KR101528222B1 - Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same - Google Patents

Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same Download PDF

Info

Publication number
KR101528222B1
KR101528222B1 KR1020140014461A KR20140014461A KR101528222B1 KR 101528222 B1 KR101528222 B1 KR 101528222B1 KR 1020140014461 A KR1020140014461 A KR 1020140014461A KR 20140014461 A KR20140014461 A KR 20140014461A KR 101528222 B1 KR101528222 B1 KR 101528222B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steam generator
fluid
shell
tube
plate
Prior art date
Application number
KR1020140014461A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영인
김긍구
윤주현
하재주
한훈식
강경준
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020140014461A priority Critical patent/KR101528222B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101528222B1 publication Critical patent/KR101528222B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/22—Structural association of coolant tubes with headers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

The present invention relates to a mixed type vapor generator comprising: a shell-and-tube vapor generator passing first fluid and second fluid after separating each other to the shell-and-tube while maintaining the pressure boundary for heat-exchanging the first fluid and the second fluid, and having two-phase flow part heat-exchanging the second fluid to a liquid and vapor phase; a plate-type vapor generator provided at least on one portion between upper or lower portions of the shell-and-tube vapor generator, passing the first fluid and the second fluid after separating each other through channels of plates to exchange heat of the first fluid and the second fluid while maintaining the pressure boundary, and having a single-phase flow part to heat-exchange the second fluid to the liquid phase or the vapor phase; a connecting unit connecting the shell-and-tube vapor generator and the plate-type vapor generator to convey the first fluid and the second fluid provided by at least one among the shell-and-tube vapor generator and the plate-type vapor generator to the other one, and having flow paths separated from each other to maintain the pressure boundary while conveying the first fluid and the second fluid.

Description

혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전{MIXED TYPE STEAM GENERATOR AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}MIXED TYPE STEAM GENERATOR AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME [0002]

본 발명은 원전에 적용되는 증기발생기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 셸 앤드 튜브 증기발생기와 플레이트형 증기발생기를 혼합 적용하여 증기발생 성능과 증기발생기의 크기를 최적화하도록 개선한 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.The present invention relates to a steam generator applied to a nuclear power plant, and more particularly, to a mixed steam generator improved to optimize the steam generation performance and the size of a steam generator by mixing a shell-and-tube steam generator and a plate- It is about the nuclear power plant.

인쇄기판형 증기발생기는 기술은 영국 Heatric 사(Patent : US 4665975, 1987)에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 증기발생기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 증기발생기 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 열교환 성능과 고집적도 등의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 증기발생기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.The printing plate type steam generator has been developed by Heatric (United Kingdom Patent No. 4665975, 1987) in the United Kingdom and is widely used in the general industrial field. Plate-type steam generators are applicable to high-temperature and high-pressure environments, and have high integration and excellent heat exchange performance. Plate Type Steam Generator It is used for evaporator, condenser, evaporator, etc. of heating and cooling system, fuel cell, automobile, chemical process, medical device, nuclear power, information and communication equipment, cryogenic environment, etc. due to advantages of high temperature and high pressure environment durability, excellent heat exchange performance, The application range is expanding to various fields such as cooler, radiator, steam generator, and reactor.

그러나 종래의 인쇄기판형 증기발생기는 이상 유동(two phase)이 발생하는 증발기 등의 분야에서는 운전조건이 제한된 범위에서 이용되어 왔다. 인쇄기판형 증기발생기가 셸 앤드 튜브(shell and tube)형 등 다른 형태의 증기발생기에 비해 열전달 효율이 매우 우수 함에도 불구하고 증기발생기로 광범위하게 사용되지 못했던 이유는 유동채널에서의 유동불안 문제 때문이었다.However, the conventional plate-type steam generator has been used in a limited range of operating conditions in the field of evaporators in which two phases are generated. The reason why the flat plate type steam generator was not widely used as a steam generator despite the excellent heat transfer efficiency compared to other types of steam generators such as a shell and tube type was due to a problem of flow anxiety in the flow channel.

일반적으로 유동채널(flow channel)로 구성된 이상 유동(two phase)이 발생하는 증기발생기에서는 증기가 형성되면서 밀도가 급격히 증가하고, 이로 인한 밀도파가 유로방향의 앞뒤로 전파되어 유동이 불안해 진다. 단상영역과 이상영역의 압력강하 위상차가 서로 되먹임을 하며 유동불안을 증폭시키기 때문이다. 특히, 공통헤더에 연결된 복수개의 유동채널로 구성된 증기발생기의 경우 이러한 현상은 유동채널간의 시간차 유동불안(parallel channel oscillation)으로 발전해 증기발생기로서의 기능을 상실하게 한다. 이러한 현상은 증기발생기의 기동 혹은 다른 목적의 저출력 운전모드가 필요한 운전범위가 넓은 응용의 경우 특히 중요한 문제가 된다.Generally, in a steam generator in which two phases constitute a flow channel, the density is rapidly increased as steam is formed, and the resulting density wave propagates back and forth in the flow direction, resulting in unstable flow. This is because the pressure drop phase differences between the single phase region and the ideal region feedback each other and amplify the flow anxiety. In particular, in the case of a steam generator composed of a plurality of flow channels connected to a common header, this phenomenon is caused by a parallel channel oscillation between the flow channels, and the function as a steam generator is lost. This phenomenon is particularly important for applications where the operation range of the steam generator is low or the low-output operation mode for other purposes is required.

이러한 유동현상을 완화하고자 일반적 운전범위가 넓은 셸 앤드 튜브(shell and tube) 형태의 증기발생기는, 특히 튜브를 이차 유로로 이용하는 경우 입구 영역에 유로저항이 큰 오리피스를 설치한다(한국 SMART 원자로). 그러나 단순히 유로면적을 줄이는 종래의 기술은 파울링(fouling) 문제 등을 유발할 수 있어, 또한 이로 인해 원자력 환경과 같이 장기간의 수명을 갖춰야 하는 환경에는 적용이 제한될 수 있다.In order to alleviate this flow phenomenon, a shell and tube type steam generator having a wide operating range is installed with an orifice having a large flow path resistance in an inlet region, especially when a tube is used as a secondary flow passage (Korean SMART reactor). However, the conventional technique of simply reducing the flow path area may cause a fouling problem or the like, and the application may be restricted to an environment in which a long-term service life such as a nuclear environment is required.

일반적으로 원자력 환경에는 나선관 형태(한국 SMART 원자로, 미국 Nuscale 원자로) 또는 직관 형태(미국 mPower 원자로) 또는 U자관 형태(대부분의 상용 분리형 원자로)의 쉘 & 튜브(shell and tube) 형 증기발생기가 대부분 적용되고 있다. 그러나 원자력 환경에 적용하고 있는 증기발생기는 튜브의 원활한 유지보수(튜브 검사) 조건을 확보하기 위하여 비교적 큰 직경의 열교환 튜브가 이용되며, 설계압력이 높아 튜브의 두께가 두껍고, 이로 인해 비교적 큰 증기발생기가 적용되고 있다.Generally, the nuclear environment includes most shell and tube type steam generators in the form of helical tubes (Korean SMART reactors, US Nuscale reactors) or intuitive (US mPower reactors) or U-shaped (most commercial separable reactors) . However, the steam generators applied to the nuclear environment use relatively large diameter heat exchange tubes to ensure the smooth maintenance (tube inspection) conditions of the tubes. Because of the high design pressure and the thick tubes, Is applied.

이러한 증기발생기의 크기 증가는 특히, 원자로압력용기 내부에 증기발생기를 설치하는 일체형원자로에서는 원자로압력용기 크기와 이들 기기를 유지보수하기 위한 격납건물 내부 공간의 증가로 이어져 전반적인 비용 증가를 유발할 수 있다.
The increase in the size of these steam generators can lead to an overall increase in cost, especially in the case of integrated reactors with steam generators installed inside the reactor pressure vessel, leading to an increase in the reactor pressure vessel size and the interior space of the containment to maintain these devices.

한편, 일체형원자로에는 일반적으로 증기발생기 튜브로 이차계통수가 공급되어 과열증기가 배출되는 관류형(One through) 증기발생기가 이용되고 있으며, 터빈 보호를 위한 습분분리기를 별도로 설치하는 경우도 있으나 대부분의 경우에는 증기발생기에서 과열증기를 생산하는 방식을 적용하고 있다.On the other hand, a one-way steam generator in which the secondary system water is supplied to the steam generator tube and the superheated steam is discharged is generally used for the integral reactor, and a moisture separator for protecting the turbine is installed separately. In most cases A method of producing superheated steam in a steam generator is applied.

관류형 증기발생기로 공급된 급수는 단상(물), 이상(물/증기 혼합유체), 단상(증기) 열전달 과정을 거치게 된다. 단상(물) 열전달 과정은 비등점까지 공급된 급수의 온도를 상승하는 과정이며, 이상(물/증기 혼합유체) 열전달 과정은 비등점 근처에서 비등에 의해 물이 증기로 변환되는 과정이다. 두 과정은 비교적 열전달 계수가 커 열교환 효율이 우수하다.The feed water supplied to the steam generator is subjected to single phase (water), abnormal (water / steam mixed fluid), and single phase (steam) heat transfer process. The single-phase (water) heat transfer process is the process of raising the temperature of the feed water supplied to the boiling point, and the ideal (water / steam mixture) heat transfer process is the process of boiling water to steam conversion near the boiling point. Both processes have a relatively high heat transfer coefficient and are excellent in heat exchange efficiency.

그러나 단상(증기) 열전달 과정은 포화증기에 가까운 유체에 추가적인 열전달을 통해 과열 증기(superheated steam)를 만드는 과정으로 열전달 계수가 크지 않아 다른 과정에 비해 열교환 효율이 크게 저하되는 과정으로, 관류형 증기발생기에서 충분한 과열도를 확보하기 위해서는 많은 열전달 면적이 소요되게 된다. 또한 습분분리기를 이용하여 이 과정을 대치하는 경우도 비교적 큰 용량의 습분분리기가 필요하게 된다.
However, the single-phase (steam) heat transfer process is a process of making superheated steam through additional heat transfer to the fluid near the saturated steam, and the heat transfer coefficient is not so large and the heat exchange efficiency is significantly lowered compared to other processes. A large heat transfer area is required in order to secure a sufficient degree of superheat. Also, when this process is replaced by a wet separator, a comparatively large wet separator is required.

다른 한편으로, 판형 증기발생기는 100년 넘게 산업계에서 광범위하게 적용되고 있다. 판형 증기발생기는 인쇄기판형 증기발생기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 열교환 성능은 인쇄기판형 증기발생기 보다는 작고 셸 앤드 튜브(shell and tube)형 증기발생기 보다는 우수한 특성이 있다. 또한 인쇄기판형 증기발생기에 비해서는 제작이 간편한 특성이 있다.
On the other hand, plate-type steam generators have been widely used in industry for over 100 years. Plate-type steam generators are similar in application to plate-type steam generators, but are used more in low-pressure environments with low pressures. The heat exchange performance is smaller than the printing plate type steam generator and is superior to the shell and tube type steam generator. In addition, compared with the printing plate type steam generator, there is a characteristic that it is easy to manufacture.

다양한 종류의 증기발생기가 현존함에도 불구하고 각각의 장점과 단점을 가지고 있기 때문에 원전에의 적용에는 한계가 있다. 따라서, 이들의 장점만을 취합하여 최적화된 성능을 확보하는 것에 대하여 고려될 수 있다.Despite the existence of various types of steam generators, their advantages and disadvantages are limited. Therefore, consideration can be given to ensuring optimized performance by collecting only the merits of these.

본 발명의 일 목적은 셸 앤드 튜브 증기발생기의 장점과 플레이트형 증기발생기의 장점을 조합하여 보다 컴팩트(compact)하고 효율적인 열교환 성능의 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전을 제안하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a hybrid steam generator of a more compact and efficient heat exchange performance by combining the advantages of a shell-and-tube steam generator with the advantages of a plate-type steam generator and a nuclear power plant having the steam generator.

본 발명의 다른 일 목적은 종래의 셸 앤드 튜브 증기발생기가 갖는 크기의 문제를 크게 완화할 수 있는 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전을 제안하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to propose a mixed-type steam generator and a nuclear power plant having the same, which can greatly alleviate the problem of the size of a conventional shell-and-tube steam generator.

이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 혼합형 증기발생기는, 압력경계를 유지하면서 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 상기 1차유체와 2차유체를 셸과 튜브에 서로 분리하여 통과시키며 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키는 이상유동 영역을 구비하는 셸 앤드 튜브 증기발생기, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상하부 중 적어도 한 곳에 설치되고 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 플레이트의 채널들로 상기 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시키며 상기 2차유체를 액체 또는 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 구비하는 플레이트형 증기발생기, 및 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기기 중 어느 하나로부터 공급된 상기 1차유체와 2차유체를 다른 하나로 전달하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기를 연결하고 상기 1차유체와 2차유체의 전달 과정에서 압력경계를 유지하도록 서로 구분되는 유로들을 구비하는 연결부를 포함한다.In order to accomplish the object of the present invention, a mixed-type steam generator according to an embodiment of the present invention includes a primary fluid and a secondary fluid to exchange heat between a primary fluid and a secondary fluid while maintaining a pressure boundary, A shell-and-tube steam generator having at least one of upper and lower portions of the shell-and-tube steam generator for passing the secondary fluid through the tube and the heat exchanger, And a single-phase flow region for separating and passing the primary fluid and the secondary fluid through the channels of the plate to heat exchange the primary fluid and the secondary fluid and heat-exchanging the secondary fluid in a liquid or vapor state The steam generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the steam generator A tubular steam generator for connecting the shell-and-tube steam generator and the plate-shaped steam generator to each other to transfer the fluid and the secondary fluid to each other, .

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는 상기 플레이트형 증기발생기의 하부에 설치되고 상기 이상유동 영역의 하부에 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키고 상기 이상유동 영역으로 상기 2차유체를 전달하는 단상유동 영역을 더 구비하며, 상기 플레이트형 증기발생기는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기에서 전달된 상기 2차유체의 적어도 일부를 증기상태로 열교환시키고 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the shell-and-tube steam generator is installed at a lower portion of the plate-type steam generator, and receives the secondary fluid from a water supply system at a lower portion of the abnormal flow region, Further comprising a single-phase flow region for exchanging heat with the at least one secondary fluid and delivering the secondary fluid to the abnormal flow region, wherein the plate-type steam generator is adapted to heat exchange at least a portion of the secondary fluid delivered from the shell- And supply the secondary fluid to the turbine system.

상기 플레이트형 증기발생기는, 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키고 상기 플레이트형 증기발생기의 단상영역으로 상기 2차유체를 전달하는 이상유동 영역을 더 구비할 수 있다.The plate-type steam generator may further include an abnormal flow region for exchanging the secondary fluid in a liquid-vapor state and delivering the secondary fluid to a single-phase region of the plate-type steam generator.

상기 플레이트형 증기발생기는, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 하부에 설치되고 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키는 제1플레이트형 증기발생기, 및 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상부에 설치되며 상기 2차유체의 적어도 일부를 증기상태로 상기 1차유체와 열교환시키고 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급하는 제2플레이트형 증기발생기를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제1플레이트형 증기발생기와 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기를 연결하는 제1연결부, 및 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 제2플레이트형 증기발생기를 연결하는 제2연결부를 포함할 수 있다.The plate-type steam generator includes a first plate-type steam generator installed at a lower portion of the shell-and-tube steam generator and receiving the secondary fluid from a water supply system and exchanging heat with the primary fluid in a liquid state, And a second plate type steam generator installed at an upper portion of the steam generator for heat-exchanging at least a part of the secondary fluid with the primary fluid in a vapor state and supplying the secondary fluid to the turbine system, A first connection unit connecting the first plate-type steam generator and the shell-and-tube steam generator, and a second connection unit connecting the shell-and-tube steam generator and the second plate-type steam generator.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 증기발생기는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 하부에 설치되고 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키며, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는 상기 이상유동 영역으로부터 상기 2차유체를 전달받아 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 더 구비하고 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plate-type steam generator is installed at a lower portion of the shell-and-tube steam generator, receives the secondary fluid from the water supply system and exchanges heat with the primary fluid in a liquid state, The end tube steam generator may further include a single-phase flow region for receiving the secondary fluid from the abnormal flow region and exchanging heat in a vapor state, and may supply the secondary fluid to the turbine system.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 1차유체와 2차유체를 각각의 유로들로 분배하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 입구와 상기 플레이트형 증기발생기의 입구에 설치되는 입구 헤더, 및 상기 유로들을 통과한 상기 1차유체와 2차유체를 모으도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 출구와 상기 플레이트형 증기발생기의 출구에 설치되는 출구 헤더를 더 포함하고, 상기 연결부는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기 중 어느 하나에 설치된 출구 헤더를 다른 하나에 설치된 입구 헤더에 연결할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a steam turbine comprising an inlet of the shell-and-tube steam generator and an inlet header installed at an inlet of the plate-type steam generator for distributing the primary fluid and the secondary fluid to respective flow paths, Further comprising an outlet header installed at an outlet of the shell-and-tube steam generator and an outlet of the plate-type steam generator to collect the primary fluid and the secondary fluid passing through the flow paths, And the outlet header installed in any one of the plate type steam generator and the plate type steam generator may be connected to an inlet header installed in the other one.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는, 상기 셸로 상기 1차유체를 통과시키고 상기 튜브로 상기 2차유체를 통과시키며, 상기 혼합형 증기발생기는 상기 튜브로 공급되는 상기 2차유체의 유동을 안정화시키도록 상기 튜브의 입구에 설치되어 유로저항을 형성하는 오리피스를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the shell-and-tube steam generator passes the primary fluid through the shell and passes the secondary fluid through the tube, and the mixed- And an orifice disposed at an inlet of the tube to stabilize the flow of the fluid, thereby forming a flow path resistance.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 혼합형 증기발생기는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 유지 및 보수가 가능하도록 외부에서 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 헤더와 연결되는 연결노즐을 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mixed steam generator may further include a connection nozzle connected to a header of the shell-and-tube steam generator from outside in order to allow maintenance and repair of the shell-and-tube steam generator.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는, 상기 튜브로 상기 1차유체를 통과시키고 상기 셸로 상기 2차유체를 통과시키며, 상기 혼합형 증기발생기는, 상기 셸로 공급되는 액체상태의 상기 2차유체를 예열하고 상기 2차유체의 유동 불안정을 흡수하도록 유로저항을 형성하며 상기 셸의 하부와 상부에 상기 2차유체를 분배하여 원활한 유동을 유도하도록 상기 셸의 입구에 설치되는 이코노마이저를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the shell-and-tube steam generator passes the primary fluid through the tube and passes the secondary fluid through the shell, and the mixed- The second fluid is preheated to absorb the flow instability of the secondary fluid, and a flow path resistance is formed to distribute the secondary fluid to the upper and lower portions of the shell to induce a smooth flow. As shown in FIG.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 혼합형 증기발생기는, 상기 1차유체 또는 2차유체를 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 또는 상기 플레이트형 증기발생기로 유도하거나 상기 1차유체 또는 2차유체의 유량을 분배하도록, 상기 혼합형 증기발생기의 입구와 출구 중 적어도 한 곳에 설치되는 유로안내부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mixed steam generator is configured to introduce the primary fluid or the secondary fluid into the shell-and-tube steam generator or the plate-type steam generator, or to control the flow rate of the primary fluid or the secondary fluid The steam generator may further include a flow guide provided at least one of an inlet and an outlet of the mixed type steam generator.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상기 튜브 형태는, 직관, 나선관 및 U자관 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the tube shape of the shell-and-tube steam generator may be formed of at least one of a straight pipe, a spiral pipe, and a U-shaped pipe.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 증기발생기는, 확산접합에 의해 형성되며 광화학적 식각기술에 의해 조밀한 유로들을 형성하는 인쇄기판형 증기발생기일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plate-type steam generator may be a plate-type steam generator that is formed by diffusion bonding and forms dense channels by a photochemical etching technique.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 플레이트형 증기발생기는, 플레이트를 압출하여 유로들을 형성하고, 플레이트들을 개스킷, 용접, 브레이징 용접 중 적어도 하나로 결합시킨 판형 증기발생기일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the plate type steam generator may be a plate type steam generator in which plates are extruded to form flow paths, and the plates are combined with at least one of gasket, welding, and brazing welding.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 혼합형 증기발생기는, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 및 상기 플레이트형 증기발생기의 위치를 고정시키고 충격으로부터 보호하며 상기 셸을 통과하는 유체의 유로를 형성하도록, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 및 상기 플레이트형 증기발생기의 외주면을 감싸는 케이싱을 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the mixed-type steam generator includes a steam generator and a plate-shaped steam generator for fixing the position of the shell-and-tube steam generator and the plate-shaped steam generator, A shell-and-tube steam generator, and a casing surrounding the outer circumferential surface of the plate-shaped steam generator.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 혼합형 증기발생기를 구비하는 원전을 개시한다. 원전은, 1차계통과 2차계통, 및 상기 1차계통과 상기 2차계통의 경계에 설치되어 노심에서 1차유체에 공급된 열을 2차유체에 전달하는 혼합형 증기발생기를 포함하고, 상기 혼합형 증기발생기는, 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 상기 1차유체와 2차유체를 셸과 튜브에 서로 분리하여 통과시키며 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키는 이상유동 영역을 구비하는 셸 앤드 튜브 증기발생기, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상하부 중 적어도 한 곳에 설치되고 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 플레이트의 채널들로 상기 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시키며 상기 2차유체를 액체 또는 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 구비하는 플레이트형 증기발생기, 및 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기기 중 어느 하나로부터 공급된 상기 1차유체와 2차유체를 다른 하나로 전달하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기를 연결하고 상기 1차유체와 2차유체의 전달 과정에서 압력경계를 유지하도록 서로 구분되는 유로들을 구비하는 연결부를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention also discloses a nuclear power plant having a hybrid steam generator. The nuclear power plant includes a primary system and a secondary system, and a mixed type steam generator installed at a boundary between the primary system and the secondary system for transferring the heat supplied to the primary fluid from the core to the secondary fluid, The mixed steam generator separates the primary fluid and the secondary fluid from each other into a shell and a tube so as to exchange heat between the primary fluid and the secondary fluid while maintaining a pressure boundary, A shell-and-tube steam generator having at least one of the upper and lower portions of the shell-and-tube steam generator and having an ideal flow region for heat exchange with the channels of the plate to heat exchange the primary fluid with the secondary fluid while maintaining a pressure boundary; A plate-shaped steam generator having a single-phase flow region for separating and passing the primary fluid and the secondary fluid from each other and for heat-exchanging the secondary fluid in a liquid or vapor state, Tube steam generator and the plate-type steam generator to transfer the primary fluid and the secondary fluid supplied from either the shell-and-tube steam generator or the plate-type steam generator to the other, and the primary fluid And a connection portion having passages which are separated from each other to maintain a pressure boundary in a process of transferring the secondary fluid.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 보다 소형화된 증기발생기를 원전에 적용할 수 있다. 혼합형 증기발생기를 일체형 원자로에 적용하는 경우 원자로압력용기의 크기를 축소시킬 수 있다. 일반 원자로 및 일체형 원자로에서는 원전설비의 유지 보수 공간을 줄일 수 있으므로 격납건물의 크기를 축소시킬 수 있다. 혼합형 증기발생기의 적용시 설비의 소형화로 인해 원전 건설 경비의 절감효과를 함께 얻을 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, a more compact steam generator can be applied to a nuclear power plant. When a mixed steam generator is applied to an integrated reactor, the size of the reactor pressure vessel can be reduced. General nuclear reactors and integrated reactors can reduce the maintenance space of the nuclear power plants and thus reduce the size of containment buildings. When the hybrid steam generator is applied, it is possible to reduce the construction cost of the nuclear power plant due to the miniaturization of the facility.

또한 본 발명은, 고집적도의 열교환 성능을 갖는 플레이트형 증기발생기를 부분적으로 채용하는 경우에도 이상유동에 의해 증기발생기의 유로오염(fouling) 문제를 유발할 수 있는 영역에 셸 앤드 튜브 증기발생기를 채용하여 혼합형으로 구성함으로써 유로오염 문제를 극복하고 증기발생기를 장기간 운전할 수 있다.Further, the present invention adopts a shell-and-tube steam generator in a region that can cause a fouling problem of a flow path of a steam generator due to abnormal flow even when a plate-type steam generator having a highly integrated heat- It is possible to overcome the pollution problem and to operate the steam generator for a long time by using a mixed type.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 원전에 선택적으로 적용될 수 있는 혼합형 증기발생기의 개념도.
도 3은 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 변형례를 도시한 개념도.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 원전에 선택적으로 적용될 수 있는 혼합형 증기발생기의 개념도.
도 5 내지 도 7은 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 다른 변형례를 도시한 개념도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 9는 도 8에 도시된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 변형례를 도시한 개념도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 개념도.
도 11은 도 10에 도시된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 변형례를 도시한 개념도.
도 12는 도 1 내지 도 11에 선택적으로 채용된 혼합형 증기발생기에서 유체의 상변화 과정을 설명하기 위한 개념도.
도 13 및 도 14는 도 1 내지 도 11의 혼합형 증기발생기에서 선택적으로 채용될 수 있는 플레이트형 증기발생기의 유로 개념도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram of a mixed steam generator and a nuclear power plant having the same according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2A and FIG. 2B are conceptual diagrams of a mixed steam generator which can be selectively applied to the nuclear power plant of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a conceptual view showing a mixed steam generator shown in FIG. 1 and a modification of a nuclear power plant having the same.
4A and 4B are conceptual diagrams of a mixed steam generator which can be selectively applied to the nuclear power plant of FIG. 3;
5 to 7 are conceptual diagrams showing the mixed steam generator shown in FIG. 1 and another modification of the nuclear power plant having the same.
FIG. 8 is a conceptual view of a mixed steam generator and a nuclear power plant having the hybrid steam generator according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a conceptual view showing a mixed steam generator shown in FIG. 8 and a modification of a nuclear power plant having the same.
10 is a conceptual diagram of a mixed steam generator and a nuclear power plant having the same according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a conceptual view showing a mixed steam generator shown in FIG. 10 and a modification of a nuclear power plant having the same.
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining a phase change process of a fluid in a mixed type steam generator selectively employed in FIGS. 1 to 11. FIG.
Figs. 13 and 14 are conceptual diagrams of a flow path of a plate-like steam generator which can be selectively employed in the mixed steam generators of Figs. 1 to 11. Fig.

이하, 본 발명에 관련된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a mixed steam generator and a nuclear power plant having the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서 셸 앤드 튜브 증기발생기라 함은, 특별한 언급이 없는 한 튜브의 형태가 직관, 나선관 및 U자관 중 적어도 하나로 형성되는 것을 모두 포괄적으로 지칭한다.The term "shell and tube steam generator" as used herein generally refers to a tube as a whole unless it is specifically mentioned that the tube is formed of at least one of a straight pipe, a spiral pipe and a U-shaped pipe.

본 명세서에서 플레이트형 증기발생기라 함은, 특별한 언급이 없는 한 일반적인 판형 증기발생기와 인쇄기판형 증기발생기뿐만 아니라 플레이트(판)의 가공 방법이나 접합 방법에 차이가 있는 경우도 모두 포괄적으로 지칭한다.In this specification, the plate type steam generator generally refers to a general plate type steam generator and a printing plate plate type steam generator, as well as a case where there is a difference in the processing method or the joining method of a plate (plate), unless otherwise specified.

또한, 이하에서 설명할 혼합형 증기발생기와 원자로냉각재계통은 일체형 원자로에 대하여 도시된 도면을 참조하여 설명하나, 본 발명이 반드시 일체형 원자로에만 적용되는 것은 아니고 분리형 원자로에도 적용될 수 있다.In addition, the hybrid steam generator and the reactor coolant system to be described below will be described with reference to the drawings showing an integrated reactor, but the present invention is not necessarily applied to an integral reactor, and may be applied to a separate reactor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 개념도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 원전에 선택적으로 적용될 수 있는 혼합형 증기발생기의 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual view of a mixed steam generator 100 and a nuclear power plant 10 having the hybrid steam generator 100 according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2a and 2b are views showing a mixed steam generator 100 It is a conceptual diagram.

혼합형 증기발생기(100)는, 원전(10)의 정상 운전시 급수관(12a)을 통해 급수계통(12)으로부터 급수를 공급받아 노심(11a)에서 전달된 열을 이용해 증기를 발생시킨다. 증기는 증기관(13a)을 통해 터빈계통(13)으로 공급되며, 터빈계통(13)은 공급받은 증기를 이용하여 전기를 생산한다. 급수관(12a)과 증기관(13a)에 각각 설치되는 격리밸브(12b, 13b)들은 원전(10)의 정상 운전시에는 개방되어 있으나, 사고 발생시에는 작동 신호에 의해 닫힌다. 사고 발생시에는 안전계통(미도시)이 작동하여 원전(10)을 안전하게 유지한다.The mixed type steam generator 100 generates steam by supplying the water from the water supply system 12 through the water supply pipe 12a during normal operation of the nuclear power plant 10 and using the heat transferred from the core 11a. The steam is supplied to the turbine system 13 through the steam pipe 13a, and the turbine system 13 produces electricity using the supplied steam. The isolation valves 12b and 13b installed in the water supply pipe 12a and the steam pipe 13a are opened during normal operation of the nuclear power plant 10 but are closed by an operation signal when an accident occurs. In the event of an accident, a safety system (not shown) operates to keep the nuclear reactor 10 safe.

원자로냉각재계통(11)의 내부에는 1차유체가 채워져 있으며, 1차유체는 노심(11a)에서 전달받은 열을 혼합형 증기발생기(100)에서 2차유체에 전달한다. 원전(10)의 1차계통이란 노심(11a)으로부터 직접적으로 열을 전달받아 노심(11a)을 냉각하는 계통이고, 가압 경수형 원전(10)에서 2차계통이란 상기 1차계통과 압력경계를 유지하면서 상기 1차계통으로부터 전달받은 열을 이용해 전기를 생산하는 계통이다. 특히, 가압 경수형 원전(10)의 건전성을 위해 1차계통과 2차계통 사이에는 반드시 압력경계가 유지되어야 한다.A primary fluid is filled in the reactor coolant system 11, and the primary fluid transfers the heat transferred from the core 11a to the secondary fluid in the mixed-type steam generator 100. The primary system of the nuclear power plant 10 is a system that receives heat directly from the core 11a to cool the core 11a and the secondary system in the pressurized water reactor 10 is a system in which the primary system and the pressure boundary And generates electricity using the heat transferred from the primary system. In particular, the pressure boundary must be maintained between the primary system and the secondary system for the soundness of the pressurized water reactor type nuclear power plant 10.

원자로냉각재계통(11)에는 노심(11a)의 핵반응을 제어하는 제어봉구동장치(11b), 1차유체를 순환시키기 위한 원자로냉각재펌프(11c), 냉각재의 비등을 억제하고 운전 압력을 제어하기 위한 가압기(11d)가 설치된다. 혼합형 증기발생기(100)는 1차계통과 2차계통 경계에 배치되어 1차유체와 2차유체 사이의 열교환을 유도한다.The reactor coolant system 11 includes a control rod drive device 11b for controlling the nuclear reaction of the core 11a, a reactor coolant pump 11c for circulating the primary fluid, a pressurizer for suppressing the boiling of the coolant, (11d). The mixed steam generator 100 is disposed at the primary and secondary system boundaries to induce heat exchange between the primary fluid and the secondary fluid.

혼합형 증기발생기(100)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110, shell & tube type steam generator)와 플레이트형 증기발생기(120, plate type steam generator) 및 연결부(미도시)를 포함한다.The mixed steam generator 100 includes a shell and tube type steam generator 110, a plate type steam generator 120, and a connection portion (not shown).

셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는, 1차유체와 2차유체의 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 셸(111)과 튜브(112)에 상기 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시킨다. 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 상기 튜브(112) 형태는, 직관, 나선관 및 U자관 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 도 1에는 직관의 튜브(112)가 도시되어 있다.The shell-and-tube steam generator 110 is connected to the shell 111 and the tube 112 to heat-exchange the primary fluid with the secondary fluid while maintaining a pressure boundary between the primary fluid and the secondary fluid. Separate and pass the secondary fluid. The shape of the tube 112 of the shell and tube steam generator 110 may be formed of at least one of a straight tube, a spiral tube, and a U-tube. In Figure 1, an intimate tube 112 is shown.

셸(111)과 튜브(112)는 공간적으로 서로 구분된다. 따라서, 1차유체가 셸(111)을 통과하면 2차유체는 튜브(112)를 통과하고, 반대로 1차유체가 튜브(112)를 통과하면 2차유체는 셸(111)을 통과한다. 도 1에 도시된 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 셸(111)로 1차유체를 통과시키고, 튜브(112)로 2차유체를 통과시킨다. 열은 1차유체로부터 2차유체로 전달되므로, 열전달을 통해 냉각된 1차유체는 밀도가 증가하고 하강하며, 열전달을 통해 가열된 2차유체는 밀도가 감소하고 상승한다. 원전(10)에서는 일반적으로 열전달 효율을 증가시키기 위해 원자로냉각재펌프(11c), 급수펌프(미도시)와 같은 펌프를 이용하여 유체를 강제로 순환시킨다.The shell 111 and the tube 112 are spatially separated from each other. Thus, when the primary fluid passes through the shell 111, the secondary fluid passes through the tube 112, and vice versa, when the primary fluid passes through the tube 112, the secondary fluid passes through the shell 111. The shell and tube steam generator 110 shown in FIG. 1 passes a primary fluid through the shell 111 and a secondary fluid through the tube 112. Since the heat is transferred from the primary fluid to the secondary fluid, the primary fluid cooled through heat transfer increases and decreases in density, and the secondary fluid heated through heat transfer decreases and rises in density. In the nuclear power plant 10, a fluid such as a reactor coolant pump 11c, a water feed pump (not shown) is forced to circulate in order to increase the heat transfer efficiency.

셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 2차유체를 액체와 증기상태로 1차유체와 열교환시키는 이상유동 영역을 구비한다. 그리고, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 2차유체를 액체상태로 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비할 수 있다. 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 단상유동 영역과 이상유동 영역은 상기 2차유체를 연속적으로 통과시키도록 서로 연결된다.The shell and tube steam generator 110 has an abnormal flow region for heat exchanging the secondary fluid with the primary fluid in a liquid and vapor state. And, the shell and tube steam generator 110 may have a single-phase flow region that heat-exchanges the secondary fluid with the primary fluid in a liquid state. The single-phase flow region and the abnormal flow region of the shell-and-tube steam generator 110 are connected to each other to continuously pass the secondary fluid.

플레이트형 증기발생기(120)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 상하부 중 적어도 한 곳에 설치된다. 도 1에는 플레이트형 증기발생기(120)가 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 상부에 설치된 실시예가 도시되어 있다. 플레이트형 증기발생기(120)는, 확산접합에 의해 형성되며 광화학적 식각기술에 의해 조밀한 유로들을 형성하는 인쇄기판형 증기발생기와, 플레이트를 압출하여 유로들을 형성하고 플레이트들을 개스킷, 용접, 브레이징 용접 중 적어도 하나로 결합시킨 판형 증기발생기 중 적어도 하나일 수 있다.The plate-type steam generator 120 is installed at least one of upper and lower portions of the shell-and-tube steam generator 110. FIG. 1 shows an embodiment in which a plate-type steam generator 120 is installed on top of a shell-and-tube steam generator 110. The plate-type steam generator 120 includes a printing plate type steam generator which is formed by diffusion bonding and forms dense channels by a photochemical etching technique, a plate type steam generator which is formed by extruding the plates to form channels, And at least one of the plate-shaped steam generators combined with at least one plate.

플레이트형 증기발생기(120)는 열전달 과정에서 1차유체와 2차유체의 압력경계를 유지하도록 플레이트에 형성되는 채널들로 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시킨다. 예를 들어, 서로 구분되게 배열된 복수의 플레이트 중 어느 일부의 플레이트에 형성된 채널들로는 1차유체를 통과시키고, 다른 일부의 플레이트에 형성된 채널들로부터 2차유체를 통과시킬 수 있다.The plate-type steam generator 120 separates and passes the primary fluid and the secondary fluid from the channels formed in the plate to maintain the pressure boundary between the primary fluid and the secondary fluid during the heat transfer process. For example, channels formed in plates of any of a plurality of plates arranged separately from each other can pass a primary fluid and pass secondary fluid from channels formed in another plate.

플레이트형 증기발생기(120)는 이상유동에 의한 유동불안정과 유로오염을 방지하도록 2차유체를 액체 또는 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다. 예를 들어, 도시한 바와 같이 플레이트형 증기발생기(120)가 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 상부에 배치되는 경우에는 플레이트형 증기발생기(120)의 단상유동 영역에는 대부분 증기상태의 2차유체가 흐른다. 반대로, 플레이트형 증기발생기(120)가 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 하부에 배치되는 경우에는 플레이트형 증기발생기(120)의 단상유동 영역에는 액체상태의 2차유체가 흐른다. 다만, 플레이트형 증기발생기(120)는 이상유동 영역을 일부 포함할 수 있다.The plate-type steam generator 120 has a single-phase flow region for heat-exchanging a secondary fluid in a liquid or vapor state to prevent flow instability and flow passage contamination due to abnormal flow. For example, as shown, when the plate-type steam generator 120 is disposed on top of the shell-and-tube steam generator 110, the single-phase flow region of the plate- Flows. Conversely, when the plate-type steam generator 120 is disposed below the shell-and-tube steam generator 110, a liquid secondary fluid flows in the single-phase flow region of the plate-type steam generator 120. However, the plate-type steam generator 120 may partially include an abnormal flow region.

혼합형 증기발생기(100)를 통과하는 1차유체와 2차유체는 열전달 과정을 통해 1차유체는 냉각되고 하강하며, 2차유체는 가열되고 상승한다. 플레이트형 증기발생기(120)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 배치는 각 증기발생기를 통과하는 1차유체와 2차유체의 상 및 원자로냉각재펌프(11c)와 급수펌프(미도시)의 강제순환 유동 방향을 고려하여 선정된다.The primary fluid and the secondary fluid passing through the mixed-type steam generator 100 are cooled and lowered through the heat transfer process, and the secondary fluid is heated and raised. The arrangement of the plate-type steam generator 120 and the shell-and-tube steam generator 110 is such that the phase of the primary fluid and the secondary fluid passing through each steam generator and the force of the reactor coolant pump 11c and the feed pump (not shown) Is selected in consideration of the circulating flow direction.

이상유동 영역과 단상유동 영역에 대한 보다 자세한 설명은 도 12를 참조하여 후술한다.A more detailed description of the abnormal flow region and the single-phase flow region will be described later with reference to FIG.

연결부(175, 176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 플레이트형 증기발생기(120) 중 어느 하나로부터 공급된 1차유체 또는 2차유체를 다른 하나로 전달하도록 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 플레이트형 증기발생기(120)를 연결한다. 예를 들어, 도시한 바와 같이 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 상부에 플레이트형 증기발생기(120)가 배치된 경우, 연결부(175, 176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 플레이트형 증기발생기(120)를 연결한다. 이에 따라 1차유체는 플레이트형 증기발생기(120)에서 방출되어 연결부(175)를 통해 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 셸(111)로 유입되고, 반대로 2차유체는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)로부터 연결부(176)를 통해 플레이트형 증기발생기(120)로 공급된다.The connection portions 175 and 176 are connected to the shell-and-tube steam generator 110 and the shell-and-tube steam generator 110 to transfer the primary fluid or the secondary fluid supplied from either the shell-and-tube steam generator 110 or the plate- Plate-type steam generator 120 is connected. For example, as shown, when the plate-like steam generator 120 is disposed on top of the shell-and-tube steam generator 110, the connections 175 and 176 are connected to the shell-and-tube steam generator 110 and the plate- Generator 120 is connected. The primary fluid is discharged from the plate-type steam generator 120 and flows into the shell 111 of the shell-and-tube steam generator 110 through the connection part 175, while the secondary fluid flows into the shell- 110 to the plate-type steam generator 120 through the connecting portion 176.

도 2a와 도 2b를 비교하면, 도 2a에 도시된 연결부(175, 176) 중 1차유체의 통과시키는 연결부(175)는 케이싱(150)에 의해 형성되는 공간이다. 이 경우 연결부(175)를 형성하는 별도의 구성요소가 반드시 설치되어야 하는 것은 아니다. 2차유체를 통과시키는 연결부(176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 출구헤더(116b)와 플레이트형 증기발생기(120)의 입구헤더(126a)를 연결한다.2A and 2B, the connecting portion 175 through which the primary fluid passes among the connecting portions 175 and 176 shown in FIG. 2A is a space formed by the casing 150. FIG. In this case, a separate component for forming the connection portion 175 is not necessarily installed. The connecting portion 176 for passing the secondary fluid connects the outlet header 116b of the shell-and-tube steam generator 110 to the inlet header 126a of the plate-like steam generator 120.

이와 달리, 도 2b에 도시된 연결부(175, 176) 중 1차유체를 통과시키는 연결부(175)는 플레이트형 증기발생기(120)의 출구헤더(125b)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 입구헤더(115a)를 연결한다. 2차유체를 통과시키는 연결부(176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 출구헤더(116b)와 플레이트형 증기발생기(120)의 입구헤더(126a)를 연결한다. 연결부(175, 176)는 1차유체와 2차유체 각각의 유동 과정에서 유체간의 압력경계를 유지하도록 상기 유체들의 유로를 서로 구분한다.2B may be connected to the outlet header 125b of the plate-type steam generator 120 and the inlet of the shell-and-tube steam generator 110, And connects the header 115a. The connecting portion 176 for passing the secondary fluid connects the outlet header 116b of the shell-and-tube steam generator 110 to the inlet header 126a of the plate-like steam generator 120. The connection portions 175 and 176 divide the flow paths of the fluids so as to maintain the pressure boundary between the fluids in the flow process of the primary fluid and the secondary fluid.

셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 플레이트형 증기발생기(120) 각각의 입구와 출구에는 입구 헤더(115a, 125a, 116a, 126a)와 출구 헤더(115b, 125b, 116b, 126b)가 설치될 수 있다. 입구 헤더(115a, 125a, 116a, 126a)는 1차유체와 2차유체를 각각의 유로들로 분배하고, 출구 헤더(115b, 125b, 116b, 126b)는 각각의 유로들을 통과한 1차유체와 2차유체를 모은다. 다만, 이 과정에서 1차유체와 2차유체의 압력경계는 계속 유지된다.The inlet and outlet of each of the shell and tube steam generator 110 and the plate type steam generator 120 may be provided with inlet headers 115a, 125a, 116a and 126a and outlet headers 115b, 125b, 116b and 126b . The inlet headers 115a, 125a, 116a and 126a distribute the primary fluid and the secondary fluid to the respective flow paths, and the outlet headers 115b, 125b, 116b and 126b distribute the primary fluid and the secondary fluid, Collect secondary fluid. In this process, however, the pressure boundary between the primary fluid and the secondary fluid is maintained.

도 2a를 참조하면, 1차유체의 유로에는 플레이트형 증기발생기(120)의 입구에 입구 헤더(125a)가 설치된다. 그러나, 연결부(175)를 형성하는 별도의 구성요소 없이 케이싱(150)에 의해 형성되는 공간이 연결부(175)로 기능하므로, 플레이트형 증기발생기(120)의 출구와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 입구에는 헤더가 설치되지 않는다. 2차유체의 유로에는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 및 플레이트형 증기발생기(120) 각각의 입구와 출구에 입구 헤더(116a, 126a) 또는 출구 헤더(116b, 126b)가 설치된다. 2차유체의 유로에 설치된 연결부(176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기에 설치되는 출구 헤더(116b)와 플레이트형 증기발생기(120)의 입구 헤더(126a)에 연결된다.Referring to FIG. 2A, an inlet header 125a is installed at the inlet of the plate-type steam generator 120 in the flow path of the primary fluid. However, since the space formed by the casing 150 functions as the connection portion 175 without the separate component forming the connection portion 175, the outlet of the plate-like steam generator 120 and the outlet of the shell-and- There is no header at the entrance of the unit. Inlet and outlet headers 116a and 126a or outlet headers 116b and 126b are installed at the inlet and the outlet of the shell-and-tube steam generator 110 and plate-type steam generator 120, respectively. The connection portion 176 provided in the flow path of the secondary fluid is connected to the outlet header 116b installed in the shell and tube steam generator and the inlet header 126a of the plate-like steam generator 120. [

도 2b를 참조하면, 1차유체의 유로에는 플레이트형 증기발생기(120) 및 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 각각의 입구와 출구에 입구 헤더(125a, 115a) 또는 출구 헤더(125b, 115b)가 설치된다. 1차유체의 유로에 설치된 연결부(175)는 플레이트형 증기발생기(120)의 출구 헤더(125b)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 입구 헤더(115a)에 연결된다. 그리고 2차유체의 유로에는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 및 플레이트형 증기발생기(120) 각각의 입구와 출구에 입구 헤더(116a, 126a) 또는 출구 헤더(116b, 126b)가 설치된다. 2차유체의 유로에 설치된 연결부(176)는 셸 앤드 튜브 증기발생기에 설치되는 출구 헤더(116b)와 플레이트형 증기발생기(120)의 입구 헤더(126a)에 연결된다.Referring to FIG. 2B, inlet and outlet headers 125a and 115a and outlet headers 125b and 115b are provided at the inlet and the outlet of the plate-type steam generator 120 and the shell and tube steam generator 110, respectively, Respectively. The connection portion 175 provided in the flow path of the primary fluid is connected to the outlet header 125b of the plate type steam generator 120 and the inlet header 115a of the shell and tube steam generator 110. [ The inlet and outlet of the shell-and-tube steam generator 110 and the plate-type steam generator 120 are respectively provided with inlet and outlet headers 116a and 126a or outlet headers 116b and 126b in the flow path of the secondary fluid. The connection portion 176 provided in the flow path of the secondary fluid is connected to the outlet header 116b installed in the shell and tube steam generator and the inlet header 126a of the plate-like steam generator 120. [

도 2a와 도 2b에서 1차유체를 통과시키는 플레이트형 증기발생기(120)의 입구 헤더(125a)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 출구 헤더(115b)는 헤더가 아니라 유로 안내부로 대체될 수 있다. 유로 안내부는 원자로용기(11) 또는 내부구조물(11')에 의해 형성될 수 있다.The inlet header 125a of the plate-type steam generator 120 and the outlet header 115b of the shell-and-tube steam generator 110 that pass the primary fluid in FIGS. 2A and 2B can be replaced by not- have. The flow guide portion may be formed by the reactor vessel 11 or the internal structure 11 '.

도 1에 도시한 바와 같이 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)가 플레이트형 증기발생기(120)의 하부에 설치되는 경우, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 이상유동 영역의 하부에 급수계통(12)으로부터 입구 헤더(115a, 116a)를 통해 2차유체를 공급받아 1차유체와 열교환시키고 이상유동 영역으로 2차유체를 전달하는 단상유동 영역을 더 구비할 수 있다(도 12 참조).When the shell and tube steam generator 110 is installed below the plate-shaped steam generator 120 as shown in FIG. 1, the shell and tube steam generator 110 generates a water supply system 12 at a lower portion of the abnormal flow area, And a single-phase flow region for receiving a secondary fluid from the inlet header 115a, 116a, exchanging heat with the primary fluid, and delivering the secondary fluid to the abnormal flow region (see FIG. 12).

2차유체는 급수관(12a)과 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 입구 헤더(116a)를 통해 액체 상태로 유입된다. 1차유체는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 셸(111)을 통과하고, 2차유체는 튜브(112)를 통과한다. 2차유체는 단상유동 영역을 통과하면서 액체상태로 1차유체와 열교환하며 점점 가열된다. 2차유체는 이어서 계속 상승하면서 이상유동 영역을 통과하면서 1차유체로부터 열을 전달받아 적어도 일부가 증기로 변환된다. 이상유동 영역에서 2차유체는 액체와 증기의 혼합 상태로 흐른다.The secondary fluid flows into the liquid state through the water supply pipe (12a) and the inlet header (116a) of the shell and tube steam generator (110). The primary fluid passes through the shell 111 of the shell and tube steam generator 110 and the secondary fluid passes through the tube 112. The secondary fluid is heat-exchanged with the primary fluid in a liquid state as it passes through the single-phase flow region and is gradually heated. The secondary fluid then continues to rise, passing heat through the ideal flow region and receiving heat from the primary fluid, at least a portion of which is converted to steam. In the ideal flow region, the secondary fluid flows in a mixed state of liquid and vapor.

2차유체는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 출구 헤더(116b)에서 모이고 연결부(176)를 통해 플레이트형 증기발생기(120)의 입구 헤더(126a)로 공급된다. 플레이트형 증기발생기(120)의 입구 헤더(126a)는 2차유체를 유로들로 분배한다. 플레이트형 증기발생기(120)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)에서 전달된 2차유체를 대부분 증기상태로 1차유체와 열교환시킨다. 2차유체는 각각의 유로들을 통과한 후 출구 헤더(126b)에서 모이고 증기관(13a)을 통해 터빈계통(13)으로 공급된다.The secondary fluid is collected at the outlet header 116b of the shell and tube steam generator 110 and supplied to the inlet header 126a of the plate-type steam generator 120 through the connection 176. [ The inlet header 126a of the plate-type steam generator 120 distributes the secondary fluid to the flow paths. The plate-type steam generator 120 heat-exchanges the secondary fluid transferred from the shell-and-tube steam generator 110 with the primary fluid in a mostly steam state. The secondary fluid passes through the respective flow paths, is collected in the outlet header 126b, and is supplied to the turbine system 13 through the steam pipe 13a.

1차유체의 유동과 열교환 과정은 2차유체의 과정과 반대로 냉각되는 과정이며 상변화 없이 액체상태를 유지한다. 원자로냉각재펌프(11c)는 원자로냉각재계통(11)의 순환을 유도하고, 1차유체는 원자로냉각재펌프(11c)로부터 토출되어 혼합형 증기발생기(100) 중 상부에 배치된 플레이트형 증기발생기(120)의 상부 입구(125)로 유입된다. 1차유체는 플레이트형 증기발생기(120)의 유로를 통과하면서 2차유체에 열을 전달하고 냉각된다. 이에 따라 1차유체의 밀도는 증가하고, 1차유체는 하강한다.The flow of the primary fluid and the heat exchange process are the process of cooling opposite to the process of the secondary fluid and maintain the liquid state without phase change. The reactor coolant pump 11c induces the circulation of the reactor coolant system 11 and the primary fluid is discharged from the reactor coolant pump 11c and supplied to the plate type steam generator 120 disposed above the mixed type steam generator 100, Into the upper inlet 125 of the upper chamber. The primary fluid passes through the flow path of the plate-type steam generator 120 and transfers heat to the secondary fluid and is cooled. As a result, the density of the primary fluid increases and the primary fluid falls.

플레이트형 증기발생기(120)를 통과한 1차유체는 연결부를 통해 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 셸(111)로 공급된다. 셸(111)의 입구에 설치된 입구 헤더(115a)를 통해 셸(111)로 분배된 1차유체는 지속적으로 2차유체에 열을 전달하면서 냉각되고, 셸(111)의 출구에 설치된 출구 헤더(115b)에 모여 다시 원자로냉각재계통(11)의 내부로 방출된다. 상술한 바와 같이 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)에서 1차유체가 셸(111)로 흐르는 경우에는, 케이싱(150)이 입구 헤더(115a), 출구 헤더(115b) 및 연결부(175)의 역할을 대신할 수 있다.The primary fluid that has passed through the plate-type steam generator 120 is supplied to the shell 111 of the shell-and-tube steam generator 110 through the connection. The primary fluid distributed to the shell 111 through the inlet header 115a installed at the inlet of the shell 111 is cooled while continuously transferring heat to the secondary fluid and is discharged through the outlet header 115b and is discharged into the inside of the reactor coolant system 11 again. When the primary fluid flows into the shell 111 in the shell and tube steam generator 110 as described above, the casing 150 serves as the inlet header 115a, the outlet header 115b and the connection portion 175 You can do it instead.

혼합형 증기발생기(100)는 오리피스(미도시, 도 12 참조), 유로안내부(미도시) 및 케이싱(150)을 더 포함할 수 있다.The mixed steam generator 100 may further include an orifice (not shown in FIG. 12), a flow path guide (not shown), and a casing 150.

오리피스는 튜브(112)로 공급되는 2차유체의 유동을 안정화시키도록 상기 튜브(112)의 입구에 설치되어 유로저항을 형성한다. 이상유동 영역에서는 증기 생성 과정 동안 발생하는 압력 변동에 의하여 유동 불안정이 발생할 수 있으나, 입구 오리피스의 유로저항에 의해 유동불안정이 완화된다. 이에 따라, 2차유체는, 오리피스를 통과하는 동안 유량이 적절하게 배분되고 유동이 안정화될 수 있다.The orifice is installed at the inlet of the tube 112 to stabilize the flow of the secondary fluid supplied to the tube 112 to form a flow path resistance. In the abnormal flow region, flow instability may occur due to the pressure fluctuation during the steam generation process, but the flow instability of the inlet orifice relaxes the flow instability. Thus, the secondary fluid can be appropriately distributed and flow stabilized while passing through the orifice.

유로안내부는 1차유체 또는 2차유체를 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 또는 플레이트형 증기발생기(120)로 유도하거나 1차유체 또는 2차유체의 유량을 분배하도록 혼합형 증기발생기(100)의 입구와 출구 중 적어도 한 곳에 설치될 수 있다.The flow guide is provided to guide the primary fluid or secondary fluid to the shell-and-tube steam generator 110 or the plate-like steam generator 120 or to the inlet of the mixed steam generator 100 to distribute the flow rate of the primary fluid or the secondary fluid. And at least one of the outlet and the outlet.

케이싱(150)은 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 및 플레이트형 증기발생기(120)의 위치를 고정시키고 충격으로부터 보호하며 입구 헤더(115)와 출구 헤더(115b) 그리고 연결부(175)의 역할을 하는 유로를 형성하도록, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 및 상기 플레이트형 증기발생기(120)의 외주면을 감싼다.The casing 150 is fixed to the shell-and-tube steam generator 110 and the plate-shaped steam generator 120 to protect the shell-and-tube steam generator 110 and the plate-type steam generator 120 from shocks and serves as an inlet header 115 and an outlet header 115b, Tube steam generator 110 and the plate-type steam generator 120 so as to form a flow path.

이하에서는 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기(100)의 변형례에 대하여 설명한다.Hereinafter, a modification of the mixed-type steam generator 100 shown in FIG. 1 will be described.

도 3은 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 변형례를 도시한 개념도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 원전(10)에 선택적으로 적용될 수 있는 혼합형 증기발생기(100)의 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual view showing a modification of the mixed-type steam generator 100 shown in FIG. 1 and a nuclear power plant 10 having the hybrid steam generator 100 shown in FIG. 1. FIGS. 4A and 4B are views And a steam generator (100).

먼저 도 3를 참조하면, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 튜브(112)로 1차유체를 통과시키고, 셸(111)로 2차유체를 통과시킨다는 점에서 도 1에 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 다르다.Referring first to FIG. 3, the shell and tube steam generator 110 includes a shell and tube steam generator (not shown) in FIG. 1 in that a primary fluid is passed through the tube 112 and a secondary fluid is passed through the shell 111 110).

특히, 셸(111)로 2차유체를 통과시키는 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)에서는 셸(111)의 입구에 이코노마이저(117)가 설치될 수 있다. 이코노마이저(117)는 유로와 유량분배판 등으로 구성된다. 이코노마이저(117)는 셸(111)로 공급되는 액체상태의 상기 2차유체를 예열하고, 2차유체의 유동 불안정을 흡수하도록 유로저항을 형성하며, 원활한 유동을 유도하도록 상기 셸(111)의 하부와 상부에 상기 2차유체를 분배한다. 셸(111)의 출구 쪽에는 출구 노즐(118)이 설치된다.In particular, in the shell-and-tube steam generator 110 for passing a secondary fluid through the shell 111, an economizer 117 may be installed at the entrance of the shell 111. The economizer 117 is composed of a flow path, a flow distribution plate, and the like. The economizer 117 preheats the secondary fluid in a liquid state supplied to the shell 111, forms a flow path resistance to absorb the flow instability of the secondary fluid, And distributes the secondary fluid to the upper portion. An outlet nozzle 118 is provided on the outlet side of the shell 111.

1차유체는 플레이트형 증기발생기(120)의 상부 입구(125a)로 유입되어 플레이트형 증기발생기(120)의 유로를 거쳐 셸 앤드 튜브 발생기의 튜브(112)를 통과하고 하부 출구(115b)로부터 도출된다.The primary fluid flows into the upper inlet 125a of the plate-type steam generator 120 and passes through the tube 112 of the shell-and-tube generator through the flow path of the plate-like steam generator 120 and is led out of the lower outlet 115b do.

도 4a를 참조하면, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 튜브(112) 쪽으로 1차 유체가 흐른다. 이 경우에는, 혼합형 증기발생기(100)를 지지하고 플레이형 증기발생기(120)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110) 사이에 1차 유체의 유로를 형성하는 케이싱(151)이 설치된다. 그리고, 모든 셸(111)의 외주면을 감싸는 내압 케이싱(152)이 추가되어 상기 내압 케이싱(152)과 튜브(111)가 1차유체와 2차유체 사이의 압력경계를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4A, a primary fluid flows toward the tube 112 of the shell and tube steam generator 110. In this case, a casing 151 supporting the mixed-type steam generator 100 and forming a flow path of the primary fluid between the play-type steam generator 120 and the shell-and-tube steam generator 110 is installed. A pressure-resistant casing 152 surrounding the outer circumferential surface of all the shells 111 is added so that the pressure-resistant casing 152 and the tube 111 can form a pressure boundary between the primary fluid and the secondary fluid.

이에 따라, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 튜브(112) 쪽으로 1차유체가 흐르는 경우에도, 케이싱(150)이 1차유로의 입구 헤더 또는 하부 출구(115b)의 역할 그리고, 연결부(175)의 역할을 대신할 수 있다.Thus, even when the primary fluid flows toward the tube 112 of the shell and tube steam generator 110, the casing 150 also functions as an inlet header or lower outlet 115b of the primary flow path, Can play a role.

도 4b를 참조하면, 1차유체의 유로에는 연결부(175)와 상기 연결부(175)에 의해 연결되는 플레이트형 증기발생기(120)의 출구 헤더(125b)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 입구 헤더(115a)가 설치된다. 그리고, 2차유체의 유로는 도 4a에설명한 바와 동일하다.4B, an outlet header 125b of the plate-type steam generator 120 connected to the connection portion 175 by the connection portion 175 is connected to the inlet of the shell-and-tube steam generator 110, A header 115a is provided. The flow path of the secondary fluid is the same as that described in Fig. 4A.

이하에서는 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 다른 변형례에 대하여 설명한다.Hereinafter, another modification of the mixed-type steam generator 100 shown in FIG. 1 and the nuclear power plant 10 having the same will be described.

도 5 내지 도 7은 도 1에 도시된 혼합형 증기발생기(100) 및 이를 구비하는 원전(10)의 다른 변형례를 도시한 개념도이다.5 to 7 are conceptual diagrams showing another embodiment of the mixed-type steam generator 100 shown in FIG. 1 and the nuclear reactor 10 having the same.

도 5을 참조하면, 혼합형 증기발생기(100)는 연결노즐(160)을 포함한다. 연결노즐(160)은 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 유지 및 보수가 가능하도록 외부에서 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 헤더(도 5에서는 116b)와 연결된다. 연결노즐(160)은 도시한 바와 같이 원자로냉각재계통(11)의 외벽을 통해 외부로 노출될 수 있다.Referring to FIG. 5, the mixed steam generator 100 includes a connecting nozzle 160. The connection nozzle 160 is connected to the header (116b in FIG. 5) of the shell-and-tube steam generator 110 from the outside so that the shell-and-tube steam generator 110 can be maintained and repaired. The connection nozzle 160 may be exposed to the outside through the outer wall of the reactor coolant system 11 as shown.

이어서 도 6을 참조하면, 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)의 튜브(112)는 직관이 아니라 나선관으로 형성된다. 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)는 셸(111)로 1차유체는 통과시키고, 나선관 튜브(112)로 2차유체를 통과시킨다. 그리고, 가압기(11d)의 형태와 원자로냉각재펌프(11c)의 설치 방향도 도 1과 상이하다.Referring now to FIG. 6, the tube 112 of the shell and tube steam generator 110 is formed as a spiral tube, not an intuitive tube. The shell and tube steam generator 110 passes the primary fluid through the shell 111 and the secondary fluid through the spiral tube 112. The configuration of the pressurizer 11d and the installation direction of the reactor coolant pump 11c are also different from those of FIG.

마지막으로 도 7을 참조하면, 가압기(11d)의 형태와 원자로냉각재펌프(11c)의 설치 방향, 및 혼합형 증기발생기(100)의 길이가 도 1의 원전(10)과 상이하다. 혼합형 증기발생기(100)의 길이는 원전(10)의 요구 특성에 따라 결정될 수 있으며, 본 발명은 셸 앤드 튜브 증기발생기(110)와 플레이트형 증기발생기(120)의 조합으로, 원전(10)에서 요구하는 혼합형 증기발생기(100)의 크기를 최적화할 수 있다는 장점이 있다.7, the shape of the pressurizer 11d, the installation direction of the reactor coolant pump 11c, and the length of the mixed-type steam generator 100 are different from those of the nuclear reactor 10 of FIG. The length of the mixed steam generator 100 may be determined according to the required characteristics of the nuclear power plant 10 and the present invention may be applied to a combination of the shell and tube steam generator 110 and the plate type steam generator 120, The size of the required mixed steam generator 100 can be optimized.

이하에서는 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전의 다른 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, another embodiment of a mixed steam generator and a nuclear power plant having the same will be described.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기(200) 및 이를 구비하는 원전(20)의 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram of a mixed steam generator 200 and a nuclear power plant 20 having the hybrid steam generator 200 according to another embodiment of the present invention.

플레이트형 증기발생기(220, 230)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)의 하부에 설치되는 제1플레이트형 증기발생기(220)와 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)의 상부에 설치되는 제2플레이트형 증기발생기(230)를 포함한다.The plate type steam generators 220 and 230 include a first plate type steam generator 220 installed at a lower portion of the shell and tube steam generator 210 and a second plate type steam generator 220 installed at an upper portion of the shell and tube steam generator 210. [ Type steam generator (230).

제1플레이트형 증기발생기(220)는 2차유체를 액체상태로 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다. 제1플레이트형 증기발생기(220)는 급수계통(22)으로부터 급수관(22a)을 통해 2차유체를 공급받아 액체상태로 1차유체와 열교환시킨다.The first plate-type steam generator 220 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid with the primary fluid in a liquid state. The first plate-type steam generator 220 receives the secondary fluid from the water supply system 22 through the water supply pipe 22a and exchanges heat with the primary fluid in a liquid state.

제2플레이트형 증기발생기(230)는 2차유체를 대부분 증기상태로 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다. 제2플레이트형 증기발생기(230)는 2차유체를 대부분 증기상태로 1차유체와 열교환시키고, 열교환을 마친 2차유체를 증기관(23a)을 통해 터빈계통(23)으로 공급한다.The second plate-type steam generator 230 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid with the primary fluid in a mostly steam state. The second plate type steam generator 230 exchanges heat of the secondary fluid with the primary fluid in a mostly steam state and supplies the heat exchanged secondary fluid to the turbine system 23 through the steam tube 23a.

따라서, 2차유체는 급수관(22a)을 통해 제1플레이트형 증기발생기(220)로 공급되며, 제1플레이트형 증기발생기(220)에서 액체상태로 1차유체와 열교환하여 가열된다. 이어서 2차유체는 제1플레이트형 증기발생기(220)에서 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)로 공급되며, 튜브(212)를 통과하면서 1차유체와 열교환하여 적어도 일부가 증발한다. 2차유체는 튜브(212)를 통과하는 동안 액체와 증기가 혼합된 혼합상태로 존재한다. 2차유체는 계속하여 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)로부터 제2플레이트형 증기발생기(230)로 공급되고, 상기 제2플레이트형 증기발생기(230)에서는 대부분 증기상태로 2차유체와 열교환한다.Thus, the secondary fluid is supplied to the first plate-type steam generator 220 through the water pipe 22a, and is heat-exchanged with the primary fluid in the liquid state in the first plate-type steam generator 220 to be heated. The secondary fluid is then fed from the first plate-type steam generator 220 to the shell and tube steam generator 210, where it undergoes heat exchange with the primary fluid as it passes through the tube 212, at least partially evaporating. The secondary fluid is in a mixed state in which liquid and vapor are mixed while passing through the tube (212). The secondary fluid is continuously supplied from the shell-and-tube steam generator 210 to the second plate-type steam generator 230, and in the second plate-type steam generator 230, heat is exchanged with the secondary fluid in a mostly steam state.

연결부(미도시)도 제1연결부와 제2연결부를 포함한다. 제1연결부(미도시)는 제1플레이트형 증기발생기(220)와 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)를 연결하고, 제2연결부(미도시)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)와 제2플레이트형 증기발생기(230)를 연결한다. 연결부의 세부적인 기능과 구조는 도 1에서 설명한 바와 동일하다.The connection portion (not shown) also includes a first connection portion and a second connection portion. The first connection unit (not shown) connects the first plate-type steam generator 220 and the shell-and-tube steam generator 210, and the second connection unit (not shown) connects the shell- Type steam generator 230 is connected. The detailed functions and structure of the connection portion are the same as those described in Fig.

도 9는 도 8에 도시된 혼합형 증기발생기(200) 및 이를 구비하는 원전(20)의 변형례를 도시한 개념도이다.FIG. 9 is a conceptual diagram showing a modification of the mixed-type steam generator 200 shown in FIG. 8 and the nuclear reactor 20 having the same.

셸 앤드 튜브 증기발생기(210)는 튜브(212)로 1차유체를 통과시키고, 셸(211)로 2차유체를 통과시키는 점에서 도 8의 혼합형 증기발생기(200)와 상이하다. 그리고, 셸 앤드 튜브 증기발생기(210)의 셸(211)의 입구 쪽에는 이코노마이저(217)가 설치되고, 셸(211)의 출구 쪽에는 출구 노즐(218)이 설치될 수 있다.The shell and tube steam generator 210 differs from the mixed steam generator 200 of FIG. 8 in that it passes a primary fluid to the tube 212 and passes a secondary fluid through the shell 211. An economizer 217 may be installed at the inlet side of the shell 211 of the shell and tube steam generator 210 and an outlet nozzle 218 may be installed at the outlet side of the shell 211.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 혼합형 증기발생기(300) 및 이를 구비하는 원전(30)의 개념도이다.10 is a conceptual diagram of a mixed steam generator 300 and a nuclear power plant 30 having the hybrid steam generator 300 according to another embodiment of the present invention.

플레이트형 증기발생기(320)는 셸 앤드 튜브 증기발생기(310)의 하부에 설치되고, 급수계통(32)으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시킨다.The plate-type steam generator 320 is installed at a lower portion of the shell-and-tube steam generator 310 and receives the secondary fluid from the water supply system 32 to heat-exchange the primary fluid with the liquid.

셸 앤드 튜브 증기발생기(310)는 적어도 일부 영역에 상기 단상유동 영역으로부터 상기 2차유체를 전달받아 액체와 증기상태로 열교환시키는 이상유동 영역을 구비하고 상기 이상유동 영역으로부터 상기 2차유체를 전달받아 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 더 구비하고, 상기 2차유체를 터빈계통(33)으로 공급한다.The shell-and-tube steam generator 310 includes an abnormal flow region for transferring the secondary fluid from the single-phase flow region to heat exchange in a liquid state and a vapor state in at least a partial region, and receives the secondary fluid from the abnormal flow region Further comprising a single-phase flow region for exchanging heat in a vapor state, and supplying the secondary fluid to the turbine system (33).

이에 따라, 2차유체는 플레이트형 증기발생기(320)를 통과하는 동안 액체상태의 단상으로 1차유체와 열교환하여 가열된다. 그리고, 2차유체는 셸 앤드 튜브 증기발생기(310)를 통과하는 동안 먼저 액체와 증기상태가 혼합된 이상으로 1차유체와 열교환하고, 이어서 2차유체의 증발이 완료된 구간부터 증기상태의 단상으로 1차유체와 열교환한다.Accordingly, the secondary fluid is heat-exchanged with the primary fluid in a single phase in a liquid state while passing through the plate-like steam generator 320. [ During the passage of the secondary fluid through the shell-and-tube steam generator 310, heat is first exchanged with the primary fluid beyond the mixing of the liquid and the vapor, and then from the section where evaporation of the secondary fluid is completed, Heat exchange with the primary fluid.

도 11은 도 10에 도시된 혼합형 증기발생기(300) 및 이를 구비하는 원전(30)의 변형례를 도시한 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram showing a modification of the mixed-type steam generator 300 shown in FIG. 10 and the nuclear power plant 30 having the same.

셸 앤드 튜브 증기발생기(310)는 튜브(312)로 1차유체를 통과시키고, 셸(311)로 2차유체를 통과시키는 점에서 도 10의 혼합형 증기발생기(300)와 상이하다. 그리고, 셸 앤드 튜브 증기발생기(310)의 셸(311)의 입구 쪽에는 이코노마이저(317)가 설치되고, 셸(311)의 출구 쪽에는 출구 노즐(318)이 설치될 수 있다.The shell and tube steam generator 310 is different from the mixed steam generator 300 of FIG. 10 in that it passes the primary fluid to the tube 312 and passes the secondary fluid to the shell 311. An economizer 317 may be installed at the inlet side of the shell 311 of the shell and tube steam generator 310 and an outlet nozzle 318 may be installed at the outlet side of the shell 311.

도 12은 도 1 내지 도 11에 선택적으로 채용된 혼합형 증기발생기(100, 200, 300, 400)에서 2차유체의 상변화 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 다만, 튜브로 1차유체가 흐르는 셸 앤드 튜브 증기발생기를 채용하는 경우에도 2차유체의 상변화 과정은 동일하므로, 이에 대한 설명은 상기 2차유체의 설명으로 갈음하고 별도의 설명은 생략한다.FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining the phase change process of the secondary fluid in the mixed steam generators 100, 200, 300, and 400 selectively employed in FIGS. However, even when a shell-and-tube steam generator in which a primary fluid flows through a tube is adopted, the phase change process of the secondary fluid is the same, and therefore, the description of the secondary fluid will be omitted.

(a) 내지 (d)를 참조하면, 2차유체는 어느 혼합형 증기발생기(400, 500, 600)든 액체상태의 단상으로 공급된다.(a) to (d), the secondary fluid is supplied in a single phase in a liquid state to any mixed steam generator (400, 500, 600).

먼저 (a)를 참조하면, 셸 앤드 튜브 증기발생기(410)는 하부에 배치되고, 플레이트형 증기발생기(420)는 상부에 배치되는 점에서, (a)는 도 1 내지 도 7의 혼합형 증기발생기(100)에 적용될 수 있는 구조이다.First, referring to (a), the shell-and-tube steam generator 410 is disposed at a lower portion and the plate-type steam generator 420 is disposed at an upper portion, (a) (100). ≪ / RTI >

셸 앤드 튜브 증기발생기(410) 액체상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역과, 액체와 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 이상유동 영역을 구비한다. 단, 이 명세서에서 이상유동 영역이라 함은 액체상태의 단상유동이 점차적으로 액체와 증기상태의 이상유동으로 바뀌어 가는 영역을 의미하는 것으로서, 반드시 액체와 증기가 혼합되는 상태로 한정하지는 않는다. 그리고, 플레이트형 증기발생기(420)는 대부분 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다.Shell-and-tube steam generator 410 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in the liquid state with the primary fluid, and an ideal flow region for heat-exchanging the secondary fluid in the liquid and vapor state with the primary fluid. However, in this specification, the abnormal flow region refers to a region where a liquid single phase flow gradually changes into an abnormal flow in a liquid state and a vapor state, and is not necessarily limited to a state in which liquid and vapor are mixed. The plate-type steam generator 420 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in a mostly steam state with the primary fluid.

따라서, (a)에 도시된 혼합형 증기발생기(400)를 통과하는 2차유체는, 셸 앤드 튜브 증기발생기(410)의 단상유동 영역에서 1차유체와 액체상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하며, 이어서 이상유동 영역에서 1차유체와 액체 및 증기상태로 열교환한다. 그리고, 2차유체는 이어서 플레이트형 증기발생기(420)에서 대부분 증기상태로 1차유체와 열교환한다.Accordingly, the secondary fluid passing through the mixed-type steam generator 400 shown in (a) is heat-exchanged with the primary fluid in the single-phase flow region of the shell-and-tube steam generator 410, Followed by heat exchange with the primary fluid in a liquid and vapor state in the ideal flow region. The secondary fluid then undergoes heat exchange with the primary fluid in a mostly steam state in the plate-type steam generator 420.

셸 앤드 튜브 증기발생기(410)에서 튜브를 2차유체의 유로로 이용하는 경우, 입구에는 유체의 유동을 안정시키도록 유로저항을 형성하는 오리피스(413)가 설치될 수 있다. 셸 앤드 증기발생기(미도시)에서 셸을 2차유체의 유로로 이용하는 경우, 입구에는 유체의 유동을 안정화시키도록 유로저항을 형성하는 이코노마이저(미도시)가 설치될 수 있다.When the tube is used as a passage of the secondary fluid in the shell and tube steam generator 410, an inlet may be provided with an orifice 413 which forms a passage resistance to stabilize the flow of the fluid. When the shell is used as a secondary fluid passage in a shell and steam generator (not shown), an inlet may be provided with an economizer (not shown) which forms a passage resistance to stabilize the flow of the fluid.

다음으로 (b)를 참조하면, 제1플레이트형 증기발생기(520)와 제2플레이트형 증기발생기(530) 사이에 셸 앤드 튜브 증기발생기(510)가 설치되는 점에서, (b)는 도 8 내지 도 9의 혼합형 증기발생기(200)에 적용될 수 있는 구조이다.Next, referring to (b), a shell-and-tube steam generator 510 is installed between the first plate-type steam generator 520 and the second plate-type steam generator 530, To the mixed steam generator 200 of FIG. 9.

제1플레이트형 증기발생기(520)는 액체상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비하고, 셸 앤드 튜브 증기발생기(510)는 액체와 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 이상유동 영역을 구비한다. 제2플레이트형 증기발생기(530)는 대부분 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다.The first plate-type steam generator 520 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in the liquid state with the primary fluid, and the shell-and-tube steam generator 510 supplies the secondary fluid in the liquid state and the vapor state to the primary And an abnormal flow region for heat exchange with the fluid. The second plate-type steam generator 530 has a single-phase flow region for heat-exchanging most of the secondary fluid in the vapor state with the primary fluid.

따라서, (b)에 도시된 혼합형 증기발생기(500)를 통과하는 2차유체는, 제1플레이트형 증기발생기(520)의 단상유동 영역에서 1차유체와 액체상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하고, 이어서 셸 앤드 튜브 증기발생기(510)의 이상유동 영역에서 1차유체와 액체 및 증기상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하며, 이어서 제2플레이트형 증기발생기(530)의 단상유동 영역에서 1차유체와 대부분 증기상태로 열교환한다.Therefore, the secondary fluid passing through the mixed-type steam generator 500 shown in (b) is heat-exchanged with the primary fluid in the liquid phase in the single-phase flow region of the first plate-like steam generator 520, , Then heat exchanges with the primary fluid in the abnormal flow region of the shell-and-tube steam generator 510, in a liquid and vapor state, and then gradually rises as it heats, then in the single-phase flow region of the second plate- And heat exchange in most of the steam state.

다음으로 (c)를 참조하면, 플레이트형 증기발생기(620)가 하부에 배치되고 셸 앤드 튜브 증기발생기(610)가 상부에 배치되는 점에서, (c)는 도 10 내지 도 11의 혼합형 증기발생기(600)에 적용될 수 있는 구조이다.Next, referring to (c), in the point that the plate-like steam generator 620 is disposed at the bottom and the shell and tube steam generator 610 is disposed at the top, (c) 0.0 > 600 < / RTI >

플레이트형 증기발생기(620)는 액체상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다. 셸 앤드 튜브 증기발생기(610)는 액체와 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 이상유동 영역과, 증기상태의 2차유체를 1차유체와 열교환시키는 단상유동 영역을 구비한다.The plate-like steam generator 620 has a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in the liquid state with the primary fluid. The shell and tube steam generator 610 has an abnormal flow region for exchanging liquid and vapor secondary fluid with the primary fluid and a single-phase flow region for heat-exchanging the vapor-state secondary fluid with the primary fluid.

따라서, (c)에 도시된 혼합형 증기발생기(600)를 통과하는 2차유체는, 플레이트형 증기발생기(620)의 단상유동 영역에서 1차유체와 액체상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하고, 셸 앤드 튜브 증기발생기(610)의 이상유동 영역에서 1차유체와 액체 및 증기상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하며, 계속하여 단상유동 영역에서 1차유체와 증기상태로 열교환한다.Accordingly, the secondary fluid passing through the mixed-type steam generator 600 shown in (c) is heat-exchanged with the primary fluid in the single-phase flow region of the plate-type steam generator 620, Tube steam generator 610 in the liquid phase and the vapor phase, and then gradually rises and heats the heat in the single-phase flow region in the state of the primary fluid and vapor.

마지막으로 (d)를 참조하면, 셸 앤드 튜브 증기발생기(410)는 하부에 배치되고, 플레이트형 증기발생기(420)는 상부에 배치되는 점에서, (d)는 도 1 내지 도 7의 혼합형 증기발생기(100)에 적용될 수 있는 구조이다.Finally, referring to (d), the shell-and-tube steam generator 410 is disposed at the bottom and the plate-like steam generator 420 is disposed at the top, and (d) Generator 100 according to an embodiment of the present invention.

다만, (d)에 도시된 구조가 (a)에 도시된 구조와 다른 것은 셸 앤드 튜브 증기발생기(410)의 이상유동 영역 중 일부가 플레이트형 증기발생기(420)까지 연장된다는 점이다. 플레이트형 증기발생기(420)는, 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키고 상기 플레이트형 증기발생기(420)의 단상유동 영역으로 상기 2차유체를 전달하는 이상유동 영역을 더 구비한다.However, the structure shown in (d) differs from the structure shown in (a) in that a part of the abnormal flow region of the shell-and-tube steam generator 410 extends to the plate-like steam generator 420. The plate type steam generator 420 further includes an abnormal flow region for exchanging the secondary fluid in a liquid and vapor state and delivering the secondary fluid to the single phase flow region of the plate type steam generator 420.

따라서, (d)에 도시된 혼합형 증기발생기(400)를 통과하는 2차유체는, 셸 앤드 튜브 증기발생기(410)의 단상유동 영역에서 1차유체와 액체상태로 열교환하고 가열되면서 점점 상승하며, 이어서 이상유동 영역에서 1차유체와 액체 및 증기상태로 열교환한다. 그리고, 2차유체는 플레이트형 증기발생기(420)의 이상유동 영역에서 1차유체와 액체 및 증기상태로 1차유체와 열교환하고, 이어서 단상유동 영역에서 증기상태로 1차유체와 열교환한다.Thus, the secondary fluid passing through the mixed steam generator 400 shown in (d) is heat exchanged with the primary fluid in the single-phase flow region of the shell-and-tube steam generator 410, Followed by heat exchange with the primary fluid in a liquid and vapor state in the ideal flow region. The secondary fluid then exchanges heat with the primary fluid in a liquid and vapor state with the primary fluid in the abnormal flow region of the plate-like steam generator 420, and then with the primary fluid in the vapor state in the single-phase flow region.

특히, (d)의 플레이트형 증기발생기(420)는 증기의 분율이 높아 비교적 안정된 유동을 확보할 수 있는 영역에서 이상유동 영역을 구비하는 것으로, 원전의 요구 특성에 따라 선택적으로 채용될 수 있다.In particular, the plate-type steam generator 420 of (d) has an abnormal flow region in a region where the fraction of steam is high and can ensure a relatively stable flow, and can be selectively employed according to the required characteristics of the nuclear power plant.

또한, (a) 내지 (d)에서 액체상태의 단상유동 영역이란 상의 변화가 없이 액체상태를 유지하는 영역을 의미하나, 이상유동 영역은 앞서 설명한 바와 같이, 액체상태의 단상유동이 점차적으로 액체와 증기상태의 이상유동으로 바뀌어 가는 영역을 의미하는 것으로서 반드시 액체와 증기가 혼합되어 있는 상태로 한정하지는 않는다. 마찬가지로, 증기상태의 단상유동 영역은 액체와 증기가 일부 혼합된 유체가 점차 완전히 증기로 바뀌고 이어 과열증기로 바뀌어 가는 영역을 의미하는 것으로 반드시 증기 상태만을 한정하지는 않는다. 이는 이 명세서에서 명백하게 다른 게 설명하지 않는 한 동일하다.In addition, in (a) to (d), a single-phase flow region in a liquid state means a region that maintains a liquid state without any change in the phase thereof. However, as described above, It means an area which is changed into abnormal flow in a vapor state, and is not necessarily limited to a state in which liquid and vapor are mixed. Likewise, the single-phase flow region in the vapor state means a region in which a fluid in which a liquid and a vapor are partially mixed is gradually changed into a completely vapor and then a superheated vapor. Which is the same unless explicitly stated otherwise in this specification.

도 13 및 도 14는 도 1 내지 도 11의 혼합형 증기발생기(100, 200, 300)에서 선택적으로 채용될 수 있는 플레이트형 증기발생기(720)의 유로 개념도이다.FIGS. 13 and 14 are conceptual diagrams of a flow path of a plate-shaped steam generator 720 that can be selectively employed in the mixed steam generators 100, 200, and 300 of FIGS.

먼저, 도 13은 플레이트형 증기발생기(720)에서 1차유체가 통과하는 유로를 도시한 것이다. 플레이트형 증기발생기(720)는 입구 영역(720a), 주열전달 영역(720b) 및 출구 영역(720c)을 포함한다. 각각의 유로는 서로 이격되어 구분되며, 1차유체는 기설정된 유로(721a)를 따라 흐른다.First, FIG. 13 shows a flow path through which the primary fluid passes in the plate-type steam generator 720. The plate-like steam generator 720 includes an inlet region 720a, a main heat transfer region 720b, and an outlet region 720c. The respective flow paths are separated from each other, and the primary fluid flows along the predetermined flow path 721a.

다음으로, 도 14는 플레이트형 증기발생기(720)에서 2차유체가 통과하는 유로(721b)를 도시한 것이다. 입구 영역(720a)과 출구 영역(720c)의 유로는 주열전달 영역(720b)으로부터 연장되어 플레이트형 증기발생기(120)의 측면으로 절곡되며, 각 유로의 입구와 출구에는 각각 입구 헤더(726a)와 출구 헤더(726b)가 설치된다.Next, Fig. 14 shows the flow path 721b through which the secondary fluid passes in the plate-type steam generator 720. As shown in Fig. The flow path between the inlet region 720a and the outlet region 720c extends from the main heat transfer region 720b and is bent to the side of the plate type steam generator 120. The inlet and outlet of each flow path are respectively provided with an inlet header 726a An exit header 726b is installed.

단, 도 13과 도 14에 제시된 유로는 일반적인 개념도로서 권리범위를 이에 한정하지는 않는다. 본 발명의 플레이트형 증기발생기는 대부분 단상유동에서 작동하도록 구성되므로 다른 일반적인 판형 또는 인쇄기판형 열교환기에서 적용하는 유로도 적용이 가능하다.
However, the channels shown in Figs. 13 and 14 are general conceptual diagrams, and the scope of the rights is not limited thereto. Since the plate-type steam generator of the present invention is configured to operate mostly in a single-phase flow, it can be applied to other general-plate or plate-type heat exchangers.

이상에서 설명된 혼합형 증기발생기가 원전에 적용되면, 1차유체와 2차유체의 유동을 안정시킬 수 있고, 넓은 열전달 면적이 요구되는 부분에 고집적도를 갖는 플레이트형 증기발생기를 채용하여 원전에서 필요한 증기발생기의 크기를 최적화할 수 있다.When the mixed steam generator described above is applied to a nuclear power plant, it is possible to stabilize the flow of the primary fluid and the secondary fluid, and to adopt a plate type steam generator having a high degree of integration in a portion where a large heat transfer area is required, The size of the steam generator can be optimized.

또한, 유로오염 문제가 큰 부분에는 셸 앤드 튜브 증기발생기를 채용하여 유로오염 문제를 극복하고, 증기발생기의 운전시간을 늘릴 수 있다.In addition, a shell-and-tube steam generator can be used to overcome the problem of the flow path pollution, and the operation time of the steam generator can be increased.

그리고, 일반 원자로에 설치되는 증기발생기의 습분분리기에 대한 대체용도로 적용할 수 있으며, 증기발생기를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 이를 통해 원전, 특히 일체형 원자로도 컴팩트하게 구성할 수 있으며, 증기발생기의 유지보수에 필요한 공간과 격납건물의 크기를 함께 줄일 수 있다.In addition, it can be applied to a wet separator for a steam generator installed in a general reactor, and the steam generator can be constructed compactly. This makes it possible to construct nuclear power plants, especially integral reactors, in a compact manner, and reduce the space required for maintenance and maintenance of steam generators and the size of containment buildings.

이상에서 설명된 혼합형 증기발생기 및 이를 구비하는 원전은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described hybrid steam generator and the nuclear power plant having the same are not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but all or a part of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made. .

10, 20, 30 : 원전
11, 21, 31 : 원자로냉각재계통
100, 200, 300 : 혼합형 증기발생기
110, 210, 310, 410, 510, 610 : 셸 앤드 튜브 증기발생기
120, 220, 230, 320, 420, 520, 620, 720 : 플레이트형 증기발생기
150 : 케이싱
160 : 연결노즐
175, 176, 275a, 275b, 276a, 276b, 375, 376 : 연결부10, 20, 30: Nuclear power plant
11, 21, 31: reactor coolant system
100, 200, 300: Mixed steam generator
110, 210, 310, 410, 510, 610: Shell and tube steam generator
120, 220, 230, 320, 420, 520, 620, 720: Plate type steam generator
150: casing
160: connection nozzle
175, 176, 275a, 275b, 276a, 276b, 375, 376:

Claims (15)

압력경계를 유지하면서 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 상기 1차유체와 2차유체를 셸과 튜브에 서로 분리하여 통과시키며, 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키는 이상유동 영역을 구비하는 셸 앤드 튜브 증기발생기;
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상하부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 플레이트의 채널들로 상기 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시키며, 상기 2차유체를 액체 또는 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 구비하는 플레이트형 증기발생기; 및
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기기 중 어느 하나로부터 공급된 상기 1차유체와 2차유체를 다른 하나로 전달하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기를 연결하고, 상기 1차유체와 2차유체의 전달 과정에서 압력경계를 유지하도록 서로 구분되는 유로들을 구비하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.A second fluid flow passage for separating the first fluid and the second fluid from each other in a shell and a tube so as to exchange heat between the first fluid and the second fluid while maintaining the pressure boundary, A shell-and-tube steam generator;
A first fluid and a second fluid separated from each other by channels of the plate so as to exchange heat between the first fluid and the second fluid while maintaining a pressure boundary, and at least one of upper and lower portions of the shell and tube steam generator A plate-shaped steam generator having a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in a liquid or vapor state; And
And connecting the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to transfer the primary fluid and the secondary fluid supplied from any one of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to the other, And a connection part having flow paths separated from each other to maintain a pressure boundary in a process of transferring the secondary fluid and the secondary fluid. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는 상기 플레이트형 증기발생기의 하부에 설치되고, 상기 이상유동 영역의 하부에 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키고 상기 이상유동 영역으로 상기 2차유체를 전달하는 단상유동 영역을 더 구비하며,
상기 플레이트형 증기발생기는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기에서 전달된 상기 2차유체의 적어도 일부를 증기상태로 열교환시키고, 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
The shell-and-tube steam generator is installed at a lower portion of the plate-type steam generator. The secondary fluid is supplied from a water supply system to a lower portion of the abnormal flow region, heat-exchanges the primary fluid with the primary fluid, Further comprising a single-phase flow region for delivering said secondary fluid,
Wherein the plate-type steam generator heat-exchanges at least a part of the secondary fluid transferred from the shell-and-tube steam generator in a steam state, and supplies the secondary fluid to the turbine system. 제2항에 있어서,
상기 플레이트형 증기발생기는, 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키고 상기 플레이트형 증기발생기의 단상영역으로 상기 2차유체를 전달하는 이상유동 영역을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.3. The method of claim 2,
Wherein the plate type steam generator further comprises an abnormal flow region for exchanging the secondary fluid in a liquid and vapor state and delivering the secondary fluid to a single phase region of the plate type steam generator. 제1항에 있어서,
상기 플레이트형 증기발생기는,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 하부에 설치되고, 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키는 제1플레이트형 증기발생기; 및
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상부에 설치되며, 상기 2차유체의 적어도 일부를 증기상태로 상기 1차유체와 열교환시키고, 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급하는 제2플레이트형 증기발생기를 포함하고,
상기 연결부는,
상기 제1플레이트형 증기발생기와 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기를 연결하는 제1연결부; 및
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 제2플레이트형 증기발생기를 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
The plate-type steam generator includes:
A first plate type steam generator installed at a lower portion of the shell and tube steam generator and receiving the secondary fluid from the water supply system and exchanging heat with the primary fluid in a liquid state; And
And a second plate type steam generator installed at an upper portion of the shell and tube steam generator for heat-exchanging at least a part of the secondary fluid with the primary fluid in a vapor state and supplying the secondary fluid to the turbine system ,
The connecting portion
A first connection part connecting the first plate type steam generator and the shell and tube steam generator; And
And a second connection part connecting the shell-and-tube steam generator and the second plate-type steam generator. 제1항에 있어서,
상기 플레이트형 증기발생기는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 하부에 설치되고, 급수계통으로부터 상기 2차유체를 공급받아 액체상태로 상기 1차유체와 열교환시키며,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는 상기 이상유동 영역으로부터 상기 2차유체를 전달받아 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 더 구비하고, 상기 2차유체를 터빈계통으로 공급하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
The plate-type steam generator is installed at a lower portion of the shell-and-tube steam generator, and receives the secondary fluid from the water supply system to exchange heat with the primary fluid in a liquid state,
Wherein the shell-and-tube steam generator further comprises a single-phase flow region for receiving the secondary fluid from the abnormal flow region and performing heat exchange in a vapor state, and supplying the secondary fluid to the turbine system. 제1항에 있어서,
상기 1차유체와 2차유체를 각각의 유로들로 분배하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 입구와 상기 플레이트형 증기발생기의 입구에 설치되는 입구 헤더; 및
상기 유로들을 통과한 상기 1차유체와 2차유체를 모으도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 출구와 상기 플레이트형 증기발생기의 출구에 설치되는 출구 헤더를 더 포함하고,
상기 연결부는 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기 중 어느 하나에 설치된 출구 헤더를 다른 하나에 설치된 입구 헤더에 연결하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
An inlet header installed at an inlet of the shell-and-tube steam generator and an inlet of the plate-type steam generator to distribute the primary fluid and the secondary fluid to respective flow paths; And
Further comprising an outlet header installed at an outlet of the shell-and-tube steam generator and at an outlet of the plate-type steam generator to collect the primary fluid and the secondary fluid passing through the channels,
Wherein the connection part connects an outlet header provided in any one of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to an inlet header installed in the other one of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는, 상기 셸로 상기 1차유체를 통과시키고 상기 튜브로 상기 2차유체를 통과시키며,
상기 튜브로 공급되는 상기 2차유체의 유동을 안정화시키도록 상기 튜브의 입구에 설치되어 유로저항을 형성하는 오리피스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the shell and tube steam generator passes the primary fluid through the shell and the secondary fluid through the tube,
Further comprising an orifice disposed at an inlet of the tube to stabilize the flow of the secondary fluid supplied to the tube to form a flow path resistance. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 유지 및 보수가 가능하도록 외부에서 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 헤더와 연결되는 연결노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Further comprising a connection nozzle connected to a header of the shell-and-tube steam generator from outside so as to enable maintenance and repair of the shell-and-tube steam generator. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기는, 상기 튜브로 상기 1차유체를 통과시키고 상기 셸로 상기 2차유체를 통과시키며,
상기 셸로 공급되는 액체상태의 상기 2차유체를 예열하고 상기 2차유체의 유동 불안정을 흡수하도록 유로저항을 형성하며 상기 셸의 하부와 상부에 상기 2차유체를 분배하여 원활한 유동을 유도하도록, 상기 셸의 입구에 설치되는 이코노마이저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the shell and tube steam generator passes the primary fluid through the tube and the secondary fluid through the shell,
The second fluid is supplied to the shell to preheat the second fluid in a liquid state to form a flow path resistance to absorb flow instability of the second fluid and to distribute the second fluid to a lower portion and an upper portion of the shell, Further comprising an economizer installed at an inlet of the shell. 제1항에 있어서,
상기 1차유체 또는 2차유체를 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 또는 상기 플레이트형 증기발생기로 유도하거나 상기 1차유체 또는 2차유체의 유량을 분배하도록, 상기 혼합형 증기발생기의 입구와 출구 중 적어도 한 곳에 설치되는 유로안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
And at least one of an inlet and an outlet of the mixed steam generator for directing the primary fluid or the secondary fluid to the shell-and-tube steam generator or the plate-type steam generator or to distribute the flow rate of the primary fluid or the secondary fluid And a flow guide unit installed in the steam generator. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상기 튜브 형태는, 직관, 나선관 및 U자관 중 적어도 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the tube shape of the shell and tube steam generator is formed of at least one of a straight tube, a spiral tube, and a U-tube. 제1항에 있어서,
상기 플레이트형 증기발생기는, 확산접합에 의해 형성되며 광화학적 식각기술에 의해 조밀한 유로들을 형성하는 인쇄기판형 증기발생기인 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the plate type steam generator is a plate type plate type steam generator formed by diffusion bonding and forming dense flow paths by a photochemical etching technique. 제1항에 있어서,
상기 플레이트형 증기발생기는, 플레이트를 압출하여 유로들을 형성하고, 플레이트들을 개스킷, 용접, 브레이징 용접 중 적어도 하나로 결합시킨 판형 증기발생기인 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the plate type steam generator is a plate type steam generator in which plates are extruded to form flow paths, and the plates are combined with at least one of gasket, welding, and brazing welding. 제1항에 있어서,
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 및 상기 플레이트형 증기발생기의 위치를 고정시키고 충격으로부터 보호하며 상기 셸을 통과하는 유체의 유로를 형성하도록, 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기 및 상기 플레이트형 증기발생기의 외주면을 감싸는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합형 증기발생기.The method according to claim 1,
And a casing enclosing the outer circumferential surface of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to fix the position of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator, protect the shell- Further comprising a steam generator for generating steam. 1차계통과 2차계통; 및
상기 1차계통과 상기 2차계통의 경계에 설치되어 노심에서 1차유체에 공급된 열을 2차유체에 전달하는 혼합형 증기발생기를 포함하고,
상기 혼합형 증기발생기는,
압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 상기 1차유체와 2차유체를 셸과 튜브에 서로 분리하여 통과시키며, 상기 2차유체를 액체와 증기상태로 열교환시키는 이상유동 영역을 구비하는 셸 앤드 튜브 증기발생기;
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기의 상하부 중 적어도 한 곳에 설치되고, 압력경계를 유지하면서 상기 1차유체와 2차유체를 열교환시키도록 플레이트의 채널들로 상기 1차유체와 2차유체를 서로 분리하여 통과시키며, 상기 2차유체를 액체 또는 증기상태로 열교환시키는 단상유동 영역을 구비하는 플레이트형 증기발생기; 및
상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기기 중 어느 하나로부터 공급된 상기 1차유체와 2차유체를 다른 하나로 전달하도록 상기 셸 앤드 튜브 증기발생기와 상기 플레이트형 증기발생기를 연결하고, 상기 1차유체와 2차유체의 전달 과정에서 압력경계를 유지하도록 서로 구분되는 유로들을 구비하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.Primary and secondary systems; And
And a mixed type steam generator installed at a boundary between the primary system and the secondary system for transferring the heat supplied to the primary fluid from the core to the secondary fluid,
The mixed type steam generator includes:
The secondary fluid is separated and passed through the shell and the tube to heat exchange the primary fluid and the secondary fluid while maintaining the pressure boundary, A shell and tube steam generator having an area;
A first fluid and a second fluid separated from each other by channels of the plate so as to exchange heat between the first fluid and the second fluid while maintaining a pressure boundary, and at least one of upper and lower portions of the shell and tube steam generator A plate-shaped steam generator having a single-phase flow region for heat-exchanging the secondary fluid in a liquid or vapor state; And
And connecting the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to transfer the primary fluid and the secondary fluid supplied from any one of the shell-and-tube steam generator and the plate-type steam generator to the other, And a connection portion having flow paths that are separated from each other to maintain a pressure boundary in a process of transferring the secondary fluid and the secondary fluid.
KR1020140014461A 2014-02-07 2014-02-07 Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same KR101528222B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140014461A KR101528222B1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140014461A KR101528222B1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101528222B1 true KR101528222B1 (en) 2015-06-12

Family

ID=53503676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140014461A KR101528222B1 (en) 2014-02-07 2014-02-07 Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101528222B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101794758B1 (en) 2016-04-18 2017-11-09 한국원자력연구원 Heat exchanger and nuclear power plant having the same
KR20200088160A (en) * 2019-01-14 2020-07-22 한국원자력연구원 Steam generator module of the sodium-cooled fast reactor and steam generator thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106314A (en) * 2012-03-19 2013-09-27 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Shell and tube type heat exchanger, and assembling method thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106314A (en) * 2012-03-19 2013-09-27 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Shell and tube type heat exchanger, and assembling method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101794758B1 (en) 2016-04-18 2017-11-09 한국원자력연구원 Heat exchanger and nuclear power plant having the same
KR20200088160A (en) * 2019-01-14 2020-07-22 한국원자력연구원 Steam generator module of the sodium-cooled fast reactor and steam generator thereof
KR102196660B1 (en) * 2019-01-14 2020-12-30 한국원자력연구원 Steam generator module of the sodium-cooled fast reactor and steam generator thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10274192B2 (en) Tube arrangement in a once-through horizontal evaporator
US9111651B2 (en) Heat exchanger for passive residual heat removal system
CN102149999B (en) Heat exchanger in modular design
US10854344B2 (en) Air-cooled heat exchanger and system and method of using the same to remove waste thermal energy from radioactive materials
KR101556920B1 (en) Passive safety system and nuclear power plant having the same
EP3009781B1 (en) Heat exchanger
KR101535478B1 (en) Passive heat removal system and nuclear power plant having the same
KR20160081081A (en) Modular nuclear reactor and nuclear power plant having the same
KR101529529B1 (en) Passive containment cooling system and nuclear power plant having the same
KR101528222B1 (en) Mixed type steam generator and nuclear power plant having the same
US11454452B2 (en) Heat exchanger for a molten salt steam generator in a concentrated solar power plant (III)
KR101830094B1 (en) Nuclear reactor and nuclear power plant having the same
US20170010053A1 (en) Tube arrangement in a once-through horizontal evaporator
KR101700753B1 (en) Steam generator and nuclear power plant having the same
JP2010169364A (en) Thermosiphon type steam generator
EP3406998B1 (en) Heat exchanger for molten salt steam generator in concentrated solar power plant
EP3842724B1 (en) Heat exchanger and heat exchange system including the same
JP2008039227A (en) Air preheater
KR101540668B1 (en) Passive safety system and nuclear power plant having the same
EP3502608B1 (en) Heat exchanger for a molten salt steam generator in a concentrated solar power plant (iii)
KR101551822B1 (en) Steam generator and nuclear power plant having the same
KR102484646B1 (en) Printed circuit steam generator and nuclear reactor having the same
JP5595710B2 (en) Moisture separator heater
JP2006200789A (en) Heater
KR20220074460A (en) Heat exchanger and nuclear power plant having the same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 4