KR101809936B1 - 원자로 장막 - Google Patents

Abstract

일 실시예에 있어서의 원자로는 내부 캐비티를 가지는 원통형 몸체와 캐비티에 배치되는 장막을 포함한다. 장막은 내부 쉘, 외부 쉘, 그리고 내부 및 외부 쉘 사이에 배치되는 복수의 중간 쉘을 포함한다. 복수의 환형의 캐비티는, 탈염수와 같은 1차 냉각수로 채워진 내부 및 외부 쉘 사이에 형성된다. 냉각수 충만 환형의 캐비티는 상부 및 하부에서 밀봉되고, 장막에 단열 효과를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 장막은, 함께 결합된, 복수의 수직으로 쌓인 자기 지지된 장막 세그먼트를 포함한다.

Description

원자로 장막{NUCLEAR REACTOR SHROUD}

본 출원은 2013년 2월 27일에 출원한 미국 가출원 61/770,213호에 대하여 우선권을 주장하며, 그의 모든 내용이 참조로서 본 출원에 포함된다.

본 발명은 원자로 용기에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 연료 코어를 둘러싸고 있는 원자로 장막에 관한 것이다.

많은 원자로 디자인은 순환식이고, 거기에서는 원자로 연료 코어 영역 내에서 가열된 물이 그것의 외부에 있는 물 냉각기(cooler water)로부터 분리되어져야 한다. 그러한 원자로는 연료 코어 주위에 원통형 장막이 전통적으로 장착되어 있다. 장막은, 코어에 의하여 가열된 1차 냉각수(primary coolant)가 장막 안을 흐르는 “업 플로우(up-flow)”(예를들어, 라이저(riser)) 영역과 랜킨 사이클 스팀 제너레이팅 시스템으로부터 원자로 용기로 돌아온 더 차가운 1차 냉각수가 장막의 외부를 흐르는 “다운커머(downcomer)” 영역 사이에서 원자로 용기 안에 있는 내부 공간을 분리하는 기능을 한다. 장막의 라이저 영역(riser region) 내에서의 가열된 뜨거운 원자로 물로부터, 원자로의 열역학적인 퍼포먼스에 유해한 장막의 외부에서의 더 차가운 다운커머 워터(downcomer water)로의 열 전달을 최소화하는 것이 바람직하다.

장막 디자인에 있어서의 스탠다드(standard) 프랙티스(practice)는, 전통적으로, 스테인레스 스틸(또는 또 다른 부식 방지 합금) 인클로져(enclosure) 내에서의 섬유 또는 세라믹 인슐레이션을 밀폐하여 둘러싸는 것으로 이루어져 왔다. 그러한 장막은, 온도 구배 하에서 작동되는 어떠한 구조물에도 내재하는 열 응력 및 스트레인에 의하여 발생하는, 그 인클로져 디벨롭(develop)에서의 누출까지는 잘 작동한다. 장막의 실패와 그에 따른 인슐레이션의 훼손과 관련하는 관심은 많은 작동하는 원자로에 있어서의 주목할만하고 값비싼 개량의 수정 노력의 원천이 되어 왔다.

본 개시는, 앞서 말한 단열처리된 인클로져 디자인의 문제점을 제거하는 방식으로, 뜨거운 원자로 라이저 워터(riser water)와 차가운 다운커머 워터 사이의 열 전달을 최소화하는 원자로 장막을 제공한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 장막은, 작은 반지름 방향 간격에 의하여 나누어진, 일련의 동심의(concentric) 원통형 쉘(shell)로 이루어질 수 있다. 쉘의 상부 및 하부 맨 끝은, 본질적으로 고립된 좁고 높은 환형의 캐비티(cavity)의 셋을 만들도록, 공통의 상부 및 하부 환형의 플레이트에 각각 용접된다. 각 캐비티는, 멀티-쉘(multi-shell) 몸체를 물에 잠기게 하는 것은 내부 캐비티의 모두를 물로 채우고 모든 갇혀진 공기를 내?i아 버려, 이것으로 물 충만 환형의 캐비티를 만들도록, 하나 또는 그 이상의 작은 드레인 홀에 의하여 그것의 이웃하는 것에 연결된다.

하나의 제한없는 실시예에 있어서, 얇은 벽의 동심의 쉘은, 스팟(spot), 플러그(plug), 또는 티그(TIG) 용접과 같은 적당한 공정에 의하여 만들어지는 작은 퓨전(fusion) 용접에 의하여 미리 정해진 갭(gap)을 가지고 서로에 대하여 지지될 수 있다. 그러한 용접 공정에 있어서, 캐비티에서의 반지름 방향 갭 또는 클리어런스(clearance)와 두께가 동일한 금속의 작은 조각(예를들어 스페이서)은 퓨전 너겟(nuggets)이 두개의 쉘 벽 사이에 만들어지는 것이 가능하도록 기능한다. 그러한 너겟의 숫자는 변할 수 있고, 그러나, 바람직하게는 원자로 가동 동안 장막 용접의 진동을 가져오는 흐름을 막는데에 충분해야 한다.

여기서 기술되는 멀티-쉘 폐쇄 캐비티 실시예의 하나의 주요한 이점은, 원자로의 내부 공간에 고유한 재료, 즉 동심의 쉘 사이의 반지름 방향 갭 내에 배치된 탈염수(demineralized water)와 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 전체적으로 만들어진다는 것이다. 어떠한 종류의 특별한 단열 재료도 원자로 장막(시간이 흐르면서 나빠지고 실패한) 내에서 사용되지 않는다. 유리하게는, 본 장막 디자인은, 장막의 라이저 영역 내부의 뜨거운 원자로 물과 장막의 외부의 더 차가운 다운커머 워터 사이에서의 소망되는 열 전달 최소화를 단열없이 제공하고, 그 때문에, 원자로의 열역학적 성능을 보존한다.

하나의 모범적인 실시예에 따르면, 원자로 용기는, 1차 냉각수(primary coolant water)를 함유하는 내부 캐비티를 정의하는 길쭉한 원통형 몸체; 상기 내부 캐비티에 배치된 핵연료 코어; 내부 쉘, 외부 쉘, 그리고 상기 내부 쉘 및 외부 쉘 사이에 배치된 복수의 중간 쉘을 포함하는, 상기 내부 캐비티에 배치된 길쭉한 장막; 및 상기 1차 냉각수로 채워지는, 상기 내부 및 외부 쉘 사이에 형성된 복수의 환형의 캐비티;를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 환형의 캐비티는 1차 냉각수가 원자로 용기로부터 캐비티안으로 흘러들어 캐비티를 채우도록 하는 복수의 드레인 홀에 의하여 유체적으로 상호 연결되어 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 원자로 용기를 위한 장막 세그먼트(segment)는, 길쭉한 내부 쉘; 길쭉한 외부 쉘; 상기 내부 및 외부 쉘 사이에 배치된 복수의 길쭉한 중간 쉘; 상기 장막 세그먼트의 상부에 부착된 상부 폐쇄 플레이트; 및 상기 장막 세그먼트의 하부에 부착된 하부 폐쇄 플레이트;를 포함하고, 상기 내부 쉘, 외부 쉘 및 중간 쉘은 물을 보유하기 위한 복수의 환형의 캐비티를 형성하도록 반지름 방향으로 떨어져 간격이 두어지고, 상기 상부 및 하부 폐쇄 플레이트는, 장막 세그먼트의 쌓인 어레이(stacked array)를 형성하기 위하여, 인접하는 장막에 결합하는 것을 위하여 구성된다.

원자로 용기를 위한 장막을 조립하는 방법이 제공된다. 그 방법은, 상부 폐쇄 플레이트와 하부 폐쇄 플레이트를 각각 포함하는 제1 장막 세그먼트와 제2 장막 세그먼트를 제공하는 단계; 상기 제2 장막 세그먼트의 상기 상부 폐쇄 플레이트를 상기 제1 장막 세그먼트의 상기 하부 폐쇄 플레이트에 대해 인접하게 하는 단계; 상기 제1 장막 세그먼트 상의 제1 마운팅 러그(mounting lug)를 상기 제2 장막 세그먼트 상의 제2 마운팅 러그와 동축 정렬하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 장막 세그먼트를 함께 결합하기 위하여 상기 제1 마운팅 러그를 상기 제2 마운팅 러그에 잠그는 단계;를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 잠그는 단계는, 상기 제1 장막 세그먼트에 부착된 마운팅 클램프(mounting clamp)를 풀림 개방 위치(unlocked open position)로부터 잠김 폐쇄 위치(locked closed position)까지 피봇팅하는 단계가 먼저 이루어진다.

본 발명의 실시예들의 특징이 아래 도면을 참조하면서 설명될 것이다. 여기서, 동일한 구성은 유사한 라벨을 가진다.
도 1은 본 발명의 개시에 따른 연료 코어를 둘러싸는 장막을 가지는 원자로의 종 단면도이다.
도 2는 두개의 인접하는 겹쳐 쌓인 장막 섹션 사이의 조인트에서 도 1의 장막의 사이드월 포션의 확대된 단면이다.
도 3은 단일 장막 섹션의 상부 투시도이다.
도 4는 잠기거나 닫혀진 포지션에서의 클램핑 메커니즘을 보여주는 두개의 장막 섹션 사이의 조인트의 부분의 확대된 투시도이다.
도 5는 잠겨지지 않았거나 열린 포지션에서의 클램핑 메커니즘을 보여주는 장막 섹션의 하부의 확대된 투시도이다.
도 6은 도 1의 장막의 환형의 하부 폐쇄 플레이트의 투시도이다.
도 7은 도 2로부터의 장막 섹션의 횡 단면도이다.
도 8은 도 1로부터 취해진 원자로 장막의 하부의 상세도이다.
모든 도면은 도식이고, 비율을 규정하지는 않는다. 하나의 도면에서 참조 숫자 지정이 주어진 부분들은, 다른 도면에서 다른 품번이 특별히 붙여지지 않고 간략을 위해 숫자 지정없이 나타나는 경우에 같은 부분으로 고려될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점은 실시예들을 참조하면서 여기에 도시되고 설명된다. 실시예들에 대한 설명은 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 설명에 대한 일부로 간주된다. 따라서, 본 개시는 홀로 존재하거나, 구성들의 기타 조합으로 존재 가능한 구성들이 가질 수 있는 비한정적 조합을 나타내는 그러한 실시예들에 한정되어서는 안 된다.

여기에 개시되어지는 실시예의 기술에 있어서, 방향 또는 방위에 대한 어떠한 레퍼런스는 순전히 기술의 편리를 위하여 의도된 것이고 본 발명의 범위를 한정하는데에는 어떠한 방식으로도 의도되지 않았다. “더 낮은”, “더 높은”, “수평의”, “수직의”, “위의”, “아래의”, “위”, “아래”, “상부” 그리고 “하부” 같은 상대적인 표현들 뿐만 아니라 그것들의(예를들어, “수평적으로”, “아래방향으로”, “위방향으로”, 등) 파생 표현들은 토론 하에서 도면에서 기술되거나 나타내지는 것에 따른 방위에 관련된다고 해석되어져야 한다. 이들 상대적인 표현들은 단지 기술의 편리를 위한 것이고 장치가 특별한 방위에서 구성되거나 작동되는 것을 요구하지 않는다. “부착된”, “고정된”, “연결된”, “결합된”, “상호 연결되어 있는” 그리고 이와 유사한 것과 같은 표현들은, 구조들이, 특별히 다르게 기술되지 않는다면, 사이에 오는 구조들뿐만 아니라 양쪽 움직이거나 고정된 부착물 또는 관계들을 통하여 서로 직접적으로 또는 간접적으로 고정되거나 부착되는 관계와 관련한다.

도 1을 참조하면, 원자로 용기(20)는, 종축(LA)을 정의하고 상부(21), 닫혀진 하부(22)와 상부와 하부 사이에서 둘레를 따라 연장되는 측벽(24)을 가지는, 수직으로 길쭉한 원통형 몸체를 포함한다. 측벽(24)은 핵연료 코어(26)을 보관하기 위해 구성되는 내부 캐비티(25)를 정의한다. 내부 캐비티는 일 실시예에서의 원자로 용기(20)의 상부(21)로부터 하부(22)로 종축을 따라 축의 방향으로 연장된다. 하부(22)는 더 낮은 헤드(23)에 의하여 닫혀질 수 있다. 그리고 이것은 그 구성에 있어서 제한 없이 접시형일 수도 있고, 또는, 반구형일수도 있다. 일 실시예에 있어서, 내부 캐비티(25)는 탈염수일 수 있는 1차 냉각수 같은 액체로 채워질 수 있다. 원자로 용기(20)는, 부식 방지를 위하여 코팅된 스틸 또는 스테인레스 스틸을 포함하여 제한없이 어떤 적절한 금속으로 만들어 질 수 있다.

도 1 내지 3 및 7을 참조하면, 수직으로 길쭉한 장막(30)은 원자로 용기(20)의 내부 캐비티(25) 내에 배치되어 제공된다. 장막(30)은 원형의 환형의 단면을 가지는 형상이고 원통형일 수 있다; 그러나, 다른 적당한 형상이 사용될 수 있다. 장막(30)은 종축(LA)을 따라 원자로 용기(20)와 동축 정렬되어 있다. 연료 코어(26)는 장막(30)의 내부에 위치될 수 있고, 일 실시예에서 원자로 용기(20)의 하부(22)에 더 가깝게 위치될 수 있다. 장막(30)은, 원자로 용기(20)의 하부에서 장막(30)으로의 흐름 통로(예를들어 도 1 및 도 8에서의 방향성의 흐름 화살표를 볼 것)를 제공하기 위하여 원자로 용기(20)의 하부(22)로부터 떨어져 수직으로 간격이 두어진 상부(34)와 하부(35)를 포함한다. 도 8에 도시되는 것처럼 일 실시예에 있어서, 장막(30)의 하부(35)는 원자로 용기(20)의 하부(22)로부터 떨어져 간격이 두어질 수 있고, 복수의 반지름 방향으로 위치되고 둘레로 떨어져 간격이 두어진 지지 플레이트(42)에 의하여 지지될 수 있다. 지지 플레이트(42)는 하나의 맨끝에서 장막(30)의 원자로 용기 하부(22)와 그리고 또 다른 맨 끝에서 장막(30)의 하부(35)와 맞물리도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 지지 플레이트(42)는, 1차 냉각수가 원자로 용기의 하부에서 플레이들을 통하여 흐르고 순환하는 것을 허용하는 하나 또는 그 이상의 흐름 구멍(41)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 구멍들은 생략될 수 있다.

장막(30)은, 원자로 용기(20)의 내부 캐비티(25)를, 수직의 다운커머 영역(28)(즉, 다운-플로우 영역)을 정의하는 외부의 환형의 공간과, 수직의 라이저 영역(27)(업-플로우 영역)을 정의하는 내부 공간으로 나눈다. 1차 냉각수는, 환형의 다운커머 영역(28)을 통하여 원자로 용기(20) 내에서 아래 방향으로 흐르고, 방향을 바꿔 장막(30)의 하부(35)에 들어가고, 그리고, 1차 냉각수가 외부의 스팀 제너레이터에서의 스팀을 생산하기 위하여 가열되는 연료 코어(26)을 통하여 라이저 영역(27)을 통해 위 방향으로 흐른다.

일 실시예에 있어서, 장막(30)은, 길쭉한 외부 쉘(31), 내부 쉘(32), 그리고 외부 쉘과 내부 쉘 사이에 배치된 복수의 중간 쉘(33)을 포함한다. 쉘(31-33)은 일 실시예에 있어서 원통형으로 형상지어 진다. 쉘(31-33)은, 외부 및 내부 쉘(31, 32) 사이에서 상대적으로 얇은 동심의 복수의 환형의 캐비티(40)으로 이루어지는 어레이를 형성하도록, 서로에 대해 동심으로 정렬되고 반지름 방향으로 떨어져 간격이 두어진다. 일 실시예에 있어서, 캐비티(40)는, 이후 기술되는 것처럼, 1차 냉각수로 유체 채워진다. 환형의 캐비티(40)는, 장막(30)의 상부(34)로부터 하부(35)로 세로로(longitudinally) 연장된다. 따라서, 환형의 캐비티(40)는 쉘(31-33)의 길이와 실질적으로 같은 공간을 차지하는 길이 또는 높이를 가진다. 쉘(31-33)은, 예를들어 코팅된 스틸 또는 스테인레스 스틸과 같은, 적당한 부식 방지 금속으로 형성될 수 있다.

하나의 모범적인 실시예에 있어서, 중간 쉘(33)의 숫자는 적어도 3개의 환형의 캐비티(40)에서 제공하도록 적어도 2개일 수 있다. 제한없는 바람직한 실시예에 있어서는, 적어도 6개 또는 그 이상의 중간 쉘(33)(디바이더 쉘)은 내부 및 외부 쉘(32, 31) 사이의 공간을 적어도 7개의 환형의 캐비티(40)로 나누도록 제공될 수 있다. 하나의 대표적인 실시예에 있어서, 제한 없이, 8개의 중간 쉘(33)이 9개의 중간 쉘(33)을 만들도록 제공된다. 선택된 물 충만 환형의 캐비티(40)의 숫자는, 장막을 통해 내부 쉘(32)로부터 외부 쉘(31)로의 인슐레이팅 효과와 열 전달 감소와 상관관계가 있다. 중간 쉘(33)의 숫자는 만들어질 물 충만 환형의 캐비티(40)의 숫자보다 작은 것일 것이다.

쉘 상호간 연결을 제공하고, 중간 쉘(33)들 사이에서 그리고 최내 및 최외 중간 쉘, 내부 쉘(32) 및 외부 쉘(31) 각각의 사이에서 환형의 캐비티(40)의 반지름 방향의 갭을 유지하기 위하여, 스페이서(spacer)(80)가 도 2에 도시되는 것처럼 제공된다. 스페이서(80)는 쉘(31-33) 사이에 환형의 캐비티(40) 내에 배치되고, 각 환형의 캐비티의 소망되는 반지름 방향 두께를 제공하는데 충분한 반지름 방향 두께를 가진다. 각 환형의 캐비티(40)는 바람직하게는 모범적인 실시예에 있어서 스페이서(80)을 포함한다. 그것들의 소망되는 수직 위치에서 스페이서(80)를 보유하기 위하여, 스페이서는 모범적인 실시예에 있어서 퓨전 웰딩과 같은 적당한 수단에 의하여 쉘(31-33)에 강체적으로 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스팟 용접(81)이 도시된 것처럼 쉘(31-33)에 스페이서(80)를 부착하는 데 사용될 수 있다. 스팟 용접(81)은, 제한 없이 대표적인 예로서 약 1인치 같은 적당한 직경을 가질 수 있다. 이웃하는 쉘(31-33)을 함께 접합하는데 요구되는 스팟 용접(81)의 숫자는 다음에 오는 실험식: 숫자 = (장막 직경 × 높이 (인치) / 100) 에 의하여 추정될 수 있다. 바람직하게는, 스팟 용접(81)과 스페이서(80)는 가능한 균일하게 간격을 두어 떨어져 있어야 한다. 일 실시예에 있어서, 스페이서(80)는 반지름 방향으로 스태거드(staggered)되어 인접한 쉘(31-33) 사이의 스페이서가 같은 반지름 방향의 축 상에 놓이지 않는다 (예를들어, 모든 다른 환형의 캐비티(40)에서 단지 반지름 방향으로 정렬된 스페이서 셋을 나타내는 도 2를 보라). 스페이서의 다른 적당한 배열은 사용될 수 있다. 스페이서(80)는, 원형의 또는 다각형의 컨피규레이션을 포함하여, 어떤 적당한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 스페이서(80)는 스틸과 같은 금속 또는 다른 것으로 형성될 수 있다.

도 2, 3 및 7을 참조하면, 각 환형의 캐비티(40)는 그것의 인접하는 캐비티에 하나 또는 그 이상의 작은 유체 드레인 홀(drain hole)(90)에 의하여 연결될 수 있다. 드레인 홀(90)은 모든 환형의 캐비티(40)를 수력적으로 또는 유체적으로 상호 연결되도록 구성되고 배열된다. 외부 쉘(31)은, 장막(30)에서의 최외곽 환형의 캐비티(40)를 원자로 용기(20)에서의 환형의 다운커머 영역(28)에 유체적으로 연결하는 드레인 홀(90)을 포함한다. 이것은, 그 유체로 모든 환형의 캐비티를 채우기 위하여, 1차 냉각수가 최외각 캐비티(40)에 들어가고 그리고 나서 중간 쉘(33)에서의 복수의 드레인 홀을 통하여 성공적으로 안쪽으로 흐르는 것을 허용한다. 멀티 쉘 장막(30) 몸체를 물 충만 원자로 용기(예를들어 탈염된 1차 냉각수)에 잠기게 하는 것은 모든 내부의 환형의 캐비티(40)를 물로 채울 것이고, 모든 갇혀진 공기를 내쫓을 것이고, 결과적으로 물 충만 환형의 캐비티를 만들게 될 것이다. 일 배열에 있어서, 드레인 홀(90)은 도 7에 도시된 것처럼 반지름 방향으로 스태거드되어 하나의 쉘(31 또는 33)에서의 홀들이 그것의 이웃하는 쉘에서의 홀과 반지름 방향으로 정렬하지 않도록 한다. 이것은 장막(30)을 통한 스태거드된 흐름 길을 형성한다. 내부 쉘(32)은, 일 실시예에 있어서 드레인 홀(90)을 가지고 있지 않을 수 있고, 솔리드(solid)일 수 있다. 바람직하게는, 복수의 드레인 홀(90)은, 각 장막 세그먼트(30A-C)에서의 장막(30)의 전체 높이 또는 길이를 따라 둘레로 그리고 세로로 떨어져 간격이 두어진다.

도 2를 참조하면, 내부 쉘(32) 및 외부 쉘(31)은 장막(30)을 강성있게 하기 위하여 중간 쉘(33)보다더 큰 두께 T2 및 T1을 각각 가질 수 있다. 예를들어, 제한없이 하나의 대표적인 예에 있어서, 내부 및 외부 쉘(32와 31)은 약 1/4 인치의 플레이트 두께 T1 과 T2를 가질 수 있고, 중간 쉘(33)은 약 1/8 인치의 두께 T3를 가질 수 있다. 각 환형의 캐비티(40)는, 내부 및 외부 쉘(32와 31) 사이에서의 전체 깊이 D1보다 작은 깊이 D2(종축(LA)을 가로 지르는 반지름 방향에서 측정된)를 가진다. 일 실시예에 있어서 물 충만 환형의 캐비티(40)는 쉘(31-33)의 두께 T1-T3 보다 작은 깊이 D2를 가질 수 있다. 제한없이 하나의 대표적인 예에 있어서, 캐비티(40)의 깊이는 약 3/16 인치일 수 있다. 이 배열은, 멀티-쉘 용접(multi-shell weldment, MSW) 장막 벽 구성에서의 내부 및 외부 쉘(32와 31) 사이에 끼워진 1차 냉각수로 이루어지는 복수의 얇은 워터 필름 또는 챔버를 제공한다. 얇은 워터 필름은 장막(30)을 단열하는 효과를 가지고 있고 이것은 뜨거운 라이저 영역(27)과 더 차가운 다운커머 영역(28)(도 1을 보라) 사이에서의 열 전달을 최소화한다. 유리하게는, 워터 필름은, 젖거나 그러지 않으면 손상될 수 있는 장막에서의 전통적인 단열 재료에 대한 필요를 제거한다.

일 실시예에 있어서, 내부 쉘(32), 외부 쉘(31) 그리고 중간 쉘(33)은 실질적으로 같은 공간을 차지하는 수직 높이 또는 길이를 가질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 장막(30)은 복수의 수직으로 쌓이고 결합된 장막 섹션 또는 세그먼트(30A, 30B, 그리고 30C)를 포함한다. 도 1 및 3을 참조하면, 각 장막 세그먼트(30A-C)는 상부 끝단(48), 하부 끝단(49), 상부 끝단(48)에 부착된 환형의 상부 폐쇄 플레이트(annular top closure plate)(36), 그리고 하부 끝단(49)에 부착된 환형의 하부 폐쇄 플레이트(annular bottom closure plate)(37)를 포함한다. 상부 폐쇄 플레이트(36)와 하부 폐쇄 플레이트(37)는 스틸과 같은 적당한 금속으로 형성될 수 있다. 코팅된 스틸 또는 스테인레스 스틸로 형성된 부식 저항 폐쇄 플레이트(36, 37)가 사용될 수 있다. 각 장막 세그먼트(30A-C) 내에서, 환형의 캐비티(40)와 쉘(31-33)은 상부와 하부 폐쇄 플레이트(36과 37) 사이에서 세로로 연장되고, 같은 공간을 차지하는 길이 또는 높이를 가진다.

각 세그먼트(30A-C)에서의 외부 쉘(31), 내부 쉘(32), 그리고 중간 쉘(33)은, 구조적인 강성을 위한 용접에 의하여 형성되는 강체 연결 같은 것을 통하여, 상부와 하부 폐쇄 플레이트에 강체적으로 부착된다. 일 실시예에 있어서, 쉘(31-33)은 전체 둘레 밀봉 용접과 같은 것으로 상부와 하부 폐쇄 플레이트에 밀봉 접합된다. 이것은 쉘(31-33)과 상부 및 하부 폐쇄 플레이트(36과 37)의 사이, 각각에 방수 접합을 형성한다.

각 장막 세그먼트(30A-C)는 장막(30)의 제작 동안 인접한 세그먼트에의 조립 및 손쉬운 조작을 위하여 개별적으로 운송되고, 올려지고, 내려질 수 있는 자기 지지 구조이다. 장막 세그먼트(30A-C)를 개별적으로 핸들링하는 것은 가능하게 하기 위하여, 상부 폐쇄 플레이트(36)는, 슬링 또는 호이스트를 리프팅하는 것의 부착을 위한 리깅(rigging) 홀(39)을 포함하는, 반지름 방향으로 연장되는 리프팅 러그(lifting lug)(38)를 포함할 수 있다. 적절한 간격으로 둘레로 떨어져 간격이 두어진 적당한 숫자의 리프팅 러그(38)는 장막 세그먼트(30A-C)를 적절하고 안전하게 들어 올리도록 제공된다. 각 장막 세그먼트(30A-C)의 무게는, 상부 및 하부 폐쇄 플레이트(36과 37) 각각을 통하여 넘겨지는 무게를 가지고 즉시 밑 장막 세그먼트에 의하여 수직으로 지지된다. 따라서, 어떤 실시예에 있어서, 장막 세그먼트(30A-C)의 전체 무게는 지지 플레이트(42)에 의하여 지지될 수 있다(예를들어 도 1 및 8을 보라).

일 실시예에 있어서, 인접하는 장막 세그먼트(30A-C)는, 클램프(50)와 같은 복수의 커넥터(76)를 통하여 세그먼트들 사이의 조인트(43)에서 함께 결합될 수 있다. 도 1, 3 내지 5를 참조하면, 클램프(50)는, 하나의 장막 세그먼트(예를들어 30B)의 하부 폐쇄 플레이트(37)를 인접하는 더 낮은 장막 세그먼트(예를들어 30C)의 상부 폐쇄 플레이트(36)에 탈착 가능하게 접합시키고 맞물리게 하도록 구성된다. 각각의 클램프(50)는, 도시되는 것처럼 하부 폐쇄 플레이트(37) 상에 형성된 마운팅 러그(55) 및 상부 폐쇄 플레이트(36) 상에 형성된 짝이 되는 마운팅 러그(56)를 수용하도록 구성된 리세스(recess)(52)를 정의하는 U자 형상의 몸체(51)를 포함한다. 마운팅 러그(55, 56)는, 하부와 상부 폐쇄 플레이트(37, 36) 각각 상에서 반지름 방향으로 연장되어 있고 둘레로 떨어져 간격이 두어져 있다. 각 마운팅 러그(55)는, 대응하는 마운팅 러그(56)와 함께 쌍으로 배열되고 종축(LA)을 따라 동축 정렬된다. 일 실시예에 있어서, 마운팅 러그(55, 56)는 통합적으로 형성되고 하부 및 상부 폐쇄 플레이트(37, 36)의 통합된 구조 부분이다. 따라서, 마운팅 러그(55, 56)는, 바람직하게는, 구조적인 강도를 위하여, 하부 및 상부 폐쇄 플레이트(37,36)과 유사한 금속으로 형성된다.

일 배열에 있어서, 클램프(50)는, 피봇 축을 정의하는 피봇 핀(54)에 의하여 하부 폐쇄 플레이트(37) 상의 마운팅 러그(55)에 각각 피봇 가능하게(pivotably) 장착될 수 있다. 피봇 핀(54)은 종축(LA)에 평행하게 방위되어 클램프(50)가 폐쇄 잠김 위치(closed locked position)(예를들어 도 4를 보라)와 개방 풀림 위치(open unlocked position)(예를들어 도 5를 보라) 사이에서 종축(LA)에 대하여 가로질러서 피봇 스윙되거나 이동될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 피봇 핀(54)은 클램프 몸체(51)의 일 단(58)에 가장 가깝게 배치되고, 반대 단(57)은 리세스(52)로의 상부 폐쇄 플레이트(36)의 마운팅 러그(56)를 수용하도록 열린다. 피봇 핀(54)은 마운팅 러그(55)와 클램프(50)의 하부 및 상부 플랜지(59, 60)를 통하여 축 방향으로 연장된다.

도 4에 도시된 클로즈드 락 위치에서 클램프(50)를 고정시키기 위하여, 셋 스크류(set screw)(53)와 같은 록킹 잠금 장치가, 마운팅 플랜지(55)의 상부 표면을 맞물리게 하도록 구성되고 배열되도록 제공될 수 있다. 셋 스크류(53)는 클램프(50)의 상부 플랜지(60)에 형성된 나사산이 있는 보어(61)에 나사적으로 맞물릴 수 있다. 보어(61)는, 마운팅 플랜지(55)를 맞물리게 하거나 또는 풀리게 하는 것을 위하여 셋 스크류 쉐프트의 하부 단이 클램프 리세스(51) 안으로 돌출되거나, 클램프 리세스(51)로부터 철수되는 것을 허락하도록, 상부 플랜지(60)를 통하여 완전히 연장된다. 셋 스크류(53)를 번갈아 올리는 것 또는 내리는 것은 셋 스크류를 마운팅 플랜지(55)와 맞물리게 하거나 또는 풀리게 한다. 셋 스크류(53)는 바람직하게는 철수된다.

클램프(50)를 사용하는 세그먼트(30A-C)로 이루어지는 장막(30)을 조립하기 위한 방법은 이제 기술될 것이다. 간결하게 하기 위하여, 장막 세그먼트(30B)의 세그먼트(30C)으로의 조립이 기술될 것이다; 그러나, 추가의 장막 세그먼트는 유사한 방식으로 장착될 수 있다.

도 3을 참조하면, 한 쌍의 장막 세그먼트(30B와 30C)는 도시되는 것처럼 각각 구성되어 제공된다. 클램프(50)는 개방 풀림 위치(예를들어 도 5를 보라)에 있다. 장막 세그먼트(30B)는 먼저 세그먼트(30C)와 함께 종축(LA)을 따라 축의 방향으로 정렬된다. 세그먼트(30B)는, 세그먼트(30C)의 상부 폐쇄 플레이트(36) 상에서의 마운팅 플랜지(56)과 함께 하부 폐쇄 플레이트(37) 상에서의 마운팅 플랜지(55)를 축의 방향으로 정렬하기 위하여 요구되는 대로 회전되어질 수 있다. 각 쌍의 마운팅 플랜지(55와 56)는 접경하는 관계로 나타날 수 있다. 프로세스에 있어서, 하부 폐쇄 플레이트(37)는, 세그먼트 30B와 세그먼트 30C 사이에 조인트(43)를 형성하는 상부 폐쇄 플레이트(36)와 접경하는 접촉으로 나타날 수 있다. 클램프(50)는 그리고 나서 피봇 핀(54)에 대하여 피봇된다. 마운팅 플랜지(55, 56)은, 플랜지 59와 60 사이에서 클래프(50)의 리세스(51)로 삽입된다(예를들어 도 5를 보라). 셋 스크류(53)는 그리고 나서 도 5에 도시되는 폐쇄 잠김 위치에서 클램프(50)를 고정하도록 조여진다. 앞부분의 스텝들의 스텝을 수행하는 순서는 변할 수 있음은 당연하다. 덧붙여, 앞서 말한 조립 공정의 많은 변화는 가능하다.

도 2를 참조하면, 실링 가스켓(sealing gasket)(44)은, 상부 폐쇄 플레이트(36)과 하부 폐쇄 플레이트(37)의 각 쌍의 사이에 그들 사이의 조인트(43)에서의 인터페이스를 밀봉하도록 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가스켓(44)은 스틸, 알루미늄, 또는 원자로 용기(20) 내에서의 환경에 적합한 또 다른 밀봉 재료로 형성된 금속성일 수 있다. 가스켓(44)은, 조인트(43)의 인터페이스에서 누수를 밀봉하도록 그리고 장막 세그먼트(30A-C)의 설치 및 접합 동안 어떤 레벨의 수직 정렬 능력을 제공하도록, 도시되는 것처럼 하부 폐쇄 플레이트(37) 내에, 또는 그 대신에 상부 폐쇄 플레이트(36)(도시되지 않음) 내에, 형성된 환형의 그루브(45)에 위치할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가스켓(44)은, 해당 가스켓을 압축하고 변형시킬 닫혀진 조인트(43)에 앞서 가로지르는 단면에서 원형일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 구속 스프링(restraint spring)(70)과 같은 복수의 측면의 지진 구속물(seismic restraint)은, 지진 사건 동안 원자로 용기(20) 내에서의 장막(30)의 구조적인 온전함을 수평적으로 지지하고 보호하도록 제공될 수 있다. 도 4 및 5에 도시되는 것처럼 일 실시예에 있어서, 이중 목적 커넥터(76)(장막 세그먼트(30A-C)와 측면의 구속 사이의 조인트(43)를 위한 잠금 장치 또는 연결장치)가 클램프(50)와 지진 스프링(seismic spring)(70)을 결합하여 단일 조립체로 하도록 제공될 수 있다.

도 1, 3-5를 참조하면, 지진 스프링(70)은 사이에 배치되고, 장막(30)과 원자로 용기(20)의 내부 표면(74)을 맞물리게 한다. 복수의 지진 스프링(70)은 장막(30)의 외부 쉘(28) 상에 둘레로 떨어져 간격이 두어지도록 제공된다. 일 실시예에 있어서, 지진 스프링(70)은 같은 간격으로 떨어져 간격이 두어질 수 있다.

지진 스프링(70)은 장막(30)의 측면의 움직임을 흡수하도록 탄성적으로 변형가능하다. 일 실시예에 있어서, 각 스프링(70)은 유닛으로서 기능하도록 함께 접합된 복수의 개별적인 판자(75)로 이루어진 궁형(arcuately shaped) 판 스프링의 형태일 수 있다. 판자(75)는 탄성 메모리를 가지고 있는 스프링 스틸과 같은 적당한 금속으로 만들어질 수 있다. 다른 적당한 재료들이 그러나 사용될 수 있다. 판자(75)의 두께와 숫자는 스프링(70)의 요구되는 스프링 힘(K)을 조정하도록 변화될 수 있다. 지진 스프링은, 완전히 장착되고 액티브 작동 위치에 있을 때, 장막(30)으로부터 멀어져 밖으로 향하는, 그리고, 원자로 용기(20) 쪽으로 향하는 오목한 면을 가지고 배열된다. 각 지진 스프링(70)의 서로 대향하는 끝단(72, 73)은 원자로 용기(20)의 내부의 표면(74)을 맞물리게 하도록 배열된다.

일 실시예에 있어서, 지진 스프링(70)은, 지진 사건 동안 에너지를 흡수하는 스프링의 적절한 작동과 굴절을 위하여 안정된 장착을 제공하도록, 장막(30)에 강체적으로 부착된다. 하나의 가능한 배열에 있어서, 지진 스프링(70)은 잠금 장치(71) 또는 또 다른 적당한 장착 메커니즘을 통하여 클램프(50)에 강체적으로 부착된다. 스프링(70)은 일 실시예에 있어서 끝단 72 와 73의 사이의 중심점에서 클램프(50)에 고정될 수 있다. 따라서, 지진 스프링(70)은 여기에 이미 기술된 방식으로 클램프(50)과 피봇 가능하게 움직일 수 있다. 도 1에 있어서, 예를 들어, 장막 세그먼트 30A와 30B의 사이에 도시된 지진 스프링(70)과 클램프(50)는 개방 풀림 위치에 있다. 이 같은 도면에 있어서, 장막 세그먼트 30B와 30C의 사이에 도시된 지진 스프링(70)은, 지진 스프링(70)이 원자로 용기(20)와 맞물리는 끝단(72, 73)과 함께 액티브 작동 위치에 있는, 피봇되는 폐쇄 잠김 위치에 있다. 지진 사건 동안, 장막(30)이 하나 또는 더 많은 방향에서 측면으로/수평으로 이동할 때, 지진 스프링(70)은, 지진 하중이 제거될 때까지 더 납작한 형태로 변형할 것이고 굴절할 것이고, 그렇게 함으로써 스프링을 그것의 원래의 더욱 궁형 형상의 형태로 탄성적으로 되돌리게 될 것이다. 일 실시예에 있어서, 장막 세그먼트 30A, 30B와 30C 사이의 각 조인트(43)는 그것의 전체 높이를 따라 간헐적으로 장막(30)을 수평 지지하는 지진 스프링(70)을 포함할 수 있다.

<장막의 근본적인 작동 원리>

여기에 기술되는 장막(30)을 위한 멀티 쉘 용접(MSW) 디자인은, 대단히 높고 무한소로 얇은 물로 채워진 폐쇄 끝단 캐비티가 금속 벽의 열 저항 및 워터 레이어 컨덕턴스(water layer conductance)와 동일한 벽을 통한 열 저항을 근사해낼 것이다라는 적용 열 전달에서의 원리에 기초한다. 아이디얼(컨덕션 온리)로부터의 출발의 측정을 제공하는 지배하는 차원없는 양은, 프란틀수(Prandtl number, Pr)와 그라쇼프수(Grashof number, Gr)의 곱으로 정의된 레일리수(Rayleigh number)이다.

다르게 가열된 높이 H와 갭 L의 수직 채널에서의 열 전달은, 레일리수의 함수로서 누셀수 상관 관계(Nusselt number correlation)에 의하여 다음과 같이 특징지어 진다:

Nu = 0.039Ra^{1 /3}

여기서

Nu는 누셀수(=hL/k)이다.

h는 열 전달 계수이다.

k는 물의 전도율이다.

Ra는 레일리수(gβΔTL³ρ²/μ²)*Pr 이다.

g는 중력가속도이다.

β는 물의 열 팽창 계수이다.

ΔT는 뜨겁고 차가운 면의 온도 차이이다.

ρ는 물의 밀도이다.

μ는 물의 점도이다.

위에서 정의된 레일리수가 L³ 스케일링을 드러냄에 따라, 갭 리덕션(reduction)이 Ra 수에 영향을 미치는 것이 따라온다. 예를 들어, 2 갭 리덕션의 팩터는 8의 팩터에 의하여(거의 크기의 오더에 의하여) Ra 수를 삭감한다. 그러므로, 장막을 작은 갭으로 엔지니어링하는 것은 열 전달을 최소화하는 소망되는 효과를 가진다. 나아가 열 전달을 제한하기 위하여, 갭의 다중 어레이는 연속하여 저항의 효과를 가지도록 장막 측면이 공간 내에서 엔지니어드된다. 예로서의 케이스가 그 개념을 설명하기 위하여 아래에서 정의되고 기술된다.

<예>

플로리다 쥬피터의 SMR, LLC로부터 사용가능한 SMR-160과 같은, 스몰 모듈라 리액터(Small Modular Reactor, SMR)는 특별히 긴 장막(예를들어 70 피트 이상)을 가질 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 주요한 디자인 관심은, 설치 및 제거의 용이함, 설치된 구조물의 수직도, 열 팽창 효과의 완화 그리고 다중 벽 쉘의 유체 유인 진동으로부터의 보호, 에 있다. 디자인 특징은, 그러한 SMR을 위한 상술한 관심을 설명하기 위하여 아래에서 기술되는, 어떠한 장막 디자인에도 적용될 수 있다.

A. 좁은 캐비티 기하학적 구조: 각 장막(예를들어, 장막 세그먼트 30A-C)의 높이는 그것의 호칭 지름의 약 3배이다. 최내곽 그리고 최외곽 쉘(예를들어 쉘 32와 31)은 중간(내부) 쉘(예를들어 쉘 33)과 비교하여 상대적으로 두껍다. 물 캐비티는 장막의 높이의 0.1% 보다 작다. 아래의 표는 개념을 입증하기 위하여 대표적인 치수를 제공한다:

SMR - 160 에서의 전형적인 장막의 치수들:

내부 직경 71-1/8 inch

높이 71 ft.

(네개의 쌓인 섹션(세그먼트)에서 건립된 장막, 3x20 ft. (하부) 그리고 1x11 ft. (상부))

물 고리의 갯수 9

최내곽 쉘의 두께 1/4 inch

최외곽 쉘의 두께 1/4 inch

내부 쉘 벽의 두께 1/8 inch

물 캐비티의 두께 3/16 inch

B. 쉘 상호간 연결: 이웃하는 쉘을 접합하는 스팟 너겟(약 1 인치 직경)의 숫자는 다음에 오는 실험식에 의하여 추정되어야 한다 : 숫자 = (장막 지름 × 높이 (인치)/100). 스팟 용접은 가능한 균일하게 간격이 두어져야 한다.

C. 핸들링: 각 장막 세그먼트(30A-C)의 상부 플레이트(36)는 핸들링과 설치를 위한 리프트 러그(38)가 장착되어 있다. 전형적으로 6개의 리프트 러그 위치, 둘레 방향으로 균등하게 간격이 두어진, 가 충분할 것이다.

D. 쌓인 구조: 장막 세그먼트(30A-C)의 다중 쉘 용접(MSW)은 도 1 및 2에 도시되는 것처럼 서로의 상부에 쌓인다. 상술한 대로 하나 또는 그 이상의 라운드 메탈릭 가스켓(44)은 장막 세그먼트(30A-C)의 성공적인 스택의 환형의 상부와 하부 폐쇄 플레이트(36, 37) 사이의 인터페이스에서 제공된다. 하부 폐쇄 플레이트(37)에서의 환형의 그루브(45)에 위치된 가스켓(44)은 조인트(43)의 인터페이스에서 누수를 밀봉하도록 기능하고 어떤 레벨의 수직 정렬 능력을 또한 제공한다.

E. 열 팽창: 장막 세그먼트(30A-C)의 높은 스택의 축방향 열 팽창은, 원자로 쿨런트를 스팀 제너레이터로부터 원자로의 외부의 고리 (다운커머)로 배달하는 회수 파이프와 같은 접합 구조물에 있어서 심각한 응력을 일으킬 것이다. 열 응력을 완화하기 위하여, 장막의 상부 영역은 다수의 벨로우즈형 신축 이음쇠가 장착되어 있다.

F. 지진 구속물: MSW 장막 세그먼트(30A-C)의 연결 부분 또는 접합 부분은, 지진 동안 옆으로의 움직임에 대해 그것들을 접합하고 고정하는 단단한 위치(hard location)들을 제공한다. 여기에 기술되는대로 클램프(50)과 지진 스프링(70)을 포함하는 도 3 -5에 도시된 이중 목적 커넥터(76) (잠금 장치 및 측면의 구속) 디자인 개념은 접합 및 측면의 구속 기능성을 제공한다. 이 이중 목적 커넥터(76)는 다음에 오는 능력을 가지고 있다:

(i) 두개의 접속하는 폐쇄 플레이트(36, 37)는 지진 동안 심각한 회전이나 또는 서로로부터 분리되는 것이 방지된다.

(ii) 커넥터(76)는 원격의 설치 및 제거가 가능하다.

(iii) 커넥터(76)는, 작동 조건 (뜨거움) 하에서 원자로의 내부 벽과 브드러운 접촉 또는 작은 간격이 가능하도록 하는 지진 스프링(70)(예를들어 판 용수철)이 장착되어 있다.

각 폐쇄 플레이트(36, 37) 높이에서 둘레 방향으로 장비 배치된, 세개의 커넥터(76)의 셋은 상술한 SMR에 대해 적합하다고 간주되어 진다. 추가의 커넥터는 설계자의 선택에 따라 다른 원자로 응용에 사용될 수 있다.

성능 평가: MSW 디자인의 효능은 상술한 SMR-160의 케이스에 의하여 증명된다. 계산은, 장막을 가로지르는 열 손실에 기인한 물 충만 환형의 캐비티(40)을 사용하는 열관 온도(장막(30) 내부의 1차 냉각수)에서의 감소가 단지 화씨 0.355도이라는 것을 보여준다. 참조로서, 워터 레이어가 대신 생략되고 솔리드라면, 즉, 장막을 통하여 전도에 의해서만 열 전달이 일어난다면, 이상적인 온도 감소는 화씨 0.092도일 것이다. 폐쇄 캐비티에서의 물의 움직임에 책임이 있는, 레일리 효과는 장막(30)의 MSW 디자인에 의하여 크게 억눌러진다.

용기와 도관에 연장: 가열된 물을 운반하는 파이프 (이하에서 ‘워터 라이닝’이라 부른다) 내부의 얇은 워터 레이어를 만들어내는 개념은, 파이프로부터의 열 손실을 최소화하는 것이 요구되는 발전 장치에서의 여러 위치에서 사용되도록 제안된다. 예를들어, 뜨겁고 차가운 원자로 냉각재를 운반하는 라인은 열 손실을 제한하는 워터 라인이다. 워터 라이닝은 다음에 오는 포괄적인 공사를 통하여 이룩된다.

(i) 메인 파이프와 명목상으로 중심이 같은 내부의 얇은 벽(라이너) 파이프. 라이너 파이프는 메인 흐름 공간과 좁은 고리 유통을 만드는 몇 개의 작은 구멍을 가지고 있다.

(ii) 메인과 라이너 파이프 사이의 작은 갭은 라이너 파이프의 외부 표면에 부착된 작은 스페이서 덩어리에 의하여 제자리에 유지된다.

(iii) 압력 경계 용접의 가동중 검사를 받는 파이핑 런(piping runs)에 있어서, 내부 파이프는 그러한 용접의 위치에서 중단된다.

앞서 말한 워터 라이닝 접근법은, 압력으로부터의 큰 2차 응력이 존재하는 압력 유지 용기/노즐 연결 부분 (총 구조적인 중단의 위치들) 에 열 충격을 감소시키는데 사용되도록 또한 제안된다. 이것은, 원자로 용기, 슈퍼 히터뿐만 아니라 스팀 제너레이터에서의 관통부의 진실이다. 워터 라인드 압력 경계는, 오너 공장의 사용 기간을 연장하는데 도움을 주는, 주기적인 응력을 유도하는 피로가 상당히 감소된 것을 경험할 것이다.

전술한 기술과 도면은 본 개시의 모범적인 실시예를 나타내고 있지만, 동반하는 청구항들의 등가물의 범위 및 사상으로부터 벗어나는 것없이 다양한 추가, 수정 그리고 대용이 만들어질 수 있다는 것은 이해될 것이다. 특히, 그것의 사상 또는 본질적인 특징들로부터 벗어나는 것 없이, 본 발명은 다른 형태, 구조, 배열, 비율, 크기, 그리고 다른 단위체, 재료 및 구성품과 함께, 만들어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 덧붙여, 여기서 기술된 방법/공정에 있어서의 많은 변화는 본 개시의 범위 내에서 만들어 질 수 있다. 당업자는, 실시예들이 구조, 배열, 비율, 크기, 재료 그리고 구성품의 많은 수정을 가지고 사용될 수 있고, 본 개시의 프랙티스에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 개시의 프랙티스는 여기서 기술된 원리로부터 벗어나는 것없이 특정한 환경 및 작동 요구조건에 특별히 적합되어진 것이다. 여기 개시된 실시예는 그러므로 모든 면에서 기술되어졌고 제한없다고 고려되어질 것이다. 첨부되는 청구항은, 등가물의 범위로부터 벗어나는 것없이 당업자에 의하여 만들어 질 수 있는 개시의 다른 변화 및 실시예를 포함하도록 넓게 이해되어져야 한다.

Claims (38)

1차 냉각수를 함유하는 내부 캐비티(cavity)를 정의하는 길쭉한 원통형 몸체;
상기 내부 캐비티에 배치되고, 상기 1차 냉각수를 가열하는 핵연료 코어;
내부 쉘(shell), 외부 쉘, 그리고 상기 내부 쉘 및 외부 쉘 사이에 배치된 복수의 중간 쉘을 포함하는, 상기 내부 캐비티에 배치된 길쭉한 장막; 및
상기 1차 냉각수로 채워지는, 상기 중간 쉘에 의해 상기 내부 및 외부 쉘 사이에 형성된 복수의 환형의 캐비티;를 포함하며,
상기 장막은 수직으로 쌓인 복수의 장막 세그먼트(segment)로 이루어지며, 상기 장막 세그먼트 각각은 환형의 상부 폐쇄 플레이트(annular top closure plate) 및 환형의 하부 폐쇄 플레이트(annular bottom closure plate)를 포함하고, 상기 장막 세그먼트 각각의 상기 내부 쉘, 상기 외부 쉘 및 상기 중간 쉘은 자신의 각각의 상부 폐쇄 플레이트 및 하부 폐쇄 플레이트에 밀봉 용접되어 집합적으로 자기 지지 장막 구조를 형성하며,
상기 장막 세그먼트 각각은 인접하는 장막 세그먼트에 탈착 가능하게 결합되는,
원자로 용기.

제1항에 있어서,
상기 환형의 캐비티는 복수의 드레인 홀(drain hole)에 의하여 유체적으로 상호 연결되어 있는, 원자로 용기.

제1항에 있어서,
상기 외부 쉘은, 상기 원자로 용기의 상기 내부 캐비티에 있는 상기 1차 냉각수를 상기 환형의 캐비티와 유체적으로 연결하는 드레인 홀을 포함하는, 원자로 용기.

제1항에 있어서,
상기 중간 쉘은 상기 장막의 길이와 같은 공간을 차지하는 길이를 가지는, 원자로 용기.

제1항에 있어서,
상기 장막은 당해 장막 내부에 라이저 영역(riser region)을 형성하고 당해 장막과 상기 원자로 용기의 상기 몸체와의 사이에 다운커머 영역(downcomer region)을 형성하는, 원자로 용기.

제5항에 있어서,
상기 핵연료 코어는 상기 장막 내부에 배치되는, 원자로 용기.

제5항에 있어서,
상기 장막은, 상기 다운커머와 상기 라이저 영역 사이에 유체 흐름 패스(fluid flow path)를 형성하도록, 상기 원자로 용기의 하부로부터 떨어져 수직으로 간격이 두어진 하부를 가지는, 원자로 용기.

제1항에 있어서,
측면의 구속(lateral restraint)을 위하여 상기 장막과 상기 원자로 용기의 상기 몸체 사이에 배치된 복수의 지진 스프링(seismic spring)을 더 포함하는, 원자로 용기.

제8항에 있어서,
상기 지진 스프링은 궁형 형상인, 원자로 용기.

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제1항에 있어서,
하나의 장막 세그먼트의 상부 폐쇄 플레이트를 인접하는 장막 세그먼트의 하부 폐쇄 플레이트에 결합하는 클램프를 더 포함하는, 원자로 용기.

제13항에 있어서,
상기 클램프는 장막 세그먼트에 피봇 가능하게(pivotably) 장착되어 있는, 원자로 용기.

제13항에 있어서,
상기 원자로 용기의 몸체를 맞물리게 하도록 구성되고, 상기 클램프에 고정적으로 부착되는 지진 구속물(seismic restraint)을 더 포함하는, 원자로 용기.

제15항에 있어서,
상기 지진 구속물은 궁형(arcuately-shaped) 형상의 판 스프링인, 원자로 용기.

제15항에 있어서,
상기 지진 구속물은 상기 클램프와 피봇 가능하게 움직일 수 있는, 원자로 용기.

제1항에 있어서,
상기 중간 쉘은 상기 환형의 캐비티 내에 배치된 스페이서(spacer)에 의하여 서로로부터 떨어져 간격이 두어진, 원자로 용기.

제18항에 있어서,
상기 스페이서는 상기 중간 쉘에 스팟(spot) 용접되는, 원자로 용기.

원자로 용기를 위한 장막 세그먼트이고,
길쭉한 내부 쉘;
길쭉한 외부 쉘;
상기 내부 및 외부 쉘 사이에 배치된 복수의 길쭉한 중간 쉘;
상기 장막 세그먼트의 상부에 부착된 상부 폐쇄 플레이트; 및
상기 장막 세그먼트의 하부에 부착된 하부 폐쇄 플레이트
를 포함하고,
상기 내부 쉘, 외부 쉘 및 중간 쉘은 물을 보유하기 위한 복수의 환형의 캐비티를 형성하도록 반지름 방향으로 떨어져 간격이 두어지고,
상기 상부 및 하부 폐쇄 플레이트는, 장막 세그먼트의 쌓인 어레이(stacked array)를 형성하기 위하여, 인접하는 장막 세그먼트에 결합하는 것을 위하여 구성되는,
장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 환형의 캐비티는 상기 상부 폐쇄 플레이트로부터 상기 하부 폐쇄 플레이트까지 연장되어 있는, 장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 환형의 캐비티는 상기 중간 쉘을 통하여 연장되는 복수의 드레인 홀에 의하여 유체적으로 상호 연결되어 있는, 장막 세그먼트.

제22항에 있어서,
상기 드레인 홀은 인접하는 중간 쉘 사이에 반지름 방향으로 스태거드(staggered)되는, 장막 세그먼트.

제22항에 있어서,
상기 외부 쉘은 상기 환형의 캐비티를 상기 장막 세그먼트의 외부에 유체적으로 연결하는 드레인 홀을 포함하는, 장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 중간 쉘은 상기 장막의 길이와 같은 공간을 차지하는 길이를 가지고 있는, 장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 하부 폐쇄 플레이트에 피봇 가능하게 부착된 마운팅 클램프(mounting clamp)를 더 포함하고,
상기 마운팅 클램프는 개방 풀림 위치(open unlocked position)와 폐쇄 잠김 위치(closed locked position) 사이에서 이동 가능한,
장막 세그먼트.

제26항에 있어서,
상기 마운팅 클램프는, 상기 하부 폐쇄 플레이트 상에서 반지름 방향으로 연장하는 마운팅 러그(mounting lug)에 부착되어 있는, 장막 세그먼트.

제26항에 있어서,
상기 마운팅 클램프는 두번째 장막 세그먼트의 상부 폐쇄 플레이트 상에서의 마운팅 러그를 수용하도록 구성된 리세스(recess)를 포함하는, 장막 세그먼트.

제26항에 있어서,
상기 마운팅 클램프는 상기 폐쇄 잠김 위치에서 상기 마운팅 클램프를 유지하기 위한 록킹 잠금 장치(locking fastner)를 포함하는, 장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 장막 세그먼트에 고정적으로 부착된, 궁형 형상의 지진 구속물을 더 포함하는, 장막 세그먼트.

제30항에 있어서,
상기 지진 구속물은 판 스프링인, 장막 세그먼트.

제26항 또는 제30항에 있어서,
지진 구속물은 마운팅 클램프에 고정적으로 부착되고, 상기 마운팅 클램프와 함께 피봇 가능한, 장막 세그먼트.

제20항에 있어서,
상기 상부 폐쇄 플레이트는 리깅(rigging)을 위하여 구성되는 반지름 방향으로 연장되는 리프팅 러그(lifting lug)를 포함하는, 장막 세그먼트.

원자로 용기를 위한 장막을 조립하는 방법이고,
상부 폐쇄 플레이트와 하부 폐쇄 플레이트를 각각 포함하는 제1 장막 세그먼트와 제2 장막 세그먼트를 제공하는 단계;
상기 제2 장막 세그먼트의 상기 상부 폐쇄 플레이트를 상기 제1 장막 세그먼트의 상기 하부 폐쇄 플레이트에 대해 인접하게 하는 단계;
상기 제1 장막 세그먼트 상의 제1 마운팅 러그를 상기 제2 장막 세그먼트 상의 제2 마운팅 러그와 동축 정렬하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 장막 세그먼트를 함께 결합하기 위하여 상기 제1 마운팅 러그를 상기 제2 마운팅 러그에 잠그는 단계;를 포함하고,
상기 잠그는 단계는, 상기 제1 장막 세그먼트에 부착된 마운팅 클램프를 풀림 개방 위치(unlocked open position)로부터 잠김 폐쇄 위치(locked closed position)까지 피봇팅하는 단계가 먼저 이루어지는, 방법.

삭제

제34항에 있어서,
상기 잠그는 단계는, 상기 제1 및 제2 마운팅 러그를 상기 마운팅 클램프에 형성된 리세스 안으로 수용하는 것을 포함하는, 방법.

제34항에 있어서,
상기 잠그는 단계는, 상기 마운팅 클램프와 제1 또는 제2 마운팅 러그를 맞물리게 하도록 잠금 장치를 조이는 단계를 더 포함하는, 방법.

제34항에 있어서,
상기 마운팅 클램프는 원자로 용기의 내부 표면을 맞물리게 하도록 구성된 궁형 형상의 지진 구속물을 포함하는, 방법.

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