KR101125924B1 - Device for heating a simulated core in sodium cooled fast reactor system - Google Patents

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Abstract

설치성과 가열 효율성을 모두 향상시킬 수 있는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치는, 고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금 및, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속을 사용하는 소듐 냉각 고속로에 채용되는 것으로서, 용융 금속 내에 설치되어 저전압의 고전류 전원으로 용융 금속 자체를 가열하는 전극봉을 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 기존과 같은 별도의 히터의 설치 대신에 용융 금속의 도체 성분을 이용해 용융 금속을 직접 가열할 수 있음에 따라, 설치와 더불어 가열용량 제어가 용이해진다.A simulated core heating apparatus for a sodium cooled fast reactor that can improve both installation and heating efficiency is disclosed. The simulated core heating apparatus of the sodium cooling high speed furnace according to the present invention includes alkali metals (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy, and lead-bismuth (Pb-) containing high temperature sodium (Na). It is adopted in a sodium cooling high-speed furnace using a Bi) alloy and molten metal containing lead (Pb), and includes an electrode rod installed in the molten metal to heat the molten metal itself with a high current power source having a low voltage. According to such a structure, since the molten metal can be directly heated using the conductor component of molten metal instead of the installation of a separate heater as before, it becomes easy to control heating capacity with installation.

원자로, 액체 금속로, 고속로, 액체 금속, 소듐, 모의 노심. Reactor, liquid metal furnace, high speed furnace, liquid metal, sodium, mock core.

Description

소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치{DEVICE FOR HEATING A SIMULATED CORE IN SODIUM COOLED FAST REACTOR SYSTEM}Simulation core heater of sodium cooling high speed furnace {DEVICE FOR HEATING A SIMULATED CORE IN SODIUM COOLED FAST REACTOR SYSTEM}

본 발명은 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 소듐 냉각 고속로 속의 용융 금속을 직접 가열하여 설치성과 가열 효율성을 향상시킬 수 있는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치에 관한 것이다. The present invention relates to a simulated core heating apparatus of a sodium cooling high speed furnace, and more particularly, to a simulated core heating apparatus of a sodium cooling high speed furnace capable of directly heating molten metal in a sodium cooling high speed furnace to improve installation and heating efficiency. It is about.

소듐 냉각 고속로, 소듐 취급시설, 그리고, 소듐(Na)을 포함하는 알칼리 금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금 및 납(Pb)을 다루는 시설에서 원자로 용기 또는 특정 형태를 가진 용기 속의 유체역학적 현상을 연구하기 위해서 모의 노심 역할을 하는 전기장치를 설치한다. Sodium cooling fast reactors, sodium handling facilities, and alkali metals including sodium (Na) (such as Li, K), sodium-potassium (Na-K) alloys, lead-bismuth (Pb-Bi) alloys, and lead (Pb) In the facility that handles the system, an electrical device acts as a simulated core to study the hydrodynamic phenomena in the reactor vessel or in a specific type of vessel.

상기와 같은 모의 노심 역할을 하는 전기장치는 용기 속에 들어 있는 소듐을 가열하기 위해 히터를 설치하고, 상기 히터의 온도를 제어하여 가열한다. 그런데, 좁은 공간에서 큰 용량의 가열이 필요한 경우 히터의 개수가 많아야 하기 때문에 히터의 설치가 쉽지 않고, 가열 용량이 부족한 문제점이 야기된다. 또한, 상기 히터의 가열속도를 빠르게 하고, 가열 온도가 높은 경우 상기 히터의 고장이 야기될 수 있는 문제점도 있다. The electric device serving as the simulated core serves to install a heater to heat the sodium contained in the container, and to control and heat the temperature of the heater. However, when a large capacity of heating is required in a narrow space, the number of heaters must be large, so that the installation of the heater is not easy and causes a problem of insufficient heating capacity. In addition, there is a problem that the heating speed of the heater is increased, and a failure of the heater may be caused when the heating temperature is high.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 설치가 용이한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a simulated core heating apparatus of a sodium cooling high speed furnace which is easy to install.

본 발명의 다른 목적은 가열효율이 우수하며 제어가 용이한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a simulated core heating apparatus of a sodium cooling high speed furnace having excellent heating efficiency and easy control.

본 발명의 또 다른 목적은 장기간 사용할 수 있으며 유지/보수가 용이한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a simulated core heating apparatus for a sodium cooling high speed furnace that can be used for a long time and is easy to maintain / repair.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치는, 고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금 및, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속을 사용하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치에 관한 것으로서, 상기 용융 금속 내에 설치되어 저전압의 고전류 전원으로 상기 용융 금속 자체를 가열하는 전극봉을 포함한다. The simulation core heating apparatus of a sodium cooling high speed furnace for achieving the above object is an alkali metal (Li, K, etc.) containing sodium (Na) of high temperature, sodium-potassium (Na-K) alloy, lead-bismuth A simulated core heating apparatus for a sodium cooling high speed furnace using a (Pb-Bi) alloy and molten metal containing lead (Pb), wherein the molten metal is installed in the molten metal to heat the molten metal itself with a high current power source having a low voltage. It includes an electrode rod.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 전극봉은 단상 교류 전원을 인가받는다. 이때, 상기 단상의 교류 전원은 직류변환기에 의해 직류로 변환되는 변형예도 가능하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the electrode receives a single-phase AC power. At this time, the single-phase AC power supply may be modified in a DC converter.

상기 전극봉은 가장 적은 거리의 전극 간격을 유지할 수 있도록 전원이 연결되며, 상기 전극봉으로 전원을 인가하는 전선은 전극봉의 전극판에만 연결됨으로써 상기 용융 금속내 도체성분을 가열한다. 이를 위해, 상기 전극봉의 외주면은 전원 이 상기 전극봉에만 연결되도록 절연체에 의해 감싸지며, 상기 절연체는, 상기 절연체와 동일 또는 다른 절연성 재질로 형성되는 보호막에 의해 보호되어 상기 용융 금속과 비 접촉되는 것이 좋다. The electrode is connected to a power source so as to maintain the electrode distance of the smallest distance, and the electric wire for applying power to the electrode is connected only to the electrode plate of the electrode to heat the conductor component in the molten metal. To this end, an outer circumferential surface of the electrode is wrapped by an insulator so that power is connected only to the electrode, and the insulator is protected by a protective film formed of the same or different insulating material as that of the insulator and is not in contact with the molten metal. .

참고로, 상기 전극봉은 전선과 연결되는 전극판을 각각 구비하여 2개 마련되며, 상기 2개의 전극봉의 전극판은 각각 1개 이상 혹은 3개의 전선과 연결되되, 어느 한 전극판에 연결된 전선은 다른 전극판에 간섭되지 않게 설치된다. 이때, 상기 전극봉은 상기 용융 금속이 담지되는 용기의 하부에서 상부로 삽입되어 상기 용융 금속의 흐름을 간섭하지 않도록 적어도 2개 이상 혹은 6개 마련된다. 또한, 상기 전극봉과 모의 노심을 둘러싸도록 절연체로 형성되는 노심 지지용기를 마련하여, 상기 전극봉으로 전류가 최단거리로 흐르도록 유도한다. For reference, the electrode rods are provided with two electrode plates respectively connected to the wires, and the electrode plates of the two electrode rods are connected to one or more wires or three wires, respectively. It is installed not to interfere with the electrode plate. In this case, at least two or six electrodes may be inserted into the upper portion of the container in which the molten metal is loaded to not interfere with the flow of the molten metal. In addition, a core support container formed of an insulator is provided to surround the electrode and the simulated core, thereby inducing a current to flow to the electrode in the shortest distance.

본 발명의 다른 측면에 의한 고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금 및, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속을 사용하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치는, 상기 용융 금속이 수용되는 상기 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 부위에 설치되어, 상기 용융 금속을 직접 가열하는 전극봉 및, 상기 전극봉으로 저전압 및 고전류 전원을 인가하는 전원인가부를 포함한다. 본 실시예에 의하면, 상기 전극봉은 모의 노심의 상부 및 하부에 각각 마련되되 상기 용융 금속이 출입되는 복수의 삽입홀이 각각 관통 형성되는 제1 및 제2전극판과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2전극봉을 포함한다. Alkali metal (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy, lead-bismuth (Pb-Bi) alloy containing high temperature sodium (Na) according to another aspect of the present invention, and lead (Pb) The simulated core heating apparatus of the sodium cooling high speed furnace using the molten metal containing the electrode is installed in the simulated core portion of the sodium cooling high speed furnace in which the molten metal is accommodated, the electrode rod for directly heating the molten metal, and the electrode rod It includes a power supply for applying a low voltage and high current power supply. According to the present embodiment, the electrode rods are respectively provided on the upper and lower portions of the mock core and electrically connected to the first and second electrode plates through which a plurality of insertion holes through which the molten metal passes is formed, respectively. It includes two electrodes.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 고온의 소듐(Na)을 포 함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금 및, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속이 담지된 원자로 용기 속에 융점이 낮은 용융 금속을 저전압 및 고전류의 전원이 인가되는 전극봉으로 직접 가열함에 따라, 종래와 같이 히터 설치를 위한 공간 확보가 불필요하다는 이점을 가진다. According to the present invention having the above configuration, firstly, alkali metal (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy containing lead sodium (Na) at high temperature, and lead-bismuth (Pb-Bi) Since the molten metal with low melting point is directly heated in the reactor vessel carrying the alloy and the molten metal including lead (Pb) with an electrode to which a low voltage and high current power is applied, it is unnecessary to secure a space for installing a heater as in the prior art. Has the advantage.

둘째, 전극봉의 설치가 기존의 히터 설치에 비해 용이하여 제작 비용을 저감시킬 수 있다. Second, the installation of the electrode can be easier than the conventional heater installation can reduce the manufacturing cost.

셋째, 전극봉이 용융 금속이 출입할 수 있는 복수의 삽입홀을 구비하는 전극판과 전기적으로 연결됨에 따라, 전극봉의 마련에도 용융 금속의 흐름이 저해되지 않는다. Third, as the electrode is electrically connected to the electrode plate having a plurality of insertion holes through which the molten metal can enter and exit, the flow of the molten metal is not inhibited even when the electrode is provided.

넷째, 기존의 히터에 비해 가열 용량, 가열 시간, 가열 온도, 가열 속도 등의 제어가 용이하여, 유지/보수 비용 저감과 함께 장기간 사용할 수 있는 이점을 가진다. Fourth, the heating capacity, heating time, heating temperature, heating rate and the like can be easily controlled compared to the conventional heater, and has the advantage that it can be used for a long time with the maintenance / repair cost reduction.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 모의 노심 가열장치(90)는 고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속이 수용되는 모의 노심(20) 내의 용융 금속을 직접 가열한다. 여기서, 상기 모의 노심(20)은 원자로 용기 혹은 특정 형태의 용기에 설치되며, 이하에서는, 본 실시예에 의한 모의 노심 가열장치(90)가 채용되는 모의 노심(20)이 전열제거계통이 적용된 소듐 냉각 고속 로(1)에 설치되는 것으로 예시한다. Referring to Figure 1, the simulated core heating apparatus 90 according to a preferred embodiment of the present invention is an alkali metal (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy containing high temperature sodium (Na) The molten metal in the simulated core 20 in which the molten metal containing the lead-bismuth (Pb-Bi) alloy and lead (Pb) is accommodated is directly heated. Here, the simulation core 20 is installed in a reactor vessel or a specific type of vessel, and in the following, the simulation core 20 employing the simulation core heating apparatus 90 according to the present embodiment is applied to the heat removal system sodium It is illustrated that it is installed in the cooling fast furnace 1.

우선, 상기 모의 노심(20)이 설치되는 소듐 냉각 고속로(1)의 기술구성은 하기와 같다. First, the technical configuration of the sodium cooling fast reactor 1 in which the simulation core 20 is installed is as follows.

상기 소듐 냉각 고속로(1)는 원자로 용기(10)의 하부 중심에 모의 노심(20)이 위치하며, 상기 모의 노심(20)의 외면을 감쌈과 아울러 모의 노심(20)의 상부로 소정 높이로 연장되는 노심 지지용기(30)가 마련된다. 여기서, 상기 노심 지지용기(30)는 절연체로 형성된다. 이때, 상기 모의 노심(20)과 절연체로 구성된 노심 지지용기(30)는 모두 원통형인 것으로 예시하였지만, 실제 노심과 유사한 형태의 육각 구조로 구성될 수도 있다. 그 외에도, 상기 노심 지지용기(30)의 외면에 대해 수직 연장되어 수평한 상태로 배치되는 환형의 격리판(40), 상기 격리판(40)의 가장자리에서 수직하게 상방으로 연장되어 상기 원자로 용기(10)의 내벽과 노심 지지용기(30)의 사이에 배치되는 원통형의 원자로배플(50)이 상기 원자로 용기(10) 내에 마련된다. 여기서, 상기 원자로 용기(10)는 모의 노심(20) 및 격리판(40)의 상부이자 원자로배플(50)의 내측에는 위치하는 고온풀(11)과, 상기 격리판(40)의 하부 및 원자로배플(50)과 원자로 용기(100)의 내벽 사이에 위치하는 저온풀(12)로 내부 공간이 구분된다.The sodium cooling fast reactor 1 is located in the lower center of the reactor vessel 10, the simulation core 20, and wraps the outer surface of the simulation core 20 and at a predetermined height to the top of the simulation core 20. An extended core support container 30 is provided. Here, the core support container 30 is formed of an insulator. At this time, the core support vessel 30 composed of the simulated core 20 and the insulator are all illustrated as being cylindrical, but may be configured in a hexagonal structure similar to the actual core. In addition, the annular separator 40 of the annular separator 40 which is vertically extended with respect to the outer surface of the core support container 30, and is disposed in a horizontal state, and extends vertically upward from the edge of the separator 40 to the reactor vessel ( A cylindrical reactor baffle 50 disposed between the inner wall of the vessel 10 and the core support vessel 30 is provided in the reactor vessel 10. Here, the reactor vessel 10 is the upper portion of the simulated core 20 and the separator 40 and the high temperature pool 11 located inside the reactor baffle 50, the lower portion and the reactor of the separator 40 The internal space is divided by the cold pool 12 located between the baffle 50 and the inner wall of the reactor vessel 100.

상기 원자로배플(50)의 높이는 정상운전상태에서 상기 고온풀(11)의 용융 금속 액위(X)보다 높도록 하여 고온풀(11) 내의 고온의 소듐이 저온풀(12)로 흘러 들어가는 것을 방지한다. 또한, 노심 지지용기(30)의 높이는 고온풀(11)의 용융 금속 액위(X)보다 낮도록 하여 고온풀(11) 내에서 노심 지지용기(30)의 외주면측 공 간에도 항상 고온의 용융 금속이 채워진 상태를 유지하도록 한다. The height of the reactor baffle 50 is higher than the molten metal level X of the hot pool 11 in the normal operation state to prevent the high temperature sodium in the hot pool 11 from flowing into the cold pool 12. . In addition, the height of the core support vessel 30 is lower than the molten metal level X of the high temperature pool 11 so that hot molten metal is always present in the space on the outer circumferential surface side of the core support vessel 30 within the high temperature pool 11. Keep it filled.

상기 노심 지지용기(30)의 외주면과 원자로배플(50)의 내주면 사이에는 정상 열제거 시스템의 구성요소인 다수의 중간열교환기(Intermediate heat exchanger, IHX)(60)가 소정의 배열규칙에 따라 배치되며, 저온풀(12)의 용융 금속을 모의 노심(20)을 거쳐 고온풀(11)로 양정하는 1차계통펌프(61)가 소정의 배열규칙에 따라 배열된다. 이에 따라, 상기 소듐 냉각 고속로(1)의 정상운전중에 고온풀(11)과 저온풀(12) 각각의 용융 금속 액위(X)(Y) 사이의 액위차(Z)가 항상 일정수준 이상으로 유지된다. Between the outer circumferential surface of the core support vessel 30 and the inner circumferential surface of the reactor baffle 50, a plurality of intermediate heat exchangers (IHX) 60, which are components of the normal heat removal system, are disposed according to a predetermined arrangement rule. The primary system pump 61 which pumps the molten metal of the low temperature pool 12 to the high temperature pool 11 via the simulation core 20 is arranged in accordance with a predetermined arrangement rule. Accordingly, the liquid level difference (Z) between the molten metal liquid level (X) (Y) of each of the hot pool 11 and the cold pool 12 is always above a certain level during the normal operation of the sodium cooling fast reactor 1. maintain.

여기서, 상기 중간열교환기(60)는 2개가 1조로 구성되고, 각 조별로 원자로 용기(10)의 외부에 위치하는 증기발생기(Steam generater)(62)와 연결되어 정상운전시 모의 노심(20)에서 발생된 열을 제거한다. 또한, 상기 중간열교환기(60)와 증기발생기(62)를 연결하는 연결배관(63) 상에 격리밸브(64)가 설치되어, 정상 열제거 시스템에 장애가 발생한 경우에 내부의 융용 금속의 흐름을 차단할 수 있도록 구성된다. Here, the intermediate heat exchanger (60) is composed of two sets, each of which is connected to a steam generator (62) located outside the reactor vessel (10) for each tank simulated core (20) during normal operation Remove heat generated from In addition, an isolation valve 64 is installed on the connection pipe 63 connecting the intermediate heat exchanger 60 and the steam generator 62 to prevent flow of the molten metal therein in the event of a failure of the normal heat removal system. It is configured to block.

그리고, 상기 원자로배플(50) 내측면과 인접한 고온풀(11) 가장자리에 수직원형관(70)이 설치된다. 참고로, 상기 수직원형관(70)은 3개 내외로 설치됨이 좋다. 이러한 수직원형관(70)은 자체의 하단이 저온풀(12)과 연통되어, 상기 1차계통펌프(61)의 양정에 의해 내부의 액위가 저온풀(12)의 액위(Y)와 동일하게 유지된다. 또한, 상기 수직원형관(70) 자체의 상단은 원자로배플(50)과 마찬가지로 소듐 냉각 고속로(1)의 정상운전시 고온풀(11)의 용융 금속 액위(X)보다 높게 연장된다. In addition, a vertical circular tube 70 is installed at an edge of the high temperature pool 11 adjacent to the inner surface of the reactor baffle 50. For reference, the vertical circular tube 70 is preferably installed in about three. The vertical circular tube 70 has a lower end thereof in communication with the low temperature pool 12, so that the liquid level in the interior is equal to the liquid level Y of the low temperature pool 12 by the head of the primary system pump 61. maintain. In addition, the upper end of the vertical circular tube 70 itself extends higher than the molten metal liquid level X of the high temperature pool 11 during the normal operation of the sodium cooling fast reactor 1 as in the reactor baffle 50.

한편, 상기 수직원형관(70) 내의 용융 금속과 비 접촉되도록 상기 수직원형관(70)의 상부를 통해 소듐-공기 열교환기(80)가 진입되어 설치되며, 상기 소듐-공기 열교환기(80)는 원자로 용기(10)의 상부를 덮는 원자로헤드(13)를 관통하여 원자로 용기(10)의 상부로 연장되어 소듐-공기 열교환기(80)와 연결된 제열용 소듐-루프(81)와 연결된다. 이에 따라, 상기 원자로 용기(10) 내부에서 상기 소듐-공기 열교환기(80)를 통해 흡수한 열을 소듐-공기 열교환기(80)를 통해 대기로 방출하게 된다. Meanwhile, a sodium-air heat exchanger 80 enters and is installed through an upper portion of the vertical circular tube 70 to be in non-contact with molten metal in the vertical circular tube 70. The sodium-air heat exchanger 80 is installed. Is penetrated through the reactor head 13 covering the top of the reactor vessel 10 and extends to the top of the reactor vessel 10 to be connected to the sodium-loop 81 for heat removal connected to the sodium-air heat exchanger 80. Accordingly, the heat absorbed through the sodium-air heat exchanger 80 in the reactor vessel 10 is discharged to the atmosphere through the sodium-air heat exchanger 80.

즉, 상기 소듐-공기 열교환기(80)는 제열용 소듐-루프(81)에 의해 전달된 고온풀(11)의 열을 소듐-공기 열교환기(80) 하부의 입구로부터 유입받아 열교환한 후 소듐-공기 열교환기(80) 상부의 출구(82)를 통해 배출하는, 외부공기를 이용한 직접적인 열제거가 이루어지는 소듐 냉각 고속로(1)의 사례인 것이다. That is, the sodium-air heat exchanger 80 receives heat from the inlet of the lower portion of the sodium-air heat exchanger 80 and heat exchanges the heat of the high-temperature pool 11 transferred by the heat removal sodium-loop 81. It is an example of a sodium cooling fast reactor 1 in which direct heat removal using external air is discharged through an outlet 82 above the air heat exchanger 80.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 소듐 냉각 고속로(1)의 모의 노심(20)을 구성하는 모의 노심 가열장치(90)에 대해 자세히 설명한다. Hereinafter, the simulation core heating apparatus 90 which comprises the simulation core 20 of the sodium cooling high speed furnace 1 which has the above structure is demonstrated in detail.

우선, 상기 모의 노심 가열장치(90)는 전극봉(100)과 전원인가부(200)를 포함한다. First, the mock core heating device 90 includes an electrode rod 100 and a power applying unit 200.

상기 전극봉(100)은 상기 모의 노심(20) 내의 용융 금속에 설치되어, 저전압의 고전류 전원으로 상기 용융 금속 자체를 직접 가열한다. 즉, 상기 전극봉(100)은 소듐(Na)과 같은 도체 성분을 구비하는 용융 금속을 전기적으로 가열하는 것이다. 이러한 전극봉(100)은 상기 모의 노심(20)의 상부(21)와 하부(22)에 각각 하나씩 설치되며, 충분한 길이를 가지는 전선에 의해 후술할 전원인가부(200)와 연결 되어 용융 금속을 가열한다. 이때, 상기 전극봉은 상기 절연체인 노심 지지용기(30)에 의해 지지되므로, 전류가 최단거리로 인가될 수 있으며, 적어도 2개 이상 혹은 6개 마련될 수 있다. The electrode rod 100 is installed on the molten metal in the simulation core 20 to directly heat the molten metal itself with a high current power source having a low voltage. That is, the electrode 100 electrically heats a molten metal having a conductor component such as sodium (Na). These electrode rods 100 are respectively installed in the upper portion 21 and the lower portion 22 of the mock core 20 and are connected to the power supply unit 200 to be described later by a wire having a sufficient length to heat the molten metal. do. At this time, since the electrode is supported by the core support vessel 30, which is the insulator, a current may be applied in the shortest distance, and at least two or six may be provided.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 모의 노심(20)의 상부(21) 및 하부(22)에 각각 설치된 전극봉(100)을 제1 및 제2전극봉(110)(120)으로 각각 지칭하며, 상기 제1 및 제2전극봉(110)(120)과 후술할 전원인가부(200)를 각각 연결시키는 전선을 제1 및 제2전선(111)(121)으로 각각 지칭하여 설명한다. 여기서, 상기 제1 및 제2전선(111)(121)은 적어도 1개 이상 혹은 3개로 마련될 수 있다. Hereinafter, for convenience of description, the electrode rods 100 respectively installed on the upper portion 21 and the lower portion 22 of the simulation core 20 are referred to as first and second electrode rods 110 and 120, respectively. The wires connecting the first and second electrode rods 110 and 120 and the power applying unit 200 to be described below are referred to as first and second wires 111 and 121, respectively. Here, at least one or three or more first and second wires 111 and 121 may be provided.

도 2에 상기 모의 노심(20)의 상부에 마련되는 제1전극봉(100)이 구체적으로 도시된다. 도 2를 참고하면, 상기 제1전극봉(100)은 상기 모의 노심(20)의 상부에 마련된 제1전극판(112) 상에 복수개 관통 형성되는 제1삽입홀(113)에 삽입되어 마련된다. 여기서, 상기 제1전극판(112)의 제1삽입홀(113)에 삽입되어 마련되는 제1전극봉(100)은 상기 제1전선(111)과 연결되는 제1 및 제2연결배선(114)(115), 이 제1 및 제2연결배선(114)(115)과 연결되는 제1삽입홀(113) 외부의 제1전선(111)을 절연시키는 제1절연체(116), 상기 제1절연체(116)가 상기 용융 금속과 비접촉되도록 보호하는 제1보호막(117)으로 구성된다. 이때, 상기 제1보호막(117)은 제1절연체(116)와 동일하거나 다른 절연성 재질로 형성된다.In FIG. 2, the first electrode 100 provided on the simulation core 20 is illustrated in detail. Referring to FIG. 2, the first electrode rod 100 is inserted into and inserted into a plurality of first insertion holes 113 formed on the first electrode plate 112 provided on the simulation core 20. Here, the first electrode rod 100 inserted into the first insertion hole 113 of the first electrode plate 112 is provided with first and second connection wires 114 connected to the first wire 111. A first insulator 116 that insulates the first wire 111 outside the first insertion hole 113 connected to the first and second connection wires 114 and 115, and the first insulator 116 is composed of a first protective film 117 that protects the molten metal from being in contact with the molten metal. In this case, the first passivation layer 117 is formed of an insulating material that is the same as or different from that of the first insulator 116.

이때, 상기 제1전선(111)과 연결되는 제1 및 제2연결배선(114)(115)은 상기 제1삽입홀(113) 내에서 제1전극판(112)과 전기적으로 연결됨으로써, 용융 금속을 가열한다. 즉, 상기 제2전선(111)으로부터 인가되는 전원이 상기 제1전극봉(110) 에 의해 제1전극판(112)에만 인가되는 것이다. In this case, the first and second connection wires 114 and 115 connected to the first wire 111 are electrically connected to the first electrode plate 112 in the first insertion hole 113, thereby melting. Heat the metal. That is, the power applied from the second wire 111 is applied only to the first electrode plate 112 by the first electrode rod 110.

참고로, 상기 제1전극판(112)은 실제 모의 노심(20)의 구조에서 비가열부에 해당하는 부분으로써 상기 비가열부의 높이 즉, 상기 제1전극판(112)의 높이(H1)는 조절 가능하다. 이러한 제1전극판(112)의 높이(H1)에 의해 제1전극봉(100)의 체적 또는 높이가 조절될 수 있다. 또한, 상기 복수의 제1삽입홀(113)은 여러개의 모의 노심(20)이 설치될 경우의 유체역학적 차압을 형성하여 모의 노심(20) 사이를 흐르는 유체의 흐름 저항을 제어할 수 있도록, 상기 제1전극판(112) 상에 노즐 대신에 복수개 형성된다. For reference, the first electrode plate 112 corresponds to the unheated portion in the structure of the actual simulation core 20, and the height of the non-heated portion, that is, the height H1 of the first electrode plate 112 is adjusted. It is possible. The volume or height of the first electrode 100 may be adjusted by the height H1 of the first electrode plate 112. In addition, the plurality of first insertion holes 113 may form a hydrodynamic differential pressure when a plurality of simulation cores 20 are installed to control the flow resistance of the fluid flowing between the simulation cores 20. A plurality of nozzles are formed on the first electrode plate 112 instead of the nozzles.

한편, 상기 제1전극판(112) 상에 복수의 제1전선(111)을 연결하여 복수개의 제1전극봉(100)을 형성하는 것이 바람직하나, 본 실시예에서는 3개의 제1전선(111)이 연결된 3개의 제1전극봉(100) 만을 예시한다. 이때, 상기 제1전극봉(110)은 가장 적은 거리의 전극 간격을 유지할 수 있도록 전원이 연결되는 구조를 가짐이 바람직하다. On the other hand, it is preferable to form a plurality of first electrode rods 100 by connecting a plurality of first wires 111 on the first electrode plate 112, but in this embodiment three first wires 111 Only three connected first electrode electrodes 100 are illustrated. In this case, it is preferable that the first electrode 110 has a structure in which a power source is connected to maintain an electrode distance of the smallest distance.

도 3을 참고하면, 상기 모의 노심(20)의 하부에 마련되는 제2전극봉(120)이 자세히 도시된다. 도 3의 도시와 같이, 상기 제2전극봉(120)은 상술한 제1전극봉(100)과 마찬가지로, 상기 제2전선(121)을 통해 인가되는 전원을 제2전극판(122)에만 인가시키도록 구성되어, 상기 용융 금속을 가열한다.Referring to FIG. 3, the second electrode 120 provided below the simulation core 20 is shown in detail. As shown in FIG. 3, the second electrode 120 is configured to apply power applied through the second wire 121 only to the second electrode plate 122 similarly to the first electrode 100 described above. And the molten metal is heated.

이를 위해, 상기 제2전극봉(120)은 상기 제2전선(121)과 연결되는 제3 및 제4연결배선(124)(125), 제2삽입홀(123) 외부의 제2전선(121)을 절연시키는 제2절연체(126), 그리고, 상기 제2절연체(126)와 동일하거나 다른 절연성 재질로 형성되어 상기 제2절연체(126)를 용융 금속과 비접촉시키는 제2보호막(127)을 포함하여, 제2전극판(122)의 제2삽입홀(123)에 삽입되어 마련된다. 이때, 상기 제2전극판(122)의 높이(H2)가 비가열부에 해당된다. 참고로, 상기 제2전극봉(120) 또한, 제1전극봉(100)과 마찬가지로 3개인 것으로 예시하나, 이에 한정되지 않는다.To this end, the second electrode rod 120 is the third and fourth connection wirings 124 and 125 connected to the second wire 121, the second wire 121 outside the second insertion hole 123. A second insulator 126 that insulates the insulating layer, and a second passivation layer 127 formed of an insulating material that is the same as or different from the second insulator 126 to make the second insulator 126 non-contact with molten metal. The second insertion plate 123 is inserted into the second insertion hole 123 of the second electrode plate 122. In this case, the height H2 of the second electrode plate 122 corresponds to the non-heating part. For reference, the second electrode 120 is also illustrated as three, like the first electrode 100, but is not limited thereto.

이상과 같은 구성에 의해, 상기 제1 및 제2전극봉(120)은 모의 노심(20)을 구성함과 아울러, 용융 금속을 직접 가열할 수 있게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2전극봉(110)(120)에 인가되는 전원의 조절로 상기 제1 및 제2전극봉(120)의 가열 용량, 시간 및 속도 등을 제어할 수 있다. With the above configuration, the first and second electrode rods 120 constitute the simulated core 20 and can directly heat the molten metal. At this time, the heating capacity, time, and speed of the first and second electrode 120 may be controlled by adjusting the power applied to the first and second electrode 110 and 120.

참고로, 상기와 같은 구성을 가지는 제1 및 제2전극봉(110)(120)은 도 1의 도시와 같이, 상기 원자로 용기(10)의 하부에서 상부로 삽입하여 용융 금속의 흐름을 방해하지 않도록 함이 바람직하다. 뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2전극봉(110)(120)의 제1 및 제2전극판(112)(122)상에 복수개 마련되더라도 그들의 전선(111)(121)이 다른 전극판(112)(122)에 간섭되지 않도록 설치됨은 당연하다. For reference, the first and second electrode rods 110 and 120 having the configuration as described above are inserted into the upper portion from the lower portion of the reactor vessel 10 as shown in FIG. 1 so as not to disturb the flow of molten metal. It is preferable to. In addition, even if a plurality of first and second electrode plates 112 and 122 of the first and second electrode rods 110 and 120 are provided, their wires 111 and 121 have different electrode plates 112. Naturally, it is installed so as not to interfere with the 122.

상기 전원인가부(200)는 상기 전극봉(100)에 저전압, 고전류의 전원을 인가하는 것으로서, 3상(210)의 트랜스포머(220)를 사용하며, 2차측은 단상 교류전원(230)을 형성시킨다. 한편, 본 실시예에서는 상기 전원인가부(200)가 3상(210)의 트랜스포머(220)와, 단상 교류전원(230)을 이용하여 교류전원을 상기 제1 및 제2전극봉(110)(120) 상에 전달하는 것으로 설명한다. 그러나, 도 4의 도시와 같이, 상기 제1 및 제2전극봉(110)(120)과 단상 교류전원(230)의 사이에 직류변환기(240)를 설치하여, 저전압, 고전류의 교류전원을 직류전원으로 변환하여 연결할 수도 있 음은 당연하다. 이때, 상기 전원인가부(200)가 도 1 및 도 4와 같이 상기 제1 및 제2전극봉(120)에 교류 또는 직류로 전원을 인가함에 따른 차이는 타 장치에 공급되는 전원에 영향을 고려하여 적절히 선택될 수 있는 선택사항일 뿐, 어느 하나로 한정되지 않음은 당연하다. The power supply unit 200 is to apply a low voltage, high current power to the electrode 100, using a transformer 220 of the three-phase 210, the secondary side forms a single-phase AC power 230 . On the other hand, in the present embodiment, the power supply unit 200 uses the transformer 220 of the three-phase 210 and the single-phase AC power 230 to supply AC power to the first and second electrode rods 110 and 120. It will be described as passing on). However, as shown in FIG. 4, a DC converter 240 is installed between the first and second electrode rods 110 and 120 and the single-phase AC power supply 230 to supply an AC power supply having a low voltage and a high current. Of course, you can also convert to. In this case, as the power applying unit 200 applies power to the first and second electrode 120 by alternating current or direct current as shown in FIGS. 1 and 4 in consideration of the influence on the power supplied to other devices. Naturally, it is only an option that can be appropriately selected and is not limited to any one.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치를 개략적으로 도시한 구성도, 1 is a schematic view showing a simulated core heating apparatus of a sodium cooling fast reactor according to an embodiment of the present invention;

도 2는 상부 전극봉을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면, 2 is a view schematically showing the upper electrode,

도 3은 하부 전극봉을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면, 그리고, 3 is a view schematically illustrating a lower electrode, and

도 4는 직류변환기에 의해 직류 변환된 전원이 전극봉이 인가되는 변형예를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 구성도이다. 4 is a configuration diagram schematically illustrating a modified example in which an electrode is applied to a power source converted by direct current (DC) converter.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]

1: 소듐 냉각 고속로 10: 원자로 용기1: sodium cooling reactor 10: reactor vessel

20: 모의 노심 90: 모의 노심 가열장치20: simulated core 90: simulated core heater

100: 전극봉 110: 제1전극봉100: electrode 110: first electrode

120: 제2전극봉 200: 전원인가부 120: second electrode 200: power supply

Claims (10)

고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속을 사용하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치에 있어서, Alkali metal containing high temperature sodium (Na) (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy, lead-bismuth (Pb-Bi) alloy, molten metal containing lead (Pb) using In the simulation core heating apparatus of sodium cooling high speed furnace, 외주면은 절연체에 의해 감싸져 상기 용융 금속 내에 설치되어, 저전압의 고전류 전원으로 상기 용융 금속 자체를 가열하는 전극봉; An outer circumferential surface is surrounded by an insulator and installed in the molten metal to heat the molten metal by a high current power source having a low voltage; 을 포함하며, Including; 상기 절연체는, 상기 전극봉을 감싸도록 마련된 상기 절연체와 동일 또는 다른 절연성 재질로 형성되는 보호막에 의해 보호되어, 상기 용융 금속과 비 접촉되는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The insulator is protected by a protective film formed of the same or different insulating material than the insulator provided to surround the electrode rod, and the non-contact with the molten metal, simulated core heating apparatus of the sodium cooling high-speed furnace. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉은 단상 교류 전원을 인가받는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The electrode rod is simulated core heating apparatus of a sodium cooling high-speed furnace characterized in that the single-phase AC power is applied. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉은 단상 교류 전원이 직류변환기에 의해 직류로 변환된 전원을 인가받는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The electrode rod is simulated core heating apparatus of a sodium cooling high-speed furnace, characterized in that the single-phase AC power is applied to the power converted to direct current by a direct current converter. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉은 가장 적은 거리의 전극 간격을 유지할 수 있도록 전원이 연결되며, The electrode is connected to a power source to maintain the electrode distance of the smallest distance, 상기 전극봉으로 전원을 인가하는 전선은 전극봉의 전극판에만 연결되는 것을 특징으로 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The electric wire for applying power to the electrode rod is connected to only the electrode plate of the electrode, simulated core heating apparatus of the sodium cooling high-speed furnace. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉은 전선과 연결되는 전극판을 각각 구비하여 2개 마련되며, The electrode bar is provided with two electrode plates each connected to the wire, 상기 2개의 전극봉의 전극판은 각각 1개 이상 혹은 3개의 전선과 연결되되, 어느 한 전극판에 연결된 전선은 다른 전극판에 간섭되지 않게 설치되는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The electrode plates of the two electrode rods are respectively connected to one or more or three wires, the wires connected to any one of the electrode plate is simulated core heating apparatus of sodium cooling high-speed furnace, characterized in that is installed so as not to interfere with the other electrode plate . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉은 상기 용융 금속이 담지되는 용기의 하부에서 상부로 삽입되어 상기 용융 금속의 흐름을 간섭하지 않도록 적어도 2개 이상 혹은 6개 마련되는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. At least two or six electrode rods are inserted into the upper portion from the lower portion of the container in which the molten metal is loaded so as not to interfere with the flow of the molten metal is provided. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전극봉과 모의 노심을 둘러싸도록 절연체로 형성되는 노심 지지용기를 마련하여, 상기 전극봉으로 전류가 최단거리로 흐르도록 유도하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. Simulated core heating apparatus of a sodium cooling high-speed furnace by providing a core support container formed of an insulator so as to surround the electrode and the simulated core, to induce a current to flow to the electrode in the shortest distance. 고온의 소듐(Na)을 포함하는 알칼리금속(Li, K등), 소듐-포타슘(Na-K) 합금, 납-비스무스(Pb-Bi) 합금, 납(Pb)을 포함하는 용융 금속을 사용하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치에 있어서, Alkali metal containing high temperature sodium (Na) (Li, K, etc.), sodium-potassium (Na-K) alloy, lead-bismuth (Pb-Bi) alloy, molten metal containing lead (Pb) using In the simulation core heating apparatus of sodium cooling high speed furnace, 상기 용융 금속이 수용되는 상기 소듐 냉각 고속로의 모의 노심부에 설치되어, 상기 용융 금속을 직접 가열하는 전극봉; 및An electrode rod installed in a simulated core portion of the sodium cooling high-speed furnace in which the molten metal is accommodated and directly heating the molten metal; And 상기 전극봉으로 저전압 및 고전류 전원을 인가하는 전원인가부; A power supply unit for applying low voltage and high current power to the electrode; 를 포함하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. Simulation core heating apparatus of sodium cooling high-speed furnace comprising a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 전극봉은, 상기 모의 노심부의 상부 및 하부에 각각 마련되되 상기 용융 금속이 출입되는 복수의 삽입홀이 각각 관통 형성되는 제1 및 제2전극판과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2전극봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 소듐 냉각 고속로의 모의 노심 가열장치. The electrode rods may include first and second electrode rods respectively provided on the upper and lower portions of the simulated core part and electrically connected to the first and second electrode plates through which a plurality of insertion holes through which the molten metal enters and exits, respectively. A simulation core heating apparatus for sodium cooling high speed furnace.
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