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감속재 온도 변화로 작동하는 원자로출력 제어장치

전문가 제언: ○ 본 발명은 원자로 제어봉구동장치(CRDM)와 관련이 있으며, 감속재의 온도와 압력의 변화를 감지하여 액체 중성자 흡수재 투입을 조절하는 방법을 제안하였다. 본 발명은 노심 감속재에 위치한 복수의 모듈로 구성된다. 각 모듈은 가스와 중성자 흡수재로 채워지며, 피스톤에 의하여 분리된다. 노심의 감속재 온도가 증가하면, 열이 모듈 벽을 통하여 가스에 전달되어 가스가 팽창하고, 팽창된 가스는 피스톤을 밀어서 중성자 흡수제를 감속재 내의 연장파이프로 주입된다. 연장파이프 내의 중성자 흡수제의 길이의 변화는 원자로의 반응도에 변화를 일으킨다. 감속재의 온도가 감소하면 위와 반대현상이 일어난다. 저자는 이 방법은 피동적이므로 신뢰도와 안전도가 향상될 것으로 주장하였다.

○ 재래식 가압경수로(PWR)의 CRDM은 원자로 용기 상부에 위치하며, 기계 연결 대신 전자석을 사용하여 제어봉을 잡고 있다. 전력이 끊기면 자동적으로 중력에 의하여 노심으로 낙하하도록 설계된다. 비등경수로(BWR)의 경우는 CRDM이 노심 하부에 위치하며, 질소에 의하여 압축된 물을 사용하여 제어봉을 밑으로부터 노심으로 주입한다. CRDM가 고장이 나면 운전원은 수동으로 제어봉을 주입하여 운전을 중지시킬 수 있다.

○ 최근에 Westinghouse사는 디지털 제어봉 제어시스템을 개발하여 기존 PWR에 제공하고 있다. 이 시스템은 마이크로프로세서를 이용한 제어회로와 전원 전자회로를 포함하며 제어실과 CRDM 중간에 위치한다. 이 시스템은 회로의 고장으로 인한 제어봉의 낙하를 방지하기위하여 고장진단 및 복구 전기회로를 중복으로 사용함으로써 신뢰도를 개선하였다.

○ CRDM은 원자로의 핵분열 속도를 조절하고 원자로를 정지시키는 기능으로 인하여 원자로의 운전과 안전에 매우 중요한 장치이다. 본 발명이 기술하는 CRDM은 상세한 기술적인 내용과 현장을 통한 검증이 결여되었다고 본다. 한국원자력연구원에서 현재 개발 중인 차세대 원자로 (SMART, 초고온가스냉각로, KALIMER)의 안전 향상의 차원에서, 본 발명의 제어장치를 검토할 것을 건의한다.

저자: DORRAH, Mahmond El-Sayed
자료유형: 특허정보