안녕하세요!!
저번 포스팅에서 CVCS의 주 기능 중 하나인 붕산수를 제어하는 기능을 조금 길게 설명을 했습니다. 붕산수는 중성자 흡수단면적이 커 우라늄이 핵분열하는 것을 방해한다고 말했죠?
오늘은 붕산수에 관한 기능 외에 다른 기능들도 소개하려고 합니다. 간단한 기능소개이니 부담 없이 보실 수 있을 겁니다.
1.RCS 냉각재 재고량 유지
RCS(원자로-가압기-증기발생기-펌프를 순환하는 배관을 포함한 냉각재가 흐르는 시스템) 로부터 유출유량과 충전유량을 조절하여 가압기의 수위제어를 돕는 역할을 합니다.
발전소 가동 및 출력증가시에는 냉각재가 팽창하므로 유출유량을 증가시킵니다.
반대로, 정지나 출력 감발시에는 냉각재가 수축하므로 충전유량을 증가시킵니다.
이 과정은 정상운전시에는 자동으로 설계기준에 맞추어 자동으로 조절이 됩니다.
2.RCS 화학성분 조절 및 순도유지
발전소 운전과정에서 핵분열에 의해 핵연료로부터 RCS로 누설이 되어 냉각재의 화학성분이 변화하는데 이를 규정치 아래로 유지하기 위해 CVCS 시스템은 정화작용을 합니다.
RCS내의 용존산소를 제거하기위해 수소를 공급해 반응시켜 물로 바뀌도록 하고 이온교환기 및 화학첨가설비를 통해 LiOH를 공급해 PH농도를 조절합니다. 또한 이온여과기와 여과기를 사용해 불순물들을 제거합니다.
3.RCS 냉각재 붕산농도 제어
저번 포스팅에서 조금 길게 언급했던 내용입니다.
정지여유도를 보장하고 반응도 변화에 대한 보상을 제공합니다.
4.RCS 가압기 압력제어 보조 기능
1번의 냉각재 재고량 유지와 비슷한 기능을 하는 것 같지만, 이 기능은 RCP(냉각재 펌프)가 정상작동을 하여 가압기에 살수하는 물을 제공하는 역할을 하지못하는, 즉, RCP가 정지한 상태일때 CVCS시스템의 충전펌프를 이용해 일부 유량을 가압기 상부의 분무관으로 전달하는 역할을 합니다.
5.RCP 밀봉수 공급
RCP를 포스팅할 때 내부의 회전축을 오염되고 뜨거운 냉각재로부터 보호하는 밀봉수가 존재함을 언급했었습니다. 이 밀봉수는 CVCS의 충전펌프로부터 제공받습니다.
6.RCS 붕산농도 측정
붕산농도를 지속적으로 제어하기 위해 CVCS시스템에는 붕산농도측정기가 설치되어 지나가는 냉각재의 붕산농도를 연속적으로 감시합니다.
7.원자로 핵연료 건전성 확인
앞서 2번에서 설명했듯이 핵분열과정에서 핵연로로부터 RCS로 누설이 발생을 합니다. 그런데 일정 기준치 이하의 누설은 예상이 되는값이지만, 만약 대량의 누설이 발생한다면 이는 핵연료피복재에 용융과 같은 이상현상이 발생했다고 생각할 수 있습니다. 그래서 CVCS시스템에서는 누설되는 정도를 지속적으로 확인하기 위해 RCS에서 냉각재를 유출하는 부위에서 공정방사능감시기를 설치해 지속적인 방사능준위를 감시합니다.
8.RCS 누설시험
RCS의 압력경계는 매우 중요합니다. 이 압력경계가 무너지면 대형사고로 이어질 수 있습니다. 물론, PWR의 경우는 격납건물을 통해 RCS시스템을 한번더 차폐하지만, 이는 사고에 대비한 시설이고 최대한 사고를 예방하기 위해서는 RCS 압력경계의 건전성을 유지해야만 합니다. 그래서 압력경계의 건전성을 확인하기 위해서 CVCS의 충전펌프를 사용해 설계압력까지 가압을 해 RCS의 압력경계를 형성하고 있는 설비들을 감시하여 누설여부를 확인합니다. 즉, 쉽게 말하면 풍선에 공기가 세는지 확인하기 위해 바람을 불어보는것과 비슷하다고 보면 됩니다.
9.RCS 냉각재 보충
RCS냉각재를 충전할 때 단순히 유출된 물이 다양한 여과기를 거쳐 다시 흘러들어가는 구조가 아니라 거대한 탱크에 우선 저장을 하게 됩니다.
이 탱크는 붕산수의 농도가 높은 재장전수탱크와 순수가 모여있는 원자로보충수탱크 두대가 있습니다.
그래서 적절하게 필요한 붕산수를 여기서 두탱크의 물을 혼합해 RCS로 보충해줍니다.
10.원자로 정지냉각 중 냉각재 수질 정화
원자로의 가동을 중단하더라도 핵분열을 통해 불안정해진 핵분열생성물들은 방사성물질로 지속적으로 붕괴를 합니다. 이 때문에 붕괴열이 계속 발생하는데 이때 원자로를 냉각시키기 위해 냉각재가 정지하더라도 계속 순환을 해야 합니다.
이 냉각재 중에 일부 유량을 유출하여 지속적으로 냉각재의 수질을 정화하는 역할을 합니다.
11.안전주입계통 역지밸브 작동가능성 시험
이에 대한 설명은 안전설비에 관한 이야기를 할 때 다시 나올 예정입니다. 간단하게 설명하자면 설계기준사고가 발생할 때 원자로의 안전을 보장하기 위해 노심에 차가운 붕산수를 긴급으로 주입하는 계통입니다. 즉, 사고가 발생하지 않는다면? 평생 사용되지 않을 수도 있습니다.
그런데, 한동안 계속사용하지 않다가 사고가 발생했을 때 작동하지 않는다면 큰 사고로 이어질 수도 있습니다. 이런류의 사고는 우리가 평상시에 듣는 사고의 종류죠. 또한 준비만 한다면 대비할 수도 있는 사고입니다.
그래서 원자력발전소에서는 이러한 사고를 방지하기 위해 평상시에 작동하지 않는 설비들의 건전성을 지속적으로 확인합니다.
안전주입계통의 역지밸브는 정상적동시에는 RCS로 격리시키고 사고시에 흐르도록 설계가 되어 있는데 운전중에도 작동되는지 확인을 위해 CVCS의 충전유량 일부를 이 안전주입계통을 통해 RCS로 일부러 보내 정상작동 가능성을 확인합니다.
12.사용후핵연료 저장조 붕산수 공급
원자력발전소를 보면 원자로건물 바로옆에 사각의 콘크리트 건물이 있음을 볼 수 있습니다. 이 건물이 사용후핵연료 저장조입니다. 이 건물은 붕산수로 채워진 상태인데 사용후핵연료에서는 붕괴열이 계속나오고 여기서 발생하는 중성자들을 다 죽여줘야 하기 때문에 붕산수의 공급이 필요합니다. 그래서 CVCS의 재장전수탱크로부터 붕산수보충펌프를 이용해 공급합니다.
13.RCS 불활성 기체 제거
운전동안 핵분열반응을 통해 발생하는 불활성기체가 있습니다. 이를 CVCS를 통해 유출시켜 체적제어탱크 상부로 보내 외부로 배출시키는데 이 과정은 기체방사성폐기물 처리계통을 통해 보내게 됩니다.
이렇게 해서 주요기능들을 살펴보았습니다. 원래는 세부 설비들의 각각의 기능들도 살펴볼까 했지만, 그것까지는 너무 세부적인 내용이 될 것 같아서 주요기능을 소개하는것으로 끝을 낼까 합니다. 다음시간에는 CVCS 보조계통에 대해 살펴보겠습니다.
여기서 포스팅을 마칩니다. 감사합니다!!