KR101690349B1 - 핵분열 반응로, 유동 제어 조립체, 그 작동 방법 및 유동 제어 조립체 시스템 - Google Patents
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Abstract
핵 분열 반응로, 유동 제어 조립체, 그 방법 및 유동 제어 조립체 시스템에 관한 것이다. 유동 제어 조립체는 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 가지도록 구성되는 핵 분열 모듈에 커플링된다. 유동 제어 조립체는 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터에 따라서 작동되도록 구성되는 유량 조정기 하위조립체를 포함한다. 또한, 유량 조정기 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력에 따라서 재구성될 수 있다. 또한, 유동 제어 조립체는 유도 조정기 하위조립체를 조정하여 핵 분열 모듈로의 유체 유동을 변화시키기 위해서 유량 조정기 하위조립체에 커플링된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
Description
관련 출원의 교차-참조
본원은 이하의 특허출원(들)("관련 출원")로부터의 가장 빠른 적용가능한 유효 출원일(들)과 관련되고 그것을 기초로 우선권의 이익을 주장한다(예를 들어, 가명세서 특허 출원 이외의 것에 대한 가장 빠른 적용가능한 우선권 일자들의 이익을 주장하고, 또는 관련 출원(들)의 가명세서 모출원, 임의의 그리고 모든 모출원, 그랜드패런트 출원(원출원의 원출원), 그레이트-그랜트패런트 출원(원출원의 원출원의 원출원) 등에 대한 35 USC §119(e)에 따른 이익을 주장한다). 관련 출원들 및 모든 모출원, 그랜드패런트 출원, 그레이트-그랜드패런트 출원 등의 모든 청구 대상이, 본원 명세서에 기재된 청구 대상과 일치하지 않는 범위에서, 본원에서 참조된다.
관련 출원:
USPTO 특별-법정 요건(extra-statutory requirements)을 위해서, 본원은 발명의 명칭이 "A NUCLEAR FISSION REACTOR, FLOW CONTROL ASSEMBLY, METHODS THEREFOR AND A FLOW CONTROL ASSEMBLY SYSTEM"이고, 발명자가 Charles E. Ahlfeld, Roderick A. Hyde, Muriel Y. Ishikawa, David G. McAlees, Jon D. McWhirter, Nathan P. Myhrvold, Ashok Odedra, Clarence T. Tegreene, Thomas Allan Weaver, Charles Whitmer, Victoria Y. H. Wood, Lowell L. Wood, Jr., 및 George B. Zimmerman이며, 2009년 4월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 12/386,495의 부분계속 출원을 구성하며, 그 출원은 현재 계류중이거나 또는 현재 계류중인 출원이 우선권 주장의 기초로 삼는 그러한 출원이다.
USPTO 특별-법정 요건을 위해서, 본원은 발명의 명칭이 "A NUCLEAR FISSION REACTOR, FLOW CONTROL ASSEMBLY, METHODS THEREFOR AND A FLOW CONTROL ASSEMBLY SYSTEM" 이고, 발명자가 Charles E. Ahlfeld, Roderick A. Hyde, Muriel Y. Ishikawa, David G. McAlees, Jon D. McWhirter, Nathan P. Myhrvold, Ashok Odedra, Clarence T. Tegreene, Thomas Allan Weaver, Charles Whitmer, Victoria Y. H. Wood, Lowell L. Wood, Jr., 및 George B. Zimmerman이며, 2009년 7월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 12/460,157 의 부분계속 출원을 구성하며, 그 출원은 현재 계류중이거나 또는 현재 계류중인 출원이 우선권 주장의 기초로 삼는 그러한 출원이다.
USPTO 특별-법정 요건을 위해서, 본원은 발명의 명칭이 "A NUCLEAR FISSION REACTOR, FLOW CONTROL ASSEMBLY, METHODS THEREFOR AND A FLOW CONTROL ASSEMBLY SYSTEM" 이고, 발명자가 Charles E. Ahlfeld, Roderick A. Hyde, Muriel Y. Ishikawa, David G. McAlees, Jon D. McWhirter, Nathan P. Myhrvold, Ashok Odedra, Clarence T. Tegreene, Thomas Allan Weaver, Charles Whitmer, Victoria Y. H. Wood, Lowell L. Wood, Jr., 및 George B. Zimmerman이며, 2009년 7월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 12/460,160 의 부분계속 출원을 구성하며, 그 출원은 현재 계류중이거나 또는 현재 계류중인 출원이 우선권 주장의 기초로 삼는 그러한 출원이다.
USPTO 특별-법정 요건을 위해서, 본원은 발명의 명칭이 "A NUCLEAR FISSION REACTOR, FLOW CONTROL ASSEMBLY, METHODS THEREFOR AND A FLOW CONTROL ASSEMBLY SYSTEM" 이고, 발명자가 Charles E. Ahlfeld, Roderick A. Hyde, Muriel Y. Ishikawa, David G. McAlees, Jon D. McWhirter, Nathan P. Myhrvold, Ashok Odedra, Clarence T. Tegreene, Thomas Allan Weaver, Charles Whitmer, Victoria Y. H. Wood, 및 Lowell L. Wood, Jr. 이며, 2009년 7월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 12/460,159의 부분계속 출원을 구성하며, 그 출원은 현재 계류중이거나 또는 현재 계류중인 출원이 우선권 주장의 기초로 삼는 그러한 출원이다.
미국 특허상표청(USPTO)은 미국 특허상표청의 컴퓨터 프로그램이 특허 출원인이 일련 번호를 기재할 것 그리고 출원이 계속 출원 또는 부분-계속 출원인지를 표시할 것을 요구한다는 내용의 발효에 관한 내용을 공표하였다. 이는 Stephen G. Kunin, Benefit of Prior-Filed Application, USPTO Official Gazette March 18, 2003, http://www.uspto.gov/web/offices/com/sol/og/2003/weekll/patbene.htm 에서 확인가능하다. 본 출원인(이하, "출원인")은 법령에 기재된 바와 같이 우선권 주장의 기초가 되는 출원에 대한 구체적인 내용을 앞서 기재하였다. 법령의 구체적인 기재 내용이 명확하고 그리고 미국 특허 출원에 대한 우선권 주장을 위해서 "계속" 또는 "부분-계속"과 같은 특별한 기재(characterization) 또는 일련 번호를 요구하지 않는다는 것을 출원인은 이해하고 있다. 전술한 내용에도 불구하고, 출원인은 미국 특허상표청의 컴퓨터 프로그램이 특별한 데이터 기재 요건을 요구하고, 그에 따라 출원인은 본원 출원을 전술한 바와 같은 모출원의 부분-계속 출원으로서 기재하였으나, 그러한 기재는 본원이 모출원의 내용에 추가하여 새로운 내용을 포함하는지 또는 그렇지 않은지의 여부에 대한 어떠한 타입의 언급 및/또는 인정도 의미하지 않는다는 것을 명백히 하는 바이다.
기술분야
개략적으로, 본원은 유도 핵 반응을 포함하는 프로세스 및 그러한 프로세스를 실행하기 위한 구조물에 관한 것으로서, 상기 구조물은 유입구에 위치하는 오리피스 또는 유체 제어 수단, 배출구 또는 냉각제 채널을 포함하고, 그리고 본원은 보다 특히 핵분열 반응로, 유동 제어 조립체, 그 작동 방법 및 유동 제어 조립체 시스템에 관한 것이다.
핵분열 반응로의 운전에서, 공지된 에너지의 중성자(neurtron)가 원자량이 큰 핵종(nuclide)에 의해서 흡수된다는 것이 공지되어 있다. 결과적인 합성물(compound) 핵은 2개의 보다 작은 원자량의 분열 단편(fragment)을 포함하는 분열 생성물과 붕괴(decay) 생성물로 분리된다. 모든 에너지의 중성자에 의해서 그러한 분열을 거치는 것으로 알려진 핵종에는, 분열 핵종인 우라늄-233, 우라늄-235 및 플루토늄-239가 포함된다. 예를 들어, 운동 에너지가 0.0253 eV(전자 볼트)인 열적 중성자(thermal neutrons)를 이용하여 U-235 핵종을 분열시킬 수 있을 것이다. 원료 핵종(fertile nuclide)인 토륨-232 및 우라늄-238은, 운동 에너지가 적어도 1 MeV(백만 전자 볼트)인 빠른 중성자를 이용하는 경우를 제외하고, 유도 분열을 일으키지 않는다. 각 분열로부터 방출되는 전체 운동(kinetic) 에너지는 약 200 MeV이다. 이러한 운동 에너지는 결국 열로 변환된다.
핵 반응로에서, 전술한 분열 및/또는 원료 물질은 통상적으로 함께 조밀하게 패킹된(closely packed) 복수의 연료 조립체 내에 수용되며, 그러한 연료 조립체는 핵 반응 코어를 형성한다. 열 축적으로 인해서 조밀하게 함께 팩킹된 연료 조립체 및 기타 반응로 성분이 서로 상이하게 열 팽창을 하게 되고, 이는 반응로 코어 성분들의 오정렬을 초래할 수 있다는 것이 관찰되었다. 또한, 열 축적은 연료봉 크리프(creep)에 기여할 수 있고, 이는 반응로 운영중에 연료봉 팽창 및 크래딩(cradding) 파괴의 위험을 높일 수 있다. 이는, 연료 펠릿 균열 및/또는 연료봉 휘어짐의 위험을 높일 수 있다. 연료 펠릿 균열은 펠릿-크래드 기계적 상호작용과 같은 크래딩 고장 기구의 전조가 될 수 있고, 그리고 분열 가스 방출을 초래할 수 있다. 분열 가스 방출은 반응로 코어에서 정상 방사능 준위 보다 높은 방사능 준위를 초래할 수 있다. 연료봉 휘어짐(bow)은 냉각제 유동 채널의 막힘(장애)을 초래할 수 있다.
핵 반응로 연료 조립체로 적절한 냉각제 유동을 제공하기 위한 노력이 있어 왔다. Jacky Rion에게 1985년 3월 19일자로 허여되고 명칭이 "Device for Regulating the Flow of a Fluid"인 미국 특허 4,505,877 에는 유체 유동에 대해서 수직이고 유체 유동의 방향을 변화시키는 일련의 격자를 포함하는 장치가 기재되어 있다. Rion의 특허에 따르면, 이러한 장치는 액체 금속-냉각형 핵 반응로 조립체의 베이스에서 순환하는 냉각 유체의 방향 조정을 위해 사용하기 위한 것이다. 그러한 장치는, 캐비테이션(cavitation)을 형성하지 않고, 주어진 하류 압력 및 주어진 공칭(nominal) 유량에 대한 주어진 압력 강하 유발에 관한 것이다.
핵 반응로 연료 조립체로 적절한 냉각제 유동을 제공하기 위한 다른 시도가 1991년 11월 19일자로 Neil G. Heppenstall 등에게 허여되고 명칭이 "Nuclear Fuel Assembly Coolant Control"인 미국 특허 5,066,453 에 기재되어 있다. 이러한 특허는 핵 연료 조립체를 통한 냉각제 유동을 제어하기 위한 장치를 개시하고, 그 장치는 연료 조립체 내에 위치될 수 있는 가변 유동 제한장치, 응답 수단의 중성자 유도 성장을 유발하는 방식으로 연료 조립체 내의 위치에서 중성자 복사선에 응답하는 수단, 그리고 중성자 복사선 응답 수단을 가변 유동 제한장치에 연결하여 연료 조립체를 통한 냉각제의 유동을 제어하는 연결 수단을 포함한다. 가변 유동 제한장치는 복수의 길이방향으로 정렬된 도관, 그리고 상기 도관들의 일부 내에 위치될 수 있는 프러깅(plugging) 부재의 어레이를 가지는 플러깅 수단을 포함하며, 상기 연결 수단에 의한 상기 플러깅 수단의 길이방향 변위가 도관들의 일부를 점진적으로 개방 또는 폐쇄하도록 상기 플러깅 부재가 서로 상이한 길이를 가진다.
액 반응로 연료 조립체로 적절한 냉각제 유동을 제공하기 위한 또 다른 시도가 1993년 3월 30일자로 John P. Church에게 허여되고 명칭이 "Nuclear Reactor Flow Control Method and Apparatus"인 미국 특허 5,198,185 에 개시되어 있다. 이러한 특허는, 공칭 조건 중에 유동을 저하(degrade)시키지 않으면서도, 우발적인 조건 중에 유동을 개선할 수 있는 냉각제 유동 분포에 대해서 기재하고 있다. 이러한 특허에 따라서, 유니버셜 슬리브 하우징이 연료 요소를 둘러싼다. 유니버셜 슬리브 하우징은 냉각제가 통과할 수 있게 허용하는 복수의 홀을 구비한다. 코어의 중심에서의 연료로 유동하는 냉각제의 양을 증대시키기 위해서 그리고, 상대적으로, 둘레 연료로의 유동을 감소시키기 위해서 하나의 슬리브로부터 다른 슬리브까지 슬리브 하우징 내의 홀의 크기 및 개체수에 변화를 주고 있다. 또한, 이러한 특허에 따라서, 변화되는 홀의 개체수 및 홀의 크기는 코어에 걸친 특정 파워 형상(power shape)을 충족시킨다.
본 개시의 목적은, 유도 핵 반응을 포함하는 프로세스 및 그러한 프로세스를 실행하기 위한 구조물을 제공하는 것이다.
본 개시의 하나의 측면에 따라서, 핵 분열 반응로가 제공되며, 그러한 반응로는 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파(traveling burn wave)의 적어도 일부를 가지도록 구성된 핵 분열 모듈; 그리고 핵 분열 모듈에 커플링되도록 구성되고 그리고 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파에 응답하여 유체의 유동을 변경하도록 구성된 유동 제어 조립체를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 핵 분열 반응로가 제공되며, 그러한 핵 분열 반응로는 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 가지도록 구성된 열-발생 핵 분열 연료 조립체; 그리고 핵 분열 연료 조립체에 커플링되도록 구성되고 그리고 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에서 진행 연소파에 응답하여 유체 스트림의 유동을 변경할 수 있는 유동 제어 조립체를 포함한다.
본 개시의 또 다른 측면에 따라, 진행파(traveling wave) 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 유량 조정기 하위조립체를 포함하는 유동 제어 조립체가 제공된다.
본 개시의 다른 측면에 따라, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 유량 조정기 하위조립체를 포함하는 유동 제어 조립체가 제공되며, 상기 유량 조정기 하위조립체는 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브; 상기 제 1 슬리브 내로 삽입되도록 구성된 제 2 슬리브로서, 상기 제 2 슬리브는 상기 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 가지며, 제 1 홀을 제 2 홀과 정렬시키기 위해서 상기 제 1 슬리브가 회전되도록 구성되는, 제 2 슬리브; 그리고 상기 유량 조정기 하위조립체에 커플링되도록 구성된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 또 다른 측면에 따라, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 연료 조립체에 연결되도록 구성되는 유동 제어 조립체를 포함하고, 그러한 유동 제어 조립체는 유체 스트림 내에 배치되도록 구성되고 조정가능한 유량 조정기 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 또 다른 측면에 따라, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 연료 조립체에 연결되도록 구성되는 유동 제어 조립체가 제공되고, 그러한 유동 제어 조립체는 유체 스트림 내에 배치되도록 구성되고 조정가능한 유량 조정기 하위조립체로서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체는 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브를 포함하는, 유량 조정기 하위조립체; 그리고 상기 제 1 슬리브 내로 삽입되도록 구성되는 제 2 슬리브를 포함하고, 상기 제 2 슬리브는 제 2 홀을 구비하고, 상기 제 1 홀은 제 2 홀과 점진적으로 정렬될 수 있고, 따라서 제 1 홀이 제 2 홀과 점진적으로 정렬됨에 따라 유체 스트림의 가변적인 양이 제 1 홀 및 제 2 홀을 통해서 유동하고, 상기 제 2 홀을 상기 제 1 홀과 정렬시키기 위해서 상기 제 1 슬리브가 제 2 슬리브에 대해서 상대적으로 축방향으로 병진운동하도록 구성된다.
본 개시의 추가적인 측면에 따라, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 연료 조립체에 연결되도록 구성된 유동 제어 조립체가 제공되고, 상기 유동 제어 조립체는 조정가능한 유량 조정기 하위조립체; 그리고 조정가능한 유량 조정기 하위조립체를 조정하기 위해서 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 커플링된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 핵 분열 반응로 내에 배치하도록 정렬된 복수의 핵 분열 연료 조립체 중에서 선택된 핵 분열 연료 조립체에 커플링될 수 있는 유동 제어 조립체가 제공되며, 그러한 유동 제어 조립체는 복수의 핵 분열 연료 조립체들 중에서 선택된 핵 분열 연료 조립체를 통해서 유동하는 유체 스트림의 유동을 변경하기 위한 조정가능한 유량 조정기 하위조립체로서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체가 복수의 제 1 홀을 구비하는 외측 슬리브를 포함하는, 조정가능한 유량 조정기 하위조립체; 상기 외측 슬리브 내로 삽입되는 내측 슬리브로서, 상기 내측 슬리브는 복수의 제 2 홀을 구비하고, 상기 제 1 홀은 상기 제 2 홀과 점진적으로 정렬되어 가변적인 유동 면적을 형성하며, 그에 따라 제 1 홀 및 제 2 홀이 점진적으로 정렬되어 가변적인 유동 면적을 형성할 때 상기 유체 스트림의 가변적인 양이 제 1 홀 및 제 2 홀을 통해서 유동하는, 내측 슬리브; 그리고 조정가능한 유량 조정기 하위조립체를 조정하기 위해서 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 커플링된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 추가적인 측면에 따라서, 핵 분열 반응로 작동 방법에 제공되고, 그러한 방법은 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성하는 단계; 그리고 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경하기 위해서 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하는 방법이 제공되며, 그러한 방법은 유량 조정기 하위조립체를 수용하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하는 방법이 제공되며, 그러한 방법은 캐리지 하위조립체를 수용하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하는 방법이 제공되며, 그러한 방법은 제 1 홀을 구비하는 제 1 슬리브를 수용하는 단계; 제 2 슬리브를 제 1 슬리브 내로 삽입하는 단계로서, 상기 제 2 슬리브는 상기 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하고, 상기 제 1 슬리브는 제 1 홀을 축방향으로 병진운동시켜 제 2 홀과 정렬시키기 위해서 회전되도록 구성되는, 제 2 슬리브를 제 1 슬리브 내로 삽입하는 단계; 그리고 캐리지 하위조립체를 유량 조정기 하위조립체에 커플링하는 단계를 포함한다.
본 개시의 추가적인 측면에 따라서, 진행파 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체 시스템이 제공되며, 그러한 시스템은 유량 조정기 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체 시스템이 제공되며, 그러한 시스템은 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브를 포함하는 유량 조정기 하위조립체; 제 1 슬리브 내로 삽입되도록 구성된 제 2 슬리브로서, 상기 제 2 슬리브는 상기 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하고, 상기 제 1 슬리브는 제 1 홀을 축방향으로 병진운동시켜 제 2 홀과 정렬시키기 위해서 회전되도록 구성되는, 제 2 슬리브; 그리고 유량 조정기 하위조립체에 커플링되도록 구성된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 또 다른 측면에 따라서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체 시스템이 제공되며, 그러한 시스템은 핵 분열 연료 조립체에 커플링되도록 구성되고, 유체 스트림 내에 배치되도록 구성된 조정 가능한 유량 조정기 하위 조립체를 포함한다.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위해서, 핵 분열 반응로 내에 배치된 복수의 핵 분열 연료 조립체들 중에서 선택된 핵 분열 연료 조립체에 커플링될 수 있는 유동 제어 조립체 시스템이 제공되며, 그러한 시스템은 핵 분열 연료 조립체들 중에서 선택된 핵 분열 연료 조립체를 통해서 유동하는 유체 스트림의 유동을 제어하기 위한 조정가능한 유량 조정기 하위조립체로서, 복수의 제 1 홀을 구비하는 외측 슬리브를 포함하는, 조정가능한 유량 조정기 하위조립체; 상기 외측 슬리브 내에 삽입되는 내측 슬리브로서, 상기 내측 슬리브가 복수의 제 2 홀을 구비하고, 상기 제 1 홀은 가변적인 유동 면적을 형성하기 위해서 제 2 홀과 점진적으로 정렬될 수 있고, 그에 따라, 제 1 홀이 제 2 홀과 점진적으로 정렬되어 가변적인 유동 면적을 형성함에 따라 제 1 홀 및 제 2 홀을 통해서 가변적인 양의 유체 스트림이 유동하는, 내측 슬리브; 그리고 조정가능한 유량 조정기 하위조립체를 조정하기 위해서 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 커플링된 캐리지 하위조립체를 포함한다.
본 개시의 특징은 연소파(burn wave)의 위치에 응답하여 유체의 유동을 제어할 수 있는 유동 제어 조립체를 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 특징은 외측 슬리브 및 내측 슬리브를 포함하는 유량 조정기 하위조립체를 포함하는 유동 제어 조립체를 제공하는 것이며, 상기 외측 슬리브는 제 1 홀을 구비하고 그리고 상기 내측 슬리브는 상기 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하며, 그에 따라 제 2 홀이 제 1 홀과 정렬될 때 제 1 홀 및 제 2 홀을 통해서 소정 양의 유체 스트림이 유동한다.
본 개시의 추가적인 특징은 유량 조정기 하위조립체를 이송하고 구성하기 위해서 유량 조정기 하위조립체에 커플링되도록 구성된 캐리지 하위조립체를 제공하는 것이다.
전술한 내용에 추가하여, 여러 가지 다른 방법 및/또는 장치의 실시예들이 본원 명세서의 기재내용(예를 들어, 특허청구범위 및/또는 상세한 설명) 및/또는 도면에 기재되고 설명되어 있다.
전술한 내용은 요약이고 그에 따라 상세한 사항의 단순화, 일반화, 포함(inclusion), 및/또는 생략을 포함할 수 있으며; 결과적으로, 당업자는 요약이 단지 예시적인 것이고 어떠한 방식으로도 제한적으로 해석되지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 위에서 설명된 측면들, 실시예들, 및 특징들에 더하여, 추가적인 측면들, 실시예들 및 특징들이 첨부 도면 및 이하의 구체적인 설명으로부터 분명하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 청구 대상을 특별히 기재하고 그리고 명확하게 청구하고 있는 특허청구범위로 본원 명세서가 종결되지만, 첨부 도면을 참조할 때 이하의 상세한 설명으로부터 본 개시를 보다 분명하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 여러 도면들에서, 동일한 심볼은 통상적으로 유사한 또는 동일한 항목을 나타낸다.
도 1은 핵 분열 반응로를 도시한 도면이다.
도 1a는 핵 분열 반응로에 속하는 핵 분열 모듈 또는 핵 연료 조립체의 횡단면도이다.
도 1b는 핵 분열 모듈에 속하는 핵 연료봉의 일부를 절개하여 도시한 사시도이다.
도 2는 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 육각형 형상의 핵 분열 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 3은 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 원통형 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 4는 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 평행육면체형 반응로 코어의 횡단면도로서, 상기 반응로 코어가 핵 분열 모듈에 대한 상대적인 위치에서 폭 "x"를 가지는 진행 연소파의 적어도 일부를 포함하는, 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 5는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 길이방향으로 이동가능한 제어봉(control rod)이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5a는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 원료 증식(breeding) 봉이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5b는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 중성자 반사봉이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5c는 복수의 인접한 평행육면체형 반응로 코어로서, 내부 둘레 주위로 배치된 증식 브랭킷 연료 조립체를 구비하는 반응로 코어를 도시한 횡단면도이다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따라서 취한 단면도이다.
도 7은 유동 제어 조립체에 속하고 그리고 핵 분열 모듈의 각각의 하나에 커플링되는 복수의 유량 조정기 하위조립체 및 복수의 인접한 핵 분열 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 8은 유량 조정기 하위조립체를 도시한 분해도이다.
도 8a는 유량 조정기 하위조립체의 부분 단면을 도시한 분해도이다.
도 8b는 유체 유동을 완전히 허용하기 위한 개방 형태에서 유량 조정기 하위조립체를 도시한 부분 단면도이다.
도 8c는 유체 유동을 완전히 차단하기 위한 폐쇄 형태에서 유량 조정기 하위조립체를 도시한 부분 단면도이다.
도 8d는 도 8b의 선 8D-8D를 따라서 취한 도면으로서, 유량 조정기 하위조립체의 하부에 속하는 회전-방지 구성을 수평 단면으로 도시한 도면이다.
도 8e는 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략한 상태로 유량 조정기 하위조립체의 하부 부분을 도시한 도면으로서, 자유롭게 회전될 수 있는 니플(nipple)을 도시한 수직 단면도이다.
도 9는 핵 분열 모듈에 커플링된 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 핵 분열 모듈 내로 유체가 유동할 수 있게 허용하는 완전 개방 위치에서 도시한 도면이다.
도 10은 핵 분열 모듈에 커플링된 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 핵 분열 모듈 내로 유체가 유동하는 것을 방지하는 완전 폐쇄 위치에서 도시한 도면이다.
도 11은 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 하나에 커플링된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 수직 단면도이다.
도 12는 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 하나에 커플링된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 수직 단면도로서, 상기 유량 조정기 하위조립체가 가변적인 유체 유동의 통과를 허용하기 위한 완전 개방 위치, 부분 폐쇄 또는 개방 위치, 그리고 완전 폐쇄 위치에서 도시된 도면이다.
도 13은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 유동 제어 조립체에 속하는 캐리지 하위조립체를 도시한 사시도이다.
도 14는 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 각각의 하나에 배치된 복수의 센서를 도시한 도면이다.
도 15는 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 복수의 유량 조정기 하위조립체 중 선택된 유량 조정기 하위조립체가 리드 스크류 정렬체(arrangement)에 의해서 회전방향으로 구동되고 그리고 기어 정렬체에 의해서 축방향으로 구동되는 복수의 소켓 렌치 중 하나에 의해서 결합된 것을 도시한 도면이다.
도 16은 복수의 소켓 렌치들 중에서 선택된 소켓 렌치를 구동하기 위한 기어 정렬체의 사시도이다.
도 17은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 제어부 또는 제어 유닛에 전기적으로 커플링된 기밀식으로(hermetically) 밀봉된 전기 모터 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 18은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 무선 주파수 신호를 전송할 수 있는 제어부 또는 제어 유닛에 속하는 무선 송신기-수신기 정렬체에 응답하여 기밀식으로 밀봉된 전기 모터 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 19는 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 광선에 의해서 신호를 전달할 수 있는 제어 유닛에 속하는 광섬유 송신기-수신기 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 20a-20s는 핵 분열 반응로의 작동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 21a-21h는 유동 제어 조립체 조립 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1은 핵 분열 반응로를 도시한 도면이다.
도 1a는 핵 분열 반응로에 속하는 핵 분열 모듈 또는 핵 연료 조립체의 횡단면도이다.
도 1b는 핵 분열 모듈에 속하는 핵 연료봉의 일부를 절개하여 도시한 사시도이다.
도 2는 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 육각형 형상의 핵 분열 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 3은 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 원통형 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 4는 복수의 육각형 핵 분열 모듈이 내부에 배치된 평행육면체형 반응로 코어의 횡단면도로서, 상기 반응로 코어가 핵 분열 모듈에 대한 상대적인 위치에서 폭 "x"를 가지는 진행 연소파의 적어도 일부를 포함하는, 반응로 코어의 횡단면도이다.
도 5는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 길이방향으로 이동가능한 제어봉(control rod)이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5a는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 원료 증식(breeding) 봉이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5b는 복수의 인접한 육각형 핵 분열 모듈로서, 연료봉에 추가하여 복수의 중성자 반사봉이 내부에 배치된 핵 분열 모듈을 도시한 횡단면도이다.
도 5c는 복수의 인접한 평행육면체형 반응로 코어로서, 내부 둘레 주위로 배치된 증식 브랭킷 연료 조립체를 구비하는 반응로 코어를 도시한 횡단면도이다.
도 6은 도 5의 선 6-6을 따라서 취한 단면도이다.
도 7은 유동 제어 조립체에 속하고 그리고 핵 분열 모듈의 각각의 하나에 커플링되는 복수의 유량 조정기 하위조립체 및 복수의 인접한 핵 분열 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 8은 유량 조정기 하위조립체를 도시한 분해도이다.
도 8a는 유량 조정기 하위조립체의 부분 단면을 도시한 분해도이다.
도 8b는 유체 유동을 완전히 허용하기 위한 개방 형태에서 유량 조정기 하위조립체를 도시한 부분 단면도이다.
도 8c는 유체 유동을 완전히 차단하기 위한 폐쇄 형태에서 유량 조정기 하위조립체를 도시한 부분 단면도이다.
도 8d는 도 8b의 선 8D-8D를 따라서 취한 도면으로서, 유량 조정기 하위조립체의 하부에 속하는 회전-방지 구성을 수평 단면으로 도시한 도면이다.
도 8e는 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략한 상태로 유량 조정기 하위조립체의 하부 부분을 도시한 도면으로서, 자유롭게 회전될 수 있는 니플(nipple)을 도시한 수직 단면도이다.
도 9는 핵 분열 모듈에 커플링된 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 핵 분열 모듈 내로 유체가 유동할 수 있게 허용하는 완전 개방 위치에서 도시한 도면이다.
도 10은 핵 분열 모듈에 커플링된 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 핵 분열 모듈 내로 유체가 유동하는 것을 방지하는 완전 폐쇄 위치에서 도시한 도면이다.
도 11은 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 하나에 커플링된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 수직 단면도이다.
도 12는 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 하나에 커플링된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 수직 단면도로서, 상기 유량 조정기 하위조립체가 가변적인 유체 유동의 통과를 허용하기 위한 완전 개방 위치, 부분 폐쇄 또는 개방 위치, 그리고 완전 폐쇄 위치에서 도시된 도면이다.
도 13은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 유동 제어 조립체에 속하는 캐리지 하위조립체를 도시한 사시도이다.
도 14는 복수의 인접한 핵 분열 모듈 및 핵 분열 모듈들 중 각각의 하나에 배치된 복수의 센서를 도시한 도면이다.
도 15는 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 복수의 유량 조정기 하위조립체 중 선택된 유량 조정기 하위조립체가 리드 스크류 정렬체(arrangement)에 의해서 회전방향으로 구동되고 그리고 기어 정렬체에 의해서 축방향으로 구동되는 복수의 소켓 렌치 중 하나에 의해서 결합된 것을 도시한 도면이다.
도 16은 복수의 소켓 렌치들 중에서 선택된 소켓 렌치를 구동하기 위한 기어 정렬체의 사시도이다.
도 17은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 제어부 또는 제어 유닛에 전기적으로 커플링된 기밀식으로(hermetically) 밀봉된 전기 모터 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 18은 명료한 도시를 위해서 일부 부분을 생략하여 도시한, 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 무선 주파수 신호를 전송할 수 있는 제어부 또는 제어 유닛에 속하는 무선 송신기-수신기 정렬체에 응답하여 기밀식으로 밀봉된 전기 모터 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 19는 복수의 소켓 렌치 중에서 선택된 소켓 렌치에 의해서 결합된 복수의 유량 조정기 하위조립체를 도시한 도면으로서, 상기 소켓 렌치가 광선에 의해서 신호를 전달할 수 있는 제어 유닛에 속하는 광섬유 송신기-수신기 정렬체에 의해서 적어도 부분적으로 제어되는 것을 도시한 도면이다.
도 20a-20s는 핵 분열 반응로의 작동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 21a-21h는 유동 제어 조립체 조립 방법을 도시한 흐름도이다.
이하의 설명에서, 상세한 설명의 일부로서 포함되는 첨부 도면을 참조한다. 첨부 도면에서, 다른 내용이 없는 경우에, 유사한 심볼들은 통상적으로 유사한 성분들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면 및 특허청구범위에 기재된 예시적인 실시예들은 제한적인 것이 아니다. 본원의 청구대상의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고도, 다른 실시예들이 이용될 수 있을 것이고, 다른 변화도 이루어질 수 있을 것이다.
또한, 본 출원은 명료한 표시를 위해서 형식적인 서두어를 사용한다. 그러나, 그러한 서두어는 표시를 위한 것이고, 본원 전체를 통해서 다양한 타입의 청구대상이 기재되어 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다(예를 들어, 장치(들)/구조(들)이 프로세스(들)/프로세스(들)에 관한 서두어 이하에 기재될 수 있고 및/또는 프로세스(들)/작동이 구조(들)/프로세스(들) 서두어 이하에 기재될 수 있을 것이다). 그에 따라, 형식적인 서두어는 결코 제한적으로 해석되지 않아야 할 것이다.
또한, 본원에서 설명되는 청구대상은 또 다른 여러 성분들에 포함되거나 연결된 여러 성분들을 설명하기도 한다. 그러한 설명된 아키텍쳐(architectures)는 단지 예시적인 것으로 이해되어야 할 것이고, 그리고 사실상, 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐들도 실행될 수 있을 것이다. 개념적인 견지에서, 희망하는 기능을 달성하도록, 동일한 기능을 달성하기 위한 성분들의 임의 정렬이 유효하게 "연관된다." 그에 따라, 아키텍쳐 또는 매개물 성분과 관계 없이, 희망하는 기능을 달성하도록, 특정 기능을 달성하기 위해서 조합된 임의의 두 성분들이 서로 "연관된 것"으로 볼 수 있을 것이다. 유사하게, 그렇게 연관된 임의의 두 성분들이 희망 기능의 달성을 위해서 서로 "작동적으로 연결된(operably connected)" 또는 "작동적으로 커플링된" 것으로 볼 수 있을 것이며, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 두 성분들은 또한 희망 기능을 달성하기 위해서 서로 "작동적으로 커플링될 수 있는" 것으로 볼 수 있을 것이다. 작동적으로 커플링될 수 있는 구체적인 예에는 물리적으로 결합가능한(mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 무선으로 상호작용할 수 있는 및/또는 무선으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있는 성분들을 포함하나, 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다.
일부 경우에, 하나 또는 둘 이상의 성분들이 여기에서 "구성되는(configured to)", "구성될 수 있는", "작동가능한/작동적인(operative to)", "적응된/적응될 수 있는(adaptable; 조정될 수 있는)", "가능한", "정합가능한(conformable)/정합되는" 등으로 설명될 것이다. 소위 당업자는 "구성되는", "구성될 수 있는", "작동가능한/작동적인", "적응된/적응될 수 있는", "가능한", "정합가능한(conformable)/정합되는" 등은, 다른 기재가 없다면, 일반적으로 활성-상태 성분 및/또는 비활성(inactive)-상태 성분 및/또는 대기-상태 성분을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 개시과 관련하여 그리고 전술한 바와 같이, 많은 경우에, 분열 핵종에 흡수된 모든 중성자에서, 분열 핵종이 고갈될 때까지 하나 이상의 중성자가 유리된다(liberated). 이러한 현상을 상업적 핵 반응로에서 이용하여 연속적으로 열을 생성하고, 그 열을 다시 이용하여 전기를 생산한다.
그러나, 반응로 코어 내의 균일하지 못한 중성자속 분포로 인해서 발생하는 "피크" 온도(즉, 고온 채널 피크화(peaking) 인자) 때문에, 반응로 구조 물질에 대한 열 손상이 발생할 수 있다. 당업계에 주지된 바와 같이, 중성자속은 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 중성자의 개체수로서 규정된다. 이러한 피크 온도는, 다시, 불균질 제어봉/연료봉 분포 때문이다. 만약 피크 온도가 물질 한계를 초과한다면, 열 손상이 발생될 수 있다. 또한, 빠른 중성자 스펙트럼에서 작동하는 반응로들은 코어 주변에 존재하는 원료 연료(fertile) "증식 브랭킷" 물질을 가지도록 디자인될 수 있을 것이다. 그러한 반응로는 중성자 흡수를 통해서 연료를 증식 브랭킷 물질로 증식하는 경향을 가질 것이다. 이는, 반응로가 연료 사이클의 말기(end)로 접근함에 따라, 반응로 주변부에서의 파워 출력을 높이는 결과를 초래한다. 반응로 연료 사이클의 시작시에 주변 조립체를 통한 냉각제 유동은 안전한 작동 온도를 유지할 수 있을 것이고 그리고 연료 사이클 동안의 번업(burn-up) 증가에 따라서 발생하는 파워 증가를 설명할 수 있을 것이다.
연료 "번업"으로 인해서 "반응도(reactivity)"(즉, 반응로 파워의 변화)가 얻어진다. 번업은 통상적으로 연료의 단위 질량 당 발생 에너지의 양으로서 규정되고 그리고 일반적으로 중금속의 미터 톤(metric tonne) 당 메가와트-일(megawatt-days)(MWd/MTHM) 또는 중금속의 미터 톤의 기가와트-일(GWd/MTHM)의 단위로서 표현된다. 보다 구체적으로, 반응도 변화는 임계적인 연쇄 반응을 유지하기 위한 정확한 양 보다 많거나 적은 중성자를 생산할 수 있는 반응로의 상대적인 능력에 관한 것이다. 반응로의 응답성은 통상적으로 반응로가 파워를 지수함수적으로 증가 또는 감소시키는 반응도 변화의 시간 도함수로서 특징지어진다.
이와 관련하여, 통상적으로 중성자 흡수 물질로 제조된 제어봉을 이용하여 변화하는 반응도를 조정 및 제어한다. 그러한 제어봉은 반응로 코어의 내외로 왕복되어 중성자 흡수를 가변적으로 제어하고 그에 따라 중성자속 레벨 및 반응로 코어 내의 반응도를 가변적으로 제어한다. 중성자속 레벨은 제어봉 주변에서 억제되고 그리고 제어봉으로부터 멀리 떨어진 곳에서 보다 높을 것이다. 그에 따라, 중성자속은 반응로 코어에 걸쳐 균일하지 않게 된다 . 이는, 중성자속이 보다 높은 그러한 영역에서 보다 높은 연로 번업을 초래한다. 또한, 핵발전 분야의 소위 당업자는 중성자속 및 파워 밀도 변동이 많은 인자에 의해서 유발된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제어봉에 대한 근접도가 일차적인 인자가 될 수도 있고 아닐 수도 있을 것이다. 예를 들어, 중성자속은 통상적으로 가까운 제어봉이 없는 코어 경계에서 상당히 강하(drop)된다. 이러한 효과는, 다시, 중성자속이 높은 영역에서 과열 또는 피크 온도를 유발할 것이다. 그러한 피크 온도는 구조물의 기계적 성질을 변화시켜 그러한 피크 온도에 노출된 구조물의 작동 수명을 바람직하지 못하게 감소시킬 것이다. 또한, 중성자속의 생성 및 분열 연료 농도에 비례하는 반응로 파워 밀도는 그러한 피크 온도를 손상 없이 견딜 수 있는 코어 구조 물질의 능력에 의해서 제한된다.
그에 따라, 도 1을 참조하면, 단지 예로서 그리고 비-제한적으로서, 전체적으로 도면부호 '10'으로 표시되고 전술한 문제점들을 해결하는 핵 분열 반응로가 도시되어 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 반응로(10)는 진행파 핵 분열 반응로일 수 있다. 핵 분열 반응로(10)는 복수의 전송라인(도시하지 않음)을 통해서 전기 사용자에게 전달되는 전기를 생산한다. 그 대신에, 온도가 반응로 물질에 미치는 영향에 대한 테스트와 같은 테스트를 실시하기 위해서 반응로(10)가 이용될 수 있을 것이다.
도 1, 1a, 1b 및 2를 참조하면, 반응로(10)는 전체적으로 도면부호 '20'으로 표시된 핵 분열 반응로 코어를 포함하며, 그러한 코어는 복수의 핵 분열 연료 조립체 또는, 본원 명세서에 기재된 바와 같은, 핵 분열 모듈(30)을 포함한다. 핵 분열 반응로 코어(20)는 반응로 코어 외장(enclosure; 35) 내에 밀봉식으로 수용된다. 단지 예로서 그리고 비-제한적으로서, 각각의 핵 분열 모듈(30)이 단면이 도시된 바와 같은 육각형-형상인 구조물을 형성하고, 그에 따라 원통형 또는 원형 형상과 같은 대부분의 다른 형상의 핵 분열 모듈(30)에 대비해서, 보다 조밀하게 다른 핵 분열 모듈(30)과 팩킹될 수 있을 것이다. 각각의 핵 분열 모듈(30)은 전술한 핵 분열 연쇄 반응 프로세스로 인한 열 생성을 위한 복수의 연료봉(40)을 포함한다. 연료봉(40)은, 필요한 경우에, 핵 분열 모듈(30)에 대해서 구조적인 견고함을 부가하기 위해서 그리고 핵 분열 모듈(30)을 서로 격리하기 위해서, 연료봉 캐니스터(43)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 핵 분열 모듈(30)을 서로 격리하는 것은 인접한 핵 분열 모듈(30)들 사이의 횡방향 냉각제 교차 유동을 방지한다. 횡방향 냉각제 교차 유동의 방지는 핵 분열 모듈(30)의 횡방향 진동을 방지한다. 그러한 횡방향 진동은 연료봉(40)에 대한 손상 위험성을 높일 것이다. 또한, 핵 분열 모듈(30)을 서로 격리함으로써, 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 개별적인 모듈-바이(by)-모듈(모듈별) 형태의 냉각제 유동 제어가 가능해질 수 있을 것이다. 개별적이고, 미리 선택된 핵 분열 모듈(30)로의 냉각제 유동을 제어하는 것은 반응로 코어(20) 내의 냉각제 유동을 효과적으로 관리할 수 있게 하고, 예를 들어 실질적으로 반응로 코어(20) 내의 불균일한 온도 분포에 따라 냉각제 유동을 지향시킬 수 있게 한다. 캐니스터(43)는 연료봉(40)들이 함께 번들로(bundle) 놓여질 수 있게 하기 위한 환형 쇼울더(shoulder) 부분(46)(도 7 참조)을 포함할 수 있다. 냉각제는 정상 작동 중인 예시적인 나트륨 냉각형 반응로의 경우에 약 5.5 m3/초(즉, 약 194 입방 피트/초(ft3/초))의 평균 공칭 유량 및 약 2.3 m/초(즉, 약 7.55 ft/초)의 평균 공칭 속도를 가질 것이다. 연료봉(40)들은 서로 인접하고 그리고 연료봉(40) 외부를 따라서 냉각제가 유동할 수 있게 허용하는 냉각제 유동 채널(47)(도 7 참조)을 그 사이에 형성한다. 연료봉(40)은 함께 번들화되어 전술한 육각형 핵 분열 모듈(30)을 형성한다. 비록 연료봉(40)들이 서로 인접하지만, 그럼에도 불구하고, 핵 발전 반응로 디자인의 당업자에게 공지된 기술에 따라서, 연료봉(40)들은 각 연료봉(40)의 길이를 따라서 나선형으로 연장하는 와이어 래퍼(wire wrapper; 50)(도 7 참조)에 의해서 공간적으로-이격된 관계로 유지된다.
도 1b를 특히 참조하면, 각각의 연료봉(40)이 내부에서 단부-대-단부 방식으로 적층된 복수의 핵 연료 펠릿(pellet; 60)을 구비하며, 그러한 핵 연료 펠릿(60)은 연료봉 크래딩 물질(70)에 의해서 밀봉식으로 둘러싸인다. 핵 연료 펠릿(60)은 우라늄-235, 우라늄-233 또는 플루토늄-239와 같은 전술한 분열 핵종을 포함한다. 그 대신에, 핵 연료 펠릿(60)이 분열 프로세스 중에 바로 위에 기재한 분열 핵종으로 변경되는 토륨-232 및/또는 우라늄-238과 같은 원료 핵종을 포함할 수 있다. 또 다른 대안은, 핵 연료 펠릿(60)이 미리 결정된(이하, '소정의') 분열 핵종 및 원료 핵종의 혼합물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 단지 예로서 그리고 비-제한적으로서, 핵 연료 펠릿(60)이 우라늄 모노옥사이드 (UO), 우라늄 디옥사이드 (UO2), 토륨 디옥사이드 (ThO2) (또한 토륨 옥사이드라고도 지칭된다), 우라늄 트리옥사이드 (UO3), 우라늄 옥사이드-플루토늄 옥사이드 (UO-PuO), 트리우라늄 옥톡사이드(octoxide) (U3O8) 및 이들의 혼합물로 본질적으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 산화물로부터 제조될 수 있을 것이다. 그 대신에, 핵 연료 펠릿(60)은, 비제한적으로, 지르코늄 또는 토륨 금속과 같은 다른 금속과 합금화된 또는 합금화되지 않은(unalloyed) 우라늄을 실질적으로 포함할 수 있다. 또 다른 대안으로서, 핵 연료 펠릿(60)이 우라늄의 탄화물 (UCx) 또는 토륨의 탄화물 (ThCx)을 실질적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 핵 연료 펠릿(60)은 우라늄 모노카바이드 (UC), 우라늄 디카바이드 (UC2), 우라늄 세스퀴(sesqui)카바이드 (U2C3), 토륨 디카바이드 (ThC2), 토륨 카바이드 (ThC) 및 이들의 혼합물로 본질적으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 탄화물로부터 제조될 수 있을 것이다. 다른 비-제한적인 예로서, 핵 연료 펠릿(60)은 우라늄 나이트라이드(질화물) (U3N2), 우라늄 나이트라이드-지르코늄 (U3N2Zr3N4), 우라늄-플로토륨 나이트라이드 ((U-Pu)N), 토륨 나이트라이드 (ThN), 우라늄-지르코늄 합금 (UZr) 및 이들의 혼합물로 본질적으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 질화물로부터 제조될 수 있을 것이다. 핵 연료 펠릿(60)의 적층체를 밀봉식으로 둘러싸는 연료봉 크래딩 물질(70)은 ZIRCOLOY™(Westinghouse Electric Corporation의 등록 상표)와 같은 적절한 지르코늄 합금일 수 있고, 그러한 합금은 부식 및 균열에 대해서 공지된 내성을 가지고 있다. 크래딩(70)은 페라이틱 마르텐사이트 스틸과 같은 다른 물질로도 제조될 수 있을 것이다.
도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 반응로 코어(20)는 방사성 입자, 가스 또는 액체가 반응로 코어(20)로부터 주변 생물권으로 누출되는 것을 방지하기 위해서 반응로 압력 용기(80) 내에 배치된다. 압력 용기(80)는 방사선 누출 위험을 줄일 수 있고 그리고 필요한 압력 로드(loads)를 지지할 수 있는 적절한 두께 및 크기를 가지는 스틸, 콘크리트, 또는 기타 물질로 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 방사성 입자, 가스 또는 액체가 반응로 코어(20)로부터 주변 생물권으로 누출되는 것을 추가적으로 방지하기 위해서 반응로 코어(20)의 부분들을 밀봉식으로 둘러싸는 격납(containment) 용기(도시하지 않음)가 제공될 수 있을 것이다.
도 1을 참조하면, 반응로 코어(20)를 냉각시키기 위해서 적절한 냉각제가 반응로 코어(20)를 통해서 유동할 수 있게 허용하기 위한 1차(promary) 루프 냉매 파이프(90)가 반응로 코어(20)에 커플링된다. 1차 루프 냉각제 파이프(90)는 스테인리스 스틸과 같은 임의의 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 필요하다면, 1차 루프 냉매 파이프(90)가 철계 합금으로만 제조되지 않을 수 있고, 비-철계 합금, 지르코늄계 합금 또는 다른 구조재 또는 복합체로도 제조될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 1차 루프 냉매 파이프(90)에 의해서 이송되는 냉각제는 희가스(noble gas) 또는 희가스들의 혼합물일 수 있다. 그 대신에, 냉각제는 "경수"(H2O) 또는 가스 또는 초임계(supercritical) 이산화탄소(CO2)와 같은 다른 유체일 수 있을 것이다. 다른 예로서, 냉각제가 액체 금속일 수 있다. 그러한 액체 금속은 납-비스무트(Pb-Bi)와 같은 납(Pb) 합금일 수 있다. 또한, 냉각제는 유기계 냉각제, 예를 들어 폴리페닐 또는 플루오르카본일 수 있다. 본원 명세서에 기재된 예시적인 실시예에서, 냉각제는 적절하게 액체 나트륨(Na) 금속 또는 나트륨 금속 혼합물, 예를 들어 나트륨-포타슘(Na-K)일 수 있다. 예로서 그리고 특정 반응로 코어 디자인에 따라서 그리고 작동 이력에 따라서, 나트륨-냉각형 반응로 코어의 정상 작동 온도가 비교적 높을 수 있다. 예를 들어, 혼합된 우라늄-플루토늄 산화물 연료를 이용하는 500 내지 1,500 MWe 나트륨-냉각형 반응로의 경우에, 정상 작동 중의 반응로 코어 배출구 온도는 약 510 ℃(즉, 950 ℉) 내지 약 550 ℃(즉, 1,020 ℉)가 될 수 있다. 한편, LOCA (Loss Of Coolant Accident) 또는 LOFTA (Loss of Flow Transient Accident)의 경우에, 반응로 코어 디자인 및 작동 이력에 따라서, 피크 연료 크래딩 온도가 약 600 ℃(즉, 1,110 ℉) 또는 그 초과에 도달할 수 있을 것이다. 또한, LOCA 또는 LOFTA-후(post-LOFTA) 시나리오 중의 및 반응로 작동의 중지(suspension) 동안의 붕괴열(decay heat) 축적은 허용될 수 없는 열 축적을 초래할 수 있을 것이다. 그에 따라, 일부 경우에, 정상 작동 및 사고발생 후 시나리오 모두 중에서 반응로 코어(20)로의 냉각제 유동을 제어하는 것이 적절하다할 것이다.
또한, 반응로 코어(20) 내의 온도 프로파일은 위치의 함수로서 변화된다. 이와 관련하여, 반응로 코어(20) 내의 온도 분포는 반응로 코어(20) 내의 파워 밀도 공간 분포를 밀접하게(closely) 따를 것이다. 반응로 코어(20) 주변부 주위에 적절한 중성자 반사부 또는 중성자 증식 "브랭킷"이 없는 경우에, 반응로 코어(20)의 중심에 근접한 파워 밀도는 일반적으로 반응로 코어(20)의 주변부 근접한 경우 보다 일반적으로 높다. 그에 따라, 특히 코어 수명의 시작시에, 반응로 코어(20) 주변부 핵 분열 모듈(30)에 대한 냉각제 유동 파라미터는 반응로 코어(20) 중심에 근접한 핵 분열 모듈(30)에 대한 냉각제 유동 파라미터 보다 적을 것이다. 그에 따라, 이러한 경우에, 각각의 핵 분열 모듈(30)에 대한 동일한 또는 균일한 질량 유량을 제공하는 것이 불필요할 것이다. 이하에서 구체적으로 설명하는 바와 같이, 반응로 코어(20)내의 핵 분열 모듈(30)의 위치 및 희망하는 반응로 작동 결과에 따라서, 개별적인 핵 분열 모듈(30)에 대한 냉각제 유동을 가변화시키기 위한 기술이 제공된다.
도 1을 계속 참조하면, 여기에서 제시된 이유로 인해서, 반응로 코어(20)에 의해서 생성된 열을 포함하는(heat-bearing) 냉각제가 냉각제 유동 경로(95)를 따라서 중간 열 교환기(100)로 유동한다. 냉각제 유동 경로(95)를 따라 유동하는 냉각제가 중간 열 교환기(100)를 통과하고 그리고 중간 열 교환기(100)와 연관된 플리넘 부피부(plemum volume; 105) 내로 유동한다. 플리넘 부피부(105) 내로 유동한 후에, 복수의 화살표(107)로 도시한 바와 같이, 냉각제는 1차 루프 파이프(90)를 통해서 계속 진행한다. 플리넘 부피부(105)를 떠나는 냉각제가 중간 열 교환기(100) 내에서 발생하는 열 전달로 인해서 냉각된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 제 1 펌프(110)가 1차 루프 파이프(90)에 커플링되고, 그리고 1차 루프 파이프(90)에 의해서 이송되는 반응로 냉각제와 유체 소통되어, 반응로 냉각제를 1차 루프 파이프(90)를 통해서, 반응로 코어(20)를 통해서, 냉각제 유동 경로(95)를 따라서, 중간 열 교환기(100) 내로, 그리고 플리넘 부피부(105) 내로 펌핑한다.
도 1을 다시 참조하면, 중간 열 교환기(100)로부터 열을 제거하기 위해서 2차 루프 파이프(120)가 제공된다. 2차 루프 파이프(120)는 2차 "고온(hot)" 레그 파이프 세그먼트(130) 및 2차 "저온(cold)" 레그 파이프 세그먼트(140)를 포함한다. 2차 저온 레그 파이프 세그먼트(140)는 2차 고온 레그 파이프 세그먼트(130)와 일체로 형성되어, 도시된 바와 같이, 2차 루프 파이프(120)를 형성하는 폐쇄된 루프를 형성한다. 고온 레그 파이프 세그먼트(130) 및 저온 레그 파이프 세그먼트(140)에 의해서 형성되는 2차 루프 파이프(120)는 유체를 포함하고, 그러한 유체는 적합하게 액체 나트륨 또는 액체 나트륨 혼합물일 수 있다. 바로 밑에서 설명하는 이유로, 2차 고온 레그 파이프 세그먼트(130)는 중간 열 교환기(100)로부터 증기 발생기 및 과열기(superheater) 조합체(143)(이하, "증기 발생기(143)" 라 한다)로 연장한다. 증기 발생기(143)를 통과한 후에, 2차 루프 파이프(120)를 통해서 유동하고 그리고 증기 발생기(143)를 빠져나가는 냉각제는, 증기 발생기(143) 내에서 발생하는 열 전달로 인해서, 증기 발생기(143)로 도입되기 전 보다 낮은 온도가 된다. 증기 발생기(143)를 통과한 후에, 냉각제는, 예를 들어 제 2 펌프(145)에 의해서, "저온" 레그 파이프 세그먼트(140)를 따라서 펌핑되고, 이는 중간 열 교환기(100)에서 종료된다. 증기 발생기(143)가 증기를 생산하는 방식에 대해서는 바로 밑에서 개략적으로 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, 소정 온도 및 압력에서 유지되는 물의 본체(body; 150)가 증기 발생기(143) 내에 배치된다. 2차 고온 레그 파이프 세그먼트(130)를 통해서 유동하는 유체는 그 열을 물의 본체(15)로 전달하고, 그러한 물의 본체는 2차 고온 레그 파이프 세그먼트(130)를 통해서 유동하는 유체 보다 온도가 낮다. 2차 고온 레그 파이프 세그먼트(130)를 통해서 유동하는 유체가 열을 물의 본체(15)로 제공함으로써, 증기 발생기(143) 내의 온도 및 압력에 따라서 물의 본체(15)의 일부가 증기(160)로 증발한다. 증기(160)는 증기 라인(170)을 통해서 이동할 것이고, 그러한 증기 라인의 일 단부는 증기(160)와 증기 소통되고 그리고 타단부는 물의 본체(15)와 액체 소통된다. 회전가능한 터빈(180)이 증기 라인(170)에 커플링되고, 그에 따라 증기(160)가 통과함에 따라 터빈(180)이 회전된다. 예를 들어 회전 가능한 터빈 샤프트(195)에 의해서 터빈(180)에 연결된 발전기(190)는 터빈(180)이 회전될 때 전기를 생산한다. 또한, 응축기(200)가 증기 라인(170)에 연결되고 그리고 터빈(180)을 통과하는 증기를 수용한다. 응축기(200)는 증기를 액체 물로 응축하고 그리고 폐수를 반응로(10)와 연관된 냉각 타워(210)와 같은 히트 싱크로 전달한다. 응축기(200)와 증기 발생기(143) 사이에 배치된 제 3 펌프(220)에 의해서, 응축기(200)에 의해서 응축된 액체 물이 승기 라인(170)을 따라서 응축기(200)로부터 증기 발생기(143)로 펌핑된다.
이제 도 2, 3 및 4를 참조하면, 반응로 코어(20)에 대한 예시적인 구성이 횡단면으로 도시되어 있다. 이와 관련하여, 반응로 코어(20)에 대해서, 핵 분열 모듈(30)이 육각형-형상의 구조(전체적으로 도면부호 '230'으로 표시됨)를 형성하도록 정렬된다. 그 대신에, 반응로 코어(20)에 대해서, 핵 분열 모듈(30)이 원통형-형상 구조(전체적으로 도면부호 '240'으로 표시됨)를 형성하도록 정렬될 수 있다. 다른 대안으로서, 반응로 코어(20)에 대해서, 핵 분열 모듈(30)이 평행육면체-형상의 구조(전체적으로 도면부호 '250'으로 표시됨)를 형성하도록 정렬된다. 이와 관련하여, 이하에서 설명하는 이유로, 반응로 코어(250)가 제 1 단부(252) 및 제 2 단부(254)를 구비한다.
도 5를 참조하면, 반응로 코어(20)에 대해서 선택된 구성과 무관하게, 복수의 이격되고 길이방향으로 연장하며 길이방향으로 이동할 수 있는 제어봉(260)이 제어봉 안내 튜브 또는 크래딩(도시하지 않음) 내에 대칭적으로 배치되어, 핵 분열 모듈(30)의 소정 개체수의 길이를 연장한다. 소정 개체수의 육각형-형상의 핵 분열 모듈(30) 내에 배치된 것으로 도시된 제어봉(260)은 핵 분열 모듈(30) 내에서 발생되는 중성자 분열 반응을 제어한다. 제어봉(260)은 허용될 수 있는 높은 중성자 흡수 단면을 가지는 적절한 중성자 흡수제 물질을 포함한다. 이와 관련하여, 흡수제 물질은 리튬, 은, 인듐, 카드뮴, 보론, 코발트, 하프늄, 디스프로슘, 가돌리늄, 사마륨, 에르븀, 유로퓸 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 또는 메탈로이드(metalloid)일 수 있다. 그 대신에, 흡수제 물질은 은-인듐-카드뮴, 보론 카바이드, 지르코늄 디보라이드, 티타늄 디보라이드, 하프늄 디보라이드, 가돌리늄 티타네이트, 디스프로슘 티타네이드 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 또는 합금일 수 있다. 제어봉(260)은 음의(negative reactivity) 반응도를 반응로 코어(20)로 제어가능하게 공급할 것이다. 그에 따라, 제어봉(260)은 반응로 코어(20)에 대한 반응도 관리 능력을 제공한다. 다시 말해서, 제어봉(260)은 반응로 코어(20)에 걸친 중성자속 프로파일을 제어할 수 있고 또는 제어하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 반응로 코어(20)에 걸친 온도 프로파일에 영향을 미칠 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 핵 분열 모듈(30)의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 핵 분열 모듈(30)은 중성자적으로 활성화될(neutronically active) 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 다시 말해서, 핵 분열 모듈(30)은 임의의 분열 물질을 포함할 필요가 없다. 이러한 경우에, 핵 분열 모듈(30)은 순수한 반사성(relective) 조립체 또는 순수한 원료(ferile) 조립체 또는 양자의 조합이 될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 핵 분열 모듈(30)은 핵 증식 물질을 포함하는 증식 핵 분열 모듈 또는 반사성 물질을 포함하는 반사성 핵 분열 모듈일 수 있을 것이다. 그 대신에, 일 실시예에서, 핵 분열 모듈(30)이 핵 증식 봉 또는 반사부 봉과 조합된 연료봉(40)을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 5a에서, 복수의 원료 핵 증식 봉(270)이 연료봉(40)과 조합되어 핵 분열 모듈(30) 내에 배치된다. 제어봉(260)이 또한 존재할 수 있을 것이다. 핵 증식봉(270) 내의 원료 핵 증식 물질은, 전술한 바와 같이, 토륨-232 및/또는 우라늄-238이 될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 핵 분열 모듈(30)은 원료 핵 증식 조립체를 형성한다. 도 5b에서, 복수의 중성자 반사부 봉(274)이 연료봉(40)과 조합되어 핵 분열 모듈(30) 내에 배치된다. 제어봉(260)이 또한 존재할 수 있다. 반사부 물질은 베릴륨 (Be), 텅스텐 (W), 바나듐 (V), 고갈된(depleted) 우라늄 (U), 토륨 (Th) 납 합금 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있을 것이다. 또한, 반사부 봉(274)은 다양한 스틸 합금으로부터 선택될 수 있을 것이다. 이러한 방식에서, 핵 분열 모듈(30)은 중성자 반사기 조립체를 형성한다. 또한, 핵 인-코어(in-core) 연료 관리의 당업자는 핵 분열 모듈(30)이 핵 연료봉(40), 제어봉(260), 증식봉(270), 및 반사부 봉(274)의 적절한 임의 조합을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 5c는 전술한 반응로 코어(20)의 다른 실시예를 도시한다. 도 5c에서, 원료 물질은 수용하는 복수의 증식 핵 분열 모듈(276)을 포함하는 증식 브랭킷이 평행육면체형 반응로 코어(250)의 내부 주변부 주위에 배치된다. 증식 브랭킷은 원료 물질을 내부에서 증식한다.
도 4를 참조하면, 핵 분열 반응로 코어(20)에 대해서 선택된 구성과 관계 없이, 핵 분열 반응로 코어(20)는 진행파 핵 분열 반응로 코어로서, 예를 들어 예시적인 반응로 코어(250)로서 구성될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 비-제한적으로, U-233, U-235 또는 Pu-239와 같은 중간 정도의(moderate) 방사성 동위원소 부화(enrichment)를 포함하는 비교적 작고 그리고 제거가 가능한 핵 분열 점화기(igniter; 280)가 반응로 코어(250) 내에 적절하게 위치된다. 단지 예로서 그리고 비제한적으로, 점화기(280)가 반응로 코어(250)의 제 2의 단부에 대향하는 제 1 단부(252)에 근접하여 위치될 수 있을 것이다. 중성자들은 점화기(280)에 의해서 방출된다. 점화기(280)에 의해서 방출된 중성자들은 핵 분열 모듈(30) 내의 원료 및/또는 원료 물질에 의해서 캡쳐되어 분열 연쇄 반응을 개시한다. 분열 연쇄 반응이 자체적으로-유지된다면(self-sustaining), 필요한 경우에, 점화기(280)를 제거할 수 있을 것이다.
도 4를 다시 참조하면, 점화기(280)가 폭("x")을 가지는 3차원적인 진행 디플레그레이션(deflagration)파 또는 "연소파"(290)를 개시한다. 점화기(280)가 "점화"를 유발하기 위해서 중성자를 방출할 때, 연소파(290)가 제 1 단부(252)에 인접한 점화기(280)로부터 반응로 코어(250)의 제 2 단부(254)를 향해서 외측으로 이동하고, 그에 따라 전파되는 연소파(290)를 형성한다. 다시 말해서, 연소파(290)가 반응로 코어(250)를 통해서 전파됨에 따라, 각각의 핵 분열 모듈(30)이 진행 연소파(290)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 이동하는 연소파(290)의 속도는 일정할 수 있고 또는 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 연소파(290)가 전파되는 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 소정의 또는 프로그램된 방식의 전술한 제어봉(260)의 길이방향 운동(도 5 참조)은 핵 분열 모듈(30) 내에 배치된 연료봉(40)의 중성자 반응도를 감소 또는 저감시킬 수 있다. 이러한 방식에서, 연소파(290)의 위치에서 현재 버닝되는 연료봉(40)의 중성자 반응도가 연소파(290) 앞쪽의(ahead) "버닝되지 않은" 연료봉(40)의 중성자 반응도에 비해서 상대적으로 감소 또는 저감된다. 이는 화살표(295)에 의해서 표시된 연소파 전파 방향을 제공하는 결과를 초래한다.
그러한 진행파 핵 분열 반응로의 기본 원리가 2006년 11월 28일자로 Roderick A. Hyde 등의 명의로 출원되고 본원 출원인에게 양도되어 동시에 계류중인 "Automated Nuclear Power Reactor For Long-Term Operation" 라는 명칭의 미국 특허출원 11/605,943 에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 그 출원의 전체 내용이 본원 명세서에서 참조된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 직립되고 인접한 육각형-형상의 핵 분열 모듈(30)이 도시되어 있다. 단지 3개의 인접한 핵 분열 모듈(30) 만이 도시되어 있으며, 보다 많은 수의 핵 분열 모듈(30)이 반응로 코어(20) 내에 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 각각의 핵 분열 모듈(30)이 복수의 전술한 연료봉(40)을 포함할 것이다. 각각의 핵 분열 모듈(30)은 수평방향으로 연장하는 반응로 코어 하부 지지 플레이트(360)에 장착된다. 반응로 코어 하부 지지 플레이트(360)는 모든 핵 분열 모듈(30)을 가로질러 연장한다. 반응로 코어 하부 지지 플레이트(360)는, 이하에서 설명하는 이유로, 관통하는 대응 보어(370)를 구비한다. 대응 보어(370)는 냉각제의 유동을 허용하기 위한 개방 단부(380)를 구비한다. 각각의 핵 분열 모듈(30)을 캡핑(caps)하는 반응로 코어 상부 지지 플레이트(400)가 각 핵 분열 모듈(30)의 상부 부분 또는 출구 부분을 가로질러 수평방향으로 연장하고 그리고 분리가능하게 연결된다. 반응로 코어 상부 지지 플레이트(400)는 또한 냉각제 유동의 통과를 허용하기 위한 복수의 유동 슬롯(410)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 반응로 코어(20)로 선택된 구성에 관계 없이, 반응로 코어(20) 및 그 내부의 핵 분열 모듈(30)의 온도를 제어하는 것이 중요하다. 적절한 온도 제어는 몇 가지 이유 때문에 중요하다. 예를 들어, 피크 온도가 물질 하계를 초과한다면, 열 손상이 반응로 코어 구조 물질에서 발생할 수 있다. 그러한 피크 온도는, 구조물의 기계적 성질을 변화시킴으로써, 특히 열 크리프와 관련된 성질들을 변화시킴으로써, 그러한 피크 온도에 노출된 구조물의 작업 수명을 바람직하지 못하게 감소시킬 수 있다. 또한, 반응로 파워 밀도는 손상 없이 그러한 높은 온도에 견딜 수 있는 코어 구조 물질의 능력에 의해서 제한될 것이다. 또한, 그 대신에, 반응로(10)는 반응로 물질의 온도의 영향을 결정하기 위한 테스트와 같은 테스트 실행에 이용될 수 있을 것이다.
반응로 코어 온도를 제어하는 것은 그러한 테스트의 성공적인 실행에 있어서 중요하다. 또한, 반응로 코어(20)의 주변부를 둘러싸는 중성자 반사부 또는 중성자 증식 브랭킷이 없는 경우에, 반응로 코어(20)의 중앙에 또는 그에 인접하여 위치되는 핵 분열 모듈(30)은 반응로 코어(20)의 주변부에 또는 그에 인접하여 위치되는 핵 분열 모듈(30) 보다 더 많은 열을 발생시킬 것이다. 그에 따라, 반응로 코어(20)에 걸쳐 균일한 냉각제 질량 유동을 공급하는 것으로는 충분치 않을 것인데, 이는 반응로 코어(20)의 중심 부근의 보다 고온의 핵 분열 모듈(30)이 반응로 코어(20)의 주변부 부근의 핵 분열 모듈(30) 보다 더 큰 냉각제 질량 유량을 가질 것이기 때문이다. 본 개시는 이러한 문제를 해결하기 위한 기술을 제공한다.
도 1, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 제 1 펌프(110) 및 1차 루프 파이프(90)는 반응로 냉각제를 화살표(420)로 표시된 유체 스트림 또는 냉각제 유동 경로를 따라서 핵 분열 모듈(30)로 전달한다. 이어서, 1차 냉각제가 냉각제 유동 경로(420)를 따라서 그리고 하부 지지 플레이트(360) 내에 형성된 개방 단부(380)를 통해서 계속 진행한다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 반응로 냉각제는 진행 연소파(290)의 위치에서 핵 분열 모듈(30)들 중에서 선택된 것들로부터 열을 제거하거나 또는 냉각시키기 위해서 이용될 수 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)은, 적어도 부분적으로, 연소파(290)가 위치되고, 또는 탐지되고 또는 핵 분열 모듈(30)의 내부에 또는 부근에 있는지의 여부를 기초로, 선택된다.
다시 도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 핵 분열 모듈(30)들 중에서 선택된 핵 분열 모듈을 냉각하기 위한 희망 목표를 달성하기 위해서, 조정가능한 유량 조정기 하위조립체(430)가 핵 분열 모듈(30)에 커플링된다. 유량 조정기 하위조립체(430)는 핵분열 모듈(30)에 대한 연소파(290)의 위치에 응답하여(도 4 참조) 그리고 또한 핵 분열 모듈(30)과 연관된 특정 작동 파라미터에 응답하여 냉각제의 유동을 제어한다. 다시 말해서, 유량 조정기 하위조립체(430)는 핵 분열 모듈(30) 내에 보다 적은 양의 연소파(290)(즉, 연소파(290)의 보다 낮은 강도)가 존재할 때 핵 분열 모듈(30)로 상대적으로 적은 양의 냉각제를 공급할 수 있고 또는 공급하도록 구성된다. 한편, 유량 조정기 하위조립체(430)는 핵 분열 모듈(30) 내에 보다 많은 양의 연소파(290)(즉, 연소파(290)의 보다 높은 강도)가 존재할 때 핵 분열 모듈(30)로 상대적으로 많은 양의 냉각제를 공급할 수 있고 또는 공급하도록 구성된다. 연소파(290)의 존재 및 그 강도(세기)는 열 발생율, 중성자속 레벨, 파워 레벨 또는 핵 분열 모듈(30)과 연관된 다른 적절한 작동 특성에 의해서 식별될 수 있을 것이다.
도 7, 8, 8a, 8b, 8c, 및 8d를 참조할 때, 적절한 유량 조정기 하위조립체(430)가 핵 분열 모듈(30) 내부로의 유체 스트림(420)의 유동을 조정하기 위해서 대응 보어(370)를 통해서 연장한다. 소위 당업자는, 유체 스트림(420)의 유동을 조정하기 위해서, 유량 조정기 하위조립체(430)가 제어가능한 유동 저항을 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 유량 조정기 하위조립체(430)는 복수의 제 1 결속부(ligament; 460)를 가지는 전체적으로 원통형인 제 1 또는 외측 슬리브(450)를 포함하고, 이는 외측 슬리브(450) 주위에 방사상으로 배치된 복수의 축방향으로 이격된 제 1 홀들 또는 제 1의 제어가능 유동 개구(470)들 중의 각각의 하나를 형성한다. 외측 슬리브(450)는 본원 명세서에서 설명되는 이유로 육각형-형상의 횡방향 단면을 가질 수 있는 제 1 니플(480)을 추가로 포함한다. 제 1 니플(480)은, 이하에서 설명하는 바와 같은 이유로, 나사형(threaded) 내부 공동(500)을 형성한다.
도 7, 8, 8a, 8b, 8c 및 8d를 다시 참조하면, 유량 조정기 하위조립체(430)는, 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 외측 슬리브(450) 내로 나사식으로 수용되는 전체적으로 원통형이 제 2 또는 내측 슬리브(530)를 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 내측 슬리브(530)는 핵 분열 모듈(30)의 제조 중에 핵 분열 모듈(30)과 일체로 형성될 수 있으며, 그에 따라 내측 슬리브(530)가 핵 분열 모듈(30)의 영구적인(permanent) 부분이 된다. 다른 실시예에서, 내측 슬리브(530)가 핵 분열 모듈(30)에 분리가능하게 연결될 수 있고, 그에 따라 내측 슬리브(530)가 핵 분열 모듈(30)로부터 용이하게 분리될 수 있고 그리고 그에 따라 핵 분열 모듈(30)의 영구적인 부분이 되지 않을 수 있다. 양 실시예에서, 내측 슬리브(530)는 복수의 제 2 결속부(540)를 포함하고, 이는 내측 슬리브(530) 주위에 방사상으로 배치된 복수의 축방향으로 이격된 제 2 홀들 또는 제 2의 제어가능 유동 개구(550)들 중의 각각의 하나를 형성한다. 내측 슬리브(530)는 외측 슬리브(450)에 속하는 하부 부분(490)의 나사식 내측 공동(500) 내로 나사식으로 수용되는 크기를 가지는 외부 나사형 제 2 니플(560)을 포함한다. 내측 슬리브(530)의 상부 부분(570)은 캡(580)을 포함하고, 그 캡은, 전술한 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)과 함께 영구적으로 형성되거나 또는 그렇지 않을 수 있다. 냉각제가 관통하여 통과할 수 있도록, 내측 보어(590)가 상부 부분(570)을 통해서 그리고 캡(580)을 통해서 연장한다. 캡(580) 및 연료봉(40)에는, 내측 보어(590)로부터 연료봉(40)이 위치하는 캐니스터(43) 내로 냉각제가 통과할 수 있게 허용하기 위해서 캐니스터(43)의 내부 및 내측 보어(590)와 소통되는 내부 표면(605)을 가지는 절두-원뿔형 퍼늘(funnel) 부분(600)이 커플링될 수 있다. 전술한 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)은 온도 의존적인 반응도 변화를 가질 수 있고 또는 가지도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 유동 제어 조정기 하위조립체(430)는 온도 의존적인 반응도 변화에 영향을 미치기 위해서 핵 분열 모듈(30) 내로의 냉각제 유동을 제어함으로써 핵 분열 모듈(30) 내의 온도를 제어하도록 적어도 부분적으로 구성된다.
도 8a 및 도 8d를 참조하면, 내측 슬리브(530)에 대한 외측 슬리브(450)의 상대적인 회전을 방지하기 위해서, 외측 슬리브(450)의 하부 부분(490)은 전체적으로 도면부호 '606'으로 표시된 회전-방지 구성을 포함한다. 이와 관련하여, 외측 슬리브(450)는, 내측 슬리브(530)와 일체로 형성된 복수의 탭(608a 및 608b)들 중 각각의 하나를 정합식으로 수용하기 위해서, 홈(607a 및 607b)과 같은 복수의 홈을 형성한다. 그에 따라, 외측 슬리브(450)가 회전됨에 따라, 내측 슬리브(530)가 외측 슬리브(450)에 대해서 회전되는 것이 방지되는데, 이는 탭(608a 및 608b)이 홈(607a 및 607b) 내에 각각 결합되기 때문이다.
도 8e에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 니플(480)이 외측 슬리브(450)에 대해서 상대적으로 회전된다. 이와 관련하여, 제 1 니플(480)은 외측 슬리브(450) 냉 형성된 환형 슬롯(608d) 내에 슬라이딩식으로 수용되는 환형 플랜지(608c)를 포함한다. 이러한 방식에서, 제 1 니플(480)이 외측 슬리브(450)에 대해서 자유롭게 슬라이딩 식으로 회전될 수 있다. 제 1 니플(480)은 곡선형 화살표(608e 및 608f)에 의해서 표시된 방향을 따라서 자유롭게 슬라이딩식으로 회전될 수 있다. 또한, 제 1 니플(480)이 화살표(608e)와 같은 하나의 방향을 따라서 자유롭게 슬라이딩 방식으로 회전될 수 있기 때문에, 나사식 내부 공동(500)이 제 2 니플(560)의 외부 나사와 나사식으로 결합될 것이다. 내측 공동(500)의 나사부들이 제 2 니플(560)의 외측 나사에 나사식으로 결합되기 때문에, 제 1 니플(480)이 표면(608g)과 같은 제 1 슬리브(450)와 접할 것임을 이해할 수 있을 것이다. 제 1 니플(480)이 제 1 슬리브(450)와 접하기 때문에, 제 1 슬리브(450)는 수직 화살표(608h)로 표시된 방향으로 길이방향 축선을 따라서 위쪽으로 병진운동하거나 또는 하강할 것이다. 제 1 슬리브(450)는 회전-방지 구성(606)의 존재로 인해서 화살표(608h) 방향으로만 상향 병진운동하거나 하강할 것이다. 제 1 슬리브(450)가 소정량 만큼 상향 병진운동하거나 하강함에 따라, 제 1 홀(470)이 내측 슬리브(530)의 제 2 결속부(540)에 의해서 점진적으로 폐쇄되고, 커버되고, 차단되고, 그리고 막힐 것임을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 제 1 슬리브(450)가 소정 양 만큼 상향 병진운동하거나 하강함에 따라서, 제 2 홀(550)이 외측 슬리브(450)의 제 1 결속부(460)에 의해서 점진적으로 폐쇄되고, 커버되고, 차단되고, 그리고 막힐 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 방식의 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)의 점진적인 폐쇄, 커버링, 차단 및 기타 막힘은 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 통한 냉각제의 유동을 가변적으로 감소시킨다. 곡선형 화살표(608f)의 방향과 같은 반대 방향을 따른 제 1 니플(480)의 회전은 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 점진적으로 개방, 언커버링, 해제 및 기타 열림을 유발하여 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 통한 냉각제의 유동을 가변적으로 증대시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그에 따라, 도 7, 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9 및 10을 참조하면, 핵 분열 모듈(30) 내의 유동 제어가, 적어도 부분적으로, 2개의 구분되는 성분들 즉, 전술한 바와 같은 외측 슬리브(450) 및 내측 슬리브(530)에 의해서, 달성된다. 전술한 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)이 첫 번째로 제조될 때, 내측 슬리브(530)가 핵 분열 모듈(30)과 일체로 형성될 수 있을 것이다. 그러나, 필요하다면, 핵 분열 모듈(30)이 첫 번째로 제조될 때 핵 분열 모듈(30)과 일체로 형성되는 대신에, 내측 슬리브가 핵 분열 모듈(30)과 분리되어 형성되고, 그리고 연결될 수 있을 것이다. 내측 슬리브(530)는 핵 분열 모듈(30)로의 냉각제의 통과를 허용하기 위해서 복수의 제 2 홀(550)을 형성한다. 외측 슬리브(450)는 내측 슬리브(530)의 상부에서 슬라이딩되고 그리고 대응하는 복수의 제 1 홀(470)을 구비한다. 외측 슬리브(450) 및 내측 슬리브(530)가 동심적이고 그리고 홀들(470/550)은 방사상 또는 회전방향 축선을 따라서 매칭되도록 항상 정렬된다. 냉각제 유동은 축방향 또는 수직 방향을 따른 내측 슬리브(530) 및 외측 슬리브(450)의 상대적인 위치들에 의해서 제어된다. 이와 관련하여, 도 8b는 핵 분열 모듈(30) 내로 유체가 유동할 수 있게 완전히 허용하는 완전 개방 구성 상태의 유량 조정기 하위조립체(430)를 도시하고 그리고 도 8c는 핵 분열 모듈(30) 내로 유체가 전혀 유동할 수 없게 하는 완전 차단 구성 상태의 유량 조정기 하위조립체(430)를 도시한다. 탭(608a 및 608b)을 각각의 홈(607a 및 607b) 내로 결합하는 것은, 전술한 바와 같이, 내측 슬리브(530)에 대한 외측 슬리브(450)의 회전을 제한한다. 이러한 특징은 내측 슬리브(530) 상에서 외측 슬리브(450)가 축방향으로 슬라이딩하는 것을 허용하나, 외측 슬리브(450)와 내측 슬리브(530) 사이의 상대적인 회전을 허용하지 않는다. 냉각제 유동의 미세 조정은 내측 슬리브(530)에 대한 외측 슬리브(450)의 점진적인 축방향 슬라이딩에 의해서 달성된다. 그에 따라, 방향(608e)을 따른 제 1 니플(480)의 회전은 유량 조정기 하위조립체(430)를 점진적으로 개방하고 그리고 방향(608f)을 따른 제 1 니플(480)의 회전은 유량 조정기 하위조립체(430)를 점진적으로 폐쇄하여, 홀들(470/550)의 미세 조정 및 그에 따른 냉각제 유동의 미세 조정을 달성할 수 있을 것이다.
도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이, 단일 핵 분열 모듈(30)에 할당된 유량 조정기 하위조립체(609a 및 609b)와 같은 복수의 보다 작은 유량 조정기 하위조립체가 존재할 수 있다. 복수의 작은 유량 조정기 하위조립체(609a 및 609b)를 단일 핵 분열 모듈(30)에 할당하는 것은 핵 분열 모듈(30)로 냉각제 유동을 제공하기 위한 다른 구성을 제공한다. 또한, 복수의 작은 유량 조정기 하위조립체(609a 및 609b)를 개별적인 또는 단일 핵 분열 모듈(30)로 할당하는 것은 개별적인 또는 단일 핵 분열 연료 모듈(30)의 구분되는 부분들 내의 온도 분포를 실질적으로 제어할 수 있는 가능성을 제공한다. 이는, 각각의 작은 유량 조정기 하위조립체(609a 및 609b)를 통한 유체 유동이 개별적으로 제어될 수 있기 때문에, 가능하다.
도 12, 13, 14, 15, 및 16을 참조하면, 핵 분열 모듈(30)로의 냉각제 유체 유동을 조정 또는 조절하기 위한 작동 상태의 유량 조정기 하위조립체(430)를 도시한다. 유량 조정기 하위조립체(430) 및 캐리지 하위조립체(610)는 함께, 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 전체적으로 도면부호 '615'로 표시된 유동 제어 조립체를 형성한다. 다시 말해서, 유동 제어 조립체(615)는 유동 조립체(615) 및 캐리지 하위조립체(610)를 포함한다. 이와 관련하여, 캐리지 하위조립체(610)는, 코어 하부 지지 플레이트(360)의 아래쪽과 같이, 반응로 코어(20) 아래쪽에 배치되고, 그리고 유량 조정기 하위조립체(430)를 조정하기 위해서 유량 조정기 하위조립체(430)에 커플링될 수 있고 또는 커플링되도록 구성될 수 있다. 유량 조정기 하위조립체(430)의 조정은, 전술한 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)로의 냉각제 유동을 가변적으로 제어한다. 또한, 필요한 경우에, 캐리지 하위조립체(610)는 외측 슬리브(450)를 핵 분열 모듈(30)로 이송할 수 있다.
도 13, 14, 15 및 16을 참조하여, 캐리지 하위조립체(610)의 구성을 설명한다. 캐리지 하위조립체(610)는 복수의 수직으로 이동가능한 소켓 렌치(630)를 상부에서 지지하기 위해서 반응로 코어(20)에 걸쳐진(spanning) 세장형 브릿지(620)를 포함한다. 각각의 소켓 렌치(630)는 샤프트(700)를 구비하고 그리고 이하에서 설명하는 바와 같은 이유로 소켓 웰(well; 635) 내에 이동가능하게 배치된다. 제 1 브릿지 무버(mover; 640a) 및 제 2 브릿지 무버(640b) 각각이 브릿지(620)의 대향 단부들에 연결된다. 브릿지 무버(640a 및 640b)는 모터(도시하지 않음)에 의해서 구동되는 기어 장치(도시하지 않음)에 의해서 작동될 수 있을 것이다. 그러한 모터는, 반응로 코어(20)를 통해서 순환하는 액체 나트륨과 같은 냉각제의 열과 부식 효과를 피하기 위해서, 반응로 코어(20)의 외부에 위치될 것이다. 브릿지 무버(640a 및 640b)의 각각은 하나 이상의 휘일(650a 및 650b)을 각각 포함하여, 브릿지 무버(640a 및 640b)가 횡방향으로 이격되고 서로 평행한 트랙(660a 및 660b)의 각각을 따라서 동시에 이동하도록 허용한다. 브릿지 무버(640a 및 640b)는 화살표(663)로 표시한 방향들 중 어느 한 방향으로 트랙(660a 및 660b)을 따라 브릿지(620)를 이동시킬 수 있고 또는 이동시키도록 구성될 수 있다. 각 트랙(660a 및 660b)에는 트랙(660a 및 660b)을 지지하기 위한 트랙 지지부(665a 및 665b)가 각각 연결될 수 있을 것이다.
도 13, 14, 15, 16, 17, 18 및 19를 참조하면, 소켓 렌치(630)가 소켓 웰(635) 내에서 외측 슬리브(450)의 제 1 니플(480)과 결합되고 분리되도록 소켓 웰(635) 내에서 수직으로 왕복하도록 구성된다. 캐리지 하위조립체(610)의 일 실시예에서, 전체적으로 도면부호 '670'으로 표시된 리드 스크류 장치에 의해서 구동되도록 소켓 렌치(630)들의 열(rows)이 구성된다. 리드 스크류 장치(670)는 각각의 소켓 렌치(630)에 속하는 샤프트(700)를 둘러싸는 외측 나사부(690)와 나사식으로 결합되도록 구성된 리드 스크류(680)를 구비한다. 리드 스크류(680)는 리드 스크류(680)에 커플링된 기계적인 링키지(707)를 포함하는 기계적 구동 시스템(705)에 의해서 구동될 수 있을 것이다. 기계적 링키지(707)가 리드 스크류(680)을 구동시킬 때, 리드 스크류(680)와 샤프트(700)를 둘러싸는 외측 나사부(690) 사이의 나사식 결합으로 인해서, 리드 스크류(680)가 샤프트(700)를 돌리거나(turn) 또는 회전시킬 것이다. 도시된 바와 같이, 샤프트(700)의 상부 부분 내의 육각형-형상의 리세스(700a)가 육각형-형상의 제 1 니플(480)에 결합될 때, 돌아가거나 회전하는 샤프트(700)가 제 1 니플(480)을 돌리거나 회전시킬 것이다.
도 15 및 도 16을 참조하여, 각 샤프트(700)가 선택적으로 상승되고 그리고 하강되는 방식에 대해서 설명할 것이다. 이와 관련하여, 외부 나사형의 세장형 기계적 링키지 연장부(708)가 곡선형 화살표(709a 및 709b)에 의해서 표시된 방향으로 제 1 기어 휘일(709)을 회전시키기 위해서 제 1 기어 휘일(709)과 결합된다. 예를 들어, 기계적 링키지 연장부(708)가 이중-헤드형 화살표(709c)로 표시된 방향들 중 하나를 따라서 병진운동함에 따라, 제 1 기어 휘일(709)은 화살표(709a) 방향과 같은 제 1 방향을 따라 회전할 것이다. 한편, 기계적 링키지 연장부(708)가 이중-헤드형 화살표(709c)로 표시된 방향과 반대로 병진운동함에 따라, 제 1 기어 휘일(709)은 화살표(709b) 방향과 같은 제 2 방향을 따라 회전할 것이다. 제 1 기어 휘일(709)이 예를 들어 화살표(709a) 방향으로 회전됨에 따라, 외측 나사형의 가장 중심의 제 1 봉(709d)이 마찬가지의 양 만큼 회전할 것인데, 이는 제 1 봉(709d)의 외측 나사가 제 1 기어 휘일(709)의 중심을 통해서 형성된 내측 나사부(도시하지 않음)와 나사식으로 결합하기 때문이다. 제 2 기어 휘일(709e)은 제 1 봉(709d)의 외측 나사부와 나사식으로 결합되기 위해서 중심을 통해서 형성된 내부 나사부(도시하지 않음)를 구비한다. 그에 따라, 제 1 로드(709d)가 제 1 기어 휘일(709)에 의해서 회전됨에 따라, 제 1 봉(709d)과 제 2 기어 휘일(709e)의 나사식 결합으로 인해서, 제 2 기어 휘일(709e)이 제 1 봉(709d)을 따라서 병진운동할 것이다. 제 2 기어 휘일(709e)은 샤프트(700)들 중에서 미리 결정된 하나의 위치에 도달할 때까지 제 1 봉(709d)을 따라서 병진운동할 것이다. 제 1 봉(709d)을 따른 제 2 기어 휘일(709e)의 병진운동이 방해 받지 않고 진행되도록 샤프트(700)를 둘러싸는 외측 나사부의 피치(pitch)와의 간섭이 생성되지 않게끔, 제 2 기어 휘일(709e)의 외측 나사부 또는 기어 치형부의 피치(pitch)가 결정될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 여기에서 설명된 이유로 제 3 기어 휘일(709f)이 제공된다. 이와 관련하여, 제 3 기어 휘일(709f)은 세장형 제 2 봉(709g)에 그리고 가장 중심의 제 1 봉(709d)에 근접하여 그 어느 한 측부(either side)에 배치되는 세장형 제 3 봉(709h)에 커플링된다. 제 3 기어 휘일(709f)은 제 1 기어 휘일(709)과의 제 1 결합 위치로부터 제 3 기어 휘일(709f)과의 제 2 결합 위치까지 이동될 수 있는 전술한 기계적 링키지 연장부(708)에 의해서 구동된다. 제 3 기어 휘일(709f)이 회전함에 따라, 제 2 봉(709g) 및 제 3 봉(709h)이 제 1 봉(709d)의 길이방향 축선을 중심으로 회전되어 제 1 봉(709d)의 길이방향 축선을 중심으로 제 2 기어 휘일(709e)을 회전시킬 것이다. 제 2 기어 휘일(709e)이 회전함에 따라서, 제 2 기어 휘일(709e)의 외측 나사부가 샤프트(700)의 외측 나사부와 나사식으로 결합되어 샤프트(700)를 수직으로 병진운동시킬 것이다. 이러한 방식에서, 소켓 렌치(630)가 상향 또는 하향 병진운동된다. 기계적 링키지 연장부(708)가 제 4 기어 휘일(도시하지 않음)에 의해서 또는 풀리 벨트 조립체(도시하지 않음)에 의해서 대체될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 17, 18 및 19를 참조하면, 캐리지 조립체(610)의 다른 실시예에서, 소켓 렌치(630)는 샤프트(700)에 커플링된 복수의 기밀식으로 밀봉된, 가역적인, 제 1 전기 모터(710)들 중 각각의 하나에 의해서 개별적으로 회전될 수 있고 그리고 축방향으로 병진운동될 수 있다. 제 1 전기 모터(710)는 기밀식으로 밀봉되고 그리고 제 1 전기 모터(710)를 냉각제의 부식 영향 및 열로부터 보호하기 위해서 가스 냉각될 수 있으며, 그러한 냉각제는 액체 나트륨 또는 액체 나트륨 혼합물일 수 있다. 제 1 전기 모터(710)는 샤프트(700)를 선택적으로, 수직으로 이동시키도록 구성된다. 샤프트(700)를 위쪽 또는 아래쪽으로 각각 이동시키기 위해서, 모터(710)의 로터가 제 1 방향으로 또는 제 1 방향에 반대되는 제 2 방향으로 작동될 수 있다는 점에서, 모터(710)는 가역적이다. 기계적 구동 시스템(705) 또는 모터(710)의 작동이 그것에 커플링된 제어부 또는 제어 유닛(720)에 의해서 적절하게 제어된다. 각 모터(710)는 미국 뉴욕 하우파우지에 소재하는 ARC System, Incorporated로부터 입수할 수 있는 것과 같이 맞춤형으로 디자인된 직류 서보모터일 수 있다. 제어부(720)는 미국 일리노이즈 시카고에 소재하는 Bodine Electric Company로부터 입수할 수 있는 것과 같이 맞춤형으로 디자인된 모터 제어부일 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 소켓 렌치(630)들은 무선 송신기(740)에 의해서 전달되는 무선 주파수 신호의 수신에 의해서 개별적으로 작동될 수 있는 복수의 기밀식으로 밀봉된, 가스 냉각된, 가역적인 제 2 전기 모터를 포함하는 무선 송신기-수신기 장치에 의해서 개별적으로 이동될 수 있다. 나트륨 냉각제의 열 및 부식 효과로부터 제 2 전기 모터(730)를 보호하기 위해서, 제 2 전기 모터(730)가 기밀식으로 밀봉되고 그리고 가스 냉각될 수 있을 것이다. 제 2 전기 모터(730)의 파워 공급부는 배터리 또는 다른 파워 공급 장치(도시하지 않음)일 수 있다. 예를 들어 무선 신호를 수신할 수 있도록 구성된 제 2 전기 모터(730), 무선 송신기(740)가 캐나다 온타리오에 소재하는 Myostat Motion Control, Incorporated로부터 입수할 수 있는 맞춤형으로 디자인된 모터 및 송신기일 수 있다. 다른 실시예에 따라서, 소켓 렌치(630)는 빛 전달에 의해서 가역적인 모터 장치를 작동시키기 위한 복수의 광섬유 케이블(745)을 가지며 전체적으로 도면부호 '742'로 표시된 광섬유 송신기-수신기 장치에 의해서 개별적으로 이동될 수 있다.
도 14에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유동 제어 조립체(615), 및 그에 따른 유량 조정기 하위조립체(430)가 핵 분열 모듈(30)과 연관된 작동 파라미터에 따라서 또는 그에 응답하여 작동될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 하나 이상의 센서(750)가 핵 분열 모듈(30) 내에 배치되어 작동 파라미터의 상태를 감지할 수 있을 것이다. 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터는 핵 분열 모듈(30) 내의 현재 온도가 될 수 있을 것이다. 그 대신에 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터가 핵 분열 모듈(30) 내의 이전의 온도일 수 있을 것이다. 온도를 감지하기 위해서, 센서(750)가 미국 조지아 알파레타에 소재하는 Thermocoax, Incorporated로부터 입수할 수 있는 온도 센서 또는 열전쌍 장치일 수 있다. 다른 대안으로서, 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터가 핵 분열 모듈(30) 내의 중성자속일 수 있다. 중성자속을 감지하기 위해서, 센서(750)가 잉글랜드 서레이에 소재하는 Centronic House로부터 입수할 수 있는 것과 같은 "PN9EB20/25" 중성자속 비례 카운터 탐지기 또는 그와 유사한 것일 수 있다. 다른 예로서, 센서(750)에 의해서 감지되는 작동 파라미터가 핵 분열 모듈(30) 내의 특유의 동위원소일 수 있다. 특유의 동위원소가 분열 생성물, 활성화된 동위원소, 증식에 의해서 생성된 변형된 생성물, 또는 다른 특유의 동위원소일 수 있다. 다른 예에서, 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터가 핵 분열 모듈(30) 내의 중성자 플루언스(neutron fluence)가 될 수 있다. 당업계에 잘 공지된 바와 같이, 중성자 플루언스은 특정 기간에 걸쳐 적분된(integrated) 중성자속로서 규정되고 그리고 해당 시간 동안 통과되는 단위 면적 당 중성자의 수를 나타낸다. 또 다른 예로서, 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터가 분열 모듈 압력일 수 있고, 이는 정상 작동 동안 예시적으로 가압된 "경수" 냉각형 반응로의 경우에 약 138 바아(즉, 약 2000 psi) 또는 예시적인 나트륨 냉각형 반응로의 경우에 약 10 바아(즉, 약 145 psi)의 다이나믹(동적) 유체 압력이 될 것이다. 그 대신에, 센서(750)에 의해서 감지된 분열 모듈 압력은 정적 유체 압력 또는 분열 생성물 압력일 수 있을 것이다. 동적 또는 정적 분열 모듈 압력을 감지하기 위해서, 센서(750)가 미국, 콜로라도, 콜로라도 스프링스에 소재하는 Kaman Measuring Systems, Incorporated 로부터 입수할 수 있는 맞춤형으로 디자인된 압력 탐지기일 수 있다. 다른 대안으로서, 센서(750)는 미국 버몬트 윌리스톤에 소재하는 Instrumart, Incorporated 로부터 입수할 수 있는 "BLANCETT 1100 TURBINE FLOW METER" 와 같은 적절한 유동 계량기일 수 있다. 또한, 센서(750)에 의해서 감지되는 작동 파라미터가 적절한 컴퓨터-기반 알고리즘에 의해서 결정될 수 있다. 이상적인 가스의 법칙 즉, PV=nRT와 같은 알고리즘을 포함하는, 또는 유동, 온도, 전기적인 성질 등과 같은 다른 성질들의 직접적인 또는 간접적인 측정으로부터 압력 또는 온도를 나타내는 신호를 생성하는 공지된 알고리즘을 포함하는 다양한 알고리즘이 실행될 수 있다. 또 다른 예에 따라서, 작동 파라미터가 작동자 시작 행위일 수 있다. 즉, 유량 조정기 하위조립체(430)는 작업자에 의해서 결정된 임의의 적절한 작동 파라미터에 응답하여 변경될 수 있다. 또한, 유량 조정기 하위조립체(430)는 적절한 피드백 제어에 의해서 결정되는 작동 파라미터에 응답하여 변경될 수 있을 것이다. 또한, 유량 조정기 하위조립체(430)는 자동 제어 시스템에 의해서 결정된 작동 파라미터에 응답하여 변경될 수 있을 것이다. 또한, 유량 조정기 하위조립체(430)는 붕괴열의 변화에 응답하여 변경될 수 있다. 이와 관련하여, 붕괴열은 연소파(290)(도 4 참조)의 "말미(tail)"에서 감소된다. 연소파(290)의 말미에서 발견되는 붕괴열의 이러한 감소를 설명(account for)하기 위해서, 연소파(290)의 말미의 존재에 대한 탐지를 이용하여 시간에 걸친 냉각제 유량을 감소시킨다. 이는 핵 분열 모듈(30)이 연소파(290)의 뒤쪽에 있는 경우에 특히 그러하다. 이러한 경우에, 유량 조정기 하위조립체(430)는 핵 분열 모듈(30)의 연소파(290)로부터의 거리가 변화됨에 따라 핵 분열 모듈(30)의 붕괴열 출력의 변화를 설명한다. 그러한 작동 파라미터의 감시 상태는 유동 제어 조립체(615) 작동의 적절한 제어 및 변경을 용이하게 할 수 있고 그에 따라 반응로 코어(20) 내의 온도의 적절한 제어 및 변경을 용이하게 할 수 있다.
도 14, 15, 17, 18 및 19를 참조하면, 이상의 설명으로부터, 유량 조정기 하위조립체(430)와 조합된 제어부(720 및 740)가 유체 유동을 적절하게 제어하도록, 제어부(720 및 740)로의 예정된 입력에 따라서 유량 조정기 하위조립체(430)가 재구성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 제어부(720 및 740)로의 예정된 입력이 전술한 센서(750)에 의해서 생성된 신호이다. 예를 들어, 제어부(720 및 740)로의 예정된 입력이 전술한 열전쌍 또는 온도 센서에 의해서 생성되는 신호일 수 있다. 그 대신에, 제어부(720 및 740)로의 예정된 입력이 전술한 유량계에 의해서 생성된 신호일 수 있다. 다른 예로서, 제어부(720 및 740)에 대한 예정된 입력이 전술한 중성자속 탐지기에 의해서 생성된 신호일 수 있다. 다른 예로서, 제어부(720 및 740)에 의해서 수신되는 신호가 반응로 제어 시스템(도시하지 않음)에 의해서 프로세싱될 수 있을 것이다. 예를 들어, 그러한 반응로 제어 시스템에 의해서 생성된 신호가 계량기 또는 탐지기로부터 유래될 수 있고 그리고 컴퓨터 또는 반응로 제어실 내의 작업자에 의해서 프로세싱되며 그리고 캐리지 하위조립체(610)로 출력되고, 그에 따라 유량 조정기 하위조립체(430)를 작동시키기 위해서 브릿지(620) 및 소켓 렌치(630)를 이동시킨다.
도 4, 10 및 14를 참조하면, 본원 명세서의 기재 내용을 기초로 하여, 소위 당업자는 진행 연소파(290)가 핵 분열 모듈(30)에 도착하였을 때 및/또는 핵 분열 모듈(30)로부터 벗어났을 때에 따라서 냉각제의 유동을 유동 제어 조립체(615)가 제어 또는 변경할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 유동 제어 조립체(615)는 진행 연소파(290)가 핵 분열 모듈(30)에 접근하거나 또는 근접하여 있을 때에 따라서 냉각제의 유동을 유동 제어 조립체(615)가 제어 또는 변경할 수 있을 것이다. 또한, 유동 제어 조립체(615)는 전술한 연소파(290)의 폭("x")에 따라서 냉각제의 유동을 제어 또는 변경할 수 있을 것이다. 연소파(290)의 도착 및 벗어남은, 연소파(290)가 핵 분열 모듈(30)을 통해서 이동할 때, 전술한 작동 파라미터들 중 임의의 파라미터를 감지함으로써 탐지된다. 예를 들어, 유동 제어 조립체(615)는 핵 분열 모듈(30) 내에서 감지된 열 발생율에 따라서 냉각제의 유동을 제어 또는 변경할 수 있을 것이다. 당업자는, 일부 경우에, 입력 신호 만으로도 유동 제어 조립체(615)의 변경 및 그와 연관된 핵 분열 모듈(30) 내의 유체 유동을 제어할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 14 및 15를 참조하면, 전술한 바와 같이, 유동 제어 조립체(615)가 작동되어 핵 분열 모듈(30)들 중에서 선택된 핵 분열 모듈로 가변적인 유체 유동을 제공한다. 핵 분열 모듈(30)은, 핵 분열 모듈(30) 내에서 감지된 작동 파라미터의 실제 값에 비교되는 핵 분열 모듈(30) 내의 작동 파라미터(예를 들어, 온도)에 대한 희망하는 값을 기초로 선택된다. 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)로의 유체 유동을 조정하여 작동 파라미터에 대한 실제 값이 작동 파라미터에 대한 희망 값과 실질적으로 일치되게 한다. 이러한 결과를 달성하기 위해서, 캐리지 하위조립체(630)에 속하는 브릿지(620)가 동시에 작동하는 브릿지 무버(640a 및 640b)에 의해서 트랙(660a 및 660b)을 따라서 이동하게 된다. 브릿지(620)가 트랙(660a 및 660b)을 따라서 이동함에 따라, 브릿지(620)는 코어 하부 지지 플레이트(360) 아래쪽을 이동하게 될 것이다. 결국, 브릿지(620)는, 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 핵 분열 모듈(30)에 대한 작동 파라미터의 희망 값에 비교된 핵 분열 모듈(30) 내의 센서(750)에 의해서 감지된 작동 파라미터의 실제 값을 기초로 코어 하부 지지 플레이트(360) 아래쪽의 소정 위치에서 이동을 정지한다. 브릿지 무버(640a 및 640b)의 활성화 및 이동 범위는 제어부(720 또는 740)와 같은 적절한 제어부에 의해서 제어될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 제어부(720 또는 740)는 복수의 핵 분열 모듈(30)들 중에서 선택된 핵 분열 모듈의 위치를 기초로 브릿지(620)의 이동을 중단시킬 것이다. 전술한 바와 같이, 조정되는 핵 분열 모듈(30)은 센서(750)에 의해서 감지된 작업 파라미터의 실제 값과 핵 분열 모듈(30)에 대해서 희망하는 작동 파라미터의 값 사이의 실질적인 일치가 있느냐 또는 없느냐의 여부를 기초로 선택될 수 있다. 다음에, 복수의 육각형 소켓 렌치(630)들 중에서 선택된 소켓 렌치가 수직으로 상향 이동되어 육각형의 제 1 니플(480)과 정합식으로 결합된다. 소켓 렌치(630)가 제 1 니플(480)과 결합된 후에, 소켓 렌치(630)를 회전시키기 위해서 샤프트(700)가 회전된다. 샤프트(700)는 제어부(720 또는 740)에 커플링된 전술한 리드 스크류 장치(670), 제 1 전기 모터(710) 또는 제 2 모터(730)에 의해서 회전될 수 있다.
도 7, 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 및 19를 참조하면, 제 1 니플(480)과의 결합 후에, 제 1 방향을 따른 소켓 렌치(630)의 회전은 제 1 또는 외측 슬리브(450)를 같은 방향으로 회전시킨다. 외측 슬리브(450)가 회전됨에 따라, 외측 슬리브(450)는 내측 슬리브(530)의 외측부를 따라서 축방향으로 슬라이딩식으로 상승할 것인데, 이는 외측 슬리브(450)에 속한 제 1 니플(480)과 내측 슬리브(530)에 속한 제 2 니플(560)의 나사식 결합 때문이다. 외측 슬리브(450)가 내측 슬리브(530)를 따라서 위쪽으로 슬라이딩됨에 따라, 외측 슬리브(450)의 제 1 결속부(460)가 내측 슬리브(530)의 제 2 홀(550)을 점진적으로, 폐쇄하고, 커버하고, 차단하고, 그리고 막을 것이고, 그리고 내측 슬리브(530)의 제 2 결속부(540)는 동시에 외측 슬리브(450)의 제 1 홀(470)을 폐쇄하고, 커버하고, 차단하고, 그리고 막을 것이다. 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 점진적으로 폐쇄하고, 커버하고, 차단하고, 그리고 막는 것은 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 통한 냉각제의 유동을 가변적으로 감소시킨다. 이러한 경우에, 제 2 홀(550) 및 제 1 홀(470)은 냉각제의 완전한(full) 관통 유동을 허용하도록 미리 정렬될 수 있을 것이다. 그 대신에, 제 2 홀(550) 및 제 1 홀(470)이 냉각제의 부분적인 관통 유동을 허용하도록 미리 부분적으로 정렬될 수 있을 것이다.
다시 도 7, 8, 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 및 19를 참조하면, 제 1 니플(480)과의 결합 후에, 제 1 방향에 반대되는 제 2 방향을 따라 소켓 렌치(630)가 회전하면 제 1 또는 외측 슬리브(450)가 제 2 방향으로 회전된다. 외측 슬리브(450)가 회전됨에 따라, 외측 슬리브(450)는 내측 슬리브(530)의 외측부를 따라서 축방향으로 슬라이딩식으로 하강할 것인데, 이는 외측 슬리브(450)에 속한 제 1 니플(480)과 내측 슬리브(530)에 속한 제 2 니플(560)의 나사식 결합 때문이다. 외측 슬리브(450)가 내측 슬리브(530)를 따라서 아래쪽으로 슬라이딩됨에 따라, 외측 슬리브(450)의 제 1 결속부(460)가 내측 슬리브(530)의 제 2 홀(550)을 점진적으로, 개방하고, 언커버링하며, 해제하고 및 다르게 열리게 할 것이고, 그리고 내측 슬리브(530)의 제 2 결속부(540)는 동시에 외측 슬리브(450)의 제 1 홀(470)을 개방하고, 언커버링하며, 해제하고 및 다르게 열리게 할 것이다. 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 점진적으로 개방하고, 언커버링하며, 해제하고 및 기타의 방법으로 열리게 하는 것은 제 1 홀(470) 및 제 2 홀(550)을 통한 냉각제의 유동을 가변적으로 증대시킨다. 이러한 경우에, 제 2 홀(550) 및 제 1 홀(470)은 냉각제의 관통 유동을 막도록 또는 차단하도록 미리 오정렬될 수 있을 것이다. 그 대신에, 제 2 홀(550) 및 제 1 홀(470)이 냉각제의 관통 유동을 부분적으로 막도록 또는 부분적으로 차단하도록 미리 부분적으로 오정렬될 수 있을 것이다.
그에 따라, 유량 조정기 하위조립체(430) 및 캐리지 하위조립체(630)를 포함하는 유동 제어 조립체(615)의 이용에 의해서, 모듈별(module-by-module)(즉, 연료 조립체별)을 기본으로 하는 가변적인 냉각제 유동을 달성할 수 있다. 이는, 반응로 코어(20) 내에서의 불균일한 온도 분포 또는 연소파(290)의 위치에 따라서 반응로 코어(20)에 걸쳐 냉각제 유동이 가변적이 되게 할 수 있다.
예시적인 방법
이하에서는, 핵 분열 반응로 및 유동 제어 조립체의 예시적인 실시예와 관련한 예시적인 방법에 대해서 설명한다.
도 20a-20s를 참조하면, 핵 분열 반응로를 작동시키기 위한 예시적인 방법이 제시되어 있다.
도 20a를 참조하면, 핵 분열 반응로를 작동시키기 위한 예시적인 방법(760)이 블록(770)에서 시작된다. 블록(780)에서, 그 방법은 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성하는 단계를 포함한다. 블록(790)에서, 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 그러한 방법은 블록(800)에서 종료된다.
도 20b에서, 핵 분열 반응로를 작동시키기 위한 예시적인 방법(810)이 블록(820)에서 시작된다. 블록(830)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성한다. 블록(840)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 그러한 방법은 블록(860)에서 종료된다.
도 20c에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(870)이 블록(880)에서 시작된다. 블록(890)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성한다. 블록(900)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(910)에서 작동된다. 블록(920)에서, 유량 조정기 하위조립체가 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터에 따라서 작동된다. 이러한 방법은 블록(930)에서 종료된다.
도 20d에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(940)이 블록(950)에서 시작된다. 블록(960)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성한다. 블록(970)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(980)에서 작동된다. 블록(990)에서, 유량 조정기 하위조립체가 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터에 따라서 변경된다. 이러한 방법은 블록(1000)에서 종료된다.
도 20e에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1010)이 블록(1020)에서 시작된다. 블록(1030)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 생성한다. 블록(1040)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(1050)에서 작동된다. 블록(1060)에서, 유량 조정기 하위조립체가 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력에 따라서 재구성된다. 이러한 방법은 블록(1070)에서 종료된다.
도 20f에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1080)이 블록(1090)에서 시작된다. 블록(1100)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1110)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(1120)에서 작동된다. 블록(1130)에서, 제어가능한 유동 저항이 얻어진다. 이러한 방법은 블록(1140)에서 종료된다.
도 20g에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1150)이 블록(1160)에서 시작된다. 블록(1170)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1180)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(1190)에서 작동된다. 블록(1200)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 제 1 슬리브는 제 1 홀을 가지고 제 2 슬리브는 상기 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 가진다. 이러한 방법은 블록(1210)에서 종료된다.
도 20h에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1220)이 블록(1230)에서 시작된다. 블록(1240)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1250)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(1260)에서 작동된다. 블록(1270)에서, 유량 조정기 하위조립체에 커플링된 캐리지 하위조립체가 작동된다. 이러한 방법은 블록(1280)에서 종료된다.
도 20i에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1290)이 블록(1300)에서 시작된다. 블록(1310)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1320)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(1330)에서 작동된다. 블록(1340)에서, 온도 센서가 핵 분열 모듈 및 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 이러한 방법은 블록(1350)에서 종료된다.
도 20j에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 추가적인 예시적인 방법(1360)이 블록(1370)에서 시작된다. 블록(1380)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1390)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1400)에서, 연소파가 핵 분열 모듈의 위치에 관한 위치에 도달하는 시기에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 핵 분열 모듈의 위치에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1410)에서 종료된다.
도 20k에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1420)이 블록(1430)에서 시작된다. 블록(1440)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1450)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1460)에서, 연소파가 핵 분열 모듈에 관한 위치로부터 벗어나는(출발하는) 시기에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1470)에서 종료된다.
도 20l에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 다른 예시적인 방법(1480)이 블록(1490)에서 시작된다. 블록(1500)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1510)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1520)에서, 연소파가 핵 분열 모듈에 관한 위치에 근접하는 시기에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1530)에서 종료된다.
도 20m에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 예시적인 방법(1540)이 블록(1550)에서 시작된다. 블록(1560)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1570)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1580)에서, 유체의 유동이 연소파의 폭에 따라서 제어된다. 이러한 방법은 블록(1590)에서 종료된다.
도 20n에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1600)이 블록(1610)에서 시작된다. 블록(1620)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1630)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1640)에서, 핵 분열 모듈 내의 열 발생율에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1650)에서 종료된다.
도 20o에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1660)이 블록(1670)에서 시작된다. 블록(1680)에서, 핵 분열 모듈에 대한 상대적인 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1690)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1700)에서, 핵 분열 모듈 내의 온도에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1710)에서 종료된다.
도 20p에서,핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1720)이 블록(1730)에서 시작된다. 블록(1740)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1750)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1760)에서, 핵 분열 모듈 내의 중성자속에 따라서 유동 제어 조립체를 작동시킴으로써 유체의 유동이 제어된다. 이러한 방법은 블록(1770)에서 종료된다.
도 20q에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1780)이 블록(1790)에서 시작된다. 블록(1800)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1810)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1820)에서, 진행 연소파의 적어도 일부가 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에서 생성된다. 이러한 방법은 블록(1830)에서 종료된다.
도 20r에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1840)이 블록(1850)에서 시작된다. 블록(1860)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1870)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1880)에서, 진행 연소파의 적어도 일부가 원료 핵 증식 조립체에 관한 위치에서 생성된다. 이러한 방법은 블록(1890)에서 종료된다.
도 20s에서, 핵 분열 반응로를 작동하는 또 다른 예시적인 방법(1900)이 블록(1910)에서 시작된다. 블록(1920)에서, 핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부가 생성된다. 블록(1930)에서, 핵 분열 모듈에 커플링된 유동 제어 조립체가 작동되어, 핵 분열 모듈에 관한 위치에 응답하여 유체의 유동을 변경한다. 블록(1940)에서, 진행 연소파의 적어도 일부가 중성자 반사기 조립체에 관한 위치에서 생성된다. 이러한 방법은 블록(1950)에서 종료된다.
도 21a-21h를 참조하면, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 예시적인 방법들이 제공된다.
도 21a를 참조하면, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 예시적인 방법(1960)이 블록(1970)에서 시작된다. 블록(1980)에서, 유량 조정기 하위조립체가 수용된다. 그 방법은 블록(1990)에서 종료된다.
도 21b에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 예시적인 방법(2000)이 블록(2010)에서 시작된다. 블록(2020)에서, 캐리지 하위조립체가 수용된다. 그 방법은 블록(2030)에서 종료된다.
도 21c에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 다른 예시적인 방법(2040)이 블록(2050)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2060)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2070)에서 수용된다. 블록(2080)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 슬리브와 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하고, 그리고 제 1 슬리브가 회전되도록 구성되어 제 1 홀을 제 2 홀과 정렬되게 회전시킬 수 있다. 블록(2090)에서, 캐리지 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 그 방법은 블록(2100)에서 종료된다.
도 21d에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 또 다른 예시적인 방법(2110)이 블록(2120)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2130)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2140)에서 수용된다. 블록(2150)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 슬리브와 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비한다. 블록(2160)에서 캐리지 하위조립체가 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 블록(2170)에서, 캐리지 하위조립체가 유량 조정기 하위조립체에 커플링되며, 그에 따라 캐리지 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체를 연료 조립체로 이송한다. 그 방법은 블록(2180)에서 종료된다.
도 21e에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 다른 예시적인 방법(2190)이 블록(2200)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2210)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2220)에서 수용된다. 블록(2230)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 슬리브와 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비한다. 블록(2240)에서, 캐리지 하위조립체가 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 블록(2250)에서, 캐리지 하위조립체가 유량 조정기 하위조립체에 커플링되며, 그에 따라 캐리지 하위조립체가 리드 스크류 장치에 의해서 구동된다. 그 방법은 블록(2260)에서 종료된다.
도 21f에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 다른 예시적인 방법(2270)이 블록(2280)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2290)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2300)에서 수용된다. 블록(2310)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 슬리브와 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하며, 그리고 상기 제 1 슬리브가 회전되도록 구성되어 제 1 홀을 제 2 홀과 정렬되게 회전시킬 수 있다. 블록(2320)에서, 캐리지 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 블록(2330)에서, 캐리지 하위조립체가 가역적인 모터 장치에 의해서 구동되도록 캐리지 하위조립체가 커플링된다. 그 방법은 블록(2340)에서 종료된다.
도 21g에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 예시적인 방법(2350)이 블록(2360)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2370)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2380)에서 수용된다. 블록(2390)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하며, 그리고 상기 제 1 슬리브가 회전되도록 구성되어 제 1 홀을 제 2 홀과 정렬되게 회전시킬 수 있다. 블록(2400)에서, 캐리지 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 블록(2410)에서, 캐리지 하위조립체가 가역적인 모터 장치를 작동시키는 무선 송신기-수신기 장치에 의해서 적어도 부분적으로 제어되도록 캐리지 하위조립체가 커플링된다. 그 방법은 블록(2415)에서 종료된다.
도 21h에서, 핵 분열 반응로에서 사용하기 위한 유동 제어 조립체를 조립하기 위한 다른 예시적인 방법(2420)이 블록(2430)에서 시작된다. 유량 조정기 하위조립체가 블록(2440)에서 수용된다. 제 1 홀을 가지는 제 1 슬리브가 블록(2450)에서 수용된다. 블록(2460)에서, 제 2 슬리브가 제 1 슬리브 내로 삽입되고, 상기 제 2 슬리브는 제 1 홀과 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하며, 그리고 상기 제 1 슬리브가 회전되도록 구성되어 제 1 홀을 제 2 홀과 정렬되게 회전시킬 수 있다. 블록(2470)에서, 캐리지 하위조립체는 유량 조정기 하위조립체에 커플링된다. 블록(2480)에서, 캐리지 하위조립체가 가역적인 모터 장치를 작동시키는 광섬유 송신기-수신기 장치에 의해서 적어도 부분적으로 제어되도록 캐리지 하위조립체가 커플링된다. 그 방법은 블록(2490)에서 종료된다.
당업자는 본원 명세서에서 설명되는 성분들(예를 들어, 작업), 장치, 대상물, 및 그들을 수반하는 설명이 개념적인 명료함을 위한 예로서 사용되었고 그리고 여러 가지 구성적인 변형도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 결과적으로, 본원에서 사용된 바와 같이, 언급한 특정 예 및 수반하는 설명은 더욱 일반적인 범주를 나타내도록 의도된 것이다. 일반적으로, 여기에서의 임의의 특정 견본의 사용은 그것의 범주를 나타내도록 의도한 것이며, 여기에서의 그러한 특정 컴포넌트(예를 들어, 작업), 장치 및 대상물의 비-포함은 제한으로서 취급되지 않아야 할 것이다.
전술한 특정 예시적 프로세스 및/또는 장치 및/또는 기술은, 첨부한 특허청구범위와 같은 다른 곳에서 및/또는 본 출원의 다른 곳에서 교시된 더욱 일반적인 프로세스 및/또는 장치 및/또는 기술을 나타내는 것임을 당업자는 이해할 것이다.
본 명세서에서 특정 양태의 청구물이 예시되고 기술되지만, 본 교시에 기초하여, 여기에 기술된 청구물 및 더 광범위한 양태들을 벗어나지 않으면서 변경예 및 변형예가 행해질 수도 있음은 당업자에게 자명할 것이고, 따라서, 첨부한 청구항은 여기서 기술하는 청구물의 진정한 사상 및 범주 내에서 모든 이러한 변경예 및 변형예를 포함한다. 또한, 본 개시는 첨부한 청구항에 의해 정의됨을 이해해야 한다. 일반적으로, 여기서 이용되고 특히 첨부한 청구항 (예를 들어, 첨부한 청구항의 본문) 에서 이용되는 용어들은 "개방적" 용어들로 (예를 들어, 용어 "포함하는" 은 "포함하지만 이에 한정되지 않는" 으로, 용어 "갖는" 은 "적어도 갖는" 으로, 용어 "포함하다" 는 "포함하지만 이에 한정되지 않는다" 등으로) 의도됨을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 청구물 인용 도입부의 특정 숫자가 의도되면 그러한 의도는 그 청구물에서 명백하게 인용될 것이고, 그러한 인용이 없으면, 그러한 의도가 없음을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 후속 청구물들은 청구물 인용을 도입하기 위해 도입 구문 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 의 이용을 포함할 수도 있다. 그러나, 이러한 구문의 이용은, 동일한 청구물이 단수형 보현("a" 또는 "an" 과 같은 부정 관사)과 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 와 같은 도입 구문을 포함하는 경우에도, 그 단수형 표현(부정 관사 "a" 또는 "an")에 의한 청구물 인용 도입부가 이러한 청구물 인용 도입부를 오직 그러한 인용만을 포함하는 청구물로 한정하는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며 (예를 들어, 단수형 표현("a" 및/또는 "an")은 통상적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상" 을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 청구물 인용 도입부에 정관사가 이용되는 경우에도 마찬가지이다. 또한, 청구물 인용 도입부의 특정 숫자가 명백하게 인용되는 경우에도, 통상적으로 그러한 인용은 적어도 그 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 당업자는 인식할 것이다 (예를 들어, 다른 변형물 없이 단순히 "2 개의 인용물" 의 인용은 통상적으로 적어도 2 개의 인용물 또는 2 이상의 인용물을 의미한다). 또한, "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 와 유사한 관용구가 이용되는 예에서, 일반적으로 이러한 해석은, 당해 분야의 당업자가 그 관용구를 이해하는 방식으로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템" 은, 오직 A, 오직 B, 오직 C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 및/또는 A, B, C 전부 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다). "A, B, 또는 C 중 적어도 하나" 와 유사한 관용구가 이용되는 예에서, 일반적으로 이러한 해석은, 당해 분야의 당업자가 그 관용구를 이해하는 방식으로 의도된다 (예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, 오직 A, 오직 B, 오직 C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 및/또는 A, B, C 전부 등을 갖는 시스템을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다). 또한, 상세한 설명, 청구항, 또는 도면에서, 2 이상의 대안적 용어를 실질적으로 임의의 분리적(disjunctive) 단어 및/또는 구문은 그 용어, 그 용어들 중 하나, 또는 그 용어들 모두를 포함할 가능성을 고려하도록 의도되어야 함을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 구문 "A 또는 B" 는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B" 의 가능성을 포함함을 이해할 것이다
특허청구범위와 관련하여, 당업자는 기재된 작업들이 일반적으로 임의의 순서로 실행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 선택적인 흐름(flows)이 순차적으로 제시되어 있지만, 그렇게 설명된 것과 다른 순서로도 여러 작업이 실시될 수 있고, 또는 동시에 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 다른 순서의 예에는, 다른 내용의 기재가 없다면, 중첩, 개입, 중단, 재배열, 증가, 준비, 보충, 동시적, 반대, 또는 기타 변형된 순서를 포함할 수 있을 것이다. 또한, 다른 내용의 기재가 없다면, "응답하는", "관련된", 또는 다른 과거형 형용사는 일반적으로 그러한 변형을 배제하는 것으로 해석되지 않아야 할 것이다.
그에 따라, 핵 분열 반응로, 유동 제어 조립체, 그 방법들 및 유동 제어 조립체 시스템이 제공된다.
여러 측면들 및 실시예들이 개시되어 있지만, 당업자는 다른 측면들 및 실시예들도 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 수평으로 배치된 오리피스 플레이트가 유량 조정기 하위조립체를 대체할 수 있을 것이고, 그러한 오리피스 플레이트는 복수의 관통 오리피스를 구비한다. 복수의 개별적으로 작동가능한 셔터가 오리피스들의 각각과 연관될 수 있고, 셔터는 핵 분열 모듈로의 냉각제의 유동을 조정 또는 변경하기 위해서 오리피스들을 점진적으로 폐쇄 및 개방할 수 있다.
또한, 본원 명세서의 교시로부터, 본원 명세서에서 인용된 종래 기술의 특허에 기재된 장치들과 달리, 본 개시의 유동 제어 조립체 및 시스템은 유체 유동의 양을 동적으로 변화시키고, 유체 유동을 제어하기 위해서 구조 물질의 상이하고 그리고 정밀하게 구성된 중성자-유도형 성장 성질에 의존하는 것을 회피하며, 그리고 필요에 따라, 반응로 작동 중에 동적으로 변화될 수 있다.
또한, 본원 명세서에 개시된 여러 측면들 및 실시예들은 설명을 위한 것이고 제한적인 것이 아니며, 진정한 범위 및 사상은 특허청구범위에 의해서 결정된다.
Claims (60)
- 핵 분열 반응로로서,
핵 분열 모듈에 관한 위치에서 진행 연소파(traveling burn wave)의 적어도 일부를 갖도록 구성되는 핵 분열 모듈; 및
상기 핵 분열 모듈에 커플링되도록 구성되고, 상기 핵 분열 모듈에 관한 위치에서의 진행 연소파에 응답하여 유체의 유동을 조정하도록 구성되는 유동 제어 조립체
를 포함하고, 상기 유동 제어 조립체는
내부에 복수의 외측 슬리브 홀을 형성하고 외측 슬리브 결합 표면을 갖는 외측 슬리브;
상기 외측 슬리브 내로 슬라이딩식으로 삽입가능한 내측 슬리브로서, 내부에 상기 복수의 외측 슬리브 홀과 축방향으로 점진적으로 정렬가능한 복수의 내측 슬리브 홀을 형성하는 내측 슬리브;
상기 외측 슬리브 결합 표면과 회전가능하게 결합하도록 정렬되는 캐리지 하위조립체 결합 표면을 갖는 캐리지 하위조립체; 및
상기 외측 슬리브 및 내측 슬리브와 결합하는 회전-방지 메커니즘으로서, 상기 내측 슬리브에 대한 상기 외측 슬리브의 상대적인 회전을 제한하고 상기 내측 슬리브에 대한 상기 외측 슬리브의 축방향의 병진운동을 허용하는 회전-방지 메커니즘을 포함하는 것인
핵 분열 반응로. - 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 유량 조정기 하위조립체(subassembly)를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터에 응답하여 작동되도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 현재 온도인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 이전(previous) 온도인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 중성자속인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 중성자 플루언스(neutron fluence)인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 특유의 동위원소인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 압력인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 3 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터는 상기 핵 분열 모듈 내의 유체 유량인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 상기 핵 분열 모듈과 연관된 작동 파라미터에 응답하여 변경되도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 작동 파라미터에 응답한 변경은 피드백 제어에 의해서 결정되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 작동 파라미터에 응답한 변경은 인간인 작업자에 의해서 결정되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 작동 파라미터에 응답한 변경은 컴퓨터-기반 알고리즘에 의해서 결정되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 작동 파라미터에 응답한 변경은 자동 제어 시스템에 의해서 결정되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 작동 파라미터에 응답한 변경은 붕괴열의 변화에 의해서 결정되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 상기 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력에 따라서 재구성될 수 있는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 17 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 온도 센서에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 17 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 반응로 제어 시스템에 의해서 생성되는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 17 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 유량계에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 17 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 중성자속(neutron flux) 탐지기에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 제어가능한 유동 개구를 구비하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 제어가능한 유동 저항을 달성하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체는 제 1 슬리브 및 상기 제 1 슬리브에 삽입될 수 있는 제 2 슬리브를 포함하고, 상기 제 1 슬리브는 제 1 홀을 구비하며, 상기 제 2 슬리브는 상기 제 1 홀의 적어도 일부와 정렬될 수 있는 제 2 홀을 구비하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체가 상기 유량 조정기 하위조립체에 커플링되도록 구성된 캐리지 하위조립체를 더 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 유량 조정기 하위조립체 및 상기 핵 분열 모듈에 커플링되도록 구성된 온도 센서를 더 포함하는 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 연소파가 상기 핵 분열 모듈에 관한 위치에 도달하는 시기에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 연소파가 상기 핵 분열 모듈에 관한 위치로부터 벗어나는 시기에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 연소파가 상기 핵 분열 모듈에 관한 위치에 근접하는 시기에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 연소파의 폭에 따라 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 모듈 내의 열 발생율에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 모듈 내의 온도에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 모듈 내의 중성자속에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서,
(a) 상기 핵 분열 모듈은 온도 의존적인 반응도 변화를 가질 수 있고,
(b) 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 모듈 내의 온도 의존적인 반응도 변화를 제어하도록 적어도 부분적으로 구성되는 것인 핵 분열 반응로. - 제 1 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈은 핵 분열 연료 조립체를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈은 원료 핵 증식 조립체(fertile nuclear breeding assembly)를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 핵 분열 모듈은 중성자 반사기 조립체를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 핵 분열 반응로로서,
(a) 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에서 진행 연소파의 적어도 일부를 갖도록 구성된 열-발생 핵 분열 연료 조립체; 및
(b) 상기 핵 분열 연료 조립체에 커플링되도록 구성되고, 상기 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에서의 진행 연소파에 응답하여 유체 스트림의 유동을 조정할 수 있는 유동 제어 조립체
를 포함하고, 상기 유동 제어 조립체는
내부에 복수의 외측 슬리브 홀을 형성하고 외측 슬리브 결합 표면을 갖는 외측 슬리브;
상기 외측 슬리브 내로 슬라이딩식으로 삽입가능한 내측 슬리브로서, 내부에 상기 복수의 외측 슬리브 홀과 축방향으로 점진적으로 정렬가능한 복수의 내측 슬리브 홀을 형성하는 내측 슬리브;
상기 외측 슬리브 결합 표면과 회전가능하게 결합하도록 정렬되는 캐리지 하위조립체 결합 표면을 갖는 캐리지 하위조립체; 및
상기 외측 슬리브 및 내측 슬리브와 결합하는 회전-방지 메커니즘으로서, 상기 내측 슬리브에 대한 상기 외측 슬리브의 상대적인 회전을 제한하고 상기 내측 슬리브에 대한 상기 외측 슬리브의 축방향의 병진운동을 허용하는 회전-방지 메커니즘을 포함하는 것인
핵 분열 반응로. - 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 유체 스트림 내에 배치되도록 구성되는 조정가능한 유량 조정기 하위조립체를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 39 항에 있어서, 상기 조정 가능한 유량 조정기 하위조립체는 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 작동 파라미터에 응답하여 작동되도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 40 항에 있어서, 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 상기 작동 파라미터는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 현재 온도인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 40 항에 있어서, 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 상기 작동 파라미터는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 중성자 플루언스인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 40 항에 있어서, 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 상기 작동 파라미터는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 특유의 동위원소인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 40 항에 있어서, 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 상기 작동 파라미터는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 압력인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 40 항에 있어서, 상기 핵 분열 연료 조립체와 연관된 상기 작동 파라미터는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 유체 유량인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 39 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체는 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력에 따라서 재구성 가능한 것인 핵 분열 반응로.
- 제 46 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 온도 센서에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 46 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 반응로 제어 시스템에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 46 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 유량계에 응답하는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 46 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 대한 예정된 입력은 중성자속 탐지기에 의해서 생성되는 신호인 것인 핵 분열 반응로.
- 제 39 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체는 제어가능한 유동 개구를 구비하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 39 항에 있어서, 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체는 제어가능한 유동 저항을 달성하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 39 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 조정가능한 유량 조정기 하위조립체에 커플링되도록 구성된 캐리지 하위조립체를 포함하는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는, 상기 연소파가 상기 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에 도달하는 시기에 따라서 유체 스트림의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는, 상기 연소파가 상기 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치로부터 벗어나는 시기에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는, 상기 연소파가 상기 핵 분열 연료 조립체에 관한 위치에 근접하는 시기에 따라서 유체의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 연소파의 폭에 따라 유체 스트림의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 열 발생율에 따라서 유체 스트림의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 온도에 따라서 유체 스트림의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
- 제 38 항에 있어서, 상기 유동 제어 조립체는 상기 핵 분열 연료 조립체 내의 중성자속에 따라서 유체 스트림의 유동을 제어하도록 구성되는 것인 핵 분열 반응로.
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