KR102565732B1 - 자기 유변 유체 기반의 필터/리플렉터 - Google Patents

Abstract

자기 유변 유체를 가로질러서 별개의 전자기장을 변경시키는 것에 의해, 필터를 통해 임의 형태의 전자기 또는 미립자 방사선의 투과를 제어하는 자기 유변 필터/리플렉터. 일 실시예에 있어서, 필터/리플렉터는 임의의 이동 부품 없이 원자로의 코어 내에서의 핵반응의 속도를 제어한다.

Description

자기 유변 유체 기반의 필터/리플렉터

본 발명은 보통 방사선 필터/리플렉터에 관한 것이고, 하나의 특정 실시예에 있어서, 특히 원자로 코어를 위한 가변 중성자 리플렉터에 관한 것이다.

가압수형 원자로와 같은 발전용 원자로에 있어서, 열은 농축 우라늄과 같은 핵연료의 핵분열에 의해 발생되고, 원자로 코어를 통해 흐르는 냉각재로 이동된다. 코어는 핵연료 집합체 구조 내에 서로 근접하여 장착된 기다란 핵연료봉을 포함하고, 이 핵연료봉을 통해 그리고 이 핵연료봉에 걸쳐서 냉각재가 흐른다. 핵연료봉은 동일한 공간에 걸쳐서 평행한 어레이로 서로 이격된다. 소정의 핵연료봉 내에서 핵연료 원자의 핵붕괴 동안에 방출된 중성자 및 다른 소립자 중 일부는 핵연료봉들 사이의 공간을 통과하고, 인접한 핵연료봉 내의 핵분열성 물질에 부딪쳐서, 핵반응에 기여하고 코어에 의해 발생된 열에 기여한다.

가동 제어봉이 원자로 코어 전체에 걸쳐서 분산되어, 중성자들 중 일부를 흡수함으로써 핵반응의 전체 비율의 제어를 가능하게 하고, 이러한 중성자들은 다른 경우에 핵반응에 기여한다. 제어봉은 일반적으로, 중성자 흡수 물질의 기다란 봉을 포함하고, 핵연료봉에 병렬로 그리고 핵연료봉들 사이에 연장되는 핵연료 집합체 내의 종방향 개구부 또는 가이드 심블 내에 끼워맞춰진다. 코어 내로 제어봉을 추가로 삽입하는 것은 보다 많은 중성자가 인접한 핵연료봉 내의 핵분열에 기여하는 일 없이 흡수되고, 제어봉을 철회시키는 것은 중성자 흡수의 정도를 감소시키고, 핵반응의 속도 및 코어의 전력 출력을 증가시킨다.

도 1은 핵분열성 물질을 포함하는 핵연료봉을 지지하는 원자로 코어(14)를 밀폐하는 클로저 헤드(12)를 구비하는 대체로 원통형의 가압 용기(10)를 포함하는 간략화된 종래의 원자로 1차 시스템을 도시한다. 물 또는 붕산수와 같은 액체 냉각재는 펌프(16)에 의해 코어(14)를 통해 용기(10) 내로 펌핑되고, 열에너지가 코어(14)에서 흡수되어 전형적으로 증기 발생기로 불리는 열교환기(18)로 방출되고, 열은 증기 구동 터빈 발생기와 같은 이용 회로(utilization circuit)(도시되지 않음)로 이동된다. 그 다음에, 원자로 냉각재는 1차 루프를 완성하는 펌프(16)로 북귀된다. 전형적으로, 복수의 상술된 루프는 원자로 냉각재 파이핑(20)에 의해 단일 원자로 용기(10)에 연결된다.

이러한 디자인을 채용하는 상업적인 발전소는 전형적으로, 대략 1,100 메가와트 또는 그 이상이다. 보다 최근에, 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨는 200 메가와트 클래스(class)의 소형 모듈 원자로를 제안하였다. 소형 모듈 원자로는 원자로 용기 내측에 위치된 모든 1차 루프 구성요소를 갖는 일체형 가압수형 원자로이다. 원자로 용기는 컴팩트한 고압 격납체에 의해 둘러싸인다. 격납체 내에서의 한정된 공간 및 일체형 가압 경수형 원자로를 위한 저비용 필요조건 양자로 인해, 보조 시스템의 전체 수는 안전 또는 기능을 떨어뜨리는 일 없이 최소화될 필요가 있다. 이러한 이유로, 컴팩트한 고압 격납체 내의 원자로 시스템의 1차 루프와 유체 연통하는 구성요소들 중 대부분의 구성요소를 유지하는 것이 바람직하다.

기존에 사용된 전형적인 제어봉 구동 메커니즘 및 제안된 소형 모듈 원자로는 메커니즘의 기계적인 및 전자-기계적인 고장이 심각한 작동 우려를 나타내는 위치에 위치되는 이동 부품을 필요로 한다. 원자로가 작동되는 동안에, 이러한 제어 메커니즘 및 관련 위치 표시 센서와 관련된 고장을 수리하는 것은 매우 어렵거나 실행 불가능하다.

종래에, 일부 원자로는 고밀도 물질을 채용하여, 회피 중성자에 대한 큰 각도의 산란 충돌을 생성하도록 높은 포텐셜(potential)을 갖고, 원자로로부터의 중성자 누출을 최소화하도록 낮은 흡수 포텐셜을 갖는 고밀도 물질로 원자로 코어를 둘러싼다. 이러한 유형의 물질은 회피 중성자가 핵분열 반응에 기여할 수 있는 원자로 내로 이러한 회피 중성자를 다시 반사시킨다. 그 결과, 보다 적은 반응성 또는 핵분열가능 물질이 임계 원자로 구성을 창출하는데 요구된다. 리플렉터를 갖지 않는 임계 원자로 구성을 고려해 볼 때, 리플렉터의 추가는 코어 내의 핵분열 반응 속도가 증가되게 하여, 보다 높은 전력 레벨을 생성한다.

본 발명의 목적은 이동 부품을 갖는 제어봉 구동 메커니즘들 중 일부 구동 메커니즘 또는 모든 구동 메커니즘의 기능을 이동 부품을 갖지 않는 시스템으로 대체하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코어 외측에 완전히 포함되는 이동 부품을 갖지 않는 이러한 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 다른 목적은 반사계수(albedo)가 변경될 수 있는 장치를 채용하여 달성될 수 있고, 이러한 장치의 제 1 측 상의 공급원으로부터 장치의 제 2 측 상의 제 2 위치로의 방사선의 투과를 제어할 수 있다. 이러한 장치는 유체 저장소를 포함하고, 이 유체 저장소는 그 내부에 자기 유변 유체를 포함한다. 자기 유체 발생기는 자기 유변 유체를 가로질러서 자기장을 설정하기 위해 저장소의 외측 상에 위치된다. 제어 시스템은 요구 신호에 따라 장치의 반사계수를 변화시키도록 자기 유변 유체를 가로지르는 자기장을 변경시키기 위해 자기장 발생기를 제어한다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 장치는 원자로의 코어의 주변부의 적어도 일부분 주위에 지지되는 원자핵 리플렉터이고, 이러한 원자핵 리플렉터는 적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 갖고, 장치의 반사계수를 변화시키도록, 원자핵 리플렉터를 제 1 상태와 제 2 상태 사이에서 변화시키기 위해 자기장의 강도가 제어 시스템에 의해 변경된다. 바람직하게, 자기장은 원자로의 코어의 축방향을 따라 설정되고, 바람직하게는, 자기장은 원자로의 코어의 주변부 주위에 이격된 복수의 별개의 자기장이다. 바람직하게는, 이러한 복수의 별개의 자기장은 복수의 독립적으로 작동되는 전자석에 의해 각각 설정된다.

일 실시예에 있어서, 장치는 이 장치의 제 2 측 상의 방사선을 모니터링하고 자기장을 제어하여 요구 신호를 지시하는 프로그램을 통해 장치의 제 1 측 상의 방사선의 레벨을 제어하기 위해 제어 시스템에 연결된 모니터링 시스템을 포함한다.

또다른 실시예에 있어서, 요구 신호는 자기장을 변화시키는 것에 의해 원자로의 코어 내에서의 핵반응의 레벨을 제어한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 자기장의 변화는 원자로의 정상 작동 동안에, 코어 내에서의 핵반응을 제어하기 위한 주요 메커니즘이다. 바람직하게, 전력이 자기장 발생기에서 손실되는 경우, 자기 유변 유체는 원자로를 운전정지하는 상태로 이행된다.

본 발명의 추가의 이해는 첨부 도면과 함께 읽을 때, 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 획득될 수 있다.

도 1은 종래의 원자로 시스템의 단순 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예를 포함하는 일체형 소형 모듈 원자로 시스템을 도시하는 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 채용하는 도 2에 도시된 원자로의 확대도,
도 4는 중성자 리플렉터를 갖는, 그리고 중성자 리플렉터를 갖지 않는 상대적인 반경 방향 중성자 분포의 그래프,
도 5는 자기장이 적용되지 않은 자기 유변 유체 내의 자기 입자의 분포의 개략도,
도 6은 자기장이 적용되는 경우의 도 4의 유체 내의 자기 입자의 분포의 개략도,
도 7은 반경 방향 전력 분포를 제어하기 위한 본 발명의 일 실시예의 개략도,
도 8은 축방향 전력 분포를 제어하기 위해 90도 회전된 상태의 도 7에 도시된 개략도

도 2 및 도 3은 코어(14) 내에서의 핵반응의 속도를 제어하기 위한 본 발명의 제어 시스템으로부터 이익을 얻을 수 있는 소형 모듈 원자로 디자인을 도시한다. 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 모듈 원자로 디자인의 원자로 격납체의 사시도를 도시한다. 도 2에 도시된 원자로 격납체는 원자로 압력 용기(10) 및 이 압력 용기의 일체형 내부 구성요소를 도시하도록 부분적으로 절단되어 있다. 도 3은 도 2에 도시된 원자로 압력 용기의 확대도이다. 대응하는 구성요소를 식별하기 위해 유사한 도면 부호가 여러 도면 사이에서 사용된다.

도 2 및 도 3에 도시된 것과 같은 일체형 가압수형 원자로에 있어서, 전형적으로 원자핵 증기 공급 시스템의 1차측과 관련된 실질적으로 모든 구성요소는 단일 원자로 압력 용기(10) 내에 포함되고, 이러한 압력 용기(10)는 전형적으로, 원자핵 증기 공급 시스템의 1차측과 관련된 안전 시스템의 일부분과 함께, 대략 2500psig의 압력을 견딜 수 있는 고압 격납 용기(32) 내에 수용된다. 고압 용기(10) 내에 수용된 1차 구성요소는 증기 발생기의 1차측, 원자로 냉각재 펌프(28), 가압기(22) 및 자체 원자로를 포함한다. 이러한 일체형 원자로 디자인의 상업적인 원자로의 증기 발생기 시스템(18)은 2개의 구성요소, 원자로 상부 내장품(30) 위에서 원자로 용기(10) 내에 위치되는 열교환기(26)와, 격납 용기(32)의 외부에 유지되는 증기 드럼(도면에 도시되지 않음)으로 분리된다. 증기 발생기 열교환기(26)는, 1차 설계 압력에 정격(rate)인 원자로 코어(14) 및 다른 종래의 원자로 내부 구성요소와 공유되는 압력 용기(10/12) 내에서, 2개의 튜브 시트(54 및 56)와, 고온 레그 파이핑(24)(또한, 고온 레그 라이저로 불림)과, 하부 튜브 시트(54)와 상부 튜브 시트(56) 사이에서 연장되는 열교환 튜브(58)와, 튜브 지지체(60), 열교환 튜브(58) 사이에서 2차 유체 매체의 유동을 지향시키기 위한 2차 유동 배플(36)과, 2차측 유동 노즐(44 및 50)을 포함한다.

따라서, 압력 용기 헤드 조립체(12) 내에서의 열교환기(26)는 격납 용기(32) 내에 밀봉된다. 격납체 외부의 증기 드럼은 2차 설계 압력에 정격인 압력 용기로 구성된다. 격납체 외부의 증기 드럼은 원심형 및 쉐브론(chevron)형 수분 분리 장비와, 급수 분배 장치와, 종래의 증기 발생기 디자인(18)에서 발견되긴 하지만, 건조 증기, 급수, 재순환 액체 및 습증기를 위한 유동 노즐을 포함한다.

용기(10)의 헤드(12) 내의 열교환기(26)를 통한 1차 원자로 냉각재의 유동이 도 1의 상부 내에서 화살표로 도시된다. 도시된 바와 같이, 원자로 코어(14)에 존재하는 가열된 원자로 냉각재는 상부 튜브 시트(56)의 중심부를 통해, 고온 레그 라이저(24) 위로 그리고 이 레그 라이저(24)를 통해 이동하고, 고온 레그 매니폴드(74)로 들어가고, 가열된 냉각재가 180도 회전하고, 상부 튜브 시트(56)를 통해 연장되는 열교환 튜브(58)로 들어간다. 그 다음에, 원자로 냉각재는 열교환 튜브(58)를 통해 아래로 이동하고, 이 열교환 튜브(58)는, 튜브 시트의 열을 재순환된 액체 및 급수의 혼합물로 전달하는 하부 튜브 시트(54)를 통해 연장되고, 이러한 혼합물은 역류 관계의 외부 증기 드럼으로부터 과냉각된 재순환 입구 노즐(50)을 통해 열교환기로 들어간다. 과냉각 재순환 입구 노즐(50)을 통해 열교환기(26)로 들어가는 과냉각된 재순환 액체 및 급수는 아래로 지향되어, 2차측 유동 배플(36)에 의해 열교환기의 하부로, 그리고 열교환 튜브(58) 위로 그리고 열교환 튜브(58) 주위로 지향되고, 상부 튜브 시트(56) 아래에서 배출 채널(76) 내로 회전되고, 수분-농후 증기가 습증기 배출 노즐(44)로 집중된다. 그 다음에, 포화된 습증기는 외부 증기 드럼으로 이송되고, 수분으로부터 증기를 분리하는 수분 분리기를 통해 이동된다. 분리된 수분은, 급수와 결합되어 과냉각 재순환 입구 노즐(50)로 다시 이송되는 재순환 액체를 형성하여 사이클을 반복한다.

이러한 유형의 종래의 원자로의 코어 내에서의 핵분열 프로세스의 제어는 주로 제어봉에 의해 제공된다. 많은 종래의 원자로 내에서 사용되는 전형적인 제어봉 구동 메커니즘은, 이 메커니즘의 기계적인 그리고 전자-기계적인 고장이 심각한 작동 우려를 나타내는 위치에 위치되는 이동 부품을 필요로 한다. 원자로가 작동되는 동안에, 이러한 제어 메커니즘 및 관련 위치 표시 센서와 관련된 고장을 수리하는 것은 매우 어렵거나 실행 불가능하다. 원자로 용기 또는 원자로 코어 내측의 이동 부품을 필요로 하지 않는 제어봉에 의해 수행되는데 요구되는 기능을 대체하거나 크게 보충할 필요가 있다. 본 발명은 임의의 기계적인 이동 장비 및 관련 위치 센서를 사용하는 일 없이, 코어 반응도수지(reactitivy balance)를 조정하기 위한 장치 및 관련 응용 기술을 제공한다.

원자로의 코어 반응도수지는, 원자로 코어의 외부로 누출되고, 원자로 내측에서 발생되는 핵분열의 양에 기여하도록 복귀되지 않는 중성자의 수를 변화시키는 것에 의해 상당히 악영향을 받을 수도 있다. 이러한 사실은 원자력 공학의 당업자에 의해 잘 이해된다. 보통, 미국 특허 제 8,615,465 호에 설명된 것과 같은 정적 하드웨어 장치는 특히, 중성자가 원자로 내측에서 핵분열 속도에 기여하기 전에, 원자로 코어의 외부로 누출되는 중성자의 수를 저감시키도록 원자로 주위에 설치된다. 이러한 장치는 코어 구역에 존재하는 중성자를 코어 내측으로 다시 반사시키는 것처럼 행동하기 때문에, 일반적인 용어 "리플렉터"로 특정된다. 적합한 리플렉터의 사용은 고정된 시간 간격에 걸쳐서 원자로 코어 내측의 소정량의 우라늄에 의해 발생된 전력량이 증가되게 한다. 이러한 효과를 나타내는 다른 방법은 리플렉터가 코어 반응성을 증가시키는 것이다. 그 결과, 리플렉터의 효율이 변화하면, 코어 반응성에 악영향을 미친다. 코어 반응성의 변화는 코어 전력 레벨을 변화시킨다. 이런 이유로, 중성자 리플렉터의 중성자 반사 효율의 변화를 제어할 수 있으면 코어 전력 레벨을 제어할 수 있다. 도 4는 중성자 리플렉터를 사용하는, 그리고 중성자 리플렉터를 사용하지 않는 상대적인 중성자 분포의 그래프이다.

중성자 리플렉터 유효성은 보통, 용어 "반사계수(albedo)"로 나타낸다. 리플렉터의 반사계수는 코어 구역으로 복귀되는 중성자수에 대한 리플렉터로 들어가는 중성자수의 비로 규정된다. 리플렉터 구역으로 들어가는 모든 중성자가 코어로 복귀하면, 반사계수는 1.0이다. 이러한 상황은 코어 반응성에 대한 최대 양의 기여를 제공한다. 물은 대략 0.8의 반응계수를 갖는다. 리플렉터의 밀도 및 재료 구성물이 반응계수를 결정한다. 강철은 물보다 높은 반응계수를 나타낸다. 그러므로, 코어 전력 작동 동안에, 리플렉터의 밀도 및 재료 구성물을 효율적으로 변화시킬 수 있으면, 제어봉의 사용 또는 화학적 조정(chemical shim) 변화없이, 코어 전력을 제어하는 능력을 제공할 수 있다.

자기 유변 유체는 자기장이 유체를 가로질러서 적용될 때 변화되는 효율적인 밀도 및 구성물 효율을 갖는다. 전형적인 자기 유변 유체는 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 유형의 비스커스 오일(viscous oil)(38) 내에 부유되는 매우 작은 강자성 구체(40)를 포함한다. 전형적으로, 마이크로미터 내지 나노미터 규모의 구체 또는 타원체인 자기 입자는 캐리어 오일(38) 내에서 부유되고, 보통의 환경 하에서 무작위로 그리고 부유하여 분산된다. 그러나, 자기장이 적용될 때, (보통, 0.1 내지 10 마이크로미터 범위의) 미세 입자(microscopic particle)는, 화살표가 자속 방향을 나타내는 도 6에 도시된 바와 같이, 자속선을 따라 자체적으로 정렬된다.

본 발명의 목적은 유체 내의 강자성 입자의 밀도 및 유체 내의 금속 밀도가 리플렉터 효율에 미치는 영향을 제어하는 것이다. 자기장이 적용될 때, 강자성 입자는 자석의 N극과 S극 사이의 자기장 강도의 선을 따라 배열된다. 이러한 정렬은, 우선적으로, 분산된 중성자를 흡수하거나 촉진시켜서, 이러한 중성자가 원자로 코어로 복귀되는 것을 방지하는 유체의 간격을 생성한다. 이는 반사계수를 감소시키는 리플렉터의 중성자 산란 단면을 효율적으로 감소시킨다.

이러한 장치의 바람직한 실시예는 소형 리플렉터 유형의 하나 이상의 측부로부터의 반경 방향 중성자 누출을 제어한다. 이러한 유형의 원자로의 일례는 상술된 일체형 모듈 원자로 또는 전형적인 TRIGA식 풀형 원자로(TRIGA-style pool reactor)이다. 이러한 리플렉터는 도면 부호 42로 도 2에 도시되는 바와 같이, 원자로 용기 내측에서 효율적으로 작동될 수 있고, 이러한 리플렉터는, 원자로 용기와 코어 배럴 사이의 코어 주위에 위치되거나, 도 3에 도시되는 바와 같이, 원자로 용기 외측에 위치되는 것에 의해 실시될 수 있다. 바람직하게, 원자로 코어의 각 면은 독립 제어에 대한 능력을 갖는 원자로 자체의 장치를 구비한다. 장치는 일련의 독립적으로 제어되는 전자석과, 자기 유변 유체를 포함하는 비-강자성 유체 탱크를 포함한다. 자기 유변 유체는, 자기장에 의해 생성된 힘의 영향 하에 있을 때, 자기 입자의 신속한 이동을 허용하기에 충분히 낮은 점도를 갖는 비스커스 액체에 부유되어 있는 매우 작은 강자성 입자(예를 들면, -Fe, FE-W-Ni 합금)를 포함한다. 도 7 및 도 8은 자기 유변 유체 내의 자기 입자의 분포가 최고 자기장 강도의 영역 내에 우선적으로 위치되게 하는, 1 내지 5의 번호가 매겨지는 전자석을 개략적으로 도시한다. 이러한 동작은 적합한 중성자 리플렉터를 구성하는 금속을 자기 유변 유체 내의 소형 효율 영역 내로 수집한다. 이러한 구성의 유체 입자가 양호한 중성자 리플렉터 재료로서 역할을 하지 않기 때문에, 원자로 외부로의 중성자 누출은 최고 자기 입자 집중의 영역에 인접하여 상당히 증가되고, 보다 적합한 리플렉터 재료 집중이 증가하도록 강제되는 영역 내에서 감소된다. 자기 유변 유체는 개별적으로 제어되고 공급원(48)으로부터 전기적으로 전력 공급되는 전자석(1 내지 5)의 N극과 S극 사이에 위치되는 패널(46) 내에서 지지된다. 각각의 전자석(1 내지 5)은 별개의 독립된 자기장을 각각 생성하도록 개별적으로 제어된다. 도 7에 도시된 구성을 허용하는 것 및 전자석(1 및 5)에 전류를 인가하는 것은, 자기 유변 유체를 포함하는 패널(46)의 중심으로부터 멀리 있는 자기 입자를 잡아당겨서, 패널의 중심 주위의 큰 영역으로부터의 누출을 증가시킨다. 이러한 동작은 원자로의 가장 중요한 영역의 대부분으로부터의 중성자 누출을 증가시키고, 원자로 전력을 감소시키게 한다. 원자로 전력을 증가시키기 위해서, 전자석(1 및 5)에 공급된 전류는 제거되고, 전류는 전자석(3)에 공급된다. 전자석(2 및 4)은 소망의 전력 레벨이 설정될 때, 균일한 자기 입자 및 액체 중성자 반사 재료 분포를 재설정하는데 사용된다. 동일한 원리가 반경 방향 전력 분포를 조정(reshape)하는데 사용될 수 있다. 유사한 방식으로, 도 8에 도시된 구성은 축방향 전력 분포를 조정하는데 사용될 수 있다.

각각의 전자석에 공급된 전류의 제어는 주로 원자로 전력 요구 신호로부터 결정된다. 리플렉터(42)의 유체 탱크(46) 바로 뒤에 위치되는 즉발 대응 중성자 검출기(64)(예를 들면, -Pt, Co 검출기)로부터의 신호에 기반한 전류 공급 컨트롤러(62)로의 피드백이 있다. 컨트롤러(62)는 원자로 전력 레벨 및 중성자 검출기(64)로부터 변화되는 원자로 전력 레벨의 속도에 대한 정보를 수신한다. 전류 컨트롤러는 현재 원자로 전력 레벨과 요구된 전력 레벨 사이의 차이와, 소망의 전력 레벨 변화를 달성하고, 그 다음에 목표 전력 레벨에서 원자로를 안정화시키기 위해 어떤 전자석이 활성화될 필요가 있는지를 결정하도록, 현재 원자로 전력 레벨이 변화되는 속도를 평가한다. 도면 부호 52는 원자로 제어 시스템으로부터 전류 컨트롤러(62)로 제공된 정보를 상징적으로 나타낸다. 전류 공급, 자기장 강도 및 자기 입자 밀도(리플렉터 액체 변위) 사이의 사전설정된 연관성과, 원자로 전력 변화 속도(반응성 변화)는 컨트롤러 내에 포함되어, 각 전자석에 공급된 전류가 제어된 피드백 루프로부터의 최소 조정량이 요구되도록 하게 된다. 전자석 전력이 손실되는 경우에, 무거운 자기 입자는 유체 패널의 하부에 집중되어, 원자로가 운전정지되게 한다.

바람직한 실시예가 핵분열 속도 제어에 대한 적용예 내에서 설명되었지만, 이러한 컨셉의 적용예는 원자력 발전 환경을 초월한다. 이러한 컨셉의 초기 적용예가 중성자 방사선의 투과의 제어이고, 원리는 임의의 형태의 전자석 또는 특정 방사선의 투과를 제어하는데 사용될 수 있다. 일례로서, 평형 자기 입자 분포는 완전히 불투명인 유체를 생성할 수도 있다. 전자석(1 및 5)에 전류를 공급하는 것은 패널의 중심 부분이 반투명 또는 투명이 되게 할 수 있다. 이러한 적용예는 창(window)을 통해 가시광 투과를 전기적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 사용된 용어 "반사계수"는 임의 형태의 전자기 또는 미립자 방사선의 투과의 정도를 포함하도록 이해될 것이다.

본 발명의 구체적인 실시예가 상세히 기술되었지만, 본 개시내용의 전체 교시에 비추어 이러한 상세사항에 대한 다양한 변경 및 대안이 이루어질 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는, 단지 예시적인 것이며, 첨부된 특허청구범위의 최대 범위 및 그것의 임의의 그리고 모든 등가물로 주어지는 본 발명의 범위에 대한 제한이 아닌 것으로 의도된다.

Claims (12)

1. 반사계수가 변경될 수 있는 장치(42)로서, 상기 장치의 제 1 측 상의 공급원으로부터 상기 장치의 제 2 측 상의 제 2 위치로의 방사선 투과를 제어하는, 상기 장치(42)에 있어서,
   유체 저장소(46)와,
   상기 유체 저장소의 내부의 적어도 일부분을 차지하는 자기 유변 유체(38, 40)와,
   상기 자기 유변 유체를 가로질러서 자기장을 설정하기 위한 자기장 발생기(48)와,
   요구 신호에 따라 상기 장치의 반사계수를 변화시키도록, 상기 자기 유변 유체(38, 40)를 가로지르는 자기장을 변경시키기 위해 상기 자기장 발생기(48)를 제어하기 위한 제어 시스템(62)을 포함하는
   장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치는 원자로의 코어(14)의 주변부의 적어도 일부분 주위에 지지되는 원자핵 리플렉터이고, 상기 원자핵 리플렉터는 적어도 제 1 상태 및 제 2 상태를 포함하고, 상기 장치의 반사계수를 변화시키도록 상기 원자핵 리플렉터를 상기 제 1 상태와 상기 제 2 상태 사이에서 변화시키기 위해 상기 자기장의 강도가 상기 제어 시스템(62)에 의해 변경되는
   장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 자기장은 상기 원자로의 코어(14)의 축방향에 실질적으로 평행하게 설정되는
   장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 자기장은 상기 원자로의 코어(14)의 주변부 주위에 이격된 복수의 별개의 자기장인
   장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 별개의 자기장은 복수의 독립적으로 작동되는 전자석(1 내지 5)에 의해 각각 설정되는
   장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치의 제 2 측 상의 방사선을 모니터링하고 상기 자기장을 제어하여 상기 요구 신호를 지시하는 프로그램을 통해 상기 장치의 제 1 측 상의 방사선의 레벨을 제어하기 위해 상기 제어 시스템(62)에 연결된 모니터링 시스템(64)을 포함하는
   장치.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 요구 신호는 상기 원자로의 전력 요구 신호인
   장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 요구 신호는 상기 자기장을 변화시키는 것에 의해 상기 원자로의 코어(14) 내에서의 핵반응의 레벨을 제어하는
   장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 자기장의 변화는 상기 원자로의 정상 작동 동안에, 상기 코어(14) 내에서의 핵반응을 제어하기 위한 주요 메커니즘인
   장치.
10. 제 2 항에 있어서,
    전력이 상기 자기장 발생기(48)에서 손실된 경우, 상기 자기 유변 유체(38, 40)는 상기 원자로를 운전정지하는 상태로 이행되는
    장치.
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 코어(14)의 반경 방향 전력 분포를 변경하는
    장치.
12. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 코어(14)의 축방향 전력 분포를 변경하는
    장치.

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