KR101477797B1 - 원자력 증기발생기에서 중력 침강으로 입자상 불순물을제거하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템 - Google Patents

Abstract

재순환형 원자력 증기발생기의 제1분리기 데크 상에 재순환된 액체의 일부를 통과하여 흐르도록 저속영역이 형성된다. 크기와 위치 면에서 전략적으로 형성된 주입포트와 배출포트로 액체흐름이 형성된다. 저속흐름영역 내에서 부유성 입자가 제1분리기 수평데크 플레이트 상으로 침강됨으로써 재순환된 흐름으로부터 제거된다.

Description

원자력 증기발생기에서 중력 침강으로 입자상 불순물을 제거하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템 {Gravitational settling bed for removal of particulate impurities in a nuclear steam generator}

본 발명은 일반적으로 전력을 생산하는 원자력 증기발생기의 분야에 관한 것으로, 특히 이러한 원자력 증기발생기에서 입자상 불순물을 제거할 수 있는 향상된 장치에 관한 것이다.

다양한 종류의 원자력 발전소와 이러한 발전소에 구비된 설비의 작동원리는, 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴파니사의 키토(Kitto)와 슐츠(Stultz)이 저술한 2005년도 제41판 STEAM(증기)/증기의 발생 및 사용을 참조하되, 특히 섹션 8의 46~50장을 참조한다.

도 1은 증기 생성에 사용되는 종래의 재순환형 증기발생기(10,recirculating steam generator;이하 RSG)를 개략적으로 도시한 것이다. 열에너지는 제1냉각제(12)를 수단으로 하여 원자로(도시되지 않음)의 코어(core)로부터 추출된다. 제1 냉각제(12)는 RSG의 U자형 튜브(14)의 내부를 통과하여 운반되는 반면에, 제2냉각제 또는 제2냉각수(16)는 U자형 튜브(14)의 외부 상으로 지나가는데, 제2냉각제는 제1냉각제(12)로부터 열을 흡수하고 부분적으로 증기로 변환되어 증기/물 혼합물(18)로 된다. 그런 다음에, 증기/물 혼합물(18)는 증기분리설비(20)로 운반되어져 나머지 물을 제거하고 추가적인 증발을 위해 RSG의 U자형 튜브 다발(14)로 재순환된다(22). 실질적으로, 무수(無水) 증기(24)는 그런 다음에 전력 생산을 위해서 증기터빈 발생기(도시되지 않음)로 보내진다. RSG에 공급된 공급수(26)는 증기로 변환되고 증기터빈 발생기로 운반된 물의 일부를 대체하게 된다.

전술된 제41판 STEAM의 48장에 기술된 바와 같이, 고효율의 증기/물 분리가 매우 중요하다. 증기에서 함수율이 낮은 캐리오버(carryover)는 증기터빈 효율과 전체 출력을 향상시키고, 증기터빈으로 오염물의 캐리오버를 저감시킨다. 유사하게, 하강유로로 복귀하는 물 내에 증기가 낮은 캐리언더(carryunder)(증기 비말동반(steam entrainment))는 하강유로의 고리형 구동헤드를 최대화시켜서, 내부순환율을 최대화한다. 또한, 분리기의 낮은 압력강하는 총괄 저항을 낮춰 U자형 튜브 다발을 통과하는 자연순환율을 증가시킨다.

도 2는 본 발명의 출원인이 제작한 RSG의 임의의 유형에 제공된 증기분리설비를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 증기분리설비는 습분분리기(curved arm primary separator;30)와 싸이클론 분리기(32)를 결합한 것으로, 두 분리기들은 필요한 증기처리량을 수용할 수 있는 원심력을 이용한 분리기들이다. 다수의 이러한 분리기들은 각각의 증기발생기에 구비되고, 제1분리기 데크(34)로 알려져 있는 플 레이트의 상부에서 위치지지된다. 도 2에 도시되지 않았지만, 또한 제1분리기 데크(34)는 분리기의 열 사이에 수평보강재로써 정상적인 부하 및 우발적인 부하를 위해서 편평면의 외부방향으로 보강된다. 구멍(36)은 각 분리기용 제1분리기 데크(34)를 관통하여 구비되고, 제1분리기 데크(34) 아래에 U자형 튜브 다발(14)에서 생성되는 증기/물 혼합물(18)이 윗방향을 향해 구멍(36)을 관통하여 각 분리기의 수직관(38)으로 운반된다.

수직관(38)은 증기/물 혼합물(18)을 윗방향으로 향해 증기에서 물을 분리하는 습분분리기로 운반한다. 분리공정 중에, 수막(film of water)이 복귀실린더(40) 내부벽 상에서 발달되고 재순환용 물을 나선회전되며 아래로 흘린다. 복귀실린더(40)는 습분분리기의 상부 위로 뻗어 있는데, 습분분리기는 다수의 작은 직경으로 된 천공부와 보유지지 립(lip)으로 되어 있으며, 증기와 물의 고속흐름에서 분리기의 물제거 능력을 향상시키기 위해 사용된다. 증기는 제1분리기의 상부에서 제2싸이클론으로 주입되기 전에 증기를 더욱 균등하게 분배하기 위해 사용되는 인터스테이지 영역(interstage region)으로 배출한다.

대부분의 물은 1단의 분리과정에서 분리되어 대략 95%의 단간 효율을 갖는다. 제2싸이클론 분리기(32)는 각각의 습분분리기(30)와 결합되고 증기에서 완벽하게 물을 제거하기 위해 습분분리기 위에 위치된다. 높은 공간효율성을 위해서 비교적 작은 크기의 분리기가 드럼 내부에 허용된다. "건조"증기(24)는 증기배출구를 통해 각각의 제2싸이클론 분리기의 상부에서 배출되는 한편, 분리된 물은 아래방향으로 복귀실린더(40)를 따라 제1분리기 데크(34)의 상부로 복귀된다.

증기와 물은 화학적으로 불활성 물리매체가 아니다. 전술된 제41판 STEAM의 42장 42-1쪽에 기술된 바와 같이, 순수(pure water)는 수소와 수소이온(H⁺,OH^-)의 낮은 농축형태로 분리되고, 물과 증기는 이들이 접촉하는 각 재료의 소정량으로 용해한다. 또한, 물과 증기는 재료와 화학반응을 일으켜 산화물, 수산화물, 수화물 및, 수소를 형성한다. 보일러 또는 증기발생기에 사용된 물은 스케일 형성과 부식 및 증기의 오염 불순물을 억제하기 위해 정화되고 처리되어야만 한다. 일반적인 2개의 시도는 보일러 물의 화학반응을 최적화시키기 위해 사용된다. 우선, 물의 불순물은 보충수의 정화, 복수재처리(condensate polishing), 탈기 및 블로다운(blowdown)으로써 최소화된다. 두번째는, 화학물이 수소이온지수(pH)와 전기화학 포텐셜 및 산소농도를 제어하기 위해 첨가된다. 화학물은 스케일 형성 및 부식을 억제하기 위해서 첨가되기도 한다. 보일러 물을 화학처리 및 제어하는 주목적은 청결한 증기의 허용과 부식과 침전률의 저하를 위한 것이다. 원자력 증기발생기의 경우에서는, 화학반응이 제품이송의 부식과 증기발생기 튜브의 부식을 최소화하는 목적을 제공한다. 원자력산업은 화학반응을 적절하게 제어하기 위해 특정한 부수적인 물 화학반응 안내지침을 발전시켰다.

전술된 예방조치와 노력에도 불구하고, 여전히 침전과 부식이 원자력 증기발생기에서 발생한다. 특히, 임의의 RSG를 부수적으로 시각적 감지하는 동안에 만들어진 활동관찰은, 침전이 제1분리기 데크의 상부 상의 느린 유속영역에서 우선적으로 발생한다고 보고하고 있다. 불순물의 최고농축은 하강유로에서 더욱 깨끗한 공 급수와 혼합되기 전에 제1분리기 데크의 상부의 재순환된 물에서 발생한다.

그러므로, 재순환된 물에서 불순물의 농도를 저감하고 시스템으로 용이하게 제거할 수 있도록 원자력 증기발생기를 위한 향상된 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 양상은 제1분리기 데크 지지부의 상부 상에 설치된 머드 드럼 슬러지 포집시스템(mud drum sludge collection system)에 관한 것이다. 제1분리기 데크는 제1분리기를 지지하는 편평한 수평플레이트로 이루어진다. 제1분리기 데크는 분리기의 열 사이에 수평보강재로써 정상적인 부하 및 우발적인 부하를 위해서 편평면의 외부방향으로 보강된다. 머드 드럼 슬러지 포집시스템을 구비하기 위해서, 외주링 플레이트가 보강재와 외주링 플레이트를 덮는 상부플레이트를 따라 제1분리기 데크에 추가된다. 재순환형 원자력 증기발생기의 제1데크 상에 저속영역이 제1분리기 데크 플레이트와, 제1분리기 데크플레이트 상에 위치된 상부플레이트 및, 제1분리기 데크 플레이트와 상부플레이트의 외주에 인접한 외주보강링으로써 형성된 재순환형 증기발생기 내에 설치된다. 재순환형 증기발생기 내에서 만들어진 재순환되는 물의 블리드 스트림(bleed stream)을 운반하는 수단이 구비되어 저속영역까지 운반한다. 블리드 스트림은 재순환형 증기발생기 내에 재순환되는 액체 중 소량으로 구성된다. 머드 드럼 슬러지 포집시스템을 관통하는 액체흐름은 크기와 위치 면에서 전략적으로 형성된 주입포트와 배출포트로 형성된다. 저속흐름영역 내에 있는 부유성 불순물은 제1데크 수평플레이트 상으로 침강되고서 재순환형 흐름을 통해 제거된다.

본 발명의 다른 양상은 재순환형 원자력 증기발생기에 관한 것이다. 재순환형 증기발생기는 증기/물 혼합물을 생성하기 위해 압력용기 내에 구비된 공급수를 가열하기 위해 외부열원으로부터 압력용기의 내부와 외부로 제1냉각제를 운반하는 U자형 튜브를 수용하는 압력용기를 구비한다. U자형 튜브 다발은 압력용기의 하부에 구비된다. 증기 드럼은 증기/물 혼합물로부터 물을 분리하는 증기/물 분리수단을 갖춘 압력용기의 상부에 구비되는바, 증기는 증기배출구를 매개로 하여 압력용기에서 배출되고, 분리된 물은 재가열하기 위해서 압력용기의 하부로 재순환된다. 마지막으로, 머드 드럼 슬러지 포집시스템은 재순환된 물의 블리드 스트림에서 슬러지를 제거하고 압력용기 내에 형성된 저속영역까지 블리드 스트림을 운반하도록 구비된다.

본 발명의 특징을 나타내는 새로운 다양한 특성은 첨부된 청구범위와 본 명세서 상에서 지적하고 있다, 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 작동상의 장점 및 사용시 성취될 수 있는 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타내는 첨부도면과 설명을 참조하면 될 것이다.

일반적으로 도면을 참조로 하여, 참조부호는 여러 도면에서 동일하거나 기능적으로 유사한 부재에 동일한 참조부호를 부여하는바, 본 발명에 따른 기본적인 머드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)은 도 4 내지 도 7에 도해된다. 도 4는 본 발명에 따른 머드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)을 사용하는 RSG(100)의 측단면도이다.

RSG(100)는 증기/물 혼합물(18)을 생성하도록 압력용기(102) 내로 제공된 공급수(26)를 가열하기 위해서 외부열원(도시되지 않음)으로부터 압력용기(102)의 내부와 외부로 제1냉각제(12)를 운반하는 U자형 튜브 다발(14)을 수용하는 압력용기(102)를 구비하며, U자형 튜브 다발(14)은 압력용기(102)의 하부(104)에 구비된다. 증기 드럼(106)은 증기/물 혼합물(18)로부터 물을 분리하는 증기/물 분리수단(20)을 갖춘 압력용기(102)의 상부(108)에 구비되는바, 증기(24)는 증기 배출구(110)를 매개로 하여 압력용기(102)에서 배출되고, 분리된 물(22)은 재가열을 위해 압력용기(102)의 하부(104)로 재순환된다. 본 발명에 따르면, 머드 드럼 슬러지 포집시스템 또는 슬러지 트랩(50)이 재순환된 물(22)의 블리드 스트림에서 슬러지를 제거하고 압력용기(102) 내에 형성된 저속영역으로 블리드 스트림을 운반하도록 하는 통로로서 구비된다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 모드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)은 제1분리기 데크 플레이트(34)의 상부에 설치지지된다. 제1분리기 데크 플레이트(34)는 제1분리기(30)를 지지하는 편평한 수평플레이트로 이루어진다. 제1분리기 데크 플레이트(34)는 분리기(20)의 열 사이에 하나 이상의 수평보강재(120)로써 정상적인 부하 및 우발적인 부하를 위해서 편평면의 외부방향으로 보강된다(도 6에 도시함). 보강재(120)는 분리기(20)의 제2열 사이로 위치되나, 공간이 필요로 하지는 않으며; 다른 배치 혹은 위치가 사용될 수 있다. 임의의 RSG(100)의 부수적으로 시각적 감지하는 동안에 만들어진 활동관찰은, 침전이 제1분리기 데크 플레이트(34)의 상부 상에 느린 유속영역에서 우선적으로 발생한다고 보고하고 있다. 불순물의 최고농축은 제1분리기 데크 플레이트(34)의 상부에 재순환된 물(22)에서 발생한다.

도 4 내지 도 7에 도시되듯이, 본 발명에 따른 모드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)은, 종래의 제1분리기 데크 형상에,

제1분리기 데크 플레이트(34)에 보강용 외주링 플레이트(122)를 추가하고,

보강재(120)와 보강용 외주링 플레이트(122)를 덮어 씌우는 상부플레이트(124)를 추가하여 사용한다.

머드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)은 블리드 스트림 흐름(126)을 창출하도록 설계되되, 블리드는 제1분리기(30)로부터 재순환 흐름의 약 1%로 이루어진다. 이는 증기 흐름의 4.0~5.0% 를 나타낸다. 흐름(126)은 재순환형 증기발생기(100)의 중심선에 가장 근접해 있는 몇몇(바람직하게는 3개, 그러나 갯수를 달리해도 됨) 제1분리기(30) 둘레의 상부플레이트(124)에 환형상의 중심개구부(128)를 통해 머드 드럼 슬러지 포집시스템인 슬러지 트랩(50)으로 주입한다. 흐름(126)은 외주링 플레이트(122)에 개구부(130)를 관통하여 슬러지 트랩(50)에서 배출하는데, 외주링은 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124)의 외주에 인접하게 위치된다. 슬러지 트랩(50)으로 주입하는 동안에, 흐름영역이 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124) 사이에서 RSG(100) 내에 형성된 저속영역(132)에 의해서 그리고 블리드 스트림 흐름(126)에서 미립자의 침강을 향상시키는 제1 데크 보강재(120)로 만들어진 다수의 채임버를 구비하여서 매우 확장된다. 즉, 도 6과 도 7에 보인 바와 같이, 상기 저속영역(132)이, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)를 가로질러 배치된 제1 데크 보강재(120)에 의해 나란히 배치되는 다수의 채임버로 구분되면서 흐름영역이 확장된다. 통상적으로, 제1분리기 데크 플레이트(34)가 원형상으로 이루어지고 보강재(120)는 현모양으로 제1분리기 데크 플레이트(34)를 가로질러 뻗는다. 보강재(120)는 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124)에서 용접되어 제1분리기(30)를 조밀하고 견고하게 지지한다.

2도 7에 도시된 바와 같이, 블리드 스트림 흐름(126)은, 제1분리기 데크 플레이트(34)에 인접하게 위치된 하부가장자리부와 상부플레이트(124)에 인접하게 위치된 상부가장자리부를 갖추면서 또 보강재(120)의 상반부에 적어도 하나의 흐름개구부(134)를 갖춘, 제1데크 보강재(120) 또는 리브를 지나 이동해야만 한다. 그러므로, 보강재(120)는 재순환하는 와류를 형성하여, 침강을 향상시키고 미립자가 인접한 채임버를 지나가지 않도록 돕는다. 보강재(120)는 보강용 외주링 플레이트(122)에 인접하게 위치된 단부를 갖춘다. 또한, 보강용 외주링 플레이트(122)은 제1분리기 데크 플레이트(34)에 인접한 하부가장자리부와 상부플레이트(124)에 인접한 상부가장자리부를 구비한다.

외주링 플레이트(122)에서 개구부(130)는, 보강재(120)의 흐름 개구부(134)와 유사한 효과를 제공하기 위하여 외주링 플레이트(122)의 상반부에 위치된다. 덧붙여서, 보강용 외주링 플레이트(122)의 하부가장자리부는 적어도 하나의 배출구멍 또는 배출개구부(136)를 구비하고, 적어도 하나의 보강재의 소형 배출구멍 또는 배출개구부(138)는 보강재(120)의 한 단부에 인접한 보강재(120)의 바닥가장자리부에 구비되어 유지감량을 위해서 슬러지 트랩(50)의 배출을 확실하게 한다. 이러한 배출개구부(136,138)는 다음에 기술될 슬러지 트랩(50)인 머드 드럼의 3차원적 전산유체역학(CFD) 기법으로 설계되고, 슬러지 트랩(50)인 머드 드럼의 정상작동에 중요치 않은 효과를 갖는다.

머드 드럼 설계의 분석기법

머드 드럼 설계의 3-D CFD 분석은 머드 드럼 내에 흐름장을 연구하고, 다양한 흐름개구부와 보강부의 크기와 형상 및 위치를 최적화하도록 실행된다. 모델의 해결책이 다음의 흐름영역으로 이루어진다.

제1분리기는 제1분리기의 각 흐름배출구에서 상세하게 모형화된 흐름으로 복귀한다.

분리기로부터의 블러드 흐름경로는 머드 드럼으로 복귀한다.

머드 드럼의 내부흐름경로는 모든 보강재, 흐름장애물, 흐름 및 배출개구부를 구비한다.

하강유로는 제1데크와 머드 드럼으로부터 공급링의 높이 아래까지 복귀한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 증기/물 분리수단(20), 특히 제1분리기(30)는 제1분리기 데크 플레이트(34)로 지지된다. 증기/물 분리수단(20)은 제1분리기 데크 플레이트(34)로부터 상부플레이트(124)를 관통하여 윗방향으로 뻗는 수직관 주입 파이프(38)를 갖는다. 증기/물 분리기(20)의 복귀실린더(40)는 상부플레이트(20)를 향해 아래방향으로 뻗고, 하단부와 상부플레이트(124) 사이에 틈새가 구비된다. 증기/물 분리수단(20)으로부터 재순환된 흐름(22)에 취해진 스트림 흐름(126)이 환형상의 개구부(128)를 관통하여 RSG(100)의 중심부에서 상부플레이트(124)를 관통하여 윗방향으로 뻗어 있는 제1분리기 수직관 주입파이프(38) 둘레에 상부플레이트(124)로 주입한다. 중심 보강재(120)는 머드 드럼인 슬러지 트랩(50)의 폭을 가로지르는 블리드 흐름(126)을 효과적으로 분배하고 슬러지 트랩(50)의 영역에서 0.5m/s 이하로 유속을 줄인다. 블리드 흐름(126)은 보강재(120)를 가로질러 개구부(130)까지 느리게 이동하여, 흐름(126)이 하강유로 흐름(140)에 재병합한다.

머드 드럼의 효과적인 관찰을 위해, 다양한 크기의 입자의 흐름경로와 침강을 연구하기 위해서 알고리즘이 사용되고 있다. CFX-TASC흐름, 3자형 컴퓨터 스프트웨어 모델링 프로그램(thrid-part computer software modeling program)으로 소산상태를 계산하기 위해서, 라그랑주의 입자추적법(이하 LPT)이 사용된다. 이러한 시도의 기본적 개념은 입자와 유체 사이의 속도차와 입자로 인하여 유체의 변위 때문에 힘의 작용 하에서 연속유체수단으로 입자이동을 계산한다. 추적될 각각의 입자들은 동일한 경로를 따라가는 입자의 실례를 나타낸다. 그런 다음에, 추적입자의 행동이 소산된 상태의 평균 행동을 기술하는 데에 사용된다.

LTP 모델에서 기본적인 가정은,

입자들이 구형상이고,

입자/입자 간의 상호작용이 없고,

난류가 고형상으로 변형되지 않는다.

입자운동에서 난류성 유체변동의 영향이 난류상 속도, 와류의 존속기간 및 국부적으로 계산된 난류운동에너지와 소산의 기간 길이를 나타내는 코드에 병합된 다.

통계학상 중요한 샘플을 갖추기 위해서는, 총 200,000개의 입자가 도메인 내에 주입되어 이들의 궤도경로가 계산된다.

시뮬레이션이 직경이 1~10 미크론인 입자의 이동과 침강을 추적하여 실행되되, 입자들은 증기발생기 슬러지 입자의 통상적인 크기로 되어 있다. 이러한 연구는, 머드 드럼이 약 68%~74% 사이 내에서 입자의 침전 효율을 보여준다. 이러한 효율은 커다란 입자의 효율보다 높다.

머드 드럼에 의해 RSG 침강속도의 저감

일반적인 RSG 침강시 머드 드럼의 분석효과는 SLUDGE로 불려지는 3차원 컴퓨터 소프트웨어 코드를 사용한 아토믹 에너지 어브 카나다 리미티드(AECL)사 제품으로 평가된 것으로, 코드는

공급수의 4 ppb 침전물과;

1%의 블로다운;

0.1%의 캐리오버;

몰포린(morpholine)를 함유한 자철광 침전물 및;

2시간씩 모의시간마다 0.5년으로 산정(10일 경과를 그래프로 도시);와 같은 상황으로 모델화된다.

SLUDGE는 AECL사 쵸크 리버 연구소에서 C. Turner 이 외의 사람들이 개발하 였고, 재순환형 증기발생기에서 슬러지의 일시적인 행동을 계산하는 3차원적 코드이다. SLUDGE는 다른 3자형 소프트웨어인, THIRST 또는 ATHOS로 취해진 열 유압 입력값을 사용한다.

SLUDGE 코드는 화학물과 매체 효과를 설명하는 수계용 침전물 데이터에 적합한 침전 및 제거방정식을 사용한다.

적당한 오염모델 하에서, 오염률은 10일보다 상당힌 긴 시간 동안을 직선으로 나타내는데, 예컨대 0.5년의 결과를 10배로 간단하게 늘려, 5년의 작업기간 동안의 결과를 얻을 수 있다. 결과는 표 1과 도 8에 요약되어 있다.

결과

표 1 및 도 8에 도시된 결과는 침전물 트랩이 제1분리기 데크 플레이트에 위치되는 것을 도시하는데, 흐름의 단지 1% 공정이 분리된 물로부터 입자를 제거하는 효과적인 수단을 갖춰서 튜브시트를 구비한 다른 싱크, 다시 말하자면 튜브다발 및 수평플레이트에 침전물 축적률을 낮게 하다. 75%(분리된 물로부터 제거되어 트랩으로 이송된 입자의 75%)의 효율을 갖는 트랩이 공급수와 함께 SG로 이송된 침전물의 45%를 제거할 것으로 예상된다. 블로다운으로 제거된 총 침전물과 트랩은 침전물이 다른 표면에 침전되지 않기 때문에 중요하며, 증기발생기의 저하에 대한 역량을 제공할 수 있다. 1%의 블로다운을 위해, 블로다운으로 제거된 총 침전물과 슬러지 트랩은 0% 트립효율인 37%에서 100%의 트랩효율을 위한 70%까지 증가할 것으로 예상된다.

표 1: 일체형 예열기를 구비하지 않은 재순환형 증기발생기에서 침전분배에 침전물 트랩효율의 결과

번호 #	트랩 효율	튜브	수평면	블로다운	캐리오버	트랩
	%	%	%	%	%	%
ST275	0	52.2	6.8	37.1	3.9	0
ST276	25	40.9	5.3	29.1	3.0	21.7
ST277	50	33.6	4.4	23.9	2.5	35.6
ST278	75	28.6	3.7	20.3	2.1	45.3
ST279	100	24.9	3.2	17.7	1.8	52.4

75%와 1%의 블로다운 효율에서, 머드 드럼 슬러지 포집시스템은 공급수에 주입된 침전물의 45%를 제거한다. 총 침전물 제거(블로다운 및 머드 드럼)가 머드 드럼 효율이 없는 37.1%에서 75%의 머드 드럼 효율을 갖는 65.6%까지 증가한다. 튜브 침전은 머드 드럼 슬러지 포집시스템의 추가로 52%에서 29%(대략 45%)까지 줄어든다(도 8).

본 발명의 실시예가 본 발명의 원리의 적용에 따라 도시되고 상세하게 기술되어, 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고 본 발명의 구현을 이해하게 될 것이다. 예컨대, 본 발명은 입자제거효율이 바람직하게 향상되길 요구하는 새로운 RSG설비, CANDU 핵시스템 또는, 미국설계 PWR 핵발전소 또는 현존하는 RSG 증기발생기의 교체, 변경, 수리에 적용될 수 있다. 본 발명의 몇 실시예에서, 본 발명의 임의의 특징이 다른 특징의 대응하는 사용 없이도 장점으로 종종 사용되었다. 따라서, 모든 변형 및 실시예들은 다음의 청구범위의 범주 내에 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 구조로, 종래의 재순환형 증기발생기(RSG)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 RSG에 구비된 증기분리설비를 도시한 도면이다.

도 3은 U자형 튜브를 수용하고 있는 하부와 상부 증기드럼부 사이에서 도 1의 RSG의 영역을 도시한 것으로, 윗쪽에는 평면도를 그리고 아래쪽에는 단면도를 도시하고 있다.

도 4는 본 발명에 따른 머드 드럼 슬러지 포집시스템을 사용하는 RSG의 측단면도이다.

도 5는 윗쪽에는 본 발명에 따른 머드 드럼 슬러지 포집시스템을 사용하는 RSG의 영역을 도시하고, 아래쪽에는 "A"부분의 상세도를 도시하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 도 5에 도시된 RSG의 일부를 부분절개한 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 구성부재와 흐름경로를 도시한 머드 드럼 슬러지 포집시스템의 사시도이다.

도 8은 머드 드럼 슬러지 포집시스템의 결과에 의한 침강속도를 표시한 그래프도이다.

Claims (20)

1. 재순환형 증기발생기 내에 형성되되, 제1분리기 데크 플레이트(34)와, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34) 위에 위치된 상부플레이트(124) 및, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124)의 외주에 인접하게 위치된 보강용 외주링 플레이트(122)로 형성된 저속영역(132)과;

   상기 저속영역(132)에서 재순환형 증기발생기 내에서 만들어진 재순환된 물의 블리드 스트림(bleed stream)을 운반하는 통로;를 포함하고서,

   상기 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124)는 편평한 플레이트로 구성되고 이들 사이에 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)가 구비되고,

   상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)는 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)에 인접하게 위치된 하부가장자리부와 상기 상부플레이트(124)에 인접하게 위치된 상부가장자리부가 구비되며, 상기 제1분리기 데크 보강재(120)의 상부가장자리부는 하나 이상의 흐름개구부(134)가 구비되고,

   상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)는 상부 플레이트(124)와 제1분리기 데크 플레이트(34) 사이에서 수직으로 뻗으며,

   수직으로 뻗은 상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)는 상기 저속영역(132)을 다수의 채임버로 구분하고, 상기 채임버들은 상기 제1분리기 데크 보강재(120)의 상반부에서 하나 이상의 흐름개구부(134)에 의해 연결되어 채임버들 사이에서 재순환된 물의 이동을 허용하도록 되어 있고,

   상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)로 구분된 다수의 채임버는 나란하게 배치되어 있고,

   상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)는 보강용 외주링 플레이트(122)에 인접하게 위치된 단부를 구비하고,

   상기 보강용 외주링 플레이트(122)의 상부가장자리부에 구비된 하나 이상의 외주가장자리 개구부(130)를 갖추고 있는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
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5. 제 1항에 있어서, 상기 제1분리기 데크 보강재(120)의 한 단부에 인접하게 위치된 하나 이상의 보강재 배출개구부(138)를 구비하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 보강용 외주링 플레이트(122)는 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)에 인접하게 위치된 하부가장자리부와 상기 상부플레이트(124)에 인접하게 위치된 상부가장자리부를 구비하고, 상기 보강용 외주링 플레이트(122)의 하부가장자리부는 하나 이상의 배출개구부(136)를 구비하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
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8. 제 1항에 있어서, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)는 원형상으로 되어 있고, 상기 하나 이상의 제1분리기 데크 보강재(120)는 현(弦)모양으로 제1분리기 데크 플레이트(34)를 가로질러 뻗어 있는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)로 지지되는 증기/물 분리수단을 구비하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 증기/물 분리수단은 제1분리기 데크 플레이트(34)로부터 상기 상부플레이트(124)를 관통하여 윗방향으로 뻗는 수직관수단을 구비한 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
11. 제 10항에 있어서, 상기 재순환형 증기발생기 내에서 만들어진 재순환된 물의 블리드 스트림을 저속영역(132)까지 운반하는 수단은 상기 증기/물 분리수단으로부터 재순환된 흐름의 블리드 스트림을 수용하도록 윗방향으로 뻗어 있는 다수의 수직관수단을 위해 상부플레이트(124)에 다수의 환형상 개구부를 구비하는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
12. 제 11항에 있어서, 상기 다수의 환형상 개구부는 원자력 증기발생기의 중심선에 인접하게 위치된 다수의 수직관수단 둘레에 구비되는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
13. 제 1항에 있어서, 상기 제1분리기 데크 플레이트(34)와 상부플레이트(124) 사이에 다수의 제1분리기 데크 보강재(120)가 위치되며, 각각의 제1분리기 데크 보강재(120)는 제1분리기 데크 플레이트(34)에 인접하게 위치된 하부가장자리부와 상부플레이트(124)에 인접하게 위치된 상부가장자리부를 구비하고, 상기 제1분리기 데크 보강재(120)의 상부가장자리부는 하나 이상의 흐름개구부(134)를 구비하며, 상기 제1분리기 데크 보강재(120)는 보강용 외주링 플레이트(122)에 인접하게 위치된 단부를 갖추고 있는 머드 드럼 슬러지 포집시스템.
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