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경수로 피동 잔열제거 시스템

전문가 제언: ○ 원자력발전소는 정지 후에도 붕괴열이 발생하므로 계속하여 열을 제거할 필요가 있다. 본 발명은 피동적으로 경수로의 잔열 (residual heat)을 제거하는 안전시스템과 관련이 있다.

○ 재래의 원자로는 냉각재상실사고 (LOCA)와 같은 사고에 대비하여 비상노심냉각계통 (ECCS)을 구비하여 정지동안 노심의 잔열을 제거한다. 그러나 ECCS가 작동하려면 외부 전원이 필요하다. 만일 외부전원이 상실되면, 2년전 일본의 Fukushima 원전사고에서와 같이, 원자로의 잔열제거가 불가능하여, 노심 용융과 같은 대형사고로 이어질 수 있다.

○ 본 발명의 원자로는 격납용기가 지하에 건설되고, 최종열제거원 (UHS: ultimate heat sink)은 격납 구조의 돔 상부에 위치한다. LOCA가 발생하여 압력용기의 압력경계가 파손되면, 1차 냉각수는 원자로 용기로부터 격납용기로 이탈한다. 원자로 격납용기내의 응축기와 UHS 풀에 의한 추가적인 냉각으로 압력용기와 격납용기가 감압된다. 감압이 충분하게 이루어지면, 추가적인 냉각수가 핵연료재장전수저장탱크 (RWST)로부터 압력용기에 주입된다. 능동 시스템이 시작할 때 까지 붕괴열은 계속해서 물을 증발시켜 격납용기로 방출된다. LOCA와 같은 사고 시에 본 발명은 최소 72시간동안 붕괴열을 제거하도록 설계된다. 또한 지하에 건설한 격납용기는 적의의 공격으로부터 피해를 감소할 수 있다.

○ 차세대원자로에서는 열전도, 중력, 자연 순환과 같은 물리 현상을 이용하는 피동 안전시스템을 도입한다. 예로 Westinghouse의 AP1000 가압경수로는 노심과 격납용기의 피동 냉각을 위하여 공기와 냉각수의 자연순환, 냉각수의 중력, 그리고 전도, 대류, 증발을 통한 열전달 등을 복합적인 현상을 이용한다. 우리나라에서 진행 중인 차세대원자로 설계를 위하여 본 특허의 경제성과 실용성의 검토할 필요가 할 것으로 본다.

저자: WATSON, Ronald, et al
자료유형: 특허정보