KR101629657B1 - Micro power generation module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 격납용기 내부에 발전 사이클 및 출력제어장치가 모두 포함되어 있는 모듈 형태의 초소형 발전시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to a module type miniature power generation system in which a power generation cycle and an output control device are all contained in a containment vessel.
발전시스템으로는 랭킨 사이클 방식 및 브레이튼 사이클 방식이 있으며, 각각 증기터빈과 가스터빈을 구동하여 전력을 생산한다. 또한, 랭킨 사이클과 브레이튼 사이클을 함께 사용하는 복합 방식도 있다. 기존의 화력, 원자력 발전소에서는 주로 물과 수증기를 작동유체로 하는 랭킨 사이클을 이용함으로써 전력을 생산하였다.The power generation systems are Rankine cycle type and Brayton cycle type, and power is produced by driving the steam turbine and the gas turbine, respectively. There is also a hybrid system that uses a Rankine cycle and a Brayton cycle together. Conventional thermal and nuclear power plants produced electricity by using the Rankine cycle, which mainly uses water and water vapor as the working fluid.
브레이튼 사이클은 작동유체가 압축기를 통해서 압축되어 순환되는 폐쇄형 사이클과 고압의 저장소로부터 연료를 제공받아 사용하는 개방형 사이클이 있다. 폐쇄형 사이클은 작동유체를 계속 사용하기 때문에 작동유체의 소비가 없고, 일정한 압력비를 유지할 수 있어, 장시간 연속운전이 가능하다는 장점이 있다.The Brayton cycle has a closed cycle in which the working fluid is compressed and circulated through the compressor and an open cycle in which the fuel is supplied from the high pressure reservoir. Since the closed cycle continues to use the working fluid, there is no consumption of the working fluid, the constant pressure ratio can be maintained, and continuous operation is possible for a long time.
종래의 폐회로 브레이튼 사이클은 재고량 제어기를 사용하여 작동유체의 양을 조절하거나, 가스 축적기를 이용하여 작동유체의 압력을 조절하는 방법으로 출력을 조절하였다.Conventional closed-loop Brayton cycles regulate the output by adjusting the amount of working fluid using an inventory controller or by adjusting the pressure of the working fluid using a gas accumulator.
본 발명은 격납용기 내부에 발전 사이클 및 출력제어장치가 모두 포함되어 있는 모듈 형태의 초소형 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a module-type micro power generation system in which a power generation cycle and an output control device are all contained in a containment vessel.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초소형 발전 모듈은 작동유체가 저장된 격납용기와, 상기 격납용기의 내부에 배치되는 열원과, 상기 열원에 의해서 가열된 작동유체가 순환되며, 상기 격납용기 내부에 설치되는 순환배관과, 상기 순환배관을 따라서 상기 격납용기 내부에 설치되며, 작동유체의 팽창에 의해 회전하도록 구성된 터빈, 상기 터빈을 통과한 작동유체를 냉각하도록 구성된 냉각기 및 상기 냉각기를 통과한 작동유체를 압축하여 상기 열원에 공급하도록 구성된 압축기와, 상기 터빈과 연결되어 전력을 발생시키는 발전기와, 상기 발전기의 출력을 조절하기 위해서, 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 상기 순환배관에 주입하거나, 상기 순환배관에 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출하는 출력제어장치를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a micro power generation module including a storage container for storing a working fluid, a heat source disposed inside the storage container, a working fluid heated by the heat source circulated, A turbine arranged inside the containment vessel along the circulation pipe and configured to rotate by expansion of a working fluid, a cooler configured to cool a working fluid that has passed through the turbine, and a cooler configured to cool the working fluid passing through the cooler A compressor for compressing the fluid and supplying the fluid to the heat source; a generator connected to the turbine for generating electric power; a control unit for injecting a working fluid stored in the containment vessel into the circulation pipe to adjust the output of the generator, And an output control device for discharging the working fluid flowing in the circulation pipe to the containment vessel.
상술한 초소형 발전 모듈에 있어서, 상기 출력제어장치는 상기 냉각기와 압축기 사이의 순환배관에 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 가압하여 주입하며, 상기 열원과 터빈 사이의 순환배관에서 순환배관을 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출시킬 수 있다. In the above-described miniature power generation module, the output control device pressurizes and injects the working fluid stored in the containment vessel into the circulation pipe between the cooler and the compressor, and the working fluid flowing through the circulation pipe from the circulation pipe between the heat source and the turbine To the containment vessel.
또한, 상기 출력제어장치는 상기 냉각기와 압축기 사이의 순환배관에 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 가압하여 주입하도록 구성된 제어펌프와 상기 열원과 터빈 사이의 순환배관에 설치되어 순환배관을 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출시키는 제어밸브를 포함할 수 있다.In addition, the output control device may include a control pump configured to pressurize the circulating piping between the cooler and the compressor and to inject the working fluid stored in the containment vessel, and a working fluid flowing through the circulating piping installed in the circulating piping between the heat source and the turbine And a control valve for discharging the gas to the containment vessel.
상기 터빈과 발전기는 상기 격납용기를 사이에 두고 자기 커플링을 통해서 서로 연결될 수 있다. 또한, 상기 발전기는 상기 격납용기 내부에 설치될 수도 있다.The turbine and the generator may be connected to each other through the magnetic coupling with the containment vessel interposed therebetween. Further, the generator may be installed inside the containment vessel.
상기 초소형 발전 모듈은 상기 격납용기 외부에 설치된 냉각기 열교환기와 상기 냉각기 내의 작동유체를 상기 냉각기 열교환기에 공급하고 회수하는 냉각기 열교환기 순환배관을 더 포함하며, 상기 냉각기 열교환기는 상기 냉각기로부터 공급된 작동유체를 냉각하는 것이 바람직하다.The micro power generation module further includes a cooler heat exchanger provided outside the containment vessel and a coolant heat exchanger circulation pipe for supplying and recovering a working fluid in the cooler to the coolant heat exchanger, It is preferable to cool it.
상기 열원은 상기 격납용기 내부에 설치된 열교환기와, 상기 열교환기에 가열된 열매체를 공급하고, 상기 작동유체와 열교환이 완료된 열매체를 회수하는 열교환기 순환배관을 포함할 수 있다. The heat source may include a heat exchanger installed in the containment vessel, and a heat exchanger circulation pipe for supplying a heated heat medium to the heat exchanger and recovering a heat medium having undergone heat exchange with the working fluid.
또한, 상기 열원은 노심(reactor core)과, 상기 노심을 둘러싸며, 상기 노심을 냉각하기 위한 냉각재가 유동하는 공간을 형성하는 원자로 용기(reactor vessel)를 포함하며, 상기 격납용기의 내부에 배치되는 원자로일 수 있다. 또한, 일단은 상기 노심과 연결되며, 타단은 상기 격납용기 외부로 연장된 열파이프를 더 포함할 수 있다.The heat source includes a reactor core and a reactor vessel surrounding the core and forming a space through which a coolant for cooling the core flows, It can be a reactor. The heat exchanger may further include a heat pipe having one end connected to the core and the other end extending to the outside of the containment vessel.
상기 작동유체와 냉각재는 이산화탄소일 수 있다.The working fluid and the coolant may be carbon dioxide.
본 발명에 따른 초소형 발전 모듈은 격납용기 내부에 발전 사이클 및 출력제어장치가 모두 포함되어 있는 모듈 형태이므로, 제작된 모듈을 운송한 후 최소한의 건설작업을 통해서 바로 설치하여 전력을 생산할 수 있다.Since the micro power generation module according to the present invention is a module type including both a power generation cycle and an output control device in a containment vessel, the manufactured module can be installed and installed immediately through a minimum construction work.
또한, 격납용기 내부에 작동유체가 저장되므로, 출력제어를 위한 별도의 작동유체 저장조가 필요 없다는 장점이 있다.Further, since the working fluid is stored in the containment vessel, there is an advantage that a separate working fluid reservoir for controlling the output is not necessary.
도 1은 본 발명에 따른 초소형 발전 모듈의 일실시예의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초소형 발전 모듈의 다른 실시예의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an embodiment of a micro power generation module according to the present invention.
2 is a conceptual diagram of another embodiment of the micro power generation module according to the present invention.
이하, 본 발명에 초소형 발전 모듈의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a micro power generation module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms.
도 1은 본 발명에 따른 초소형 발전 모듈의 일실시예의 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 모듈원전의 일실시예는 격납용기(10), 외부 격납용기(20), 원자로(30), 순환배관(40), 터빈(50), 냉각기(60), 압축기(70), 복열기(80), 발전기(90) 및 출력제어장치(110)를 포함한다. 본 실시예에서는 열원으로서, 원자로(30)를 사용한다. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of a micro power generation module according to the present invention. 1, an embodiment of a micro module nuclear power plant according to the present invention includes a
발전기(90)를 제외한 원자로(30), 순환배관(40), 터빈(50), 냉각기(60), 압축기(70) 및 복열기(80)는 격납용기(10) 안에 설치된다. 격납용기(10)는 외부 격납용기(20) 안에 배치되며, 발전기(90)는 격납용기(10)와 외부 격납용기(20) 사이에 설치된다. The
원자로(30), 순환배관(40), 터빈(50), 냉각기(60), 압축기(70) 및 복열기(80)는 폐쇄형 브레이튼 사이클을 이룬다. 원자로(30)는 브레이튼 사이클의 열원으로서 작동유체를 가열하며, 순환배관(40)은 원자로(30)에서 배출된 작동유체가 순환하는 경로를 형성한다. 터빈(50)은 작동유체의 팽창과정에서 회전한다. The
복열기(80)는 사이클 중간에서 열을 회수하여 사이클의 효율을 높인다. 냉각기(60)는 압축을 위해 작동유체를 냉각한다. 압축기(70)는 작동유체를 압축하여 브레이튼 사이클을 완성한다.The
작동유체로는 초임계 상태의 이산화탄소, 헬륨 또는 이산화탄소와 헬륨의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 초임계 이산화탄소를 작동유체로 사용한다. 초임계 이산화탄소는 온도 변화에 의해서 열에너지를 흡수하고 방출하는 역할을 한다. 초임계 유체는 일정한 고온과 고압의 한계를 넘어선 상태에 도달하여 액체와 기체를 구분할 수 없는 시점의 유체를 가리킨다. 분자의 밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 가진다. 초임계 이산화탄소는 브레이튼 사이클의 각각의 구성요소들을 서로 연결하고 있는 순환배관(40)을 따라서 이용하면서 열에너지를 전달한다.The working fluid may be supercritical carbon dioxide, helium, or a mixture of carbon dioxide and helium. In this embodiment, supercritical carbon dioxide is used as the working fluid. Supercritical carbon dioxide plays a role of absorbing and releasing heat energy by temperature change. Supercritical fluid refers to a fluid at a point where it can not distinguish a liquid from a gas by reaching a state exceeding a certain high temperature and high pressure limit. The density of the molecules is close to the liquid, but the viscosity is low and has a property close to the gas. Supercritical carbon dioxide conveys heat energy while utilizing the
작동유체로 초임계 상태의 이산화탄소를 사용하는 브레이튼 사이클은 다음과 같은 이점이 있다. 첫째, 사이클 내에서 상변화가 일어나지 않기 때문에 터빈이나 압축기에서 이상류에 의한 블레이드의 파괴 우려가 없다. 둘째, 압축기의 유입 조건이 임계점 부근에 위치함으로써 작동유체의 높은 밀도로 인해 압축기가 마치 펌프와 같이 동작하여 소모 일이 크게 줄어든다. 결과적으로, 터빈 일(work)과 압축기 일의 차이로 나타내지는 순일의 양이 증가하여 사이클의 열 이용 효율이 크게 증가한다. 셋째, 초임계 상태의 이산화탄소는 기화되어 날아갈 때 오염물질만 남기 때문에, 방사능에 오염된 물과 같은 2차 폐기물이 남지 않는다.Breton cycles using supercritical carbon dioxide as the working fluid have the following advantages: First, since there is no phase change in the cycle, there is no risk of destruction of the blade due to abnormal flow in the turbine or compressor. Second, since the inflow condition of the compressor is located near the critical point, the compressor operates like a pump due to the high density of the working fluid, thereby greatly reducing the consumption of the compressor. As a result, the amount of circulation represented by the difference between the work of the turbine and the work of the compressor increases, and the heat utilization efficiency of the cycle is greatly increased. Third, since the supercritical carbon dioxide is vaporized and leaves only contaminants when it is blown, no secondary waste such as water contaminated with radioactivity remains.
이하, 브레이튼 사이클 각 단계의 구성 및 작용에 대해서 좀 더 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of each stage of the Brayton cycle will be described in more detail.
원자로(30)는 노심(31), 원자로 용기(32) 및 제어봉(33) 등을 포함한다. 노심(31)은 원자로(30)의 중심부로서 핵연료의 원자핵이 중성자와 결합해 쪼개지는 핵분열을 일으키며 에너지를 발생시키는 곳이다. 원자로 용기(32)는 노심(31)과 원자로 냉각 계통 등을 수용하는 밀폐 용기를 말한다. 제어봉(33)은 열중성자를 잘 흡수하는 재료로 피복되어 있다. 제어봉(33)을 원자로(30)의 노심(31)에 넣었다 뺐다 함으로써 핵연료의 반응도를 조절할 수 있다. 또한, 원자로 용기(32)는 노심(31)을 냉각하기 위한 냉각재 및 작동유체인 초임계 이산화탄소가 유동하는 공간을 형성한다.The
또한, 원자로(30)에는 일단은 노심(31)과 연결되며, 타단은 격납용기(10) 외부로 연장된 열파이프(34)가 설치된다. 열파이프(34)는 노심(31)의 붕괴열은 외부로 배출하는 역할을 한다.One end of the
초임계 이산화탄소는 원자로(30)에서 공급된 열에너지에 의해서 가열되어 고온 ·고압의 상태로 터빈(50)에 공급된다. 터빈(50)에서 고온의 순환유체의 열에너지는 일로 변환된다. 고온의 순환유체가 팽창되면, 터빈(50)의 노즐 부분에서 열에너지의 일부가 운동에너지로 변환된다. 다음, 운동 에너지의 일부가 터빈(50)의 버켓으로 전달되어 일로 변환된다. 변환된 일의 일부는 터빈(50)과 동축으로 연결된 압축기(70)의 구동에 이용되며, 나머지는 발전에 활용된다.Supercritical carbon dioxide is heated by the thermal energy supplied from the
터빈(50)이 회전하면 터빈(50)에 연결된 회전형 발전기(90)에서 발전이 이루어진다. 터빈(50)과 발전기(90)는 격납용기(10)를 사이에 두고 자기 커플링을 통해서 서로 연결된다. 씰링부분에서 발생할 수 있는 누출을 원칙적으로 차단하기 위함이다.When the turbine (50) rotates, power is generated in the rotary generator (90) connected to the turbine (50). The
터빈(50)을 회전시키는 과정에서 열에너지를 소모한 초임계 이산화탄소는 터빈(50)에서 배출된다.Supercritical carbon dioxide, which consumes thermal energy in the process of rotating the
터빈(50)에서 배출된 초임계 이산화탄소의 열에너지는 복열기(80)에서 일부 회수된다. 회수된 열에너지는 냉각기(60) 및 압축기(70)를 거치면서 냉각된 초임계 이산화탄소를 소정 온도로 가열하는데 사용된다.The thermal energy of the supercritical carbon dioxide discharged from the
복열기(80)를 거친 초임계 이산화탄소는 냉각기(60)에서 소정의 온도로 냉각되어 배출된다. 냉각기(60)는 외부 격납용기(20) 외부에 설치된 공냉식 냉각기 열교환기(61)와 냉각기 열교환기 순환배관(62)을 통해서 연결되어 있다. 냉각기(60)의 초임계 이산화탄소는 냉각기 열교환기 순환배관(62)을 통해서 냉각기 열교환기(61)에 공급된다. 냉각기 열교환기(61)에서는 공기냉각 팬 등을 통해서 공급되는 외부공기와 초임계 이산화탄소 사이의 열교환이 이루어진다. 냉각기 열교환기(61)에서 냉각된 초임계 이산화탄소는 냉각기(60)로 다시 공급된다.Supercritical carbon dioxide passing through the recuperator (80) is cooled to a predetermined temperature in the cooler (60) and discharged. The cooler 60 is connected through an air-cooled
냉각기(60)를 거친 초임계 이산화탄소는 압축기(70)에서 압축된 후 복열기(80)에서 열을 흡수한다. 그리고 다시 원자로(30)로 공급되어 사이클이 완성된다.The supercritical carbon dioxide passing through the cooler 60 is compressed in the
이하에서는 출력제어장치에 대해서 설명한다.Hereinafter, the output control apparatus will be described.
출력제어장치(110)는 발전기(90)의 출력을 조절하는 역할을 한다. 출력제어장치(110)는 제어펌프(111)와 제어밸브(112)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 격납용기(10)의 내부에는 작동유체인 이산화탄소가 저장되어 있다. 격납용기(10)의 내부의 압력은 50~60bar 정도이므로 이산화탄소는 기체상태로 존재한다. 출력제어장치(110)는 격납용기(10)의 내부에 저장된 이산화탄소를 순환배관(40)에 주입하거나, 순환배관(40)에 흐르는 작동유체를 격납용기로 방출하여, 발전기(90)의 출력을 조절한다. 출력을 높이기 위해서는 높은 압력의 이산화탄소를 순환배관(40)에 주입하며, 출력을 낮추기 위해서는 순환배관(40)의 작동유체를 격납용기(10)로 방출한다.The
제어펌프(111)는 이산화탄소를 순환배관(40)에 주입하는 역할을 한다. 순환배관(40) 내부의 압력이 격납용기(10) 내부의 압력에 비해서 높기 때문에 제어펌프(111)는 이산화탄소를 가압하여 주입한다. 제어펌프(111)는 냉각기(60)와 압축기(70) 사이의 순환배관(40)에 이산화탄소를 주입하도록 구성되는 것이 바람직하다. 냉각기(60)와 압축기(70)의 사이에 배치된 순환배관(40)에서 작동유체의 온도와 압력이 가장 낮으므로 제어펌프(111)로 20~30bar정도만 가압하면 유체를 주입할 수 있기 때문이다. 즉, 적은 압축일로 유체를 주입할 수 있기 때문이다.The
제어밸브(112)는 순환배관(40)을 순환하는 이산화탄소를 격납용기로 배출하는 역할을 한다. 제어밸브(112)는 원자로(30)와 터빈(50) 사이의 순환배관(40)에 설치되는 것이 바람직하다. 부하상실 사고가 발생할 경우 발전기(90)의 부하와 터빈(50)의 기계적인 연결이 끊어지게 되면, 터빈(50)이 설계속도보다 훨씬 빠르게 회전하게 된다. 터빈(50)이 과속 회전하게 되면 터빈 블레이드에 손상이 발생하여 교체가 필요하다. 따라서 부하상실 사고시 터빈(50)의 입구로 들어오는 고온, 고압의 유체를 제어밸브(112)를 통하여 격납용기(10)로 배출하여 터빈(50)을 보호한다.The
본 실시예는 격납용기(10)를 이산화탄소 저장용기로 사용할 수 있으므로, 별도의 작동유체 저장조가 필요 없다는 장점이 있다. 또한, 격납용기(10)에 충진된 이산화탄소는 노심에서 새어나가는 중성자 및 감마선을 차폐할 수 있다는 장점이 있다. The present embodiment is advantageous in that the
이하에서는 비상시의 작동방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, an operation method in an emergency will be described.
정상 작동 시에는 발전기(90)에서 생산된 전력의 일부를 이용하여 냉각기(60)와 연결된 냉각기 열교환기(61)의 공기냉각 팬을 작동시킴으로써, 초임계 이산화탄소의 열을 제거한다. 이때, 열파이프(34)를 통해서도 열이 일부 배출된다.In normal operation, the air cooling fan of the cooler heat exchanger (61) connected to the cooler (60) is operated by using a part of the power generated by the generator (90), thereby removing supercritical carbon dioxide heat. At this time, heat is also partially discharged through the
그러나 노심(31)이 과열되는 비상시에는 수 분 동안 터빈(50)이 압축기(70)를 돌리는 터보 차저 모드로 가동하여 노심(31)의 열을 제거한다. 또한, 열파이프(34)를 통해서 노심(31)의 붕괴열은 직접 외부로 배출한다. 이를 통해서 노심(31) 용융 등 중대 사고를 방지할 수 있다.However, in an emergency in which the
도 2는 본 발명에 따른 초소형 발전 모듈의 다른 실시예의 개념도이다. 도 2에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 열원의 종류 및 발전기의 설치 위치에 차이가 있으므로, 여기에 대해서만 상세히 설명한다.2 is a conceptual diagram of another embodiment of the micro power generation module according to the present invention. The embodiment shown in FIG. 2 differs in the embodiment shown in FIG. 1 from the type of the heat source and the installation position of the generator, and therefore only the embodiment will be described in detail.
본 실시예의 열원은 열교환기(120) 및 열교환기(120)에 가열된 열매체를 공급하고, 작동유체와 열교환이 완료된 열매체를 회수하도록 구성된 열교환기 순환배관(121)을 포함한다. 예를 들어, 열교환기(120)는 태양열발전 시스템의 열교환기(120)일 수 있다. 태양열발전은 집열판을 이용하여 열매체를 가열한 후 열교환기(120)를 통해서, 터빈과 연결된 작동유체를 가열하고, 가열된 작동유체를 이용하여 터빈을 돌려서 전기를 생성하는 발전 방식이다. 열교환기(120)에는 집열판에 의해서 가열된 열매체가 열교환기 순환배관(121)을 통해서 공급되며, 열매체는 열교환기(120)를 통해서 작동유체에 열을 전달한다.The heat source of this embodiment includes a heat
또한, 본 실시예에 있어서는 발전기(90)가 격납용기(10)의 내부에 배치되며, 송전선만 격납용기(10)외부로 연장된다.In this embodiment, the
본 실시예에 따른 초소형 발전 모듈들을 집열판들이 배치된 사막 등의 장소에 배치한 후 집열판을 통해서 가열된 열매체가 저장된 열매체 저장탱크와 열교환기 순환배관(121)을 연결하면 바로 발전이 가능하다.The miniature power generation modules according to the present embodiment can be directly developed by disposing the micro power generation modules in a place such as a desert where the heat collecting plates are disposed and connecting the heat medium storage tank and the heat
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
예를 들어, 도 2의 열교환기에 공급되는 열매체를 가열하는 수단으로 태양열이 사용되는 것으로 석탄이나 가스 등에 의한 화력이나, 원자력 등을 사용할 수도 있다. For example, solar heat is used as a means for heating a heating medium supplied to the heat exchanger of FIG. 2, and thermal power such as coal or gas, nuclear power, or the like may be used.
10: 격납용기 20: 외부 격납용기
30: 원자로 31: 노심
32: 원자로 용기 33: 제어봉
34: 열파이프 40: 순환배관
50: 터빈 60: 냉각기
61: 냉각기 열교환기 62: 냉각기 열교환기 순환배관
70: 압축기 80: 복열기
90: 발전기 110: 출력제어장치
111: 제어펌프 112: 제어밸브
120: 열교환기 121: 열교환기 순환배관10: containment vessel 20: outer containment vessel
30: Reactor 31: Core
32: reactor vessel 33: control rod
34: heat pipe 40: circulation pipe
50: turbine 60: cooler
61: cooler heat exchanger 62: cooler heat exchanger circulation pipe
70: compressor 80:
90: generator 110: output control device
111: control pump 112: control valve
120: Heat exchanger 121: Heat exchanger circulation pipe
Claims (10)
상기 격납용기의 내부에 배치되는 열원과,
상기 열원에 의해서 가열된 작동유체가 순환되며, 상기 격납용기 내부에 설치되는 순환배관과,
상기 순환배관을 따라서 상기 격납용기 내부에 설치되며, 작동유체의 팽창에 의해 회전하도록 구성된 터빈, 상기 터빈을 통과한 작동유체를 냉각하도록 구성된 냉각기 및 상기 냉각기를 통과한 작동유체를 압축하여 상기 열원에 공급하도록 구성된 압축기와,
상기 터빈과 연결되어 전력을 발생시키는 발전기와,
상기 발전기의 출력을 조절하기 위해서, 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 상기 순환배관에 주입하거나, 상기 순환배관에 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출하는 출력제어장치를 포함하는 초소형 발전 모듈.A containment vessel in which a working fluid is stored,
A heat source disposed inside the containment vessel,
A circulation pipe arranged inside the containment vessel in which a working fluid heated by the heat source is circulated,
A turbine configured to rotate by the expansion of the working fluid, a cooler configured to cool the working fluid passing through the turbine, and a working fluid passing through the cooler, A compressor configured to supply,
A generator connected to the turbine to generate electric power;
And an output control device for injecting a working fluid stored in the containment vessel into the circulation pipe or discharging a working fluid flowing in the circulation pipe to the containment vessel to adjust the output of the generator.
상기 출력제어장치는 상기 냉각기와 압축기 사이의 순환배관에 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 가압하여 주입하며, 상기 열원과 터빈 사이의 순환배관에서 순환배관을 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출하는 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
The output control device pressurizes and injects the working fluid stored in the containment vessel to the circulation pipe between the cooler and the compressor and discharges the working fluid flowing in the circulation pipe from the circulation pipe between the heat source and the turbine to the containment vessel. Power generation module.
상기 출력제어장치는 상기 냉각기와 압축기 사이의 순환배관에 상기 격납용기에 저장된 작동유체를 가압하여 주입하도록 구성된 제어펌프와 상기 열원과 터빈 사이의 순환배관에 설치되어 순환배관을 흐르는 작동유체를 상기 격납용기로 방출시키는 제어밸브를 포함하는 초소형 발전 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the output control device includes a control pump configured to pressurize and inject a working fluid stored in the containment vessel into a circulation pipe between the cooler and the compressor, and a working fluid provided in the circulation pipe between the heat source and the turbine, And a control valve that discharges the gas into the container.
상기 터빈과 발전기는 상기 격납용기를 사이에 두고 자기 커플링을 통해서 서로 연결된 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
And the turbine and the generator are connected to each other through the magnetic coupling with the containment vessel interposed therebetween.
상기 발전기는 상기 격납용기 내부에 설치된 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
And the generator is installed inside the containment vessel.
상기 격납용기 외부에 설치된 냉각기 열교환기와 상기 냉각기 내의 작동유체를 상기 냉각기 열교환기에 공급하고 회수하는 냉각기 열교환기 순환배관을 더 포함하며,
상기 냉각기 열교환기는 상기 냉각기로부터 공급된 작동유체를 냉각하는 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
Further comprising a cooler heat exchanger provided outside the containment vessel and a coolant heat exchanger circulation pipe for supplying and recovering the working fluid in the cooler to the cooler heat exchanger,
And the cooler heat exchanger cools the working fluid supplied from the cooler.
상기 열원은 상기 격납용기 내부에 설치된 열교환기와, 상기 열교환기에 가열된 열매체를 공급하고, 상기 작동유체와 열교환이 완료된 열매체를 회수하는 열교환기 순환배관을 포함하는 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the heat source includes a heat exchanger installed in the containment vessel and a heat exchanger circulation pipe for supplying a heated heat medium to the heat exchanger and recovering a heat medium having undergone heat exchange with the working fluid.
상기 열원은 노심(reactor core)과, 상기 노심을 둘러싸며, 상기 노심을 냉각하기 위한 냉각재가 유동하는 공간을 형성하는 원자로 용기(reactor vessel)를 포함하며, 상기 격납용기의 내부에 배치되는 원자로인 초소형 발전 모듈.The method according to claim 1,
The heat source includes a reactor core and a reactor vessel surrounding the core and forming a space through which a coolant for cooling the core flows, Micro power generation module.
일단은 상기 노심과 연결되며, 타단은 상기 격납용기 외부로 연장된 열파이프를 더 포함하는 초소형 발전 모듈.9. The method of claim 8,
And a heat pipe connected to the core at one end and extending to the outside of the containment vessel at the other end.
상기 작동유체는 이산화탄소인 초소형 발전 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the working fluid is carbon dioxide.
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