KR20130103606A - 가압수형 원자로 - Google Patents

Abstract

가압수형 원자로는, 원자로 압력 용기(11)와, 원통 형상의 노심조(13)와, 노심조(13) 내에 배치된 노심과, 하부 노심 지지판(17)과, 원통 형상 다공판(31)을 갖는다. 노심조(13)는, 원자로 압력 용기(11) 내에 설치되어 원자로 압력 용기(11)의 내측면 사이에서 환 형상의 다운코머(14)를 형성한다. 하부 노심 지지판(17)은, 노심의 하방에서 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍(80)이 형성되어 있다. 원통 형상 다공판(31)은, 하부 플리넘(16)과 다운코머(14)의 저부를 구획하여, 다운코머(14)의 저부로부터 하부 플리넘(16)에의 유로가 되는 복수의 내향 유통 구멍(83)이 형성되어 있다. 내향 유통 구멍(83)은, 하부 플리넘(16)에 개구하는 측에서 하부 플리넘(16)을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있다.

Description

가압수형 원자로{PRESSURIZED-WATER REACTOR}

본 발명은 가압수형 원자로에 관한 것이다.

종래의 일반적인 가압수형 원자로에서는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 냉각재가, 입구 노즐로부터 원자로 압력 용기 내에 유입하고, 원자로 압력 용기의 내측면과 노심조(爐心槽)의 외면 사이에 구성되는 환 형상 유로인 다운코머를 하강한다. 다운코머의 하단에 도달한 냉각재는 하부 플리넘 입구를 통과하고, 하부 플리넘에서 상승류로 바뀌고, 하부 노심 지지판에 열려 있는 다수의 상향 유통 구멍을 통과하고, 연료 집합체가 설치되어 있는 노심에 도달한다. 노심 내를 상승하면서 냉각재는 승온하고, 상부 플리넘을 거쳐 출구 노즐로부터 원자로 압력 용기 밖으로 나온다. 출구 노즐로부터 원자로 압력 용기 밖으로 나온 냉각재는 증기 발생기로 유도된다.

입구 노즐로부터 노심에 이르기까지의 유로는, 소용돌이나 흐름의 충돌 등을 발생시키는 요인을 극력 배제하고, 각 연료 집합체에 들어가는 냉각재의 유량이 안정하게 균일해지도록 설계된다. 예를 들면 하부 플리넘에 소용돌이 억제판이 설치되어 있는 것도 이 대책의 하나이다.

종래의 일반적인 가압수형 원자로에 있어서의 하부 플리넘 입구 부근을 도 11에 나타내고, 냉각재의 흐름을 설명한다. 도 11은, 종래의 가압수형 원자로의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다.

다운코머(14)를 하강하는 냉각재의 흐름(21)은, 하부 플리넘 입구(15)를 통과하고, 하부 플리넘(16) 내에 유입한다. 하부 플리넘 입구(15)의 유로가 좁아지면 하부 플리넘(16)에의 유입 유속은 증가하고, 관성이 증대하게 된다. 이 관성 때문에, 하부 플리넘(16) 내의 흐름(22)으로서는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 속도가 빠른 흐름이 하부 플리넘(16)의 원자로 압력 용기의 저부(底部)(81)의 내벽면을 따라서 하강하고, 노 저부 중앙을 향하는 경향을 가진다. 이 흐름의 경향에 의해, 하부 노심 지지판(17)을 상향으로 통과하는 냉각재 유량으로서는 중앙부(23)에서 많아지는 분포가 나타난다. 즉, 하부 노심 지지판(17)의 상방에 배치되는 연료 집합체에 있어서, 중앙의 연료 집합체에 공급되는 냉각재 유량이 주변부의 연료 집합체에 비하여 많아지는 경향이 나타나기 쉽다.

이러한 노심 유량 분포의 비균일성을 완화하기 위해서, 도 12에 나타낸 바와 같이 다수의 내향 유통 구멍(반경 방향 관통 구멍)(83)을 갖는 원통 형상 다공판(31)을 하부 플리넘 입구(15)에 설치하는 경우가 있다. 통상, 이러한 원통 형상 다공판(31)은, 원자로 압력 용기의 저부(81)에 대하여 지지 부재(33)를 사이에 두는 등 하여 고정된다. 하부 노심 지지판(17)과 원통 형상 다공판(31) 사이에는 약간의 극간(32)이 존재하지만, 극간(32) 입구의 상부측의 각부(角部)(43)와 극간(32) 입구의 하부측의 각부(44)는 반경 위치가 정렬되며, 단차를 가지지 않도록 구성된다.

이 원통 형상 다공판(31)을 사용했을 경우, 다운코머(14)를 하강하는 흐름(21)은, 하부 플리넘 입구(15)에서 반경 방향 내측으로 방향을 바꾸고, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)을 통과하고, 하부 플리넘(16) 내에 대하여 반경 방향 내측 방향의 흐름(41)이 되어 유입한다. 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)을 통과할 때에 흐름이 확산하는 것, 및, 흐름은 하부 노심 지지판(17)의 하면 지근(至近)을 수평으로 흐르므로, 도 11에 나타낸 바와 같은 중앙부(23)에 수렴하는 흐름(22)은 생기기 어려워지고, 중앙의 연료 집합체를 흐르는 냉각재 유량이 많아진다는 상술의 경향은 완화된다.

일본국 특개평8-62372호 공보

도 12에 나타낸 바와 같이, 상술한 종래의 원통 형상 다공판(31)에 있어서는, 상부의 내향 유통 구멍(83)으로부터 토출한 흐름(42)은, 하부 노심 지지판(17)의 주변부(24)의 상향 유통 구멍(80)의 하단 지근을 가로지르는 흐름이 된다. 이 경우, 주변부(24)의 상향 유통 구멍(80) 하단에는 벤투리 효과에 의한 흡출 방향, 즉 상향 유통 구멍(80) 내의 유체를 하향으로 이동시키는 방향의 작용이 일어나게 된다. 이와 같이, 원통 형상 다공판(31)은 주변부의 연료 집합체에의 냉각재 공급을 감소시키는 새로운 작용을 가져, 이 점이 과제였다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 가압수형 원자로에 있어서, 연료 집합체에의 냉각재의 공급의 반경 방향 분포의 치우침을 줄이는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 형태에 따른 가압수형 원자로의 하나의 태양은, 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와, 상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와, 상기 노심조 내에 배치된 노심과, 상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과, 상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판을 가지고, 상기 복수의 내향 유통 구멍의 적어도 일부는, 적어도 상기 하부 플리넘에 개구하는 측에서 하부 플리넘을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 가압수형 원자로의 다른 하나의 태양은, 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와, 상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와, 상기 노심조 내에 배치된 노심과, 상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과, 상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판을 가지고, 상기 통 형상 다공판의 하부에, 상기 다운코머 측으로 돌출하여 둘레 방향으로 뻗는 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 가압수형 원자로의 다른 하나의 태양은, 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와, 상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와, 상기 노심조 내에 배치된 노심과, 상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과, 상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판을 가지고, 상기 하부 노심 지지판과 상기 통 형상 다공판의 상단부 사이에, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 수평으로 뻗은 환 형상의 극간이 형성되고, 상기 극간의 적어도 상기 하부 플리넘 측이 상기 하부 플리넘을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 가압수형 원자로의 다른 하나의 태양은, 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와, 상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와, 상기 노심조 내에 배치된 노심과, 상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과, 상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판을 가지고, 상기 하부 노심 지지판과 상기 통 형상 다공판의 상단부 사이에, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 수평으로 뻗은 환 형상의 극간이 형성되고, 상기 통 형상 다공판의 상단부 외주가, 상기 하부 노심 지지판의 하단부 외주보다도 외측으로 돌출하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 가압수형 원자로에 있어서, 연료 집합체에의 냉각재의 공급의 반경 방향 분포의 치우침을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제1 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 2는 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제1 실시 형태의 원자로 압력 용기의 내부를 나타내는 입단면도.
도 3은 도 1의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도.
도 4는 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제2 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 5는 도 4의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도.
도 6은 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제3 실시 형태의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도.
도 7은 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제4 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 8은 도 7의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도.
도 9는 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제5 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 10은 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제6 실시 형태의 원통 형상 다공판 부근의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 11은 종래의 가압수형 원자로의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도.
도 12는 종래의 가압수형 원자로의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이며, 도 11에 나타낸 것과 다른 예를 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제1 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다. 도 2는, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제1 실시 형태의 원자로 압력 용기의 내부를 나타내는 입단면도이다. 도 3은, 도 1의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도이다.

이 제1 실시 형태에 따른 가압수형 원자로는, 원자로 압력 용기(11)와, 이 원자로 압력 용기(11) 내에 수용된 노심조(13)와, 노심조(13) 내에 배치된 노심(18)을 구비하고 있다. 노심(18)에는 복수의 연료 집합체가 수용되어 있다.

원자로 압력 용기(11)는, 축을 연직 방향으로 하는 원통 형상의 용기이다. 원자로 압력 용기(11)의 저부(81)는 반구 형상으로 하방으로 돌출하고 있어서 그 내측에 하부 플리넘(16)이 형성되어 있다. 원자로 압력 용기(11)의 정부(頂部)는 개폐 가능한 덮개(88)가 부착되어 있다.

노심조(13)는 축을 연직 방향으로 하는 원통 형상으로서, 노심조(13)의 외벽과 원자로 압력 용기(11)의 내벽 사이에 환 형상의 다운코머(14)가 형성되어 있다.

원자로 압력 용기(11)의 측면에는 입구 노즐(12)과 출구 노즐(50)이 설치되어 있다. 노심조(13)의 상부에는 상부 플리넘(19)이 형성되어 있다. 노심조(13)의 하단부에는, 노심조(13)의 하단부를 덮도록 수평으로 넓어지는 원판 형상의 하부 노심 지지판(17)이 부착되어 있다. 하부 노심 지지판(17)에는, 다수의 상향 유통 구멍(80)이 형성되어 있다.

하부 플리넘(16) 내에는, 하부 노심 지지판(17)의 상향 유통 구멍(80)을 흘러서 연료 집합체에 유입하는 냉각재의 흐름을 안정시켜서 균일화시키기 위한 소용돌이 억제판(51)이 배치되어 있다. 한편, 도 1에서는, 도 2에 나타내는 소용돌이 억제판(51)의 도시는 생략하고 있다.

다운코머(14)의 저부는 다운코머(14)를 하강한 냉각재가 하부 플리넘(16)에 유입하는 하부 플리넘 입구(15)로 되어 있고, 이 하부 플리넘 입구(15)에, 원통 형상 다공판(31)이 배치되어 있다. 원통 형상 다공판(31)은, 원환 형상의 지지 부재(33)를 사이에 두고 원자로 압력 용기(11)의 저부(81)에서 지지되어 있다. 원통 형상 다공판(31)은, 하부 노심 지지판(17)의 외주를 따라 그 하방에 배치되고, 다수의 내향 유통 구멍(83)이 형성되어 있다.

하부 노심 지지판(17)의 외주 근처의 하면과 원통 형상 다공판(31)의 상단 사이에는 환 형상의 극간(32)이 형성되어 있다.

내향 유통 구멍(83)은 도중에 벤딩부가 있어서, 다운코머(14) 측(외측, 유입 측)과 하부 플리넘(16) 측(내측, 유출 측)에서, 경사가 다르다. 도 3에 나타내는 예에서는, 내향 유통 구멍(83)은, 다운코머(14) 측에서는 수평하며, 하부 플리넘(16) 측에서는 하부 플리넘(16)을 향하여 각도 θ만큼 상향으로 되어 있다.

이상 설명한 구성의 제1 실시 형태에서, 냉각재는, 입구 노즐(12)로부터 원자로 압력 용기(11) 내에 유입하고, 다운코머(14)를 하강한다. 다운코머 하단에 도달한 냉각재는, 하부 플리넘 입구(15)에서, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83) 및 환 형상의 극간(32)을 통과하여 하부 플리넘(16) 내에 유입한다. 그 후, 냉각재의 흐름은, 하부 플리넘(16)에서 상승류로 바뀌고, 하부 노심 지지판(17)의 상향 유통 구멍(80)을 통과하고, 노심(18)에 도달한다. 노심(18) 내를 상승하면서 냉각재는 승온하고, 상부 플리넘(19)을 거쳐 출구 노즐(50)로부터 원자로 압력 용기(11) 밖으로 나온다. 출구 노즐(50)로부터 원자로 압력 용기 밖으로 나온 냉각재는 도시하지 않은 증기 발생기로 유도된다.

본 실시 형태에 의하면, 가압수형 원자로에 있어서, 연료 집합체에의 냉각재의 공급의 반경 방향 분포의 치우침을 줄일 수 있다.

이 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)은, 유출 측 즉 하부 플리넘(16) 측으로 각도 θ만큼 상향으로 되어 있다. 그 때문에, 내향 유통 구멍(83)을 유출한 냉각재의 하부 플리넘(16) 내의 흐름은 상향이며 또한 하부 플리넘(16)의 중앙으로 향하는 흐름이 된다. 따라서, 주변부(24)의 상향 유통 구멍(80)에 유입하기 쉬운 흐름이 되고, 상술의 벤투리 효과를 발생시키지 않고 주변부의 연료 집합체에 대한 냉각재의 공급 감소를 개선하는 것이 가능해진다.

또한, 이 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)은, 유입 측 즉 다운코머(14) 측에서는 수평으로 되어 있으므로, 내향 유통 구멍(83)의 전체에서 하부 플리넘(16)을 향하여 상향일 경우에 비하여 유입 측에서의 흐름이 원활해져, 압력 손실을 작게 할 수 있다.

한편, 원통 형상 다공판(31)의 제작에 있어서는, 원통 형상 구조재에 대하여 구멍 뚫기를 행할 때, 외측(도 3에서는 좌측 방향)으로부터는 수평 방향으로 드릴을 삽입하고, 내측(도 3에서는 우측 방향)으로부터는 대각선 상방으로부터 드릴을 삽입하고, 각각 판 두께의 반 정도까지 구멍 뚫기를 행하고, 관통시키면 된다. 이와 같이 본 실시 형태는 간이하게 제작이 가능하다.

(제2 실시 형태)

도 4는, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제2 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다. 도 5는, 도 4의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도이다. 여기에서, 제1 실시 형태와 동일 또는 유사 부분에는 공통 부호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.

제2 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 하부 플리넘(16) 측(내측)의 경사 각도를 높이 위치에 따라 변화시킨다. 즉, 최상부의 원통 형상 다공판(31)의 내측에서의 경사 각도는 θ1이며, 위치가 내려감에 따라 θ2, θ3으로 각도는 작아지고, 최하부의 내향 유통 구멍(83)에서는 경사 각도 제로로 한 것이다. 그 외의 구성은 제1 실시 형태와 같다.

이와 같이 구성된 제2 실시 형태에 있어서는, 도 4에서 흐름(41)으로서 나타낸 바와 같이, 원통 형상 다공판(31)의 상부의 내향 유통 구멍(83)을 통과한 냉각재는 주변부(24)의 상향 유통 구멍(80) 하단에 유입하기 쉬워짐과 함께, 하부의 내향 유통 구멍(83)을 통과한 냉각재는 보다 먼 중앙부(23)의 상향 유통 구멍(80)을 향하는 흐름으로 할 수 있다. 이와 같이 각 내향 유통 구멍(83)의 각도를 조정함으로써, 주변부의 연료 집합체에의 냉각재의 공급 감소를 개선함과 함께, 노심 입구 유량 분포 전체의 균일화를 도모하는 것이 가능해진다.

(제3 실시 형태)

도 6은, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제3 실시 형태의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도이다. 이 실시 형태는 제2 실시 형태의 변형이며, 제2 실시 형태와 동일 또는 유사 부분에는 공통 부호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.

제3 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 다운코머(14) 측 즉 외측의 면에 높이가 대략 일정면이 되는 단차면(91)을 설치한 것이다. 도면의 예에서는, 최상단의 내향 유통 구멍(83)의 하단 높이와 단차면(91)의 높이를 동일하게 했다. 다른 구성은 제2 실시 형태와 같다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서, 도면 중에 유선(92)으로 나타낸 바와 같이, 다운코머(14) 내를 하강하는 흐름의 일부가 이 돌출한 단차면(91)에 충돌하면, 이 충돌한 흐름은 최상단의 내향 유통 구멍(83)으로 유도된다. 이와 같이, 최상단의 내향 유통 구멍(83)의 하단 높이와 단차면(91)의 높이를 동일하게 함으로써, 흐름은 원활하게 최상단의 내향 유통 구멍(83)으로 유도된다. 이와 같이, 단차면(91)을 가짐으로써, 단차면(91)이 없을 때에 비해, 보다 많은 냉각재를 내향 유통 구멍(83)으로 유도할 수 있다.

단차면(91)의 폭은 클수록 내향 유통 구멍(83)으로 유도하는 냉각재를 증가시키는 효과가 크지만, 내향 유통 구멍(83)의 구멍직경의 2할을 밑돌면 효과는 한정적인 것을 알 수 있다. 이 때문에, 단차면의 폭은 구멍직경의 20% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이 실시 형태에서, 내향 유통 구멍(83)의 구멍 형상에 관해서는 제2 실시 형태와 같이 했지만, 이에 따라, 주변의 연료 집합체의 냉각재 증가에 한하지 않고, 노린 반경 방향 위치의 냉각재 유량을 자유롭게 증감시키는 것이 가능해진다.

(제4 실시 형태)

도 7은, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제4 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다. 도 8은, 도 7의 원통 형상 다공판의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 확대 입단면도이다. 제4 실시 형태의 설명에서, 제1 내지 제3 실시 형태와 동일 또는 유사 부분에는 공통 부호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.

본 실시 형태에서는, 하부 노심 지지판(17)의 외주 근처에서 하방으로 돌출한 환 형상 돌기(85)를 설치한다. 원통 형상 다공판(31)의 상단면(72)은, 환 형상의 극간(32)을 두어서 환 형상 돌기(85)의 하단면과 대향하고 있다. 원통 형상 다공판(31)의 상단면(72)의 하부 플리넘(16)에 가까운 부분은 하부 플리넘(16) 측으로 향하여 상승하는 경사가 설치되어 있다. 또한, 이것에 대향하는 환 형상 돌기(85)의 하단면의 하부 플리넘(16)에 가까운 부분도, 하부 플리넘(16) 측으로 향하여 상승하는 경사가 설치되어 있어서, 극간(32)이 거의 일정한 간격으로 되어 있다.

이 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 구성은, 도 12에 나타낸 종래 기술과 마찬가지로, 수평 방향에서 직선 형상으로 되어 있다.

이 실시 형태에서는, 극간(32)의 하부 플리넘(16)에 가까운 부분이 하부 플리넘(16) 측으로 향하여 상승하는 경사를 가지고 있으므로, 하부 노심 지지판(17)의 주변부(24)의 상향 유로(80)에의 냉각재의 흐름(71)이 원활해진다. 또한, 하부 노심 지지판(17)에 환 형상 돌기(85)를 설치하는 것에 의해, 극간(32)의 높이 위치가, 하부 노심 지지판(17)의 상향 유로(80)의 입구부 즉 하단부로부터 하방으로 떨어지므로, 극간(32)을 통하여 하부 플리넘(16) 내에 유입한 냉각재의 가로 방향 흐름에 의한 상기 벤투리 효과가 완화된다. 이에 따라, 하부 노심 지지판(17)의 주변부(24)의 상향 유로(80)에의 냉각재의 흐름이 촉진된다.

(제5 실시 형태)

도 9는, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제5 실시 형태의 원자로 압력 용기의 하부의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다.

제5 실시 형태는 제4 실시 형태의 변형이며, 제4 실시 형태와 동일 또는 유사 부분에는 공통 부호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.

상기 제1 내지 제4 실시 형태에서는 원통 형상 다공판(31)은, 지지 부재(33)를 사이에 두고 원자로 압력 용기(11)의 저부(81)에서 지지되어 있는 것으로 했다. 이 제5 실시 형태에서는, 원통 형상 다공판(31)의 상면을 하부 노심 지지판(17)의 하면에 고정하고, 수하(垂下)시키는 구조를 취한다. 고정은, 원통 형상 다공판(31)의 상단면을 둘레 방향에 이산적으로 수 군데, 극간(32)의 높이만큼, 상방으로 연장하고, 하부 노심 지지판(17)과 접하는 곳에서 개선(開先) 용접 등에 의해 접합한다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에서는, 극간(32)의 높이에 관한 불확실함이 작아지기 때문에, 제4 실시 형태에 나타낸 주변부의 연료 집합체에 대한 냉각재의 공급 감소를 개선하는 효과를 보다 확실하게 하는 것이 가능해진다.

(제6 실시 형태)

도 10은, 본 발명에 따른 가압수형 원자로의 제6 실시 형태의 원통 형상 다공판 부근의 입단면의 좌측 부분만을 나타내는 부분 입단면도이다.

제6 실시 형태는 제4 실시 형태의 변형이며, 제4 실시 형태와 동일 또는 유사 부분에는 공통 부호를 붙여, 중복 설명은 생략한다.

본 실시 형태는, 극간(32)의 입구의 상부의 각부(43)보다도 극간 입구의 하부의 각부(44)를 다운코머(14) 측(반경 방향 외측)으로 돌출시킴으로써, 극간(32)의 유입 측에 높이가 대략 일정면이 되는 돌출부(74)를 설치한 것이다. 그 외의 구성은 제4 실시 형태와 같다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 의하면, 다운코머(14)를 하강하는 흐름(21)의 일부가 이 돌출부(74)에 충돌하고, 이 충돌한 흐름은 극간(32)으로 유도된다. 이 때문에, 돌출부가 없을 때에 비하여 보다 많은 냉각재를 극간(32)으로 유도할 수 있다. 또한, 제4 실시 형태와 동일한 효과도 합하여 얻어진다.

한편, 돌출 폭은 클수록 효과가 크지만, 극간 높이에 비하여 20%를 밑돌면 효과는 한정적인 것을 알 수 있다. 이 때문에, 돌출 폭은 극간 높이의 20% 이상으로 하는 것이 좋다. 설계 시에 돌출 폭을 조정함으로써, 주변의 연료 집합체에 공급하는 유량을 적정화하는 것이 가능해진다.

(그 외 실시 형태)

제1 실시 형태(도 3)에서, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 다운코머(14) 측은 수평으로 했지만, 하부 플리넘(16) 측의 경사보다도 작으면, 다운코머(14) 측은 하부 플리넘(16)을 향하여 상승하는 경사를 가지고 있어도 된다. 또한, 내향 유통 구멍(83)의 다운코머(14) 측이 하부 플리넘(16)을 향하여 하강하는 경사를 가지고 있어도 된다.

또한, 제1 실시 형태에서, 내향 유통 구멍(83)이 하부 플리넘(16)을 향하여 상승하는 경사를 가지고 있으면, 도중에 절곡하고 있지 않아도 된다.

제3 실시 형태(도 6)에서, 단차는 최상단의 내향 유통 구멍(83)에 대해서만 설치하는 것으로 했지만, 최상단의 내향 유통 구멍(83)에 대한 것에 한하지 않고, 다른 위치에 같은 단차를 설치해도 된다. 또한, 복수의 높이 위치에 단차를 설치해도 된다.

상기 각 실시 형태의 특징을 다양하게 조합시킬 수도 있다.

예를 들면, 제3 실시 형태(도 6)에서, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 하부 플리넘(16) 측(내측)의 경사 각도에 대해서는, 제2 실시 형태(도 5)와 같이 높이 위치에 따라 변화시키는 것으로 했지만, 제1 실시 형태(도 3)와 같이, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 하부 플리넘(16) 측의 경사 각도를, 높이 위치에 의하지 않고 일정하게 해도 된다. 또한, 원통 형상 다공판(31)의 내향 유통 구멍(83)의 하부 플리넘(16) 측의 경사 각도에 대해서는, 종래 기술과 같이 수평으로 해도 된다.

제4 내지 제6 실시 형태에서, 원통 형상 다공판(83)은 종래 기술(도 12)과 같이 수평 방향으로 했지만, 제1 내지 제3 실시 형태 중 어느 하나와 같이 경사시키면, 더 효과가 있다.

상기 각 실시 형태에서, 원통 형상 다공판(31) 및 원자로 압력 용기(11)는 원통 형상으로 했지만, 이들은 원통 형상에 한하지 않고, 예를 들면 횡단면이 타원인 통 형상이어도 된다.

이상, 본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명했지만, 이들의 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규인 실시 형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

11…원자로 압력 용기
12…입구 노즐
13…노심조
14…다운코머
15…하부 플리넘 입구
16…하부 플리넘
17…하부 노심 지지판
18…노심
19…상부 플리넘
23…중앙부
24…주변부
31…원통 형상 다공판
32…극간
33…지지 부재
43…각부
44…각부
50…출구 노즐
51…소용돌이 억제판
72…상단면
74…돌출부
80…상향 유통 구멍
81…저부
83… 내향 유통 구멍
85…환 형상 돌기
88…덮개
91…단차면

Claims (13)

1. 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부(底部)를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와,
   상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조(爐心槽)와,
   상기 노심조 내에 배치된 노심과,
   상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과,
   상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판
   을 가지고,
   상기 복수의 내향 유통 구멍의 적어도 일부는, 적어도 상기 하부 플리넘에 개구하는 측에서 하부 플리넘을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 내향 유통 구멍의 적어도 일부는 도중에 경사가 바뀌어 있고, 상기 다운코머 측보다도 상기 하부 플리넘에 개구하는 측에서, 하부 플리넘을 향하여 크게 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 내향 유통 구멍의 상기 통 형상 다공판에서의 위치가 높을수록 당해 내향 유통 구멍의 상기 하부 플리넘에 개구하는 측에서의 경사가 큰 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 통 형상 다공판의 하부에, 상기 다운코머 측으로 돌출하여 둘레 방향으로 뻗는 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
5. 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와,
   상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와,
   상기 노심조 내에 배치된 노심과,
   상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과,
   상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판
   을 가지고,
   상기 통 형상 다공판의 하부에, 상기 다운코머 측으로 돌출하여 둘레 방향으로 뻗는 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
6. 제4항에 있어서,
   상기 단차보다도 상방과 하방의 양쪽에 복수의 상기 내향 유통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
7. 제4항에 있어서,
   상기 단차의 높이와 같은 높이에 상기 복수의 내향 유통 구멍의 적어도 일부의 내향 유통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하부 노심 지지판과 상기 통 형상 다공판의 상단부 사이에, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 수평으로 뻗은 환 형상의 극간이 형성되며,
   상기 극간의 적어도 상기 하부 플리넘 측이 상기 하부 플리넘을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
9. 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와,
   상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와,
   상기 노심조 내에 배치된 노심과,
   상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과,
   상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판
   을 가지고,
   상기 하부 노심 지지판과 상기 통 형상 다공판의 상단부 사이에, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 수평으로 뻗은 환 형상의 극간이 형성되며,
   상기 극간의 적어도 상기 하부 플리넘 측이 상기 하부 플리넘을 향하여 상승하는 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
10. 제8항에 있어서,
    상기 하부 노심 지지판에는, 상기 통 형상 다공판의 상단부를 향하여 하방으로 돌출하는 환 형상 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
11. 제8항에 있어서,
    상기 통 형상 다공판은 상기 하부 노심 지지판에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
12. 제8항에 있어서,
    상기 통 형상 다공판의 상단부 외주가, 상기 하부 노심 지지판의 하단부 외주보다도 외측으로 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.
13. 하방에 볼록 형상으로 형성된 용기 저부를 가지며 측면에 입구 노즐이 형성되고 상하 방향으로 뻗는 축을 갖는 통 형상의 원자로 압력 용기와,
    상기 원자로 압력 용기 내에 설치되어 당해 원자로 압력 용기의 내측면과의 사이에서 환 형상의 다운코머를 형성하는 통 형상의 노심조와,
    상기 노심조 내에 배치된 노심과,
    상기 노심의 하방에서 상기 노심조의 하부를 횡단하여 수평 방향으로 넓어지도록 설치되어 다수의 상향 유통 구멍이 형성된 하부 노심 지지판과,
    상기 용기 저부에 접하는 하부 플리넘과 상기 다운코머의 저부를 구획하도록 배치되어, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 복수의 내향 유통 구멍이 형성된 통 형상 다공판
    을 가지고,
    상기 하부 노심 지지판과 상기 통 형상 다공판의 상단부 사이에, 상기 다운코머의 저부로부터 상기 하부 플리넘에의 유로를 구성하는 수평으로 뻗은 환 형상의 극간이 형성되며,
    상기 통 형상 다공판의 상단부 외주가, 상기 하부 노심 지지판의 하단부 외주보다도 외측으로 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 가압수형 원자로.

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