KR100450811B1 - 원자로용기의단열장치 - Google Patents

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KR100450811B1
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웨스팅하우스 일렉트릭 코포레이션
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Abstract

원자로 캐비티내의 저온 레그 노즐로부터 매달리는 원자로 구조체의 원자로 용기는 챔버를 형성하도록 원자로 용기로부터 이격된 저 단열 배리어(a lower thermal insulating barrier)가 형성되며, 상기 챔버는 심각한 사고에 있어서 원자로 용기를 직접적으로 냉각시키기 위한 수동 밸브 장치를 통해 냉각수로 침수될 수 있다. 수동 밸브 장치는 증기를 배출하기 위한 단열 배리어의 상단부에 쌍안정 통기 구멍(bistable vents)을 갖는다. 원자로 캐비티의 상단부 둘레로 노즐 아래로 연장하는 제거가능한 모듈형 중성자 차폐체는 원자로 용기의 외면상의 내측 및 외측으로 테이퍼진 전이부와 함께 형성되며, 복잡한 채널은 중성자 흐름을 감소시키고 심각한 사고시 증기의 배출을 위한 통로를 제공하지만, 원자로의 정상 작동시 단열 배리어의 외측 원자로 캐비티 벽을 따라 순환되는 냉각 공기를 위한 것이다.

Description

원자로 용기의 단열 장치{THERMAL INSULATING BARRIER AND NEUTRON SHIELD PROVIDING INTEGRATED PROTECTION FOR A NUCLEAR REACTOR VESSEL}
원자로 설비의 원자로 용기는 원자로 노심내의 핵분열 반응에 의해 발생한 고 중성자속(high neutron flux) 및 방사선으로부터 사람 및 주변 영역을 보호하기 위한 생물학적 차폐체를 형성해야 한다. 전형적으로, 상업적인 원자력 발전소에 있어서, 이러한 생물학적 차폐는 캐비티를 형성하는 격납용기(containment)내에 대형 콘크리트 구조물에 의해 이루어지며, 상기 캐비티내의 원자로 용기는 입구 노즐 아래에서 지지체에 의해 지지된다. 고열로부터 원자로 캐비티의 콘크리트 벽을 보호하기 위해서 그리고 처리의 열효율을 위해, 원자로 용기에는 단열재가 제공된다. 전형적으로, 단열재는 원자로 용기의 외면에 직접적으로 가해진다. 용기 용접부의 주기적인 검사를 위해 단열재의 제거는 필요하다. 미국 특허 제 5,268,944 호는원격 조작의 검사 장비가 단열재를 제거할 필요 없이 용접부를 모니터할 수 있는 공간을 제공하기 위해 직립 원통형 원자로 용기 주위에 배치된 8각형 구조의 단열 패널을 갖는 장치를 개시하였다.
단열재뿐만 아니라, 원자로 캐비티의 벽 전체에 냉각용 공기를 순환시키는 것이 보통이다. 이러한 냉각용 공기는 용기 지지체를 통해 측방향으로 원자로 캐비티의 외부로 유동한다.
원자력 발전소 설계자가 고려해야 할 또 다른 사항은 원자로 캐비티의 외측 상향으로의 중성자 유동인 중성자 흐름이다. 전형적으로, 중성자 흡수재는 입구 및 출구 노즐 위로 원자로 용기 둘레에 제공되었다. 그러나, 중성자 흐름이 차단되는 노심으로부터 멀면 멀수록, 방호 영역은 보다 확대되어야 한다.
본 출원인은 수동 방호 시스템, 즉 원자로의 작동중 비정상적인 조건에 대응하기 위하여 사람이 간섭하지 않아도 되는 시스템을 구비한 원자력 발전소용 설계를 개발하였다. 최근의 관심사는 원자로 노심의 "용해(melt-down)"와 같은 심각한 사고에 수동 대응하는 것에 대한 것이다. 용기가 증기화가 자유롭고 열을 빼앗아 증기로 되는 냉각수내에 잠길 수 있다면, 원자로 용기의 일체성은 유지될 수 있음이 밝혀졌다. 현재 이용 가능한 수동 시스템중 하나는 원자로 캐비티를 가득 채우기 위해 격납용기내에 유지된 다량의 연료 교환용 물을 사용한다. 원자로의 노심이 용해하는 심각한 사고에 대해, 다량의 냉각수가 용기에 직접적으로 가해지는 것이 기본이다.
따라서, 심각한 사고에 대응할 수 있으며, 원자로 용기를 수동적으로 냉각수에 직접 잠기게 할 수 있는 장치가 요구되며, 여기서 상기 냉각수는 증기화가 가능하며 원자로 캐비티로부터 분산될 수 있다.
또한, 원자로 캐비티의 콘크리트 벽을 보호하기 위해 원자로 용기용 단열을 계속해서 제공할 필요가 있다.
또한, 원자로 캐비티 벽을 냉각하지만 원자로 용기 자체는 냉각시키지 않는 공기를 계속적으로 제공할 필요가 있다.
또한, 원자로 캐비티 외측의 장소로의 중성자 흐름에 대해 방호를 제공할 필요가 있다.
또한, 상기 모든 요구들을 사람의 간섭 없이 경제적으로 그리고 신뢰성있게 동시에 만족할 필요가 있다.
발명의 요약
이러한 요구 및 다른 요구들은 원자로 용기용 단열과, 중성자 흐름을 감소시키는 중성자 차폐와, 원자로의 정상 작동시 원자로 캐비티 벽의 공기 냉각을 제공하는 장치에 관한 본 발명에 의해 충족된다. 또한, 상기 장치는 원자로 용기에 냉각수를 직접 사용할 수 있고, 심각한 사고의 결과로 발생된 증기를 배출시킬 수 있다. 단열 배리어는 원자로 캐비티내에 현수된 원자로 용기의 일부분으로부터 이격된 상태로 원자로 용기를 둘러싸고 있다. 또한, 단열 배리어는 원자로 캐비티의 벽으로부터 이격되어 정상 작동시 냉각용 공기가 벽을 따라 순환될 수 있다. 심각한 사고시, 냉각수는 바람직하게는 수동 수단을 포함한 냉각 수단에 의해 원자로 용기와 단열 배리어 사이에 형성된 챔버내로 주입되며, 또한 상기 냉각 수단은 고온 원자로 용기에 의해 냉각수의 증기화에 의해 단열 배리어의 상단부에 형성된 증기를 방출시킨다. 수동 수단은 단열 배리어의 하부 역 원추형 부분내의 노즐에 제공된 제 1 밸브 수단을 포함한다. 상기 제 1 밸브 수단은 정상 작동시 밸브 시트상에 안착된 상태로 유지하고 그리고 챔버내로 냉각용 공기의 유입을 차단하기에 충분한 중량을 갖는 하나 또는 그 이상의 밸브 부재를 포함하지만, 상기 밸브 부재는 심각한 사고에 반응하여 냉각수가 원자로 캐비티내로 주입될 때 냉각수를 원자로 용기 주위의 챔버내로 주입시키도록 부력을 갖고 밸브 시트로부터 부양된다.
또한, 수동 수단은 챔버를 통기하도록 증기에 의해 개방되는 단열 배리어의 상부 원통형 부분의 상단부에 제 2 밸브 수단을 포함한다. 상기 제 2 밸브 수단은 증기압에 의해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 작동되는 쌍안정 밸브 부재를 포함한다. 바람직하게는, 쌍안정 밸브 부재는 그 하단부에 인접한 수평축을 중심으로 피봇 운동을 하며, 폐쇄 위치에 대해 수직선의 일 측면에 위치설정되며, 재설정될 때까지 유지되는 개방 위치에 대해 수직선을 통과하도록 증기압에 의해 작동된다.
중성자 차폐체는 원자로 캐비티의 상단부에 인접하고 노즐 아래의 용기 주위로 연장되는 제거 가능한 모듈형 차폐체이다. 이러한 제거 가능한 모듈형 중성자 차폐체는 그 내부 에지상에 상향 및 외향으로 테이퍼진 표면을 가지며, 상기 테이퍼진 표면은 원자로 캐비티의 벽과 단열 배리어 사이의 공간 외측으로 통하는 미로형 채널을 형성하도록 노즐 아래의 원자로 용기상에 상향 및 외향으로 테이퍼진 표면과 대향하지만 그로부터 이격되어 있다. 이러한 배열은 정상 작동시 냉각용 공기의 배출을 허용하며, 심각한 사고시 증기를 배출하는 동시에 중성자 흐름을 감소시킨다.
바람직하게는, 단열 배리어의 상단부는 중성자 차폐체 아래에서 상향 및 내향으로 테이퍼진다. 유리하게, 단열 배리어와 원자로 용기 사이의 챔버에 형성된 증기를 배출하기 위한 상기 제 2 쌍안정 밸브 수단은 상기 테이퍼진 표면에 위치된다.
본 발명에 따르면, 단열 배리어 및 중성자 차폐체는 정상 작동시 원자로 용기를 위한 열 유지 및 원자로 캐비티 벽의 공기 냉각뿐만 아니라 중성자 흐름의 감소를 제공하도록 상호 작용한다. 심각한 사고시, 상기 단열 배리어 및 중성자 차폐체는 냉각수로 원자로 용기를 직접 냉각시키고 발생된 증기를 방출시킨다.
본 발명은 원자로내의 중성자 흐름(neutron streaming)으로부터의 단열 및 방호를 제공하는 동시에 노심 재료가 용해하는 심각한 사고의 경우에 원자로 용기가 수동적으로 냉각수로 둘러싸이도록 하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 구체화한 원자로 설비의 종단면도,
도 2는 일점 쇄선 위의 절반부는 도 1에 도시된 원자로 설비의 노즐 위에서 절취한 평면도와, 하부 절반부는 노즐 아래서 절취한 평면도,
도 3은 냉각수가 단열 배리어와 원자로 용기 사이의 챔버로 유입되도록 하는 밸브를 도시하는 것으로, 도 1의 하부를 확대한 부분도,
도 4는 본 발명에 따른 원자로 용기와 단열 배리어 사이의 챔버로부터 증기를 배출하기 위한 밸브와, 핫 레그 노즐 아래의 중성자 차폐체를 도시하는 부분 확대도,
도 5는 도 1의 5-5 선을 따라 취한 원자로 설비의 단면도,
도 6은 도 1의 6-6 선을 따라 취한 원자로 설비의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 단열 배리어의 상세 구조를 도시하는 부분 정면도,
도 8은 본 발명에 따른 콜드 레그 노즐 아래 중성자 차폐체의 일 부분의 부분 확대도.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 개시내용으로부터 완전히 이해될 것이다.
도 1은 개량형 가압수형 원자로에 있어서 원자로 설비(1)의 해당 부분을 도시한다. 원자로는 반구형 하단부(5)를 갖는 직립 원통형 용기(3)를 포함한다. 원자로 용기(3)는 핵분열성 재료의 노심(7)을 수납한다. 공지된 바와 같이, 경수로형 원자로 냉각재는 노심을 통하여 순환된다. 고온 냉각재는 증기 발생기(steam generator)(도시되지 않음)를 통하여 순환하도록 핫 레그 노즐(hot leg nozzles)(9)을 통해 방출되며, 상기 증기 발생기는 냉각재의 열을 이용하여 터빈 발전기(도시되지 않음)용 증기를 발생시킨다. 냉각재는 콜드 레그 노즐(cold leg nozzles)(11)을 통해 원자로 용기(3)로 되돌아온다. 예시적인 플랜트는 2-루프(two-loop) 설비, 즉 단일 원자로가 가열된 냉각수를 2개의 증기 발생기로 공급하는 설비이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 루프는 핫 레그 노즐(9)과 연결된 하나의 핫 레그(13)와, 콜드 레그 노즐(11)과 연결된 2개의 콜드 레그(15)를 포함한다. 도 2는 하나의 루프용 노즐 배열만을 도시하지만, 다른 루프용 대응 노즐은직경방향 반대측에 배치되어 있다.
원자로 용기(3)는 4개의 지지체(17)상에 지지되며, 상기 지지체상에 콜드 레그 노즐(11)은 원자로 캐비티(19)내에 현수된 원자로 용기와 함께 놓여 있다. 원자로 용기가 지지되는 노즐 챔버(20)는 정방형인 반면에, 평면도에서 원자로 캐비티(19)는 8각형이다. 원자로 캐비티(19)는 대형 콘크리트 구조체(21)에 의해 형성되며, 상기 대형 콘크리트 구조체(21)는 원자로의 노심(7)내에서 발생한 고 중성자속(high neutron flux) 및 방사선으로부터 인접한 구조물 및 장치뿐만 아니라 사람을 방호하는 생물학적 차폐체를 형성한다.
원자로 용기(3)에는 대체로 원통형 상부 부분(25) 및 역 원추형 하부 부분(27)을 갖는 하부 단열 배리어(23)가 형성되어 있다. 단열 배리어(23)는 챔버(29)를 형성하도록 원자로 용기(3)로부터 이격된다. 단열 배리어(23)는 열효율을 위해 원자로 용기(3)를 단열시키며, 또한 원자로 용기 외면의 고온으로부터 원자로 캐비티(19)의 콘크리트벽 또는 캐비티 벽(31)을 방호한다. 게다가, 터널(33)을 통해 원자로 캐비티(19)의 바닥에 도입되는 냉각용 공기는 화살표(35)로 나타낸 바와 같이 콘크리트벽(31)을 따라서 콘크리트벽과 단열 배리어(23) 사이의 공간(37)을 통하여 상향으로 유동한다. 공기용 방출 경로가 하기에 보다 상세히 설명될 것이다.
냉각재 손실 사고(loss of coolant accident : LOCA)의 경우, 냉각수는 냉각수 터널(39)을 통해 원자로 캐비티(19)내로 주입된다. 노심(7)이 용해하여 원자로 용기의 반구형 하단부(5)에 침전하는 심각한 사고의 경우에 있어서, 냉각수가 원자로 용기(3)와 직접 접촉하게 하는 것이 불가결하다. 반면에, 비사고 조건하에서냉각용 공기는 캐비티 벽(31)을 따라서 유동해야만 하고, 원자로 용기(3)와 접촉하지 않아야 한다. 따라서, 수동 밸브 장치(41)는 공기가 챔버(29)내로 유입되는 것을 차단하도록 그러나 냉각수의 주입을 허용하도록 제공된다. 원자로 용기의 고온은 냉각수가 증기화되도록 하므로 수동 밸브 장치는 증기가 배출될 수 있도록 형성되어야 한다. 따라서, 수동 밸브 장치(41)는 단열 배리어(23)의 역 원추형 부분(27)의 하단부에 있는 노즐(45)에 장착된 제 1 또는 노심 입구 밸브(43)를 포함한다. 냉각수는 역 원추형 부분(27)을 지지하는 원통형 스커트(49)내의 개구부(47)를 통해 입구 밸브(43)에 도달한다. 단열재(51)는 원자로 용기의 고온으로부터 원자로 캐비티(19)의 콘크리트 바닥을 방호하도록 제공된다.
입구 밸브(43)는 도 3에 보다 상세히 도시되어 있다. 이러한 밸브는 중력하에서 밸브 시트(valve seats)(55)상에 안착하는 다수의 바람직한 구형 밸브 부재(53)를 포함한다. 상기 밸브 부재(53)는 냉각용 공기(35)의 유동에 의해 밸브 시트(55)로부터 부양되지 않도록 충분한 중량을 가지고 있다. 그러나, 밸브 부재(53)는 부력을 갖고 있어서, 원자로 캐비티(19)내로 주입되는 냉각수의 수위 증가에 따라 밸브 시트로부터 부양된다. 밸브 부재(53)는 케이지(cages)(57)에 의해 개별 밸브 시트와 정렬된 상태로 유지된다. 이들 입구 밸브의 전체 입구 면적은 통상적으로 밸브(43)를 가로질러 무시할만한 압력 강하를 유지하도록 하는 크기를 대체로 갖는다. 결과적으로, 배리어의 내외측의 냉각수의 수두(head)의 차이로 인한 단열 배리어(23)상의 순 외력(net force)은 기본적으로 없다.
입구 밸브(43)를 통해 챔버(29)로 유입되는 냉각수는 원자로 용기(3)로부터의 열을 흡수하여 증기를 발생시키며, 이 증기는 배출되어야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 수동 밸브 장치(41)는 단열 배리어(23)의 원통형 상부 부분(25)의 상단부에 인접하여 위치된 제 2 또는 출구 밸브(59)를 포함한다. 도 1의 좌측에서 본 바와 같이, 단열 배리어(23)의 상부 부분은 원자로 용기쪽으로 상향 및 내향으로 테이퍼진 섹션 또는 챔퍼(chamfer)(61)를 갖는다. 도 4의 확대된 부분도로 돌아가면, 이러한 테이퍼진 섹션(61)의 일 부분에 개구부(63)가 있으며, 상기 개구부는 원자로 용기와 단열 배리어(23) 사이의 챔버(29)와, 단열 배리어와 원자로 캐비티(19)의 벽(31) 사이의 공간(37) 사이에 연통을 제공함을 알 수 있다. 출구 밸브(59) 각각은 하단부에 인접하여 수평방향으로 피봇되는 힌지 또는 피봇 부재(67)를 중심으로 피봇 운동하는 나비형 밸브 부재(65)를 포함한다. 밸브 부재(65)의 상단부 및 단열 배리어(23)의 테이퍼진 섹션(61)의 인접 에지는 각각의 출구 밸브(59)가 중력의 영향하에서 폐쇄된 상태로 유지되도록 래빗(rabbet) 이음되어 있다. 나비형 밸브 부재(65)는 부력을 가져서, 챔버(29)내에 증가하는 냉각수 및 보다 유사하게는 증기가 도 4의 일점 쇄선으로 도시된 개방 위치로 수직선(69)을 지나 힌지(67)를 중심으로 나비형 밸브 부재(65)를 회전시킨다. 도 1 및 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 출구 밸브(59)는 핫 레그 노즐(9)의 아래에만 형성되어 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 단열 배리어(23)의 상부 원통형 부분(25)은 섹터(71)내에 구성되어 있다. 8개의 섹터(71) 각각은 원자로 캐비티(19)의 8개의 측벽(31)과 정렬된다. 일반적인 실시에서와 같이, 8개의 관형 외심(excore) 검출기 유닛(73)은 육각형 원자로 캐비티(19)의 각 모서리에 장착된다. 단열 배리어(23)의 섹터(71) 각각은 서로 상부에 적층된 다수의 섹션(75)을 구비한다. 각 섹션(75)은 상부 및 하부 프레임 부재(77, 79)를 포함하며, 이들 각각은 아치형 내부 에지 및 직선형 외부 에지를 갖는다. 상부 및 하부 프레임 부재(77, 79)는 수직 채널 또는 가이드(81)에 의해 그들 단부에서 연결되며, 상기 가이드(81)는 관형 외심 검출기 유닛(73)상에 맞물리며 활주 가능하다. 상부 및 하부 프레임 부재(77, 79) 사이의 지주(braces)(83)가 섹션(75)을 보강한다. 아치형 단열 패널(85)이 프레임 부재(77, 79)에 클립 고정된다. 각 섹터(71)에 있어서 적층 섹션(75)은 인접한 프레임 부재를 관통하여 볼트(86)로 서로 고정된다. 단열 배리어(23)의 원통형 부분(25)의 섹션은 원자로 캐비티(19)의 바닥으로부터 삽입되며, 브래킷(87)에 의해 제 위치에 지탱된다. 후술되는 바와 같이, 부가적인 지지체는 콜드 레그 노즐(11) 아래의 섹터를 위해 제공된다.
중성자 차폐는 제거 가능한 모듈형 차폐 링(89)의 형태로 제공되며, 상기 모듈형 차폐 링(89)은 노즐(9, 11) 아래에 원자로 캐비티(19)의 상부 에지에서 원자로 용기(3)와 생물학적 차폐체(21) 사이에 형성되어 있다. 이것은 캐비티 벽의 외부 표면(91)이 노즐을 위한 보다 두꺼운 장착대를 제공하도록 상향 및 외향으로 테이퍼지는 위치에서 원자로 용기의 레벨로 중성자 차폐체를 배치한다. 단열재(93)의 박층은 이 테이퍼진 표면(91)에 직접적으로 가해지며, 단열 배리어(23)에 연결되도록 하향으로 연장되고, 보다 두꺼운 원통형 상부 단열 배리어(95)와 연결되도록 상향으로 연장된다. 이것은 도 8로부터 가장 잘 알 수 있다.
차폐 링(89)은 콜드 레그 노즐(11) 아래의 섹터에 있는 대형 단일 모듈(97)과 섹터(71)의 나머지에 있는 다수의 소형 모듈(99)로 구성된다. 소형 모듈(99)의 장착 상태는 도 4에 가장 잘 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 원자로 캐비티(19)의 상부 에지는 참조 부호(101)에서 모따기(chamfered)되어 있다. 소형 모듈(99)은 모따기된 표면(101)에 상보적인 외부 표면(103)을 갖는다. 소형 모듈(99)의 내부 에지는 축방향 섹션(105)과 테이퍼진 섹션 또는 표면(107)을 가지며, 상기 테이퍼진 섹션(107)은 원자로 용기(3)상의 테이퍼진 표면(91)과 대향하여 채널(109)을 형성한다. 소형 모듈(99)은 볼트(111) 또는 다른 적합한 고정 장치에 의해 제 위치에 고정된다. 채널(109)은 단열 배리어(23)와 원자로 캐비티(19) 사이의 공간(37)으로부터 유도된 미로형 경로를 제공한다. 밀봉 플레이트(113)는 콜드 레그 노즐(11) 아래의 용기 지지체(17)를 통과하는 것을 제외하고, 모든 섹터에 있어서 채널(109) 외부로 냉각용 공기 및 증기의 통로를 차단한다. 도 4에 도시된 배열에 따르면, 소형 모듈(99)은 상부로부터 장착 및 제거될 수 있다.
콜드 레그 노즐(11) 아래의 섹터(71)에 위치된 대형 모듈(97)이 도 8에 도시되어 있다. 대형 모듈(97)은 용기 지지체(17)로부터 체결 바아(locking bar)(117)에 의해 현수되어 있는 L자형 브래킷(115)에 의해 지지된다. 소형 모듈(99)의 경우에서와 같이, 대형 모듈(97)은 축방향 섹션(119)과, 섹션 또는 표면(121)을 구비한 내부 에지를 가지며, 상기 섹션(121)은 미로형 채널(109)을 형성하도록 원자로 용기상의 테이퍼진 표면(91)에 대향하지만 이격 관계로 상향 및 외향으로 테이퍼진다. 냉각용 공기 및 증기는 채널(109)을 통해 그리고 지지체(17)내의 개구부(123)를 통해 상향으로 통과한다. 따라서, 정상 작동시에, 냉각용 공기는 원자로 캐비티(19)의 벽(31)을 냉각시킬 뿐만 아니라 지지체(17)를 냉각시킨다. 밀봉 플레이트(125)는 원자로 용기(3)와 지지체(17) 사이의 공간을 차단하여, 화살표(35)로 나타낸 모든 공기 유동이 지지체를 통해 통과하도록 한다.
중성자 차폐 링(89)은 중성자를 흡수함으로써 그리고 중성자중 일부를 냉각용 공기가 흐르는 미로형 경로를 통해 분산시킴으로써 중성자 흐름을 감쇄시킨다. 중성자의 방향에 있어서 부가적인 변화는 중성자 차폐 링(89)과 함께 채널(109)을 형성하는 원자로 용기상의 테이퍼진 표면(91)에 의해 제공된다.
대형 차폐 모듈(97)을 지지하는 브래킷(115)은 콜드 레그 노즐(11) 아래의 섹터(71)의 상부 섹션의 상부 프레임 부재(77)에 연결된 수직 지주(127)를 통해 단열 배리어(23)의 상부 부분(25)을 추가적으로 지지한다. 대형 모듈(97)은 원자로 캐비티(19)의 바닥을 통해 제거 및 교체를 위한 단열 배리어 섹터를 따라 하강되어야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 브래킷(115)의 상단부는 아이(eye)(129)를 가지며, 이를 통해 모듈은 윈치(winch)(131)(도 1에 도시됨)에 의해 하강될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 전반적인 개시내용의 관점에서 각종 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 개시된 특정 장치는 단지 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 전체 범위 및 이의 균등물로 정해진다.

Claims (14)

  1. 원자로 설비(1)내의 원자로 캐비티(19)에 현수된 원자로 용기(3)를 단열시키기 위한 장치에 있어서,
    상기 원자로 캐비티(19)내의 단열 배리어(23)로서, 상기 원자로 용기(3)와의 사이에 챔버(29)를 형성하도록 상기 원자로 용기(3)로부터 이격되어 상기 원자로 용기(3)를 둘러싸는 단열 배리어(23)와,
    상기 원자로 용기(3) 아래의 냉각 수단(41)으로서, 심각한 사고의 경우에 상기 원자로 용기(3)를 냉각시키기 위해 냉각수를 상기 챔버(29)내로 유입시키고 또 상기 챔버(29)내의 상기 냉각수의 증기화에 의해 발생된 증기를 방출하기 위한 냉각 수단(41)을 포함하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원자로 설비(1)에 사용하기에 적합하며,
    상기 냉각수는 상기 원자로 캐비티(19)내로 주입되고,
    상기 냉각 수단(41)은,
    상기 냉각수를 상기 챔버(29)내로 주입시키기 위해 상기 원자로 캐비티(19)내로 주입된 상기 냉각수에 의해 개방되는 제 1 밸브 수단(43)과,
    상기 챔버(25)로부터 상기 증기를 배출하기 위해 상기 챔버(29)내에 형성된상기 증기에 의해 개방되는 제 2 밸브 수단(59)을 구비하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원자로 설비(1)에 사용하기에 적합하며,
    공기는 상기 심각한 사고가 없는 경우에 상기 원자로 캐비티(19)의 벽(31)을 냉각시키도록 상기 단열 배리어(23) 외측의 상기 원자로 캐비티내로 주입되고,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은, 상기 챔버(29)내로의 상기 공기의 유동을 차단하지만 상기 냉각수의 유동이 상기 단열 배리어(23) 외측의 상기 원자로 캐비티(19)로부터 상기 챔버(29)내로 유동하도록 하는 수단(53)을 가지며,
    상기 제 2 밸브 수단(59)은, 상기 원자로 캐비티(19)로부터 상기 챔버(29)내로의 공기의 유동을 차단하지만 상기 챔버(29) 외부로의 상기 증기의 유동을 허용하는 수단(65)을 가지는
    원자로 용기의 단열 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은,
    상기 챔버(29)의 바닥 단부에 인접하여 위치되며,
    적어도 하나의 밸브 시트(seat)(55)와,
    상기 원자로 캐비티(19)로부터 상기 챔버(29)내로의 공기 유동을 차단하도록상기 밸브 시트(55)상에 안착하기에 충분한 중량을 갖지만, 상기 챔버(29)내로 냉각수를 주입하기 위해 상기 원자로 캐비티(19)내의 냉각수에 의해 상기 밸브 시트로부터 부양되기에 충분한 부력을 갖는 적어도 하나의 밸브 부재(53)와,
    상기 적어도 하나의 밸브 부재(53)를 상기 적어도 하나의 밸브 시트(55)와 정렬한 상태로 유지시키는 케이지 수단(cage means)(57)을 가지는
    원자로 용기의 단열 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원자로 설비(1)에 사용하기에 적합하며,
    상기 원자로 용기(3)는 반구형 하단부(5)를 갖는 원통형이고,
    상기 단열 배리어(23)는, 원통형 상부 부분(25)과, 상기 제 1 밸브 수단(43)이 위치된 노즐(45)에서 종료되는 역 원추형 하부 부분(27)을 구비하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 수단(59)은,
    상기 원통형 상부 부분의 상단부에 인접하는 쌍안정 밸브 부재(bistable valve member)(65)로서, 폐쇄 위치와, 상기 증기에 의해 작동되어 위치되는 개방 위치를 갖는 쌍안정 밸브 부재(65)를 구비하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 부재(59)는 상기 쌍안정 밸브 부재(65)의 하단부에 인접한 대체로 수평한 축을 중심으로 상기 쌍안정 밸브 부재(65)를 피봇 운동시키는 피봇 부재(67)를 가지며, 상기 폐쇄 위치는 수직선(69)의 일측에 있고 상기 개방 위치는 수직선(69)의 타측에 있는
    원자로 용기의 단열 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 원자로 설비(1)에 사용하기에 적합하며,
    상기 원자로 용기(3)는 반구형 하단부(5)를 갖는 원통형이고,
    상기 단열 배리어(23)는 원통형 상부 부분(25) 및 역 원추형 하부 부분(27)을 구비하며,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은 상기 역 원추형 하부 부분(27)내에 위치설정되고, 상기 제 2 밸브 수단(59)은 상기 원통형 상부 부분(25)의 상단부에 인접하여 위치설정되는
    원자로 용기의 단열 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은 상기 역 원추형 하부 부분(27)의 바닥에 위치되고,
    상기 단열 배리어(23)는 상기 원통형 상부 부분(25)의 직경보다 작은 직경을 갖는 원통형 스커트(skirt)(49)를 더 구비하며,
    상기 원통형 스커트(49)는 상기 역 원추형 하부 부분(27)을 지지하고 상기 제 1 밸브 수단(43)으로의 냉각수의 유동을 위한 개구부(47)를 갖는
    원자로 용기의 단열 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은,
    적어도 하나의 밸브 시트(55)와,
    상기 원자로 캐비티(19)로부터 상기 챔버(29)내로의 공기 유동을 차단하도록 상기 밸브 시트(55)상에 안착하기에 충분한 중량을 갖지만, 상기 챔버(29)내로 냉각수를 주입하기 위해 상기 원자로 캐비티(19)내의 냉각수에 의해 상기 밸브 시트(55)로부터 부양되기에 충분한 부력을 갖는 적어도 하나의 밸브 부재(53)와,
    상기 적어도 하나의 밸브 부재(53)를 상기 적어도 하나의 밸브 시트(55)와 정렬한 상태로 유지하는 케이지 수단(57)을 구비하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 단열 배리어(23)의 원통형 상부 부분(25)의 상단부는 상기 원자로 용기(3)를 향해 상향 및 내향으로 테이퍼진 챔퍼(61)를 가지며,
    상기 제 2 밸브 수단(59)은 상기 챔퍼(61) 주위에 이격된 다수의 개구부(63)와, 각 개구부를 위한 제 2 밸브 부재(65)를 가지며,
    상기 제 2 밸브 부재(65)는 상기 개구부(63)를 덮는 폐쇄 위치와, 상기 개구부(63)가 개방되는 수직선(69)을 지난 개방 위치 사이에서 회전하도록 하단부에 인접하여 피봇 운동되는
    원자로 용기의 단열 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 원자로 캐비티(19)내에 원주방향으로 분포되고 수직방향으로 연장되며 상기 원자로 용기(3)로부터 측방향으로 이격된 다수의 외심(excore) 검출기 유닛(73)을 포함하는 상기 원자로 설비(1)에 사용하기에 적합하며, 상기 단열 배리어(23)의 원통형 상부 부분(25)은 상기 외심 검출기 유닛(73) 사이에서 지지되는 섹터(71)를 구비하는
    원자로 용기의 단열 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 섹터(71)는, 상기 외심 검출기 유닛(73)과 활주 가능하게 맞물리는 측면 에지를 따라 가이드(81)를 갖는 프레임(77, 79)을 각각 구비한, 다수의 수직방향으로 정렬된 섹션(75)을 각각 포함하며,
    단열 재료의 패널(85)이 상기 프레임(77, 79)에 부착되는
    원자로 용기의 단열 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 수단(43)은, 상기 단열 배리어(23)와 상기 원자로 캐비티(19)의 상기 벽 사이에서 상기 챔버(29) 안의 냉각수 수두(head)를 냉각수 수두의 소정 마진(margin)내로 유지시키는 크기를 갖는
    원자로 용기의 단열 장치.
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