는 경우에도 마찬가지다.Accordingly, it is possible to prevent the water in the
또한, 열 교환 탱크(60)와 외부 냉각 계통(70)의 작동에 있어서, 펌프 등의 전기 기구가 별도로 요구되지 않는다. 즉, 열 교환 탱크(60)와 외부 냉각 계통(70)이 피동형으로 작동될 수 있다.In addition, in the operation of the
따라서, 원자로(22)의 잔열이 피동형 계통에 의해 제거될 수 있다.Accordingly, the residual heat of the
게다가, 열 교환 탱크(60)와 재장전수조(30)가 물질을 교환하지 않고, 열만을 교환한다. 따라서, 원전 사고 발생 시, 방사성 물질은 격납 건물(10) 내부에 격납되고, 열만이 격납 건물(10)의 외부로 전달될 수 있다.In addition, the
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 설명된 실시 예들의 구성에 한정되는 것이 아니다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiments.
또한, 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.In addition, the present invention may be variously modified and changed by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
더 나아가, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.Furthermore, the embodiments may be configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made.
1: 원자력 발전소
10: 격납 건물
20: 일차 격납부
21: 노심
22: 원자로
23: 증기 발생기
30: 재장전수조
31: 냉각수
32: 증기 배출구
40: 증기관
41: 증기관 입구
411: 증기관 입구 체크 밸브
42: 증기관 출구
421: 증기관 출구 체크 밸브
50: 벤투리관
51: 입구 벤투리관
511: 입구 노즐
512: 입구 병목부
513: 입구 흡입관
514: 입구 디퓨저
52: 출구 벤투리관
521: 출구 노즐
522: 출구 병목부
523: 출구 흡입관
524: 출구 디퓨저
60: 열 교환 탱크
61: 외부 수도관
62: 공기 인입관
621: 공기 인입관 체크 밸브
63: 공기 토출관
631: 공기 토출관 체크 밸브
70: 외부 냉각 계통
71: 굴뚝
711: 굴뚝 입구
712: 굴뚝 출구
72: 응축판
73: 응축수조
731: 응축수 회수관
S1: 제1 공간
S2: 제2 공간1: Nuclear power plant
10: containment building
20: primary containment
21: core
22: reactor
23: steam generator
30: reload tank
31: coolant
32: steam outlet
40: steam tube
41: steam tube entrance
411: steam line inlet check valve
42: steam pipe outlet
421: steam line outlet check valve
50: Venturi tube
51: Entrance Venturi
511: inlet nozzle
512: entrance bottleneck
513: inlet suction pipe
514: entrance diffuser
52: Exit Venturi
521: exit nozzle
522: exit bottleneck
523: outlet suction pipe
524: outlet diffuser
60: heat exchange tank
61: external water pipe
62: air inlet pipe
621: air inlet check valve
63: air discharge pipe
631: air discharge pipe check valve
70: external cooling system
71: chimney
711: chimney entrance
712: chimney exit
72: condensing plate
73: condensate tank
731: condensate return pipe
S1: first space
S2: second space
Claims (18)
내부에 냉각수가 수용되는 재장전수조;
일 단이 상기 제1 공간에 연통되도록 상기 일차 격납부와 결합되고, 타 단이 상기 냉각수에 침몰되며, 상기 일 단과 상기 타 단이 모두 개방되는 증기관; 및
내부에 상기 일차 격납부 및 상기 재장전수조를 수용하는 제2 공간이 형성되는 격납 건물을 포함하고,
상기 증기관은, 상기 타 단의 내부에 출구 벤투리관이 구비되며,
상기 출구 벤투리관은,
원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 감소되는 출구 노즐;
원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 증가되는 출구 디퓨저;
상기 일 단을 향하는 일 측에 상기 출구 노즐이 결합되고, 상기 타 단을 향하는 타 측에 상기 출구 디퓨저가 결합되며, 그 내경이 상기 출구 노즐 및 상기 출구 디퓨저의 최소 내경보다 작거나 동일하게 형성되는 출구 병목부; 및
양 단이 개방되고, 상기 출구 병목부에 결합되며, 상기 출구 병목부 및 상기 제2 공간과 연통되는 출구 흡입관을 포함하고,
상기 증기관의 내부에는, 상기 출구 벤투리관과 인접하게 배치되고, 상기 타 단을 향하는 방향으로만 개방되도록 형성되는 증기관 입구 체크 밸브를 포함하는 원자로의 피동형 보호 계통.a primary containment unit having a first space accommodating the nuclear reactor therein;
a reload tank in which cooling water is accommodated;
a steam pipe having one end coupled to the primary containment unit so as to communicate with the first space, the other end submerged in the cooling water, and both the first end and the other end being opened; and
and a containment building having a second space accommodating the primary containment unit and the reload tank therein,
The steam pipe is provided with an outlet venturi pipe inside the other end,
The outlet venturi tube,
an outlet nozzle formed in a conical shape and whose inner and outer diameters are reduced toward the other end;
an outlet diffuser formed in a conical shape and whose inner and outer diameters are increased toward the other end;
The outlet nozzle is coupled to one side facing the one end, and the outlet diffuser is coupled to the other side facing the other end, and the inner diameter is smaller than or equal to the minimum inner diameter of the outlet nozzle and the outlet diffuser. exit bottleneck; and
and an outlet suction pipe having both ends open, coupled to the outlet bottleneck, and communicating with the outlet bottleneck and the second space,
A passive protection system of a nuclear reactor including a steam pipe inlet check valve disposed adjacent to the outlet venturi pipe and opened only in a direction toward the other end in the inside of the steam pipe.
상기 증기관은, 상기 일 단의 내부에 입구 벤투리관이 구비되고,
상기 입구 벤투리관은,
원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 감소되는 입구 노즐;
원뿔 형상으로 형성되고, 상기 타 단을 향해 그 내외경이 증가되는 입구 디퓨저;
상기 일 단을 향하는 일 측에 상기 입구 노즐이 결합되고, 상기 타 단을 향하는 타 측에 상기 입구 디퓨저가 결합되며, 그 내경이 상기 입구 노즐 및 상기 입구 디퓨저의 최소 내경보다 작거나 동일하게 형성되는 입구 병목부; 및
양 단이 개방되고, 상기 입구 병목부에 결합되며, 상기 입구 병목부 및 상기 제2 공간과 연통되는 입구 흡입관을 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.According to claim 1,
The steam pipe is provided with an inlet venturi pipe inside the one end,
The inlet venturi tube,
an inlet nozzle formed in a conical shape, and whose inner and outer diameters are reduced toward the other end;
an inlet diffuser formed in a conical shape, and whose inner and outer diameters are increased toward the other end;
The inlet nozzle is coupled to one side facing the one end, and the inlet diffuser is coupled to the other side facing the other end, and the inner diameter is smaller than or equal to the minimum inner diameter of the inlet nozzle and the inlet diffuser. inlet bottleneck; and
Both ends are open, coupled to the inlet bottleneck, comprising an inlet suction pipe communicating with the inlet bottleneck and the second space,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 증기관의 내부에는,
상기 입구 벤투리관과 인접하게 배치되고, 상기 타 단을 향하는 방향으로만 개방되도록 형성되는 증기관 입구 체크 밸브를 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.3. The method of claim 2,
Inside the steam tube,
It is disposed adjacent to the inlet venturi pipe, including a steam pipe inlet check valve that is formed to be opened only in a direction toward the other end,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 출구 흡입관에서 유입된 공기와 상기 제1 공간에서 유입된 증기가 상기 출구 디퓨저에서 교반되는,
원자로의 피동형 보호 계통.According to claim 1,
The air introduced from the outlet suction pipe and the steam introduced from the first space are stirred in the outlet diffuser,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 냉각수에는,
상기 출구 디퓨저에서 방출된 방사성 물질이 용해되는,
원자로의 피동형 보호 계통.According to claim 1,
In the cooling water,
The radioactive material emitted from the outlet diffuser is dissolved,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 방사성 물질은 아이오딘(Iodine)인,
원자로의 피동형 보호 계통.6. The method of claim 5,
The radioactive material is iodine (Iodine),
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 냉각수의 pH는 9 이상인,
원자로의 피동형 보호 계통.7. The method of claim 6,
The pH of the cooling water is 9 or more,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 증기관은,
상기 타 단이 상기 재장전수조의 저면에 인접하게 배치되는,
원자로의 피동형 보호 계통.According to claim 1,
The steam tube is
The other end is disposed adjacent to the bottom of the reload tank,
The passive protection system of the nuclear reactor.
내부에 냉각수가 수용되는 재장전수조;
일 단이 상기 제1 공간에 연통되도록 상기 일차 격납부와 결합되고, 타 단이 상기 냉각수에 침몰되며, 상기 일 단과 상기 타 단이 모두 개방되는 증기관;
상기 재장전수조와 인접하게 배치되고, 외부로부터 공기를 흡입하는 열 교환 탱크;
내부에 상기 일차 격납부, 상기 재장전수조 및 상기 열 교환 탱크를 수용하는 제2 공간이 형성되는 격납 건물; 및
상기 격납 건물의 외부에 배치되고, 상기 열 교환 탱크로부터 공기를 흡입하는 외부 냉각 계통을 포함하고,
상기 열 교환 탱크는,
상기 격납 건물의 외부를 향하는 일 측에 배치되고, 상기 열 교환 탱크 및 상기 격납 건물의 외부와 각각 연통되는 공기 인입관; 및
상기 공기 인입관보다 상측에 배치되고, 상기 외부 냉각 계통을 향해 돌출 형성되며, 상기 열 교환 탱크 및 상기 외부 냉각 계통과 각각 연통되는 공기 토출관을 포함하며,
상기 외부 냉각 계통은,
상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상으로 형성되고, 상기 공기 토출관과 연통되는 굴뚝을 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.a primary containment unit having a first space accommodating the nuclear reactor therein;
a reload tank in which cooling water is accommodated;
a steam pipe having one end coupled to the primary containment unit so as to communicate with the first space, the other end submerged in the cooling water, and both the first end and the other end being opened;
a heat exchange tank disposed adjacent to the reloading tank and sucking air from the outside;
a containment building having a second space accommodating the primary containment unit, the reload tank, and the heat exchange tank therein; and
and an external cooling system disposed outside the containment building and sucking air from the heat exchange tank,
The heat exchange tank,
an air inlet pipe disposed on one side facing the outside of the containment building and communicating with the heat exchange tank and the outside of the containment building, respectively; and
It is disposed above the air inlet pipe, is formed to protrude toward the external cooling system, and includes an air discharge pipe which is in communication with the heat exchange tank and the external cooling system, respectively,
The external cooling system is
Formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction, comprising a chimney communicating with the air discharge pipe,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 외부 냉각 계통은,
상기 굴뚝의 상측에 상기 굴뚝과 상하 방향으로 중첩되도록 배치되고, 중심부로부터 방사성 외측을 향해 하측으로 만곡되며 연장되는 응축판을 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.11. The method of claim 10,
The external cooling system is
It is disposed on the upper side of the chimney so as to overlap the chimney in the vertical direction, and includes a condensing plate that is curved downwardly and extends from the center to the radially outward side,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 외부 냉각 계통은,
상기 굴뚝의 하측에 상기 굴뚝 및 상기 응축판과 상하 방향으로 중첩되도록 배치되고, 내부에 응축수를 수용하는 공간이 형성되는 응축수조; 및
상기 응축수조의 하측에 배치되고, 상기 응축수조 및 상기 열 교환 탱크와 각각 연통되도록 결합되는 응축수 회수관을 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.12. The method of claim 11,
The external cooling system is
a condensate tank disposed at a lower side of the chimney to overlap the chimney and the condensing plate in a vertical direction, the condensate tank having a space for accommodating condensed water therein; and
It is disposed below the condensate tank, and comprises a condensate recovery pipe coupled to communicate with the condensate tank and the heat exchange tank, respectively,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 굴뚝의 상측 단부는,
상측을 향해 내외경이 증가되는,
원자로의 피동형 보호 계통.11. The method of claim 10,
The upper end of the chimney,
The inner and outer diameters are increased toward the upper side,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 굴뚝의 하측 단부는,
하측을 향해 내외경이 증가되는,
원자로의 피동형 보호 계통.14. The method of claim 13,
The lower end of the chimney,
The inner and outer diameters are increased toward the bottom,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 열 교환 탱크는,
상기 격납 건물의 외부를 향하는 일 측에 배치되고, 외부 급수원 및 상기 열 교환 탱크와 각각 연통되는 외부 수도관을 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.11. The method of claim 10,
The heat exchange tank,
and an external water pipe disposed on one side facing the outside of the containment building and communicating with an external water supply source and the heat exchange tank, respectively,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 공기 인입관의 내부에는,
상기 열 교환 탱크를 향하는 방향으로만 개방되도록 형성되는,
공기 인입관 체크 밸브를 포함하는,
원자로의 피동형 보호 계통.11. The method of claim 10,
Inside the air inlet pipe,
formed to open only in a direction toward the heat exchange tank,
comprising an air inlet check valve;
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 공기 토출관의 내부에는,
상기 외부 냉각 계통을 향하는 방향으로만 개방되도록 형성되는,
원자로의 피동형 보호 계통.17. The method of claim 16,
Inside the air discharge pipe,
Formed to be opened only in the direction toward the external cooling system,
The passive protection system of the nuclear reactor.
상기 열 교환 탱크는,
상기 재장전수조와 인접하는 면이 금속으로 형성되는,
원자로의 피동형 보호 계통.11. The method of claim 10,
The heat exchange tank,
A surface adjacent to the reloading tank is formed of metal,
The passive protection system of the nuclear reactor.
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