KR102565253B1 - 원자로 모듈 지지 구조체 - Google Patents
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Abstract
원자로 건물 내에 수용된 하나 이상의 원자로 모듈들(10) 내의 지진력을 감쇠시키기 위한 지지 구조체(100)는, 상기 지지 구조체(100)를 상기 원자로 건물의 바닥에 견고하게 연결하도록 구성된 장착 구조체를 포함한다. 수용 영역(510)은 원자로 모듈(10)의 하부를 수용하도록 크기가 부여되며, 상기 지지 구조체(100)는 상기 수용 영역 내부의 상기 원자로 모듈(10)의 하부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성된다. 상기 지지 구조체(100)는 상기 지지 구조체(100)의 상면 가까이에 배치된 유지 시스템을 더 포함한다. 상기 유지 시스템은 지진 사건 중에 상기 원자로 모듈(10)에 접촉하도록 구성되며, 상기 원자로 모듈(10)의 상부는 상기 지지 구조체(100)에 접촉함이 없이 상기 유지 시스템 위로 연장된다.
Description
정부의 이익
본 발명은 에너지국(Department of Energy)에 의해 수여된 계약 번호 DE-NE0000633 하에 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 이 발명에 관한 확실한 권리를 가진다.
본 명세서는 일반적으로 원자로 시스템에서 원자로 모듈을 지지하고 및/또는 동적인 힘들을 감쇠시키기 위한 시스템, 장치, 구조, 및 방법에 관한 것이다.
지진 격리(seismic isolation)는 수직 및 수평의 지반-입력(ground-input) 운동 또는 가속에 대한 부품 또는 구조의 반응을 제어하거나 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 지진 격리는 하부구조의 구동 운동으로부터 부품/구조의 운동을 분리시킴으로써 이를 성취할 수 있다. 몇몇의 경우에, 하드웨어(예컨대, 스프링)가 구조와 하부구조 사이에 배치될 수 있다. 이러한 하드웨어의 사용은 부품 또는 구조의 기본 진동 주기를 증가시킴으로써 구조의 동적 반응을 최소화할 수 있으며, 구조물내(in-structure) 가속도 또는 힘을 더 낮춘다. 스펙트럼 응답 진폭(예컨대, 편향, 힘, 등)을 더 감소시키기 위해, 최대 진폭을 관리할 수 있는 수준으로 효과적으로 감소시키는 다른 기구들(mechanisms)이 채용될 수 있다.
발전 시설에서 원자로와 2차 냉각 시스템 또는 다른 시스템 사이에 배관(piping)과 다른 연결부들(connections)이 제공될 수 있다. 지진 또는 다른 지진 활동이 있는 경우, 상당한 힘 또는 진동이 연결부로 또는 연결부에 의해 전달될 수 있으며, 이는 연결부들에 큰 응력을 가할 수 있다. 열팽창에 기인한 힘들도 연결부들에 응력을 가할 수 있다. 이러한 연결부들의 무결성을 유지관리하는 것은 다양한 시스템들로부터 방사능 또는 다른 재료들의 의도하지 않은 방출을 막는데 도움을 주며, 유지관리 또는 하나 이상의 연결부들이 파손된 경우에 그렇지 않으면 일어날 수도 있는 손상을 감소시킨다.
지진 사건(seismic event) 중에, 동적 힘 및/또는 지진력은 지면, 지지면, 또는 주위의 원자로 건물로부터 원자로 모듈로 전달될 수 있다. 원자로 모듈로 전달되는 지진력은, 지진력이 원자로 모듈에 도달하기까지 이동하는 사이에 있는 구조물 및/또는 시스템들의 수 및/또는 길이에 따라 진폭 및/또는 주파수에서 점진적 증가 및/또는 증폭될 수 있다. 지진력이 충분히 커지게 되면, 노심(reactor core) 및/또는 연료 요소들이 손상될 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점들 및 다른 문제점들을 다루며, 일반적으로 원자로 시스템에서 원자로 모듈을 지지하며 및/또는 동적인 힘들을 감쇠시키기 위한 시스템, 장치, 구조, 및 방법을 제공한다.
도 1은 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 구조체의 위에서 본 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 예시적인 지지 구조체의 상면도를 도시한다.
도 3은 다수의 원자로 베이를 포함하는 예시적인 원자로 건물을 도시한다.
도 4는 도 3의 원자로 건물 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시한다.
도 5는 하나 이상의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 6은 도 5의 예시적인 지지 구조체 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 시스템을 도시한다.
도 8a는 개개의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 구조체의 확대도를 도시한다.
도 8b는 환형의 범퍼를 포함하는 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8c는 격납 용기 플랜지를 지지하는 도 8b의 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8d는 다수의 이격된 멈춤부들을 포함하는 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8e는 격납 용기 플랜지를 지지하는 도 8d의 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8f는 플랜지를 가진 예시적인 격납 용기를 도시한다.
도 8g는 지지 구조체 내에 장착된 도 8f의 예시적인 격납 용기를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 다른 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 10은 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 추가 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 11은 제1 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 12는 제2 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 13은 대체 가능한 배치형태로 구성된 예시적인 지지 시스템과 원자로 모듈을 도시한다.
도 14는 적어도 부분적으로 지면 아래에 배치된 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 15는 하나 이상의 원자로 모듈들을 지지하기 위한 예시적인 과정을 도시한다.
도 2는 도 1의 예시적인 지지 구조체의 상면도를 도시한다.
도 3은 다수의 원자로 베이를 포함하는 예시적인 원자로 건물을 도시한다.
도 4는 도 3의 원자로 건물 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시한다.
도 5는 하나 이상의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 6은 도 5의 예시적인 지지 구조체 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 시스템을 도시한다.
도 8a는 개개의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 구조체의 확대도를 도시한다.
도 8b는 환형의 범퍼를 포함하는 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8c는 격납 용기 플랜지를 지지하는 도 8b의 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8d는 다수의 이격된 멈춤부들을 포함하는 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8e는 격납 용기 플랜지를 지지하는 도 8d의 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 8f는 플랜지를 가진 예시적인 격납 용기를 도시한다.
도 8g는 지지 구조체 내에 장착된 도 8f의 예시적인 격납 용기를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 다른 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 10은 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 추가 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 11은 제1 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 12는 제2 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 13은 대체 가능한 배치형태로 구성된 예시적인 지지 시스템과 원자로 모듈을 도시한다.
도 14는 적어도 부분적으로 지면 아래에 배치된 예시적인 지지 구조체를 도시한다.
도 15는 하나 이상의 원자로 모듈들을 지지하기 위한 예시적인 과정을 도시한다.
도 1은 원자로 모듈(10)을 위한 예시적인 지지 구조체(100)의 위에서 본 사시도를 도시한다. 원자로 모듈(reactor module)(10)은 격납 용기 내에 수용된 원자로 압력용기를 포함할 수 있다. 원자로 용기와 격납 용기는 둘 다 강재(steel)로 만들어질 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈(10)의 외면은 주로 격납 용기를 포함할 수 있으며, 원자로 용기는 주위의 격납 용기의 내부에 배치되어 외부의 시야로부터 숨겨질 수 있다. 원자로 용기와 격납 용기 중 하나 또는 둘 다는 실질적으로 캡슐 형상의 내면 및/또는 외면을 포함한다.
원자로 모듈(10)은 원자로 베이(reactor bay)(20) 내부에 배치되며, 원자로 베이(20)는 원자로 모듈(10)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 세 개 이상의 벽들을 포함한다. 원자로 모듈(10)은 하나 이상의 증기 발생기 연결부들(40) 또는 접근 포트들과 격납 용기 플랜지(60)를 포함할 수 있다. 증기 발생기 연결부들(40)은 하나 이상의 상부 연결부들 또는 증기 발전 시스템의 증기 출구들을 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 증기 발생기 연결부들(40)과 격납 용기 플랜지(60)의 중간에 하나 이상의 하부 연결부들 또는 증기 발전 시스템의 냉각제 입구들이 배치될 수 있다.
격납 용기 플랜지(60)는 하부 격납 헤드를 원자로 모듈(10)의 몸체에 장착하는 것과 관련된 플랜지형 구조체 또는 용접부를 포함할 수 있다. 플랜지(60) 아래에 위치한 하부 격납 헤드 또는 원자로 모듈(10)의 하부는 원자로 모듈(10)의 전체 높이의 대략 1/3의 길이일 수 있다. 유사하게, 플랜지(60) 위에 위치한 원자로 모듈(10)의 상부는 원자로 모듈(10)의 전체 높이의 대략 3/2의 길이일 수 있다. 원자로 모듈(10)의 상부는 원자로 모듈(10)의 몸체에 용접된 상부 격납 헤드를 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 하부 격납 헤드를 원자로 모듈(10)의 몸체에 장착하기 위해 사용되는 플랜지(60)에 추가하여 또는 플랜지(60) 대신에, 플랜지(60)와 유사한 플랜지가 상부 격납 헤드를 원자로 모듈(10)의 몸체에 장착하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 원자로 모듈(10)의 하부 격납 헤드는, 원자로 모듈(10)의 무게의 일부 또는 실질적으로 전체 무게를 지지하도록 구성된 베이스 구조체에 의해 원자로 베이(20)의 바닥에 지지될 수 있다.
지지 구조체(100)는 원자로 베이(20)의 하나 이상의 벽들로부터 원자로 모듈(10) 쪽으로 연장된 하나 이상의 지지 부재들을 포함할 수 있다. 상기 지지 부재들은 증기 발생기 연결부들(40)과 근사한 높이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 증기 발생기 연결부들(40) 및/또는 지지 구조체(100)의 지지 부재들은 격납 용기 플랜지(60) 위에 배치될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 상기 지지 부재들은 증기 발생기 연결부들(40)과 격납 용기 플랜지(60)의 중간 높이에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 예시적인 지지 구조체(100)의 상면도를 도시한다. 원자로 모듈(10)은 키(key), 러그(lug), 보스(boss), 스터브(stub), 다른 유형의 돌출된 요소들, 또는 이들의 임의의 조합으로서 구성된 하나 이상의 방사상 연장부들(230)을 포함할 수 있다. 방사상 연장부(230)는, 지진력 또는 동적 힘이 가해지는 상태 중에 지지 구조체(100)의 적어도 부분에 접촉하도록 구성된 하나 이상의 결합 표면들(mating surfaces)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사상 연장부(230)는 지지 구조체(100)의 두 개 이상의 부재들, 예컨대 제1 지지 부재(210)와 제2 지지 부재(220) 사이에 끼어 결합되도록 구성될 수 있다.
제1 지지 부재(210) 및/또는 제2 지지 부재(220)는, 원자로 모듈(10)의 길이방향 축 둘레의 원자로 모듈(10)의 원주방향 회전을 방지하거나, 억제하거나, 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 제1 지지 부재(210) 및/또는 제2 지지 부재(220)는, 원자로 베이(20)의 하나 이상의 벽들을 향한 원자로 모듈(10)의 반경방향 이동을 방지하거나, 억제하거나, 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(100)는, 원자로 모듈(10) 또는 원자로 모듈(10)과 관련된 임의의 구성요소들, 예컨대 연료 조립체, 제어봉 구동 기구, 배관, 등이 겪는 힘, 가속도, 또는 진동의 크기를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 완충 또는 감쇠 장치들을 포함할 수 있다.
원자로 모듈(10)은 적어도 부분적으로 액체 내에 잠길 수 있다. 예를 들어, 원자로 베이(20)는 냉각수 풀(pool of water)을 수용하도록 구성될 수 있다. 냉각수 풀은 원자로 모듈(10)을 위한 궁극적인 히트 싱크(heat sink)로서 작용할 수 있다. 지진 사건 중에, 다중 공진 주파수가 넓은 범위의 주파수 스펙트럼으로 지지 구조체(100)를 통해 원자로 모듈(10)로 전달될 수 있다.
도 3은 제1 원자로 베이(310) 및 제2 원자로 베이(320)와 같은 다수의 원자로 베이들을 포함하는 예시적인 원자로 건물(300)을 도시한다. 몇몇의 예들에서, 원자로 건물(300)은 6 내지 12개의 원자로 베이들을 포함할 수 있다. 원자로 건물(300)은, 원자로 베이들 내에 수용된 하나 이상의 원자로 모듈들을 적어도 부분적으로 둘러싸는 냉각수 풀을 수용하도록 구성된 공유 원자로 풀(reactor pool)(375)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 원자로 풀(375)은 원자로 건물(300) 내부에 배치된 폐연료 저장 영역(330) 너머로 연장될 수 있다.
원자로 풀(375)의 바닥은 원자로 건물 바닥(350)에 의해 경계가 지어질 수 있다. 원자로 건물 바닥(350)은 지면상에 또는 지면 내에 배치된 철근 콘크리트(steel-reinforced concrete)를 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 건물(300)의 상면(360)은 대략 지면 레벨에 위치할 수 있는 바, 원자로 풀(375)의 일부 또는 전부는 지표면 아래에 위치할 수 있다. 유사하게, 원자로 건물 바닥(350)은 지중 구조물로서 구성될 수 있으며 지면의 30피트 이상 아래에 배치될 수 있다.
원자로 건물(300)은 원자로 베이들 내에 수용된 원자로 모듈을 들어올리고 및/또는 이동시키도록 구성된 크레인 또는 다른 권상(hoisting) 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 크레인은 작동하지 않는 원자로 모듈을 제1 원자로 베이(310)로부터 재급유 스테이션으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 재급유 스테이션도 원자로 풀(375) 내부에 배치될 수 있는 바, 원자로 모듈은 재급유 절차에 걸쳐 냉각수 풀 내에 적어도 부분적으로 잠긴 상태로 유지된다.
도 4는 도 3의 원자로 건물(300) 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시하며, 다수의 원자로 모듈들은 제1 원자로 베이(310) 내에 수용된 제1 원자로 모듈(450)과 제2 원자로 베이(320) 내에 수용된 제2 원자로 모듈(460)을 포함한다. 제1 원자로 베이(310)는 외벽(315)과 중간벽(325)을 포함할 수 있다. 중간벽(325)은 제1 원자로 베이(310)를 제2 원자로 베이(320)로부터 분리시킬 수 있다. 몇몇의 예들에서, 중간벽(325)은 제1 원자로 베이(310)와 제2 원자로 베이(320) 둘 다의 부분을 형성할 수 있다.
제1 하중-지탱 지지체(first load-bearing support)(410)는 외벽(315)과 연관될 수 있으며 제2 하중-지탱 지지체(420)는 중간벽(325)과 연관될 수 있다. 제1 원자로 모듈(450)은 제1 하중-지탱 지지체(410)와 제2 하중-지탱 지지체(420) 사이에 배치될 수 있다. 제1 하중-지탱 지지체(410) 및/또는 제2 하중-지탱 지지체(420)는 지지 구조체(100)(도 2)의 지지 부재들과 같이 유사하게 구성될 수 있다. 다른 예들에서, 제1 하중-지탱 지지체(410)와 제2 하중-지탱 지지체(420)는 제1 원자로 모듈(450)을 부분적으로 둘러싸도록 구성된 부분적인 지지 링 또는 "c-링"의 단부들을 포함할 수 있다. 제1 원자로 모듈(450)이 제1 원자로 베이(310)로부터 제거되거나 또는 제1 원자로 베이(310) 내부에 설치될 수 있도록 하기 위해, 제1 하중-지탱 지지체(410)와 제2 하중-지탱 지지체(420) 중 하나 또는 둘 다 후퇴하거나, 회전하거나, 또는 그렇지 않으면 이동되도록 구성될 수 있다.
몇몇의 예들에서, 제1 하중-지탱 지지체(410)는 외벽(315)과 제1 원자로 모듈(450) 중 하나 또는 둘 다에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 유사하게, 제2 하중-지탱 지지체(420)는 중간벽(325)과 제1 원자로 모듈(450) 중 하나 또는 둘 다에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 제1 하중-지탱 지지체(410)와 제2 하중-지탱 지지체(420) 중 하나 또는 둘 다 제1 원자로 모듈(310)의 반경방향 이동 및/또는 원주방향 회전을 방지하거나, 억제하거나, 또는 제한하도록 구성될 수 있다.
제1 원자로 모듈(310)은 베이스 구조체(470)에 의해 원자로 건물 바닥(350) 상에 지지되도록 구성될 수 있다. 베이스 구조체(470)는 제1 원자로 모듈(310)의 무게를 수직 방향으로 지지하는 스커트(skirt) 또는 실질적으로 실린더형 구조물로서 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 베이스 구조체(470)는 제1 원자로 모듈(310)의 반경방향 이동 및/또는 원주방향 회전을 방지하거나, 억제하거나, 또는 제한하도록 더 구성될 수 있다. 추가적으로, 베이스 구조체(470)는, 2014년 10월 30일에 원자로를 위한 지진 감쇠 시스템(SEISMIC ATTENUATION SYSTEM FOR A NUCLEAR REACTOR)이라는 명칭으로 제출되고 여기에 그 전체에 참조로 통합된 U.S. 출원번호 14/528,123호에 개시된 예시적인 베이스 구조체들 및/또는 베이스 스커트들 중 하나 이상과 같이 유사하게 구성될 수 있다.
제1 하중-지탱 지지체(410) 및/또는 제2 하중-지탱 지지체(420)는, 제1 원자로 모듈(450)과 관련된 하나 이상의 증기 발생기 연결부들(440) 또는 접근 포트들의 아래의 높이에 위치할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 제1 하중-지탱 지지체(410) 및/또는 제2 하중-지탱 지지체(420)는, 제1 원자로 모듈(450)의 격납 용기 플랜지의 근사 높이(approximate height)와 대응되는 지지 높이(455) 가까이에 위치할 수 있다. 지지 높이(455)는 제1 원자로 모듈(450)의 전체 높이의 대략 1/4 내지 1/2에 또는 그 사이에 위치할 수 있다.
원자로 모듈의 예시적인 격납 용기 플랜지(60)는 도 1에 도시되어 있다. 격납 용기 플랜지는, 원자로 모듈의 추가적인 보강 없이 제1 하중-지탱 지지체(410) 및/또는 제2 하중-지탱 지지체(420)에 의해 전달된 임의의 수평 하중을 용이하게 견딜 수 있도록 매우 견고하게 설계될 수 있다. 상기 플랜지 위에 위치한 제1 원자로 모듈(450)의 상부는 원자로 건물 및/또는 원자로 베이의 외벽(315) 또는 중간벽(325)에 접촉하지 않고 제1 하중-지탱 지지체(410) 및/또는 제2 하중-지탱 지지체(420) 위로 연장될 수 있다.
몇몇의 예들에서, 원자로 건물 또는 관련된 원자로 베이가 겪는 실질적으로 모든 지진력 및/또는 동적 힘들은 제1 하중-지탱 지지체(410), 제2 하중-지탱 지지체(420), 및 베이스 구조체(470), 또는 이들의 임의의 조합을 통해 제1 원자로 모듈(410)로 전달될 수 있다. 제1 하중-지탱 지지체(410)와 제2 하중-지탱 지지체(420)를 격납 용기 플랜지에 또는 가까이에 배치함으로써, 제1 원자로 모듈(450)로의 임의의 지진력 및/또는 동적 힘들의 전달은, 힘들이 지지 구조체(100)(도 2)를 통해 원자로 모듈(10)로 전달될 곳보다 아래인 제1 원자로 모듈(450)의 위치에서 또는 수직 높이에서 일어날 수 있다.
임의의 지진력 또는 동적 힘들이 원자로 모듈로 전달되는 위치, 장소, 또는 높이를 선택함으로써, 그 힘들과 관련된 주파수, 진폭, 및/또는 가속도는 원자로 모듈과 관련된 다양한 또는 선택된 구성요소들에 대하여 제어 가능하게 변경되거나 또는 제어될 수 있다. 제1 원자로 베이(310)로부터 제1 원자로 모듈(450)로 전달되는 임의의 힘들을 위한 유효한 힘 전달 지점들을 원자로 건물 바닥(350)에 더 가깝게 낮추면, 베이스 구조체(470)에 관하여 더 작은 모멘트 아암(moment arm)을 생성할 수 있다.
도 5는 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 예시적인 지지 구조체(525)를 도시한다. 지지 구조체(525)는 다수의 원자로 모듈들을 홀딩하도록 작동 가능한 다수의 수용 영역들(receiving area)을 포함하는 다중-모듈 지지 구조체로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 지지 구조체(525)는 제1 원자로 모듈을 홀딩하도록 구성된 제1 오목부(recess)(510) 또는 캐비티(cavity)와 제2 원자로 모듈을 홀딩하도록 구성된 제2 오목부(520)를 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(525)의 일부 또는 모든 부분은 철근 콘크리트로 형성될 수 있다.
제1 오목부(510) 및/또는 제2 오목부(520)는 지지 구조체(525) 내에 또는 관통하여 형성된 실질적으로 둥근 또는 실린더형 구멍으로서 구성될 수 있다. 상기 구멍과 관련된 직경은 대응되는 원자로 모듈의 직경보다 약간 더 클 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(525)는 6 내지 12개의 원자로 모듈들을 홀딩하도록 구성될 수 있다.
도 6은 도 5의 예시적인 지지 구조체(525) 내에 수용된 다수의 원자로 모듈들을 도시한다. 지지 구조체(525)는 원자로 건물 바닥(550) 상에 배치될 수 있다. 제1 원자로 모듈(650)은 제1 오목부(510) 내에 배치되고 제2 원자로 모듈(660)은 제2 오목부(520) 내에 배치된다. 제1 원자로 모듈(650)은 제1 오목부(510)와 제2 오목부(520) 사이의 간격에 따라 제2 원자로 모듈(660)로부터 분리될 수 있다.
제1 오목부(510)와 제2 오목부(520) 중간의 지지 구조체(52)의 부분은 상기 간격을 제공하며 연결부(ligament)(530)로서 언급될 수 있다. 연결부(530)는 제1 수용 영역, 예컨대 제1 오목부(510)를 제2 수용 영역, 예컨대 제2 오목부(520)에 연결하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 연결부(530)는 제1 원자로 모듈(550)과 제2 원자로 모듈(560) 사이의 최소 간격을 유지하도록 구성될 수 있다.
지지 구조체(525)의 상면은 원자로 건물 바닥(550) 위의 지지 높이(555)에 배치될 수 있다. 지지 높이(555)와 상응하는 제1 원자로 모듈(650)의 부분은 지지 구조체(5250 내부에 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(555)는 제1 원자로 모듈(650) 및/또는 제2 원자로 모듈(660)과 관련된 격납 용기 플랜지의 근사 위치에 대응될 수 있다.
제1 원자로 모듈(650)의 무게는 지지 구조체(525) 내부에 배치된 베이스 구조체 또는 지지 스커트에 의해 원자로 건물 바닥(550) 상에 지지될 수 있다. 다른 예들에서, 제1 원자로 모듈(650)의 실질적으로 모든 무게가 지지 구조체(525)에 의해 지지될 수 있는 바, 달걀곽(egg carton)에 의해 지지되는 달걀과 유사하게, 제1 원자로 모듈(650)의 하부 헤드는 원자로 건물 바닥(550)의 표면 위에 떠 있을 수 있다.
지지 구조체(525)는, 예를 들어, 원자로 모듈의 작동 중에 발생된 열을 제거하기 위해 액체를 원자로 모듈의 하부 헤드의 둘레를 지나가게 순환시키도록 구성된 하나 이상의 내부 유동 채널들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 지지 구조체(525)는 원자로 베이들의 벽(575)에 연결되거나 또는 그렇지 않으면 벽(575)과 접촉될 수 있다. 다른 예들에서, 지지 구조체(525)는 벽(525)으로부터 분리 또는 지진 격리될 수 있는 바, 지지 구조체(525)는 오직 원자로 건물 바닥(550)을 통해 원자로 건물과 접촉될 수 있다.
지지 구조체(525)는 원자로 건물 바닥(550)에 고정되게 부착되거나, 장착되거나, 볼트 체결되거나, 용접되거나, 또는 그렇지 않으면 연결될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(525)는 원자로 건물 바닥(550) 상에 직접 콘크리트 구조물을 타설함으로써 원자로 건물 바닥(550)에 움직이지 않게 연결되거나, 또는, 예컨대, 원자로 건물 바닥(550)과 동시에 콘크리트 구조물을 형성함으로써 원자로 건물 바닥(550)과 구조상 일체로 만들어질 수 있다.
제1 원자로 모듈(650) 및/또는 제2 원자로 모듈(660)은 지지 구조체(525) 또는 원자로 건물 바닥(550)에 반드시 부착될 필요 없이 지지 구조체(525) 내부에 배치될 수 있다. 따라서, 예컨대 하나 이상의 재급유 작업 중에, 원자로 모듈들(650, 660) 중 하나 또는 둘 다 반복적으로 제거 및/또는 지지 구조체(525) 내에 설치될 수 있다. 제1 오목부(510)와 제2 오목부(520)가 제1 원자로 모듈(650)과 제2 원자로 모듈(660)보다 각각 더 큰 직경을 가지는 반면, 지진이 발생한 중에 원자로 모듈들(650, 660) 중 하나 이상과 지지 구조체(525) 사이의 접촉이 일어날 수 있다. 지진이 발생하면 원자로 모듈들(650, 660) 중 하나 또는 둘 다 지지 구조체(525) 내부에서 약간 움직일 수 있다.
유지 시스템이 지지 구조체(525)의 상면 가까이에 배치될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 제1 오목부(510) 및/또는 제2 오목부(520)의 내면 또는 에지는 상기 유지 시스템을 포함할 수 있다. 유지 시스템은 지진 사건 중에 원자로 모듈의 하부에 접촉하도록 구성될 수 있다. 다른 한편, 원자로 모듈의 상부는 지지 구조체(525)에 접촉함이 없이 유지 시스템 위로 연장될 수 있다.
도 7은 하나 이상의 원자로 모듈을 위한 예시적인 지지 시스템(700)을 도시하며, 지지 시스템은 제1 지지 구조체(710)와 제2 지지 구조체(720)를 포함한다. 제1 지지 구조체(710)는 제1 원자로 모듈을 지지하도록 구성될 수 있으며, 제2 지지 구조체(720)는 제2 원자로 모듈을 지지하도록 구성될 수 있다. 제1 지지 구조체(710)는 제1 원자로 모듈을 지지하도록 구성된 캐비티(715)를 포함할 수 있다. 캐비티(715)는 대략 실린더 형상일 수 있다. 몇몇의 예들에서, 캐비티(715)는 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 등과 같이 기하학적 형상으로 배치된 다수의 측벽들을 포함할 수 있다.
제1 지지 구조체(710) 및/또는 제2 지지 구조체(720)는 원자로 건물 바닥(750)에 장착될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 다중-모듈 원자로 베이 구성에 제공된 각각의 원자로 모듈을 위해 별개의 지지 구조체가 제공될 수 있다. 원자로 베이는 하나 이상의 원자로 건물 벽들(775)을 포함할 수 있다. 제1 지지 구조체(710) 및/또는 제2 지지 구조체(720)는 하나 이상의 원자로 건물 벽들(775)에 부착될 수 있다. 다른 예들에서, 제1 지지 구조체(710) 및/또는 제2 지지 구조체(720)는 모든 원자로 건물 벽들(775)로부터 약간의 거리를 두고 물리적으로 분리될 수 있는 바, 지지 구조체들(710, 720)은 오직 원자로 건물 바닥(750)에 의해 물리적으로 지지될 수 있다.
제1 지지 구조체(710) 및/또는 제2 지지 구조체(720)를 원자로 건물 벽들(775)로부터 분리하면, 지진 사건 중에 원자로 건물 벽들(775)로부터 대응되는 원자로 모듈들로의 임의의 가진(excitation)을 효과적으로 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 지지 구조체(710)는 오직, 또는 배타적으로, 원자로 건물 바닥(750)에만 묶인 구조체로서 구성될 수 있다. 지진이 발생한 중에, 원자로 건물은 원자로 모듈과 관련된 구성요소들의 민감 주파수(sensitive frequency) 범위 내에서 다수의 상이한 모드들을 가질 수 있다. 지지 구조체(들)(710, 720)을 원자로 건물 벽들(775)로부터 지진 격리 또는 분리시킴으로써, 원자로 모듈(715, 725)이 겪는 최대 가속도는 각각 대응되는 지지 구조체(710, 720)로부터 전달된 것으로 제한될 수 있다.
도 8a는 도 7의 지지 구조체(710)와 같은 예시적인 지지 구조체의 확대도를 도시하며, 이는 개개의 원자로 모듈을 지지하도록 구성될 수 있다. 지지 구조체(710)는 하나 이상의 벽들을 포함하는 인클로저(enclosure)(730)를 포함할 수 있다. 인클로저(730)의 상면은 원자로 건물 바닥(750) 위로 지지 높이(755)에 위치할 수 있다. 지지 구조체(710) 내부에 지지 높이(755)와 상응하는 원자로 모듈의 부분이 수용될 수 있다.
지지 높이(755)는 지지 구조체(710) 내부에 들어 있는 원자로 모듈과 관련된 격납 용기 플랜지의 근사 위치에 대응될 수 있다. 지지 구조체(710) 내부의 원자로 모듈의 부상(uplift)에 대한 구속은, 격납 용기 플랜지를 지지 구조체에 결합하도록 구성된 구속 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(755)는 원자로 모듈의 하나 이상의 증기 발생기 연결부들 또는 접근 포트들과 대응될 수 있다.
원자로 모듈은 지지 구조체(710) 내부에 배치된 지지 스커트에 의해 원자로 건물 바닥(750) 상에 지지될 수 있다. 다른 예들에서, 원자로 모듈의 무게는 지지 구조체(710)에 의해 지지될 수 있는 바, 제1 원자로 모듈(650)의 하부 헤드는 원자로 건물 바닥(750)의 표면 위에 떠 있을 수 있다. 지지 구조체(710)는, 열을 제거하기 위해 액체를 원자로 모듈의 하부 헤드의 둘레를 지나가게 순환시키도록 구성된 하나 이상의 유동 채널들을 포함할 수 있다.
부분적인 개구(740)가 인클로저(730)를 관통하여 형성될 수 있다. 부분적인 개구(740)는 원자로 모듈의 제거 및/또는 지지 구조체(710) 내부로의 진입을 위해 감소된 높이의 장벽(barrier)을 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 건물 천장 높이 및/또는 최대 가능한 인양 높이는, 예컨대 재급유 작업 중에 원자로 모듈이 원자로 건물 바닥(750)으로부터 인양될 수 있는 거리를 제한한다. 부분적인 개구(740)는, 원자로 모듈의 하부 헤드가 적어도 부분적으로 여전히 인클로저(730)의 상면 아래에 있는 동안에 원자로 모듈이 지지 구조체(710)로부터 제거되도록 허용함으로써, 원자로 모듈의 제거 및/또는 삽입을 용이하게 할 수 있다.
유지 시스템이 지지 구조체(710)의 상면 가까이에 배치될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(710)의 내면 또는 에지는 상기 유지 시스템을 포함할 수 있다. 유지 시스템은 지진 사건 중에 원자로 모듈의 하부에 접촉하도록 구성될 수 있다. 다른 한편, 원자로 모듈의 상부는 지지 구조체(710)에 접촉함이 없이 유지 시스템 위로 연장될 수 있다.
캐비티(715)는 오목한 영역 또는, 지지 구조체(725) 내부로 하강되는 원자로 모듈의 하부가 끼워 맞춰지도록 크기가 부여된 오목한 공간을 포함하는 수용 영역을 형성할 수 있다. 오목한 공간은 지지 구조체(725)의 상면으로부터 원자로 건물 바닥(750)까지 연장된 실질적으로 실린더 형상의 수용 영역을 형성할 수 있다. 캐비티(715)는 지지 구조체(725)의 다섯 개 이상의 인접한 벽들에 의해 형성되거나 및/또는 둘러싸일 수 있다.
도 8b는 환형의 범퍼(bumper)(812)를 포함하는 예시적인 지지 구조체(810)를 도시한다. 범퍼(812)는 지지 구조체(810)의 상면에 또는 상면 가까이에 배치될 수 있으며, 내부에서 지지되는 격납 용기를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 지지 구조체(810)는, 인클로저(830) 내부에 부분적인 개구(840)가 형성될 수 있다는 점에서, 도 8a의 지지 구조체(710)와 유사하게 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 범퍼(812)는 인클로저(830)의 내부를 따라서 접촉면을 제공하며 부분적인 개구(840)의 양측에서 끝나도록 구성될 수 있다.
격납 용기의 설치 및/또는 제거를 용이하도록 하기 위해, 부분적인 개구(840)는 인클로저(830)와 범퍼(812) 관통하는 개구를 포함할 수 있다. 범퍼(812)는 내부에 지지되는 격납 용기의 직경보다 약간 큰 직경을 가진 반원형 구조체로서 형상화될 수 있다. 부분적인 개구(840)의 폭은 범퍼(812)의 직경보다 작은 것으로 보인다.
인클로저(830)는 2중-벽 구조체를 포함할 수 있다. 외부 벽(811)은 인클로저(830)의 외면을 형성할 수 있으며, 내부 벽(813)은 인클로저(830)의 내면을 형성할 수 있다. 내부 벽(813)은 구조 부재들(819)에 의해 외부 벽(811)에 연결될 수 있다. 다수의 관통-구멍들, 예컨대 제1 관통-구멍(815)과 제2 관통-구멍(817)은 외부 벽(811)과 내부 벽(813) 중 하나 또는 둘 다를 관통하는 통로를 제공하도록 구성될 수 있다. 인클로저(830) 외부에 위치하는 냉각제 또는 물은 다수의 관통-구멍들을 통해 인클로저(830)의 내부로 들어와서, 인클로저(830)의 외부로 나가기 전에 인클로저 내부에 배치된 격납 용기를 냉각시킨다. 추가적으로, 다수의 관통-구멍들, 예컨대 제1 관통-구멍(815)은 격납 용기의 비상 코어 냉각을 허용하도록 구성될 수 있다.
다수의 관통-구멍들은 인클로저(830)의 2중-벽 구조체 내부에 유동적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 관통-구멍(815)과 제2 관통-구멍(817)을 서로 연결하기 위해 다수의 통로들이 외부 벽(811)과 내부 벽(813) 사이에 형성될 수 있다. 다수의 통로들은 구조 부재들(819)을 지나가거나 및/또는 관통하도록 형성될 수 있으며, 냉각제가 인클로저(830)의 외부 벽(811)과 내부 벽(813) 사이에 위치한 공간을 통해 순환할 수 있도록 하며 격납 용기로부터 열의 제거가 용이하게 되도록 한다.
몇몇의 예들에서, 범퍼(812)는 기하학적 형상, 예컨대 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 등으로 배치된 다수의 측벽들을 포함하거나 및/또는 다수의 측벽들에 부착될 수 있다. 기하학적 형상의 하나 이상의 벽들은 부분적인 개구(840)를 수용하기 위해 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 도 8b에 도시된 인클로저(830)는 여덟 개의 벽들을 포함하며, 부분적인 개구(840)는 세 개의 벽들을 적어도 부분적으로 관통하도록 연장된다. 유사하게, 범퍼(812)는 인클로저(830)의 다섯 개의 벽들을 완전히 그리고 두 개의 벽들을 부분적으로 따라서 배치된다. 인클로저(830) 둘레의 각각의 벽은 제1 관통-구멍(815) 및/또는 제2 관통-구멍(817)과 유사한 다수의 관통-구멍들을 포함할 수 있다.
도 8c는 격납 용기 플랜지(860)를 지지하는 도 8b의 예시적인 지지 구조체(810)를 도시한다. 격납 용기 플랜지(860)는 오직 보여주기 위한 목적으로 격납 용기의 나머지로부터 분리되어 도시된다. 지지 구조체(810)에 의해 및/또는 사이에 전달된 하중을 재분배하기 위해, 범퍼(812)는 압축으로 격납 용기 플랜지(860)로부터의 지진 및/또는 동적 하중들을 견디도록 구성된다.
범퍼(812)와 격납 용기 플랜지(860) 사이에 갭(gap)(814)이 존재하도록 격납 용기 플랜지(860)는 지지 구조체(810) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 어떠한 실질적인 지진력 및/또는 동적 힘들이 없으면, 격납 용기 플랜지(860)의 어느 부분도 범퍼(812)와 직접 접촉하지 않도록 갭(814)이 유지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 격납 용기가 격납 용기 플랜지(860)를 이동시키게 되는 충분한 힘을 받지 않을 때, 격납 용기 플랜지(860) 또는 관련된 격납 용기의 어느 부분도 지지 구조체(810)의 임의의 부분과 접촉하지 않을 수 있다. 추가적으로, 갭(814)은 격납 용기 플랜지(860)가 범퍼(812)에 접촉함이 없이 열팽창 할 수 있도록 공간을 제공할 수 있다.
부분적인 개구(840)는, 격납 용기에 작용하는 힘들의 방향에 관계없이, 비록 격납 용기가 부분적인 개구(840)를 향해 직접 이동할 때에도, 격납 용기 플랜지(860)가 범퍼(812)와 접촉하게 되도록 크기가 부여될 수 있다. 예컨대, 격납 용기 플랜지(860)가 범퍼(812) 위로 상승된 상태에서, 격납 용기의 설치 및/또는 제거를 용이하도록 하기 위해, 격납 용기의 하부의 직경은 폭(845)보다 작은 직경을 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 부분적인 개구(840)의 폭(845)은 대략 인클로저(830)의 직경의 3/4이거나 또는 격납 용기 플랜지(860)의 직경의 3/4일 수 있다.
도 8d는 다수의 이격된 멈춤부(stop)(825)를 포함하는 예시적인 지지 구조체(820)를 도시한다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(820)의 상부에 또는 상부 가까이에 배치된 장착 구조체(822)로부터 멈춤부들(825)이 내측으로 돌출될 수 있다. 장착 구조체(822)는 도 8b의 범퍼(812)와 유사한 위치에 배치될 수 있다. 유사하게, 멈춤부들(825)은 범퍼(812)와 유사하게 작용하도록, 즉 격납 용기의 지지를 제공하도록 구성될 수 있다.
멈춤부들(825)은 지지 구조체(820)의 내면 둘레로 간격을 둘 수 있다. 몇몇의 예들에서, 일련의 멈춤부들(825)이 도 8b에서 설명된 부분적인 개구와 유사한 부분적인 개구(840)의 양측에서 끝날 수 있다. 추가적으로, 지지 구조체(820)는 다수의 관통-구멍들(816)을 포함할 수 있으며, 이는 도 8b의 제1 관통-구멍(815) 및 제2 관통-구멍(817)과 유사하다.
도 8e는 격납 용기 플랜지(870)를 지지하는 도 8d의 예시적인 지지 구조체(820)를 도시한다. 격납 용기 플랜지(970)는 다수의 슬롯들(875)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 슬롯들(875)의 수는 장착 구조체(822)로부터 내측으로 돌출된 이격된 몸춤부들(825)의 수와 동일할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 멈춤부들(825)은, 스플라인 연결부를 형성하기 위해 슬롯들(875) 내부로 삽입될 수 있는 스플라인들(splines) 또는 키들(keys)로서 구성될 수 있다. 스플라인 연결부는 스플라인의 톱니들을 통한 지진 및/또는 동적 전단 하중들을 견디도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 스플라인 연결부는 지지 구조체(820) 내부의 격납 용기의 선회 또는 회전을 방지하도록 구성될 수 있다.
격납 용기 플랜지(870)는, 장착 구조체(822)와 격납 용기 플랜지(870) 사이에 갭(824)이 존재하도록, 지지 구조체(820) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 어떠한 실질적인 지진력 및/또는 동적 힘들이 없으면, 격납 용기 플랜지(870)의 어느 부분도 장착 구조체(822)와 직접 접촉하지 않도록 갭(824)이 유지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 격납 용기가 격납 용기 플랜지(870)를 이동시키게 되는 충분한 힘을 받지 않을 때, 격납 용기 플랜지(870) 또는 관련된 격납 용기의 어느 부분도 장착 구조체(822)의 임의의 부분과 접촉하지 않을 수 있다.
도 8f는 플랜지(855)를 가진 예시적인 격납 용기(850)를 도시한다. 플랜지(855)는 제거 가능한 단부(end portion)를 격납 용기(850)의 주된 몸체에 장착하도록 구성될 수 있다. 플랜지(855)의 직경은 단부의 직경보다 더 클 수 있으며, 추가적으로 격납 용기(850)의 주된 몸체의 직경보다 더 클 수 있다. 격납 용기(850)의 단부는 베이스 지지체(852)에 의해 지면상에 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 베이스 지지체(852)는 지면상에 놓인 실린더형 스커트로서 구성될 수 있다.
화살표로 표시된 동적 힘들(88)은 플랜지(855)의 원주 둘레의 다양한 장소들에서 격납 용기(850)에 작용한다. 몇몇의 예들에서, 동적 힘들(880)은 플랜지(855)를 가로지르는 평면을 따라서 임의의 방향으로 격납 용기(850)에 작용할 수 있다.
도 8g는 지지 구조체, 예컨대 도 7의 지지 구조체(710) 내에 장착된 도 8f의 예시적인 격납 용기(850)를 도시한다. 제1 지지 구조체(710)는 하나 이상의 원자로 건물 벽들(775)에 부착될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 지지 구조체(710)는 모든 원자로 건물 벽들(775)로부터 약간의 거리를 두고 물리적으로 분리될 수 있는 바, 지지 구조체(710)는 오직 원자로 건물 바닥(750)에 의해 물리적으로 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 격납 용기(850)의 베이스 지지체(852)(도 8f)는 지지 구조체(710) 내부로 삽입되어 원자로 건물 바닥(750) 상에 얹혀 있을 수 있도록 구성될 수 있다.
제1 지지 구조체(710)를 원자로 건물 벽들(775)로부터 물리적으로 분리하면, 지진 사건 중에 원자로 건물 벽들(775)로부터 격납 용기(850)로의 임의의 가진(excitation)을 효과적으로 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 지진 사건 중에, 원자로 건물은 원자로 모듈과 관련된 구성요소들의 민감 주파수(sensitive frequency) 범위 내에서 다수의 상이한 모드들을 가질 수 있다. 지지 구조체(710)를 원자로 건물 벽들(775)로부터 지진 격리 또는 분리시킴으로써, 격납 용기(850)가 겪는 최대 가속도는 지지 구조체(710)로부터 전달된 동적 힘들(880)로 제한될 수 있다.
도 9는 하나 이상의 원자로 모듈들을 홀딩하도록 구성된 다른 예시적인 지지 구조체(900), 또는 상위 구조체(super-structure)를 도시한다. 지지 구조체(900)는 12개의 원자로 모듈 홀딩 하위-구조체(sub-structure)를 포함하며, 이는 제1 하위-구조체(910)와 제2 하위-구조체(920)를 포함한다. 몇몇의 예들에서, 두 개 이상의 열의 하위 구조체들은 중간 구조체(940)에 의해 연결될 수 있다.
제1 하위 구조체(910)는 연결 구조체(ligament structure)(930)에 의해 제2 하위 구조체(920)로부터 분리될 수 있다. 원자로 모듈들의 외면을 냉각시키기 위한 주위의 냉각제, 예컨대 냉각수의 충분한 부피 및/또는 흐름을 제공하기 위해, 연결 구조체(930)는 인접한 원자로 모듈들 사이의 미리 결정된 거리를 유지하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 지지 구조체(900)는, 지지 구조체(900)를 통해 원자로 모듈들의 하부 헤드의 둘레에서 냉각제의 실질적으로 자유로운 유동을 고려하여, 다수의 서로 연결되고 이격된 기둥들(beams)을 포함할 수 있다. 지지 구조체(900)는 전통적인 프레임, 벌집형 프레임, 팔각형 프레임, 다른 기하학적 형상들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 하나 이상의 기둥들, 대들보들(girders), 골이 진 패널들, 데크들(decks), 다른 지지 부재들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제1 원자로 모듈 수용 영역(915)은 제1 하위-구조체(910)와 관련될 수 있으며, 제2 원자로 모듈 수용 영역(925)은 제2 하위-구조체(920)와 관련될 수 있다. 지지 구조체(900)의 상부는 원자로 건물 바닥 위로 지지 높이(955)에 위치할 수 있다. 지지 높이(955)와 상응하는 원자로 모듈의 부분은 지지 구조체(900)에 의해 지지될 수 있다. 지지 높이(955)는, 지지 구조체(900)의 하나 이상의 수용 영역들 내부에 들어 있는 원자로 모듈과 관련된 격납 용기 플랜지의 근사 위치에 대응될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(955)는 원자로 모듈의 하나 이상의 증기 발생기 연결부들 또는 접근 포트들에 대응될 수 있다.
원자로 모듈은, 지지 구조체(900)의 수용 영역 내부에 배치된 지지 스커트에 의해 원자로 건물 바닥 상에 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈의 무게는 지지 구조체(900), 예컨대 제1 하위 구조체(910)에 의해 직접 지지될 수 있는 바, 원자로 모듈의 하부 헤드는 원자로 건물 바닥 위에 떠 있을 수 있다.
도 10은 하나 이상의 원자로 모듈들을 위한 추가 예시적인 지지 구조체(1000)를 도시한다. 지지 구조체(1000)는 두 개의 상위-구조체(1040, 1060)를 포함하며, 이들은 각각 6개의 원자로 모듈 홀딩 하위-구조체들, 예컨대 제1 하위-구조체(1010)와 제2 하위-구조체(1020)를 포함한다.
제1 하위 구조체(1010)는 연결 구조체(ligament structure)(1030)에 의해 제2 하위 구조체(1020)로부터 분리될 수 있으며, 연결 구조체(1030)는 인접한 원자로 모듈들 사이의 미리 결정된 거리를 유지하도록 구성된다. 제1 원자로 모듈 수용 영역(1015)은 제1 하위-구조체(1010)와 관련될 수 있으며, 제2 원자로 모듈 수용 영역(1025)은 제2 하위-구조체(1020)와 관련될 수 있다.
상위-구조체들(1040, 1050) 중 하나 또는 둘 다의 상부는 원자로 건물 바닥(1050) 위로 지지 높이(1055)에 위치할 수 있다. 지지 높이(1055)와 상응하는 원자로 모듈의 부분은 지지 구조체(1000) 내부에 수용될 수 있다. 지지 높이(1055)는, 지지 구조체(1000)의 하나 이상의 수용 영역들 내부에 들어 있는 원자로 모듈과 관련된 격납 용기 플랜지의 근사 위치에 대응될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(1055)는 원자로 모듈의 하나 이상의 증기 발생기 연결부들 또는 접근 포트들에 대응될 수 있다.
원자로 모듈의 무게는 지지 구조체(1000)의 수용 영역 내부에 배치된 지지 스커트에 의해 원자로 건물 바닥(1050) 상에 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈의 실질적으로모든 무게가 지지 구조체(1000), 예컨대 제1 하위 구조체(1010)에 의해 지지될 수 있는 바, 원자로 모듈의 하부 헤드는 원자로 건물 바닥(1050) 위에 떠 있을 수 있다.
지지 구조체들 중 하나 이상, 예컨대 제1 하위-구조체(1010) 및/또는 제2 하위-구조체(1020)는 세 개의 측면들(sides)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 하위-구조체들 내의 측방향 개구(lateral opening) 또는 출입구는, 원자로 모듈의 진입 및/또는 대응되는 원자로 모듈 수용 영역들로부터의 제거를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 상위-구조체들(1040, 1050) 사이에 형성된 중앙 통로(1075)는 원자로 모듈의 진입 및/또는 구조체(1000)로부터의 제거를 용이하게 할 수 있다.
도 11은 제1 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체(110)를 도시한다. 지지 구조체(1100)는 제1 수용 영역(1110)과 제2 수용 영역(1120)을 포함한다. 제1 수용 영역(1110)은 연결부(1130)에 의해 제2 수용 영역(1130)으로부터 분리될 수 있으며, 연결부(1130)는 인전합 원자로 모듈들, 예컨대 제1 원자로 모듈(1115)과 제2 원자로 모듈(1125) 사이의 미리 결정된 거리를 유지하도록 구성된다.
지지 구조체(1110)의 상부는 원자로 건물 바닥(1150) 위로 지지 높이(1155)에 위치할 수 있다. 지지 높이(1155)와 상응하는 제1 원자로 모듈(1115)의 부분은 지지 구조체(1100)의 제1 수용 영역(1110) 내부에 수용될 수 있다. 지지 높이(1155)는, 제1 원자로 모듈(1115)과 관련된 격납 용기 플랜지의 근사 위치에 대응될 수 있다. 지지 높이(1155)는 제1 원자로 모듈(1115)의 전체 높이의 대략 1/4 내지 1/2에 또는 사이에 위치할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(1155)는 제1 원자로 모듈(1115)의 전체 높이의 대략 1/3에 위치할 수 있다.
지진력 및/또는 동적 힘들은 지지 높이(1155)에서 지지 구조체(1100)로부터 제1 원자로 모듈(1115)로 전달될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(1100)와 제1 원자로 모듈(1115) 사이의 접촉은 오직 지지 높이(1155)에서 일어날 수 있다.
제1 수용 영역(111)은 제1 원자로 모듈(1115)의 하부를 수용하도록 크기가 부여될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(1100)는 제1 수용 영역(1100) 내부의 제1 원자로 모듈(1115)의 하부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 제1 수용 영역(1110)은 세 개의 측면들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 하위-구조체들 내의 측방향 개구(lateral opening) 또는 출입구는, 제1 원자로 모듈(1115)의 진입 및/또는 제1 수용 영역(1110)으로부터의 제거를 용이하게 하도록 구성될 수 있다.
유지 부재(retaining member)(1160)는, 예컨대 제1 원자로 모듈(1115)의 작동 중에, 제1 원자로모듈(1115)을 제1 수용 영역(1110) 내부에 유지하도록 구성될 수 있다. 유지 부재(1160)는 대략적으로 지지 높이(1155)에 배치될 수 있다. 추가적으로, 유지 부재(1160)는 제1 원자로 모듈(1115)을 부분적으로 둘러쌀 수 있는 유지 링 또는 "c-링"으로서 구성될 수 있다. 유지 부재(1160)는 제1 원자로 모듈(1115)이 제1 수용 영역(1110) 밖으로 반경방향 또는 측방향으로 이동하는 것을 방지하거나 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 부재(1160)는 지진 사건 중에 겪게 될 수도 있는 제1 원자로 모듈(1115)의 수직 이동을 방지하거나 또는 제한하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 유지 부재(1160)는, 제2 유지 영역(1120)으로부터 제2 원자로 모듈(1125)을 제거하지 않고, 제1 유지 영역(1110)으로부터 제1 원자로 모듈(1115)을 제거할 수 있도록 구성될 수 있다.
제1 원자로 모듈(1115)은, 제1 수용 영역(1110) 내부에 배치된 베이스 지지체 또는 지지 스커트(1170)에 의해 원자로 건물 바닥(1150) 상에 지지될 수 있다. 지지 구조체(1100)는 지지 스커트(1170)에 접촉함이 없이 제1 원자로 모듈(1115)의 하부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(1100)는 우너자로 건물 바닥에 고정적으로 연결되지 않을 수 있다. 제1 원자로 모듈(1115)은 지진 사건 중에 지지 구조체(100) 내부에서 기울어지도록(tilt) 구성될 수 있으며, 유지 부재(1160)는 제1 원자로 모듈이 기울어질 때 제1 원자로 모듈(1115)의 하부에 접촉하도록 구성될 수 있다.
유지 부재(1160)를 포함하는 유지 시스템은 지지 구조체(1100)의 상면 가까이에 배치될 수 있다. 유지 부재(1160)는 지진 사건 중에 제1 원자로 모듈(1115)의 하부에 접촉하도록 구성될 수 있다. 원자로 건물 바닥(1150) 위의 유지 부재(1160)의 높이는 지지 높이(1155)와 동일할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 건물 바닥(1150) 위의 유지 부재(1160)의 높이는 제1 원자로 모듈(1115)의 전체 높이의 1/2보다 작거나 또는 대략적으로 동일할 수 있다.
제1 원자로 모듈(1115)의 상부는 지지 구조체(1100)에 접촉됨이 없이 유지 부재(1160) 위로 연장될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 시스템의 높이는 제1 원자로 모듈(1115)의 전체 높이의 대략 1/3일 수 있다. 추가적으로, 제1 원자로 모듈(1115)의 상부의 길이는 제1 원자로 모듈(1115)의 전체 높이의 대략 2/3일 수 있다. 제1 원자로 모듈(1115)의 하부는 플랜지에 의해 원자로 모듈의 상부에 부착될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 부재(1160)는 지진 사건 중에 플랜지에 접촉하도록 구성될 수 있다.
제1 수용 영역(11100 내부에 제1 원자로 모듈(1115)을 설치하는 중에 맞춤 공차를 제공하기 위해, 비교적 작은 갭 또는 간격이 유지 부재(1160)와 제1 원자로 모듈(1115) 사이에 존재할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 산기 간격은 대략 1/8인치 내지 1/2인치일 수 있다. 제1 원자로 모듈(1115)이 제1 수용 영역(1110)으로부터 제거되거나 또는 제1 수용 영역 내부에 설치될 수 있도록 하기 위해, 유지 부재(1160)는 후퇴하거나, 회전하거나, 제거되거나, 또는 그렇지 않으면 이동되도록 구성될 수 있다.
지지 구조체(1100)는 원자로 건물 바닥(1150)에 고정적으로 장착될 수 있다. 원자로 베이는 하나 이상의 원자로 건물 벽들(1175)을 포함할 수 있다. 지지 구조체(1100)는 원자로 건물 벽들(1175)에 부착될 수 있다. 다른 예들에서, 지지 구조체(110)는 원자로 건물 벽들(1175)로부터 지진 격리되거나, 또는 물리적으로 약간의 거리를 두고 분리될 수 있는 바, 지지 구조체(110)는 오직 원자로 건물 바닥(1150)에 의해 물리적으로 지지될 수 있다.
도 12는 제2 배치형태의 다수의 원자로 모듈들과 예시적인 지지 구조체(1200)를 도시한다. 지지 구조체(1100)(도 11)와 유사하게, 지지 구조체(1200)는 하나 이상의 수용 영역들, 예컨대 수용 영역(1210)을 포함한다.
지지 구조체(1200)의 상부는 원자로 건물 바닥(1250) 위로 지지 높이(1255)에 위치할 수 있다. 지지 높이(1255)와 상응하는 원자로 모듈(1215)의 부분은 지지 구조체(1200)에 의해 지지될 수 있다. 지지 높이(1255)는 원자로 모듈(1215)의 하나 이상의 증기 발생기 연결부들(1240) 또는 접근 포트들에 대응될 수 있다. 지지 높이(1255)는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 1/2 내지 3/4에 또는 사이에 위치할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 높이(1255)는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 2/3일 수 있다.
유지 부재(1260)는, 예컨대 원자로 모듈(1215)의 작동 중에, 원자로모듈(1215)을 수용 영역(1210) 내부에 유지하도록 구성될 수 있다. 유지 부재(1260)는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 1/4 내지 1/2에 또는 사이에 배치될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 부재(1260)는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 1/3에 배치될 수 있다. 다른 예들에서, 유지 부재(1260)는 지지 높이(1255) 가까이에 배치될 수 있다.
유지 부재(1260)는 원자로 모듈(1215)을 부분적으로 둘러싸는 유지 링 또는 "c-링"으로서 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 수용 영역(1210) 내부에 원자로 모듈(1215)을 설치하는 중에 맞춤 공차를 제공하기 위해, 유지 부재(1260)와 원자로 모듈(1215) 사이에 비교적 작은 갭 또는 간격이 존재할 수 있다.
지지 구조체(1200)는 원자로 건물 바닥(1250)에 고정적으로 장착될 수 있다. 원자로 베이는 하나 이상의 원자로 건물 벽들(1275)을 포함할 수 있다. 지지 구조체(1200)는 원자로 건물 벽들(1275)에 부착될 nt 있다. 다른 예들에서, 지지 구조체(1200)는 원자로 건물 벽들(1275)로부터 약간의 거리를 두고 물리적으로 분리될 수 있는 바, 지지 구조체(1200)는 오직 원자로 건물 바닥(1250)에 의해 물리적으로 지지될 수 있다.
유지 부재(1260)에 추가하여, 지지 구조체는 도 2에 도시된 바와 같은 제1 지지 부재(2120) 및/또는 제2 지지 부재(220)와 유사한 하나 이상의 지지 부재들을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 지지 부재들은 지진 사건 중에 원자로 모듈(1215)의 상부에 접촉하도록 구성될 수 있으며 및/또는 증기 발생기 연결부들(1240) 가까이에 배치될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 하나 이상의 지지 부재들은 지지 높이(1255)에 배치될 수 있다.
원자로 건물 바닥(1250) 위의 하나 이상의 지지 부재들의 높이는 원자로 모듈의 전체 높이의 1/2보다 크거나 또는 대략 1/2과 동일할 수 있다. 원자로 모듈(1215)의 상부는, 하나 이상의 지지 부재들과 접촉함이 없이 및/또는 지지 구조체(1200)와 접촉함이 없이, 유지 부재(1260) 위로 연장될 수 있다. 지진 사건 중에 지지 구조체(1200) 내부의 원자로 모듈(1215)의 약간의 이동을 허용하기 위해, 원자로 모듈(1215)과 하나 이상의 지지 부재들 사이에 간격 또는 갭이 제공될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 하나 이상의 지지 부재들의 높이는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 2/3일 수 있으며, 원자로 모듈(1215)의 상부의 길이는 원자로 모듈(1215)의 전체 높이의 대략 1/3일 수 있다.
도 13은 대체 가능한 배치형태로 구성된 예시적인 지지 시스템(1300)과 원자로 모듈(1350)을 도시한다. 원자로 모듈(1350)은 기울어진 위치로 도시되어 있으며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 발생된 지진에 대한 응답일 수 있다. 원자로 모듈(13500은 상부 격납 헤드(1310)와 하부 격납 헤드(1320)를 포함할 수 있다. 하부 격납 헤드(1320)는 대략 기준선(1330) 아래에 위치할 수 있다. 플랜지(1340)는 상부 격납 헤드(1310)를 원자로 모듈(1350)의 몸체에 제거 가능하게 부착하도록 구성될 수 있다. 하부 격납 헤드(1320)는 원자로 모듈(1350)의 몸체와 일체화된 조립체를 형성하도록 용접되거나 및/또는 제작될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 하부 격납 헤드(1320)도 플랜지(1340)와 유사한 플랜지에 의해 원자로 모듈(1350)의 몸체에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
원자로 모듈(1350)의 실질적으로 전체 무게가 베이스 지지체(1370)에 의해 원자로 건물 및/또는 원자로 베이의 바닥(1380) 상에 지지될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 베이스 지지체(1370)는 바닥(1380) 상에 얹혀 있는 실린더 형상의 스커트로서 구성될 수 있다. 원자로 모듈(1350)은 바닥(1380)으로부터 상부 격납 헤드(1310)의 꼭대기까지 측정된 전체 높이(1355)와 관련될 수 있다.
플랜지(1340) 위에 위치되고 상부 격납 헤드(1310)를 포함하는 원자로 모듈(1350)의 상부는 원자로 모듈(1350)의 전체 높이(1355)의 1/2보다 작은 길이(1345)와 관련될 수 있다. 그리고, 플랜지(1340) 아래에 위치한 원자로 모듈(1350)의 하부는 원자로 모듈(1350)의 전체 높이(1355)의 1/2보다 큰 길이(1335)와 관련될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈(1350)의 상부의 길이(1345)는 전체 길이(1355)의 대략 1/3일 수 있으며, 원자로 모듈(1350)의 하부의 길이(1335)는 전체 길이(1355)의 대략 2/3일 수 있다.
원자로 모듈(1350)은 단면도로 도시된 격납 구조체(containment structure)(1325)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 격납 구조체(1325)는 도 1-12에서 설명된 것과 유사한 하나 이상의 구조체들을 포함할 수 있으며, 예컨대, 재급유 작업 중에, 원자로 모듈(1350)의 설치 및/또는 격납 구조체(1325)로부터의 제거를 용이하게 하기 위한 개구 또는 입구를 포함할 수 있다. 유지 구조체(retaining structure)(1360)는 격납 구조체(1325)의 상면에 또는 상면 가까이에 배치될 수 있다. 유지 구조체(1360)는 도 1-12에 제공된 다양한 다른 예들과 관련하여 설명된 바와 같은 하나 이상의 유지 장치들, 유지 부재들, 및/또는 유지 시스템들과 같이 유사하게 구성될 수 있다.
격납 구조체(1325)는 하나 이상의 부착 장치들(1390)에 의해 바닥(1380)에 고정되게 부착될 수 있다. 하나 이상의 부착 장치들(1390)은 볼트들, 용접부들, 콘크리트 제작물, 다른 실질적으로 단단한 및/또는 움직일 수 없는 부착 장치들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 부착 장치들(1390)은 바닥(1380)의 콘크리트 기초 내부에 설치될 수 있는 볼트, 로드(rod), 또는 철근을 포함할 수 있다. 추가적으로, 격납 구조체(1325)는 냉각수 풀 내에 완전히 덮일 수 있다. 격납 구조체(1325)는, 격납 구조체 외부로부터 격납 구조체(1325) 내부에 배치되어 원자로 모듈(1350)을 수용하는 수용 영역 내부로의 냉각수의 통과를 허용하도록 구성된 하나 이상의 채널들(channels)(1385)을 포함할 수 있다.
지진 사건 중에, 지진력은 지면으로부터 바닥(1380)을 통해 원자로 모듈(1350)로 전달된다. 몇몇의 예들에서, 지진력은 베이스 구조체(1370)의 적어도 부분이 바닥(1380)에서 들어 올려지거나 또는 그렇지 않으면 이동하도록 할 수 있다. 베이스 구조체(1370)의 이동은 결국 플랜지(1340)가 하나 이상의 접촉점들(1365)에서 유지 구조체(1360)와 접촉하도록 할 수 있다. 예를 들어, 원자로 모듈(1350)은 유지 구조체(1360)와 접촉될 때까지 베이스 구조체(1370)의 제한된 범위 내에서 이동하거나 기울어질(1375) 수 있다. 따라서, 지지 구조체(1325)는, 원자로 모듈(1350)이 움직이지 않을 때 존재하는 플랜지(1365)와 유지 구조체(1360) 사이의 최초 거리 또는 간격에 따라, 지진 사건 중에 원자로 모듈(1350)의 이동량을 제한하도록 구성될 수 있다.
지지 구조체(1325)의 조성, 높이, 폭, 및 다른 기하학적 형상 및 재료의 성질은 지면 또는 바닥(1380)으로부터 원자로 모듈(1350)로 전달되는 지진력과 관련된 진폭과 주파수를 제어하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체(1325)는 오직 바닥(1380)에 부착됨으로써, 지지 구조체(1325)는 임의의 다른 구조체 또는 원자로 건물 또는 원자로 베이의 벽으로부터 지진 격리될 수 있다.
도 14는 적어도 부분적으로 지면 아래에 배치된 지지 구조체(1460)를 가진 예시적인 원자로 건물(1400)을 도시한다. 추가적으로, 원자로 건물(1400) 자체는 적어도 부분적으로 지면 아래에 배치될 수 있고, 다수의 영역들, 방들, 또는 구획실들을 포함할 수 있으며, 몇몇의 경우에, 이들은 연결되거나 및/또는 다양한 구조체들 또는 벽들(1420)에 의해 분리될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 원자로 모듈, 예컨대 원자로 모듈(1410)로 전달된 지진력은, 지진력이 원자로 모듈(1410)에 도달하기까지 이동하는 사이에 있는 구조물 및/또는 시스템들의 수 및/또는 길이에 따라 진폭 및/또는 주파수에서 점진적 증가 및/또는 증폭될 수 있다.
지면은 원자로 건물(1400)을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지진력은 지면으로부터 하나 이상의 중간 구조물들, 예컨대 벽(1420)에 의해 원자로 베이(1430)로 전달될 수 있다. 원자로 베이 바닥(1450)은 지하의 지반(1490) 위에 및/또는 인접하여 배치될 수 있다. 마찬가지로, 원자로 건물 바닥(1470)은 지하의 지반(1490) 위에 및/또는 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 원자로 베이 바닥(1450)과 원자로 건물 바닥(1470) 중 하나 또는 둘 다 지반(1490)과 함께 직접적인 경로를 제공하는 것으로 간주될 수 있다. 상기 경로는, 적어도 접촉 경로를 따라서, 지반(1490) 내부에서 발생하거나 또는 지반(1490)에 의해 전달된 지진력 또는 가속도를 증가시키거나 증폭시킬 수도 있는 원자로 건물(1400)의 임의의 중간 구조물들이 본질적으로 없도록 제공될 수 있다.
원자로 모듈(1410)이 원자로 베이 바닥(1450) 상에 지지됨에 따라, 원자로 모듈(1410)의 바닥은 원자로 베이 바닥(1450) 아래에 위치한 지반(1490)과 직접적인 수직 경로(1455)를 가지는 것으로서 간주될 수 있다. 유사하게, 지지 구조체(1460)는 원자로 건물 바닥(1470)의 약간 아래에 배치된 것으로서 도시되어 있는 바, 지지 구조체(1460)도 원자로 건물 바닥(1470) 아래에 위치한 지반(1490)과 직접적인 수평 경로(1475)를 가지는 것으로서 간주될 수 있다. 따라서, 원자로 베이 바닥(1450) 이외에 원자로 건물(1400)의 어떠한 중간 구조물 없이, 원자로 모듈(1410)과 지반(1490) 사이에 하나 이상의 직접적인 경로들을 제공하기 위해, 원자로 모듈(1410)은 원자로 베이 바닥(1450)과 지지 구조체(1460)에 의해 지지될 수 있다.
도 1-13에 관해 설명된 지지 구조체들 및/또는 시스템들 중 하나 이상이 원자로 건물(1400) 내에 사용될 수 있다. 지지 구조체(1460)는 원자로 모듈(1410)의 하반부에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 몇몇의 예들에서, 지지 구조체는 원자로 모듈의 상반부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 지지 구조체는, 상부 격납 헤드를 원자로 모듈의 몸체에 장착하기 위해 사용되는 플랜지에 또는 가까이에 배치될 수 있다. 이 경우에, 원자로 모듈의 상부는 원자로 모듈의 상부 격납 헤드를 포함하는 것으로서 정의될 수 있으며, 원자로 모듈의 하부는 원자로 모듈 몸체 및/또는 상부 플랜지 아래에 위치한 하부 격납 헤드를 포함하는 것으로서 정의될 수 있다.
도 15는 하나 이상의 원자로 모듈들을 지지하기 위한 예시적인 과정을 도시한다. 원자로 모듈상의 지진력을 감쇠시키기 위한 지지 구조체는 바닥과 다수의 벽들을 가진 원자로 건물 내에 수용될 수 있다. 단계(1510)에서, 지지 구조체는 원자로 건물 바닥에 고정되게 부착될 수 있다. 지지 구조체는 하나 이상의 볼트들, 로드들, 철근들, 용접부들, 콘크리트 제작물들, 다른 부착 장치들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 장착 구조체에 의해 상기 바닥에 고정되게 부착될 수 있다.
몇몇의 예들에서, 지지 구조체는 원자로 모듈을 둘러싸거나 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있는 모든 원자로 건물 벽들 및/또는 원자로 베이 벽들로부터 지진 격리(sesimically isolated)될 수 있다. 유사하게, 지지 구조체는 원자로 건물 또는 원자로 베이와 관련된 임의의 천장 또는 오버헤드 구조물로부터 지진 격리될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체는 오직 건물 바닥 또는 원자로 베이 바닥에만 부착된다.
단계(1520)에서, 원자로 모듈의 하부는 지지 구조체의 수용 영역 내부로 받아들여질 수 있다. 지지 구조체는 수용 수단 내부의 원자로 모듈의 하부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성될 수 있는 바, 원자로 모듈의 상부는 지지 구조체의 상면 위로 연장될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈의 상부는 지지 구조체에 접촉함이 없이 상기 상면 위로 연장될 수 있다.
지지 구조체는 원자로 건물 내에 수용되는 다수의 원자로 모듈들을 위한 다수의 수용 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원자로 건물은 다수의 일체형 및/또는 인접한 원자로 베이들을 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 지지 구조체는 여섯 개 이상의 대응되는 원자로 모듈들을 수용하기 위해 여섯 개 이상의 수용 영역들을 포함할 수 있다.
다수의 수용 영역들은 지지 구조체에 의해 서로 견고하게 연결된다. 추가적으로, 인접한 원자로 모듈들 사이에 열 및/또는 중성자 차폐를 형성하기 위한 냉각제, 예컨대 냉각수를 허용하는 미리 결정된 거리를 제공하기 위해, 수용 영역들은 서로로부터 이격될 수 있다. 지지 구조체 및 그 내부에 수용된 각각의 원자로 모듈의 적어도 부분은 원자로 건물 내부의 냉각수 풀에 의해 덮일 수 있다.
단계(1530)에서, 원자로 건물 바닥을 통해 전달된 지진력은 지지 구조체의 상면에 또는 가까이에 배치된 유지 시스템에 의해 감쇠될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 시스템은 지지 구조체의 상면의 내측 에지 또는 내측 원주를 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 유지 시스템은 지지 구조체에 장착된 하나 이상의 지지 부재들 또는 유지 장치들을 포함할 수 있다. 유지 시스템은 원자로 모듈의 외면 및/또는 플랜지를 적어도 부분적으로 둘러싸는 "c-링" 형상의 구조물로서 구성될 수 있다.
유지 시스템은 지진 사건 중에 원자로 모듈의 하부 및/또는 플랜지에 접촉하도록 구성될 수 있다. 원자로 건물 바닥 위의 유지 시스템 및/또는 지지 구조체의 상면과 관련된 높이는 원자로 모듈의 전체 높이의 1/2과 대략 동일하거나 또는 보다 작을 수 있다. 몇몇의 예들에서, 유지 시스템의 높이는 원자로 모듈의 전체 높이의 대략 1/3일 수 있다. 원자로 모듈의 상부는 지지 구조체에 접촉함이 없이 유지 시스템 위에 있을 수 있다.
단계(1540)에서, 지진력은 단계(1530)에서 감쇠된 후에 원자로 모듈로 전달될 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈은, 원자로 모듈의 실질적으로 모든 무게를 지지하도록 구성될 수 있는 베이스 지지체 또는 베이스 스커트를 포함할 수 있다. 몇몇의 예들에서, 원자로 모듈 및/또는 베이스 지지체는 임의의 외부 구조체에 고정적으로 부착되지 않는 바, 원자로 모듈은 하나 이상의 방향으로 약간의 이동의 자유를 경험할 수 있다. 원자로 모듈은 회전하거나, 기울어지거나, 또는 베이스 지지체에 대해 젖혀지도록 구성될 수 있는 바, 원자로 모듈 및/또는 원자로 모듈의 플랜지는 지지 구조체의 상부와 접촉할 수 있다.
여기서 설명된 지지 구조체들 중 하나 이상은 원자로 모듈을 지지하며 지진 사건 중에 민감 주파수 범위에서 다수의 지배적 모드들을 감소시키도록 구성될 수 있다. 지지 구조체의 하나 이상의 측면 또는 특징들은 원자로 모듈과 관련된 개개의 구성요소들이 그 주파수를 벗어나도록 설계하기 위해 구성될 수 있다. 추가적으로, 지지 구조체들 중 하나 이상을 원자로 건물 바닥에 묶는 것은, 원자로 모듈 및/또는 구성요소들의 가진 또는 가속을 감소시키거나 및/또는 제한할 수 있다.
여기서 설명된 지지 구조체들 중 하나 이상은 작업장 환경에서 모듈형으로 제작될 수 있으며, 이는 제조 시간과 비용을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 지지 구조체 디자인들 중 하나 이상은, 원자로 건물 바닥에 대한 원자로 모듈의 전도 모멘트(overturning moment)를 최소화하면서 견고성을 최적화하도록 구성될 수 있다.
가압수형 원자로 및/또는 경수로형 원자로에 추가하여, 본 기술분야의 기술자는 여기서 제공된 예들의 적어도 일부는 다른 유형의 발전 시스템에도 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 그들의 예들 또는 변형들 중 하나 이상은 비등수형 원자로, 소듐 액체 금속 원자로(sodium liquid metal reactor), 기체 냉각식 원자로, 페블-베드 원자로(pebble-bed reactor), 및/또는 다른 유형의 원자로 디자인을 사용하여 작동될 수 있다.
여기서 설명된 임의의 비율들 또는 값들은 단지 예로서 제공된 것이라는 것을 유의하여야 한다. 다른 비율들 및 값들은, 예컨대 실물 크기의 또는 축소된 모델의 원자로 시스템의 제작에 의해 실험을 통해 결정될 수 있다. 추가적으로, 어떤 예시적인 구조체들이 강재 또는 콘크리트를 포함하는 것으로서 설명되었지만, 예시적인 재료들 대신에 또는 이들과의 조합으로서 다른 구조 재료들이 사용될 수도 있다.
여기서 다양한 예들이 설명되고 도시되었지만, 배치와 상세에서 수정된 다른 예들이 가능하다는 것은 명백하다. 우리는 아래의 청구항들의 정신과 범위 내에 들어오는 모든 수정들과 변형들을 청구한다.
Claims (20)
- 원자로 모듈에서의 지진력을 감쇠시키기 위한 시스템으로서,
상기 시스템은:
외측 격납 용기에 의하여 둘러싸인 내측 원자로 압력용기로서, 상기 외측 격납 용기는 제1 부분, 제1 부분의 상부 단부에 분리가능하게 연결되고 제1 부분의 상부 단부 위에서 연장되는 제2 부분, 및 외측 격납 용기의 외부 표면으로부터 외향으로 연장된 격납 용기 연장부(containment vessel extensions)를 포함하는, 내측 원자로 압력용기;
원자로 건물 바닥을 포함하는 원자로 건물; 및
상기 원자로 건물 바닥에 견고하게 연결된 지지 구조체;를 포함하고,
상기 지지 구조체는:
상기 외측 격납 용기의 제1 부분의 외부를 따라서 상기 원자로 건물 바닥으로부터 상방향으로 연장된 벽들을 포함하는 수용 구조체로서, 상기 벽들은 상기 외측 격납 용기의 제1 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸는, 수용 구조체; 및
상기 수용 구조체의 벽들의 내측 표면으로부터 내향으로 연장된 지지 부재들을 포함하는 유지 시스템;을 포함하며,
상기 지지 부재들의 원위 단부들은 상기 외측 격납 용기로부터 분리 및 이격되며, 지진 사건 동안에 상기 외측 격납 용기와 접촉하도록 구성되고,
상기 지지 부재들의 쌍들은 상기 격납 용기 연장부의 대향된 측방향 측부들을 따라서 연장되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 원자로 건물 바닥 위의 상기 지지 부재들의 높이는 상기 외측 격납 용기의 전체 높이의 1/2보다 작고, 상기 외측 격납 용기의 제2 부분은 지진 사건 동안에 상기 지지 구조체에 접촉함이 없이 상기 유지 시스템 위로 연장되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 지지 부재들은, 상기 격납 용기가 격납 용기의 종축을 중심으로 원주방향으로 회전함을 제한하고 또한 상기 격납 용기가 상기 수용 구조체의 벽들을 향하여 반경방향으로 이동함을 제한하도록 구성되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 외측 격납 용기의 제1 부분은 플랜지에 의하여 상기 외측 격납 용기의 제2 부분에 분리가능하게 연결되고, 상기 유지 시스템은 지진 사건 동안에 상기 플랜지와 접촉하도록 구성되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 원자로 모듈은 원자로 건물 바닥 상에 얹혀 있는 베이스 지지체를 포함하며, 상기 지지 구조체는 상기 베이스 지지체에 접촉함이 없이 상기 원자로 모듈의 하부를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 구성되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 베이스 지지체는 상기 원자로 건물 바닥에 견고하게 연결되지 않으며, 상기 원자로 모듈은 지진 사건 동안에 상기 지지 구조체 내부에서 기울어지도록 구성되고, 상기 유지 시스템은 상기 원자로 모듈이 기울어질 때 상기 원자로 모듈의 하부에 접촉하도록 구성되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지 부재는 지진 사건 동안에 상기 외측 격납 용기의 제2 부분과 접촉하도록 구성되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지 부재는 상기 외측 격납 용기를 관통하는 증기 발생기 연결부 가까이에 배치되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 원자로 건물 바닥 위의 상기 적어도 하나의 지지 부재의 높이는 상기 원자로 모듈의 전체 높이의 1/2보다 크거나 동일하며, 상기 외측 격납 용기의 제2 부분은 상기 적어도 하나의 지지 부재 위로 연장되는, 지진력 감쇠 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지 부재의 높이는 상기 원자로 모듈의 전체 높이의 2/3이며, 상기 외측 격납 용기의 제2 부분의 길이는 상기 원자로 모듈의 전체 높이의 1/3인, 지진력 감쇠 시스템. - 원자로 건물 내에 수용된 적어도 하나의 원자로 모듈에서의 지진력을 감쇠시키기 위한 지지 구조체로서,
상기 적어도 하나의 원자로 모듈 중 적어도 일부는 외측 격납 용기에 의하여 둘러싸인 내측 원자로 압력용기를 포함하고, 상기 외측 격납 용기는 제1 부분, 제1 부분의 상부 단부에 분리가능하게 연결되고 제1 부분의 상부 단부 위에서 연장되는 제2 부분, 및 외측 격납 용기의 외부 표면으로부터 외향으로 연장된 격납 용기 연장부를 포함하며,
상기 지지 구조체는:
상기 외측 격납 용기의 제1 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 원자로 건물 바닥으로부터 상방향으로 연장된 벽들을 포함하는 수용 구조체; 및
상기 수용 구조체의 벽들 중 하나의 상부 내측 표면 가까이에 위치한 지지 부재를 포함하는 유지 시스템;을 포함하며,
상기 지지 부재의 원위 단부는 상기 외측 격납 용기로부터 분리 및 이격되며, 상기 지지 부재는 상기 격납 용기 연장부의 측방향 측부를 따라서 연장되고,
상기 지지 부재는, 지진 사건 동안에 상기 외측 격납 용기와 접촉하고 또한 상기 외측 격납 용기의 반경방향 움직임을 제한하도록 구성되며,
상기 지지 부재는, 지진 사건 동안에 상기 격납 용기 연장부의 측방향 측부와 접촉하고 또한 상기 외측 격납 용기의 원주방향 움직임을 제한하도록 구성되는, 지지 구조체. - 제11항에 있어서,
상기 원자로 건물 내에 수용되는 제1 원자로 모듈을 수용하도록 구성된 제1 수용 구조체;
상기 원자로 건물 내에 수용되는 제2 원자로 모듈을 수용하도록 구성된 제2 수용 구조체; 및
상기 제1 수용 구조체을 상기 제2 수용 구조체에 연결하며, 상기 제1 원자로 모듈과 제2 원자로 모듈 사이의 최소 간격을 유지하도록 구성된, 연결 구조체;를 더 포함하는, 지지 구조체. - 제12항에 있어서,
상기 유지 시스템은 상기 제2 원자로 모듈의 제거 없이 상기 제1 원자로 모듈이 상기 지지 구조체로부터 제거될 수 있도록 구성되는, 지지 구조체. - 제11항에 있어서,
상기 외측 격납 용기의 제1 부분은 플랜지에서 상기 외측 격납 용기의 제2 부분에 분리가능하게 연결되는, 지지 구조체. - 제11항에 있어서,
상기 수용 구조체는 상기 지지 구조체 내부로 내려지는 상기 외측 격납 용기의 제1 부분에 맞도록 크기가 부여된 오목한 공간을 포함하는, 지지 구조체. - 제15항에 있어서,
상기 오목한 공간은 상기 지지 구조체의 상면으로부터 상기 원자로 건물의 바닥까지 연장되고 실질적으로 실린더 형상을 갖는 수용 영역을 형성하는, 지지 구조체. - 제15항에 있어서,
상기 오목한 공간은 상기 수용 구조체의 다섯 개 이상의 인접한 벽들에 의해 형성되는, 지지 구조체. - 제15항에 있어서,
상기 수용 구조체의 벽들은 상기 외측 격납 용기의 세 개의 측부들 주위로 연장되는, 지지 구조체. - 바닥을 가진 원자로 건물 내에 수용된 원자로 모듈에서의 지진력을 감쇠시키기 위한 지지 구조체로서,
상기 원자로 모듈은 외측 격납 용기에 의하여 둘러싸인 내측 원자로 압력용기를 포함하고, 상기 외측 격납 용기는 제1 부분, 제1 부분의 상부 단부에 분리가능하게 연결되고 제1 부분의 상부 단부 위에서 연장되는 제2 부분, 및 외측 격납 용기로부터 반경방향 외향으로 연장된 격납 용기 연장부를 포함하며,
상기 지지 구조체는:
상기 원자로 건물 바닥 상에서 원자로 모듈을 지지하는 베이스 구조체;
상기 외측 격납 용기의 제1 부분을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 상기 원자로 건물 바닥으로부터 상방향으로 연장되는, 벽들; 및
서로 이격된 지지 부재들의 복수의 쌍으로서, 각 쌍은 상기 벽들 중 하나로부터 외부로 연장되되, 각 쌍의 지지 부재들은 상기 격납 용기 연장부의 대향된 측방향 측부들을 따라서 연장되는, 지지 부재들의 복수의 쌍;을 포함하고,
상기 지지 부재들 각각은:
상기 외측 격납 용기로부터 분리 및 이격되며, 지진 사건 동안에 상기 외측 격납 용기와 접촉하도록 구성되고, 또한 상기 외측 격납 용기의 반경방향 움직임을 제한하도록 구성된 원위 단부를 구비하며;
또한 지진 사건 동안에 상기 격납 용기 연장부의 측방향 측부들과 접촉하고, 상기 외측 격납 용기의 원주방향 회전을 제한하도록 구성되는, 지지 구조체. - 제19항에 있어서,
상기 지지 부재들의 높이는 상기 원자로 건물 바닥 위에서 상기 외측 격납 용기의 전체 높이의 1/2보다 작거나 같은 높이에 위치하고, 상기 외측 격납 용기의 제2 부분은 지진 사건 동안에 상기 지지 구조체에 접촉함이 없이 상기 지지 부재들 연장되는, 지지 구조체.
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