KR101700753B1 - Steam generator and nuclear power plant having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 제1 유로와, 상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로와, 상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부, 및 상기 유로저항부가 형성된 구간에서 발생하는 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제시키도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함하는 증기발생기를 제공한다.The present invention relates to a fluid supply device comprising a first flow path through which a first fluid flows for transferring heat, a second flow path through which a second fluid changing from a liquid to a vapor by heat exchange with the first fluid flows, A flow path resistance portion formed in the inlet region of the second flow path to increase a flow path resistance and a heat transfer suppression portion configured to suppress a heat exchange phenomenon between the first and second fluids, And a steam generator.

Description

증기발생기 및 이를 구비하는 원전{STEAM GENERATOR AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME}STEAM GENERATOR AND NUCLEAR POWER PLANT HAVING THE SAME

본 발명은 저유량 조건에서도 유동이 안정적으로 이루어지는 증기발생기 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.The present invention relates to a steam generator in which the flow is stable even under a low flow rate condition and a nuclear power plant having the steam generator.

도 1a는 튜브(12b)의 입구영역에 나선형 유로가 적용되어 유로저항을 발생시키는, 종래의 일반적인 쉘&튜브형 증기발생기(10)의 일 예를 나타낸 개념도이고, 도 1b는 튜브(22b)의 입구영역(10a,20a)에 오리피스 구조가 적용되어 유로저항을 발생시키는, 종래의 일반적인 쉘&튜브형 증기발생기(20)의 일 예를 나타낸 개념도이다. 여기서, 도 1a의 (a)와 (b)는, 각각 도 1a의 라인 A-A와 B-B를 따라 취한 단면도이고, 도 1b의 (a)와 (b)는, 각각 도 1b의 라인 C-C와 D-D를 따라 취한 단면도이다.1A is a conceptual view showing an example of a conventional conventional shell and tube type steam generator 10 in which a spiral flow path is applied to an inlet region of a tube 12b to generate a flow path resistance, Is a conceptual view showing an example of a conventional general shell and tube type steam generator 20 in which an orifice structure is applied to the regions 10a and 20a to generate a flow path resistance. 1A and 1B are cross-sectional views taken along line AA and BB in FIG. 1A, respectively, and FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views taken along line CC and DD in FIG. 1B, Fig.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일반적으로 유로채널(flow channel)로 구성된 이상 유동(two phase)이 발생하는 증기발생기(10,20)에서는 증기가 형성되면서 밀도가 급격히 증가하고, 이로 인한 밀도파가 유로방향의 앞뒤로 전파되어 유동이 불안해진다. 그 이유는, 단상영역과 이상영역의 압력강하 위상차가 서로 되먹임을 하며 유동불안을 증폭시키기 때문이다. 특히 공통헤더에 연결된 복수개의 유로채널로 구성된 증기발생기(미도시)의 경우 이러한 현상은 유로채널 간의 시간차 유동불안(parallel channel oscillation)으로 발전해 증기발생기로서의 기능을 상실하게 한다. 이러한 현상은 증기발생기(10,20)의 기동 혹은 다른 목적의 저출력 운전모드가 필요한 운전범위가 넓은 응용의 경우 특히 중요한 문제가 된다.Referring to FIGS. 1A and 1B, in the steam generators 10 and 20 in which two phases composed of a flow channel are generated, the density is rapidly increased while steam is formed, Is propagated back and forth in the direction of the flow channel, and the flow becomes unstable. This is because the pressure drop phase differences between the single-phase region and the ideal region are mutually fed back and amplify the flow anxiety. In particular, in the case of a steam generator (not shown) composed of a plurality of channel channels connected to a common header, this phenomenon is caused by the parallel channel oscillation between the channel channels, and the function as a steam generator is lost. This phenomenon is particularly important in applications where the operation range of the steam generators 10, 20 or the low-output operation mode for other purposes is wide and the operation range is wide.

이러한 유동현상을 완화하고자 일반적 운전범위가 넓은 쉘&튜브(shell and tube)형 증기발생기(10,20)에서, 쉘(미도시)의 내부에 일차 유체(11a,21a)가 흐르는 일차 유로(11,21)가 형성되고, 상기 쉘 내부에 수용되는 튜브(12b,22b)에 이차 유체(12a,22a)가 흐르는 이차 유로(12,22)가 형성되는 경우에, 튜브(12b,22b)의 입구영역(10a,20a)에 유로저항이 큰 오리피스(13,23)를 설치할 수 있다. 여기서, 이차 유체(12a,22a)는, 증기발생기(10,20)의 주 열전달 영역(10b,20b)을 지나면서 액체 상태에서 증기(12a',22a') 상태로 변화한다.In order to alleviate such a flow phenomenon, in the shell and tube type steam generators 10 and 20 having a wide general operating range, the primary flow path 11 (11a, 21a) in which the primary fluid (11a, 21a) 22b are formed in the tubes 12b, 22b accommodated in the shell and the secondary flow paths 12, 22 through which the secondary fluids 12a, 22a flow are formed, The orifices 13 and 23 having a large flow path resistance can be provided in the regions 10a and 20a. The secondary fluids 12a and 22a change from a liquid state to a steam state 12a 'and 22a' through the main heat transfer regions 10b and 20b of the steam generators 10 and 20.

한편, 인쇄기판(printed circuit)형 열교환기 기술은 영국 Heatric사(미국 특허공보 US4665975, 1987.05.19. 공고)에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 없앤 구조의 열교환기이다. 이에 따라, 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기 고온 고압의 환경에 대한 내구성과 우수한 열교환 성능과 고집적도 등의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.On the other hand, printed circuit type heat exchanger technology has been developed by Heatric (United States Patent Publication No. US4665975, published on 1987.05.19) in the United Kingdom and is widely used in general industrial fields. The plate-type heat exchanger is a heat exchanger of which the welding between the plates of the heat exchanger is eliminated by using a dense flow path arrangement and diffusion bonding technique by photo-chemical etching technique. Accordingly, the plate-type heat exchanger is applicable to high-temperature and high-pressure environments, and has high integration and excellent heat exchange performance. Plate Heat Exchanger Plate Heat Exchanger It is used for evaporator, condenser, condenser and condenser of heating and cooling system, fuel cell, automobile, chemical process, medical device, nuclear power, information and communication equipment, cryogenic environment, etc. due to durability against high temperature and high pressure environment, excellent heat exchange performance, The application range is expanding to a wide variety of fields such as cooler, radiator, heat exchanger, and reactor.

그러나 종래의 인쇄기판형 열교환기는 이상 유동(two phase)이 발생하는 증발기 등의 분야에서는 운전조건이 제한된 범위에서 이용되어 왔다. 인쇄기판형 열교환기가 쉘&튜브(shell and tube)형 등 다른 형태의 열교환기에 비해 열전달 효율이 매우 우수함에도 불구하고 증기발생기로 광범위하게 사용되지 못했던 이유는 유로채널에서의 유동불안 문제 때문이었다.However, the conventional plate-type heat exchanger has been used within a limited range of operating conditions in the field of evaporators in which two phases occur. The reason why the plate heat exchanger was not widely used as a steam generator despite the excellent heat transfer efficiency compared to other types of heat exchangers such as a shell and tube type was due to the flow instability problem in the channel.

이러한, 유동불안을 완화하기 위해 입구영역에 오리피스(orifice)와 같이 유로저항을 증가시키는 기술을 미세유로(micro channel)에 도입하는 개념이 제시되었다.In order to alleviate the flow anxiety, the concept of introducing a technique for increasing the flow resistance, such as an orifice, in the inlet region into a micro channel has been proposed.

한편, 단순히 유로면적을 줄이는 종래의 기술은 파울링(fouling) 문제 등을 유발할 수 있어, 원자력 환경과 같이 장기간의 수명을 갖아야 하는 환경에는 적용이 제한될 수 있다. 이러한 파울링 현상을 완화하고자, 입구영역에 유로저항 증가 영역을 만들고 유로길이를 증가시키기거나 다양한 형상을 채용하여 유로면적을 증가시키는 기술이 제안되었다.On the other hand, the conventional technique of simply reducing the flow path area may cause fouling problems and the like, which may restrict the application to an environment having a long service life such as a nuclear environment. In order to alleviate such fouling phenomenon, there has been proposed a technique of increasing the flow path area in the inlet region and increasing the flow path length or increasing the flow path area by adopting various shapes.

그러나, 종래의 기술을 적용하는 쉘&튜브형 증기발생기(10,20)나 플레이트형 증기발생기(미도시)의 경우에도 유량이 매우 적은 구간에서는 유동불안 현상이 발생하므로 일반적으로 저유량 영역에서는 운전을 제한하고 있다. 이에 따라, 원전의 정상운전 중에 증기발생기는 유동불안이 발생하는 저유량 영역을 피해 일정유량 이상 영역에서 운전하도록 설계된다. 하지만, 이러한 설계에서도 원전에서 사고와 같은 상황이 발생하여 펌프에 의해 강제순환 유량을 형성할 수 없고 피동잔열제거계통을 적용하는 원전의 경우와 같이 자연순환에 의해 저유량 유동이 형성되는 경우에는 여전히 유동불안 현상을 피하기가 어려운 문제가 있다.However, even in the case of the shell-and-tube type steam generators 10, 20 and the plate type steam generator (not shown) to which the conventional technique is applied, since the flow anxiety phenomenon occurs in a region where the flow rate is very small, . Accordingly, during normal operation of the nuclear power plant, the steam generator is designed to operate in a region above a certain flow rate from the low flow region where flow anxiety occurs. However, even in such a design, when a situation such as an accident occurs in a nuclear power plant, a forced circulation flow can not be formed by a pump, and when a low flow rate is formed by natural circulation as in the case of a nuclear power plant using a passive residual heat removal system, There is a problem that it is difficult to avoid the flow anxiety phenomenon.

저유량 조건에서 이와 같이 유동불안이 발생하게 되는 주요 원인은, 유로저항이 큰 증기발생기(10,20)의 입구 오리피스 영역(10a,20a)에서 이루어지는 열전달에 의해 유체의 기화가 발생하기 때문이다.The main cause of flow anxiety in the low flow rate condition is vaporization of the fluid due to heat transfer in the inlet orifice regions 10a and 20a of the steam generators 10 and 20 having large flow path resistance.

따라서, 일정유량 이상 조건에서뿐만 아니라, 저유량 조건에서도 안정적으로 운영이 가능한 증기발생기의 개발이 고려될 수 있다.Therefore, the development of a steam generator capable of stable operation in a low flow rate condition as well as a constant flow rate abnormal condition can be considered.

본 발명은, 저유량 조건에서 발생되는 유동불안 현상을 방지하고자, 입구영역에서의 기화 현상을 억제하도록 이루어지는 증기발생기 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a steam generator for suppressing vaporization phenomenon in an inlet region and a nuclear power plant having the steam generator to prevent a flow anxiety phenomenon generated under a low flow rate condition.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증기발생기는, 열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 제1 유로와, 상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로와, 상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부, 및 상기 유로저항부가 형성된 구간에서 발생하는 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제시키도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a steam generator including a first flow path through which a first fluid flows for heat transfer, and a second flow path through which heat is exchanged between the first fluid and the first fluid, A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the second fluid is supplied to increase the flow path resistance, And a heat transfer suppressing portion configured to suppress a heat exchange phenomenon between the first and second fluids generated in the first and second fluids.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 유로는 튜브(tube)의 내부에서 상기 제2 유체가 흐르도록 형성되고, 상기 제1 유로는 상기 튜브 바깥의 쉘(shell)에서 상기 제1 유체가 상기 튜브의 외면를 따라 흐르도록 형성될 수 있다.According to one example of the present invention, the second flow path is formed to flow the second fluid inside a tube, and the first flow path is a path through which the first fluid flows in a shell outside the tube And may be formed to flow along the outer surface of the tube.

상기 열전달 억제부는, 상기 튜브에서 상기 유로저항부가 형성된 구간의 외면이 상기 제1 유체와 닿지 않도록 상기 튜브의 외면과 이격된 상태에서 상기 튜브를 감싸도록 형성되는 단열부를 구비할 수 있다.The heat transfer suppressing portion may include a heat insulating portion formed to surround the tube so that an outer surface of the tube in which the flow path resistance portion is formed does not contact the first fluid while being spaced from the outer surface of the tube.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 유로는 각각 복수로 형성되는 제1 및 제2 유로 채널을 구비하고, 상기 제1 및 제2 유체는 각각 상기 제1 및 제2 유로 채널을 흐르며 열교환되도록 이루어질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first and second flow paths are provided with a plurality of first and second flow path channels, respectively, and the first and second fluids are respectively supplied to the first and second flow paths, So that heat exchange can be performed through the channel.

상기 열전달 억제부는, 상기 제2 유로 채널에서 상기 유로저항부가 형성된 구간에 상기 제1 유로 채널이 지나지 않도록, 상기 제1 유로 채널이 상기 제2 유로 채널의 상기 유로저항부가 형성된 구간을 우회하도록 형성될 수 있다.The heat transfer suppressing portion is formed so that the first flow channel is bypassed to the section where the flow path resistance portion of the second flow channel is formed so that the first flow channel does not pass through the second flow channel, .

상기 유로저항부는, 상기 제2 유로 채널에서 상기 제2 유체가 공급되는 입구영역의 유로면적이 적어도 일부 좁아지도록 형성되고, 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로길이를 증가시키도록 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록 주름지게 형성될 수 있다.Wherein the flow path resistance portion is formed such that the flow path area of the inlet region through which the second fluid is supplied in the second flow path channel is at least partially narrowed, The flow path in the inlet region of the flow channel can be formed to corrugate so as to increase the flow path resistance while passing through the plurality of curved flow paths.

상기 제2 유로 채널은 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로에 형성되어 상기 제2 유체에 유로저항을 발생시키는 저항부재를 구비할 수 있다.The second flow channel may include a resistance member formed in a flow path in an inlet region of the second flow channel to generate a flow path resistance in the second fluid.

상기 저항부재는 상기 제2 유체가 흐르는 방향의 반대 방향으로 발생되는 유로저항이 더 크도록 형성될 수 있다.The resistance member may be formed such that the flow path resistance generated in a direction opposite to the flow direction of the second fluid is greater.

상기 제2 유로 채널에서 상기 제2 유체가 증기 상태로 흐르는 증기영역은, 상기 제2 유체에 대한 유로저항을 감소시키도록 형성될 수 있다.The vapor region where the second fluid flows in the vapor state in the second flow channel may be formed to reduce a flow path resistance to the second fluid.

상기 제2 유로 채널을 통해 흐르는 상기 제2 유체의 유량을 증가시키도록, 상기 제1 및 제2 유로 채널은 복수로 구비되며 서로 인접하게 배치될 수 있다.The first and second flow channels may be provided in pluralities and may be disposed adjacent to each other to increase the flow rate of the second fluid flowing through the second flow channel.

상기 유로저항부는, 상기 제2 유체가 흐르는 방향과 그 반대 방향에서 발생하는 유로저항의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다. The flow path resistance portion may have a different flow path resistance from the direction in which the second fluid flows and the opposite direction.

상기 제1 및 제2 유로 채널은 판형(plate type)으로 형성될 수 있다.The first and second channel channels may be formed in a plate type.

상기 제1 및 제2 유로 채널은 인쇄기판형(printed circuit type)으로 형성될 수 있다.The first and second flow channels may be formed in a printed circuit type.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 열전달 억제부는, 상기 제2 유로의 입구영역까지의 유로 및 상기 제2 유로에 구비되는 증기발생기 입구 헤더 중 적어도 하나 이상에 배치되어, 상기 제1및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 단열부재를 구비할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the heat transfer suppressing portion is disposed in at least one of a flow path to the inlet region of the second flow path and a header of the steam generator inlet provided in the second flow path, And a heat insulating member configured to suppress a heat exchange phenomenon between the first and second fluids.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 증기 상태의 제1 유체가 흐르는 제1 유로와, 상기 제1 유체와의 열교환에 의해 상기 제1 유체를 응축시키는 제2 유체가 흐르는 제2 유로와, 상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부, 및 상기 유로저항부가 형성된 구간에서 발생하는 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제시키도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함하는 열교환기를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that a first flow path in which a first fluid in a vapor state flows and a second flow path in which a second fluid for condensing the first fluid by heat exchange with the first fluid flow, A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the second fluid is supplied to increase the flow path resistance, and heat exchange between the first and second fluids, And a heat transfer suppressing portion configured to suppress the phenomenon.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 피동잔열제거계통을 포함하는 원전을 제안한다. 상기 원전은, 원자로를 수용하는 격납부, 및 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하고, 상기 피동잔열제거계통은 상기 열교환기를 포함한다.Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant including a drift residual heat removal system. The nuclear power plant includes a compartment for accommodating a nuclear reactor, and a driven residual heat elimination system for removing residual heat of the nuclear reactor and sensible heat of the nuclear reactor, wherein the driven residual heat elimination system includes the heat exchanger.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 피동격납부냉각계통을 포함하는 원전을 제안한다. 상기 원전은, 원자로를 수용하는 격납부, 및 상기 원자로의 사고 발생 시 상기 격납부 내부의 높아진 열과 압력을 감소시키도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고, 상기 피동격납부제거계통은 상기 열교환기를 포함한다.Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant including a coinage cooling system. Wherein the nuclear power plant comprises a compartment for receiving a reactor and an as-dispensed cooling system for reducing the increased heat and pressure inside the compartment when an accident occurs in the reactor, .

또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 원자로의 노심에 의해 가열된 냉각재를 공급받아, 급수를 증기로 만들어 배출시키는 증기발생기를 포함하는 원전을 제공한다. 여기서, 상기 증기발생기는, 열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 제1 유로와, 상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 제2 유로와, 상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부, 및 상기 유로저항부가 형성된 구간에서 발생하는 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제시키도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a nuclear power plant including a steam generator that receives a coolant heated by a core of a reactor and discharges the water as steam. The steam generator includes a first flow path through which a first fluid flows for transferring heat, a second flow path through which a second fluid changing from the liquid to the vapor by heat exchange with the first fluid flows, A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the fluid is supplied to increase the flow path resistance, and a flow path resistance portion formed in the inlet region of the second flow path to suppress heat exchange between the first and second fluids, And a heat transfer suppressing portion.

본 발명의 증기발생기 및 이를 구비하는 원전에 의하면, 유로저항부가 형성된 구간에서 이루어지는 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제시키는 열전달 억제부를 구비하여, 유로저항부가 형성되는 구간에서 발생되는 유체의 기화 현상을 근원적으로 배제시킬 수 있다. 결과적으로, 저유량 조건에서도 유동 불안정 현상 없이 안정적인 운영이 이루어질 수 있다.According to the steam generator of the present invention and the nuclear power plant having the steam generator, the heat transfer suppressing unit for suppressing the heat exchange phenomenon between the first and second fluids formed in the section in which the channel resistance unit is formed is provided, It is possible to eliminate the phenomenon inherently. As a result, stable operation can be achieved without flow instability under low flow conditions.

또한, 원자로의 안전계통으로 피동잔열제거계통 등을 포함하는 피동형 원전에서 사고 발생 시, 자연순환에 의해 저유량 유동이 형성되는 경우에도 유동 불안정 현상을 크게 완화하여 원전의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the safety of the nuclear power plant by mitigating the flow instability phenomenon even when low flow rate is formed by natural circulation in case of an accident in a passive type nuclear power plant including a passive residual heat removal system as a safety system of the reactor .

도 1a는 튜브의 입구영역에 나선형 유로가 적용되어 유로저항을 발생시키는, 종래의 일반적인 쉘&튜브형 증기발생기의 일 예를 나타낸 개념도.
도 1b는 튜브의 입구영역에 오리피스 구조가 적용되어 유로저항을 발생시키는, 종래의 일반적인 쉘&튜브형 증기발생기의 일 예를 나타낸 개념도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉘&튜브형 증기발생기를 나타낸 개념도들.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플레이트형 증기발생기의 제1 유로의 일 예들을 나타낸 개념도들.
도 4a 내지 도 4f는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 제1 유로에 대응되는 제2 유로의 일 예들을 나타낸 개념도들.FIG. 1A is a conceptual view showing an example of a conventional conventional shell and tube type steam generator in which a spiral flow path is applied to an inlet region of a tube to generate a flow path resistance. FIG.
1B is a conceptual view showing an example of a conventional conventional shell and tube type steam generator in which an orifice structure is applied to an inlet region of a tube to generate a flow path resistance.
FIGS. 2A and 2B are conceptual diagrams illustrating a shell and tube type steam generator according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 3A to 3E are conceptual diagrams illustrating examples of a first flow path of a plate-type steam generator according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 4A to 4F are conceptual diagrams illustrating examples of a second flow path corresponding to the first flow path shown in FIGS. 3A to 3E. FIG.

이하, 본 발명의 증기발생기 및 이를 구비하는 원전에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, the steam generator of the present invention and the nuclear power plant having the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first explanation. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉘&튜브형 증기발생기(100)를 나타낸 개념도들이다. 여기서, 도 2a의 (a)와 (b)는, 각각 도 2a의 라인 A'-A'와 B'-B'를 따라 취한 단면도이고, 도 1b의 (a)와 (b)는, 각각 도 1b의 라인 C'-C'와 D'-D'를 따라 취한 단면도이다.FIGS. 2A and 2B are conceptual diagrams illustrating a shell and tube type steam generator 100 according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are cross-sectional views taken along lines A'-A 'and B'-B', respectively, in FIG. 2A, and FIGS. Sectional view taken along lines C'-C 'and D'-D' of FIG. 1B.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 증기발생기(100)는, 제1 유로(110), 제2 유로(120), 유로저항부(130) 및 열전달 억제부(140)를 포함한다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the steam generator 100 includes a first flow path 110, a second flow path 120, a flow path resistance part 130, and a heat transfer suppression part 140.

제1 유로(110)는, 열교환에 필요한 열을 전달하기 위한 제1 유체(110a)가 흐르도록 형성된다.The first flow path 110 is formed to flow a first fluid 110a for transferring heat required for heat exchange.

제2 유로(120)는, 제1 유체(110a)와의 열교환에 의해 액체 상태에서 증기 상태로 변화하는 제2 유체(120a)가 흐르도록 형성된다. 여기서, 제2 유체(120a)는 열을 전달받아 증기 상태로 변화되도록, 제1 유체(110a)보다 낮은 온도로 공급된다.The second flow path 120 is formed such that the second fluid 120a changing from the liquid state to the vapor state flows by heat exchange with the first fluid 110a. Here, the second fluid 120a is supplied at a temperature lower than that of the first fluid 110a so that heat is transferred to the vapor state.

예를 들어, 제2 유로(120)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 전열관(heat-transfer tube or pipe) 역할을 하는 튜브(120b,tube) 내부에서 제2 유체(120a)가 흐르도록 형성되고, 제1 유로(110)는, 튜브(120b) 바깥의 쉘(미도시,shell)에서 제1 유체(110a)가 튜브(120b)의 외면을 따라 흐르도록 형성될 수 있다. 또한, 튜브(120b)는 복수로 구비될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the second flow path 120 includes a second fluid 120a inside a tube 120b serving as a heat-transfer tube or pipe, And the first flow path 110 may be formed such that the first fluid 110a flows through the outer surface of the tube 120b in a shell (not shown) outside the tube 120b. In addition, a plurality of tubes 120b may be provided.

유로저항부(130)는, 제2 유체(120a)가 공급되는 제2 유로(120)의 입구영역(100a)에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성된다. 예를 들어, 유로저항부(130)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 튜브(120b)의 입구영역(100a)에 나선형 유로가 적용되어 제2 유체(120a)에 대한 유로저항을 발생시키거나, 도 2b에 도시된 바와 같이, 튜브(120b)의 입구영역(100a)에 오리피스(orifice) 구조가 적용되어 상기 제2 유체(120a)에 대한 유로저항을 발생시키도록 형성될 수 있다. 유로저항부(130)의 이러한 구성에 의하면, 제2 유체(120a)의 흐름에 저항을 발생시켜 유동 불안정 현상을 일부 완화시킬 수 있다.The flow path resistance portion 130 is disposed in the inlet region 100a of the second flow path 120 to which the second fluid 120a is supplied to increase the flow path resistance. For example, the flow path resistance portion 130 may be formed by applying a helical flow path to the inlet region 100a of the tube 120b to generate a flow path resistance to the second fluid 120a An orifice structure may be applied to the inlet region 100a of the tube 120b to generate a flow path resistance to the second fluid 120a as shown in FIG. According to such a configuration of the flow path resistance portion 130, a resistance is generated in the flow of the second fluid 120a, and the flow instability phenomenon can be partially alleviated.

또한, 유로저항부(130)는, 제2 유체(120a)가 흐르는 방향과 그 반대 방향에서 발생하는 유로저항의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있다.In addition, the flow path resistance portion 130 may be formed to have a different flow path resistance in the direction in which the second fluid 120a flows and in the opposite direction.

열전달 억제부(140)는, 유로저항부(130)가 형성된 구간에서 발생하는 제1 및 제2 유체(110a,120a) 간의 열교환 현상을 억제시키도록 이루어진다. 예를 들어, 열전달 억제부(140)는 단열부(142)를 구비할 수 있다.The heat transfer suppressing part 140 is configured to suppress the heat exchange phenomenon between the first and second fluids 110a and 120a generated in the section where the flow path resistance part 130 is formed. For example, the heat transfer suppressing portion 140 may include a heat insulating portion 142.

단열부(142)는, 도시된 바와 같이, 튜브(120b)에서 유로저항부(130)가 형성된 구간의 외면이 제1 유체(110a)와 닿지 않도록, 튜브(120b)의 외면과 이격된 상태에서 튜브(120b)를 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 단열부(142)는, 열전도율(thermal conductivity)이 낮은 단열재(heat insulating material)로 이루어지거나, 상기 단열재로 이루어지는 단열층(미도시)을 구비할 수 있다.The heat insulating portion 142 is formed in a state where the outer surface of the section where the flow path resistance portion 130 is formed in the tube 120b is not in contact with the first fluid 110a, And may be formed to enclose the tube 120b. The heat insulating portion 142 may be made of a heat insulating material having a low thermal conductivity or may include a heat insulating layer (not shown) made of the heat insulating material.

한편, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 단열부(142)는, 이중 또는 다중으로 구성되는 배관(pipe)이 튜브(120b)를 감싸도록 형성될 수 있다.Although not shown in the drawing, the heat insulating portion 142 may be formed so as to surround the tube 120b with a pipe consisting of double or multiple tubes.

또한, 열전달 억제부(140)는, 제2 유로(120)의 입구영역(100a)까지의 유로 및 제2 유로(120)에 구비되는 증기발생기 입구 헤더(미도시)에 배치되어, 제1 및 제2 유체(110a,120a) 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 단열부재(미도시)를 구비할 수 있다.The heat transfer suppressing portion 140 is disposed in the flow path to the inlet region 100a of the second flow path 120 and the steam generator inlet header (not shown) provided in the second flow path 120, (Not shown) configured to suppress the heat exchange phenomenon between the second fluids 110a and 120a.

상기 단열부(142)의 구성에 의하면, 제2 유로(120)의 입구영역(100a)에서, 제1 유체(110a)로부터 제2 유체(120a)로 발생되는 열전달 현상을 차단 또는 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 저유량 운전 조건에서 증기발생기(100)의 유동 불안정 현상의 원인이되는, 유로저항부(130)가 형성된 입구영역(110a)에서의 제2 유체(120a)의 기화 현상을 감소시켜, 증기발생기(100)의 운전을 보다 안정적으로 유지시킬 수 있다.According to the configuration of the heat insulating portion 142, the heat transfer phenomenon generated from the first fluid 110a to the second fluid 120a in the inlet region 100a of the second flow path 120 can be blocked or reduced . As a result, the vaporization phenomenon of the second fluid 120a in the inlet region 110a where the flow path resistance portion 130 is formed, which causes the flow instability phenomenon of the steam generator 100 under the low flow rate operation condition, The operation of the steam generator 100 can be more stably maintained.

이하, 본원발명의 증기발생기(100)에서 이루어지는 유체의 유동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the flow of fluid in the steam generator 100 of the present invention will be described.

우선, 제1 유체(110a)는, 액체 상태의 단상(single phase)유동을 나타내고, 제1 유로(110)를 따라 하강하면서 온도가 감소된다.First, the first fluid 110a represents a single phase flow in a liquid state, and the temperature is decreased while descending along the first flow path 110.

제2 유체(120a)는, 액체 상태로 제2 유로(120)에 공급되며 유로저항부(130)와, 주 열전달 영역(100b)을 따라 상승하면서 온도가 증가한다. 이때, 제2 유체(120a)는, 열전달 억제부(140)에 의해 유로저항부(130)가 형성된 구간에서 제1 유체(110a)와 열교환 현상 억제되며, 특히, 저유량 조건에서 제1 유체(110a)와의 열교환에 의한 기화 현상이 방지된다.The second fluid 120a is supplied to the second flow path 120 in a liquid state and the temperature rises along the flow path resistance portion 130 and the main heat transfer region 100b. At this time, the second fluid 120a is prevented from heat exchange phenomenon with the first fluid 110a in the section where the flow path resistance portion 130 is formed by the heat transfer suppression portion 140, Vaporization phenomenon due to heat exchange with the heat exchanger 110a is prevented.

이후, 제2 유체(120a)는, 온도가 상승하고 비등점(boiling point)을 넘어가면서 점차 증기로 변화되어, 증기와 액체가 함께 유동하는 이상(two phase)유동으로 전환된다. 그리고, 제2 유체(120a)는, 주 열전달 영역(100b)를 따라 더 상승하여 증기의 온도가 포화온도를 넘어서면서 과열증기(120a') 상태로 변화된다.Thereafter, the second fluid 120a is gradually converted to steam as the temperature rises and exceeds the boiling point, and is converted to a two-phase flow in which the vapor and the liquid flow together. Then, the second fluid 120a further rises along the main heat transfer region 100b, and the steam is changed into the superheated steam 120a 'while the temperature of the steam exceeds the saturation temperature.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플레이트형 증기발생기(200)에 대하여 도 3a 내지 도 3e, 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a plate-type steam generator 200 according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3E and 4A to 4F.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플레이트형 증기발생기(200)의 제1 유로(210)의 일 예들을 나타낸 개념도들이고, 도 4a 내지 도 4f는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 제1 유로(210)에 대응되는 제2 유로(220)의 일 예들을 나타낸 개념도들이다.FIGS. 3A to 3E are conceptual diagrams showing examples of the first flow path 210 of the plate-type steam generator 200 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4F are diagrams And a second flow path 220 corresponding to the first flow path 210.

도 3a 내지 도 4f를 참조하면, 증기발생기(200)는, 제1 유로(210), 제2 유로(220), 유로저항부(230) 및 열전달 억제부(240)를 포함한다. 여기서, 제1 유로(210), 제2 유로(220), 유로저항부(230) 및 열전달 억제부(240)는, 위에서 설명한 증기발생기(100)의 제1 유로(110), 제2 유로(120), 유로저항부(130) 및 열전달 억제부(140)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.3A to 4F, the steam generator 200 includes a first flow path 210, a second flow path 220, a flow path resistance part 230, and a heat transfer suppression part 240. The first flow path 210, the second flow path 220, the flow path resistance portion 230 and the heat transfer suppression portion 240 are connected to the first flow path 110 of the steam generator 100, 120, the flow path resistance portion 130, and the heat transfer suppression portion 140 in terms of function and effect.

제1 유로(210)와 제2 유로(220)는 각각, 복수로 형성되는 제1 및 제2 유로 채널(212,222)을 구비하고, 제1 유로 체널(212)에는 제1 유체(210a)가 흐르며, 제2 유로 채널(222)에는 제2 유체(220a)가 흐르도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 유체(210a,220a)는, 위에서 설명한 증기발생기(100)의 제1 및 제2 유체(110a,120a)와 유사하게 유동이 이루질 수 있다. 예를 들어, 제1 유체(210a)는 제1 유로 채널(212)을 하강하고, 제2 유체(220a)는 제2 유로 채널(222)을 상승하며 서로 열교환되어, 액체 상태로 공급되는 제2 유체(220a)를 증기 상태로 변화시킬 수 있다.The first flow path 210 and the second flow path 220 are provided with a plurality of first and second flow path channels 212 and 222 and a first fluid 210a flows in the first flow path channel 212 And the second fluid channel 220 may flow through the second fluid channel 220. [ The first and second fluids 210a and 220a may be flowed similar to the first and second fluids 110a and 120a of the steam generator 100 described above. For example, the first fluid 210a descends the first flow channel 212, the second fluid 220a ascends the second flow channel 222 and is heat-exchanged with each other, The fluid 220a can be changed to a vapor state.

또한, 증기발생기(200)에는 제1 및 제2 유체(210a,220a)가 출입하기 위한 제 1 및 제2 교차영역(200c,200d)이 형성되고, 제2 유로(220)에는 유로저항부(230)와 제2 교차영역(200d)의 유로를 연결하는 유로확대부가 형성된다.The steam generator 200 is provided with first and second intersecting regions 200c and 200d for allowing the first and second fluids 210a and 220a to flow in and out, 230 and the second cross region 200d.

또한, 제1 및 제2 유로 채널(212,222)은, 판형(plate type)으로 형성되거나, 인쇄기판형(printed circuit type)으로 형성될 수도 있다.The first and second flow channels 212 and 222 may be formed in a plate type or a printed circuit type.

열전달 억제부(240)는, 도시된 바와 같이, 제2 유로 채널(222)에서 유로저항부(230)가 형성된 구간에 제1 유로 채널(212)이 지나지 않도록, 제1 유로 채널(212)이 제2 유로 채널(222)의 유로저항부(230)가 형성된 구간을 우회하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 유로 채널(222)의 유로저항부(230)가 형성된 구간에서 제1 및 제2 유체(210a,220a) 간의 열교환 현상이 억제되어 제2 유체(220a)의 기화 현상을 방지할 수 있으며, 결과적으로, 저유량 조건에서 증기발생기(200)의 유동 불안정 현상을 크게 완화시킬 수 있다.The heat transfer suppressing unit 240 may be configured such that the first flow channel 212 is formed in the second flow channel 222 such that the first flow channel 212 does not pass through a section where the flow path resistance unit 230 is formed, The flow path resistance portion 230 of the second flow channel 222 may be formed. This prevents the heat exchange phenomenon between the first and second fluids 210a and 220a in the section where the flow path resistance part 230 of the second flow path channel 222 is formed to prevent vaporization of the second fluid 220a And as a result, the flow instability phenomenon of the steam generator 200 under a low flow rate condition can be largely mitigated.

유로저항부(230)는, 제2 유체(220a)가 흐르는 방향과 그 반대 방향에서 발생하는 유로저항의 크기가 서로 다르게 형성될 수 있고, 도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 제2 유로 채널(222)에서 제2 유체(220a)가 공급되는 입구영역(200a)의 유로면적이 적어도 일부 좁아지도록 형성되며, 제2 유로 채널(222)의 입구영역(200a)에서의 유로길이를 증가시키도록, 제2 유로 채널(222)의 입구영역(200a)에서의 유로가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록 주름지게 형성될 수 있다. 단, 입구영역(200a)의 유로는 보다 다양한 형태로 형성되어 유로저항부(230)를 형성할 수 있으므로, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 유로저항부(230)는 일반적인 오리피스(orifice)와 같이 유로 폭을 매우 좁게 제한하는 형태가 아니며, 유로 폭을 넓히고 유로 길이를 증가시키는 형태이다. 4A to 4F, the flow path resistance portion 230 may be formed such that the flow path resistance generated in a direction opposite to the flow direction of the second fluid 220a is different from each other, The passage area of the inlet area 200a through which the second fluid 220a is supplied in the channel 222 is formed to be at least partially narrowed and the length of the passage in the inlet area 200a of the second flow channel 222 is increased , The flow path in the inlet region 200a of the second flow channel 222 may be formed to corrugate so as to increase the flow path resistance while passing through the plurality of curved flow paths. However, the flow path of the inlet region 200a may be formed in various forms, so that the flow path resistance portion 230 can be formed. Also, the flow path resistance portion 230 does not restrict the flow path width very narrowly like a general orifice, but widen the flow path width and increase the flow path length.

이와 같은, 유로저항부(230)의 구성에 따르면, 열전달 억제부(240)에 의해 열전달이 억제되어 기화 현상 과정에서 발생할 수 있는 이물질의 생성이 억제되고 또한, 오리피스(orifice) 보다는 넓은 유로가 적용되므로 제2 유로 채널(222)에 발생될 수 있는, 파울링(fouling) 현상을 방지하거나 크게 억제할 수 있다. 상기 파울링 현상은, 유체의 흐름을 방해하는 이물질이 유로 상에 형성되는 현상을 의미한다.According to the configuration of the flow path resistance portion 230, the heat transfer is suppressed by the heat transfer suppressing portion 240 and the generation of foreign matter that may occur during the vaporization development process is suppressed, and a wider flow path than the orifice is applied The fouling phenomenon that may occur in the second flow channel 222 can be prevented or greatly suppressed. The fouling phenomenon refers to a phenomenon in which a foreign matter that interferes with the flow of the fluid is formed on the flow path.

또한, 제2 유로 채널(222)은 저항부재(미도시)를 구비할 수 있다.In addition, the second flow channel 222 may have a resistance member (not shown).

상기 저항부재는, 제2 유로 채널(222)의 입구영역(200a)에서의 유로에 형성되어 상기 제2 유체에 유로저항을 발생시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저항부재는 상기 입구영역(200a)에서의 유로 중 어느 일 구간이 좁아지도록 제2 유로 채널(222)의 내면으로부터 돌출되게 형성될 수 있다.The resistance member may be formed in the flow path in the inlet region 200a of the second flow channel 222 to generate flow resistance in the second fluid. For example, the resistance member may be formed so as to protrude from the inner surface of the second flow channel 222 such that a certain section of the flow channel in the inlet region 200a is narrowed.

또한, 상기 저항부재는, 제2 유체(220a)가 흐르는 방향의 반대 방향으로 발생되는 유로저항이 더 크도록 형성될 수도 있다.Also, the resistance member may be formed to have a larger flow path resistance in a direction opposite to the direction in which the second fluid 220a flows.

또한, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제2 유로 채널(222)에서 제2 유체(220a)가 증기 상태로 흐르는 증기영역은, 제2 유체(220a)에 대한 유로저항을 감소시키도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 증기영역은 도시된 바와 같이, 주 열전달 영역(200b)의 후단부와 제1 교차영역(200c)과 같이 부분적으로 형성될 수 있다. 또한, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 증기영역은, 주 열전달 영역(200b)과 제1 및 제2 교차영역(200c,200d) 전체에 형성될 수도 있다.4F, the vapor region where the second fluid 220a flows in the vapor state in the second flow channel 222 may be formed to reduce the flow path resistance to the second fluid 220a. have. Here, the vapor region may be partially formed, such as a rear end portion of the main heat transfer region 200b and a first crossing region 200c. Also, although not shown in the drawing, the vapor region may be formed in the entire main heat transfer region 200b and the first and second intersection regions 200c and 200d.

또한, 제2 유로 채널(222)을 통해 흐르는 제2 유체(220a)의 유량을 증가시키도록, 제1 및 제2 유로 채널(212,222)은, 복수로 구비되며 서로 인접하게 배치될 수 있다.In addition, the first and second flow channel channels 212 and 222 may have a plurality of first channel channels 212 and 222 and may be disposed adjacent to each other so as to increase the flow rate of the second fluid 220a flowing through the second channel channel 222.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 종래의 증기발생기에 비교적 간단한 구조를 적용하는 것으로 구현이 가능하며, 저유량 조건에서의 유동 불안정 현상을 효과적으로 완화시켜 운전의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention can be implemented by applying a relatively simple structure to a conventional steam generator, and effectively relieves the flow instability phenomenon under a low flow rate condition, thereby greatly improving the stability of operation.

한편, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 본 발명은, 원자로의 노심에 의해 가열된 냉각재를 공급받아, 급수를 증기로 만들어 배출시키는 증기발생기(미도시)를 포함하는 원전(미도시)를 제안한다. 여기서, 상기 증기발생기는, 제1 유로, 제2 유로, 유로저항부 및 열전달 억제부를 포함하며, 상기 제1 유로, 제2 유로, 유로저항부 밀 열전달 억제부는, 위에서 설명한 증기발생기(100,200)의 제1 유로(110,210), 제2 유로(120,220), 유로저항부(130,230) 및 열전달 억제부(140,240)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.Although not shown in the drawing, the present invention proposes a nuclear reactor (not shown) including a steam generator (not shown) for receiving a coolant heated by a core of a reactor and discharging the water as steam. The steam generator includes a first flow path, a second flow path, a flow path resistance portion, and a heat transfer suppressing portion. The first flow path, the second flow path, and the flow path resistance sub- The first and second flow paths 110 and 210, the second flow paths 120 and 220, the flow path resistance portions 130 and 230, and the heat transfer suppressing portions 140 and 240.

한편, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 본 발명은, 제1 유로, 제2 유로, 유로저항부 및 열전달 억제부를 포함하는 열교환기(응축기, 미도시)를 제안한다. 상기 열교환기는 서로 다른 온도를 갖는 2개의 유체 사이에 열교환이 이루어지는 장치라는 점에서, 상기 증기발생기(100,200)와 유사한 기술적 특징을 갖는다. 다만, 상기 증기발생기(100,200)가 공급되는 액체를 증기로 변화시키는 것을 목적으로 하는 반면, 상기 열교환기는 증기를 액체로 변화시키는 것을 목적으로 한다.Although not shown in the drawing, the present invention proposes a heat exchanger (condenser, not shown) including a first flow path, a second flow path, a flow path resistance portion, and a heat transfer suppression portion. The heat exchanger has a technical feature similar to that of the steam generator 100 or 200 in that heat exchange is performed between two fluids having different temperatures. However, the purpose of the steam generator 100, 200 is to convert the supplied liquid into steam, while the heat exchanger is intended to convert steam to liquid.

이를 위하여, 상기 열교환기의 제1 유로는, 증기 상태의 제1 유체가 흐르도록 형성되고, 상기 열교환기의 제2 유로는, 상기 제1 유체와의 열교환에 의해 상기 제1 유체를 응축시키는 제2 유체가 흐르도록 형성된다. 또한, 상기 제2 유체는 상기 제1 유체와의 열전달에 의해 온도가 상승하고 기화될 수 있다.To this end, a first flow path of the heat exchanger is formed to flow a first fluid in a vapor state, and a second flow path of the heat exchanger is formed of a first flow path for condensing the first fluid by heat exchange with the first fluid. 2 fluid flows. In addition, the second fluid may be heated and vaporized by heat transfer with the first fluid.

또한, 상기 열교환기의 유로저항부 및 열전달 억제부는, 위에서 설명한 증기발생기(100,200)의 유로저항부(130,230) 및 열전달 억제부(140,240)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.The flow path resistance portion and the heat transfer restraining portion of the heat exchanger have similar characteristics in terms of function and effect from the flow path resistance portions 130 and 230 and the heat transfer suppression portions 140 and 240 of the steam generators 100 and 200 described above.

한편, 본 도면에서는 도시되지 않았으나, 본 발명은, 상기 열교환기를 포함하는 원전(미도시)을 제안한다.Although not shown in the drawing, the present invention proposes a nuclear reactor (not shown) including the heat exchanger.

상기 원전은, 원자로를 수용하는 격납부와, 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하고, 상기 피동잔열제거계통은 상기 열교환기를 포함할 수 있다.The nuclear power plant includes a compartment for accommodating a reactor, a driven residual heat elimination system for removing residual heat of the nuclear reactor and a sensible heat of the reactor, and the driven residual heat elimination system may include the heat exchanger.

또한, 상기 원전은, 원자로를 수용하는 격납부와, 상기 원자로의 사고 발생 시, 상기 격납부 내부의 높아진 열과 압력을 감소시키도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고, 상기 피동격납부냉각계통은 상기 열교환기를 포함할 수 있다.The nuclear power plant includes a compartment for accommodating a nuclear reactor and a counterbalanced cooling system for reducing the heat and pressure inside the compartment when an accident occurs in the nuclear reactor, And may include the heat exchanger.

이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 원자로의 피동형 안전계통을 포함하는 원전에서 사고 발생 시, 자연순환에 의해 저유량 유동이 형성되는 경우에도 유동 불안정 현상을 크게 완화하여 원전의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, even when a low flow rate flow is formed due to natural circulation when an accident occurs in a nuclear power plant including a passive safety system of a nuclear reactor, the stability of the nuclear power plant can be further improved by greatly alleviating the flow instability phenomenon .

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 : 증기발생기 110 : 제1 유로
120 : 제2 유로 130 : 유로저항부
140 : 열전달 억제부100: steam generator 110: first flow path
120: second flow path 130: flow path resistance part
140: Heat transfer suppression unit

Claims (18)

열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 복수의 제1 유로 채널을 구비하는 제1 유로;
상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 복수의 제2 유로 채널을 구비하는 제2 유로;
상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부; 및
상기 제2 유로 채널을 흐르는 상기 제2 유체의 유량이 감소하는 경우 상기 유로저항부에서 발생하는 상기 제2 유체의 기화 현상에 의한 유동불안 현상을 완화하도록, 상기 제2 유로 채널의 상기 유로저항부가 형성되는 구간에서 상기 제1 유체가 흐르지 않도록 상기 제1 유로 채널이 미형성되어 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기.A first flow path having a plurality of first flow channels through which a first fluid for transferring heat flows;
A second flow channel having a plurality of second flow channels through which a second fluid changing from liquid to vapor flows by heat exchange with the first fluid;
A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the second fluid is supplied to increase flow path resistance; And
Wherein the flow path resistance portion of the second flow channel is configured to mitigate flow anxiety due to vaporization of the second fluid generated in the flow path resistance portion when the flow rate of the second fluid flowing through the second flow channel decreases, And a heat transfer suppressing unit configured to prevent heat exchange between the first and second fluids by forming the first flow channel so that the first fluid does not flow in a region where the first and second fluids are formed. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유로저항부는,
상기 제2 유로 채널에서 상기 제2 유체가 공급되는 입구영역의 유로면적이 적어도 일부 좁아지도록 형성되고, 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로길이를 증가시키도록, 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록 주름지게 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 1,
The flow-
Wherein the second flow channel is formed so that the flow passage area of the inlet region through which the second fluid is supplied is at least partially narrowed and the length of the flow passage in the inlet region of the second flow channel is increased, Is formed so as to corrugate the passage in the region so as to increase the passage resistance while passing through the plurality of curved passage. 제6항에 있어서,
상기 제2 유로 채널은, 상기 제2 유로 채널의 입구영역에서의 유로에 형성되어 상기 제2 유체에 유로저항을 발생시키는 저항부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 6,
Wherein the second flow channel includes a resistance member formed in a flow path in an inlet region of the second flow channel to generate a flow path resistance in the second fluid. 제7항에 있어서,
상기 저항부재는, 상기 제2 유체가 흐르는 방향의 반대 방향으로 발생되는 유로저항이 더 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.8. The method of claim 7,
Wherein the resistance member is formed to have a larger flow path resistance in a direction opposite to a direction in which the second fluid flows. 제6항에 있어서,
상기 제2 유로 채널에서 상기 제2 유체가 증기 상태로 흐르는 증기영역은, 상기 제2 유체에 대한 유로저항을 감소시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 6,
Wherein a vapor region in which the second fluid flows in a vapor state in the second flow channel is formed to reduce a flow path resistance to the second fluid. 제6항에 있어서,
상기 제2 유로 채널을 통해 흐르는 상기 제2 유체의 유량을 증가시키도록, 상기 제1 및 제2 유로 채널은, 복수로 구비되며 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 6,
Wherein the first and second flow channels are disposed in a plurality of and adjacent to each other so as to increase a flow rate of the second fluid flowing through the second flow channel. 제1항에 있어서,
상기 유로저항부는, 상기 제2 유체가 흐르는 방향과 그 반대 방향에서 발생하는 유로저항의 크기가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the flow path resistance portion is formed to have a different flow path resistance in a direction opposite to a flow direction of the second fluid. 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유로 채널은 판형(plate type)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the first and second flow channels are formed in a plate type. 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유로 채널은 인쇄기판형(printed circuit type)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 1,
Wherein the first and second flow channels are formed in a printed circuit type. 제1항에 있어서,
상기 열전달 억제부는,
상기 제2 유로의 입구영역까지의 유로 및 상기 제2 유로에 구비되는 증기발생기 입구 헤더 중 적어도 하나 이상에 배치되어, 상기 제1및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 단열부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 증기발생기.The method according to claim 1,
The heat-
And a heat insulating member disposed in at least one of a flow path to an inlet region of the second flow path and a header of an inlet of a steam generator provided in the second flow path to suppress a heat exchange phenomenon between the first and second fluids Characterized by a steam generator. 열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 복수의 제1 유로 채널을 구비하는 제1 유로;
상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 복수의 제2 유로 채널을 구비하는 제2 유로;
상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부; 및
상기 제2 유로 채널을 흐르는 상기 제2 유체의 유량이 감소하는 경우 상기 유로저항부에서 발생하는 상기 제2 유체의 기화 현상에 의한 유동불안 현상을 완화하도록, 상기 제2 유로 채널의 상기 유로저항부가 형성되는 구간에서 상기 제1 유체가 흐르지 않도록 상기 제1 유로 채널이 미형성되어 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.A first flow path having a plurality of first flow channels through which a first fluid for transferring heat flows;
A second flow channel having a plurality of second flow channels through which a second fluid changing from liquid to vapor flows by heat exchange with the first fluid;
A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the second fluid is supplied to increase flow path resistance; And
Wherein the flow path resistance portion of the second flow channel is configured to mitigate flow anxiety due to vaporization of the second fluid generated in the flow path resistance portion when the flow rate of the second fluid flowing through the second flow channel decreases, Wherein the first flow channel is not formed to prevent the first fluid from flowing in a section where the first and second fluids are formed, thereby suppressing a heat exchange phenomenon between the first and second fluids. 원자로를 수용하는 격납부; 및
상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함하고,
상기 피동잔열제거계통은, 상기 제15항에 따르는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.A compartment for receiving the reactor; And
And a passive residual heat eliminating system for eliminating sensible heat of the reactor and residual heat of the core,
Wherein the passive residual heat elimination system comprises the heat exchanger according to the above-mentioned 15. 원자로를 수용하는 격납부; 및
상기 원자로의 사고 발생 시, 상기 격납부 내부의 높아진 열과 압력을 감소시키도록 이루어지는 피동격납부냉각계통을 포함하고,
상기 피동격납부냉각계통은, 상기 제15항에 따르는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.A compartment for receiving the reactor; And
And a counterbore cooling system configured to reduce the increased heat and pressure inside the compartment when an accident occurs in the reactor,
Characterized in that said to-be-poured cooling system comprises a heat exchanger according to claim 15. 원자로의 노심에 의해 가열된 냉각재를 공급받아, 급수를 증기로 만들어 배출시키는 증기발생기를 포함하는 원전에 있어서,
상기 증기발생기는,
열을 전달하기 위한 제1 유체가 흐르는 복수의 제1 유로 채널을 구비하는 제1 유로;
상기 제1 유체와의 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제2 유체가 흐르는 복수의 제2 유로 채널을 구비하는 제2 유로;
상기 제2 유체가 공급되는 상기 제2 유로의 입구영역에 배치되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부; 및
상기 제2 유로 채널을 흐르는 상기 제2 유체의 유량이 감소하는 경우 상기 유로저항부에서 발생하는 상기 제2 유체의 기화 현상에 의한 유동불안 현상을 완화하도록, 상기 제2 유로 채널의 상기 유로저항부가 형성되는 구간에서 상기 제1 유체가 흐르지 않도록 상기 제1 유로 채널이 미형성되어 상기 제1 및 제2 유체 간의 열교환 현상을 억제하도록 이루어지는 열전달 억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.1. A nuclear power plant comprising a steam generator that receives a coolant heated by a core of a reactor and discharges the water into steam,
The steam generator includes:
A first flow path having a plurality of first flow channels through which a first fluid for transferring heat flows;
A second flow channel having a plurality of second flow channels through which a second fluid changing from liquid to vapor flows by heat exchange with the first fluid;
A flow path resistance portion disposed in an inlet region of the second flow path to which the second fluid is supplied to increase flow path resistance; And
Wherein the flow path resistance portion of the second flow channel is configured to mitigate flow anxiety due to vaporization of the second fluid generated in the flow path resistance portion when the flow rate of the second fluid flowing through the second flow channel decreases, Wherein the first flow channel is formed so that the first fluid does not flow in a region where the first and second fluids are formed, thereby suppressing heat exchange between the first and second fluids.
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