KR100671903B1

KR100671903B1 - 가변성 내부 구조물을 포함하는 수용기를 구비한 수형 원자로

Info

Publication number: KR100671903B1
Application number: KR1019990044613A
Authority: KR
Inventors: 마르세이유자끄
Original assignee: 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2007-01-19
Also published as: JP2000121771A; FR2784785A1; KR20000029087A; GB2342769A; FR2784785B1; DE19949583A1; GB9922966D0; DE19949583B4; GB2342769B

Abstract

수형 원자로(water-type nuclear reactor)에서, 수용기(20)는 노심(12)의 우발적인 용융시 형성되는 코륨(Corium)을 모을 수 있도록 원자로 용기 내 노심(core, 12) 하부에 위치한다. 발생 가능한 증기 폭발에 의해 일어나는 충격파를 흡수하기 위하여 일반적으로 금속인 가변성 내부 구조물(38)이 수용기(20) 내부에 구비된다. 또한, 예를 들어 코륨(Corium)을 냉각시킬 수 있는 실리카와 같은 물질을 포함하는 구형 컨테이너(48)가 수용기(20) 내부에 구비될 수 있다.

Description

가변성 내부 구조물을 포함하는 수용기를 구비한 수형 원자로{water-type nuclear reactor equipped with a receptacle containing deformable inner structures}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 수용기를 원자로 용기에 결합시킨 수형 원자로의 하부를 나타내는 수직 단면도이고,

도 2는 도 1과 비교되는 단면도로서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 제1 변형예를 나타내고,

도 3은 도 1 및 도 2와 비교되는 단면도로서, 본 발명에 따른 제1 실시예의 제2 변형예를 나타내고,

도 4는 도 1 내지 도 4와 비교되는 단면도로서, 본 발명의 제2 실시예를 나타내고,

도 5는 도 1 내지 도 4와 비교되는 단면도로서, 본 발명의 제2 실시예의 변형예를 나타내고,

도 6은 도 1 내지 도 5와 비교되는 단면도로서, 본 발명의 제3 실시예를 나타내고,

도 7은 도 1 내지 도 6과 비교되는 단면도로서, 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다.

본 발명은 노심의 우발적인 용융시 노심에서 발생하는 고체 또는 액체 잔해, 즉 "코륨(Corium)"을 수집하는 대접 모양의 수용기를 포함하는, 가압수(pressurized water) 또는 비등수형 원자로에 관한 것이다.

원자로에 있어서, 지난 몇 년동안 노심의 부분적 또는 전체적인 용융을 일으키는 중대한 사고를 방지하기 위하여 많은 시스템들이 고안되고 발전되어 왔다.

특히, FR-A-2 341 181에는 원자로 용기(RPV: Reactor Pressure Vessel)의 하부에 장착될 수 있는 보유장치가 개시되어 있다. 이러한 보유장치에 의해 노심이 우발적으로 용융되는 경우에 형성될 수 있는 코륨(Corium)에 의해 원자로 용기가 구멍이 뚫리는 것을 방지할 수 있다. 이러한 보유장치는 노심 하부에 위치하며 원자로 용기의 벽면에 고정되는, 일정한 간격을 가진 여러개의 수평판을 포함한다. 이러한 수평판들은 판들이 엇갈리게 배열된 개구부에 의해 교차하고 그 가장자리가 위쪽으로 돌출되어 있다. 사고 발생시 코륨(Corium)은 중력하에서 판에 만들어진 개구부를 통해 흘러나온 후, 평행판의 중심부에 위치한 종 모양의 분배기로 이동하여 원자로 용기의 하부에 도달한다.

또한, US-A-3 964 966에는 특히, 액체 금속에 의해 냉각되며 원자로 용기 내 원자로 노심 하부에 배치되는 코륨(Corium) 수용기가 개시되어 있다. 이러한 수용기는 노심을 지지하는 하부 수평판에 직접 걸린다. 열교환 파이프는 수용기 기저부를 교차하며 수용기 내부 위쪽으로 뻗어 있다. 이러한 파이프는 그 상부 말단이 폐쇄되어 있고, 수용기 상부 말단에 인접하여 구비되는 구멍을 통해 수용기 내부와 소통(疏通)된다.

수형 원자로의 원자로 용기 내부에 장착된 수용기 장치의 결합구조에도 불구하고, 폭발로 인해 노심의 우발적인 용융이 일어날 위험성은 어느 정도 존재한다. 코륨(Corium) 단편들은 원자로 용기의 하부로 흐르는 동안 작은 입자로 부서진다. 원자로 용기에 포함된 물은 작은 코륨(Corium) 입자들과 접촉하여 증발한다. 각각의 입자들 주위에 증기 필름이 형성되어 고에너지 충격파를 야기하여, 폭발하기 용이한 상태가 된다. 이러한 형태의 폭발원인을 보통 "증기 폭발"이라고 부른다.

현재, 수형 원자로 용기의 하부에 코륨(Corium)을 모으고 저장하기 위한 것으로 기술된 수용기 장치는 증기 폭발 발생시 그 영향으로부터 보호되지 않는다. 그러나, 증발된 물과 코륨(Corium) 사이에 상호작용이 일어날 수 있는 가능성이 낮음에도 불구하고, 이러한 형태의 폭발 가능성이 완전히 제거될 수는 없다. 폭발로 인해 발생되는 가장 강력한 압력 피크는 수용기 장치의 원형에 손상을 주어 그 능력을 저하시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 원자로 용기와 일체화된 코륨(Corium) 집속 장치를 구비하고 발생 가능한 증기 폭발의 영향으로부터 보호할 수 있는 디자인을 가져서, 폭발시 수용 장치의 원형을 보존할 수 있는 가압수 또는 비등수형 원자로에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 이러한 목적은, 원자로 용기 및 상기 원자로 용기 내부에 구비된 노심을 포함하는 수형 원자로에 있어서, 상기 노심 하부의 원자로 용기(RPV) 내에 구비되고 적어도 일부분이 내화성 물질로 이루어진 대접 모양의 수용기를 포함하며, 상기 수용기는 상기 노심의 우발적인 용융이 일어나는 동안 형성되는 코륨(Corium)을 모을 수 있고, 상기 수용기의 내부 표면에 인접하는 하나 이상의 가변성 내부 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로에 의해 달성된다.

이러한 방법으로 제조된 원자로에서, 노심의 우발적인 용융이 일어나는 동안 형성되는 코륨(Corium)은 흘러나와서 수용기에 들어가며 분열된다. 만일 증기 폭발이 발생한다면, 폭발에 의해 나온 에너지는 수용기 내에 구비된 가변성 내부 구조물에 의해 그 공급원에서 분산될 것이다. 따라서, 수용기의 원형이 보존되므로 용융된 노심으로부터 나온 코륨(Corium) 전체를 효과적으로 수집할 수 있다.

또한, 고온에서 다량 발생한 코륨(Corium)으로 인해 수용기에 구비된 내부 구조물이 부분적으로 용융될 수 있다. 이 경우에 코륨(Corium)에 첨가되는 철과 같은 물질은 코륨(Corium) 온도를 점차적으로 저하시키는데 기여한다. 이러한 방법에 의해 내화성 물질의 용융에 의해 수용기가 손상을 받을 위험성이 줄어든다.

가변성 내부 구조물은 상기 구조물 내부로 물이 순환될 수 있도록 배열된 금속 구조물인 것이 바람직하다. 이러한 장치는 사고 발생시 코륨(Corium) 및 수용기의 냉각하는데 도움을 준다.

또한, 수용기는 예를 들어, 실리카계 물질을 구비한 구형 컨테이너를 선택적으로 포함할 수 있다. 만일 컨테이너가 파괴된다면, 코륨(Corium)은 그 온도를 저하시킬 수 있는 화학 첨가제인 이러한 물질과 접촉하게 된다.

본 발명의 바람직한 제1 실시예에 있어서, 가변성 내부 구조물은 수용기의 내부 표면에 대향하여 배열되는 크로스 바의 격자세공물(lattice-work)을 포함한 다.

이 경우에, 격자봉은 수용기 대부분을 채우거나, 또는 격자세공물 내부에 구획을 형성하는 천공 금속 쉬트 구조물과 결합될 수 있다. 첫번째 경우에, 예를 들어 실리카계 금속으로 채워진 컨테이너는 크로스 바들 사이에 저장될 수 있다. 두번째 경우에, 상기 컨테이너는 크로스 바의 격자세공물에 가장 인접한 구획에 적어도 저장되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 가변성 내부 구조물은 서로 일정한 간격을 두며 상기 수용기의 내부 표면에 평행하게 배열된 금속 쉬트 및 상기 금속 쉬트를 서로 연결하는 카운터 브래이스(counter-braces)를 포함한다.

본 발명의 제2 실시예의 변형예에 있어서, 금속 쉬트 및 카운터 브래이스는 상기 수용기의 내부 표면과 실질적으로 평행하게 배향된 튜브를 포함하는 모듈을 형성한다. 이 경우, 이러한 튜브는 예를 들어, 실리카계 물질로 채워진 컨테이너를 형성할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 가변성 내부 구조물은 구획선이 상기 수용기의 내부 표면에 수직인 벌집형 구조물을 포함한다.

이 경우에, 벌집형 구조물로 구분되는 포상(alveoli, 다공성)은 예를 들어, 실리카를 포함하는 물질로 채워진 컨테이너를 형성할 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따르면, 가변성 내부 구조물은 상기 수용기의 내부 표면에 평행인 연속적인 층으로 배열되고 상기 수용기의 하부에 배치된 중앙 콜렉터로 통하는 튜브를 포함한다.

코륨(Corium)을 수용기 내로 분산시키는데 기여하는 천공 분배판을 수용기 상에 구비할 수 있다. 특히, 가변성 내부 구조물이 수용기 내에 연속적인 층으로 배치되어 있다면, 이 천공 분배판은 꼭지점이 아래로 향하는 원뿔형으로 이루어 질 수 있다.

또한, 사고 발생시 수용기의 냉각을 향상시키기 위하여, 자연적인 대류에 의하여 물이 순환되도록, 수용기는 위쪽 방향으로 열린 공간에 의해서 상기 원자로 용기(RPV)의 바닥으로부터 분리된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러가지 실시예들을 기술할 것이나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

아래에 기술되는 본 발명의 여러가지 실시예 및 그 변형예들은 모두 가압수형 원자로에 관한 것이다. 그러나, 이미 지적한 바와 같이, 본 발명은 이러한 형태의 원자로에 제한되는 것은 아니며, 일반적인 모든 수형 원자로에, 특히 비등수형 원자로에 적용된다.

이하 기술되는 여러가지 실시예 및 그 변형예들은 동일한 많은 부분을 가진다. 이 동일한 부분들은 도 1을 참조하여 1회만 기술될 것이다. 다른 도면에서 동일한 부분을 언급할 필요가 있는 경우에는 도 1을 참조하여 나타낼 것이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 기술한다.

도 1을 참조하면, 부호 10은 원자로 용기(RPV)를 가리킨다. 도면에는 원자로 용기(RPV)의 하단부만이 나타나 있다. 원자로 용기(RPV)(10)의 중심부에 노심(12) 및 주변 내부장치가 구비되어 있다.

노심(12)은 통상적으로 수직으로 또는 병렬 배치된 다수의 핵연료 집합체로 이루어진다. 이 어셈블리는 하부 수평판(14) 위에 놓여 있다. 수평판(14)은 원자로 용기(RPV)(10)에 포함된 냉각수가 이들 어셈블리 내부로 순환되도록 구멍이 뚫려 있으며 핵연료 집합체에 인접하여 있다. 바람직하게는 볼록한 하부를 갖는 천공 분배판(16)은 일반적으로 하부 수평판(14) 아래에 고정된다.

노심(12)과, 하부 수평판(14) 및 천공 분배판(16)과 같은 주변 내부장치는 지지 및 가이드 장치(18)에 의해 원자로 용기(RPV)(10)의 원통형 수직벽면에 걸린다.

노심(12) 및 그 주변 내부 장치는 본 발명의 범위 내에서, 도 1에 나타난 것과 다른 어떤 모양으로도 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 도 1에 나타난 바와 같이, 대접 모양의 수용기(20)는 원자로 용기(RPV)(10) 내부에, 또한 노심 하부에 위치한다. 더 정확하게는, 수용기(20)는 천공 분배판(16)과 일반적으로 반구체인 원자로 용기(RPV)(10)의 볼록한 기저부 사이에 위치한다.

수용기(20)는 노심(12)의 우발적인 용융시 코륨(Corium)을 수집하도록 설계되어 있다. "코륨(Corium)"이란 용어는 사고 발생시 생산되는 용융 덩어리를 가리키는 것으로서, 일반적으로 핵연료 및 그 피복재와 원자로 제어봉 및 노심(12)과 주변 내부구조물의 피복재를 포함한다. 수용기(20)는 노심(12)의 용융이 이루어지는 중대한 사고 발생시, 코륨(Corium) 전부를 수집할 수 있도록 설계되고 배열되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 수용기(20)는 수용기 둘레의 상부 말단과 원자로 용기(RPV)(10) 사이에 상향 통로 공간(22)에 의해 원자로 용기(RPV)(10) 하부로부터 분리된다. 도 1의 화살표로 나타낸 바와 같이, 이러한 공간(22)을 통하여 원자로 용기(RPV)에 포함된 물의 순환이 이루어진다. 사고가 발생하면, 이 공간에서 자연스러운 대류에 의해 물의 순환이 자동적으로 일어난다. 이러한 물의 순환에 의해 수용기(20)를 냉각시키는 효과가 생긴다.

수용기(20)는 내화성 물질로 이루어진 일층 이상의 벽돌층(24)을 포함한다. 이 물질은 가능한 한 고융점을 가지며 코륨(Corium)와 화학적 상용성이 우수한 것으로부터 선택된다. 특히, 지르코늄계 세라믹 물질이 바람직한데, 이 물질은 산업계에서 널리 이용되는 잇점이 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 벽돌(24)은 병렬 배치되며, 예를 들어 서로 맞물리는 U형 또는 열장이음형(dovetail shape)의 인접하는 보체 말단부를 갖는 것이 바람직하다.

수용기(20)는 또한 벽돌을 내부에 구비하는 금속 케이스를 더 포함한다. 이 금속 케이스는 특히 스테인레스 강으로 제조될 수 있다. 이것은 각각 수용기의 내부 및 외부 표면 상에 벽돌(24)을 완전히 도포하는 내부 표면층(26) 및 외부 표면층(28)을 포함한다. 또한, 금속 케이스(26)는 수용기(20)의 내부 표면층(26) 및 외부 표면층(28)의 상단부를 서로 연결하는 상부 플랜지(30)를 포함한다.

상부 플랜지(30)는 수용기(20)를 원자로 용기(RPV)(10)내에 거는데 사용한다. 이 경우 상부 플랜지는 도 1에 나타난 바와 같이 원자로 용기(RPV)(10) 내부에 구비되는 지지체(32) 위에 걸린다.

변형물 또는 보충물로서, 원자로 용기(RPV)(10)의 수직축에 대하여 방사상으로 배향된 방사상 강화재(미도시)가 수용기(20)로부터 하부 용기를 분리시키는 공간(22)에 삽입될 수 있다. 이 경우 방사상 강화재는 공간(22) 내에서 물이 순환되도록 하는 홀(holes)을 구비한다.

도 1에 나타난 실시예에서, 수용기(20)는 실질적으로 반구형이며 원자로 용기(RPV)(10)의 기저부 형상과 중심이 일치한다.

미도시된 실시예의 변형예에 있어서, 이러한 실질적인 반구체 형상은 원자로 용기(RPV)(10)의 수직축에 중심을 둔 원통형 부분에 의해 상부로 확장될 수 있다. 이러한 장치는 수용기가 반구체 부분으로만 형성되어 있다면, 중대한 사고가 발생하는 동안 형성되는 코륨(Corium)의 총량이 수용기(20)가 수용할 수 있는 용량을 초과하는 경우에 특히 선택될 수 있다. 수용기(20) 내부에 수용될 수 있는 용량의 평가는 하기에 좀 더 자세히 기술되는 수용기 내부의 몇개의 구조물을 고려하여 이루어진다.

중대한 사고가 일어나는 동안 노심(12)에 의해 발생하는 코륨(Corium) 전체를 수용기(20)에 효과적으로 수집하기 위해서, 도 1에 나타난 바와 같이 수용기 상 말단부 상에 링 콜렉터(34)를 구비할 수 있다. 링 콜렉터(34)는 특히, 크로스 빔 구조물(cross-beam structure, 36)을 통하여 수용기(20)의 상부 플랜지(30) 위에 놓일 수 있다.

콜렉터(34)의 상부 표면은 대략적으로 원자로 용기(RPV)(10)의 벽면에 인접하여 상향으로 확장되며 내부로 만곡된 호퍼형태를 갖는다. 더 정확하게는, 용융된 노심의 단편 및 유동이 수용기(20)와 원자로 용기(RPV)(10)의 기저부 사이에 제공되는 공간(22) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 콜렉터(34)와 원자로 용기(RPV)(10)의 벽 사이의 허용 거리는 몇 센티미터 정도이다.

본 발명의 기본적인 특성중 하나에 따르면, 수용기(20)는 적어도 내부 표면층(26)에 의해 구체화되는 내부 표면에 인접하도록, 가변성 내부 구조물(38)을 구비한다. 이러한 가변성 내부 구조물(38)의 주된 목적은, 수용기 내부에서 발생할 수 있는 모든 증기 폭발로부터 수용기의 손상을 방지하는 것이다. 좀 더 정확하게는, 발생 가능한 증기 폭발에 의해 유발되는 충격파로부터 발생한 이러한 구조물의 변형은 폭발에 의해 발생된 에너지를 분산 및/또는 완화시킨다. 따라서, 수용기(20), 특히 내화성 벽돌(24)은 폭발로 인해 발생되는 충격파로부터 보호된다.

도 1에 나타난 본 발명의 제1 실시예에서, 가변성 내부 구조물(38)은 내부층(26)으로 구체화되는 수용기(20)의 내부 표면에 대향하여 소정 두께를 갖도록 배치된 크로스 바(40)의 격자세공물을 포함한다. 크로스 바(40)는 상호간에, 그리고 내부 층(26)과 용접되어 있고, 예를 들어 수직면 및 수평면으로 수용기의 내부 표면에 평행하게 배열되어 있다. 이들은 물이 충분히 순환될 수 있도록, 크로스 바 사이에 공간을 제공하는 금속 격자세공물을 형성한다. 형성된 격자세공물의 두께 및 단면, 크로스 바(40)의 거리와 배향은 발생 가능한 증기 폭발에 의해 생산되는 충격파를 바람직하게 흡수할 수 있도록 결정된다.

도 1에 나타난 실시예에서, 가변성 내부 구조물(38)의 다른 부분을 형성하는 두꺼운 천공 금속 쉬트(44) 구조물이 위치하는 금속 표면층(42)으로, 크로스 바(40)의 격자세공물 내부가 도포된다. 이러한 두꺼운 천공 금속 쉬트(44)는 상호간에, 그리고 금속 표면층(42)에 용접되어 있다. 이들은 일정한 거리를 두고 배치되고, 예를 들어 입방형의 구획을 형성하도록, 수평 및 수직을 이루도록 수직인 3 방향으로 배치된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 금속 표면층(42) 및 크로스 바(40)의 격자세공물에 가장 인접하는 구획(46)은 금속 컨테이너(48)를 포함한다. 이 컨테이너는 구형인 것이 바람직하다. 이들 컨테이너(48)는 컨테이너 케이스가 파괴되어 코륨(Corium)와 접촉할 때, 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 화학 첨가제를 형성하는 물질을 포함한다. 이 물질은 실리카 디옥사이드와 같은 실리카계 물질인 것이 바람직하다.

도 1의 실시예에서, 천공 분배판(50)은 수용기(20) 위에 놓이며 플랜지(30)에 의해 지지된다. 천공 분배판(50)은 금속으로서 수평을 이룬다.

노심(12)의 적어도 일부분에서 용융이 일어나는 중대한 사고가 발생할 경우, 도 1에 나타나 바와 같이 발생하는 코륨(Corium)(C)은 수용기(20)로 흘러 내려가는 동안 작은 입자로 분열된다. 이것은 천공 분배판(50)을 통하여 들어간다. 천공 금속 쉬트(44) 구조물 내부로 계속 흘러 들어가는 동안에, 작은 코륨(Corium) 입자들은 물과 접촉하여 각각의 입자 주위에 증기 필름을 형성한다. 따라서, 수용기(20)의 중심부에서 증기 폭발이 일어날 위험성이 있다. 이러한 가정 하에서, 수용기내에, 특히 구형 컨테이너(48)로 채워진 구획(46)과 크로스 바(40)의 격자세공물 가장자리에 위치한 가변성 내부 구조물(38)은 폭발에 의해 발생하는 충격파를 흡수하는 방호 매트리스를 형성한다. 따라서, 수용기(20)의 원형은 유지된다.

또한, 증기 폭발시. 구획(46)을 형성하는 금속 쉬트는 변형되어 컨테이너(48)들을 파괴하여, 이들이 포함하고 있는 물질(일반적으로 실리카계)을 방출한다. 용융된 금속 내부 구조물 및 원자로 용기(RPV)내에 포함된 물과 더불어 이 물질이 추가되므로써, 코륨(Corium) 온도를 벽돌(24)을 이루는 내화성 물질의 융점 미만으로 저하시키는데 기여한다. 이와 같은 방법으로, 코륨(Corium) 대비 14중량%의 실리카는 코륨(Corium)의 온도를 약 400℃까지 저하시킬 수 있다. 코륨(Corium)의 온도는 약 2600℃ 내지 2800℃ 정도로 통상적으로 내화성 벽돌(24)이 견딜 수 있는 온도에 근접하므로, 상기 방법은 벽돌 및 수용기(20)의 원형을 유지하는데 크게 기여한다.

도 2는 도 1을 참조하여 기술된 본 발명에 따른 제1 실시예의 변형예이다. 실시예와 변형예의 주된 차이점은 가변성 내부 구조물(30)에 있다. 이 변형예에서, 크로스 바(40)의 격자세공물은 사실상 수용기(20)를 완전히 채우며, 도 1의 두꺼운 천공 금속 쉬트(44)는 생략된다.

이 전과 같이, 크로스 금속 바(40)는 물의 순환이 원활하도록 바들 사이에 통로를 형성하도록 배치되며, 상호간에, 그리고 내부층(26)에 용접되어 있다.

이 변형예는 또한 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 물질을 저장하는 컨테이너가 없다는 점에서 도 1의 실시예와 다르다. 이 경우에는, 크로스 바(40)의 격자 세공물 부분이 용융되어 코륨(Corium)과 혼합되므로써, 코륨(Corium)의 온도를 저하시킨다. 또한, 이 격자세공물은 코륨(Corium) 물질을 작게 세분화하여 냉각이 용이하도록 만들 뿐 아니라, 수용기(20) 내부 공간이 코륨(Corium) 전체를 충분히 수용할 수 있게 한다.

또한, 도 2의 변형예에서, 도 1의 수평 분배판(50)은 생략되고, 수용기(20) 내에 포함된 가변성 내부 구조물(38)의 상부 표면은 그 말단이 아래쪽으로 향하는 원뿔형이다. 따라서, 상부 표면은 코륨(Corium)(C) 대부분을 수용기(20)의 중심부에 위치한 구조물의 중심부로 운반하는 기능을 하는 투과성 호퍼와 같이 작용한다. 이러한 장치에서는 모든 증기 폭발이 이 중앙 부분에 가까운 위치에서 일어날 가능성이 매우 크다. 따라서, 대부분 두꺼운 크로스 바(40)의 격자세공물이 폭발에 의해 발생하는 충격파를 흡수한다.

도 3에 본 발명에 따른 제1 실시예의 제2 변형예가 나타나 있다.

제1 변형예와 같이, 가변성 내부 구조물(38)을 형성하는 크로스 바(40)의 격자세공물은 수용기(20) 전체를 채운다. 그러나, 바(40) 사이의 거리는 도 1에 기술된 바와 비슷할 정도로 커서, 컨테이너(48)는 크로스 바(40) 사이의 격자 세공 내부에 삽입된다. 이들 컨테이너(48)는 구상이 바람직하며, 전술한 바와 같이 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 실리카계 물질을 함유한다.

상기 가변성 내부 구조물(38)의 상부 표면의 나머지 배치는 도 2에 기술된 제1 변형예와 동일하다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 기술한다.

본 발명의 제2 실시예에 있어서, 가변성 내부 구조물(38)은 수용기(20)의 내부 표면에 평행하게 배향되어 있으며 일정한 간격으로 배치된 금속 쉬트(52)를 포함한다. 구형 캡의 형상을 가진 금속 쉬트(52)는 원자로 용기(RPV)(10) 축을 통과하는 수직면에 위치한 카운터 브래이스(54)에 의해서 서로 연결되어 있다. 금속 쉬트(52) 및 카운터 브래이스(54)는 용접된 금속부분으로, 금속 쉬트들 사이로 물이 순환할 수 있도록 배치된다. 도 4에 나타난 바와 같이 이러한 목적으로, 카운터 브래이스(54)에는 홀(56)이 구비되어 있다.

본 발명의 제2 실시예에 있어서, 천공 분배판(50)은 도 1에 나타난 실시예와 같이 수용기 위에 놓여진다. 그러나, 천공 분배판(50)은 평평하거나 수평으로 이루어지지는 않으며, 그 말단이 아래로 향한 원뿔형이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 천공 분배판(50)의 중심부는 수용기(20)의 중심부에 가장 인접하여, 금속 쉬트(52) 위에 위치한 큰 사이즈의 중앙 개구부를 가질 수 있다.

본 발명의 이러한 제2 실시예에 있어서, 금속 쉬트(52) 및 카운터 브래이스(54)에 의해 형성되는 가변성 내부 구조물은 수용기(20) 내부에서 증기 폭발로 발생하는 충격파를 흡수한다. 따라서, 수용기의 원형은 유지된다.

코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 특별한 물질이 없을 때에도, 금속 쉬트(52) 및 카운터 브래이스(54)에 포함되는 금속으로 이러한 온도 저하 효과를 달성할 수 있다. 이러한 내부 구조물(38)의 2차 효과로 인해 내화성 벽돌(24)이 견딜 수 있는 온도 미만으로 코륨(Corium)의 온도를 저하시키므로써, 수용기(20)의 원형을 보존하는데 기여할 수 있다.

도 5에는 본 발명의 제2 실시예의 변형예가 나타나 있다.

이 변형예는 수용기(20)의 내부 표면에 인접하여 배열되는 금속 쉬트(52)를 제한된 갯수(예를 들어 2개)만 포함하고 있다는 점에서 다른 실시예와 기본적으로 구별된다. 또한, 금속 쉬트(52) 사이에 형성된 공간은 첫번째, 원자로 용기(RPV)의 축을 통과하는 수직면으로, 둘째, 이 수직면 및 금속 쉬트(52)에 수직인 면으로 배열된 카운터 브래이스에 의해 모듈(58)로 나뉘어진다. 수용기 바닥에 위치한, 거의 원통형인 모듈(58)을 제외하고는, 다른 모듈(58)들은 둥근 부채꼴형이다.

또한, 금속 쉬트(52) 및 카운터 브래이스(54)에 의해 구분된 모듈(58) 각각 은 수용기의 내부 표면에 실질적으로 평행으로 배열된 2층 이상의 만곡된 튜브를 포함한다. 만곡된 튜브(60)는 특히 층이 엇갈리도록 배열될 수 있다.

이러한 방법으로 제조된 가변성 내부 구조물은 수용기(20)의 중심부 전체가 느슨한 도 4의 실시예보다 좀 더 조밀하다. 증기 폭발시 충격파의 흡수 및 코륨(Corium) 온도의 저하 효과는 전술한 것과 동일하다.

금속 쉬트(52), 카운터 브래이스(54) 및 튜브(60)에 의해 형성된 모든 금속부분들은 서로 용접되어 있으며 이러한 부분으로 형성되는 모듈도 서로 용접된다.

도 5에 기술된 장치에 있어서, 각각의 모듈(58)의 튜브(60)는 적어도 일부분이 코륨(Corium)와 접촉하여 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 실리카계 물질과 같은 물질로 채워질 수 있는 컨테이너를 형성한다.

이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 기술한다.

도 6을 참조하면, 수용기(20)에 포함된 가변성 내부 구조물(38)은 소정의 두께로 수용기(20)의 내부 표면을 도포하는 벌집형 구조물(61)을 포함한다. 벌집형 구조물(61)의 칸막이는 실질적으로 수용기의 중심에 대하여 방사상으로, 즉, 내부 표면에 평행하게 배향된다. 이들은 육각형 또는 원통형과 같은 모든 모양의 단면을 갖는 포상(alveoli, 다공성)을 형성한다.

벌집형 구조물(61)은 금속이며, 또한 금속으로 이루어진 표면층(62)으로 그 내부가 도포된다.

벌집형 구조물(61)의 효과는 도2 및 도4에 기술된 효과와 유사하다.

수용기(20)에 수집되는 코륨(Corium)의 냉각효과는 예를 들어, 실리카계 물질과 같은 적절한 물질로 벌집형 구조물(61)의 포상(alveoli, 다공성)에 의해 형성된 컨테이너에 적어도 일부분 채우므로써 향상될 수 있다.

마지막으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 기술한다.

이 경우, 수용기(20)에 포함되는 가변성 내부 구조물(38)은 서로 용접되어 있으며 수용기(20)의 내부 표면에 실질적으로 평행하게 연속적인 층으로 배열된 금속 튜브(64)를 포함한다. 튜브(64)는 층이 엇갈리도록 배열되어 있다. 이들의 상부 말단은 천공 분배판(50)의 구멍을 통하여 판 위로 통과하도록 이 판에 용접되어 있다. 튜브(64) 각각의 하부 말단은 원자로 용기(RPV)(10)의 수직축에 대하여 중심부에 위치한 천공 원통형 칼라에 용접되어, 칼라(66)의 구멍을 통하여 중앙 콜렉터(68)로 인도된다. 칼라(66)에 연결된 튜브(64) 말단은 모두 서로 접촉하고 있으나, 이들이 천공 분배판(50) 쪽으로 올라감에 따라 서로 분기된다. 콜렉터(68)는 천공 분배판(70)에 의해 그 상부 말단이 막혀 있다.

이러한 장치에 있어서, 물은 튜브(64) 내 콜렉터(68)로 자연적인 대류에 의하여 순환되며, 천공 분배판(70)을 통하여 위로 상승한다.

증기 폭발시, 튜브(64), 칼라(66) 및 천공 분배판(70)은 특히, 도 2 및 도 4에 기술된 것과 유사한 기능을 한다.

결국, 전술한 여러가지 실시예 및 그 변형예들은 수용기(20) 내부에 위치하는 가변성 내부 구조물(38)의 가능한 예들을 예시한 것이다. 일반적으로, 본 발명은 노심 장치 및 관련 내부 구조에 관계없이 모든 형태의 수형 원자로에 적용될 수 있다. 또한, 본 수용기의 형상과 구조는 전술한 것과 다를 수 있다. 더불어, 공간(22) 및 링 콜렉터(34)를 구비하는 것이 바람직하나, 경우에 따라 생략될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 증기 폭발 발생시 폭발에 의해 나온 에너지는 수용기 내에 구비된 가변성 내부 구조물에 의해 흡수된다. 따라서, 수용기의 원형이 보존되므로 용융된 노심으로부터 나온 코륨(Corium) 전체를 효과적으로 수집할 수 있다.

Claims

원자로 용기(RPV) 및 상기 원자로 용기(RPV) 내부에 구비된 노심을 포함하는 수형 원자로에 있어서, 상기 노심 하부의 원자로 용기(RPV) 내에 구비되고 적어도 일부분이 내화성 물질로 이루어진 대접 모양의 수용기를 포함하며, 상기 수용기는 상기 노심의 우발적인 용융이 일어나는 동안 형성되는 코륨(Corium)을 모을 수 있고, 상기 수용기의 내부 표면에 인접하는 하나 이상의 가변성 내부 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 1항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 물이 상기 구조물 내부로 순환하도록 배열되는 금속 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 1항에 있어서, 상기 수용기는 상기 코륨(Corium)과 접촉시 상기 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 물질을 함유하는 컨테이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 3항에 있어서, 상기 코륨(Corium)의 온도를 저하시킬 수 있는 물질은 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 3항에 있어서, 상기 컨테이너는 구상인 것을 특징으로 하는 원자로.
제 3항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 상기 수용기의 내부 표면에 대향하여 배열되는, 크로스 바의 격자세공물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 6항에 있어서, 상기 크로스 바의 격자세공물은 수용기 대부분을 채우고 있는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 7항에 있어서, 상기 컨테이너는 크로스 바 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 6항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 상기 크로스 바의 격자세공물 내에 구획을 형성하는 천공 금속 쉬트 구조물을 더 포함하고, 적어도 상기 크로스 바의 격자세공물에 근접한 구획내에 상기 컨테이너가 배치되는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 3항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 서로 일정한 간격을 두며 상기 수용기의 내부 표면에 평행하게 배열된 금속 쉬트 및 상기 금속 쉬트를 서로 연결하는 카운터-브래이스(counter-braces)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 10항에 있어서, 상기 금속 쉬트 및 카운터 브래이스는 상기 수용기의 내부 표면과 평행하게 배향된 튜브를 포함하는 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 11항에 있어서, 상기 컨테이너는 튜브형인 것을 특징으로 하는 원자로.
제 3항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 구획선이 상기 수용기의 내부 표면에 수직인 벌집형 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 13항에 있어서, 상기 컨테이너는 상기 벌집형 구조물에 의해 구분되는 포상(alveoli, 다공성)인 것을 특징으로 하는 원자로.
제 1항에 있어서, 상기 가변성 내부 구조물은 상기 수용기의 내부 표면에 평행인 연속적인 층으로 배치되고 상기 수용기의 하부에 배치된 중앙 콜렉터로 통하는 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 1항에 있어서, 상기 수용기 위에 천공 분배판이 걸려있는 것을 특징으로 하는 원자로.
제 16항에 있어서, 상기 천공 분배판은 꼭지점이 아래쪽을 향하는 원뿔형인 것을 특징으로 하는 원자로.
제 1항에 있어서, 상기 수용기는 상향으로 열린 공간에 의해서 상기 원자로 용기(RPV)의 바닥으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 원자로.