KR101253863B1 - Core of a nuclear reactor - Google Patents

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Abstract

한 종류의 핵연료집합체를 사용하고, 노심에 접근이 용이한 연구용 원자로가 개시된다. 연구용 원자로는, 서로 동일한 크기를 갖는 복수의 핵연료집합체를 포함하는 핵연료 유닛, 상기 핵연료 유닛을 둘러싸도록 형성된 굴뚝, 상기 굴뚝 내부에서 상기 핵연료집합체의 상부에 구비되어 원자로를 제어하기 위한 제어봉 및 상기 핵연료집합체 사이에 구비되고 조사공이 관통 형성된 조사공 블록을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 핵연료집합체는 사각형 단면을 갖고 복수의 핵연료집합체가 격자 형태로 배열되고, 상기 조사공 블록은 이웃하는 핵연료집합체와 면 접촉 가능하도록 모서리가 제거된 형태를 가질 수 있다.A research reactor using one type of fuel assembly and having easy access to the core is disclosed. A reactor for research includes a fuel unit including a plurality of fuel assemblies having the same size as each other, a chimney formed to surround the fuel unit, a control rod provided on an upper portion of the fuel assembly within the chimney, and a control rod for controlling the reactor; It is comprised including the irradiation hole block provided in between and formed through the irradiation hole. Here, the fuel assembly may have a rectangular cross section and a plurality of fuel assemblies may be arranged in a lattice shape, and the irradiation hole block may have a shape in which edges are removed so as to be in surface contact with a neighboring fuel assembly.

Description

원자로 노심{CORE OF A NUCLEAR REACTOR}Reactor Core {CORE OF A NUCLEAR REACTOR}

본 발명은 연구로에 관한 것으로, 판형 핵연료를 이용하는 연구로에서 원자로 노심에 접근하기 쉬운 구조를 갖는 연구용 원자로의 노심에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a research reactor and to a core of a research reactor having a structure that is easily accessible to the reactor core in a research reactor using plate fuel.

연구로는 원자로에 대한 효율적인 연구를 위한 높은 중성자속을 얻기 위하여 여러 가지 핵연료 또는 노심 구조를 개발하기 위한 연구용 원자로 장치이다.Research is a research reactor device for developing various fuel or core structures to obtain high neutron flux for efficient research on reactors.

대부분의 연구로는 판형 핵연료를 사용한다. 예를 들어, 일본 JRR-3M과 같이 원자로 수조(reactor pool)에 원자로(reactor core)가 위치하고, 반사체인 중수 탱크(heavy water tank)에 둘러싸여 있으며 다수의 핵연료집합체로 구성된다. 원자로 내부에는 제어봉(control rod) 및 원자로 하부에는 제어봉 구동장치(control rod drive mechanism)가 연결되어 원자로의 출력이 조절된다.Most studies use plate fuel. For example, a reactor core is placed in a reactor pool, such as Japan's JRR-3M, surrounded by a heavy water tank that is a reflector, and is composed of a plurality of fuel assemblies. A control rod is connected inside the reactor and a control rod drive mechanism is connected to the bottom of the reactor to regulate the output of the reactor.

그리고 핵연료집합체는 다수의 핵연료판(fuel plate)으로 구성된다. 예를 들어, 핵연료집합체는 표준형 핵연료집합체(standard fuel element)와 제어용 핵연료집합체(follower fuel element)가 있다. 여기서, 제어용 핵연료집합체는 상부에 중성자 흡수체가 연결되고 하부에 구동장치가 연결된 상태에서 제어용 핵연료집합체 및 중성자 흡수체가 상하로 움직여서 원자로가 제어된다.The fuel assembly consists of a number of fuel plates. For example, a fuel assembly includes a standard fuel element and a control fuel element. Here, in the control fuel assembly, the control fuel assembly and the neutron absorber are moved up and down in a state where the neutron absorber is connected to the upper portion and the driving device is connected to the lower portion, thereby controlling the reactor.

원자로는 이와 같이 다수의 표준형 핵연료집합체와 제어용 핵연료집합체로 구성되는데, 핵연료 판 또는 핵연료집합체의 종류가 달라지면 노심 내 핵연료 배치, 핵연료 제조, 운반, 저장 등에서 불리하다. 이러한 불리한 점을 극복하기 위해서는 같은 크기의 핵연료 판 또는 핵연료집합체를 사용해야 한다.Reactors consist of a number of standard fuel assemblies and control fuel assemblies as described above. However, different types of fuel plates or fuel assemblies are disadvantageous in nuclear fuel placement, fuel production, transportation, and storage. To overcome these disadvantages, the same size fuel plates or fuel assemblies must be used.

한편, 원자로를 제어하는 제어봉 구동장치는 상부 또는 하부에 위치한다. 여기서, 원자로 하부에 제어봉 구동장치가 구비되는 경우에는, 원자로 하부에 제어봉 구동장치를 위한 추가 공간이 필요하므로 이로 인해 추가 비용이 발생하여 비용이 증가한다. 반면, 원자로 상부에 제어봉 구동장치가 구비되는 경우에는 하부에서 구동하는 경우에 비해 비용 절감에는 유리하지만, 제어봉 구동장치가 원자로의 상부 공간을 차지므로 원자로 노심에 접근하기 어려운 문제가 있다.
On the other hand, the control rod drive for controlling the reactor is located at the top or bottom. Here, when the control rod drive unit is provided in the lower part of the reactor, since additional space for the control rod drive unit is required in the lower part of the reactor, this causes an additional cost and increases the cost. On the other hand, when the control rod drive device is provided on the upper part of the reactor, it is advantageous to reduce the cost compared to the case of driving from the bottom, but the control rod drive device takes the upper space of the reactor, there is a problem that is difficult to approach the reactor core.

본 발명의 실시예들에 따르면 한 종류의 핵연료를 사용하는 연구용 원자로를 제공하는 데 있다.According to embodiments of the present invention to provide a research reactor using a type of nuclear fuel.

또한, 노심에 접근이 용이한 연구용 원자로를 제공하는 데 있다.
It also provides a research reactor with easy access to the core.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 연구용 원자로는, 서로 동일한 크기를 갖는 복수의 핵연료집합체를 포함하는 핵연료 유닛, 상기 핵연료 유닛을 둘러싸도록 형성된 굴뚝, 상기 굴뚝 내부에서 상기 핵연료집합체의 상부에 구비되어 원자로를 제어하기 위한 제어봉 및 상기 핵연료집합체 사이에 구비되고 조사공이 관통 형성된 조사공 블록을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 핵연료집합체는 사각형 단면을 갖고 복수의 핵연료집합체가 격자 형태로 배열되고, 상기 조사공 블록은 이웃하는 핵연료집합체와 면 접촉 가능하도록 모서리가 제거된 형태를 가질 수 있다.The reactor for research according to the embodiments of the present invention described above includes a nuclear fuel unit including a plurality of fuel assemblies having the same size as each other, a chimney formed to surround the fuel unit, and provided at an upper portion of the fuel assembly within the chimney. It comprises a control rod for controlling the reactor and the irradiation hole block provided between the nuclear fuel assembly and the irradiation hole. Here, the fuel assembly may have a rectangular cross section and a plurality of fuel assemblies may be arranged in a lattice shape, and the irradiation hole block may have a shape in which edges are removed so as to be in surface contact with a neighboring fuel assembly.

일 측에 따르면, 상기 조사공 블록은 상기 핵연료집합체가 배열된 격자 중에서 중앙 부분에 구비되고, 상기 조사공 블록 둘레에 인접하여 배치된 4개의 핵연료집합체와 면 접촉되도록 상기 조사공 블록의 모서리가 요입 형성될 수 있다.According to one side, the irradiation block is provided in the center portion of the lattice in which the fuel assembly is arranged, the edge of the irradiation block is recessed so that the surface contact with the four fuel assemblies arranged adjacent to the irradiation hole block adjacent Can be formed.

일 측에 따르면, 상기 굴뚝은 팔각형 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 굴뚝 상부에는 상기 굴뚝 상부를 개폐하는 굴뚝 커버가 구비될 수 있다.According to one side, the chimney may have an octagonal cross-sectional shape. In addition, the chimney top may be provided with a chimney cover for opening and closing the chimney top.

일 측에 따르면, 상기 제어봉은 상기 조사공 블록에 인접한 4개의 핵연료 집합체를 둘러싸도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 제어봉과 상기 핵연료 집합체 사이에 개재되는 내부 안내관 및 상기 제어봉 외측 둘레에 구비되는 외부 안내관이 구비되고 상기 제어봉은 상기 내부 안내관과 상기 외부 안내관 사이에서 이동하도록 구비될 수 있다.According to one side, the control rod may be provided to surround the four fuel assembly adjacent to the irradiation hole block. Here, an inner guide tube interposed between the control rod and the nuclear fuel assembly and an outer guide tube provided around the outside of the control rod are provided, and the control rod may be provided to move between the inner guide tube and the outer guide tube.

일 측에 따르면, 상기 제어봉의 구동을 위한 제어봉 구동장치가 구비되고, 상기 제어봉 구동장치는 상기 굴뚝 내부에서 상기 제어봉 상부에 수직으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 핵연료집합체 및 상기 제어봉이 배열된 사이에는 하나 이상의 정지봉이 구비되고, 상기 정지봉은 상기 굴뚝 내부 일측에서 상기 제어봉 구동장치에 연결될 수 있다.
According to one side, a control rod drive device for driving the control rod is provided, the control rod drive device may be connected vertically to the upper control rod in the chimney. In addition, one or more stop rods are provided between the nuclear fuel assembly and the control rods, and the stop rods may be connected to the control rod driving device at one side of the chimney.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 한가지 종류의 핵연료를 사용하는 원자로를 구성할 수 있어서, 노심 관리, 핵연료 제조, 운반, 보관이 용이하다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to configure a reactor using one kind of nuclear fuel, so that core management, fuel production, transportation, and storage are easy.

또한, 노심에 접근이 용이하고 위험성이 적은 구조로 형성할 수 있으며, 원자로 노심에 접근하기 쉬워 핵연료 장전 및 노 내 조사공의 이용에서 편리하다.
In addition, the core can be easily accessed and has a low risk structure, and the reactor core can be easily accessed, which is convenient for nuclear fuel loading and the use of in-hole inspection holes.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로의 구성을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 원자로에서 굴뚝을 사용하여 핵연료 유닛을 구성한 원자로 노심의 단면도이다.
도 3은 도 2의 핵연료 유닛에서 표준형 핵연료집합체의 사시도이다.
도 4는 도 2의 원자로 노심에서 MCNP로 만든 노심 계산 모델의 단면도이다.
도 5는 도 4의 노심 계산 모델에서 제어봉 부분만 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 핵연료 유닛의 측면도이다.1 is a configuration diagram briefly showing the configuration of a nuclear reactor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a reactor core constituting a nuclear fuel unit using a chimney in the reactor of FIG. 1.
3 is a perspective view of a standard fuel assembly in the fuel unit of FIG.
4 is a cross-sectional view of a core calculation model made of MCNP in the reactor core of FIG. 2.
FIG. 5 is an enlarged view of only a control rod in the core calculation model of FIG. 4.
6 is a side view of the nuclear fuel unit of FIG. 2.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로(1) 및 원자로 노심(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로(1)의 구성을 간략하게 도시한 구성도이다. 그리고 도 2는 도 1의 원자로(1)에서 굴뚝(110)을 사용하여 핵연료 유닛(120)을 구성한 원자로 노심(10)의 단면도이고, 도 3은 도 2의 핵연료 유닛(120)에서 표준형 핵연료집합체(121)의 사시도이다. 그리고 도 4는 도 2의 원자로 노심(10)에서 MCNP로 만든 노심 계산 모델의 단면도이다. 그리고 도 5는 도 4의 노심 계산 모델에서 핵연료 유닛(120) 및 제어봉(123) 부분을 확대하여 도시한 도면이고, 도 6은 도 2의 핵연료 유닛(120)의 측면도이다Hereinafter, the reactor 1 and the reactor core 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. For reference, FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a reactor 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the reactor core 10 constituting the nuclear fuel unit 120 using the chimney 110 in the reactor 1 of FIG. 1, and FIG. 3 is a standard fuel assembly in the nuclear fuel unit 120 of FIG. 2. A perspective view of 121. 4 is a cross-sectional view of a core calculation model made of MCNP in the reactor core 10 of FIG. 2. FIG. 5 is an enlarged view of the nuclear fuel unit 120 and the control rod 123 in the core calculation model of FIG. 4, and FIG. 6 is a side view of the nuclear fuel unit 120 of FIG. 2.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 원자로 노심(10)은 핵연료 유닛(120)과 굴뚝(chimney)(110)을 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the reactor core 10 according to a preferred embodiment of the present invention includes a nuclear fuel unit 120 and a chimney 110.

원자로 노심(10)은 대략 팔각형 형태의 굴뚝(110) 내부에 복수의 핵연료 유닛(120)이 격자 형태로 배열되어 구성된다. 그리고 원자로 노심(10)은 수조(reactor pool)(2) 내부에 마련되며, 중수탱크(heavy water tank)(3)에 둘러싸인 상태로 지지된다. 또한, 본 실시예에 따른 원자로(1)는 원자로(1) 및 제어봉(123)을 구동하기 위한 제어봉 구동부(control rod drive mechanism)(4)가 원자로 노심(10) 상부에 구비된다. 여기서, 제어봉 구동부(4)가 원자로(1) 상부에 위치하는 경우 비용 절감에 유리하다.The reactor core 10 includes a plurality of nuclear fuel units 120 arranged in a lattice form inside a chimney 110 having an approximately octagonal shape. The reactor core 10 is provided inside the reactor pool 2 and is supported in a state surrounded by a heavy water tank 3. In addition, the reactor 1 according to the present embodiment is provided with a control rod drive mechanism 4 for driving the reactor 1 and the control rod 123 on the reactor core 10. Here, when the control rod drive unit 4 is located above the reactor 1, it is advantageous to reduce the cost.

여기서, 원자로(1) 및 원자로 노심(10)의 상세한 구성요소는 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 상세한 설명 및 도시는 생략하였다. 또한, 본 실시예들에서는 굴뚝(110)의 형상을 팔각형으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 팔각형뿐만 아니라 원형이나 사각형 등 다른 형상으로 형성되는 것도 가능하다.Here, the detailed components of the reactor 1 and the reactor core 10 can be understood from the known art and are not the gist of the present invention, so detailed description and illustration are omitted. In addition, in the present embodiment, the shape of the chimney 110 is illustrated as an octagon, but the present invention is not limited thereto and may be formed in other shapes such as a circle or a square as well as an octagon.

핵연료 유닛(120)은 표준형 핵연료집합체(standard fuel element)(121)와 제어용 핵연료집합체(follower fuel element)가 있다. 본 실시예에서는 핵연료 유닛(120)은 서로 동일한 크기를 갖는 복수의 표준형 핵연료집합체(121)로 이루어진다. 또한, 표준형 핵연료집합체(121)는 핵분열이 발생하는 복수의 다수의 판형 핵연료(fuel plate)(211)로 구성되고, 소정 길이를 갖는 판형의 핵연료(fuel plate core)(211)가 알루미늄 재질의 피복재(aluminum cladding)(213)에 둘러싸인 형태를 갖는다. 또한, 표준형 핵연료집합체(121)는 핵연료(211)가 측벽판(side plate)(215)에 둘러싸인 형태를 갖는다.The nuclear fuel unit 120 includes a standard fuel element 121 and a control fuel element. In this embodiment, the nuclear fuel unit 120 is composed of a plurality of standard fuel assemblies 121 having the same size as each other. Further, the standard fuel assembly 121 is composed of a plurality of plate fuel plates 211 in which nuclear fission occurs, and a plate-shaped fuel plate core 211 having a predetermined length is an aluminum coating material. (aluminum cladding) 213 has a shape surrounded by. In addition, the standard fuel assembly 121 has a shape in which the nuclear fuel 211 is surrounded by a side plate 215.

핵연료집합체(121)는 사각형 단면 형태를 갖고, 복수개의 핵연료집합체(121)가 격자 형태로 배열된다. 또한, 핵연료 유닛(120) 사이 사이에는 제어봉(control absorber rod, CAR)(123)과 정지봉(second shutdown rod, SSR)(125)이 구비된다. 예를 들어, 핵연료 유닛(120)은 18개의 표준형 핵연료집합체(121)(도 2에서 R01 내지 R18로 표시함)와 4개의 제어봉(123)이 배열된다. 그리고 도면에 도시한 바와 같이 2개의 정지봉(125)(도 2에서 IR1, IR2로 표시함)이 구비된다. 또한, 핵연료 유닛(120)은 핵연료집합체(121)와 제어봉(123) 및 정지봉(125) 둘레에 복수개의 베릴륨 블록(Beryllium reflector block)(127)과 탄소 블록(graphite reflector block)(129)이 구비된다.The nuclear fuel assembly 121 has a rectangular cross-sectional shape, and the plurality of nuclear fuel assemblies 121 are arranged in a lattice form. In addition, between the nuclear fuel unit 120 is provided with a control rod (control absorber rod, CAR) 123 and the second shutdown rod (SSR) (125). For example, the nuclear fuel unit 120 includes 18 standard fuel assemblies 121 (indicated by R01 to R18 in FIG. 2) and four control rods 123. As shown in the figure, two stop rods 125 (indicated by IR1 and IR2 in FIG. 2) are provided. In addition, the fuel unit 120 includes a plurality of beryllium reflector blocks 127 and a graphite reflector block 129 around the fuel assembly 121, the control rod 123, and the stop rod 125. It is provided.

또한, 베릴륨 블록(127)은 조사 대상물이 위치하거나 핵연료집합체(121)가 장전되는 곳이다. 본 실시예에 따르면, 도면에 도시한 바와 같이, 베릴륨 블록(127)은 핵연료집합체(121) 및 제어봉(123)과 정지봉(125) 사이에 구비되어, 제어봉(123) 및 제어봉 구동장치(4)가 핵연료집합체(121)의 이동과 조사 시험물의 이동 시 간섭이 발생하지 않도록 한다.In addition, the beryllium block 127 is where the irradiated object is located or where the nuclear fuel assembly 121 is loaded. According to this embodiment, as shown in the drawing, the beryllium block 127 is provided between the fuel assembly 121 and the control rod 123 and the stop rod 125, the control rod 123 and the control rod drive device (4) ) Does not interfere with the movement of the fuel assembly 121 and the movement of the irradiated specimen.

복수의 핵연료집합체(121) 사이에는 조사시험을 위한 복수의 조사공(130)이 구비된다. 본 실시예에서는 핵연료 유닛(120)의 중앙 부분에 형성된 1개의 조사공(130)에 대해서만 도면부호를 부여하고 설명한다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 조사공(130)의 수와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.A plurality of irradiation holes 130 for the irradiation test is provided between the plurality of fuel assemblies 121. In the present embodiment, only one irradiation hole 130 formed in the central portion of the nuclear fuel unit 120 is denoted by reference numeral and described. However, the present invention is not limited by the drawings, and the number and location of the irradiation holes 130 may be changed in various ways.

원자로 노심(10)의 중앙에 배치되는 조사공(130)은 위치한 격자 형태의 조사공 블록(131)에서 4개의 모서리가 제거된 형상을 갖는다. 즉, 조사공(130)은 조사공 블록(131)에서 모서리를 제거하여 내부로 요입된 형태를 가지며, 인접하는 핵연료집합체(121) 또는 조사공(130)에 대해서 면으로 접촉하도록 하여 핵연료집합체(121)의 구조 건전성을 유지하기 위함이다. 상세하게는, 조사공 블록(131)의 모서리가 인접하는 핵연료집합체(121)가 조사공 블록(131)의 제거된 모서리 부분에서 소정 길이 내부로 요입되도록 제거되고, 조사공 블록(131)과 핵연료집합체(121)가 중복되는 면적만큼 면으로 접촉된다. 즉, 도 2에서 조사공 블록(131)과 R05, R07, R12, R14로 표시된 핵연료집합체(121)가 모서리에서 서로 겹쳐지는 면적만큼 연속된 면으로 접촉하게 된다.The irradiation hole 130 disposed at the center of the reactor core 10 has a shape in which four corners are removed from the irradiation hole block 131 having a lattice shape. That is, the irradiation hole 130 has a shape in which the corners are removed from the irradiation hole block 131 to be indented to the inside, and the adjacent fuel assembly 121 or the irradiation hole 130 is brought into contact with the surface by the nuclear fuel assembly ( This is to maintain the structural integrity of 121). In detail, the nuclear fuel assembly 121 adjacent to the corner of the irradiation hole block 131 is removed to be recessed into a predetermined length from the removed corner portion of the irradiation hole 131, and the irradiation hole block 131 and the nuclear fuel are disposed. The aggregate 121 is in surface contact with an overlapping area. That is, the irradiation hole block 131 and the nuclear fuel assembly 121 represented by R05, R07, R12, and R14 in FIG. 2 are in contact with the continuous surface by an area overlapping each other at the corners.

한편, 판형 핵연료(211)를 사용하는 경우에는 핵연료집합체(121)를 고정시키는 것이 용이하므로 냉각수를 아래로 강제 순환시키는 방식을 이용한다.On the other hand, when the plate-shaped fuel 211 is used, since it is easy to fix the nuclear fuel assembly 121, a method of forcibly circulating the cooling water is used.

여기서, 핵연료집합체(121)에서 하향 강제 대류를 사용하는 경우, 원자로 이용 중에 발생할 수 있는 낙하물이 원자로 안전에 직접적인 영향을 주기 때문에 조사시험을 위하여 원자로 노심(10)에 접근해야 하는 필요성이 있다. 본 실시예에 따르면 원자로 노심(10)에 안전하게 접근할 수 있도록 형성된다.Here, in the case of using downward forced convection in the nuclear fuel assembly 121, there is a need to approach the reactor core 10 for the investigation test because falling objects that may occur during the use of the reactor directly affect the safety of the reactor. According to this embodiment, the reactor core 10 is formed to be safely accessible.

도면에서 미설명 도면부호 111은 굴뚝(110) 내부에서 핵연료집합체(121)를 지지하는 연결구조물(111)이다.In the drawings, reference numeral 111 is a connection structure 111 for supporting the fuel assembly 121 in the chimney 110.

굴뚝(110)을 이용하여 강제 대류 영역과 자연 대류 영역으로 구분하므로 원자로 노심(10)에 접근할 때 위험성이 적다. 즉, 굴뚝(110) 내부는 강제 대류 영역이므로 원자로(1)의 운전 중에는 조사공(130)에 접근하기 위해서는 별도의 장치가 필요하지만 굴뚝(110) 외부는 자연 대류 영역이므로 쉽게 접근할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따르면 굴뚝(110) 상부에 뚜껑(chimney cover)(113)이 구비되므로 운전 중에 안전하게 접근할 수 있다.Since the chimney 110 is divided into a forced convection region and a natural convection region, there is little risk when approaching the reactor core 10. That is, since the chimney 110 is a forced convection region, a separate device is required to access the irradiation hole 130 during operation of the reactor 1, but the chimney 110 is easily accessible because it is a natural convection region. Here, according to the present embodiment, a chimney cover 113 is provided on the chimney 110, so that the chimney cover 113 may be safely accessed while driving.

한편, 격자 형태로 배치된 다수의 핵연료집합체(121) 중에서 조사공(130)에 인접하여 배치된 4개의 핵연료집합체(도면에서는 R05, R07, R12, R14로 표시된 핵연료집합체(121))에는 제어봉(123)이 장착된다.Meanwhile, among the plurality of fuel assemblies 121 arranged in a lattice form, four nuclear fuel assemblies 121 disposed adjacent to the irradiation hole 130 (the fuel assemblies 121 denoted as R05, R07, R12, and R14 in the drawing) have a control rod ( 123) is mounted.

그리고 제어봉(123)이 장착된 핵연료집합체(121)는, 다수의 핵연료(211) 외측 둘레를 제어봉(123)이 감싸는 형태로 형성되고, 제어봉(123)의 내측 및 외측에는 각각 내부 안내관(141)과 외부 안내관(143)이 구비된다. 여기서, 내부 안내관(141) 및 외부 안내관(143)은 핵연료집합체(121)가 연속되는 면에서 접촉되도록 하고 제어봉(123)이 움직일 때 핵연료집합체(121)에 손상이 되지 않도록 한다. 상세하게는, 외부 안내관(143)은 인접하는 핵연료집합체(121)가 연속되는 면에서 접촉을 유지하도록 한다. 그리고 제어봉(123)은 내부 안내관(141)과 외부 안내관(143) 사이에서 이동하므로 제어봉(123)의 이동 시 핵연료집합체(121)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제어봉(123)만 이동하고 핵연료집합체(121)는 움직일 필요가 없으므로 단일 종류의 핵연료집합체(121)만으로 원자로 노심(10)을 구성하는 것이 가능하다.In addition, the nuclear fuel assembly 121 in which the control rod 123 is mounted is formed in a form in which the control rod 123 surrounds the outer circumferences of the plurality of nuclear fuels 211, and the inner guide tube 141 is formed inside and outside the control rod 123, respectively. ) And an external guide tube 143 is provided. Here, the inner guide tube 141 and the outer guide tube 143 is in contact with the fuel assembly 121 in a continuous surface and so as not to damage the fuel assembly 121 when the control rod 123 is moved. In detail, the outer guide tube 143 maintains contact with the adjacent fuel assembly 121 on the continuous surface. In addition, the control rod 123 moves between the inner guide tube 141 and the outer guide tube 143, thereby preventing the nuclear fuel assembly 121 from being damaged when the control rod 123 is moved. In addition, since only the control rod 123 moves and the nuclear fuel assembly 121 does not need to move, the nuclear reactor core 10 may be configured by only a single type of nuclear fuel assembly 121.

제어봉(123)을 움직여 주는 제어봉 구동장치(4)는 원자로 노심(10)의 상부에 구비된다. 상부에 위치하는 제어봉 구동장치(4)는 안정적으로 구동시키기 위해서 제어봉(123)과 수직으로 연결된다. 예를 들어, 제어봉 구동장치(4)는 중성자 흡수 물질을 원자로 노심(10)에 삽입 또는 인출하기 위해서 제어봉(123)과 연결되는 부분이 굴뚝(110)에 부착된 구동 장치의 일부 구성 요소(middle track)로써 연결될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제어봉 구동장치(4)는 굴뚝(110)에서 수직 벽면 상에 구비되며 제어봉(123)과 연결되어 제어봉(123)을 고정시키는 구성요소 상에 장착된다. 마찬가지로 정지봉(125) 역시 제어봉 구동장치(4)의 구성요소 중 일부에 수직으로 연결된다. 예를 들어, 제어봉(123)은 미들 트랙(middle track)(153)에 연결되고 정지봉(125)은 유압 실린더(hydraulic cylinder)(154)에 각각 수직으로 연결된다.The control rod drive 4 for moving the control rod 123 is provided at the top of the reactor core 10. The control rod driving device 4 positioned at the upper portion is vertically connected to the control rod 123 in order to drive stably. For example, the control rod drive 4 is a part of the drive mechanism in which a portion connected to the control rod 123 is attached to the chimney 110 in order to insert or withdraw neutron absorbing material into the reactor core 10. tracks). As shown in FIG. 6, the control rod drive 4 is provided on the vertical wall at the chimney 110 and is mounted on a component that is connected to the control rod 123 to fix the control rod 123. Similarly, the stop rod 125 is also vertically connected to some of the components of the control rod drive 4. For example, the control rod 123 is connected to the middle track 153 and the stop rod 125 is vertically connected to the hydraulic cylinder 154, respectively.

본 실시예에 따르면, 이와 같이 제어봉(123)과 정지봉(125)이 굴뚝(110)의 수직 내벽에 장착된 형태로 제어봉 구동장치(4)가 구비되므로, 조사공(130)에 접근하거나 제어봉 구동장치(4)가 핵연료집합체(121)의 이동에 방해가 되는 것을 방지할 수 있다.According to the present embodiment, since the control rod driving device 4 is provided in such a manner that the control rod 123 and the stop rod 125 are mounted on the vertical inner wall of the chimney 110, the approach rod 130 approaches or the control rod 130. The driving device 4 can be prevented from interfering with the movement of the fuel assembly 121.

또한, 본 실시예에 따르면, 굴뚝(110)을 이용하여 강제 대류 영역과 자연 대류 영역으로 구분하므로 원자로 노심(10)에 접근할 때 위험성이 적다. 또한, 같은 크기를 갖는 동일한 종류의 핵연료집합체(121)를 사용하므로 원자로(1)의 성능 및 안전성과 경제성, 그리고 이용 편의성이 뛰어난 원자로 노심(10)을 형성할 수 있다. 또한, 한 종류의 핵연료집합체(121)를 사용하므로 원자로 노심(10)의 관리뿐만 아니라, 핵연료의 제조와 운반 및 보관이 용이하다. 그리고 원자로 노심(10)에 접근이 용이하므로 핵연료의 장전 및 노 내에서 조사공(130)을 이용하는 데 편리하다.In addition, according to the present embodiment, since the chimney 110 is divided into a forced convection region and a natural convection region, there is little risk when approaching the reactor core 10. In addition, since the same type of fuel assembly 121 having the same size is used, the reactor core 10 having excellent performance, safety, economical efficiency, and ease of use of the reactor 1 can be formed. In addition, since one type of fuel assembly 121 is used, not only management of the reactor core 10, but also fuel production, transportation and storage are easy. In addition, since the reactor core 10 is easily accessible, it is convenient to load the nuclear fuel and use the irradiation hole 130 in the furnace.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

1: 원자로
2: 수조(reactor pool)
3: 중수탱크(heavy water tank)
4: 제어봉 구동부
10: 원자로 노심
110: 굴뚝(chimney)
111: 연결 구조물
113: 굴뚝 커버
120: 핵연료 유닛
121: 표준형 핵연료집합체(standard fuel element)
123: 제어봉(control absorber rod, CAR)
125: 정지봉(second shutdown rod, SSR)
127: 베릴륨 블록(Beryllium reflector block)
129: 탄소 블록(graphite reflector block)
130: 조사공
131: 조사공 블록
141: 내부 안내관
143: 외부 안내관
151: 냉각수 유입관(PCS pool inlet)
152: 냉각수 유출관(PCS core outlet)
153: 미들 트랙(middle track)
154: 유압 실린더(hydraulic cylinder)
211: 핵연료(fuel plate core)
213: 피복재
215: 측벽판(side plate)1: reactor
2: reactor pool
3: heavy water tank
4: control rod drive
10: reactor core
110: chimney
111: connecting structure
113: chimney cover
120: nuclear fuel unit
121: standard fuel element
123: control absorber rod (CAR)
125: second shutdown rod (SSR)
127: beryllium reflector block
129: graphite reflector block
130: investigator
131: investigator block
141: inside guide
143: Outside Director
151: cooling water inlet (PCS pool inlet)
152: PCS core outlet
153: middle track
154: hydraulic cylinder
211: fuel plate core
213: cladding
215: side plate

Claims (8)

서로 동일한 크기를 갖는 복수의 핵연료집합체를 포함하는 핵연료 유닛;
상기 핵연료 유닛을 둘러싸도록 형성되고, 팔각형 단면 형상을 갖는 굴뚝;
상기 굴뚝 내부에서 상기 핵연료집합체의 상부에 구비되어 원자로를 제어하기 위한 제어봉; 및
상기 핵연료집합체 사이에 구비되고 조사공이 관통 형성된 조사공 블록;
을 포함하고,
상기 핵연료집합체는 사각형 단면을 갖고 복수의 핵연료집합체가 격자 형태로 배열되고,
상기 조사공 블록은 이웃하는 핵연료집합체와 면 접촉 가능하도록 모서리가 제거된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 원자로 노심.
A nuclear fuel unit including a plurality of nuclear fuel assemblies having the same size as each other;
A chimney formed to surround the nuclear fuel unit and having an octagonal cross-sectional shape;
A control rod provided at an upper portion of the fuel assembly in the chimney to control a nuclear reactor; And
An irradiation hole block provided between the nuclear fuel assemblies and having an irradiation hole therethrough;
Including,
The fuel assembly has a rectangular cross section and a plurality of fuel assemblies are arranged in a lattice form,
The reactor block is the reactor core, characterized in that the edge shape is removed so as to be in surface contact with the neighboring fuel assembly.
제1항에 있어서,
상기 조사공 블록은 상기 핵연료집합체가 배열된 격자 중에서 중앙 부분에 구비되고,
상기 조사공 블록 둘레에 인접하여 배치된 4개의 핵연료집합체와 면 접촉되도록 상기 조사공 블록의 모서리가 요입 형성된 원자로 노심.
The method of claim 1,
The irradiation block is provided in the central portion of the lattice in which the fuel assembly is arranged,
A reactor core in which an edge of the irradiation block is recessed so as to be in surface contact with four nuclear fuel assemblies disposed adjacent the irradiation hole block.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 굴뚝 상부에는 상기 굴뚝 상부를 개폐하는 굴뚝 커버가 구비된 원자로 노심.
The method of claim 1,
Reactor core having a chimney cover to open and close the chimney top portion.
제2항에 있어서,
상기 제어봉은 상기 조사공 블록에 인접한 4개의 핵연료 집합체를 둘러싸도록 구비되는 원자로 노심.
The method of claim 2,
The control rod is provided with a reactor core surrounding four nuclear fuel assemblies adjacent to the irradiation hole block.
제5항에 있어서,
상기 제어봉과 상기 핵연료 집합체 사이에 개재되는 내부 안내관; 및
상기 제어봉 외측 둘레에 구비되는 외부 안내관;
을 포함하고,
상기 제어봉은 상기 내부 안내관과 상기 외부 안내관 사이에서 이동하도록 구비된 원자로 노심.
The method of claim 5,
An internal guide tube interposed between the control rod and the fuel assembly; And
An outer guide tube provided around the outer side of the control rod;
Including,
The control rod is a reactor core provided to move between the inner guide tube and the outer guide tube.
제5항에 있어서,
상기 제어봉의 구동을 위한 제어봉 구동장치가 구비되고,
상기 제어봉 구동장치는 상기 굴뚝 내부에서 상기 제어봉 상부에 수직으로 연결된 원자로 노심.
The method of claim 5,
A control rod driving device for driving the control rod is provided,
The control rod drive device is a reactor core vertically connected to the upper control rod in the chimney.
제7항에 있어서,
상기 핵연료집합체 및 상기 제어봉이 배열된 사이에는 하나 이상의 정지봉이 구비되고,
상기 정지봉은 상기 굴뚝 내부 일측에서 상기 제어봉 구동장치에 연결된 원자로 노심.The method of claim 7, wherein
At least one stationary rod is provided between the nuclear fuel assembly and the control rod,
The stop rod is a nuclear reactor core connected to the control rod drive from one side of the chimney.
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