KR20140060768A - Support structure for nuclear reactor - Google Patents

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KR20140060768A
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김태순
김규형
최영조
김성환
이용성
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한국수력원자력 주식회사
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

The objective of the present invention is to provide a support structure for a nuclear reactor capable of avoiding interruption to the flow of reactor core melt and preventing a share key from being melted by the reactor core melt by placing the share key for supporting a pressure vessel in the upper part of the pressure vessel through simple contact. To achieve the objective, the present invention includes: a pressure vessel in which a reactor core is stored; an insulator which surrounds the outer surface of the pressure vessel; a cooling water injection pipe which protrudes to the outside along the outer circumference of the pressure vessel; a cooling pipe which is placed in the upper part of the cooling water injection pipe; a housing building in which the pressure vessel is stored; a concrete structure which is installed to make a certain space in the lower part of the housing building; a share key which is installed between the pressure vessel and the housing building to fix the pressure vessel and the insulator to the housing building; and a critical accident handling facility which is installed and fixed between the lower part of the pressure vessel and the housing building.

Description

원자로 지지구조{support structure for nuclear reactor}BACKGROUND ART [0002] Support structures for nuclear reactors

본 발명은 원자로 지지구조에 관한 것으로, 특히 압력용기를 지지하는 쉐어키를 압력용기의 상부에 위치시킨 원자로 지지구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a reactor supporting structure, and more particularly, to a reactor supporting structure in which a shear key for supporting a pressure vessel is placed on top of a pressure vessel.

원자력 발전소의 운전 중 노심(reactor core)의 냉각이나 반응도 제어가 적절하게 이루어지지 않을 경우에는 노심이 손상되는 중대사고가 발생된다.If the cooling of the reactor core or the control of the reactivity is not properly performed during the operation of the nuclear power plant, a serious accident that damages the core occurs.

여기서, 중대사고란 원자력 발전소 설계시 고려되는 '설계 기준 사고'를 벗어나 원자로 노심이 용융되는 사고를 의미한다.Here, a serious accident means an accident in which the core of a nuclear reactor is melted away from a 'design basis accident' considered in the design of a nuclear power plant.

이러한 중대사고의 주요 현상으로는 핵연료 피복재 산화로 인한 수소발생과 폭발, 핵연료의 용융과 용융된 핵연료의 원자로 용기 내 거동, 원자로 용기파손, 증기폭발, 격납건물(reactor containment building) 직접 가열, 노심 용융물-콘크리트 반응 및 격납건물 과압 등이 있다.The major phenomena of such serious accidents are hydrogen generation and explosion due to oxidation of nuclear fuel coating materials, melting of nuclear fuel and the behavior of nuclear fuel reactor in reactor vessel, reactor vessel failure, steam explosion, direct containment building reactor containment building, - concrete reaction and containment building overpressure.

특히, 중대사고의 전체 피해 규모에 직접적으로 영향을 미치는 현상은 원자로의 용기가 파손된 이후에 주로 발생하는 격납건물의 파손이다.In particular, the phenomenon that directly affects the total damage level of a major accident is the damage of the containment building, which occurs mainly after the reactor vessel is broken.

이러한 중대사고의 여러 가지 현상은 그 전개 과정이 대단히 불확실하고, 복잡하므로 중대사고를 분석하거나 관리하는데 어려움이 많다.The various phenomena of such serious accidents are very uncertain and complex because their development process is very difficult to analyze and manage serious accidents.

따라서, 원자로 노심 용융이 일어나는 경우에는 노심용융물에 의해 원자로 용기가 천공 및/또는 파손을 방지하는 것이 대형사고로 발전하는 것을 막을 수 있는 중요한 방법 중 하나이다.Therefore, in case reactor core melting occurs, it is one of the important methods to prevent the reactor vessel from being punctured and / or broken by the core melt to develop into a major accident.

상기한 바와 같은 원자로 노심의 중대사고를 방지하기 위한 종래의 원자로 지지구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 노심이 수용되는 압력용기(10)와, 상기 압력용기(10)의 외부를 감싸는 형태로 설치되는 단열재(12)와, 상기 압력용기(10)의 외주면 둘레를 따라 외부로 돌출 형성되는 냉각수 주입관(14)과, 상기 냉각수 주입관(14)의 상부에 위치되는 냉각관(16)과, 상기 압력용기(10)가 수용되는 격납건물(18)과, 상기 격납건물(18)의 하부에 일정한 공간을 갖도록 설치된 콘크리트구조물(20)과, 상기 압력용기(10)와 단열재(12)를 격납건물(18)에 고정하도록 압력용기(10)와 격납건물(18) 사이에 설치되는 쉐어키(22)로 구성된다.1 and 2, a conventional reactor support structure for preventing a serious accident of a reactor core as described above includes a pressure vessel 10 in which a reactor core is accommodated, A cooling water injection pipe 14 protruded outward along the outer circumferential surface of the pressure vessel 10 and a cooling pipe 14 disposed at an upper portion of the cooling water injection pipe 14, A concrete structure 20 installed at a lower portion of the containment unit 18 to have a predetermined space and a pressure vessel 10 and a heat insulating material (22) installed between the pressure vessel (10) and the containment building (18) so as to fix the vessel (12) to the containment building (18).

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 원자로 지지구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압력용기(10)를 지지하는 쉐어키(22)가 압력용기(10)의 하부인 공동에 위치되어 있으므로, 노심이 용융되는 중대사고 발생 시 압력용기(10)의 내부에 있던 노심용융물이 압력용기(10)의 외부로 유출됨과 동시에 쉐어키(22)를 용융시켜 압력용기(10)를 안정되도록 지지하기가 사실상 불가능해지는 문제가 있다.1 and 2, the conventional reactor support structure having the above-described configuration is configured such that the shear key 22 supporting the pressure vessel 10 is positioned in the cavity under the pressure vessel 10 Therefore, when a serious accident occurs in which the core is melted, the core melt inside the pressure vessel 10 flows out to the outside of the pressure vessel 10 and simultaneously melts the SHARE key 22 to support the pressure vessel 10 in a stable state There is a problem that the following becomes virtually impossible.

또한, 상기 쉐어키(22)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압력용기(10)의 공동 하부에 위치됨으로 인하여 원자로 내에 IVR(In-Vessel Retention, 원자로 용기 내 체류), Core Catcher와 같은 중대사고 대처설비를 설치할 공간이 부족한 문제가 있다. 1 and 2, since the SHARE key 22 is located in the lower portion of the cavity of the pressure vessel 10, the IVR (In-Vessel Retention), Core Catcher There is a problem that there is not enough space to install such a serious incident coping facility.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압력용기를 지지하는 쉐어키를 압력용기 상부에 단순 접촉으로 위치시켜 노심용융물의 흐름을 방해하지 않고, 노심용융물에 의해 쉐어키가 용융되는 것을 방지하도록 한 원자로 지지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a pressurized container which is capable of preventing the flow of core melt, It is an object of the present invention to provide a reactor supporting structure for preventing a key from melting.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원자로 지지구조는 노심이 수용되는 압력용기와, 상기 압력용기의 외부를 감싸는 형태로 설치되는 단열재와, 상기 압력용기의 외주면 둘레를 따라 외부로 돌출 형성되는 냉각수 주입관과, 상기 냉각수 주입관의 상부에 위치되는 냉각관과, 상기 압력용기가 수용되는 격납건물과, 상기 격납건물의 하부에 일정한 공간을 갖도록 설치된 콘크리트구조물과, 상기 압력용기와 단열재를 격납건물에 고정하도록 압력용기와 격납건물 사이에 설치되는 쉐어키와; 상기 압력용기의 하부와 격납건물의 사이에 고정 설치되는 중대사고대처설비로 구성됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a reactor support structure comprising: a pressure vessel accommodating a core; a heat insulating member installed to surround the outer surface of the pressure vessel; A cooling pipe located at an upper portion of the cooling water injection pipe; a containment structure in which the pressure vessel is accommodated; a concrete structure installed in a lower portion of the containment structure so as to have a predetermined space; A share key installed between the pressure vessel and the containment to be fixed to the building; And a major accident coping facility fixedly installed between the lower part of the pressure vessel and the containment building.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원자로 지지구조는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the reactor support structure according to the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명은 쉐어키를 압력용기의 측면에서 상부로 이동 배치함으로써, 노심용융물의 흐름을 쉐어키가 방해하지 않고, 노심용융물에 의해 쉐어키가 용융되는 것을 방지하여 노심용융의 중대사고 시에도 압력용기를 안정적으로 지지할 수 있다. First, according to the present invention, by moving the SHARE key from the side to the top of the pressure vessel, it is possible to prevent the SHARE key from interfering with the flow of the core melt and prevent the SHARE key from being melted by the core melt, The pressure vessel can be stably supported.

둘째, 본 발명은 콘크리트구조물을 이용하여 압력용기 및 냉각관을 안정적으로 지지할 수 있으며, 특히 안정성을 향상시킬 수 있다. Second, the present invention can stably support the pressure vessel and the cooling pipe by using the concrete structure, and can improve the stability in particular.

셋째, 본 발명은 압력용기의 하부에 충분한 공간을 확보할 수 있어서, IVR, Core Catcher와 같은 중대사고 대처설비를 설치할 수 있는 효과가 있다.Thirdly, the present invention can secure a sufficient space in the lower part of the pressure vessel, and it is possible to install a serious accident coping facility such as IVR and Core Catcher.

도 1은 종래의 원자로 지지구조를 도시한 단면도,
도 2는 종래의 원자로 지지구조에서 노심용융물이 압력용기로 유출되는 상태를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 원자로 지지구조를 도시한 단면도,
도 4는 종래의 원자로 지지구조에서 노심용융물이 압력용기로 유출되는 상태를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional reactor support structure,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a core melt flows out to a pressure vessel in a conventional reactor supporting structure;
3 is a cross-sectional view of a reactor support structure according to the present invention,
4 is a sectional view showing a state in which a core melt flows out to a pressure vessel in a conventional reactor supporting structure;

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 원자로 지지구조를 도시한 단면도이고, 도 4는 종래의 원자로 지지구조에서 노심용융물이 압력용기로 유출되는 상태를 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a reactor support structure according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state in which a core melt flows out to a pressure vessel in a conventional reactor support structure.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원자로 지지구조는 노심이 수용되는 압력용기(10)와, 상기 압력용기(10)의 외부를 감싸는 형태로 설치되는 단열재(12)와, 상기 압력용기(10)의 외주면 둘레를 따라 외부로 돌출 형성되는 냉각수 주입관(14)과, 상기 냉각수 주입관(14)의 상부에 위치되는 냉각관(16)과, 상기 압력용기(10)가 수용되는 격납건물(18)과, 상기 격납건물(18)의 하부에 일정한 공간을 갖도록 설치된 콘크리트구조물(20)과, 상기 압력용기(10)와 단열재(12)를 격납건물(18)에 고정하도록 압력용기(10)와 격납건물(18) 사이에 설치되는 쉐어키(22)와; 상기 압력용기(10)의 하부와 격납건물(18)의 사이에 고정 설치되는 중대사고대처설비(30)로 구성된다.As shown in these drawings, the reactor supporting structure according to the present invention includes a pressure vessel 10 in which a core is accommodated, a heat insulating material 12 installed to surround the outside of the pressure vessel 10, A cooling water injection pipe 14 protruded outward along the outer circumferential surface of the cooling water inlet tube 10; a cooling pipe 16 positioned above the cooling water injection pipe 14; A concrete structure 20 installed at a lower portion of the containment building 18 so as to have a predetermined space and a pressure vessel 20 for fixing the pressure vessel 10 and the heat insulating material 12 to the containment building 18 10) and a containment building (18); And a major accident coping facility 30 fixedly installed between the lower part of the pressure vessel 10 and the containment building 18.

즉, 본 발명에 따른 원자로 지지구조는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노심이 수용되는 압력용기(10)가 구비되고, 상기 압력용기(10)의 외부에는 단열재(12)가 설치되며, 상기 압력용기(10)의 외주면 둘레를 따라서는 냉각수를 주입시키기 위한 냉각수 주입관(14)이 외부로 돌출 형성되며, 상기 냉각수 주입관(14) 근처에는 냉각관(16)이 설치되며, 상기 압력용기(10)를 수용하는 격납건물(18)이 설치되며, 상기 격납건물(18)의 하부에는 하부에 일정한 공간을 갖도록 콘크리트구조물(20)이 설치되며, 상기 압력용기(10)와 단열재(12)를 격납건물(18)에 고정하도록 압력용기(10)와 격납건물(18) 사이에 쉐어키(22)가 설치되며, 상기 압력용기(10)와 격납건물(18) 사이에 중대사고대처설비(30)가 설치된 구조이다.3 and 4, the reactor support structure according to the present invention is provided with a pressure vessel 10 in which a core is accommodated, and a heat insulating material 12 is installed outside the pressure vessel 10 A cooling water injection pipe 14 for injecting cooling water is formed to protrude outward along the outer circumferential surface of the pressure vessel 10 and a cooling pipe 16 is installed near the cooling water injection pipe 14, A concrete structure 20 is installed in a lower portion of the containment unit 18 to have a predetermined space therebetween and the pressure vessel 10 and the heat insulating material Wherein a share key 22 is provided between the pressure vessel 10 and the containment building 18 so as to fix the pressure vessel 10 and the containment building 18 to the containment building 18, And a facility 30 is installed.

또한, 상기 압력용기(10)에는 압력용기(10)의 일측에는 노심 용융과 같은 중대사고시 노심용융물(1)이 압력용기(10)의 외부로 배출되도록 한다.In addition, the pressure vessel 10 is provided at one side of the pressure vessel 10 with a medium-sized core material melt 1 such as a core melt to be discharged to the outside of the pressure vessel 10.

그리고 상기 격납건물(18)에는 냉각관(16)이 설치되도록 요철부 또는 단차부 형상으로 형성된다.In addition, the containment building 18 is formed with a concave-convex portion or a stepped portion so that the cooling pipe 16 is installed.

즉, 압력용기(10)는 냉각관(16) 부분에서 격납건물(18)에 접촉되어 지지되도록 상기 냉각관(16)에 대응되는 위치인 격납건물(18)에 요철부 또는 단차부가 형성된다.That is, the pressure vessel 10 is provided with a concave-convex portion or a stepped portion in the containment building 18 corresponding to the cooling pipe 16 so as to be contacted with the containment building 18 at the portion of the cooling pipe 16.

또한, 상기 격납건물(18)의 하부에는 압력용기(10)의 공동에 수용되는 노심용융물(1)에 의해 격납건물(18)이 파손되는 것을 방지하고, 노심용융물(1)을 수용할 수 있도록 콘크리트구조물(20)이 설치된다. It is also possible to prevent the containment building 18 from being damaged by the core melt 1 accommodated in the cavity of the pressure vessel 10 and to be able to accommodate the core melt 1 in the lower part of the containment building 18 A concrete structure (20) is installed.

특히, 상기 콘크리트구조물(20)은 중대사고 시 노심용융물(1)에 의해 용융되는 것을 방지하고, 격납건물(18)을 보호할 수 있도록 다층구조로 형성된다.In particular, the concrete structure 20 is formed in a multi-layer structure to prevent melting by the core melt 1 in a serious accident and to protect the containment 18.

또한, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)가 설치되는 격납건물(18)에 압력용기(10)를 안정적으로 고정하고, 중대사고 시에도 압력용기(10)를 안정적으로 지지하기 위해 설치되고, 특히 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10) 및 단열재(12)를 고정하도록 압력용기(10)의 측면과 격납건물(18)을 서로 연결하여 고정하도록 설치된다.The SHARE key 22 is used to stably fix the pressure vessel 10 to the containment building 18 in which the pressure vessel 10 is installed and to stably support the pressure vessel 10 The SHARE key 22 is installed to connect and fix the sides of the pressure vessel 10 and the containment building 18 so as to fix the pressure vessel 10 and the heat insulating material 12. [

특히, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)의 상부에 설치된다.In particular, the share key 22 is installed on the upper portion of the pressure vessel 10.

이는 노심 용융의 중대사고 시 노심용융물(1)은 압력용기(10)의 하부에 포집되는데, 상기 노심용융물(1)에 의해 쉐어키(22)가 용융되는 것을 방지하기 위해서 쉐어키(22)는 노심용융물(1)이 지나가는 압력용기(10)의 상부에 설치된다. This is because the core melt 1 is trapped in the lower portion of the pressure vessel 10 in the event of a serious accident of the core melt and the SHARE key 22 is used to prevent the SHARE key 22 from melting by the core melt 1. [ Is installed on the upper portion of the pressure vessel (10) through which the core melt (1) passes.

또한, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)의 무게중심을 고려하여 안정적으로 지지할 수 있는 위치인 원자로 지지측벽에 설치된다.Further, the SHARE key 22 is installed on the side wall of the reactor support, which is a position where the SHARE key 22 can stably support the center of gravity of the pressure vessel 10.

한편, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)에서 돌출된 구조물을 배제하고, 콘크리트구조물(20)에서 돌출된 구조물만으로 쉐어키(22)를 제작할 수 있다.Meanwhile, the SHARE key 22 may exclude the structure protruding from the pressure vessel 10, and the SHARE key 22 may be manufactured only by the structure protruding from the concrete structure 20. [

또한, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)의 진동이나 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 용접 등의 방식으로는 고정하지 않는다.Further, the SHARE key 22 is not fixed by welding or the like in order to prevent the SHARE key 22 from being deformed by vibration or heat of the pressure vessel 10.

그리고, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)의 진동을 흡수하여 안정적으로 지지할 수 있는 구조이다.The SHARE key 22 has a structure capable of absorbing the vibration of the pressure vessel 10 and stably supporting the same.

예를 들어, 상기 쉐어키(22)는 압력용기(10)의 외주면과 단순 접촉되어 압력용기(10)의 외주면을 콘크리트구조물(20)에 대해서 미는 방식으로 지지하는 형태로 할 수 있다.For example, the SHARE key 22 may be in the form of a simple contact with the outer circumferential surface of the pressure vessel 10 to support the outer circumferential surface of the pressure vessel 10 in a manner of pushing against the concrete structure 20.

또한, 압력용기(10)의 진동을 보다 효과적으로 흡수할 수 있도록 판스프링 또는 리프스프링(leaf spring)으로 구조로 하거나 벨로우즈 구조로도 할 수 있다.Further, it may be structured as a leaf spring or a leaf spring or a bellows structure so as to absorb the vibration of the pressure vessel 10 more effectively.

그리고, 상기 쉐어키(22)에서 진동을 흡수하는 방식 역시 쉐어키(22)의 형태 자체의 특성을 이용한 수동제어방식으로 하거나 쉐어키(22)의 일측에 제어부를 연결하여 능동적으로 제어하는 방식으로 할 수 있다. The method of absorbing vibration in the SHARE key 22 may also be a manual control method using characteristics of the SHARE key 22 itself or a method of actively controlling the SHARE key 22 by connecting a control part to one side of the SHARE key 22 can do.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 원자로 지지구조는 쉐어키(22)를 압력용기(10)의 측면에서 상부로 이동 배치함으로써, 노심용융물(1)의 흐름을 쉐어키(22)가 방해하지 않고, 노심용융물(1)에 의해 쉐어키(22)가 용융되는 것을 방지하여 노심 용융의 중대사고 시에도 압력용기(10)를 안정적으로 지지할 수 있다. The reactor support structure according to the present invention having the above-described structure can be constructed such that the flow of the core melt 1 is interrupted by the SHARE key 22 by moving the SHARE key 22 from the side to the top of the pressure vessel 10 It is possible to prevent the sheer key 22 from being melted by the core melt 1, thereby stably supporting the pressure vessel 10 even in the event of a serious accident of core core melting.

또한, 콘크리트구조물(20)을 이용하여 압력용기(10) 및 냉각관(16)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, the pressure vessel 10 and the cooling pipe 16 can be stably supported by using the concrete structure 20, and the stability can be improved.

그리고 압력용기(10)의 하부에 충분한 공간을 확보할 수 있어서, IVR, Core Catcher와 같은 중대사고대처설비(30)를 설치할 수도 있음을 밝혀둔다.Further, it is possible to secure a sufficient space in the lower portion of the pressure vessel 10 so that a serious accident coping facility 30 such as IVR and Core Catcher can be installed.

1: 노심용융물 10: 압력용기
12: 단열재 14: 냉각수 주입관
16: 냉각관 18: 격납건물
20: 콘크리트구조물 22: 쉐어키
30: 중대사고대처설비 A: 원자로1: core melt 10: pressure vessel
12: Insulation 14: Cooling water injection pipe
16: cooling pipe 18: containment building
20: concrete structure 22: SHARE key
30: Serious accident coping facility A: Reactor

Claims (3)

노심이 수용되는 압력용기(10)와, 상기 압력용기(10)의 외부를 감싸는 형태로 설치되는 단열재(12)와, 상기 압력용기(10)의 외주면 둘레를 따라 외부로 돌출 형성되는 냉각수 주입관(14)과, 상기 냉각수 주입관(14)의 상부에 위치되는 냉각관(16)과, 상기 압력용기(10)가 수용되는 격납건물(18)과, 상기 격납건물(18)의 하부에 일정한 공간을 갖도록 설치된 콘크리트구조물(20)과, 상기 압력용기(10)와 단열재(12)를 격납건물(18)에 고정하도록 압력용기(10)와 격납건물(18) 사이에 설치되는 쉐어키(22)와; 상기 압력용기(10)의 하부와 격납건물(18)의 사이에 고정 설치되는 중대사고대처설비(30)로 구성됨을 특징으로 하는 원자로 지지구조.A heat insulating material 12 installed to surround the outside of the pressure vessel 10 and a cooling water injecting tube 12 formed to protrude outward along the outer circumferential surface of the pressure vessel 10, A cooling pipe 16 positioned above the cooling water injection pipe 14; a containment structure 18 in which the pressure vessel 10 is accommodated; (22) installed between the pressure vessel (10) and the containment building (18) for fixing the pressure vessel (10) and the heat insulating material (12) to the containment building (18) )Wow; (30) fixedly installed between a lower portion of the pressure vessel (10) and the containment building (18). 제1항에 있어서,
상기 격납건물(18)은 냉각관(16)이 설치되도록 요철부 또는 단차부 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 원자로 지지구조.The method according to claim 1,
Wherein the containment building (18) is formed to have a concavo-convex shape or a stepped shape so that the cooling pipe (16) is installed. 제1항에 있어서,
상기 쉐어키(22)는 판스프링, 리프스프링, 벨로우즈 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 원자로 지지구조.
The method according to claim 1,
Wherein the SHARE key (22) comprises one of a leaf spring, a leaf spring, and a bellows.
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