KR102594181B1 - Nuclear power plant using intermediate system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기를 이용한 원전에 대한 발명으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따르면, 노심 및 상기 노심을 냉각시키는 제1 유체가 수용된 원자로 용기; 상기 제1 유체 및 중간유체가 유입되고, 상기 제1 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 유체를 소정 온도로 냉각시키는 열교환기; 제2 유체 및 상기 열교환기를 통과한 상기 중간유체가 유입되고, 상기 제2 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 유체가 가열되어 증기를 발생시키는 증기발생기; 및 상기 중간유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력보다 높게 유지되도록 상기 중간유체를 가압하는 중간 가압기를 포함하는, 원전이 제공될 수 있다.The present invention relates to a nuclear power plant using a heat exchanger. According to one aspect of the present invention, the present invention includes: a reactor vessel containing a core and a first fluid for cooling the core; a heat exchanger into which the first fluid and the intermediate fluid flow, and cooling the first fluid to a predetermined temperature by exchanging heat between the first fluid and the intermediate fluid; A steam generator in which a second fluid and the intermediate fluid that have passed through the heat exchanger are introduced, and the second fluid is heated by heat exchange between the second fluid and the intermediate fluid to generate steam; And a nuclear power plant can be provided, including an intermediate pressurizer that pressurizes the intermediate fluid so that the pressure of the intermediate fluid is maintained higher than the pressure of the first fluid.

Description

중간계통을 이용한 원전{NUCLEAR POWER PLANT USING INTERMEDIATE SYSTEM}Nuclear power plant using intermediate systems {NUCLEAR POWER PLANT USING INTERMEDIATE SYSTEM}

본 발명은 중간계통을 이용한 원전에 대한 발명으로, 보다 상세하게 원자로의 열을 냉각하고 증기를 발생시키는 중간계통을 이용한 원전에 대한 발명이다.The present invention relates to a nuclear power plant using an intermediate system, and more specifically, to a nuclear power plant using an intermediate system that cools the heat of the nuclear reactor and generates steam.

가압경수로의 일차계통과 이차계통 사이에 위치하는 증기발생기는 주기적인 가동중검사(in-service inspection, ISI)를 거친다. 주기적으로 노심에 대해 가동중검사를 수행하는 것은 노심을 통과함에 따라 방사능을 포함하는 일차계통 냉각수가 이차계통으로 누설되는 것을 원천적으로 차단하기 위해, 증기발생기의 전열관의 건전성을 주기적으로 평가하기 위함이다.The steam generator located between the primary and secondary systems of a pressurized water reactor undergoes periodic in-service inspection (ISI). Periodically conducting in-service inspections of the reactor core is to periodically evaluate the soundness of the heat pipes of the steam generator in order to fundamentally prevent primary system coolant containing radioactivity from leaking into the secondary system as it passes through the core. .

한편, 최근 새롭게 개발되는 소형 모듈형 원전(small modular reactor, SMR)의 경우, 통상적인 상업용 가압경수로에 사용되는 대형 증기발생기를 대t신하여 일체형 원자로 용기 내부에 증기발생기가 위치하는 경우가 있다. 이렇게 상대적으로 작은 공간에서 필요한 열전달량을 달성하기 위해 증기발생기는 주로 관류형 증기발생기(once-through steam generator)와 같은 형태를 갖는다. 또한, 관류형 증기발생기보다 상대적으로 열교환 효율이 높은 인쇄기판형 열교환기를 증기발생기로 응용하는 연구 사례도 존재한다.Meanwhile, in the case of recently developed small modular reactors (SMRs), a steam generator may be located inside an integrated reactor vessel instead of a large steam generator used in a typical commercial pressurized water reactor. To achieve the required amount of heat transfer in such a relatively small space, steam generators mainly take the form of a once-through steam generator. In addition, there are research cases in which a printed board type heat exchanger, which has relatively higher heat exchange efficiency than a once-through type steam generator, is applied as a steam generator.

하지만, 인쇄기판형 열교환기는 미세하고 복잡한 유로 형상으로 인해 기존 증기발생기에서 수행하는 방식과 같은 가동중검사가 불가능하고, 그로 인해 일차계통 유로와 이차계통 유로 사이에 감시유로를 배치하여 누설 여부를 실시간으로 감시하는 등의 대안이 거론된다. 이 때, 감시유로는 열전달 효율이 과도하게 저하되는 것을 방지하기 위해 일차계통 유로와 이차계통 유로 사이 전체 면적에 배치되지 못하고, 격자 형태와 같이 배열된다. 그로 인해 감시유로가 없는 부분을 따라 일차계통 유로와 이차계통 유로 사이에 크랙이 발생하는 경우, 이를 감지하기 어려워 일차계통 냉각수가 이차계통으로 누설되는 문제가 있다.However, due to the fine and complex flow path shape of the printed board type heat exchanger, it is impossible to perform an in-operation inspection like that performed in a conventional steam generator. As a result, a monitoring flow path is placed between the primary system flow path and the secondary system flow path to check for leaks in real time. Alternatives such as surveillance are discussed. At this time, in order to prevent excessive decrease in heat transfer efficiency, the monitoring flow path is not arranged in the entire area between the primary system flow path and the secondary system flow path, but is arranged like a grid. As a result, if a crack occurs between the primary system flow path and the secondary system flow path along the part where there is no monitoring flow path, it is difficult to detect, resulting in a problem of primary system coolant leaking into the secondary system.

대한민국 등록특허 제10-1796450호 (2017.11.06.)Republic of Korea Patent No. 10-1796450 (2017.11.06.) 일본 등록특허 제6236437호 (2017.11.02)Japanese Patent No. 6236437 (2017.11.02)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 노심의 열을 냉각하기 위한 일차계통 냉각수가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 중간계통을 이용한 원전을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention were invented against the above background, and are intended to provide a nuclear power plant using an intermediate system that can prevent primary system cooling water for cooling the heat of the core from leaking to the outside.

본 발명의 일 측면에 따르면, 노심 및 상기 노심을 냉각시키는 제1 유체가 수용된 원자로 용기; 상기 제1 유체 및 중간유체가 유입되고, 상기 제1 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 유체를 소정 온도로 냉각시키는 열교환기; 제2 유체 및 상기 열교환기를 통과한 상기 중간유체가 유입되고, 상기 제2 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 유체가 가열되어 증기를 발생시키는 증기발생기; 및 상기 중간유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력보다 높게 유지되도록 상기 중간유체를 가압하는 중간 가압기를 포함하는, 원전이 제공될 수 있다.According to one aspect of the invention, a reactor vessel containing a reactor core and a first fluid for cooling the reactor core; a heat exchanger into which the first fluid and the intermediate fluid flow, and cooling the first fluid to a predetermined temperature by exchanging heat between the first fluid and the intermediate fluid; A steam generator in which a second fluid and the intermediate fluid that have passed through the heat exchanger are introduced, and the second fluid is heated by heat exchange between the second fluid and the intermediate fluid to generate steam; And a nuclear power plant can be provided, including an intermediate pressurizer that pressurizes the intermediate fluid so that the pressure of the intermediate fluid is maintained higher than the pressure of the first fluid.

본 발명의 일 실시예는, 노심을 냉각하기 위한 일차계통과 증기를 발생시키는 이차계통 사이에 중간계통을 형성하고, 중간계통의 압력을 일차계통의 압력보다 상대적으로 크게 설정함으로써, 일차계통과 중간계통 사이에 배치된 열교환기에 크랙이 발생하더라도 일차계통 냉각수에 포함된 방사성 물질이 외부로 방출되는 것을 미연에 방지할 수 있다.One embodiment of the present invention forms an intermediate system between the primary system for cooling the core and the secondary system for generating steam, and sets the pressure of the intermediate system to be relatively larger than the pressure of the primary system, thereby connecting the primary system and the intermediate system. Even if a crack occurs in the heat exchanger placed between systems, radioactive materials contained in the primary system coolant can be prevented from being released to the outside.

또한, 중간계통 냉각수를 순환시키는 로터를 원자로 냉각재 펌프의 로터와 연결함으로써, 정상운전 시, 원자로 냉각재 펌프에 의해 일차계통과 중간계통의 냉각수를 모두 순환시킬 수 있으며, 원자로 사고 시, 원자로 냉각재 펌프의 동작이 중지되더라도 별도로 구비된 중간게통 냉각수 순환펌프에 의해 중간계통의 냉각수가 순환되는 동력을 이용하여 일차계통의 냉각수를 순환시킬 수 있어 사고 시에도 노심을 지속적으로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by connecting the rotor that circulates the intermediate system coolant to the rotor of the reactor coolant pump, during normal operation, the coolant of both the primary system and the intermediate system can be circulated by the reactor coolant pump, and in the event of a nuclear accident, the reactor coolant pump Even if the operation is stopped, the coolant in the primary system can be circulated using the power of the coolant in the intermediate system by a separately provided intermediate system coolant circulation pump, which has the effect of continuously cooling the core even in the event of an accident.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전에 이용되는 인쇄기판형 열교환기를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전에서 중간계통에 이용된 열교환기가 원자로 용기에 설치되어 동작하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전의 일차계통 및 중간계통에서 공통으로 펌프를 이용하는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전의 일차계통 및 중간계통에서 공통으로 펌프를 이용하는 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전에서 중간계통에 별도의 펌프가 설치되어 동작하는 것을 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram showing a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining a printed board type heat exchanger used in a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining how a heat exchanger used in an intermediate system is installed and operated in a nuclear reactor vessel in a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining an example of common use of a pump in the primary system and intermediate system of a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining a modified example in which a pump is commonly used in the primary system and intermediate system of a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram for explaining the operation of a separate pump installed in the intermediate system in a nuclear power plant using an intermediate system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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.In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is mentioned as being 'connected', 'supported', 'connected', 'supplied', 'delivered', or 'contacted' with another component, it is directly connected, supported, connected, or connected to that other component. It may be supplied, delivered, or contacted, but it should be understood that other components may exist in the middle.

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.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

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.In addition, it should be noted in advance that expressions such as upper, lower, and side in this specification are explained based on the drawings, and may be expressed differently if the direction of the object in question changes. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically shown, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Additionally, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another.

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.As used in the specification, the meaning of "comprising" is to specify a specific characteristic, area, integer, step, operation, element and/or component, and to specify another specific property, area, integer, step, operation, element, component and/or group. It does not exclude the existence or addition of .

도 1 내지 도 6에 도시된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중간계통을 이용한 원전(10)은 노심(100), 제1 고온배관(110), 제1 저온배관(120), 증기발생기(200), 제2 고온배관(210), 제2 저온배관(220), 열교환기(300), 제3 고온배관(310), 제3 저온배관(320), 제1 펌프(400) 및 제2 펌프(500)를 포함한다.With reference to the drawings shown in FIGS. 1 to 6, a nuclear power plant 10 using an intermediate system according to an embodiment of the present invention will be described. A nuclear power plant 10 using an intermediate system according to an embodiment of the present invention includes a core 100, a first high-temperature pipe 110, a first low-temperature pipe 120, a steam generator 200, and a second high-temperature pipe 210. ), a second low-temperature pipe 220, a heat exchanger 300, a third high-temperature pipe 310, a third low-temperature pipe 320, a first pump 400, and a second pump 500.

노심(100)은 원자로의 핵연료를 포함하고, 핵분열을 통해 열을 생산한다. 이러한 노심(100)은 핵분열 시 생성된 중성자의 감속 및 흡수, 핵분열 생성물을 처리한다. 노심(100) 내에는 핵연료와 제어봉이 배치되고, 중성자 감속재가 포함될 수 있다. 그리고 노심(100) 내에 핵분열에 의해 발생된 열을 제거하기 위해 냉각수가 순환할 수 있는 일차계통과 연결된다. 일차계통은 본 발명의 일 실시예에서, 노심(100)과 열교환기(300) 사이에 냉각수가 순환하는 순환구조이다.The core 100 contains the nuclear fuel of a nuclear reactor and produces heat through nuclear fission. This core 100 decelerates and absorbs neutrons generated during nuclear fission and processes nuclear fission products. Nuclear fuel and control rods are disposed within the reactor core 100, and a neutron moderator may be included. And it is connected to a primary system through which cooling water can circulate to remove heat generated by nuclear fission within the reactor core 100. In one embodiment of the present invention, the primary system is a circulation structure in which cooling water circulates between the core 100 and the heat exchanger 300.

제1 고온배관(110)은 노심(100)에서 가열된 냉각수가 이동되는 배관이다. 제1 고온배관(110)의 일단은 노심(100)에 연결되고, 제1 고온배관(110)의 타단은 열교환기(300)에 연결된다.The first high temperature pipe 110 is a pipe through which coolant heated in the reactor core 100 moves. One end of the first high temperature pipe 110 is connected to the reactor core 100, and the other end of the first high temperature pipe 110 is connected to the heat exchanger 300.

제1 저온배관(120)은 열교환기(300)에서 냉각된 냉각수가 노심(100)으로 이동되는 배관이다. 제1 저온배관(120)의 일단은 열교환기(300)에 연결되고, 제1 저온배관(120)의 타단은 노심(100)에 연결된다.The first low-temperature pipe 120 is a pipe through which the cooling water cooled in the heat exchanger 300 moves to the reactor core 100. One end of the first low-temperature pipe 120 is connected to the heat exchanger 300, and the other end of the first low-temperature pipe 120 is connected to the reactor core 100.

상기와 같은, 일차계통은, 노심(100), 제1 고온배관(110), 열교환기(300), 제1 저온배관(120)을 거쳐 다시 노심(100)으로 순환하는 구조이다. 이러한 일차계통을 순환하는 냉각수는 제1 유체일 수 있다.As described above, the primary system is structured to circulate back to the core 100 through the core 100, the first high temperature pipe 110, the heat exchanger 300, and the first low temperature pipe 120. Coolant circulating in this primary system may be the first fluid.

증기발생기(200)에서는 급수가 가열되어 증기가 발생되며, 이 과정에서 증기가 발생되는 과정에서 열교환이 이루어진다. 증기발생기(200)에서 발생되는 증기는 포화증기(saturated steam) 또는 과열증기(superheated steam)일 수 있다. 증기발생기(200)에서 발생된 증기는 전력을 생산하도록 별도로 배치된 터빈을 가동시킬 수 있다.In the steam generator 200, feed water is heated to generate steam, and heat exchange occurs in the process of generating steam. Steam generated from the steam generator 200 may be saturated steam or superheated steam. Steam generated from the steam generator 200 can operate a separately arranged turbine to produce power.

제2 고온배관(210)은 증기발생기(200)에서 발생된 증기가 외부에 배치된 터빈 측으로 배출되는 배관이다. 제2 고온배관(210)의 일단은 증기발생기(200)에 연결되고, 제2 고온배관(210)의 타단은 별도 구성인 터빈 등에 연결될 수 있다.The second high temperature pipe 210 is a pipe through which steam generated from the steam generator 200 is discharged to the turbine located externally. One end of the second high-temperature pipe 210 may be connected to the steam generator 200, and the other end of the second high-temperature pipe 210 may be connected to a separate turbine, etc.

제2 저온배관(220)은 증기발생기(200)로 물을 공급하기 위한 배관이다. 제2 저온배관(220)의 일단은 별도의 저수조 등과 연결되며, 제2 저온배관(220)의 타단은 증기발생기(200)에 연결된다.The second low temperature pipe 220 is a pipe for supplying water to the steam generator 200. One end of the second low-temperature pipe 220 is connected to a separate water storage tank, etc., and the other end of the second low-temperature pipe 220 is connected to the steam generator 200.

여기서, 증기발생기(200)는 이차계통과 연결되는데, 이차계통은, 증기발생기(200), 제2 고온배관(210), 터빈 등과 같은 외부 구성 및 제2 저온배관(220)을 거쳐 다시 증기발생기(200)로 냉각수가 순환하는 순환구조이다. 이차계통을 순환하는 냉각수는 제2 유체일 수 있다.Here, the steam generator 200 is connected to the secondary system, which passes through external components such as the steam generator 200, the second high-temperature pipe 210, the turbine, etc., and the second low-temperature pipe 220, and then returns to the steam generator. (200) It is a circulation structure in which the coolant circulates. The coolant circulating in the secondary system may be a second fluid.

열교환기(300)는, 노심(100) 및 증기발생기(200)의 사이에 배치되고, 노심(100)과 증기발생기(200) 사이에서 열교환을 수행한다. 이러한 열교환기(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄기판형 열교환기(300)일 수 있다.The heat exchanger 300 is disposed between the core 100 and the steam generator 200 and performs heat exchange between the core 100 and the steam generator 200. As shown in FIG. 2, this heat exchanger 300 may be a printed board type heat exchanger 300.

제3 고온배관(310)은 열교환기(300)에서 가열된 냉각수가 열교환기(300)에서 배출되는 배관이다. 제3 고온배관(310)의 일단은 열교환기(300)에 연결되고, 제3 고온배관(310)의 타단은 증기발생기(200)에 연결된다.The third high temperature pipe 310 is a pipe through which the coolant heated in the heat exchanger 300 is discharged from the heat exchanger 300. One end of the third high temperature pipe 310 is connected to the heat exchanger 300, and the other end of the third high temperature pipe 310 is connected to the steam generator 200.

제3 저온배관(320)은 증기발생기(200)에서 냉각된 냉각수가 열교환기(300)로 이동되는 배관이다. 제3 저온배관(320)의 일단은 증기발생기(200)에 연결되며, 제3 저온배관(320)의 타단은 열교환기(300)에 연결된다.The third low-temperature pipe 320 is a pipe through which the cooling water cooled from the steam generator 200 moves to the heat exchanger 300. One end of the third low-temperature pipe 320 is connected to the steam generator 200, and the other end of the third low-temperature pipe 320 is connected to the heat exchanger 300.

한편, 본 명세서에서 제3 배관(310, 320)은 제3 고온배관(310)과 제3 저온배관(320)을 포함하는 개념일 수 있다.Meanwhile, in this specification, the third pipes 310 and 320 may be a concept including a third high-temperature pipe 310 and a third low-temperature pipe 320.

여기서, 열교환기(300)는 중간계통과 연결되며, 중간계통은, 열교환기(300), 제3 고온배관(310), 증기발생기(200), 제3 저온배관(320)을 거쳐 다시 열교환기(300)로 냉각수가 순환하는 순환구조이다. 중간계통을 순환하는 냉각수는 중간유체일 수 있다.Here, the heat exchanger 300 is connected to the intermediate system, and the intermediate system passes through the heat exchanger 300, the third high temperature pipe 310, the steam generator 200, and the third low temperature pipe 320 to the heat exchanger ( 300) It is a circular structure in which the coolant circulates. The coolant circulating in the intermediate system may be an intermediate fluid.

상기와 같이, 열교환기(300)가 노심(100) 및 증기발생기(200) 사이에 배치됨에 따라 일차계통 및 이차계통 사이에 중간계통이 형성될 수 있다. 따라서 열교환기(300)는 일차계통 및 중간계통의 경로 상에 놓이며, 일차계통과 중간계통 사이에서 열교환을 수행한다.As described above, as the heat exchanger 300 is disposed between the core 100 and the steam generator 200, an intermediate system may be formed between the primary system and the secondary system. Therefore, the heat exchanger 300 is placed on the path of the primary system and the intermediate system, and performs heat exchange between the primary system and the intermediate system.

이 때, 중간계통의 압력(Pi)은 일차계통의 압력(P1)보다 높게 설정한다. 이를 위해 중간계통에 중간 가압기(305)가 구비될 수 있다. 즉, 중간 가압기(305)는 중간유체의 압력을 가압하여, 제1 유체의 압력이나 제2 유체의 압력보다 중간유체의 압력이 높게 유지할 수 있다.At this time, the pressure of the intermediate system (P i ) is set higher than the pressure of the primary system (P 1 ). For this purpose, an intermediate pressurizer 305 may be provided in the intermediate system. That is, the intermediate pressurizer 305 can pressurize the pressure of the intermediate fluid and maintain the pressure of the intermediate fluid higher than the pressure of the first fluid or the pressure of the second fluid.

중간 가압기(305)는 증기 또는 불활성기체(inert gas, 예컨대, 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 중 하나 이상)를 사용하여 중간계통의 압력을 높일 수 있다. 이러한 중간 가압기(305)는 중간계통의 제3 고온배관(310) 및 제3 저온배관(320) 중 하나에 설치될 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 중간 가압기(305)는 제3 고온배관(310)에 설치될 수 있다.The intermediate pressurizer 305 is steam or inert gas (eg, one or more of nitrogen (N 2 ), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe). You can increase the pressure of the intermediate system by using . This intermediate pressurizer 305 may be installed in one of the third high temperature pipe 310 and the third low temperature pipe 320 of the intermediate system. For example, as shown in FIG. 1, the intermediate pressurizer 305 may be installed in the third high temperature pipe 310.

이렇게 중간계통의 압력(Pi)이 일차계통의 압력(P1)보다 높게 설정됨에 따라 열교환기(300)에 크랙이 발생하여 일차계통을 순환하는 제1 유체가 중간계통으로 누설되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다. 이 때, 크랙이 발생하는 경우에도 중간계통의 압력(Pi)이 일차계통의 압력(P1)보다 높기 때문에 크랙을 통해 제1 유체가 중간계통으로 누설되는 대신 중간유체가 중간계통에서 일차계통으로 흐르고, 이에 따라 제1 유체가 중간계통으로 유입되지 않을 수 있다.As the pressure of the intermediate system (P i ) is set higher than the pressure of the primary system (P 1 ), cracks occur in the heat exchanger 300, preventing the first fluid circulating in the primary system from leaking into the intermediate system. You can block it. At this time, even when a crack occurs, the pressure of the intermediate system (P i ) is higher than the pressure of the primary system (P 1 ), so instead of the first fluid leaking into the intermediate system through the crack, the intermediate fluid flows from the intermediate system to the primary system. flows, and accordingly, the first fluid may not flow into the intermediate system.

중간계통의 압력(Pi)은, 원자로의 정상 운전 상태, 원자로의 출력 변동 운전 상태, 원자로의 가열 상태, 원자로의 냉각 상태, 원자로의 과도 상태 및 원자로의 핵연료 재장전 상태 등 모든 상태에 걸쳐 일차계통의 압력(P1)보다 높게 설정될 수 있다.The pressure (P i ) of the intermediate system is primary across all states, including the normal operating state of the nuclear reactor, the output fluctuating operation state of the nuclear reactor, the heating state of the nuclear reactor, the cooling state of the nuclear reactor, the transient state of the nuclear reactor, and the nuclear fuel reloading state of the nuclear reactor. It can be set higher than the system pressure (P 1 ).

원자로의 정상운전은, 통상 일정한 출력, 특히 100%의 출력을 지속적으로 유지하는 상태이다.Normal operation of a nuclear reactor is a state in which a constant output, especially 100% output, is continuously maintained.

원자로의 출력 변동 운전 상태는, 필요에 따라 정해진 절차를 통해 원자로 출력을 정해진 범위 내에서 변동시키는 상태이다.The output fluctuation operation state of a nuclear reactor is a state in which the output of the nuclear reactor is varied within a set range through a set procedure as needed.

원자로가 가열되는 상태는, 노형이나 운전전략에 따라 달라지지만, 대부분의 원자로에서 일차계통의 압력이 정상운전 시의 압력에 준하는 압력으로 상승한 다음에 이루어지는데, 원자로의 최초 운전 시 또는 점검 이후 원자로를 다시 운전하기 위해 가열하는 상태이다.The state in which the reactor is heated varies depending on the reactor type or operation strategy, but in most reactors, it occurs after the pressure in the primary system rises to the pressure during normal operation. When the reactor is first operated or after inspection, the reactor is heated. It is in a state of heating to operate again.

원자로가 냉각되는 상태는, 원자로 가동 중 점검이나 핵연료 재장전을 위해 정상운전 상태에서 벗어나 원자로의 압력과 온도를 낮추는 상태이다.The state in which a nuclear reactor is cooled is a state in which the pressure and temperature of the nuclear reactor are lowered outside of normal operation for inspection or reloading of nuclear fuel during operation.

원자로의 과도 상태는, 의도하지 않은 사유(예컨대, 특정 기기의 오작동 등)로 인해 원자로의 출력이 급감발되거나 유량, 온도 및 압력이 급변하는 등의 상태이다. 이러한 원자로의 과도 상태에 따라 대응 방법은 달라질 수 있으며, 어떤 기기가 어떤 오작동이 발생했는지에 따라 달라질 수 있다.The transient state of a nuclear reactor is a state in which the output of the nuclear reactor suddenly decreases or the flow rate, temperature, and pressure suddenly change due to unintended reasons (for example, malfunction of a specific device, etc.). Depending on the transient state of the nuclear reactor, response methods may vary and may vary depending on which device malfunctioned.

여기서, 중간계통의 압력이 설정된 압력을 유지하지 못하는 경우가 발생하면, 열교환기(300)에 있을 수 있는 크랙을 통한 제1 유체의 중간계통으로의 누설을 차단하기 위해 일반적인 원자로 설계기준사고에 준하여 원자로가 정지될 수 있다.Here, in the event that the pressure of the intermediate system does not maintain the set pressure, in order to block leakage of the first fluid to the intermediate system through cracks that may exist in the heat exchanger 300, in accordance with the general nuclear reactor design standard accident, The reactor may be shut down.

또한, 중간계통의 배관의 일부 파단 등과 같이, 중간계통을 순환하는 중간유체가 상실되는 경우, 중간계통의 압력이 급격하게 감소할 수 있다. 이런 경우, 중간계통의 압력(Pi)이 일차계통의 압력(P1)보다 높은 상태가 유지되도록 일차계통의 압력(P1)을 감압하는 조치를 고려할 수 있지만, 일차계통의 충분한 냉각이 수반되지 않은 감압은 일차계통 냉각수의 급격한 기화 및 이에 따른 과압과 과압방지계통의 순차적 작동을 통해 최종적으로 원자로 냉각재의 일부 상실을 유도할 수 있다. 따라서 일차계통과 중간계통 사이에 배치된 열교환기(300)에서 파단이 발생하는 확률이 낮다고 판단되는 경우, 또는 파단이 발생한 경우에 중간계통의 압력이 일차계통의 압력보다 낮아짐에 따라 발생하는 제1 유체의 누설량 및 그에 따른 후속 영향이 상술한 감암계통 작동과 비교하여 더 미미하다고 판단될 경우에 일차계통 감암설비를 작동시킬 필요가 없다. 어느 경우라도 설계기준사고로 관리하여 원자로를 즉지 정지할 경우 유의미한 방사능 물질의 누설을 방지할 수 있다.In addition, if the intermediate fluid circulating in the intermediate system is lost, such as a partial breakage of the pipe of the intermediate system, the pressure of the intermediate system may rapidly decrease. In this case, measures to reduce the pressure of the primary system (P 1 ) may be considered so that the pressure of the intermediate system (P i ) remains higher than the pressure of the primary system (P 1 ), but sufficient cooling of the primary system is required. Failure to depressurize can ultimately lead to partial loss of the reactor coolant through rapid evaporation of the primary system coolant and subsequent overpressure and sequential operation of the overpressure prevention system. Therefore, when it is determined that the probability of rupture occurring in the heat exchanger 300 disposed between the primary system and the intermediate system is low, or when rupture occurs, the first heat exchanger that occurs as the pressure of the intermediate system becomes lower than the pressure of the primary system If the amount of fluid leakage and subsequent effects are judged to be less than the operation of the reduction system described above, there is no need to operate the primary system reduction equipment. In any case, significant leakage of radioactive materials can be prevented if the reactor is immediately shut down by managing it as a design-based accident.

원자로의 핵연료 재장전 상태는, 주기적으로 핵연료를 노심(100)에 재장전하는 상태이다. 이 때, 원자로의 뚜껑이 열리므로 원자로 용기(20) 내의 압력은 외부 압력과 일치하고, 중간계통을 중간 가압기(305)로 계속 가압할 수 있지만, 가압하지 않고 중간계통을 대기에 노출시키더라도 열교환기(300)로부터 jeorl에 노출된 일차계통의 수면까지 높이보다 열교환기(300)로부터 대기에 노출된 중간계통의 수면까지 높이가 더 높게 설치됨으로써 자연적으로 중간계통의 압력(Pi)이 일차계통의 압력(P1)보다 높은 상태가 유지될 수 있다.The nuclear fuel reloading state of the nuclear reactor is a state in which nuclear fuel is periodically reloaded into the core 100. At this time, since the lid of the reactor is opened, the pressure within the reactor vessel 20 matches the external pressure, and the intermediate system can be continuously pressurized with the intermediate pressurizer 305. However, even if the intermediate system is exposed to the atmosphere without pressurization, heat exchange occurs. Since the height from the heat exchanger 300 to the water surface of the intermediate system exposed to the atmosphere is installed higher than the height from the heat exchanger 300 to the water surface of the primary system exposed to the jeorl, the pressure (P i ) of the intermediate system naturally increases with the primary system. A state higher than the pressure (P 1 ) can be maintained.

그리고 이차계통의 압력(P2)은 중간계통의 압력(Pi)보다 낮게 유지될 수 있다. 중간계통의 온도보다 이차계통의 온도가 낮은데 이차계통의 압력(P2)이 중간계통의 압력(Pi)보다 높으면, 높은 압력으로 인해 증기발생기(200)에서 증기가 발생되지 않을 수 있다. 따라서 이차계통의 압력(P2)은 중간계통의 압력(Pi)보다 낮게 유지될 필요가 있다.And the pressure of the secondary system (P 2 ) can be maintained lower than the pressure of the intermediate system (P i ). If the temperature of the secondary system is lower than the temperature of the intermediate system and the pressure (P 2 ) of the secondary system is higher than the pressure (P i ) of the intermediate system, steam may not be generated in the steam generator 200 due to the high pressure. Therefore, the pressure of the secondary system (P 2 ) needs to be maintained lower than the pressure of the intermediate system (P i ).

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 열교환기(300)는, 인쇄기판형 열교환기(300)일 수 있다. 이러한 열교환기(300)는, 바디(330), 제1 유체 유입부(342), 제1 유체 배출부(344), 중간유체 유입부(352), 중간유체 배출부(354), 인쇄기판부(360)를 포함한다.And as shown in FIG. 2, the heat exchanger 300 may be a printed board type heat exchanger 300. This heat exchanger 300 includes a body 330, a first fluid inlet 342, a first fluid outlet 344, an intermediate fluid inlet 352, an intermediate fluid outlet 354, and a printed board portion ( 360).

바디(330)는 열교환기(300)의 전체적인 외관을 제공하는 하우징과 다른 구성들을 지지하는 프레임을 포함할 수 있다. 이러한 바디(330)의 내부에 인쇄기판부(360)가 수용될 수 있다.The body 330 may include a housing that provides the overall appearance of the heat exchanger 300 and a frame that supports other components. The printed board unit 360 may be accommodated inside the body 330.

제1 유체 유입부(342)는 제1 유체가 바디(330)의 내부로 유입되며, 바디(330)의 일 측에 배치될 수 있다.The first fluid inlet 342 allows the first fluid to flow into the body 330 and may be disposed on one side of the body 330.

제1 유체 배출부(344)는 제1 유체가 바디(330)에서 외부로 배출되며, 바디(330)의 타 측에 배치될 수 있다.The first fluid discharge unit 344 discharges the first fluid to the outside from the body 330 and may be disposed on the other side of the body 330.

중간유체 유입부(352)는 중간유체가 바디(330)의 내부로 유입되고, 바디(330)를 이루는 면 중 한 쪽에 배치될 수 있다.The intermediate fluid inlet 352 allows intermediate fluid to flow into the interior of the body 330 and may be disposed on one of the surfaces forming the body 330.

중간유체 배출부(354)는 중간유체가 바디(330)에서 외부로 배출되고, 바디(330)를 이루는 면 중 중간유체 유입부(352)가 배치된 면 또는 다른 쪽에 배치될 수 있다.The intermediate fluid discharge unit 354 discharges the intermediate fluid to the outside from the body 330, and may be disposed on the side where the intermediate fluid inlet 352 is located or on the other side of the body 330.

인쇄기판부(360)는 바디(330)의 내부에 배치되고, 제1 유체 및 중간유체가 이동하여 제1 유체 및 중간유체 사이에서 열교환이 이루어질 수 있다. 이러한 인쇄기판부(360)는 제1 인쇄기판(362) 및 제2 인쇄기판(364)을 포함한다.The printed board unit 360 is disposed inside the body 330, and the first fluid and the intermediate fluid move so that heat exchange can occur between the first fluid and the intermediate fluid. This printed board unit 360 includes a first printed board 362 and a second printed board 364.

제1 인쇄기판(362)은 플레이트 형상을 가지며, 일면에 제1 유체가 이동될 수 있는 홈 형상을 갖는 복수 개의 제1 미세유로가 형성될 수 있다. 복수 개의 제1 미세유로는 제1 유체 유입부(342)를 통해 유입된 제1 유체가 흐르도록 소정의 패턴을 가지며 형성될 수 있다. 그리고 복수 개의 제1 미세유로를 거친 제1 유체는 제1 유체 배출부(344)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The first printed board 362 has a plate shape, and a plurality of first micro-channels having a groove shape through which the first fluid can move may be formed on one surface. A plurality of first micro-channels may be formed with a predetermined pattern so that the first fluid introduced through the first fluid inlet 342 flows. And the first fluid that has passed through the plurality of first micro-channels may be discharged to the outside through the first fluid discharge unit 344.

제2 인쇄기판(364)은 플레이트 형상을 가지며, 일면에 중간유체가 이동될 수 있는 홈 형상을 갖는 복수 개의 제2 미세유로가 형성될 수 있다. 복수 개의 제2 미세유로는 중간유체 유입부(352)를 통해 유입된 중간유체가 흐르도록 소정의 패턴을 가지며 형성될 수 있다. 그리고 복수 개의 제2 미세유로를 거친 중간유체는 중간유체 배출부(354)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The second printed board 364 has a plate shape, and a plurality of second micro-channels having a groove shape through which intermediate fluid can move may be formed on one surface. A plurality of second micro-channels may be formed with a predetermined pattern to allow the intermediate fluid introduced through the intermediate fluid inlet 352 to flow. And the intermediate fluid that has passed through the plurality of second micro-channels may be discharged to the outside through the intermediate fluid discharge unit 354.

여기서, 제1 인쇄기판(362) 및 제2 인쇄기판(364)은 각각 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수 개의 제1 인쇄기판(362) 및 복수 개의 제2 인쇄기판(364)은 서로 교번되어 적층되거나 다른 정해진 순서에 따라 적층될 수 있다. 복수 개의 제1 인쇄기판(362) 및 복수 개의 제2 인쇄기판(364)은 적층되어 인쇄기판부(360)를 이루며, 인쇄기판부(360)는 복수 개의 층이 적층된 상태로 바디(330) 내에 배치될 수 있다.Here, a plurality of first printed boards 362 and a plurality of second printed boards 364 may each be provided, and the plurality of first printed boards 362 and the plurality of second printed boards 364 are stacked alternately with each other. or can be stacked according to some other defined order. A plurality of first printed boards 362 and a plurality of second printed boards 364 are stacked to form a printed board unit 360, and the printed board unit 360 is disposed in the body 330 with a plurality of layers stacked. It can be.

도 3에 도시된 바와 같이, 노심(100)과 열교환기(300)가 함께 설치된 일체형 원자로를 참조하면, 일체형 원자로의 원자로 용기(20) 내부에 열교환기(300)를 설치할 수 있다. 원자로 용기(20)의 상부에는 가압기(23)가 배치될 수 있다. 가압기(23)는 원자로 용기(20) 내에 배치된 일차계통의 제1 유체를 가압할 수 있다.As shown in FIG. 3, referring to an integrated nuclear reactor in which the core 100 and the heat exchanger 300 are installed together, the heat exchanger 300 can be installed inside the reactor vessel 20 of the integrated reactor. A pressurizer 23 may be placed at the top of the reactor vessel 20. The pressurizer 23 may pressurize the first fluid of the primary system disposed within the reactor vessel 20.

이 때, 일차계통에 흐르는 제1 유체를 순환시키기 위해 제1 펌프(400)가 설치될 수 있다.At this time, a first pump 400 may be installed to circulate the first fluid flowing in the primary system.

제1 펌프(400)는 일차계통에서 제1 유체를 순환시키고, 또한, 중간계통에서 중간유체를 함께 순환시킬 수 있다.The first pump 400 may circulate the first fluid in the primary system and also circulate the intermediate fluid in the intermediate system.

노심(100)의 상부에서부터 열교환기(300)의 상부까지 노심(100)에서 발생한 열에 의해 가열된 제1 유체가 이동되는 제1 고온배관(110)이 배치될 수 있고, 제1 펌프(400)를 거쳐 열교환기(300)를 거쳐 열교환되어 냉각된 제1 유체가 이동되는 제1 저온배관(120)이 열교환기(300) 하부에서부터 노심(100)의 하부까지 배치될 수 있다. 그리고 제1 고온배관(110)의 특정 위치에 열교환기(300)가 배치될 수 있다.A first high-temperature pipe 110 through which the first fluid heated by the heat generated in the reactor core 100 moves may be disposed from the top of the reactor core 100 to the top of the heat exchanger 300, and the first pump 400 The first low-temperature pipe 120 through which the first fluid cooled by heat exchange through the heat exchanger 300 moves may be disposed from the bottom of the heat exchanger 300 to the bottom of the reactor core 100. And the heat exchanger 300 may be placed at a specific location of the first high temperature pipe 110.

열교환기(300)의 제3 고온배관(310)은 열교환기(300)의 상부 측에 배치되고, 제3 저온배관(320)은 열교환기(300)의 하부 측에 배치될 수 있다. 이 때, 제3 고온배관(310) 및 제3 저온배관(320)의 대부분은 원자로 용기(20)의 외부에 위치될 수 있다.The third high temperature pipe 310 of the heat exchanger 300 may be disposed on the upper side of the heat exchanger 300, and the third low temperature pipe 320 may be disposed on the lower side of the heat exchanger 300. At this time, most of the third high-temperature pipe 310 and the third low-temperature pipe 320 may be located outside the reactor vessel 20.

그리고 제1 펌프(400)는 원자로 용기(20)의 상부 측에 배치될 수 있다. 이 때, 제1 펌프(400)는 일차계통의 제1 유체 및 중간계통의 중간유체를 순환시킬 수 있으며, 이를 위해 일차계통 내부에 위치하며 제1 유체와 1차 로터(410) 및 중간계통 내부에 위치하며 중간유체와 접하는 중간로터(420)가 구비될 수 있다. 또한, 추가로 도 4에 도시된 바와 같이, 단일한 구동축(430) 및 구동부(440)가 구비될 수 있다.And the first pump 400 may be disposed on the upper side of the reactor vessel 20. At this time, the first pump 400 can circulate the first fluid of the primary system and the intermediate fluid of the intermediate system, and for this purpose, it is located inside the primary system and is located inside the first fluid, the primary rotor 410, and the intermediate system. It may be provided with an intermediate rotor 420 that is located in and in contact with the intermediate fluid. Additionally, as shown in FIG. 4, a single drive shaft 430 and drive unit 440 may be provided.

1차 로터(410)는 일차계통에 배치될 수 있으며, 예컨대, 일차계통의 제1 고온배관(110)에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 1차 로터(410)는 제1 저온배관(120)에 배치될 수도 있다.The primary rotor 410 may be placed in the primary system, for example, in the first high temperature pipe 110 of the primary system. However, the present invention is not limited to this, and the primary rotor 410 may be disposed in the first low-temperature pipe 120.

중간로터(420)는 중간계통에 배치될 수 있고, 예컨대, 중간계통의 제3 고온배관(310)에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 중간로터(420)는 제3 저온배관(320)에 배치될 수도 있다.The intermediate rotor 420 may be placed in an intermediate system, for example, in the third high temperature pipe 310 of the intermediate system. However, it is not limited to this, and the intermediate rotor 420 may be disposed in the third low-temperature pipe 320.

구동축(430)은 1차 로터(410) 및 중간로터(420) 사이에 배치되며, 1차 로터(410) 및 중간로터(420)와 연결될 수 있다. 따라서 구동축(430)이 회전되면 그에 따라 1차 로터(410) 및 중간로터(420)가 동시에 회전될 수 있다.The drive shaft 430 is disposed between the primary rotor 410 and the intermediate rotor 420, and may be connected to the primary rotor 410 and the intermediate rotor 420. Therefore, when the drive shaft 430 rotates, the primary rotor 410 and the intermediate rotor 420 may rotate simultaneously.

구동부(440)는 구동축(430)에 연결되며, 구동축(430)을 회전시킬 수 있다. 따라서 구동부(440)의 구동으로 1차 로터(410) 및 중간로터(420)가 회전하여 일차계통의 제1 유체 및 중간계통의 중간유체가 순환될 수 있다.The drive unit 440 is connected to the drive shaft 430 and can rotate the drive shaft 430. Therefore, when the driving unit 440 is driven, the primary rotor 410 and the intermediate rotor 420 rotate so that the first fluid of the primary system and the intermediate fluid of the intermediate system can be circulated.

상기와 같은 제1 펌프(400)는, 필요에 따라 복수 개가 원자로 용기(20)에 설치될 수 있다. 따라서 복수 개의 제1 펌프(400) 중 하나가 동작되지 않더라도 다른 제1 펌프(400)에 의해 제1 유체 및 중간유체가 순환될 수 있다.A plurality of first pumps 400 as described above may be installed in the reactor vessel 20 as needed. Therefore, even if one of the plurality of first pumps 400 is not operated, the first fluid and the intermediate fluid can be circulated by the other first pumps 400.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 펌프(400)는 1차 로터(410), 중간로터(420), 1차 로터 구동축(431), 1차 로터 기어(433), 중간로터 구동축(435), 중간로터 기어(437) 및 구동부(440)를 포함할 수 있다.In addition, as shown in Figure 5, the first pump 400 includes a primary rotor 410, an intermediate rotor 420, a primary rotor drive shaft 431, a primary rotor gear 433, and an intermediate rotor drive shaft ( 435), an intermediate rotor gear 437, and a drive unit 440.

제1 펌프(400)가 도 5에 도시된 바와 같이, 설치됨에 따라 일차계통의 제1 유체의 유속 및 중간계통의 중간유체의 유속을 다르게 순환시킬 수 있다.As the first pump 400 is installed, as shown in FIG. 5, the flow rate of the first fluid in the primary system and the flow rate of the intermediate fluid in the intermediate system can be circulated differently.

즉, 1차 로터(410)는 일차계통에 설치되고, 중간로터(420)는 중간계통에 설치되며, 1차 로터 구동축(431)은 1차 로터(410)와 연결되며, 구동부(440)와 연결될 수 있다.That is, the primary rotor 410 is installed in the primary system, the intermediate rotor 420 is installed in the intermediate system, the primary rotor drive shaft 431 is connected to the primary rotor 410, and the driving unit 440 and can be connected

그리고 중간로터 구동축(435)은 중간로터(420)와 연결될 수 있다. 이 때, 1차 로터 기어(433)는 1차 로터 구동축(431)에 설치되고, 중간로터 기어(437)는 중간로터 구동축(435)에 설치되어 1차 로터 기어(433)와 중간로터 기어(437)가 서로 맞물릴 수 있다. 따라서 구동부(440)가 구동됨에 따라 1차 로터 구동축(431)이 회전하여 1차 로터(410)가 회전될 수 있다. 그리고 1차 로터 구동축(431)이 회전함에 따라 1차 로터 기어(433) 및 중간로터 기어(437)를 통해 중간로터 구동축(435)이 회전하여 중간로터(420)가 회전하며, 그에 따라 중간계통의 중간유체가 순환될 수 있다. 도 5에는 구동부(440)가 1차 로터 구동축(431)을 직접 구동하는 것으로 도시되어 있으나, 구동부(440)는 1차 로터 구동축(431) 대신 중간로터 구동축(435)을 직접 구동할 수도 있다.And the middle rotor drive shaft 435 may be connected to the middle rotor 420. At this time, the primary rotor gear 433 is installed on the primary rotor drive shaft 431, and the intermediate rotor gear 437 is installed on the intermediate rotor drive shaft 435 to form the primary rotor gear 433 and the intermediate rotor gear ( 437) can be interlocked. Accordingly, as the drive unit 440 is driven, the primary rotor drive shaft 431 rotates and the primary rotor 410 may rotate. And as the primary rotor drive shaft 431 rotates, the intermediate rotor drive shaft 435 rotates through the primary rotor gear 433 and the intermediate rotor gear 437, causing the intermediate rotor 420 to rotate, and thus the intermediate system The intermediate fluid can be circulated. In FIG. 5, the drive unit 440 is shown to directly drive the primary rotor drive shaft 431, but the drive unit 440 may directly drive the intermediate rotor drive shaft 435 instead of the primary rotor drive shaft 431.

여기서, 1차 로터 기어(433) 및 중간로터 기어(437)의 기어비가 다르면 그에 따라 1차 로터(410) 및 중간로터(420)가 다른 속도로 회전될 수 있어, 제1 유체와 중간유체의 온도, 압력, 성분 등의 차이로 인한 물성 차이 및 일차계통과 중간계통의 순환유량의 차이에 대응할 수 있다.Here, if the gear ratios of the primary rotor gear 433 and the intermediate rotor gear 437 are different, the primary rotor 410 and the intermediate rotor 420 may rotate at different speeds accordingly, so that the first fluid and the intermediate fluid It can respond to differences in physical properties due to differences in temperature, pressure, and composition, as well as differences in circulating flow rates between the primary and intermediate systems.

또한, 1차 로터 기어(433) 또는 중간로터 기어(437)는 각각 복수 개가 배치될 수 있으며, 복수 개의 복수 개의 1차 로터 기어(433) 및 중간로터 기어(437)의 조합은 각각은 서로 다른 기어비를 가질 수 있다. 이 경우, 복수 개의 1차 로터 기어(433) 및 중간로터 기어(437)의 조합은 각각은 복수 개의 복수 개의 1차 로터 기어(433) 및 중간로터 기어(437)의 조합은 각각 중 하나와 맞물리도록 이동될 수 있다. 이렇게 기어가 이동됨에 따라 1차 로터 구동축(431)과 중간로터 구동축(435)의 회전수의 비율이 변경될 수 있다. 이를 이하 변속이라 칭한다. 여기서, 1차 로터 기어(433) 또는 중간로터 기어(437)의 이동은 구동부(440)에 의해 제어될 수 있다.In addition, a plurality of primary rotor gears 433 or intermediate rotor gears 437 may be disposed, and the combination of a plurality of primary rotor gears 433 and intermediate rotor gears 437 may be different from each other. It can have gear ratios. In this case, the combination of the plurality of primary rotor gears 433 and the intermediate rotor gear 437 each meshes with one of the plurality of primary rotor gears 433 and the intermediate rotor gear 437. It can be moved to As the gear is moved in this way, the ratio of rotation speeds of the primary rotor drive shaft 431 and the intermediate rotor drive shaft 435 may change. This is hereinafter referred to as shifting. Here, the movement of the primary rotor gear 433 or the intermediate rotor gear 437 may be controlled by the driving unit 440.

또한, 1차 로터 기어(433) 또는 중간로터 기어(437)의 변속에 있어, 무단 변속을 위한 CVT(Continuously Variable Transmission) 기어가 이용될 수 있다. 이렇게 중간로터 기어(437)가 복수 개의 기어로 구성되거나 무단 변속을 위한 CVT 기어가 이용되는 경우, 구동부(440)에 의해 기어가 이동되는 변속기로 동작할 수 있다.Additionally, in shifting the primary rotor gear 433 or the intermediate rotor gear 437, a CVT (Continuously Variable Transmission) gear for continuously variable transmission may be used. In this way, when the middle rotor gear 437 is composed of a plurality of gears or a CVT gear for continuously variable transmission is used, it can operate as a transmission in which gears are moved by the driving unit 440.

이 때, 구동부(440)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 변속은 정해진 절차에 따라 자동으로 이루어질 수도 있고, 필요 시 발전소의 운전원에 의해 수동으로 이루어질 수도 있다. 변속 장치의 세부적인 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.At this time, the driving unit 440 may be implemented by an arithmetic device including a microprocessor, memory, etc., and shifting may be performed automatically according to a set procedure, or may be performed manually by the operator of the power plant when necessary. Since the detailed implementation method of the transmission device is self-evident to those skilled in the art, further detailed description will be omitted.

상기와 같이, 제1 펌프(400)가 일차계통 및 중간계통에 설치됨에 따라 제1 펌프(400)의 구동부(440)가 구동되지 않는 경우가 발생되더라도 중간계통의 중간유체가 순환되는 경우에 일차계통의 제1 유체도 순환될 수 있다. 예컨대, 원자로에 복수 개로 설치되어 있는 제1 펌프(400) 중 하나의 구동부(440)에 이상이 발생하여, 해당 구동부(440)로부터의 1차 로터 구동축(431) 및 중간로터 구동축(435)에 대한 동력 공급이 정지될 수 있다. 이 때, 도 6에 도시된 바와 같이 중간계통 상의 별개의 펌프인 제2 펌프(500)에 의해 중간계통의 중간유체가 계속해서 순환될 수 있는 경우, 이 중간유체의 순환에 의해 제1 펌프(400)의 중간로터(420)에 회전력이 가해질 수 있다. 이렇게 중간로터(420)가 회전되면, 중간로터(420)의 회전력이 단일한 구동축(430) 또는 중간로터 구동축(435)과 1차 로터 구동축(431)을 거쳐 1차 로터(410)로 전달될 수 있고, 결과적으로 1차 로터(410)의 회전에 의해 제1 유체는 일차계통에서 지속적으로 순환될 수 있다.As described above, as the first pump 400 is installed in the primary system and the intermediate system, even if the driving unit 440 of the first pump 400 is not driven, when the intermediate fluid in the intermediate system is circulated, the primary system The first fluid in the system may also be circulated. For example, if a problem occurs in the drive unit 440 of one of the plurality of first pumps 400 installed in the nuclear reactor, damage occurs to the primary rotor drive shaft 431 and the intermediate rotor drive shaft 435 from the drive unit 440. Power supply may be stopped. At this time, as shown in FIG. 6, when the intermediate fluid of the intermediate system can be continuously circulated by the second pump 500, which is a separate pump on the intermediate system, the circulation of this intermediate fluid causes the first pump ( Rotational force may be applied to the middle rotor 420 of 400). When the middle rotor 420 is rotated in this way, the rotational force of the middle rotor 420 is transmitted to the primary rotor 410 through a single drive shaft 430 or the middle rotor drive shaft 435 and the primary rotor drive shaft 431. As a result, the first fluid can be continuously circulated in the primary system by the rotation of the primary rotor 410.

따라서 기존 원전과 비교하면 일부의 제1 펌프(400)의 구동부(440)에 이상이 발생할 경우에도 제1 유체의 순환 유량이 더 확보되며, 지속적으로 노심(100)에서 발생하는 열은 냉각될 수 있다.Therefore, compared to existing nuclear power plants, even if an abnormality occurs in the driving part 440 of some of the first pumps 400, the circulating flow rate of the first fluid is further secured, and the heat generated from the core 100 can be continuously cooled. there is.

그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 중간계통에 제2 펌프(500)가 설치될 수 있다. 제2 펌프(500)는 제3 고온배관(310)에 설치될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 제3 저온배관(320)에 설치될 수도 있다. 제2 펌프(500)는 중간계통의 중간유체를 순환시킬 수 있다.And as shown in FIG. 6, a second pump 500 may be installed in the intermediate system. The second pump 500 may be installed in the third high-temperature pipe 310, but is not limited to this and may also be installed in the third low-temperature pipe 320. The second pump 500 may circulate the intermediate fluid of the intermediate system.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 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.Although embodiments of the present invention have been described above as specific embodiments, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and should be construed as having the widest scope according to the embodiments disclosed herein. A person skilled in the art may implement a pattern of a shape not specified by combining/substituting the disclosed embodiments, but this also does not depart from the scope of the present invention. In addition, a person skilled in the art can easily change or modify the embodiments disclosed based on the present specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.

10: 원전
20: 원자로 용기 23: 가압기
100: 노심
110: 제1 고온배관 120: 제1 저온배관
200: 증기발생기
210: 제2 고온배관 220: 제2 저온배관
300: 열교환기 305: 중간 가압기
310: 제3 고온배관 320: 제3 저온배관
330: 바디
342: 제1 유체 유입부 344: 제1 유체 배출부
352: 중간유체 유입부 354: 중간유체 배출부
360: 인쇄기판부
362: 제1 인쇄기판 364: 제2 인쇄기판
400: 제1 펌프
410: 1차 로터 420: 중간로터
430: 구동축
431: 1차 로터 구동축 433: 1차 로터 기어
435: 중간로터 구동축 437: 중간로터 기어
440: 구동부
500: 제2 펌프10: Nuclear power plant
20: reactor vessel 23: pressurizer
100: core
110: first high temperature pipe 120: first low temperature pipe
200: Steam generator
210: second high temperature pipe 220: second low temperature pipe
300: heat exchanger 305: intermediate pressurizer
310: Third high temperature pipe 320: Third low temperature pipe
330: body
342: first fluid inlet 344: first fluid outlet
352: intermediate fluid inlet 354: intermediate fluid outlet
360: Printed board section
362: first printing board 364: second printing board
400: first pump
410: Primary rotor 420: Middle rotor
430: Drive shaft
431: Primary rotor drive shaft 433: Primary rotor gear
435: Middle rotor drive shaft 437: Middle rotor gear
440: driving unit
500: second pump

Claims (10)

노심 및 상기 노심을 냉각시키는 제1 유체가 수용된 원자로 용기;
상기 제1 유체 및 중간유체가 유입되고, 상기 제1 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제1 유체를 소정 온도로 냉각시키는 열교환기;
제2 유체 및 상기 열교환기를 통과한 상기 중간유체가 유입되고, 상기 제2 유체와 상기 중간유체를 열교환시킴으로써 상기 제2 유체가 가열되어 증기를 발생시키는 증기발생기;
상기 중간유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력보다 높게 유지되도록 상기 중간유체를 가압하는 중간 가압기; 및
상기 원자로 용기에 설치되고, 상기 제1 유체 및 상기 중간유체를 순환시키는 제1 펌프를 더 포함하고,
상기 제1 펌프는,
상기 제1 유체가 유동되는 위치에 배치된 1차 로터; 및
상기 중간유체가 유동되는 위치에 배치된 중간로터를 포함하고,
상기 1차 로터 및 상기 중간로터가 함께 회전되도록 구성되는,
원전.A reactor vessel containing a reactor core and a first fluid for cooling the reactor core;
a heat exchanger into which the first fluid and the intermediate fluid flow, and cooling the first fluid to a predetermined temperature by exchanging heat between the first fluid and the intermediate fluid;
A steam generator in which a second fluid and the intermediate fluid that have passed through the heat exchanger are introduced, and the second fluid is heated by heat exchange between the second fluid and the intermediate fluid to generate steam;
an intermediate pressurizer that pressurizes the intermediate fluid so that the pressure of the intermediate fluid is maintained higher than the pressure of the first fluid; and
It is installed in the reactor vessel and further includes a first pump that circulates the first fluid and the intermediate fluid,
The first pump is,
a primary rotor disposed at a location where the first fluid flows; and
It includes an intermediate rotor disposed at a position where the intermediate fluid flows,
Configured to rotate the primary rotor and the intermediate rotor together,
Nuclear power plant. 제 1 항에 있어서,
상기 열교환기는,
바디;
상기 바디의 내부에 배치되고, 상기 제1 유체가 유동되는 복수 개의 미세유로가 형성된 제1 인쇄기판;
상기 바디의 내부에 배치되며, 상기 중간유체가 유동되는 복수 개의 미세유로가 형성된 제2 인쇄기판을 포함하고,
상기 제1 인쇄기판 및 상기 제2 인쇄기판은 상기 제1 유체와 상기 중간유체가 열교환하도록 서로 인접한 위치에 배치된,
원전.According to claim 1,
The heat exchanger,
body;
a first printed board disposed inside the body and having a plurality of micro-channels through which the first fluid flows;
A second printed board disposed inside the body and having a plurality of micro-channels through which the intermediate fluid flows,
The first printed board and the second printed board are disposed adjacent to each other so that the first fluid and the intermediate fluid exchange heat,
Nuclear power plant. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 인쇄기판 및 상기 제2 인쇄기판은 각각 복수 개로 제공되고,
복수 개의 상기 제1 인쇄기판 및 복수 개의 상기 제2 인쇄기판은 적층된,
원전.According to claim 2,
The first printed board and the second printed board are each provided in plural pieces,
The plurality of first printed boards and the plurality of second printed boards are stacked,
Nuclear power plant. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 펌프는,
상기 1차 로터와 상기 중간로터를 연결하는 구동축; 및
상기 구동축에 연결되고, 상기 구동축을 회전시키는 구동부를 더 포함하는,
원전.According to claim 1,
The first pump is,
A drive shaft connecting the primary rotor and the intermediate rotor; and
Further comprising a driving part connected to the driving shaft and rotating the driving shaft,
Nuclear power plant. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 펌프는,
상기 1차 로터에 연결되고, 1차 로터 기어가 설치된 1차 로터 구동축;
상기 중간로터에 연결되며, 상기 1차 로터 기어와 맞물리는 중간로터 기어가 설치된 중간로터 구동축; 및
상기 1차 로터 구동축 및 상기 중간로터 구동축 중 하나 이상을 회전시키는 구동부를 더 포함하는,
원전.According to claim 1,
The first pump is,
A primary rotor drive shaft connected to the primary rotor and equipped with a primary rotor gear;
An intermediate rotor drive shaft connected to the intermediate rotor and equipped with an intermediate rotor gear engaged with the primary rotor gear; and
Further comprising a drive unit that rotates one or more of the primary rotor drive shaft and the intermediate rotor drive shaft,
Nuclear power plant. 제 6 항에 있어서,
상기 1차 로터 기어 및 상기 중간로터 기어는 상기 1차 로터와 상기 중간로터가 서로 상이한 속도로 회전하도록 서로 다른 기어비를 갖는,
원전.According to claim 6,
The primary rotor gear and the intermediate rotor gear have different gear ratios so that the primary rotor and the intermediate rotor rotate at different speeds,
Nuclear power plant. 제 6 항에 있어서,
상기 1차 로터 기어 및 상기 중간로터 기어는 각각 하나 이상이고,
하나 이상의 상기 1차 로터 기어 중 하나는 하나 이상의 상기 중간로터 기어 중 하나와 맞물린,
원전.According to claim 6,
The primary rotor gear and the intermediate rotor gear are each one or more,
One of the one or more primary rotor gears is meshed with one of the one or more intermediate rotor gears,
Nuclear power plant. 제 1 항에 있어서,
상기 열교환기와 상기 증기발생기를 연결하는 제3 배관; 및
상기 제3 배관에 설치되며, 상기 제1 펌프와 별개로 상기 중간유체를 순환시키는 제2 펌프를 더 포함하는,
원전.According to claim 1,
A third pipe connecting the heat exchanger and the steam generator; and
It is installed in the third pipe and further includes a second pump that circulates the intermediate fluid separately from the first pump,
Nuclear power plant. 제 1 항에 있어서,
상기 중간 가압기는,
상기 중간유체 가압을 위하여 수증기(H2O), 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 중 하나 이상이 이용되는,
원전.According to claim 1,
The intermediate pressurizer,
To pressurize the intermediate fluid, one or more of water vapor (H 2 O), nitrogen (N 2 ), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are used,
Nuclear power plant.
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KR101830094B1 (en) * 2017-01-31 2018-02-21 한국원자력연구원 Nuclear reactor and nuclear power plant having the same
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