흐름이 보이는 원자력기사 시험에서 꼭 나오는 요점 요약 정리 3. RCS(Reactor Coolant System ; 원자로 냉각재 계통)

3. RCS(Reactor Coolant System ; 원자로 냉각재 계통)

 

 

1) 개요

• RCS는 원자로의 노심과 내부구조물로 열을 제거시켜 주증기계통으로 열을 전달하기 위해 냉각재가 순환하는 폐쇠회로이다.

-> 크게 RCP(Reactor Coolant Pump 냉각재펌프), SG(Steam Generator 증기발생기),

PZR(Pressurizer 가압기), RV(Reactor Vessel 원자로 용기) 그리고 Pipe & Penetration(배관)으로 구성되어 있다.

 

2) 기능

• RCS의 기능은 다음과 같다.

-> 분열과정 중 연료에서 발생된 열을 SG를 거쳐 2차계통에 전달

-> 원자로 정지 후 분열생성물 붕괴에 의한 연료내 잔열 제거

-> 중성자 흡수체인 붕산을 운반 및 이를 제어하기 위해 냉각재 유출 및 충전

-> 중성자의 반사체 역할을 하여 중성자 손실을 감소

-> 중성자를 감속시켜 분열가능성을 증대

-> 발전소 정상운전 및 과도상태 시 핵연료가 손상되지 않도록 냉각재 공급

-> 과산화수소로 크러드를 제거

 

2. 원자로 용기 및 내부구조물

1) RV

(1) 개요

• 원자로 용기는 탄소강 합금 재질로 구성되며, 내부 표면의 부식을 방지하기 위해 스테인리스 강으로 피복되어 있다.

-> 고온, 고압, 방사선 영향으로부터 저항성을 지니고 있다.

-> 핵분열에 의한 열에너지 생성을 위해 FRA(Fuel Rod Assembly 핵연료봉 집합체),

CEA(Contol Element Assembly, 제어봉 집합체), 내부 구조물을 포함하고 있다.

 

(2) 상부헤드(Upper Head)
• 원통형 중앙부로 구성되어 분리가 가능하다.

(3) 하부헤드(Lower Head)
• 반구형으로 원자로 용기 몸통에 용접되어 있다.
-> 6개의 완충기(Snubber)는 노심지지통의 반경방향의 움직임을 제한하고
-> 4개의 노심멈춤쇠(Core Stop)는 노심지지통의 하향 낙하시 변위를 제한한다.

• 하부헤드에는 노심으로 유입되는 냉각재의 유량을 균일하게 분배하여 하부 공동(Lower Plenum)에 큰 와류형성을 방지해주는 유량분배환(Flow Skirt)이 있다.

(4) 원자로 용기 몸통(RVB, Reactor Vessel Body)
• RVB 플렌지는 안쪽 표면에 걸림쇠가 있어 노심지지통을 지지한다.
-> 노심지지통은 노심, 내장설비를 지지한다.
-> RVB로 돌출된 환형턱(Boss)은 노심지지통과 맞닿아서 냉각재의 온도변화에 의한 열팽창을 허용하고 고온지역에서 저온지역에서의 노심우회유량을 최소화 한다.

• RVB의 상부헤드에는 인코넬 재질의 속이 빈 2개의 O링이 설치되어 노심 측 내면의 공간을 통한 냉각재 압력이 증가함에 따라 더욱 밀착되는 원리에 의해 밀봉이 더욱 확실해진다.
-> 두 링 중 어느 하나라도 100% 냉각재 누설을 방지할 수 있다.
-> 내측 링이 주로 밀봉을 외측 링은 보조 역할을 하고 이 사이에 누설 탐지관이 설치되어 있다.

• RVB에는 노심간을 지지하는 구조물, 제어봉, 열차폐제가 내장되어 있다.
-> 열차폐제(Thermal Shield)는 노심을 이탈하는 중성자를 차폐하여 원자로 용기의 취성화를 방지하고 감마선에 의한 열을 냉각재로 감소시킨다.

(5) 원자로 노심
• 177개의 FRA, 73개의 CEA가 약 4m 길이에 걸쳐 배치되어 있다.
-> 노심은 노즐과 하부헤드 사이에 위치하며 열차폐제와 하부노심통이 입구노즐에서 외각통로를 형성해 냉각재가 노심으로 흐르도록 한다.

※ 핵분열 방출열은 노심에서의 약간 위쪽 부분에서 냉각재를 가열해 고온냉각재로 만든다.
-> 즉, 입구 부분과 출구 부분 사이에서 약 3/4 지점에서 저온 냉각재를 고온 냉각재로 만든다. (출제 많이됨!)






      2) 원자로 내부 구조물
(1) 노심 지지통 집합체
• 스테인리스강 재질이며 노심지지통, 하부지지구조물, 노심보호벽, 노내 핵 계측 노즐 뭉치 등으로 구성되어 있다.

① 노심지지통(CSB, Core Support Barrel)
•  원통형으로 상부에는 외부돌출형 플랜지, 하부에는 내부 돌출형 플랜지가 있다.
-> 상부 플랜지는 원자로 용기 턱에 얹혀서 FRA가 설치되는 하부지지구조물을 포함한 CSB 전체를 지지한다.
-> 하부 플랜지는 하부지지구조물을 지지하고 보호하며 정위치 시킨다.

• CSB 상부에는 두 개의 출구노즐이 있어 입구노즐에서의 냉각재 누설유량을 최소화 한다.
-> 냉각재 흐름에 따른 진동을 최소화하기 위해 외부의 하단에 완충기 러그가 설치되어 있다.

② 하부지지구조물
• 연료다발, 노심슈라우드, 노심핵계측기 노즐의 위치를 지정해주고 이를 지지한다.
-> 크게 지지원통(Cylinder), 지지빔(Support Beam) 그리고 바닥판(Bottom Plate)으로 구성된다.

• 지지원통은 계란판형으로 배열된 격자 빔 조합체를 감싸고 있다.
-> 그 아래에는 바닥판이 용접되어 있어 적절한 유량분배가 이루어지도록 구멍들이 가공되어 있다.
-> 지지원통은 고온의 냉각재 유체 흐름을 안내하고 노심 슈라우드의 외부 방향으로의 우회유량을 제한한다.

③ 노심슈라우드(노심보호벽)
• 노심 슈라우드는 노심측면을 둘러싸서 냉각재의 우회유량을 제한하며 노심을 통과하는 냉각재의 유로 방향을 정해주는 수직형 판구조물로 구성되어 있다.
-> 측면 지지를 위해 주변지지링, 하부/상부 플레이트가 설치되어 있다.

• 노심슈라우드 외측과 노심지지통 사이에 환형공간이 위치함으로써 이 공간을 따라 냉각재가 위로 흐르게 함으로써 이에 가해지는 열응력을 최소화 한다.

(2) 상부안내구조물 집합체(UGS. Upper Guide Structure)
• UGS는 FRA의 상단을 측면에서 지지하고 이를 정령시키며 제어봉의 이동 공간을 이룬다.
-> 정상 운전 중 FRA를 눌러주어 가상적인 사고시에 FRA가 위로 올라가지 않도록 한다.
-> 또한 상부 공동(Upper Plenum)에서 냉각재의 방향변경에 따른 제어봉 손상을 보호한다.




(3) 노내 핵계측기 안내 통로 및 지지장치
• 노내 중성자속 감시 설비는 자체전원공급 노내계측장치, 안내관, 안내관 지지물 그리고 감지신호 증폭기로 구성된다.
-> 안내관, 안내관지지물은 원자로 용기의 외부로부터 시작되어 핵연료다발의 상부끝까지 이어진다.

• 각 계측기의 압력 경계는 원자로 외부에 있는 밀봉하우징이며 이를 통해 외부의 전기적 장치와 연결된다.
-> 감지기, 열전대는 보호관으로 피복되는데 보호관(Sheath Tube)은 감지기, 열전대가 냉각재와의 접촉을 방지해주는 방벽역할을 하는 압력경계이다.
-> 밀봉마개(Seal Plug)는 노내 핵계측 설비의 건전성을 유지시켜 주며 신호케이블이 이를 통과하도록 되어있다.

(4) 노심 열전대 안내통로
• 사고 발생 시 노심의 수위를 측정하기 위한 열전대 안내통로가 있다.

      3) 원자로 용기 재질 감시 설비
(1) 개요
• 원자로 용기 및 재질의 중성자 조사로 인한 무연성천이온도()의 변화와 기계적 성질 변화가 평가된다.
-> 원자로 용기 재질의 충격, 기계적 성질의 변화는 조사 전,후의 시혐결과가 비교평가된다.
-> 원자로 용기 재질의 특성변화를 유도하는 중성자를 감시하기 위해 감시용 시편 내장용기(Surveillance Capsule)가 설치되어 있다.

• 이 용기는 핵연료 집합체 정 중앙에 위치 되어 있으며, 캡슐 속에 원자로 용기와 같은 재질의 시편을 내장해 원자로 운전 중 방사선 조사에 의한 원자로 재질 변화를 감시할 수 있다.

(2) 시험재료의 선택
• 감시시편은 원자로 용기의 중간 부위 제작에 실제 이용되는 재질이 사용된다.
-> 모재 금속(Base Metal), 용접 금속(Weld Metal), 열 영향 금속(Heated Affected Zone)으로 구성된다.
-> 이 시편은 원자로 용기의 안쪽, 중간 높이에 설치되어 있다.

(3) 시험 근거
• 낙중시험(Drop Weight Test), 샤르피 충격시험(Charpy Impact Test), 인장시험(Tensile Test)이 있다.

(4) 중성자 조사, 온도 감시
• 원자로 용기 재질의 의 변화는 중성자 에너지와 조사온도에 관계 된다.
-> 감시시편에 가해지는 속중성자, 열중성자의 에너지는 6개의 삼시시편 내장용기에 들어있는 감지기로 측정된다.
(5) 감시시편 인출시기
• 최초 인출은 시편의 경험적 예상이 가 50℉로 전이되고 발전소 예상수명의 1/4가 경과되지 않을 때 실시한다.
• 두 번째 인출은 가 100℉로 전이되고 수명의 1/2가 경과되지 않았을 때
• 세 번째 인출은 수명의 3/4에 이를 때 실시한다.

 

3. 증기발생기(SG)

 

  1) 기능
• 증기발생기는 수직 U-튜브형 열교환기로서 관의 내측에 냉각재가 동체 측에 급수가 흐르면서 열교환이 이루어진다.
-> 원자로 노심에 발생한 열을 이용해 1차측 냉각재를 가열시키고 이를 통해 2차측 급수의 건조도를 증가시켜 증발시킴으로써 포화증기를 발생하게 하여 터빈으로 유입시켜 전기를 생산하게 한다.

      2) 주요 기기
(1) 1차측 구성 주요기기
① 관관(Tube Sheet)
• 약 550nm 두께의 저탄소강 합금으로 냉각재 접촉부위는 니켈-크롬 합금
② U튜브형 관다발 : 면적이 크고 지름이 작은 튜브를 사용 시 벽면 열저항이 감소된다.

(2) 2차측 주요 기기
① 관지지대
• 관지지대는 물,수증기 흐름에 의한 진동으로부터 관다발을 지지한다.
② 진동 방지대
• 관다발의 상부측 곡관부에서 발생하는 유체 흐름에 의한 진동을 방지한다.
(3) 급수예열기(Economizer)
• SG의 열전달 효율을 향상시키기 위해 설치되어 있다.
-> SG에서 급수는 상부급수링을 통해 하향수로로 유입되기도 하지만, 급수예열기의 하단부로 공급되기도 한다.
-> 하단부로 들어온 급수는 유량분배판을 거쳐 급수예열기 부분을 통과하면서 예열되어 상향유로를 형성하면서 증발기 영역으로 유입된다.

(4) 습분분리장치
[1] 1단계 습분분리 장치
• 원통형 습분분리기로서 와류 날개식(Swirl-Vane)형이다.
-> 관다발 상부에 여러개가 설치되어 있으며 각각은 12개의 소용돌이 날개를 지닌다.

• 상향유로로 들어온 물,증기 혼합유체의 수송관이 되기도 하며 상단에는 물방울 유출을 저지하기 위한 메시 와이어가 설치되어 있다.
-> 분리된 습분은 증기발생기 외측으로 유입되어 재순환수로서 열전달 영역으로 보내진다.

[2] 2단계 습분분리 장치
• 고용량 날개(High Capacity Vane)로 구성된 방향전환식 습분분리기이다.
-> 1단계 분리기의 상부에 설치되어 증기에 포함된 나머지 습분을 제거한다.
-> 2단계 습분건조기를 통과한 증기는 건도99.75% 이상의 Dry Steam이 되며 이에서 제거된 물은 배수관을 통해 아래로 흘러나와 급수와 혼합된다.

• 이러한 구성은 발전소 소내정전이나 기타사고로 인해 급수펌프가 가동되지 못하는 상태에서도 튜브 지지판이 노출되지 않도록 급수를 계속 공급하기 위함이다.

(5) 유량제한기

• SG 출구 노즐에는 벤튜리 노즐의 모양인 유량제한기가 설치되어 있다.

-> 주증기관 파열시 증기유로면적을 70% 감소시켜 배출되는 증기량을 감소시켜 원전 내부로 배출되는 증기량을 감소시키고 원전 내부의 최고압, 온도는 규정치 이하로 제한된다.

 

• 유량제한기는 다음과 같은 역할을 수행한다.

-> 유량제한기 하류의 증기관 파열시 발전소 보호

-> 정상 설계 전 유량 동안 최소 압력 손실 유지

-> 증기관 파열 시 잠재적 추력 감소

-> 증기관 파열 시 주증기 격리밸브에 걸리는 저항 감소

-> 벤튜리 노즐 양단을 이용해 증기 유량을 측정

 

 

(7) 취출수계통(SGBFS ; Steam Generator Blowdown Flash System)

① 주요 기능

• SGBFS는 SG에 공급되는 2차측 급수의 수질을 개선하는 계통으로 이에 포함될 가능성이 있는 용해성, 비용해성 불순물 및 부식생성물을 제거하는 기능을 한다.

 

② 주요 기기

• 재생열교환기 : 쉘측에 SGBFT로부터 오는 고온의 취출수가 흐르고 튜브측에 복수탈염기 후반으로부터 오는 복수가 흘러 열교환이 이루어지게 하는 장치

 

• 비재생열 교환기 : 쉘측에 기기냉각수가 튜브측에 취출수가 흘러 열교환하여 취출수를 여과기, 탈염기 처리 온도에 맞게 냉각시킨다.

 

• 취출수 플래시 탱크 : 고용량취출수를 비재생열교환기로, 저유량취출수를 재생열교환기로 보낸다.

 

• 여과기 : 탈염기가 막히지 않도록 입자를 제거하는 전단여과기와 탈염기에서 나온 유체를 여과하는 후단 여과기로 구성

 

• 탈염기 : 취출수에 포함된 용해성, 비용해성 불순물, 부식생성물을 제거하기 위해 사용되며, 두 대의 혼상탈염기로 구성.

 

(8) 주증기계통(SG MSC : Main Steam System)

① 기능
• RCS SG에서 발생된 증기를 기계적 에너지로 변환시키기 위해 터빈계통으로 전달하는 계통

② 주요 구성
[1] 주증기 배관
• 증기유량을 SG로부터 고압터빈으로 보내는 배관
-> 1개의 대기방출밸브, 4대의 스프링작동안전밸브, 1대의 주증기격리밸브가 위치하여 주증기배관에 가해지는 부하를 감소시키기 위해 원전 외부벽에 설치된다.

• MSLB(Main Steam Line Break, 주증기배관파단사고)라는 DBA(Design Basis Accident, 설계기준사고)가 발생될 수 있기에 설계온도는 95℉, 설계압을 275psi를 초과해서는 안된다.

<1> 주증기 대기방출밸브
• 주증기격리밸브가 닫혀 있거나 주복수기에 증기를 방출할 수 없는 경우 대기로 방출하여 발전소를 고온대기 운전상태로 유지하거나 냉각시켜야 한다.

<2> 주증기 안전밸브
• 주증기 배관에 원하지 않는 증기압이 상승시 이 밸브가 열려 MSC를 보호한다.

<3> 주증기 격리밸브
• MSLB 등의 파단사고에 대비하여 설치한다.

[2] 터빈 우회 밸브
• 발전소 외부로 전기를 송전할 수 없는 경우 또는 터빈발전기 트립 시 SG 발생증기를 우회시키기 위해서 8개의 우회 밸브가 설치된다.
-> SG 주증기 유량 55%를 우회시키는데 40%는 주복수기로 15%는 대기로 방출시킨다.

③ 급수 관리
• SG BFS와 연결해 수질을 정화시키고, pH유지를 위해 중성아민을, 용존산소 제거를 위해 하이드라진을 첨가한다.

④ SG의 팽창과 수축
[1] SG의 팽창(고수위 저압력)
• 터빈 부하, RCS 냉각재 평균 온도 증가, 출력 증가가 원인
-> 출력 증발, 증기덤프 동작, 주증기 대기방출 밸브 개압, MSLB 초기에 주증기관 예압, 가압이 안된 상태에서의 주증기관 하단/우회밸브 개방시 증기발생기 팽창이 발생

[2] SG의 수축(저수위 고압력)
• 터빈 부하 감소, RCS 냉각재 평균온도 감소, 출력 감소가 원인
-> 출력감발, 주증기 차단밸브 닫힘, 터빈 트립, 저온 급수 주입, 주급수 유량 증가로 인해서 증기발생기 수축이 발생
(9) 주급수계통(SG MFS : Main Feedwater System)
① 기능
• MFS는 탈기기에서부터 급수가열기를 거쳐 RCS SG로 급수를 공급해 SG 수위를 유지시키는 역할을 한다.

② 특징
• MFS는 복수계통의 탈기기로부터 급수를 받아 2대의 SG로 공급한다.
(탈기기 저장탱크 -> 펌프 -> 급수가열기 -> 차단밸브 -> 펌프 -> 급수가열기 -> 밸브 -> 증기발생기)
-> SG로 급수를 공급하기 전에 복수, 급수의 정화를 위해 복수기로 순환 가능한 3개의 배관이 위치해있다.

• SG의 다운콤마 수위는 급수량을 제어함으로써 가능하다.
-> 발전소 기동, 정상운전 시 급수정화를 위해 화학제가 복수계통에 주입된다.
-> 발전소 정지 시, SG의 건식보관, 배수에 따른 재충수를 위해 급수펌프, AFS(보조급수계통, Auxiliary Feedwater System)를 이용한다.

(10) 복수계통
• 발전소 터빈으로부터 배출되는 증기를 응축하며 이는 복수기 온수조에 수집된후 급수계통으로 이송된다.
-> 진공상태여야 하며, 진ㄴ공도가 감소할수록 응축도가 낮아져 부식을 유도하게 된다.

• 주기능은 다음과 같다.
-> 저압급수가열기에서의 복수가열
-> 복수정화탈염기에서의 복수정화
-> 화학약품()의 사용으로 복수수질 개선 및 pH 조절
-> 탈기기에서의 용존산소, 비응축성 가스 제거

(11) 순환수계통
• 원자로 발생열은 SG를 통해 2차측 증기로 변환되고 이 증기가 터빈발전기를 통과하면서 회전력을 일으키고 발전한다.
-> 이 증기는 2차 기기냉각수 계통에 의해 응축된다.









   4. 원자래 냉각재 펌프(RCP, Reactor Coolant Pump)
      1) 목적
• RCP는 RCS에 강제적으로 냉각재를 순환시켜 발전소 운전 중 생성된 열을 적절히 제거해준다.
-> RCP의 유량부족으로 핵연료가 운전 중 손상되지 않도록 최소 유량 이상을 항상 공급할 수 있어야 한다.

• 발전소 가동 시 RCP 운전에 따른 발생열을 이용해 저온 배관을 가열하여 원자로 냉각재를 가열시키기도 한다. ( 온도 296℃까지 증가)
-> 저온 배관 내 냉각재는 핵분열 에너지를 받아 고온 배관에서는 327℃를 보인다.

      2) 구성
(1) 펌프 케이싱
• RCS의 압력에 걸리는 부분으로 재질은 탄소강, 내부는 스테인리스강으로 피복되어 있다.

(2) 펌프 임펠러
• 6개의 날개를 가지며 유로는 반경방향이다.
-> 임펠러, 확산기의 날개 수는 펌프의 토출압이 최대가 되도록 하고
-> 확산기는 임펠러를 나온 유체의 속도를 감소시켜 유체압을 증가시켜 펌프 토출압을 증가시킨다.

(3) 펌프 베어링
• 물로 윤활되는 저널 베어링, 오일로 윤활되는 조합형 저널, 추력 베어링이 있다.
-> 추력 베어링은 RCS의 정상 운전 중 상부로 향하는 추력을 지지하고 저압인 경우 하부로 향하는 추력을 지지한다.

(4) RCP 회전축 밀봉장치
• RCP 회전축을 밀봉하기 위해 3개의 밀봉장치를 사용한다.
-> 밀봉장치에는 밀봉수가 공급되는데 이는 화학적으로 항상 정화되어야 한다.
-> 밀봉수는 CVCS(Chemical and Volume Control System, 화학체적제어계통)의 충전펌프에 의해 공급되며, 밀봉장치를 통해 감압되어 일부는 펌프 내부로 일부는 CVCS의 체적제어탱크로 공급된다.

(5) 관성방지 장치
• RCP의 전원상실 시 RCP 장치의 정지로 인한 냉각재 체류를 방지한다.
-> 관성력으로 2분간 운전시켜 RCP 정지 시 초기 붕괴열을 제거하도록 한다.

(6) 역회전 방지 장치
• 관성방지장치에 설치되어 초기 기동 시 기동 전류를 최소화한다.
• 정지된 펌프의 역회전을 방지한다.

      3) 기능 

• 냉각재를 강제로 순환하여 SG로 열을 전달한다.
• 동적배기 시 냉각재 계통의 유동원이다.
• 운전 온도를 이용해 저온 배관을 가열하여 RCS 온도가 증가한다.
• 가압기 분무원의 동력을 제공한다.

※ RCP 정지시 자연순환 냉각을 확인하는 법
• RCS 압력이 일정하고 감소할 경우
• RCS 온도가 일정하고나 감소할 경우
• RCS 전체 평균 온도 변화율이 전출력 온도 변화율보다 적을 때
• 고온관 냉각재 온도가 평균 냉각재 온도보다 높을 때

   5, 가압기(RCS PZR ; RCS Pressurizer)
      1) 기능
• 운전 중 RCS의 압력을 일정하게 유지하고 과도상태 등의 운전상태 변동시 RCP의 압력변동을 억제하여 냉각재 체적변화를 보상한다.
-> 가압기 내부는 물 속에 잠겨 있고 물 증기가 공존하는 환경에 위치한다.
-> RCS의 압력을 높이기 위해서는 침수형 가열기로 물을 가열해 증기압을 높이며
-> 반대로 감소시키기 위해서는 분사 장치에서 살수를 통해 증기를 응축시킨다.

※ PZR에 유입되는 물은 ‘미포화물’

• 가열기(전열기) 설비에는 교환이 가능하도록 되어 있으며, 일정 압력 도달 시 안전밸브를 통해 가압기 배출탱크로 증기를 방출시켜 압력을 낮아지게 한다.
-> 안전된 운정 상태에서는 약 60%의 물과 40%의 증기가 공존하고 있다.

      2) 목적
• 발전소 부하를 감소시키면 RCS Tavg는 일시적으로 상승하며 동시에 냉각재 체적이 증가하여 가압기 내 수위를 상승시킨다.
-> 수위의 상승은 증기를 압축시켜 RCS압을 증가시키는데 이 때 가압기 상부에 있는 분무노즐의 밸브가 열려 저온관 냉각재를 분무하여 증기의 일부를 응축시켜 압력을 떨어뜨린다.

• 발전소 부하의 증가는 RCS Tavg의 감소로 인해 수위가 낮아질 것이다.
-> 냉각재는 가압기에서 Loop 쪽으로 흐르게 되고 가압기 압력을 감소시키는데 가열기가 작동하여 물이 증발해 이를 억제한다.

• 발전소 전기출력의 감소로 인한 압력 상승이 가압기 분무노즐에 의한 억제범위를 초과시 모터 구동 압력 방출 밸브를 열게 한다.
-> 이 밸브들은 계통설계압 보다 낮은 압력에서 열리도록 되어 있다.
-> 수동으로 조작이 가능하며 압력이 지속적으로 상승 시 자체구동형 안전밸브가 작동한다.
      3) 분무기와 가압기의 특성
(1) 구조재
• 가압기의 살수, 밀림관 노즐 양쪽에 열소매(Thermal Sleeve)가 부착되어 있다.
-> 이는 온도 변화가 급격한 곳에 설치해 열응력을 방지한다.

• 가압기 내부 표면은 스테인리스강으로 피복되고 가압기 수위는 프로그래밍 되어 있다.

(2) 분무기 특성
• RCP 출구에서 보상된 압력과 가압기의 압력과의 차압을 이용해 정상분무가 가능하도록 가압기 분무배관을 저온관에서 취한다.

• 가압기 우회 분무배관의 역할은 다음과 같다.
-> 가압기 분무노즐의 열충격 방지
-> RCS와 PZR 간 화학성분과 붕소농도를 균일하게 유지(붕소 성층화 방지)

• 최소 분무 유량에 의한 압력 강하 보상과 가압기 내 정제된 물의 자연 냉각 방지를 위해 비례 전열기의 50%를 계속 ON 상태로 유지하고 있다.
-> RCP 정지 시 CVCS 보조분무를 이용하도록 설계되어 있다.

(3) 성층화(열 성층화, 붕소 성층화)
① 현상
• PZR, RCS의 고온관으로 소량의 고온 유동 또는 고농도 붕소농도가 형성 시 가압기 밀림관에 원주 방향의 온도, 밀도 구배현상이 발생하여 상부에는 고온, 고농도의 냉각재가 존재하고 하부에는 그보다 낮은 온도, 농도의 물이 존재하는 현상
-> 열성층화에 따른 배관의 굽힘 모멘트로 인해 과도한 열응력이 발생할 가능성이 있다.
-> 붕소 성층화는 긴급 사태시 붕소 농도로 인해서 원자로 제어가 어려울 수 있다.

② 억제법
• 가압기 밀림관에 열성층화가 이루어진 상태에서 출력 변화 등에 In/Out Surge 발생 시 냉각재 유동에 의한 열응력을 주게 되며 이를 보상하기 위해 Thermal Sleeve를 설치한다.
-> Insurge에 의한 과냉각된 물의 온도를 높여주고 Outsurge에 의한 저온의 물이 밀림과늘 통해 노심에 주입되는 것을 방지하기 위해 전열기를 동작한다.

      4) PZR 보조기기
(1) 가압기 방출탱크(PZR Relief Tank)
• 가압기의 압력이 높아 RCS 냉각재 방출 시 유체를 담는 탱크

(2) 가압기 안전밸브(PZR Safety Valves)
• 가압기 압력이 설계압의 110%를 초과하지 않도록 해주며 밸브 개방 시 유체의 흐름을 최대로 해준다.
-> PZR 압력이 다시 낮아지면 닫힌 상태로 안정되며 어느 기준치 이하이면 폐쇄된다.

 

RCS.hwp

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