KR20000069715A - 개선된 자연 냉매순환식 원자로 - Google Patents

개선된 자연 냉매순환식 원자로 Download PDF

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핀메카니카 에스.피.에이.아이엔다 안살도
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Abstract

가압수, 액체금속 혹은 용융금속염 등의 냉매(3)가 자연순환되고, 또한 코어(8)를 수용하는 베셀(2), 적어도 1개의 열교환기(30), 또한 코어(8)와 열교환기(30)를 유압식연결하는 수단을 구비한 원자로(1)에 관계한다. 냉매(3)의 순환속도는 보조-순환수단에 의해 증가하며 이에따라 베셀(2) 상부에서 기체층(5)으로부터 나온 기체흐름은 기체층(5) 아래에서 끝나고 코어위에 위치한 관(11)속으로 적어도 1개의 블로어(20, 21)와 각 분배시스템(24, 25, 28)에 의해 분사공급된다. 관(11)은 예컨대, 코어(8)의 컨테이너(9) 연장부를 형성하는 원통관이며 또한 또다른 내부 원통요소(13)에 의해 내부형성되고 또한 이 요소의 하단은 코어(8)로부터 예정거리만큼 떨어진 곳에 위치하여 냉매(3)를 순환시키는 한편, 상단은 냉매의 자유면(4) 아래로 연장되어 관(11)내의 하향재순환을 방지한다.

Description

개선된 자연 냉매순환식 원자로 {NUCLEAR REACTOR WITH IMPROVED NATURAL COOLANT CIRCULATION}
전기에너지 발생을 위한 원자로의 건설방법은 다양하며 그중에서도 냉매 순환방식에 따라 특히 강제식 혹은 자연 냉매순환식 원자로로 크게 분류할 수 있다.
강제순환식 원자로에서는 냉매로서 보통 물을 사용하며, 이 물은 핵반응이 일어나는 코어를 순환통과하면서 코어의 열을 제거하여 원자로 외부로 유출되고, 적절한 열교환기에 열을 방출하고 그후 다시 코어속으로 펌핑되어 복귀한다.
소위 "통합"형 원자로가 공지되었으며 이는 외부순환 없이 코어가 내장된 원자로 내부에 열교환기가 장착된 것을 말한다. 이 원자로 종류는 한편으로, 코어와 교환기에 수바아(bar)의 압력으로 냉매를 공급하는 순환펌프를 포함한다.
강제 냉매순환식 원자로의 중요한 결점은 원자로 내부에 복잡한 냉각순환방식, 특히 교환기 밖의 펌프와 이어서 코어에 냉매를 공급할 때 상기의 복잡한 냉각회로가 필요하다는 것이다. 더욱이, 냉매를 고속순환시켜 원자로크기를 축소하고 또한 복합 냉각회로를 수용하기 위해서는 대형직경의 원자로가 필요하다.
냉각회로를 단순화하려면, 자연 냉매순환방식에 의존할 수밖에 없다는 사실이 이미 널리 알려져있다.
물을 냉매로 사용하는 공지방법중에는, 원자로의 코어가 가압베셀의 바닥에 위치한다; 또한 코어에서 나온 열수는 원자로와 동축방향이고 냉매의 자유면 아래의 상단에서 개방되는 상향관("라이저"라고 함)에 의해 원자로 상부까지 공급된다. 관은 핵반응을 제어하는 수단(즉, 제어봉이나 양자빔)과 코어설비의 일부를 감싸고 있다. 원자로 상부에서 나온 물은 상향관과 원자로벽 사이의 환형부에 위치한 열교환기를 통과하여 코어입구까지 하행유동한다.
또다른 공지방법으로서, 납 같은 액체금속을 냉매로 사용하는 것이 있다. 이 냉매를 원자로 일부에 충전하고 다시 상부에는 불활성기체를 충전하는 방법이다. 이 경우, 액체금속은 코어 위의 고온냉매컬럼과 또한 코어외부의 환형부속에 있는 저온냉매컬럼 간의 중량차이에 의해 자연순환되며 상기 환형부는 원자로와 동축방향의 원통관에 의해 형성된 것이다. 원통관은 불활성기체층 아래의 원자로 상단에서 차단되어 있으므로 액체금속의 순환을 가능하게 해준다.
액체금속 원자로에 있어서 다음같은 기술적인 문제가 공지되었다: 먼저, 원자로벽의 과열을 방지하는 것이 가장 중요한 문제이며 열교환기에서 나온 금속의 온도에 가까운 적정한 저온상태를 유지하여야한다; 또한 일정량의 액체금속은 원자로 하단에서 계속 순환시켜 응고되는 것을 예방해야한다.
따라서 공지방법의 경우, 교환기에 들어가는 고온 액체금속과 원자로벽 사이에 분리구조물을 삽입하여 이 문제를 해결한 것도 있다.
또한 공지된 해결방법에서, 강제순환식인 경우 고압에서 코어에 들어가는 액체금속이 원자로 하단을 휘감아 이에의해 액체금속조의 정상레벨보다 높은 위치에서 원자로의 측벽에 가깝게 유출되고, 또한 해당구역에서 지체된 액체금속을 가열하는 열손실을 방지한다. 그러나, 이 방법은 액체원인의 진동 등 다른 문제를 일으키기도 한다.
다른 한편, 상술한 방법은 자연순환식 원자로에서는 실행한 적이 없다.
마지막으로, 공지의 모든 자연순환식 원자로에 있어서, 냉매 순환을 위한 추진력은 최대 수만Pa 에 달하며 따라서 냉매속도가 작아 큰 면적의 통로가 필요하다.
결과적으로, 자연순환식 시스템의 원자로 내부에 직선구조물을 설치함에도 불구하고, 이 원자로에는 면적이 큰 통로 때문에 규모가 아직까지 큰 상태이며 자연순환의 촉진을 위해 열교환기와 코어의 레벨에 차이를 두어야한다.
본 발명은 개선된 자연 냉매순환식 원자로에 관계한다.
도 1은 냉매로서 물을 이용한 본 발명에 따른 원자로의 개략적인 종단면도.
도 2는 도 1의 선(II-II)를 따라 절단한 단면도.
도 3은 냉매로서 액체금속을 이용한 본 발명에 따른 원자로의 변형을 보여주는 개략적인 종단면도.
도 4는 도 3의 원자로의 상세부분에 관한 개략적인 확대도.
도 5는 도 1의 원자로의 변형에 대한 개략도.
도 6은 도 2의 원자로의 변형에 대한 개략도.
본 발명의 목적은 공지의 원자로에서의 전형적인 결점을 극복하기 위해 설계된 원자로를 제공하는 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 한가지 목적은 원자로의 직선설계를 달성하고 동시에, 원자로와 내부부품의 크기를 축소하고 또한 가능한 큰 냉매순환속도를 얻을 수 있는 자연 냉매순환식 원자로를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 하단에 반응코어가 수용된 베셀, 하나이상의 제1열교환기; 또한 상기 냉매를 코어와 제1열교환기 사이에 순환시킬 유압식 순환수단으로 구성된 원자로를 공급하며; 이것은 또한 제1기체흐름을 냉매속으로 균일하게 공급할 보조순환수단을 포함하고; 이 보조순환수단은 상기의 제1기체흐름을 코어에서 떨어진 예정거리에서 유압식순환수단속으로 공급하여 상기 유압식순환수단 내부의 냉매 순환속도를 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 원자로는 한편으로는 종래의 자연 냉매순환식 원자로의 전형인 직선구조를 유지하고, 또한 기체흐름에 의해 가벼워진 "뜨거운"컬럼을 구비하여 냉매의 더 신속한 순환을 가능하게하며 동시에 내부부품 전체와 결국 원자로 자체의 크기감소를 가져올 수 있다.
본 발명의 비제한적인 다수의 실시형태를 첨부도면과 함께 실시예에서 구체적으로 설명한다.
도 1과 2에 있어서, 자연 냉매순환식 원자로(1)는 예정량의 냉매(3) -실시예에서는 물-를 베셀(2) 내의 예정레벨 혹은 "자유면"(4)까지 채운 원통형 외장케이싱 혹은 베셀을 포함한다.
원자로(1)에는 또한 상기 냉매(3)의 자유면(4)과 베셀(2)의 상단에 근접한 커버(7)까지 연장된 베셀의 챔버(6) 내부에 예정량의 불활성기체(5)를 충전하였다.
베셀(2)의 하단은 컨테이너(9)에 의해 외부경계가 형성된 소위 반응코어(8)를 수용한다. 코어는 코어(8) 속으로 냉매(3)를 운반하는 공지의 그릴(10)에 의해 지지된다. 컨테이너(9)의 상부는 거의 동일한 직경크기의 수직원통관(11)에 결합되어 컨테이너(9)의 연장부를 형성한다. 수직관(11)은 베셀(2)과 동축방향이며 냉매(3)의 레벨(4) 아래의 예정거리로부터 환형엣지(12)까지에 도달한다.
예정직경의 또다른 원통요소(13)은 관(11)내에 동축방향으로 수용되고 코어(8)에서 예정거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 냉매(3)의 레벨(4)위로 수직연장된다. 실시예에서, 요소(13)는 커버(7)에 장착되나 관(11)의 내벽에 앵커결합되기도 한다. 원통요소(13)의 하단(14)은 코어(8)의 상부로부터 떨어진 거리(d) 위치에 놓이고 냉매(3)의 레벨(4) 위의 대향말단(15)에는 다수의 관통호올(16)이 요소(13)의 측벽에 형성되어 챔버(6)와 통할 수 있다.
내부의 요소(13)는 분리식이어서 코어(8)의 연료를 교환할 수 있으며 핵반응 제어수단 및 코어설비의 일부를 수용한다 (공지된 형태에서는 발견할 수 없다).
원통관(11)과 베셀(2)의 내벽은 하기의 설명과 같이 냉매(3)가 하향유동할 제1 환형관(18)의 경계를 형성한다. 유사하게, 원통관(11)과 동축형 원통요소(13)는 제1 환형관(18)에 대해 방사형으로 내향할 제2 환형관(17)의 경계를 형성하며, 또한 이것을 따라 냉매(3)가 상향유동한다. 외부 환형관(18)의 유동면은 내부 환형관(17)의 유동면보다 더 크다.
내부 및 외부 환형관(17)과 (18)은 원통관(11)의 상부 엣지(12)와 냉매(3)의 레벨(4) 사이의 예정거리에 의해 형성된 환형통로(19)와 유압식으로 소통된다.
레벨(4) 위에 있고 또한 불활성기체(5)에 침지되는 2개의 공지 블로어(blower)(20),(21)가 커버(7)에 장착되고 베셀(2) 외부의 각 모터(23),(22)로부터 동력을 공급받는다. 블로어(20),(21)는 각각의 관(25),(24)에 의해 다수의 디퓨저(28)에 연결되며 이중 2개를 도 1에서 나타내었다.
다수의 블로어 및 역시 다수의 디퓨저는 원하는대로 다양한 종류를 사용할 수 있다. 도 2에서 보여준 바람직한 한 구체예에서, 블로어(부호에 관계없음)는 원통요소(13)의 말단(14) 위에 근접하고 또한 코어(8)의 상부로부터 거리(d)보다 큰 거리(D)의 위치에 있는 환형관(17) 내부의 원속에 배치된 다수의 디퓨저(28)에 기체를 공급한다.
디퓨저(28)는 적절한 방향으로 배치된 다수의 기체공급노즐(29)를 구비한다. 예컨대, 노즐(29)은 상향하고 있으며(도 2 참조), 또는 수평기체흐름을 공급하거나 예정각도, 예컨대 45°로 설치될 수 있다. 관(24),(25)은 시일처리된 조인트에 의해 디퓨저(28)에 연결된다. 노즐(29)의 레벨에 근접한 관(24),(25)의 하단에 시일처리하 조인트레벨에서 관(24),(25)의 내부와 외부간 압력차가 최소이면 조인트를 특별히 정밀하게 만들 필요는 없다. 더욱이, 기체를 어느 방향에서나 공급받을 수 있는 냉매순환관 내부에서 누출이 일어나게된다.
원자로(1)는 원자로(1)를 순환하는 냉매(3)로부터 열을 제거하기 위하여 외부 환형관(18) 내부에 수용된 적어도 하나이상의 열교환기(30)를 포함한다.
실제사용시, 블로어(20),(21)가 챔버(6)로부터 기체를 수거하여 압축하면 노즐(29)의 레벨에 상응한 레벨에서 냉매의 고정시일을 극복할 수 있다.; 관(24),(25)을 따라 디퓨저(28)에 공급된 기체는 그후 노즐(29)에 의해 관(17)의 전체 환형연장부를 따라 냉매 전체에 균일하게 분배된다.
관(17) 내에 수용된 냉매보다 가벼운 기체는 환형관(17) 내의 냉매컬럼 상향속도를 증가시킨다.
관(17)의 출구에서, 냉매속도는 원통관(11)의 환형엣지(12)와 냉매레벨(4) 사이의 예정거리에 의해 형성된 면적의 증가 때문에 감소하며 이 예정거리는 상기와 같이, 냉매와 불활성기체가 상향유동하는 내부 환형관(17)과 냉매만 하향유동할 외부 환형관(18)을 유압식으로 연결하는 환형통로(19)를 형성한다.
외부 환형관(18)의 면적은 내부 환형관(17)보다 더 크기 때문에 냉매속도가 감소하여 환형통로(19)의 출구에서 하향전환된다. 그러나, 기체는 계속 상향유동하고 냉매로부터 분리되어 원자로(1) 상부에 있는 챔버(6) 내의 기체(5)속으로 공급된다. 기체 무함유 하향냉매컬럼은 상향컬럼보다 무겁기 때문에 통기현상에 의해 냉매의 자연순환이 개선된다.
다시 말하면, 기체이동이 환형관(17)을 따라 상향하면 원자로(1) 내부와 또한 코어(8), 상향관(17), 교환기(30) 및 다시 복귀관(18)을 거쳐 코어(8)에 도달하는 순환회로 내에서 냉매의 순환을 개선하게된다.
자연순환방식의 직선구조를 계속 유지하면서, 최초 냉매속도를 증가시킬 순환수단을 부가하여 베셀 및 내부부품의 크기를 현격히 축소시킨다.
내부 원통요소(13)의 기능은 냉매-기체 혼합물의 최적상향유동을 확실하게 실행할 수 있는 크기로 관을 형성하는 것이다.
실제로, 기체와 냉매의 상대적 상향속도 때문에 원통관(11)의 면적은 저냉매속도에 상응하여 매우크고 반면에 이 관에 분사될 기체량에 대하여, 기체가 차지하는 면적비율은 극소가 된다. 이를 다음처럼 나타낼 수 있다:
여기서, Sliq= 냉매가 차지하는 면적
Sgas= 기체가 차지하는 면적
θliq= 냉매부피유속
θgas=기체부피유속
Vliq= 냉매속도
Vgas= 기체속도
Vgas= Vliq+ VR이때의 VR= 기체와 냉매의 상대속도
개략적으로, 문제에 적용할 때 θgas<θliq를 유지하면, VR은 Vliq의 변화에 대해 사실상 일정상수값으로 볼 수 있다. 따라서 하기와 같다;
주어진 기체 및 냉매유속에 있어서, 따라서 냉매의 점유면적에 대한 기체의 점유면적은 냉매속도 Vliq의 증가에 따라 증가되며 따라서 통기력이 커진다.
Vliq의 증가는 그러나, 틈새내 냉매의 부하손실을 증가시키며 따라서 이 틈새는 내부요소(13)을 삽입하여 최적화해야한다.
한편, 내부요소(13)가 분할될 수 있다. 사실상, 한가지 변형예에서 관(11)은 냉매(3)의 상향관을 형성하기에 적합한 크기이다.
본 발명은 특히 냉매로서 액체금속을 사용하는 원자로에 적합하다.
도 3 및 4는 앞서 기술한 것과 유사하거나 동일한 세부요소에 대해 동일한 부호로 표시하였으며, (1a)는 본 발명에 따른 액체금속 원자로 전체를 가리킨다.
상술한 가압수 원자로(1)와 마찬가지로, 원자로(1a)는 하단에서 코어(8)를 수용하는 공지의 베셀(2)를 포함하며; 제2 베셀(80)은 베셀(2) 외측에 설치되어 베셀(2) 파손시 누출되는 냉매(3)를 함유할 수 있고; 또한 예정크기의 틈새(81)는 내부베셀(2)와 외부베셀(80) 사이의 공간에 의해 형성된다.
원자로(1a)는 냉매(3) -실시예에서는 납 등의 액체금속-를 레벨(4)(자유면)까지 예정량 함유하고; 베셀(2)의 상부에 근접한 커버(7) 아래와 액체금속(3)의 레벨(4) 위 사이에 있는 챔버(6) 내부에 예정부피의 불활성기체(5)를 함유한다.
원자로(1a)는 또한 원자로(1)에 대해 설명한 것과 동일하게 수직원통관(11)과 내부 원통요소(13)를 포함한다.
원자로(1)에 대해 설명한 바와 같이, 원통관(11)과 원통요소(13)는 동축형이며 내부 환형관(17)을 형성하고, 반면에 베셀(2)의 내벽과 원통관(11)은 외부 환형관(18)을 형성한다.
내부 및 외부 환형관(17)과 (18)은 원통관(11)의 상부엣지(12)와 냉매(3)의 레벨(4) 사이의 예정거리에 의해 형성된 환형통로(19)를 통해 유압식으로 소통한다. 환형관(17)과 (18)의 유압식연결은 또한 수직관(11)의 측벽에 형성되고 서로 일정수직거리만큼 이격되어 위치한 다수의 관통호올(39)에 의해 확고해진다. 내부베셀(2)의 파손 및 틈새(81)속으로 들어가는 냉매(3)의 누출현상 때문에 레벨(4)보다 높이가 떨어지는 경우, 호올(39)을 형성하면 원자로(1a) 내의 냉매(2)순환을 유지하여 코어(8)의 과열현상을 방지할 수 있다. 호올(39)의 배치는 내부베셀(2)로부터 누출될 위험이 있는 냉매(3)의 최대량에 상응하는 틈새(81)의 부피에 따라 계산된다.
원자로(1a)는 또한 불활성기체(5)를 충전한 챔버(6) 내부에 수용된 2개의 공지 블로어(20),(21)을 포함한다. 블로어와 디퓨저(28)의 수 및 배치는 원자로(1)에 대해 설명한 것을 그대로 적용한다. 원자로(1a)은 또한 환형관(18) 내에 수용된 1개이상의 공지된 열교환기(30)를 포함한다.
원자로(1a)는 또한 공지방식대로 교환기(30)에 고온 액체금속을 공급할 상부("고온")매니폴드(40)와; 교환기(30)에서 코어(8)로 저온 액체금속을 공급할 하부("저온")매니폴드(41)를 포함한다. 매니폴드(40),(41)는 베셀(2)의 원통상부(43)가 있는 공지구성의 구조물(42)에 의해 분리된다.
원통벽(44)은 베셀(2)의 내부 측벽에서 예정된 방사거리만큼 떨어진 곳에 위치하며 베셀(2)의 측벽과 함께 환형틈새(45)를 형성한다. 이 틈새는 저온 매니폴드(41)의 일부를 구성하고 또한 기계적 보호베셀(2)에 대해 적절한 저온상태, 실제로는 교환기(30)에서 배출시의 온도로 유지되어야할 액체금속을 함유한다.
상부 매니폴드(40)는 다른 한편으로 매니폴드(40)가 교환기(30)에 공급할 고온 액체금속을 함유한다. 매니폴드(40),(41)내의 액체금속의 온도차 때문에 액체금속은 구조물(42)의 원통부(43)의 어느면에서 2개의 다른 레벨로 존재하며; 고온 매니폴드(40)의 경우는 레벨(4)이고 저온 매니폴드(41)의 경우는 이보다 더 낮은 레벨(46)이다.
상술한 바와 같이, 액체금속 원자로에서, 환형틈새(45)의 상부에 인접한 액체금속을 전도시켜 베셀(2)벽의 과열 및 고온 매니폴드(40)의 액체금속(3)이 가열되는 것을 방지하는 것이 필수이다.
액체금속을 이용하여 기술적문제를 해결함에 있어서, 원자로(1a)는 -도 3 및 4에서는 실시예 1가지만을 설명하였으나- 다수개의 관(50)을 포함하며 이들은 베셀(2)의 내벽에 인접하여 서로 예정간격만큼 떨어진 곳에 위치한다. 관(50)은 베셀(2)의 하부에서 연장하며 환형틈새(45)의 액체금속 자유면(47) 아래까지 도달한다.
관(50)의 예정길이중 상부는 동축형 내관(52)과 함께 내부장착되고 관의 상부에서 기체(5)가 함유된 챔버(6)속으로 돌출한다; 기체영역속의 관의 상단에는, 베셀(2)의 커버(7) 상단에 모터(54)의 동력을 공급받는 블로어(53)를 설치하고; 반대편 말단에서는 내관(52)이 노즐(56)달린 기체디퓨저(55)에서 끝난다.
정상 조작조건에서, 블로어(53)는 챔버(6)의 기체를 뽑아내어 내관(52)과 디퓨저(55)를 통해 관(50) 속으로 분사시켜 베셀(2)하단에서 나온 액체금속 냉매를 자유면(47)에로 재순환하고 또한 환형틈새(45)의 하단(48)을 통과하여 매니폴드(41)속으로 복귀시킨다. (도 4의 화살표 참조).
관(50)은 따라서 원자로(1a)하단의 찬 액체금속을 상부의 뜨거운 액체금속과 혼합시킨다. 관(50)내의 순환은 블로어(53)에 의해 챔버(6)로부터 뽑아낸 기체흐름을 관에 분사시키면 효과적이다.
따라서, 이것은 액체금속이 원자로(1a)의 하단에서 응고되는 것을 방지할 뿐아니라, 베셀(2)의 벽이 매니폴드(40)내 고온 액체금속으로부터의 열전도에 의해 가열되지 않도록 방지할 수도 있다.; 원자로 하단에서 빠져나와 관(50)밖으로 유출되어 환형틈새(45)를 통과해 복귀되는 찬 액체금속흐름이 열을 빼앗는다.
한가지 변형예에서, 원자로(1a)는 구조물(42)을 갖지않으며 적절한 저온상태로 베셀(2)벽을 유지하는 기능은 내벽(44)과 관(50)만으로 행한다.
상술한 종류의 원자로는 다양하며 사용된 냉매의 종류와 무관하다.
예를들어, 챔버(6)내의 기체(5)에 침지되고 케이싱(2) 내부에 수용되는 것과 달리, 블로어는 원자로 외측에 설치하여 순환기체를 냉각하고 송풍력을 감소시킬 수도 있다. 이결과 과잉의 고온상태에서 블로어를 운전하는 것을 방지하고(특히 액체금속 원자로의 경우), 열을 회수할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 실현가능한 변형태(100)를 보여주며 이것은 수냉각된 원자로에 부착하는 외부블로어를 특징으로한다.
원자로(100)는 도 1에 대해 설명한 것과 같은 종류이나 유압식회로(60)가 베셀(2)밖에 설치된 점이 상이하다 (도 1의 것과 동일한 내부부품이나 내부블로어가 있는 점이 상이하다. 따라서 도면상에서는 보이지 않는다). 회로(60)는 블로어(61)와, 비제한적으로 냉매-불활성기체 혼합물 속에서 증기 일부를 응축시키기 위해 또한 이에따른 블로어(61)의 송풍력을 감소시키고 원자로에서 발생한 열의 일부를 외부에서 소거하기 위해 교환기(62)를 포함한다.
다양한 외부 블로어 및 교환기를 사용할 수 있음이 분명하다.
외부-블로어는 도 6에서 보는 바와 같이 액체금속 원자로에도 사용할 수 있다.
원자로(101)는, 베셀(2)의 내부부품에 있어서 사실상 도 3에서 설명한 원자로(1a)와 동일하며 베셀(2) 밖의 유압식회로(60)와 또한 1개이상의 블로어(61)를 포함한다. 회로(60)는 바람직하게는 2개의 직렬교환기(63) 및 (64)를 블로어(61)상류에 포함한다.
블로어의 송풍력을 감소시키기 위해, 기체를 계속해서 교환기(63)와 (64)에 공급하여 블로어(61)에 들어가기 전의 거의 실온상태까지 냉각시킨다. 교환기(63)에서, 저온유체는 블로어(61)에서나온 동일기체에 의해 형성된다.
원자로내의 열교환기가 실제의 증기발생기 역할을 하는 액체금속 원자로에 대한 해결방법에 있어서, 또다른 외부 냉각회로는 내부교환기의 파이프손상 등에 따른 비상조건시 증기를 응축배출함으로써 보호기능을 실행할 수 있다.
이밖에도, 본 발명의 원자로는 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다르게 변화시킬 수 있다.

Claims (21)

  1. 하부에 반응코어(8)가 수용된 베셀(2); 적어도 1개의 제1열교환기(30); 또한 상기 코어(8)와 제1열교환기(30) 사이에서 냉매(3)를 순환시키는 유압식-순환수단(11, 18)으로 구성되고; 또한 상기 냉매(3)속에 제1기체흐름(5)를 균일하게 공급할 보조-순환수단을 추가로 포함하고; 이때의 보조-순환수단은 상기 코어(8)로부터 예정거리(D) 만큼 떨어진 위치에서 상기 제1기체흐름(5)을 공급하여 상기 유압식-순환수단(11, 18)내부에 있는 냉매(3)의 순환속도를 증가시키는 역할을 하는 것을 특징으로하는 개선된 자연 냉매순환식 원자로(1, 1a).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압식-순환수단(11, 18)은 베셀(2)의 상단에서 냉매(3)로부터 상기 기체(5)를 분리하도록 구성된 것을 특징으로하는 원자로.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서,
    상기 베셀(2)은 예정량의 냉매(3)와 기체(5)를 포함하고; 상기 냉매(3)는 예정레벨에서 자유면(4)에 의해 표면경계가 결정된 조(bath)를 형성하고; 상기 기체(5)는 베셀(2)의 챔버(6)내부에 수용되며, 또한 상기 챔버는 자유면(4)과 베셀(2)의 상부커버(7) 사이에 걸쳐 연장된 것을 특징으로하는 원자로.
  4. 전술한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 유압식-순환수단은 베셀(2)과 동축방향인 적어도 1개의 제1수직관(11)을 포함하고; 상기의 제1수직관(11)은 베셀(2)과 함께 제1 환형관(18)을 형성하는 것을 특징으로하는 원자로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기의 베셀(2)과 동축방향인 상기의 제1수직관(11)이 코어(8) 위에 위치하고 코어의 컨테이너(9)의 연장부를 구성하고 또한 상기 냉매(3)의 자유면(4) 아래에서 끝나는 것을 특징으로하는 원자로.
  6. 제4항 또는 5항에 있어서,
    상기 유압식-순환수단은 상기 제1수직관(11)과 동축방향인 적어도 1개의 내부요소(13)를 더 포함하고; 상기 제1수직관(11)과 상기 내부요소(13)가 함께 제1 환형관(18)에 대해 방사형으로 내향하는 제1 환형관(17)을 형성하는 것을 특징으로하는 원자로.
  7. 제6항에 있어서,
    제1수직관(11)과 동축방향인 상기 내부요소(13)는 코어(8)로부터 예정거리(d)만큼 떨어진 곳에서 수직연장하고 또한 냉매(3)의 자유면(4) 아래에서 챔버(6)속으로 돌출하며; 상기 내부요소(13)의 내측은 챔버(6)와 유압식으로 소통하고; 또한 상기 내부요소(13)는 베셀(2)의 커버(7)에 고정되고 또한 상기 자유면(4) 위에서 내부요소의 측면에 형성된 다수의 관통호올(16)을 구비한 것을 특징으로하는 원자로.
  8. 제4항 내지 7항 중 한 항에 있어서,
    상기 제1수직관(11)은 냉매(3)의 자유면(4) 아래에서 또한 자유면로부터 예정거리만큼 떨어진 곳에서 끝나며 제1수직관(11)과 제1 환형관(18) 사이에 냉매(3)를 위한 환형통로(19)를 구성하고; 제1 환형관(18)의 유동면적이 제1수직관(11)의 유동면적보다 커서 냉매속도를 상기 환형통로(19)에서의 예정값으로 감소시키고 또한 기체(5)를 냉매(3)로부터 분리할 수 있도록 한 것을 특징으로하는 원자로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1수직관(11)의 측벽 상부에, 냉매(3)의 자유면(4) 레벨이 낮아지는 경우까지도, 제1수직관(11)과 제1 환형관(18)을 서로 소통시키는 다수의 제2 관통호올(39)이 형성된 것을 특징으로하는 원자로.
  10. 전술한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 보조-순환수단은 적어도 1개의 제1 블로어(20, 21)와 또한 냉매(3)의 원하는 부분에 상기 기체(5)를 분배할 적어도 1개의 분배시스템(24, 25, 28)을 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉매(3)에 기체(5)를 분배할 상기의 분배시스템은 각각의 블로어(20, 21)에 대하여, 상기 내부요소(13)의 하단 위에서 제1 수직관(11) 내부에 위치한 적어도 1개의 제1디퓨저(28); 또한 블로어(20, 21)와 상기 제1디퓨저(28)를 유압식으로 연결하는 수단(24, 25)를 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1디퓨저(28)는 상기 제2 환형관(17) 내부의 원속에 배치된 다수의 노즐(29)를 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  13. 제1항 내지 12항 중 한 항에 있어서,
    상기 냉매(3)는 가압수인 것을 특징으로하는 원자로.
  14. 제1항 내지 12항 중 한 항에 있어서,
    상기 냉매(3)는 액체금속인 것을 특징으로하는 원자로.
  15. 제14항에 있어서,
    또한 베셀(2)의 측벽 상부에 인접한 내벽(44)을 포함하고; 상기 내벽(44)은 냉매(3)의 자유단(4) 아래로 연장하며 베셀(2)의 측벽과 함께 환형틈새(45)를 형성하고; 이 환형틈새(45)는 상단에서 상기 챔버(6)와 소통하고 또한 하단에서는 냉매(3)와 소통하는 것을 특징으로하는 원자로.
  16. 제15항에 있어서,
    또한 상기 베셀(2)의 측벽에 인접한 적어도 1개의 제2관(50)을 포함하고; 상기 제2관(50)은 코어(8) 아래에서 베셀(2)의 하부로부터 냉매(3)의 자유면(4) 근처까지 연장되고; 또한 예정높이에서 제2관(50)속에 제2 기체흐름을 분사하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  17. 제10항 내지 16항 중 한 항에 있어서,
    상기의 제1 블로어(20, 21)는 베셀(2) 내부에 위치하고, 냉매(3)의 자유면(4)위에서 챔버(6)의 기체(5)에 침지되며, 또한 베셀(2) 외측에 위치한 모터(22, 23)에 의해 작동되는 것을 특징으로하는 원자로.
  18. 제10항 내지 16항 중 한 항에 있어서,
    제1 블로어(61)가 베셀(2) 외부에 위치하고; 보조-순환수단은 또한 상기 챔버(6)의 기체(5)와 블로어(61) 사이 및 상기 블로어(61)과 각 분배시스템 사이에 적어도 1개의 유압식연결회로(60)을 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유압식연결회로(60)는 원자로에서 발생한 열의 일부를 제거하기 위해 적어도 1개의 열교환기(61) 또는 증기응축기(63)를 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    또한 상기 유압식연결회로(61)는 제1 블로어(61)로부터 상향하여 직렬배치된 적어도 1개의 제2열교환기(64)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 원자로.
  21. 원자로(1, 1a)의 냉매의 자연순환을 개선하는 방법에 있어서, 상기의 원자로(1, 1a)는 하부에 반응코어(8)가 수용된 베셀(2); 적어도 1개의 제1열교환기(30); 또한 상기 코어(8)와 제1열교환기(30) 사이에서 냉매(3)를 순환시키는 유압식-순환수단(11, 18)으로 구성되고; 또한 상기 냉매(3)속에 기체흐름(5)를 균일하게 공급하고; 상기 기체흐름(5)이 코어(8) 위에서 또한 코어로부터 예정거리(D)만큼 떨어진 곳에서 유압식-순환수단(11, 18)속의 냉매(3)의 원하는 부분에 공급되어 상기 유압식-순환수단(11, 18)속의 냉매(3)의 순환속도를 증가시키도록 한 것을 특징으로하는 원자로의 자연 냉매순환 개선방법.
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