KR101102105B1 - Bonding structure for Baffle of Nuclear Reactor Head Assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일체형 원자로 상부구조물에 구비된 배플의 결합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배플을 슈라우드 플레이트 또는 서포트 칼럼에 결합 고정시킬 때 용접에 따른 열 변형을 최소화할 수 있는 일체형 원자로 상부구조물의 배플 결합장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 본 발명의 일실시예에 따른 원자로 상부구조물의 배플 결합장치는 냉각팬, 리프팅 구조물, 에어 플레넘이 일체로 형성되는 팬 모듈을 포함하고, 상하가 개방되도록 원통형으로 형성되는 슈라우드 플레이트와, 공기의 유로를 형성하기 위해 슈라우드 플레이트의 내주면을 따라 소정 간격으로 이격되도록 고정되어 형성되는 배플이 구비되는 공기 유동모듈이 구비되며, 공기 유동모듈을 지지하기 위해 상하 방향으로 형성되는 서포트 칼럼을 포함하고, 원자로 헤드의 상부에 분리 가능하도록 설치되는 원자로 상부구조물에 있어서, 배플은 브라켓을 통해 슈라우드 플레이트 또는 서포트 칼럼 중 선택되는 어느 하나에 결합되어 고정되고, 브라켓은 일단이 플랜지로 구비되어 슈라우드 플레이트의 내주면 또는 서포트 칼럼 중 선택되는 어느 하나에 결합되며, 타단이 배플의 외주면에 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 원자로 상부구조물의 배플 결합장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coupling device for a baffle provided in an integrated reactor superstructure, and more particularly, to a baffle of an integrated reactor superstructure that can minimize thermal deformation due to welding when fixing the baffle to a shroud plate or a support column. It relates to a coupling device.
More specifically, the baffle coupling device of the reactor upper structure according to the embodiment of the present invention includes a fan module in which a cooling fan, a lifting structure, and an air plenum are integrally formed, and a shroud plate formed in a cylindrical shape so as to open up and down. And an air flow module having a baffle that is fixedly spaced apart at predetermined intervals along an inner circumferential surface of the shroud plate to form an air flow path, and a support column formed in an up and down direction to support the air flow module. In the reactor superstructure is installed detachably on top of the reactor head, the baffle is coupled to and fixed to any one of the shroud plate or the support column through the bracket, the bracket is flanged one end is provided with a shroud plate Selected from the inner circumferential surface or the support column It relates to a baffle coupling device of the reactor superstructure characterized in that coupled to any one, the other end is directly coupled to the outer peripheral surface of the baffle.

Description

원자로 상부구조물의 배플 결합장치{Bonding structure for Baffle of Nuclear Reactor Head Assembly}Bonding structure for Baffle of Nuclear Reactor Head Assembly

본 발명은 일체형 원자로 상부구조물에 구비된 배플의 결합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배플을 슈라우드 플레이트 또는 서포트 칼럼에 결합 고정시킬 때 용접에 따른 열 변형을 최소화할 수 있는 일체형 원자로 상부구조물의 배플 결합장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a coupling device for a baffle provided in an integrated reactor superstructure, and more particularly, to a baffle of an integrated reactor superstructure that can minimize thermal deformation due to welding when fixing the baffle to a shroud plate or a support column. It relates to a coupling device.

일반적으로 원자로(原子爐, nuclear reactor)는 연쇄핵분열반응의 결과 순간적으로 방출되는 다량의 질량결손(質量缺損) 에너지가 방출되도록 연쇄반응을 제어하여 핵분열에서 발생하는 열에너지를 동력으로 사용하도록 하는 장치를 말한다. 원자로 내에서 핵 분해 반응시 반응 속도를 제어하기 위해 제어봉이 활용되며, 제어봉을 삽입하거나 인출하기 위한 제어봉 구동 장치가 구비되는 것이 일반적이다. 이러한 제어봉과 제어봉 구동 장치를 냉각시키기 위해 원자로 상부구조물에는 냉각 공기를 유동시키는 공기 유동모듈이 포함되며, 공기 유동 방향을 구획하기 위해 배플(baffle)이 활용되는 경우가 많다.In general, a nuclear reactor is a device that controls the chain reaction so that a large amount of mass defect energy is released instantaneously as a result of the chain fission reaction, and uses the heat energy generated from the nuclear fission as a power source. Say. Control rods are utilized to control the reaction rate during the nuclear decomposition reaction in the reactor, and a control rod driving device for inserting or withdrawing the control rods is generally provided. In order to cool the control rod and the control rod drive device, the reactor superstructure includes an air flow module for flowing cooling air, and a baffle is often used to partition the air flow direction.

종래에는 공기 유동모듈에서 배플을 고정시키기 위해 용접을 활용한 예가 많다. 즉, 공기 유동모듈의 내측에 배플을 고정시키기 위해 슈라우드 플레이트 또는 서포트 칼럼에 배플을 고정시킨다. 배플을 용접하기 위해 브라켓을 사용하는데, 결합 수단인 브라켓과 배플을 용접할 때, 배플을 상하 방향으로 잘라낸 후 배플이 브라켓의 양 측면으로 부착되도록 용접하였다. 이와 같이 배플의 한 지점을 고정시키기 위해, 양 측면으로 각각 별도의 용접 작업을 해야 하므로 노동력과 작업 시간이 소모가 심한 문제가 있다. 또한, 배플은 매우 얇은 박판으로 형성되는데 용접은 고온에서 이루어지기 때문에 온도에 따른 열변형으로 배플의 형상이 뒤틀리거나 변형되는 단점이 있다.
Conventionally, welding is used to fix a baffle in an air flow module. That is, the baffle is fixed to the shroud plate or the support column to fix the baffle inside the air flow module. A bracket is used to weld the baffle. When welding the bracket and the baffle, which is a joining means, the baffle is cut in the vertical direction and welded so that the baffle is attached to both sides of the bracket. As such, in order to fix one point of the baffle, separate welding work must be performed on both sides, and thus, labor and work time are severely consumed. In addition, the baffle is formed of a very thin plate, but the welding is made at a high temperature has the disadvantage that the shape of the baffle is warped or deformed due to thermal deformation according to the temperature.

따라서 원자로 상부구조물의 공기 유동모듈에서 내부에 배플을 고정시키기 위해 브라켓과 결합시킬 때, 용접량과 용접 부위를 최소화할 수 있는 원자로 상부구조물의 배플 결합장치의 개발이 요구된다.Therefore, when combined with the bracket to fix the baffle in the air flow module of the reactor superstructure, it is required to develop a baffle coupling device of the reactor superstructure that can minimize the amount of welding and the welding site.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 원자로 상부구조물의 공기 유동모듈에서 배플을 내부에 고정시킬 때 보다 견고하게 고정시키면서 동시에 용접 부위와 용접량을 줄여 배플의 변형을 방지할 수 있는 원자로 상부구조물 배플 결합장치의 개발이 요구된다.
The present invention has been made in view of the above-described problems, it is possible to prevent the deformation of the baffle by reducing the welding portion and the amount of welding while more firmly fixed when fixing the baffle in the air flow module of the reactor upper structure therein. The development of a reactor superstructure baffle coupling device is required.

본 발명의 일실시예에 따른 원자로 상부구조물의 배플 결합장치는 냉각팬(111), 리프팅 구조물(112), 에어 플레넘(113)이 일체로 형성되는 팬 모듈(110)을 포함하고, 상하가 개방되도록 원통형으로 형성되는 슈라우드 플레이트(121)와, 공기의 유로를 형성하기 위해 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면을 따라 소정 간격으로 이격되도록 고정되어 형성되는 배플(122)이 구비되되, 다단으로 분리 가능한 공기 유동모듈(120)이 구비되며, 상기 공기 유동모듈(120)을 지지하기 위해 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면에 밀착되어 상하 방향으로 형성되는 서포트 칼럼(123)을 포함하고, 원자로 헤드(200)의 상부에 분리 가능하도록 설치되는 원자로 상부구조물(100)에 있어서, 상기 배플(122)은 브라켓(125)을 통해 상기 슈라우드 플레이트(121) 또는 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되어 고정되고, 상기 브라켓(125)은 일단(125a)이 플랜지로 구비되어 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면 또는 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되며, 타단(125b)이 상기 배플(122)의 외주면에 직접 결합되는 것을 특징으로 한다.
Baffle coupling device of the reactor upper structure according to an embodiment of the present invention includes a fan module 110, the cooling fan 111, the lifting structure 112, the air plenum 113 is formed integrally, The shroud plate 121 is formed in a cylindrical shape to be opened, and the baffle 122 is fixed to be spaced apart at predetermined intervals along the inner circumferential surface of the shroud plate 121 to form a flow path of air, separated into multiple stages Possible air flow module 120 is provided, and in order to support the air flow module 120 includes a support column 123 in close contact with the inner circumferential surface of the shroud plate 121 is formed in the vertical direction, the reactor head ( In the reactor upper structure 100 detachably installed on the upper portion of the 200, the baffle 122 is one of the shroud plate 121 or the support column 123 through the bracket 125 It is coupled to any one selected and fixed, the bracket 125 is provided with one end 125a as a flange is coupled to any one selected from the inner circumferential surface of the shroud plate 121 or the support column 123, the other end 125b is directly coupled to the outer circumferential surface of the baffle 122.

본 발명의 일실시예에 따른 원자로 상부구조물의 배플 결합장치는 배플을 절단하지 않고 배플을 직접 용접 등을 통해 브라켓에 결합시키므로, 배플과 브라켓 상호간 결합부위가 한 부위로 집약되어 용접 등의 작업을 위한 노동력과 작업 시간이 절약되는 장점이 있다. 또한, 용접 부위를 줄여 용접시 발생할 수 있는 배플의 뒤틀림이나 형상 변형을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
The baffle coupling device of the upper structure of the reactor according to an embodiment of the present invention couples the baffles to the brackets by direct welding without cutting the baffles, so that the coupling portions between the baffles and the brackets are concentrated to one site to perform welding and the like. There is an advantage to save labor and work time. In addition, there is an advantage that can minimize the distortion or shape deformation of the baffle that may occur during welding by reducing the welding portion.

도 1 은 일체형 원자로의 상부구조물이 원자로 헤드에 장착된 상태를 나타내는 사시도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따라 배플과 슈라우드 플레이트, 배플과 서포트 칼럼이 브라켓에 의해 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 브라켓이 배플과 슈라우드 플레이트, 배플과 서포트 칼럼의 사이에 결합된 상태를 구체적으로 나타내기 위한 확대 단면도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 배플 결합장치를 활용하기 전과 후에 배플의 열 변형량을 나타낸 실험 그래프.1 is a perspective view showing a state in which an upper structure of an integrated reactor is mounted to a reactor head.
Figure 2 is an exploded perspective view showing a state in which the baffle and shroud plate, the baffle and the support column is coupled by a bracket according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view for specifically showing a state in which the bracket is coupled between the baffle and shroud plate, the baffle and the support column according to an embodiment of the present invention.
4 is an experimental graph showing the amount of heat deformation of the baffle before and after using the baffle coupling device according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 원자로는 핵분열반응의 결과 발생하는 질량결손(質量缺損) 에너지를 이용하는 장치이다. 연소열에 의해 자동으로 연소가 확대되는 화력로와 달리 원자로는 연료의 핵분열 때에 방출되는 중성자(中性子)를 매개체로 하여 핵분열 반응을 수행한다.In general, nuclear reactors are devices that use mass-depletion energy resulting from fission reactions. Unlike thermal furnaces in which combustion is automatically expanded by combustion heat, nuclear reactors perform nuclear fission reactions through neutrons released during nuclear fission of fuel.

원자로의 핵분열 반응은 핵연료에 흡수되는 중성자수를 제어함으로써 핵연료의 연소를 조절할 수 있는데, 원자로 내의 핵분열을 지속시키기 위해서는 핵분열시 방출되는 중성자 중에서 다시 핵연료에 흡수되어 재차 핵분열을 일으키는 수가 최소한 1개 이상이어야 한다. 만약 그 수가 1일 때에는 핵분열반응은 감소하지도 증가하지도 않고 일정하게 유지되며, 이 상태를 원자로의 임계(臨界)라고 한다. 또한 그 수가 1을 초과할 때는 핵분열반응의 수도 점점 증가하게 되는데 이를 초임계상태(超臨界狀態)라 하며, 그 반대의 경우를 미임계상태(未臨界狀態)라 한다.Nuclear fission reactions in a nuclear reactor can control the combustion of nuclear fuel by controlling the number of neutrons absorbed by the fuel.In order to continue nuclear fission in a nuclear reactor, at least one of the neutrons released during nuclear fission is absorbed by the fuel again to cause nuclear fission again. do. If the number is 1, the fission reaction remains constant, neither decreasing nor increasing, and this state is called the criticality of the reactor. In addition, when the number exceeds 1, the number of fission reactions is gradually increased, which is called a supercritical state, and vice versa.

일반적으로 원자로를 일정한 출력으로 운전할 때는 이를 임계상태로 두거나 약간의 임계초과상태로 하여 여분의 중성자를 제어봉에 흡수시키는 방법을 활용한다. 1회의 핵분열에서 방출되는 중성자수는 우라늄 235의 경우 평균 2개 정도이지만, 이들 모두가 재차 핵분열에 기여하는 것은 아니고 원자로 외부로의 누설, 또는 비핵분열성 물질에의 흡수 등에 의해 그 수가 감소하므로 원자로를 계속 운전하기 위해서는 이러한 중성자 손실을 최소화하는 것이 중요하다. 중성자의 손실을 방지하기 위한 방법으로는 핵분열성 물질의 양을 증가시키거나 핵분열시 방출되는 고속중성자를 열중성자준위로 감속시켜 흡수확률을 높이는 방법, 노심외부(爐心外部)로의 누설량을 최소화할 수 있도록 원자로의 크기를 충분히 크게 하는 방법, 그리고 다른 비핵분열성 물질에의 흡수를 최소로 하는 방법 등이 있다. 핵분열의 순간에 방출되는 중성자는 에너지가 높은 고속중성자로서 핵연료에 흡수될 확률이 극히 낮으므로, 이를 감속시켜 흡수확률을 높이는 것이 중요하다. 원자로의 제어는 카드뮴 붕소 등과 같이 중성자 흡수 단면적이 큰 재질을 노심 내에 집어넣거나 빼냄으로써 중성자수를 조절하여 제어하게 되며, 또한 반사체(反射體)나 감속재의 양을 변화시키는 방법을 사용하기도 한다.
In general, when operating a reactor at a constant output, it is used to absorb the extra neutrons in the control rod by putting it in a critical state or slightly over the critical state. The average number of neutrons released in a single fission is about two in the case of uranium 235, but not all of them contribute to nuclear fission again, and their numbers decrease due to leakage to the outside of the reactor or absorption into non-fissile materials. It is important to minimize these neutron losses in order to continue driving. To prevent neutron loss, increase the amount of fissile material or decelerate high-speed neutrons released during nuclear fission to thermal neutron level to increase absorption probability, and minimize leakage to the outside of the core. The size of the reactor is large enough to be able to do so, and the method of minimizing the absorption of other non-fissile materials is possible. Neutrons emitted at the moment of nuclear fission are high-energy fast neutrons, and the probability of being absorbed by nuclear fuel is extremely low. Therefore, it is important to reduce them to increase the absorption probability. The control of the reactor is controlled by adjusting the number of neutrons by inserting or removing a material having a large neutron absorption cross-section, such as cadmium boron, into the core, and also using a method of changing the amount of reflector or moderator.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 일체형 원자로의 상부구조물이 원자로 헤드에 장착된 상태를 나타내는 사시도를, 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따라 배플과 슈라우드 플레이트, 배플과 서포트 칼럼이 브라켓에 의해 결합된 상태를 나타낸 분해 사시도를, 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 브라켓이 배플과 슈라우드 플레이트, 배플과 서포트 칼럼의 사이에 결합된 상태를 구체적으로 나타내기 위한 확대 단면도를, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 배플 결합장치를 활용하기 전과 후에 배플의 열 변형량을 나타낸 실험 그래프를 나타낸다.1 is a perspective view illustrating a state in which an upper structure of an integrated reactor is mounted to a reactor head, and FIG. 2 is an exploded view illustrating a state in which a baffle and shroud plate, a baffle and a support column are coupled by a bracket, according to an embodiment of the present invention. 3 is an enlarged cross-sectional view for specifically showing a state in which a bracket is coupled between a baffle and a shroud plate, a baffle and a support column according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. The experimental graph showing the amount of heat deformation of the baffle before and after utilizing the baffle coupling device according to the present invention.

도 1 을 참조하면 원자로 상부구조물(100)은 팬 모듈(110), 공기 유동 모듈(120)을 포함할 수 있고, 원자로 헤드(200)의 상부에 분리 가능하도록 결합된다. 상기 팬 모듈(110)은 냉각팬(111), 리프팅 구조물(112) 등이 구비되는 에어 플레넘(113)이 일체로 형성된다. 상기 리프팅 구조물(112)을 구비한 상기 팬 모듈(110)은 원자로 베셀에 수용되어 있는 핵연료를 교체할 때 제어봉 구동장치와 상기 원자로 헤드(200)를 인양하는 상기 원자로 상부구조물(100)의 상단에 위치하여 크레인 등의 인양 장비에 결합되는 기능을 갖는다. 원자로 상부구조물(100)에 설치되는 제어봉 구동장치는 원자로 노심의 핵반응 속도를 조절하기 위한 제어봉을 삽입하고 인출하도록 하는 장치이다. 상기 제어봉 구동장치는 다수개의 제어봉이 삽입되고 이탈될 수 있도록 허니컴 형태의 공간이 천공되는 튜브 형태일 수 있다. 제어봉은 제어봉 구동의 내부에 삽입된 상태로 상하 방향으로 유동하면서 원자로 노심의 핵반응 속도를 조절한다. 상기 제어봉 구동장치에는 제어봉의 위치를 감지하기 위한 제어봉 위치지시센서가 구비될 수 있고, 제어봉을 구동하기 위한 동력원이 포함될 수 있다. 상기 원자로 상부구조물(100)에서 제어봉 구동장치와 관련된 작업이 요구되는 경우가 많은데, 제어봉 구동위한 동력원의 교체, 수리 및 유지 보수 작업, 제어봉 위치지시센서의 교체, 수리 및 유지 보수 작업, 제어봉 위치지시센서의 설치시 캘리브레이션(calibration) 작업 등이 이에 해당될 수 있다. 종래에는 이러한 제어봉 구동장치와 관련된 작업을 수행하기 위해 상기 냉각팬(111), 상기 리프팅 구조물(112)과 상기 에어 플레넘(113)을 차례로 분리하여 먼저 인양하고, 그 아래에 구비되는 케이블 지지유닛을 해체하여 제거한 후 다단식으로 구비된 상기 공기 유동 모듈을 차례로 분리해야 했다. 이처럼 상기 원자로 상부구조물(100)의 개별적인 구성장치를 하나하나 분해하여 분리 또는 제거를 하는 작업은, 첫째, 작업 시간과 노동력이 많이 소모되어 비효율적이고, 둘째, 구성장치를 분해하는 과정에서 구성품이 변형되거나 파손될 위험이 있으며, 셋째, 분해 과정에서의 구성품의 변형 또는 파손에 의해 제어봉 구동장치와 관련된 작업을 완료한 후 다시 조립하는 과정에서 결합이 어려운 문제가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 일체형으로 된 원자로 상부구조물(100)(IHA, Integrated head assembly)을 활용하게 된다.Referring to FIG. 1, the reactor superstructure 100 may include a fan module 110 and an air flow module 120, and may be detachably coupled to an upper portion of the reactor head 200. The fan module 110 is integrally formed with an air plenum 113 provided with a cooling fan 111, a lifting structure 112, and the like. The fan module 110 having the lifting structure 112 is mounted on top of the reactor superstructure 100 that lifts the control rod drive and the reactor head 200 when replacing the fuel contained in the reactor vessel. Position and have the function of being coupled to lifting equipment such as cranes. The control rod driving device installed in the reactor upper structure 100 is a device for inserting and withdrawing the control rod for controlling the nuclear reaction rate of the reactor core. The control rod drive device may have a tube shape in which a honeycomb-shaped space is drilled so that a plurality of control rods can be inserted and separated. The control rod regulates the nuclear reaction rate of the reactor core while flowing in the vertical direction while being inserted into the control rod drive. The control rod drive device may be provided with a control rod position indicating sensor for detecting the position of the control rod, it may include a power source for driving the control rod. In the reactor upper structure 100, the work related to the control rod driving device is often required, replacement of power source for driving the control rod, repair and maintenance work, replacement of the control rod position sensor, repair and maintenance work, control rod position instruction When the sensor is installed, calibration may be performed. Conventionally, in order to perform the operation related to the control rod drive device, the cooling fan 111, the lifting structure 112, and the air plenum 113 are separated and lifted first, and then the cable support unit provided thereunder. After dismantling and removing the air flow module provided in a multi-stage had to be separated in sequence. As described above, the work of disassembling or removing the individual components of the reactor upper structure 100 one by one may be inefficient, and second, the components are deformed in the process of disassembling the components. There is a risk of being damaged or broken, and third, there is a problem that the coupling is difficult in the process of reassembling after completing the work related to the control rod drive by the deformation or damage of the components in the disassembly process. In order to make up for this drawback, the integrated reactor superstructure 100 (IHA, Integrated Head Assembly) is utilized.

도 1 을 참조하면 상기 냉각팬(111)은 상기 제어봉 구동장치의 냉각을 원활하게 수행하기 위해 설치되는 장치로 후술하게 될 공기의 유동을 조절하게 된다. 상기 냉각팬(111)은 설계에 따라 달라질 수 있으나, 도시한 바와 같이 3개의 냉각팬(111)이 구비되는 경우 2개의 팬을 작동하여 공기를 흡입하고 나머지 1개의 팬은 작동중인 2개의 팬에 이상이 생길 경우를 대비하여 예비로 구비하는 것이 바람직하다. 상기 원자로 상부구조물(100)에서 보다 자세한 공기 유동에 대해서는 후술하기로 한다. 상기 리프팅 구조물(112)은 삼각대와 쉐클로 형성될 수 있으며, 삼각대는 상기 원자로 상부구조물(100) 전체를 인양하기 위한 것이고 삼각대의 상단에 연결된 쉐클에는 크레인이 연결되어 인양 작업을 수행할 수 있다. 상기 에어 플레넘(113)은 상기 냉각팬(111)과 상기 리프팅 구조물(112)을 지지하며 일체로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the cooling fan 111 is a device that is installed to smoothly cool the control rod driving device and adjusts the flow of air to be described later. The cooling fan 111 may vary depending on the design, but when three cooling fans 111 are provided as shown in the drawing, the two fans operate to suck in air, and the other one fan is operated to two operating fans. It is preferable to provide in advance in case an abnormality arises. More detailed air flow in the reactor superstructure 100 will be described later. The lifting structure 112 may be formed of a tripod and a shackle, the tripod is for lifting the entire reactor superstructure 100 and the crane connected to the top of the tripod may be connected to the crane to perform the lifting operation. The air plenum 113 may be integrally formed while supporting the cooling fan 111 and the lifting structure 112.

도 1 및 도 2 를 참조하면 상기 공기 유동 모듈(120)은 상기 에어 플레넘(113)의 하부에 구비되며, 슈라우드 플레이트(121)와 배플(122) 및 서포트 칼럼(123)이 포함될 수 있다. 상기 공기 유동 모듈(120)은 상부 모듈, 중앙부 모듈, 하부 모듈 등과 같이 다단으로 분리되도록 형성될 수 있다. 상기 슈라우드 플레이트(121)는 상하가 개방되도록 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 슈라우드 플레이트(121)는 그 내부에 구비되는 구성물들을 보호하기 위한 커버 역할을 한다. 상기 슈라우드 플레이트(121)는 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면에 밀착되어 상하 방향으로 형성되는 서포트 칼럼(123)에 의해 지탱될 수 있다. 상기 서포트 칼럼(123)은 상기 원자로 상부구조물(100)의 구조적인 강성을 유지하기 위한 구조물로 H빔인 것이 일반적이나 설계에 따라 다양한 지지 구조물일 수 있음은 물론이다. 상기 서포트 칼럼(123)은 원통형으로 형성되는 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면을 따라 다수개로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 배플(122)은 상기 슈라우드 플레이트(121)로부터 내측 방향을 향해 소정 간격으로 이격되어 고정되도록 내주면을 따라 구비될 수 있다. 상기 배플(122)은 상기 슈라우드 플레이트(121)와의 상호 이격된 공간으로 공기가 유동하도록 유로를 형성하기 위한 것으로, 상기 냉각팬(111)의 흡입 동작에 의해 발생한 공기 유동이 원활하도록 하여 제어봉 구동장치와 상기 원자로 상부구조물(100) 내부의 냉각을 용이하게 한다.1 and 2, the air flow module 120 may be provided below the air plenum 113, and may include a shroud plate 121, a baffle 122, and a support column 123. The air flow module 120 may be formed to be separated in multiple stages, such as an upper module, a central module, and a lower module. The shroud plate 121 is preferably formed in a cylindrical shape so that the top and bottom open. The shroud plate 121 serves as a cover for protecting the components provided therein. The shroud plate 121 may be supported by the support column 123 which is in close contact with the inner circumferential surface of the shroud plate 121 and is formed in the vertical direction. The support column 123 is a structure for maintaining the structural rigidity of the reactor upper structure 100 is generally an H beam, but may be a variety of support structures depending on the design. The support column 123 is preferably formed in plurality along the inner circumferential surface of the shroud plate 121 is formed in a cylindrical shape. The baffle 122 may be provided along an inner circumferential surface such that the baffle 122 is spaced apart from the shroud plate 121 at a predetermined interval toward the inner direction. The baffle 122 is for forming a flow path so that air flows into spaces spaced apart from the shroud plate 121, and the control rod driving device is configured to smoothly flow the air generated by the suction operation of the cooling fan 111. And to facilitate cooling inside the reactor superstructure 100.

도 1 을 참조하면 상기 공기 유동모듈(120)의 중앙단에는 외부로부터 내부로 공기가 유동할 수 있도록 공기 유입부(도면번호 미부여)가 적어도 하나 이상 구비되는 것이 좋다. 상기 공기 유입부(도면번호 미부여)는 상기 슈라우드 플레이트(121)와 상기 배플(122)을 모두 관통하도록 형성되는 것이 바람직하며, 형성 위치는 일예에 불과하므로 상기 공기 유동모듈(120)의 중앙단이 아닌 다른 위치에 형성되는 실시예도 고려할 수 있다. 상기 공기 유입부(도면번호 미부여)는 상기 원자로 헤드(200)와 제어봉 및 제어봉 구동장치를 냉각시키기 위한 공기가 외부로부터 유입되는 부위이다. 공기의 유동은 통상적인 대기의 유동에 의할 수 있으나, 상기 냉각팬(111)의 흡입 동작에 따라 상기 원자로 상부구조물(100) 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출하게 되면, 밀도 차이에 의해 외부의 공기가 상기 공기 유입부(도면번호 미부여)를 통해 상기 원자로 상부구조물(100)의 내부로 흡입된다. 내부로 흡입된 공기는 상기 슈라우드 플레이트(121)와 상기 배플(122)을 통과하여 상기 공기 유동 모듈(120)의 내부로 유입된 후 하강하면서 상기 원자로 상부구조물(100) 내부의 제어봉 및 제어봉 구동장치와 다른 구성요소들로부터 열에너지를 흡수하고 냉각시킨다. 열을 흡수하며 하강한 공기는 상기 공기 유동 모듈(120)의 하단부에서 상기 배플(122)과 상기 슈라우드 플레이트(121) 사이의 이격된 공간으로 유동하여 상기 공기 유동 모듈(120)을 따라 상승하게 된다. 상승된 공기는 상기 에어 플레넘(113)을 거쳐 상기 냉각팬(111)을 통해 외부로 배출된다.Referring to FIG. 1, at least one air inlet (not shown) may be provided at a central end of the air flow module 120 to allow air to flow from the outside to the inside. The air inlet portion (not shown) is preferably formed to pass through both the shroud plate 121 and the baffle 122, the formation position is only one example, so the center end of the air flow module 120 Embodiments formed at locations other than the above can also be considered. The air inlet (not shown) is a portion through which the air for cooling the reactor head 200 and the control rod and the control rod driving apparatus is introduced from the outside. The flow of air may be due to the flow of air in general, but when the air in the reactor upper structure 100 is sucked and discharged to the outside according to the suction operation of the cooling fan 111, the outside by the density difference Air is sucked into the reactor superstructure 100 through the air inlet (not shown). The air sucked into the control rod and the control rod driving device inside the nuclear reactor upper structure 100 while descending after passing through the shroud plate 121 and the baffle 122 into the interior of the air flow module 120 Absorb and cool thermal energy from and other components. The air, which absorbs heat and descends, flows to the spaced space between the baffle 122 and the shroud plate 121 at the lower end of the air flow module 120 to rise along the air flow module 120. . The elevated air is discharged to the outside through the cooling fan 111 via the air plenum 113.

도 2 및 도 3 을 참조하여 상기 배플(122)의 결합 장치에 대해 살펴본다. 상기 배플(122)은 브라켓(125)을 통해 상기 슈라우드 플레이트(121) 또는 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되어 고정된다. 상술한 바와 같이, 상기 배플(122)의 내측으로는 하강하는 공기가 유동하고, 상기 배플(122)과 상기 슈라우드 플레이트(121) 사이의 이격된 공간으로는 상승하는 공기가 유동하게 되므로, 상기 배플(122)은 상기 공기 유동 모듈(120)에 고정되도록 결합되어야 한다. 다만 상기 배플(122)은 상당히 얇은 두께의 박판(薄板)이다. 일반적으로 박판의 두께가 10 mm 이하인 경우 열 변형율이 높다고 볼 수 있는데, 상기 배플(122)은 통상 5 mm 로 형성되므로 열에 취약하여 뒤틀림이나 변형이 쉽게 발생할 수 있다. 이와 같이 상기 배플(122)이 뒤틀리거나 형상이 변형될 경우, 공기의 유동 흐름을 방해할 뿐만 아니라 와류(vortex)를 형성할 수 있어 냉각 성능을 저하시키는 요인이 된다.Referring to FIGS. 2 and 3, a coupling device of the baffle 122 will be described. The baffle 122 is coupled to and fixed to any one selected from the shroud plate 121 or the support column 123 through the bracket 125. As described above, the descending air flows inside the baffle 122, and the rising air flows into the spaced space between the baffle 122 and the shroud plate 121, so that the baffle 122 should be coupled to be secured to the air flow module 120. However, the baffle 122 is a thin plate of fairly thin thickness. In general, when the thickness of the thin plate is 10 mm or less, it can be seen that the thermal strain rate is high. Since the baffle 122 is generally formed to have a thickness of 5 mm, warpage or deformation may easily occur because it is vulnerable to heat. As such, when the baffle 122 is distorted or deformed, not only does it impede the flow of air but also forms a vortex, which causes a deterioration in cooling performance.

도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 배플(122)은 상기 브라켓(125)을 통해 상기 공기 유동 모듈(120)에 고정되되, 상기 슈라우드 플레이트(121)와 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되어 고정될 수 있다. 상기 브라켓(125)은 일단(125a)이 플랜지(flange)로 구비되어 전체적으로 'L'형상으로 형성될 수 있다. 즉, 플랜지가 형성된 상기 일단(125a)이 단축으로, 대향되는 측면이 장축으로 형성되고 장축의 끝단이 타단(125b)이 된다. 상기 일단(125a)은 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면 또는 사익 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합된다. 상기 일단(125a)은 플랜지로 구비되므로, 볼트 체결 등의 체결 수단에 의해 결합될 수 있다. 상기 타단(125b)은 상기 배플(122)의 외주면에 직접 결합된다. 이 때 상기 배플(122)은 박판이므로 주로 용접에 의해 상기 브라켓(125)의 타단(125b)과 결합하게 된다. 상기 배플(122)을 절단하지 않고 상기 브라켓(125)의 타단(125b)을 상기 배플(122)에 밀착시켜 용접 등을 통해 직접 결합시킨다. 이와 같이 용접 부위를 줄여 상기 배플(122)의 열 변형을 최소화할 수 있다. 도 4 에서는 종래와 같이 상기 배플(122)을 절단하여 양 측면을 용접하는 경우와, 본 발명의 일실시예에 따라 상기 브라켓(125)의 타단(125b)을 상기 배플(122)의 외주면에 결합한 경우 사익 배플(122)의 열변형량을 도시하고 있는데, 열 변형률이 크게 감소하였음을 확인할 수 있다.
2 and 3, the baffle 122 is fixed to the air flow module 120 through the bracket 125, and selected from the shroud plate 121 and the support column 123. It can be combined and fixed to either. The bracket 125 has one end 125a as a flange and may be formed in an 'L' shape as a whole. That is, the one end 125a having the flange is shortened, the opposite side is formed with the long axis, and the end of the long axis is the other end 125b. The one end 125a is coupled to any one selected from the inner circumferential surface of the shroud plate 121 or the wing support column 123. Since one end 125a is provided as a flange, it may be coupled by a fastening means such as bolt fastening. The other end 125b is directly coupled to the outer circumferential surface of the baffle 122. At this time, since the baffle 122 is a thin plate, the baffle 122 is mainly coupled with the other end 125b of the bracket 125 by welding. Without cutting the baffle 122, the other end 125b of the bracket 125 is brought into close contact with the baffle 122 and directly coupled through welding or the like. As such, by reducing the welding portion, thermal deformation of the baffle 122 may be minimized. In FIG. 4, when both sides are welded by cutting the baffle 122 as in the related art, the other end 125b of the bracket 125 is coupled to the outer circumferential surface of the baffle 122 according to an embodiment of the present invention. In this case, the heat deformation of the wing baffle 122 is shown, and it can be seen that the thermal strain is greatly reduced.

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. Various modifications may be made at the level of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

100 : 원자로 상부 구조물 110 : 팬 모듈
111 : 냉각팬 112 : 리프팅 구조물
113 : 에어 플레넘 120 : 공기 유동 모듈
121 : 슈라우드 플레이트 122 : 배플
123 : 서포트 칼럼 125 : 브라켓
125a : 브라켓 일단 125b : 브라켓 타단
200 : 원자로 헤드100 reactor upper structure 110 fan module
111: cooling fan 112: lifting structure
113: air plenum 120: air flow module
121: shroud plate 122: baffle
123: support column 125: bracket
125a: bracket one end 125b: bracket the other end
200: reactor head

Claims (1)

냉각팬(111), 리프팅 구조물(112), 에어 플레넘(113)이 일체로 형성되는 팬 모듈(110)을 포함하고,
상하가 개방되도록 원통형으로 형성되는 슈라우드 플레이트(121)와, 공기의 유로를 형성하기 위해 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면을 따라 소정 간격으로 이격되도록 고정되어 형성되는 배플(122)이 구비되되, 다단으로 분리 가능한 공기 유동모듈(120)이 구비되며,
상기 공기 유동모듈(120)을 지지하기 위해 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면에 밀착되어 상하 방향으로 형성되는 서포트 칼럼(123)을 포함하고, 원자로 헤드(200)의 상부에 분리 가능하도록 설치되는 원자로 상부구조물(100)에 있어서,
상기 배플(122)은 브라켓(125)을 통해 상기 슈라우드 플레이트(121) 또는 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되어 고정되고,
상기 브라켓(125)은 일단(125a)이 플랜지로 구비되어 상기 슈라우드 플레이트(121)의 내주면 또는 상기 서포트 칼럼(123) 중 선택되는 어느 하나에 결합되며, 타단(125b)이 상기 배플(122)의 외주면에 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 원자로 상부구조물의 배플 결합장치.Cooling fan 111, the lifting structure 112, the air plenum 113 includes a fan module 110 is formed integrally,
The shroud plate 121 is formed in a cylindrical shape so that the upper and lower openings, and the baffle 122 is fixed to be spaced apart at predetermined intervals along the inner circumferential surface of the shroud plate 121 to form a flow path of air, Is provided with a removable air flow module 120,
A nuclear reactor including a support column 123 which is in close contact with the inner circumferential surface of the shroud plate 121 and is formed in the vertical direction to support the air flow module 120, and is detachably installed on the upper portion of the reactor head 200. In the superstructure 100,
The baffle 122 is coupled to and fixed to any one selected from the shroud plate 121 or the support column 123 through the bracket 125,
The bracket 125 has one end 125a provided as a flange and is coupled to any one selected from the inner circumferential surface of the shroud plate 121 or the support column 123, and the other end 125b of the baffle 122 Baffle coupling device of the reactor superstructure, characterized in that directly coupled to the outer peripheral surface.
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