KR20130077604A - Steam generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자력 발전소의 핵증기공급계통(Nuclear Steam Supply System)을 구성하고 있는 증기발생기에 대한 것으로, 보다 상세하게는 증기발생기 내부의 전열관을 지지하는 구성품에 대한 것이다.The present invention relates to a steam generator constituting a nuclear steam supply system (nuclear steam supply system) of a nuclear power plant, and more particularly to a component for supporting a heat pipe inside the steam generator.
원자력 발전소의 핵증기공급계통(Nuclear Steam Supply System)을 구성하고 있는 증기발생기는 원자로에서 공급되는 고온의 1차측 냉각재가 증기발생기 내부의 전열관을 통해 흐르면서 전열관 외부의 2차측 냉각재와의 열교환을 통해 건증기를 발생시키는 장치를 말한다.The steam generator, which constitutes the Nuclear Steam Supply System of a nuclear power plant, is constructed through heat exchange with the secondary coolant outside the heat pipe as the hot primary coolant from the reactor flows through the heat pipe inside the steam generator. Refers to a device that generates steam.
일반적으로 원자력발전소의 1차계통은 원자로, 증기발생기, 냉각제 순환펌프, 가압기 등으로 구성된다. 여기서, 원자로 내부에는 제어봉 및 연료집합체가 구비되어 있으며, 원자로 내부에서 발생하는 열에너지는 1차측 냉각재를 통해 원자로 외부로 열교환 된다. 상기 1차측 냉각제는 전열관을 통해 증기발생기를 통과하여 순환된다. In general, the primary system of a nuclear power plant is composed of a nuclear reactor, a steam generator, a coolant circulation pump, and a pressurizer. Here, the control rod and the fuel assembly are provided inside the reactor, and the heat energy generated inside the reactor is heat exchanged to the outside of the reactor through the primary coolant. The primary coolant is circulated through the steam generator through the heat transfer pipe.
여기서 증기발생기 내부에는 상기 1차측 냉각재와 열교환되는 2차측 냉각재가 공급된다. 2차측 냉각재는 고온 고압의 1차측 냉각재와 열교환하여 증기화된다. 상기 증기발생기에서 생성된 증기는 배관을 통해 터빈측으로 보내어져 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생성한다.Here, the steam generator is supplied with a secondary side coolant that exchanges heat with the primary side coolant. The secondary coolant is vaporized by heat exchange with the primary coolant at high temperature and high pressure. The steam generated by the steam generator is sent to the turbine side through a pipe to drive the generator to generate electrical energy.
여기서, 상기 전열관은 방사능을 포함한 1차츨 냉각재와 외부로 순환되는 2차측 냉각재의 물리적 경계로서 마모가 될 경우 안전을 위해 관막음을 실시하여 사실상 그 기능을 폐기하도록 규정되어 있다. 따라서, 이러한 관막음이 누적될 경우 증기발생기는 설계된 증기발생 성능을 수행하지 못하게 되어 원자력 발전소 전체의 성능 및 안전을 저해하게 된다.In this case, the heat transfer pipe is defined as a physical barrier between the primary coolant including radioactivity and the secondary coolant circulated to the outside, whereby the tube is blocked for safety and virtually discards its function. Therefore, when the clogging accumulates, the steam generator cannot perform the designed steam generating performance, thereby impairing the performance and safety of the entire nuclear power plant.
일반적인 증기발기의 중앙 공동부 상단지역은 구조적으로 유체의 통과유속이 빨라 높은 유동에너지가 발생한다. 이 유동에너지는 증기발생기 내부의 전열관 진동의 원인이 되며, 발생한 진동은 전열관 마모를 유발하는 문제점을 가진다. 나아가 전열관 마모에 따른 방사능의 유출 가능성 증대, 관막음율의 증가에 따른 원자력 발전소의 안전성 및 경제성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.The upper region of the central cavity of the general steam erectile structure has high flow energy due to the high flow velocity of the fluid. This flow energy causes vibration of the heat pipe inside the steam generator, and the generated vibration has a problem of causing heat pipe wear. In addition, the possibility of leakage of radiation due to heat transfer tube wear, and the safety and economical efficiency of the nuclear power plant may decrease due to the increase of the membrane sound rate.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art.
본 발명은 증기발생기 내부 중앙 공동부 상단에서 유속과 동압(dynamic pressure) 등의 주요 열수력 변수를 감소시켜 전열관 진동을 감소하는 방향으로 유량이 재분배되고, 설치후 구조적인 안정성을 가지도록 설계된 증기발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is a steam generator designed to have a structural stability after installation, the flow rate is redistributed in the direction of reducing the heat pipe vibration by reducing the main thermal hydraulic parameters such as flow velocity and dynamic pressure at the top of the central cavity inside the steam generator The purpose is to provide.
본 발명의 원자력발전소의 핵증기공급계통을 구성하는 증기발생기의 일 실시예는, 증기발생기의 외관을 형성하는 본체; 고온의 1차측 냉각재가 공급되어 상기 본체 내부에서 유동되는 복수개의 전열관; 상기 전열관의 수직 부분을 지지하는 복수개의 에그크레이트; 상기 본체의 중앙 공동부 상단지역에 장착되는 에그크레이트에 구비되는 유량배분판;을 포함하고, 상기 유량배분판은 중공플레이트와 커버플레이트를 포함하고, 상기 중공플레이트는 상기 에그크레이트의 하부에 결합되고, 상기 커버플레이트는 상기 중공플레이트의 중공을 덮도록 상기 중공플레이트의 상부에 결합되는 것을 특징으로 한다. One embodiment of the steam generator constituting the nuclear steam supply system of the nuclear power plant of the present invention, the body forming the appearance of the steam generator; A plurality of heat transfer pipes supplied with a high temperature primary coolant and flowing inside the main body; A plurality of egg crate supporting a vertical portion of the heat transfer tube; And a flow distribution plate provided in an egg crate mounted at an upper region of the central cavity of the main body, wherein the flow distribution plate includes a hollow plate and a cover plate, and the hollow plate is coupled to a lower portion of the egg crate. The cover plate may be coupled to an upper portion of the hollow plate to cover the hollow of the hollow plate.
상기 에그크레이트는 중심부에 형성된 중공 주변을 덮는 리테이너링을 구비하고, 상기 중공플레이트는 상기 리테이너링에 볼트와 와셔에 의해 결합되어 상기 에그크레이트에 결합되고, 상기 커버플레이트는 상기 중공플레이트에 볼트와 와셔에 의해 결합된다. The egg crate has a retaining ring covering a hollow periphery formed at the center, and the hollow plate is coupled to the egg crate by bolts and washers to the retainer ring, and the cover plate is bolted and washer to the hollow plate. Are combined by.
상기 중공플레이트의 와셔는 상기 리테이너링에 용접결합되고, 상기 커버플레이트의 와셔는 상기 커버플레이트에 용접결합된다. The washer of the hollow plate is welded to the retaining ring, and the washer of the cover plate is welded to the cover plate.
상기 볼트는 프리로드(preload)가 가해지도록 체결된다. The bolt is fastened so that preload is applied.
상기 중공플레이트와 커버플레이트는 상기 에그크레이트와 동일한 열팽창계수를 가지는 것을 특징으로 한다. The hollow plate and the cover plate are characterized by having the same coefficient of thermal expansion as the egg crate.
상기 에그크레이트는 상기 리테이너링 및 중공플레이트와의 결합부위에 스페이서링을 구비한다. The egg crate is provided with a spacer ring at a coupling portion of the retainer ring and the hollow plate.
상기 유량배분판의 중공플레이트와 커버플레이트는 복수개의 관통공을 구비하고, 상기 관통공들은 0.75(inch)의 직경을 가지고, 1.875(inch)의 피치를 가진 삼각 배열을 이루도록 형성된다. The hollow plate and the cover plate of the flow distribution plate have a plurality of through holes, and the through holes have a diameter of 0.75 (inch) and are formed to form a triangular array with a pitch of 1.875 (inch).
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.The present invention has the following effects by the above configuration.
본 발명은 증기발생기 내부 중앙 공동부 상단에서 유속과 동압(dynamic pressure) 등의 주요 열수력 변수를 감소시켜 전열관 진동을 감소하는 방향으로 유량을 재분배되고, 설치후 구조적인 안정성을 가지도록 하는 효과를 가진다.The present invention has the effect of redistributing the flow rate in the direction of reducing the heat pipe vibration by reducing the main thermal hydraulic variables such as flow velocity and dynamic pressure at the upper end of the central cavity inside the steam generator, and has a structural stability after installation Have
또한, 이중풀림방지장치, 스페이서링, 동일 열팽창계수를 가지는 재질 적용 등을 통해 유량배분판이 안정적으로 에그크레이트에 이탈되지 않게 장착될 수 있도록 하는 효과를 가진다.In addition, through the double anti-loosening device, the spacer ring, applying the material having the same thermal expansion coefficient, and the like has an effect that the flow distribution plate can be mounted stably to the egg crate.
도 1은 본 발명의 증기발생기의 일 실시예의 개략도.
도 2는 증기발생기의 중앙 공동부 상단지역을 보여주는 개략도.
도 3은 에그크레이트에 유량배분판이 장착된 상태를 보여주는 개략도.
도 4는 중공플레이트와 커버플레이트 및 에그크레이트간의 결합을 보여주는 단면도. 1 is a schematic diagram of one embodiment of a steam generator of the present invention;
Figure 2 is a schematic diagram showing the upper region of the central cavity of the steam generator.
Figure 3 is a schematic diagram showing a state in which the flow distribution plate is mounted on the egg crate.
4 is a cross-sectional view showing the coupling between the hollow plate and the cover plate and egg crate.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 증기발생기의 일 실시예를 보여준다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 원자력 발전소의 핵증기공급계통을 구성하는 증기발생기의 일 실시예는, 증기발생기(100)의 외관을 형성하는 쉘 또는 본체(110), 고온의 1차측 냉각재가 공급되어 상기 쉘 내부에서 유동되는 복수개의 전열관(150)을 포함한다. 1 shows an embodiment of the steam generator of the present invention. Referring to Figure 1, one embodiment of the steam generator constituting the nuclear steam supply system of the nuclear power plant of the present invention, the shell or
상기 본체(110)는 원통형 구성으로 내부에 전열관 등의 장치가 장착될 수 있는 수용공간을 제공한다. 상기 쉘의 내부에는 1차측 냉각제와 2차측 냉각재의 열교환이 이루어질 수 있는 공간을 형성하는 슈라우드(120)가 구비되어 있다. 상기 슈라우드 내부에는 상기 복수개의 전열관의 수직한 부분을 지지하는 복수개의 에그크레이트(160)가 구비된다.The
상기 슈라우드(120) 내부에는 원자로에 공급되었던 방사성 유체인 1차측 냉각재가 밀폐되어 순환될 수 있는 전열관(150) 다발들이 구비되어 있다. 도 1에서는 일부의 전열관만 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 많은 수의 전열관들이 다발로 구비된다. The
상기 전열관은 'U'자형으로 형성되어 증기발생기의 하부에서 유입된 후 다시 하부로 유출된다. 도 1을 참고하면, 원자로에서 나온 1차측 냉각재는 증기발생기의 하부에 구비된 유입구(131)를 통해 본체 내부에 유입되어, 튜브시트(140)를 관통한 전열관(150)을 통해 2차측 냉각재와 열교환 후 튜브시트를 관통하여 유출구(132)로 배출된다. 따라서, 상기 튜브시트에는 전열관이 관통할 관통공이 형성되어 있다.The heat transfer tube is formed in a 'U' shape and flows in from the bottom of the steam generator and then flows out again to the bottom. Referring to Figure 1, the primary coolant from the reactor flows into the body through the
한편, 상기 2차측 냉각재는 주급수통로(210)을 통해 본체 내부로 유입된 후, 슈라우드 내부에서 증기화된다. 그 후, 습분분리기(191)을 통해 증기에 함유된 습분을 제거한다. 또한, 증기발생기의 상부헤드에 구비되는 습분건조기(192)를 통해 다시 한번 증기에 함유된 습분을 제거하여, 99% 이상의 건도를 지닌 증기를 출구노즐(193)을 통해 배출한다.On the other hand, the secondary coolant is introduced into the main body through the main
상기 전열관(150)은 수직부분은 복수개의 에그크레이트(160)에 의해 지지되고, 상부는 상부지지체(180)에 의해 지지된다. 따라서, 상기 에그크레이트(160)는 다수개의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공으로 전열관들이 관통하고 있다.The
여기서, 도 2를 참고하면, 상기 에그크레이트(160)들 중에서 중앙 공동부 상단지역에 장착되는 에그크레이트에는 유량배분판(220)이 구비된다. 도 2에서는 2개의 에그크레이트의 중앙부분에 유량배분판의 구비되어 있다.Here, referring to FIG. 2, an egg crate mounted at an upper region of the central cavity among the
도 3은 에그크레이트에 유량배분판이 장착된 상태를 보여준다. 도 3을 참고하면, 상기 유량배분판(220)은 중공플레이트(225)와 커버플레이트(226)의 2개의 서로 다른 플레이트로 구성된다. 3 shows a state in which the flow distribution plate is mounted on the egg crate. Referring to FIG. 3, the
상기 중공플레이트(225)는 상기 에그크레이트의 하부에 결합되고, 중앙 부분이 개방된 중공이 형성되어 있다. 상기 커버플레이트(226)는 원판형 구성으로 상기 중공플레이트의 중공을 덮도록 형성되어, 상기 중공플레이트의 상부에 결합된다. The
상기 유량배분판의 중공플레이트와 커버플레이트는 복수개의 관통공(225a,226a)을 구비한다. 상기 관통공들(225a,226a)은 0.75(inch)의 직경을 가지고, 1.875(inch)의 피치를 가진 삼각 배열을 이루도록 형성된다. The hollow plate and the cover plate of the flow distribution plate are provided with a plurality of through
도 4는 상기 중공플레이트와 커버플레이트 및 에그크레이트간의 결합을 보여준다. 도 4를 참고하면, 상기 에그크레이트는 중심부에 개방된 중공을 형성하고 있으며, 중공의 외부로 이너링(165)이 구비되어 에그크레이트의 형상을 지탱한다. Figure 4 shows the bond between the hollow plate and the cover plate and egg crate. Referring to FIG. 4, the egg crate forms an open hollow at a central portion thereof, and an
상기 중공플레이트는 상기 에그크레이트에 볼트 및 와셔를 통해 결합되는데, 에그플레이트의 손상을 방지하고 결합의 보강을 위해 리테이너링(221)을 통해 결합된다. 상기 리테이너링(221)은 상기 에그크레이트의 중심부에 형성된 중공 주변을 덮는 구성이다. The hollow plate is coupled to the egg crate through bolts and washers, and is coupled through
도 4를 참고하면, 에그크레이터의 상부에 리테이너링이 결합되고, 하부에 중공플레이트가 결합된다. 이 경우, 상기 에그크레이트(160)는 상기 리테이너링(221) 및 중공플레이트(225)와의 결합부위에 스페이서링(222a,222b)을 구비한다. Referring to Figure 4, the retainer ring is coupled to the upper portion of the egg crater, the hollow plate is coupled to the lower portion. In this case, the
상기 에그크레이트와 중공플레이트와의 결합을 위한 볼트(223)와 와셔(224)는 상기 리테이너링측에서 결합된다. 그에 따라 볼트의 헤드 및 와셔는 리테이너링측에 위치한다. 이 경우, 상기 와셔(224)는 상기 리테이너링(221)에 용접결합된다.The
한편, 상기 볼트는 프리로드(preload)가 가해지도록 체결된다. 즉, 볼트 체결시에 45ft-lbs 의 토크를 가하여 볼트의 항복강도의 약 20%에 해당하는 프리로드가 발생되도록 하는 것이다.On the other hand, the bolt is fastened so that preload is applied. In other words, when the bolt is tightened, 45 ft-lbs of torque is applied to generate a preload corresponding to about 20% of the yield strength of the bolt.
상기 커버플레이트(226)는 상기 중공플레이트(225)에 볼트(223)와 와셔(224)에 의해 결합된다. 도 4를 참고하면, 상기 커버플레이트는 상기 중공플레이트의 상부에 위치하고, 볼트(223)와 와셔(224)는 커버플레이트에서 결합된다. 그에 따라 볼트의 헤드 및 와셔는 커버플레이트측에 위치한다. 이 경우, 상기 와셔(224)는 상기 커버플레이트(226)에 용접결합된다. 이 경우에도, 상기 커버플레이트에 결합되는 볼트(223)는 프리로드(preload)가 가해지도록 체결된다. 즉, 볼트 체결시에 45ft-lbs 의 토크를 가하여 볼트의 항복강도의 약 20%에 해당하는 프리로드가 발생되도록 하는 것이다.The
한편, 상기 중공플레이트(225)와 커버플레이트(226)는 상기 에그크레이트(160)와 동일한 열팽창계수를 가진다. 그에 따라 열팽창의 차이에 의해 발생할 수 있는 문제점을 사전에 방지할 수 있다.
On the other hand, the
이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not to be construed as limited to such embodiments and / or drawings, and is determined by the matters set forth in the claims below. do. In addition, it should be clearly understood that improvements, changes, modifications, and the like apparent to those skilled in the art described in the claims are included in the scope of the present invention.
100 : 증기발생기 150 : 전열관
160 : 에그크레이트 220 : 유량배분판
221 : 리테이너링 222 : 스페이서링
223 : 볼트 224 : 와셔
225 : 중공플레이트 226 : 커버플레이트100: steam generator 150: heat transfer tube
160: egg crate 220: flow distribution plate
221: retainer ring 222: spacer ring
223
225: hollow plate 226: cover plate
Claims (7)
외관을 형성하는 본체;
고온의 1차측 냉각재가 공급되어 상기 본체 내부에서 유동되는 복수개의 전열관;
상기 전열관의 수직 부분을 지지하는 복수개의 에그크레이트;
상기 본체의 중앙 공동부 상단지역에 장착되는 에그크레이트에 구비되는 유량배분판;을 포함하고,
상기 유량배분판은 중공플레이트와 커버플레이트를 포함하고, 상기 중공플레이트는 상기 에그크레이트의 하부에 결합되고, 상기 커버플레이트는 상기 중공플레이트의 중공을 덮도록 상기 중공플레이트의 상부에 결합되는 것을 특징으로 하는,
증기발생기.
In the steam generator constituting the nuclear steam supply system of the nuclear power plant,
A body forming an outer appearance;
A plurality of heat transfer pipes supplied with a high temperature primary coolant and flowing inside the main body;
A plurality of egg crate supporting a vertical portion of the heat transfer tube;
And a flow rate distribution plate provided in an egg crate mounted at an upper region of the central cavity of the main body.
The flow distribution plate includes a hollow plate and a cover plate, the hollow plate is coupled to the lower portion of the egg plate, the cover plate is characterized in that coupled to the upper portion of the hollow plate to cover the hollow of the hollow plate doing,
Steam generator.
상기 에그크레이트는 중심부에 형성된 중공 주변을 덮는 리테이너링을 구비하고, 상기 중공플레이트는 상기 리테이너링에 볼트와 와셔에 의해 결합되어 상기 에그크레이트에 결합되고, 상기 커버플레이트는 상기 중공플레이트에 볼트와 와셔에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는,,
증기발생기.
The method of claim 1,
The egg crate has a retaining ring covering a hollow periphery formed at the center, and the hollow plate is coupled to the egg crate by bolts and washers to the retainer ring, and the cover plate is bolted and washer to the hollow plate. Characterized in that combined by,
Steam generator.
상기 중공플레이트의 와셔는 상기 리테이너링에 용접결합되고,
상기 커버플레이트의 와셔는 상기 커버플레이트에 용접결합되는 것을 특징으로 하는, 증기발생기.
The method of claim 2,
The washer of the hollow plate is welded to the retaining ring,
The washer of the cover plate is welded to the cover plate, characterized in that the steam generator.
상기 볼트는 프리로드(preload)가 가해지도록 체결된 것을 특징으로 하는,
증기발생기.
The method of claim 2,
The bolt is fastened so that the preload is applied, characterized in that,
Steam generator.
상기 중공플레이트와 커버플레이트는 상기 에그크레이트와 동일한 열팽창계수를 가지는 것을 특징으로 하는,
증기발생기.
The method of claim 1,
The hollow plate and the cover plate is characterized in that it has the same coefficient of thermal expansion as the egg crate,
Steam generator.
상기 에그크레이트는 상기 리테이너링 및 중공플레이트와의 결합부위에 스페이서 링을 구비한 것을 특징으로 하는,
증기발생기.
The method of claim 2,
The egg crate is characterized in that it comprises a spacer ring at the coupling portion with the retaining ring and the hollow plate,
Steam generator.
상기 유량배분판의 중공플레이트와 커버플레이트는 복수개의 관통공을 구비하고,
상기 관통공들은 0.75(inch)의 직경을 가지고, 1.875(inch)의 피치를 가진 삼각 배열을 이루는 것을 특징으로 하는,
증기발생기.The method of claim 1,
The hollow plate and the cover plate of the flow distribution plate is provided with a plurality of through holes,
The through holes have a diameter of 0.75 (inch), characterized in that the triangular arrangement having a pitch of 1.875 (inch),
Steam generator.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|
KR20130077604A true KR20130077604A (en) | 2013-07-09 |
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Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment |