KR20120083433A - 열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템 - Google Patents
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Abstract
열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템이 개시된다. 상기 열교환기는 챔버를 통한 고온의 일차 열전달 유체의 균일한 유동을 위한 형상으로 된 배출 플레넘 챔버를 내부에 형성하는 열교환기 본체를 포함한다. 복수의 인접한 열전달 부재가 열교환기 본체에 연결되고 그리고 상기 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 유동 통로는 배출 플레넘 챔버 내로 개방된다. 미리 정해진 거리에 의한 열전달 부재들의 간격은 유동 통로를 통해서, 열전달 부재들의 표면들에 걸쳐서 그리고 배출 플레넘 챔버 내로 일차 열전달 유체를 균일하게 분포시킨다. 각각의 열전달 부재는 저온의 이차 열전달 유체의 유동을 위해서 유동 채널을 관통 형성한다. 일차 열전달 유체가 상기 챔버를 통해서 유동함에 따라 그리고 이차 열전달 유체가 동시에 유동 채널을 통해서 유동함에 따라, 열전달은 고온의 일차 열전달 유체로부터 저온의 이차 열전달 유체로 이루어진다.
Description
관련 출원의 상호-참조
본원 발명은 이하에 나열된 출원(들)("관련 출원들")로부터의 가장 최초의 이용가능한 유효 출원일(들)의 이익과 관련되고 또 그러한 이익을 주장한다(예를 들어, 가명세서 특허 출원 이외에 대한 가장 최초의 이용가능한 우선일의 주장 또는 관련 출원(들)의 가명세서 특허 출원 또는, 임의의 그리고 모든 모출원, 모출원의 모출원(grandparent), 모출원의 모출원의 모출원 등에 대한 35 U.S.C §119(e)에 따른 이익의 주장). 관련 출원들의 그리고 관련 출원들의 임의의 및 모든 모출원, 모출원의 모출원, 모출원의 모출원의 모출원 등의 모든 청구대상은, 그러한 청구대상이 본원과 불합치되지 않는다면, 본원에서 참조되어 포함된다.
관련 출원:
USPTO 특별법 요건(extra-statutory requirement)을 고려하여, 본원은 발명자 Jon D. McWhirter 명의로 2009년 9월 25일자로 출원한 "열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템" 이라는 명칭의 미국 특허출원 제 12/586,741 호의 부분계속출원을 구성하고, 상기 미국특허출원은 현재 동시-계류중이고, 또는 현재 동시-계류중인 출원이 상기 출원일의 이익을 향유할 수 있는 그러한 출원이다.
USPTO 특별법 요건을 고려하여, 본원은 발명자 Jon D. McWhirter 명의로 2009년 12월 15일자로 출원한 "열교환기, 이 열교환를 위한 방법 및 핵분열로 시스템" 이라는 명칭의 미국 특허출원 제 12/653,656 호의 부분계속출원을 구성하고, 상기 미국특허출원은 현재 동시-계류중이고, 또는 현재 동시-계류중인 출원이 상기 출원일의 이익을 향유할 수 있는 그러한 출원이다.
USPTO 특별법 요건을 고려하여, 본원은 발명자 Jon D. McWhirter 명의로 2009년 12월 15일자로 출원한 "열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템" 이라는 명칭의 미국 특허출원 제 12/653,656 호의 부분계속출원을 구성하고, 상기 미국특허출원은 현재 동시-계류중이고, 또는 현재 동시-계류중인 출원이 상기 출원일의 이익을 향유할 수 있는 그러한 출원이다.
미국특허상표청(USPTO)은, 미국특허상표청의 컴퓨터 프로그램에 의해서 특허 출원인이 일련 번호를 기재하는 것 그리고 출원이 계속 또는 부분계속 출원인지의 여부 모두를 기재하는 것이 요구된다는 내용을 발효하기 위한 공지를 하였다. http://www.uspto.gov/web/offices/com/sol/og/2003/weekl1/patbene.htm 에 기재된 "Stephen G. Kunin, Benefit of Prior-Filed Application, USPTO Official Gazette March 18, 2003" 참조. 본원 출원인 법인격체(Entity)(이하에서 "출원인"이라 함)는 법령에 의해서 규정된 바와 같이 우선권 주장의 기초가 되는 출원인(들)에 대해서 앞서서 구체적으로 기재하였다. 출원인은 그러한 법령은 해당 특정 기준 언어 상으로도 명백하고 그리고 미국 특허출원에 대한 우선권 주장을 위해서 "계속" 또는 "부분계속"과 같은 임의 특정(characterization) 또는 일련 번호를 요구하지 않는다는 것으로 이해하고 있다. 전술한 내용에도 불구하고, 출원인은 미국특허상표청의 컴퓨터 프로그램이 특정한 데이터 입력 요건을 요구하는 것으로 이해하였고, 그에 따라 출원인은 본 출원을 전술한 모출원의 부분계속으로 기재하였으나, 그러한 기재는 본 출원이 모출원(들)의 내용(matter)에 부가하여 임의의 새로운 내용을 포함하는지의 여부에 관하여 결코 어떠한 타입의 언급이나 인정을 하는 것이 아님을 분명히 하는 바이다.
본 출원은 전체적으로 시스템, 프로세스 및 상기 프로세스를 실행하는 요소들을 포함하는 유도 핵반응에 관한 것으로서, 보다 특히 열교환기, 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템에 관한 것이며, 상기 요소들의 예를 들면 베셀(vessel; 용기) 내의 액체 냉각제 내에 침잠된 반응로 코어, 일차 열교환기, 또는 펌프가 포함된다.
핵분열 원자로의 작동에서, 알려진 에너지를 가지는 중성자들은 높은 원자량을 갖는 핵종(nuclides)에 의해 흡수된다. 결과적인 화합물 핵은, 2개의 낮은 원자량의 핵분열 단편(fragments) 및 붕괴(decay) 생성물을 포함하는 핵분열 생성물들로 분리된다. 모든 에너지를 가지는 중성자들에 의한 그러한 핵분열을 하는 것으로 알려진 핵종들은, 우라늄-233, 우라늄-235 및 플루토늄-239이고, 이들은 핵분열성(fissile) 핵종들이다. 예를 들어, 0.0253 eV(전자 볼트)의 운동에너지를 갖는 열 중성자들은 U-235 원자핵의 핵분열에 사용될 수 있다. 핵연료성(fertile) 핵종들인, 토륨-232 및 우라늄-238은, 적어도 1 MeV(백만 전자 볼트)의 운동에너지를 갖는 고속 중성자들을 이용하는 경우를 제외하고, 유도 핵분열을 일으키지 않을 것이다. 각 핵분열로부터 방출되는 전체 운동에너지는 약 200 MeV이다. 이러한 운동에너지는 열로 변환된다.
원자로에서, 전술한 핵분열성 및/또는 핵연료성 물질이 통상적으로 복수의 조밀하게 함께 팩킹된(packed) 연료 조립체 내에 수용되며, 상기 연료 조립체는 원자로 코어를 형성한다. 핵분열성 및/또는 핵연료성 물질은 각각의 연료 봉(rod) 주위로 나선형으로 감겨진 와이어 또는 이격부재에 의해서 서로 이격된 연료 봉 내에 수용된 연료 펠릿(pellets) 형태의 플루토늄 및 우라늄의 산화물들의 혼합물일 수 있다.
또한, 상용 핵 발전 반응로에서, 핵분열의 열이 전기로 변환된다. 이와 관련하여, 반응로의 일차 냉각제는 반응로 코어를 형성하는 반응로 연료 조립체를 통해서 펌핑되고, 그리고 핵분열 프로세스에 의해서 가열된다. 일부 반응로 디자인에서, 가열된 일차 냉각제가 증기 발생기로 이송되고, 그러한 증기 발생기에서 가열된 일차 냉각제가 그 열을 증기 발생기 내에 배치된 이차 냉각제(즉, 물)로 전달한다. 이어서, 일차 냉각제는 반응로 코어로 다시 복귀된다. 일차 냉각제의 열을 전달 받은 물의 일부분이 증기로 기화되고, 그러한 증기는 터빈-발전기 세트로 전달되어 전기를 생산한다. 터빈-발전기 세트를 통과한 증기는 응축기로 유동하고, 그러한 응축기는 증기를 물로 응축하고, 그 물은 다시 증기 발생기로 되돌아 간다.
안전하게 전기를 생산할 수 있는 타입의 핵분열로는 풀-타입(pool-type) 액체 나트륨 고속 증식로이다. 이와 관련하여, 우라늄-238이 핵원료성 물질로서 사용될 수 있을 것이다. 우라늄-238은 중성자를 흡수하고 그리고 베타 붕괴에 의해서 핵분열 가능 플루토늄-239로 변환된다. 플루토늄-239가 다시 중성자를 흡수할 때, 핵분열이 일어나서 열을 생성한다. 고속 증식로에서, 물과 같은 감속(moderating) 물질은 냉각제로서 바람직하지 않을 것이다. 그 대신에, 그러한 풀-타입 액체 나트륨 고속 증식 원자로에서는, 나트륨이 냉각제로서 선택되는데, 이는 나트륨이 중성자를 크게 열중성자화(thermalize)시키지 않기 때문이다. 또한, 나트륨의 열 전달 특성으로 인해서, 반응로 코어는 보다 높은 파워(power) 밀도에서 작동될 수 있으며, 그에 따라 반응로의 크기를 줄일 수 있을 것이다. 또한, 나트륨은 약 100 ℃(약 212 ℉)에서 용융되고 그리고 약 900 ℃(약 1650 ℉)에서 비등한다. 그에 따라, 나트륨은 비등 없이 고온에서 사용될 수 있고, 따라서 고온 및 고압 증기가 생성될 수 있게 한다. 이는 다시 발전 플랜트 열 효율을 증대시킨다.
그러나, 반응로 코어를 통해서 순환하는 나트륨 냉각제는 중성자 흡수로 인해서 방사능을 가지게 된다. 이러한 방사성으로 인해서 반응로 디자이너는 일차 나트륨 냉각제 루프(들)와 증기 발생 루프 사이에서 중간 열교환 루프를 이용한다. 이는 터빈 발전기의 방사능 오염 위험을 낮춘다. 또한, 증기 발생기 파이프 누출이 일어날 수 있다. 증기 발생기를 통해서 나트륨을 운반하는 배관 내에서 누출이 발생된다면, 증기 발생기를 통과한 고온의 방사성 나트륨은 증기 발생기 내의 물 및 증기와 격렬하게 화학반응할 것이다. 이는 증기 발생기 내의 물 및 증기를 방사능 오염시킬 것이고, 그에 따라 주위 생물생활권의 방사능 오염 위험을 높이게 될 것이다. 전술한 모든 이유들과 관련하여, 코어 내의 나트륨이 증기 발생기 또는 터빈 발전기와 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해서, 반응로 디자이너는 반응로 코어와 증기 발생기 사이에서 중간 열교환기를 이용한다.
그에 따라, 전술한 풀-타입 액체 나트륨 고속 증식 원자로에서, 중간 열교환기는 반응로 풀 내의 방사성 일차 나트륨과 증기 발생기 내의 비방사성 이차 나트륨 사이에 경계를 획정한다. 다시 말해서, 통상적으로, 반응로 코어와 함께 액체 나트륨의 풀 내에 배치되는 중간 열교환기를 이용하여 고속 증식로 코어로부터 열을 제거하고 그리고 그 열을 외부 증기 발생기로 전달한다.
중간 열교환기를 이용하는 것에 의해서 고속 핵분열 원자로 코어로부터의 적절한 열 제거를 제공하기 위한 시도들이 있어 왔다. Peter Humphreys 등의 명의로 1981년 10월 13일자로 허여된 "원자로"라는 명칭의 미국 특허 제 4,294,658 호"에는 중간 열교환기가 개시되어 있는데, 그러한 중간 열교환기는 쉘 내의 튜브(tube-in-shell)의 중간 교환기 및 열교환기를 통해서 일차 냉각제를 드라이빙하기 위한 모듈의 베이스 영역 내에 배치된 전자기 유동 커플러를 포함한다. 이러한 특허는, 예를 들어 이차 냉각제 펌프의 고장에 의해서 유발되는 것과 같이, 관련 이차 냉각제 회로에서 냉각제 유동의 중단이 발생되는 경우에, 중간 열교환기에서 유발되는 심각한 열적 쇼크에 관한 것을 기술하고 있다. 이러한 특허에 따라서, 본원 발명의 목적은 이차 냉각제 회로 내의 유동 중단이 있는 비상시와 같은 경우에 풀 유형의 액체 금속 냉각형 원자로의 중간 열교환기에서 유발되는 열적 쇼크를 감소시키는 것이다.
중간 열교환기를 이용하는 것에 의해서 고속 핵분열 원자로 코어로부터의 적절한 열 제거를 제공하기 위한 다른 시도가 Michael G. Sowers 등의 명의로 1982년 4월 13일자로 허여되고 발명의 명칭이 "액체 금속 냉각형 원자로를 위한 중간 열교환기 및 그 방법"인 미국 특허 제 4,324,617 호에 개시되어 있다. 이러한 특허는 다중-풀, 액체 금속 냉각형, 원자로에서 이용되는 열교환기를 개시한다. 이러한 특허는 열교환기의 구조 부품들 사이의 서로 상이한 열팽창을 수용하는 것을 기술하고 있다. 이러한 특허에 따라서, 열교환기의 쉘은 고온 풀과의 열적 소통에 의해서 열교환기 내의 튜브들 보다 상당히 더 높은 온도까지 가열되고 그리고 쉘의 가열에 의해서 작동 중에 튜브들이 인장되고(tensioning) 그에 따라 열교환기 내의 상이한 열팽창을 수용한다.
본원에 기재된 기술들이 그들의 의도하는 목적을 적절히 달성하기 위한 장치 및 방법들을 개시하고 있지만, 본원에 기재된 기술들 중 어느 것도 본원의 상세한 설명 및 특허청구범위에 기재된 바와 같은 열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템을 제시하지 못하고 있다.
본원 발명의 하나의 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있고 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있으며 열교환기 본체를 포함하는 열교환기; 및 열의 제거를 위해서 상기 열교환기 본체와 일체로 형성되는 수단이 제공된다.
본원 발명의 하나의 추가적인 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기가 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있으며, 상기 열교환기는 플레넘(plenum) 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 포함한다.
본원 발명의 하나의 추가적인 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기가 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있으며, 상기 열교환기는: 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 획정하는 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된, 열교환기 본체; 및 상기 열교환기 본체에 커플링되고 유동 채널을 관통 형성하는 열전달 부재를 포함한다.
본원 발명의 하나의 추가적인 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기가 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있으며, 상기 열교환기는: 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체; 및 상기 열교환기 본체에 복수의 인접한 열전달 부재로서, 이들 인접한 연전달 부재들이 미리 정해진 거리 만큼 이격되어 복수의 인접한 열전달 부재들 중의 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성함으로써 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분배하도록 되는 복수의 인접한 열전달 부재를 포함한다.
본원 발명의 하나의 양태에 따라서, 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템이 제공되고, 그러한 시스템은: 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어; 상기 핵분열로 코어와 연관된 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 풀 유체 내 그리고 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있는 열교환기 본체; 및 열의 제거를 위해서 상기 열교환기 본체와 연관되고 그리고 상기 핵분열로 코어와의 열전달 소통되는 수단을 포함한다.
본원 발명의 하나의 양태에 따라서, 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템이 제공되고, 그러한 시스템은: 내부 둘레를 가지는 풀 벽을 형성하는 베셀로서, 상기 풀 벽은 내부에 풀 유체를 가두도록 구성되는, 베셀; 상기 베셀 내에 배치될 수 있고 그리고 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어; 상기 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체에는 상기 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 상기 풀 유체 내에 배치될 수 있고, 상기 열교환기 본체에는 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하기 위해서 형성된 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체; 및 상기 열의 제거를 위해서 상기 열교환기 본체와 연관되고 그리고 상기 핵분열로 코어와의 열전달 소통되는 수단을 포함한다.
본원 발명의 하나의 부가적인 양태에 따라서, 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템이 제공되고, 그러한 시스템은: 내부 둘레를 가지는 풀 벽을 형성하는 압력 베셀로서, 상기 풀 벽은 내부에 풀 유체를 가두도록 구성되는, 압력 베셀; 상기 압력 베셀 내에 배치될 수 있고 그리고 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어; 상기 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 상기 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 상기 풀 유체 내에 배치될 수 있고, 상기 열교환기 본체에는 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하기 위해서 형성된 플레넘 부피의 일부를 내부에 획정하는 표면이 형성된, 열교환기 본체; 및 상기 열교환기 본체에 커플링된 복수의 인접한 열전달 부재로서, 이들 인접한 연전달 부재들이 미리 정해진 거리 만큼 이격되어 복수의 인접한 열전달 부재들 중의 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성함으로써 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분배하도록 되는 복수의 인접한 열전달 부재를 포함한다.
본원 발명의 추가적인 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기 조립 방법이 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 방법은: 열교환기 본체를 수용하는 단계, 및 열을 제거하기 위한 수단을 열교환기 본체에 커플링하는 단계를 포함한다.
본원 발명의 추가적인 양태에 따라서, 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기 조립 방법이 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다.
본원 발명의 하나의 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기 조립 방법이 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 방법은: 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체 수용 단계로서, 상기 열교환기 본체에는 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체 수용 단계; 및 열전달 부재를 상기 열교환기 본체에 커플링하는 단계로서, 상기 열전달 부재가 유동 채널을 관통 형성하는, 커플링 단계를 포함한다.
본원 발명의 하나의 양태에 따라서, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위해서, 풀-타입 핵분열로 내에 존재하는 풀 유체 내에 배치될 수 있는 열교환기 조립 방법이 제공되고, 상기 열교환기는 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있고, 상기 방법은: 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계; 및 복수의 인접한 열전달 부재를 열교환기 본체에 연결하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 인접한 열전달 부재는 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분배하기 위해서 복수의 인접한 열전달 부재들 중의 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하기 위해서 미리 정해진 거리 만큼 이격된다.
본원 발명의 특징은 챔버를 통한 열전달 유체의 균일한 유동을 위한 형상으로 된 챔버를 내부에 형성하는 열교환기 본체의 제공에 있다.
본원 발명의 다른 특징은 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분배하기 위해서 복수의 인접한 열전달 부재들 중의 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하기 위해서 미리 정해진 거리 만큼 이격되고 열교환기 본체에 연결되는 복수의 인접한 열전달 부재의 제공에 있다.
전술한 내용에 더하여, 여러 가지 다른 방법 및/또는 장치의 양태들이 본원의 설명 내용(예를 들어, 청구범위 및/또는 상세한 설명) 및/또는 도면들과 같은 교시 내용에서 전개되고 설명된다.
전술한 내용은 요약한 것이고 그에 따라 구체적인 사항의 단순화, 일반화, 포괄화(inclusion), 및/또는 생략을 포함할 수 있고; 결과적으로, 소위 당업자는 그러한 요약이 단지 예시적인 것이고 그리고 어떠한 방식으로든 제한적인 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 앞서 기재된 설명을 위한 양태, 실시예 및 특징들에 더하여, 추가적인 양태, 실시예 및 특징들이 이하의 구체적인 설명 및 도면들을 참조할 때 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원 발명의 청구 대상을 특히 명시하고 있고 그리고 명확하게 청구하고 있는 특허청구범위로 본원 명세서가 종결되지만, 본원 발명은 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 또한, 다른 도면들에서 동일한 참조 부호를 사용한 것은 통상적으로 동일한 또는 유사한 항목을 나타낼 것이다.
도 1은 핵분열로 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 복수의 핵분열로 모듈 및 브리더 연료 모듈을 포함하는 육각형-형상 핵분열로 코어의 수평 단면도이다.
도 3은 복수의 핵분열로 모듈 중 하나 및 그 내부의 복수의 제어 봉(control rods)을 도시한 수평 단면도이다.
도 4는 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도시한 핵 연료봉의 수평 단면도이다.
도 5는 복수의 핵분열로 모듈 및 브리더 연료 모듈을 포함하는 평행육면체-형상의 핵분열로 코어의 수평 단면도이다.
도 6은 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 3개의 예시적인 핵분열로 모듈의 수직 단면도이다.
도 7은 열교환기의 등축도이다.
도 8은 열교환기를 단면으로 그리고 일부 점선으로 도시한 등축도이다.
도 8a는 가이드 구조체를 도시한 도면으로서, 열교환기를 단면으로 도시한 등축도이다.
도 9는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 횡류식 유동(cross-flow)을 도시한, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9a는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 향류식 유동(counter-flow)을 도시한, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9b는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 향류식 유동을 도시한 도면으로서, 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도 9a에 도시된 열교환기를 도시한 분해 등축도이다.
도 9c는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 병류식 유동을 도시한 도면으로서, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9d는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 병류식 유동을 도시한 도면으로서, 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도 9c에 도시된 열교환기를 도시한 분해 등축도이다.
도 10은 외부 표면에 복수의 핀(fins)을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 11은 외부 표면에 복수의 노듈(nodule)을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 12는 내부 표면에 복수의 핀을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 13은 관통 유동 채널을 형성하는 열전달 부재 및 유동 채널을 따라 배치된 복수의 도관을 도시한 등축도이다.
도 13a는 외부 표면에 쐐기(wedge)-형상의 핀을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 13b는 밀도가 높아지는 노듈을 외부 표면에 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 14는 압력 베셀 내에 배치된 복수의 열교환기를 도시한 개략도이다.
도 15는 도 14의 단면선 15-15를 따라 취한 단면도이다.
도 16은 압력 베셀 내에 배치된 복수의 근접한(contiguous) 열교환기들을 도시한 도면으로서, 핵분열로 시스템에 속하는 압력 베셀의 수평 단면도이다.
도 17-47은, 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한, 열교환기 조립 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1은 핵분열로 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 복수의 핵분열로 모듈 및 브리더 연료 모듈을 포함하는 육각형-형상 핵분열로 코어의 수평 단면도이다.
도 3은 복수의 핵분열로 모듈 중 하나 및 그 내부의 복수의 제어 봉(control rods)을 도시한 수평 단면도이다.
도 4는 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도시한 핵 연료봉의 수평 단면도이다.
도 5는 복수의 핵분열로 모듈 및 브리더 연료 모듈을 포함하는 평행육면체-형상의 핵분열로 코어의 수평 단면도이다.
도 6은 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 3개의 예시적인 핵분열로 모듈의 수직 단면도이다.
도 7은 열교환기의 등축도이다.
도 8은 열교환기를 단면으로 그리고 일부 점선으로 도시한 등축도이다.
도 8a는 가이드 구조체를 도시한 도면으로서, 열교환기를 단면으로 도시한 등축도이다.
도 9는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 횡류식 유동(cross-flow)을 도시한, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9a는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 향류식 유동(counter-flow)을 도시한, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9b는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 향류식 유동을 도시한 도면으로서, 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도 9a에 도시된 열교환기를 도시한 분해 등축도이다.
도 9c는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 병류식 유동을 도시한 도면으로서, 열교환기의 수직 단면도이다.
도 9d는 일차 열전달 유체 및 이차 열전달 유체의 병류식 유동을 도시한 도면으로서, 명료한 도시를 위해서 일부를 제거한 상태로 도 9c에 도시된 열교환기를 도시한 분해 등축도이다.
도 10은 외부 표면에 복수의 핀(fins)을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 11은 외부 표면에 복수의 노듈(nodule)을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 12는 내부 표면에 복수의 핀을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 13은 관통 유동 채널을 형성하는 열전달 부재 및 유동 채널을 따라 배치된 복수의 도관을 도시한 등축도이다.
도 13a는 외부 표면에 쐐기(wedge)-형상의 핀을 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 13b는 밀도가 높아지는 노듈을 외부 표면에 구비한 열전달 부재의 등축도이다.
도 14는 압력 베셀 내에 배치된 복수의 열교환기를 도시한 개략도이다.
도 15는 도 14의 단면선 15-15를 따라 취한 단면도이다.
도 16은 압력 베셀 내에 배치된 복수의 근접한(contiguous) 열교환기들을 도시한 도면으로서, 핵분열로 시스템에 속하는 압력 베셀의 수평 단면도이다.
도 17-47은, 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한, 열교환기 조립 방법을 도시한 흐름도이다.
이하의 구체적인 설명에서, 첨부 도면을 참조하였고, 그러한 첨부 도면들은 본원 명세서의 일부를 구성한다. 도면들에서, 다른 설명의 기재 내용이 없는 경우에, 유사한 참조 부호는 통상적으로 유사한 성분들을 나타낸다. 구체적인 설명, 도면 및 특허청구범위에 기재된 예시적인 실시예들은 제한적인 것이 아니다. 본원에서 제시된 청구 대상의 사상 또는 범위 내에서도, 다른 실시예들도 이용될 수 있을 것이고, 그리고 다른 변화도 이루어질 수 있을 것이다.
또한, 본원은 명료한 설명을 위해서 형식적인(formal) 아웃라인 표제(outline headings)를 사용하였다. 그러나, 그러한 아웃라인 표제는 설명을 위한 것이고, 그리고 다른 타입의 청구 대상이 본원을 통해서 설명될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다(예를 들어, 장치(들)/구조(들)이 프로세스(들)/작업 표제(들) 하에서 설명될 수 있을 것이고, 및/또는 프로세스(들)/작업이 장치(들)/구조(들) 표제(들) 하에서 설명될 수 있을 것이며; 및/또는 단일 제목(topic)의 설명이 둘 또는 셋 이상의 제목의 표제에 걸쳐질 수도 있을 것이다). 그에 따라, 형식적인 아웃라인 표제의 이용이 어떠한 방식으로든 제한적인 것이 되지 않는다.
또한, 여기에서 설명된 청구 대상은 또 다른 성분들 내에 포함된 또는 또 다른 성분들과 연결된 다른 성분들을 설명한다. 그렇게 설명된 구성(architecture)들은 단지 예시적인 것이고, 그리고 사실상 동일한 기능을 달성할 수 있는 많은 다른 구성들도 실행가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 개념적인 관점에서, 원하는 기능을 달성하도록, 동일한 기능을 달성하기 위한 임의의 성분들의 정렬이 효과적으로 "연관될(associated)" 수 있다. 그에 따라, 본원에서 특별한 기능을 달성하기 위해서 조합된 임의의 2개의 성분들은, 구성들 또는 중간의 성분들과 관계 없이, 원하는 기능을 달성할 수 있도록, 서로 "연관된 것"으로 볼 수 있을 것이다. 유사하게, 그렇게 연관된 임의의 2개의 성분들은 또한 원하는 기능을 달성하기 위해서 서로 "작동적으로 연결된" 또는 "작동적으로 커플링된" 것으로 볼 수 있을 것이고, 그리고 그렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 성분들이 또한 "작동적으로 커플링될 수 있는" 것으로 보여질 수 있을 것이다. 작동적으로 커플링 가능한 것의 특정 예들에는, 비제한적으로, 물리적으로 짝을 이룰 수 있는(mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 무선으로 상호작용할 수 있는, 및/또는 무선으로 상호작용하는 성분들, 및/또는 논리적으로(logically) 상호작용하는, 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있는 성분들이 포함된다.
일부 예에서, 본원에서 하나 또는 둘 이상의 성분들이 "구성되는", "구성될 수 있는", "작동가능한/작동적인", "조정된/조정될 수 있는", "할 수 있는", "정합(conform)될 수 있는/정합되는" 등으로 지칭될 수 있을 것이다. 당업자는, 내용상 다른 것들이 요구되지 않는다면, "구성되는"이라는 표현은 일반적으로 활성-상태 성분 및/또는 비활성-상태 성분들 및/또는 대기-상태 성분들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그에 따라, 도 1을 참조하면, 단지 예로서 그리고 비제한적으로, 전체적으로 도면부호 '10'으로 표시된, 풀-타입 고속 중성자 핵분열로 및 시스템이 도시되어 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 핵분열로 시스템(10)은 "진행파(traveling wave)" 핵분열로 시스템일 수 있다. 핵분열로 시스템(10)은 전기를 생성하고, 그 전기는 복수의 전송 라인(도시하지 않음)을 통해서 전기 사용자에게 전송된다. 그 대신에, 핵분열로 시스템(10)은, 반응로 물질에 대한 온도의 영향을 결정하기 위한 테스트와 같은, 테스트를 실행하기 위해서 사용될 수 있을 것이다.
도 1, 2 및 3을 참조할 때, 핵분열로 시스템(10)은 전체적으로 도면부호 '20'으로 표시된 핵분열로 코어를 포함하고, 상기 코어는 복수의 핵분열 연료 조립체 또는, 여기에서 지칭되는 바와 같은, 핵분열 모듈(30)을 포함한다. 핵분열로 코어(20)는 반응로 코어 외장(40) 내에 밀봉식으로 수용된다. 단지 예로서 그리고 비제한적으로, 각각의 핵분열 모듈(30)은, 도시된 바와 같이, 횡방향 단면으로 육각형-형상을 가지는 구조체를 형성할 수 있으며, 그에 따라 다른 핵분열 모듈(30)은 반응로 코어(20) 내에서 함께 조밀하게 팩킹될 수 있을 것이며, 그러한 팩킹은 원통형 또는 구형 형상과 같은 다른 형상의 핵분열 모듈에 대비할 때 도 조밀할 것이다. 각각의 핵분열 모듈(30)은 전술한 핵분열 연쇄 반응 프로세스로 인해서 열을 생성하는 복수의 연료봉(50)을 포함한다. 필요한 경우에, 핵분열 모듈(30)에 대해서 구조적 강성도(rigidity)를 부가하기 위해서 그리고 핵분열 모듈(30)이 핵분열로 코어(20) 내에 배치될 때 핵분열 모듈(30)들을 서로로부터 격리(segregate)하기 위해서, 복수의 연료봉(50)이 연료봉 캐니스터(60)에 의해서 둘러싸일 수 있을 것이다. 핵분열 모듈(30)을 서로로부터 격리하는 것은 연료봉(50)들 사이의 횡방향의 냉각제 횡류 유동을 방지한다. 횡방향 냉각제 횡류 유동의 회피는 연료봉(50)들의 횡방향 진동을 방지한다. 그러한 횡방향 진동이 발생한다면, 그러한 횡방향 진동은 연료봉(50)에 대한 손상의 위험을 높일 수 있을 것이다. 또한, 핵분열 모듈(30)들을 서로로부터 격리하는 것은 개별적인 모듈별(module-by-module) 베이스 상에서의 냉각제 유동의 제어를 허용할 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 반응로 코어(20) 내의 불균일 온도 분포에 따라서 냉각제 유동을 지향시키는 것에 의해서, 개별적인 핵분열 모듈(30)에 대한 냉각제 유동을 제어하는 것은 반응로 코어(20) 내의 냉각제 유동을 효과적으로 관리한다. 다시 말해서, 반응로 코어(20)에 걸쳐 실질적으로 균일한 온도 분포를 제공하기 위해서, 보다 많은 냉각제가 보다 높은 온도를 가지는 핵분열 모듈(30)들로 지향될 것이다. 정상 작동되는 예시적인 나트륨 냉각형 반응로의 경우에, 냉각제는 약 5.5 m3/sec(즉 약 194 입방 ft3/sec)의 평균 공칭 부피 유동 속도(flow rate; 유량) 및 약 2.3 m/sec (즉, 약 7.55 ft/sec)의 평균 공칭 속도를 가질 수 있을 것이다. 연료봉(50)은 서로에 대해서 인접하고 그리고 연료봉(50)의 외부를 따른 냉각제의 유동을 허용하기 위해서 그들 사이에 연료봉 냉각제 유동 채널(80)(도 6 참조)을 형성한다. 캐니스터(60)는 연료봉(50)을 함께 지지하고 묶기 위한 수단(도시하지 않음)을 포함할 수 있을 것이다. 그에 따라, 연료봉(50)은 캐니스터(60) 내에서 함께 번들화되어 전술한 육각형 핵분열 모듈(30)을 형성한다. 비록 연료봉(50)들이 서로 인접하지만, 핵발전 반응로 디자인의 당업자에게 공지된 바와 같이, 연료봉(50)들은 그럼에도 불구하고 외이어 랩퍼(90)(도 6 참조)에 의해서 이격된 관계를 유지하며, 상기 와이어 랩퍼는 구불구불한(serpentine) 방식으로 각각의 연료봉(50)의 길이를 따라서 나선형으로 둘러싸고 연장한다.
도 3을 참조하면, 복수의 이격되고, 길이방향으로 연장하고 그리고 길이방향으로 이동가능한 제어봉(95)(그 일부만이 도시됨)이 제어봉 가이드 튜브 또는 크래딩(도시하지 않음) 내에 각각 배치된다. 제어봉(95)은 선택된 핵분열 모듈(30) 내에서 대칭적으로 배치되고 그리고 미리 정해진 개수의 핵분열 모듈(30)의 길이를 연장시킨다. 미리 정해진 개수의 육각형-형상의 핵분열 모듈(30) 내에 배치된 것으로 도시된 제어봉(95)은 핵분열 모듈(30) 내에서 발생되는 중성자 분열 반응을 제어한다. 다시 말해서, 제어봉(95)은 수용가능한 높은 중성자 흡수 단면을 가지는 적합한 중성자 흡수재 물질을 포함한다. 이와 관련하여, 흡수재 물질은 리튬, 은, 인듐, 카드뮴, 붕소, 코발트, 하프늄, 디스프로슘, 가돌리늄, 사마륨, 에르븀, 유로퓸, 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 또는 반금속(metalloid)일 수 있다. 그 대신에, 흡수재 물질은 은-인듐-카드뮴, 붕소 카바이드, 지르코늄 디보라이드, 티타늄 디보라이드, 하프늄 디보라이드, 가돌리늄 티타네이트, 디스프로슘 티타네이트, 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물 또는 합금일 수 있을 것이다. 그에 따라, 제어봉(95)은 반응도(reactivity) 관리 능력을 반응로 코어(20)에 제공한다. 다시 말해서, 제어봉(95)은 핵분열로 코어(20)를 가로질러 중성자 플럭스 프로파일을 제어할 수 있고 그에 따라 핵분열로 코어(20) 내의 온도에 영향을 미친다.
도 2, 도 3, 및 도 4를 특히 참조하면, 각각의 연료봉(50)은 내부에 단부-대-단부 방식으로 적층된 복수의 핵연료 펠릿(100)을 가지고, 상기 핵연료 펠릿(100)은 연료봉 크래딩 물질(110)에 의해서 밀봉식으로 둘러싸인다. 핵연료 펠릿(100)은 전술한 핵분열성 핵종, 예를 들어, 우라늄-235, 우라늄-233 또는 플루토늄-239을 포함한다. 그 대신에, 핵연료 펠릿(100)은 핵연료성 핵종들을 포함할 수 있고, 예를 들어, 핵분열 프로세스 중에 중성자 캡쳐를 통해서 바로 위에서 설명한 핵분열성 핵종으로 변성될 수 있는 토륨-232 및/또는 우라늄-238를 포함할 수 있다. 그러한 핵연료성 핵종 물질은 특별히 지정된 브리더 연료 모듈(115) 내에 배치된 브리더 로드 내에 수용될 수 있을 것이다. 고속 중성자 증식로 디자인의 당업자에게 공지된 바와 같이, 그러한 브리더 연료 모듈(115)은 핵연료를 브리딩하기 위해서 핵분열로 코어(20)의 내부 둘레 주위에 "브리딩 브랭킷(breeding blanket)"으로서 정렬될 수 있을 것이다. 추가적인 대안으로서, 핵연료 펠릿(100)이 핵분열성 및 핵원료성 핵종들의 미리 정해진 혼합물을 포함할 수 있을 것이다.
도 4를 참조하면, 단지 예로서 그리고 비제한적으로, 핵연료 펠릿(100)은 우라늄 모노옥사이드(UO), 우라늄 디옥사이드(U02), 토륨 디옥사이드(Th02)(또한, 토륨 옥사이드라고도 지칭된다), 우라늄 트리옥사이드(U03), 우라늄 옥사이드-프루토륨 옥사이드(UO-PuO), 트리우라늄 옥트옥사이드(U308) 및 그 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 옥사이드(산화물)로 제조될 수 있을 것이다. 그 대신에, 핵 연료 펠릿(100)은 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 지르코륨 또는 토륨 금속과 같은 다른 금속과 합금화되거나 합금화되지 않은 우라늄을 실질적으로 포함할 수 있을 것이다. 또 다른 대안으로서, 핵 연료 펠릿(100)은 우라늄의 카바이드(UCX) 또는 토륨의 카바이드(ThCx)를 실질적으로 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 핵 연료 펠릿(100)은 우라늄 모노카바이드(UC), 우라늄 디카바이드(UC2), 우라늄 세스퀴카바이드(U2C3), 토륨 디카바이드(ThC2), 토륨 카바이드(ThC) 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 카바이드(탄화물)로부터 제조될 수 있을 것이다. 다른 비-제한적인 예로서, 핵 연료 펠릿(100)은 우라늄 나이트라이드(U3N2), 우라늄 나이트라이드-지르코륨 나이트라이드(U3N2Zr3N4), 우라늄-프루토륨 나이트라이드((U-Pu)N), 토륨 나이트라이드(ThN) 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 나이트라이드(질화물)로 제조될 수 있을 것이다. 핵연료 펠릿(100)의 스택을 밀봉식으로 둘러싸는 연료봉 크래딩 물질(110)은 공지된 내식성 및 내균일성을 가지는 ZIRCOLOY™(Westinghouse Electric Corporation의 상표명)과 같은 적합한 지르코륨 합금일 수 있을 것이다. 크래딩 물질(110)은 페라이트계 마르텐사이트 스틸과 같은 다른 물질로부터 제조될 수 있을 것이다.
도 1을 다시 참조하면, 방사성 물질, 가스 또는 액체가 반응로 코어(20)로부터 주변 생물생활권으로 누출되는 것을 방지하기 위해서, 핵분열로 코어(20)는 둥근 천장(vault) 또는 반응로 압력 베셀(120) 내에 배치된다. 이하에서 설명하는 이유로, 내부 벽 표면(122)을 구비하는 압력 베셀(120)은 핵분열로 코어(20)가 냉각제의 풀 내에 잠겨지는 정도까지 액체 나트륨과 같은 유체 또는 냉각제(125)의 풀로 실질적으로 충진된다. 압력 베셀(120)은 복사선 누출 위험을 감소시킬 수 있는 그리고 필요한 압력 하중을 지지할 수 있는 적합한 크기 및 두께의 스틸, 콘크리트, 또는 다른 물질로 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 방사성 입자, 가스 또는 액체가 반응로 코어(20)로부터 주변 생물생활권으로 누출되는 것을 방지하는 것을 부가적으로 보장하기 위해서, 핵분열로 시스템(10)의 부분들을 밀봉식으로 둘러싸는 격납(containment) 베셀(도시하지 않음)이 존재할 수 있을 것이다.
도 1을 다시 참조하면, 적합한 냉각제가 반응로 코어(20)를 통해서 방향을 나타내는 화살표(135)를 따라서 유동하여 핵분열로 코어(20)를 냉각하는 것을 허용하기 위해서, 일차 루프 냉각제 파이프(130)가 핵분열로 코어(20)에 커플링된다. 일차 루프 냉각제 파이프(130)는 예를 들어 스테인리스 스틸과 같은 임의의 적합한 물질로 제조될 수 있을 것이다. 필요한 경우에, 일차 루프 냉각제 파이프(130)가 철계(ferrous) 합금뿐만 아니라 비-철계 합금, 지르코륨계 합금, 또는 기타 적합한 구조 물질 또는 복합체로 제조될 수 있을 것이다. 일차 루프 냉각제 파이프(130)에 의해서 이송되는 냉각제는 나트륨, 포타슘, 리튬, 납 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액체 금속일 수 있을 것이다. 한편, 냉각제는 납-비스무트(Pb-Bi)와 같은 금속 합금일 수 있을 것이다. 그 대신에 본원에서 고려되는 예시적인 실시예에서, 냉각제는 액체 나트륨(Na) 금속 또는 나트륨-포타슘(Na-K)과 같은 나트륨 금속 혼합물이다. 특별한 반응로 코어 디자인 및 작동 이력에 따라서, 나트륨-냉각형 반응로 코어의 정상 작동 온도는 비교적 높을 수 있을 것이다. 예를 들어, 혼합형 우라늄-플루토늄 산화물 연료를 이용하는 500 내지 1,500 MWe 나트륨-냉각형 반응로의 경우에, 정상 작동 중에 반응로 코어 배출구 온도는 약 510 ℃(즉, 950 ℉) 내지 약 550 ℃(즉, 1,020 ℉)의 범위가 될 수 있을 것이다. 한편으로, LOCA(Loss Of Coolant Accident; 냉각제 손실 사고) 또는 LOFTA(Loss of Flow Transient Accident; 일시적 유동 손실 사고) 중에, 피크 연료 크래딩 온도가 약 600 ℃(즉, 1,110 ℉) 또는 그 초과에 달할 수 있고, 이는 반응로 코어 디자인 및 작동 이력에 따라서 달라질 수 있을 것이다. 또한, LOCA-후 또는 LOFTA-후의 시나리오 중의 그리고 또한 반응로 작동의 중단 중의 붕괴 열 축적은 수용 불가능한 열 축적을 생성할 수 있을 것이다. 그에 따라, 일부 경우에, 정상 작동 중에 및 사고 후 시나리오 중에 핵분열로 코어(20)에 의해서 생성된 열을 제거하는 것이 바람직하다.
여전히 도 1을 참조하면, 핵분열로 코어(20)에 의해서 생성된 열-함유(bearing) 냉각제는 냉각제 유동 스트림 또는 유동 경로(140)를 따라서 중간 열교환기(150)까지 유동하고, 상기 중간 열교환기도 냉각제 풀(125) 내에 잠긴다. 중간 열교환기(150)는 냉각제 풀(125) 내의 나트륨 냉각제에 대해서 내열성 및 내식성 효과를 가지는 임의의 적합한 물질, 예를 들어 적합한 스테인리스 스틸로 제조될 수 있을 것이다. 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 냉각제 유동 경로(140)를 따른 냉각제 유동은 중간 열교환기(150)를 통해서 유동하고, 그리고 일차 루프 냉각제 파이프(130)를 통해서 계속 유동한다. 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 중간 열교환기(150) 내에서 발생되는 열 교환으로 인해서, 중간 열교환기(150)를 떠나는 냉각제가 냉각된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일차 루프 냉각제 파이프(130)를 통해서, 반응로 코어(20)를 통해서, 냉각제 유동 경로(140)를 따라서 그리고 중간 열교환기(150) 내로 반응로 냉각제를 펌핑하기 위해서, 전기-기계적 펌프일 수 있는 제 1 펌프(170)가 일차 루프 냉각제 파이프(130)로 커플링되고, 그리고 일차 루프 냉각제 파이프(130)에 의해서 이송되는 반응로 냉각제와 유체 소통한다.
도 1을 다시 참조하면, 이차 루프 파이프(180)가 중간 열교환기(150)로부터 열을 제거하기 위해서 제공된다. 이차 루프 파이프(180)는 이차 "고온" 레그 파이프 세그먼트(190) 및 이차 "저온" 레그 파이프 세그먼트(200)를 포함한다. 이차 고온 레그 파이프 세그먼트(190) 및 이차 저온 레그 파이프 세그먼트(200)는 중간 열교환기(150)로 일체로 연결된다. 고온 레그 파이프 세그먼트(190) 및 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 포함하는 이차 루프 파이프(180)는 나트륨, 포타슘, 리튬, 납 및 이들의 혼합물로 본질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 액체 금속과 같은 유체를 포함한다. 한편, 유체는 납-비스무트(Pb-Bi)와 같은 금속 합금일 수 있을 것이다. 그 대신에, 본원에서 고려되는 예시적인 실시예에서, 유체는 적합하게 액체 나트륨(Na) 금속 또는 나트륨 금속 혼합물, 예를 들어 나트륨-포타슘(Na-K)이 될 수 있을 것이다. 이차 고온 레그 파이프 세그먼트(190)는 중간 열교환기(150)로부터 증기 발생기 및 과열기 조합체(superheater combination; 210)(이하에서 "증기 발생기(210)"로 지칭함)까지 연장하며, 그 이유에 대해서는 바로 밑에서 설명한다. 이와 관련하여, 증기 발생기(210)를 통과한 후에, 이차 루프 파이프(180)를 통해서 유동하고 그리고 증기 발생기(210)를 빠져나오는 냉각제는 증기 발생기(210)로 유입되기 전 보다 더 낮은 온도 및 엔탈피를 가지는데, 이는 증기 발생기(210) 내에서 이루어지는 열교환 때문이다. 증기 발생기(210)를 통과한 후에, 예를 들어 전기-기계적 펌프일 수 있는 제 2 펌프(220)의 수단에 의해서, 전술한 열전달을 제공하기 위해서 중간 열교환기(150) 내로 연장하는 "저온" 레그 파이프 세그먼트(200)를 따라서 냉각제가 펌핑된다. 증기 발생기(210)가 증기를 생산하는 방식은 바로 밑에서 개략적으로 설명된다.
도 1을 또 다시 참조하면, 미리 정해진 온도 및 압력을 가지는 물의 본체(body)(230)가 증기 발생기(210) 내에 배치된다. 이차 고온 레그 파이프 세그먼트(190)를 통해서 유동하는 유체는 그 열을 전도에 의해서 물의 본체(230)로 전달할 것이고, 그러한 물의 본체는 이차 고온 레그 파이프 세그먼트(190)를 통해서 유동하는 유체 보다 낮은 온도를 가진다. 이차 고온 레그 파이프 세그먼트(190)를 통해서 유동하는 유체가 그 열을 물의 본체(230)로 전달함에 따라서, 증기 발생기(210) 내의 미리 정해진 온도 및 압력에 따라서, 물의 본체(230)의 일부가 증기(240)로 증발될 것이다. 이어서, 증기(240)는 증기 라인(250)를 통해서 진행될 것이고, 상기 증기 라인은 증기(240)와 기상 소통하는 일 단부 및 물의 본체(230)와 액체 소통하는 타단부를 구비한다. 회전가능한 터빈(260)이 증기 라인(250)에 커플링되고, 그에 따라 증기(240)가 통과함에 따라 터빈(260)이 회전된다. 예를 들어 회전가능한 터빈 샤프트(280)에 의해서 터빈(260)에 커플링된 발전기(270)는 터빈(260)이 회전됨에 따라 전기를 생산한다. 또한, 응축기(290)가 증기 라인(250)에 커플링되고 그리고 터빈(260)을 통과한 증기를 수용한다. 응축기(290)는 증기를 액체 물로 응축하고 그리고 임의의 폐열을 응축기(290)와 연관된 냉각탑(300)과 같은 히트 싱크(heat sink)로 전달한다. 응축기(290)에 의해서 응축된 액체 물이 제 3 펌프(310)에 의해서 증기 라인(250)을 따라서 응축기(290)로부터 증기 발생기(210)로 펌핑되며, 상기 제 3 펌프는 응축기(290)와 증기 발생기(210) 사이에 배치된 전기-기계적 펌프일 수 있다.
도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전술한 육각형-형상의 구성 대신에, 전체적으로 도면부호 '222'로 표시된, 평행사변형-형상의 핵분열로 코어 구성을 형성하도록 핵분열 모듈(30)이 정렬될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 핵분열로 코어(222)의 반응로 코어 외장(40)은 제 1 단부(330) 및 제 2 단부(340)를 포함하며, 그 이유에 대해서는 후술한다.
도 5를 다시 참조하면, 핵분열로 코어를 위해서 선택된 구성과 관계 없이, 핵분열로 코어(20 또는 222)는 진행파 핵분열로 코어로서 구성될 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 비제한적으로, U-233, U-235 또는 Pu-239와 같은 핵분열가능 물질의 동위원소 농축물(isotopic enrichment)을 포함할 수 있는 비교적 작은 그리고 제거 가능한 핵분열 점화기(igniter; 350)가 반응로 코어(222) 내에 적절하게 위치된다. 단지 예로서 그리고 비제한적으로, 점화기(350)는 반응로 코어(222)의 제 2 단부(340)에 반대되는 제 1 단부(330)에 인접하여 위치될 수 있을 것이다. 중성자들이 점화기(350)에 의해서 방출된다. 점화기(350)에 의해서 방출되는 중성자들은 핵분열 모듈(30) 내의 핵분열성 물질 및/또는 핵원료성 물질에 의해서 캡쳐되어 핵분열 연쇄 반응을 개시한다. 필요한 경우에, 핵분열 연쇄 반응이 자발적(self-sustaining)이 되면, 점화기(350)를 제거할 수 있을 것이다.
여전히 도 5를 참조하면, 점화기(350)는 3-차원적인 진행 폭연파(defragration wave) 또는 "연소파(burn wave)"(360)를 개시한다. 점화기(350)가 "점화"를 유발하기 위해서 중성자를 방출할 때, 연소파(360)가 제 1 단부(330)에 근접한 점화기(350)로부터 그리고 반응로 코어(222)의 제 2 단부(340)를 향해서 외측으로 이동하며, 그에 따라 진행하는 또는 전파되는 연소파(360)를 형성한다. 다시 말해서, 연소파(360)가 반응로 코어(222)를 통해서 전파됨에 따라, 각각의 핵분열 모듈(30)은 진행 연소파(360)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 진행 연소파(360)의 속도는 일정하거나 또는 일정하지 않을 수 있을 것이다. 그에 따라, 연소파(360)가 전파되는 속도는 제어될 수 있을 것이다. 예를 들어, 미리 정해진 방식의 또는 프로그램된 방식의 전술한 제어봉(95)(도 3 참조)의 길이방향 운동은 핵분열 모듈(30) 내에 배치된 연료봉(50)의 중성자 반응도를 낮추거나 떨어뜨릴 수 있다. 이러한 방식에서, 연소파(360)의 위치에서 즉시(presently) 연소되는 연료봉(50)의 중성자 반응도는 연소파(360) 앞쪽의 "미연소" 연료봉(50)의 중성자 반응도에 대비하여 낮아지거나 떨어지게 된다. 이러한 결과는 방향을 나타내는 화살표(365)에 의해서 표시된 연소파 전파 방향을 제공한다. 이러한 방식으로 반응도를 제어하는 것은 반응로 코어(220)에 대한 작동 제약(constraints)을 받는 연소파(360)의 전파 속도를 최대화한다. 예를 들어, 연소파(360)의 전파 속도의 최대화는, 부분적으로, 반응로 코어 구조 물질의 중성자 영향 제한에 의해서, 전파에 필요한 최소 값 위로 연소(burn-up)를 제어하기 위한 수단 및 최대 값 세트를 제공한다.
그러한 진행파 핵분열로의 기본 원리는 공동-계류중인 미국 2006년 11월 28일자로 Roderick A. Hyde 등의 명의로 출원한 "Automated Nuclear Power Reactor For Long-Term Operation"라는 명칭의 미국 특허출원 제 11/605,943 호에 보다 구체적으로 기재되어 있으며, 그러한 미국 특허출원은 본원 출원인의 양수인에게 양도되었고, 그 전체 기재 내용은 본원에서 참조로서 포함된다.
도 6을 참조하면, 직립형의, 인접한 육각형-형상의 핵분열 모듈(30)들이 도시되어 있다. 단지 3개의 인접한 핵분열 모듈(30)들이 도시되어 있으며, 보다 더 많은 수의 핵분열 모듈(30)들이 반응로 코어(20) 내에 존재한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 각각의 핵분열 모듈(30)은 수평 연장 반응로 코어 하부 지지 플레이트(370) 상에 장착된다. 반응로 코어 하부 지지 플레이트(370)는 모든 핵분열 모듈(30)의 하단 단부 부분을 가로질러 적절하게 연장한다. 반응로 코어 하부 지지 플레이트(370)는 관통하는 대응 보어(380)를 가지며, 그 이유에 대해서는 이하에서 설명한다. 대응 보어(380)는 내부로의 냉각제 유동을 허용하기 위한 개방 단부(390)를 구비한다. 반응로 코어 상부 지지 플레이트(400)는 모든 핵분열 모듈(30)의 출구 부분 또는 상단 단부 부분을 가로질러 수평으로 연장하고 그리고 핵분열 모듈(30)에 분리가능하게 연결되며, 상기 상부 지지 플레이트(400)는 모든 핵분열 모듈(30)을 캡핑(cap)한다. 반응로 코어 상부 지지 플레이트(400)는 또한 냉의 관통 유동을 허용하기 위한 복수의 유동 슬롯(410)을 형성한다. 복수의 루프 냉각제 파이프(130) 및 제 1 펌프(170)(도 1 참조)는 방향을 나타내는 화살표(140)에 의해서 표시된 냉각제 유동 경로 또는 유체 스트림을 따라서 반응로 냉각제를 핵분열 모듈(30)로 전달한다. 이어서, 일차 냉각제가 냉각제 유동 경로(140)를 따라서 그리고 하부 지지 플레이트(370) 내에 형성된 개방 단부(390)를 통해서 계속 진행된다.
전술한 바와 같이, 핵분열로 코어(20)에 대해서 선택된 구성과 관계 없이, 핵분열로 코어(20) 및 그 내부의 핵분열 모듈(30)에 의해서 생성된 열을 제거하는 것은 중요하다. 적절한 열 제거는 몇 가지 이유 때문에 중요하다. 예를 들어, 만약 피크 온도가 물질 한계를 초과한다면, 반응로 코어 구조 물질에 대한 열적 손상이 발생할 수 있을 것이다. 그러한 피크 온도는 구조체의 기계적 성질을 변경함으로써, 특히 열적 클리프(creep)와 관련된 성질들을 변경함으로써, 피크 온도에 노출된 구조체의 작업 수명을 바람직하지 못하게 단축시킬 수 있을 것이다. 또한, 반응로 파워 밀도는 손상 없이 높은 피크 온도를 견딜 수 있는 코어 구조 물질의 능력에 의해서 제한된다. 또한, 그 대신에, 반응로 물질에 대한 온도의 영향을 결정하기 위한 테스트와 같은 테스트를 실행하기 위해서 핵분열로 시스템(10)이 이용될 수 있을 것이다. 반응로 코어로부터 열을 적절하게 제어함으로써 반응로 코어 온도를 제어하는 것은 그러한 테스트를 성공적으로 실시하는데 있어서 중요하다.
또한, 중간 열교환기(150)를 통해서 열전달 유체의 균일한 유동 속도를 달성하는 것이 바람직할 것이다. 그러한 균일한 유동 속도는 원자로 코어에 대한 불균일한 냉각제 유동 및 결과적인 코어 반응도 요동을 방지할 수 있을 것이다. 또한, 열교환기를 통한 냉각제의 편차가 있는(preferential) 유동을 피하기 위해서, 열교환기를 통한 균일한 냉각제의 유동 분포를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 냉각제의 편차가 있는 유동을 방지하는 것은 열교환기 내에서의 국소적인 온도의 "열점(hot spots)" 발생을 완화시킬 수 있을 것이다. 그러한 국소적인 온도의 "열점"은 열교환기의 작동 수명을 단축시킬 수 있을 것이다. 또한, 균일한 유동은 열교환기의 열전달 표면을 가로질러 균일한 열교환을 개선하는 작용을 하여, 주어진 열교환 영역에 대한 열교환을 개선한다. 중간 열교환기(150)의 구조 및 작동은 이러한 염려를 해소한다.
중간 열교환기(150)의 구조에 대해서 이제 설명한다. 도 1, 도 7, 도 8, 도 8a, 및 도 9를 참조하면, 중간 열교환기(150)는 압력 베셀(120)의 내측 벽 표면(122)에 부착된 열교환기 본체(420)를 포함하고, 그에 따라 중간 열교환기(150)가 압력 베셀(120) 내에서 지지된다. 대안으로서, 풀(125)을 형성하는 내부 벽 표면(122)은 중간 열교환기(150)의 후방 벽을 형성할 수 있을 것이다. 열교환기 본체(420)는 직립형의 전체적으로 L-형상의(횡방향 단면에서) 후방 부분(425)을 포함하고, 상기 후방 부분은 일차 유체 배출 플레넘 부피 또는 배출 플레넘 챔버(430)를 내부에 형성한다. 그에 따라, 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)는 열교환기 본체(420)의 일부가 된다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)는 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)을 통해서 제 1 열전달 유체(즉, 일차 열전달 유체)의 균일한 유동을 제공하도록 형성된다. 일차 유체 배출 포트(435)가 열교환기 본체(420)의 후방 부분(425)으로부터, 그러나 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430) 내에서, 형성되며, 상기 일차 유체 배출 포트는 일차 루프 냉각제 파이프(130) 내로 개방된다. 고온의 이차 나트륨을 위한 하단 플레넘(450)을 형성하는 열교환기 본체(420)의 하단 부분(440)이 후방 부분(425)에 연결된다. 하단 플레넘 배출측 또는 포트(455)를 가지는 하단 플레넘(450)은 복수의 직립형 플레이트-타입 열전달 부재(470)들이 용접 등에 의해서 일체로 부착되는 상단 표면(460)을 구비하는 박스-형 구조를 형성한다. 각각의 열전달 부재(470)는 각 단부에서 유입구(490) 및 배출구(500)를 가지는 유동 채널(460)을 관통 형성한다. 유입구(490)는 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 통해서 유동하는 열전달 유체와 유체 소통한다. 배출구(500)는 하단 플레넘(450) 내의 열전달 유체와 유체 소통한다. 또한, 도관 또는 매니폴드를 이용하지 않고, 일차 유체가 열교환기 본체(420)로 공급될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해서, 일차 유체는 도관 없이 또는 매니폴드 없이 열교환기 본체(420)로 공급된다. 풀(125)이 또한 매니폴드를 구비하지 않을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 중간 열교환기(150)의 유입구측이 매니폴드를 구비하지 않을 수 있고 그리고 중간 열교환기(150)의 배출구측이 매니폴드를 구비하지 않을 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다. 이는 반응로(10)를 구축하는데 필요한 자본 비용 및/또는 열교환기(150)를 제조하는 자본 비용을 감소시킬 수 있는데, 이는 그러한 도관 또는 매니폴드가 요구되지 않기 때문이다.
도 8, 도 8a 및 도 9를 참조하면, 중간 열교환기(150)는 복수의 인접한 열전달 부재(470)를 포함한다. 복수의 인접한 열전달 부재(470)는 인접한 열전달 부재(470)들 사이에 복수의 유동 통로(510)를 형성하기 위해서 비교적 작은 미리 정해진 거리("d") 만큼 이격된다. 거리("d")는, 유동 통로(510)들 사이의 균일한 유동 분포를 달성하기 위해서 필요한 거리이다. 다시 말해서, 열전달 부재(470)는 복수의 유동 통로(510)를 통한 일차 열전달 유체의 유동을 균일하게 분포시키기 위해서 거리("d") 만큼 이격된다. 복수의 유동 통로를 통한 일차 열전달 유체의 유동의 균일한 분포를 달성하기 위해서, 필요에 따라, 다른 반응로 코어 구성에 대해서 다른 값들을 가지도록, 인접한 열전달 부재(470)들 사이의 거리("d")가 디자인될 수 있을 것이다. 이는, 열전달 유체가 열교환기(150)를 향해서 이동될 때 일차 열전달 유체의 자유 유동을 변경하는 또는 방해하는 인-코어(in-core; 코어내) 구조를 특별한 반응로 코어 구성이 가질 수 있기 때문에 그러하다. 이러한 효과를 보상하기 위해서, 거리("d")가 다른 값들을 가지도록 디자인될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 열교환기 본체(420)는 열교환기(150) 내로의 열전달 유체의 유동을 안내하기 위한 가이드 구조체(515)를 포함할 수 있을 것이다. 가이드 구조체(515)는 열전달 부재(470)들에 적절하게 걸쳐지고 그리고 유동 통로(510)와 연관되며, 그에 따라 열전달 유체가 유동 통로(510) 내로 안내된다. 열교환기 본체(420)는 복수의 열전달 부재(470)의 상부 부분과 후방 부분(425)의 상부 부분에 밀봉식으로 장착된 또는 연결된 상단 부분(520)을 더 포함한다. 증기 발생기(210)로부터 유동 경로(532)를 따라서 유동하는 냉각된 2차 나트륨을 수용하기 위해서, 상단 부분(520)은 상단 플레넘(530)을 내부에 형성한다. 유동 경로(532)를 따라서 유동하는 냉각된 이차 나트륨 및 유동 경로(140)를 따라 유동하는 일차 열전달 유체는 횡류식 유동 구성을 형성한다. 이러한 횡류식 유동 구성에서, 유동 경로(532)는 중간 열교환기(150) 내의 유동 경로(140)에 대해서 실질적으로 수직이다(즉, 플러스 또는 마이너스 45°). 냉각된 이차 나트륨이 유입구(490)를 통해서, 유동 채널(470) 내로, 배출구(500)를 통해서, 그리고 하단 플레넘(450) 내로 유동할 수 있게 허용하기 위해서, 상단 플레넘(530)은 유입구(490)와 유체 소통한다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 대안적인 실시예에서, 중간 열교환기(150)가 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 포함하고, 냉각된 이차 열전달 유체는 상기 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 통해서 유동 경로(532)를 따라 유동한다. 이와 관련하여, 냉각된 이차 열전달 유체는 개구부(536a)를 통해서 플레이트 부재(534) 내로 유입되고 그리고 플레이트 부재(534) 내에 형성된 개구부(536b)를 빠져나간다. 이차 열전달 유체는 유동 경로(532)를 따라서 계속 진행하고 그리고 이차 열전달 유체를 증기 발생기(210)로 복귀시키기 위한 복귀 파이프 세그먼트(538) 내로 유입된다. 경로(532)를 따라서 유동하는 냉각된 이차 나트륨 및 경로(140)를 따라서 유동하는 일차 열전달 유체는 향류식 유동 구성을 형성한다. 이러한 향류식 유동 구성에서, 유동 경로(532)는 중간 열교환기(150) 내의 유동 경로(140)에 대해서 평행하나, 방향이 반대가 된다.
도 9c 및 도 9d를 참조하면, 대안적인 실시예에서, 중간 열교환기(150)는 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 포함하고, 냉각된 이차 열전달 유체는 상기 저온 레그 파이프 세그먼트(200)를 통해서 유동 경로(532)를 따라 유동한다. 이와 관련하여, 냉각된 이차 열전달 유체는 개구부(536a)를 통해서 플레이트 부재(534) 내로 유입되고 그리고 플레이트 부재(534) 내에 형성된 개구부(536b)를 빠져나간다. 이차 열전달 유체는 유동 경로(532)를 따라서 계속 진행하고 그리고 이차 열전달 유체를 증기 발생기(210)로 복귀시키기 위한 복귀 파이프 세그먼트(538) 내로 유입된다. 경로(532)를 따라서 유동하는 냉각된 이차 열전달 유체 및 경로(140)를 따라서 유동하는 일차 열전달 유체는 병류식 유동 구성을 형성한다. 이러한 병류식 유동 구성에서, 유동 경로(532)는 중간 열교환기(150) 내의 유동 경로(140)에 대해서 평행하고 그리고 동일한 방향이 된다.
도 10, 도 11, 도 12 및 도 13을 참조하면, 열전달 부재(470)를 위한 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 이와 관련하여, 복수의 열전달 부재(470) 중 하나 이상이 벽(540)을 포함하고, 그러한 벽은 증대된 열전달 표면(550)을 따른 일차 열전달 유체의 유동을 수용하는 증대된 열전달 표면(550)을 형성한다. 이와 관련하여, 벽(540)은 고온 일차 나트륨(즉, 제 1 열전달 유체)을 저온 이차 나트륨(즉, 제 2 열전달 유체)로부터 분리한다. 복수의 열전달 부재(470) 중 하나 이상은 증대된 열전달 표면(550)을 형성하기 위해서 벽(540)으로부터 외측으로 연장하는 하나 이상의 일체형으로 연결된 외부 핀 또는 외부 플랜지(560)를 포함한다. 외부 플랜지(560)는 열전달 증대를 위해서 표면적을 증대시킴으로써 열전달을 개선한다. 그 대신에, 복수의 열전달 부재(470) 중 하나 이상은 증대된 열전달 표면(550)을 형성하기 위해서 벽(540)으로부터 외측으로 돌출하는 하나 이상의 노듈(570)을 포함한다. 노듈(570)은 증대된 열전달을 위해서 표면적을 증대시킴으로써 열전달을 개선한다. 다른 대안으로서, 복수의 열전달 부재(470) 중 하나 이상은 증대된 열전달을 위해서 벽(540)으로부터 내측으로 연장하는 하나 이상의 일체형으로 연결된 내부 핀 또는 내부 플랜지(580)를 포함한다. 내부 플랜지(580)는 열전달 증대를 위해서 표면적을 증대시킴으로써 열전달을 개선한다. 또 다른 대안으로서, 복수의 열전달 부재(470) 중 하나 이상은 냉각된 열전달 유체의 도관(590)을 통한 유동을 수용하기 위해서 유동 채널(490)을 따라 연장하는 하나 이상의 도관(590)을 포함한다.
도 13a 및 도 13b는 증대된 열전달 표면(550)을 포함하는 추가적인 실시예를 도시한다. 이와 관련하여 외부 플랜지(560)가 벽(540)의 전방 부분(592)으로부터 벽(540)의 후방 부분(594)까지 연장됨에 따라 점점 더 증대되는 열전달 표면을 외부 플랜지(560)가 가질 수 있을 것이다. 열역학 분야의 소위 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 벽(540)의 후방 부분(594)에 가까운 곳 보다 벽(540)의 전방 부분(592)에 근접하여 보다 큰 부분의 열전달이 발생할 것인데, 이는 일차 열전달 유체가 벽(540)의 전방 부분(592)으로부터 벽(540)의 후방 부분(594)으로 유동하기 때문이다. 그에 따라, 벽(540)의 전방 부분(592)에 근접할수록 보다 많은 열전달이 발생할 것이고, 그리고 벽(540)의 후방 부분(594)에 근접할수록 보다 적은 양의 열전달이 발생할 것이다. 벽(540)의 후방 부분(594)에 가까운 곳에서의 감소된 열전달을 보상하기 위해서, 플랜지(560)가 플랜지(560)의 전방 부분(592)으로부터 플랜지(560)의 후방 부분(594)까지 연장됨에 따라 점점 더 증대되는 열전달 표면적을 플랜지(560)가 가진다. 예를 들어, 플랜지(560)가 전방 부분(592)에 근접한 곳에서 보다 적은 단부 부분을 가지고 그리고 후방 부분(594)에 근접한 곳에서 보다 넓은 단부 부분을 가지는 쐐기-형상을 가질 수 있을 것이다. 다른 대안으로서, 벽(540)으로부터 외측으로 돌출하는 노듈(570)의 밀도(즉, 단위 면적당 노듈(570)의 수)가 전방 부분(592)으로부터 후방 부분(594)까지 증대될 수 있으며, 이는 벽(540)의 전방 부분(592)으로부터 벽(540)의 후방 부분(594)까지 열전달 표면적을 증대시킬 것이다. 노듈(570)의 이러한 구성은 벽(540)의 후방 부분(594)에 근접한 곳에서의 감소된 열전달을 보상한다.
이제, 도 14 및 도 15를 참조하면, 핵분열로 시스템(10)의 대안적인 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서 제 1 열교환기(600) 및 제 2 열교환기(610)와 같은 복수의 열교환기가 도시되어 있다. 제 1 열교환기(600) 및 제 2 열교환기(610)의 각각은 제 1 열교환기(600) 및 제 2 열교환기(610)로 냉각된 열전달 유체를 공급하는 제 1 저온 레그 파이프 세그먼트(620a) 및 제 2 저온 레그 파이프 세그먼트(620b) 각각에 의해서 증기 발생기(210)로 커플링된다. 제 1 열교환기(600) 및 제 2 열교환기(610) 각각은 제 1 열교환기(600) 및 제 2 열교환기(610)로부터 가열된 열전달 유체의 추출을 허용하는 제 1 고온 레그 파이프 세그먼트(630a) 및 제 2 고온 레그 파이프 세그먼트(630b) 각각에 의해서 증기 발생기(210)에 커플링된다. 또한, 희망하는 경우에, 설명되는 이유로, 제 1 저온 레그 파이프 세그먼트(620a) 내에 설치된 제 1 차단(shut-off) 밸브(640a) 및 제 2 저온 레그 파이프 세그먼트(620b) 내에 설치된 제 2 차단 밸브(640b)가 있을 수 있다. 또한, 설명되는 이유로, 제 1 고온 레그 파이프 세그먼트(630a) 내에 설치된 제 3 차단 밸브(650a) 및 제 2 고온 레그 파이프 세그먼트(630b) 내에 설치된 제 4 차단 밸브(650b)가 있을 수 있다. 이와 관련하여, 희망하는 경우에, 차단 밸브(640a/640b)가 폐쇄되어 제 1 열교환기(600) 내외로의 냉각제 유동을 중단시킬 수 있고 그에 따라 제 1 열교환기(600)를 격리시킬 수 있다. 또한, 원하는 경우에, 차단 밸브(640a/640b)가 폐쇄되어 제 2 열교환기(610) 내외로의 냉각제의 유동을 중단시킬 수 있고 그에 따라 제 2 열교환기(610)를 격리시킬 수 있다. 임의의 열전달 부재(470)의 벽(540) 내에서 누출이 발생한다면, 제 1 열교환기(600) 또는 제 2 열교환기(610)를 격리시키는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 또한, 냉각된 열전달 유체를 열교환기(600 및 610)로부터 핵분열로 코어(20)로 펌핑하기 위해서 펌프(660a 및 660b)와 같은 복수의 펌프가 복수의 열교환기(600 및 610)의 각각의 열교환기에 커플링된다.
도 16을 참조하면, 일 실시예가 도시되어 있으며, 여기에서 복수의 열교환기(670a, 670b, 670c, 670d, 670e, 670f 및 670g)가 압력 베셀(120)의 내부 벽 표면(122) 주위로 나란히 또는 인접하여 정렬되어 있다. 이러한 실시예는 중간 열교환기(150)를 이용하기 위한 다른 구성을 제공한다.
도 1, 6, 7, 8, 8a, 9, 10, 11, 12, 및 13을 참조하여, 중간 열교환기(150)의 작동에 대해서 추가적으로 설명한다. 이와 관련하여, 핵분열 프로세스로 인해서, 핵분열로 코어(20) 내의 연료봉(50)에 의해서 생성된 열은 일차 열전달 유체(본원에서 제 1 열전달 유체라고도 지칭된다)에 의해서 흡수된다. 열이 발생됨에 따라서, 제 1 펌프(170)가 작동되어 중간 열교환기(150)로부터 제 1 열전달 유체를 흡입 또는 인출하고 이어서 제 1 열전달 유체를 연료봉(50)을 지나서, 상부 코어 지지 플레이트(400) 내의 유동 슬롯(410)을 통해서 냉각제 풀(125) 내로 펌핑한다. 이어서, 제 1 펌프(170)의 연속된 작업은 유동 통로(510)를 통해서 그리고 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)로 제 1 열전달 유체를 인출할 것이다. 제 1 열전달 유체가 유동 통로(510)를 통해서 유동함에 따라, 제 1 열전달 유체가 증대된 열전달 표면(550)과 밀접하게 접촉하게 될 것이다. 제 1 열전달 유체가 증대된 열전달 표면(550)과 밀접하게 접촉하여 유동함에 따라, 보다 저온의 이차 열전달 유체가 증기 발생기(210)로부터, 저온 파이프 세그먼트(200)를 따라, 상단 플레넘(530) 내로, 유입구(490)를 통해서, 유동 채널(480)을 통해서, 배출구(500)를 통해서, 그리고 하단 플레넘(450) 내로 유동한다. 그 후에, 제 2 열전달 유체는 배출 포트(455)를 통해서 하단 플레넘(450)을 빠져나가 증기 발생기(210)를 통과하는 고온 레그 파이프 세그먼트(190)에 의해서 수용된다. 고온 레그 파이프 세그먼트(190)의 일부를 따라서 이동하고 그리고 증기 발생기(210)를 통과하는 제 2 열전달 유체는 자체의 열을 물의 본체(230)로 전달하여 증기(240)를 생성한다. 제 2 펌프(220)가 작동되어 저온의 이차 유체를 증기 발생기(210)로부터 상단 플레넘(520)으로 전달한다.
도 1, 6, 7, 8, 8a, 9, 10, 11, 12, 및 13을 계속적으로 참조하면, 유동 통로(510)를 통해서 유동하는 보다 고온의 제 1 열전달 유체로부터 유동 채널(480)을 통해서 유동하는 보다 저온의 제 2 열전달 유체로 열이 전달된다. 이러한 열전달은 열전달 부재(470)의 벽(540)을 통한 전도에 의해서 이루어진다.
도 1, 6, 7, 8, 8a, 9, 10, 11, 12, 및 13을 계속적으로 참조하면, 복수의 유동 통로(510)를 통해서 일차 열전달 유체의 유동을 균일하게 분포시키기 위해서, 복수의 인접한 열전달 부재(470)가 전술한 미리 정해진 거리("d")만큼 이격된다. 전술한 바와 같이, 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)를 통해서 제 1 열전달 유체(즉 일차 열전달 유체)의 균일한 유동을 제공하도록 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)가 형성된다. 이와 관련하여, 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)의 상부 부분이 내부 벽 표면(122)에 근접 배치되며, 그에 따라 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)의 상부 부분은 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)의 하부 부분 보다 더 적은 부피를 갖는다. 다시 말해서, 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)의 부피는 유입구(490) 보다 배출 포트(435)에 근접할수록 보다 커지게 된다. 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)의 이러한 형상은 일차 유체 배출 플레넘 챔버(430)를 통한 제 1 열전달 유체(일차 열전달 유체)의 균일한 유동을 제공한다.
예증적
방법
핵분열로 시스템 및 열교환기의 예시적인 실시예와 관련된 예증적 방법에 대해서 이제 설명한다.
도 17 내지 도 47을 참조하면, 열을 발생할 수 있는 핵분열로와 연관되어 사용하기 위한 예증적 방법이 열교환기 조립을 위해서 제공된다.
도 17을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(680)이 블록(690)에서 시작된다. 블록(700)에서, 그 방법은 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(710)에서, 열을 제거하기 위한 수단이 열교환기 본체에 커플링된다. 그러한 방법은 블록(720)에서 중단된다.
도 18을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(680)이 블록(740)에서 시작된다. 블록(750)에서, 그 방법은 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(760)에서 그 방법은 열을 제거하기 위한 수단을 열교환기 본체에 커플링하는 단계를 포함한다. 블록(770)에서, 그 방법은 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하도록 구성된 열 제거 수단을 커플링하는 단계를 포함한다. 그러한 방법은 블록(780)에서 중단된다.
도 19를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(790)이 블록(800)에서 시작된다. 블록(810)에서, 그 방법은 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(820)에서, 그 방법은 열을 제거하기 위한 수단을 열교환기 본체에 커플링하는 단계를 포함한다. 블록(830)에서, 그 방법은 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하도록 구성된 열 제거 수단을 커플링하는 단계를 포함한다. 블록(840)에서, 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 실질적으로 균일한 유동을 달성하도록 구성된 열 제거 수단이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(850)에서 중단된다.
도 20을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(860)이 블록(870)에서 시작된다. 블록(880)에서, 그 방법은 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(890)에서, 열을 제거하기 위한 수단이 열교환기 본체에 커플링된다. 블록(900)에서, 증대된 열전달 표면을 가지는 열 제거 수단이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(910)에서 중단된다.
도 21을 참조하면, 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(920)이 블록(930)에서 시작된다. 블록(940)에서, 열을 제거하기 위한 수단이 열교환기 본체에 커플링된다. 블록(950)에서, 열교환기 본체를 통한 열전달 유체의 실질적으로 균일한 유동을 달성하기 위해서, 미리 정해진 형상의 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(970)에서 중단된다.
도 21a를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(971)이 블록(973)에서 시작된다. 블록(975)에서, 방법은 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(977)에서, 열을 제거하기 위한 수단이 열교환기 본체에 커플링된다. 블록(978)에서, 매니폴드가 없는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(979)에서 중단된다.
도 22를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(980)이 블록(990)에서 시작된다. 블록(1000)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 그러한 방법은 블록(1010)에서 중단된다.
도 22a를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1011a)이 블록(1013a)에서 시작된다. 블록(1015a)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1017a)에서 풀 유체의 유동을 안내하기 위한 가이드 구조체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1019a)에서 중단된다.
도 22b를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1011b)이 블록(1013b)에서 시작된다. 블록(1015b)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1017b)에서, 풀 유체의 유동을 안내하기 위한 가이드 구조체가 수용된다. 블록(1018b)에서, 열교환기 본체의 적어도 일부 내에서 풀 유체의 실질적으로 균일한 유동을 달성하기 위해서 구성된 가이드 구조체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1019b)에서 중단된다.
도 22c를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1011c)이 블록(1013c)에서 시작된다. 블록(1015c)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1017c)에서, 풀 유체의 유입구 유동을 안내하기 위한 유입구 가이드 구조체를 가지는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1019c)에서 중단된다.
도 22d를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1011d)이 블록(1013d)에서 시작된다. 블록(1015d)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1017d)에서, 풀 유체의 배출구 유동을 안내하기 위한 배출구 가이드 구조체를 가지는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1019d)에서 중단된다.
도 22e를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1011e)이 블록(1013e)에서 시작된다. 블록(1015e)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1017e)에서, 풀 유체가 풀 벽과 접촉하는 것을 방지하기 위한 가이드 구조체가 수용되고, 그러한 풀 유체는 열교환기 본체의 적어도 일부분 내에 배치된다. 그러한 방법은 블록(1019e)에서 중단된다.
도 23을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1020)이 블록(1030)에서 시작된다. 블록(1040)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1050)에서, 불균일한 형상의 배출구 플레넘 부피의 일부를 획정하는 반응로 베셀이 수용된다. 그러한 방법은 블록(1060)에서 중단된다.
도 24를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1070)이 블록(1080)에서 시작된다. 블록(1090)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1100)에서, 열교환기 본체가 핵분열로 코어와 열전달 소통할 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1110)에서 중단된다.
도 25를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1120)이 블록(1130)에서 시작된다. 블록(1140)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 블록(1150)에서, 그 방법은 매니폴드가 없는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함한다. 그러한 방법은 블록(1160)에서 중단된다.
도 26을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1170)이 블록(1180)에서 시작된다. 블록(1190)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1200)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 그러한 방법은 블록(1210)에서 중단된다.
도 27을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1220)이 블록(1230)에서 시작된다. 블록(1240)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1250)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1260)에서, 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하도록 구성된 열전달 부재가 커플링된다. 그러한 방법은 블록(1270)에서 중단된다.
도 28을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1280)이 블록(1290)에서 시작된다. 블록(1300)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1310)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1320)에서, 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하도록 구성된 열전달 부재가 커플링된다. 블록(1330)에서, 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 실질적으로 균일한 유동을 달성하도록 구성된 열전달 부재가 커플링된다. 그러한 방법은 블록(1340)에서 중단된다.
도 29를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1350)이 블록(1360)에서 시작된다. 블록(1370)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1380)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1390)에서, 유동 채널을 따라 연장하는 도관을 가지는 열전달 부재가 커플링된다. 그러한 방법은 블록(1400)에서 중단된다.
도 30을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1410)이 블록(1420)에서 시작된다. 블록(1430)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1440)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1450)에서, 핵분열로 코어와 열전달 소통할 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1460)에서 중단된다.
도 31을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1470)이 블록(1480)에서 시작된다. 블록(1490)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1500)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1510)에서, 진행파 핵분열로 코어와 열전달 소통할 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 블록(1515)에서, 진행파 핵분열로 코어와 열전달 소통할 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1520)에서 중단된다.
도 32를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1521)이 블록(1523)에서 시작된다. 블록(1525)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1527)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1528)에서, 매니폴드가 없는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1529)에서 중단된다.
도 33을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1530)이 블록(1540)에서 시작된다. 블록(1550)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1560)에서, 열전달 부재가 열교환기 본체에 커플링되고, 상기 열전달 부재는 유동 채널을 관통 형성한다. 블록(1570)에서, 증대된 열전달 표면이 형성된 벽을 구비하는 열전달 부재가 커플링된다. 그러한 방법은 블록(1580)에서 중단된다.
도 34를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1650)이 블록(1660)에서 시작된다. 블록(1670)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1680)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 그러한 방법은 블록(1690)에서 중단된다.
도 35를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1700)이 블록(1710)에서 시작된다. 블록(1720)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1730)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(1740)에서, 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 균일한 유동을 달성하기 위해서 구성된 복수의 인접한 열전달 부재들이 연결된다. 그러한 방법은 블록(1750)에서 중단된다.
도 36를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1760)이 블록(1770)에서 시작된다. 블록(1780)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1790)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(1800)에서, 불균일한 형상의 배출구 플레넘 부피의 일부를 획정하는 반응로 베셀이 수용된다. 그러한 방법은 블록(1810)에서 중단된다.
도 37을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1820)이 블록(1830)에서 시작된다. 블록(1840)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1850)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(1860)에서, 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1870)에서 중단된다.
도 38을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1880)이 블록(1890)에서 시작된다. 블록(1900)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1910)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(1915)에서, 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체가 수용된다. 블록(1920)에서, 진행파 핵분열로 코어와 열전달 소통가능한 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1930)에서 중단된다.
도 39를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(1940)이 블록(1950)에서 시작된다. 블록(1900)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(1970)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(1980)에서, 횡류식 유동 배향을 가지는 둘 이상의 열전달 유체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(1990)에서 중단된다.
도 40을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2000)이 블록(2010)에서 시작된다. 블록(2020)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 소정 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2030)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2040)에서, 향류식 유동 배향을 가지는 둘 이상의 열전달 유체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(2050)에서 중단된다.
도 41를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2060)이 블록(2070)에서 시작된다. 블록(2080)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2090)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2100)에서, 병류식 유동 배향을 가지는 둘 이상의 열전달 유체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(2110)에서 중단된다.
도 42를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2120)이 블록(2130)에서 시작된다. 블록(2140)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2150)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2160)에서, 벽을 통한 열전달을 증대시키기 위해서 증대된 열전달 표면이 형성된 벽을 구비하는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(2170)에서 중단된다.
도 43을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2180)이 블록(2190)에서 시작된다. 블록(2200)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2210)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2220)에서, 벽을 통한 열전달을 증대시키기 위해서 증대된 열전달 표면이 형성된 벽을 구비하는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 블록(2230)에서, 증대된 열전달 표면을 형성하기 위해서 벽으로부터 외측으로 연장하는 플랜지를 가지는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(2240)에서 중단된다.
도 44를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2250)이 블록(2260)에서 시작된다. 블록(2270)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체상에 형성된다. 블록(2280)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2290)에서, 벽을 통한 열전달을 증대시키기 위해서 증대된 열전달 표면이 형성된 벽을 구비하는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 블록(2300)에서, 증대된 열전달 표면을 형성하기 위해서 벽으로부터 내측으로 연장하는 플랜지를 가지는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(2310)에서 중단된다.
도 45를 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2320)이 블록(2330)에서 시작된다. 블록(2340)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체상에 형성된다. 블록(2350)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2360)에서, 벽을 통한 열전달을 증대시키기 위해서 증대된 열전달 표면이 형성된 벽을 구비하는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 블록(2370)에서, 증대된 열전달 표면을 형성하기 위해서 벽으로부터 외측으로 돌출하는 노듈을 가지는 복수의 인접한 열전달 부재들 중 하나 이상이 커플링된다. 그러한 방법은 블록(2380)에서 중단된다.
도 46을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2390)이 블록(2400)에서 시작된다. 블록(2410)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2420)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2430)에서, 도관을 통한 제 2 열전달 유체의 유동을 위해서 유동 채널을 따라 연장하는 도관을 구비하는 열전달 부재가 커플링된다. 그러한 방법은 블록(2440)에서 중단된다.
도 47을 참조하면, 열을 생성할 수 있는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 것으로서, 열교환기를 조립하는 예증적 방법(2450)이 블록(2460)에서 시작된다. 블록(2470)에서, 그러한 방법은 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피를 내부에 획정하는 열교환기 본체를 수용하는 단계를 포함하며, 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 상기 열교환기 본체 상에 형성된다. 블록(2480)에서, 복수의 인접한 열전달 부재들이 열교환기 본체에 연결되고, 그리고 복수의 인접한 열전달 부재들 중에서 서로 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성하여 상기 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분포시키기 위한 미리 정해진 거리 만큼 이격된다. 블록(2490)에서, 매니폴드가 없는 열교환기 본체가 수용된다. 그러한 방법은 블록(2500)에서 중단된다.
당업자는 여기에서 설명된 성분들(예를 들어, 작업들), 장치들, 목적들 및 이들을 포함하는 설명이 개념적인 명료성을 위한 예들로서 사용된 것임을 이해할 수 있을 것이고, 그리고 여러 가지 구성의 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 결과적으로, 본원에서 사용된 바와 같이, 특정 예들에 대한 설명 및 그에 수반하는 해설은 그들의 보다 일반적인 종류들(classes)을 나타내기 위한 것이다. 일반적으로, 임의의 특정 예의 이용은 그 종류를 나타내기 위한 것이고, 특정 구성 요소들(예를 들어, 작동들), 장치들, 및 목적들의 제외가 제한적인 것으로 간주되지 않아야 할 것이다.
또한, 당업자는 전술한 특정의 예시적 프로세스 및/또는 장치 및/또는 기술들은 본원의 여러 부분에서, 예를 들어, 함께 출원된 특허청구범위 및/또는 본원 명세서의 여러 개소에서 교시된 보다 일반적인 프로세싱 및/또는 장치 및/또는 기술을 나타낸다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본원에 기재된 본원 청구대상의 특별한 양태가 제시되고 설명되었지만, 당업자는, 본원의 교시를 기초로, 본원에 기재된 청구대상 및 그 폭넓은 양태를 이탈하지 않고 변화 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 자명하게 이해할 것이고, 그에 따라 첨부된 특허청구범위가 그 범위 내에서 그러한 모든 변화 및 변경을 본원에 기재된 청구대상의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 것과 같이 포함한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 당업자는, 일반적으로, 본원에서 사용된 용어들 및 특히 청구범위(예를 들어, 첨부된 특허청구범위의 본문)에서 사용된 용어들이 일반적으로 "개방적인(open)" 용어(예를 들어, "포함"이라는 용어는 "포함하나 그러한 것으로 제한되지 않는" 것으로 , 그리고 "가지는"이라는 용어는 "적어도 가지는"으로, :포함한다"는 용어는 "포함하나 그러한 것으로 제한되지 않는다" 등으로 해석되어야 할 것이다)로서 일반적으로 의도된 것임을 이해할 수 있을 것이다. 당업자는, 특정 수의 청구항 열거(claim recitation)가 의도된다면, 그러한 의도는 청구항에서 명백하게 열거될 것이고, 그리고 그러한 열거가 없다면 그러한 의도는 존재하지 않는다는 것을 명확하게 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위한 것으로서, 이하의 첨부된 청구항들은 청구항 열거(claim recitation)를 도입하기 위해서 "하나 이상" 및 "하나 또는 그 초과"라는 서두 문구의 이용을 포함할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 문구의 이용은, 동일한 청구항이 "하나 또는 그 초과" 또는 "하나 이상"이라는 서두 문구 및 부정 관사("a" 또는 "an"과 같음)를 포함하는 경우에도, 부정 관사("a" 또는 "an")에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입된 청구항 열거를 포함하는 임의의 특별한 청구항이 단지 하나의 그러한 열거를 포함하는 청구항들로 제한된다는 것을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 할 것이며; 청구항 열거를 도입하기 위해서 부정 관사를 이용하는 경우에도 동일한 것이 적용된다. 또한, 특정 수의 도입된 청구항 열거가 명백하게 기재되어 있다 하더라도, 당업자는 그러한 열거가 통상적으로 적어도 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다(예를 들어, "2개의 열거"의 순수한 열거는, 다른 변형이 없이, 통상적으로 둘 이상의 열거, 또는 둘 또는 셋 초과의 열거를 의미한다). 또한, "A, B, 및 C, 등등 중 하나 이상"과 유사한 집합(convention)이 사용되는 경우에, 당업자가 집합으로 이해할 수 있다는 측면에서 일반적으로 그러한 구성이 의도된 것이다(예를 들어, "A, B, 및 C 중 하나 이상을 가지는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C 를 함께, 등등을 가지는 시스템을 포함할 것이나 그러한 시스템으로 제한되는 것은 아니다). "A, B, 또는 C, 등등 중 하나 이상"과 유사한 집합이 사용되는 경우에, 당업자가 집합으로 이해할 수 있다는 측면에서 일반적으로 그러한 구성이 의도된 것이다(예를 들어, "A, B, 또는 C 중 하나 이상을 가지는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 함께, 등등을 가지는 시스템을 포함할 것이나 그러한 시스템으로 제한되는 것은 아니다). 내용에서 다르게 기재되어 있지 않다면, 통상적으로 분리적인 단어 및/또는 둘 또는 그 초과의 다른 용어들을 나타내는 문구는, 상세한 설명, 특허청구범위, 또는 도면의 어디에 기재되었는지에 관계 없이, 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 쪽도, 또는 양 용어들 모두를 포함할 수 있는 가능성을 고려하기 위한 것임을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, ""A 또는 B"는 통상적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B" 의 가능성을 포함한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 특허청구범위와 관련하여, 당업자는 열거된 작업들이 일반적으로 임의의 순서로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 비록 여러 가지 작업적 흐름(flows)이 순서(들)적으로 제시되어 있지만, 여러 작업들이 설명된 것과 다른 순서로 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이고, 또는 동시에 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 문맥에 다른 기재가 없다면, 그러한 다른 순서의 예에는, 중첩, 서로 끼워 넣음(interleave), 중단, 재배열, 증가형, 예비형(preparatory), 보충형, 동시형, 반대형, 또는 다른 여러 변형 순서를 포함할 것이다. 또한, 문맥에 다른 기재가 없다면, "응답하는" "관련된" 또는 다른 과거 시제형 형용사와 같은 용어들은 일반적으로 그러한 변형을 배제하는 것이 아니다.
따라서, 열교환기, 이 열교환기를 위한 방법 및 핵분열로 시스템이 제공된다.
여러 양태 및 실시예들을 본원에서 설명하였지만, 다른 양태들 및 실시예들이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 도 14를 참조할 때, 차단 밸브(640a/640b/650a/650b)가 파이프(620a/620b/630a/630b) 내에 배치된 복수의 열전쌍(도시하지 않음) 중 각각의 하나에 각각 커플링될 수 있을 것이다. 열교환기(600/610)로 도입되고 그리고 그로부터 벗어나는 열전달 유체의 온도에 따라서, 제어부는 선택적으로 그리고 점진적으로 차단 밸브들을 개방 및 폐쇄할 수 있다. 즉, 열전쌍에 의해서 감지되는 온도의 함수로서 열교환기 내에서 요구되는 열전달 양이 제어부 내로 미리 프로그램화되고 그리고 제어부 내에 저장될 수 있을 것이다. 열교환기들 내의 온도가 열전쌍들을 통해서 제어부에 의해 탐지될 수 있고, 그리고 열교환기들 내에서 발생되는 열 전달이 제어부 내에 저장된 프로그램된 값들과 실질적으로 일치되도록 하기 위해서, 제어부가 차단 밸브들을 점진적으로 개방 및 폐쇄함으로써 차단 밸브를 작동시킬 수 있다. 이러한 방식에서, 제어부가 자동적으로 밸브들을 조정하게 함으로써, 열교환기들 내에서 정확한 양의 열전달이 제공될 수 있도록 열교환기(600/610)가 선택적으로 작동될 수 있을 것이다.
또한, 본원에 기재된 여러 양태 및 실시예들은 설명을 위한 것이고 그리고 제한적인 것이 아니며, 진정한 범위 및 사상은 이하의 특허청구범위에 의해서 결정된다. 또한, 이하의 특허청구범위에서 기능적 구성 요소를 포함한 모든 수단 또는 단계의 대응하는 구조, 물질, 작용 및 그 균등물은 특별하게 청구된 바와 같은 다른 청구된 구성요소들과 조합하여 그러한 기능들을 수행하기 위한 임의 구조, 물질, 또는 작동을 포함할 것이다.
Claims (19)
- 풀-타입 핵분열로(pool-type nuclear fission reactor)와 관련하여 사용하기 위한 시스템으로서:
(a) 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어;
(b) 상기 핵분열로 코어와 연관된 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 풀 유체 내에서 이 풀 유체를 가두는 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 배치될 수 있는 열교환기 본체; 및
(c) 열의 제거를 위해서 상기 열교환기 본체와 연관되고 그리고 상기 핵분열로 코어와의 열전달 소통되는 열 제거 수단
을 포함하는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 열 제거 수단은 상기 열교환기 본체 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하도록 구성되는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열 제거 수단은 증대된 열전달 표면을 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열교환기 본체는 상기 열교환기 본체를 통한 상기 열전달 유체의 실질적으로 균일한 유동을 달성하기 위한 미리 정해진 형상의 플레넘 부피를 내부에 획정하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 1 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 핵분열로 코어가 진행파 핵분열로 코어인 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 1 항 또는 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체에는 매니폴드가 없는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템으로서:
(a) 내부 둘레를 가지는 풀 벽을 형성하는 베셀로서, 상기 풀 벽은 내부에 풀 유체를 가두도록 구성되는, 베셀;
(b) 상기 베셀 내에 배치될 수 있고 그리고 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어;
(c) 상기 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 상기 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 상기 풀 유체 내에 배치될 수 있고, 상기 열교환기 본체에는 플레넘 부피 내로 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 달성하는 형상으로 된 플레넘 부피의 일부를 획정하는 표면이 형성된, 열교환기 본체; 및
(d) 상기 열의 제거를 위해서 상기 열교환기 본체와 연관되고 그리고 상기 핵분열로 코어와의 열전달 소통되는 열 제거 수단
을 포함하는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템. - 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체 상에 형성된 표면에 의해서 획정된 플레넘 부피의 일부가 열전달 유체에 의해서 점유되는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체 상에 형성된 표면에 의해서 획정된 플레넘 부피의 일부가 열전달 유체의 유동을 제어하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 7 항에 있어서, 상기 열 제거 수단이 상기 열교환기 본체에 커플링된 열전달 부재를 포함하고, 상기 열전달 부재는 관통하는 유동 채널을 형성하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 10 항에 있어서, 상기 열전달 부재가 상기 유동 채널을 따라서 연장하는 도관을 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 7 항에 있어서, 상기 열전달 부재는 상기 벽을 통한 증대된 열전달을 위해서 증대된 열전달 표면을 형성하는 벽을 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 12 항에 있어서, 상기 열전달 부재는, 상기 벽으로부터 외측으로 연장하는 플랜지, 상기 벽으로부터 내측으로 연장하는 플랜지, 및 상기 벽으로부터 외측으로 돌출하는 노듈(nodule)로부터 선택된 열전달 증대 구조를 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체가 유입구측을 포함하고, 이 유입구측에는 매니폴드가 없는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 7 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체가 배출구측을 포함하고, 이 배출구측은 매니폴드를 구비하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템으로서:
(a) 내부 둘레를 가지는 풀 벽을 형성하는 압력 베셀로서, 상기 풀 벽은 내부에 풀 유체를 가두도록 구성되는, 압력 베셀;
(b) 상기 압력 베셀 내에 배치되고 그리고 열을 생성할 수 있는 핵분열로 코어;
(c) 상기 핵분열로 코어와 열전달 소통될 수 있는 열교환기 본체로서, 상기 열교환기 본체는 상기 풀 벽의 내부 둘레에 근접하여 상기 풀 유체 내에 배치될 수 있고, 상기 열교환기 본체에는 플레넘 부피 내로의 열전달 유체의 미리 정해진 유동을 위한 형상으로 된 플레넘 부피의 일부를 내부에 획정하는 표면이 형성된, 열교환기 본체; 및
(d) 상기 열교환기 본체에 연결된 복수의 인접한 열전달 부재로서, 이들 인접한 연전달 부재들이 미리 정해진 거리 만큼 이격되어 복수의 인접한 열전달 부재들 중의 대향하는 열전달 부재들 사이에 복수의 유동 통로를 형성함으로써 복수의 유동 통로를 통한 열전달 유체의 유동을 분배하도록 되는 복수의 인접한 열전달 부재
를 포함하는 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템. - 제 16 항에 있어서, 상기 복수의 인접한 열전달 부재 중 하나 이상은 상기 벽을 통한 증대된 열전달을 위해서 증대된 열전달 표면을 형성하는 벽을 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 17 항에 있어서, 상기 복수의 인접한 열전달 부재 중 하나 이상은, 상기 벽으로부터 외측으로 연장하는 플랜지, 상기 벽으로부터 외측으로 돌출하는 노듈, 및 도관을 통한 제 2 열전달 유체의 유동을 위해서 상기 유동 채널을 따라 연장하는 도관으로부터 선택된 열전달 증대 구조를 포함하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
- 제 16 항에 있어서, 상기 열교환기 본체 및 상기 복수의 인접한 열전달 부재는, 횡류식 유동(cross-flow) 배향, 향류식 유동(counter-flow) 배향, 및 병류식 유동(parallel-flow) 배향으로부터 선택된 배향을 가지는 둘 이상의 열전달 유체를 수용하는 것인 풀-타입 핵분열로와 관련하여 사용하기 위한 시스템.
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