(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉が格納された格納構造物と；
前記格納構造物外部に設置されて、内部に凝縮水が収容され、少なくとも一部が前記格納構造物の底部より低く位置する収容空間が形成された圧力容器と；
重大事故発生時に前記格納構造物で発生した水蒸気及び核分裂生成物が前記圧力容器に流動可能になるように、前記格納構造物の内部と前記圧力容器の内部を連結する放出配管と；
前記圧力容器に収容された凝縮水が前記格納構造物に流動可能になるように、前記圧力容器の内部と前記格納構造物の内部を連結する回収配管と；
前記圧力容器と連結され、前記圧力容器内で発生した気体を外部に排出させる排気配管と；
前記放出配管に設けられて、非凝縮ガスが貯蔵され、前記放出配管に前記非凝縮ガスを選択的に放出させるガスタンクと；
を含み、
前記圧力容器には、１つ以上の放熱ピン、又は、冷却水が収容された冷却プールが形成されており、
前記圧力容器に収容された凝縮水の水位が前記格納構造物の水位よりも上昇する場合、前記凝縮水は、水頭差によって前記圧力容器から前記格納構造物側に流動する加圧軽水炉原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項２】
前記圧力容器には、核分裂生成物を除去させる濾過フィルタが設けられる、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項３】
前記圧力容器には、前記濾過フィルタの下部に位置する湿分分離器が設けられる、請求項２に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項４】
前記ガスタンクには、前記非凝縮ガスの放出可否を調節するガス放出弁及び前記非凝縮ガスの放出量を制御するガス流量制限器が設けられる、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項５】
前記放出配管の前記格納構造物の内部露出部分には、放出隔離弁が設けられ、前記放出配管の前記格納構造物の外部露出部分には、第１放出弁が設けられる、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項６】
前記回収配管の前記格納構造物の内部露出部分には、回収隔離弁が設けられ、前記回収配管の前記格納構造物の外部露出部分には、回収弁が設けられる、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項７】
前記圧力容器には、
前記圧力容器と供給配管によって連結され、前記収容空間に凝縮水を供給する供給タンクが設けられる、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項８】
前記供給タンクには、前記収容空間の温度を感知する温度センサーが設けられ、
前記供給配管には、前記収容空間の温度が設定温度以上に上昇する場合、前記供給配管を開放させる供給弁が設けられる、請求項７に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項９】
前記圧力容器と前記格納構造物に連結され、前記圧力容器内で発生した気体を前記格納構造物に流動させる気体回収配管をさらに含む、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項１０】
前記放出配管と前記圧力容器を連結するバイパス管をさらに含む、請求項１に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項１１】
前記バイパス管は、前記バイパス管の開閉を制御するバイパス弁をさらに含む、請求項１０に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項１２】
前記バイパス管は、前記圧力容器のうち前記凝縮水の水位より高い位置の部分と連結される、請求項１０に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【請求項１３】
前記放出配管のうち前記バイパス管が分岐される部分と前記圧力容器と連結される部分との間には、第２放出弁を含む、請求項１０に記載の原子炉格納構造物の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重大事故発生時に原子炉格納構造物を冷却させる冷却システムに関し、より詳細には、自然対流によって電源供給なしに長期間運転が可能な原子炉格納構造物の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉に重大事故が発生した場合、原子炉が格納された格納建物の圧力上昇による格納建物の破損及びこれによる核分裂生成物の大量放出を防止するために、格納建物に放出口を設置し、発生した水蒸気と核分裂生成物を凝縮し、除去する濾過排気設備が設けられる場合がある。
【０００３】
しかし、このような濾過排気設備は、格納容器から続いて発生する蒸気を持続的に格納容器外部の容器で凝縮させなければならないので、運転員の介入なしに稼動時間を増加させるためには、容器のサイズを非常に大きくしなければならない。したがって、現在濾過排気設備の稼動時間は、約一日を越えることが容易ではないのが実情である。しかし、福島の原電事故以後に電力が復旧されるまでの時間が長くなる可能性があることが確認され、これに備えるために、被動で電源供給なしに７２時間以上濾過、排気を行うことができる設備が必要になった。
【０００４】
また、濾過排気設備を長時間運転する場合、排気設備内部の凝縮水の温度が上昇し、また、フィルタに累積した核分裂生成物によってフィルタの温度が高くなって、フィルタの核分裂生成物除去性能が急激に低下するという短所があった。
【０００５】
一方、蒸気を凝縮して濾過する従来の設備において、濾過排気設備運転初期には、過冷却された水槽中に蒸気を放出するようになり、所望しない水撃（ＷＡＴＥＲ  ＨＡＭＭＥＲ）が発生し、関連配管及び機器の損傷を誘発する可能性があるという問題があった。
【０００６】
したがって、前述したような問題点を解決するための方法が要求されている状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−１９８９−０００８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、自然対流によって電源供給なしに長期間運転が可能な原子炉格納構造物の冷却システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の解決課題は、以上で言及されたものに限定されず、言及されない他の解決課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による原子炉格納構造物の冷却システムは、原子炉が格納された格納構造物と、内部に凝縮水が収容され、少なくとも一部が前記格納構造物の底部より低く位置する収容空間が形成された圧力容器と、事故発生時に前記格納構造物で発生した水蒸気及び核分裂生成物が前記圧力容器に流動可能になるように、前記格納構造物の内部と前記圧力容器の内部を連結する放出配管と、前記圧力容器に収容された凝縮水が前記格納構造物に流動可能になるように、前記圧力容器の内部と前記格納構造物の内部を連結する回収配管とを含み、前記圧力容器に収容された凝縮水の水位が前記格納構造物の水位よりも上昇する場合、前記凝縮水は、水頭差によって前記圧力容器から前記格納構造物側に流動する。
【００１１】
そして、前記圧力容器には、１つ以上の放熱ピンが設けられることができる。
【００１２】
また、前記圧力容器下部のまわりには、冷却水が収容された冷却プールが形成されることができる。
【００１３】
そして、前記圧力容器と連結され、前記圧力容器内で発生した気体を外部に排出させる排気配管をさらに含むことができる。
【００１４】
また、前記圧力容器には、核分裂生成物を除去させる濾過フィルタが設けられることができる。
【００１５】
そして、前記圧力容器には、前記濾過フィルタの下部に位置する湿分分離器が設けられることができる。
【００１６】
また、前記放出配管には、非凝縮ガスが保存され、前記放出配管に前記非凝縮ガスを選択的に放出させるガスタンクが設けられることができる。
【００１７】
そして、前記ガスタンクには、前記非凝縮ガスの放出可否を調節するガス放出弁及び前記非凝縮ガスの放出量を制御するガス流量制限器が設けられることができる。
【００１８】
また、前記放出配管の前記格納構造物の内部露出部分には、放出隔離弁が設けられ、前記放出配管の前記格納構造物の外部露出部分には、第１放出弁が設けられることができる。
【００１９】
そして、前記回収配管の前記格納構造物の内部露出部分には、回収隔離弁が設けられ、前記回収配管の前記格納構造物の外部露出部分には、回収弁が設けられることができる。
【００２０】
また、前記圧力容器には、前記圧力容器と供給配管によって連結され、前記収容空間に凝縮水を供給する供給タンクが設けられることができる。
【００２１】
そして、前記供給タンクには、前記収容空間の温度を感知する温度センサーが設けられ、前記供給配管には、前記収容空間の温度が設定温度以上に上昇する場合、前記供給配管を開放させる供給弁が設けられることができる。
【００２２】
また、前記圧力容器と前記格納構造物に連結され、前記圧力容器内で発生した気体を前記格納構造物に流動させる気体回収配管をさらに含むことができる。
【００２３】
また、前記放出配管と前記圧力容器を連結するバイパス管をさらに含むことができる。
【００２４】
そして、前記バイパス管は、前記バイパス管の開閉を制御するバイパス弁を含むことが好ましく、前記圧力容器のうち前記凝縮水の水位より高い位置の部分と連結されることが好ましい。
【００２５】
また、前記放出配管のうち前記バイパス管が分岐される部分と前記圧力容器と連結される部分との間には、第２放出弁を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による原子炉格納構造物の冷却システムは、別途の電源供給または運転員の操作なしに自然対流による循環構造を形成し、長期にわたって原子炉格納構造物の温度を落とすことができるという効果がある。
【００２７】
そして、冷却時に発生する可能性がある核分裂生成物除去性能の低下を防止することができるという効果がある。
【００２８】
また、初期稼動時に水撃による関連配管及び機器の損傷を防止することができるという効果がある。
【００２９】
本発明の効果は、以上で言及されたものに限定されず、言及されない他の効果は、下記の記載から当業者に明確に理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムにおいて、格納構造物で発生した水蒸気及び核分裂生成物が圧力容器に流動する姿を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムにおいて、圧力容器内の凝縮水が格納構造物側に流動する姿を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【図７】本発明の第５実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下では、図面を参照しながら本発明による原子炉格納構造物の冷却システムについて具体的に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【００３３】
図１に示されたように、本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムは、格納構造物１０と、圧力容器２０と、放出配管３０と、回収配管４０とを含む。
【００３４】
格納構造物１０は、原子炉が格納された構造物であって、一般的に建物形態で形成され、内部には、多様な関連施設が設けられる。
【００３５】
圧力容器２０は、内部に凝縮水Ｗが収容され、少なくとも一部が前記格納構造物１０の底部より低く位置する収容空間が形成される。本実施例の場合、圧力容器２０は、下部が地盤に埋め込まれた状態を有し、これにより、埋め込まれた部分は、格納構造物１０の底より低く位置する。
【００３６】
放出配管３０は、事故発生時に前記格納構造物１０で発生した水蒸気及び核分裂生成物が前記圧力容器２０に流動可能になるように、前記格納構造物１０の内部と前記圧力容器２０の内部を連結する。
【００３７】
そして、回収配管４０は、前記圧力容器２０に収容された凝縮水Ｗが前記格納構造物１０に流動可能になるように、前記圧力容器２０の内部と前記格納構造物１０の内部を連結する。
【００３８】
すなわち事故発生時に格納構造物１０で発生した水蒸気が圧力容器２０側に流動し、凝縮水Ｗによって冷却することによって、凝縮水Ｗの水位が高くなり、前記圧力容器２０に収容された凝縮水Ｗの水位が前記格納構造物１０の水位よりも上昇する場合、前記凝縮水Ｗは、水頭差によって前記圧力容器２０から前記格納構造物１０側に流動することができる。
【００３９】
このように、本発明の場合、別途の電源または運転員の操作なしに水頭差による自然対流が行われることによって、長期にわたって格納構造物１０内の温度を落とすことができる。
【００４０】
以下では、このような循環過程についてより具体的に説明する。
図２は、本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムにおいて、格納構造物１０で発生した水蒸気及び核分裂生成物が圧力容器２０に流動する姿を示す図であり、図３は、本発明の第１実施例による原子炉格納構造物の冷却システムにおいて、圧力容器２０内の凝縮水Ｗが格納構造物１０側に流動する姿を示す図である。
【００４１】
図２及び図３に示されたように、格納構造物１０から水蒸気が圧力容器２０に放出されれば、凝縮水Ｗの内部で水蒸気が凝縮され、凝縮水Ｗの水位が次第に上昇するようになる。しかし、回収配管４０が格納構造物１０と連結されるので、圧力容器２０内の凝縮水Ｗの水位と格納構造物１０内部の水位との差によって凝縮水Ｗは自然循環されることができる。
【００４２】
この際、本実施例の場合、圧力容器２０の外部には、１つ以上の放熱ピン２６が設置され、これは、蒸気凝縮によって凝縮水Ｗに累積する熱と圧力容器２０の内部に蓄積された核分裂生成物から発生する残熱を除去する役目をする。すなわち圧力容器２０内の凝縮水Ｗが持続的に冷却され、格納構造物１０内部の液体より高い密度を維持することができる。
【００４３】
したがって、この構成を通じて格納構造物１０で発生する水蒸気を凝縮しながら同時に圧力容器２０内部の凝縮水Ｗの水位が高くなれば、水頭差によって格納構造物１０の内部に凝縮水Ｗが循環されることができる構造を有する。
【００４４】
そして、本実施例の場合、前記圧力容器２０と連結され、前記圧力容器２０内で発生した気体を外部に排出させる排気配管５０がさらに含まれる。この際、前記圧力容器２０には、核分裂生成物を除去させる濾過フィルタ２４と、前記濾過フィルタ２４の下部に位置する湿分分離器２２が設けられることができる。
【００４５】
一方、格納構造物１０内にある水蒸気と核分裂生成物は、放出配管３０を通じて圧力容器２０に放出され、この際、水蒸気は、圧力容器２０内の凝縮水Ｗによって凝縮される。そして、核分裂生成物は、凝縮水Ｗによって１次的に除去され、濾過フィルタ２４によってさらに除去され、外部には、核分裂生成物が含まれない非凝縮性ガスだけが排気配管５０を通じて放出される。
【００４６】
そして、排気配管５０には、排出弁が設置されることができ、これは、運転員によって作動するか、または圧力によって自動開放されるラプチャーディスク構造を有することができる。また、排気配管５０には、さらに排気フィルタが設置されることができ、これにより、濾過性能をさらに高めることができる。
【００４７】
また、本実施例の場合、前記放出配管３０の前記格納構造物１０の内部露出部分には、放出隔離弁３２が設けられ、前記放出配管３０の前記格納構造物１０の外部露出部分には、第１放出弁３４が設けられる。そして、正常運転中には２つの弁が閉まっており、事故が発生すれば、運転員の操作または温度及び圧力の増加によって自動で弁が順次に開放される。２つの弁を一列で配置する理由は、正常運転中に運転員の単一誤作動によって格納構造物１０を外部に排気する事故を防止しようとするものである。
【００４８】
同様に、本実施例において前記回収配管４０の前記格納構造物１０の内部露出部分には、回収隔離弁４２が設けられ、前記回収配管４０の前記格納構造物１０の外部露出部分には、回収弁４４が設けられる。そして、正常運転中には２つの弁が閉まっており、事故が発生すれば、運転員の操作または温度及び圧力の増加によって自動で弁が順次に開放される。２つの弁を一列で配置する理由は、正常運転中に運転員の単一誤作動によって格納構造物１０の内部に凝縮水Ｗが流入される事故を防止しようとするものである。
【００４９】
そして、本実施例において放出配管３０には、非凝縮ガスが貯蔵され、前記放出配管３０に前記非凝縮ガスを選択的に放出させるガスタンク６０が設けられる。また、前記ガスタンク６０には、前記非凝縮ガスの放出可否を調節するガス放出弁６２及び前記非凝縮ガスの放出量を制御するガス流量制限器６４がさらに設けられる。この際、前記非凝縮ガスは、気化した窒素などであることができる。
【００５０】
したがって、水蒸気及び核分裂生成物が圧力容器２０側に流動するとき、非凝縮性ガスがさらに混合され、放出口３６を通じて凝縮水Ｗ側に放出されることができる。これにより、事故初期に圧力容器２０内の凝縮水Ｗが過冷却されることによって水蒸気が放出されるとき、水撃現象が発生することを防止することができる。
【００５１】
一方、水蒸気及び核分裂生成物が圧力容器２０に流入するとき、水蒸気は、凝縮水Ｗによって凝縮される。そして、核分裂生成物の大部分は、凝縮水Ｗに捕集され、残りの非凝縮ガスと核分裂生成物の一部は、圧力容器２０の上部に配置された濾過フィルタ２４を通過するようになる。その後、濾過フィルタ２４を通じてさらに核分裂生成物とエアロゾールが除去され、排気配管５０を通じて核分裂生成物がほとんど含まれていない非凝縮ガスだけが大気に排出されることができる。
【００５２】
また、前述したように、濾過フィルタ２４の下部には、湿分分離器２２が設けられ、これにより、揮発性核分裂生成物と非凝縮ガスと一緒に放出される液滴が除去され、凝縮水Ｗ側に回収され、気体成分だけが濾過フィルタ２４に排出され、濾過フィルタ２４の核分裂生成物除去能力を増加させることができる。
【００５３】
図４は、本発明の第２実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【００５４】
図４に示されたように、本発明の第２実施例による原子炉格納構造物の冷却システムは、前述した第１実施例の場合とすべての構成が同一に形成されるが、前記圧力容器２０下部のまわりには、冷却水Ｓが収容された冷却プールが形成される。本実施例において前記冷却プールは、地表面以下に所定の深さを有するように形成され、圧力容器２０の下部が冷却水Ｓに露出する。したがって、前記冷却プールは、放熱ピン２６とともに、圧力容器２０内部の温度上昇を低減させることができる。
【００５５】
図５は、本発明の第３実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【００５６】
図５に示されたように、本発明の第３実施例による原子炉格納構造物の冷却システムは、前述した第１実施例の場合とすべての構成が同一に形成されるが、前記圧力容器２０と供給配管７０によって連結され、前記収容空間に凝縮水を供給する供給タンクがさらに設けられる。前記供給タンクが設けられることによって、温度が一定水準以上に上昇した圧力容器２０内の凝縮水Ｗに新しい凝縮水を供給し、温度を低下させることができる。
【００５７】
そして、前記供給タンクには、前記収容空間の温度を感知する温度センサーが設けられることができ、前記供給配管７０には、前記収容空間の温度が設定温度以上に上昇する場合、前記供給配管７０を開放させる供給弁７２が設けられることができる。すなわち収容空間の温度が一定水準以上に上昇した場合、供給弁７２を開放し、凝縮水を供給することができるようになる。
【００５８】
図６は、本発明の第４実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【００５９】
図６に示されたように、本発明の第４実施例による原子炉格納構造物の冷却システムは、前述した第１実施例の場合と全体的に同一に形成されるが、第１実施例で設けられた排気配管が省略され、前記圧力容器２０と前記格納構造物１０に連結され、前記圧力容器２０内で発生した気体を前記格納構造物１０に流動させる気体回収配管８０が設けられる。
【００６０】
すなわち本実施例の場合、圧力容器２０内に発生する非凝縮性ガスは、気体回収配管８０を通じて格納構造物１０側に流動するようにすることができる。そして、この際、前記気体回収配管８０には、気体回収配管８０の開閉及び逆流防止のための気体回収配管隔離弁８２がさらに設けられることができる。
【００６１】
図７は、本発明の第５実施例による原子炉格納構造物の冷却システムの全体構造を示す図である。
【００６２】
格納構造物１０内部の圧力が圧力容器２０の圧力より高い場合、凝縮水Ｗが回収配管４０を通じて格納構造物１０に流動されない。このような現象を防止するために、本発明の第５実施例による原子炉格納構造物の冷却システムは、前述した第１実施例の場合とすべての構成が同一に形成されるが、前記放出配管３０と前記圧力容器２０を連結するバイパス管９０をさらに含む。すなわち、前記バイパス管９０は、格納構造物１０内部の圧力と圧力容器２０の圧力を同一にする役目を行うことによって、凝縮水Ｗが回収配管４０を通じて格納構造物１０に容易に流入されることができるようになる。このようなバイパス管９０は、バイパス管９０の開閉を制御するバイパス弁９１をさらに含むことによって、必要に応じて選択的な開閉が可能にすることが好ましい。さらに、バイパス管９０は、圧力容器２０のうち前記凝縮水Ｗの水位より高い位置の部分と連結されることによって、凝縮水Ｗがバイパス管９０に流入されることを防止することが好ましい。また、前記放出配管３０のうち前記バイパス管９０が分岐される部分と前記圧力容器２０と連結される部分との間には、格納構造物１０内部の圧力と圧力容器２０の圧力をさらに効率的に同一に調節することができるように第２放出弁３５をさらに含むことが好ましい。具体的に、バイパス弁９１を調節し、バイパス管９０を開放させると同時に、前記第２放出弁３５を調節し、放出配管３０を閉鎖させることによって、前記バイパス管９０の機能がさらに効率的に具現されることができるようになる。
【００６３】
本明細書で説明される実施例と添付の図面は、本発明に含まれる技術的思想の一部を例示的に説明するものに過ぎない。したがって、本明細書に開示された実施例は、本発明の技術的思想を限定するためのものではなく、説明するためのものなので、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではないことは自明である。本発明の明細書及び図面に含まれた技術的思想の範囲内で当業者が容易に類推することができる変形例と具体的な実施例は、いずれも本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【符号の説明】
【００６４】
１０  格納構造物
２０  圧力容器
２２  湿分分離器
２４  濾過フィルタ
２６  放熱ピン
３０  放出配管
３２  放出隔離弁
３４  第１放出弁
３５  第２放出弁
４０  回収配管
４２  回収隔離弁
４４  回収弁
５０  排気配管
６０  ガスタンク
６２  ガス放出弁
６４  ガス流量制限器
８０  気体回収配管
８２  気体回収配管隔離弁
９０  バイパス管
９１  バイパス弁
Ｗ  凝縮水
Ｓ  冷却水
【図１】
0005853054.tif 000002
【図２】
0005853054.tif 000003
【図３】
0005853054.tif 000004
【図４】
0005853054.tif 000005
【図５】
0005853054.tif 000006
【図６】
0005853054.tif 000007
【図７】
0005853054.tif 000008