KR101719863B1 - 핵발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너 - Google Patents

핵발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너 Download PDF

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에드워드 울버트
니콜라스 호킨스
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Abstract

원자로용 고성능 흡입 스트레이너는 프레임, 관류 플레넘, 및 필터 어레이를 가진다. 관류 플레넘은 프레임에 기계적으로 장착되고 복수의 입구들과 출구를 가진다. 필터 어레이는 또는 프레임에 기계적으로 장착되고 플레넘 위의 입구에 유체 연통하는 복수의 필터 그룹들을 가진다.

Description

핵발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너{HIGH CAPACITY SUCTION STRAINER FOR AN EMERGENCY CORE COOLING SYSTEM IN A NUCLEAR POWER PLANT}
본 출원은 2011, 6,1일 출원의 진행중인 미합중국 임시 특허출원 제61/492,258호와 2011, 9, 22일 출원의 제61/537,988호에 대한 우선권을 신청하며, 이들 출원의 내용은 여기 참조를 위하여 설명된 바와 같이 완전 합체된다.
연방정부의 후원에 의한 조사나 개발은 해당하지 않는다.
본 발명은 흡입 라인에 사용하기 위한 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 핵 발전소의 비상 코어냉각 시스템에 사용하기 위한 흡입 스트레이너에 대한 것이다.
모든 핵 발전소들은 정상 작동이 중단되고 원자로 냉각 시스템에서 주요 고장이 발생하는 경우 일정한 형태의 비상 코어 냉각 시스템(EMERGENCY CORE COOLING SYSTEM : ECCS)을 가진다. 대부분의 ECCS에는, 펌프가 대형 탱크로부터 물을 흡입하여 그 물을 원자로 냉각시스템 또는 원자로에 공급하는 주입 페이스(phase)와, 모든 물이 용기로 공급된 후에 용기로부터 펌프가 물을 취하는 재순환 페이스의 두 개의 페이스들이 있다.
ECCS는 하나의 주요 기능을 가지는 데, 원자로 냉각시스템으로부터 냉매의 손실의 경우 원자로를 냉각하기 위한 보충수를 제공하는 것이다. 이러한 냉각은 원자로가 정지된 후에 원자로 연료에 여전히 존재하는 붕괴 열을 제거하기 위하여 필요하다. 일부 발전소에서의 ECCS는 제2의 주요 기능을 가질 수 있으며 이는 원자로 및 원자로 냉각시스템에 화학 약품을 제공하여 원자로가 확실히 동력을 발생하지 못하도록 한다.
ECCS의 주요 부품들은 물 공급부(탱크), 펌프, 상호연결 배관, 고압 펌프, 저압 펌프, 물 저장탱크, 응축기, 및 저장 탱크가 일단 비워진 후에 원자로를 통해 물을 순환시키기 위하여 사용되는 격납 용기 섬프(containment sump)이다.
원자로에서, 흡입 스트레이너는 용기 영역에 위치되고 재순환 페이스 동안 ECCS의 흡입부로부터 분리되는 단열체와 같은 이탈된 소재와 부스러기(debris)가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 펌프는 핵 발전소에서 중요하고 핵심적인 기능을 수행한다. 다시, 스트레이너들의 목적은 그러한 부스러기로부터 펌프 및 핵 연료 조립체들과 같은 하류 부품들이 부정적으로 영향을 받는 것을 보호하기 위함이다. 성질상 흡입 스트레이너들은, 부스러기 층을 축적하기 쉽다. 사용시, 스트레이너를 통과해서 물이 순환됨에 따라, 스트레이너의 외면 위에 고체 부스러기들이 축적한다. ECCS가 더 이상 저온으로 차단되는 것이 필요하지 않기까지 재순환이 계속된다.
구조상의 고려, 수력학적인 부하, 및 공간적인 구속이 핵발전 용기 건물의 흡입 스트레이너의 크기와 형상을 제한한다.
하나의 기존의 흡입 스트레이너 디자인은 천공 금속 시트로부터 제조된 장전튜브(nested tube)들을 이용한다. 시트들의 단부는 같이 인접되고 용접되어 튜브를 형성한다. 핵발전 산업의 용접은 고도로 규제된다. 따라서, 소정의 핵 발전용도에서는 용접을 제거하는 것이 효과적이다.
본 발명은 위에 설명된 문제들과, 다른 문제들을 해결하기 위하여 제공되며, 이러한 형태의 종래의 스트레이너들에 의해 제공되지 않은 이점과 측면들을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 특징들과 이점들의 전체적인 설명은 이하의 상세한 설명으로 위임되며, 이는 첨부 도면들을 참조하여 진행된다.
본 발명의 일 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 고성능 흡입 스트레이너는 프레임, 관류 플레넘(flow-through plenum), 및 제1 필터 어레이를 포함한다. 관류 플레넘은 복수의 입구들과 출구를 포함하며 프레임에 기계적으로 장착된다. 필터 어레이는 또한 프레임에 장착되고 복수의 필터 그룹들을 포함한다. 각각의 필터 그룹은 플레넘의 대응하는 입구에 유체 연통한다.
본 발명의 일 측면은 이하의 부가적인 하나 이상의 특징들을 단독 또는 어느 합리적인 조합으로 포함할 수 있다. 각각의 필터 그룹은 복수의 네스트 튜브들(nested tubes)을 포함할 수 있다. 각각의 네스트 튜브는 내부와 외부 천공 튜브들 사이에 틈새 공간이 생성되도록 대응하는 외부 천공튜브 내에 배치된 내부 천공튜브를 포함할 수 있다. 각각의 장전튜브가 각각의 틈새 공간과 플레넘 위의 입구 사이에 유체 연통부를 형성하는 장전튜브 출구를 가지도록 네스트 튜브들은 복수의 컬럼(column)들과 로우(row)들로 배치되고 플레넘으로부터 외측으로 연장한다. 각각의 필터 그룹은 관류 상부판을 포함할 수 있다. 각각의 필터 그룹은 관류 바닥판을 포함할 수 있다. 각각의 필터 그룹은 네스트 튜브의 근위 단부에 위치된 복수의 상부 그레이트(grate)를 포함할 수 있다. 각각의 관류 상부판은 네스트 튜브들의 근위 단부에 위치된 복수의 상부 그레이트들을 포함할 수 있다. 각각의 관류 바닥판은 네스트 튜브들의 원위 단부에 위치된 복수의 바닥 그레이트들을 포함할 수 있다. 복수의 상부 그레이트들은, 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들과, 상기 제1 구멍들 둘레에 그들 사이로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제1 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 그레이트들은, 또한 내부와 외부 튜브들 사이의 틈새 공간이 제2 그레이트의 표면에 대해 적어도 실질적으로 실링되고 각각의 내부 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 외부 튜브의 근위 단부에서 개구보다 더 적은 단면적을 각각 가지는 제1의 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬된 복수의 제1 구멍들, 및 제1의 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되고 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이에 그 둘레에 위치되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제2 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 그레이트들은, 네스트 튜브 입구를 형성하는 제3의 상부 그레이트의 표면에 내부 튜브의 인접단부가 접하도록 내부 튜브의 근위 단부에서의 개구보다 더 작은 단면적을 각각 가지는, 제2 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이로 그 둘레에 위치되며 제2 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제3의 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 바닥 그레이트들은, 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들과, 상기 제1 구멍들 둘레에 그들 사이로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제1 바닥 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 바닥 그레이트들은, 각각 내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이의 대응하는 틈새 공간에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 플레넘 위의 입구에 정렬되는 네스트 튜브 출구를 형성하는 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구에 각각 정렬되는 복수의 제2 구멍들, 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구를 실질적으로 시일하는 각각의 제2 구멍 둘레의 중심 웨빙, 및 네스트 튜브의 소정 위치에 대응하는 내부 천공 튜브를 유지하기 위하여 각각의 패스너가 대응하는 제2 구멍을 관통하여 연장하고 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에 결합하는 복수의 기계적인 패스너들을 가지는 제2 바닥 그레이트를 포함할 수 있다. 제1의 상부 그레이트와 제3의 상부 그레이트의 표면들이 제2 상부 그레이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1의 상부 그레이트와 제3 상부 그레이트는 제2 상부 그레이트를 그들 사이에 개재시킨다. 제1 상부 글이트, 제2 상부 그레이트, 및 제3 상부 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착된다. 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면들이 제2 바닥 글이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면은 제2 바닥 그레이트를 사이에 두고 개재시킬 수 있다. 제1 바닥 그레이트와 제2 바닥 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착될 수 있다. 각각의 상부 판은 타이로드에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합되고 각각의 상부판은 복수의 네스트 튜브들에 의해 대응하는 바닥판으로부터 분리된다. 각각의 상부 판은 기계적인 패스너에 의해 상부판에 결합되고 기계적인 패스너에 의해 대향 단부에서 대응하는 바닥판에 결합되는 한 쌍의 크로스 부재들에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합된다. 각각의 필터 그룹은 기계적인 패스너에 의해 관류 플레넘에 부착될 수 있다. 각각의 상부 판은 타이로드에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합되고 각각의 상부 판은 복수의 네스트 튜브들에 의해 대응하는 바닥판으로부터 분리될 수 있다. 내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브들 사이의 틈새 공간은, 오염된 유체가 외부 천공튜브의 외면에서 내면으로 그리고 내부 천공 튜브의 내면에서 외면으로 통과할 때여과된 유체 흐름을 수용하도록 형성될 수 있다. 바닥판들은 관류 플레넘의 입구들로 여과된 유체를 공급하는 출구들로 작용하도록 형성될 수 있다. 네스트 튜브들은 오염 영역에서 유체의 상면에 대해 0도 내지 90도 사이로 정위될 수 있다. 네스트 튜브들은 오염 영역에서 유체의 상면에 대해 실질적으로 수직으로 정위될 수 있으며, 네스트 튜브들은 오염 영역에서 유체의 상면에 대해 실질적으로 수평으로 정위된다.
본 발명의 또 다른 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 고성능 흡입 스트레이너는, 프레임, 관류 플레넘, 및 제1 필터 어레이를 포함한다. 관류 플레넘은 복수의 입구들과 출구를 포함하며 프레임에 기계적으로 장착된다. 필터 어레이는 또한 프레임에 장착되고 복수의 필터 그룹들을 포함한다. 각각의 필터 그룹은 복수의 네스트 튜브들을 가진다. 각각의 네스트 튜브는 대향하는 에지 부분들을 따라 형성된 상보적인 기계적으로 형성된 시밍(seaming) 부재들을 가지는 금속 시트로부터 기계적인 시임을 형성하기 위하여 상보적인 기계적으로 형성된 시밍 부재들을 상호결합시킴으로써 형성된 원통형 내부 천공튜브를 포함한다. 원통형 내부 튜브는, 틈새공간이 내부와 외부 천공튜브들 사이에 생성되도록 대응하는 원통형 외부 천공튜브 내에 배치된다.
이 측면은 단독 또는 어느 일정한 합리적인 조합의 이하의 특징들을 하나 이상 포함할 수 있다. 원통형 내부 천공 튜브의 기계적 시임은 원통형 내부 천공튜브의 길이방향 길이 둘레로 감기는 헬리컬 구조를 형성할 수 있다. 원통형 외부 천공튜브의 기계적 시임은 원통형 외부 천공튜브의 길이방향 길이 둘레에 감는 헬리컬 구조를 형성할 수 있다. 네스트 튜브들은, 각각의 네스트 튜브가 각각의 틈새공간과 관류 플레넘의 입구 사이의 유체 연통부를 형성하는 네스트 튜브 출구를 가지도록 네스트 튜브들은 복수의 컬럼과 로우들로 배치되고 플레넘으로부터 외측으로 연장한다. 고성능 흡입 스트레이너는 추가로 복수의 상부 그레이트들을 가지는 관류 상부판과 네스트 튜브들에 대해 복수의 상부 그레이트들에 대향하여 위치된 복수의 바닥 그레이트들을 포함하는 관류 바닥판을 포함할 수 있다. 복수의 상부 그레이트들은 각각의 원통형 외부 천공 튜브의 근위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들과, 상기 제1 구멍들 둘레에 그들 사이로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제1 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 그레이트들은, 또한 내부와 외부 튜브들 사이의 틈새 공간이 제2 그레이트의 표면에 대해 적어도 실질적으로 실링되고 각각의 내부 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 외부 튜브의 근위 단부에서 개구보다 더 적은 단면적을 각각 가지는 제1의 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬된 복수의 제1 구멍들, 및 제1의 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되고 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이에 그 둘레에 위치되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제2 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 상부 그레이트들은 네스트 튜브 입구를 형성하는 제3의 상부 그레이트의 표면에 내부 튜브의 인접단부가 접하도록 내부 천공튜브의 근위 단부에서의 개구보다 더 작은 단면적을 각각 가지는, 제2 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이로 그 둘레에 위치되며 제2 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제3의 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 제1의 상부 그레이트와 제3의 상부 그레이트의 표면들이 제2 상부 그레이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1의 상부 그레이트와 제3 상부 그레이트는 제2 상부 그레이트를 그들 사이에 개재시킨다. 제1 상부 그레이트, 제2 상부 그레이트, 및 제3 상부 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착된다. 복수의 바닥 그레이트들은, 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들과, 상기 제1 구멍들 둘레에 그들 사이로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제1 바닥 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 바닥 그레이트들은, 각각 내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이의 대응하는 틈새 공간에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 플레넘 위의 입구에 정렬되는 네스트 튜브 출구를 형성하는 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구에 각각 정렬되는 복수의 제2 구멍들, 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구를 실질적으로 실링하는 각각의 제2 구멍 둘레의 중심 웨빙, 및 네스트 튜브의 소정 위치에 대응하는 내부 천공 튜브를 유지하기 위하여 각각의 패스너가 대응하는 제2 구멍을 관통하여 연장하고 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에 결합하는 복수의 기계적인 패스너들을 가지는 제2 바닥 그레이트를 포함할 수 있다. 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면들이 제2 바닥 그레이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면은 제2 바닥 그레이트를 사이에 두고 개재시킬 수 있다. 제1 바닥 그레이트와 제2 바닥 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 이 흡입 스트레이너는 입구와 출구 및 필터 어레이를 포함하는 관류 플레넘을 포함한다. 필터 어레이는, 내부 및 외부 천공 튜브들 사이에 틈새 공간이 형성되도록 대응하는 외부 천공 튜브 내에 배치되는 내부 천공 튜브를 포함하며, 내부 및 외부 천공 튜브들은 내부 및 외부 튜브들의 반경방향으로 연장하는 세그먼트에 인접한 반경방향으로 연장하는 슬롯을 포함하며 반경방향으로 연장하는 슬롯과 반경방향으로 연장하는 세그먼트는 내부와 외부 튜브의 중심축에 대해 동일한 반경방향으로 연장한다.
본 발명의 또 다른 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 이 흡입 스트레이너는 입구와 출구 및 필터 어레이를 포함하는 관류 플레넘을 포함한다. 필터 어레이는, 내부 및 외부 천공 튜브들 사이에 틈새 공간이 형성되도록 대응하는 외부 천공 튜브 내에 배치되는 내부 천공 튜브를 포함하며, 내부 및 외부 천공 튜브들은 각각의 튜브의 길이만큼 연장하는 헬리컬 기계적으로 형성된 시임을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 이 흡입 스트레이너는 입구와 출구 및 필터 어레이를 포함하는 관류 플레넘을 포함한다. 필터 어레이는 복수의 네스트 튜브들을 포함한다. 각각의 네스트 튜브는 내부 및 외부 천공 튜브들 사이에 틈새 공간이 형성되도록 대응하는 외부 천공 튜브 내에 배치되는 내부 천공 튜브를 포함한다. 내부와 외부 튜브들의 대응하는 복수의 반경방향으로 연장하는 세그먼트들에 인접한 복수의 반경방향으로 연장하는 슬롯들을 포함한다. 복수의 반경방향으로 연장하는 슬롯들은 내부 및 외부 튜브들의 표면에 대해 제1 정위를 가지는 제1 헬리컬 패턴과 내부 및 외부 튜브의 표면 둘레로 제1 정위에 대향하는 제2 정위를 가지는 제2의 헬리컬 패턴을 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면은 핵 발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다. 이 흡입 스트레이너는 입구와 출구 및 필터 어레이를 포함하는 관류 플레넘을 포함한다. 필터 어레이는 복수의 네스트 튜브들을 포함한다. 각각의 네스트 튜브는 내부 및 외부 천공 튜브들 사이에 틈새 공간이 형성되도록 대응하는 외부 천공 튜브 내에 배치되는 내부 천공 튜브를 포함한다. 내부와 외부 튜브들의 대응하는 반경방향으로 연장하는 세그먼트들에 인접한 반경방향으로 연장하는 슬롯을 포함하며 이들 반경방향으로 연장하는 슬롯과 반경방향으로 연장하는 세그먼트는 내부 및 외부 튜브의 중심축에 대해 동일한 반경방향으로 연장한다.
본 발명의 이전의 4가지 측면들은 하나 이상의 이하의 특징들을 단독으로 또는 어느 합리적인 조합으로 포함할 수 있다. 각각의 네스트 튜브가 각각의 틈새 공간과 플레넘 위의 입구 사이에 유체 연통부를 형성하는 네스트 튜브의 출구를 가지며 필터 어레이가 필터 그룹을 형성하고 고성능 흡입 스트레이너가 복수의 필터 그룹들을 포함하도록 장전튜브는 복수의 컬럼들과 로우들로 배치되고 플레넘으로부터 외측으로 연장할 수 있다.
각각의 필터 그룹은 관류 상부판을 포함할 수 있다. 각각의 필터 그룹은 관류 바닥판을 포함할 수 있다. 각각의 필터 그룹은 네스트 튜브들의 인접단부에 위치된 복수의 상부 그레이트들을 포함할 수 있다. 각각의 관류 상부 판은 네스트 튜브의 근위 단부에 위치된 복수의 상부 그레이트들을 포함할 수 있다. 각각의 관류 바닥판은 네스트 튜브의 원위 단부에 위치된 복수의 바닥 그레이트들을 포함할 수 있다. 복수의 상부 그레이트들은 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들과, 상기 제1 구멍들 둘레에 그들 사이로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제1 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 상기 복수의 상부 그레이트들은, 또한 내부와 외부 튜브들 사이의 틈새 공간이 제2 그레이트의 표면에 대해 적어도 실질적으로 시일되고 각각의 내부 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 외부 튜브의 근위 단부에서 개구보다 더 적은 단면적을 각각 가지는 제1의 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬된 복수의 제1 구멍들, 및 제1의 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되고 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이에 그 둘레에 위치되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제2 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 상부 그레이트들은 네스트 튜브 입구를 형성하는 제3의 상부 그레이트의 표면에 내부 튜브의 인접단부가 접하도록 내부 천공튜브의 근위 단부에서의 개구보다 더 작은 단면적을 각각 가지는, 제2 상부 그레이트의 제1 구멍들에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 제1 구멍들 사이로 그 둘레에 위치되며 제2 상부 그레이트 위의 제2 구멍들에 정렬되는 복수의 제2 구멍들을 포함하는 제3의 상부 그레이트를 포함할 수 있다. 복수의 바닥 그레이트들은, 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공 튜브의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍들을 포함하는 제1 바닥 그레이트를 포함할 수 있다.
복수의 바닥 그레이트들은, 각각 내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이의 대응하는 틈새 공간에 정렬되는 복수의 제1 구멍들과, 플레넘 위의 입구에 정렬되는 네스트 튜브 출구를 형성하는 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구에 각각 정렬되는 복수의 제2 구멍들, 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서 개구를 실질적으로 실링하는 각각의 제2 구멍 둘레의 중심 웨빙, 및 네스트 튜브의 소정 위치에 대응하는 내부 천공 튜브를 유지하기 위하여 각각의 패스너가 대응하는 제2 구멍을 관통하여 연장하고 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에 결합하는 복수의 기계적인 패스너들을 가지는 제2 바닥 그레이트를 포함할 수 있다. 제1의 상부 그레이트와 제3의 상부 그레이트의 표면들이 제2 상부 그레이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1의 상부 그레이트와 제3 상부 그레이트는 제2 상부 그레이트를 그들 사이에 개재시킨다. 제1 상부 그레이트, 제2 상부 그레이트, 및 제3 상부 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착된다. 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면들이 제2 바닥 그레이트의 대향하는 표면들과 결합하도록 제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면은 제2 바닥 그레이트를 사이에 두고 개재시킬 수 있다. 제1 바닥 그레이트와 제2 바닥 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착될 수 있다. 각각의 상부 판은 타이로드에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합되고 각각의 상부판은 복수의 네스트 튜브들에 의해 대응하는 바닥판으로부터 분리될 수 있다. 각각의 상부 판은 기계적인 패스너에 의해 상부판에 결합되고 기계적인 패스너에 의해 대향 단부에서 대응하는 바닥판에 결합되는 한 쌍의 크로스 부재들에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합될 수 있다. 각각의 필터 그룹은 기계적인 패스너에 의해 관류 플레넘에 부착될 수 있다. 각각의 상부 판은 타이로드에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합되고 각각의 상부 판은 복수의 네스트 튜브들에 의해 대응하는 바닥판으로부터 분리될 수 있다. 내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브들 사이의 틈새 공간은, 오염된 유체가 외부 천공튜브의 외면으로부터 내면으로 그리고 내부 천공 튜브의 내면으로부터 외면으로 통과함에 따라 여과된 유체 흐름을 수용하도록 형성될 수 있다. 바닥판들은 여과된 유체를 관류 플레넘의 입구들에 공급하는 출구들로 작용하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 여기 도시되고 설명된 바와 같은 핵 발전소의 비상 코어 냉각시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 대한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 여기 도시되고 설명된 바와 같은 핵 발전소의 비상 코어 냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너용 필터 어레이에 대한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 여기 도시되고 설명된 바와 같은 핵 발전소의 비상 코어냉각 시스템용 고성능 흡입 스트레이너용 필터 그룹에 대한 것이다.
본 발명을 이해하기 위하여, 이제 본 발명이 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이며, 여기에서:
도 1은 본 발명의 스트레이너의 동일 크기의 도면이며;
도 2는 도 1의 스트레이너의 부분적으로 분리된 도면이며;
도 3은 도 2의 스트레이너의 평면도이며;
도 4는 스트레이너 플레넘의 평면도이며;
도 5는 제1의 바닥 그레이트의 동일 크기의 후방 도면이며;
도 6은 도 5의 제1의 바닥 그레이트의 평면도이며;
도 7은 제3의 상부 그레이트의 동일크기 도면이며;
도 8은 도 7의 제3의 상부 그레이트의 평면도이며;
도 9는 본 발명의 스트레이너의 분리 도면이며;
도 10은 템플레이트 판의 평면도이며;
도 11은 본 발명의 스트레이너의 측면도이며;
도 12는 본 발명의 스트레이너의 일 실시예의 사시도이며;
도 13은 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 14는 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 15는 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 16은 본 발명의 스트레이너를 구비한 필터 그룹의 사시도이며;
도 17은 도 16의 필터 그룹의 사시도이며;
도 18은 도 16의 필터 그룹의 사시도이며;
도 19는 도 16의 필터 그룹의 사시도이며;
도 20은 실험적인 물침지 시험용도의 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 21은 부스러기가 스트레이너의 필터 그룹의 네스트 튜브들에 축적하기 시작함에 따라 실험적인 시험 용도의 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 22는 부스러기가 스트레이너의 필터 그룹의 네스트 튜브들에 계속 집적됨에 따라 실험적인 시험 용도의 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 23은 네스트 튜브의 내측 튜브의 내벽에 부스러기가 집적하면서 네스트 튜브들에의 입구들과 필터 그룹의 상부 판을 우선적으로 도시하는, 실험적인 시험 용도의 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 24는 본 발명에 사용된 튜브를 형성하기 위하여 사용된 천공 시트의 부분 평면도이며;
도 25는 도 24의 시트의 부분 단면도이며;
도 26은 본 발명에 사용된 천공 시트롭 형성된 튜브의 부분 단면도이며;
도 27은 종래기술의 스트레이너에 사용된 종래기술의 튜브의 사시도이며;
도 28은 종래기술의 스트레이너에 사용된 종래기술의 튜브의 사시도이며;
도 29는 층간 영역에 진입하는 흐름 각도를 도시하는 종래기술의 튜브의 개략적인 도면이며;
도 30은 층간 영역에 진입하는 흐름 각도를 도시하는 본 발명의 네스트 튜브 장치의 개략적인 도면이며;
도 31은 층간 영역에 진입하는 흐름 각도를 도시하는 본 발명의 대체적인 네스트 튜브 장치의 개략적인 도면이며;
도 32는 층간 영역에 진입하는 흐름 각도를 도시하는 본 발명의 대체적인 네스트 튜브 장치의 개략적인 도면이며;
도 33은 네스트 튜브 장치가 실험적인 용기 구조의 물 상면에 대해 수직이도록 정위되고 실험적인 물속에 침지된 시험 용도의 도 12의 스트레이너의 사시도이며;
도 34는 종래기술의 구멍 장치를 가지는 특징적인 네스트 튜브의 본 발명의 흡입 스트레이너의 대체적인 실시예를 도시하며;
도 35는 네스트 튜브 장치가 실험적인 용기 구조의 물 상면에 대해 실질적으로 수직이도록 정위되고 실험적인 물속에 침지된 시험 용도의 도 34의 스트레이너의 사시도이며;
도 36은 네스트 튜브 장치가 실험적인 용기 구조의 물 상면에 대해 실질적으로 평행이도록 정위되고 실험적인 물속에 침지된 시험 용도의 도 34의 스트레이너의 사시도이며; 및
도 37은 네스트 튜브들이 없는 본 발명에 따른 흡입 스트레이너의 사시도이다.
본 발명은 여러 다른 형태의 실시예들이 가능하지만, 도면들 및 여기 설명된 상세한 설명에는 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명될 것인 데, 이러한 설명은 본 발명의 원리의 예로서 생각되어야 하며 본 발명의 넓은 측면을 예시된 실시예들에 한정하려는 것은 아닌 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예가 이제 설명되는 데, 여기서 적어도: 참조 번호(1)는 템플레이트 판이며, 참조번호(2)는 바닥 그레이트이며, 참조 번호(3)는 바닥 그레이트이며, 참조 번호(4)는 패스너와 조심(centering) 수단을 수용하기 위한 제2 바닥 그레이트용 구멍이며, 참조 번호(5)는 외부 천공 도관이며, 참조 번호(6)는 내부천공 도관이며, 참조 번호(7)는 제1 상부 그레이트이며, 참조 번호(8)은 제2 상부 그레이트이며, 참조 번호(9)는 제3 상부 그레이트이며, 및 참조 번호(10)는 프레임의 보강 크로스 부재이다.
도면들을 참조하면, 핵 발전소의 비상 코어냉각 시스템(ECCS)용 고성능 흡입 스트레이너(100)는 프레임(104), 관류 플레넘(108), 및 필터 어레이(112)를 포함한다. 일정한 튜브 용적 내에서 필터 표면적을 증가시키기 위하여, 필터 튜브(5, 6)들은 오수와 청정수의 교대적인 흐름 경로들을 가진 서로 내측에 교대로 배치된 네스트 튜브들이다. 본 발명의 스트레이너는 가압수 원자로, 비등수 원자로, 또는 일반적으로 ECCS를 포함하는 소정의 핵발전소 시스템과 같이 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 대신에 기계적인 패스너들을 사용하여 용접을 절대적으로 최소화한다(전체적으로 제거하지는 못하지만). 이와 같이, 제조가 극히 경제적이며 조립이 매우 용이하다.
관류 플레넘(108)은 프레임에 기계적으로 장착되고 템플레이트 판(1)에 위치된 복수의 입구(116)들과 출구(120)를 포함한다. 플레넘(108)은 일반적으로 둘러싸인 하우징이다.
필터 어레이(112)는 또한 프레임(104)에 기계적으로 장착되고 각각 플레넘(108) 위의 입구(116)에 유체 연통하는 복수의 필터 그룹(124)들을 포함한다. 필터 그룹(124)들은 기계적인 패스너에 의해 관류 플레넘(108)에 부착된다.
각각의 필터 그룹(124)은 복수의 네스트 튜브(128)를 포함한다. 각각의 네스트 튜브(128)는 내부 및 외부 천공 튜브(6, 5)들 사이에 틈새 공간(132)이 생성되도록 대응하는 외부 천공튜브(5) 내에 배치된 내부 천공튜브(6)를 가진다. 네스트 튜브(128)들은 각각의 네스트 튜브(128)가 플레넘(108) 위의 입구(116)와 각각이 틈새 공간(132) 사이에 유체 연통부를 형성하는 출구를 가지도록 플레넘(108)으로부터 외측으로 연장하며 복수의 컬럼들과 로우들로 배치된다.
각각의 필터 그룹(124)은 또한 상부 판(136)으로의 관류를 가진다. 각각의 상부판(136)은 네스트 튜브(128)의 근위 단부에서 복수의 상부 그레이트(7, 8, 9)들을 가진다.
외부 천공튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍(140) 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공튜브(5)의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍(140)들을 제1 상부 그레이트(7)는 가진다. 하나 이상의 제2 구멍(144)들이 제1 구멍(140)들 사이에 둘레로 위치되어 유체가 관통하여 흐를 수 있다.
제2 상부 그레이트(8)는 제1 상부 그레이트(7)의 제1 구멍(140)들과 정렬되는 복수의 제1 구멍(148)들을 가진다. 내부 및 외부 관통 튜브(6, 5)들 사이의 틈새공간(132)이 제2 그레이트(8)의 표면에 대해 적어도 실질적으로 시일되도록 그리고 각각의 내부 관통튜브(6)의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍(140) 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 그러한 구멍(148)은 외부 천공튜브(6)에서의 개구보다 더 적은 단면적을 가진다. 하나 이상의 제2 구멍(152)들은 제1 상부 그레이트(7) 위의 제2 구멍(144)들에 정렬되고 제1 구멍(148)들 사이에 둘레로 위치되어 그들 사이로 유체가 흐를 수 있다.
제3 상부 그레이트(9)는 제2 상부 그레이트(8)의 제1 구멍(148)들에 정렬되는 복수의 제1 구멍(156)들을 가진다. 내부 관통튜브(6)의 근위 단부가 네스트 튜브 입구를 형성하는 제3 상부 그레이트(9)의 표면에 접하도록 내부 관통튜브(6)의 인접단부에서 개구보다 더 적은 단면적을 각각의 그러한 구멍(156)은 가진다. 하나 이상의 제2 구멍(160)들이 제2 상부 그레이트(8)의 제2 구멍(152)들에 정렬되고 제1 구멍(156)들 사이에 둘레로 위치되어 유체가 그들 사이로 흐를 수 있다.
제1 상부 그레이트(7)와 제2 상부 그레이트(8)는 그들 사이에 제2 상부 그레이트(8)를 개재시킨다. 제1 상부 그레이트(7)와 제2 상부 그레이트(8)의 표면들은 제2 상부 그레이트(8)의 대향하는 표면들에 결합한다. 제1 상부 그레이트(7), 제2 상부 그레이트(8), 및 제3 상부 그레이트(9)는 기계적으로 프레임(104)에 부착된다.
각각의 필터 그룹(124)은 또한 관류 바닥판(164)을 가진다. 각각의 바닥판(164)은 네스트 튜브(128)의 원위 단부에 복수의 바닥 그레이트(2, 3)들을 가진다. 바닥판(164)들은 여과된 유체를 관류 플레넘(108) 위의 입구(116)로 공급하는 출구로서 작용하도록 형성된다.
제1 바닥 그레이트(3)는, 각각의 외부 관통튜브(5)의 원위 단부가 대응하는 제1 구멍(168) 내에 삽입되어 그에 의해 지지되도록 각각의 외부 천공튜브(5)의 외주에 크기와 형상이 대응하는 복수의 제1 구멍(168)들을 가진다.
제2 바닥 그레이트(2)는 복수의 제1 구멍(172)들을 가진다. 각각의 구멍(172)은 내부 관통튜브(6)와 외부 관통 튜브(5) 사이의 대응하는 틈새 공간(132)에 정렬된다. 제2 바닥 그레이트(2)는 또한 복수의 제2 구멍(176)들을 가진다. 각각의 제2 구멍(176)은 플레넘(108) 위의 입구와 정렬되는 장전튜브(128) 출구를 형성하는 대응하는 내부 천공튜브(6)의 원위 단부에서의 개구와 정렬된다. 각각의 제2 구멍(176) 둘레의 중심 웨빙(webbing)(180)은 대응하는 내부 천공튜브(6)의 원위 단부에서 개구를 실질적으로 시일한다. 기계적인 패스너(180)는 각각의 제2 구멍(176)을 관통하여 통과하며 장전튜브(124)의 소정 위치에 대응하는 내부 천공튜브(6)를 유지하기 위하여 대응하는 내부 천공튜브(6)의 원위 단부에 결합한다. 통상적으로, 워셔 또는 다른 실질적으로 도넛-형상의 부재는 기계적인 패스너에 부착되고 내부 천공튜브(6) 내에 위치되어 내부 천공튜브(6)의 중심을 일치시킨다.
제1 바닥 그레이트(3)와 플레넘(108)의 표면들이 제2 바닥 그레이트(2)의 대향하는 표면들에 결합하도록 제1 바닥 그레이트(3)와 플레넘(108)의 표면은 그들 사이에 제2 바닥 그레이트(2)를 개재시킨다. 제1 바닥 그레이트(3)와 제2 바닥 그레이트(2)는 프레임(104)에 기계적으로 부착된다.
따라서, 내부 천공튜브(6)와 외부 천공튜브(7) 사이의 틈새 공간(132)은, 외부 천공튜브(5)의 외면으로부터 내면으로 그리고 내부 천공튜브(6)의 내면으로부터 외면으로 오염 유체가 통과함에 따라 여과된 유체 흐름을 수용하도록 형성된다.
각각의 상부판(136)은 타이 로드에 의해 대응하는 바닥판(164)에 기계적으로 결합된다. 각각의 상부판(136)은 복수의 네스트 튜브(124)들에 의해 대응하는 바닥판(164)으로부터 분리된다. 각각의 상부판(136)은 또한, 기계적인 패스너에 의해 상부판(136)에 결합되고 대향 단부에서 기계적인 패스너에 의해 대응하는 바닥판(164)에 결합되는, 한 쌍의 크로스 부재(10)들에 의해 대응하는 바닥판(164)에 기계적으로 결합된다.
템플레이트 판(1)은 플레넘(108) 위의 복수의 입구들을 형성한다. 따라서, 템플레이트 판(1)은 복수의 개구들을 가진다. 각각의 개구는 필터 그룹에 정렬되어 플레넘에 입구들을 제공한다. 템플레이트 판은 플레넘(108), 각각의 필터 그룹(124) 및 프레임(104)에 기계적으로 부착된다.
도 24-26 도시와 같이, 튜브들은 일반적으로 연속 공정에서 압연, 천공, 및 절단된 스테인레스강 스트립(184)으로부터 제조된다. 천공 스트립의 대향 에지들은 기계적인 시임(186)에 의해 결합되고 체결된다. 하나의 에지가 기계적인 시임을 형성하기 위하여 리시버 내로 대향하는 에지의 일부를 수용하고, 스트립이 헬리컬 시임을 가지는 튜브를 형성하도록 대향 에지들은 스트립의 터미널 단부를 회전시키거나 비틀어서 같이 결합된다.
플로트 식으로 천공(108)들이 형성된다. 금속 시트(184)의 세그먼트(segment)(194)에 의해 분리된 슬롯형의 대향하는 길이방향 개구(192)들을 형성하는 금속 시트(184)의 표면에 길이방향 리세스들이 형성된다. 튜브(5, 6)의 외면에 대해 세그먼트(194)는 오목함이 이해되어야 한다. 튜브(5, 6)의 내면으로부터 볼 때, 세그먼트(194)는 돌기 또는 연장부로서 형성될 것이다. 이는 이하에 더욱 상세하게 설명될 것이다. 기계적인 시임을 가진 튜브들의 구조는 이제까지 설명된 구조와 결합하여 이하에 이루어지는 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 길이와 튜브 직경이 반복되고 변화한다.
다시, 튜브가 헬리컬 정위를 형성하고 대향하는 에지들을 같이 당기기 위하여 시트(184)를 비틈으로써 형성된다. 대향하는 에지들은 기계적인 시임(186)을 형성하기 위하여 상호 결합되는 상보적으로 기계적으로 형성된 시밍 부재들을 가진다. 달성되는 기계적인 시임(186)은 일정한 길이의 튜브를 감는 헬리컬 구조를 형성한다. 다른 것들 중에서, 기계적인 시임(186)은 종래의 구조에 대한 향상인 구조적인 일체성을 시임이 달성하도록 튜브를 용접할 필요성을 제거한다.
예컨대, 도 13-19에 도시된 바와 같이, 개구(192)들은 완성된 네스트 튜브에서 이중 헬릭스 패턴을 형성한다. 개구들의 제1 헬릭스 패턴은 시임(186)에 평행이다. 개구(192)들의 제2 헬릭스 패턴은 반대 방향으로 시임(186)을 일반적으로 가로질러 연장한다. 일 실시예에서, 제1 헬릭스 패턴은 오른손 방향 헬릭스이며, 제2 헬릭스 패턴은 왼손 방향 헬릭스이다. 패턴(300, 302)들은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 역전될 수 있음이 이해되어야 한다.
제1 헬릭스 패턴의 피치는 일반적으로 실질적으로 제2 헬릭스 패턴의 피치보다 작다. 일 실시예에서, 제2 헬릭스 패턴의 피치는 제1 헬릭스 패턴의 피치의 6배 더 크다. 또 다른 실시예에서, 제2 헬릭스 패턴의 피치는 제1 헬릭스 패턴의 피치의 7배 더 크다. 일 실시예에서, 네스트 튜브들의 외부 튜브(6)는 제1 헬릭스 패턴의 피치의 6배보다 더 큰 피치를 가지는 제2 헬릭스 패턴을 가지며, 네스트 튜브의 내부 튜브(6)는 제1 헬릭스 패턴의 피치보다 7배 더큰 피치를 가지는 제2 헬릭스 패턴을 가진다. 제2 헬스 패턴과 제1 헬릭스 패턴의 각각의 피치들의 비율은 3보다 클 수 있으며, 약 3 내지 10 사이, 약 4 내지 약8 사이, 약6 내지 약8 사이, 또는 일정한 범위 또는 그 안의 범위들의 조합만큼 클 수 있다.
종래 기술의 네스트 튜브에 대한 향상은 튜브(5, 6)에 유입하는 유체의 흐름 각도로 생각된다. 도 27-29 도시의 종래기술의 구조에서, 튜브(200)는 튜브를 형성하는 길이방향의 용접된 시임(204)을 형성하도록 용접된 대향 에지 부분들을 가지는 금속 시트로 형성된다. 금속 시트는 천공 튜브(200)를 형성하도록 둥근 구멍(208)들을 가지도록 타발(stamp)되거나 천공된다. 유체 흐름 유입 각도(210)는 통상적으로 도 29 도시와 같이 이러한 구조에서 약90도이다. 각각의 구멍의 날카로운 에지에서 바람직하지 않은 와류 흐름이 형성되는 것으로 믿어진다.
도 30 도시와 같이, 유체 흐름(214)은 종래기술의 튜브들에서 형성된 90도 각도보다 작은 각도에서 네스트 튜브의 틈새 영역(132)에 유입한다. 이로써 개구들의 날카로운 에지들에서 와류 흐름이 감소하거나 제거된다.
도 30 도시와 같이, 유체 흐름(214)은 음의, 오목한, 또는 리세스 부분(194)을 거쳐 외부 튜브(5)를 통해 튜브(5)를 둘러싸는 외부 공간으로부터 튜브(5)의 내부 공간 내의 틈새 영역(132)으로 유입한다. 개구(192)들은 튜브(5)의 외부 원통형 표면에 일반적으로 수직인 리세스 부분(194)에 대해 0도보다 더 크게 각을 형성하는 슬롯이 형성되므로, 구조상 길고 얇은 단열 섬유들은, 종래기술에서 일반적이었던 바와 같이 개구들이 튜브의 원통형 외부 표면에 대해 평행인 타발 구멍인 경우보다 틈새 영역(132)에 유입하거나 및/또는 개구(192)에서의 흐름을 저해하거나 폐색시키지 않을 것이다. 이와 같이, 슬롯이 형성된 개구(192)들은 도 30 도시와 같이 리세스 부분(194)에 대해 반경방향 외측이며 튜브(5)의 반경방향 최외측 표면의 반경방향 내측인 틈새 영역(132)으로 진입할 수 있다.
도 30에 또한 도시된 바와 같이, 유체 흐름(214)은 내부 튜브(6)를 거쳐 양의, 신장된, 또는 돌출 세그먼트(194)를 거쳐, 내부 튜브(6)의 내부 공간으로부터 틈새 영역(132)으로 유입할 수 있다. 외부 튜브(5) 위의 개구(194)와 유사하게, 내부 튜브(6)의 개구(192)들은 튜브(6)의 원통형 내부 표면에 일반적으로 수직인 슬롯들 사이의 세그먼트(194)에 대해 0도보다 더 크게 각이 형성되는 슬롯이 형성된다. 이와 같이, 도 30 도시와 같이 슬롯이 형성된 개구(192)는 튜브(6)의 원통형 표면으로부터 튜브(6)의 내부 공간으로 반경 방향 내측으로 연장하며 세그먼트(194)의 반경방향 외측인 틈새 영역(132)으로 진입할 수 있다.
위에 설명된 바와 같은 튜브(5, 6) 위의 개구(192)들의 정위는 역전될 수 있다. 여기, 외부 튜브(5)는 튜브(5)의 원통형 표면으로부터 반경방향 외측으로 연장하는 슬롯 개구들을 가지며 세그먼트(194)들은 원통형 표면에서 반경방향 외측으로 돌출한다. 내부 튜브(6)는 도 31 도시와 같이 원통형 표면으로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 세그먼트(194)를 또한 특징으로 하는 반경방향 외측으로 연장하는 슬롯 개구를 가진다.
대신에, 하나의 튜브가 반경방향 외측으로 돌출하는 세그먼트들을 가지며, 다른 튜브는 도 32 도시와 같이 반경방향 내측으로 돌출하는 세그먼트(194)들을 가지도록 정위들이 혼합될 수 있다.
여전히 대체적으로, 돌출하는 세그먼트(194)들의 정위들이 각 튜브(5, 6)에서 혼합될 수 있다. 이 실시예에서, 단일 튜브는 반경방향 내측으로 및 외측으로 돌출하는 세그먼트(194)를 표현할 수 있다.
반경방향으로 연장하는 슬롯 개구들을 가지는 네스트 튜브(5, 6)들은 종래의 구조들에 대해 적어도 이하의 향상을 제공한다. 바이-패스가 감소된다. 바이-패스는 네스트 튜브 매체를 관통하여 흡입 스트레이너를 지나 통과하는, 즉, 여과되지 않는 물질의 양이다. 부가적으로, 선단 손실은 감소된다. 이 경우, 선단 손실은 필터 매체에 걸친 압력 강하이다.
도 34 도시의 또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 고성능 흡입 스트레이너(100)는 이전의 예에서와 같이 네스트 튜브(5, 6)들이 제공되나 단지 네스트 튜브(5, 6)들은 도 27-29 도시의 종래기술의 튜브(200)에 유사한 종래의 천공들을 가지는 점이 다르다.
네스트 튜브(5, 6)들은 도 20-23과 36 도시와 같이 오염 영역 내에서 유체의 상면에 대해 실질적으로 수평으로 정위될 수 있으며 또는 도 33과 35 도시와 같이 실질적으로 수직으로 정위될 수 있음이 이해되어야 한다. 대신에, 네스트 튜브(5, 6)들은 오염 영역에서 유체의 상면에 대해, 그들 사이의 일정 각도 또는 각도들, 구체적으로 0도와 90도 사이에 정위될 수 있다. 네스트 튜브(5, 6)들이 오염 영역에서 유체의 상면에 대해 0도로 정위될 때, 튜브들은 유체의 상면에 대해 실질적으로 평행, 즉, 실질적으로 수평으로 정위된다. 네스트 튜브(5, 6)들이 오염 영역에서 유체의 상면에 대해 90도로 정위될 때, 튜브들은 유체의 상면에 실질적으로 직각, 즉, 실질적으로 수직으로 정위된다.
네스트 튜브(5, 6)들의 정위에 대해 영향을 미치는 인자들은 흡입 스트레이너(100)를 수용하기 위하여 오염 영역 내에 유용한 공간 및/또는 조립 강도를 필요로 할 수 있다.
여기 설명된 흡입 스트레이너에는 또한 도 37 도시와 같이 네스트 튜브들보다 단일 튜브가 제공될 수 있다.
용어 "제1", "제2", "상부(upper)", "하부(lower)", 위(top)", "바닥(bottom)", 등은, 사용시, 단지 다른 소자들에 대해 예시의 목적이며, 어느 경우에나 실시예를 제한하려는 것은 아니다. 여기 사용된 용어 "복수(plurality)"는 필요한 대로 분리되거나 또는 같이 결합되어 무한수까지 하나보다 큰 어떤 수를 나타내기 위한 것이다. 여기 사용된 용어, "결합된(joined)", "부착된(attached)", 및/또는 "연결된(connected)"은 유닛을 형성하기 위하여 두 개의 소자들을 같이 가져가거나 가져오려는 것이며, 용어 "직접(directly)"의 사용에 의해 달리 특정되거나 및/또는 도면들에 의해 지지되는 것이 아니면 소정 수의 소자들, 장치들, 패스너들, 등이 결합되거나 연결된 소자들 사이에 제공될 수 있다. 헬릭스 피치는 헬릭스의 축에 평행하게 측정된 하나의 완전한 헬릭스 회전의 폭이다. 관찰자로부터 멀리 이동하는 것이 시계방향이면, 이어서 헬릭스는 오른손 방향이다. 대부분의 하드웨어 스크류 나사(스크류 나사, 자주 축약해서 나사는 회전 및 직선 운동과 힘 사이에서 전환하기 위하여 사용되는 헬리컬 구조)들은 오른손 헬릭스이다. 운동이 반시계 방향이면, 이어서 좌측 헬릭스가 보여진다. 네스트 튜브들의 각도를 변경시키기 위하여 사용되는 용어는 실질적으로는 정도(degree)를 포함한다.
구체적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 많은 변형들이 본 발명의 사상으로부터 크게 벗어나지 않고 이루어질 수 있으며, 보호 범위는 단지 첨부의 특허청구범위의 범위에 의해 제한된다.

Claims (85)

  1. 핵 발전소의 비상 노심냉각시스템용 고성능 흡입 스트레이너에 있어서,
    프레임;
    상기 프레임에 기계적으로 장착되고, 복수의 입구와 출구를 포함하는 관류 플레넘; 및
    상기 프레임에 또한 기계적으로 장착되고, 각각 플레넘 위의 대응하는 입구와 유체 연통하는 복수의 필터 그룹을 포함하는 필터 어레이를 포함하며;
    각각의 필터 그룹은:
    내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이에 틈새 공간이 형성되도록, 대응하는 외부 천공 튜브 내에 배치된 내부 천공 튜브를 각각 포함하는 복수의 네스트 튜브;
    네스트 튜브의 근위 단부에 위치된 복수의 상부 그레이트를 포함하는 관류 상부판; 및
    각각의 상부 판이 타이 로드에 의해 대응하는 바닥판에 기계적으로 결합되고 각각의 상부 판이 복수의 네스트 튜브에 의해 대응하는 바닥판으로부터 분리되도록 구성된 관류 바닥판을 포함하며;
    복수의 상부 그레이트는:
    각각의 외부 천공 튜브의 외부 둘레에 대한 크기 및 형상에 대응하는 복수의 제1 구멍(여기서, 각각의 외부 천공 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 지지되고)과, 유체가 흐를 수 있도록 복수의 제1 구멍의 사이와 둘레에 위치되는 복수의 제2 구멍을 포함하는 제1 상부 그레이트; 및
    상기 제1 상부 그레이트의 복수의 제1 구멍과 정렬되고, 복수의 제1 구멍(여기서, 각각의 제1 구멍은 외부 천공 튜브의 근위 단부에서의 개구보다 작은 단면적을 가져서, 내부 및 외부 튜브 사이의 틈새 공간이 적어도 제2 그레이트의 표면에 대해 시일되고, 각각의 내부 천공 튜브의 근위 단부가 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 지지되도록 하고)과, 유체가 흐를 수 있도록 복수의 제1 구멍의 사이와 둘레에 위치되는 제1 상부 그레이트 위의 복수의 제2 구멍과 정렬되는 복수의 제2 구멍을 포함하는 제2 상부 그레이트를 포함하는 고성능 흡입 스트레이너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네스트 튜브는 복수의 컬럼과 로우로서 배치되고 플레넘으로부터 외측으로 연장되어, 각각의 네스트 튜브는 각각의 틈새 공간과 플레넘 위의 입구 사이에 유체 연통부를 형성하는 네스트 튜브 출구를 가지는 고성능 흡입 스트레이너.
  3. 제2항에 있어서,
    복수의 상부 그레이트는 제3 상부 그레이트를 포함하는데, 상기 제3 상부 그레이트는,
    제2 상부 그레이트의 제1 구멍과 정렬되는 복수의 제1 구멍(여기서, 각각의 제1 구멍은 내부 천공 튜브의 근위 단부에서의 개구보다 작은 단면적을 가져서, 내부 천공 튜브의 근위 단부가 네스트 튜브 입구를 형성하는 제3 상부 그레이트의 표면에 접하고)과,
    유체가 흐를 수 있도록 제2 상부 그레이트 위의 제2 구멍과 정렬되고, 복수의 제1 구멍의 사이와 둘레에 위치되는 복수의 제2 구멍을 포함하는 고성능 흡입 스트레이너.
  4. 제3항에 있어서,
    복수의 바닥 그레이트는 제1 바닥 그레이트를 포함하는데, 상기 제1 바닥 그레이트는,
    각각의 외부 천공 튜브의 외부 둘레의 크기와 형상에 대응하는 복수의 제1 구멍을 포함하고, 각각의 외부 천공 튜브의 원위 단부는 대응하는 제1 구멍 내에 삽입되어 지지되는 고성능 흡입 스트레이너.
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 바닥 그레이트는 제2 바닥 그레이트를 포함하는데, 상기 제2 바닥 그레이트는,
    내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이의 대응하는 틈새 공간 사이에 각각 정렬되는 복수의 제1 구멍과,
    플레넘 위의 입구와 정렬되는 네스트 튜브 출구를 형성하는, 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서의 개구와 각각 정렬되는 복수의 제2 구멍과,
    대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에서의 개구를 실링하는, 각각의 제2 구멍 둘레의 중심 웨빙(central webbing)과,
    대응하는 내부 천공 튜브를 네스트 튜브 내의 소정 위치에 유지하기 위하여, 각각 대응하는 제2 구멍을 관통하여 대응하는 내부 천공 튜브의 원위 단부에 결합되는 복수의 기계적인 패스너를 포함하는 고성능 흡입 스트레이너.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 상부 그레이트와 제3 상부 그레이트의 사이에는,
    제1 상부 그레이트와 제3 상부 그레이트의 표면이 제2 상부 그레이트의 대향하는 표면에 결합하도록 제2 상부 그레이트가 개재되는 고성능 흡입 스트레이너.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 상부 그레이트, 상기 제2 상부 그레이트, 및 상기 제3 상부 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착되는 고성능 흡입 스트레이너.
  8. 제7항에 있어서,
    제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면 사이에는,
    제1 바닥 그레이트와 플레넘의 표면이 제2 바닥 그레이트의 대향하는 표면에 결합하도록 제2 바닥 그레이트가 개재되는 고성능 흡입 스트레이너.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 바닥 그레이트와 상기 제2 바닥 그레이트는 프레임에 기계적으로 부착되는 고성능 흡입 스트레이너.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 상부판은, 기계적인 패스너에 의해 상부 판에 결합되고 기계적인 패스너에 의해 대향하는 단부에서의 대응하는 바닥판에 결합된, 한 쌍의 크로스 부재에 의해 대응하는 바닥판에 결합되는 고성능 흡입 스트레이너.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 필터 그룹은 기계적인 패스너에 의해 관류 플레넘에 부착되는 고성능 흡입 스트레이너.
  12. 제5항에 있어서,
    내부 천공 튜브와 외부 천공 튜브 사이의 틈새 공간은, 오염된 유체가 외부 천공 튜브의 외면에서 내면으로 그리고 내부 천공 튜브의 내면에서 외면으로 통과할 때, 여과된 유체 흐름을 수용하도록 형성되는 고성능 흡입 스트레이너.
  13. 제12항에 있어서,
    바닥판은 여과된 유체를 관류 플레넘의 입구로 공급하는 출구들로서 사용되는 고성능 흡입 스트레이너.
  14. 제1항에 있어서,
    네스트 튜브는 오염 영역의 유체의 상면에 대해 0도 내지 90도 정위된 고성능 흡입 스트레이너.
  15. 제1항에 있어서,
    네스트 튜브는 오염 영역의 유체 상면에 대해 수직으로 정위되는 고성능 흡입 스트레이너.
  16. 제1항에 있어서,
    네스트 튜브는 오염 영역의 유체 상면에 대해 수평으로 정위되는 고성능 흡입 스트레이너.
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