KR20140057275A

KR20140057275A - 강수관 환상부에서 작동하는 원자로 냉각수 펌프를 갖는 가압수형 원자로

Info

Publication number: KR20140057275A
Application number: KR1020147004304A
Authority: KR
Inventors: 스콧 제이. 샤갓; 매튜 더블유. 알레스; 마이클 제이. 에드워즈; 랜달 제이. 팔리가
Original assignee: 뱁콕 앤드 윌콕스 뉴클리어 에너지, 인크.
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-05-12
Also published as: CN102903401A; CA2842855A1; WO2013058847A1; US20130028367A1; EP2737492A1; TW201314704A; EP2737492A4; US9593684B2; JP2014525045A

Abstract

가압수형 원자로(PWR)는 수직인 원통형상 압력용기와 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심을 포함한다. 원통형상 압력용기의 내부에 동심상으로 중공의 원통형상 중앙 라이저가 배열된다. 중공의 원통형상 중앙 라이저와 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된다. 원자로 냉각수 펌프(RCP)는, (i) 핵 원자로 노심 위에 배치되고 또 강수관 환상부와 유체연통하여 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래쪽으로 추진하는 임펠러와, (ii) 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터, (iii) 펌프 모터를 임펠러와 작동적으로 연결하는 구동축을 포함한다. PWR은 강수관 환상부에 내부 증기발생기를 포함할 수 있고, 임펠러는 내부 증기발생기의 아래에 배치된다. 임펠러는 강수관 환상부에 배치될 수 있다. RCP는 임펠러와 함께 원심 펌프를 형성하는 펌프 케이싱을 더 포함할 수 있다.

Description

강수관 환상부에서 작동하는 원자로 냉각수 펌프를 갖는 가압수형 원자로{PRESSURIZED WATER REACTOR WITH REACTOR COOLANT PUMPS OPERATING IN THE DOWNCOMER ANNULUS}

이하의 기재는 원자로 기술, 전력 생산기술, 원자로 제어기술, 핵(nuclear) 전력 생산 제어기술, 열관리 기술 및 관련된 기술에 관한 것이다.

가압수형 원자로(PWR)타입의 핵 원자로 설계에서, 방사성 원자로 노심(core)은 압력용기의 바닥부에 또는 근처에서 주 냉각수에 잠겨있다. 주 냉각수는 압축된 또는 과냉각된(sub-cooled) 액상(liquid phase)으로 유지되고 또 압력용기로부터 외부 증기발생기로 배출되거나, 또는 대신에 내부 증기발생기가 압력용기(종종 "일체형 PWR" 디자인)내에 위치된다. 어느 하나의 디자인에서, 가열된 주 냉각수는 증기발생기의 보조 냉각수를 가열하여 증기를 발생한다. PWR 디자인의 이점은 증기가, 방사성 원자로 노심에 노출되지 않는 보조 냉각수를 포함한다는 것이다.

일반적인 일체형 PWR 디자인 구성에서, 주 냉각수 흐름회로는 일반적으로 수직으로(즉, 실린더 축이 수직으로 지향된) 장착된 원통형상 압력용기와 이 압력용기 내부에 동심상으로 배치된 중공의(hollow) 원통형상 라이저(riser)에 의해 형성된다. 주 냉각수는, 가열되는 원자로 노심을 통해 위쪽으로 흐르고 또 중앙 라이저를 통해 상승하며, 중앙 라이저의 정상부(top)로부터 배출되고 또 방향을 거꾸로 하여 압력용기와 중앙 라이저 사이에 형성된 강수관 환상부(downcomer annulus)를 통해 원자로 노심으로 아래로 흘러 복귀한다. 이는 원자로 노심에 의해 유발된 가열과 주 냉각수가 위쪽으로 또 원자로 노심으로부터 벗어나서 흐름에 따는 주 냉각수의 냉각에 의해 구동될 수 있는 자연대류 흐름회로이다. 그러나 더 높은 전력의 원자로를 위하여, 전자기식 원자로 냉각수 펌프에 의해 제공된 기동력(motive force)으로 자연대류를 보충하거나 대체하는 것이 유리하거나 필요하다.

대부분의 상용 PWR시스템은 외부 증기발생기를 채용한다. 그러한 시스템에 서, 주 냉각수는 PWR 압력용기와 외부 증기발생기 사이에 뻗은 외부배관과 연결된 외부 펌프에 의해 펌핑된다. 이는 또한 압력용기 내에서 주 냉각수를 순환하기 위한 기동력을 제공하는데, 왜냐하면 펌프가 압력용기 내부의 부위를 포함하는 전체 주 냉각수 흐름회로를 구동하기 때문이다.

내부 증기발생기를 채용하는 보다 적은 수의 상용 "통합형" PWR시스템이 제작되고 있다. 기존의 PWR 디자인에서, 비등수형 원자로 (BWR) 디자인에서 사용하는 "무압륜(無押輪): glandless)" 타입의 원자로 냉각수 펌프가 통합형 PWR에 사용하기 위하여 개조된다. 펌프는 일반적으로 BWR에서의 배열과 유사하게 원자로 노심 에 인접한 압력용기의 바닥부에서 또는 압력용기의 정상부에서 압력용기 내에 결합된다. 양쪽의 배열은 문제가 있다. 용기의 바닥부 내로의 결합은 낮은 높이에서 용기 관통을 도입하고, 이는 이들 연결을 포함하는 냉각수 소실사고(LOCA)의 경우에 문제가 될 수 있다. 용기의 정상부 내로의 결합은 문제인데, 왜냐하면 그 영역은 일반적으로 외부의 제어봉 구동기구(CRDM)유닛에 의해 그리고 내부 가압기 (pressurizer) 또는 외부 가압기와의 용접연결에 의해, 뿐만 아니라 다양한 계측 관통접속부(feedthrough)에 의해 점유되어 있기 때문이다.

여기에 개시된 내용은 이하의 기재를 읽음에 따라 당업자에게 명백해질 여러 이득을 제공하는 개량이다.

본 개시는 상기한 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 하나의 관점에서, 장치는 서로 결합된 상부 및 하부 용기섹션을 포함하는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기를 포함하는 가압수형 원자로를 포함한다. 원통형상 압력용기는 수직으로 지향된 실린더 축을 갖는다. 하부 용기섹션에 핵 원자로 노심이 배치된다. 원통형상 압력용기의 내부에 그리고 동심상으로 중공의 원통형상 중앙 라이저가 배열된다. 중공의 원통형상 중앙 라이저와 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된다. 원자로 냉각수 펌프(RCP)는, (i) 핵 원자로 노심 위에 배치되고 또 강수관 환상부와 유체연통하여 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래쪽으로 추진하는 임펠러와, (ii) 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터, 및 (iii) 펌프 모터를 임펠러와 작동적으로 연결하는 구동축을 포함한다. 몇몇 실시예에서, RCP는 하부 용기섹션에 결합된다. 몇몇 실시예에서, PWR은 강수관 환상부에 배치된 내부 증기발생기를 더 포함하고, 또 RCP의 임펠러는 내부 증기발생기의 아래에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 임펠러는 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되어 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래 쪽으로 추진한다. 예컨대, 임펠러는 압력용기 내부에서 압력용기의 연장부(overhang) 위에 배치될 수 있고 펌프 모터는 연장부 아래의 압력용기의 외부에 배치되며 구동축은 연장부 아래의 펌프 모터를 연장부 위의 임펠러와 수직으로 또 작동적으로 연결하도록 지향된다. 몇몇 실시예에서, RCP는 펌프 입구와 출구를 강수관 환상부와 연결하는 입구 및 출구 플랜지를 더 포함하고, 또 PWR은 강수관 환상부를 상부 및 하부섹션으로 분리하기 위하여 중공의 원통형상 중앙 라이저와 압력용기 사이로 연장하는 환상(annular) 분리기를 더 포함하고서, 상부의 강수관 환상부 섹션이 입구 플랜지를 매개로 펌프 입구와 연결되고 또 하부의 강수관 환상부 섹션이 출구 플랜지를 매개로 펌프 출구와 연결된다. 몇몇 실시예에서, 임펠러는 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되어 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래 쪽으로 추진하고, 또 원자로 냉각수 펌프는 임펠러를 내장하는 펌프 케이싱을 포함하고 펌프 케이싱은 또한 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되며 펌프 케이싱과 임펠러는 협동하여 원심 펌프를 형성한다.

본 개시의 다른 관점에서, 장치는 상부 및 하부 용기섹션을 포함하는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기와; 원통형상 압력용기 내부에서 또 동심상으로 배치되되 자신과 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된 중공의 원통형상 중앙 라이저; 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심; 및 중공의 원통형상 중앙 라이저 주위에 이격되고 또 하부 용기섹션에 결합되되, (i) 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치된 임펠러와, (ii) 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터, 및 (iii) 펌프 모터를 임펠러와 작동적으로 연결하는 구동축을 포함하는 복수의 원자로 냉각수 펌프(RCP);를 포함하는 가압수형 원자로를 포함한다. 복수의 임펠러에 인접한 강수관 환상부는, 주 냉각수를 강수관 환상부를 통해 아래쪽으로 추진하기 위하여 회전하는 복수의 임펠러와 협동하는 복수의 임펠러용 공통 환상 펌프 케이싱을 한정하도록 형성된다. 몇몇 실시예에서, 각 RCP는, 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되고 또 임펠러와 협동하여 원심펌프를 형성하는 케이싱을 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, PWR은 강수관 환상부에 배치된 내부 증기발생기를 더 포함하고, 또 임펠러는 내부 증기발생기의 아래에 그리고 핵 원자로 노심 위에 배치된다.

본 개시의 다른 관점에서, 장치는 상부 및 하부 용기섹션을 포함하는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기와; 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심; 원통형상 압력용기 내부에서 또 동심상으로 배치되되 자신과 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된 중공의 원통형상 중앙 라이저; 강수관 환상부를 서로 유체고립된 상부 및 하부섹션으로 분리하는 환상 분리기; 및 중공의 원통형상 중앙 라이저 주위에 이격된 복수의 원자로 냉각수 펌프(RCP);를 포함하고서, 각 RCP의 입구가 입구 플랜지에 의해 상부 강수관 섹션과 연결되고 또 각 RCP의 출구가 출구 플랜지에 의해 하부 강수관 섹션과 연결되어 RCP가 주 냉각수를 상부 강수관 환상부 섹션으로부터 하부 강수관 환상부 섹션으로 추진하도록된, 가압수형 원자로를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 각 RCP는 자신의 입구 플랜지, 자신의 출구 플랜지 또는 자신의 입구 플랜지 및 출구 플랜지에 의해 지지되고, 또 각 RCP는 RCP의 잔여부 아래에 수직으로 매달린 펌프 모터를 포함한다.

본 발명은 다양한 구성부품과 구성부품의 배열 및, 다양한 공정작동과 공정작동의 배열의 형태를 취할 수 있다. 도면은 단지 바람직한 실시예를 설명하는 목적이고 본 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않는다.
도 1은 원자로 냉각수 펌프(RCP)를 갖는 가압수형 원자로(PWR)의 측단면도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 RCP를 포함하는 도 1의 PWR의 하부 용기의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 단면도로 표시된 RCP를 포함하는 도 1의 PWR의 하부 용기의 확대부위의 측단면도를 개략적으로 도시한다.
도 4와 5는 각각 별도로 단조된 플랜지를 포함하지 않는 대체 실시예를 포함하는 PWR의 하부 용기의 대체 실시예의 측단면도 및 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 2개의 단면도로 표시된 RCP를 포함하는 도 4와 5의 PWR 실시예의 중간 플랜지영역의 측단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7과 8은 각각 원심펌프 구성 및 수평으로 장착된 모터를 갖는 대체 실시예의 RCP를 포함하는 PWR의 하부 용기의 대체 실시예의 측단면도 및 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 9는 단면도로 표시된 RCP를 포함하는 도 7과 8의 PWR의 하부 용기의 확대부위의 측단면도를 개략적으로 도시한다.

도 1-3을 참조하면, 가압수형 원자로(PWR)는 원통형상 압력용기(10)를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, "원통형상 압력용기"란 표현은 압력용기가 일반적으로 원통형상을 갖지만, 몇몇 실시예에서 수학적으로 완전한 원통(실린더)으로부터 벗어날 수 있음을 나타낸다. 예컨대, 예시적인 원통형상 압력용기(10)는 실린더의 길이를 따라 직경이 변하는 원형 단면을 갖고 또 라운딩된 단부들을 가지며, 다양한 용기 관통부(penetrations), 용기 단면 플랜지 연결부 등을 포함한다. 원통형상 압력용기(10)는 수직위치로 장착되고 또 하부 용기섹션(10L)과 단조된(forged) 하부 플랜지와 상부 용기섹션(10U)과 단조된 상부 플랜지(12U)를 포함하는 중간 플랜지(12)에서 함께 결합된 상부 용기섹션(10U)과 하부 용기섹션(10L)을 갖는다. 예시적인 중간 플랜지(12)는 삽입되는 중간 플랜지 부재(12M)을 더 포함하고, 또 하부 및 상부 플랜지(12L, 12U)는 중간 플랜지 부재(12M)에 또는 중간 플랜지 부재(12M)를 매개로(예컨대, 생크가 긴 볼트들로써)로 결합된다. 대신에, 중간 플랜지 부재는 생략될 수 있고 또 하부 및 상부 플랜지(12L, 12U)는 중간 ㅊ플랜지 역역에 직접 함께 결합된다. 비록 압력용기(10)가 수직이지만, 이러한 수직위치가 실린더 축의 정확한 수직방위로부터 벗어나는 것이 고려될 수 있다. 예컨대, 만일 PWR이 해양선박에 배치된다면, PWR은 수직이지만 수면 위 또는 아래의 해양선박의 움직임으로 인하여 약간 경사질 수 있고, 이는 시간에 따라 변할 수 있다.

PWR는 하부 용기섹션(10L)에 배치된 개략적으로 표시된 방사성 핵 원자로 노심(16)을 더 포함한다. 원자로 노심(16)은, 하부 압력용기섹션(10L)(도시 안 된 노심 장착구성)의 적절한 장착 브래킷 또는 보유지지구조에 장착하도록 된 연료 바스켓 또는 다른 지지 조립체에 배치된, 배열된 연료봉 다발 등과 같은 핵분열성 ²³⁵U 동위원소에 농축된 산화 우라늄(UO₂)를 함유하는 재료와 같은 다량의 핵 분열성 재료를 포함한다. 방사능 제어는 개략적으로 표시된 제어봉 시스템에 의해 제공되고, 이는 일반적으로 연결로드, 방사축(spider) 또는 다른 지지부재 상에 장착된 제어봉 조립체를 포함한다. 제어봉은 중성자 흡수재료를 포함하고 또 제어봉 조립체(CRAs)는 연쇄반응을 제어 또는 중지하기 위하여 원자로 노심(16)내로 또는 그로부터 제어봉을 제어가능하게 삽입 또는 인출하는 제어봉 구동기구(CRDM)유닛과 작동적으로 연결된다. 원자로 노심(16)과 같이, 제어봉 시스템(18)이 개략적으로 도시되고 또 개별적인 제어봉, 연결로드, 방사축 및 CRDM유닛은 도시되지 않는다. 개략적으로 도시된 제어봉 시스템은 CRDM유닛이 압력용기(10) 내부에 배치된 내부 시스템이다. 내부 제어봉 시스템 디자인의 몇몇 예시적인 예는, 그 전체가 참조로 여기에 통합된 2010. 12. 16에 공표된 Stambaugh 등의 "핵 원자로를 위한 제어봉 구동기구", 미국 공개번호 US 2010/0316177 A1 와; 그 전체가 참조로 여기에 통합된 2010. 12. 16에 공표된 Stambaugh 등의 "핵 원자로를 위한 제어봉 구동기구", 국제공개번호 WO 2010/144563 A1;을 포함한다. 대신에, 외부 CRDM유닛이 사용될 수 있다 - 그러나, 외부 CRDM유닛은 제어봉과 연결하기 위하여 압력용기(10)의 정상부 또는 바닥부를 통한 기계적인 관통부를 필요로 한다.

작동상태에서, PWR의 압력용기(10)는 주 냉각수 역할을 하는 또 중성자를 열평형화(thermalize)하는 감속재(moderator)재료로서 또 주 냉각제로서의 역할을 하는 주 냉각수를 함유한다. 예시적인 PWR은 증기 기포와 이 증기 기포를 가열 또는 냉각하기 위한 히터, 분수관(sparger) 또는 다른 장치를 포함하는 상부 용기섹션 (10L)의 최상부 영역을 갖는 내부 가압기(20)를 포함한다. 내부 가압기는, 자신의 압력을 제어하기 위하여 증기 기포의 압력(가압기 히터 및/또는 분수관에 의해 만들어진 조정을 포함하여)을 압력용기의 잔여부로 전달하는 배플판(22)에 의해 압력용기 체적의 잔여부로부터 분리된다. 예시적인 내부 가압기(20) 대신에, 적절한 배관으로 압력용기(10)와 연결된 별개의 외부 가압기가 구비될 수 있다.

PWR에서, 주 냉각수는 과냉각 상태로 유지된다. 예시적인 예로써, 몇몇 고려된 실시예에서 압력용기(10)의 밀봉체적에서 주 냉각수 압력은 약 2000 psia 압력이고 도 온도는 약 300-320℃이다. 다시, 이는 단지 예시적인 예이고, 또 다양한 영역의 다른 과냉각된 PWR 동작압력 및 온도가 도한 고려된다. 원자로 노심(16)은 주 냉각수에 잠겨있고, 또 주 냉각수는 핵 원자로 노심(16)에서 일어나는 방사능 연쇄반응에 의해 가열된다. 원통형상 압력용기(10)내부에서 또 이와 동심상으로 배치된 원통형상 중앙 라이저(30)에 의해 주 냉각수 흐름회로가 형성된다. 가열된 주 냉각수는 자신이 라이저의 정상부에 도달할 때까지 중앙 라이저(30)를 통해 위쪽으로 상승하고, 라이저의 정상부에서 흐름이 역전되며 원통형상 중앙 라이저(30)와 원통형상 압력용기(10) 상이에 형성된 강수관 환상부(32)를 통해 낙하한다. 강수관 환상부(32)의 바닥부에서 주 냉각수 흐름은 다시 반전되고 또 핵 원자로 노심(16)을 통해 위쪽으로 복귀하여 회로를 완성한다.

몇몇 실시예에서, 강수관 환상부(32)에 내부 증기 발생기(36)가 배치된다. 보조 냉각수가, 선택적으로 급수 공간(plenum)에서 완충된 후, 급수 입구를 매개로 증기 발생기(36)로 유입되고, 여기서 강수관 환상부(32)의 인접한 주 냉각수에 의해 가열되고 또 증기로 변환되어, 선택적으로 급수 공간에서 완충된 후, 증기 출구로부터 배출된다. (급수 입구, 증기 출구 및 완충 공간과 같은 증기 발생기의 상세는 도 1에 도시되지 않는다). 내부 증기 발생기를 갖춘 PWR은 가끔 일체형 PWR로 불리우고, 이에 대한 예시적인 예는, 그 전체가 참조로 여기에 통합된 2010. 12. 16에 공표된 Thome 등의 "일체형 나선상 코일 가압수형 원자로", 미국 공개번호 US 2010/0316181 A1에 도시된다. 이 공개특허는 나선상 증기 발생기 튜브, 똑바른(예컨대, 수직인) 관류형(once-through)증기 발생기 튜브, 또는 재순환 증기 발생기, 또는 U-튜브 증기 발생기 등을 포함하는 다른 튜브 기하구조를 채용한 증기 발생기가 또한 고려될 수 있음을 개시한다.

여기에 개신된 실시예들에서, 주 냉각수의 순환은 원자로 냉각수 펌프(RCP) (40)에 의해 보조되거나 구동된다. 도 3을 특별히 참조하면, 도 1-3의 실시예의 각각의 원자로 냉각수 펌프(RCP)(40)는, 펌프 케이싱(44)에 배치된 임펠러(42); 압력용기(10)의 외부에 배치된 펌프 모터(46); 및 펌프 모터(46)를 임펠러(42)와 작동적으로 연결하는 구동축(48);을 포함한다. 도 1-3의 실시예의 각각의 RCP(40)는, 펌프 입구 및 출구를 각각 중간 플랜지영역(12)의 강수관 환상부(32)와 연결하는 각기 단조된 입구 및 출구 플랜지(50, 52)를 포함한다.

환상 분리기(54)는 중공의 원통형 중앙 라이저(30)와 압력용기(10) 사이로 연장하여 강수관 환상부(32)를 상부 및 하부 섹션으로 분리한다. 입구 플랜지(50)는 RCP(40)의 입구를 상부 강수관 환상부 섹션에 연결하는 한편 출구 플랜지(52)는 RCP(40)의 출구를 하부 강수관 환상부 섹션에 연결한다. 따라서, RCP(40)는 주 냉각수를 주 상부 강수관 환상부 섹션으로부터 하부 강수관 환상부 섹션으로 추진시킨다. 상기 다른 방식인 상부 및 하부 강수관 환상부 섹션은 플랜지(50, 52) 와 펌프 케이싱(44)을 매개로 한 것을 제외하고는 서로 유체 고립상태이다. 정상작동 동안에, RCP(40)는 강수관 환상부를 통해 주 냉각수 흐름을 아래로 적극적으로 구동하는 한편, 만일 적극적인 냉각이 정전 또는 다른 중단이유로 중지되면 주 냉각수는 입구 플랜지(50), 펌프 케이싱(44) 및 외부 플랜지(52)를 포함하는 경로를 통해 계속해서 자연순환할 수 있다.

더욱 일반적으로, 여기에 개시된 실시예에서 RCP는 중간 플랜지영역(12)(예컨대, 일반적으로 만일 존재한다면, 핵 원자로 노심(16) 위 및 내부 증기 발생기(36) 아래)에 배치되고, 강수관 환상부(32)를 통해 흐르는 주 냉각수를 펌핑하며, 그리고 외부에 위치된 즉, 압력용기(10)의 외부에 배치된 펌프 모터(44)를 갖는다. 이러한 중간 플랜지 위치선정은 특정한 이점들을 갖는다. 중간 플랜지 위치선정은 LOCA에 대처하는 비상관점으로부터 용기의 바닥부에 RCP를 장착하는 데에 바람직하다. RCP의 중간 플랜지 위치선정은 또한 압력용기의 정상부로부터 비교적 멀리 떨어져서 RCP를 배치하고, 이는 중간 플랜지 RCP가 내부 가압기(20)와 같은 다른 구성부품들과 공간을 다투지 않기 때문에 공간에 대한 염려를 경감할 것이다. 중간 플랜지 RCP는 또한 압력용기(10)의 바닥부에서 일어나는 원자로 노심(16)으로의 주 냉각수 유입으로부터 비교적 멀리 떨어져서 위치된다. 이러한 거리는 RCP의 작용에 의해 도입된 임의의 흐름 불균일성이 분산되도록 하여, RCP가 용기의 바닥부에서 압력용기 내로 결합하는 PWR시스템과 비교하여 원자로 노심(16)내로의 유입이 개선된 균일성을 가질 것이다. 또한, 압력용기는 플랜지(12L, 12U)와 선택적인 삽입 중간플랜지 부재(12M)를 매개로 중간 플랜지영역(12)에서 분리하도록 설계된다. 이는 유지보수 목적을 위해 RCP에 준비된 접근을 제공한다.

그러나 중간 플랜지영역(12)에 RCP의 위치선정은 많은 도전을 제기한다. 중간 플랜지영역(12)에는 외부 펌프모터(44)를 위해 이용가능한 지지구조가 없다. 더구나, RCP의 중간 플랜지 위치선정은 강수관 환상부(32)에서 아래쪽으로의 주 냉각수 흐름을 간섭할 수 있고, 이는 이어서 정전시에 압력용기 내에서 수동적인 자연순환에 의존하는 비상냉각 안전시스템과 간섭할 수 있다. 일체형 PWR의 경우에, 적어도 강수관 환상부(32)의 상부 부위는 또한 내부 증기 발생기(36)에 의해 점유된다.

도 1-3의 실시예에서, 이러한 도전들은 이하와 같이 극복된다. 펌프(40)에 대한 지지는 중간 플랜지영역(12)에서 펌프 입구 및 출구를 강수관 환상부(32)와 각각 연결하는 별도로 단조된 입구 및 출구 플랜지(50, 52)에 의하여 제공된다. 일반적으로, 양쪽 플랜지(50, 52)를 위한 최대 지지 및 안정성을 위하여 이러한 지지를 제공하는 것이 유리하다 - 그러나 대신에 이들 플랜지들 중의 단지 하나를 사용하여 주로 또는 완전히 RCP를 지지하는 것이 고려될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플랜지(50, 52)와 케이싱(44)은 구동축(48)이 수직으로 지향되고 또 펌프 모터(46)가 수직으로 위치(즉, 펌프 모터(46)의 회전자가 수직축 주위로 회전)하도록 형성된다. 그러한 수직의 방위는 회전하는 부재(예컨대, 펌프 모터(46)의 회전자 및 구동축(48))을 지지하는 베어링의 마모를 감소한다. 또한, 수직으로 지향된 펌프 모터(46)는 압력용기(10)로부터 벗어나게 연장하지 않고 이는 점유 공간의 양을 감소한다. 이러한 공간 점유는, 하부 용기섹션(10L)이 펌프 모터(46)를 위해 효과적으로 "후퇴된" 공간을 제공하도록 상부 용기섹션(10U)보다 더 작은 직경의 하부 용기섹션(10L)를 만들어줌으로써 더 감소될 수 있다. RCP(50)의 작동 중지시의 자연순환은 입구 플랜지(50)와, 펌프 케이싱(44) 및 출구 플랜지(52) 를 포함하는 통로에 의해 유지된다. 이러한 자연순환 통로는 충분히 큰 직경의 플랜지(50, 52)를 사용함으로써, 및/또는 많은 수의 RCP를 가짐으로써, 그리고 임펠러(42)가 회전하지 않을 때 낮은 유체흐름 저항을 나타내도록 펌프 케이싱(44)과 임펠러(42)를 구성함으로써 높은 유체 전도성을 갖게 만들어질 수 있다.

펌프 모터(46)는 압력용기(10)의 외부에 있기 때문에, PWR 환경의 비교적 높은 온도(예컨대, 비록 더 높거나 낮은 PWR 작동온도가 또한 고려되지만, 몇몇 실시예에서 약 300-320℃)를 경험하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 플랜지(50, 52)와 펌프 케이싱(44)을 통한 전도에 의해, 및/또는 압력용기(10)로부터의 대류 또는 복사에 의해, 및/또는 펌핑된 주 냉각수에 의해 RCP(40)로 전달된 열에 의해 펌프 모터(46)로 약간의 열이 전달될 수 있다. 따라서 몇몇 실시예에서, 예컨대 예시적인 실시예에서 열교환기(56)를 구비함으로써, 펌프 모터(46)에 대한 열관리가 제공된다.

도 1-3의 실시예에서, 만일 중앙 라이저(30) 주위에 이격된 N개의 RCP(40)가 있다면(예컨대, 360°/N의 간격으로), 2N개의 용기 관통부가 존재한다: 입구 플랜지(50)용 N개의 관통부와 출구 플랜지(52)용 N개의 관통부. 이러한 관통부들은 하부 용기섹션(10L)의 복잡성을 증가하고 또 2N개의 추가 구성부품(즉, N개의 입구 플랜지(50)와 N개의 출구 플랜지(52))를 도입하며, 또 냉각수 소실사고(LOCA)에 대한 잠재적인 장소를 도입한다. 도 1-3의 실시예에서 압력용기(10)로부터 이격된 RCP(40)의 위치선정은 유지보수를 위해 RCP로의 접근을 단순화한다.

도 4-6을 참조하면, 다른 실시예에서 입구 및 출구 플랜지(50, 52)의 사용은 압력용기 내에서 강수관 환상부(32)에 임펠러를 배치함으로써 제거된다. 도 4와 5에서, 본 실시예의 하부 용기(10L)만이 도시되는데, 이 하부 용기(10L)는 플랜지(12U)(및/또는 선택적인 삽입 중간 플랜지 부재(12M))와 짝을 이루는 치수로 된 중간 플랜지영역(12)의 플랜지(112L)를 매개로 도 1의 동일한 상부 용기(10U)와 연결할 수 있다. 플랜지(112L)는 압력용기의, 그리고 특히 하부 용기(110L)의 연장부(114)를 한정하도록 형성된다. 원자로 냉각수 펌프(RCP)(140)는 도 1-3의 실시예에서와 같이 열교환기(56)와 구동축(48)에 의해 냉각된 펌프 모터(46)를 포함한다. 그러나 도 1-3의 실시예의 전용의 펌프 케이싱(44)은 도 4-6의 실시예에서 생략되고, 또 대신에 강수관 환상부(132)에 임펠러(142)가 배치된다. 임펠러(142)에 인접한 강수관 환상부(132)는 주 냉각수를 강수관 환상부(132)를 통해 아래로 추진하기 위하여 임펠러(142)와 협동하는 펌프 케이싱(132H)를 한정하도록 형성된다. 조망을 위해, 도 6은 내부 증기 발생기(36)의 최저 바닥부위를 도시하고, 원자로 노심(16)위에(도 4 참조) 그리고 증기 발생기(36) 아래에(도 6 참조) 임펠러(142)의 위치선정을 도시한다. 도 4-6의 예시적인 실시예에서, 강수관 환상부(132)는 상부 용기섹션에서 비교적 더 작은 내부직경(이러한 내부직경은 하부 용기섹션(110L)에 증기 발생기의 아무런 부위를 갖지않고서 상부 용기섹션에 위치된 증기 발생기(36)의 내부직경과 실질적으로 일치하고; 천이영역을 도시하는 도 5의 사시도를 또한 참조)과 하부 용기섹션(110L)에서 비교적 더 큰 내부직경을 갖는다. RCP(140)의 임펠러(142)는 강수관 환상부(132)의 천이영역에서 압력용기의 내부에(그리고 특히 하부 용기섹션(110L)에) 배치되고 상기 천이영역 위로 강수관 환상부(132)의 내부직경이 비교적 더 작은 내부직경으로부터 비교적 더 큰 내부직경으로 천이한다. 예시적인 실시예에서, 이러한 천이영역은 강수관 환상부(132)의 펌프 케이싱 부위(132H)의 형성을 돕는, 하부 용기 플랜지(112L)내로 형성된 부채 형상부(flared portion)를 또한 포함한다. 일반적으로, 임펠러(142)에 인접한 강수관 환상부(132)의 구성은 아래쪽으로의 주 냉각수 흐름을 임펠러(142)쪽으로 집중하게 하거나 아니면 펌핑효율을 향상하기 위하여 그러한 흐름을 조정하고, 또 그래서 펌프 케이싱으로서 효과적으로 역할을 한다.

도 4-6의 실시예는 N개의 RCP(140)에 대하여 단지 N개의 용기 관통부, 즉 RCP(140)당 하나의 용기 관통부를 갖는다. 이러한 용기 관통부는 구동축(48)이 연장부(114)를 통과하는 것을 허용한다. 몇몇 실시예에서, 용기 관통부는 그 위에 RCP(140)가 장착되는 RCP 플랜지에 의해 밀봉되는 개구부의 형태로 압력용기에 형성된다. 그러한 실시예에서 RCP(140)는, 하부 용기섹션(110L)상에 장착되기 전에[ 이미 예비조립된 펌프 모터(46)와, 구동축(48) 및 임펠러(142)를 포함하는 조립체와 함께 유닛으로 설치된다.이러한 실시예에서 RCP(140)가 설치되는 압력용기에서의 개구부는 임펠러(142)가 관통하기에 충분히 커야한다.

대체적인 실시예에서, RCP(140)가 설치되는 압력용기에서의 개구부는 임펠러(142)가 관통하기에 충분히 크지 않고, 오히려 단지 구동축(48)이 관통하도록 충분히 크다. 그러한 실시예에서, 압력용기 개구부는 자기윤활 흑연재 (graphaooly)베어링을 포함하고서 개구부에서 구동축(48)을 밀봉하고 또 지지한다. 이러한 접근에서, 압력용기 개구부는, 이들 개구부에서 냉각수 소실(LOCA)의 양 및 가능성을 최소화하기 위하여 작게(즉, 구동축(48)의 직경보다 단지 약간 더 크게)만들어진다. 몇몇 고려된 실시예에서, 개구부는 직경이 3인치(7.62cm) 또는 훨씬 더 작을 수 있다. 펌프 모터(46)가 결합되는 장착 플랜지(141)는 흑연재 베어링에 의해 제공된 밀봉에 추가적인 밀봉을 제공하기 위하여 금속 개스킷, O-링 또는 다른 밀봉부재를 적절히 포함한다. 그러한 실시예에서, 임펠러(142)는 구동축(48)이 통과하는 개구부를 통해 설치되지 않는다. 대신에, 임펠러(142)는 상부 및 하부 섹션(10U, 10L)을 분리함으로써 접근가능하고,또 구동축(48)과, 펌프 모터(46) 및 장착 플랜지(141)를 포함하는 조립체가 하부 압력용기 섹션(110L)의 개구부에 설치된 후 상기의 접근을 통해 임펠러(142)가 설치된다.

도 1-3과 도 4-6 양쪽의 예시적인 실시예에서, 상부 용기섹션(10U)은 하부 용기섹션(10L)보다 더 큰 직경을 갖는다. 이는 도 1-3의 실시예에서 입구 플랜지(112L)를 위한 공간을 형성하는 것을 돕고 또 도 4-6의 실시예에서 연장부(114)를 형성하는 매끄러운 프로파일을 플랜지(112L)에 제공한다. 양쪽의 경우에, 상부 용기섹션(10U)으로부터 하부 용기섹션(10L, 110L)으로 직경을 좁히는 것은 RCP(140)에 의해 효율적으로 펌핑될 주 냉각수 흐름을 형성하는 것을 보조한다. 그러나 상부 및 하부 용기가 중간 플랜지영역(12, 112)을 가로 질러 균일한(또는 더 균일한)직경을 가질 수 있음이 또한 고려된다. 입구 및 출구 플랜지가 구비된 도 1-3의 것과 같은 실시예의 경우에, 중간 플랜지영역을 가로 지른 매끈한(더 매끈한) 직경은 입구 및 출구 플랜지의 형상의 적절한 조정에 의해 수용될 수 있다. 도 4-6의 것과 같은 실시예에서, 중간 플랜지영역을 가로 지른 매끈한(더 매끈한) 직경은 압력용기 내에서 강수관 환상부에 배치된 임펠러에 인접한 강수관 환상부 내로 형성된 펌프 케이싱의 적절한 형성에 의해 수용될 수 있다.

도 1-3과 도 4-6 양쪽의 예시적인 실시예에서, 구동축(48)은 수직으로 지향되고 또 펌프 모터(46)는 임펠러(42, 142) 아래에 배치되고(또는 '매달리고"), 또한 수ㅡ직으로 지향된다. 중력에 대한 이러한 대칭 위치는 구동축(48)과 펌프 모터 베어링 상의 마모를 유리하게 감소한다. 이는 또한 설치된 RCP(40, 140)을 갖는 압력용기를 위하여 낮은 프로파일을 제공하고 , 또 유지보수를 위해 펌프 모터의 제거를 용이하게 한다. 펌프 모터(46)의 수직 위치는 또한 수직 펌프위치가 통상적인 비등수형 원자로(BWR)시스템을 펌핑하기 위하여 상업적으로 이용가능한 기존의 원자로 냉각수 펌프 모터를 사용하는 것을 용이하게 한다.

도 1-3 및 4-6의 실시예에서, 임펠러(42, 142)는, 케이싱의 기능을 하도록 형성된 인접한 강수관 환상부 이외에 임의의 케이싱이 없이 강수관 환상부(32, 132)내부에서 흐름통로에 위치된다. 따라서 정전 또는 RCP(40, 140)의 고장시에, 강수관 환상부(32, 132)를 통해 아래쪽으로 주 냉각수의 자연 순환은 RCP(40, 140)에 의해 실질적으로 방해받지 않는다. 이는 RCP(40, 140)를 구동하기 위한 전력의 손실 시에 자연순환에 의존하는 다양한 수동 비상 냉각시스템의 실행을 용이하게 한다. 또한, RCP(40, 140)는 원자로 노심(16)으로부터 떨어져 있고 또 그래서 노심(16)에 흐름 교란을 일으키지 않을 것 같다(순차적인 온도 변동성에 대한 잠재성을 갖고).

도7-9를 참조하면, 다른 실시예에서 RCP(240)는 펌프 케이싱(244)에 배치된 임펠러(242)를 포함하고, 이들 모두는 하부 용기섹션(210L)의 강수관 환상부(232)에서 중간 플랜지영역(212)의 하부 플랜지(212L)에 배치된다. 도 7과 8에서, 본 실시예의 하부 용기(210L)만이 도시되는데, 이 하부 용기(210L)는 플랜지(12U)와 짝을 이루도록 된 플랜지(212L)를 매개로 도 1의 동일한 상부 용기(10U)(및/또는 선택적인 삽입 중간 플랜지 부재(12M))와 연결될 수 있다.

각 RCP(240)는 압력용기(10)(열교환기(56) 또는 다른 열관리 서브-시스템에 의해 선택적으로 냉각된)의 외부에 배치된 펌프 모터(46)와 펌프 모터(46)를 임펠러(242)와 작동적으로 연결하는 구동축(48)을 더 포함한다. 그러나 7-9의 실시예에서, 펌프 모터(46)와 구동축(48)은 모두 도 1-3 및 4-6의 실시예에서와 같이 수직으로가 아니라 수평으로 지행된다. 임펠러(242)와 펌프 케이싱(244)은 상호 협동하여 원심펌프를 형성한다. 펌프 케이싱(244)은 입구(25)와 출구(252)를 포함하고 또 와류 체임버(254)를 형성한다. 임펠러(242)는 와류 체임버(254)에서 작동하여 입구(250)로부터 출구(252)로 와류 체임버(254)를 통하여 주 냉각수를 추진한다.

도 7-9의 실시예는 강수관 환상부(232) 내부에 배치된 펌프 케이싱(244)을 포함하기 때문에, 케이싱을 형성하기 위하여 강수관 환상부(232)의 인접한 영역을 특별히 형성할 필요가 없다. 예시적인 실시예에서, 강수관 환상부(232)의 내부직경은 펌프 케이싱(244)의 위치에서 상부 용기섹션(10U)의 더 작은 내부직경으로부터 하부 용기섹션(210L)의 더 큰 내부직경으로 천이한다. 이러한 천이는 제어봉 시스템(18)과 핵 원자로 노심(16)을 위하여 중앙 라이저(30)내부에 더 큰 공간을 허용하고, 또 강수관 환상부(232)에서 아래 쪽으로의 주 냉각수 흐름을 원심펌프의 입구(250)쪽으로 집중하는 유리한 효과를 가지며 이는 펌핑효율을 향상한다.

펌프 모터(46)와 구동축(48)은 도 7-9의 실시예에서 수평으로 장착된다. 따라서 압력용기에서(그리고 특히 하부 압력용기 섹션(210L)의 플랜지(212L)에서)의 개구부는 도 4-6의 실시예에서와 같이 연장부(114) 아래에 위치되는 것이 아닌 수평 개구부이다. 도 7-9의 실시예는 단조된 플랜지(212L)에 의해 도입된 연장부를 포함하지만, 이 연장부는 도 7-9의 실시예의 강수관 환상부(232)에 임의의 상응하는 구조를 갖지 않는다. 몇몇 실시예에서(도시 안 됨), RCP(240)는 장착하기 전에 완전히 예비조립되고(장착 플랜지에 결합된 펌프 모터(46)에 이미 결합된 구동축(48) 위에 이미 장착된 원심펌프(242, 244)를 포함하여) 또 이러한 예비조립된 RCP는 펌프 케이싱(244)이 관통하기에 충분히 큰 하부 용기섹션의 개구부에 장착 플랜지를 매개로 장착된다.

대신에, 예시적인 실시예에서와 같이, 개구부는 구동축(48)이 통과하기에 충분히 크지만 펌프 케이싱(244)이 통과하기에는 크지 않은, 더 작은 치수로 될 수 있다. 이들(도시된) 실시예에서, 장착 플랜지(141)에 결합된 펌프 모터(46)에 장착된 구동축(48)을 포함한(그러나 원심펌프(242, 244)는 포함하지 않은) 조립체는 하부 용기섹션(210L)에서 개구부에 장착된다. 개구부는, 구동축(48)에 밀봉을 제공하고 또 개구부에 지지하기 위하여 흑연재 베어링을 적절히 포함한다. 이러한 접근에서, 압력용기 개구부는 이들 개구부에서 냉각수 소실(LOCA)의 양 및 가능성을 최소화하기 위하여 작게(즉, 구동축(48)의 직경보다 단지 약간 더 크게)만들어진다. 몇몇 고려된 실시예에서, 개구부는 직경이 3인치(7.62cm) 또는 훨씬 더 작을 수 있다. 펌프 모터(46)가 결합되는 장착 플랜지(141)는 흑연재 베어링에 의해 제공된 밀봉에 추가적인 밀봉을 제공하기 위하여 금속 개스킷, O-링 또는 다른 밀봉부재를 적절히 포함한다. 그러한 실시예에서, 원심펌프(242, 244)는 구동축(48)이 통과하는 개구부를 통해 설치되지 않는다. 대신에, 원심펌프(242, 244)는 상부 및 하부 섹션(10U, 10L)을 분리함으로써 접근가능하고, 또 구동축(48)과, 펌프 모터(46) 및 장착 플랜지(241)를 포함하는 조립체가 하부 압력용기 섹션(210L)의 개구부에 설치된 후 상기의 접근을 통해 원심펌프(242, 244)가 설치된다.

각 예시적인 실시예의 추가적인 예가 이하에 주어진다.

도 1-3의 실시예는, 조립된 PWR를 위한 원하는 최대 직경(예컨대, 비록 더 크거나 더 작은 외피(envelope)가 고려되지만, 몇몇 실시예에서 13피트의 외피)과 부합하는 한편, 중간 플랜지영역(12)에서 임펠러(42) 아래에 펌프 모터(46)가 매달리는 것을 허용하는 구성에서, 상업적으로 이용가능한 통상적인 비등수형 원자로(BWR)-스타일 펌프를 적절히 사용한다. 이러한 구성은 BWR에 위치되는 방식과 동일한 통상적인 방식으로 펌프 유체기구가 위치되는 것을 허용한다. 하부 용기섹션(10L)은 상부 용기섹션(10U)과 비교하여 감소된 직경을 갖고, 또 펌프 입구 및 출구 플랜지(50, 52)와 짝을 이루는, 자신으로부터 돌출하는 단조된 복수의 플랜지를 포함한다. 단조된 플랜지의 전체 개수는 펌프(40)의 전체 개수의 2배이다. 각 RCP(40)는 별개의 단조된 하우징 또는 케이싱(44)을 포함하고 또 펌프 유체기구(예컨대, 임펠러(42))와, 펌프 모터(46) 및 확산기(diffuser)를 포함한다. 이러한 별개로 단조된 하우징 또는 케이싱(44)은 작동하는 PWR이 위치하게 되는 구조위치에서 하부 용기섹션(10L)에 볼트체결된다. 도 1-3의 예시적인 실시예에서, 더 많거나 더 적은 RCP가 고려될 수 있지만, 12개의 RCP(40)기 존재한다.

도 4-6의 실시예는 조립된 PWR를 위한 원하는 최대 직경(예컨대, 비록 더 크거나 더 작은 외피가 고려되지만, 몇몇 실시예에서 13피트의 외피)을 초과하지 않고, 중간 플랜지영역(112)에서 임펠러(142) 아래에 펌프 모터(46)가 매달리는 것을 허용하는 구성에서, 통상적인 BWR-스타일 펌프를 사용한다. 이러한 구성은 비등수형 원자로에 위치되는 방식과 동일한 통상적인 방식으로 펌프 유체기구가 위치되는 것을 허용한다. 하부 용기섹션(110L)은 상부 용기섹션(110U)과 비교하여 감소된 직경을 갖고, 이는 강수관 환상부(132)내부에서 연장부(114) 아래의 펌프 모터(46)와 연장부(114) 위의 임펠러(142)를 갖는 하부용기 플랜지(112L) 아래에 형성된 연장부(114)에 RCP(140)들이 위치되는 것을 허용한다. 도 4-6의 예시적인 실시예에서, 더 많거나 더 적은 RCP가 고려될 수 있지만, 12개의 RCP(40)기 존재한다.

도 7-9의 실시예는 펌프 모터(46)가 중간 플랜지영역(212)에서 수평위치에 위치되는 것을 허용하는 구성에 통상적인 BWR-스타일 펌프를 사용한다. 이러한 구성은 펌프 모터(46)가 펌프 임펠러(242)에 연결되는 것을 허용하면서 펌프 유체기구가 압력용기 내부에 위치되는 것을 허용하도록 위치된 원심 스타일 펌프 유체기구를 이용한다. 도 4-6의 예시적인 실시예에서, 더 많거나 더 적은 RCP가 고려될 수 있지만, 12개의 RCP(40)기 존재한다.

바람직한 실시예들이 도시되고 또 기재되었다. 명백하게도, 당업자에게는 앞선 상세한 기재를 읽고 또 이해하자마자 수정 및 변경이 생길 것이다. 본 발명은 이러한 모든 수정 및 변경이 첨부된 특허청구의 범위 또는 그의 균등물 내에 속하는 한 이들을 포함하는 것으로 해석되는 것으로 의도된다.

Claims

서로 결합된 상부 및 하부 용기섹션을 포함하고 또 수직으로 지향된 원통형상 압력용기의 실린더 축을 갖는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기;와
상기 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심;
상기 원통형상 압력용기 내부에서 또 동심상으로 배치되되 자신과 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된 중공의 원통형상 중앙 라이저; 및
(i) 핵 원자로 노심 위에 배치되고 또 강수관 환상부와 유체연통하여 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래쪽으로 추진하는 임펠러와,
(ii) 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터, 및
(iii) 펌프 모터를 임펠러와 작동적으로 연결하는 구동축,을 포함 하는 원자로 냉각수 펌프; 를 포함하는 가압수형 원자로(PWR)를 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는 하부 용기섹션에 결합된 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,
상기 상부 용기섹션은 하부 용기섹션보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,
상기 강수관 환상부는 상부 용기섹션에서 비교적 더 작은 내부직경을 갖고 또 하부 용기섹션에서 비교적 더 큰 내부직경을 가지며, 또 원자로 냉각수 펌프의 임펠러는 강수관 환상부의 천이영역에서 압력용기의 내부에 배치되고 상기 천이영역 위로 강수관 환상부의 내부직경이 비교적 더 작은 내부직경으로부터 비교적 더 큰 내부직경으로 천이하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,
상기 하부 용기섹션은 연장부를 포함하고, 이 연장부에서 원자로 냉각수 펌프는, (i) 압력용기 내부에서 강수관 환상부에서 연장부 위에 배치된 임펠러 (ii) 및 연장부 아래에 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터와 결합하는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 구동축은 수직으로 지향된 것을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,
상기 하부 용기섹션은 플랜지를 포함하고, 이 플랜지에 의해 하부 용기섹션이 상부 용기섹션과 결합되며, 플랜지는 원자로 냉각수 펌프가 결합되는 연장부를 형성하기 위하여 하부 용기섹션의 잔여부보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는 펌프 입구와 출구를 강수관 환상부와 연결하는 입구 및 출구 플랜지를 더 포함하고, PWR은
강수관 환상부를 상부 및 하부섹션으로 분리하기 위하여 중공의 원통형상 중앙 라이저와 압력용기 사이로 연장하는 환상 분리기를 더 포함하고;
상기 상부 강수관 환상부 섹션은 입구 플랜지를 매개로 펌프 입구와 연결되고 또 상기 하부 강수관 환상부 섹션은 출구 플랜지를 매개로 펌프 출구와 연결되는; 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서,
상기 임펠러는 펌프 모터 위에 배치되고 또 구동축은 수직으로 지향된 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되어 강수관 환상부를 통해 주 냉각수를 아래 쪽으로 추진하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 임펠러는 압력용기 내부에서 압력용기의 연장부 위에 배치되고, 또 펌프 모터는 압력용기의 연장부 아래의 압력용기의 외부에 배치되며, 또 구동축은 수직으로 지향되고 또 연장부 아래의 펌프 모터를 연장부 위의 임펠러와 작동적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 임펠러에 인접한 강수관 환상부는 주 냉각수를 강수관 환상부를 통해 아래쪽으로 추진하기 위하여 임펠러와 협동하는 펌프 케이싱을 한정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는, 중공의 원통형상 중앙 라이저 주위에 이격되고 또 강수관 환상부에 배치된 대응하는 복수의 임펠러를 포함하는 복수의 원자로 냉각수 펌프를 포함하고,
복수의 임펠러에 인접한 강수관 환상부는 주 냉각수를 강수관 환상부를 통해 아래쪽으로 추진하기 위하여 복수의 임펠러와 협동하는 펌프 케이싱을 한정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는, 임펠러를 포함하는 펌프 케이싱를 더 포함하고, 이 펌프 케이싱은 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되며, 펌프 케이싱과 임펠러는 협동하여 원심펌프를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,
상기 구동축은 수평으로 지향된 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는, 하부 용기섹션에 결합된 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 임펠러는 상부 및 하부 용기섹션을 분리함으로써 접근가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 PWR은 강수관 환상부에 배치된 내부 증기 발생기를 더 포함하고, 상기 원자로 냉각수 펌프는 내부 증기 발생기 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 임펠러는 압력용기 내부에서 내부 증기 발생기의 아래의 강수관 환상부에 배치되어 내부 증기 발생기로부터 배출된 주 냉각수를 강수관 환상부를 통해 아래 쪽으로 추진하는 것을 특징으로 하는 장치.
제18항에 있어서,
상기 증기 발생기는, 이 증기 발생기의 아무런 부위가 하부 용기섹션에 배치됨이 없이 상부 용기섹션에 완전히 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
상부 및 하부 용기섹션을 포함하는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기와;
상기 원통형상 압력용기 내부에서 또 동심상으로 배치되되 자신과 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된 중공의 원통형상 중앙 라이저;
상기 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심; 및
상기 중공의 원통형상 중앙 라이저 주위에 이격되고 또 하부용기섹션에 결합된 복수의 원자로 냉각수 펌프; 를 포함하되, 각 원자로 냉각수 펌프가 (i) 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치된 임펠러와, (ii) 압력용기의 외부에 배치된 펌프 모터, 및 (iii) 펌프 모터를 임펠러와 작동적으로 연결하는 구동축을 포함하는,
복수의 원자로 냉각수 펌프(RCP);를 포함하는 가압수형 원자로(PWR)를 포함하는 장치.
제 21항에 있어서,
상기 복수의 임펠러에 근접한 강수관 환상부는, 주 냉각수를 강수관 환상부를 통해 아래쪽으로 추진하기 위하여 회전하는 복수의 임펠러와 협동하는 복수의 임펠러용 공통 환상 펌프 케이싱을 한정하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
제 22항에 있어서,
상기 압력용기는 연장부를 포함하고, 원자로 냉각수 펌프의 임펠러는 압력용기 내부에서 연장부 위에 배치되며, 원자로 냉각수 펌프의 펌프 모터는 돌출부 아래의 압력용기의 외부에 배치되고, 원자로 냉각수 펌프의 구동축은 수직으로 지향된 것을 특징으로 하는 장치.
제 21항에 있어서,
상기 원자로 냉각수 펌프는 압력용기 내부에서 강수관 환상부에 배치되고 또 임펠러와 협동하여 원심 펌프를 형성하는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 21항에 있어서,
강수관 환상부에 배치된 증기 발생기를 더 포함하고, 임펠러는 상기 증기 발생기의 아래에 또 핵 원자로 노심 위에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
상부 및 하부 용기섹션을 포함하는 수직으로 지향된 원통형상 압력용기와;
상기 하부 용기섹션에 배치된 핵 원자로 노심;
상기 원통형상 압력용기 내부에서 또 동심상으로 배치되되 자신과 원통형상 압력용기 사이에 강수관 환상부가 형성된 중공의 원통형상 중앙 라이저;
상기 강수관 환상부를 서로 유체고립된 상부 및 하부섹션으로 분리하는 환상 분리기; 및
중공의 원통형상 중앙 라이저 주위에 이격된 복수의 원자로 냉각수 펌프;를 포함하고서, 각 원자로 냉각수 펌프의 입구가 입구 플랜지에 의해 상부 강수관 섹션과 연결되고 또 각 원자로 냉각수 펌프의 출구가 출구 플랜지에 의해 하부 강수관 섹션과 연결되어 원자로 냉각수 펌프가 주 냉각수를 상부 강수관 환상부 섹션으로부터 하부 강수관 환상부 섹션으로 추진하도록된, 가압수형 원자로(PWR)를 포함하는 장치.
제16항에 있어서,
각 원자로 냉각수 펌프는 자신의 입구 플랜지, 자신의 출구 플랜지 또는 자신의 입구 플랜지 및 출구 플랜지 모두에 의해 지지되고;
각 원자로 냉각수 펌프는 원자로 냉각수 펌프의 잔여부 아래에 수직으로 매달린 펌프 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.