원자력 발전소의 증기를 이용한 냉각매체 생성장치 및 그 냉각방법{COOLING MEDIA PRODUCING APPARATUS USING STEAM GENERATED IN NUCLEAR POWER PLANT AND METHOD FOR COOLING THEREOF}

본 발명은 원자력 발전소에서 발생되는 고온·고압의 증기를 이용하여 효율적이고 경제적으로 냉각매체를 생성하는 장치 및 그 냉각방법에 관한 것이다.

원자력 발전은 원자로 안에서 일어나는 핵분열 반응을 이용하는 장치이다. 즉, 우라늄 원자핵에 중성자를 충돌시켜 핵분열 반응이 일어나게 함으로써 원자핵 분열 시에 방출되는 열을 전기로 바꾸는 장치이다.

원자력 발전은 다른 발전방식에 비하여 초기 건설비용은 많으나, 연료비가 월등히 저렴하기 때문에 발전소의 긴 수명기간을 고려할 때 발전비용이 적게 든다는 장점과 함께 온실가스 배출이 극히 적다는 환경친화적인 유리점이 있다. 그러나, 발전 과정에서 발생되는 방사선은 지구환경이나 인체에 유해하고, 고준위 방사성 폐기물의 처리 처분은 아직도 사회적 논란과제로 남아있으며, 또 원전사고의 위험성이 있다는 단점을 지니고 있다.

도 1은 종래의 원자력 발전 공정에 의한 냉방 또는 냉동 설비 시스템을 개략적으로 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 원자력 발전 시스템은 격납용기(10), 핵 반응로(12), 증기 발생기(14), 터빈(16) 및 발전기(18) 등으로 구성된다.

핵 반응로(12) 안에서 핵분열에 의해 발생한 열은 증기 발생기(14)에 전달되고, 증기 발생기(14)는 전달받은 열로써 고온·고압의 증기를 만든다. 증기 발생기(14)에서 발생한 증기는 터빈(16)으로 공급되며, 터빈(16)에 연결된 발전기(18)를 이용하여 전기를 생산한다.

발전기(18)에서 생성된 전기는 송전선로(20)를 통하여 근거리 또는 원거리에 위치된 건물(2)의 냉방설비(22)에 공급된다. 냉방설비(22)는 발전기(18)에서 공급받은 전기를 이용하여 냉각 공기를 생성하며, 냉각 공기는 건물(2)의 냉방에 이용된다.

그러나, 이러한 종래의 냉방설비 시스템은 에너지 효율이 떨어진다는 문제점이 있다. 즉, 종래의 시스템은 핵에너지에서 열에너지, 기계에너지, 전기에너지로 변환되는 과정에서 에너지 효율이 크게 저하된다는 문제점이 있으며, 송전 과정에서도 송전손실이나 열 또는 소음이 발생하게 된다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 냉방 또는 냉동을 위한 대규모 시설을 전기 공급으로 해결하는 데에는 어느 정도 한계가 있었다.

이에 따라, 보다 효율적으로 냉방/냉동을 수행할 수 있는 설비의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원자력 발전소에서 발생되는 고온·고압의 증기를 이용하여 효율적이고 경제적으로 냉각매체를 생성하는 장치 및 그 냉각방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 증기 발생기에서 발생되는 고온·고압의 증기를 이용하여 피스톤을 구동시키고, 피스톤의 구동에 따라 냉매를 압축·팽창시킴으로써 냉각된 냉매를 생성하며, 효율적으로 냉각매체를 얻어낼 수 있는 냉각매체 생성장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 SMART 원자로에 냉각기능을 추가함으로써 시스템의 다기능화와 경제성 향상, 효율 향상을 도모할 수 있는 냉각매체 생성장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

원자력 발전 설비의 격납용기에 설치되어 냉각매체를 생성하는 장치에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 냉각매체 생성장치는, 핵분열 반응을 이용하여 냉각재를 가열시키는 핵 반응로; 상기 핵 반응로에서 가열된 냉각재를 전달받고, 상기 가열된 냉각재에 포함된 열을 이용하여 증기를 발생시키는 증기 발생기; 상기 증기 발생기에서 발생된 증기를 이용하여 냉각매체를 생성하는 냉각모듈; 및 단부가 상기 격납용기의 외부와 연결되어 상기 냉각모듈에서 생성된 냉각매체를 상기 격납용기의 외부로 공급하는 냉각매체 공급관;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈의 동작을 제어하기 위한 제어기;를 더 포함하고, 상기 냉각모듈은, 일단은 상기 증기 발생기와 연결되고, 내부로 상기 증기 발생기에서 발생된 증기가 유동되는 제 1 증기 공급관; 상기 증기를 공급받는 실린더; 및 상기 실런더에 공급되는 상기 증기의 압력에 따라 상기 실린더 내에서 왕복 행정하고, 상기 왕복 행정에 따라 냉매를 압축 또는 팽창시키는 피스톤;를 더 포함하며, 상기 냉매의 압축 또는 팽창에 대응하여 상기 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각될 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 실린더와 연결되어 내부로 상기 냉각된 냉매가 유입되는 제 1 냉매 유입관; 및 상기 냉각된 냉매를 공급받고, 상기 냉각매체 공급관으로 상기 냉각매체를 공급하는 열교환 챔버;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 제 1 냉매 유입관의 개폐를 조절하는 제 1 개폐기;를 더 포함하되, 상기 제 1 개폐기는 상기 제어기의 제어에 따라 상기 실린더에서 냉각된 냉매가 상기 제 1 냉매 유입관에 유입되는 양을 조절할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 단부가 상기 격납용기의 외부와 연결되어 상기 열교환 챔버 내부로 소정의 매체를 유입시키는 매체 유입관;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 제 1 냉매 유입관과 연결되어 내부에 상기 냉각된 냉매가 저장되는 냉매 저장조; 및 상기 냉매 저장조와 상기 열교환 챔버 사이에 설치되고, 상기 제어기의 제어에 따라 상기 냉매 저장조에 저장된 냉각된 냉매의 일부를 상기 열교환 챔버에 공급하는 제 2 냉매 유입관;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 제 2 냉매 유입관의 개폐를 조절하는 제 2 개폐기;를 더 포함하되, 상기 제 2 개폐기는 상기 제어기의 제어에 따라 상기 냉매 저장조에 저장된 냉각된 냉매가 상기 열교환 챔버에 공급되는 양을 조절할 수 있다.

또한, 상기 열교환 챔버에 공급된 냉각된 냉매와 상기 열교환 챔버 내부에 유입된 매체 사이에 열교환이 일어날 수 있도록 상기 제 2 냉매 유입관의 일부는 상기 열교환 챔버 내부에 배치된다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 냉매 저장조와 상기 열교환 챔버 사이에 설치되고, 상기 열교환 챔버 내부에서 열교환에 이용된 상기 냉매를 상기 냉매 저장조에 공급하는 냉매 유출관;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉매 저장조에 저장된 냉각된 냉매의 일부는 상기 실린더에 공급되어 압축 또는 팽창되고, 상기 냉매의 압축 또는 팽창에 대응하여 상기 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각된다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 피스톤의 왕복 행정에 따라 상기 냉매가 상기 소정의 온도 이하로 냉각되지 않는 경우, 상기 제어기의 제어에 따라 상기 냉매의 압축과 팽창을 지원하는 보조 압축기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각모듈은, 상기 제 1 증기 공급관의 타단에 연결되고, 상기 제 1 증기 공급관으로부터 상기 증기를 전달받아 저장하는 증기 보유 탱크; 및 상기 증기 보유 탱크와 상기 실린더 사이에 설치되고, 상기 제어기의 제어에 따라 상기 증기 보유 탱크에 저장된 냉각된 증기의 일부를 상기 실린더에 공급하는 제 2 증기 공급관;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 핵 반응로에서 가열된 냉각재를 상기 증기 발생기에 전달하는 제 1 관; 상기 증기 발생기에서 상기 증기의 발생에 이용된 냉각재를 상기 핵 반응로에 전달하는 제 2 관;을 더 포함하고, 상기 냉각모듈은, 일단이 상기 제 2 관에 연결되어 상기 피스톤의 왕복 행정에 이용된 증기를 상기 제 2 관으로 배출하는 증기 배출관;을 더 포함할 수 있다.

한편, 원자력 발전 설비의 격납용기에 설치되어 냉각매체를 생성하는 방법에 있어서, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 냉각매체 생성방법은, 냉각모듈이 증기 발생기에서 발생된 증기를 전달받는 제 1 단계; 상기 냉각모듈이 상기 증기를 이용하여 냉각매체를 생성하는 제 2 단계; 및 단부가 상기 격납용기의 외부와 연결된 냉각매체 공급관에 의하여 상기 냉각모듈에서 생성된 냉각매체가 상기 격납용기의 외부로 공급되는 제 3 단계;를 포함하되, 상기 증기 발생기는 핵분열 반응을 이용하여 냉각재를 가열시키는 핵 반응로로부터 가열된 냉각재를 전달받고, 상기 가열된 냉각재에 포함된 열을 이용하여 증기를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 제 2 단계는, 실린더가 상기 증기를 공급받는 단계; 상기 실런더에 공급되는 상기 증기의 압력에 따라 피스톤이 상기 실린더 내에서 왕복 행정하는 단계; 상기 피스톤의 왕복 행정에 따라 냉매가 압축 또는 팽창되는 단계; 및 상기 냉매의 압축 또는 팽창에 대응하여 상기 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각되는 단계;를 더 포함하되, 상기 제 1 증기 공급관은 일단이 상기 증기 발생기와 연결되고, 내부로 상기 증기 발생기에서 발생된 증기가 유동된다.

본 발명은 원자력 발전소에서 발생되는 고온·고압의 증기를 이용하여 효율적이고 경제적으로 냉각매체를 생성하는 장치 및 그 냉각방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 증기 발생기에서 발생되는 고온·고압의 증기를 이용하여 피스톤을 구동시키고, 피스톤의 구동에 따라 냉매를 압축·팽창시킴으로써 냉각된 냉매를 생성하며, 효율적으로 냉각매체를 얻어낼 수 있는 냉각매체 생성장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 SMART 원자로에 냉각기능을 추가함으로써 시스템의 다기능화와 경제성 향상, 효율 향상을 도모할 수 있는 냉각매체 생성장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 원자력 발전 공정에 의한 냉방 또는 냉동 설비 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 냉각매체 생성장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 냉각매체 생성장치에 적용될 수 있는 냉각모듈의 일예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 냉각매체 생성방법의 일예를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 냉각매체 생성장치에 적용 가능한 변형예를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시예는 청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<냉각매체 생성장치>

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 냉각매체 생성장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 냉각매체 생성장치의 일 실시예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 냉각매체 생성장치(100)는 격납용기(10) 내부에 핵 반응로(12), 증기 발생기(14) 및 냉각모듈(30)을 구비하고 있다. 위험 물질의 누출을 방지하기 위하여 격납용기(10) 내부는 폐쇄된다.

단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 냉각매체 생성장치(100)가 구현될 수도 있다.

핵 반응로(12)는 핵분열 반응을 이용하여 냉각재를 가열시킨다. 핵 반응로(12)는 노심, 감속재, 제어봉, 냉각재 등으로 이루어진다. 노심에서 일어나는 핵분열 연쇄반응은 다량의 열을 발생시키고, 감속재는 상기 핵분열에서 나오는 중성자의 속력을 감속시킨다. 제어봉은 노심에서 일어나는 핵분열 연쇄반응의 속도를 조절하며, 냉각재는 노심에서 생긴 열을 절달하며 노심의 과열을 막는다.

핵 반응로에서 가열된 고온·고압의 냉각재는 제 1 관(24)을 통하여 증기 발생기(14)에 전달된다. 증기 발생기(14)는 고온·고압의 냉각재에 포함된 열을 이용하여 증기를 발생시킨다. 증기의 발생에 이용된 냉각재는 저온·저압의 상태가 되며, 제 2 관(26)을 통하여 핵 반응로(12)에 전달된다.

냉각모듈(30)은 격납용기(10) 내부에 설치되거나 격납용기(10)에 접하여 설치된다.

냉각모듈(30)은 증기 발생기(14)에서 발생된 증기를 이용하여 냉각된 매체를 생성한다. 냉각모듈(30)에서 생성된 냉각된 매체는 냉각매체 공급관(32)을 통하여 격납용기(10)의 외부로 공급된다. 격납용기(10)의 외부에 위치된 건물(2)은 냉각매체 공급관(32)을 통하여 냉각된 매체를 공급받아 냉방이나 냉동 기능을 수행할 수 있다.

냉각모듈(30)의 구체적인 구성은 도 3에 자세하게 도시되어 있다. 도 3은 본 발명의 냉각매체 생성장치에 적용될 수 있는 냉각모듈의 일예를 나타낸다.

제 1 증기 공급관(34)의 일단은 증기 발생기(14)에 연결되며, 제 1 증기 공급관(34)의 타단은 증기 보유 탱크(38)에 연결된다.

증기 발생기(14)에서 발생된 증기는 제 1 증기 공급관(34)을 통하여 냉각모듈(30) 내부로 공급된다. 제 1 증기 공급관(34)을 통하여 공급되는 증기는 증기 보유 탱크(38)에 일시적으로 저장된다.

제 2 증기 공급관(40)은 증기 보유 탱크(38)와 실린더(42)를 연결한다. 증기 보유 탱크(38)에 저장된 냉각된 증기의 일부는 제어기의 제어에 따라 실린더(42)에 공급된다.

증기 배출관(36)의 일단은 제 2 관(26)에 연결되어 있다. 피스톤(44)의 왕복 행정에 이용된 증기는 증기 배출관(36)을 통하여 제 2 관(26)으로 배출된다.

실린더(42)는 제 2 증기 공급관(40)으로부터 증기를 공급받는다. 실린더(42) 공급되는 증기의 압력에 따라 피스톤(44)이 실린더(42) 내부에서 왕복 행정을 한다. 피스톤(44)의 왕복 행정에 따라 냉매가 압축 또는 팽창되며, 이에 따라 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각된다.

냉각모듈(30)은 냉매를 압축·팽창시킬 수 있는 보조 압축기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 증기의 압력만으로 냉매의 압축이 불충분하거나 압축 시간이 많이 걸릴 경우에는 전기로 구동되는 보조 압축기가 이용될 수 있다. 보조 압축기에 의하여 냉각된 냉매는 냉매 저장조(50)에 공급된다.

피스톤(44)의 왕복 행정에 따라 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각되지 않는 경우에는 제어기의 제어에 따라 보조 압축기가 냉매의 압축과 팽창을 지원할 수 있다.

제 1 냉매 유입관(46)의 일단은 실린더(42)에 연결되며, 제 1 냉매 유입관(46)의 타단은 냉매 저장조(50)에 연결된다. 피스톤(44)의 왕복 행정에 따라 냉각된 냉매는 제 1 냉매 유입관(46)를 통하여 냉매 저장조(50) 내부에 임시로 저장된다.

제 1 냉매 유입관(46)에는 제 1 개폐기(48)가 설치되며, 상기 제 1 개폐기(48)는 제어기의 제어에 따라 제 1 냉매 유입관(46)의 개폐를 조절한다. 제 1 개폐기(48)는 실린더(42)에서 냉각된 냉매가 제 1 냉매 유입관(46)에 유입되는 양을 조절한다.

제 2 냉매 유입관(52)은 냉매 저장조(50)와 열교환 챔버(58)를 연결한다. 냉매 저장조(50) 내부에 저장된 냉매의 일부는 제어기의 제어에 따라 열교환 챔버(58)에 공급된다.

제 2 냉매 유입관(52)에는 제 2 개폐기(54)가 설치되며, 상기 제 2 개폐기(54)는 제어기의 제어에 따라 제 2 냉매 유입관(52)의 개폐를 조절한다. 제 2 개폐기(54)는 냉매 저장조(50)에 저장된 냉각된 냉매가 열교환 챔버(58)에 공급되는 양을 조절한다.

열교환 챔버(58)는 제 2 냉매 유입관(52)을 통하여 냉각된 냉매를 공급받는다. 또한, 열교환 챔버(58)는 단부가 격납용기(10) 외부와 연결된 매체 유입관(60)을 통하여 격납용기(10)의 외부의 매체를 공급받는다. 상기 매체는 물이나 공기 등을 이용할 수 있다.

제 2 냉매 유입관(52)의 일부는 열교환 챔버(58) 내부에 배치되며, 열교환 챔버(58)에 공급된 냉각된 냉매와 열교환 챔버(58) 내부에 유입된 매체 사이에 열교환이 일어난다. 이에 의하여 매체가 냉각되며, 냉각된 매체는 냉각매체 공급관(32)을 통하여 격납용기(10) 외부로 공급된다.

냉매 저장조(50)와 열교환 챔버(58) 사이에는 냉매 유출관(56)이 더 설치된다. 열교환 챔버(58) 내부에서 열교환에 이용된 냉매는 냉매 유출관(56)을 통하여 냉매 저장조(50)에 공급된다.

냉매 저장조(50)에 저장된 냉각된 냉매의 일부는 다시 실린더(42)에 공급되어 압축·팽창되며, 이에 따라 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각된다.

<냉각매체 생성방법>

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 냉각매체 생성방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명에 따라 구현될 수 있는 냉각매체 생성방법의 일예를 나타내는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 먼저, 냉각모듈(30)이 증기 발생기(14)에서 발생된 증기를 전달받는다(S10).

이어서, 실린더(42)에 증기가 공급되며, 실런더(42)에 공급되는 증기의 압력에 따라 피스톤(44)이 실린더(42) 내에서 왕복 행정한다(S20).

이어서, 피스톤(44)의 왕복 행정에 따라 냉매가 압축 또는 팽창된다(S30). 상기 냉매의 압축 또는 팽창에 대응하여 냉매가 소정의 온도 이하로 냉각된다.

이어서, 냉각된 냉매는 제 2 냉매 유입관(52)을 통하여 열교환 챔버(58) 내부로 공급되며, 격납용기(10) 외부의 매체는 매체 유입관(60)을 통하여 열교환 챔버(58) 내부로 공급된다. 냉각된 냉매와 매체 사이에서 열교환이 일어나면서 매체가 냉각된다(S40).

이어서, 냉각모듈(30)에서 냉각된 매체는 냉각매체 공급관(32)을 통하여 격납용기(10)의 외부로 공급된다(S50).

< 변형예 >

이하에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 냉각매체 생성장치의 변형예에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 냉각매체 생성장치에 적용 가능한 변형예를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 터빈(120)은 증기 발생기(14)에서 발생된 증기를 공급받으며, 발전기와 연결되어 있어 증기를 이용해 전기를 생성할 수 있다. 상기 터빈(120)은 고압 터빈(122)과 저압 터빈(124)으로 구성된다.

이에 대응하여, 열교환기(150)도 두 단계로 이루어지며, 제 1 열교환기(152)와 제 2 열교환기(154)로 구성된다. 제 1 열교환기(152)와 제 2 열교환기(154)는 배관(146)에 의하여 서로 연결된다.

고압 터빈(122)은 증기 발생기(14)와 제 1 관로(108a)에 의하여 연결되어 있으며, 증기 발생기(14)에서 발생된 증기를 공급받는다. 저압 터빈(124)은 고압 터빈(122)과 제 2 관로(108b)에 의하여 연결되어 있으며, 고압 터빈(122)에서 배기되는 증기를 공급받는다.

제 2 증기 공급관(144)은 상기 제 2 관로(108b)에서 분지한다. 고압 터빈(122)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기는 제 2 증기 공급관(144)을 통하여 제 2 열교환기(154)로 공급된다.

제 2 열교환기(154)에는 제 2 회귀관(162)이 연결되어 있다. 제 2 열교환기(154)에서 열 교환에 사용된 제 2 증기는 제 2 회귀관(162)을 통하여 제 4 배관(108d)으로 공급된다. 단, 제 2 회귀관(162)은 도 5에서처럼 제 4 배관(108d)에 연결되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 제 2 증기를 증기 싸이클에 공급되도록 하는 구성을 가지면 족하다.

또한, 제 1 증기 공급관(412)은 상기 제 3 관로(108c)에서 분지한다. 저압 터빈(124)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기는 제 1 증기 공급관(142)을 통하여 제 1 열교환기(152)로 공급된다.

제 1 열교환기(152)에는 제 1 회귀관(160)이 연결되어 있다. 제 1 열교환기(152)에서 열 교환에 사용된 제 1 증기는 제 1 회귀관(160)을 통하여 제 3 배관(108c)으로 공급된다. 단, 제 1 회귀관(160)은 도 5에서처럼 제 3 배관(108c)에 연결되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 제 1 증기를 증기 싸이클에 공급되도록 하는 구성을 가지면 족하다.

한편, 응축기(130)와 저압 터빈(124)은 제 3 관로(108c)에 의하여 연결되며, 응축기(130)는 상기 제 3 관로(108c)를 통해 저압 터빈(124)에서 배기되는 증기를 공급받는다.

응축기(130)에는 외부와 연결되는 유입관(132)과 배출관(134)이 형성되어 있다. 유입관(132)은 외부의 해수가 유입되는 통로가 되며, 배출관(134)은 응축기(134)에서 사용된 해수가 배출되는 통로가 된다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 응축기(130)의 내부 구조를 참조하면, 응축기(130)의 내부에는 복수의 관 모듈이 설치되며, 도 6a는 세 개의 관 모듈이 설치된 실시예를 도시한다. 관 모듈은 내부에 설치되는 내관(A)과 내관의 외측을 둘러싸는 외관(B)으로 구성되며, 내관으로는 증기가 흐르고, 외관으로는 해수가 흐른다.

제 3 관로(108c)에서 첫 번째 관 모듈의 내관으로 증기가 흘러가게 되고, 상기 증기는 두 번째 관모듈의 내관과 세 번째 관모듈의 내관을 거쳐 제 4 관로(108d)로 배출된다. 해수는 첫 번째 관 모듈의 외관으로 유입되며, 두 번째 관모듈의 외관과 세 번째 관모듈의 외관을 거쳐 배출관(134)으로 배출된다.

세 개의 관 모듈을 거치는 과정에서 해수의 온도는 더욱 상승하게 되며, 해수 담수화의 효율이 크게 향상된다.

응축기(130)와 증기 발생기(14)는 제 4 관로(108d)에 의하여 연결된다. 응축기(130)에서 생성된 응축수는 제 4 관로(108d)를 통하여 증기 발생기(14)로 돌아가게 된다.

해수 공급관(136)은 배출관(134)에서 분지한다. 해수 공급관(136)은 응축기(130)에서 배출되는 해수 중 일부인 제 1 해수를 제 1 열교환기(152)에 공급한다.

제 1 해수는 제 1 열교환기(152)와 제 2 열교환기(154)를 거치면서 수온이 상승한다. 상기 제 1 해수는 연결관(104)을 통하여 담수 생성부(102)로 공급되며, 담수 생성부(102)에서 제 1 해수에 대한 담수화가 수행된다.

한편, 본 발명에 적용될 수 있는 해수 담수화 방법을 설명한다.

터빈(120)에서 배기되는 증기의 일부인 열교환 증기가 열교환기(150)에 공급된다. 상술한 바와 같이, 터빈(120)은 고압 터빈(122)과 저압 터빈(124)의 두 단계로 구성된다.

고압 터빈(122)은 증기 발생기(14)에서 발생되는 증기를 제 1 관로(108a)를 통해 공급받고, 이를 이용하여 전기를 생성한다. 고압 터빈(122)을 통과한 증기는 압력이 떨어져 고온의 포화상태의 증기로 변화된다. 고온의 포화상태의 증기는 제 2 관로(108b)에 설치된 가열기(미도시)에 의하여 수분이 제거되고 재가열될 수 있다.

상기 고압 터빈(122)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 2 증기는 제 2 관로(108b)에서 분지된 제 2 증기 공급관(144)을 통하여 제 2 열교환기(154)에 공급된다. 바람직하게는, 상기 고압 터빈(122)에서 배기되는 증기 중 10% 내지 40%가 제 2 열교환기(154)에 공급된다.

한편, 저압 터빈(124)은 고압 터빈(122)으로부터 제 2 관로(108b)를 통해 증기를 공급받으며, 이를 이용하여 전기를 생성한다.

상기 저압 터빈(124)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기는 제 3 관로(108c)에서 분지된 제 1 증기 공급관(142)을 통하여 제 1 열교환기(152)에 공급된다. 바람직하게는, 상기 저압 터빈(124)에서 배기되는 증기 중 10% 내지 40%가 제 1 열교환기(152)에 공급된다.

이렇게 터빈(120)에서 배기되는 증기 중 일부인 제 1 증기와 제 2 증기는 각각 제 1 증기 공급관(142)과 제 2 증기 공급관(144)을 통하여 제 1 열교환기(152)와 제 2 열교환기(154)에 공급된다.

이어서, 제 1 열교환기(152)에서 제 1 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수에 대한 제 1 예열을 수행한다. 상기 제 1 예열에 의하여 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위 내로 상승한다. 예를 들어, 해수 공급관(136)을 따라 흐르는 제 1 해수는 약 35℃의 온도를 갖는데, 제 1 예열이 수행된 제 1 해수의 수온은 약 60℃ 정도로 상승하며, 50℃ 내지 70℃의 온도범위를 갖는다.

한편, 제 1 열교환기(152)에서 제 1 예열이 수행된 제 1 증기는 제 1 회귀관(160)을 통하여 증기 싸이클로 복귀한다.

이어서, 제 2 열교환기(154)에서 제 2 증기에 포함된 열을 이용하여 제 1 해수에 대한 제 2 예열을 수행한다. 상기 제 2 예열에 의하여 제 1 해수의 수온이 제 1 온도범위보다 높은 제 2 온도범위 내로 상승한다. 예를 들어, 제 2 예열이 수행된 제 1 해수의 수온은 약 100℃ 정도로 상승하며, 90℃ 내지 110℃의 온도범위를 갖는다.

한편, 제 2 열교환기(154)에서 제 2 예열이 수행된 제 2 증기는 제 2 회귀관(162)을 통하여 증기 싸이클로 복귀한다.

이어서, 수온이 상승된 상기 제 1 해수가 담수 생성부(102)로 공급되며, 담수 생성부(102)에서 상기 제 1 해수의 담수화가 이루어진다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

2: 건물
10: 격납용기
12: 핵 반응로
14: 증기 발생기
16: 터빈
18: 발전기
20: 송전선로
22: 냉각설비
24: 제 1 관
26: 제 2 관
30: 냉각모듈
32: 냉각매체 공급관
34: 제 1 증기 공급관
36: 증기 배출관
38: 증기 보유 탱크
40: 제 2 증기 공급관
42: 실린더
44: 피스톤
46: 제 1 냉매 유입관
48: 제 1 개폐기
50: 냉매 저장조
52: 제 2 냉매 유입관
54: 제 2 개폐기
56: 냉매 유출관
58: 열교환 챔버
60: 매체 유입관
100: 냉각장치