KR20010066821A - 원자로 - Google Patents
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Abstract
액체 금속 원자로(60)가 기재되어 있다. 이 원자로(60)는 콘크리트 원자로 사일로(106)와, 이 원자로 사일로(106) 내에 위치되고 원자로 차폐 데크(108)에 결합되는 적어도 하나의 주 용기(62)를 구비한다. 각각의 주 용기(62)는 격납 용기(68)로 이격된 관계로 사실상 둘러싸인다. 원자로(60)는 각각의 격납 용기(68)를 이격된 관계로 사실상 둘러싸는 보호 용기(72)와, 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관(116)과, 상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관(118)을 구비하는 열 제거 시스템(130)도 또한 구비하고 있다. 상기 입구 도관(116), 각각의 보호 용기(72)와 각각의 주 용기(62)의 격납 용기(68) 사이의 공간(74), 및 출구 도관(118)에 의해서 유체 흐름 열 전달 흐름경로가 형성된다. 이 열 제거 시스템(130)은 공기 냉각제가 상기 흐름경로를 통하여 흐를 때 공기 냉각제의 온도가 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 상기 공기 냉각제의 온도를 상승시키기 위하여 상기 흐름경로 내에 적어도 하나의 열교환기(120)도 또한 포함하고 있다.
Description
본 발명은 원자로에 관한 것으로, 특히 수동식 붕괴 열 제거 시스템을 갖는 액체 금속 원자로에 관한 것이다.
공지된 액체 금속 원자로는 전형적으로 코어, 1차 펌프 및 중간 열교환기(intermediate heat exchanger: IHX)로 구성된 방사능 1차 시스템과, IHX에서 얻어진 열을 증기 발생기로 전달하는 무방사능 2차 나트륨 루프를 구비한다. 방사능 1차 시스템 부품(코어, IHX 및 1차 펌프)은 단일의 대형 원자로 용기내에 배치될 수도 있고[풀 구조(pool arrangement)], 또 분리된 용기내에 배치되어서 배관에 의하여 함께 연결될 수도 있다(루프 구조). 상부 진입 루프(Top Entry Loop: TEL) 구조에 있어서, 1차 배관은 그 배관이 파괴된 경우에 냉각제 손실을 방지하기 위해서 부품 용기 위에 위치되는 매우 짧은 역U자형 파이프로 구성된다. 이 구조는 또한 1차 나트륨 배관의 길이와 1차 시스템 자체의 크기[풋프린트(foot print)]를 최소환한다.
루프 개념에 있어서, 부품 용기는 냉각제를 원자로 내에 위치된 원자로 노심을 통하여 IHX로 순환시키고, 그 후 그것이 노심으로 복귀되기 전에 다시 펌프 용기로 순환시키는 방식으로 1차 배관에 의하여 서로 연결된다. 이 과정은 코어 생성 열을 IHX 내의 무방사능 2차 나트륨으로 계속 전달하기 위하여 작동중 계속 반복된다. 원자로 용기 및 부수적인 용기가 콘크리트 저장소 내측에 수용된다. 1차부품 사이의 동일한 유동 경로는 모든 부품이 동일한 용기 내에 위치된 것을 제외하곤 풀 타입 플랜트 내에 이용된다.
원자로 구조체가 원자로 정지 및 통상적인 정지 열 제거 시스템의 손실 후에 원자로 구조체가 과열되지 않도록 하기 위해서, 정지 붕괴 열 제거 시스템이 제공된다. 이 시스템은 (1) 소형 보조 IHX 유닛으로부터의 열을 공기 덤프 열교환기로의 보조 2차 나트륨을 거쳐서 대기중으로 전달하는 용장성 보조 액체 금속 루프로 구성되거나: 또는 (2) 자연 순환 공기가 부품 용기(그곳에서 정지 붕괴 열은 대류 열전달에 의해서 그 용기로부터 제거됨)를 지나 흐르는 것을 허용하는 공기 흐름 경로를 제공하는 한편 주 저장소를 냉각하는 것으로 이루어질 수도 있다. 잔류 열 제거 시스템은 보통 붕괴 열 제거 시스템(Decay Heat Removal Systems: DHRS)이라 부른다. 수동식 DHRS는 외부 공기가 원자로 사일로(reactor silo)로 들어가서 주 용기(들)의 외부를 지나 흐른 다음 원자로 사일로를 나와서 붕괴 열을 대기중으로 운반될 수 있게 하는 복수의 통로를 구비한다.
원자로 용기 누설의 경우에, 냉각제 손실 사고는 격납부의 하부로서의 역할도 하는 분리된 폐쇄 결합형 보호 용기 내측의 나트륨 수납 용기(들)을 밀폐함으로써 방지한다. 원자로와 보호 용기 또는 하부의 격납 용기의 양자가 동시에 고장나지 않는 한 심각한 냉각제 손실 사고는 일어나지 않는다.
세계적으로 많은 곳에서 원자력 발전소는 바닷가에 위치하고 있다. 이 말은 원자로로부터 대기중으로 붕괴 열을 전달하는 DHRS 내에 이용되는 부품이 축축한 소금 함유 공기에 노출되는 것을 의미한다. 이 축축한 소금 함유 공기는 DHRS 내의 부식 가능성을 증가시킬 수 있다. 이것은 축축한 소금 함유 공기의 온도가 이슬점 아래인 경우에 그리고 염수가 DHRS 부품 위에서 응축한 경우에 특히 그러하다.
축축한 소금 함유 공기에 의해서 부식되지 않도록 보호하고 이중 용기 파괴가 발생한 경우에 심각한 냉각제 손실 사고를 방지할 수 있는 수동식 자연 순환 DHRS를 구비하는 액체 금속 원자로를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
일 실시예에 있어서 공기가 중요한 원자로 부품에 접촉하기 전에 유입 냉각 공기가 이슬점 아래로 떨어지는 것을 방지하는 DHRS를 구비하는 액체 금속 원자로가 제공된다. 유입 공기의 온도를 이슬점 아래로 유지시키는 것에 의해서, 부식 공정에서의 중요한 요소인 전해질이 DHRS 내에 존재하지 않게 되므로 DHRS의 흐름 경로 내의 부식 가능성이 대폭 감소된다.
원자로는 콘크리트 원자로 저장소와, 원자로 저장소 내에 위치하고 원자로 차폐 데크에 결합된 적어도 하나의 주 용기를 구비한다. 각각의 주 용기는 격납 용기로 이격된 관계로 사실상 둘러싸인다. 이 원자로는 또한 각각의 격납 용기를 이격된 관계로 사실상 둘러싸는 보호 용기와, 원자로 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관과, 원자로 용기 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관을 구비하는 열 제거 시스템도 구비한다. 입구 도관, 각각의 주 용기의 보호 용기와 각각의 주 용기의 격납 용기 중간의 공간,및 출구 도관에 의해서 유체 흐름 열전달 흐름경로가 형성된다. 또한 열 제거 시스템은 공기 냉각제가 흐름경로를 통하여 흐를 때 공기 냉각제의 온도가 이슬점 위로 유지되도록 그 온도를 증가시키기 위하여 흐름 경로 내에 적어도 하나의 열교환기도 구비한다.
또한 열 제거 시스템은 공기 냉각제가 제 2 흐름경로를 통하여 흐를 때 공기 냉각제의 온도를 이슬점 온도 위로 유지시키기 위하여, 적어도 하나의 저장소 입구 도관과, 보호 용기와 콘크리트 원자로 사일로 사이의 공간과, 적어도 하나의 저장소 출구 도관과, 적어도 하나의 열교환기에 의하여 형성된 제 2 흐름경로도 구비한다.
전술한 액체 금속 원자로는 덕트, 통로, 및 외부 공기가 원자로 격납 용기(들)을 지나도록 안내하여 원자로 노심 붕괴 열을 원자로로부터 원자로 외측의 순환 공기로 전달하고 제거된 열에 의해서 유입 공기의 온도를 이슬점 위로 상승시키는 구조체에 있어서의 부식 가능성을 제거한다. 게다가 전술한 원자로의 보호 용기는 원자로와 격납 용기의 양자가 고장난 경우에 핵방사능 방출을 방지할 것이다. 원자로는 또한 원자로 저장소 냉각을 유지시킴으로써 그러한 이중 용기 누설중 붕괴 열 제거를 유지시킨다. 또한 원자로는 주 용기를 매달고 있는 원자로 데크를 지지하는 저비용의 방법을 제공한다.
도 1은 풀 타입(pool type) 액체 금속 원자로의 수동식 붕괴 열 제거 시스템의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 진입 루프 타입(top entry loop type) 액체 금속 원자로의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풀 타입 액체 금속 원자로의 개략적인 단면도,
도 4는 도 3에 도시한 액체 금속 원자로의 개략적인 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
60: 원자로 62: 주 유닛 또는 주 용기
68: 격납 용기 72: 보호 용기
106: 원자로 저장소 또는 원자로 사일로 108: 차폐 데크
116: 입구 도관 118: 출구 도관
120: 열교환기 130: 열 제거 시스템
도 1은 풀 타입 액체 금속 원자로(12)의 수동식 붕괴 열 제거 시스템(10)의개략적인 단면도이다. 원자로(12)는 수직 상향으로 연장하고 있고 종축을 갖는 원통형상 탱크로 구성된 원자로 주 용기(14)를 구비한다. 이 원통형상 탱크의 상단부(16)는 개방형이고, 이 상단부는 차폐 데크(18)에 부착되어 그것으로 덮혀 있다. 원자로 주 용기(14)는 나트륨 금속과 같은 액체 금속 냉각제의 풀(pool)(20)을 함유하며, 분열가능한 연료 재료로 된 열 생성 코어는 액체 금속 풀(20) 내에 사실상 잠긴다. 연료 재료의 분열율은 연료 노심(22) 내로 그리고 그 노심으로부터 이동하는 중성자 흡수 제어봉(도시하지 않음)에 의하여 통제된다.
원자로 주 용기(14)는 동심형으로 둘러싸는 격납 용기(24)에 의하여 이격된 관계로 밀폐된다. 원자로 주 용기(14)와 격납 용기(24) 사이의 공간(26)은 밀봉되고 질소 또는 아르곤과 같은 비교적 비활성의 가스로 보통 충전된다. 격납 용기(24) 및 원자로 주 용기(14)의 사실상 전체 길이를 따라서는 원통형상 배플(28)이 격납 용기(24)의 외벽(30)에 대하여 이격된 관계로 동심형으로 둘러싼다. 보호 용기(32)가 원통형상 배플(28)의 외벽(32)에 대하여 이격된 관계로 원통형상 배플(28)을 동심형으로 둘러싼다. 원통형상 배플(28)은 격납 용기(24)와 보호 용기(32)의 사이에서 원자로 주 용기(14)의 사실상 바닥부까지 하향으로 연장하며, 보호 용기(32)의 바닥부(36)보다 약간 짧은 거리의 지점에서 종단된다. 따라서 원통형상 배플(28)은 보호 용기(34)와 원통형상 배플(28) 사이의 공간(40)과, 원통형상 배플(28)과 격납 용기(24) 사이의 공간(42) 사이에서 하단부(38) 아래로 유체 연통을 제공한다.
보호 용기(32)는 기저 매트(46) 상에 지지되는 지지 스커트부(44)를 구비한다. 보호 용기(32)는 또한 상부 지지 플랜지(48)도 구비한다. 상부 지지 플랜지(48)와 차폐 데크(18) 사이에서 복수의 차폐 데크 지지 기둥(50)이 연장하여, 차폐 데크(18)가 기저 매트(46)와 보호 용기(32)에 의하여 지지되도록 한다.
원자로(12)는 순환 공기 입구 도관(52)도 구비하는데, 이 순환 공기 입구 도관(52)은 공간(40) 및 공기 출구 도관(54)과 유체 연통하고 있고 또한 공간(42)과 유체 연통하고 있다. 수동식 붕괴 열 제거 시스템(10)은 공기 입구 도관(52), 공간(40), 공간(42) 및 공기 출구 도관(54)을 조합하여 이루어진다.
수동식 붕괴 열 제거 시스템(10)은 원자로 노심(22)에 의하여 생성된 열을 제거한다. 작동시, 원자로 노심(22)에 의하여 생성된 열은 액체 금속 냉각제(20)의 자연 대류에 의해서 노심(22)으로부터 원자로 주 용기(14)로 외측으로 전달된다. 그 다음에 이 열은 불활성 가스를 함유하는 공간(26)을 가로질러 격납 용기(24)로 열 복사에 의하여 주로 전달된다. 이 열은 공간(42) 내에 함유된 공기에 흡수되는데, 이 공간(42)은 격납 용기(24)와 접촉하고 있으며 추가된 열로부터 기인된 상향 공기 흐름을 따라서 전달되어 공간(42)과 출구 도관(54) 내에 자연 드래프트를 유도한다. 자연 드래프트에 의해서 신선한 공기가 입구 도관(52) 내로 들어와서 공간(40, 42)을 통과한 다음에 출구 도관(54)을 통하여 나간다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 진입 루프(top entry loop: TEL) 타입 액체 금속 원자로(60)의 개략적인 단면도이다. TEL 타입 원자로는 특정 역할 또는 기능을 각기 수행하는 분리된 주 냉각제 수납 용기의 그룹을 구비한다. 특히 원자로(60)는 에너지를 생성하기 위한 원자로 노심(도시하지 않음)을 수납하는 주유닛(62)과, 액체 금속 냉각제의 순환을 유발시키는 펌프 유닛(64)과, 주 액체 금속 냉각제에 의하여 전달된 열을 무방사능 2차 냉각제로 전달하는 열교환기 유닛(66)을 구비하여서 증기를 발생시켜 터빈 발전기를 구동시킴으로써 전기를 생성한다.
전술한 원자로(12)와 마찬가지로, 주 유닛(62)은 동심으로 둘러싸는 격납 용기(68) 내에 이격된 관계로 밀폐된 원자로 주 용기를 구비한다. 원통형상 배플(70)은 격납 용기(68)의 사실상 전체 길이를 이격된 관계로 동심형으로 둘러싼다. 보호 용기(72)와 원통형상 배플(70)의 사이에 그리고 격납 용기(68)와 원통형상 배플(70)의 사이에 공간(74, 76)이 각기 형성된다. 공간(74, 76)은 원통형상 배플(70)의 하단부(78)에서 서로 유체 접속하고 있다.
펌프 유닛(64) 및 열교환기 유닛(66)은 유사한 구성을 갖는다. 특히 펌프 유닛(64)은 격납 용기(80), 이 격납 용기(80)의 길이를 동심형으로 둘러싸는 원통형상 배플(82)과, 이 원통형상 배플(82)을 이격된 관계로 동심형으로 둘러싸는 보호 용기(84) 내에 밀폐된 펌프 용기를 구비한다. 보호 용기(84)와 원통형상 배플(82)의 사이에 그리고 격납 용기(80)와 원통형상 배플(82)의 사이에 공간(86, 88)이 각기 형성된다. 공간(86, 88)은 원통형상 배플(82)의 하단부(90)에서 서로 유체 연통하고 있다.
열교환기 유닛(77)은 격납 용기(92), 이 격납 용기(92)의 길이를 동심형으로 둘러싸는 원통형상 배플(94), 및 이 원통형상 배플(94)을 이격된 관계로 동심형으로 둘러싸는 보호 용기(96) 내에 밀폐된 열교환기 용기를 구비한다. 원자로용기(96)와 원통형상 배플(94)의 사이에 그리고 격납 용기(92)와 원통형상 배플(94)의 사이에 공간(98, 100)이 각기 형성된다. 공간(98, 100)은 원통형상 배플(94)의 하단부(102)에서 서로 유체 연통하고 있다.
공간(74, 86, 98)은 유닛(62, 64, 66)의 상단부(104)에서 서로 유체 연통하고 있다. 공간(76, 88, 100)은 유닛(62, 64, 66)의 상단부(104)에서 서로 유체 연통하고 있다.
주 냉각제 수납 용기(62, 64, 66)는 콘크리트 원자로 저장소(106) 내에 수용된다. 전형적으로 콘크리트 저장소(106)는 주 용기(62, 64, 66)가 지면 레벨 아래에 있도록 사실상 지하에 위치한다. 유닛(62, 64, 66)은 차폐 데크(108)에 부착되어 그것으로 덮힌다. 보호 용기(72, 84, 96)는 지진 대비된 기저 매트(114) 상에 지지되는 지지 스커트부(109, 110, 112)를 각기 구비한다. 보호 용기(72, 84, 96)는 차폐 데크(108)에 결합되어 그것을 지지한다. 보호 용기(72, 84, 96) 내에는 흐름 통로가 제공되어 공기 입구 도관(116) 및 공기 출구 도관(118) 공간 내의 수평 공기 흐름을 허용한다.
원자로 유닛(62, 64, 66)은 액체 금속 냉각제가 그들 사이에서 흐를 수 있게 하는 상부 진입 루프(115)에 의하여 연결된다.
원자로(60)는 또한 공간(74, 86)과 유체 연통하고 있는 복수의 순환 냉각 공기 입구 도관(116)(하나만 도시함)과, 공간(76, 88, 100)과 유체 연통하고 있는 복수의 공기 출구 도관(118)(하나만 도시함)도 구비하고 있다. 각각의 순환 공기 입구 도관(116) 및 각각의 공기 출구 도관(118)은 재생성 공기 대 공기열교환기(120)에 결합된다. 열교환기(118)는 출구 도관(118)을 통하여 흐르는 공기에 의하여 전달되는 열의 일부를 입구 도관(116)을 통하여 흐르는 순환 공기로 전달하여 입구 공기의 온도를 상승시킴으로써 공기가 이슬점 위에 있도록 한다. 냉각 공기의 온도를 이슬점 위에 유지시킴으로써, 공기에 함유된 습기가 원자로 부품 위에서 응축되지 않도록 할 것이다. 따라서, 부식 과정에서의 중요한 요소인 전해질이 입구 및 출구 도관(116, 118) 및 공간(74, 76, 86, 88, 98, 100)을 구비하는 원자로 붕괴 열 제거 시스템 내에 존재하지 않게 된다. 전해질이 존재하지 않으므로 부식의 가능성이 대폭 감소된다.
원자로(60)는 또한 원자로 저장소(106)로부터 열을 제거하기 위하여 수동식 원자로 저장소 냉각 시스템도 구비하고 있다. 복수의 순환 공기 입구 도관(124)(하나만 도시함)이 콘크리트 저장소(106) 및 보호 용기(72, 84, 96)에 의하여 형성된 공간(126)과 유체 연통하고 있다. 그리고 복수의 공기 출구(128)(하나만 도시함)도 공간(126)과 유체 연통하고 있다. 공기 입구 도관(124)은 순환 냉각 공기를 공간(126)으로 배향시키며, 그 공간(126)에서 공기는 보호 용기(72, 84, 96)와 접촉함으로써 열을 흡수하고 공기 출구 도관(128)을 통해 공간(126)으로부터 배출됨으로써 열을 제거한다.
공기 입구 도관(124) 및 공기 출구 도관(128)은 동축 구조로 배열되는데, 각각의 출구 도관(128)은 입구 도관(124) 내에서 그것과 동축으로 위치된다. 열은 출구 도관(128) 내에서 흐르는 공기로부터 출구 도관 벽(129)을 통하여 입구 도관(124) 내에서 흐르는 순환 공기로 전달되어서 유입 공기의 온도를 이슬점 이상으로 상승시킨다.
붕괴 열이 공기 입구 도관(116), 공간(74, 76, 86, 88, 98, 100), 공기 출구 도관(118) 및 재생성 열교환기(120)를 구비하는 수동식 붕괴 열 제거 시스템(130)에 의해서 원자로(60)로부터 제거된다. 주 유닛(62) 내에 발생된 열은 주 냉각제 용기(62, 64, 66) 내에서 순환하는 액체 금속 냉각제로부터 격납 용기(68, 80, 92)로 열복사에 의하여 전달된다. 열은 격납 용기(68, 80, 92)와 접촉하고 있는 공간(76, 88, 100) 내에 함유된 공기에 흡수되고 추가된 열로부터 기인된 상향 공기 흐름 내를 따라서 운반되어 공간(76, 88, 100) 및 출구 도관(118) 내에 자연 드래프트를 유발시킨다. 자연 드래프트에 의해서 신선한 공기가 입구 도관(116)으로부터 흡입되어 공간(74, 86, 98)을 통과하고 공간(76, 88, 100) 내에서 가열된 다음에 출구 도관(118)을 통하여 배출된다. 출구 도관(118) 내에서 운반되는 열의 일부는 재생성 열교환기(120)에 의하여 입구 도관(116) 내의 유입 공기로 전달된다.
원자로 저장소(106)는 공간(126)을 통해서 흐르는 저장소 입구 도관(124)을 거쳐 들어와서 저장소 출구 도관(128)을 거쳐 배출되는 순환 공기에 의하여 냉각된다. 입구 및 출구 도관(124, 128)의 동축 구조로 인하여 출구 도관(128)으로부터 입구 도관(124)으로 열전달하는 것에 의하여 유입 공기가 이슬점 위에 유지된다.
다른 실시예에 있어서, 입구 도관(114)과 출구 도관(116)은 유입 공기로 열을 전달하는 동축 구조로 있어서, 열교환기를 대신하여 그 온도를 이슬점 이상으로 상승시킨다. 또한 저장소 입구 및 출구 도관(124, 128)은 유입 공기로 열을 전달하는 동축 구조로 있는 것이 아니고 재생성 열교환기를 통과할 수 있다.
이중 용기 누설의 바람직하지 않은 경우에 있어서, 예를 들면 원자로 용기와 격납 용기(68)가 누설되는 경우에, 공기 입구 댐퍼(121) 및 공기 출구 댐퍼(122)가 나트륨 냉각제의 연소를 방지함과 아울러 방사능 방출을 방지하기 위하여 폐쇄될 수 있다. 이 경우에 있어서, 붕괴 열은 원자로 저장소(106), 공기 입구 도관(124) 및 공기 출구 도관(128)에 의해서 원자로 시스템(60)으로부터 제거된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 금속 원자로(150)의 개략적인 단면도이며, 도 4는 그 액체 금속 원자로(150)의 개략적인 평면도이다. 원자로(150)는 복수의 주 원자로 유닛(152)과, 액체 금속 순환 도관(156)에 의하여 주 유닛(152)에 결합된 복수의 대응하는 증기 발생기 유닛(154)을 구비하는 풀타입 액체 금속 원자로이다. 주 유닛(152) 및 증기 발생기 유닛(154)은 콘크리트 저장소(158) 내에 위치한다. 전술한 원자로(12)와 마찬가지로, 원자로 주 유닛(152)은 동심형으로 둘러싸는 격납 용기(160) 내에 동심 관계로 밀폐된 주 원자로 용기를 각기 구비한다. 원통형상 배플(162)이 격납 용기(160)의 사실상 전체 길이를 이격 관계로 동심형으로 둘러싼다. 보호 용기(164)가 원통형상 배플(162)을 이격 관계로 동심형으로 둘러싼다. 보호 용기(164)와 원통형상 배플(162)의 사이에 그리고 격납 용기(160)와 원통형상 배플(162)의 사이에 각기 공간(166, 168)이 형성된다. 공간(166, 168)은 원통형상 배플(162)의 하단부(170)에서 서로 유체 연통하고 있다.
원자로 유닛(152)은 차폐 데크(172)에 부착되어 그것으로 덮힌다. 보호 용기(164)는 지진 대비된 기저 매트(176) 상에 지지되는 지지 스커트부(174)를 구비한다. 보호 용기(164)는 지지 차폐 데크(172)에 결합되어 그것을 지지한다. 원자로(150)는 공간(173)과 유체 연통하고 있는 순환 공기 입구 도관(173)과, 공간(168)과 유체 연통하고 있는 공기 출구 도관(178)도 구비한다.
원자로(150)는 원자로 저장소(158)로부터 열을 제거하는 수동식 원자로 저장소 냉각 시스템도 구비한다. 복수의 순환 공기 입구 도관(182)이 콘크리트 저장소(158) 및 보호 용기(164)에 의하여 형성된 공간(184)과 유체 연통하고 있다. 또한 복수의 공기 출구 도관(186)이 공간(184)과 유체 연통하고 있다. 공기 입구 도관(182)은 순환 냉각 공기를 공간(184)으로 배향시키고, 그곳에서 공기는 보호 용기(164)와 접촉함으로써 열을 흡수한 다음에 공기 출구 도관(186)을 통하여 공간(184)을 나와서 열을 제거한다.
공기 입구 도관(182) 및 공기 출구 도관(186)은 동축 구조로 배열되는데, 각각의 출구 도관(186)은 대응하는 입구 도관(182)의 내측에서 그것과 동축으로 위치된다. 열은 출구 도관(186) 내에서 흐르는 공기로부터 출구 도관 벽(188)을 통하여 입구 도관(182) 내에서 흐르는 순환 공기로 전달되어 유입 공기의 온도를 이슬점 이상으로 상승시킨다.
이중 용기 누설의 경우에 있어서는, 전술한 바와 같이 입구 도관(173)과 출구 도관(178) 내에 각기 위치된 입구 댐퍼(175) 및 출구 댐퍼(177)를 폐쇄함과 아울러 원자로 저장소 냉각 시스템에서 보호 용기(164)로부터의 대류에 의하여 붕괴 열을 제거시키는 것에 의해서 붕괴 열 제거가 유지된다.
변형예에 있어서, 액체 금속 원자로는 제 3 의 보호 용기를 구비하지 않으며, 격납 용기와 원통형상 배플(28) 사이의 공간을 통해서 순환하는 공기에 의하여 붕괴 열이 제거된다. 공기 입구는 전술한 바와 같이 재생성 열교환기를 구비한다.
본 발명을 각종 특정 실시예에 관하여 기술 및 도시하였지만, 당업자라면 특허청구범위의 정신 및 범위 내에서 본 발명의 변경을 실시할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
전술한 액체 금속 원자로(60, 150)는 공간과, 외부 공기를 원자로 격납 용기를 지나 안내하여서, 제거된 열을 이용하여 원자로(60, 150)로부터의 원자로 노심 붕괴 열을 원자로 외측의 순환 공기로 전달함으로써 유입 공기의 온도를 이슬점 이상으로 상승시키는 구조체 내의 부식 가능성을 제거한다. 이 열은 공기 대 공기 열교환기(120)에 의해서 또는 원자로(60, 150) 내의 공기 입구 및 공기 출구 도관의 동축 구조에 의해서 전달된다. 또한 원자로 및 격납 용기의 양자가 고장난 경우에도, 붕괴 열은0 계속해서 제거될 것이며, 입구 댐퍼(121, 175) 및 출구 댐퍼(122, 177)를 각기 폐쇄함으로써 원자로(60, 150)로부터의 핵방사능 방출이 방지될 것이다. 이중 용기 파괴로 인해서 나트륨으로 충전된 보호 용기의 대류 냉각을 허용하도록 설계된 원자로 저장소 냉각 시스템에 의하여 그러한 이중 용기 누설에 따른 붕괴 열 제거가 제공된다. 입구 및 출구 댐퍼를 폐쇄함으로써 그 시스템을 밀봉하고 산소 및 냉각수 증기가 나트륨 풀에 도달하는 것을 방지함으로써 가능한 나트륨 풀 연소를 소화하여서 입구 및 출구 도관을 통한 방사능 방출을 방지한다. 또한 원자로(60, 150)는 주 용기(들)이 매달려 있는 원자로 데크를 지지하는 저비용의 방법을 제공한다.
Claims (23)
- 콘크리트 원자로 저장소와, 이 원자로 저장소 내에 위치되고 원자로 차폐 데크(108)에 결합되며 격납 용기(68)에 의해서 이격된 관계로 각기 사실상 둘러싸이는 적어도 하나의 주 용기(62)와, 열 제거 시스템(130)을 포함하는 원자로(60)에 있어서,대응하는 격납 용기(68)를 이격된 관계로 각기 사실상 둘러싸는 적어도 하나의 보호 용기(72)와;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관(116)과;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관(118)과;상기 적어도 하나의 입구 도관(116)과, 각각의 주 용기(62)의 보호 용기(72)와 각각의 주 용기(62)의 격납 용기(68) 사이의 공간(74)과, 상기 적어도 하나의 출구 도관(118)을 포함하는, 상기 원자로(60) 외측의 순환 공기로부터의 공기 냉각제의 통과를 위한 제 1 의 유체 흐름 열 전달 흐름경로와;상기 공기 냉각제가 상기 제 1 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 상기 냉각제의 온도를 상승시키는 상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)를 포함하는 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 적어도 하나의 내부식성 가스 대 가스 열교환기(120)를 포함하는 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 상기 입구 도관(116) 내측에 위치된 상기 출구 도관(118)을 포함하고, 상기 출구 도관(128)은 상기 입구 도관(108)과 동축인 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 상기 격납 용기(68)의 각각을 이격된 관계로 사실상 둘러싸는 원통형상 배플 벽(70)을 더 포함하고, 상기 제 1 흐름경로는 상기 적어도 하나의 입구 도관(116)과, 각각의 주 용기(62)와 상기 원통형상 배플 벽(70) 사이의 공간(76)과, 상기 원통형상 배플 벽(70)과 각각의 주 용기(62)의 격납 용기(68) 사이의 공간(76)과, 상기 적어도 하나의 출구 도관(118)을 포함하는 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 순환 공기로부터 상기 원자로(60) 외측으로 상기 원자로 저장소(106) 내로 그리고 원자로 저장소(106)로부터 외부로 공기 냉각제의 통과를 위한 제 2 유체 흐름 열 전달 흐름경로를 더 포함하고, 상기 제 2 흐름경로는 적어도 하나의 저장소 입구 도관(124)과, 상기 보호 용기(72)와 상기 콘크리트 원자로 사일로(106) 사이의 공간(126)과, 적어도 하나의 저장소 출구 도관(128)과, 상기 공기 냉각제가 상기 제 2 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 이상으로 유지되도록 그 온도를 상승시키기 위한 상기 제 2 흐름 경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)을 포함하는 원자로.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 적어도 하나의 내부식성 가스 대 가스 열교환기를 포함하는 원자로.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 상기 저장소 입구 도관(126) 내측에 위치된 상기 저장소 출구 도관(128)을 포함하고, 상기 저장소 출구 도관(128)은 상기 저장소 입구 도관(126)과 동축인 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 원자로(60)는 적어도 하나의 주 열 전달 액체 금속 냉각제 루프를 더 포함하고, 상기 냉각제 루프는 용기 내에 수납된 펌프 부품(64)과, 용기 내에 수납된 열교환기 부품(66)과, 상기 주 용기(62), 상기 펌프 부품 용기(64) 및 상기 열교환기 용기(66)를 직렬로 연결하는 복수의 상부 진입 루프 도관(115)을 포함하고, 각각의 상기 부품 용기(64, 66)는 격납 용기(80, 92)에 의해서 이격된 관계로 사실상 둘러싸이는 원자로.
- 제 8 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 각각의 상기 주 열 전달 액체 금속 냉각제 루프 부품 용기(64, 66)를 사실상 둘러싸는 보호 용기(84, 96)를 더 포함하는 원자로.
- 제 9 항에 있어서,제 1 흐름경로는 각각의 부품 용기(64, 66)의 보호 용기(84, 96)와 각각의 부품 용기(64, 66)의 격납 용기(80, 92) 중간의 공간(86, 98)을 더 포함하는 원자로.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 2 흐름경로는 각각의 부품 용기(62, 64, 66)의 보호 용기(72, 84, 96)와 상기 콘크리트 사일로(106) 중간의 공간(126)을 더 포함하는 원자로.
- 제 1 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 각각의 상기 입구 도관(116)과 각각의 상기 출구 도관(118) 내의 댐퍼(121, 122)를 더 포함하는 원자로.
- 콘크리트 원자로 저장소(106)와, 이 원자로 저장소(106) 내에 위치되고 원자로 차폐 데크(108)에 결합되며 격납 용기(68)에 의해서 이격된 관계로 각기 사실상 둘러싸이는 적어도 하나의 주 용기(62)와, 열 제거 시스템(130)을 포함하는 원자로(60)에 있어서,각각의 상기 격납 용기(68)를 이격된 관계로 사실상 둘러싸는 원통형상 배플 벽(70)과;대응하는 격납 용기(68)와 원통형상 배플(70)을 이격된 관계로 각기 사실상둘러싸고, 인접한 보호 용기(72)와 각기 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 보호 용기(72)와;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관(116)과;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관(118)과;상기 적어도 하나의 입구 도관(116)과, 각각의 주 용기(14)의 보호 용기(72)와 상기 원통형상 배플 벽(70) 사이의 공간(74)과, 상기 원통형상 배플 벽(70)과 각각의 주 용기(62)의 격납 용기(68) 사이의 공간(76)과, 상기 적어도 하나의 출구 도관(118)을 포함하는, 상기 원자로(60) 외측의 순환 공기로부터의 공기 냉각제의 통과를 위한 제 1 의 유체 흐름 열 전달 흐름경로와;상기 공기 냉각제가 상기 제 1 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 상기 냉각제의 온도를 상승시키는 상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)를 포함하는 원자로.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 적어도 하나의 내부식성 가스 대 가스 열교환기(120)를 포함하는 원자로.
- 제 13 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)는 상기 입구 도관(116) 내측에 위치된 상기 출구 도관(118)을 포함하고, 상기 출구 도관(128)은 상기 입구 도관(108)과 동축인 원자로.
- 제 13 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 순환 공기로부터 상기 원자로(60) 외측으로 상기 원자로 저장소(106) 내로 그리고 원자로 저장소(106)로부터 외부로 공기 냉각제의 통과를 위한 제 2 유체 흐름 열 전달 흐름경로를 더 포함하고, 상기 제 2 흐름경로는 적어도 하나의 저장소 입구 도관(124)과, 상기 보호 용기(68)와 상기 콘크리트 원자로 사일로(106) 사이의 공간(126)과, 적어도 하나의 저장소 출구 도관(128)과, 상기 공기 냉각제가 상기 제 2 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 이상으로 유지되도록 그 온도를 상승시키기 위한 상기 제 2 흐름 경로 내의 적어도 하나의 열교환기를 포함하는 원자로.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 2 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기는 적어도 하나의 내부식성가스 대 가스 열교환기를 포함하는 원자로.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 2 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기는 상기 저장소 입구 도관(126) 내측에 위치된 상기 저장소 출구 도관(128)을 포함하고, 상기 저장소 출구 도관(128)은 상기 저장소 입구 도관(126)과 동축인 원자로.
- 제 13 항에 있어서,상기 열 제거 시스템(130)은 각각의 상기 입구 도관(116)과 각각의 상기 출구 도관(118) 내의 댐퍼(121, 122)를 더 포함하는 원자로.
- 콘크리트 원자로 저장소(106)와, 이 원자로 저장소(106) 내에 위치되고 원자로 차폐 데크(108)에 결합되며 격납 용기(68)에 의해서 이격된 관계로 각기 사실상 둘러싸이는 적어도 하나의 주 용기(62)를 포함하는 원자로(60)에 있어서,각각의 상기 격납 용기(68)를 이격된 관계로 사실상 둘러싸는 원통형상 배플 벽(70)과;대응하는 격납 용기(68)와 원통형상 배플(70)을 이격된 관계로 각기 사실상둘러싸고, 인접한 보호 용기(72)와 각기 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 보호 용기(72)와;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관(124)과;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관(118)과;상기 적어도 하나의 입구 도관(124)과, 각각의 주 용기(62)의 보호 용기(68)와 상기 콘크리트 원자로 사일로(106) 사이의 공간(126)과, 상기 적어도 하나의 출구 도관(128)을 포함하는, 상기 원자로(60) 외측의 순환 공기로부터의 공기 냉각제의 통과를 위한 제 1 의 유체 흐름 열 전달 흐름경로와;상기 공기 냉각제가 상기 제 1 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 상기 냉각제의 온도를 상승시키는 상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기를 포함하는 원자로.
- 제 20 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기는 적어도 하나의 내부식성 가스 대 가스 열교환기를 포함하는 원자로.
- 제 20 항에 있어서,상기 제 1 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기는 상기 입구 도관(124) 내측에 위치된 상기 출구 도관(128)을 포함하고, 상기 출구 도관(128)은 상기 입구 도관(108)과 동축인 원자로.
- 콘크리트 원자로 저장소(106)와, 이 원자로 저장소(106) 내에 위치되고 원자로 차폐 데크(108)에 결합되며 격납 용기(68)에 의해서 이격된 관계로 각기 사실상 둘러싸이는 적어도 하나의 주 용기(62)와, 열 제거 시스템(130)을 포함하는 원자로(60)에 있어서,상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 입구 도관(116)과;상기 원자로(60) 외측의 순환 공기와 유체 연통하고 있는 적어도 하나의 출구 도관(118)과;상기 적어도 하나의 입구 도관(116)과, 각각의 주 용기(62)의 격납 용기(68)와 상기 주 용기(62) 사이의 공간(74)과, 상기 적어도 하나의 출구 도관(118)을 포함하는, 상기 원자로(60) 외측의 순환 공기로부터의 공기 냉각제의 통과를 위한 유체 흐름 열 전달 흐름경로와;상기 공기 냉각제가 상기 흐름경로를 통하여 흐를 때 상기 공기 냉각제의 온도가 이슬점 온도 이상으로 유지되도록 상기 냉각제의 온도를 상승시키는 상기 흐름경로 내의 적어도 하나의 열교환기(120)를 포함하는 원자로.
Applications Claiming Priority (4)
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| US13895299P | 1999-06-11 | 1999-06-11 | |
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