KR102369698B1

KR102369698B1 - 핵연료 저장조의 냉각액을 냉각시키기 위한 냉각 소자, 해당 시스템, 핵연료 저장조 및 핵 시설

Info

Publication number: KR102369698B1
Application number: KR1020167028244A
Authority: KR
Inventors: 토마스 푸흐스; 레오 어노트; 마르쿠스 렉; 마티아스 로이터
Original assignee: 프라마톰 게엠베하
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2022-03-02
Also published as: EA201691875A1; BR112016020114A2; JP6511070B2; DE202014010418U1; US20170004894A1; ES2703205T3; CN106165022A; WO2015140154A1; JP2017508163A; EP3120362B1; KR20160135257A; US10741295B2; CN106165022B; CA2940317A1; CA2940317C; EP3120362A1; BR112016020114B1; EA030510B1; DE102014205085A1

Abstract

본 발명은 핵연료(98)를 삽입하기 위한 핵연료 프레임(92)이 배열되어 있는 핵연료 저장조(115)의 냉각액을 냉각시키기 위한 냉각 소자(2)에 관한 것으로서 상기 냉각 소자(2)는 냉각 회로(120)에 연결되도록 형성된 열 교환기(64)를 포함하며, 상기 냉각 소자는 공간을 절약하면서 기존의 핵연료 냉각 저장조에 통합될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따라 상기 냉각 소자는 핵연료 프레임(92)에 있는 핵연료(98)를 위해 비어 있는 공간(106)에 배열 및/고정될 수 있도록 상기 냉각 소자(2)의 치수가 조절 및 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

핵연료 저장조의 냉각액을 냉각시키기 위한 냉각 소자, 해당 시스템, 핵연료 저장조 및 핵 시설{COOLING ELEMENT FOR COOLING THE COOLANT IN A FUEL ELEMENT POND, ASSOCIATED SYSTEM, FUEL ELEMENT POND AND NUCLEAR FACILITY}

본 발명은 핵연료를 삽입하기 위한 핵연료 프레임이 배열되어 있는 핵연료 저장조의 냉각액을 냉각시키기 위한 냉각 소자에 관한 것으로서, 상기 냉각 소자는 냉각 회로에 연결되도록 형성된 열 교환기(heat exchanger)를 포함한다. 또한, 본 발명은 핵연료 저장조에 있는 냉각액을 냉각시키기 위한 시스템, 핵연료 저장조 및 핵 시설에 관한 것이다.

핵연료 저장조를 냉각시키기 위해 기술적으로 상이한 두 가지 해결 수단이 주로 사용된다. 첫 번째 해결 수단은 저장조 물을 직접 냉각시키는 것이다. 이를 위해 저장조의 물이 펌프를 통해 저장조에서 펌핑되어 외부 냉각 유닛(cooling unit)에서 냉각되고, 이어서 상기 저장조로 재공급된다. 이때, 냉각 회로에서 누출이 발생할 경우 저장조 레벨이 하강하는 위험이 뒤따른다.

사용 중인 두 번째 해결 수단은 고정형 냉각기 사용이다. 이 경우, 저장조 물은 중간 냉각 회로를 통해 냉각된다. 전술한 방법과 달리, 이러한 시스템에서는 저장조 누출 위험이 존재하지 않으며, 그 이유는 저장조 침투가 불필요하고, 다른 한 편 저장조 물이 저장조에 그대로 남아 있기 때문이다. 그러나 이러한 시스템은 넓은 열 교환기 면을 필요로 하기 때문에 대규모의 저장조 설치 공간이 요구된다.

DE 102 17 969 A1은 핵 시설의 핵연료를 위한 중간 저장 시스템을 공지하고 있으며, 상기 핵 시설은 수동 단상 냉각 회로를 구비하고 있다. 습윤 저장조(wet storage pool)의 내부 공간은 상기 습윤 저장조에 고정된 열 교환기를 통해 냉각된다.

DE 29 44 962 A1은 원자로의 핵연료를 위한 저장조를 공지하고 있으며, 열 교환기는 저장조 물에 잠겨 있고, 상기 열 교환기는 저장조 벽과 견고하지 않은 상태로 고정되어 있다.

US 2012/0051484 A1은 핵연료를 위한 저장조를 공지하고 있으며, 상기 저장조의 경우 열 교환기는 저장조의 가장자리에 제공되어 있고, 이상 냉각 회로(two phase cooling circuit)를 구비하며, 상기 냉각 회로의 경우 열 교환기에 있는 냉매(cooling medium)가 위상 전이(phase transition)를 수행한다.

"후쿠시마 이후"의 조치로서 요구되고 있고, 대부분 두 번째로 설명된 변형된 형태에 근거를 두고 있는 다양한 저장조 냉각 장치의 추가 장착은 종종 문제가 있으며, 이러한 문제는 고정형 냉각기에 저장될 수 있는 물의 양보다 기존의 저장조에 필요한 설치 공간이 훨씬 작다는 데 있다. 유일한 해결책은 핵연료를 위한 저장조 위치를 새롭게 배열하는 것이며, 이 경우 비용이 많이 소요되고 승인이 복잡하다. 또한, 고정형 냉각기를 지진에 대비하여 기술적으로 안전하게 설치하는 것도 문제가 있으며, 그 이유는 기존의 저장조 구조가 부득이하게 용접 또는 구멍가공 등에 의해서 변형되기 때문이다.

본 발명의 목적은 공간을 절약하면서 기존의 핵연료 냉각 저장조에 통합될 수 있는 냉각 소자를 제공하는 것이다. 또한, 핵연료 저장조에 있는 냉각액을 냉각시키기 위한 시스템, 핵연료 저장조 및 핵 시설에 관한 것이다.

냉각 소자와 관련된 본 발명의 상기 목적은 냉각 소자가 핵연료 프레임에 있는 핵연료를 위해 비어 있는 장소/공간에 배열 및/또는 고정될 수 있도록 냉각 소자의 치수가 조절 및 구성됨으로써 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태는 종속항의 대상이다.

본 발명은 오늘날 핵 시설에 대한 안전성 요구로 인해 확실하게 모듈식으로 사용할 수 있고, 중복 또는 보완적으로 이용할 수 있는 냉각 시스템에 대한 필요성이 증대되었다는 사상을 기점으로 한다. 공지된 해결수단은 구조적으로 비용이 많이 소요되며, 또한 새로운 디자인의 안전성 및 이와 함께 승인 여부가 불확실할 수 있다.

이러한 이유에서 냉각 저장조 또는 냉각 시스템 형태를 전혀 변형시키지 않거나, 또는 단지 약간만 변형시키는 기술적 해결 수단이 바람직할 수 있다.

이미 알려진 바와 같이, 그러한 기술적 해결 수단은 기존의 설치 공간 또는 지금까지 다른 구성 요소를 배열하기 위해 사용된 공간을 냉각 소자 삽입을 위해 사용함으로써 저장조 물을 냉각시킬 수 있다. 또한, 이미 알려진 바와 같이 핵연료 프레임에 있는 비어 있는 슬롯(slot) 또는 샤프트(shaft)가 특히 전술한 것을 위해 적합하다. 이를 위해, 상기 냉각 소자의 지름 또는 단면의 치수가 조절되어야 하며, 경우에 따라 상기 냉각 소자의 길이도 정해진 치수에 맞게 조절되어야 한다. 또한, 상기 냉각 소자는 확실하게 삽입 및 다시 탈착될 수 있고 안정적으로 배열될 수 있도록 구성되어야 한다. 각각의 냉각 소자는 경우에 따라 핵연료가 차지하는 공간보다 길이가 길 수 있으며, 예를 들어 상기 핵연료에 배열된 핵연료 프레임의 박스 또는 샤프트로부터 위쪽으로 돌출해 있을 수 있다. 위쪽 단부에는 일종의 깔때기가 제공될 수도 있으며, 상기 깔때기는 저장조 물을 유입시키는 일종의 인입구이다.

바람직하게는, 각각의 냉각 소자는 원칙적으로 상기 핵연료의 일반적인 치수를 갖는다. 이러한 맥락에서 예를 들어 일반적인 치수의 대략적인 표준 값이 언급될 수 있으며, 이러한 표준 값에서 가압수 반응기의 일반적인 핵연료는 15 x 15의 연료봉을 포함하고, 약 4500mm의 길이와 250mm의 가장자리 길이(edge length)를 갖는 정방형 단면을 갖는다. EPR 유형의 상기 가압수 반응기(pressurised water reactor)의 핵연료는 예를 들어 18 x 18의 연료봉 및 이에 대응하여 비등수형 원자로(boiling water reactor)를 위한 더욱 긴 가장자리 길이, 핵연료는 예를 들어 8 x 8 연료봉 및 이에 대응하여 보다 짧은 가장자리 길이를 갖는다. 그러나 예를 들어 육각 단면 또는 다른 형태의 핵연료가 제공될 수도 있다. 나아가, 상기 냉각 소자는 일반적인 치수와 다를 수 있으며, 이것은 핵연료 박스로 불리는 핵연료 프레임이 상기 목적을 위해 특별히 제조된 특별한 치수를 가질 경우에 해당한다.

바람직하게는, 상기 냉각 소자는 상기 핵연료 프레임에 고정하기 위한 고정형 냉각 소자로서 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 냉각 소자는 조립 이후에 상기 핵연료를 위한 비어 있는 장소/위치에 배열된다. 선택적으로, 상기 냉각 소자는 핵연료 박스 옆에 배열되거나 또는 상기 핵연료 프레임의 외벽 바깥쪽에 배열된다. 핵연료 슬롯은 상기 냉각 소자를 고정하는 고정 장치를 삽입하기 위해 사용된다. 이러한 변형된 형태에서 상기 냉각 소자의 공간 치수가 슬롯의 치수를 통해 제한되지 않는다.

가능한 실시 형태에서 열 교환기는 해당 냉각 회로에 유입된 냉매를 관통시키기 위한 냉매 채널을 구비하며, 냉각 소자가 상기 냉각 회로에 연결 및 통합되도록 하기 위해 상기 냉각 소자는 적어도 하나의 냉매 공급 연결부 및 냉매 유입 연결부를 포함한다. 이러한 냉각 소자는 특히 단상 냉각 회로에 적합하며, 상기 단상 냉각 회로의 경우 열 교환기에 있는 냉각재가 열을 흡수하지만, 열 교환기의 집합 상태(state of aggregation)를 변화시키지 않는다.

바람직한 실시 형태에서, 상기 냉각 소자는 이상 냉각 회로(two phase cooling circuit)에 통합되도록 구성되어 있으며, 응축 채널(condensate channel)은 응축액 컬렉터(condensate collector)로 냉각재를 공급하기 위해 제공되며, 상기 열 교환기는 증발된 냉각재를 증기 헤더(steam header) 쪽으로 공급하기 위해 적어도 하나의 증발기 채널(evaporator channel)을 포함하며, 상기 냉각 소자는 냉각 회로와 연결을 위해 공급 파이프(feed line) 및 리턴 파이프(return line)을 포함한다. 단상 냉각 회로(single phase cooling circuit)와 달리, 일반적으로 상기 이상 냉각 회로 또는 열 수송 냉각 회로는 열 수송율을 증가시킬 수 있으며, 상기 이상 냉각 회로 또는 열 수송 냉각 회로의 경우 순환하는 냉각재는 집합 상태에서 액체 형태에서 가스 형태로 변화되고, 나중에 - 핵연료 저장조의 외부에 놓여 있는 - 응축기에서 다시 변화된다.

구성적 관점에서, 각각의 냉각 소자/냉각기는 상기 냉각 회로에서 순환하는 냉각재를 위해 바람직하게는 파이프 형태의 다수의 냉각재 채널을 구비하며, 이러한 냉각재 채널은 설치 위치에서 바람직하게는 핵연료 프레임에 있는 슬롯의 종 방향에 대해 평행하게 제공된다. 그러한 냉각재 채널의 경우, 바람직하게는 하단 응축액 컬렉터(하향 유동) 쪽으로 응축액을 공급하기 위해 비교적 적은 채널이 사용되고, 응축기 증발 또는 생성된 증기-액체-혼합물을 상단 응축액 컬렉터(상향 유동) 쪽으로 공급하기 위해 많은 채널이 사용된다. 상기 냉각기는 파이프 대신 관통된 플레이트를 추가로 구비할 수도 있다. 저장조 물은 바람직하게는 위에서 아래쪽으로 대응하는 중공 또는 채널을 지나 파이프 또는 플레이트 사이에서 유동하며, 바람직하게는 끓은 냉각재 쪽으로 방열함으로써 상기 냉각 회로에서 냉각된다. 한편, 상기 증기 헤더 또는 응축액 컬렉터는 유동에 적합하게 평행하게 배열된 파이프를 서로 연결 시키며, 다른 한편 저장조 물이 상기 증기 헤더 또는 응축액 컬렉터를 지나 유동할 수 있도록 적합한 리세스 또는 이와 유사한 것이 사용될 수 있다.

냉각 회로의 냉각재를 가이드 하는 파이프/플레이트를 위해 냉각 요소의 어떤 단면 표면 비율이 사용되는지, 그리고 저장조 물의 하향 유동을 위해 어떤 것이 사용되는지의 여부는 주어진 열 역학적 경계 조건에 따라 구체적으로 실시된다.

경우에 따라, 그러한 냉각 소자 가운데 다수의 소자, 예를 들어 파이프 또는 연결 라인이 서로 결합 될 경우 공통의 증기 헤더가 제공됨으로써 기능적으로 통합될 수도 있다.

서로 다른 실시 형태에 따라, 냉각 소자를 냉각 시스템에 연결하는 파이프는 단단하거나 또는 유연한 것으로 제공될 수 있다. 상기 파이프는 무엇보다 압력에 견딜 수 있도록 형성되어야 한다.

시스템과 관련하여 본 발명의 상기 목적은 핵연료 프레임 및 적어도 상기 핵연료 프레임 안에 삽입될 수 있거나 또는 삽입된 전술한 종류의 냉각 소자를 통해 해결된다.

핵연료 저장소와 관련하여 본 발명의 상기 목적은 상기 핵연료가 냉각액, 특히 물(저장조 물)로 채워지고, 상기 핵연료 저장조에 전술한 시스템이 배열됨으로써 해결된다. 상기 핵연료 저장조는 바람직하게는 핵연료를 위한 저장조, 특히 습윤 저장조, 냉각지(cooling pond), 중간 저장조 또는 영구적 저장조이다.

핵 시설과 관련하여, 본 발명의 상기 목적은 그와 같은 핵연료 저장조를 통해 해결된다. 상기 핵 시설은 바람직하게는 회로 방식에 따라 형성된 냉각 시스템을 포함하여, 상기 냉각 시스템은 각각의 냉각 소자를 연결하기 위해 적어도 하나의 재냉기(recooler)를 구비한다. 냉각 시스템은 필요에 따라 능동 또는 수동형으로 형성될 수 있다.

특히 본 발명의 장점은 핵연료 저장조가 냉각 소자를 사용하여 용이하고 확실하게 냉각될 수 있다는 것이다. 이로 인해, 저장조 냉각 시스템이 용이하게 변형 또는 보완될 수 있다. 모듈 방식의 구성으로 인해 서로 다른 해결 방안이 가능하며, 그러한 해결 방안은 중복된 다양한 냉각 옵션을 포함한다. 또한, 핵 시설이 완전히 방전될 경우에 잠정적인 냉각도 가능하다. 미래에는 지금과는 다른 원자로의 연료 소비도가 구현되기 때문에 그러한 냉각 시스템은 매우 다양한 방식으로 변형되어 사용될 수 있다. 그러한 시스템은 냉각 과정을 통한 열 부하(thermal load)의 감소에도 반응할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 아래의 도면을 통해 보다 상세하게 설명된다.

도 1은 바람직한 실시 형태에 따라 냉각 소자를 사시도로 도시하고 있고,
도 2는 핵연료 저장조의 냉각액을 냉각하기 위한 시스템을 상면도로 도시하고 있으며, 이러한 시스템은 핵연료 프레임 안에 배열되어 있는 핵연료 및 핵연료에 배열되어 있는 도 1에 따른 두 개의 냉각 소자를 구비한 핵연료 프레임을 포함하며,
도 3은 도 2의 시스템을 포함하는 핵연료 저장조를 상면도로 도시하고 있고,
도 4는 핵연료 저장조 및 도 3에 따른 해당 냉각 시스템을 구비한 원자력 발전소 단면도로 도시하고 있다.
모든 도면에서 동일한 도면 부호가 동일한 부품에 적용된다.

도 1에 도시된 냉각 소자(2)는 냉각 소자 바디(8)를 포함하며, 상기 냉각 소자 바디는 상기 냉각 소자(2)의 종 방향(14)으로 뻗어 있는 다수의 응축 채널(20) 및 증발기 채널(56)을 구비하며, 상기 채널은 평행한 파이프로서 형성되어 있다. 다수의 파이프 대신 싱글 파이프, 바람직하게는 큰 단면을 갖는 그러한 싱글 파이프가 사용될 수도 있다(또는 플레이트). 헤드 영역(26)의 냉각 소자에 연결된 적어도 하나의 공급 라인(32)을 통해 상기 냉각 소자(2)는 냉각 회로의 응축기(도시되어 있지 않음)와 연결되어 있거나 또는 이러한 냉각 회로에 삽입되어 있다.

상기 공급 라인(32)을 통해 응축액, 즉 액체 형태의 냉각재가 화살표(34)를 통해 더욱 명확해진 공급 방향으로 냉각 소자(2)에 공급되며, 상기 냉각재는 응축 채널(20)에서 중력 벡터(38)를 따라 냉각 소자(2)의 루트 영역(44)에 배열된 응축액 컬렉터(50) 아래쪽으로 유동하며, 상기 중력 벡터는 지표면에서 작용하는 중력 가속도 또는 중력 방향을 향해 있다. 상기 응축액 컬렉터(50)에서 예열 되었지만 여전히 유동적인 액체 또는 냉각재는 상기 냉각 소자(2)에 배열되어 있으며 중력 벡터(38)와 반대 방향으로 놓여 있는 파이프 형태의 증발기 채널(56)을 통해 아래쪽으로부터 헤드 영역(26)에 배열되어 있는 증기 헤더(62) 쪽으로 상승한다. 상기 증발기 채널(56)은 냉각재 증발기로서 작용하는 열 교환 장치 또는 열 교환기(64)로서 형성되어 있다.

상기 냉각재가 상승 및 증발하는 동안 증발 과정을 통해 열 에너지가 저장조 물로부터 흡수되어 저장조 물이 냉각된다. 이로 인해, 이상 냉각 시스템이 제공될 수 있으며, 상기 이상 냉각 시스템의 경우 냉각 회로에서 순환하는 냉각재는 냉각 소자(2)가 통과하는 동안 상 조건(phase condition)을 액체로부터 가스 형태로 변화시킨다.

증기는 상기 증기 헤더(62)로부터 적어도 하나의 리턴 라인(68)을 - 바람직하게는 상승관(riser)의 형태 - 지나 화살표(70)로 도시된 역방향으로 냉각재를 재냉각시키기 위해 제공된 응축기(도 1에는 도시되어 있지 않음)에 공급되어 응축된다. 공급 라인(32) - 바람직하게는 강수관(down comer)의 형태 - 을 통해 응축액이 다시 냉각 소자(2)에 공급되기 때문에 냉각 회로는 폐쇄된다. 냉각 회로 내부의 집단 흐름(mass flow)은 능동적으로 기계(펌프 등등)적 해결 또는 수동적 해결(자연 대류의 원리 또는 자유 대류에 따라)을 통해 실시된다.

전술한 냉각으로 인해 저장조 측면에 밀도 경사(density gradient)가 생성되기 때문에 상기 저장조 물의 유동은 중력 벡터(38) 방향으로 유도된다. 하향 유동은 소위 대류 현상의 일부이며, 다른 부분은 인접해 있는 핵연료(98)에서 상향 유동한다. 상기 냉각 소자(2)의 헤드 영역(26)의 저장조 물은 증발기 채널(56) 사이에 배열되어 있으며 종 방향으로 뻗어 있는 인터 스페이스(130)로 유입되며, 이것은 화살표(74)로 명확하게 표시되어 있다. 상기 저장조 물은 냉각 소자(2)를 지나 중력 벡터(38) 방향으로 유동하며, 상기 저장조 물의 열은 증발기 채널(56)에서 상승하는 냉각재 방향으로 전달된다. 이어서, 상기 저장조 물은 상기 냉각 소자(2)의 루트 단부(44)에서 다시 배출되며, 이것은 화살표(80)로 명확하게 표시되어 있다.

상기 냉각 소자(2)가 핵연료 프레임(92)으로부터 위쪽으로 돌출해 있을 경우, 상기 저장조 물은 증기 헤더(62)에 있는 리세스를 지나 유동하는 것이 아니라, 측면으로 유동할 수 있다.

상기 냉각 소자(2)는 상기 냉각 소자가 차지하는 공간 사이즈 또는 치수와 관련하여 도 2에서 중력 벡터(38) 방향, 즉 핵연료 저장 프레임 또는 축약해서 핵연료 프레임(92)의 위쪽으로부터 삽입 또는 장착될 수 있도록 최적화되어 있다. 이를 위해 상기 냉각 소자(2)는 고정형 냉각기로서 형성되어 있다. 상기 핵연료 프레임(92)에 장착하기 위해 상기 냉각 소자는 적합한 형태 및 경우에 따라 적합한 돌출부 또는 고정 요소를 구비한다. 상기 냉각 소자(2)는 상기 핵연료 프레임(92)의 맨 아래 부분에 놓일 수도 있다.

도 2는 삽입된 핵연료(98)를 구비한 핵연료 프레임(92)을 위쪽 방향 평면도로 도시하고 있다. 상기 핵연료 프레임(92)은 단면 또는 평면도에서 2차원 격자로서 형성되어 있다. 상기 핵연료 프레임(92)에는 다수의 핵연료(98)가 삽입되어 있다. 상기 핵연료 프레임(92)은 빈 공간(106)을 구비한다.

본 실시 예(25)에서 상기 핵연료 프레임(92)은 핵연료(98)를 위한 조립 위치 또는 삽입 위치 또는 슬롯(104)을 구비한다. 삽입 위치 가운데 두 개의 삽입 위치에는 핵연료(98) 대신 냉각 소자(2)가 삽입되어 있다. 극단적인 경우, 전체 삽입 위치가 냉각 소자(2)로 채워질 수 있다.

상기 냉각 소자(2)는 상기 냉각 소자의 종 방향으로 길이(l)를 가지며, 상기 길이는 일반적으로 상기 핵연료(98)의 길이에 대응한다. 길이(l)는 대략 길게 선택될 수도 있기 때문에 각각의 냉각 소자(2)는 핵연료 프레임(92)으로부터 위쪽으로 돌출해 있고, 상기 저장조 물은 측면으로 유입될 수 있다(위쪽 참조). 실시 예에서 개별 냉각 소자(2)는 상기 냉각 소자의 전체 길이에 걸쳐 일반적으로 동일한 정방형 단면을 구비한다. 각각의 냉각 소자(2)의 너비(b)는 일반적으로 상기 냉각 소자를 삽입하기 위해 제공된 슬롯(104)의 내부 치수에 대응한다. 이러한 치수 때문에 각각의 냉각 소자(2)는 핵연료(98)의 경우와 유사한 방식으로 상기 슬롯(104)에 삽입된다.

상세하게 도시되어 있지 않은 변형된 형태에서 상기 냉각 소자(2)는 핵연료 프레임(92)의 바깥쪽에 배열될 수 있으며, 또한 상기 핵연료 프레임(92)에 바람직하게는 고정 장치를 통해 고정될 수 있고, 이러한 고정 장치는 비어 있는 슬롯(104)과 맞물려 상기 슬롯에 고정되어 있다.

상기 핵연료 프레임(92) 및 상기 핵연료 프레임 내부와 외부에 배열되어 있는 냉각 소자(2)는 핵연료 저장조의 냉각액을 냉각시키기 위한 시스템(110)을 형성하고 있다.

도 3은 예를 들어 바깥쪽 저장소(임시 저장)에 있는 핵연료 저장조(115)를 개략적으로 도시하고 있으며, 상기 핵연료 저장소는 상기 저장소 안에 배열된 핵연료 프레임(92)을 포함하며, 상기 핵연료 프레임은 원래 핵연료(98)를 위해 제공된 몇몇 위치에 냉각 소자(2)를 수용하고 있다. 상기 각각의 냉각 소자(2)는 낱개로 또는 집합체로 냉각 회로(120)에 배열된다. 상기 냉각 회로(120)는 능동적(대응하는 펌프(134)를 통해)일 뿐만 아니라 수동적으로도 작동될 수 있다. 상기 냉각 소자(2)에서 가열된 냉각재를 재냉각시키기 위해 재냉기(136)는 상기 핵연료 저장조(115)를 감싸고 있는 구조물 바깥쪽 또는 안쪽에 배열되어 있고, 적합한 히트 싱크(heat sink)와 열적으로 연결되어 있다. 바람직하게 사용되고 있는 이상 냉각 회로(120)의 경우, 냉각 소자(2)는 증발기로서 작용하고, 재냉기(136)는 회로에 가이드 된 냉각재를 위한 응축기로서 작용한다.

전술한 것은 도 4에 도시된 원자력 발전소에도 적용되며, 상기 원자력 발전소는 원자로 건물에 원자로 압력 용기(138)를 구비한 원자로 공동과 함께 놓여 있는 핵연료 저장조(115)(냉각지)를 구비한다.

2 냉각 소자
8 냉각 소자 바디
14 종 방향
20 응축 채널
26 헤드 영역
32 공급 라인
34 화살표
38 중력 벡터
44 루트 영역
50 응축액 컬렉터
56 증발기 채널
62 증기 헤더
64 열 교환기
68 리턴 라인
70 화살표
74 화살표
80 화살표
92 핵연료 프레임
98 핵연료
104 슬롯
106 빈 공간
110 시스템
115 핵연료 저장조
120 냉각 회로
130 인터 스페이스
134 펌프
136 재냉기
138 원자로 압력 용기
l 길이
b 너비

Claims

물로 채워져 있고, 핵연료 프레임(92)이 배열되어 있는 핵연료 저장조(115)를 구비하며, 상기 핵연료 저장조는 핵연료(98)를 수용하기 위한 슬롯(104)을 구비하고, 상기 슬롯(104)에 수용된 핵연료(98)는 핵연료 저장조(115)에 있는 냉각액과 직접 접촉하며, 적어도 열 교환기로서 작용하고, 냉각 회로(120)에 통합되어 냉각재가 관통될 수 있는 냉각 소자(2)는 냉각액에 잠겨 있는 핵 시설에 있어서,
상기 냉각 소자(2)는 핵연료(98) 대신 슬롯(104)중 하나의 슬롯에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제1항에 있어서,
상기 냉각소자(2)는 핵연료 프레임(92)에 있는 슬롯(104)중 하나의 공간에 삽입하기 위해 형성된 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제2항에 있어서,
적어도 단면과 관련하여 냉각 소자(2)는 핵연료 프레임(92)에 삽입하기 위해 제공된 핵연료(98)의 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 소자(2)는 핵연료 프레임(92)에 고정하기 위해 고정형 냉각 소자로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제1항에 있어서,
상기 냉각 소자(2)는 냉각 회로(120)에서 순환하는 냉각재를 관통시키기 위해 적어도 하나의 냉각재 채널(20, 56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제1항에 있어서,
상기 냉각 소자(2)는 핵연료 저장조(115)에 놓여 있는 냉각액을 관통시키기 위해 적어도 하나의 채널 또는 인터 스페이스(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
제1항에 있어서,
상기 냉각 소자(2)는 액체 냉각재를 응축액 컬렉터(50) 쪽으로 공급하기 위한 적어도 하나의 응축 채널(20)과, 상기 열 교환기에서 증발된 냉각재를 증기 헤더(62) 쪽으로 공급하기 위한 적어도 하나의 증발기 채널(56)과, 냉각 소자를 냉각 회로(120)에 연결하기 위한 공급 라인(32) 및 리턴 라인(68)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵 시설.
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