KR101817051B1 - 노심 분리형 하이브리드 원자로 - Google Patents

노심 분리형 하이브리드 원자로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일의 원자로를 이용하여 통상적인 연구용원자로와 같이 출력운전도 가능하고 임계시설로도 사용이 가능하도록 하는 노심분리형 하이브리드 원자로를 개시한다. 임계시설로서 사용하고자 할 때에는, 노심의 일부를 분리하여 횡방향으로 이동함으로써 그 사이에 확보된 임계 실험용 공간에 원자로 구성물질들의 격자를 장전하여 격자 특성 실험을 수행할 수 있도록 한다.
전술한 원자로는 콘크리트 수조(10)의 내부에 설치되는 노심 분리형 하이브리드 원자로(100), 및 상기 하이브리드 원자로(100)의 운전모드를 조절하기 위한 모드 전환용 구동부(20)를 구비하고, 상기 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)는 상기 콘크리트 수조(10)의 저면부에 설치되는 분리형 구조의 격자 구조물(130), 및 상기 격자 구조물(130)의 상부에 설치되는 분리형 구조의 격벽 구조물(170)을 구비한다.

Description

노심 분리형 하이브리드 원자로{HYBRID NUCLEAR REACTOR WITH SEPARABLE CORE}
본 발명은 단일의 원자로를 출력운전 모드 또는 임계실험 모드로 운전할 수 있게 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 출력운전 모드에서는 노심을 분리하지 않고 운전하지만, 임계실험 모드에서의 운전 시에는 노심 일부를 분리하여 이동하게 함으로써 임계 실험용 공간을 확보할 수 있게 한 노심 분리형 하이브리드 원자로에 관한 것이다.
원자력 분야에서 임계시설이란 일반적으로 원자로의 노심을 구성하는 기본 요소인 핵연료, 감속재, 냉각재 등의 단위 격자를 임계상태가 되도록 반복적으로 배열한 노물리 실험 장치로서, 대상 배열의 핵적 특성을 실험적으로 알아내는 데 쓰인다. 이 용도를 위하여 필요에 따라 배열을 쉽게 변형할 수 있어야 하며 열출력은 가능한 한 낮아야 한다. 이러한 임계시설은 새로운 원자로나 핵연료를 설계하고 해석하는 관련 분야에서 널리 활용되는 것이다.
그런데 우리나라의 경우 이와 같은 임계시설을 보유하고 있지 않기 때문에 원자로를 개발할 때, 노심(reactor core)의 핵적 특성을 실험적으로 검증할 수 없는 실정이다. 이 결과, 새로운 개념의 핵연료나 원자로를 개발할 경우 외국의 임계시설에 의존하지 않고서는 노물리 특성 실측자료를 확보할 수 없게 된다.
한편, 연구용 원자로(Research Reactor)는 핵분열에서 나오는 중성자를 이용하는 시설로서 그 용도는 위 임계시설의 용도와 매우 다르다.
전 세계의 교육용 원자로는 상당 수가 대학에 설치되어 있고, 대부분 수백 kW에서 수 MW에 이르는 저출력 원자로이기 때문에 원자력공학과의 실험교육 이외에는 주로 NAA(Neutron Activation Analysis; 중성자 방사화 분석), RI(Radio-Isotope; 방사성동위원소)생산 등에 제한적으로 이용되고 있다. 또한, 원자로의 구조가 고정되어 있어서 핵연료나 격자구조가 다른 원자로를 대상으로 노물리 특성을 연구하거나 교육할 수 없다. 반면에 미국의 ATR, 하나로와 같은 수 십 MW급 고출력 연구로는 핵연료 및 재료 조사실험, 냉중성자빔 이용 등을 위해 운전정지를 하지 않고 장시간 동안 가동해야 하므로 수시로 운전상태를 바꾸어야 하는 교육용 또는 노물리 실험용으로 활용하는 데는 적합하지 않다.
종래, 등록특허 제10-1524798호에 개시된 고정형 핵연료 통과 이동형 핵연료 통을 구비한 가압 경수형 원전의 핵연료 집합체에서는 상부영역에 위치한 핵연료만이 상하방향으로 이동할 수 있는 구성만을 개시하고 있을 뿐, 단일의 원자로를 이용하여 임계실험용 공간을 확보하여 격자 특성 실험을 수행할 수 있는 기술적 구성은 개시하고 있지 않고 있다. 이에 따라 단일의 원자로를 이용하여 정상적인 출력운전 모드 또는 임계실험 모드로의 운용할 수 있게 하는 새로운 방안의 강구가 요구되는 실정이다.
등록특허 제10-1524798호의 고정형 핵연료 통과 이동형 핵연료 통을 구비한 가압 경수형 원전의 핵연료 집합체
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단일의 원자로를 이용하여 통상적인 연구용원자로와 같이 출력운전 모드로 운전도 가능하며, 필요에 따라 임계시설로도 사용 가능하도록 한 하이브리드 원자로를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 원자로를 임계시설로 사용하고자 할 때는, 노심의 일부를 분리하여 횡방향으로 이동하여 임계실험용 공간을 확보하고 그 공간에 원자로심 구성물질의 단위격자를 반복적으로 배열하여 노심격자 특성실험을 수행할 수 있는 하이브리드 원자로를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 콘크리트 수조, 상기 콘크리트 수조의 내부에 설치되는 노심 분리형 하이브리드 원자로, 및 상기 하이브리드 원자로의 운전모드를 조절하기 위한 모드 전환용 구동부를 구비하고, 상기 노심 분리형 하이브리드 원자로는 상기 콘크리트 수조의 저면부에 설치되는 분리형 구조의 격자 구조물, 및 상기 격자 구조물의 상부에 설치되는 분리형 구조의 격벽 구조물을 포함하며, 상기 격자 구조물은 상기 콘크리트 수조의 내부에 설치되고 격자구조의 수용공간을 갖춘 고정형 격자구조물, 및 상기 고정형 격자구조물에 대해 분리 가능한 구조로 조립되고 격자구조의 수용공간을 갖춘 이동형 격자구조물을 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로는 단일의 원자로를 이용하여 출력운전 모드 또는 임계실험 모드로의 선택적인 운전을 수행할 수 있는 것으로, 임계실험 모드로의 운전시 노심의 일부를 횡방향으로 이동하여 임계 실험용 공간을 확보할 수 있게 하고, 확보된 임계 실험용 공간에 원자로심 구성물질의 단위격자를 반복적으로 배열하여 노심격자 특성 실험을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로는 한 기(基)의 교육용 원자로만으로 경수를 냉각재로 사용하는 다양한 노심격자 노물리 특성실험과 저출력 원자로를 이용하는 교육과 연구를 함께 할 수 있는 교육 분야에 있어 다목적 활용이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로는 임계실험 목적을 위해 건조해야 할 임계로에 비해 단위격자 수가 대략 1/10 정도로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로는 노심의 특성을 실험적으로 확인할 수 있고, 이를 이용하여 새로운 핵연료의 노물리 특성 실측 자료를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로는 출력 모드로 운전시 제어계통을 이용하여 노심 일부를 자동으로 이동시키는 설계를 적용하면, 이를 원자로 자동 정지에도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 전체적인 구성을 도시한 도면으로, 특히 구성의 이해를 돕기 위해 콘크리트 수조로부터 노심 분리형 하이브리드 원자로를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 출력운전 모드로의 가동 상태를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 전체적인 구성을 보다 명확하게 이해하기 위해 확대하여 도시한 도면으로, 도 2에 도시된 출력운전 모드로의 가동시 하이브리드 원자로의 구성 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 구성을 1차적으로 부분 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 구성을 더욱 명확하게 이해하기 위해 2차적으로 완전 분해하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로에 대한 임계실험 모드로의 가동 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 임계실험 모드로의 가동시 하이브리드 원자로의 구성 상태를 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 전체적인 구성을 도시한 것으로, 콘크리트 수조로부터 노심 분리형 하이브리드 원자로를 분리하여 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 출력운전 모드로의 가동 상태를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 출력운전 모드로의 가동시 하이브리드 원자로의 구성 상태를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 구성을 1차적으로 부분 분해하여 도시한 사시도이다.
도 1을 참조로 하면, 본 발명에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)는 상부가 개방되고 내부에 소정량의 물을 저장하는 콘크리트 수조(10), 및 운전모드의 조절을 위해 상단부가 상기 콘크리트 수조(10)의 외부로 노출됨과 동시에 수조의 내벽부를 따라 수직한 방향으로 하향 배치되는 모드 전환용 구동부(20)를 포함하여 구성된다.
상기 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 지지 구조물(110), 격자 구조물(130), 반사체 구조물(150), 및 격벽 구조물(170)을 더 포함하여 구성된다.
상기 지지 구조물(110)은 상기 콘크리트 수조(10)의 저면부에 대해 고정되도록 설치되어 상기 격자 구조물(130)을 하부에서 지지하는 것으로, 물의 유입과 유출을 자유롭게 하기 위해 부재의 전 영역에 걸쳐 다수의 관통구멍을 형성한다. 또한, 상기 지지 구조물(110)은 상기 콘크리트 수조(10)의 저면부와의 결합을 위해 측부의 하단부위에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(112)를 일체로 형성한다.
상기 격자 구조물(130)은 상기 지지 구조물(110)의 상부에 고정되도록 설치되는 것으로, 다수의 핵연료(NF; Nuclear Fuel)를 장착하기 위한 다수의 수용공간을 격자구조로 형성한다. 특히, 상기 격자 구조물(130)은 상호 분리가 가능한 분리형 구조의 구조물 형태로 구성되어 원자로를 출력운전 모드(Power Operation Mode)로 운전할 때 결합되고, 임계실험 모드(Criticality Operation Mode)로 운전할 때 분리되어 내부에 임계실험을 위한 공간을 형성하도록 구성된다.
상기 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)는 핵연료 연소 보상에 따른 대응 방안 중 하나로서 상기 반사체 구조물(150)을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 반사체 구조물(150)은 상기 격자 구조물(130)의 가장자리 부위에 직립 상태로 고정되도록 설치되고, 상기 격자 구조물(130)과 동일하게 상호 분리 가능한 분리형 구조로 구성된다. 이 경우에도 상기 반사체 구조물(150)은 원자로를 출력운전 모드로 운전할 때 상호 결합된 상태를 유지하고, 임계실험 모드로 운전할 때 분리되어 내부에 임계실험을 위한 공간을 형성하는 데 도움을 줄 수 있도록 구성된다.
상기 격벽 구조물(170)은 상기 격자 구조물(130)의 상부에 설치되는 것으로, 상기 격자 구조물(130)과 동일하게 상호 분리 가능한 분리형 구조로 구성된다. 이 경우에도 상기 격벽 구조물(170)은 출력운전 모드로 운전할 때 상호 결합된 상태를 유지하고, 임계실험 모드로 운전할 때 분리되어 내부에 임계실험을 위한 공간을 형성하는 데 도움을 줄 수 있도록 구성된다. 상기 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)가 상기 반사체 구조물(150)을 포함하는 경우에는 상기 격벽 구조물(170)은 상기 반사체 구조물(150)을 외부에서 감싸도록 설치된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로의 구성을 더욱 명확하게 이해하기 위해 2차적으로 완전 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5를 참조로 하면, 상기 격자 구조물(130)은 상기 콘크리트 수조(10)의 내부에서 상기 지지 구조물(110)의 상부에 고정되는 상호 분리 가능한 구조물로서, 핵연료(NF) 장착을 위한 다수의 수용공간을 격자구조로 형성하는 고정형 격자구조물(132), 및 상기 고정형 격자구조물(132)에 대해 횡방향으로 분리 가능한 구조로 조립되고 핵연료(NF) 장착을 위한 다수의 수용공간을 격자구조로 형성하는 이동형 격자구조물(140)로 구성된다.
본 발명의 실시예에 있어, 상기 고정형 격자구조물(132)은 횡단면의 형태로 볼 때 대략 디귿자 형태로 이루어져진다. 즉, 상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 이동형 격자구조물(140)을 내부에 수용하는 방식으로 조립하기 위해 일면이 외부를 향해 개방된 구조의 개구부를 갖추도록 형성된다. 이와 같은 조립 방식은 다양한 변형 실시예로서 구현 가능함은 물론이다.
상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 이동형 격자구조물(140)과 대응하는 조립부위에 적어도 한 쌍의 가이드 홈(134)을 형성하고, 상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 가이드 홈(134)과 대응하는 조립부위에 결합을 위한 적어도 한 쌍의 가이드 돌기(144)를 형성한다. 이 경우 상기 가이드 홈(134)과 상기 가이드 돌기(144)는 상호 반대되는 형상의 배치도 가능할 수 있으며, 결합시 원활한 안내를 위해 다양한 변형 실시예로서 구현될 수 있을 것이다.
상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 콘크리트 수조(10)의 저면부에서 상기 지지 구조물(110)과의 결합을 위해 측부의 하단부위에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(136)를 일체로 형성한다. 또한, 상기 지지 구조물(110)에도 상기 플랜지부(136)와의 결합을 위해 측부의 상단부위에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(114)를 일체로 형성한다.
상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 모드 전환용 구동부(20)의 작동에 따른 연동을 위해 일측에 외부로 돌출되는 형태로 형성되어 나사 결합을 위한 치결합부(142)를 구비한다.
상기 반사체 구조물(150)은 상기 고정형 격자구조물(132)의 가장자리 부위에 직립 상태로 고정되도록 설치되는 고정형 반사체(152), 및 상기 이동형 격자구조물(140)의 일측 가장자리 부위에 직립 상태로 고정되도록 설치되어 상기 고정형 반사체(152)와 함께 상기 격자 구조물(130)의 가장자리 부위의 전 영역을 에워싸도록 배치되는 이동형 반사체(154)로 구성된다.
즉, 상기 고정형 반사체(152)는 상기 고정형 격자구조물(132)의 전 영역 중에서 상기 이동형 격자구조물(140)과의 조립부위를 제외한 나머지 격자구조의 수용공간 중 가장자리 부위에 한정하여 직립한 상태로 조립되고, 상기 이동형 반사체(154)는 상기 이동형 격자구조물(140)의 전 영역 중에서 상기 고정형 격자구조물(132)과의 조립부위를 제외한 나머지 격자구조의 수용공간 중 가장자리 부위에 한정하여 직립한 상태로 조립된다.
상기 격벽 구조물(170)은 상기 고정형 격자구조물(132)의 상부에 설치되어 일측이 개구되는 형태로 형성되는 고정형 격벽구조물(172), 및 상기 이동형 격자구조물(140)의 상부에 설치되어 상기 고정형 격벽구조물(172)과의 결합을 통해 노심 분리형 원자로를 형성하는 이동형 격벽구조물(174)로 구성된다. 상기 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)가 상기 반사체 구조물(150)을 포함하는 경우에는 상기 고정형 격벽구조물(172)은 상기 고정형 반사체(152)를 외부에서 감싸는 형태로 형성되고, 상기 이동형 격벽구조물(174)은 상기 이동형 반사체(154)를 외부에서 감싸는 형태로 형성된다.
이를 위해, 상기 고정형 격벽구조물(172)은 상기 고정형 격자구조물(132)과의 결합을 위해 가장자리의 전 둘레부위 하단에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(173)를 일체로 형성한다. 또한, 상기 이동형 격벽구조물(174)은 상기 이동형 격자구조물(140)과의 결합을 위해 가장자리 부위의 하단에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(175)를 일체로 형성한다. 이 경우, 상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 이동형 격벽구조물(174)의 플랜지부(175)와의 결합을 위해 일측에 외부로 돌출된 형태의 플랜지부(146)를 일체로 형성한다.
한편, 상기 모드 전환용 구동부(20)는 상기 콘크리트 수조(10)의 내벽을 따라 수직한 방향으로 하향 배치되어 사용자에 의해 회전 가능하게 설치되는 구동측 회전축(30), 상기 격자 구조물(130)의 이동형 격자구조물(140)과 나사 결합되는 종동측 회전축(50), 및 상기 구동측 회전축(30)과 상기 종동측 회전축(50) 사이에 설치되어 상기 구동측 회전축(30)으로부터 제공되는 동력을 상기 종동측 회전축(50)에 전달하는 기어 박스(40)로 구성된다.
본 발명의 실시예에 있어, 상기 기어 박스(40)는 상기 구동측 회전축(30)의 하측 자유단부에 설치되는 워엄기어(42), 상기 워엄기어(42)에 치 결합되고 상기 종동측 회전축(50)의 일측 자유단부에 설치되는 웜휠(44), 상기 워엄기어(42)와 상기 웜휠(44)을 각각 회전 가능하게 설치하는 몸체(46), 및 상기 몸체(46)에 대해 개폐 가능하게 결합되는 커버(48)를 구비한다.
또한, 상기 구동측 회전축(30)은 상기 콘크리트 수조(10)의 내벽부에 설치되는 다수의 마운팅 브래킷(32)을 매개로 보다 안정적으로 회전 가능하게 지지되도록 구성된다.
또한, 상기 종동측 회전축(50)의 자유단부에는 리드 스크류(52)가 결합되어 있고, 상기 리드 스크류(52)는 상기 이동형 격자구조물(140)의 치결합부(142)와 나사 결합방식으로 조립된다. 이 결과, 상기 구동측 회전축(30)의 회전은 상기 기어 박스(40)를 거쳐 상기 종동측 회전축(50)으로 전달되고, 상기 종동측 회전축(50)의 회전은 상기 리드 스크류(52)의 회전을 유도하게 됨으로써 상기 고정형 격자구조물(132)에 대해 상기 이동형 격자구조물(140)이 분리된 위치로 이동되게 하거나 또는 반대로 조립 위치로 이동될 수 있게 한다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 노심 분리형 하이브리드 원자로(100)는 단일의 원자로를 출력운전 모드 또는 임계실험 모드 중 어느 하나의 모드로 선택하여 운용할 수 있게 된다.
이는 상기 격자 구조물(130)이 고정형 격자구조물(132)과 이동형 격자구조물(140)로 구성되는 분리 가능한 구조이고, 상기 격벽 구조물(170)이 고정형 격벽구조물(172)과 이동형 격벽구조물(174)로 구성되는 분리 가능한 구조이기 때문에 가능한 것이다. 또한, 이와 같은 일련의 운전모드 전환은 상기 모드 전환용 구동부(20)를 이용하여 구현될 수 있다.
먼저, 출력운전 모드로 운전하는 경우에는 도 2와 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 상기 격자 구조물(130)을 구성하는 고정형 격자구조물(132)과 이동형 격자구조물(140)이 상호 떨어지지 않은 위치로 배치된 상태에서 각각에 형성된 격자구조의 수용공간으로 장착된 핵연료(NF)를 이용하여 저출력의 연구용 목적의 원자로의 역할을 수행할 수 있게 된다. 예컨대, 하이브리드 원자로(100)는 노심에서 발생된 중성자를 이용하여 NAA(중성자 방사화 분석), RI(방사성 동위원소) 생산 등 저출력 연구로가 구현할 수 있는 실험과 생산 활동을 수행하게 된다. 출력 모드로 운전시 제어계통을 이용하여 모드 전환형 구동부(20)를 자동으로 이동시키는 설계를 적용하면, 이를 원자로 자동 정지에도 활용할 수 있다.
이와 달리, 임계실험 모드로 운전하는 경우에는 도 6과 도 7에 각각 도시된 바와 같이, 상기 모드 전환용 구동부(20)의 작동에 의해 상기 격자 구조물(130)을 구성하는 고정형 격자구조물(132)과 이동형 격자구조물(140)은 이들 사이에 소정의 임계실험을 위한 공간(X)을 형성하도록 상호 이격된 위치로 이동한 상태로 전환되고, 형성된 임계실험을 위한 공간(X)을 이용하여 임계상태에 수행할 수 있는 다양한 노심격자의 특성 실험을 실시하게 된다.
즉, 모드 전환용 구동부(20)에 있어, 상기 구동측 회전축(30)의 회전에 의해 이루어지는 상기 워엄기어(42)와 상기 웜휠(44) 사이의 연동 작용에 따른 동력전달을 매개로 상기 종동측 회전축(50)이 회전하게 되므로, 상기 리드 스크류(52)의 회전이 종속으로 이루어지게 된다.
이때, 상기 리드 스크류(52)의 회전은 상기 고정형 격자구조물(132)로부터 상기 이동형 격자구조물(140)을 횡방향으로 이동시키게 되므로, 상기 이동형 격자구조물(140)과 상기 이동형 반사체(154) 및 상기 이동형 격벽구조물(174)은 함께 횡방향으로 이동하게 된다. 이 결과, 상기 하이브리드 원자로(100)의 노심 내부에는 상기 고정형 격자구조물(132)과 상기 이동형 격자구조물(140) 사이에 임계실험을 위한 공간(X)이 마련될 수 있게 된다.
또한, 상기 임계실험을 위한 공간(X)에 새로운 원자로 구성물질들로 이루어진 격자를 장전하게 되면, 기존의 고정형 격자구조물(132)과 이동형 격자구조물(140)에 장착된 핵연료(NF)는 임계 특성실험을 위한 중성자의 공급원으로 역할을 수행하게 되므로, 노물리 격자실험을 수행할 수 있는 임계실험 장치를 별도로 건설하지 않아도 된다.
예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 원자로(100)는 노심을 8*10 배열의 격자구조로 구성할 경우, 최외곽 격자구조의 수용공간에 고정형 반사체(152, A로 표기)와 이동형 반사체(154, B로 표기)를 각각 설치하여 노심의 전 둘레부위를 반사체 구조물(150)로 감싸도록 배치한 상태에서, 상기 고정형 반사체(152)의 수용공간에 3*6 배열의 핵연료(a로 표기)를 설치하고 상기 이동형 반사체(154)의 수용공간에 3*6 배열의 핵연료(b로 표기)를 설치하게 되면, 이들 사이에 2*6 배열의 격자구조의 임계실험을 위한 공간(X)이 형성되며, 형성된 공간에 새로운 원자로 구성물질들의 격자를 장전하게 되면 해당 물질에 대한 격자 특성실험을 수행할 수 있게 되고, 이와 같은 새로운 원자로 구성물질들에 대한 격자 특성실험은 기존 핵연료를 이용하여 임계 노심을 구성한 상태에서 수행한 케이스와 매우 유사한 중성자속 분포를 확인할 수 있으므로 단일의 원자로를 출력운전 모드 또는 임계실험 모드 중 어느 하나로 선택하여 운용할 수 있는 경제적 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10-콘크리트 수조 20-모드 전환용 구동부
30-구동측 회전축 40-기어박스
42-워엄기어 44-웜휠
50-종동측 회전축 52-리드 스크류
100-하이브리드 원자로 110-지지구조물
130-격자구조물 132-고정형 격자구조물
140-이동형 격자구조물 142-치결합부
150-반사체 구조물 152-고정형 반사체
154-이동형 반사체 170-격벽 구조물
172-고정형 격벽구조물 174-이동형 격벽구조물

Claims (14)

  1. 콘크리트 수조(10)의 저면부에 설치되는 분리형 구조의 격자 구조물(130); 및
    상기 격자 구조물(130)의 상부에 설치되는 분리형 구조의 격벽 구조물(170)을 포함하고,
    상기 격자 구조물(130)은,
    상기 콘크리트 수조(10)의 내부에 설치되고 격자구조의 수용공간을 갖춘 고정형 격자구조물(132); 및
    상기 고정형 격자구조물(132)에 대해 분리 가능한 구조로 조립되고 격자구조의 수용공간을 갖춘 이동형 격자구조물(140)을 구비하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 이동형 격자구조물(140)과의 조립을 위해 일면이 외부를 향해 개방된 구조의 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 이동형 격자구조물(140)과의 조립부위에 가이드 홈(134)을 형성하고, 상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 가이드 홈(134)과의 결합을 위한 가이드 돌기(144)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정형 격자구조물(132)은 상기 콘크리트 수조(10)의 내부에서 고정 지지를 위해 플랜지부(136)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽 구조물(170)은,
    상기 고정형 격자구조물(132)에 설치되고 일측이 개구되는 고정형 격벽구조물(172); 및
    상기 이동형 격자구조물(140)에 설치되고 상기 고정형 격벽구조물(172)과의 결합을 통해 노심 분리형 원자로를 형성하는 이동형 격벽구조물(174)을 구비하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정형 격벽구조물(172)은 상기 고정형 격자구조물(132)과의 결합을 위해 플랜지부(173)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 이동형 격벽구조물(174)은 상기 이동형 격자구조물(140)과의 결합을 위해 플랜지부(175)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 이동형 격벽구조물(174)의 플랜지부(175)와의 결합을 위해 플랜지부(146)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  9. 청구항 1에 있어서,
    운전모드를 조절하기 위한 모드 전환용 구동부(20)를 더 포함하며,
    상기 모드 전환용 구동부(20)는,
    상기 콘크리트 수조(10)의 내벽을 따라 수직하게 하향 배치되는 구동측 회전축(30);
    상기 격자 구조물(130)의 이동형 격자구조물(140)과 나사 결합되는 종동측 회전축(50); 및
    상기 구동측 회전축(30)과 상기 종동측 회전축(50) 사이의 동력 전달을 위한 기어 박스(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기어 박스(40)는,
    상기 구동측 회전축(30)에 설치되는 워엄기어(42);
    상기 워엄기어(42)에 치 결합되고 상기 종동측 회전축(50)에 설치되는 웜휠(44);
    상기 워엄기어(42)와 상기 웜휠(44)을 각각 회전 가능하게 설치하는 몸체(46); 및
    상기 몸체(46)에 대해 개폐 가능하게 결합되는 커버(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 구동측 회전축(30)은 상기 콘크리트 수조(10)의 내벽부에 설치되는 마운팅 브래킷(32)에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 종동측 회전축(50)과 결합되는 리드 스크류(52)를 더 포함하고,
    상기 이동형 격자구조물(140)은 상기 리드 스크류(52)와의 나사 결합을 위한 치결합부(142)를 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 콘크리트 수조(10)의 저면부에 설치되는 지지 구조물(110)을 더 포함하고,
    상기 격자 구조물(130)은 상기 지지 구조물(110)의 상부에 고정되는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 지지 구조물(110)은,
    상기 콘크리트 수조(10)의 저면부와의 결합을 위한 플랜지부(112); 및
    상기 격자 구조물(130)의 저면부와의 결합을 위한 플랜지부(114)를 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 노심 분리형 하이브리드 원자로.
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