KR102485225B1 - 원자로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른면, 노심, 및 상기 노심을 냉각시키는 냉각재를 수용하는 원자로용기, 상기 원자로용기의 외면에 연결되고, 노심에 의해 가열된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 하나 이상이 유입되는 열교환기 및 상기 원자로용기, 상기 열교환기 및 급수를 수용하고, 상기 급수가 상기 열교환기에 의해 가열됨에 따라 증기로 변하여 주증기를 발생시키는 증기발생기를 포함하고, 상기 열교환기로 유입된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 상기 하나 이상은 상기 급수에 의해 냉각되어 상기 원자로용기의 내부로 유동되고, 상기 냉각재와 상기 급수는 서로 독립적인 공간에서 유동하는, 원자로를 제공할 수 있다.

Description

원자로{Nuclear Reactor}

본 발명은 원자로에 대한 발명이다.

오늘날 세계는 환경 오염, 에너지 자원의 고갈, 급변하는 유가 등 에너지와 관련하여 많은 문제점을 안고 있으며, 각국에서는 이에 대한 대응으로 친환경 에너지의 개발에 박차를 가하고 있다. 차세대 에너지 중 원자력 에너지는 현재 상용화된 가장 효율적인 에너지로서 각국에서 추가적인 원전 건설 혹은 원전 개발 등의 형태로 많은 관심을 보이고 있다. 이러한 원자력 에너지는 원자로에 포함된 노심을 통해 발생된다.

원자로 내부의 노심은 순환되는 원자로냉각재에 의해 냉각된다. 그러나, 소외전원 상실과 같은 심각한 사고가 발생하게 되면 더 이상 노심 냉각은 이루어지지 않게 되어 노심의 온도가 상승하게 되고, 노심 용융온도에 도달하게 되면 노심이 용융되고 노심 용융물은 원자로용기의 바닥에 재배치되게 된다.

중대사고시 노심 용융물로부터 많은 붕괴열이 생성된다. 이로 인해 원자로용기가 과열되어 파손되면, 결국 노심 용융물은 원자로용기 외부로 방출된다. 원자력발전소의 노심 용융물은 방사성 동위원소를 포함하고 있으며, 이러한 용융물이 원자로용기 외부로 방출되면, 원자로 건물 내의 대기가 방사능으로 오염되며, 원자로 건물의 손상 및 외부 대기의 오염을 유발하게 된다.

이를 방지하기 위한 수단으로 종래의 원자로 중 하나인 뉴스케일파워(NPM: NuScale Power Module)는 사고 시, 노심의 장기피동냉각을 위해 원자로용기의 원자로방출밸브와 원자로재순환밸브를 개방한다. 노심의 잔열에 의해 발생한 증기는 원자로방출밸브를 통해 배출되어 상대적으로 저온의 물이 담겨 있는 외부 수조의 이중격납용기 내벽에서 응축된다. 이 응축수는 중력에 의해 자연스럽게 하강하여 이중격납용기 하부에 고이게 되며, 이중격납용기와 원자로용기 내의 수두차에 의해 원자로재순환밸브를 통하여 다시 노심으로 주입된다. 다시 말해, 원자로냉각재는 노심, 원자로방출밸브 배출, 이중격납용기 내벽 응축, 원자로재순환밸브 주입의 순서로 2상 자연순환하며 노심을 장기적으로 냉각한다.

그러나 종래의 원자로의 노심 출력은 이중격납용기 크기에 의해 제한된다. 노심 출력이 커지게 되면 노심 잔열이 커지게 되고 결국 그만큼 응축 면적을 확보하기 위해 이중격납용기가 커져야 하는데 이는 종래의 원자로인 뉴스케일파워의 육상 운송 요건에 의해 제한된다.

또한, 종래의 원자로 사고 시, 원자로방출밸브 또는 원자로재순환밸브의 개방이 실패될 수 있다. 종래의 원자로의 원자로방출밸브 또는 원자로재순환밸브의 개방이 실패되면 자연순환이 불가능하게 되어 노심이 냉각되지 않는 문제점이 있다.

또한, 종래의 원자로는 정상운전 시 원자로용기 외벽을 통한 열손실이 이중격납용기를 통해 지속적으로 외부 수조로 유출될 수 있다. 다시 말해, 지속적으로 유출되는 열손실에 의해 원자로의 효율이 저하될 수 있다는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 10-2020-0122682 (2020. 10. 28. 공개) 한국 등록특허공보 10-153440097 (2015. 07. 01 등록)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 이중격납용기의 크기 제한에 의해 노심이 출력 제한을 받지 않는 원자로를 제공하고자 한다.

또한, 냉각재가 밸브 개방여부에 상관없이 순환될 수 있는 원자로를 제공하고자 한다.

또한, 열손실을 최소화할 수 있는 원자로를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노심, 및 상기 노심을 냉각시키는 냉각재를 수용하는 원자로용기, 상기 원자로용기의 외면에 연결되고, 상기 노심에 의해 가열된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 하나 이상이 유입되는 열교환기 및 상기 원자로용기, 상기 열교환기 및 급수를 수용하고, 상기 급수가 상기 열교환기에 의해 가열됨에 따라 증기로 변하여 주증기를 발생시키는 증기발생기를 포함하고, 상기 열교환기로 유입된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 상기 하나 이상은 상기 급수에 의해 냉각되어 상기 원자로용기의 내부로 유동되고, 상기 냉각재와 상기 급수는 서로 독립적인 공간에서 유동하는, 원자로를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따면, 원자로용기 외부에 열교환기를 구비하여 냉각재는 열교환기를 통해 자연 순환될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 열교환기를 구비함에 따라 원자로용기에 상관없이 노심의 출력을 증가시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 열교환기를 구비함에 따라 열손실을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나선형 세관을 포함하는 원자로를 나타낸 도면이다.
도 3는 도 2의 A-A'를 따라 절개된 원자로의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 직선형 세관을 포함하는 원자로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 B-B'를 따라 절개된 원자로의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄기판형 증기발생기를 포함하는 원자로를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 C-C'를 따라 절개된 원자로의 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 원자로를 설명한다.

도 1을 참조하면, 원자로(10)는 핵분열이 일어나도록 형성되며 핵분열에 의해 발생된 증기를 발전에 이용할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 원자로(10)는 외부에 구비되어 증기를 유입하여 구동되는 터빈계통(20)과 원자로(10)에 급수를 공급하는 급수계통(30)과 연결될 수 있다. 또한, 원자로(10)는 일체형 가압경수로일 수 있으며, 정상 운전이 아닌 외부에 구비된 터빈계통(20), 급수계통(30) 등에서 사고가 발생할 경우, 노심의 잔열을 제거하기 위한 노심의 피동냉각을 위해 운전될 수 있다. 이러한 원자로(10)는 노심(100), 원자로용기(200), 열교환기(300), 증기발생기(400) 및 급수주입격리밸브(500)를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 노심(100)은 원자로용기(200) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 노심(100)은 핵연료봉을 포함하여 핵반응에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 핵연료봉은 우라늄을 가공한 복수의 우라늄 페렛을 포함할 수 있다. 이러한 노심(100)은 냉각재에 의해 냉각되어 파손되는 것이 방지될 수 있다.

원자로용기(200)는 노심(100)과 노심(100)을 냉각시키는 냉각재를 수용할 수 있다. 냉각재는 핵분열 연쇄반응에 의해 열을 발산하는 노심(100)의 온도를 냉각시켜 원자로가 파손되는 것을 방지한다. 본 명세서에서 냉각재는 액상인 것으로, 예를 들어 경수, 중수, 유기물(폴리페닐), 액체 금속 등일 수 있다. 냉각재는 노심에 의해 가열되어 열교환기(300)로 유입될 수 있다. 또한, 원자로(10)가 피동냉각 시, 냉각재는 노심의 잔열에 의해 가열됨에 따라 냉각재증기로 변환될 수 있다. 이러한 냉각재증기는 원자로용기(200) 내에서 상측 방향으로 유동되어 열교환기(300)로 유입될 수 있다. 원자로용기(200)는 예를 들어, 타원형으로 형성될 수 있다. 냉각재의 온도는 예를 들어, 280℃이상 350℃이하일 수 있다.

열교환기(300)는 원자로용기(200)의 외면에 연결되어 노심(100)에 의해 가열된 냉각재 및 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 하나 이상이 유입될 수 있다. 또한, 열교환기(300)에서 유동되는 냉각재는 증기발생기(400)에 포함된 급수와 열교환기(300)를 통해 열교환되어 냉각될 수 있다. 열교환기(300)에서 유동되는 냉각재증기는 증기발생기(400)에 포함된 급수와 열교환기(300)를 통해 열교환되어 응축되어 다시 액상으로 상변화될 수 있다. 이러한 상변화되어 응축되어 열교환기(300)내에서 유동하는 액상의 냉각재는 응축냉각재로 명명될 수도 있다. 이러한 냉각재는 원자로용기(200) 내부로 배출되어 노심(100)을 다시 냉각시킬 수 있다. 이러한 열교환기(300)에는 냉각재유입부(310), 냉각재배출부(320) 및 열교환부(330)를 포함할 수 있다.

냉각재유입부(310)는 냉각재 및 냉각재증기 중 하나 이상이 유입될 수 있다. 다시 말해, 냉각재유입부(310)는 원자로용기(200) 내부와 연통될 수 있다. 또한, 냉각재유입부(310)는 급수의 수위(F)보다 상측에 위치할 수 있다.

냉각재배출부(320)는 냉각재유입부(310)보다 하측에 배치되어 냉각재 및 응축냉각재를 원자로용기(200)로 배출할 수 있다. 다시 말해, 냉각재배출부(320)는 원자로용기(200) 내부와 연통될 수 있다. 또한, 냉각재배출부(320)는 급수의 수위(F)보다 하측에 위치할 수 있다.

열교환부(330)는 냉각재 및 냉각재증기가 유입되는 냉각재유입부(310)와 냉각재배출부(320) 사이에 위치하고 급수와 열교환할 수 있다. 이러한 열교환부(330)에 의해 냉각재 및 냉각재증기는 급수에 의해 냉각될 수 있다. 또한, 냉각된 냉각재와 응축냉각재는 상대적으로 차가워 열교환부(330)에서 냉각재배출부(320) 방향으로 자연스럽게 유동될 수 있다. 이러한 열교환기(300)는 하나 이상의 세관을 포함할 수 있다. 세관은 예를 들어, 원자로용기(200)의 외면 형상에 대응한 나선형 또는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 배향된 직선형 세관일 수 있다. 또한, 열교환기(300)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 인쇄기판형으로 형성될 수 있다.

증기발생기(400)는 원자로용기(200)와 열교환기(300)를 수용하고, 가열된 냉각재를 냉각시키거나 냉각재증기를 응축시키기 위한 급수를 수용할 수 있다. 다시 말해, 냉각재와 급수는 서로 독립적인 공간에서 유동될 수 있다. 이러한 급수에 의해, 열교환부(330)에서 유동되는 가열된 냉각재는 냉각되고 냉각재증기는 급수에 의해 응축되어 냉각재로 변화됨에 따라 냉각재배출부(320)를 통해 원자로용기(200) 내부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 급수는 열교환기(300)와 열교환함에 따라 냉각재를 냉각시키거나 냉각재증기를 응축시킬 수 있다. 또한, 급수는 열교환기(300)와 열교환함에 따라 주증기로 변화될 수 있다. 급수의 온도는 예를 들어, 200℃이상 250℃이하일 수 있다. 또한, 정상운전 시의 급수의 수위(F)는 열교환기(300)의 냉각재유입부(310)보다 하측에 위치하고, 냉각재배출부(320)보다 상측에 위치할 수 있다. 이러한 급수를 수용하는 증기발생기(400)는 증기발생기용기(410), 급수유입부(420), 증기배출부(430) 및 유동안내판(440)을 포함할 수 있다.

증기발생기용기(410)는 원자로용기(200) 및 열교환기(300)를 수용하고, 내부에 급수가 유동하는 유동공간(S)을 제공할 수 있다. 다시 말해, 유동공간(S)은 원자로용기(200)와 증기발생기용기(410)의 내면 사이에 제공될 수 있다.

급수유입부(420)는 증기발생기용기(410)에 연결되어 급수를 유동공간에 제공할 수 있다. 이러한 급수유입부(420)는 원자로(10) 외부에 위치한 급수계통(30)의 급수관과 연결될 수 있다. 다시 말해, 급수유입부(420)는 급수관을 통해 유동되는 급수를 유동공간(S)으로 제공할 수 있다. 또한, 급수유입부(420)의 복수 개로 제공될 수 있다.

증기배출부(430)는 증기발생기용기(410)에 연결되어 주증기를 배출할 수 있다. 이러한 증기배출부(430)는 상승하는 주증기를 원활하게 배출하기 위하여 증기발생기용기(410)의 상측에 구비될 수 있다. 또한, 증기배출부(430)는 주증기관, 터빈계통(20)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 주증기는 증기배출부(430)에서 배출됨에 따라 터빈계통(20)에 공급되어 전력을 생산하는 데 사용될 수 있다. 또한, 증기배출부(430)는 복수 개로 제공될 수 있다.

유동안내판(440)은 유동공간(S)에 배치되어 급수의 유동을 안내할 수 있다. 이러한 유동안내판(440)에 의해 급수는 유동안내판(440)과 증기발생기용기(410) 사이인 제1 유동공간(S1)에서 하측 방향으로 유동되고, 유동안내판(440)과 원자로용기(200) 사이인 제2 유동공간(S2)에서 상측 방향으로 유동될 수 있다. 제2 유동공간에서 유동되는 급수는 열교환기(300)와 열교환하여 기포를 포함하는 2상유체로 형성될 수 있으므로 상측 방향으로 유동될 수 있다. 다시 말해, 제1 유동공간(S1)과 제2 유동공간(S2)의 수두차에 의해 급수가 유동될 수 있다. 또한, 제2 유동공간(S2)의 급수의 수위(F)에서는 포화증기가 발생되어 상승할 수 있다. 이러한 포화증기는 상측 방향으로 유동되고 열교환기(300) 중 급수의 수위(F) 상측에 위치한 부분과 열교환하여 과열됨에 따라 수분(액적)이 제거된 주증기로 변화될 수 있다. 다시 말해, 주증기는 액적이 제거된 상태의 증기로 여겨질 수 있다. 이 액적이 터빈으로 유입되면, 고속으로 회전하는 터빈의 날개에 충돌하여 날개를 파손시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 급수의 수위(F)를 냉각재유입부(310)보다 하측에 형성하여 포화증기가 열교환기(300) 중 급수의 수위(F)의 상측에 위치한 부분과 열교환하여 액적이 제거되도록 할 수 있다.

급수주입격리밸브(500)는 원자로용기(200)에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 급수를 원자로용기(200) 내부로 제공할 수 있다. 이러한 급수주입격리밸브(500)는 예를 들어, 열교환기(300)가 파손될 경우, 개방되어 급수를 원자로용기(200) 내부로 제공하여 노심(100)을 냉각시킬 수 있다.

가압기(600)는 원자로용기(200) 내부 상측에 위치하여 냉각재의 압력을 제어할 수 있다. 이러한 가압기(600)는 압력 제어를 통해 냉각재를 가압하여 냉각재를 포화온도 이내의 과냉상태로 유지할 수 있다.

원자로냉각재펌프 원자로용기(200) 및 열교환기(300) 중 어느 하나에 연결되어 냉각재 및 냉각재증기 중 하나 이상을 순환시키기 위한 유압을 제공할 수 있다. 이러한 원자로냉각재펌프에 의해 냉각재가 역류되는 것이 방지될 수 있다. 다만, 원자로냉각재펌프가 없어도 노심에서 냉각재는 가열되고 열교환기에서 냉각재는 냉각되므로 상대적 온도차에 의한 부력으로 인해 냉각재의 자연순환이 가능하다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로(10)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

본 발명의 원자로(10)는 원자로용기(200)의 외면에 연결된 열교환기(300)를 포함할 수 있다. 또한, 피동냉각 시, 냉각재증기는 열교환기(300)로 유입되고, 증기발생기(400)의 급수에 의해 응축됨에 따라 응축수로 변화되어 다시 원자로용기(200)로 유입됨에 따라 순환될 수 있다. 다시 말해, 터빈계통(20), 급수계통(30) 등 외부에서 사고가 발생하여도 냉각재증기는 원자로용기(200) 및 열교환기(300)에서 자연 순환됨에 따라 노심(100)을 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 원자로(10)의 열교환기(300)에 의해 냉각재 및 냉각재증기 중 하나 이상은 별도의 밸브 없이도 자연 순환될 수 있으므로 원자로가 단순해지고, 밸브 개방 실패에 따른 노심의 냉각 기능 실패를 원천적으로 배제할 수 있다.

또한, 피동냉각 시, 열교환기(300)에서 냉각재증기가 급수에 의해 응축됨에 따라 노심의 출력이 종래의 원자로와 달리 원자로용기(200) 또는 증기발생기용기(410)의 크기에 제한되지 않는다. 노심의 출력이 증가되면 피동냉각 시, 잔열이 커지게 되어 냉각재증기가 응축될 수 있는 응축 면적 또한 커져야 한다. 다시 말해, 열교환기(300)에 포함된 복수의 세관 크기를 증가시키거나, 복수의 세관 개수를 증가시킴에 따라 노심의 출력을 증가시킬 수 있다.

또한, 원자로용기(200)가 증기발생기용기(410) 내부에 수용되고 원자로용기(200)의 외면은 급수에 접촉됨에 따라 원자로용기(200)의 외면을 통해 빠져나가는 열은 모두 급수 및 주증기 중 하나 이상으로 전달되므로 원자로용기(200)를 통한 열손실이 최소화될 수 있다. 다시 말해, 열손실을 최소화하기 위하여 원자로용기(200)의 외면에 별도의 단열재가 구비될 필요가 없다.

또한, 원자로(10)는 계획된 원자로 정지 또는 외부 사고에 의한 원자로 정지에 의해 급수유입부(420)를 통해 유입되는 급수량이 적어지더라도 급수의 수위(F)가 열교환기(300)보다 하측에 위치하지 않는 이상 노심을 냉각시킬 수 있는 고온 대기 상태를 장기간 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로(10)에 대해 설명한다.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로(10)의 증기발생기(400)는 격벽(450)을 더 포함할 수 있다.

격벽(450)은 증기발생기용기(410)의 내면과 원자로용기의 외면에 연결되어 유동공간(S)을 복수의 분할공간으로 구획할 수 있다. 격벽(450)은 복수 개로 제공될 수 있다. 이러한 격벽(450)에 의해 급수유입부(420)는 증기발생기용기(410)에 연결되어 복수의 분할공간 각각에 급수를 제공할 수 있고, 증기배출부(430)는 증기발생기용기(410)에 연결되어 열교환기(300)에 의해 복수의 분할공간 각각에서 발생된 주증기를 배출할 수 있다. 또한, 유동안내판(440)은 복수의 분할공간에 각각 배치되어 급수의 유동을 안내할 수 있다.

열교환부(330)가 나선형 세관을 포함하면, 나선형 세관은 원자로용기(200)의 외면 형상에 대응되고 격벽(450)을 관통하여 복수의 분할공간을 가로지를 수 있다. 냉각재유입부(310) 및 냉각재배출부(320)는 복수의 분할공간 중 적어도 한 분할공간에 배치될 수 있다.

또한, 격벽(450)에 대해 유동공간(S)이 복수의 분할공간으로 구분됨에 따라 냉각재유입부(310), 냉각재배출부(320) 및 열교환부(330)도 복수의 분할공간에 각각 구비될 수도 있다. 또한, 열교환부(330)는 직선형 세관을 포함하거나, 인쇄기판형으로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로(10)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로(10)의 증기발생기(400)는 격벽(450)을 구비함에 따라 복수의 분할공간 중 어느 한 분할공간에서 사고가 발생하더라도 이는 다른 분할공간과 분리되어 있어 노심은 효율적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 증기발생기용기(410)가 파손되어 복수의 분할공간 중 한 분할공간에서 급수가 외부로 배출되더라도 다른 분할공간의 급수에 의해 냉각재가 냉각되거나 냉각재증기가 응축되어 원자로용기로 순환될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

10: 원자로 20: 터빈계통
30: 급수계통 100: 노심
200: 원자로용기 300: 열교환기
310: 냉각재유입부 320: 냉각재배출부
330: 열교환부 400: 증기발생기
410: 증기발생기용기 420: 급수유입부
430: 증기배출부 440: 유동안내판
450: 격벽 500: 급수주입격리밸브
600: 가압기

Claims (13)

1. 노심, 및 상기 노심을 냉각시키는 냉각재를 수용하는 원자로용기;
   상기 원자로용기의 외면에 연결되고, 상기 노심에 의해 가열된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 하나 이상이 유입되는 열교환기; 및
   상기 원자로용기, 상기 열교환기 및 급수를 수용하고, 상기 급수가 상기 열교환기에 의해 가열됨에 따라 증기로 변하여 주증기를 발생시키는 증기발생기를 포함하고,
   상기 열교환기로 유입된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 상기 하나 이상은 상기 급수에 의해 냉각되어 상기 원자로용기의 내부로 유동되고,
   상기 냉각재와 상기 급수는 서로 독립적인 공간에서 유동하는,
   원자로.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환기는,
   상기 냉각재 또는 상기 냉각재증기가 유입되는 냉각재유입부;
   상기 냉각재유입부보다 하측에 배치되어 냉각된 상기 냉각재를 상기 원자로용기로 배출하는 냉각재배출부; 및
   상기 냉각재유입부와 상기 냉각재배출부 사이에 위치하여 상기 급수와 열교환하는 열교환부를 포함하는,
   원자로.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 열교환부는 상기 원자로용기의 외면 형상에 대응한 나선형 세관 또는 상하 방향으로 배향된 직선형 세관을 포함하는,
   원자로.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 열교환부는 인쇄기판형으로 형성되는,
   원자로.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 증기발생기는,
   상기 원자로용기 및 상기 열교환기를 수용하고, 내부에 상기 급수가 유동하는 유동공간을 제공하는 증기발생기용기;
   상기 증기발생기용기에 연결되어 상기 급수를 상기 유동공간에 제공하는 급수유입부;
   상기 증기발생기용기에 연결되어 상기 주증기를 배출하는 증기배출부; 및
   상기 유동공간에 배치되어 상기 급수의 유동을 안내하는 유동안내판을 포함하고,
   상기 열교환기는 상기 유동안내판과 상기 원자로용기 사이에 배치되고,
   상기 급수는 상기 유동안내판과 상기 증기발생기용기 사이에서 하측 방향으로 유동되고, 상기 유동안내판과 상기 원자로용기 사이에서 상측 방향으로 유동되어 상기 열교환기와 열교환하는,
   원자로.
6. 제 1 항에 있어서,
   선택적으로 개폐되어 상기 급수를 상기 원자로용기 내부로 제공하는 급수주입격리밸브를 더 포함하는,
   원자로.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 급수의 수위는 상기 냉각재유입부보다 하측에 위치하고, 상기 냉각재배출부보다 상측에 위치하는,
   원자로.
8. 노심, 및 상기 노심을 냉각시키는 냉각재를 수용하는 원자로용기;
   상기 원자로용기의 외면에 연결되고, 상기 노심에 의해 가열된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 하나 이상이 유입되는 열교환기; 및
   상기 원자로용기, 상기 열교환기 및 급수를 수용하고, 상기 급수가 상기 열교환기에 의해 가열됨에 따라 증기로 변하여 주증기를 발생시키는 증기발생기를 포함하고,
   상기 증기발생기는,
   상기 급수가 유동되는 유동공간을 제공하는 증기발생기용기; 및
   상기 증기발생기용기의 내면과 상기 원자로용기의 외면에 연결되어 상기 유동공간을 복수의 분할공간으로 구획하는 격벽을 포함하고,
   상기 열교환기로 유입된 상기 냉각재 및 상기 냉각재가 가열됨에 따라 발생된 증기인 냉각재증기 중 상기 하나 이상은 상기 급수에 의해 냉각되어 상기 원자로용기의 내부로 유동되는,
   원자로.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 열교환기는,
   상기 냉각재 또는 상기 냉각재증기가 유입되는 냉각재유입부;
   상기 냉각재유입부보다 하측에 배치되어 냉각된 상기 냉각재를 상기 원자로용기로 배출하는 냉각재배출부; 및
   상기 냉각재유입부와 상기 냉각재배출부 사이에 위치하여 상기 급수와 열교환하는 열교환부를 포함하는,
   원자로.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열교환부는 상기 원자로용기의 외면 형상에 대응되고 상기 격벽을 관통하여 상기 복수의 분할공간을 가로지르는 나선형 세관을 포함하는,
    원자로.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각재유입부, 상기 냉각재배출부 및 상기 열교환부는 복수의 분할공간에 각각 구비되고,
    상기 열교환부는 직선형 세관을 포함하는,
    원자로.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각재유입부, 상기 냉각재배출부 및 상기 열교환부는 복수의 분할공간에 각각 구비되고,
    상기 열교환기는 인쇄기판형으로 형성되는,
    원자로.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 증기발생기는,
    상기 증기발생기용기에 연결되어 상기 복수의 분할공간 각각에 상기 급수를 제공하는 급수유입부;
    상기 증기발생기용기에 연결되어 상기 열교환기에 의해 상기 복수의 분할공간 각각에서 발생된 상기 주증기를 배출하는 증기배출부; 및
    상기 복수의 분할공간에 각각 배치되어 상기 급수의 유동을 안내하는 유동안내판을 더 포함하는,
    원자로.

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