KR101336835B1 - 냉각재 자연순환방지용 습식단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각재 자연순환방지용 습식단열재에 관한 것으로서, 일체형 원자로에서 원자로 용기 내부에 배치되는 가압기를 감싸는 습식단열재에 있어서, 습식단열재 내부에 형성되는 냉각재의 자연순환 유동경로를 제거한 냉각재 자연순환방지용 습식단열재에 관한 것이다.

Description

냉각재 자연순환방지용 습식단열재{Wet-Thermal insulator restricting coolant natural circulation}
본 발명은 냉각재 자연순환방지용 습식단열재에 관한 것으로서, 일체형 원자로에서 원자로 용기 내부에 배치되는 가압기를 감싸는 습식단열재에 있어서, 습식단열재 내부에 형성되는 냉각재의 자연순환 유동경로를 제거한 냉각재 자연순환방지용 습식단열재에 관한 것이다.
원자로용기 내부에 가압기가 설치되는 일체형 원자로는 원자로 내부와 가압기 공간의 온도가 서로 다르게 유지되어야 한다.
이를 위해, 종래의 일체형 원자로는 상기 원자로 내부 및 가압기 공간 사이에 습식단열재를 설치하여, 고온부 및 저온부 사이에서 열전달이 억제될 수 있도록 형성된다.
일체형 원자로에서 사용되는 습식단열재는 얇은 습식단열판에 일정한 간격으로 돌기가 형성된 돌기부를 만들고, 상기 습식단열판들을 여러겹 적층시킨 구조이며, 각 판 사이에 원자로 내부의 냉각재가 스며들어 채워질 수 있도록 형성된다.
상기 습식단열재는 적층된 습식단열판들 사이에 채워져 정체되어 있는 냉각재로 인해 고온부 및 저온부 사이의 열전달이 억제되고, 이를 통해, 단열기능을 유지하게 된다.
일본공개특허 제1999-194192호(공개일 1999.07.21, 명칭 : 원자로용 단열재)에는 소정 두께의 단열재 본체와, 소정의 복사율을 갖는 안료 입자가 유리 조직중에 분산되어 있는 유리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로용 단열재가 개시된 바 있다.
한편, 현재 일체형 원자로에 적용하기 위해 설계된 습식단열재는 단순히 습식단열판을 적층한 구조이다.
이러한 구조의 습식단열재는 구조물 틈으로 냉각재가 손쉽게 유입되고, 습식단열판 사이에 채워진 냉각재가 구조물의 온도차로 인해, 습식단열재 내부에서 순환하게 되며, 이로 인해, 전체적으로 단열성능이 현저하게 저하된다는 문제점이 있다.
이에 따라, 습식단열재 내부에 발생될 수 있는 냉각재의 자연순환을 방지하여, 단열성능을 향상시킬 수 있는 습식단열재의 개발이 필요한 실정이다.
일본공개특허 제1999-194192호(공개일 1999.07.21, 명칭 : 원자로용 단열재)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 습식단열판 사이에서 냉각재 순환경로가 형성되는 것을 간격채움띠를 통해 차단하고, L형밀봉판을 통해 지지대 및 단열재보호판의 하단부 공간을 통하여 습식단열재의 외부에 위치하는 냉각재가 습식단열재 내부로 유입되는 것을 구조적으로 차단함으로써, 습식단열판 사이에서 냉각재의 자연순환 유동이 발생되지 않도록 하여, 단열성능을 향상시킨 냉각재 자연순환방지용 습식단열재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 L형밀봉판이 두께가 얇은 박판의 L자형 환형구조물 형태로 형성되어, 양단이 각각 가압기외벽과 단열재보호판에 밀봉용접 되도록 함으로써, 가압기외벽과 단열재보호판의 온도차에 의한 열변형을 흡수하고, 냉각재가 단열재보호판의 하단부와 지지대 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 단열재보호판의 상단부 및 지지대 사이에 일정한 간극이 형성되도록 함으로써, 고온부에 위치하는 단열재보호판과 저온부에 위치하는 가압기 외벽이 높이방향의 열팽창 변위 차이로 인해 상기 단열재보호판 및 지지대에 간섭이 발생하여 손상되는 것을 방지할 수 있는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재는 일체형 원자로의 가압기 외벽 안쪽에 설치되어 상기 가압기 공간 및 원자로 내부 공간 사이에서 열전달을 억제하는 습식단열재에 있어서, 상기 가압기 외벽과 단열재보호판 사이에 형성되며, 금속판에 일정 간격으로 돌출된 돌기부가 형성되는 습식단열판이 상기 습식단열재의 두께 방향으로 복수회 적층되는 적층단열부; 상기 습식단열재의 높이 방향으로 복수개 배치되는 상기 적층단열부 사이 공간에 구비되며, 일측 단부가 상기 가압기 외벽에 고정되는 지지대; 상기 단열재보호판 및 상기 지지대 사이에 구비되며, 일측이 상기 단열재보호판의 하측 단부에 연속적으로 밀봉용접되고, 측면 가장자리가 상기 가압기 외벽에 연속적으로 밀봉용접되는 L형밀봉판; 상기 적층단열부의 하부에서 상기 습식단열판 사이에 개재되는 간격채움띠;를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재는 습식단열판 사이에서 냉각재 순환경로가 형성되는 것을 간격채움띠를 통해 차단하고, L형밀봉판을 통해 지지대 및 단열재보호판의 하단부 공간을 통하여 습식단열재의 외부에 위치하는 냉각재가 습식단열재 내부로 유입되는 것을 구조적으로 차단함으로써, 습식단열판 사이에서 냉각재의 자연순환 유동이 발생되지 않도록 하여, 단열성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재는 L형밀봉판이 두께가 얇은 박판의 L자형 환형구조물 형태로 형성되어, 양단이 각각 가압기외벽과 단열재보호판에 밀봉용접 되도록 함으로써, 가압기외벽과 단열재보호판의 온도차에 의한 열변형을 흡수하고, 냉각재가 단열재보호판의 하단부와 지지대 사이로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재는 단열재보호판의 상단부 및 지지대 사이에 일정한 간극이 형성되도록 함으로써, 고온부에 위치하는 단열재보호판과 저온부에 위치하는 가압기 외벽이 높이방향의 열팽창 변위 차이로 인해 상기 단열재보호판 및 지지대에 간섭이 발생하여 손상되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 습식단열재가 설치되는 일체형 원자로의 도면.
도 2는 본 발명에 따른 습식단열재의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 습식단열재 포함되는 습식단열판의 정면도 및 단면도.
도 4는 도 2에서 A부분을 확대한 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 습식단열재에 포함되는 L형밀봉판의 개략적인 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 습식단열재에서 냉각재의 흐름을 나타낸 흐름도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재는 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 습식단열재(10)는 일체형 원자로의 가압기 외벽(40) 안쪽에 설치되어 상기 가압기 공간(30) 및 원자로 내부 공간(50) 사이에서 열전달을 억제하는 역할을 한다.
도 1에 도시된 일체형 원자로는 가압기 공간(30)이 원자로 상부에 배치되고, 상기 가압기 외벽(40)이 원자로 내부 공간(50) 및 가압기 공간(30)을 구분하며, 상기 가압기 외벽(40) 안쪽에 본 발명의 습식단열재(10)를 부착함으로써 가압기 공간(30)과 원자로 내부공간(50) 사이에서 발생하는 열전달을 억제하게 된다.
상기 가압기 공간(30)은 상기 가압기 외벽(40)과 원자로 덮개(20) 사이에 형성되는 공간으로 이루어지며, 상기 가압기 공간(30)의 온도와 원자로 내부 공간(50)의 온도가 서로 다르게 유지된다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재(10)는 적층단열부(100), 지지대(200), L형밀봉판(500), 단열재보호판(400) 및 간격채움띠(600)를 포함하여 형성된다.
상기 적층단열부(100)는 상기 가압기 외벽(40)과 단열재보호판(400) 사이에 형성되며, 얇은 금속판에 일정 간격으로 돌출된 돌기부(120)가 형성되는 습식단열판(110)이 두께 방향으로 복수회 적층되어 형성된다.
이때, 본 발명의 습식단열재(10)는 상기 습식단열판(110)이 복수회 적층 시, 상기 돌기부(120)로 인해 습식단열판(110) 사이에 다수개의 일정한 틈새가 형성된다.
본 발명의 습식단열재(10)는 이러한 틈새를 통해 냉각재가 층을 이루면서 채워짐에 따라, 고온부와 저온부 사이에 다수개의 정체된 냉각재 층이 형성될 수 있어 열전달을 억제하게 된다.
상기 지지대(200)는 높이방향으로 복수개 배치되는 상기 적층단열부(100) 사이 공간에 구비되며, 일측단부가 상기 가압기 외벽(40)에 고정된다.
다시 말해, 본 발명의 습식단열재(10)는 상기 지지대(200)가 상기 가압기 외벽(40)에 고정되어 상기 습식단열판(110)의 하중을 지지하게 된다.
상기 단열재보호판(400)은 최외측에서 상기 습식단열판(110)을 감싸는 구조물이며, 각종 외부 하중으로부터 상기 습식단열판(110)이 변형 또는 손상되는 것을 보호한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 습식단열판(110)의 금속판에는 일정 간격으로 돌출된 돌기부(120)가 형성되며, 본 발명의 습식단열재(10) 두께 방향으로 복수회 배치되어 적층부 사이 공간이 형성되고 이 공간에는 냉각재가 채워진다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 L형밀봉판(500)은 상기 단열재보호판(400) 및 상기 지지대(200) 사이에 구비되며, 일측이 상기 단열재보호판(400)의 하측 단부에 연속으로 밀봉용접(300)되고, 측면 가장자리가 상기 가압기 외벽(40)에 연속으로 밀봉용접(300)된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 L형밀봉판(500)은 두께가 얇은 박판의 L자형 환형구조물로서, 상기 습식단열재(10) 사이에서 온도 차이에 의한 반경방향의 열변형을 흡수하고, 상기 단열재보호판(400)의 하단부와 상기 지지대(200) 사이를 통해 습식단열재 내부로 냉각재가 유입되는 경로를 차단할 수 있다.
상기 간격채움띠(600)는 상기 적층단열부(100)의 하부에서 상기 습식단열판(110) 사이에 개재되는 것으로, 상기 돌기부(120)가 돌출형성된 만큼의 두께를 갖도록 형성되어 상기 습식단열판(110) 사이 간격을 채울 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 간격채움띠(600)는 일정한 두께를 갖는 띠(strap)형태의 금속판으로서, 습식단열재(10) 내부의 냉각재가 상기 습식단열판(110) 하부로 유입되어 상부로 상승하는 유동경로를 차단할 수 있게 된다.
본 발명의 습식단열재(10)는 상기 습식단열판(110)의 적층과정에서, 상기 습식단열판(110)과 상기 간격채움띠(600)가 순차적으로 교번되어 적층되도록 함으로써, 상기 습식단열판(110) 사이에 상기 간격채움띠(600)가 개재된 형태를 이루도록 할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 습식단열재(10)는 상기 단열재보호판(400)의 상단부 및 상기 지지대(200) 사이에 일정한 간극이 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 습식단열재(10)는 고온부에 위치하는 상기 단열재보호판(400)과 저온부인 상기 가압기 외벽(40)이 높이방향으로의 열팽창 정도 차이에 의해, 상기 가압기 외벽(40)에 연결된 상기 지지대(200) 및 단열재보호판(400)이 간섭으로 상호 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재(10)가 일체형원자로 내부에 설치되었을 경우, 상기 습식단열재(10) 사이에서 형성될 수 있는 냉각재의 유동경로를 나타낸 것이다.
본 발명의 습식단열재(10)는 상기 L형밀봉판(500)이 상기 단열재보호판(400)의 하부와 상기 가압기 외벽(40)을 연속밀봉용접을 통해 밀봉함으로써, 이들 구조물 사이에 발생할 수 있는 냉각재 유동경로가 차단된다.
또한, 본 발명의 습식단열재(10)는 상기 간격채움띠(600)가 상기 적층단열부(100) 하부에서 습식단열판(110) 사이의 틈새를 채워 하부로 유입되는 냉각재를 차단하게 된다.
본 발명의 습식단열재(10)는 상기 단열재보호판(400)의 상단부 및 상기 지지대(200) 사이의 틈으로 냉각재가 유입되지만, 상기 간격채움때(600)로 인해 상기 습식단열판(110) 사이로 순환할 수 있는 유동경로가 차단되므로, 냉각재의 자연순환 현상이 차단될 수 있다.
본 발명의 습식단열재(10)는 열팽창과 같은 재질의 고유특성을 고려할 때, 설계가 용이하도록 상기 간격채움띠(600), L형밀봉판(500), 지지대(200) 및 습식단열판(110)이 모두 동일한 재질로 제조되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 간격채움띠(600), L형밀봉판(500), 지지대(300) 및 습식단열판(110)은 장시간 냉각재와 접하게 되므로 스테인리스 재질로 제조되는 것이 좋다.
도 2를 참고로 본 발명의 습식단열재의 구성을 전체적으로 설명하면,
본 발명의 습식단열재(10)는 지지대(200)가 상기 가압기 외벽(40)에 용접으로 부착되고, 용접부로 냉각재가 스며들지 않도록 원주방향을 따라 연속적으로 밀봉용접된다.
또한, 본 발명의 습식단열재(10)는 상기 지지대(200) 위쪽에 상기 L형밀봉판(500)이 설치되고, L형밀봉판(500)이 상기 가압기 외벽(40) 및 상기 단열재보호판(400)과 연속적으로 밀봉용접되며, 상기 적층단열부(100)를 이루는 습식단열판(110)의 하부에 간격채움띠(600)를 개재됨으로써 하부로부터 냉각재가 스며들지 않도록 하여 냉각재의 자연순환 경로가 차단된다.
다시 말해, 본 발명의 냉각재 자연순환방지용 습식단열재(10)는 습식단열판(110) 사이에서 냉각재 순환경로가 형성되는 것을 간격채움띠(600)를 통해 차단하고, 단열재보호판(400) 하단부와 지지대(300) 사이 공간으로 습식단열재(10)의 외부에 위치하는 냉각재가 습식단열재(10) 내부로 유입되는 것을 L형밀봉판(500)을 통해 구조적으로 차단함으로써, 습식단열판(110) 사이에서 냉각재의 자연순환이 발생되지 않도록 하여, 단열성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 냉각재 자연순환방지용 습식단열재
20 : 원자로 덮개 30 : 가압기 공간
40 : 가압기 외벽 50 : 원자로 내부 공간
100 :적층단열부
110 : 습식단열판 120 : 돌기부
200 : 지지대
300 : 밀봉용접
400 : 단열재보호판
500 : L형밀봉판
600 : 간격채움띠

Claims (7)

  1. 일체형 원자로의 가압기 외벽(40) 안쪽에 설치되어 상기 가압기 공간(30) 및 원자로 내부 공간(50) 사이에서 열전달을 억제하는 습식단열재(10)에 있어서,
    상기 가압기 외벽(40)과 단열재보호판(400) 사이에 형성되며, 금속판에 일정 간격으로 돌출된 돌기부(120)가 형성되는 습식단열판(110)이 상기 습식단열재(10)의 두께 방향으로 복수회 적층되는 적층단열부(100);
    상기 습식단열재(10)의 높이 방향으로 복수개 배치되는 상기 적층단열부(100) 사이 공간에 구비되며, 일측 단부가 상기 가압기 외벽(40)에 고정되는 지지대(200);
    상기 단열재보호판(400) 및 상기 지지대(200) 사이에 구비되며, 일측이 상기 단열재보호판(400)의 하측 단부에 연속적으로 밀봉용접되고, 측면 가장자리가 상기 가압기 외벽(40)에 연속적으로 밀봉용접되는 L형밀봉판(500);
    상기 적층단열부(100)의 하부에서 상기 습식단열판(110) 사이에 개재되는 간격채움띠(600); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 L형밀봉판(500)은
    높이방향으로의 단면이 L자 형의 환형구조물인 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 L형밀봉판(500)은
    상기 가압기 외벽(40)에 고정되는 측면의 가장자리 및 상기 단열재보호판(400)의 하측 단부에 고정되는 면이 연속적으로 밀봉용접되는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각재 자연순환방지용 습식단열재(10)는
    상기 단열재보호판(400)의 상단부 및 상기 지지대(200) 사이에 일정한 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 간격채움띠(600)는
    상기 돌기부(120)가 돌출형성된 만큼의 두께를 갖도록 형성되어,
    상기 습식단열판(110) 사이 간격을 채우는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각재 자연순환방지용 습식단열재(10)는
    상기 지지대(200)가 상기 가압기 외벽(40)에 연속용접되는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
  7. 제 1항 내지 6항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각재 순환방지용 습식단열재(10)는
    상기 간격채움띠(600), L형밀봉판(500), 지지대(300) 및 습식단열판(110)이 모두 동일한 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 냉각재 자연순환방지용 습식단열재.
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