KR101535480B1 - Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same - Google Patents

Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same Download PDF

Info

Publication number
KR101535480B1
KR101535480B1 KR1020140083263A KR20140083263A KR101535480B1 KR 101535480 B1 KR101535480 B1 KR 101535480B1 KR 1020140083263 A KR1020140083263 A KR 1020140083263A KR 20140083263 A KR20140083263 A KR 20140083263A KR 101535480 B1 KR101535480 B1 KR 101535480B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
nuclear fuel
channel
covering
nuclear
Prior art date
Application number
KR1020140083263A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영인
김긍구
하재주
황대현
김태완
윤주현
유승엽
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 KR1020140083263A priority Critical patent/KR101535480B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101535480B1 publication Critical patent/KR101535480B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/30Assemblies of a number of fuel elements in the form of a rigid unit
    • G21C3/36Assemblies of plate-shaped fuel elements or coaxial tubes
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

The present invention provides a plate type nuclear fuel assembly which includes a plurality of nuclear fuel parts which are separately arranged with a plate type, a coating part which covers the outer side of each nuclear fuel part for protecting the nuclear fuel part, and a flow path channel part which is arranged between the nuclear fuel parts, includes a plurality of fine flow paths for a coolant flowing around the nuclear fuel part, and supports at least part of the coating part to prevent the deformation of the structure of the coating part due to a reaction between the nuclear fuel part and the coating part.

Description

판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전{PLATE TYPE NUCLEAR FUEL ASSEMBLY AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a planar fuel assembly,

본 발명은 복수의 판형 핵연료로 이루어지는 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a plate fuel assembly composed of a plurality of plate-shaped fuel assemblies and a nuclear power plant having the same.

원자력 산업분야에 주로 이용되고 있는 핵연료는 이산화우라늄과 금속우라늄의 두 종류가 있다. 상용 원전에는 주로 이산화우라늄을 펠릿(pellet)으로 성형하고 이를 피복관에 넣어 핵연료집합체로 구성한 형태가 이용되고 있다. 이산화우라늄은 융점이 높고, 융점까지 상변태가 없어 고출력밀도에서 사용 가능해 많은 상용 원전의 연료로 채용되고 있다. 이산화우라늄의 연료는 펠릿 형태로 가공되고 여러 개의 팰릿을 적층시켜 지르코늄합금 또는 스테인레스강의 피복관 속에 삽입해 연료봉을 제작하고, 이 연료봉을 다양한 형태(정방격자상, 6각격자상, 클러스터상 등)의 격자상으로 조립하여 핵연료집합체를 구성한다.There are two types of nuclear fuel that are mainly used in the nuclear industry, uranium dioxide and uranium metal. Prior to commercial use, uranium dioxide was mainly formed into pellets, which were then packed into cladding to form a nuclear fuel assembly. Uranium dioxide has a high melting point and no phase transformation to the melting point, so it can be used at high output density and is being used as fuel for many commercial nuclear power plants. The fuel of uranium dioxide is processed in the form of pellets, and a plurality of pellets are stacked and inserted into the cladding of zirconium alloy or stainless steel to form fuel rods. The fuel rods are placed in a lattice of various shapes (square lattice, hexagonal lattice, And assembled into a nuclear fuel assembly.

연구로 또는 재료시험로에서는 상용 원전의 핵연료 이외에도 우라늄금속(합금) 연료 등을 이용한 박막, 박판, 판상 또는 판형 연료들이 사용되고 있다. 금속연료는 열전도율이 매우 좋으나 융점이 낮고 비교적 저온에서 상변태를 하기 때문에 출력밀도를 높일 수 없는 단점이 있다. 금속연료는 이러한 단점을 극복하고자 열전달성능을 크게 향상시킬 수 있는 얇은 박막, 박판, 판상 또는 판형 형태로 가공되고, 일반적으로 피복재로는 성형가공이 쉬운 알루미늄합금이 사용되고 있다.In the research or material testing, thin film, thin plate, plate or plate type fuel using uranium metal (alloy) fuel is used in addition to nuclear fuel of commercial nuclear power plant. The metal fuel has a very good thermal conductivity, but has a low melting point and a phase change at a relatively low temperature, so that the output density can not be increased. In order to overcome this disadvantage, the metal fuel is processed into a thin film, thin plate, plate or plate shape which can greatly improve the heat transfer performance. In general, an aluminum alloy which is easy to form is used as the covering material.

하지만, 일반적으로 판형 핵연료에서는 고온에서 핵연료입자와 알루미늄으로 이루어지는 피복재와의 반응이 증가하여 팽윤(swelling) 현상 등이 심해지고, 이로 인해 열전달 성능이 크게 저하되며 피복재의 파손이 발생할 수 있는 가능성이 있다.However, in general, in a plate fuel, the reaction between the nuclear fuel particles and the coating material composed of aluminum increases at high temperatures, causing a swelling phenomenon, which may result in a significant deterioration of heat transfer performance and damage of the coating material .

한국 등록특허공보 제10-1286033호(2013.07.19.)Korean Patent Registration No. 10-1286033 (Jul. 19, 2013)

본 발명은 판형 핵연료의 핵분열 반응에 의해 변형이 발생하는 경우에도 열전달 성능이 저하되지 않으며, 유로 구조의 변형을 방지할 수 있는 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a plate fuel assembly and a nuclear power plant having the same, which can prevent the deformation of the flow path structure without deteriorating the heat transfer performance even when deformation occurs due to the fission reaction of the plate fuel.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체는, 플레이트 형태로 서로 이격되게 배치되는 복수의 핵연료부, 상기 핵연료부의 보호를 위해 상기 핵연료부 각각의 외주를 덮도록 형성되는 피복부, 및 상기 핵연료부 사이에 배치되고 상기 핵연료부의 주변을 흐르는 냉각재를 위한 복수의 미세유로를 구비하며 상기 핵연료부와 상기 피복부의 반응에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여 상기 피복부의 적어도 일부를 지지하도록 형성되는 유로 채널부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a planar fuel assembly according to an embodiment of the present invention, comprising: a plurality of nuclear fuel assemblies spaced apart from each other in a plate form; And a plurality of micro flow paths for the coolant flowing between the fuel part and the coolant flowing around the fuel part, wherein the structure of the cover part is deformed by the reaction between the fuel part and the cover part And a channel channel portion formed to support at least a part of the cover portion to prevent the cover portion.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 판형 핵연료 집합체는, 상기 핵연료부에서 발생하는 핵연료입자에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여, 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이에 상기 핵연료입자를 수용 가능하도록 형성되는 중공부를 더 구비할 수 있다. According to one example of the present invention, the plate-like fuel assembly includes a plurality of plate-like fuel assemblies, each of which contains the fuel particles between the nuclear fuel section and the covering section to prevent the structure of the cover section from being deformed by the fuel particles generated in the nuclear fuel section And a hollow portion formed so as to be movable.

판형 핵연료 집합체는, 상기 중공부에 배치되고, 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이의 간극(gap)을 유지시키며 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이의 열전달량을 증가시키도록 복수의 관통홀을 구비하는 그리드부를 더 포함할 수 있다. The plate fuel assembly includes a plurality of through holes arranged in the hollow portion to maintain a gap between the fuel portion and the covering portion and increase a heat transfer amount between the fuel portion and the covering portion And may further include a grid portion.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 유로 채널부는 상기 피복부로부터 연장되어 일체로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the flow path channel part may extend from the covering part and be integrally formed.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 핵연료부 각각은, 상기 피복부에 의해 형성되며 일 방향으로 연장되는 복수의 수용공간을 구비하고 상기 수용공간에는 핵연료가 수용되도록 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, each of the fuel parts may include a plurality of accommodating spaces formed by the covering parts and extending in one direction, and the accommodating space may be formed to receive the fuel.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 핵연료부 각각은, 상기 피복부에 의해 격자형태로 형성되는 복수의 수용공간을 구비하고 상기 수용공간에는 핵연료가 수용되도록 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, each of the fuel parts may include a plurality of accommodation spaces formed in a grid shape by the covering part, and the accommodation space may be formed to receive the fuel.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 유로 채널부에 구비되는 상기 복수의 미세유로는, 상기 미세유로에서 발생하는 유로저항을 감소시키도록 일 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the plurality of microchannels provided in the channel channel portion may be formed to extend in one direction so as to reduce the flow path resistance generated in the microchannel.

상기 복수의 미세유로는, 냉각재의 흐름에 의한 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부를 구비할 수 있다. The plurality of micro flow paths may have curved portions forming curved flow paths to increase a heat transfer amount due to the flow of the coolant.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 유로 채널부에 구비되는 상기 복수의 미세유로는, 상기 핵연료부 사이의 냉각재 유동을 원활히 하도록, 냉각재의 유로가 전체적으로 개방된 형태로 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the plurality of micro flow paths provided in the flow channel portion may be formed in such a manner that the flow path of the coolant is entirely opened so as to smooth the flow of coolant between the fuel portions.

상기 복수의 미세유로는, 냉각재의 흐름에 의한 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부를 구비할 수 있다. The plurality of micro flow paths may have curved portions forming curved flow paths to increase a heat transfer amount due to the flow of the coolant.

상기 복수의 미세유로는, 상기 미세유로에서 발생하는 유로저항을 감소시키도록 유선형의 유로를 형성하기 위한 복수의 유선형부를 구비할 수도 있다. The plurality of micro flow paths may include a plurality of streamlined portions for forming a streamlined flow path so as to reduce a flow path resistance generated in the micro flow path.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 중성자를 흡수하는 물질로 이루어지며 핵연료의 반응도를 조절하는 흡수체를 더 포함하고, 상기 흡수체는 상기 핵연료부, 상기 피복부 및 상기 유로 채널부 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including an absorber made of a material capable of absorbing neutrons and controlling the reactivity of nuclear fuel, wherein the absorber includes at least one of the nuclear fuel cell, Or may be integrally formed.

상기 흡수체는, 외부 환경으로부터의 보호을 위하여 상기 흡수체의 외주를 덮도록 형성되는 커버부를 구비할 수 있다. The absorber may have a cover portion formed to cover the outer periphery of the absorber for protection from the external environment.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 핵연료부 사이에 삽입되는 제어봉의 삽입 정도를 조절하여 핵연료의 반응도를 제어하는 제어봉 안내관을 더 포함하고, 상기 제어봉 안내관은, 상기 피복부 및 상기 유로 채널부 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the control rod guide pipe further comprises a control rod guide pipe for controlling the degree of reaction of the nuclear fuel by adjusting the degree of insertion of the control rod inserted between the nuclear fuel units, And may be integrally formed with at least one of the channel portions.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 피복부와 상기 유로 채널부는 확산접합에 의해 일체로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the covering portion and the channel channel portion may be integrally formed by diffusion bonding.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 판형 핵연료 집합체를 구비하는 원전을 제안한다. Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant having a plate fuel assembly.

상기 원전은, 원자로 용기, 및 상기 원자로 용기 내부에 수용되게 배치되며, 핵분열을 발생시키는 핵연료로 이루어지는 판형 핵연료 집합체를 포함하고, 상기 판형 핵연료 집합체는, 플레이트 형태로 서로 이격되게 배치되는 복수의 핵연료부, 상기 핵연료부의 보호를 위해 상기 핵연료부 각각의 외주를 덮도록 형성되는 피복부, 및 상기 핵연료부 사이에 배치되고 상기 핵연료부의 주변을 흐르는 냉각재를 위한 복수의 미세유로를 구비하며 상기 핵연료부와 상기 피복부의 반응에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여 상기 피복부의 적어도 일부를 지지하도록 형성되는 유로 채널부를 포함한다.The nuclear fuel assembly includes a reactor vessel and a plate-like fuel assembly composed of a nuclear fuel which is disposed to be accommodated in the reactor vessel and generates fission. The plate-like nuclear fuel assembly includes a plurality of nuclear fuel assemblies A cover portion formed to cover the outer periphery of each of the fuel portions for protecting the fuel portion, and a plurality of micro flow paths for a coolant disposed between the fuel portions and flowing around the fuel portion, And a channel channel portion formed to support at least a part of the covering portion to prevent the structure of the covering portion from being deformed by the reaction of the covering portion.

본 발명에 따른 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다. The planar fuel assemblies according to the present invention and the effects of nuclear power plants having the same will be described as follows.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 유로 채널부는, 핵연료부 사이에 배치되며 핵연료부 주변을 흐르는 냉각재를 위한 미세유로를 구비하고, 핵분열 반응에 의한 핵연료부와 피복부 및 미세유로의 변형을 억제하여 우수한 열전달 성능을 유지할 수 있으며, 핵연료부를 안정적으로 지지시킬 수 있는 장점이 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the flow path channel portion includes a micro flow path for the coolant disposed between the fuel portions and flowing around the fuel portion, and includes a deformation of the fuel portion, the cover portion, The heat transfer performance can be maintained, and the fuel part can be stably supported.

도 1a 내지 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체를 나타낸 개념도들.
도 1h는 도 1a에 도시된 A 부분을 확대한 개념도.
도 2a 내지 도 2d는 도 1a에 도시된 핵연료부의 실시예들을 나타낸 개념도들.
도 3a는 도 1a에 도시된 유로 채널부에 구비되는 복수의 미세유로가 폐쇄형 유로로 이루어지는 실시예들을 나타낸 개념도.
도 3b는 도 1a에 도시된 유로 채널부에 구비되는 복수의 미세유로가 개방형 유로로 이루어지는 실시예들을 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도.
도 5는 원자로의 노심 내에 구비되는 핵연료 집합체의 일반적인 구성을 나타낸 개념도.
FIGS. 1A to 1G are conceptual views illustrating a planar fuel assembly according to an embodiment of the present invention.
1 (h) is a conceptual view showing an enlargement of a portion A shown in FIG.
FIGS. 2A to 2D are conceptual diagrams showing embodiments of the fuel unit shown in FIG. 1A; FIG.
FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating embodiments in which a plurality of micro channels provided in the channel channel unit shown in FIG. 1A are closed channels. FIG.
FIG. 3B is a conceptual diagram showing embodiments in which a plurality of micro flow paths provided in the flow channel portion shown in FIG.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a planar fuel assembly according to an embodiment of the present invention and a nuclear power plant having the same. FIG.
5 is a conceptual view showing a general configuration of a nuclear fuel assembly provided in a reactor core;

이하, 본 발명의 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a planar nuclear fuel assembly of the present invention and a nuclear power plant having the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.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 발명에서 핵연료 및 피복재를 구성하는 물질은 어떤 특정 물질로 한정하는 것은 아니며 핵연료 및 피복재의 기능을 수행할 수 있는 임의의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에서 판형이라 함은 박막, 박판, 판상 또는 판형을 포괄적으로 지칭한다.In the present invention, the material constituting the nuclear fuel and the covering material is not limited to any particular material but may be made of any material capable of performing the functions of the nuclear fuel and the covering material. In the present invention, the plate type refers to a thin film, a thin plate, a plate or a plate.

도 1a 내지 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체(100)를 나타낸 개념도들이다. FIGS. 1A to 1G are conceptual diagrams showing a planar fuel assembly 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1a 내지 1g를 참조하면, 판형 핵연료 집합체는, 예를 들어 판형으로 형성되는 금속연료로 이루어지며 핵분열에 의한 변형을 억제하여 열전달 성능을 유지시킬 수 있도록 형성된다. 이를 위하여, 판형 핵연료 집합체는 핵연료부, 피복부 및 유로 채널부를 포함한다. Referring to FIGS. 1A to 1G, the plate-shaped fuel assembly is formed of, for example, a metal fuel that is formed in a plate shape and is formed so as to suppress the deformation due to fission and to maintain the heat transfer performance. To this end, the plate fuel assembly includes a fuel portion, a covering portion and a flow channel portion.

핵연료부(110)는, 연쇄적으로 핵분열을 일으키는 핵연료로 이루어지고, 플레이트 형태를 가지며 일정간격 서로 이격되게 배치된다. 여기서 핵연료는 우라늄 등의 핵연료 물질로 이루어질 수 있다. The nuclear fuel part 110 is composed of a nuclear fuel generating chain, and has a plate shape and is spaced apart from each other at regular intervals. Here, the fuel may be made of fuel material such as uranium.

피복부(120)는 핵연료부(110)의 보호를 위해 핵연료부(110) 각각의 외주를 덮도록 형성된다. 예를 들어, 피복부(120)는 금속 재질로 이루어질 수 있으며 원자로를 순환하는 냉각재에 의한 핵연료의 부식과 마모를 방지하고, 핵분열에 의해 생성되는 물질이 냉각재를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 피복부(120)는 성형이 용이하도록 알루미늄합금으로 형성될 수 있다. 또한, 피복부(120)는 지르코늄 또는 알루미늄 물질로 이루어질 수 있다. The covering portion 120 is formed to cover the outer periphery of each of the fuel parts 110 for protecting the fuel part 110. For example, the covering portion 120 may be made of a metal material, preventing the corrosion and abrasion of the fuel by the cooling material circulating the reactor, and preventing the material generated by the fissioning from contaminating the cooling material. In addition, the covering portion 120 may be formed of an aluminum alloy to facilitate molding. In addition, the covering portion 120 may be made of zirconium or an aluminum material.

유로 채널부(130)는, 핵연료부(110) 사이에 배치되어 핵연료부(110)를 구조적으로 안정되게 유지시키도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 유로 채널부(130)는 복수의 핵연료부(110) 각각에서 발생되는 열이 냉각재에 의해 전달될 수 있도록 핵연료부(110) 사이에 배치되고, 핵연료부(110)의 주변을 흐르는 냉각재를 위한 복수의 미세유로(F)를 구비한다. The flow channel unit 130 is disposed between the fuel units 110 to maintain the fuel unit 110 structurally and stably. More specifically, the channel channel unit 130 is disposed between the nuclear fuel units 110 so that heat generated from each of the plurality of nuclear fuel units 110 can be transferred by the coolant, and flows around the nuclear fuel unit 110 And a plurality of micro flow paths F for the coolant.

여기서, 핵연료부(110)는 피복부(120)와 반응함에 따라 팽윤(swelling) 현상이 발생될 수 있다. 팽윤 현상은 핵분열에 의해 생성되는 물질 등에 의해 부피가 증가하는 현상을 의미한다. 이때, 유로 채널부(130)는, 상기 핵연료부(110)와 피복부(120)가 서로 반응함에 의해 피복부(120)의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여 피복부(120)의 적어도 일부를 지지하도록 형성된다. Here, a swelling phenomenon may occur due to reaction of the nuclear fuel part 110 with the covering part 120. The swelling phenomenon means a phenomenon in which the volume increases due to a substance generated by fission. At this time, in order to prevent the structure of the covering part 120 from being deformed by reacting the nuclear fuel part 110 and the covering part 120 with each other, at least a part of the covering part 120 .

이상 설명한 본 발명의 구조에 의하면, 플레이트 형태로 이루어지는 핵연료부(110)를 수용하는 피복부(120) 및 유로 채널부(130)가 서로 확산접합 등을 통해 일체로 결합되게 형성되어, 핵연료부(110)와 피복부(120)가 반응하여 핵연료부(110)의 변형이 발생하는 경우에도, 핵연료부(110) 사이에서 핵연료부(110) 각각을 안정적으로 지지하는 유로 채널부(130)에 의해 핵연료부(110)와 피복부(120) 및 미세유로의 변형을 억제하여 미세유로에서의 열전달이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한, 유로 채널부(130)의 변형이 방지되어 냉각재의 흐름을 원활히 하는 동시에, 핵연료부(110)와 피복부(120)의 배치를 안정적으로 유지시킬 수 있다. 결과적으로 성능 및 구조적 강성이 안정화된 핵연료 집합체(100)를 구현하여 원전의 안전성 향상에 기여할 수 있는 장점이 있다. According to the structure of the present invention described above, the covering portion 120 and the flow path channel portion 130, which accommodate the fuel portion 110 in the form of a plate, are integrally joined to each other through diffusion bonding or the like, The flow channel unit 130 that stably supports each of the fuel units 110 between the nuclear fuel units 110 even when the fuel cell unit 110 reacts with the cover unit 120 to cause deformation of the fuel cell unit 110 The deformation of the nuclear fuel part 110, the covering part 120 and the microchannel can be suppressed and the heat transfer in the microchannel can be smoothly performed. In addition, deformation of the flow channel part 130 is prevented, the coolant flow smoothly, and the arrangement of the fuel part 110 and the covering part 120 can be stably maintained. As a result, there is an advantage that the nuclear fuel assembly 100 having the stabilized performance and structural stiffness can be implemented, contributing to the safety improvement of the nuclear power plant.

한편, 유로 채널부(130)는, 도 1h의 (c)에 도시된 바와 같이, 피복부(120)로부터 연장되어 일체로 형성될 수 있다. 이때, 피복부(120)와 유로 채널부(130)는 같은 재질 또는 서로 다른 재질의 물질로 이루어질 수 있다. 이를 위하여, 피복부(120)와 유로 채널부(130)를 동시에 가공하고 서로 다른 피복부(120) 사이에 핵연료부(110)를 배치시킨 후, 용접 또는 확산접합 등의 방법으로 서로 다른 유로 채널부(130) 및 피복부(120)를 서로 결합시키는 공정을 통하여 제작이 이루어질 수 있다. Meanwhile, the channel channel portion 130 may extend from the covering portion 120 and be integrally formed, as shown in FIG. 1H, (c). At this time, the covering portion 120 and the channel channel portion 130 may be made of the same material or different materials. For this purpose, the covering section 120 and the channel channel section 130 are processed simultaneously and the nuclear fuel section 110 is disposed between the different covering sections 120, And the cover 130 and the covering portion 120 are coupled to each other.

또한, 유로 채널부(130)는 도 1h의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 일체로 형성된 핵연료부(110) 및 피복부(120)와 유로 채널부(130)를 별도로 가공하고, 피복부(120)와 유로 채널부(130)를 용접 또는 확산접합 등의 방법으로 결합시키는 공정으로 통하여 제작이 이루어질 수도 있다. 여기서, 유로 채널부(130)는 도 1h의 (a)와 같이 일체로 형성된 핵연료부(110) 및 피복부(120) 사이에 복수의 열(row)로 미세유로(F)를 갖도록 형성될 수 있고, 도 1a의 (b)와 같이 일체로 형성된 핵연료부(110) 및 피복부들(120) 사이에 1개의 열(row)로 미세유로(F)를 갖도록 형성될 수도 있다. The flow channel unit 130 is formed by separately processing the fuel unit 110 and the covering unit 120 and the flow channel unit 130 integrally formed as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) And the step of joining the covering section 120 and the channel channel section 130 by welding or diffusion bonding. The flow channel unit 130 may be formed to have a plurality of fine flow paths F between the fuel unit 110 and the covering unit 120 integrally formed as shown in FIG. And may be formed so as to have a micro flow path F in one row between the fuel part 110 and the covering parts 120 integrally formed as shown in FIG. 1A.

한편, 판형 핵연료 집합체(100)는 흡수체(140)를 더 포함할 수 있다. The plate fuel assembly 100 may further include an absorber 140.

흡수체(140)는, 중성자를 흡수하는 물질로 이루어지며 핵연료의 운전에 따른 농축도 변화에 의한 반응도 변화를 보상하도록 이루어진다. 구체적으로, 흡수체(140)는 도 1a 내지 도 1g에 도시된 바와 같이 여러 가지 형태로 핵연료부(110), 피복부(120) 및 유로 채널부(130) 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수 있다. 흡수체(140)는 일반적인 핵연료집합체에 설치되는 흡수봉을 의미하는 것으로서, 노심의 운전 주기 초와 운전 주기 말의 노심 반응도 차이를 줄여주기 위해 설치되며 중성자를 흡수해서 반응도를 억제해주는 역할을 수행한다. 예를 들어, 흡수체(140)는 원전의 운전주기 초에는 핵연료의 우라늄 농도가 높으므로 흡수체(140)가 반응도를 억제하고, 운전주기 말에는 흡수체(140)의 중성자 흡수물질이 많이 사용되어 중성자의 억제력이 줄어든다. The absorber 140 is made of a material that absorbs neutrons and is made to compensate for the change in response due to the change in concentration due to the operation of the nuclear fuel. Specifically, the absorber 140 may be integrally formed with at least one of the nuclear fuel part 110, the covering part 120, and the channel channel part 130 in various forms as shown in FIGS. 1A to 1G . The absorber 140 is an absorbing rod installed in a general nuclear fuel assembly. The absorber 140 is installed to reduce the difference in core reactivity between the driving cycle of the core and the end of the driving cycle, and absorbs neutrons to suppress the reactivity. For example, the absorber 140 suppresses the reactivity of the absorber 140 because the uranium concentration of the fuel is high at the beginning of the operation period of the nuclear reactor, and the neutron absorber of the absorber 140 is used at the end of the operation period. The deterrent is reduced.

또한, 흡수체(140)는 외부 환경으로부터 흡수체(140)가 손상되는 것을 방지하기 위하여 흡수체(140)의 외주를 덮도록 형성되는 커버부(미도시)를 구비할 수도 있다. In addition, the absorber 140 may have a cover portion (not shown) formed to cover the outer periphery of the absorber 140 to prevent the absorber 140 from being damaged from the external environment.

한편, 판형 핵연료 집합체(100)는 제어봉 안내관(150)을 더 포함할 수 있다. The plate-like nuclear fuel assembly 100 may further include a control rod guide pipe 150.

제어봉 안내관(150)은, 핵연료부 사이에 삽입되는 제어봉의 삽입되는 정도를 조절하여 핵연료의 반응도를 제어하도록 이루어진다. 여기서 제어봉 안내관(150)은 도 1a 내지 도 1g에 도시된 바와 같이 판형으로 형성될 수 있으며, 피복부(120) 및 유로 채널부(130) 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수 있다. 여기서 제어봉은 일반적으로 열중성자를 잘 흡수하는 재료로 이루어진다. The control rod guide pipe 150 is configured to control the degree of reaction of the nuclear fuel by adjusting the degree of insertion of the control rod inserted between the nuclear fuel parts. Here, the control rod guide pipe 150 may be formed in a plate shape as shown in FIGS. 1A to 1G, and may be integrally formed with at least one of the covering portion 120 and the channel channel portion 130. Here, the control rod is generally made of a material that absorbs thermal neutrons well.

한편, 판형 핵연료 집합체(100)는 계측부(160)를 더 포함할 수 있다. The plate-like fuel assembly 100 may further include a measuring unit 160.

계측부(160)는, 원자로 노심의 온도 또는 반응도 등을 계측하기 위해 설치된다. 여기서 계측부(160)는 도 1a 내지 도 1g에 도시된 바와 같이 판형 핵연료 집합체(100)의 중앙부에 배치될 수 있다. 이때, 계측부(160)는 반드시 도시된 위치로 한정되어 설치되는 것은 아니며 원전의 특성에 따라 판형 핵연료 집합체(100)의 중앙부가 아닌 다른 위치에 배치될 수도 있다. The measuring unit 160 is installed to measure the temperature or the reaction degree of the reactor core. Here, the measuring unit 160 may be disposed at the center of the plate fuel assembly 100 as shown in FIGS. 1A to 1G. At this time, the measuring unit 160 is not necessarily limited to the illustrated position, and may be disposed at a position other than the central portion of the plate-shaped fuel assembly 100 according to the characteristics of the nuclear power plant.

이하, 판형 핵연료 집합체(100)의 핵연료부(110)에 대하여 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the fuel unit 110 of the plate-like fuel assembly 100 will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.

도 2a 내지 도 2d는 도 1a에 도시된 핵연료부(110)의 실시예들을 나타낸 개념도들이다. FIGS. 2A to 2D are conceptual diagrams showing embodiments of the fuel unit 110 shown in FIG. 1A.

먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 판형 핵연료 집합체(100)에서, 핵연료부(110)와 피복부(120)의 일 면은 서로 마주 닿도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 2a의 (b)와 도 2b의 (a)에 도시된 바와 같이, 핵연료부(110) 각각은 일 방향으로 연장되는 피복부(120)에 의해 형성되는 복수의 수용공간(S)을 구비하고, 상기 수용공간(S)에는 핵분열을 발생시키는 핵연료가 수용되도록 형성될 수 있다. 또한, 도 2a의 (a)에 도시된 바와 같이 핵연료부(110) 각각은, 핵연료의 수용공간(S)이 피복부(120)에 의해 구획되지 않고 하나로 형성될 수도 있다. First, as shown in FIGS. 2A and 2B, one surface of the fuel part 110 and the covering part 120 may be formed to face each other in the plate-shaped fuel assembly 100. FIG. 2A and 2B, each of the nuclear fuel units 110 includes a plurality of accommodating spaces S formed by a covering portion 120 extending in one direction, And the fuel space for generating nuclear fission may be accommodated in the accommodation space S. In addition, as shown in FIG. 2A, each of the fuel units 110 may be formed as a unit space S in which the nuclear fuel is contained, without being partitioned by the covering unit 120.

또한, 도 2b의 (b)에 도시된 바와 같이, 피복부(120)에 의해 격자형태로 형성되는 복수의 수용공간을 구비하고, 핵연료부(110) 각각은, 상기 격자형태로 형성된 수용공간(S)에 핵분열을 발생시키는 핵연료가 수용되도록 형성될 수도 있다. 2B, a plurality of accommodating spaces are formed in a lattice shape by the covering portion 120, and each of the fuel portions 110 is formed in a receiving space (not shown) formed in the lattice shape S may be formed to accommodate the nuclear fuel generating fission.

한편, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 판형 핵연료 집합체는 중공부(H)를 더 구비할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIGS. 2C and 2D, the plate fuel assembly may further include a hollow portion H.

중공부(H)는, 핵연료부(110)의 핵연료에서의 핵분열 반응에 따라 생성되는 핵연료입자(미도시)가 증가하여 피복부(120)의 구조를 변형시키는 것을 방지하기 위하여, 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이에 상기 핵연료입자를 수용 가능하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 핵연료의 반응에 의해 생성되는 상기 핵연료입자의 양이 증가하여도 이를 수용하는 중공부(H)에 의해 피복부의 구조가 안정적으로 유지될 수 있다. The hollow portion H is formed in the fuel portion 110 so as to prevent the nuclear fuel particles (not shown) generated due to the fission reaction in the fuel portion of the nuclear fuel portion 110 from increasing to deform the structure of the covering portion 120 And the covering portion 120. The fuel particles can be received by the cover portion 120 and the cover portion 120, respectively. Accordingly, even when the amount of the fuel particles generated by the reaction of the fuel increases, the structure of the covered portion can be stably maintained by the hollow portion H that receives the fuel particles.

예를 들어, 판형 핵연료 집합체(110)는 그리드부(170)를 더 포함하여 상기 중공부(H)를 형성시킬 수 있다. For example, the plate-like fuel assembly 110 may further include a grid portion 170 to form the hollow portion H.

그리드부(170)는, 중공부(H)에 배치되어 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이의 간극(gap)을 유지시키도록 형성되고, 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이의 열전달량을 증가시키도록 도 2c및 도 2d에 도시된 바와 같이 복수의 관통홀(173)을 구비할 수 있다. 여기서, 그리드부(170)는, 도 2c의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 핵연료 수용공간을 구비하는 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 도 2c의 (b), 도 2d의 (a)에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 연장되는 피복부(120)에 의해 형성되는 복수의 핵연료 수용공간(S)을 구비하는 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이에 배치될 수도 있다. 한편, 도 2d의 (b)에 도시된 바와 같이, 피복부(120)에 의해 격자형태로 형성되는 복수의 핵연료 수용공간(S)을 구비하는 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 그리드부(170)와 피복부(120)는 일체로 가공될 수 있다.The grid portion 170 is disposed on the hollow portion H to maintain a gap between the nuclear fuel portion 110 and the covering portion 120 and is provided with a nuclear fuel portion 110 and a covering portion 120, A plurality of through holes 173 may be provided as shown in FIGS. 2C and 2D to increase the heat transfer amount between the through holes 173. Here, the grid portion 170 may be disposed between the fuel portion 110 and the covering portion 120 having a single fuel accommodation space, as shown in FIG. 2C (a). As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (d), a nuclear fuel unit 110 having a plurality of nuclear fuel receiving spaces S formed by a covering portion 120 extending in one direction And the covering portion 120. [0050] 2 (b), there is a gap between the nuclear fuel part 110 having a plurality of nuclear fuel receiving spaces S formed in a lattice shape by the covering part 120 and the covering part 120 . Meanwhile, the grid portion 170 and the covering portion 120 can be integrally formed.

이에 따라, 그리드부(170)의 구조에 의해 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이에 다양한 형태의 간극(gap)과 이를 형성하는 구조를 선택적으로 채용하여, 확산접합 기술 적용을 용이하게 하고, 아울러 핵연료부(110)와 피복부(120) 사이의 열전달 성능을 설계요구 수준 이상으로 달성하는 한편, 핵연료부(110)에서 발생하는 상기 핵연료입자를 수용하여 핵연료부(110)의 상기 팽윤 현상을 분산시켜 판형 핵연료 집합체(100)의 구조를 보다 안정적으로 유지시킬 수 있는 장점이 있다. The structure of the grid unit 170 selectively adopts various types of gaps and a structure for forming the gaps between the fuel unit 110 and the covering unit 120 to facilitate the application of the diffusion bonding technology And the heat transfer performance between the nuclear fuel part 110 and the covering part 120 is achieved at a designed level or higher while the swollen part of the nuclear fuel part 110 is accommodated by receiving the nuclear fuel particles generated in the nuclear fuel part 110, So that the structure of the plate-shaped fuel assembly 100 can be more stably maintained.

이하, 판형 핵연료 집합체(100)의 유로 채널부(130)에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the flow channel portion 130 of the plate-like fuel assembly 100 will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

도 3a는 도 1a에 도시된 유로 채널부(130)에 구비되는 복수의 미세유로(F)가 폐쇄형 유로로 이루어지는 실시예들을 나타낸 개념도이고, 도 3b는 도 1a에 도시된 유로 채널부(130)에 구비되는 복수의 미세유로(F)가 개방형 유로로 이루어지는 실시예들을 나타낸 개념도이다. FIG. 3A is a conceptual view illustrating embodiments in which a plurality of microfluidic channels F provided in the channel channel unit 130 shown in FIG. 1A are closed channels. FIG. 3B is a cross-sectional view of the channel channel unit 130 And a plurality of microfluidetic channels F provided in the open channel.

먼저, 도 3a의 (a)를 참조하면, 유로 채널부(130)에 구비되는 복수의 미세유로(F)는, 상기 미세유로(F)에서 냉각재의 유동에 의해 발생하는 유로저항을 감소시키도록 일 방향으로 연장되게 형성될 수 있다. 3A, a plurality of microfluidic channels F provided in the channel channel unit 130 are formed in order to reduce the flow channel resistance caused by the flow of the coolant in the microfluidic channel F And may extend in one direction.

또한, 도 3a의 (b)를 참조하면, 유로 채널부(130)에 구비되는 복수의 미세유로(F)는, 냉각재의 흐름에 의한 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부(131)를 구비하여 미세유로(F)에서 열교환이 잘 일어날 수 있도록 유동형상을 변화시키고 열전달 면적을 증가시킬 수 있다. 3A, the plurality of micro-flow paths F provided in the flow channel unit 130 are formed in a curved line shape that forms a curved flow path so as to increase the heat transfer amount due to the flow of the coolant, (131) to change the flow shape and increase the heat transfer area so that heat exchange in the micro flow path (F) can occur well.

한편, 도 3b의 (a)를 참조하면, 유로 채널부(130)에 구비되는 복수의 미세유로(F)는, 핵연료부(110) 사이에서 냉각재의 유동을 원활히 하도록, 냉각재의 유로가 전체적으로 개방되게 형성될 수 있다. 3B, a plurality of microfluidic channels F provided in the channel channel unit 130 are formed so that the flow path of the coolant is opened as a whole so as to smoothly flow the coolant between the fuel units 110. [ .

또한, 도 3b의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 미세유로(F)는, 냉각재의 흐름에 열교환이 잘 일어날 수 있도록 유동형상을 변화시키고 열전달 면적을 증가시켜 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부(133)를 구비할 수도 있다. 3B, the micro flow path F is formed in a curved shape so as to increase the amount of heat transfer by changing the flow shape and increasing the heat transfer area so that heat exchange is likely to occur in the flow of the coolant. And a curved portion 133 that forms a flow path of the fluid.

또한, 도 3b의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 미세유로(F)는, 상기 복수의 미세유로(F)에서 발생하는 유로의 저항을 감소시키도록 유선형의 유로를 형성하기 위한 복수의 유선형부(135)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 냉각재의 열전달량을 증가시킴과 아울러 미세유로(F)에서 발생하는 유로의 저항을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. As shown in FIG. 3B, the microfluidic channel F includes a plurality of microfluidic channels F for forming a streamlined channel so as to reduce the resistance of the microfluidic channels F, (135). Accordingly, there is an advantage that the heat transfer amount of the coolant can be increased and the resistance of the flow path generated in the micro flow path F can be reduced.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체(100) 및 이를 구비하는 원전(10)에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a planar fuel assembly 100 according to an embodiment of the present invention and a nuclear power plant 10 having the same will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 핵연료 집합체 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도이고, 도 5는 원자로의 노심(100) 내에 구비되는 핵연료 집합체(100)의 일반적인 구성을 나타낸 개념도이다. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a planar fuel assembly according to an embodiment of the present invention and a nuclear power plant having the same. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a general configuration of a nuclear fuel assembly 100 provided in a reactor core 100.

도 4 및 도 5를 참조하면, 원자로 즉, 원자로냉각재계통은 노심에서 핵연료의 핵분열로 발생하는 열에너지를 수송하는 계통이다. 노심(100)은 원자로의 내부에 설치된다. Referring to FIGS. 4 and 5, the reactor, that is, the reactor coolant system, is a system that transports heat energy generated by the nuclear fission of nuclear fuel in the core. The core 100 is installed inside the reactor.

원자로 용기(reactor vessel, 100a)는, 노심(100)을 둘러싼 주요한 구조물로서, 원자로의 노심(100) 및 반사체를 수용하는 내부에 스테인리스 코팅부재로 마감 처리가 되어 있는 철재용기 등으로 이루어질 수 있다. The reactor vessel 100a is a main structure surrounding the core 100. The reactor vessel 100a may include a core 100 of the reactor and a steel container having a finish coated with a stainless steel coating member for receiving the reflector.

이하, 본 발명의 판형 핵연료 집합체(100)를 구비하는 원전(10)의 작동과정에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 또한, 이하 설명에서 판형 핵연료 집합체(100)와 노심(100)은 서로 유사한 의미로 사용된다. Hereinafter, the operation of the nuclear power plant 10 including the planar fuel assembly 100 of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the planar fuel assembly 100 and the core 100 are used in a similar meaning.

먼저, 노심(100)의 하부로부터 판형 핵연료 집합체(100)의 하부(입구)로 유체 즉, 냉각재가 공급된다. 이때, 판형 핵연료 집합체(100)의 하부로 공급된 냉각재는 유로 채널부(130)의 유로를 따라 상승하면서 온도가 증가한다. 유로를 따라 상승하면서 가열된 냉각재는 판형 핵연료 집합체(100)의 상부(출구)로 방출된다. First, a fluid, that is, a coolant, is supplied from a lower portion of the core 100 to a lower portion (inlet) of the plate fuel assembly 100. At this time, the coolant supplied to the lower portion of the plate-shaped fuel assembly 100 rises along the flow path of the flow path channel portion 130 and the temperature increases. The coolant heated while rising along the flow path is discharged to the top (outlet) of the plate fuel assembly 100.

그리고, 판형 핵연료 집합체(100)의 상부를 통해 노심(100) 출구로 방출된 냉각재는 증기발생기(12) 1차측 유로로 공급되어 냉각되고, 이때 냉각된 냉각재는 다시 노심(100) 하부를 통해 판형 핵연료 집합체(100)의 하부로 공급된다. 여기서, 가압 경수로에서는 원자로냉각재계통을 가압하여 냉각재를 단상(물)으로 유지시키고, 강제순환식 원자로(상용 원전)에서는 원자로냉각재펌프(14)가 냉각재를 순환시키도록 이루어진다. The coolant discharged to the outlet of the core 100 through the upper part of the plate-like fuel assembly 100 is supplied to the primary side flow path of the steam generator 12 to be cooled. At this time, And is supplied to the lower portion of the nuclear fuel assembly 100. Here, in the pressurized light water reactor, the reactor coolant system is pressurized to keep the coolant in a single phase (water), and in the forced circulation reactor (commercial nuclear power plant), the reactor coolant pump 14 circulates the coolant.

이때, 증기발생기(12)의 2차측으로는 급수계통(W)을 통하여 급수가 공급되고 원자로냉각재계통으로부터 전달받은 열을 이용하여 고온고압의 증기가 생산되고, 발생된 증기는 터빈계통(T)으로 공급되어 전기를 생산하도록 이루어진다. At this time, water is supplied to the secondary side of the steam generator 12 through the water supply system W, and steam of high temperature and high pressure is produced by using the heat transferred from the reactor coolant system. The generated steam is supplied to the turbine system T, So as to produce electricity.

한편, 도 5를 참조하면, 원자로의 노심(100) 내에 구비되는 핵연료 집합체(20)의 일반적인 구성을 나타낸 것으로, 핵연료 집합체(20)는, 본 발명의 실시예들에서 설명된 판형 핵연료부(110), 흡수체(140), 제어봉 안내관(150), 계측부(160)과 동일한 기능을 수행하는, 핵연료봉(22), 흡수봉(24), 제어봉 안내관(26), 계측관(28)이 각각 구비된다. 여기서, 핵연료봉(22)은, 원자로에 쓰이는 산화우라늄이나 산화플루토늄 가루를 원기둥 모양으로 만들어 고온에서 구워 핵연료(pellet)를 헬륨 가스와 함께 피복관(미도시)에 밀봉한 것을 의미한다. 5 shows a general configuration of a nuclear fuel assembly 20 provided in a nuclear reactor core 100. The nuclear fuel assembly 20 includes a planar fuel portion 110 (described in the embodiments of the present invention) A fuel rod 22, an absorbing rod 24, a control rod guide pipe 26, and a measuring pipe 28, which perform the same functions as the absorber 140, the control rod guide pipe 150 and the measurement unit 160, Respectively. Here, the fuel rod 22 means that the uranium oxide or plutonium oxide powder used for the reactor is formed into a cylindrical shape and is baked at a high temperature to seal the fuel pellet with a helium gas to a cladding tube (not shown).

다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.However, the scope of the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, and all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments. In addition, the present invention can be applied to all equivalents of inventions, such as inventions that can be modified, added, deleted, or replaced at the level of those skilled in the art, It belongs to the scope is self-evident.

100 : 판형 핵연료 집합체 110 : 핵연료부
120 : 피복부 130 : 유로 채널부
140 : 흡수체 150 : 제어봉 안내관
160 : 계측부 170 : 그리드부
100: plate-shaped fuel assembly 110: nuclear fuel assembly
120: covering portion 130: flow channel portion
140: absorber 150: control rod guide tube
160: Measuring section 170: Grid section

Claims (16)

플레이트 형태로 서로 이격되게 배치되는 복수의 핵연료부;
상기 핵연료부의 보호를 위해 상기 핵연료부 각각의 외주를 덮도록 형성되는 피복부; 및
마주하는 상기 복수의 핵연료부 사이에 배치되고, 상기 핵연료부의 주변을 흐르는 냉각재를 위한 복수의 미세유로를 구비하며, 상기 핵연료부와 상기 피복부의 반응에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 미세유로에 대응되게 형성되는 복수의 지지점(point of support)으로 분산하여 상기 피복부를 지지하도록 이루어지는 유로 채널부를 포함하는 판형 핵연료 집합체.
A plurality of fuel parts spaced apart from each other in a plate form;
A covering part formed to cover an outer periphery of each of the fuel parts for protecting the fuel part; And
And a plurality of micro flow paths for the coolant flowing around the nuclear fuel part and disposed between the plurality of facing nuclear fuel parts to prevent the structure of the cover part from being deformed by the reaction between the nuclear fuel part and the cover part And a flow path channel part dispersed to a plurality of points of support formed corresponding to the plurality of micro flow paths to support the cover part.
제1항에 있어서,
상기 핵연료부에서 발생하는 핵연료입자에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여, 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이에 상기 핵연료입자를 수용 가능하도록 형성되는 중공부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Further comprising a hollow portion formed between the nuclear fuel portion and the covering portion so as to be able to receive the fuel particles in order to prevent the structure of the cover portion from being deformed by the nuclear fuel particles generated in the nuclear fuel portion, Nuclear fuel assembly.
제2항에 있어서,
상기 중공부에 배치되고, 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이의 간극(gap)을 유지시키며, 상기 핵연료부와 상기 피복부 사이의 열전달량을 증가시키도록 복수의 관통홀을 구비하는 그리드부를 더 포함하는 판형 핵연료 집합체.
3. The method of claim 2,
And a grid portion disposed in the hollow portion and having a plurality of through holes to maintain a gap between the nuclear fuel portion and the covering portion and increase a heat transfer amount between the nuclear fuel portion and the covering portion Of the fuel assembly.
제1항에 있어서,
상기 유로 채널부는, 상기 피복부로부터 연장되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein the flow channel portion extends from the covering portion and is integrally formed.
제1항에 있어서,
상기 핵연료부 각각은, 상기 피복부에 의해 형성되며 일 방향으로 연장되는 복수의 수용공간을 구비하고, 상기 수용공간에는 핵연료가 수용되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein each of the fuel parts has a plurality of accommodating spaces formed by the covering parts and extending in one direction, and the accommodating space is formed to accommodate the nuclear fuel.
제1항에 있어서,
상기 핵연료부 각각은, 상기 피복부에 의해 격자형태로 형성되는 복수의 수용공간을 구비하고, 상기 수용공간에는 핵연료가 수용되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein each of the nuclear fuel compartments has a plurality of accommodating spaces formed in a lattice shape by the covering portion, and the accommodating space is formed to accommodate the nuclear fuel.
제1항에 있어서,
상기 유로 채널부에 구비되는 상기 복수의 미세유로는, 상기 미세유로에서 발생하는 유로저항을 감소시키도록 일 방향으로 연장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of micro flow paths provided in the flow channel portion are formed to extend in one direction so as to reduce the flow path resistance generated in the micro flow path.
제7항에 있어서,
상기 복수의 미세유로는, 냉각재의 흐름에 의한 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
8. The method of claim 7,
Wherein the plurality of micro flow paths are provided with curved portions forming curved flow paths so as to increase a heat transfer amount due to the flow of the coolant.
제1항에 있어서,
상기 유로 채널부에 구비되는 상기 복수의 미세유로는, 상기 핵연료부 사이의 냉각재 유동을 원활히 하도록, 냉각재의 유로가 전체적으로 개방된 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of micro flow paths provided in the flow path channel portion are formed in such a manner that the flow path of the coolant is entirely opened so as to smooth the flow of the coolant between the fuel portions.
제9항에 있어서,
상기 복수의 미세유로는, 냉각재의 흐름에 의한 열전달량을 증가시키도록 곡선형태의 유로를 형성하는 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of micro flow paths are provided with curved portions forming curved flow paths so as to increase a heat transfer amount due to the flow of the coolant.
제10항에 있어서,
상기 복수의 미세유로는, 상기 미세유로에서 발생하는 유로저항을 감소시키도록 유선형의 유로를 형성하기 위한 복수의 유선형부를 구비하는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
11. The method of claim 10,
Wherein the plurality of micro flow paths are provided with a plurality of streamlined portions for forming streamlined flow paths so as to reduce the flow path resistance generated in the micro flow paths.
제1항에 있어서,
중성자를 흡수하는 물질로 이루어지며 핵연료의 반응도를 조절하는 흡수체를 더 포함하고,
상기 흡수체는 상기 핵연료부, 상기 피복부 및 상기 유로 채널부 중 적어도 하나와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Further comprising an absorber made of a material capable of absorbing neutrons and controlling the reactivity of the nuclear fuel,
Wherein the absorber is formed integrally with at least one of the fuel part, the covering part, and the channel channel part.
제12항에 있어서,
상기 흡수체는, 외부 환경으로부터의 보호을 위하여 상기 흡수체의 외주를 덮도록 형성되는 커버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
13. The method of claim 12,
Wherein the absorber has a cover portion formed to cover an outer periphery of the absorber for protection from an external environment.
제1항에 있어서,
상기 핵연료부 사이에 삽입되는 제어봉의 삽입 정도를 조절하여 핵연료의 반응도를 제어하는 제어봉 안내관을 더 포함하고,
상기 제어봉 안내관은, 상기 피복부 및 상기 유로 채널부 중 적어도 하나와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
And a control rod guide pipe for controlling the degree of reaction of the nuclear fuel by adjusting the insertion degree of the control rod inserted between the nuclear fuel units,
Wherein the control rod guide tube is formed integrally with at least one of the covering portion and the channel channel portion.
제1항에 있어서,
상기 피복부와 상기 유로 채널부는 확산접합에 의해 일체로 형성되는 것을 특징으로하는 판형 핵연료 집합체.
The method according to claim 1,
Wherein the covering portion and the channel channel portion are integrally formed by diffusion bonding.
원자로 용기; 및
상기 원자로 용기 내부에 수용되게 배치되며, 핵분열을 발생시키는 핵연료로 이루어지는 판형 핵연료 집합체를 포함하고,
상기 판형 핵연료 집합체는,
플레이트 형태로 서로 이격되게 배치되는 복수의 핵연료부;
상기 핵연료부의 보호를 위해 상기 핵연료부 각각의 외주를 덮도록 형성되는 피복부; 및
마주하는 상기 복수의 핵연료부 사이에 배치되고, 상기 핵연료부의 주변을 흐르는 냉각재를 위한 복수의 미세유로를 구비하며, 상기 핵연료부와 상기 피복부의 반응에 의해 상기 피복부의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 미세유로에 대응되게 형성되는 복수의 지지점(point of support)으로 분산하여 상기 피복부를 지지하도록 이루어지는 유로 채널부를 포함하는 원전.
Reactor vessel; And
A nuclear fuel assembly disposed within the reactor vessel to generate nuclear fission;
The plate fuel assembly,
A plurality of fuel parts spaced apart from each other in a plate form;
A covering part formed to cover an outer periphery of each of the fuel parts for protecting the fuel part; And
And a plurality of micro flow paths for the coolant flowing around the nuclear fuel part and disposed between the plurality of facing nuclear fuel parts to prevent the structure of the cover part from being deformed by the reaction between the nuclear fuel part and the cover part And a flow channel part dispersed to a plurality of points of support formed corresponding to the plurality of micro flow paths to support the cover part.
KR1020140083263A 2014-07-03 2014-07-03 Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same KR101535480B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083263A KR101535480B1 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140083263A KR101535480B1 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101535480B1 true KR101535480B1 (en) 2015-07-09

Family

ID=53792429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140083263A KR101535480B1 (en) 2014-07-03 2014-07-03 Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101535480B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101694409B1 (en) * 2015-10-05 2017-01-09 세종대학교산학협력단 Nuclear reactor core for thorium breeding and method of using thereof
US20220084696A1 (en) * 2017-10-10 2022-03-17 Howe Industries, Llc Customizable thin plate fuel form and reactor core therefor
CN114267461A (en) * 2021-12-24 2022-04-01 西安交通大学 Plate-shaped fuel assembly enhanced heat exchange device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940008250B1 (en) * 1992-02-11 1994-09-09 한국과학기술원 Nuclear fuel channel and natural safety water cooled type tube reactor using this
KR20110075487A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 한국원자력연구원 Core for high temperature gas cooled reactor
KR101286033B1 (en) * 2013-02-08 2013-07-19 한국과학기술원 Nuclear fuel assembly of research reactor
KR20130125120A (en) * 2012-05-08 2013-11-18 한국원자력연구원 Plate type nuclear fuel pellet and the plate type nuclear fuel comprising the same, and the preparation method of plate type nuclear fuel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940008250B1 (en) * 1992-02-11 1994-09-09 한국과학기술원 Nuclear fuel channel and natural safety water cooled type tube reactor using this
KR20110075487A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 한국원자력연구원 Core for high temperature gas cooled reactor
KR20130125120A (en) * 2012-05-08 2013-11-18 한국원자력연구원 Plate type nuclear fuel pellet and the plate type nuclear fuel comprising the same, and the preparation method of plate type nuclear fuel
KR101286033B1 (en) * 2013-02-08 2013-07-19 한국과학기술원 Nuclear fuel assembly of research reactor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101694409B1 (en) * 2015-10-05 2017-01-09 세종대학교산학협력단 Nuclear reactor core for thorium breeding and method of using thereof
US20220084696A1 (en) * 2017-10-10 2022-03-17 Howe Industries, Llc Customizable thin plate fuel form and reactor core therefor
US11923098B2 (en) * 2017-10-10 2024-03-05 Howe Industries, Llc Customizable thin plate fuel form and reactor core therefor
CN114267461A (en) * 2021-12-24 2022-04-01 西安交通大学 Plate-shaped fuel assembly enhanced heat exchange device
CN114267461B (en) * 2021-12-24 2023-05-16 西安交通大学 Plate-shaped fuel assembly reinforced heat exchange device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11495363B2 (en) Small modular mobile fission reactor
JP4786616B2 (en) Reactor
US20080084957A1 (en) Nuclear reactor fuel assemblies
KR101535480B1 (en) Plate type nuclear fuel assembly and nuclear power plant having the same
CN110853777A (en) Fuel assembly structure for enhancing negative feedback of temperature of gas-cooled fast reactor and reactor core structure
KR20180069257A (en) Nuclear fuel grid assembly
KR20220111270A (en) Orifice Ring Plate for Molten Fuel Reactors and Molten Fuel Reactors
WO2012150699A1 (en) Fuel assembly, reactor core and water-cooled nuclear reactor
US20220051816A1 (en) Heat exchanger configuration for nuclear reactor
US9136025B2 (en) Dual-cooled fuel rod's spacer grids with upper and lower cross-wavy-shape dimple
Guven et al. Design of a nuclear power plant with gas turbine modular helium cooled reactor
KR101694409B1 (en) Nuclear reactor core for thorium breeding and method of using thereof
US20140241486A1 (en) Fuel assembly
JP2011174728A (en) Nuclear reactor of reflector control type
CN109036591A (en) Nuclear reactor
Ignat’ev et al. Analysis of the Fuel-Loop Characteristics of a Molten-Salt Nuclear Reactor with a Cavity Core
Nakano et al. Conceptual reactor design study of very high temperature reactor (VHTR) with prismatic-type core
KR101017318B1 (en) Nuclear Fuel Grid Assembly with Hydraulically Balanced Mixing Vane Pattern
Prieto et al. Natural Circulation of Sodium, Lead, LBE, Helium and Molten Salt Cartridge Closed Loops
KR101859524B1 (en) Top nozzle provided with waved plate for nuclear fuel assembly
Gabaraev et al. Direct-flow channel reactor with supercritical coolant pressure
Kulkarni et al. Fluid flow and heat transfer analysis in a calandria based reactor for different fuel channel configurations
JP6621610B2 (en) Initial loading core of boiling water reactor
Tak et al. GAMMA+ simulation of phase 1 exercise 2 of the OECD/NEA MHTGR-350 benchmark
JP2016176719A (en) Square boiling-water reactor

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: 20180702

Year of fee payment: 4