KR100877559B1 - 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로 - Google Patents

Abstract

삼중수소를 증식하는 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로가 개시된다. 본 발명의 핵융합로는 플라즈마 반응으로 중성자를 생성하는 플라즈마 노심, 플라즈마 노심의 외측에 위치하고 탄화규소가 코팅된 흑연으로 이루어진 흑연 반사체를 구비하여 중성자의 누수방지를 통해 삼중수소 및 열에너지를 증식시키는 블랭킷, 블랭킷의 내부를 통과하되 열에너지를 전달받는 냉매를 이송하는 냉매 이송유닛 및 플라즈마 노심과 연결되어 플라즈마의 반응에 필요한 연료를 공급하는 연료 공급유닛을 포함한다. 따라서, 플라즈마 노심으로부터 나오는 중성자의 누수율을 줄이는 동시에 삼중수소를 생성하기 위한 화학반응에 참여하는 중성자의 수를 증가시킴으로써 삼중수소 증식율을 높일 수 있다.

핵융합, 블랭킷, 흑연, 중수소, 삼중수소, 코팅

Description

블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로{BLANKET AND NUCLEAR FUSION FURNACE HAVING THE SAME}

본 발명은 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 삼중수소의 증식율을 향상시키고, 운용비용을 절감할 수 있는 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로에 관한 것이다.

플라즈마 반응은 비교적 가벼운 원자핵 사이에서 일어나며 거의 모두가 발열반응으로서 막대한 양의 에너지를 생산한다. 그런데, 플라즈마 반응을 에너지원으로 이용하기 위해서는 현실적으로 해결해야 될 과제가 몇 가지 있다.

첫째, 반응에 이용되는 원소가 자원으로 풍부하게 존재해야 한다. 둘째로, 핵융합 반응이 비교적 쉽게 일어 날 수 있어야 하며, 셋째로, 반응을 통해 방출되는 에너지가 커야 된다. 이러한 관점에서 보면, 가장 유력한 원소는 수소동위원소인 중수소 및 삼중수소와 헬륨-3 등이다.

여기에서, 중수소는 수소와 화학적으로 동일하며, 산소와 결합하여 중수(Heavy Water, D₂O)를 형성한다. 이러한 중수소는 바닷물 속에 1/6,500 의 비율 로 섞여 있는데, 이는 인류가 약 10억년 동안 핵융합 발전을 수행할 수 있는 양으로, 거의 무한한 자원이라 할 수 있다.

일반적인 발열 화학반응에서는 반응 물질을 직접 접촉시키거나 적당한 촉매를 이용하여 간단히 진행시킬 수 있지만, 플라즈마 반응은 이렇게 간단한 작업으로는 진행되기가 어렵다. 이는 플라즈마 반응을 하는 반응핵들이 양(+)으로 대전되어 있기 때문에 플라즈마 반응을 일으킬 수 있는 만큼 핵들을 서로 접근시키기 위해서는 이들 사이에 작용하고 있는 전기적 반발력 즉, 쿨롱 척력을 이길 수 있는 에너지가 필요하다.

따라서, 플라즈마 반응을 일으키기 위해서는, 핵들을 고속으로 가속시켜 전기적 반발력을 이기도록 하여 서로 충돌시킬 수 밖에 없다. 같은 발열반응이지만 플라즈마 반응은 중성자에 의한 우라늄의 핵분열 반응과 아주 다르다. 핵분열 반응의 경우, 양전하를 띄고 있는 우라늄 핵에 중성자가 접근하더라도 중성자는 전기적으로 중성이기 때문에 우라늄 핵과 중성자 사이에는 전기적 반발력이 발생하지 않는다. 오히려 중성자가 저속으로 우라늄 핵 주변을 지나갈 때 충돌의 기회가 더 커지는 특성이 있어 원자로에서는 흔히 저속 중성자를 이용하고 있다.

플라즈마 반응에서의 방출 에너지를 실제로 이용하기 위해서는 먼저, 우리가 원하는 만큼의 충분한 핵반응이 일어나도록 반응율을 높여야 한다. 반응율을 높이기 위해서는 반응입자의 운동 에너지가 충분히 크도록 해야 할 뿐만 아니라 연료로 사용하는 반응핵의 밀도를 높여 주어야 한다. 한편, 플라즈마 반응을 우리가 원하는 방식으로 조절하기 위해서는 핵반응 물질을 반응용기 내에 적절히 가둬야 한다. 그러나 반응핵이 수 억도 이상의 고온이므로 이러한 온도를 견딜 수 있는 반응용기 재료가 실제로는 지구상에 존재하지 않을 뿐만 아니라 고온의 반응핵은 높은 운동 에너지를 갖기 때문에 순식간에 외부로 빠져나가 버리게 된다. 따라서 플라즈마 반응이 일어날 때까지 충분한 시간 동안 반응용기 내에 머물러 있게 가두어 두도록 하는 특수한 방식으로 위의 문제들을 해결하고 있다.

여기에서, 플라즈마 반응을 통해 반응 물질들은 플라즈마 상태로 변환하는데, 이러한 플라즈마는 매우 높은 온도를 갖는다. 플라즈마 반응을 통해 얻게 되는 열 에너지 중 일부는 플라즈마 상태를 유지하는데 사용되고, 나머지는 외부로 전달되어 동력을 얻는데 사용된다.

한편, 핵융합로가 발전소로서 상용화되기 위해서는 중성자와 플라즈마 반응을 하는 삼중수소의 지속적인 생산이 필요하다. 이러한 삼중수소의 생성을 위해서 핵융합로는 삼중수소 증식 블랭킷을 포함한다. 종래에는 삼중수소 증식 블랭킷 내에 중성자를 증배할 수 있는 증배제로서 베릴륨(Be)을 사용하였다. 그러나, 이러한 베릴륨은 매우 고가이며, 분발 상태로 흡입시의 위험성 때문에 가공에도 많은 제약이 따른다. 또한, 사고시 물이나 다른 물질들과 반응하여 위험성을 배가시킬 가능성도 가지고 있다. 따라서 이러한 베릴륨을 대체하면서 삼중수소 증식 성능을 유지할 수 있는 방법 개발이 필요한 시점이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 중성자를 증배하는 베릴륨을 대체할 수 있는 재료로서 흑연 반사체를 포함하는 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 중성자의 손실을 최소화하고, 흑연 반사체의 열 및 중성자 조사 팽창을 고려하여 건전성 및 수명을 증진할 수 있는 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 운용비용을 절약하고, 안전성이 증대된 블랭킷 및 이를 포함한 핵융합로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 핵융합로의 블랭킷은 흑연 충진부 및 삼중수소 증식부를 포함하여 구성된다.

상기 흑연 충진부는 흑연에 탄화규소가 코팅된 형태의 흑연 반사체를 구비하여 플라즈마 반응 결과 생성된 중성자의 누수를 방지할 수 있다. 그리고, 상기 삼중수소 증식부는 상기 흑연 충진부와 인접하게 위치하며, 상기 중성자와 반응하여 삼중수소를 생성할 수 있다.

본 발명의 상기 블랭킷은 상기 흑연 충진부와 상기 삼중수소 증식부를 수납할 수 있는 블랭킷 하우징을 더 포함한다.

상기 흑연 반사체는 상기 흑연과 상기 탄화규소(SiC) 사이에 탄소(C)가 코팅 된 버퍼층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 흑연 반사체는 작은 알갱이 형태로 형성될 수 있으며, 복수 개로 구성될 수 있다. 또한, 상기 흑연 반사체는 서로 다른 크기로 형성될 수 있으며, 이로써 상기 흑연 반사체들 사이의 공극율을 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 흑연 충진부에는 상기 흑연 반사체보다 크기가 작은 알갱이 형태의 탄화규소(SiC) 분말을 포함될 수 있다. 즉, 이러한 상기 탄화규소 분말은 상기 흑연 반사체들간의 빈 공간에 충진되어 상기 흑연 충진부의 공극율을 최소화할 수 있다.

상기 삼중수소 증식부는 액체 리튬(Li)이 흘러, 내부에 생성된 삼중수소를핵융합로 외부에서 추출할 수 있도록 구성되거나, 고체 형태의 화합물로 이루어질 수 있으며 구체적으로는 산화리튬(Li₂O) 또는 리튬 알루미네이트(LiAlO₂) 등을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 핵융합로는 플라즈마 반응으로 중성자를 생성하는 플라즈마 노심과, 상기 플라즈마 노심의 외측에 위치하고 탄화규소가 코팅된 흑연으로 이루어진 흑연 반사체를 구비하여 상기 중성자의 누수방지를 통해 삼중수소 및 열에너지를 증식시키는 블랭킷과, 상기 블랭킷의 내부를 통과하되 상기 열에너지를 전달받는 냉매를 이송하는 냉매 이송유닛 및 상기 플라즈마 노심과 연결되어 상기 플라즈마의 반응에 필요한 연료를 공급하는 연료 공급유닛을 포함한다.

상기 블랭킷은 내부에 격자 형태의 프레임이 위치하여 수용공간을 구획하고 외관을 이루는 블랭킷 하우징과, 상기 수용공간에 위치하고 상기 흑연 반사체를 구비하여 플라즈마 반응에 의해 생성된 중성자의 진행경로를 제어하여 누수를 방지하는 흑연 충진부 및 상기 중성자가 입사되어 삼중수소를 생성하는 삼중수소 증식부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 흑연 반사체는 복수개의 작은 알갱이 형태로 형성되며, 그 크기가 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 흑연 반사체는 서로 다른 크기의 작은 알갱이 형태로 형성될 수 있는데, 이로서 상기 흑연 반사체들 사이에 형성된 공극을 줄일 수 있어 중성자가 외부로 누수되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 상기 흑연 반사체는 상기 흑연과 상기 탄화규소의 코팅층 사이에 탄소가 게재된 버퍼층을 포함할 수 있다.

상기 흑연 충진부는 상기 흑연 반사체보다 크기가 작은 알갱이 형태의 탄화규소(SiC)를 포함할 수 있으며, 상기 탄화규소는 상기 흑연 반사체들간의 빈 공간에 충진되어 상기 흑연 충진부의 공극율을 감소시킨다.

또한 상기 핵융합로는 상기 삼중소수 증식부와 연결되어 상기 삼중수소를 상기 연료 공급유닛으로 이송하는 삼중수소 이송유닛을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 삼중수소 증식부는 액체 리튬(Li)이 흘러, 내부에 생성된 삼중수소를핵융합로 외부에서 추출할 수 있도록 구성되거나, 고체 형태의 화합물로 이루어질 수 있으며 구체적으로는 산화리튬(Li₂O) 또는 리튬 알루미네이트(LiAlO₂) 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 블랭킷은 상기 핵융합로에 교체 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 노심으로부터 빠른 속도로 운동하는 중성자에 의해 상기 블랭킷 하우징이 손상되거나 또는 상기 리튬의 부족시 상기 블랭킷은 용이하게 교체될 수 있다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 블랭킷 및 이를 포함하는 핵융합로는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 흑연 반사체를 통해 플라즈마 노심으로부터 나오는 중성자가 외부로누수되는 것을 방지하여 중성자의 손실율을 줄일 수 있고, 삼중수소를 생성하는 반응에 참여하는 중성자의 비율을 증가시킴으로써 삼중수소의 증식율을 높이는 효과가 있다.

둘째, 흑연 반사체를 흑연, 탄소로 이루어진 버퍼층 및 SiC 층으로 구성하여 열 및 중성자 조사 팽창에 따른 흑연 반사체의 손상을 최소화하여 건정성을 확보하고, 수명을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 삼중수소를 증식하기 위해 사용되는 고가의 베릴륨(Be)을 사용하는 대신 흑연을 이용함으로써 운용 비용을 절감할 수 있고, 가공의 용이성과 함께 안정성이 증진되는 효과가 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성 에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 핵융합로의 전체 구성을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1은 본 발명의 핵융합로를 설명하기 위한 개략적으로 도시한 구성도이다.

본 발명의 핵융합로(1)는 핵융합로 하우징(10), 플라즈마 노심(100), 블랭킷(200), 냉매 이송유닛(300) 및 연료 공급유닛(400)을 포함하여 구성된다.

상기 핵융합로 하우징(10)은 본 발명의 상기 핵융합로(1)의 외관을 구성하는 요소로서, 내부에는 빈 공간이 형성된다.

상기 플라즈마 노심(100)은 중수소와 삼중수소가 플라즈마 반응하기 위한 공간을 제공하며, 진공상태이다. 여기서, 상기 핵융합로(1)는 상기 플라즈마 노심(100) 내부를 초고온 상태를 만들며 생성된 플라즈마를 제어하는 플라즈마 제어부(500) 및 상기 플라즈마 노심(100)을 진공 상태로 유지시키는 진공 용기부(600)를 더 포함하여 구성된다.

상기 플라즈마 반응은 일반적으로, 상기 중수소 및 삼중수소가 결합하는 핵융합 반응이다. 이를 식으로 표현하면 반응식 1과 같다.

D + T → 4He + n + Energy

여기에서, D(Deuterium)는 중수소이고, T(Tritium)은 삼중수소이다. 즉, 상기 중수소(D)와 삼중수소(T)가 플라즈마 반응을 통해 질량수가 4인 헬륨(He)과 중성자(n)로 변화되며, 질량결손에 따라 전자기파 형태의 에너지(Energy)가 생성된다.

한편, 상기 헬륨은 양전하를 띤 알파입자 형태로 존재하는데, 이러한 상기 헬륨은 상기 플라즈마 노심(100)에 잔류하여 플라즈마를 초고온 상태로 계속해서 유지시켜 주거나 또는 다이버터(Divertor)라 불리는 배출구를 통해 외부로 배출되기도 한다. 특히 이러한 상기 다이버터에서 최대 열부하가 발생할 수 있다. 그리고, 상기 중성자와 전자기파는 상기 플라즈마 노심(100)을 자유롭게 빠져나가 상기 블랭킷(200)에 흡수된다.

상기 블랭킷(200)은 플라즈마 노심(100)의 외측을 감싸 형성되고, 상기 플라즈마 노심(100)으로부터 나온 중성자를 흡수하여 열을 생성한다. 즉, 상기 중성자는 상기 블랭킷(200)에 흡수되면서 자신의 운동 에너지를 일부 잃고, 대신에 상기 중성자가 잃어버린 운동 에너지는 상기 블랭킷(200)의 온도를 높이는데 사용된다. 한편, 본 발명의 상기 핵융합로(1)는 상기 블랭킷(200)의 외측에 상기 중성자의 누수를 2차적으로 방지하기 위한 차폐부(미도시)가 더 형성된다.

상기 냉매 이송유닛(300)은 상기 블랭킷(200)과 연결되어 상기 블랭킷(200)으로부터 발생된 열에너지를 전달받는다. 이를 위해 상기 냉매 이송유닛(300)의 일부는 상기 블랭킷(200)의 내부에 함입된 형태로 구성되어 열 교환이 이루어지는 열전달부(310)로 형성된다.

여기서, 상기 냉매 이송유닛(300)에서 사용되는 냉매로는 물이나 기체 헬륨 등이 고려되고 있다. 이러한 상기 냉매는 상기 열전달부(310)를 지나면서 상기 블랭킷(200)으로부터 전달되는 열을 전달받아 온도가 상승한다.

이러한 상기 냉매 이송유닛(300)은 증기발생기 및 터빈과 연결되어 상기 냉매가 가지고 있는 에너지를 전기 에너지 등으로 변환하여 저장할 수 있다.

상기 연료 공급유닛(400)은 상기 플라즈마 노심(100)으로 연료를 공급한다. 상기 연료로는 중수소와 삼중수소를 이용할 수 있으나, 이에 한정되거나 제한되지는 않으며, 기타 원자번호가 낮은 여러 원소를 이용할 수 있다.

구체적으로, 상기 연료 공급유닛(400)은 상기 중수소를 저장하여 공급하는 중수소 챔버(410)와, 상기 삼중수소를 저장하여 공급하는 삼중수소 챔버(420)를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 중수소 챔버(410)의 일측에는 상기 블랭킷(200)과 연결되어 상기 중수소를 이송하는 중수소 이송부(412)가 형성되고, 상기 삼중수소 챔버(420)의 일측에는 상기 블랭킷(200)과 연결되어 상기 삼중수소를 이송하는 삼중수소 이송부(422)가 형성된다.

한편, 상기 블랭킷(200)은 상기 플라즈마 노심(100)으로부터 나온 상기 중성자와 반응하여 상기 삼중수소를 형성한다. 이러한 상기 삼중수소를 상기 삼중수소 챔버(420)에 저장하기 위해 상기 연료 공급유닛(400)은 상기 블랭킷(200)과 상기 삼중수소 챔버(420)를 연결하는 삼중수소 회수부(424)를 더 포함한다.

도 2는 도 1에서 블랭킷의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도이고, 도 3은 도2에서 흑연 반사체의 충진 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 블랭킷(200)은 외관을 형성하는 블랭킷 하우징(210)과, 상기 블랭킷 하우징(210)의 내부 공간에 충진된 흑연 충진부(220) 및 삼중수소 증식부(230)를 포함한다.

상기 블랭킷 하우징(210)은 상기 블랭킷(200)의 외관을 형성하며, 내부에는 상기 흑연 충진부(220) 및 삼중수소 증식부(230)를 저장하기 위한 제1 수용공간(212) 및 제2 수용공간(214)이 형성된다. 여기서, 상기 블랭킷 하우징(210)에는 상기 제1 수용공간(212) 및 제2 수용공간(214)을 형성하기 위해 격자 모양으로 형성된 프레임(216)이 내부에 설치된다.

한편, 상기 블랭킷(200)의 외측에는 상기 블랭킷(200)으로부터 나오는 열을 흡수하기 위한 열전달부(310)가 위치한다. 상기 열전달부(310)는 냉매 이송유닛(도 1, 300)의 일부로써 물이나 기체 헬륨과 같은 냉매를 이송하며, 상기 블랭킷(200)과 접촉하여 상기 블랭킷(200)에서 생성되는 열을 전달받는다.

여기서, 상기 냉매의 유량 및 이송속도는 상기 블랭킷(200)으로부터 생성되는 열에너지의 크기에 따라 변화될 수 있다.

상기 흑연 충진부(220)는 상기 플라즈마 노심(도1, 100)으로부터 생성되어 빠른속도를 가지고 운동하는 중성자가 상기 블랭킷(200)로부터 외부로 누수되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 중성자는 매우 큰 운동 에너지를 보유하고 있어 상기 블랭킷(200)의 표면을 관통하여 외부로 방사될 수 있는데, 상기 흑연 충진부(220)는 이러한 상기 중성자와 물리적으로 충돌함으로써 상기 중성자의 운동속도를 줄인다. 여기서, 상기 중성자의 운동속도가 줄어듦을 통해 감소된 운동 에너지 는 상기 흑연 충진부(220)에 열에너지 형태로 저장된다.

이와 같이, 상기 흑연 충진부(220)를 통해 상기 중성자가 외부로 누수되는 것을 방지하고, 대신에 상기 삼중수소 증식부(230)와 반응하는 상기 중성자의 비율을 높일 수 있어 결과적으로, 상기 삼중수소 증식율을 증가시킨다.

구체적으로, 상기 흑연 충진부(220)는 흑연 반사체(222) 및 탄화규소 알갱이(224)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 탄화규소 알갱이(224)는 상기 흑연 반사체(222)보다 작게 형성되며, 상기 흑연 반사체(222) 들 사이에 형성된 빈 공간에 채워진다. 이러한 상기 흑연 반사체(222)와 탄화규소 알갱이(224)의 충진으로 인해 상기 중성자가 상기 흑연 충진부(220)에서 물리적으로 충돌되는 확률이 증가된다.

본 실시예서는 상기 흑연 반사체(222)가 동일한 크기로 예시되었으나, 다른 실시예서는 상기 흑연 반사체(222)의 크기를 다양하게 할 수 있어 상기 흑연 충진부(220)의 공극율을 보다 더 낮출 수 있다.

상기 제2 수용공간(214)에는 상기 삼중수소 증식부(230)가 충진되며, 상기 삼중수소 증식부(230)는 액체 리튬 혹은 고체 리튬 화합물 등으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 삼중수소 증식부(230)는 산화리튬(Li₂O) 또는 리튬 알루미네이트(LiAlO₂)등의 화합물로 이루어질 수 있으며, 이외에도 상기 리튬을 포함한 다양한 화합물로 구성될 수 있음은 물론이다.

여기서, 상기 삼중수소 증식부(230)에서 상기 삼중수소가 생성되는 반응식을 표현하면 다음과 같다.

⁶Li + n → T + Energy

상기 반응식2 를 참조하면, 상기 리튬(Li)과 반응하는 중성자(n)의 수가 많을수록 삼중수소(T)의 증식율을 높일 수 있다. 한편, 상기 리튬(Li)과 상기 중성자(n)의 반응결과 발생한 에너지(Energy)는 상기 냉매 이송유닛(300)에 흐르는 냉매로 전달되어 동력을 생산하는 데에 사용된다.

도 4는 도3에서 흑연 반사체를 설명하기 위해 나타낸 부분 절개도이다. 이에 도시한 바와 같이, 흑연 반사체(222)는 흑연(222a) 및 SiC코팅층(222b)을 포함한다. 여기서, 상기 SiC코팅층(222b)은 상기 흑연(222a)의 외부에 탄화규소 알갱이(224)가 일정 두께로 코팅된 층이다.

그리고, 상기 흑연 반사체(222)는 버퍼층(222c)을 포함하는데, 상기 버퍼층(222c)은 탄소와 같은 가벼운 물질로 구성되며 상기 흑연(222a)과 상기 SiC코팅층(222b)사이에 형성되어 열 및 중성자 조사 팽창에 따른 SiC코팅층(222b)의 파손을 방지하며 건전성 및 수명을 증진시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 핵융합로를 설명하기 위한 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 도 1에서 블랭킷의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

도 3은 도2에서 흑연 반사체의 충진된 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

도 4는 도3에서 흑연 반사체를 설명하기 위해 나타낸 부분 절개도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >

1 : 핵융합로 100: 플라즈마 노심

200: 블랭킷 210: 블랭킷 하우징

220: 흑연 충진부 222: 흑연 반사체

222a: 흑연 222b: SiC코팅층

222c: 버퍼층 224: 탄화규소 알갱이

230: 삼중수소 증식부 300: 냉매 이송유닛

400: 연료 공급유닛 410: 중수소 챔버

420: 삼중수소 챔버 424: 삼중수소 회수부

Claims (18)

1. 흑연에 탄화규소(SiC)가 코팅된 흑연 반사체를 구비하고, 플라즈마 반응 결과 생성된 중성자의 누수를 방지하는 흑연 충진부; 및

   상기 흑연 충진부와 인접하게 위치하고, 상기 중성자와 반응하여 삼중수소를 생성하는 삼중수소 증식부;

   를 포함하고,

   상기 흑연 반사체는 상기 흑연과 상기 탄화규소(SiC) 사이에 탄소(C)가 코팅된 버퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
2. 제1항에 있어서,

   상기 흑연 충진부와 상기 삼중수소 증식부를 수납하는 블랭킷 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
3. 삭제
4. 흑연에 탄화규소(SiC)가 코팅된 흑연 반사체를 구비하고, 플라즈마 반응 결과 생성된 중성자의 누수를 방지하는 흑연 충진부; 및

   상기 흑연 충진부와 인접하게 위치하고, 상기 중성자와 반응하여 삼중수소를 생성하는 삼중수소 증식부;

   를 포함하고,

   상기 흑연 반사체는 작은 알갱이 형태로 형성되고, 상기 흑연 충진부에 복수 개가 충진된 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
5. 제4항에 있어서,

   상기 흑연 반사체는 서로 다른 크기로 형성되고, 상기 흑연 반사체들 사이의 빈공간에 채워져 상기 흑연 충진부의 공극율을 감소시킨 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
6. 제4항에 있어서,

   상기 흑연 충진부는 상기 흑연 반사체보다 크기가 작은 알갱이 형태의 탄화규소(SiC) 분말을 포함하고, 상기 탄화규소 분말은 상기 흑연 반사체들간의 빈 공간에 충진되는 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
7. 제1항에 있어서,

   상기 삼중수소 증식부에는 리튬을 포함하는 화합물이 충진된 것을 특징으로 하는 핵융합로의 블랭킷.
8. 플라즈마 반응으로 중성자를 생성하는 플라즈마 노심;

   상기 플라즈마 노심의 외측에 위치하고, 탄화규소가 코팅된 흑연으로 이루어진 흑연 반사체를 구비하여 상기 중성자의 누수방지를 통해 삼중수소 및 열에너지를 증식시키는 블랭킷;

   상기 블랭킷의 내부를 통과하되, 상기 열에너지가 전달되는 냉매를 이송하는 냉매 이송유닛; 및

   상기 플라즈마 노심과 연결되어 상기 플라즈마의 반응에 필요한 연료를 공급하는 연료 공급유닛;

   을 포함하는 핵 융합로.
9. 제8항에 있어서,

   상기 블랭킷은,

   내부에 격자 형태의 프레임이 위치하여 수용공간을 구획하는 블랭킷 하우징;

   상기 수용공간에 위치하고, 상기 흑연 반사체를 포함하며, 상기 플라즈마 반응에 의해 생성된 상기 중성자의 진행경로를 제어하여 누수를 방지하는 흑연 충진부; 및

   상기 수용공간에 위치하고, 상기 중성자가 입사되어 상기 삼중수소를 생성하는 삼중수소 증식부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
10. 제8항에 있어서,

    상기 흑연 반사체는 복수개의 작은 알갱이 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
11. 제10항에 있어서,

    상기 흑연 반사체는 서로 다른 크기의 작은 알갱이 형태로 형성되어 상기 흑 연 반사체 사이의 공극율을 감소시킨 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
12. 제10항에 있어서,

    상기 흑연 충진부는 상기 흑연 반사체보다 크기가 작은 알갱이 형태의 탄화규소(SiC)의 알갱이를 포함하고, 상기 탄화규소의 알갱이는 상기 흑연 반사체들간의 빈 공간에 충진되는 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
13. 제8항에 있어서,

    상기 냉매 이송유닛은 상기 블랭킷과 접촉하여 상기 블랭킷으로부터 열을 전달받는 열전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵융합로.
14. 제8항에 있어서,

    상기 흑연 반사체에는 상기 흑연과, 상기 탄화규소의 코팅층 사이에 탄소로 이루어진 버퍼층이 형성된 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
15. 제8항에 있어서,

    상기 삼중수소 증식부에는 리튬을 포함하는 화합물이 충진된 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
16. 제8항에 있어서,

    상기 삼중소수 증식부와 연결되어 상기 삼중수소를 상기 연료 공급유닛으로 이송하는 삼중수소 이송유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
17. 제8항에 있어서,

    상기 연료는 중수소 및 삼중수소인 것을 특징으로 하는 핵 융합로.
18. 제8항에 있어서,

    상기 블랭킷은 교체 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 핵 융합로.

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