KR101531898B1 - 중성자 반사체 블록, 상기 중성자 반사체 블록을 포함하는 측부 반사체 및 그러한 측부 반사체를 갖는 원자로 - Google Patents

중성자 반사체 블록, 상기 중성자 반사체 블록을 포함하는 측부 반사체 및 그러한 측부 반사체를 갖는 원자로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중성자 반사체 블록(10)과 관련된다. 중성자 반사체 블록은 제1 부분(12) 및 제2 부분(18)을 포함한다. 제1 부분은 제1 단부면(14) 및 제1 단부면으로부터 이격되고 대향하여 위치된 중간 쇼울더들(16A, 16B)을 갖는다. 제1 단부면 및 중간 쇼울더들은 이격된 측면들(22A, 22B) 및 이격된 상면 및 하면(24A, 24B)에 의해 구획된다. 제2 부분은 중간 쇼울더들 사이의 제1 부분으로부터 돌출되고 이격된 측면들(26A, 26B) 및 이격된 상면 및 하면(28A, 28B)을 갖는다. 제2 부분 측면들은 제1 부분 측면들에 비해 더 좁게 이격된다. 제2 부분도 제1 단부면에 대해 반대로 위치된 제2 단부면(20)을 갖는다.

Description

중성자 반사체 블록, 상기 중성자 반사체 블록을 포함하는 측부 반사체 및 그러한 측부 반사체를 갖는 원자로{Neutron reflector block, side reflector including the neutron reflector block and neclear reactor having such side reflector}
본 발명은 원자로에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 고온 가스 냉각(high temperature gas cooled) 원자로용 측부 반사체(side reflector)에 관한 것이다. 본 발명은 중성자 반사체 블록 및 중성자 반사체 블록 어셈블리를 제공한다. 본 발명은 상기 중성자 반사체 블록 어셈블리를 포함하는 측부 반사체 및 그러한 측부 반사체를 갖는 원자로로 연장된다.
전형적으로 페블베드(pebble bed) 타입의 고온 가스 냉각 원자로에서, 코어 구조물들(core sturctures)은 상기 코어 주변에 제공되며 상기 코어를 구성하는 페블베드의 기하구조를 정의하고 유지하는 구조적 요소들이다. 상기 코어 구조물들은 보통 2개의 주 요소들을 포함하는데, 즉 코어 구조 세라믹들(core structure ceramics)과 코어 배럴 어셈블리(core barrel assembly)가 그것이다. 상기 코어 구조 세라믹들은 전형적으로 상부 반사체, 측부 반사체, 및 하부 반사체를 포함한다. 이러한 반사체들은, 보통 그라파이트와 같은, 전형적으로 적절한 중성자 반사 물질로 이루어지며, 수직 구성으로 적층된 블록들의 형태로 이루어져 기둥들(columns)을 형성한다. 이러한 기둥들은 상기 코어 배럴 어셈블리에 의해 수직으로 지지되며 측고정부들(lateral restraints)에 의해 측면으로 지지된다. 상기 반사체들은 상기 코어 내 핵분열 활동을 증가시키기 위해 주로 중성자들을 상기 코어로 다시 반사시키는 역할을 수행한다. 그라파이트가 반사 물질로 사용되는 경우, 상기 반사체들은 중성자 감속제들로서의 역할도 수행한다. 본 발명은 특히 상기 코어 구조 세라믹들의 측부 반사체에 관한 것이고, 특히, 그것으로 만들어진 중성자 반사체 블록들에 관한 것이다.
고온 가스 냉각 원자로들에서 중성자 반사체 블록들로 사용된 그라파이트 블록들은, 특히 그것의 측부 반사체에서, 매우 높은 온도 및 빠른 중성자 속(flux) 레벨에 노출된다. 이러한 극한의 조건들로의 노출은 상기 그라파이트가 처음에는 수축하고 이후 나중에는 팽창하는 것을 야기하여, 상기 그라파이트 반사체 블록들 내에 생성된 불균일한 내부 응력으로 귀결된다. 나아가, 이러한 극한의 조건들 하에서 상기 그라파이트의 고유 물질 특성들도 또한 변화하기 쉽다. 이러한 추가적인 고유 물질 특성 변화들은, 상기 그라파이트 블록들의 내부 응력 분포가 현저하게 복잡하게 되는 것을 야기하고, 상기 블록들의 거동(behaviour)이 비-직관적(counter-intuitive)이 되도록 한다. 일부 경우들에서, 상기 그라파이트 블록들 내에 생성된 내부 응력들은 상기 그라파이트의 강도를 초과할 수 있어, 상기 블록들에 균열들 야기한다. 심지어, 이러한 내부 응력들은 종종 상기 블록의 구조적 무결성이 제대로 발휘되지 못하게(compromised) 할 수도 있다. 따라서, 반사체 블록들에서 생성된 상기 내부 응력들을 제안하는 것이 시급하다.
출원인은, 중성자 반사체 블록들 내 내부 응력들의 생성을 제한하는 한 가능 방법으로서, 상기 블록들의 크기를 제한하거나 최소화하여, 상기 블록들 내부에 생성된 내부 응력들의 크기를 제한한다는 것을 알고 있다. 그러한 경우, 종래의 코어 구조체(core construction)용 측부 반사체는, 전형적으로, 외부 층보다 더 작은 블록들을 갖는 내부 층을 갖는 2개 이상의 반사체 그라파이트 층들을 포함하여야만 한다. 그러나, 출원인의 경험에 따르면, 노출된 블록들, 즉 내부 층 내에 포함된 그것들의 크기를 감소시키는 것은 다른 문제점들과 단점들을 일으킨다. 그 중 하나는, 추가적인 반사체 층의 채용으로 인해 측부 반사체를 통한 가스의 누설 유동(leak flow)이 증가할 수 있고, 그에 따라 원자로(reactor)의 열효율에 부정적인 영향을 미친다는 점이다. 다른 단점은, 블록들의 층들 사이의 열 유동이 감소되고 상기 코어의 상시(passive) 냉각 능력의 감소로 귀결된다는 것이다. 또한, 측부 반사체에 의해 구성된 열 유동 경로가 이중-층 구성으로 인해 가로막히게 되고, 상기 열 유동 경로는, 온도가 최대이고 상기 블록 벌크(the bulk of the block)와 냉각 채널 사이의 온도차 효과가 가장 심한, 반사체 블록의 내측부(inner side)로의 냉각 제공을 필요로 한다. 이러한 온도차는 최대 도달가능/운용가능 온도차와 함께 반사체 블록들 내에 생성된 응력을 다시 증가시키키며, 결국 물질의 강도에 의해 제한된다. 이는 다음에 전체 플랜트의 효율에 직접적인 영향을 미치는 냉각 가스 주입구와 배출구 사이의 최대 온도차를 제한한다.
본 발명은 양호한 응력 취급이 가능하며 감소된 응력 생성 특성을 갖는 반사체를 제공하고, 중성자 반사체 블록에 의해 경험된 응력도 감소시키면서도 측부 반사체의 열 유동 경로를 유지하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따라, 중성자 반사체 블록이 제공되며, 상기 중성자 반사체 블록은,
제1 단부면 및 상기 제1 단부면으로부터 이격되고 대향하여 위치된(oppositely located) 중간 쇼울더들(intermediate shoulders)을 갖는 제1 부분으로서, 상기 제1 단부면 및 상기 중간 쇼울더들은 이격된 측면들 및 이격된 상면 및 하면에 의해 구획되는 제1 부분; 및 상기 중간 쇼울더들 사이의 상기 제1 부분으로부터 돌출되고 이격된 측면들 및 이격된 상면 및 하면을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분 측면들은 상기 제1 부분 측면들에 비해 더 좁게 이격되며, 또한 상기 제2 부분은 상기 제1 단부면에 대해 반대로 위치된 제2 단부면을 갖는다.
따라서 상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 비해 측방향으로 좁아지는 프로파일을 갖는다는 것이 이해될 것이다.
상기 반사체 블록의 상기 제1 및 제2 부분들은, 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면을 향하는 방향에서, 그것의 측면들 사이의 양면간 거리(interfacial distance)와 같은, 폭이 좁아질 수 있다. 이와 같이 반사체 블록 부분들의 폭이 좁아지는 경우, 유사한 형상의 반사체 블록들을 나란한 관계로 복수개 위치시켜, 전형적으로 개별 인접 반사체 블록들의 상기 제1 및 제2 부분들의 상응하는 측면들을 서로 인접하게 하고 상기 제1 부분 측면들을 서로 접촉하게 하여, 유사한 형상의 반사체 블록들을 서로 접촉하게 하는 것은, 충분한 수의 상기 중성자 반사체 블록들의 닫힌-모양 기하구조 배열의 형성으로 귀결될 수 있음이 이해될 것이다. 그러한 닫힌-모양 배열의 형성을 위해 필요한 반사체 블록들의 개수는, 물론, 전형적으로 반사체 블록의 상기 제1 및 제2 부분들이 가늘어지는 각도에 의존한다.
상기 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나는 그것의 상면으로부터 그것의 하면을 통해 통과하는 통로를 가질 수 있다. 전형적으로, 상기 통로 또는 통로들은, 사용 동안 제어봉을 수용하거나, 및/또는 냉매가 그것을 통과하는 것을 허용하기 위해 제공될 수 있다. 전형적으로, 상기 제1 부분은 냉매 유동 통로를 갖고 상기 제2 부분은 제어봉 통로를 가지며, 각각 그곳을 통과한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 부분 측면들은 평면일 수 있다. 선택적으로, 상기 제2 부분 측면들은, 상기 중성자 반사체 블록이 평면 보기(plan view)로 보여지는 경우 곡선을 이룰 수 있다. 그러한 경우, 상기 제2 부분 측면들은 전형적으로 볼록 곡면을 가질 수 있고, 상기 제2 단부면을 향하는 것보다 상기 중간 쇼울더들을 향하여 상기 제2 부분 내로 더 깊게 안쪽으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 제2 부분이 그것을 통과하는 제어봉 통로를 갖는 경우, 상기 제2 부분 측면들은, 곡선을 이루는 경우, 상기 중간 쇼울더들을 향하는 방향에서 상기 제어봉 통로 주변에서 부분적으로 안쪽으로 곡선을 이룰 것이다. 일부 경우들에서, 이는, 상기 중간 쇼울더들이, 상기 제2 부분 측면들이 평면인 경우보다, 상기 제2 부분 내로 더 깊게 연장하는 결과를 야기할 것이다.
바람직하게는, 상기 중성자 반사체 블록은 그것의 운용중의 상부 또는 하부 면의 세로 중심선을 따른 그것을 가로지로는 면에 대해 대칭이라는 것이 이해될 것이다. 추가적으로, 상기 제1 및 제2 부분들은 동일한 두께(즉, 그것의 상기 운용중의 상면과 운용중의 하면 사이의 양면간 거리)를 가질 수 있다. 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 상기 운용중의 상면 및 상기 운용중의 하면은 따라서 전형적으로 서로 평평(flush)할 것이고, 그에 따라 상기 반사체 블록의 균일한 운용중의 상면 및 하면이 정의된다.
상기 중성자 반사체 블록은 임의의 적절한 중성자 반사 물질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 중성자 반사체 블록은 그라파이트로 이루어진다.
리세스가 상기 중간 쇼울더들 각각에 인접하여 상기 제2 부분의 측부들 각각에 정의될 수 있다. 그러한 홈들(slots)로 인해 전형적으로 상기 중간 쇼울더들이 상기 리세스들이 정의되지 않은 경우보다 상기 제2 부분 내로 더 깊게 연장하는 결과를 야기한다는 것이 이해될 것이다. 상기 리세스들은 전형적으로 상기 제2 부분의 폭을 따라 연장하고, 그것의 상면 및 하면을 개구(opening out)시킨다.
사용 중에, 복수의 상기 중성자 반사체 블록들은, 반사체 블록 어셈블리를 형성하기 위해, 전형적으로 인접 반사체 블록들의 인접 제1 부분 측면들을 접촉시킴으로써, 나란히 조립될 수 있다. 그러한 어셈블리에서 상기 반사체 블록들을 서로에 대해 고정시키는 것이 키 블록들에 의해 달성될 수 있고, 상기 키 블록은 인접 중성자 반사체 블록들의 인접 제2 부분 측면들 사이에 정의된 공간들 내로 상보적으로 개재되도록 구성된다. 적절한 경우, 즉, 상기 반사체 블록들이 전술한 바와 같이 리세스를 갖는 경우, 상기 키 블록들은 전형적으로 상기 리세스들 내로 끼워지도록 상보적으로 구성된 돌출부들(projections)을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 중성자 반사체 블록 어셈블리가 제공되며, 상기 중성자 반사체 블록 어셈블리는,
본 발명의 제1 측면에 따른 중성자 반사체 블록들의 쌍으로서, 전술한 바와 같이 그것의 제2 부분 측면들 내로 정의된 리세스들을 갖고, 상기 반사체 블록들은 나란한 관계로 접촉하고 그에 따라 상기 중성자 반사체 블록들의 인접 제2 부분 측면들 사이에 정의된 공간과 함께 상기 반사체 블록들의 인접 제1 부분 측면들이 서로 접촉하는 중성자 반사체 블록들의 쌍; 및
상기 중성자 반사체 블록들의 상기 인접 제2 부분 측면들 사이의 공간에 위치된 키 블록으로서, 상기 중성자 반사체 블록들을 서로 고정(locking)시키는 키 블록을 포함한다.
상기 키 블록은 상기 중성자 반사체 블록들의 상기 제2 부분 측면들 내 상기 리세스들과 맞물리는 상보 돌출부들(complemental projections)을 가질 수 있다. 특히, 상기 키 블록은 공간부 및 고정부를 포함할 수 있고, 상기 고정부는 상기 상보 돌출부들을 제공한다. 상기 공간부는 상기 중성자 반사체 블록들의 상기 제2 부분 측면들 사이의 상기 공간에 대해 상보적인 형상을 가질 수 있고 따라서 상기 중성자 반사체 블록들의 상기 제2 부분 측면들 사이의 상기 공간을 운용중에(operatively) 채울 수 있다. 따라서, 상기 제2 부분 측면들이 평면인 경우, 상기 키 블록의 상기 공간부의 상응하는 측면들도 평면일 수 있고, 이 경우 상기 공간부와 상기 제2 부분 사이의 틈의 프로파일은 전형적으로 직선일 것이다. 마찬가지로, 상기 제2 부분 측면들이 곡선을 이루는 경우, 상기 공간부의 상기 측면들은 그것들의 평면 보기 프로파일에서 상보적인 곡률을 가질 수 있고, 이 경우 상기 공간부와 상기 제2 부분 사이의 틈의 프로파일은 곡선을 이룰 것이다.
전형적으로, 사용 중에, 상기 어셈블리는 접촉하는 나란히 배열된 중성자 반사체 블록들 및 관련된 키 블록들을 복수개 포함할 수 있고, 상기 중성자 반사체 블록들은 상기 어셈블리가 닫힌-모양 기하구조 윤곽을 갖도록 배열되고, 상기 어셈블리의 제1 중성자 반사체 블록의 상기 제1 부분 측면과 상기 어셈블리의 최후 반사체 블록의 그것은 서로 접촉하며, 상기 키 블록들은 인접 중성자 반사체 블록들을 서로 연결할 수 있다. 상기 어셈블리는 전형적으로 등각 폴리곤 윤곽 또는 원형 폴리곤 윤곽(circular polygonal outline)을 가질 것이 기대된다. 상기 어셈블리는, 그것의 구성에 따라, 일반적으로 어셈블리에 채용된 반사체 블록들의 수와 동일한 수의 고정 삽입부를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 어셈블리는 일반적으로 환형 프로파일을 갖고, 윤곽에 있어서 원형일 필요는 없으며, 그에 따라, 사용 중에, 상기 어셈블리가, 전형적으로 원자로의 환형측 반사체(annular side reflector)의 일부로서, 원자로 코어(reactor core) 주변에 제공될 수 있다.
상기 어셈블리의 상기 반사체 블록들 및 상기 고정 삽입부들이, 각각, 필요적으로 동일할 필요가 없음이 이해될 것이다. 상기 어셈블리 내 반사체 블록들 일부의 제2 부분들이 상기 어셈블리 내 다른 반사체 블록들보다 중간 면으로부터 더 멀리, 운용중에(opratively) 내부로, 투영(project)될 수 있고, 개별 반사체 블록들도 다른 크기의 제2 단부 표면들을 가질 수 있다는 것이 예상된다. 그러한 경우에서, 상기 반사체 어셈블리는, 일부 반사체 블록들이 다른 것들보다 내부적으로 더욱 돌출되는 소위 체커보드 모습을 전형적으로 가질 수 있다. 이는 키 블록들의 공간부들에도 적용될 수 있다. 따라서, 상기 어셈블리의 운용중의 내부 면은 비-균일할 수 있다. 그러나, 원자로 내에 채용된 반사체 블록들의 제1 부분들은, 반사체 블록 어셈블리의 균일한 운용중의 외부 표면을 정의하도록, 크기와 형상에 있어서 실질적으로 동일할 것이 기대된다. 전형적으로 블록들의 제2 부분들에 제공되는 제어봉 통로의 지름도 다를 수 있다.
본 발명은 원자로용 측부 반사체로 연장되며, 상기 측부 반사체는 본 발명의 제2 측면에 따른 적어도 하나의 중성자 반사체 블록 어셈블리를 포함한다.
본 발명은 본 발명의 제2 측면에 따른 적어도 하나의 중성자 반사체 블록 어셈블리를 포함하는 측부 반사체를 갖는 원자로로 연장된다. 상기 원자로는 고온 가스 냉각 원자로일 수 있고, 전형적으로 페블 베드 타입일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따르면, 제1 부분에 대해 제2 부분을 좁게 함으로써, 측부 반사체 블록이, 서로 연결된, 더 작은 운용중의 내부 또는 중성자 입사 영역 및 더 큰 운용중의 외부 부분을 포함할 수 있다. 따라서 중성자 속(neutron flux)이 가장 높은, 중성자 입사 부분 내 그라파이트의 양이 감소된다. 나아가 그러한 구성에 의해, 상기 입사 부분의 크기가 감소되기 때문에, 제1 및 제2 부분들을 따라 정의된 열 유동 경로를 방해함이 없이, 상기 중성자 입사 부분 내 내부 응력이 감소될 수 있다.
나아가 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 중성자 반사체 블록 및 키 블록 또는 고정 삽입부가 내부 응력-생성 특성들을 조화시키고 내부 응력-생성 특성들을 최소화하는데 조정(tailored)될 수 있어, 원자로의 안전도가 개선될 수 있다.
본 발명이 이하의 도식적인 도면들을 참조하여 단순히 예시적인 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 중성자 반사체 블록의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 중성자 반사체 블록들 복수개를 포함하는 중성자 반사체 블록 어셈블리에 사용되는 키 블록(key block)의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1의 반사체 블록과 도 2의 키 블록이 상보적으로 맞물린(complementally engaged) 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 반사체 블록 어셈블리의 사시도를 나타낸다.
도면들, 특히 도 1을 참조하면, 부재번호 10은 본 발명에 따른 반사체 블록을 일반적으로 지칭한다.
상기 블록(10)은 그라파이트로 이루어진다.
상기 블록(10)은 제1 단부면(first end face, 14)을 갖는 제1 부분(12), 및 상기 제1 단부면(14)과 이격된, 대향하여 위치된(oppositely located) 중간 쇼울더들(intermediate shoulders, 16A, 16B)을 포함한다.
상기 블록(10)은 제2 단부면(20)을 정의하는 제2 부분(18)을 포함하고, 상기 제2 부분(18)은 상기 제1 단부면(14)에 대해 반대로 위치된다. 상기 제2 부분(18)은 상기 제1 부분(12)으로부터 돌출되고, 상기 중간 쇼율더들(16A, 16B)로부터 돌출된다.
상기 제1 단부면(14) 및 상기 중간 쇼율더들(16A, 16B)은 이격된 제1 부분 측면들(22A, 22B)과 이격된 제1 부분 상면 및 하면(24A, 24B)에 의해 구획(bounded)된다. 마찬가지로, 상기 제2 단부면(20) 및 상기 중간 쇼율더들(16A, 16B)은 제2 부분 측면들(26A, 26B)과 운용중의(operatively) 제1 부분 상면 및 하면(28A, 28B)에 의해 구획된다. 상면들(24A, 28A) 및 하면들(24B, 28B) 각각은 서로 평평(flush)하며, 그에 따라 중성자 반사체 블록(10)의 연속적인 상면 및 하면을 구성함이 이해될 것이다.
상기 제2 부분 측면들(26A, 26B)은 상기 제1 부분 측면들(22A, 22B)에 비해 더욱 좁게 이격되며, 그에 따라 제2 부분(18)은 일반적으로 상기 제1 부분(12)보다 더 좁은 측면 프로파일(profile)을 갖는다.
중간 쇼울더들(16A, 16B) 각각은, 상기 제1 및 제2 부분들(12, 18) 사이의 계면(27)에서 중간 쇼울더들(16A, 16B)과 인접하게 정의된 어퍼쳐(aperture, 29A, 29B)를 갖는다. 상기 어퍼쳐(29A, 29B)는 상기 제2 부분(18)으로 투영되며(project) 상기 제2 부분(18) 상면 및 하면(28A, 28B)으로 연장된다.
중성자 반사체 블록(10), 및 더욱 구체적으로 그것의 제1 및 제2 부분들(12, 18)은, 각각, 제1 단부면(14)로부터 제2 단부면(20)까지 폭이 좁아진다.
제1 부분(12)은 제1 부분(12)의 상면(24A)으로부터 제1 부분(12)의 하면(24B)을 통해 통과하는 냉각 유체 통로(25)를 갖는다. 제2 부분(18)은 제2 부분(18)의 상면(28A)으로부터 제2 부분(18)의 하면(28B)을 통해 통과하는 제어봉 통로(23)를 갖는다. 상기 통로(23)는, 일부 경우들에서, 예비 셧다운 시스템 통로로 기능할 수도 있다.
중성자 반사체 블록(10)이 상기 블록(10)의 상부 면의 세로 중심선 A-A을 따른 상기 블록(10)을 관통하는 면에 대해 대칭이라는 것이 이해될 것이다.
이제 도 2를 참조하면, 부재 번호 30은 일반적으로 도 1의 반사체 블록들(10) 중 적어도 2개를 서로에 대해 고정시키는 키 블록(key block), 또는 고정 삽입부(securing insert)을 지칭한다.
고정 삽입부(30)은 공간부(spacing portion, 32) 및 고정부(34)를 포함하고, 상기 고정부(34)는 2개의 측향(laterally projecting) 테두리부들(flange portions, 34A, 34B)을 갖는다.
상기 테두리부들(34A, 34B)은 도 1의 반사체 블록(10) 내 정의된 리세스들(29A, 29B)에 상보적인 형상을 갖고, 따라서 도 3 및 도 4에 더욱 명확하게 나타난 바와 같이 각각의 리세스들 내에서 상보적으로 수용될 수 있다.
삽입부(30)의 공간부(32)는 인접 반사체 블록들(10)의 제2 부분들(18)의 인접 측면들(26A/26B) 사이에 정의된 여백에 상보적이도록 형상을 갖고 사이징(sized)된다. 따라서, 도 4에 더욱 명확히 도시된 바와 같이, 특정 고정 삽입부(30A)의 공간부의 일 측면(36A) 및 일 중성자 반사체 블록(10A)의 측면(26A)은, 사용 중, 접촉(abutment)되는 반면에, 삽입부(30A)의 공간부(32)의 다른 측면(36B)은 중성자 반사체 블록(10A)에 인접 배치된 다른 중성자 반사체 블록(10B)의 측면(26B)과 접촉할 수 있다. 따라서 테두리부들(34A, 34B)은, 사용중, 인접 배치된 중성자 반사체 블록들(10A, 10B) 각각의 리세스들(29A, 29B) 내로 각각 수용되며, 그에 따라 중성자 반사체 블록들(10A, 10B)을 서로 고정(locking)시킨다.
삽입부(30)는 운용중의(operatively) 내부 단부면(38)도 갖는다.
도 3은 도 1의 블록(10) 및 도 2의 삽입부(30)가 연결되고 조립된 조건에서의 모습을 나타내며, 삽입부(30)의 일 측면(36B)은 중성자 반사체 블록(10)의 일 측면(26B)과 접촉한다. 삽입부(30)의 일 테두리부(34B)는 중성자 반사체 블록(10)의 일 리세스(29B) 내로 수용된다. 삽입부(30)의 측면(36B)과 블록(10)의 측면(26B) 사이의 틈(split)의 프로파일은, 접촉하는 측면들(26B, 36B)이 모두 평면이기 때문에 곧다(straight)는 점이 이해될 것이다. 본 발명에 따라, 만일 측면들(26A, 26B)이 곡선을 이룰 경우, 측면들(36A, 36B)도 측면들(26A, 26B)의 곡률에 상보적이도록 곡선을 이룰 것이고, 틈(31)의 프로파일도 또한 곡선을 이루는 결과가 나타날 것이다.
도 4에서, 부재 번호 40은 일반적으로 본 발명에 따른 측부 반사체 블록 어셈블리를 지칭한다. 상기 측부 반사체 블록 어셈블리(40)는 고온 가스 냉각 원자로의 측부 반사체로 포함시키는 것이 적합하며, 상기 측부 반사체 블록 어셈블리(40)는 상기 측부 반사체를 구성하는 다른, 유사한 측부 반사체 블록 어셈블리들과 서로 적층된 구성으로 전형적으로 채용된다.
어셈블리(40)는 도 1의 반사체 블록들(10)을 복수 개 포함하며, 상기 반사체 블록들(10)은 도 2에 나타난 복수의 키 블록들 또는 고정 삽입부들(30)에 의해 서로에 대해 고정된다. 동일한 수의 블록들(10) 및 삽입부들(30)이 상기 어셈블리 내에 포함됨이 주목될 것이다.
전술한 바와 같이, 중성자 반사체 블록들(10), 특히 중성자 반사체 블록들(10)의 제2 부분들(18)은, 블록들(10) 및 삽입부들(30) 모두가 각각 동일하도록 도시된 실시예와 대조적으로, 크기 및 형상이 다를 수 있음이 고찰된다.
블록들(10)은, 서로 정렬된 연결 또는 접촉된 인접 반사체 블록들(10)의 제1 부분들(12)의 개별 측면들(24A, 24B)과 나란한 관계로 배치된다.
고정부들(30)은 인접 중성자 반사체 블록들(10)의 제2 부분들(18) 사이에 정의된 공간들 내로 제공되며, 인접 반사체 블록들(10)의 개별 리세스들(29A, 29B) 내로 수용되는 각각의 고정부(30)의 테두리부들(34A, 34B)을 갖는다.
어셈블리(40)가 닫힌-모양(closed-shape) 기하구조 배치, 더욱 구체적으로 등각 폴리곤(isogonal polygon)을 정의하고, 상기 어셈블리의 측부들은, 블록들(10)의 제2 부분들(18)의 제2 단부면들(20) 및 삽입부(30)의 운용중의(operatively) 내부 단부면들에 의해 상기 어셈블리의 내부 표면(52) 상에 정의되고, 중성자 반사체 블록들(10)의 제1 단부면(14)에 의해, 상기 어셈블리의 외부 표면(54) 상에 정의됨이 이해될 것이다.
전술한 바와 같은 제1 및 제2 부분들을 갖는 반사체 블록을 제공함으로써, 또한 전술한 바와 같이, 상기 제1 부분에 대해 상기 제2 부분을 좁게 함으로써, 측부 반사체 블록은, 서로 연결된, 더 작은 운용중의 내부 또는 중성자 입사 영역 및 더 큰 운용중의 외부 부분을 포함함이 이해될 것이다. 따라서 중성자 속(neutron flux)이 가장 높은 중성자 입사 부분 내 그라파이트의 양이 감소된다. 출원인은 본 발명의 특별한 이점으로서, 그러한 구성에 의해, 상기 입사 부분의 크기가 감소되었기 때문에, 제1 및 제2 부분들을 따라 정의된 열 유동 경로를 방해함이 없이, 상기 중성자 입사 부분 내 내부 응력이 감소된다고 설명된 바와 같은 이점을 든다. 따라서, 출원인은, 본 발명의 중성자 반사체 블록, 및 그에 의한 본 발명에 따른 중성자 반사체 블록 어셈블리를, 여기에 설명된 바와 같이 이중-층 측부 반사체 구성들에 비하여 감소된 내부 응력-생성 특성들 및 향상된 열 전달 특성들을 갖는 것으로 본다. 따라서, 중성자 반사체 블록의 열 전달 특성들이 제대로 발휘되지 못하게 함이 없이, 상기 반사체 블록의 상기 내부 응력-생성 특성들이 감소된다.
출원인은 추가적으로 본 발명의 특별한 이점으로서, 본 발명에 따른 중성자 반사체 블록 및 키 블록 또는 고정 삽입부가 내부 응력-생성 특성들을 조화시키고 이러한 특성들을 최소화하는데 조정(tailored)될 수 있다고 설명된 바와 같은 이점을 든다.
이러한 본 발명에 따른 감소된 응력-생성 특성들 및 결과로서 나타나는 반사체 블록 및 반사체 블록 어셈블리 내 감소된 응력들은, 이들이 채용된 원자로를 동작시킬 때의 안전도의 개선된 허용 범위(margin)로 귀결된다.
출원인은 본 발명에 따른 반사체 블록이 기존의 반사체 블록들에 비해 증가된 운용 수명을 가질 것으로 기대한다.
출원인은 추가로 본 발명의 특별한 이점으로서, 반사체 블록의 측면들이 곡선을 이루고 관련된 고정부 키 블록의 상응하는 측면들이 상보적으로 곡선을 이루는 경우, 상기 면들을 서로 마주보도록 위치시키는 것은 상기 반사체 블록의 제2 부분과 상기 키 블록의 공간부 사이의 틈(split)의 곡선을 이루는 프로파일을 정의할 것이고, 그로 인해, 상기 틈 내의 중성자 흐름(streaming)이, 틈의 프로파일이 직선인 경우 발생할 수 있는 흐름에 비해, 감소될 것이라는 이점을 든다. 또한, 틈의 곡선을 이루는 프로파일은 2개의 인접 블록들 사이의 가스 누설-유동을 감소시킬 것으로 기대된다.
체크보드 패턴을 생성하기 위해 교번하는 블록들의 제2 면들을 연장하는 것은 아마도 페블베드의 패킹(packing)을 분리(disrupt)시키는데 기여할 것이고, 그에 따라 연료의 패킹 밀도(packing density)를 감소시킨다. 감소된 패킹 밀도는 상기 연료에 의해 경험되고 상부에 인가된 최대 접촉력을 아마도 감소시킬 것이고, 또한 상기 페블베드의 유동 저항도 감소시킬 것이다.

Claims (15)

  1. 한 쌍의 중성자 반사체 블록들을 포함하는 중성자 반사체 블록 어셈블리로서, 상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들은,
    제1 단부면 및 상기 제1 단부면으로부터 이격되고 대향하여 위치된 중간 쇼울더들을 갖는 제1 부분으로서, 상기 제1 단부면 및 상기 중간 쇼울더들은 이격된 측면들 및 이격된 상면 및 하면에 의해 구획되는 제1 부분;
    상기 중간 쇼울더들 사이에서 상기 제1 부분으로부터 돌출되고 이격된 측면들 및 이격된 상면 및 하면을 갖고, 또한 상기 제1 단부면에 대해 반대로 위치된 제2 단부면을 갖는 제2 부분으로서, 상기 제2 부분 측면들은 상기 제1 부분 측면들에 비해 더 좁게 이격되고 그에 따라, 상기 중성자 반사체 블록이, 사용 중에, 다른 그러한 중성자 반사체 블록과 나란한 관계로 및 인접하여 배치되고 상기 중성자 반사체 블록들의 인접하는 제1 부분 측면들이 서로 접촉하는 경우, 상기 중성자 반사체 블록들의 인접하는 제2 부분 측면들 사이에 공간이 정의되는 제2 부분; 및
    상기 반사체 블록들의 상기 제2 부분들의 측부들 각각에 정의되며, 그것의 개별 중간 쇼울더들 각각에 인접하는 리세스를 포함하고,
    상기 어셈블리의 상기 반사체 블록들은 나란한 관계로 접촉하고 그에 따라 그것의 인접한 제1 부분 측면들은 서로 접촉하며 그에 따라 상기 공간이 그들의 인접하는 제2 부분 측면들 사이에 정의되며,
    상기 중성자 반사체 블록들의 상기 인접하는 제2 부분 측면들 사이의 상기 공간에 위치되며 상기 중성자 반사체 블록들을 서로 결합시키는 키 블록(key block)을 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들 중에서 각각의 중성자 반사체 블록들에 대하여, 각각의 반사체 블록의 제1 부분들의 각각의 측면(제1 부분 측면들)은 개별의 제1 평면들(제1 부분 측면 평면들) 내에 배치되며, 각각의 반사체 블록의 제2 부분들의 각각의 측면(제2 부분 측면들)은 개별의 제2 평면들(제2 부분 측면 평면들) 내에 배치되고, 상기 중성자 반사체 블록의 상기 제2 부분 측면들의 상기 제2 부분 측면 평면들은 서로에 대하여 상기 중성자 반사체 블록의 상기 제1 부분 측면들의 상기 제1 부분 측면 평면들보다 더 좁게 이격되고, 상기 제1 부분 측면 평면들 및 제2 부분 측면 평면들은 동일 평면상(co-planar)에 있지 않은, 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들 중에서 각각의 중성자 반사체 블록들에 대하여, 상기 제1 및 제2 부분들은 각각 상기 제1 단부면으로부터 상기 제2 단부면을 향하는 방향으로 폭이 좁아지는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들 중에서 각각의 중성자 반사체 블록들에 대하여, 상기 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나는 그것의 상면으로부터 그것의 하면을 통과하는 통로를 갖는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들 중에서 각각의 중성자 반사체 블록들에 대하여, 상기 제2 부분 측면은 평평한 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 중성자 반사체 블록들 중에서 각각의 중성자 반사체 블록들에 대하여, 상기 제2 부분 측면은, 상기 중성자 반사체 블록이 평면 보기(plan view)로 보여지는 경우, 곡선을 이루는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중성자 반사체 블록들은 그라파이트로 이루어지는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 키 블록은 상기 중성자 반사체 블록들의 상기 측부들에 있는 상기 리세스들과 맞물리는 상보 돌출부들(complemental projection)을 포함하는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 키 블록은 공간부 및 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 상기 상보 돌출부들을 제공하는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공간부는 상기 중성자 반사체 블록들의 상기 제2 부분 측면들 사이의 상기 공간에 대해 상보적인 형상을 갖고 따라서 상기 공간을 운용중에(operatively) 채우는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    접촉하는 나란히 배열된 중성자 반사체 블록들 및 관련된 키 블록들을 복수개 포함하고, 상기 중성자 반사체 블록들은 상기 어셈블리가 닫힌-모양 기하구조 윤곽을 갖도록 배열되고, 상기 어셈블리의 첫 번째 중성자 반사체 블록의 상기 제1 부분 측면과 상기 어셈블리의 마지막 반사체 블록의 상기 제1 부분 측면은 서로 접촉하며, 상기 키 블록들은 인접 중성자 반사체 블록들을 서로 연결하는 중성자 반사체 블록 어셈블리.
  12. 원자로용 측부 반사체로서, 상기 측부 반사체는 제1항에 따른 중성자 반사체 블록 어셈블리를 적어도 하나 포함하는 측부 반사체.
  13. 제1항에 따른 중성자 반사체 블록 어셈블리를 적어도 하나 포함하는 측부 반사체를 갖는 원자로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 원자로는 고온 가스-냉각 원자로(high temperature gas-cooled nuclear reactor)인 원자로.
  15. 삭제
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