KR102109504B1 - 일체형 가압수로형 원자로를 위한 가압기 서지선 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그들 사이에 연장하는 다수의 동심원 배플을 갖는 분리된 스틸 플레이트의 다층을 갖는 서지 분리기에 의해 나머지 원자로 시스템으로부터 분리된 가압기를 갖는 단일 압력 용기에 하우징된 가압 수로형 원자로 핵 증기 공급 시스템의 1차측의 부품의 대부분을 갖는 일체형 가압 경수로형 원자로에 관한 것이다. 순환 유동로는 플레이트와 동심원 배플을 통해 그리고 그들 사이에 제공되고 냉각재의 상대적으로 고인 풀이 단열을 제공하도록 플레이트 사이의 최내부 영역 내에 유지된다.

Description

일체형 가압수로형 원자로를 위한 가압기 서지선 분리기{PRESSURIZER SURGE-LINE SEPARATOR FOR INTEGRAL PRESSURIZED WATER REACTORS}

본 발명은 일반적으로 일체형 가압수로형 원자로를 위한 가압기 그리고 더 구체적으로 일체형 가압수로형 원자로를 위한 서지선 분리기에 관한 것이다.

가압수로형 원자로와 같은, 발전을 위한 핵원자로에서, 열은 농축된 우라늄과 같은 핵 연료의 분열에 의해 발생되고, 원자로 노심을 통해 흐르는 냉각재로 전달된다. 노심은 냉각재가 흐르는 연료 조립체 구조에서 서로 인접해서 장착된 연신된 핵연료봉을 포함한다. 연료봉은 함께 연장된 병렬 어레이에서 서로 이격된다. 소정 연료봉에서 연료 원자의 핵붕괴 동안 방출된 중성자 및 다른 원자 입자의 일부가 연료봉 사이의 공간을 통해 통과하고 인접한 연료봉에서 핵분열 물질 상에 영향을 주고, 핵반응과 노심에 의해 발생된 열에 영향을 준다.

이동가능한 제어봉은 그렇지 않으면 핵분열 반응에 영향을 줄 수 있는, 연료봉 사이에 통과하는 중성자의 일부를 흡수하는 것에 의해, 핵분열 반응의 전체 속도의 제어를 가능하게 하도록 핵 노심에 걸쳐 분산된다. 제어봉은 중성자 흡수 물질의 연신된 봉을 일반적으로 포함하고 연료봉에 평행하게 그리고 그들 사이에 동작하는 연료 조립체에서 연신된 개구부 또는 안내 딤블에 맞춰진다. 노심에 또 다른 제어봉을 삽입하는 것은 인접한 연료봉에서 핵분열에 영향을 주지 않고 더 많은 중성자가 흡수되게 하고; 제어봉을 후퇴시키는 것은 중성자 흡수의 범위를 감소시키고 핵반응의 속도 및 노심의 파워 출력을 증가시킨다.

도 1은 핵분열 물질을 함유하는 연료봉을 지지하는 핵노심(14)을 둘러싸는 덮개 헤드(12)를 갖는 일반적으로 원통형 압력 용기(10)를 포함하는, 단순화된 종래의 핵원자로 1차측 시스템을 나타낸다. 물 또는 붕산수와 같은 액체 냉각재는 열 에너지가 열이 증기 구동 터빈 발생기와 같은 이용 회로(미도시)로 전달되는, 일반적으로 증기 발생기로 언급되는 열교환기(18)로 흡수되고 방출되는 노심(14)을 통해 펌프(16)에 의해 용기(10)로 펌프된다. 그런 후에 원자로 냉각재는 펌프(16)로 되돌아가고 1차측 루프를 완료한다. 일반적으로, 위에 설명된 복수의 루프는 원자로 냉각재 배관(20)에 의해 단일 원자로 용기(10)에 연결된다. 종래의 가수로형 원자로는 시스템의 압력을 유지하는 원자로 냉각재 루프 중 하나에 연결된 분리 가압기(22)를 가진다.

이러한 설계를 사용하는 상업적 발전소는 일반적으로 약 1,100 메가와트 이상이다. 더 최근에, 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 LLC는 200 메가와트 급에서 소형 모듈식 원자로를 제안했다. 소형 모듈식 원자로는 원자로 용기 내부에 위치된 모든 1차측 루프 부품을 갖는 일체형 가압수로형 원자로이다. 일체형, 모듈식 원자로 설계에서 원자로 용기 내의 이러한 부품의 배열로 인해, 원자로 냉각재 루프로부터 가압기를 분리시키기 위한 종래의 방법은 가능하지 않다. 일반적인 가압수로형 원자로는 이러한 목적을 위해 원자로의 냉각재 루프 중 하나에서 가압기(22)와 배관 사이에 연결된 서지선(32)을 사용한다. 가압기(22)는 냉각재가 냉각재 루프에 추가되는지 또는 동작 설계 한도 내의 시스템의 압력을 유지하도록 서지선을 통해 냉각재 루프로부터 인출되는지 여부를 제어한다. 따라서, 종래의 가압 수로형 원자로 핵 증기 공급 시스템에서 가압기 및 원자로는 파이프의 긴 섹션과 연결된 분리 압력 용기, 즉, 서지선(32)이다. 서지선은 원자로 냉각재 시스템의 체적 변화를 허용하는 한편, 원자로 냉각재의 나머지로부터 오는 가압기의 워머 유체 사이의 물리적 분리를 제공하는, 가압기와 원자로 냉각재 시스템의 나머지 사이를 연통하도록 한다. 일체형 원자로 설계에서, 의도에 따라 기능하고 그리고 또한 서지 기능을 제공하는 한편 일체형 원자로 용기의 압력 경계 내에 포함되는 가압기를 위해 개발되어야만 되는 열 분리를 확립하는 새로운 방법이 요구된다.

따라서, 가압기와 원자로 압력 용기 내의 원자로 1차측 시스템의 나머지 사이에 물리적 분리를 유지하는 새로운 가압기 인터페이스가 요구된다.

또한, 가압기의 워머 유체와 원자로 냉각재 시스템의 나머지 사이에 열 분리를 제공하는 그러한 새로운 분리 장치가 요구된다.

추가로, 서지 기능을 만족시키는 한편 일체형 원자로 압력 용기의 압력 경계 내에 포함되는 새로운 분리 장치가 요구된다.

이러한 목적 및 그 밖의 목적이 1차측 냉각재 유동로 및 가압기를 1차측 냉각재 유동로로부터 분리시키는 서지선 분리기를 갖는 가압기를 하우징하는 원자로 압력 용기를 구비한 일체형 핵원자로에 의해 달성된다. 서지선 분리기는 각각이 원자로 용기의 내경을 실질적으로 가로지르는 각각의 플레이트를 갖는 원자로 압력 용기의 상부에 지지되는 곡선인 주변부를 갖는 두 개 이상의 이격되고 대략 수평인 플레이트를 포함한다. 복수의 이격되고 곡선인, 동심원 배플은 배플의 적어도 일부에 부착된 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 상부와 배플 중 적어도 다른 것에 부착된 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 하부를 갖는 이격된 플레이트 사이에 연장한다. 제 1 냉각재 통로는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 하부의 중심 또는 주변부 중 하나에 일반적으로 인접한 제 1 영역에서 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 하부를 통해 연장한다. 제 2 냉각재 통로는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 상부의 중심 또는 주변부의 다른 하나에 일반적으로 인접한 제 2 영역에 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 상부를 통해 연장한다. 순환 냉각재 경로는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 상부 위에 위치된 가압기에 접근을 제공하도록 제 1 및 제 2 영역 사이에 연장한다.

바람직하게, 순환 경로는 원자로 용기의 중심 축선으로부터 실질적으로 동일한 거리를 갖는 배플 중 인접한 것들 사이의 개구부를 통해서이다. 바람직하게, 순환 경로는 각각이, 중심 축선으로부터 실질적으로 동일한 거리를 갖는 인접한 한 쌍의 배플 사이에 복수의 둘레를 따라 이격된 개구부를 통해서이다. 일 실시예에서, 순환 냉각재 유동로는 서로 방사상으로 이격된 복수의 그러한 개구부 및 바람직하게 인접한 복수의 방사상으로 이격된 개구부를 통해서이고 서로는 둘레를 따라 엇갈린다. 바람직하게, 두 개의 이격된 대략 수평 플레이트 중 하부를 통한 제 1 냉각재 통로는 인접한 개구부로부터 각각이 엇갈리는 복수의 제 1 냉각재 통로를 포함한다. 유사하게, 두 개의 이격된 대략 수평인 플레이트 중 상부를 통한 제 2 냉각재 통로는 인접한 개구부로부터 둘레를 따라 엇갈리는 복수의 제 2 냉각재 통로를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 중심 축선으로부터 실질적으로 동일한 거리를 갖는 복수의 인접한 배플 중 최내부의 하나는 실질적으로 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 흐름에 대해 일반적으로 냉각재의 고인 풀을 둘러싸는 것이 바람직하다. 후자의 실시예에서 최내부 배플은 바람직하게 최내부 배플에 의해 형성된 내벽을 통해 하나 이상의 냉각재 통로를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 서지선 분리기는 나란히 배열되어 이격되고 대략 수평인 플레이트의 쌍들로 그들 사이에 연장하는 복수의 이격되고 곡선인 동심원 배플의 세트를 갖는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트의 복수의 쌍을 포함한다. 바람직하게, 후자의 실시예에서, 한쌍의 두 개의 이격된 대략 수평인 플레이트 중 하부것은 제 2 쌍의 두 개의 이격된 수평 플레이트에서 상부것을 형성한다.

바람직한 실시예에서 실질적으로 배플 중 전부가 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 하나에만 부착된다. 바람직하게, 가압기는 또한 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 상부것의 상측면으로부터 지지되는 복수의 둘레를 따라 이격되고 방사상으로 연장하는 히터 조립체를 포함한다. 바람직하게 둘레에 따른 분리 플랜지는 두 개의 이격된 대략 수평 플레이트에 또는 그 아래에서 원자로 용기에 제공되고, 그 플랜지는 복수의 축선으로 연장하는 둘레를 따라 이격된 파스너에 의해 밀폐되고 그 히터 조립체는 파스너의 쌍 사이에서 각각 연장한다. 요구에 따라, 가압기는 실질적으로 두 개의 이격된 대략 수평인 플레이트의 상부것의 중심에 밀폐된 통로를 더 포함한다.
그리고 서지선 분리기(38)의 일부는 상기 원자로 압력 용기 헤드 상부 플랜지(84)의 하부 및 상부 립 사이에 캡처된다.

따라서, 본 발명의 서지선 분리기, 직전에 설명된 하나 이상의 실시예는 일체형 원자로 압력 용기의 압력 경계 내의 작은 체적만을 차지할 것인 반면에 가압기 플레넘을 원자로 냉각재 시스템의 나머지로부터 효율적으로 격리시키고 가압기로부터 원자로 냉각재 시스템의 나머지로의 열 손실을 제한한다. 본 발명은 압력 균일화 및 가압기와 원자로 냉각재 시스템의 나머지 사이의 흐름을 허용하고 원자로 냉각재 펌프에 의해 야기된 이들을 포함하는, 원자로 냉각재 시스템 액체 체적에서의 급속한 변화를 보상한다. 수평 플레이트 사이의 지지 구조, 즉, 방사형 플레이트 및 동심형 실린더는 겪게되는 압력차에 관한 플레이트의 강도를 증가시킨다.

이하에 주장된 본 발명의 또 다른 이해는 첨부된 도면과 관련해서 읽힐 때 바람직한 실시예에 관한 다음의 설명으로부터 얻어질 수 있고 여기서:
도 1은 종래의 핵 원자로 시스템의 단순화된 개략도이고;
도 2는 본 발명의 혜택을 병합할 수 있는 소형 모듈식 일체형 원자로 시스템을 나타내는, 부분적으로 절단된, 사시도이며;
도 3은 도 2에 도시된 원자로의 확대도이고;
도 4는 본 발명의 서지 분리기의 일 실시예의 횡단면도이며;
도 5는 도 4에 도시된 서지 분리기의 평면도이고;
도 6은 본 발명의 가압기의 또 다른 실시예를 하우징하는 원자로 용기의 상부의 횡단면도이며;
도 7은 도 6에 도시된 가압기의 실시예의 상부 조립체의 평면도이고;
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 가압기의 상부 조립체의 위로부터의 사시도이며;
도 9는 도 8에 도시된 상부 조립체의 아래로부터의 사시도이고;
도 10은 도 6 및 도 7에 도시된 가압기의 하부 조립체의 위로부터의 사시도이며;
도 11은 도 6 및 도 7에 도시된 가압기 서지선 분리기 실시예의 배플을 통해 냉각재의 순환 경로를 나타내는 흐름 도면이고;
도 12는 상부 튜브 시트 위에 지지된 도 6 및 도 7에 도시된 실시예의 가압기를 갖는 증기 발생기의 용기내 일부의 단면도이다.

도 2 및 도 3은 이하에 주장되는 서지 분리기 설계로부터 유익할 수 있는 소형 모듈식 원자로 설계를 도시한다. 도 2는 압력 용기 및 일체형, 내부의 부품을 나타내는 부분적으로 절단된 사시도를 나타낸다. 도 3은 도 2에 도시된 압력 용기의 확대도이다. 동일한 도면 부호는 대응하는 부품을 식별하도록 여러 도면 가운데 사용된다. 도 2 및 도 3에 도시된 서지 분리기(38) 위의 가압기(22)는 종래의 구조이고 원자로 용기 헤드(12)의 상부에 일체화되고 분리 부품에 대한 필요를 제거한다. 원자로 냉각재 1차측 루프의 핫 레그의 부분을 형성하는 핫 레그 라이저(24)는 1차측 냉각재를 노심(14)으로부터 핫 레그 라이저(24)를 둘러싸는 열교환기(26)로 향하게 한다. 복수의 원자로 냉각재 펌프(28)는 상부 내부(30)의 상단에 근접한 높이에서 원자로 용기 주위로 둘레를 따라 이격된다. 원자로 냉각재 펌프는 수평으로 장착된 축류 밀폐 모터 펌프이다. 그들의 크기를 제외하고, 원자로 노심(14) 및 상부 내부(30)는 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨, 피츠버그, 펜실베니아에 의해 공급된, 종래의 AP1000^® 원자로에서 대응하는 부품과 실질적으로 동일하다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 일체형 가압수로형 원자로에서, 일반적으로 핵 증기 공급 시스템의 1차측과 연관된 모든 부품은 격납고(34) 내에 일반적으로 하우징되는 단일 압력 용기(10)에 포함된다. 압력 용기(10) 내에 하우징된 1차측 부품은 증기 발생기의 1차측, 원자로 냉각재 펌프, 가압기 및 원자로 그 자체를 포함한다. 이러한 일체형 원자로 설계에서, 종래의 원자로의 증기 발생기 시스템(18)은 두 개의 부품, 상부 내부(30) 위에 위치되는 열교환기(26) 및 격납(34) 외부에 유지되는 증기 드럼으로 나누어진다. 증기 발생기 열교환기(26)는 1차측 설계 압력에 대해 10/12 비율이고 원자로 노심(14)에 의해 공유되는 압력 용기 및 다른 종래의 원자로 내부 부품, 두 개의 튜브 시트(54, 56), 핫 레그 배관(24)(핫 레그 라이저로도 언급됨), 하부 튜브 시트(54)와 상부 튜브 시트(56) 사이에 연장하는 열전달 튜브(58), 튜브 지지부(60), 열전달 튜브(58) 사이에 2차측 유체 매체의 흐름을 향하게 하기 위한 2차측 흐름 배플(미도시) 및 2차측 흐름 노즐(44, 50)을 포함한다.

열교환기(26) 압력 용기 헤드(12) 조립체는 격납 내에 유지되고 원자로 격납벽(34)에 의해 증기 드럼 압력 용기(미도시)로부터 분리된다. 격납 증기 드럼에 대한 외부는 2차측 설계 압력에 대해 등급화된 압력 용기로 구성된다. 격납 증기 드럼에 대한 외부는 종래의 증기 발생기 설계에 발견되기도 하지만, 원심 타입 및 셰브런 타입 습기 분리 장비, 급수 분배 디바이스 및 습증기, 급수, 재순환 액체 및 건증기를 위한 흐름 노즐을 포함한다.

원자로 용기(10)의 헤드(12)에서 열교환기(26)를 통한 1차측 원자로 냉각재의 흐름은 도 3의 상부에 화살표에 의해 도시된다. 도시되는 바와 같이, 원자로 노심(14)을 빠져나오는 가열된 원자로 냉각재는 가열된 냉각재가 180°회전하게 하고 상부 튜브 시트(56)를 통해 연장하는 열전달 튜브(58)에 진입하는 핫 레그 매니폴드(74)에 진입하는 상부 튜브 시트(56)의 중심을 통해, 핫 레그 라이저(24) 위로 그리고 그것을 통해 이동한다. 그런 후에 원자로 냉각재는 역류 관계로, 외부 증기 드럼으로부터 과냉각된 재순환 입력 노즐(50)을 통해 열교환기에 진입하는 재순환액 및 급수의 혼합에 열을 전달하는 튜브 시트(56)를 통해 연장하는 열전달 튜브(58)를 통해 아래로 이동한다. 과냉각 재순환 입력 노즐(50)을 통해 열교환기(26)에 진입하는 과냉각 재순환액 및 급수는 2차측 흐름 배플(36)에 의해 열교환기의 바닥으로 아래로 향해지고 그리고 위로 열교환 튜브(58) 주위로 향해지며 출구 채널(76)로 상부 튜브 시트(56) 바로 아래로 터닝하고 여기서 습기로 가득한 증기가 습증기 출구 노즐(44)로 이동된다. 그런 후에 포화된 습증기가 외부 증기 드럼에 전달되고 여기서 그것은 증기를 습기와 분리시키는 습기 분리기를 통해 전달된다. 분리된 습기는 급수와 조합되고 과냉각 재순환 입력 노즐(50)로 다시 전달되어 사이클을 반복하는 재순환액을 형성한다. 따라서, 본 실시예에서, 증기 발생기 열교환기(26)는 원자로 위에 위치된다. 가압기는 가압기와 시스템의 나머지 사이에 열 분리를 제공하고 서지 기능을 제공하도록 그들 사이에 위치된 서지 분리기를 갖는 열교환기(26) 위의 영역(22)에 위치된다.

이하에 주장되는 본 발명의 실시예의 서지 분리기는 그들 사이에 연장하는 복수의 이격된 동심형 실린더 및 플레이트 사이에 그리고 동심형 실린더 사이의 영역을 통해 연장하는 순환 유체 유동로를 갖는 적어도 두 개의 이격된 대략 수평 플레이트를 포함한다. 플레이트 구조는 더 따뜻한 가압기 유체를 원자로 냉각재 시스템으로부터 열적으로 분리시키는 한편, 이격된 동심형 실린더 사이에 형성된 플레넘을 통한 그리고 그들 사이의 플레이트 사이의 그리고 순환 경로를 통한 흐름 오리피스는 원자로 냉각재 온도에서의 변화의 결과로서 원자로 냉각재 액체 체적 변화를 초래하는 서지를 균일화한다. 그 설계는 세 개의 요구되는 기능을 수행하도록 일체형 가압기 및 서지 분리기를 허용하는 수동 부품을 제공한다. 첫 번째로, 분리기(38)는 원자로 냉각재의 두 개의 영역, 즉, 가압기 내의 부피 및 증기 발생기의 1차측 내의 부피를 단열하면서 격리시켜서, 가압기로부터 원자로 냉각재 시스템으로의 열 손실에서의 감소를 초래한다. 이것은 가압기 히터를 위한 파워 요구사항에서의 감소를 초래한다. 두 번째로, 서지 분리기(38)는 원자로 냉각재 시스템 내의 체적 변화에서 서지를 다루도록 가압기(22)의 체적과 원자로 냉각재 시스템의 나머지 사이에 필요한 흐름 제한을 제공한다. 마지막으로, 서지 분리기는 원자로 냉각재 펌프로부터의 가압기 진동의 효과를 감소시킨다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시예가 도 4 및 도 5에 도시된다. 도 4는 횡단면도이고 도 5는 본 실시예의 서지 분리기(38)의 평면도이다. 이러한 설계는 더 효율적인 단열을 제공하고 더 경량의 조립체를 초래하는 분리된 스틸 플레이트(40, 42)의 다층을 사용한다. 이들 플레이트 및 플레이트(40, 42) 사이에 지지된 동심형 실린더(68, 70, 72)는 플레이트(40, 42)의 일 측면으로부터 다른 것으로 통과하는 원자로 냉각재를 허용하는 일련의 이격된 홀(48, 52, 46)을 포함하고, 바람직하게 순환 경로를 취한다. 정확하게 크기조절된, 홀(48, 52, 46)은 정상 동작 동안 흐르기 위해 요구되는 저항을 제공하지만, 원자로 냉각재 시스템 냉각재 저장소에서의 큰 변화를 초래하는 열과도기 동안 압력 균일화 및 흐름을 허용한다. 홀(48, 52, 46)은 종래의 가압수로형 원자로에서 서지선의 기능을 대체할 미로를 생성하도록 바람직하게 이격된다.

하나 이상의 플레이트 쌍(40, 42)은 원자로 시스템의 유체 요구사항에 따라 사용될 수 있고, 두 개의 그러한 플레이트 쌍이 도 4에 도시된다. 플레이트 쌍(40, 42)은 하나의 쌍의 하부 플레이트(42)로 적층될 수 있고 그 바로 아래의 쌍의 상부 플레이트(40)를 형성하거나 또는 도 4에 도시된 팬텀 상부 플레이트(40)에 의해 형성된 스페이스(76)는 플레이트 쌍 사이에 유지될 수 있다.

더 구체적으로, 서지 분리기는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트(40, 42) 중 적어도 한 쌍으로부터 형성되고, 각각은 플레이트가 지지되는 위치에서 원자로 압력 용기 헤드(12)의 내벽 상의 곡률에 실질적으로 일치하는 곡선인 주변부를 갖고, 각각의 플레이트는 지지되는 위치에서 원자로 용기의 내경을 실질적으로 가로지른다. 복수의 이격되고 동심형 실린더(66, 68, 70)는 각각의 실린더의 상부를 밀폐하는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트(40) 중 상부와 각각의 실린더의 바닥을 밀폐하는 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트 중 하부것(42)을 갖는 이격된 플레이트(40, 42) 사이에 연장한다. 네 개의 그러한 동심형 실린더가 본 실시예에 도시되는 한편, 그러한 동심형 실린더의 수가 원자로 시스템의 유압식 요구사항에 따라 변할 수 있다는 것이 인지될 수 있다. 제 1 냉각재 유동로(48)는 일반적으로 원자로 용기(10)의 헤드(12)의 내벽과 복수의 이격된 동심형 실린더(72)의 외벽 사이에 제 1 영역(78)에서 두 개의 이격되고 대략 수평인 플레이트(42) 중 하부를 통해 연장한다. 제 2 냉각재 통로(46)는 일반적으로 최내부 실린더(66)와 복수의 이격된 동심형 실린더 중 최내부 실린더(68)를 즉각적으로 둘러싸는 것 사이에 제 2 영역(80)에서 두 개의 이격되고 대략 수평 플레이트 중 상부것(40)을 통해 연장한다. 그런 후에 냉각재는 흐름의 방향에 따라, 동심형 실린더(68, 70, 72) 내의 개구부(52)를 통해 냉각재 통로(48, 46)를 통해 그리고 냉각재 통로(46, 48) 중 다른 하나를 통해 밖으로 순환 경로를 취한다.

내부 동심원 경로(66)는 고인 풀(64)의 나머지 동심형 실린더 사이의 방사상 공간에서의 압력을 균일화하도록 제공된 상대적으로 작은 유동홀(62)을 갖는 냉각재의 상대적으로 고인 풀(64)을 둘러싼다. 고인 풀(64)은 가압기(22)와 열교환기(26) 사이의 단열의 두께를 제공한다. 도 5에서 도면부호(82)는 직전에 설명된 실시예에 관한 가압기(22)와 열교환기(26) 사이의 냉각재 흐름의 바람직한 순환 경로를 나타낸다.

도 6-12는 가압기 히터(86)가 서지-라인 분리기(38)의 상부 수평 플레이트(40)로부터 지지되는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 히터의 수 및 그들의 간격이 시스템의 요구사항에 따를 것이 인지됨에도, 히터(86)는 내부 원통형 지지벽(88)으로부터 대략적으로 10도 간격으로 둘레를 따라 이격된 원자로 헤드(12)의 외벽으로 방사상으로 연장한다. 히터는 원자로 헤드(12) 외부에서 전기 커넥터(92)로 종료되는 것으로 도시된다. 히터(86)에 대해 내부 원통형 벽 지지부(88)는 이전 실시예와는 달리, 중심의 고인 풀(64)과 연통하는 상부 플레이트(40)에서의 홀(46)을 통해 통과하는 서지 흐름을 이동시키는 중심의 원통형 유동 가이드(90)를 동심으로 둘러싼다. 풀(64)의 하부는 핫 레그 매니폴드(74)에서 냉각재로부터 가압기에서의 냉각재를 단열시키는 것을 돕도록 여전히 상대적으로 고여있는 반면에, 풀(64)의 상부는 가압기(22)로의 서지-라인 분리기를 통해 유동로의 일부를 형성한다. 중심의 원통형 흐름 가이드(90)는 유입하는 냉각재의 난류로부터 히터 부재(86)를 보호하고 따라서 히터 부재에 대한 손상의 가능성을 감소시킨다. 서지-라인 분리기를 포함하는, 가압기(22)는 개구부(94)를 통해 연장하는 파스너에 의해 하부 원자로 헤드에 결합되는 플랜지(84)에 의해 하부 원자로 헤드에 결합된다. 바람직하게, 히터 부재는 개구부 사이에 방사상으로 연장하고 그래서 개구부(94)를 통해 맞춰지는 스터드의 체결은 분명하지 않다. 상부 플레이트(40) 위에 놓여지는 가압기의 횡단면의 평면도가 도 7에 도시된다.

도 8-10는 도 8에 도시된 위로부터 상부 플레이트(40)의 사시도 및 도 9에 도시된 아래로부터 상부 플레이트의 사시도를 갖는 본 발명의 상부 및 하부 플레이트(40, 42) 조립체의 구조를 도시한다. 서지 분리기(38)의 상부 수평 플레이트(40)는 도 8로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 증기 발생기 상부 튜브 시트(56) 위의 원자로 헤드 상부 플랜지(84)에 지지되는 외부 상부 모자부(96)의 일부로서 형성된다. 순환 유동로(82)는 도 10에 도시된 바와 같이 하부 지지 플레이트(42)의 상측면 상에 지지된 상보적 배플(100)과 끼워지는 상부 수평 플레이트(40)의 하측면으로부터 지지되는 방사상으로 연장하고 둘레를 따라 연장하는 다수의 배플(98)로부터 형성된다. 상부 플레이트 조립체(40)는 순환 경로를 완료하도록 하부 플레이트 조립체(42) 위에 맞춰진다. 순환 유동로는 도 11에 도시되고 도 12는 일체형 증기 발생기의 열교환기(26) 위의 원자로 헤드(12)에 설치된 전체 가압기 조립체(22)를 나타낸다.

본 발명의 특정 실시예가 구체적으로 설명되는 반면에, 이들 세부사항에 대한 다양한 수정 및 대안들이 개시의 전체 교시의 관점에서 전개될 수 있다는 것이 해당 기술분야의 당업자에 의해 인지될 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 설명하도록만 의도되고 첨부된 청구항 및 임의의 그리고 모든 균등물의 전체 사상이 주어지는 본 발명의 범위에 대해 한정하지 않는다.

Claims (17)

1차측 냉각재 유동로를 하우징하는 원자로 압력 용기(10), 가압기(22) 및 상기 가압기를 상기 1차측 냉각재 유동로로부터 분리하는 서지선 분리기(38)를 갖는 일체형 핵원자로로서, 상기 서지선 분리기는;
두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42), 상기 각 플레이트(40, 42)는 상기 원자로 압력 용기의 상부에서 지지되는 곡선의 주변부를 갖고, 상기 각 플레이트(40, 42)는 상기 원자로 압력 용기(10)의 내경에 걸쳐지고 상기 원자로 압력 용기(10)의 내부 둘레를 따라 연장되고, 그리고 외벽에 의해 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42)가 둘러싸이고;
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 사이에 위치하고, 그리고 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42)중 하나 또는 다른 하나에 각각 부착되고, 모든 배플이 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 모두에 접촉하며, 360도 이하의 원호에 걸쳐 연장하고, 방사상으로 이격되며, 곡선인, 복수의 동심원형 상기 배플(66, 68, 70, 72);
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 하부것(42)의 중심 또는 주변부 중 어느 하나에 인접한 제 1 영역에서 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 상기 하부것(42)을 통하는 제 1 냉각재 통로(48);
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트 중 상부것(40)의 중심 또는 주변부 중 다른 하나에 인접한 제 2 영역에서 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 상기 상부것(40)을 통하는 제 2 냉각재 통로(46); 및
상기 외벽으로부터 방사상으로 이격되며 서로 방사상으로 인접한 상기 복수의 배플들중 적어도 일부 각각은 방사방향을 향하는 복수의 냉각재 통로들을 갖고, 상기 냉각재 통로들은 인접한 상기 배플들에서 상기 방사방향을 향하는 냉각재 통로들이 원주상으로 서로 엇갈리도록 구성되어 상기 제 1 냉각재 통로(48) 및 상기 제 2 냉각재 통로(46) 사이의 순환 냉각재 유동로(82)를 정의하는 상기 복수의 배플들중 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵 원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42)중 상기 상부것(40)을 통한 상기 제 2 냉각재 통로(46)는 인접한 방사방향을 향하는 냉각재 통로로부터 둘레를 따라 엇갈리는 복수의 제 2 냉각재 통로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 복수의 인접한 배플(66, 68, 70, 72)들 중 내부 배플(66)은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 유동에 대해서 냉각재의 고인 풀을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 3 항에 있어서,
상기 복수의 인접한 배플(66, 68, 70, 72)들 중 상기 내부 배플(66)의 벽을 통해 방사방향을 향하는 냉각재 통로(62)를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 서지선 분리기(38)는 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42)의 복수 쌍과 함께 방사상으로 이격되고 곡선인 복수의 동심형 배플(66, 68, 70, 72) 세트를 포함하고, 상기 동심형 배플은 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트들의 각 쌍들 사이로, 나란히 배열된 상기 이격되고 수평인 플레이트들의 쌍과 함께 연장되는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 5 항에 있어서,
한쌍의 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 상기 하부것(42)은 다른 쌍의 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트 중 상부것을 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 배플(66, 68, 70, 72)의 전부가 상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 하나에만 부착되는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42)의 상부것(40)의 상측면으로부터 지지되며, 둘레를 따라 이격되고 방사상으로 연장하는 복수의 히터 조립체(86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 8 항에 있어서,
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 상부것에서 또는 그 아래에서 둘레를 따르는 분리 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 축선방향으로 연장하고 둘레를 따라 이격된 복수의 파스너(94)에 의해 밀폐되고 그리고 상기 히터 조립체(86) 각각은 상기 파스너의 쌍 사이로 연장하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 두 개의 이격되고 수평인 플레이트(40, 42) 중 상부것(40)의 중심에 밀폐된 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 1 항에 있어서,
상기 원자로 압력 용기(10)는 하부 원자로 압력 용기 및 상부 원자로 압력 용기 헤드(12)를 포함하고, 상기 상부 원자로 압력 용기 헤드는 원자로 압력 용기 헤드 상부 플랜지(84)에 의해 연결된 상부 섹션 및 하부 섹션을 포함하고, 그리고 상기 원자로 압력 용기 헤드 상부 플랜지는 상기 서지선 분리기(38)를 지지하는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

제 11 항에 있어서,
상기 서지선 분리기(38)의 일부는 상기 원자로 압력 용기 헤드 상부 플랜지(84)의 하부 및 상부 립 사이에 캡처되는 것을 특징으로 하는 일체형 핵원자로.

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