KR102584086B1 - System for jacket style shutdown cooling of reactor - Google Patents

System for jacket style shutdown cooling of reactor Download PDF

Info

Publication number
KR102584086B1
KR102584086B1 KR1020210136773A KR20210136773A KR102584086B1 KR 102584086 B1 KR102584086 B1 KR 102584086B1 KR 1020210136773 A KR1020210136773 A KR 1020210136773A KR 20210136773 A KR20210136773 A KR 20210136773A KR 102584086 B1 KR102584086 B1 KR 102584086B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
surface portion
jacket
heat transfer
type structure
seawater
Prior art date
Application number
KR1020210136773A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230053353A (en
Inventor
이정익
이재준
김도규
정용주
백정열
손인우
최성욱
Original Assignee
국방과학연구소
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소, 한국과학기술원 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020210136773A priority Critical patent/KR102584086B1/en
Publication of KR20230053353A publication Critical patent/KR20230053353A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102584086B1 publication Critical patent/KR102584086B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02—Details
    • G21C13/032—Joints between tubes and vessel walls, e.g. taking into account thermal stresses
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

본 발명의 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템은 비정상 운전에 따른 비상 상황시 중간 열전달 매개체(R)를 자켓형 구조물(200)에 주입함으로써 고온의 원자로 용기(100)와 해수용 열전달 유로(300)에 공급되는 저온의 해수(R1) 사이에 발생할 수 있는 열적 충격을 방지할 적절한 열적 저항을 발생시킬 수 있기 때문에 잔열 제거에 필요한 면적을 줄이는 장점이 있을 뿐만 아니라, 정상 운전시 자켓형 구조물(200)을 저압 혹은 진공으로 유지할 수 있기 때문에 열손실을 줄여 원자로 용기(100)의 열적 효율을 높이는 장점이 있다. The jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system of the present invention supplies the high-temperature reactor vessel 100 and the heat transfer passage 300 for seawater by injecting the intermediate heat transfer medium (R) into the jacket-type structure 200 in an emergency situation due to abnormal operation. Not only does it have the advantage of reducing the area required to remove residual heat because it can generate appropriate thermal resistance to prevent thermal shock that may occur between low-temperature seawater (R1), but also maintains the jacket-type structure 200 under low pressure during normal operation. Alternatively, since it can be maintained in a vacuum, there is an advantage in reducing heat loss and increasing the thermal efficiency of the reactor vessel 100.

Description

자켓형 원자로 정지 냉각 시스템{System for jacket style shutdown cooling of reactor}System for jacket style shutdown cooling of reactor}

본 발명은 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중간 열교환 매개체 주입을 활용하여 정상 운전시 원자로의 열적 효율을 높일 수 있는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system, and more specifically, to a jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system that can increase the thermal efficiency of the nuclear reactor during normal operation by utilizing intermediate heat exchange media injection.

세계적으로 탄소 중립과 같은 움직임의 이유로 원자력 발전에 대한 수요가 증가하고 있으며, 대용량 발전용 원전 이외의 해양과 같이 다양한 분야에 대한 원자력의 적용 연구 개발과 관심이 대두되고 있다. Globally, demand for nuclear power is increasing due to movements such as carbon neutrality, and research and development and interest in the application of nuclear power to various fields other than nuclear power plants for large-capacity power generation, such as the ocean, are emerging.

모든 원자로는 정상 운전시의 열 제거 시스템 기능이 상실되는 경우 원자로 정지 이후 노심에서 발생하는 잔열을 제거하는 시스템을 포함하고 있다. All nuclear reactors include a system to remove residual heat generated in the core after the reactor is shut down in case the heat removal system function during normal operation is lost.

그러므로 해양에 위치한 원자로의 잔열을 제거하는 적절한 잔열 제거 시스템 혹은 정지 냉각 시스템의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, the need for an appropriate residual heat removal system or stationary cooling system to remove residual heat from nuclear reactors located in the ocean is emerging.

기존의 육지를 기반으로 하는 대형 경수로의 정지 냉각 시스템은 일반적으로 냉각수를 직접 노심에 공급하여 원자로 내부 공간을 냉각시킨다. The stationary cooling system of existing land-based large light water reactors generally cools the interior space of the reactor by supplying coolant directly to the core.

이와 같은 방법은 원자로와 주입되는 냉각재가 큰 온도 차를 가지면 재료 건전성에 문제가 발생할 수 있으며 원자로 내부가 가입되어 있는 경우 냉각수 공급이 이루어지지 않을 수 있다. This method may cause problems with material integrity if there is a large temperature difference between the reactor and the injected coolant, and if the inside of the reactor is submerged, coolant may not be supplied.

고온 가스로 등의 고온 원자로들은 공동 냉각 시스템 개념을 정지 냉각 시스템으로 널리 채택한다. High-temperature reactors such as high-temperature gas reactors widely adopt the cavity cooling system concept as a static cooling system.

즉, 공동 냉각 시스템은 복사 혹은 지속적인 공기의 순환을 이용한 대류를 동반한 형태로 열 제거를 수행한다. 상기 공동 냉각 시스템은 대기압 공기의 낮은 열 전달 성능과 복사를 고려하여 충분한 열전달 면적을 필요로 한다. In other words, the cavity cooling system removes heat through radiation or convection using continuous air circulation. The cavity cooling system requires sufficient heat transfer area considering the low heat transfer performance and radiation of atmospheric air.

또한, 공동에 액체 금속을 충수하여 직접 냉각을 하는 시스템도 있으나 일반적으로 액체 금속을 유지하기 위해 지속적인 가열이 필요하며 중력에 의해 제공되므로 충수에 방향성이 있다.Additionally, there are systems that provide direct cooling by filling the cavity with liquid metal, but in general, continuous heating is required to maintain the liquid metal and is provided by gravity, so the filling is directional.

미국 공개특허공보 제2021-0142920호(2021.05.13.)U.S. Patent Publication No. 2021-0142920 (May 13, 2021)

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 안출된 것으로서, 자켓형 구조물로 중간 열교환 매개체 주입을 위한 예비 공간을 형성함과 동시에 정상 운전시 열손실을 줄이고, 비상 상황 발생시 최종 열침원 역할을 하는 해수와 원자로 용기의 직접 접촉을 피하면서 중간 열교환 매개체 주입을 통해 원자로 용기의 적절한 냉각 기능을 수행할 수 있는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention was to solve the existing problems in consideration of the existing problems. The jacket-type structure forms a spare space for the injection of an intermediate heat exchange medium, reduces heat loss during normal operation, and provides a final heat sink in the event of an emergency. The purpose is to provide a jacketed reactor standstill cooling system that can perform an appropriate cooling function of the reactor vessel through injection of an intermediate heat exchange medium while avoiding direct contact between the reactor vessel and seawater.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템은, 원자로 용기; 상기 원자로 용기를 감싸는 자켓형 구조물; 상기 자켓형 구조물을 감싸는 해수용 열전달 유로를 포함하되, 상기 자켓형 구조물은, 중간 열전달 매개체를 저장하는 탱크; 상기 탱크의 일측과 상기 자켓형 구조물의 일측을 연결하여 상기 탱크내에 저장된 상기 중간 열전달 매개체를 상기 자켓형 구조물에 주입하는 주입 배관; 상기 주입 배관의 일측에 설치되어 상기 주입 배관의 통로를 개방 또는 폐쇄하는 개폐 밸브를 포함하되,
상기 자켓형 구조물은, 상기 원자로 용기의 제1 원주면부 상단과 하단에 각각 결합되는 제1 상면부 및 제1 하면부; 상기 제1 상면부의 외주 끝단과 상기 제1 하면부의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제1 원주면부와 일정 거리를 유지하는 제2 원주면부로 구성되는 것을 특징으로 한다.A jacketed nuclear reactor shutdown cooling system according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem includes a reactor vessel; A jacket-type structure surrounding the reactor vessel; It includes a heat transfer flow path for seawater surrounding the jacket-type structure, wherein the jacket-type structure includes a tank storing an intermediate heat transfer medium; an injection pipe connecting one side of the tank and one side of the jacket-type structure to inject the intermediate heat transfer medium stored in the tank into the jacket-type structure; It includes an opening/closing valve installed on one side of the injection pipe to open or close the passage of the injection pipe,
The jacket-type structure includes a first upper surface portion and a first lower surface portion respectively coupled to the upper and lower ends of the first circumferential surface portion of the reactor vessel; It is characterized in that it is composed of a second circumferential surface portion that is coupled to connect the outer peripheral end of the first upper surface portion and the outer peripheral end of the first lower surface portion and maintains a certain distance from the first peripheral surface portion.

삭제delete

다른 실시예로서, 본 발명의 중간 열전달 매개체는 유체인 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the intermediate heat transfer medium of the present invention is a fluid.

다른 실시예로서, 본 발명의 유체는 초임계 또는 가스인 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the fluid of the present invention is characterized as being supercritical or gaseous.

다른 실시예로서, 본 발명의 중간 열전달 매개체의 유동은 자연 순환 방식으로 상기 원자로 용기와 상기 해수용 열전달 유로 사이를 순환하는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the flow of the intermediate heat transfer medium of the present invention is characterized in that it circulates between the reactor vessel and the heat transfer flow path for seawater in a natural circulation manner.

다른 실시예로서, 본 발명의 탱크는 상기 자켓형 구조물보다 높은 위치 또는 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, the tank of the present invention is disposed at a higher or lower position than the jacket-type structure.

다른 실시예로서, 본 발명의 해수용 열전달 유로는, 상부 일측에 해수가 상기 해수용 열전달 유로내로 공급되도록 유입 배관이 연결되고, 하부 일측에 상기 해수용 열전달 유로내에 저장된 해수가 외부로 배출되도록 유출 배관이 연결되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the heat transfer flow path for seawater of the present invention is connected to an inflow pipe on one upper side so that seawater is supplied into the heat transfer flow path for seawater, and on one side of the lower part, the seawater stored in the heat transfer flow path for seawater flows out so that it is discharged to the outside. It is characterized in that piping is connected.

다른 실시예로서, 본 발명의 해수용 열전달 유로는, 상기 자켓형 구조물의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 상기 자켓형 구조물의 외측에 각각 결합되는 제2 상면부 및 제2 하면부; 상기 제2 상면부의 외주 끝단과 상기 제2 하면부의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제2 원주면부와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부로 구성되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the heat transfer flow path for seawater of the present invention includes a second upper surface portion and a second lower surface portion respectively disposed at the same height as the upper and lower surfaces of the jacket-type structure and respectively coupled to the outside of the jacket-type structure; It is characterized in that it is composed of a third peripheral surface part that is coupled to connect the outer peripheral end of the second upper surface part and the outer peripheral end of the second lower surface part and maintains a certain distance from the second peripheral surface part.

다른 실시예로서, 본 발명의 해수용 열전달 유로는 상기 자켓형 구조물의 상하 높이와 동일하면서 상기 제2 원주면부를 부분적으로 감싸주도록 상기 제2 원주면부를 따라 일정 간격을 두고 독립된 공간을 형성하는 다수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the heat transfer flow path for seawater of the present invention is the same as the top and bottom height of the jacket-type structure and forms an independent space at regular intervals along the second circumferential surface so as to partially surround the second circumferential surface. It is characterized by being composed of dogs.

다른 실시예로서, 본 발명의 다수 개의 상기 해수용 열전달 유로는, 상기 자켓형 구조물의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 상기 제2 원주면부에 결합되는 제2 상면부 및 제2 하면부; 상기 제2 상면부의 외주 끝단과 상기 제2 하면부의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제1 원주면부와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부로 구성되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment, the plurality of heat transfer channels for seawater of the present invention include a second upper surface portion and a second lower surface portion respectively disposed at the same height as the upper surface and lower surface of the jacket-type structure and coupled to the second circumferential surface portion; It is characterized in that it is composed of a third circumferential surface portion that is coupled to connect the outer peripheral end of the second upper surface portion and the outer peripheral end of the second lower surface portion and maintains a certain distance from the first peripheral surface portion.

다른 실시예로서, 본 발명의 제3 원주면부 중 일측 반경은 상기 제2 원주면부보다 안쪽 방향으로 함몰되도록 배치되고, 상기 제3 원주면부 중 타측 반경은 상기 제2 원주면부보다 바깥쪽 방향으로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment, one radius of the third circumferential surface of the present invention is arranged to be recessed inward than the second circumferential surface, and the other radius of the third peripheral surface is protruded outward than the second circumferential surface. It is characterized by being arranged as much as possible.

본 발명은 중간 열교환 매개체를 활용하여 자켓형 구조물에 주입함으로써 고온의 원자로와 저온의 해수 사이에 발생할 수 있는 열적 충격을 방지할 적절한 열적 저항을 발생시키고 잔열 제거에 필요한 면적을 줄이는 효과가 있다. The present invention utilizes an intermediate heat exchange medium and injects it into a jacket-type structure, thereby generating appropriate thermal resistance to prevent thermal shock that may occur between a high-temperature reactor and low-temperature seawater, and has the effect of reducing the area required to remove residual heat.

또한, 정상 운전시에는 자켓형 구조물을 저압 혹은 진공으로 유지하여 열손실을 줄여 원자로의 열적 효율을 높이는 효과가 있다. In addition, during normal operation, the jacket-type structure is maintained at low pressure or vacuum, thereby reducing heat loss and increasing the thermal efficiency of the nuclear reactor.

도 1은 본 발명에 따른 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템 구성을 개략적으로 도시한 정면 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예1 평면도.
도 3는 본 발명에 따른 실시예2 평면도. 1 is a front conceptual diagram schematically showing the configuration of a jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system according to the present invention.
Figure 2 is a plan view of Example 1 according to the present invention.
Figure 3 is a plan view of Example 2 according to the present invention.

이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.Hereinafter, in order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings FIGS. 1 to 3. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same configuration may be indicated by the same reference numeral in each drawing. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템은, 원자로 용기(100); 상기 원자로 용기(100)를 감싸는 자켓형 구조물(200); 상기 자켓형 구조물(200)을 감싸는 해수용 열전달 유로(300)를 포함하여 구성된다. 1 to 3, a jacketed nuclear reactor shutdown cooling system according to an embodiment of the present invention includes a reactor vessel 100; A jacket-type structure 200 surrounding the reactor vessel 100; It is configured to include a heat transfer passage 300 for seawater surrounding the jacket-type structure 200.

즉, 상기 자켓형 구조물(200)은 상기 원자로 용기(100)의 정상 운전시 상기 원자로 용기(100)의 열손실을 줄이도록 자켓형 구조물(200)의 내부 공간을 진공 또는 저압으로 유지하는 역할과, 상기 원자로 용기(100)의 비정상 운전에 따른 비상 상황시 상기 원자로 용기(100)를 냉각시키도록 자켓형 구조물(200)의 내부 공간에 주입되는 중간 열전달 매개체(R)를 저장하는 역할을 한다. That is, the jacket-type structure 200 serves to maintain the internal space of the jacket-type structure 200 at a vacuum or low pressure to reduce heat loss of the reactor vessel 100 during normal operation of the reactor vessel 100. , It serves to store the intermediate heat transfer medium (R) injected into the inner space of the jacket-type structure 200 to cool the reactor vessel 100 in an emergency situation due to abnormal operation of the reactor vessel 100.

이때, 상기 자켓형 구조물(200)은, 상기 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102) 상단과 하단에 각각 결합되는 제1 상면부(202) 및 제1 하면부(204); 상기 제1 상면부(202)의 외주 끝단과 제2 하면부(204)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102)와 일정 거리를 유지하는 제2 원주면부(206)로 구성된다. At this time, the jacket-type structure 200 includes a first upper surface portion 202 and a first lower surface portion 204 respectively coupled to the upper and lower ends of the first circumferential surface portion 102 of the reactor vessel 100; A second circumference is coupled to connect the outer circumferential end of the first upper surface portion 202 and the outer circumferential end of the second lower surface portion 204 and maintains a certain distance from the first circumferential surface portion 102 of the reactor vessel 100. It consists of a face part (206).

즉, 상기 자켓형 구조물(200)내에 저장된 중간 열전달 매개체(R)는 상기 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102)에 직접 접촉되기 때문에 열전달율을 높여주게 된다. That is, the intermediate heat transfer medium (R) stored in the jacket-type structure 200 increases the heat transfer rate because it is in direct contact with the first circumferential surface 102 of the reactor vessel 100.

상기 자켓형 구조물(200)은, 상기 중간 열전달 매개체(R)를 저장하는 탱크(210); 상기 탱크(210)의 하부 일측과 상기 자켓형 구조물(200)의 일측을 연결하여 상기 탱크(210)내에 저장된 상기 중간 열전달 매개체(R)를 상기 자켓형 구조물(200)에 주입하는 주입 배관(220); 및 상기 주입 배관(220)의 일측에 설치되어 상기 주입 배관(220)의 통로를 개방 또는 폐쇄하는 개폐 밸브(230)를 포함하여 구성된다. The jacket-type structure 200 includes a tank 210 for storing the intermediate heat transfer medium (R); An injection pipe 220 connects one lower side of the tank 210 and one side of the jacket-type structure 200 to inject the intermediate heat transfer medium (R) stored in the tank 210 into the jacket-type structure 200. ); and an opening/closing valve 230 installed on one side of the injection pipe 220 to open or close the passage of the injection pipe 220.

여기서, 상기 원자로 용기(100)의 비정상 운전에 따른 비상 상황시 상기 자켓형 구조물(200)에 저장된 중간 열전달 매개체(R)는 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102)를 직접 냉각하며 열을 상기 해수용 열전달 유로(300)의 방향으로 전달한다. Here, in an emergency situation due to abnormal operation of the reactor vessel 100, the intermediate heat transfer medium (R) stored in the jacket-type structure 200 directly cools the first peripheral surface 102 of the reactor vessel 100 and heats the reactor vessel 100. is transmitted in the direction of the heat transfer passage 300 for seawater.

이때, 상기 중간 열전달 매개체(R)는 상기 원자로 용기(100)에 적합한 임의의 초임계, 가스, 액체와 같은 유체를 활용하는 것이 바람직하다. At this time, it is desirable to use any fluid suitable for the reactor vessel 100, such as supercritical, gas, or liquid, as the intermediate heat transfer medium (R).

한편, 상기 해수용 열전달 유로(300)는, 상기 자켓형 구조물(200)의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 자켓형 구조물(200)의 외측에 각각 결합되는 제2 상면부(302) 및 제2 하면부(304); 상기 제2 상면부(302)의 외주 끝단과 제2 하면부(304)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부(306)로 구성된다. Meanwhile, the heat transfer flow path 300 for seawater includes a second upper surface portion 302 each disposed at the same height as the upper and lower surfaces of the jacket-type structure 200 and coupled to the outside of the jacket-type structure 200, respectively. Second lower portion 304; A third part is coupled to connect the outer peripheral end of the second upper surface portion 302 and the outer peripheral end of the second lower surface portion 304 and maintains a certain distance from the second circumferential surface portion 206 of the jacket-like structure 200. It consists of a circumferential surface portion (306).

즉, 상기 해수용 열전달 유로(300)내에 저장된 중간 열전달 매개체(R)는 상기 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)에 직접 접촉되기 때문에 열전달율을 높여주게 된다. That is, the intermediate heat transfer medium (R) stored in the seawater heat transfer passage 300 increases the heat transfer rate because it is in direct contact with the second peripheral surface portion 206 of the jacket-type structure 200.

또한, 상기 해수용 열전달 유로(300)는 상기 자켓형 구조물(300)의 상하 높이와 동일하면서 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)를 부분적으로 감싸주도록 제2 원주면부(206)를 따라 일정 간격을 두고 독립된 공간을 형성하는 다수 개로 구성된다. In addition, the heat transfer flow path 300 for seawater is the same as the top and bottom height of the jacket-type structure 300 and has a second circumferential surface portion 206 so as to partially surround the second circumferential surface portion 206 of the jacket-type structure 200. It consists of a number of units that form independent spaces at regular intervals along the .

즉, 상기 다수 개의 해수용 열전달 유로(300)는, 상기 자켓형 구조물(200)의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)에 결합되는 제2 상면부(302) 및 제2 하면부(304); 상기 제2 상면부(302)의 외주 끝단과 제2 하면부(304)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102)와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부(306)로 구성된다. That is, the plurality of heat transfer channels 300 for seawater are each disposed at the same height as the upper and lower surfaces of the jacket-type structure 200 and are coupled to the second circumferential surface portion 206 of the jacket-type structure 200. 2 upper surface portion 302 and second lower surface portion 304; A third circumference is coupled to connect the outer circumferential end of the second upper surface portion 302 and the outer circumferential end of the second lower surface portion 304 and maintains a certain distance from the first circumferential surface portion 102 of the reactor vessel 100. It consists of a face part 306.

이때, 상기 다수 개의 해수용 열전달 유로(300)의 제3 원주면부(306) 중 일측 반경은 상기 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)보다 안쪽 방향으로 함몰되도록 배치되고, 상기 다수 개의 해수용 열전달 유로(300)의 제3 원주면부(306) 중 타측 반경은 상기 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)보다 바깥쪽 방향으로 돌출되도록 배치된다. At this time, one radius of the third circumferential surface portion 306 of the plurality of heat transfer channels 300 for seawater is arranged to be depressed inward than the second circumferential surface portion 206 of the jacket-type structure 200, and the plurality of The other radius of the third circumferential surface portion 306 of the heat transfer flow path 300 for seawater is arranged to protrude outward from the second circumferential surface portion 206 of the jacket-type structure 200.

즉, 상기 다수 개의 해수용 열전달 유로(300)의 제3 원주면부(306) 중 상기 자켓형 구조물(200)의 제2 원주면부(206)보다 안쪽 방향으로 함몰되도록 배치되는 일측 반경은 상기 자켓형 구조물(200)과 상기 해수용 열전달 유로(300)의 경계부분에서 자켓형 구조물(200)내의 중간 열전달 매개체(R)와 접촉면적을 확대해 주기 때문에 열전달율을 높여주게 된다. That is, among the third circumferential surfaces 306 of the plurality of heat transfer channels 300 for seawater, one radius disposed to be depressed inward than the second circumferential surface 206 of the jacket-type structure 200 is the jacket-type structure. Since the contact area with the intermediate heat transfer medium (R) within the jacket-type structure 200 is expanded at the boundary between the structure 200 and the seawater heat transfer passage 300, the heat transfer rate is increased.

상기 해수용 열전달 유로(300)는, 상부 일측에 해수(R)가 상기 해수용 열전달 유로(300)내로 공급되도록 유입 배관(310)이 연결되고, 하부 일측에 상기 해수용 열전달 유로(300)내에 저장된 해수(R1)가 외부로 배출되도록 유출 배관(320)이 연결된다. The heat transfer flow path 300 for seawater is connected to an inflow pipe 310 on one upper side so that seawater (R) is supplied into the heat transfer flow path 300 for seawater, and is connected to the heat transfer flow path 300 for seawater on one lower side. An outlet pipe 320 is connected so that the stored seawater (R1) is discharged to the outside.

이때, 상기 유입 배관(310)과 유출 배관(320)은 상기 해수용 열전달 유로(300)의 상부 일측과 하부 일측에 적어도 1개 이상이 각각 연결되는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that at least one of the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 is connected to one upper side and one lower side of the seawater heat transfer passage 300, respectively.

또, 상기 유입 배관(310)과 유출 배관(320)은 상기 해수용 열전달 유로(300)가 다수 개일 경우 상부 일측과 하부 일측마다 각각 연결되는 것이 바람직하다. In addition, when there are multiple heat transfer passages 300 for seawater, the inlet pipe 310 and the outlet pipe 320 are preferably connected to one upper side and one lower side, respectively.

상기 유입 배관(310)은 상기 자켓형 구조물(200)내의 중간 열전달 매개체(R)의 자연 순환을 위해 상기 해수용 열전달 유로(300)의 상부 일측에 배치되었으나 해수(R1) 유입이 자연 순환과 수두차(水頭差)에 의해 유입될 수 있도록 해수용 열전달 유로(300)의 하부 일측에 배치될 수도 있다.The inflow pipe 310 is disposed on one upper side of the heat transfer flow path 300 for seawater for natural circulation of the intermediate heat transfer medium (R) within the jacket-type structure 200, but the inflow of seawater (R1) is caused by natural circulation and head It may be placed on one side of the lower part of the heat transfer passage 300 for seawater so that it can be introduced by water.

이 처럼, 본 발명의 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템은 비정상 운전에 따른 비상 상황시 중간 열전달 매개체(R)를 자켓형 구조물(200)에 주입함으로써 고온의 원자로 용기(100)와 해수용 열전달 유로(300)에 공급되는 저온의 해수(R1) 사이에 발생할 수 있는 열적 충격을 방지할 적절한 열적 저항을 발생시킬 수 있기 때문에 잔열 제거에 필요한 면적을 줄이는 장점이 있을 뿐만 아니라, 정상 운전시 자켓형 구조물(200)을 저압 혹은 진공으로 유지할 수 있기 때문에 열손실을 줄여 원자로 용기(100)의 열적 효율을 높이는 장점이 있다. In this way, the jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system of the present invention injects the intermediate heat transfer medium (R) into the jacket-type structure 200 in an emergency situation due to abnormal operation, thereby maintaining the high-temperature reactor vessel 100 and the heat transfer passage 300 for seawater. ), which not only has the advantage of reducing the area required to remove residual heat because it can generate appropriate thermal resistance to prevent thermal shock that may occur between the low-temperature seawater (R1) supplied to the ) can be maintained at low pressure or vacuum, which has the advantage of reducing heat loss and increasing the thermal efficiency of the reactor vessel 100.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.Meanwhile, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be implemented with modifications and modifications without departing from the gist of the present invention, and the technical idea to which such modifications and modifications are applied also falls within the scope of the following patent claims. Must see.

100 : 원자로 용기 102 : 제1 원주면부
200 : 자켓형 구조물 202 : 제1 상면부
204 : 제1 하면부 206 : 제2 원주면부
210 : 탱크 220 : 주입 배관
230 : 개폐 밸브 300 : 해수용 열전달 유로
302 : 제2 상면부 304 : 제2 하면부
306 : 제3 원주면부 310 : 유입 배관
320 : 유출 배관 R : 중간 열전달 매개체
R1 : 해수100: reactor vessel 102: first circumferential surface
200: Jacket-type structure 202: First upper surface portion
204: first lower surface portion 206: second circumferential surface portion
210: tank 220: injection pipe
230: Open/close valve 300: Heat transfer flow path for seawater
302: second upper surface portion 304: second lower surface portion
306: Third circumferential surface portion 310: Inlet pipe
320: Outflow pipe R: Intermediate heat transfer medium
R1: sea water

Claims (11)

원자로 용기(100);
상기 원자로 용기(100)를 감싸는 자켓형 구조물(200);
상기 자켓형 구조물(200)을 감싸는 해수용 열전달 유로(300)를 포함하되,
상기 자켓형 구조물(200)은,
중간 열전달 매개체(R)를 저장하는 탱크(210);
상기 탱크(210)의 일측과 상기 자켓형 구조물(200)의 일측을 연결하여 상기 탱크(210)내에 저장된 상기 중간 열전달 매개체(R)를 상기 자켓형 구조물(200)에 주입하는 주입 배관(220);
상기 주입 배관(220)의 일측에 설치되어 상기 주입 배관(220)의 통로를 개방 또는 폐쇄하는 개폐 밸브(230)를 포함하되,
상기 자켓형 구조물(200)은,
상기 원자로 용기(100)의 제1 원주면부(102) 상단과 하단에 각각 결합되는 제1 상면부(202) 및 제1 하면부(204);
상기 제1 상면부(202)의 외주 끝단과 상기 제1 하면부(204)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제1 원주면부(102)와 일정 거리를 유지하는 제2 원주면부(206)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.Reactor vessel (100);
A jacket-type structure (200) surrounding the reactor vessel (100);
It includes a heat transfer flow path 300 for seawater surrounding the jacket-type structure 200,
The jacket-type structure 200 is,
A tank 210 for storing an intermediate heat transfer medium (R);
An injection pipe 220 connects one side of the tank 210 and one side of the jacket-type structure 200 to inject the intermediate heat transfer medium (R) stored in the tank 210 into the jacket-type structure 200. ;
It includes an opening/closing valve 230 installed on one side of the injection pipe 220 to open or close the passage of the injection pipe 220,
The jacket-type structure 200 is,
A first upper surface portion 202 and a first lower surface portion 204 respectively coupled to the upper and lower ends of the first circumferential surface portion 102 of the reactor vessel 100;
A second peripheral surface portion 206 is coupled to connect the outer peripheral end of the first upper surface portion 202 and the outer peripheral end of the first lower surface portion 204 and maintains a certain distance from the first peripheral surface portion 102. A jacketed nuclear reactor shutdown cooling system, characterized in that: 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 중간 열전달 매개체(R)는 유체인 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 1,
A jacketed nuclear reactor stationary cooling system, characterized in that the intermediate heat transfer medium (R) is a fluid. 청구항 3에 있어서,
상기 유체는 초임계 또는 가스인 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 3,
A jacketed nuclear reactor stationary cooling system, characterized in that the fluid is supercritical or gas. 청구항 1에 있어서,
상기 중간 열전달 매개체(R)의 유동은 자연 순환 방식으로 상기 원자로 용기(100)와 상기 해수용 열전달 유로(300) 사이를 순환하는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 1,
A jacketed nuclear reactor stationary cooling system, characterized in that the flow of the intermediate heat transfer medium (R) circulates between the reactor vessel (100) and the seawater heat transfer passage (300) in a natural circulation manner. 청구항 1에 있어서,
상기 탱크(210)는 상기 자켓형 구조물(200)보다 높은 위치 또는 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 1,
The tank 210 is a jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system, characterized in that it is disposed in a higher or lower position than the jacket-type structure 200. 청구항 1에 있어서,
상기 해수용 열전달 유로(300)는,
상부 일측에 해수(R)가 상기 해수용 열전달 유로(300)내로 공급되도록 유입 배관(310)이 연결되고,
하부 일측에 상기 해수용 열전달 유로(300)내에 저장된 해수(R1)가 외부로 배출되도록 유출 배관(320)이 연결되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 1,
The heat transfer flow path 300 for seawater is,
An inflow pipe 310 is connected to one upper side so that seawater (R) is supplied into the heat transfer flow path 300 for seawater,
A jacket-type nuclear reactor shutdown cooling system, characterized in that an outlet pipe (320) is connected to one lower side so that seawater (R1) stored in the seawater heat transfer passage (300) is discharged to the outside. 청구항 7에 있어서,
상기 해수용 열전달 유로(300)는,
상기 자켓형 구조물(200)의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 상기 자켓형 구조물(200)의 외측에 각각 결합되는 제2 상면부(302) 및 제2 하면부(304);
상기 제2 상면부(302)의 외주 끝단과 상기 제2 하면부(304)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제2 원주면부(206)와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부(306)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 7,
The heat transfer flow path 300 for seawater is,
a second upper surface portion 302 and a second lower surface portion 304 respectively disposed at the same height as the upper and lower surfaces of the jacket-type structure 200 and respectively coupled to the outside of the jacket-type structure 200;
A third peripheral surface portion 306 is coupled to connect the outer peripheral end of the second upper surface portion 302 and the outer peripheral end of the second lower surface portion 304 and maintains a certain distance from the second peripheral surface portion 206. A jacketed nuclear reactor shutdown cooling system, characterized in that: 청구항 7에 있어서,
상기 해수용 열전달 유로(300)는 상기 자켓형 구조물(200)의 상하 높이와 동일하면서 상기 제2 원주면부(206)를 부분적으로 감싸주도록 상기 제2 원주면부(206)를 따라 일정 간격을 두고 독립된 공간을 형성하는 다수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 7,
The heat transfer flow path 300 for seawater is the same as the top and bottom height of the jacket-type structure 200 and is independent at regular intervals along the second circumferential surface portion 206 so as to partially surround the second circumferential surface portion 206. A jacketed nuclear reactor stationary cooling system, characterized in that it consists of a plurality of units forming a space. 청구항 9에 있어서,
다수 개의 상기 해수용 열전달 유로(300)는,
상기 자켓형 구조물(200)의 상면 및 하면과 동일한 높이로 각각 배치되어 상기 제2 원주면부(206)에 결합되는 제2 상면부(302) 및 제2 하면부(304);
상기 제2 상면부(302)의 외주 끝단과 상기 제2 하면부(304)의 외주 끝단을 연결하도록 결합되어 상기 제1 원주면부(102)와 일정 거리를 유지하는 제3 원주면부(306)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 9,
The plurality of heat transfer channels 300 for seawater are,
a second upper surface portion 302 and a second lower surface portion 304 respectively disposed at the same height as the upper and lower surfaces of the jacket-type structure 200 and coupled to the second circumferential surface portion 206;
A third peripheral surface portion 306 is coupled to connect the outer peripheral end of the second upper surface portion 302 and the outer peripheral end of the second lower surface portion 304 and maintains a certain distance from the first peripheral surface portion 102. A jacketed nuclear reactor shutdown cooling system, characterized in that: 청구항 10에 있어서,
상기 제3 원주면부(306) 중 일측 반경은 상기 제2 원주면부(206)보다 안쪽 방향으로 함몰되도록 배치되고,
상기 제3 원주면부(306) 중 타측 반경은 상기 제2 원주면부(206)보다 바깥쪽 방향으로 돌출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자켓형 원자로 정지 냉각 시스템.In claim 10,
One radius of the third circumferential surface portion 306 is arranged to be depressed inward than the second circumferential surface portion 206,
A jacketed nuclear reactor standstill cooling system, wherein the radius of the other side of the third circumferential surface portion (306) is arranged to protrude outward from the second circumferential surface portion (206).
KR1020210136773A 2021-10-14 2021-10-14 System for jacket style shutdown cooling of reactor KR102584086B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210136773A KR102584086B1 (en) 2021-10-14 2021-10-14 System for jacket style shutdown cooling of reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210136773A KR102584086B1 (en) 2021-10-14 2021-10-14 System for jacket style shutdown cooling of reactor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230053353A KR20230053353A (en) 2023-04-21
KR102584086B1 true KR102584086B1 (en) 2023-10-06

Family

ID=86098906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210136773A KR102584086B1 (en) 2021-10-14 2021-10-14 System for jacket style shutdown cooling of reactor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102584086B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498587B1 (en) * 2013-08-23 2015-03-04 한국원자력연구원 Passive cooling device of reactor cavity

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11901088B2 (en) 2012-05-04 2024-02-13 Smr Inventec, Llc Method of heating primary coolant outside of primary coolant loop during a reactor startup operation
KR101447514B1 (en) * 2013-03-13 2014-10-06 대우조선해양 주식회사 Safety System of Ocean System-integrated Modular Advanced Reactor
KR101517449B1 (en) * 2013-07-05 2015-05-04 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 Liquid Metal Cooling System For Cooling A External Reactor Vessel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498587B1 (en) * 2013-08-23 2015-03-04 한국원자력연구원 Passive cooling device of reactor cavity

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230053353A (en) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101950588B (en) Reactor containment vessel cooling equipment and nuclear energy electricity-generating apparatus
KR101447514B1 (en) Safety System of Ocean System-integrated Modular Advanced Reactor
JP4148417B2 (en) Stable passive residual heat removal system for liquid metal furnace
CN108648837A (en) A kind of modular Small reactor of full Natural Circulation
CN102637465A (en) Passive safety shell cooling system
US3841271A (en) Heat exchanger having a plurality of modular tube bundles
KR102584086B1 (en) System for jacket style shutdown cooling of reactor
KR101374751B1 (en) Passive decay heat removal system using organoic fluid, method of driving heat removal system
JPH0659076A (en) After-power removing apparatus for pressurized water reactor
KR101303481B1 (en) Sprinkling Water System for Cooling a Nuclear Reactor
JP2013076675A (en) Passive cooling system for liquid metal cooling reactor
KR102369045B1 (en) Cooling structure of the reactor
CN215730885U (en) Waste heat discharging device and underwater power device
KR102280895B1 (en) Integrated type passive cooling system of nuclear power plant
KR102371676B1 (en) Passive residual heat removal system
KR102360983B1 (en) Passive residual heat removal system of integral reactor for floating structure
RU167923U1 (en) EMERGENCY HEAT REMOVAL SYSTEM
KR101456575B1 (en) In vessel boron injection system
KR102414756B1 (en) Passive residual heat removal system
KR102364895B1 (en) Cooling structure of the reactor
KR102582425B1 (en) Vessel with nuclear power plant
JP2015078948A (en) Fast reactor nuclear reactor facilities
KR20140051621A (en) Method of nuclear corium cooling using liquid metal in external reactor vessel cooling system, and nuclear corium cooling system using the same
KR102511067B1 (en) Containment vessel passive cooling system of floating nuclear power plant using sea chest
KR102391857B1 (en) Reactor containment vessel outer wall cooling device using cavitation

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right