KR20110105375A - 일체화된 유동 통과부를 가진 반응로 용기 반사체 - Google Patents

일체화된 유동 통과부를 가진 반응로 용기 반사체 Download PDF

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Abstract

핵 반응로 모듈은 반응로 코어(6) 및 반응로 코어를 그 측부에서 둘러싸는 반응로 하우징(22)를 구비하며, 반응로 하우징은 반응로 코어를 통해 냉각제(Tc)를지향시키도록 구성된다. 중성자 반사체(50)는 반응로 코어와 반응로 하우징 사이에 위치되고, 중성자 반사체는 반응로 코어를 향하는 복수개의 유입 포트(IN1,IN2)들을 가진다. 중성자 반사체는 중성자 반사체를 통하여 냉각제의 일부를 지향시키도록 유입 포트들에 유체 연결된 복수개의 유출 포트(OUT)들을 가진다.

Description

일체화된 유동 통과부를 가진 반응로 용기 반사체{Reactor vessel reflector with integrate flow-through}
본 발명은 반응로 코어를 냉각시키도록 설계된 시스템들을 포함하는, 핵 발전 분야에 관한 것이다.
수동적인 작동 시스템(passive operating system)으로 설계된 핵 반응로에서, 핵 반응로의 안전한 작동이 적어도 일정한 미리 정해진 시간 주기 동안에 작업자의 개입 또는 감독 없이도 정상 작동하는 동안에, 또는 심지어는 비상 조건 동안에도 유지되는 것을 보장하도록, 물리학적 법칙이 채용된다. 핵 반응로(5)는 반응로 용기(2)로 둘러싸인 반응로 코어(reactor core, 6)를 구비한다. 반응로 용기(2)내의 물은 반응로 코어(6)를 둘러싼다. 반응로 코어(6)는 측부 둘레에서 반응로 코어(6)를 둘러싸는 슈라우드(shroud, 122)내에 위치된다. 물(10)이 핵분열 이벤트의 결과로서 반응로 코어(6)에 의해 가열될 때, 물(10)은 슈라우드(122)로부터 상승부(124) 밖으로 지향된다. 이것은 더 많은 물(10)이 반응로 코어(6) 안으로 유인되어 그에 의해 가열되는 결과를 초래하고, 이는 더 많은 물(10)을 슈라우드(122)로 유인한다. 상승부(124)로부터 나오는 물(10)은 냉각되고 환형부(annulus, 123)를 향하여 지향되며, 다음에 자연 순환을 통하여 반응로 용기(2)의 저부로 복귀된다. 가압 증기(11)는 물(10)이 가열될 때 반응로 용기(2)내에서 발생된다.
열교환기(135)는 터빈(132) 및 발전기(134)로 전기를 발전하기 위하여 제 2 냉각 시스템(130) 안에서 급수 및 증기를 순환시킨다. 급수(feedwater)는 열교환기(135)를 통과하고 과열 증기가 된다. 제 2 냉각 시스템(130)은 콘덴서(136) 및 급수 펌프(138)를 구비한다. 제 2 냉각 시스템(130)내의 증기 및 급수는 반응로 용기(2)내의 물(10)로부터 격리됨으로써, 증기 및 급수가 서로 직접적으로 접촉하거나 또는 혼합되는 것은 허용되지 않는다.
반응로 용기(2)는 격납 용기(containment vessel, 4)에 의해 둘러싸인다. 격납 용기(4)는 반응로 용기(2)로부터의 물 또는 증기가 주변 환경으로 빠져나가는 것을 허용하지 않도록 설계된다. 증기 밸브(8)는 반응로 용기(2)로부터 격납 용기(4)의 상부 절반부(14)로 증기(11)를 배출시키도록 제공된다. 잠겨 있는 블로우다운(blowdown) 밸브(18)는 차냉각된 물(sub-cooled water)을 포함하는 억제용 저수조(suppression pool, 12)로 물(10)을 배출시키도록 제공된다.
제 2 냉각 시스템(130)과의 열교환을 통하여 그리고 반응로 작동을 통하여 이루어지는 열 발생의 결과로서 전개되는 온도 및 압력 편차의 결과로서, 물(10)이 반응로 용기(2)를 통해 순환된다. 따라서, 순환의 효율은 물리적인 설계 및 기하학적 형상 뿐만 아니라, 반응로 모듈(5) 안에 있는 물(10)의 상대적인 국부 열적 특성들에 달려 있다. 반응로 코어 반사체들은 반응로 코어 및 관련 핵분열 이벤트들의 성능을 향상시키도록 제공된다. 반사체가 반응로 코어에 가까이 있는 것의 결과로서, 반사체는 가열되는 경향이 있다. 제 1 냉각제가 반사체를 냉각시키는데 이용되고, 반응로 코어를 통한 냉각제 순환은 반응로 코어 반사체를 냉각시키는데 필요한 물(10)의 공급의 결과로서 감소된다. 따라서 통상적인 핵 반응로들은 충분한 성능을 보장하도록, 증가된 냉각제 체적, 펌프 또는 다른 여분의 시스템 구성 요소들에 의존하여야 한다.
본 발명은 이러한 문제 및 다른 문제들을 해결한다.
본원에 개시된 파워 모듈(power module)은 반응로 코어 및 반사체를 구비하며, 반사체는 부분적으로 반응로 코어를 둘러싸서 파워 모듈의 중성자 효율을 향상시킨다. 반사체는 반응로 코어에 가까이 위치된 하나 또는 그 이상의 유입부들을 포함하고, 하나 또는 그 이상의 유입부들은 하나 또는 그 이상의 유입부들로 진입하기 전에 반응로 코어의 적어도 일부를 통과하였던 냉각제를 수용하도록 구성된다.
핵 반응로 모듈은 반응로 코어 및 반응로 하우징을 포함하는 것으로서 개시되며, 반응로 하우징은 반응로 코어를 그 측벽 둘레에서 둘러싸고, 반응로 하우징은 반응로 코어를 통해 냉각제를 지향시키도록 구성된다. 중성자 반사체는 반응로 코어와 반응로 하우징 사이에 위치되고, 중성자 반사체는 반응로 코어를 향하는 복수개의 유입 포트들을 포함한다. 중성자 반사체는 중성자 반사체를 통해 냉각제의 일부를 지향시키도록 유입 포트들에 유체 연결된 복수개의 유출 포트들을 더 포함한다.
방법은 제 1 냉각제를 반응로 하우징으로 순환시키는 단계 및, 제 1 냉각제를 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계를 포함하는 것으로서 여기에 개시된다. 제 1 부분은 반응로 하우징 안에 위치된 반응로 코어를 통해 완전히 통과되고, 제 2 부분은 중성자 반사체의 유입부로 진입하기 전에 반응로 코어를 통해 부분적으로 통과된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 구현예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다.
도 1 은 핵 파워 시스템을 도시한다.
도 2 는 내부 건조 격납 용기를 포함하는 파워 모듈 조립체를 도시한다.
도 3 은 중성자 반사체에 의해 둘러싸인 반응로 코어를 포함하는 파워 모듈 조립체의 구현예에 대한 부분적인 횡단 측면도를 도시한다.
도 4 는 통상적인 반사체 및 반응로 코어를 포함하는 파워 모듈 조립체의 부분적인 도면이다.
도 5 는 반응로 코어 및 신규한 중성자 반사체를 포함하는 파워 모듈 조립체의 부분도이다.
도 6 은 수평 및 수직 냉각제 유동 통과 채널들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체의 부분적으로 절단된 것을 나타낸다.
도 7 은 경사지거나 비스듬한 냉각제 유동 통과 채널들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체의 부분적으로 절단된 것을 나타낸다.
도 8 은 경사 및 수직의 냉각제 유동 통과 채널들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체의 부분적으로 절단된 것을 나타낸다.
도 9 는 복수개의 층을 이룬 플레이트들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체의 사시도를 도시한다.
도 10 은 반응로 코어 및 중성자 반사체를 포함하는 파워 모듈 조립체의 횡단 평면도를 도시한다.
도 11 은 반응로 코어로부터의 냉각제 유동을 수용하도록 구성된 중성자 반사체를 이용하여 반응로 하우징을 통해서 냉각제를 순환시키는 신규한 방법을 도시한다.
여기에 개시되거나 또는 참조된 다양한 구현예들은 함께 출원중인 미국 출원 번호 11/941,024 에 개시된 특징들과 일관되거나 또는 관련되어 작동될 수 있으며, 상기 미국 특허 출원은 본원에 참조로서 포함된다.
도 2 는 내부 건조 격납 용기(54)를 포함하는 파워 모듈 조립체(25)를 도시한다. 격납 용기(54)는 실린더 형상이고, 타원체이거나, 돔(dome)형이거나, 또는 반구형의 상단부 및 하단부를 가진다. 전체 파워 모듈 조립체(25)는 효과적인 히트 싱크(heat sink)로서의 역할을 하는 저수조(pool) 안에 잠길 수 있다. 격납 용기(54)는 용접될 수 있거나 또는 그렇지 않으면 환경에 대하여 밀봉될 수 있어서, 액체 및 개스는 파워 모듈 조립체(25)로부터 배출되지 않으며 또는 그 안으로 진입하지 않는다. 격납 용기(54)는 그 어떤 외부 표면에서도 지지될 수 있다.
일 구현예에서, 격납 용기(54)는 하나 또는 그 이상의 장착 연결부(180)에 의해서 저수조(16) 안에 매달린다. 저수조(16) 및 격납 용기(54)는 반응로 칸(reactor bay, 7)에서 지면(9) 아래에 더 위치될 수 있다. 반응로 용기(52)는 격납 용기(54) 내부에 위치되거나 장착된다. 반응로 용기(52)의 내부 표면은 물과 같은, 액체 또는 냉각제(100)를 포함하는 젖은 환경에 노출될 수 있고, 외부 표면은 공기와 같은 건조 환경에 노출될 수 있다. 반응로 용기(52)는 스테인레스 스틸 또는 카본 스틸로 만들어질 수 있고, 클래딩(cladding)을 포함할 수 있고, 격납 용기(54) 안에 지지될 수 있다.
파워 모듈 조립체(25)는 레일 차량(rail car)에서 운반될 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 격납 용기(54)는 대략 4.3 미터의 직경 및 대략 17.7 미터의 높이(길이)로 구성될 수 있다. 반응로 코어(6)의 연료 보급은, 예를 들어 전체적인 파워 모듈 조립체(50)를 레일 차량 또는 해양으로 운반하고, 그것을 연료봉이 새로이 공급된 신규 파워 모듈 조립체 또는 재처리된(refurbished) 파워 모듈 조립체로 교체함으로써 반응로 코어(6)의 연료 보급이 수행될 수 있다.
격납 용기(54)는 반응로 코어(6)를 엔캡슐레이션(encapsulation)시키고, 일부 조건에서는 반응로 코어를 냉각시킨다. 그것은 상대적으로 작고, 높은 강도를 가지며, 전체적으로 작은 치수 때문에 통상적인 격납 설계의 압력보다 부분적으로 6 배 또는 7 배의 압력을 견딜 수 있다. 파워 모듈 조립체(25)의 제 1 냉각 시스템에서 파괴가 일어나면, 분열 생성물(fission products)이 환경으로 배출되지 않는다. 비상 상황하에서 붕괴 열(decay heat)이 파워 모듈 조립체(25)로부터 제거될 수 있다.
반응로 코어(6)는 물과 같은, 제 1 냉각제(100) 안에 잠기거나 또는 빠져 있는 것으로 도시되어 있다. 반응로 용기(52)는 냉각제(100) 및 반응로 코어(6)를 하우징한다. 반응로 하우징(20)은 반응로 하우징(20)의 하부 부분에서 슈라우드(shroud, 22)를 포함하고, 상부 부분에서 상승부(riser, 24)를 포함한다. 상승부(24)는 실질적으로 실린더 형상일 수 있다. 슈라우드(22)는 반응로 코어(6)를 그것의 측부 둘레에서 둘러싸고, 냉각제(100)의 자연 순환의 결과로서, 냉각제(100)를 반응로 용기(52)의 상부 절반부내에 위치된 상승부(24)의 중심을 통해 위로 지향시키고, 다음에 환형부(23) 아래로 내려오게 지향시키는 역할을 한다(냉각제 유동(26,28)으로서 도시되어 있다). 일 구현예에서, 반응로 용기(52)는 대략 2.7 미터의 직경이고 대략 13.7 미터의 전체적인 높이(길이)를 구비한다. 반응로 용기(52)는 주로 실린더 형상을 구비할 수 있으며 타원형이거나, 돔형이거나, 또는 반구형의 상단부 및 하단부를 가진다. 반응로 용기(52)가 정상적으로는 작동 압력 및 온도에 있다. 격납 용기(54)는 내부적으로 건조하고, 저수조(16)의 온도이거나 그에 가까운 벽 온도를 가지면서 대가 압력에서 작동할 수 있다.
격납 용기(54)가 실질적으로는 반응로 용기(52)를 둘러싸고, 격납 영역(44)으로서 식별된, 건조하거나, 비어있거나, 또는 개스 환경을 제공할 수 있다. 격납 영역(44)은 공기 또는 아르곤(Argonne) 또는 다른 불활성의 개스와 같은 다른 충전 개스의 일정량을 포함할 수 있다. 격납 용기(54)는 격납 영역(44)에 근접한 내측 벽 또는 내부 표면을 포함한다. 격납 영역(44)은 공기 대신에 또는 공기에 추가하여 개스 또는 개스들을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 격납 영역(44)은 대기 압력에서 또는 그 이하에서 유지되며, 예를 들어 부분적인 진공으로 유지된다. 격납 용기 안의 개스 또는 개스들은 반응로 용기(52)가 격납 영역(44) 안에 완전하거나 또는 부분적인 진공으로 위치되도록 제거될 수 있다.
정상 작동의 동안에, 반응로 코어(6) 안에서의 분열 이벤트(fission event)로부터의 열에너지는 냉각제(100)가 가열되게 한다. 냉각제(100)가 가열될 때, 그것은 밀도가 줄어들고 상승부(24)를 통하여 상승되는 경향이 있다. 냉각제(100)의 온도가 감소되면, 그것은 가열된 냉각제보다 상대적으로 밀도가 짙어지고 환형부(23)의 밖에서 주위로, 반응로 용기(52)의 저부로 그리고 슈라우드(22)를 통해서 위로 순환되어 다시 한번 반응로 코어(6)에 의해 가열된다. 이러한 자연적인 순환은 냉각제(100)(냉각제 유동(26,28)으로서 도시됨)가 도 1 의 열교환기(135)를 통해 순환되게 하여, 열을 도 1 에 도시된 제 2 냉각 시스템과 같은 제 2 냉각제로 전달함으로써, 전기를 발전한다.
도 3 은 중성자 반사체(neutron reflector, 35)에 의해 둘러싸인 반응로 코어(6)를 포함하는 파워 모듈 조립체(30)의 구현예에 대한 측단면도를 도시한다. 중성자 반사체(35)는 반응로 코어(6)를 그것의 측부들에서 부분적으로 또는 완전하게 둘러쌀 수 있다. 일 구현예에서, 중성자 반사체(35)는 외부에서 실린더 형상이고, 내부적으로는 반응로 코어의 주위와 맞춰진다. 중성자 반사체(35)는 스테인레스 스틸을 이용하여 제조될 수 있다. 파워 모듈 조립체(30)는 반응로 용기(52) 안에서 압력을 제어하는 것을 돕도록 하나 또는 그 이상의 히터(heater) 및 스프레이(spray)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
중성자 반사체(35)는 반응로 하우징(22)과 반응로 코어(6) 사이에 위치될 수 있다. 일 구현예에서, 중성자 반사체(35)는 반응로 하우징(22)과 일체화됨으로써, 중성자 반사체(35)의 외측 표면은 아래로 보내는 영역(downcomer region)의 일부를 형성한다. 우라늄 또는 다른 반응로 코어 재료들은 작은 핵으로 분리됨으로써 핵분열될 수 있다. 핵분열 이벤트는, 핵분열 생성물 운동, 감마선(감마선 양자), 중성자 및 중성 미자의 형태인 에너지의 대량 방출 및 몇개의 중성자의 방출을 초래한다. 중성자 반사체(35)는 파워 모듈 조립체(30)의 중성자 효율을 유지하며 유지하며, 여기에서 핵분열 이벤트 동안에 반응로 코어(6)를 빠져나가는 중성자는 반응로 코어(6)를 향하여 되반사된다. 중성자 반사체(35)는 핵분열 생성물(예를 들어, 감마선 양자 및 중성자)을 흡수하거나 조절하여 반응로 용기(52)가 손상되는 것을 보호한다. 일부 감마선 양자 및 중성자의 흡수의 결과로서, 중상자 반사체(35)는 시간이 지남에 따라 가열되는 경향이 있다.
제 1 냉각제(28)는 반응로 코어(6)를 통해 유동하여 상대적으로 고온의 냉각제(TH)가 된다. 상승부(24)의 상부를 빠져나가는 냉각제 유동(26)은 환형부(annulus) 아래로 지향되고, 그 후에 고온 냉각제(TH)로부터의 열은 열교환기로 전달되며, 다음에 반응로 용기(52) 아래의 반응로 코어(6)로 재순환된다. 반응로 코어(6)를 통해 위로 순환되는 냉각제 유동(28)은 중성자 반사체(35)의 표면을 냉각시키도록 작동되지만, 중성자 반사체(35)의 두께가 중성자 효율을 향상시키도록 증가되면, 표면의 냉각은 중성자 반사체(35)를 과열로부터 보호하기에 불충분할 수 있다.
도 4 는 반응로 코어(6) 및 통상적인 반사체(45)를 포함하는 파워 모듈 조립체의 부분적인 도면을 나타낸다. 반사체(45)를 지나서 순환하는 냉각제 유동(Tc)은 부분적으로 돌려져서 반사체(45)의 길이를 통하여 제공된 수직의 바이패스 구멍(40)을 통해 유동한다. 냉각제 유동(Tc)의 나머지는 반응로 코어(6)를 통해 유동한다. 따라서, 냉각제 유동(Tc)은 2 개의 부분들로 나뉘어지며, 이들은 반응로 코어(6)를 통과하는 냉각제 유동(46) 및, 반사체(45)의 바이패스 구멍(40)을 통과하는 냉각제 유동(47)을 포함한다.
(개별적으로 취해진) 냉각제 유동(46,47)중 어느 하나는 냉각제 유동(Tc)과 비교하여 더 작은 냉각 유량(flow rate)을 포함한다. 냉각제 유동(47)은 반응로 코어(6)를 통과하지 않는다. 따라서, 반응로 코어(6)를 통과하는 냉각제 유동(Tc)의 유효한 유량은 냉각제 유동(47)과 같은 양으로 감소된다. 이것은 추가적인 냉각제가 시스템에 제공되어야 하거나, 또는 냉각제의 유량이 펌프에 의해서 증대되어 반사체(45)를 통해 전환되는 냉각제 유동(47)을 보충해야하므로, 파워 모듈의 작동 효율을 감소시킨다.
도 5 는 반응로 코어(6) 및 신규한 중성자 반사체(50)를 포함하는 예시적인 파워 모듈 조립체의 부분적인 도면을 도시한다. 반응로 하우징(22)은 그 측부들 둘레에 반응로 코어(6)를 둘러싸서 냉각제(Tc)를 반응로 코어(6)를 통해 지향시킨다. 중성자 반사체(50)는 반응로 하우징(22)과 반응로 코어(6) 사이에 위치된다. 일 구현예에서, 중성자 반사체(50)는 그 측부들에서 반응로 코어(6)를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸서 파워 모듈의 중성자 효율을 향상시킨다. 중성자 반사체(50)는 반응로 코어(6)에 근접하게 위치된 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)를 포함하며, 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)는 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)에 진입하기 전에 반응로 코어(6)의 적어도 일부를 통하여 통과되었던 냉각제(F1)를 수용하도록 구성된다.
중성자 반사체(50)는 하단부(51), 상단부(55) 및 반응로 코어(6)를 향하는 측벽(53)을 포함하며, 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)들은 측벽(53)내에 위치된다. 제 1 유입부(IN1)는 제 2 유입부(IN2) 보다 낮은 높이에 위치된다. 제 1 유입부(IN1)는 반응로 코어(6)의 하부 부분을 통하여 통과된 냉각제를 수용하도록 구성된다. 제 2 유입부(IN2)는 제 1 유입부(IN1)보다 높은 높이에 위치된다. 제 2 유입부(IN2)는 반응로 코어(6)의 상부 부분을 통과하는 냉각제를 수용하도록 구성된다. 중성자 반사체(50)의 저부가 아닌 상이한 높이에서 유입부(IN1, IN2)들로 냉각제를 유인함으로써, 모든 냉각제는 가열된 반응로 코어(6)를 바이패스하기보다는, 가열된 반응로 코어(6)를 통하여, 적어도 부분적으로 유인된다.
상이한 높이들에 위치된 유입부들을 통하여 냉각제를 유인함으로써, 냉각제가 중성자 반사체(50)의 전체 길이를 통하여 통과되는 것을 기다릴 필요 없이, 냉각제는 중성자 반사체(50)의 상이한 영역들을 동시에 냉각시키도록 즉각적으로 이용될 수 있다. 다른 한편, 통상적인 반사체들은 냉각제가 바이패스 구멍에 진입하는 지점에서 (도 4 참조), 반사체의 하부 부분을 우선적으로 냉각시킨다. 그러나, 반사체의 하부 부분은 반응로 코어의 축방향 파워의 분포에 기인하여 열 발생의 최대량을 사실상 겪지 않을 수 있다.
반응로 용기(52) 안에서 순환되는 냉각제(Tc)는 냉각제 유동(Fo)으로서 반응로 코어(6)에 진입한다. 일 구현예에서, 냉각제(Tc)와 관련된 유량은 반응로 코어(6)의 저부에 진입하는 냉각제 유동(Fo)과 관련된 유량과 같다. 반응로 코어(6)를 부분적으로 통과했던 냉각제는 냉각제 횡단 유동(F1)으로서 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)에 진입한다. 냉각제 횡단 유동(F1)은 그것이 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)와 하나 또는 그 이상의 유출부(OUT) 사이에서 이동할 때 중성자 반사체(50)를 냉각시킨다. 하나 또는 그 이상의 유출부(OUT)들은 중성자 반사체(50)의 상부 표면 또는 상단부(55)에 위치된다. 냉각제 유동(F2)은 하나 또는 그 이상의 유출부(OUT)를 통해 중성자 반사체(6)를 빠져나간다. 일 구현예에서, 냉각제 유동(F2)과 관련된 유량은 냉각제 횡단 유동(F1)과 관련된 유량과 같다. 냉각제 유동(F2)은 반응로 코어(6)를 빠져나가는 냉각제 유동(TH)과 합류한다. 일 구현예에서, 냉각제 유동(Fo)과 관련된 유량은 냉각제 유동(F2 및 TH)의 합과 같다.
일 구현예에서, 냉각제 횡단 유동(F1)은 단일 상(single phase)의 액체로서 하나 또는 그 이상의 유입부(IN1, IN2)에 진입한다. 냉각제 유동(F2)은 2 개 상(two-phase)의 증기/액체 또는 단일 상의 증기로서 하나 또는 그 이상의 유출부(OUT)를 빠져나간다. 하나 또는 그 이상의 유출부(OUT)를 빠져나가는 냉각제 유동(F2)은 상승 부분(riser section, 24)으로 공동부(voiding)를 도입하고, 코어 높이내에서 유효 냉각제 밀도를 감소시켜서, 파워 모듈 안의 냉각제 유량을 향상시킨다. 유량을 증가시키는 것은 반응로 코어(6)를 가로질러 작은 온도 변화를 초래한다. 공동부(voiding)는 반응로 코어(6)를 통항 유동을 향상시키고, 또한 증기 발생기 영역 내부의 제 1 측 열전달 계수들을 증가시킨다.
중성자 반사체(50) 내에 증기를 포함하는 단일 상 또는 2 개 상(phase)의 냉각제를 가지는 것은, 중성자 반사체(50) 내에서 발생하는 중성자의 감속(moderation)의 양을 감소시켜서, 중성자 반사 효율을 증가시킨다. 증기 또는 비등의 열전달은 단일 상의 액체 냉각제와 비교하여 보다 효율적인 열 제거를 허용하므로, 중성자 반사체(50)의 내부 부분의 냉각을 위해서 적은 반사체 재료가 제거될 수 있으며, 그에 의해서 중성자 반사 효율 또는 중성자의 경제성을 향상시킨다. 중성자 효율은 중성자 반사체(50)내에 있는 단일 상 또는 2 개 상의 냉각제 안에 증기를 제공하는 결과로서 더욱 향상된다. 증기는 액체 냉각제와 비교하여 열등한 중성자 감속제이므로, 코어 영역으로부터 과열된 단일 상 냉각제를 유인하는 결과로서 더 적은 중성자들이 감속된다. 보다 효율적인 중성자 반사체를 제공하는 것은 반응로 코어(6)를 통한 유량을 증가시키는 결과를 초래하며, 파워 모듈이 증가된 작동 파워에서 작동되는 것을 허용한다.
도 6 은 수평 및 수직의 냉각제 유동-통과 채널(69)을 포함하는 예시적인 중성자 반사체(60)의 부분적으로 절단된 도면을 도시한다. 중성자 반사체(60)는 반응로 코어(6)에 근접하여 위치된 것으로 이해될 수 있다 (도 5). 일 구현예에서, 중성자 반사체(60)는 도 5 의 반응로 코어(6)와 반응로 하우징(22) 사이에 위치된다. 중성자 반사체(60)는 반응로 코어(6)를 향하는 복수개의 유입 포트(62)들을 포함한다. 중성자 반사체(60)는 유입 포트(62)들에 유체 연결된 복수개의 유출 포트(64)들을 더 포함하여, 냉각제의 일부(F1)를 중성자 반사체(60)를 통해 지향시킨다. 유입 포트(62)들은 측벽(63)을 따라서 상이한 높이들에 위치되는 것으로 도시되어 있다.
유입 포트(62)들은 중성자 반사체(60)의 측벽(63)상에 위치되는 반면에, 유출 포트(64)들은 중성자 반사체(60)의 상단부(65)상에 위치된다. 냉각제는 냉각제 유동(F2)으로서 유출 포트(64)들을 통해 중성자 반사체(60)를 빠져나간다. 일 구현예에서, 냉각제 유동(F2)은 냉각제 횡단 유동(F1)과 같다. 유입 포트(62) 및 유출 포트(64)는 복수개의 유동 통과 채널(69)에 의해 유체 연결된다. 유동 통과 채널(69)의 제 1 부분은 대략 수평 부분(68)을 포함하는 반면에, 유동 통과 채널(69)의 제 2 부분은 대략 수직 부분(69)을 포함한다. 수평 채널(68)은 유입 포트(62)에 연결되는 것으로 도시되는 반면에, 수직 채널(67)은 유출 포트(64)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 일 구현예에서, 선택적인, 대략 수직 채널(66)은 중성자 반사체(60)를 냉각시키는 것을 돕도록 제공된다. 선택적인, 대략 수직 채널(66)은 냉각제를 중성자 반사체(60)의 하단부로부터 유인한다.
유입 포트(62)들 사이의 간격은 변화될 수 있다. 예를 들어, 유입 포트들 사이의 제 1 간격(Hi)은 유입 포트들 사이의 제 2 간격(Hn)보다 클 수 있다. 반응로 코어(6)의 중심에 있거나 또는 그에 가까운 유입 포트(62)들 사이의 간격은 반응로 코어(6)의 양 단부에 있거나 또는 그에 가까운 유입 포트(62)들 사이의 간격보다 작을 수 있다. 유입 포트(62)들의 수 또는 밀집도(concentration)는, 반응로 코어(6)의 양 단부에서 또는 그에 가까이에서 유입 포트(62)들의 수 또는 농도에 비교하여, 반응로 코어(6)의 중심에서 또는 그에 가까이에서 더 클 수 있다. 일 구현예에서, 유입 포트들의 간격은 유체 상태들 뿐만 아니라 반응로 코어(6)의 축방향 파워 발생 프로파일(axial power generation profile)에 따라서 변화되도록 만들어진다. 일 구현예에서, 유입 포트 간격은 중성자 반사체(60)내에서 비등이 발생되는 지점에 맞도록 구성된다. 반응로 코어(6)를 따라서 상이한 수직 위치들에 위치된 다수의 입력 포트들은 단계화된 방식으로 중성자 반사체(60)의 냉각을 제공한다. 채널 직경 또는 채널 크기는 다소의 냉각제(F1)가 유입 포트(62)들중 임의의 하나를 통과할 수 있도록 변화될 수 있다. 반응로 코어(6)의 중심에 근접한 채널 크기는 반응로 코어(6)의 양 단부에서의 채널 크기보다 클 수 있다.
도 7 은 다수의 경사지거나 또는 비스듬한 냉각제 유동 통과 채널(79)들을 포함하는 예시적인 냉각제 반사체(70)의 부분적으로 절단된 도면을 도시한다. 경사진 냉각제 유동-통과 채널(79)은 중성자 반사체(70)의 측벽(73)에 위치된 하나 또는 그 이상의 유입부(72)들을 중성자 반사체(70)의 상단부(75)내에 위치된 하나 또는 그 이상의 유출부(74)들에 유체 결합시킨다. 반응로(6)를 통하여 부분적으로 통과했던(도 5) 냉각제 냉각 횡단 유동(F1)은 하나 또는 그 이상의 유입부(72)들로 진입하고, 경사진 냉각제 유동-통과 채널(79)들을 통과하고, 냉각제 유동(F2)으로서 유출부(F2)를 빠져나간다. 일 구현예에서, 냉각제 유동(F2)은 냉각제 횡단 유동(F1)과 같다.
유입 포트 간격(Hi, Hn)은 유입 포트(72)들의 높이와 함께 변화될 수 있다. 경사진 냉각제 유동-통과 채널(79)들의 높이 또는 폭도 변화될 수 있어서, 다소의 냉각제 횡단 유동(F1)이 중성자 반사체(70)의 상이한 부분들을 통과하는 것을 허용한다. 일 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 선택적인, 대략 수직의 채널(76,78)들이 제공되어 추가적인 냉각제가 중성자 반사체(70)의 하부 부분을 통과하는 것을 허용한다. 하나 또는 그 이상의 대략 수직의 채널(76,78)들은 경사진 냉각제 유동-통과 채널(79)들중 하나에 연결되는 것으로 도시되었지만, 이들은 대안으로서 중성자 반사체의 상단부(75)에 위치된 자체의 개별적인 유출부(미도시)들에 연결될 수 있다. 선택적인, 대략 수직의 채널(76,68)들중 하나 또는 그 이상이 중성자 반사체(70) 안에 제공될 때, 냉각제 횡단 유동(F1)은 냉각제 유동(F2) 보다 적을 수 있다.
도 8 은 경사 및 수직의 냉각제 유동 통과 채널(89)들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체(80)의 부분적인 절단 도면을 나타낸다. 냉각제 유동 통과 채널(89)들은 중성자 반사체(80)의 측벽(83)에 위치된 하나 또는 그 이상의 유입부(82)들을 중성자 반사체(80)의 상단부(85)에 위치된 하나 또는 그 이상의 유출부(84)들에 유체 결합시킨다. 반응로 코어(6)(도 5)를 부분적으로 통과했던 냉각제 횡단 유동(F1)은 하나 또는 그 이상의 유입부(82)들에 진입하고, 경사진 냉각제 유동 통과 채널(89)들을 통과하고, 냉각제 유동(F2)으로서 유출부(F2)를 빠져나온다. 일 구현예에서, 냉각제 유동(F2)은 냉각제 횡단 유동(F1)과 같다.
채널(89)의 제 1 부분은 경사지거나 각도가 형성된 부분(88)을 포함하는 반면에, 채널(89)의 제 2 부분은 대략 수직의 부분(87)을 포함한다. 수평 채널(88)이 유입 포트(82)에 연결되는 것으로 도시된 반면에, 대략 수직 채널(87)이 유출 포트(84)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 일 구현예에서, 채널 또는 포트들중 어느 것도 중성자 반사체(80)의 저부 단부(81)에 연결되지 않는다.
중성자 반사체의 다양한 구현예들은 수평이거나, 수직이거나, 경사지거나, 비스듬하거나, 또는 다르게 방향이 정해진 채널들을 임의의 수로 포함하거나 그들의 조합을 포함할 수 있으며, 여기에 도시된 구현예들은 그 어떤 조합들이라도 제한하도록 의도된 것은 아니다. 더욱이, 하나 또는 그 이상의 채널들이 다수의 포트들을 함께 연결할 수 있으므로, 유입 포트들의 수는 유출 포트들의 수와 같지 않을 수 있다.
도 9 는 복수개의 층을 이룬(layered) 플레이트(92,94,96)들을 포함하는 예시적인 중성자 반사체(90)의 사시도이다. 도 9 는 중성자 반사체를 제조하는 방법 또는 조립하는 방법으로서 이해될 수 있으며, 도 9 는 중성자 반사체(90)의 분해도를 도시한다. 조립되었을 때, 하부 플레이트(92)는 플레이트(94)에 근접하여 접촉하고 있는 반면에, 플레이트(94)는 상부 플레이트(96)에 근접하여 접촉하고 있다. 상부 플레이트(96)의 상부 표면은 중성자 반사체(90)의 상단부(95)를 제공하는 것으로서 이해될 수 있다. 하부 플레이트(92)의 하부 표면은 중성자 반사체(90)의 하단부(91)를 제공하는 것으로서 이해될 수 있다. 플레이트(92,94,96)들중 하나 또는 모든 것의 측부 표면은 중성자 반사체(90)의 측벽(93)을 형성할 수 있다.
중성자 반사체(90)는 함께 층을 이룬 복수개의 플레이트(92,94,96)들을 포함하는데, 유동 통과 채널(99)은 근접한 플레이트(92,94)들 사이에 적어도 부분적으로 형성된다. 유동 통과 채널(99)은 유입 포트(INLET)들중 적어도 하나를 유출 포트(OUTLET)들중 적어도 하나에 유체 연결시킨다. 유동 통과 채널(99)은 근접한 플레이트(92,94)들 사이를 통과하는 대략 수평의 채널(98)을 포함한다. 대략 수평 채널(98)의 상부 부분은 중간 플레이트(94)와 같은 제 1 플레이트의 하부 표면으로 오목하게 되며, 대략 수평 채널(98)은 하부 플레이트(92)와 같은 제 2 플레이트의 상부 표면에 의해 둘러싸인 하부 부분을 포함한다. 중성자 반사체(90)가 완전히 조립되었을 때, 중간 플레이트(94)의 하부 표면은 하부 플레이트(92)의 상부 표면에 근접하게 위치된다. 다른 채널은 중간 플레이트(94)와 상부 플레이트(96) 사이에 형성되는 것으로 도시되어 있다.
일 구현예에서, 수평 채널(98)은 중간 플레이트(94)의 하부 표면 안으로 에칭된다. 다른 구현예에서, 유동 통과 채널(99)의 일부 또는 전부는 플레이트들중 하나 또는 그 이상의 밖에서 기계 가공된다.
대략 수평의 채널(98)은 중간 플레이트(94)를 통과하는 대략 수직 채널(97A)에 연결된다. 채널(97A)은 상부 플레이트(96)의 채널(97B)과 정렬됨으로써, 누적된 수직 채널(97A,B)이 복수개의 플레이트들중 2 개 또는 그 이상을 통과한다. 수평 채널(98)은 유입 포트(INLET)에 연결되고, 수직 채널(97A,B)은 유출 포트(OUTLET)에 연결된다. 일 구현예에서, 수평 채널(98) 및 수직 채널(97A,B)은 중성자 반사체로서 조립되었을 때 유입 포트(INLET)를 유출 포트(OUTLET)에 유체 결합시키도록 구성된다. 상부 플레이트(96)는 단일 플레이트를 통하여 통과하기만 하는 하나 또는 그 이상의 대략 수직 채널들을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 복수개의 플레이트(92,94,96)들중 적어도 일부는 상이한 두께를 가지며, 유입 포트들 사이의 거리는 복수개의 플레이트들의 상이한 두께에 따라서 변화된다. 예를 들어, 중간 플레이트(94)는 Dn 의 두께를 가지는 반면에, 상부 플레이트(96)는 Di 의 두께를 가진다. 일 구현예에서, 중성자 반사체(90)의 상단부와 관련된 플레이트 두께(Di)는 중성자 반사체(90)의 중앙 부분과 관련된 플레이트 두께(Dn) 보다 크거나 두껍다.
플레이트들의 수는 간단하게 나타내도록 3 개로서 도시된 반면에, 다른 구현예들에서는 더 많거나 더 적은 수의 플레이트들이 포함될 수 있다. 일 구현예에서, 중성자 반사체(90)의 플레이트들의 수는 대략 수평 채널들의 수와 같다. 다른 구현예에서, 플레이트들의 수는 수평 채널들의 수보다 크다. 또 다른 구현예에서, 예를 들어 다수의 수평 채널들이 임의의 2 개의 근접한 플레이트들 사이에 형성되는 구현예에서, 플레이트들의 수는 수평 채널들의 수보다 적을 수 있다. 도 9 에 도시된 구조는 통상적인 디자인과 관련된 기계 가공 비용 및 재료 낭비를 최소화시키거나 또는 감소시킨다. 수평 채널들이 슬롯 또는 채널로서 도시되는 반면에, 포트들은 어떤 구현예들에서 원형의 구멍들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원형의 유입 및 유출 포트들이 중성자 반사체 안에 또는 그것을 통하여, 드릴 가공되거나, 기계 가공되거나 또는 다르게 형성될 수 있다.
도 10 은 중성자 반사체(140)가 주위 둘레를 둘러싸는 반응로 코어(6)를 구비하는 파워 모듈 조립체(150)의 부분적인 단면 평면도를 도시한다. 중성자 반사체(140)는 반응로 코어(6)를 부분적으로 통과했던 냉각제 유동을 출력하도록 구성된 복수개의 유출 포트(160)들을 포함한다. 중성자 반사체(140)는 파워 모듈 조립체(150)의 조립 동안에 조합된 복수개의 서브섹션(140A,140B)들을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 복수개의 서브섹션(140A, 140B)들 각각은 도 9 의 중성자 반사체(90)로 도시된 것과 유사한 다수의 층을 이룬 플레이트들을 포함한다. 유출 포트(160)들이 슬롯 또는 채널들로서 도시되는 반면에, 포트들은 특정의 구현예들에서 원형의 구멍들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원형의 유출 포트들은 중성자 반사체 안에 또는 그것을 통하여, 드릴 가공되거나, 기계 가공되거나, 또는 다르게 형성될 수 있다.
도 11 은 반응로 코어로부터 냉각제 유동을 수용하도록 구성된 중성자 반사체를 이용하여 반응로 하우징을 통해 냉각제를 순환시키는 신규한 방법(200)을 도시한다. 그 방법(200)은 도 1 내지 도 10 에 도시된 다양한 구현예들과 함께 작동되는 것으로 이해될 수 있으며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다.
작동(210)시에, 제 1 냉각제는 반응로 하우징 안으로 순환된다.
작동(220)시에, 제 1 냉각제는 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할되는데, 제 1 부분은 반응로 하우징 안에 위치된 반응로 코어를 통해 전체적으로 통과되고, 제 2 부분은 중성자 반사체의 유입부에 진입하기 전에 반응로 코어를 통해 부분적으로 통과한다. 일 구현예에서, 유입부는 중성자 반사체의 측벽 내에 위치되며, 측벽은 반응로 코어를 향한다.
작동(230)시에, 제 1 냉각제의 제 2 부분은 중성자 반사체를 통하여 지향된다. 일 구현예에서, 제 1 냉각제의 제 2 부분은 주로 단일 상(phase)의 액체로서, 또는 2 개 상의 액체 및 증기로서 중성자 반사체에 진입한다.
작동(240)시에, 중성자 반사체를 빠져나가는 제 1 냉각제의 제 2 부분은 반응로 코어를 통과하는 제 1 냉각제의 제 1 부분과 다시 조합된다. 제 1 냉각제의 제 2 부분은 반응로 하우징 안에서 제 1 부분과 다시 조합되어 반응로 코어를 통한 제 1 냉각제의 유량을 증가시킬 수 있다. 일 구현예에서, 제 1 냉각제의 제 2 부분은 2 개 상의 증기 및 액체로서 중성자 반사체를 빠져나간다. 다른 구현예에서, 제 1 냉각제의 제 2 부분은 중성자 반사체를 단일 상의 증기로서 빠져나간다.
여기에 제공된 구현예들이 주로 가압된 물 반응로를 설명하였지만, 구현예들은 일부 명백한 변형을 가지거나 설명된 바와 같은 핵 발전 시스템의 다른 유형들에 적용될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 구현예들 및 변형예들은 비등 물 반응로(boiling water reactor)와 함께 작동될 수 있도록 만들어질 수도 있다.
도면들의 치수는 축척대로 제공되지 않으며, 일부 경우에는 특정의 상세 내용을 도시하거나 설명하기 위하여 특정의 특징들이 축척에서 과장되었다. 여기에 설명된 다른 비율 및 값들 뿐만 아니라, 반응로 용기 안의 냉각제의 유량은 오직 하나의 예로서만 제공된다. 다른 비율 및 값들은 핵 반응로의 전체 축척의 구조물 또는 축척대로의 모델에 의한 실험을 통해서 결정될 수 있다.
바람직한 구현예를 참조로 본 발명의 원리가 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 그러한 원리를 벗어나지 않으면서 세부 내용 및 구성에서 변형될 수 있다는 점이 명백하다. 첨부된 청구항들의 청구 범위 및 사상에 속하는 모든 변형예 및 수정예들이 주장된다.
20. 반응로 하우징 25. 파워 모듈 조립체
54. 격납 용기 52. 반응로 용기

Claims (21)

  1. 반응로 코어; 및,
    파워 모듈의 중성자 효율을 향상시키도록 반응로 코어를 부분적으로 둘러싸는 반사체;를 포함하고,
    반사체는 반응로 코어에 가까이 위치하는 하나 이상의 유입부들을 포함하고, 하나 이상의 유입부들은 하나 이상의 유입부들로 진입하기 전에 반응로 코어의 적어도 일부를 통과했던 냉각제를 수용하도록 구성된, 파워 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    반사체는 반응로 코어를 향하는 측벽을 포함하고, 하나 이상의 유입부들은 측벽에 위치하는, 파워 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    반사체는 반사체의 하단부에 위치하는 하나 이상의 유출부들을 포함하고, 하나 이상의 유입부들은 반사체를 통과하는 하나 이상의 채널에 의해 하나 이상의 유출부들에 연결되는, 파워 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    하나 이상의 채널들의 제 1 부분은 하나 이상의 유입부들에 연결되고, 대략 수평 방향으로 지향되는, 파워 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    하나 이상의 채널들의 제 2 부분은 하나 이상의 유출부들에 연결되고, 대략 수직 방향으로 지향되는, 파워 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    반응로 코어를 통해 냉각제를 지향시키도록 반응로 코어를 측벽 주위에서 둘러싸는 반응로 하우징을 더 포함하고, 반사체는 반응로 하우징과 반응로 코어 사이에 위치되는, 파워 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 유입부들은 상이한 높이들에 위치된 복수개의 유입부들을 포함하는, 파워 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    낮은 높이에 위치된 제 1 유입부는 반응로 코어의 하부 부분을 통과하는 냉각제를 수용하도록 구성되고, 높은 높이에 위치된 제 2 유입부는 반응로 코어의 상부 부분을 통과하는 냉각제를 수용하도록 구성되는, 파워 모듈.
  9. 반응로 코어;
    반응로 코어를 측벽 둘레에서 둘러싸고, 냉각제를 반응로 코어를 통해 지향시키도록 구성된, 반응로 하우징; 및,
    반응로 코어와 반응로 하우징 사이에 위치된 중성자 반사체;를 포함하고,
    중성자 반사체는 반응로 코어를 향하는 복수개의 유입 포트들을 포함하고,
    중성자 반사체는 중성자 반사체를 통하여 냉각제의 일부를 지향시키도록 유입 포트들에 유체 연결된 복수개의 유출부들을 더 포함하는, 핵 반응로 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    중성자 반사체는 함께 층을 이루는 복수개의 플레이트들을 포함하고, 중성자 반사체의 근접한 플레이트들 사이에 채널이 형성되고, 채널은 유입 포트들중 적어도 하나를 유출 포트들중 적어도 하나에 유체 연결시키는, 핵 반응로 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    채널은 근접한 플레이트들 사이를 통과하는 대략 수평의 채널을 포함하는, 핵 반응로 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    채널은 제 1 플레이트의 하부 표면으로 오목한 상부 부분을 포함하고, 채널은 제 2 플레이트의 상부 표면에 의해 경계지워진 하부 부분을 포함하며, 제 1 플레이트의 하부 표면은 제 2 플레이트의 상부 표면에 가까이 위치되는, 핵 반응로 모듈.
  13. 제 11 항에 있어서,
    대략 수평의 채널은 복수개의 플레이트들중 둘 이상을 통과하는 대략 수직의 채널에 연결되는, 핵 반응로 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    수평 채널은 유입 포트들중 하나에 연결되고, 수직 채널은 유출 포트들중 하나에 연결되는, 핵 반응로 모듈.
  15. 제 10 항에 있어서,
    다수의 채널들에는 하나 이상의 경사진 채널들이 포함되는, 핵 반응로 모듈.
  16. 제 10 항에 있어서,
    복수개의 플레이트들중 적어도 일부는 상이한 두께를 가지고, 유입 포트들 사이의 거리는 복수개의 플레이트들의 상이한 두께에 따라서 변화되는, 핵 반응로 모듈.
  17. 제 1 냉각제를 반응로 하우징 안으로 순환시키는 단계;
    제 1 냉각제를 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할시키는 단계로서, 제 1 부분은 반응로 하우징 안에 위치된 반응로 코어를 통해 전체적으로 통과되고, 제 2 부분은 중성자 반사체의 유입부에 진입하기 전에 반응로 코어를 통해 부분적으로 통과되는, 단계;
    중성자 반사체를 통해 제 1 냉각제의 제 2 부분을 지향시키는 단계;를 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    중성자 반사체를 빠져나가는 제 1 냉각제의 제 2 부분을, 반응로 코어를 통과하는 제 1 냉각제의 제 1 부분과 다시 조합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 냉각제의 제 2 부분은 반응로 코어를 통한 제 1 냉각제의 유량을 증가시키도록 반응로 하우징 안의 제 1 부분과 다시 조합되는, 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    제 1 냉각제의 제 2 부분은 주로 단일 상(phase)의 액체로서 중성자 반사체에 진입하고, 제 1 냉각제의 제 2 부분은 2 개 상의 증기 및 액체로서 중성자 반사체를 빠져나가는, 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    유입부는 중성자 반사체의 측벽에 위치되고, 측벽은 반응로 코어를 향하는, 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5202206B2 (ja) * 2008-09-18 2013-06-05 株式会社東芝 高速炉の反射体システム
US20110283701A1 (en) * 2011-08-07 2011-11-24 Shahriar Eftekharzadeh Self Powered Cooling
US9959944B2 (en) 2012-04-12 2018-05-01 Bwxt Mpower, Inc. Self-supporting radial neutron reflector
WO2014113115A2 (en) * 2012-10-25 2014-07-24 Smr Inventec, Llc Nuclear power generation system
US10872706B2 (en) 2013-03-14 2020-12-22 Westinghouse Electric Company Llc Apparatus for passively cooling a nuclear plant coolant reservoir
WO2014204537A2 (en) 2013-03-15 2014-12-24 Nuscale Power, Llc Supporting nuclear fuel assemblies
US20160329113A1 (en) * 2013-12-06 2016-11-10 Stc.Unm SLIMM-Scalable Liquid Metal Cooled Small Modular Reactor
RU2545170C1 (ru) * 2013-12-10 2015-03-27 Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" Реактор на быстрых нейтронах и блок отражателя нейтронов реактора на быстрых нейтронах
RU2578590C1 (ru) * 2015-04-08 2016-03-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Ядерный реактор на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем
RU2600457C1 (ru) * 2015-07-20 2016-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Блок бокового отражателя ядерного реактора на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем
WO2018071081A2 (en) * 2016-07-15 2018-04-19 Elysium Industries Ltd. Fuel-cooled neutron reflector
KR101921511B1 (ko) * 2016-12-09 2018-11-26 한국수력원자력 주식회사 가압 경수형 원자로의 중성자반사체
US10755826B2 (en) 2017-11-10 2020-08-25 Nugen, Llc Integrated system for converting nuclear energy into electrical, rotational, and thermal energy
US11421589B1 (en) 2021-05-18 2022-08-23 Nugen, Llc Integrated system for converting nuclear energy into electrical, mechanical, and thermal energy

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1164231A (fr) 1955-07-08 1958-10-07 Gen Electric Perfectionnements apportés aux dispositifs de réacteurs nucléaires
AT234234B (de) 1962-08-04 1964-06-25 Oesterr Studien Atomenergie Kernreaktor
US3599589A (en) 1967-12-29 1971-08-17 Mc Donnell Douglas Corp Earthquake-resistant nuclear reactor station
US3865688A (en) 1970-08-05 1975-02-11 Frank W Kleimola Passive containment system
BE792501A (fr) 1971-12-22 1973-03-30 Walbroehl H T Procede et coffrage pour la realisation du revetement en beton de galeries, tunnels, puits, etc.
JPS5627696B2 (ko) 1972-04-21 1981-06-26
FR2274994A1 (fr) * 1974-06-11 1976-01-09 Commissariat Energie Atomique Structure de supportage de la protection neutronique laterale du coeur d'un reacteur nucleaire a neutrons rapides
FR2300253A1 (fr) * 1975-02-06 1976-09-03 Commissariat Energie Atomique Dispositif
JPS5627696A (en) * 1979-08-15 1981-03-18 Tokyo Shibaura Electric Co Incore neutron shielding body
FR2539244B1 (fr) 1983-01-12 1989-01-27 Framatome Sa Dispositif de cloisonnement du coeur d'un reacteur nucleaire a eau sous pression
US4731220A (en) * 1985-08-14 1988-03-15 Westinghouse Electric Corp. Neutron reflector
JPS6269197A (ja) * 1985-09-24 1987-03-30 三菱原子力工業株式会社 高速増殖炉用の中性子遮蔽体
JPS63229390A (ja) 1987-03-18 1988-09-26 株式会社日立製作所 原子炉
JPH0715503B2 (ja) * 1989-02-07 1995-02-22 動力炉・核燃料開発事業団 液体金属冷却高速炉
US5276720A (en) 1992-11-02 1994-01-04 General Electric Company Emergency cooling system and method
JP3342183B2 (ja) * 1994-06-29 2002-11-05 三菱重工業株式会社 原子炉の半径方向中性子反射体構造
US6795518B1 (en) 2001-03-09 2004-09-21 Westinghouse Electric Company Llc Integral PWR with diverse emergency cooling and method of operating same
JP2003114292A (ja) 2001-10-02 2003-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 中性子反射体
US8064564B2 (en) 2007-12-04 2011-11-22 Westinghouse Electric Company Llc Neutron shielding panels for reactor pressure vessels

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