KR20090071657A - 축압 주수 탱크 및 플로우 댐퍼의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 소유량시에 와실 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있는 플로우 댐퍼를 구비한 축압 주수 탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 때문에, 본 축압 주수 탱크 (21) 의 플로우 댐퍼 (24) 에서는, 소유량관 (27) 과 대유량관 (26) 의 접속부 (33) (제 3 교점 (P3)) 로부터 그은 소유량관의 대유량관측 내면 (27b) 의 연장선 (K) 에 대하여, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부 (교점 (P3)) 로부터 직선 (L) 을 긋고, 이 직선 (L) 과 대유량관의 소유량관 반대측 내면 (26d) 의 제 1 교점 (P1) 을 구하고, 이 제 1 교점 (P1) 으로부터 와실 (25) 의 내주면 (25a) 에 접선을 그어 상기 접선과 와실 내주면의 제 2 교점 (P2) 을 구하고, 상기 제 1 교점 (P1) 과 상기 제 2 교점 (P2) 을 연결하는 선 (상기 접속) 을 포함하는 평탄면부 (25a-1) 를 와실의 내주면의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부와 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부를 대유량관과 와실의 접속부 (32) 로 한다.
플로우 댐퍼
Description
본 발명은 대유량에서 소유량으로의 주수(注水) 유량의 전환을 정적으로 실시할 수 있는 플로우 댐퍼를 내부에 구비한 축압 주수 탱크 및 상기 플로우 댐퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
가압수형 원자로 (PWR) 발전 플랜트에는, 그 1 차 냉각재 상실 사고가 발생되는 것을 상정하여, 축압 주수 탱크 등을 구비하여 이루어지는 비상용 노심 냉각 설비가 형성되어 있다.
축압 주수 탱크 내에는 물 (냉각재) 이 저류되어 있고, 이 저류수가 축압 주수 탱크 내의 상부에 봉입된 가압 가스 (질소 가스) 에 의해 가압되어 있다. 그리고, 축압 주수 탱크 내에는, 대유량에서 소유량으로의 원자로 주수 유량의 전환을 정적 (가동 부분 없음) 으로 실시할 수 있는 플로우 댐퍼가 장비되어 있다. 플로우 댐퍼는 와실(渦室), 대유량관, 소유량관, 출구관 등으로 이루어지는 것이고, 축압 주수 탱크 내의 바닥에 설치되어 있다 (도 1 참조). 출구관의 선단측은, 원자로 1 차 냉각계로부터 축압 주수 탱크로의 역류를 저지하기 위한 역지 밸브를 개재하여, 원자로 1 차 냉각계 루프의 저온측 배관에 접속되어 있다.
PWR 발전 플랜트의 원자로 1 차 냉각계에 있어서, 그 배관 등이 파단되어 당해 파단 지점으로부터 계외로 냉각재가 유출되면 (즉 1 차 냉각재 상실 사고가 발생되면), 원자로 용기 내의 냉각재가 감소되어 노심이 노출되는 경우가 있다. 그러나, 이 때에 1 차 냉각계의 압력이 저하되어 축압 주수 탱크 내의 압력보다 낮아지면, 축압 주수 탱크 내의 저류수가, 역지 밸브를 개재하여 1 차 냉각계의 배관으로부터 원자로 용기 내에 주수되므로, 노심이 다시 관수된다.
그리고, 이 때에 주수 초기의 단계에서는 대유량의 주수를 실시함으로써 조기에 원자로 용기를 리필시키는 한편, 주수 후기의 노심 재관수 단계에서는 필요 이상의 주입은 파단구로부터 유출되므로 주수 유량을 대유량에서 소유량으로 전환할 필요가 있는데, 이 주수 유량의 전환을 확실하게 실시할 수 있도록 하기 위해 축압 주수 탱크에는 가동 부분이 없고 신뢰성이 높은 플로우 댐퍼가 이용되었다.
이 플로우 댐퍼에 의한 주수 유량 전환의 원리를 도 8 (수평 단면도) 에 기초하여 설명한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 플로우 댐퍼 (10) 는 원통 형상의 와실 (1) 의 주연부 (원주부) 에 대유량관 (2) 과 소유량관 (3) 이 접속되고, 와실 (1) 의 중앙부에 출구 (4) 가 형성된 구조를 가지고 있다. 대유량관 (2) 과 소유량관 (3) 은 출구 (4) 에 관하여 각각 상이한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 소유량관 (3) 은 와실 (1) 의 주연부 (원주부) 의 접선 방향을 따라 좌방향으로 연장되는 한편, 대유량관 (2) 은 소유량관 (3) 과 소정의 각도 θ 를 갖는 상태에서 우방향으로 연장되어 있다. 또, 도시되어 있지 않지만, 소유량관 (3) 의 입구는 와실 (1) 과 동일한 높이에 위치하는 한편, 대유량관 (2) 은 상방으로 연장된 스탠드 파이프를 가지고 있어, 이 스탠드 파이프의 입구가 와실 (1) 이나 소유량관 (3) 의 입구보다 상방에 위치하고 있다. 또, 와실 (1) 의 출구 (4) 에는 출구관이 접속되어 있다.
그리고, 주수 초기의 단계에서는 축압 주수 탱크 내의 수위가 대유량관 (2) 의 입구보다 높기 때문에, 도 8 의 (a) 에 화살표 A, B 로 나타내는 바와 같이 축압 주수 탱크 내의 물이, 대유량관 (2) 과 소유량관 (3) 의 양방으로부터 와실 (1) 내로 유입된다. 그 결과, 와실 (1) 내에서는 대유량관 (2) 으로부터의 유입수 (분류(噴流)) 와 소유량관 (3) 으로부터의 유입수 (분류) 가 충돌되어 서로의 각(角)운동량을 없앰으로써, 도 8 의 (a) 에 화살표 C 로 나타내는 바와 같이 출구 (4) 를 향하여 직진한다. 즉, 이 때에는 와실 (1) 내에 소용돌이가 형성되지 않는다. 따라서, 이 때에는 유동 저항이 저저항이 되기 때문에, 대유량의 물이 출구 (4) 로부터 유출되어 원자로 용기에 주입되게 된다.
이것에 대해, 주수 후기의 단계에서는 축압 주수 탱크 내의 수위가 저하되어 대유량관 (2) 의 입구보다 낮아지기 때문에, 대유량관 (2) 으로부터 와실 (1) 내로의 물의 유입은 없고, 도 8 의 (b) 에 화살표 B 로 나타내는 바와 같이 소유량관 (3) 으로부터만 와실 (1) 내로 물이 유입된다. 그 결과, 이 소유량관 (3) 으로부터의 유입수는, 도 8 의 (b) 에 화살표 D 로 나타내는 바와 같이 소용돌이 (선회류) 를 형성하면서 출구 (4) 로 나아간다. 따라서, 이 때에는 원심력에 의해 유동 저항이 고저항이 되기 때문에, 출구 (4) 로부터의 유출수 (원자로 용기로의 주수) 는 소유량이 된다. 이와 같은 유량을 제한하는 기능을 가지는 것이기 때문에, 본장치는 플로우 댐퍼라고 칭해지고 있다.
또한, 종래의 플로우 댐퍼를 구비한 축압 주수 탱크가 개시된 선행 기술 문헌으로서는 다음의 것이 있다.
상기와 같이, 현재 개발되어 있는 축압 주수 탱크는 플로우 댐퍼 (10) 를 구비함으로써, 대유량에서 소유량으로의 전환을 정적으로 확실하게 실시할 수 있는 고성능 축압 주수 탱크로 되어 있다. 그리고, 이 고성능 축압 주수 탱크의 플로우 댐퍼 (10) 에 대해서는, 합리적인 탱크 용량으로 하기 위해 대유량과 소유량의 비를 가능한 한 크게 취하는 것이 요구되었다. 이 때문에, 대유량시에는 확실하게 대유량관 (2) 의 분류와 소유량관 (3) 의 분류가 서로의 각(角)운동량을 상쇄시켜 와실 (1) 내에 소용돌이가 형성되지 않도록 할 필요가 있는 한편, 대유량에서 소유량으로 전환했을 때에는 와실 (1) 내에 강한 소용돌이가 형성되어 높은 유동 저항이 발생되도록 할 필요가 있다.
이 때문에, 소유량시에 관해서는, 소유량관 (3) 을 와실 (1) 의 주연부 (원주부) 의 접선 방향을 따라 접속함으로써, 와실 (1) 내에 강한 소용돌이가 형성되도록 하고 있다.
그런데, 도 8 의 (c) 에 나타내는 바와 같이 소유량관 (3) 으로부터 와실 (1) 내에 분출된 물의 흐름 (자유 분류) 은, 상기 접선 방향 (1 점 쇄선 (E) 참조) 을 따른 흐름뿐만 아니라, 1 점 쇄선 (F) 과 같이 소유량관 (3) 의 대유량관 (2) 측 내면 (3a) 의 연장선 (E) 보다 외측으로 확산된다 (이 자유 분류에 의한 확산의 비율은 약 1/10). 이에 대하여 종래의 소유량관 대향벽의 구조에서는, 대유량관 (2) (내면 (2a)) 과 와실 (1) (내면 (1a)) 의 접속부 (6) 가 연장선 (E) 상 또는 연장선 (E) 보다 내측에 위치하고 있다. 이 때문에, 소유량관 (3) 의 분류의 일부 (자유 분류에 의한 확산 부분) 는 화살표 G 와 같이, 대유량관 (2) 의 내면 (2a) 에 충돌되어, 대유량관 (2) 과 와실 (1) 의 접속부 (6) 를 우회하도록 하여 와실 (1) 내에 유입되게 된다.
그 결과, 당해 일부의 분류는 와실 (1) 의 내면 (1a) 으로부터 박리되어, 그 유동 방향이 상기 접선 방향보다 와실 (1) 의 중심측으로 경사진 방향으로 흐르고, 이 영향에 따라 소유량관 (3) 으로부터의 분류의 전체적인 유동 방향도, 상기 접선 방향보다 와실 (1) 의 중심측으로 경사진 방향 (화살표 B1) 으로 되어 버린다. 이 때문에, 상기 분류의 각운동량이 저하되어 와실 (1) 내에 형성되는 소용돌이가 약해져 버린다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 소63-19597호
특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 평5-256982호
특허문헌 3 : 이치무라 모토키, 치카하타 히데유키 : 「PWR 용 고성능 축압 탱크」화력 원자력 발전 Vol.48 No.5 May.1997
따라서 본 발명은 상기의 사정을 감안하여, 소유량시에 와실 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있는 플로우 댐퍼를 구비한 축압 주수 탱크를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하는 제 1 발명의 축압 주수 탱크는, 원통 형상의 와실과, 이 와실의 주연부에 그 접선 방향을 따라 접속된 소유량관과, 이 소유량관에 대해 소정의 각도로 상기 주연부에 접속된 대유량관과, 상기 와실의 중앙부에 형성된 출구에 접속된 출구관을 구비하여 이루어지는 플로우 댐퍼를, 내부에 갖춘 축압 주수 탱크에 있어서,
상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부가, 상기 소유량관의 상기 대유량관측 내면의 연장선보다 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제 2 발명의 축압 주수 탱크는, 제 1 발명의 축압 주수 탱크에 있어서,
상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터 그은 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 긋고, 이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고, 이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고, 상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를, 상기 와실 내주면의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부가, 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 제 3 발명의 플로우 댐퍼의 제조 방법은, 원통형의 와실과, 이 와실의 주연부에 그 접선 방향을 따라 접속된 소유량관과, 이 소유량관에 대해 소정의 각도로 상기 주연부에 접속된 대유량관과, 상기 와실의 중앙부에 형성된 출구에 접속된 출구관을 구비하여 이루어지는 플로우 댐퍼의 제조 방법으로서,
상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터, 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선을 긋고,
이 연장선에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 그어,
이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고,
이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고,
상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를, 상기 내주면의 연장면부로 함으로써,
이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부를, 상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명의 축압 주수 탱크에 의하면, 상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부가, 상기 소유량관의 상기 대유량관측 내면의 연장선보다 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 소유량시에 소유량관의 자유 분류에 의한 확산 부분도 와실의 내주면으로부터 박리되지 않고, 와실의 내주면을 따라 흐르게 되기 때문에, 와실 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있다.
특히, 제 2 발명의 축압 주수 탱크에서는, 상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터 그은 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 그어, 이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고, 이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고, 상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를, 상기 와실 내주면의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부가, 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 소유량시에 소유량관의 자유 분류에 의한 확산 부분도, 와실의 내주면 (연장면부) 으로부터 박리되지 않고, 보다 확실하게 와실의 내주면 (연장면부) 을 따라 흐르게 되기 때문에, 와실 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있다.
마찬가지로 제 3 발명의 플로우 댐퍼의 제조 방법에서도, 상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터, 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선을 긋고, 이 연장선에 대해 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 긋고, 이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고, 이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고, 상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를 상기 내주면의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부를, 상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 하는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 소유량시에 소유량관의 자유 분류에 의한 확산 부분도, 와실의 내주면 (연장면부) 으로부터 박리되지 않고, 더욱 확실하게 와실의 내주면 (연장면부) 을 따라 흐르게 되기 때문에, 와실 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 축압 주수 탱크의 단면도이다.
도 2 는 상기 축압 주수 탱크에 구비한 플로우 댐퍼를 추출하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 3 은 상기 플로우 댐퍼의 평면도이다.
도 4 는 도 2 의 H-H 선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 5 의 (a) 는 도 4 의 I-I 선 화살표 방향에서 본 단면도, 5 의 (b) 는 도 4 의 J-J 선 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 6 은 도 4 의 주요부 확대 단면도이다.
도 7 은 상기 플로우 댐퍼에 의한 주수 유량 전환의 설명도이다.
도 8 은 플로우 댐퍼에 의한 주수 유량 전환 원리의 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 축압 주수 탱크 22 : 저류수
22a : 수면 23 : 가압 가스 (질소 가스)
24 : 플로우 댐퍼 25 : 와실
25a : 내주면 25a-1 : 평탄면부 (연장면부)
25b : 상면 25c : 하면
26 : 대유량관 26a : 대유량관의 수평부
26b : 스탠드 파이프 26c : 입구
26d, 26e, 26f, 26g : 내면 27 : 소유량관
27a : 입구 27b, 27c, 27d, 27e : 내면
28 : 출구관 29 : 출구
30, 31 : 소용돌이 방지판 32, 33 : 접속부
이하, 본 발명의 실시형태예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<구성>
도 1 은 본 발명의 실시형태예에 관련된 축압 주수 탱크의 단면도, 도 2 는 상기 축압 주수 탱크에 구비된 플로우 댐퍼를 추출하여 나타내는 확대 단면도, 도 3 은 상기 플로우 댐퍼의 평면도, 도 4 는 도 2 의 H-H 선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 5 의 (a) 는 도 4 의 I-I 선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 5 의 (b) 는 도 4 의 J-J 선 화살표 방향에서 본 단면도, 도 6 은 도 4 의 주요부 확대 단면도, 도 7 은 상기 플로우 댐퍼에 의한 주수 유량 전환의 설명도이다.
도 1 에 나타내는 축압 주수 탱크 (21) 는, PWR 발전 플랜트의 1 차 냉각재 상실 사고를 상정하여 PWR 발전 플랜트에 형성된 비상용 노심 냉각 설비의 구성 기기이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 축압 주수 탱크 (21) 내에는 물 (냉각재) (22) 이 저류되어 있고, 이 저류수 (22) 가 축압 주수 탱크 (21) 내의 상부에 봉입된 가압 가스 (질소 가스) (23) 에 의해 가압되어 있다. 그리고, 축압 주수 탱크 (21) 내에는 대유량에서 소유량으로의 원자로 주수 유량의 전환을 정적으로 실시할 수 있는 플로우 댐퍼 (24) 가 장비되어 있다.
플로우 댐퍼 (24) 는 와실 (25), 대유량관 (26), 소유량관 (27), 출구관 (28) 등으로 이루어지는 것으로, 축압 주수 탱크 (21) 내의 바닥에 설치되어 있다. 도시하지 않았지만, 출구관 (28) 의 선단측은, 원자로 1 차 냉각계로부터 축압 주수 탱크 (21) 로의 역류를 저지하기 위한 역지 밸브를 개재하여, 원자로 1 차 냉각계 루프의 저온측 배관에 접속되어 있다.
도 1 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이, 플로우 댐퍼 (24) 는 원통 형상의 와실 (25) 의 주연부 (원주부) 에 대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 이 접속되고, 와실 (25) 상면 (25b) 의 중앙부에 출구 (29) 가 형성된 구조를 가지고 있다. 또한, 출구 (29) 는 와실 (25) 하면 (25c) 의 중앙부에 형성되어 있어도 된다.
도 3, 도 4 와 같이 수평면에서 보았을 때, 대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 은 출구 (29) 에 관하여 각각 상이한 방향으로 연장되어 있다. 즉, 소유량관 (27) 은 와실 (25) 의 주연부 (원주부) 의 접선 방향을 따라 일방향측 (도시예에서는 좌방향측) 으로 연장되는 한편, 대유량관 (26) (수평부 (26a)) 은 소유량관 (27) 과 소정의 각도 θ (90 도<θ<180 도의 범위 : 예를 들어 95 도, 100 도, 110 도 등) 을 갖는 상태에서 타방향측 (도시예에서는 우방향측) 으로 연장되어 있다.
대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 의 유로 단면은 모두 직사각형 형상이다. 즉, 도 5 등에 나타내는 바와 같이 대유량관 (26) (수평부 (26a)) 은 수평 방향으로 대향하는 평행한 1 쌍의 내면 (연직면) (26d, 26e) 과, 상하 방향으로 대향하는 평행한 1 쌍의 내면 (수평면) (26f, 26g) 을 가지고 있고, 소유량관 (27) 은 수 평 방향으로 대향하는 평행한 1 쌍의 내면 (연직면) (27b, 27c) 과, 상하 방향으로 대향하는 평행한 1 쌍의 내면 (수평면) (27d, 27e) 을 가지고 있다. 대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 의 유로 단면의 높이 (내면 (26d, 26e) 과 내면 (27b, 27c) 의 높이) 는 모두 와실 (25) 의 내주면 (25a) 의 높이와 동일한 한편, 동 유로 단면의 폭 (내면 (26f, 26g) 과 내면 (27d, 27e) 의 폭) 은 대유량관 (26) 이 소유량관 (27) 보다 크게 되어 있다.
또, 소유량관 (27) 의 입구 (27a) 는 와실 (25) 의 내주면 (25a) 과 동일한 높이에 위치하는 한편, 대유량관 (26) 은 수평부 (26a) 에 접속된 스탠드 파이프 (26b) 를 가지고 있고, 그 입구 (26c) 가 와실 (25) 이나 소유량관 (27) 의 입구 (27a) 보다 상방에 위치하고 있다. 단, 통상적으로, 저류수 (22) 의 수면 (22a) 은, 이 대유량관 (26) 의 유입구 (26c) 보다 상방에 위치하고 있다. 출구관 (28) 은 와실 (25) 의 출구 (29) 에 접속되어 있다. 대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 의 입구 (26c, 27a) 에는 각각 소용돌이 방지판 (30, 31) 이 형성되어 있다.
그리고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태예의 플로우 댐퍼 (24) 는 소유량관 대향벽의 구조가, 대유량관 (26) (소유량관 (27) 에 대향하는 소유량관 (27) 반대측의 내면 (26d)) 과 와실 (25) (소유량관 (27) 에 대향하는 내주면 (25a) 의 연장면부 (25a-1)) 의 접속부 (32) 가, 소유량관 (27) 의 대유량관 (26) 측 내면 (27b) 의 연장선 (가상선) (K) 보다 외측 (도 6 에서는 상측) 에 위치하고 있다.
상세히 서술하면, 도 6 에 있어서, 가상선 (K) 은 상기 서술한 바와 같이 소유량관 (27) 내면 (27b) 의 연장선, 즉, 소유량관 (27) 의 내면 (27b) 과, 대유량관 (26) 의 소유량관 (27) 측 내면 (26e) 의 접속부 (33) (접속부 (33) 상의 점인 교점 (P3)) 로부터 소유량관 (27) 의 축방향 (즉 상기 접선 방향) 을 따라 연장된 직선이다. 가상선 (L) 은 소유량관 (27) 으로부터 와실 (25) 내로 분출된 물의 자유 분류에 의한 확산을 나타낸 직선이다. 이 자유 분류에 의한 확산 비율 (직선 (K) 에 대한 직선 (L) 의 기울기) 은 1/10 으로 설정되어 있다. 또한, 자유 분류에 의한 확산 비율 (자유 분류의 확산각) 은 상기와 같은 일반적으로 알려진 값을 이용해도 되고, 실험에 의해 적절히 설정해도 된다. 가상선 (M) 은 와실 (25) 내주면 (25a) 의 원형 형상을 따른 곡선 (원호) 이다.
그리고, 대유량관 (26) 의 내면 (26d) 과 와실 (25) 의 내주면 (25a) 의 접속부 (32) (즉 접속부 (32) 상의 교점 (P1)) 의 위치 등을 구하는 구체적인 설계 순서 (플로우 댐퍼의 제조 방법) 는 다음과 같다.
먼저, 접속부 (33) (교점 (P3)) 로부터 그은 연장선 (K) 에 대해, 상기 자유 분류의 확산 비율로 접속부 (33) (교점 (P3)) 로부터 직선 (L) 을 긋고, 이 직선 (L) 과 대유량관 (26) 내면 (26d) 의 교점 (P1) 을 구한다. 계속해서, 이 교점 (P1) 으로부터 와실 (25) 의 내주면 (25a) 에 접선 (도시 생략) 을 긋고, 이 접선과 내주면 (25a) 의 교점 (P2) 을 구한다. 그리고, 교점 (P1) 과 교점 (P2) 을 연결하는 선 (즉 상기 접선) 을 포함하는 평탄면부 (25a-1) 를, 내주면 (25a) 의 연장면부로 한다 (이 때 와실 (25) 의 중심 (O) 과 교점 (P2) 을 연결하는 선과 평 탄면부 (연장면부) (25a-1) 가 이루는 각도는 90 도이다). 이렇게 하여, 대유량관 (26) 의 내면 (26d) 은 와실 (25) 내주면 (25a) 의 평탄면부 (연장면부) (25a-1) 에 접속되어 있고, 이 접속부 (32) (교점 (P1)) 는 연장선 (K) 보다 외측 (직선 (L) 상) 에 위치하고 있다.
<작용 효과>
상기 구성의 축압 주수 탱크 (21) 에 의하면, 다음과 같은 작용 효과를 발휘한다.
PWR 발전 플랜트의 원자로 1 차 냉각계에 있어서, 그 배관 등이 파단되어 당해 파단 지점으로부터 계외로 냉각재가 유출 (즉 1 차 냉각재 상실 사고가 발생) 되고, 1 차 냉각계의 압력이 저하되어 축압 주수 탱크 (21) 내의 압력보다 낮아지면, 축압 주수 탱크 (21) 내의 저류수 (22) 가 역지 밸브를 개재하여 1 차 냉각계의 배관으로부터 원자로 용기 내에 주수되기 때문에, 노심이 다시 관수된다. 이 때, 플로우 댐퍼 (24) 의 작용에 의해 원자로 용기로의 주수 유량이 대유량에서 소유량으로 정적으로 전환된다.
즉, 주수 초기의 단계에서는 축압 주수 탱크 (21) 내의 수위가 대유량관 (26) 의 입구 (26c) 보다 높기 때문에, 축압 주수 탱크 (21) 내의 물 (22) 이, 도 7 의 (a) 에 화살표 A, B 로 나타내는 바와 같이 대유량관 (26) 과 소유량관 (27) 의 양방으로부터 와실 (25) 내에 유입된다. 그 결과, 와실 (25) 내에서는 대유량관 (26) 으로부터의 유입수 (분류) 와 소유량관 (27) 으로부터의 유입수 (분류) 가 충돌되어 서로의 각운동량을 상쇄시킴으로써, 도 7 의 (a) 에 화살표 C 로 나타 내는 바와 같이 출구 (29) 를 향하여 직진한다. 즉, 이 때에는 와실 (25) 내에 소용돌이가 형성되지 않는다. 따라서, 이 때에는 유동 저항이 저저항이 되기 때문에, 대유량의 물이 출구 (29) 로부터 유출되어 원자로 용기에 주입되게 된다.
이것에 대해, 주수 후기의 단계에서는 축압 주수 탱크 (21) 내의 수위가 저하되어 대유량관 (26) 의 입구 (26c) 보다 낮아지기 때문에, 대유량관 (26) 으로부터 와실 (25) 내로의 물 (22) 의 유입은 없고, 도 7 의 (b) 에 화살표 B 로 나타내는 바와 같이 소유량관 (27) 으로부터만 와실 (25) 내에 물 (22) 이 유입된다. 그 결과, 이 소유량관 (27) 으로부터의 유입수는, 도 7 의 (b) 에 화살표 D 로 나타내는 바와 같이 소용돌이 (선회류) 를 형성하면서 출구 (29) 로 나아간다. 따라서, 이 때에는 원심력에 의해 유동 저항이 고저항이 되기 때문에, 출구 (29) 로부터의 유출수 (원자로 용기로의 주수) 는 소유량이 된다.
그리고, 본 실시형태예의 축압 주수 탱크 (21) 에 의하면, 플로우 댐퍼 (24) 의 대유량관 (26) (내면 (26d)) 과 와실 (25) (내면 (25a) 의 연장면부 (25a-1)) 의 접속부 (32) 가, 소유량관 (27) 의 대유량관 (26) 측 내면 (27b) 의 연장선보다 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 소유량시에 소유량관 (27) 의 자유 분류에 의한 확산 부분도, 와실 (25) 의 내주면 (25a) 으로부터 박리 되지 않고, 와실 (25) 의 내주면 (25a) 을 따라 흐르게 되기 때문에, 와실 (25) 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있다.
특히, 본 축압 주수 탱크 (21) 의 플로우 댐퍼 (24) 에서는, 소유량관 (27) 과 대유량관 (26) 의 접속부 (33) (제 3 교점 (P3)) 로부터 그은 소유량관 (27) 의 대유량관 (26) 측 내면 (27b) 의 연장선 (K) 에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부 (33) (제 3 교점 (P3)) 로부터 직선 (L) 을 그어, 이 직선 (L) 과 대유량관 (26) 의 소유량관 (27) 반대측 내면 (26d) 의 제 1 교점 (P1) 을 구하고, 이 제 1 교점 (P1) 으로부터 와실 (25) 의 내주면 (25a) 에 접선을 그어 상기 접선과 와실 (25) 내주면 (25a) 의 제 2 교점 (P2) 를 구하고, 상기 제 1 교점 (P1) 과 상기 제 2 교점 (P2) 을 연결하는 선 (상기 접선) 을 포함하는 평탄면부 (25a-1) 를 와실 (25) 내주면 (25a) 의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부 (25a-1) 와 대유량관 (26) 의 소유량관 (27) 반대측 내면 (26d) 의 접속부가 대유량관 (26) 과 와실 (25) 의 접속부 (32) 로 되어 있는 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 소유량시에 소유량관 (27) 의 자유 분류에 의한 확산 부분도 와실 (25) 의 내주면 (25a) (연장면부 (25a-1)) 으로부터 박리되지 않고, 도 6 에 화살표 N 으로 나타내는 바와 같이 더욱 확실하게 와실 (25) 의 내주면 (25a) (연장면부 (25a-1)) 을 따라 흐르게 되기 때문에, 와실 (25) 내에 강한 소용돌이를 형성하여 높은 유동 저항을 얻을 수 있다.
본 발명은 축압 주수 탱크 및 플로우 댐퍼의 제조 방법에 관한 것으로, 예를 들어 PWR 발전 플랜트의 원자로 긴급 주수 장치에 적용하기에 유용한 것이다.
Claims (3)
- 원통 형상의 와실과, 이 와실의 주연부에 그 접선 방향을 따라 접속된 소유량관과, 이 소유량관에 대해 소정의 각도로 상기 주연부에 접속된 대유량관과, 상기 와실의 중앙부에 형성된 출구에 접속된 출구관을 구비하여 이루어지는 플로우 댐퍼를, 내부에 구비한 축압 주수 탱크에 있어서,상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부가, 상기 소유량관의 상기 대유량관측 내면의 연장선보다 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 축압 주수 탱크.
- 제 1 항에 있어서,상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터 그은 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 긋고, 이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고, 이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고, 상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를, 상기 와실 내주면의 연장면부로 함으로써, 이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부가 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 축압 주수 탱크.
- 원통형의 와실과, 이 와실의 주연부에 그 접선 방향을 따라 접속된 소유량관과, 이 소유량관에 대해 소정의 각도로 상기 주연부에 접속된 대유량관과, 상기 와실의 중앙부에 형성된 출구에 접속된 출구관을 구비하여 이루어지는 플로우 댐퍼의 제조 방법으로서,상기 소유량관과 상기 대유량관의 접속부로부터, 상기 소유량관의 대유량관측 내면의 연장선을 긋고,이 연장선에 대해, 자유 분류의 확산 비율로 상기 접속부로부터 직선을 그어,이 직선과 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 제 1 교점을 구하고,이 제 1 교점으로부터 상기 와실의 내주면에 접선을 그어 상기 접선과 상기 와실 내주면의 제 2 교점을 구하고,상기 제 1 교점과 상기 제 2 교점을 연결하는 선을 포함하는 평탄면부를 상기 내주면의 연장면부로 함으로써,이 연장면부와 상기 대유량관의 소유량관 반대측 내면의 접속부를, 상기 플로우 댐퍼의 상기 대유량관과 상기 와실의 접속부로 하는 것을 특징으로 하는 플로우 댐퍼의 제조 방법.
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