KR20140084094A - 압력과 흐름 제어가 제공된 상부 용기섹션을 가진 가압 경수로 - Google Patents

압력과 흐름 제어가 제공된 상부 용기섹션을 가진 가압 경수로 Download PDF

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KR20140084094A
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KR1020147011556A
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스캇 제이 샤고츠
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뱁콕 앤드 윌콕스 뉴클리어 에너지, 인크.
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Abstract

가압 경수로(PWR)는 하부와 통합 가압기로 정의된 원자로 노심과 용기 헤드 을 포함하는 하부를 가진 수직 원통형 압력 용기를 포함한다. 용기 헤드에 설치된 원자로 냉각수 펌프는 압력 용기 내에 임펠러, 압력 용기 외부의 펌프 모터 및 모터와 임펠러를 연결하는 수직 구동 샤프트를 포함한다. 구동 샤프트는 통합 가압기를 통과하지 않는다. 구동 샤프트는 적어도 임펠러가 통과하기에 충분히 큰 압력 용기의 용기 관통을 통과한다.

Description

압력과 흐름 제어가 제공된 상부 용기섹션을 가진 가압 경수로{PRESSURIZED WATER REACTOR WITH UPPER VESSEL SECTION PROVIDING BOTH PRESSURE AND FLOW CONTROL}
다음은 원자로 기술, 전력 생산 기술, 원자로 제어기술, 핵 전력생산기술, 열 관리 기술 및 관련 기술에 관한 것이다.
비등수원자로(BWR)와 가압 경수로(PWR) 설계 같은 증기 발생을 위한 원자로 설계에서, 방사성 원자로 노심은 압력 용기의 바닥 또는 바닥 근처에 일차 냉각수 속에 잠겨 있다. BWR 설계에서, 원자로 노심에 의해 발생된 열은 압력 용기의 상단 또는 상단 가까이 위치한 구성 요소(예를 들면, 증기 분리기, 증기 건조기, 또는 기타)에 의해 추출되는 증기를 발생하는 일차 냉각수를 가열한다. PWR 설계에서 일차 냉각수는 압축된 또는 과냉된 액상으로 유지되며 압력 용기에서 외부 증기 발생기로 흐르거나 또는 압력 용기 내에 위치한 증기 발생기로 흐른다. (때로는 "통합 PWR" 설계라고 함). 두 설계 모두에서, 가열된 일차 냉각수는 증기 발생을 위하여 증기 발생기에서 이차 냉각수를 가열한다. PWR 설계의 장점은 증기가 방사성 원자로 노심에 노출되지 않는 이차(보조) 냉각수를 포함한다는 것이다.
BWR 설계나 PWR 설계에서, 일차 냉각수는 폐쇄된(closed) 순환 통로를 통해서 흐른다. 원자로 노심을 통해서 위로 흐르는 일차 냉각수는 가열되어 중심 영역을 통해서 원자로 상부로 상승하며, 그곳에서 방향을 바꿔 압력 용기와 동심 라이저 구조물사이로 정의되는 환형 다운커머(downcomer annulus)를 통해 아래쪽 방향으로 원자로 노심으로 다시 흐른다. 이것이 그러한 원자로 구성을 위한 자연 대류 흐름 회로이다. 그러나 높은 출력 원자로에 대하여 전기 기계식 원자로 냉각수 펌프에 의해 제공되는 원동력으로 자연 대류를 보완하거나 대체하는 것이 유리하거나 필요하다.
종래의 방법에서는, 일체형 구동 샤프트/임펠러 서브 어셈블리(subassembly)가 펌프 모터에 의해 회전되는 그랜드리스(glandless) 펌프가 사용된다. 이러한 설계는 구동 샤프트/임펠러에서 어떠한 씰(seals)도 포함하지 않는 (따라서 "그랜드리스"라 부름) 장점이 있다. 원자로에서, 일반적인 구현은 씰리스(sealless) 구동 샤프트/임펠러 서브어셈블리, 모터(고정자, 회전자 자석이나 권선 및 적절한 베어링 또는 다른 구동 샤프트 커플링 포함) 및 모터를 지지하고, 구동 샤프터가 펌프 모터를 임펠러와 연결하기 위해 통과하는 그래펄로이(graphalloy) 씰을 포함하는 지지플랜지를 구비한 일체형 원자로 냉각수 펌프를 제공하는 것이다. 원자로 냉각수 펌프는 원자로 압력 용기의 구멍을 통해서 임펠러를 삽입하고 구멍 위에 플랜지를 안정되게 고정하여 설치한다. 설치되면, 임펠러는 압력 용기 내부에 위치하며 펌프 모터는 압력 용기 외부에(및 바람직하게는 압력 용기 주변에 배치하는 임의의 절연 물질 밖에) 위치한다. 모터가 압력 용기의 외부에 있지만 충분한 열이 여전히 펌프 모터에 전달되며, 그래서 모터 냉각 전용으로 일반적으로 열 교환기 또는 그와 비슷한 형태로 제공된다. 펌프 모터의 외부 배치는 전원 연결을 단순화시키고, 펌프 모터를 압력 용기 내부의 일차 냉각수의 정격 온도보다 실질적으로 낮은 정격 온도에 대하여 설계할 수 있게 한다. 오로지 임펠러와 구동 샤프트의 임펠러 종단만이 압력 용기 내부로 침투한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 다음을 읽는 즉시 본 명세서에 다양한 혜택을 제공하는 개선 사항이 개시되었음이 명백해질 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 펌프 모터의 외부 배치에서 전원 연결을 단순화시키고, 펌프 모터를 압력 용기 내부의 일차 냉각수의 정격 온도보다 실질적으로 낮은 정격 온도에 대하여 설계할 수 있게 하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 가압 경수로를 포함하는 장치에 있어서, 가압 경수로(PWR)는; 수직 방향으로 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기,원통형 압력 용기에 배치된 핵 원자로 노심, 세퍼레이터 플레이트 위에 배치된 가압기 볼륨을 포함하고 있는 통합 가압기와 세퍼레이터 플레이트 아래 배치되어 원자로 노심을 포함하는 원자로 볼륨을 정의하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력용기를 분리하는 원통형 압력용기 내에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하되, 여기서 상기 세퍼레이터 플레이트는 가압기 볼륨과 원자로 볼륨 사이의 유체 소통을 제한하지만 완전히 차단하지는 않으며, 및 i) 원자로 볼륨에서 압력 용기 내에 배치된 임펠러, (ⅱ) 압력 용기 외부에 배치된 펌프 모터, 및 (iii) 펌프 모터와 임펠러를 연결하여 동작하는 구동 샤프트를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하며, 여기서 (1) 원자로 냉각수 펌프의 어떠한 부분도 가압기 볼륨 내에 배치되지 않고, 및 (2) 구동 샤프트는 적어도 임펠러가 통과하기에 충분히 큰 압력 용기의 구멍을 통해서 통과하는 가압 경수로를 포함하는 장치를 제공하는데 있다. .
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 압력 용기와 압력 용기 내에 배치된 원자로 노심을 포함하는 가압 경수로(PWR) 상에 펌프 모터, 구동샤프트, 임펠러 및 마운팅 플렌지를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법에 있어서, 설치 단계는: 펌프 모터가 구동 샤프트에 의해 임펠러와 연결된 압력 용기 외부에 배치된 유니트로 펌프 어셈블리를 형성하기 위하여 압력용기 외부에 펌프 모터, 구동 샤프트, 임펠러, 및 마운팅 플랜지를 미리 조립하는 단계; 펌프 모터가 압력 용기의 외부에 있는 반면에, 압력 용기의 구멍을 통해서 펌프 어셈블리의 임펠러와 구동 샤프트를 삽입하는 단계; 및 압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치하기 위하여 압력용기의 외부에 펌프 어셈블리의 플랜지를 고정하는 단계를 포함하고, 여기서 삽입 및 고정은 수직 방향으로 펌프 어셈블리의 구동 샤프트와 함께 압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 가압 경수로를 포함하는 장치에 있어서, 펌프 모터, 임펠러, 펌프 모터 및 임펠러와 동작하도록 연결된 구동 샤프트 및 펌프 확산기를 포함하되, 여기서 펌프 모터, 임펠러, 구동 샤프트 및 펌프 확산기는 펌프 확산기에 배치된 임펠러와 함께 통합 펌프 어셈블리로 함께 고정된 원자로 냉각수 펌프, 및 수직 방향으로 향하는 실린더 축을 가진 원통형 압력용기, 원통형 압력용기에 배치된 원자로 노심, 세퍼레이트 플레이트 위에 배치된 통합 가압기 볼륨과 세퍼레이트 플레이트 아래 배치된 원자로 노심을 포함하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력 용기를 분리하는 원통형 압력용기에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하는 가압 경수로(PWR)를 포함하며, 여기서 통합 펌프 어셈블리는 펌프 모터의 적어도 한 부분은 세퍼레이터 플레이트 위에 배치되고 원자로 냉각수 펌프의 어떠한 부분도 통합 가압기 부분을 통과하지 않고, PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치된 원자로 냉각수 펌프를 포함하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 펌프 모터의 외부 배치에서 전원 연결을 단순화시키고, 펌프 모터를 압력 용기 내부의 일차 냉각수의 정격 온도보다 실질적으로 낮은 정격 온도에 대하여 설계할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명에 따른 기술적 구성에 의하여 발생하는 작용 효과는 후술될 상세한 설명에 기재되어 있다.
본 발명의 다양한 구성 요소와 구성 요소의 배열, 다양한 프로세서 운영과 프로세스 운영의 배열 형태를 취할 수 있다. 도면은 단지 바람직한 실시 예를 설명하기 위한 목적이며 본 발명을 제한하는 것으로 해석할 수 없다.
도 1은 통합 가압기 및 원자로 냉각수 펌프(RCPS)를 포함하는 가압 경수로(PWR)의 측 단면도를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 PWR의 상단 용기 섹션의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 통합 가압기와 RCPS를 포함하여 도 1의 PWR의 용기 헤드 영역의 측 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 원자로 냉각수 펌프(RCPS) 중 하나의 측 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 용기의 나머지로부터 용기 헤드를 제거하기 위하여 클로저(closure)를 열고, 선택된 내부 구성 요소를 노출시키기 위하여 용기 헤드와 용기의 나머지 모두를 기울인 채, 도 1의 PWR의 상단 용기 섹션의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6과 7은 용기 헤드를 제거하기 위한 크로저를 생략하고 다른 형상의 통합 가압기를 채용한 상부 용기 섹션의 다른 실시 예의 각각에 대한 사시도 및 확대된 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 또 다른 RCP 실시 예를 포함하는 도 1의 PWR의 용기 헤드 영역에 대한 다른 실시 예의 측 단면도를 보여준다.
본 발명의 한 측면에서, 가압 경수로(PWR)를 포함하는 장치는 ; 수직 방향으로 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기; 원통형 압력 용기 내에 배치된 핵 원자로의 노심; 세퍼레이터 플레이트 위에 배치된 가압기 볼륨을 포함하는 통합 가압기와 세퍼레이터 플레이트 아래 배치된 원자로 볼륨으로 정의되고 원자로 노심을 포함하고 있는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력용기를 분리하는 압력 용기에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하되, 여기서 상기 세퍼레이터 플레이트는 가압기 볼륨과 원자로 볼륨사이의 유체 소통을 제한하지만 완전히 차단하지는 않는다; 및 원자로 냉각수 펌프는 i) 원자로 볼륨에서 압력 용기 내에 배치된 임펠러, (ⅱ) 압력 용기 외부에 배치된 펌프 모터; 및 iii) 임펠러를 펌프 모터와 연결하여 동작하는 구동 샤프트를 포함하고, 여기서 (1) 펌프 모터의 적어도 한 부분은 세퍼레이터 플레이트 상에 배치되고 (2) 원자로 냉각수 펌프의 어떠한 부분도 가압기 볼륨 내에 배치되지 않으며, 및 3) 구동 샤프트는 적어도 임펠러가 통과하기에 충분히 큰 압력 용기 내의 구멍을 통해서 통과한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 방법은 압력 용기 및 압력 용기 내에 배치된 핵 원자로 노심을 포함하는 가압 경수로(PWR)에 펌프 모터, 구동 샤프트, 임펠러 및 마운팅 플랜지(mounting flange)를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 단계를 포함하며, 설치 단계는 : 펌프 모터가 구동 샤프트에 의해 임펠러와 연결되는 압력용기의 외부에 배치된 유니트로 펌프 어셈블리를 형성하기 위해 압력용기 외부에 펌프 모터, 구동 샤프트, 임펠러 및 장착 프랜지를 미리 조립하는 단계; 펌프 모터는 압력 용기의 외부에 남아있으면서, 압력 용기의 구멍을 통해 임펠러와 펌프 어셈블리의 구동 샤프트를 삽입하는 단계; 및 압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치하기 위하여 압력 용기의 외부에 펌프 어셈블리의 플랜지를 고정하는 단계를 포함하며, 여기서 삽입 및 고정(securing) 단계는 수직 방향의 펌프 어셈블리의 구동 샤프트와 함께 압력 용기에 펌프 어셈블리를 설치한다.
본 발명의 다른 측면은, 바로 직전 단락의 원자로 펌프는 미리 조립에 의하여 형성된 통합 펌프 어셈블리의 구성 부품이 아닌 펌프 확산기(pump diffuser)를 더 포함하며, 바로 직전 단락의 설치단계(installing)는 삽입 및 고정하는 작업이 아닌 작업에서 압력 용기 내부에 펌프 확산기를 배치하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서는, 펌프 어셈블리와 펌프 확산기를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 포함한다. 펌프 어셈블리는 펌프 모터, 임펠러, 및 상기 펌프 어셈블리로 펌프 모터와 임펠러를 연결 동작하도록 하는 구동샤프트를 포함한다. 펌프 확산기는 임펠러를 수용하도록 구성된다. 펌프 확산기는 펌프 어셈블리와 함께 고정되지 않는다.
본 발명의 다른 측면은, 장치는 바로 직전 단락에 설명된 바와 같이, 원자로 냉각수 펌프 및 수직 방향의 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기, 원통형 압력 용기 내에 배치된 원자로 노심 및 세퍼레이터 플레이트 위에 배치된 통합 가압기 볼륨과 세퍼레이터 플레이트 아래 배치된 원자로 노심을 포함하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력 용기를 분리하는 원통형 압력용기에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하는 가압 경수로를 포함한다. 원자로 냉각수 펌프는 펌프 확산기에 배치된 임펠러와 함께 적어도 펌프 모터의 일부는 세퍼레이터 플레이트 위에 배치하여 PWR의 원통형 압력 용기 상에 장착된다. 원자로 냉각수 펌프의 어떤 부분도 통합 가압기 볼륨을 통과하지 않는다.
본 발명의 다른 측면에서, 장치는 원자로 냉각수 펌프와 가압 경수로(PWR)를 포함한다. 원자로 냉각수 펌프는 펌프 모터, 임펠러 및 펌프 모터, 임펠러, 펌프 확산기와 연결 동작하는 구동샤프트를 포함한다. 펌프 모터, 임펠러, 구동 샤프트 및 펌프 확산기는 펌프 확산기에 배치된 임펠러와 함께 통합 펌프 어셈블리로 함께 고정된다. 가압 경수로(PWR)는 수직 방향의 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기, 원통형 압력 용기 내에 배치된 원자로 노심, 및 세퍼레이터 플레이트 위에 배치된 통합 가압기 볼륨과 세퍼레이터 플레이트 아래에 배치된 원자로 노심을 포함하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력용기를 분리하는 압력용기 내에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함한다.
도 1-4를 참조하여, 가압 경수로(PWR)는 원통형 압력 용기(10)를 포함한다. 여기에 사용된 "원통형 압력 용기"라는 문구는 압력 용기가 일반적으로 원통형 형상임을 나타내지만, 그러나 일부 실시 예들에서는 수학적으로 완벽한 원통형에서 벗어날 수 있음을 나타낸다. 예를 들어, 도시된 원통형 압력 용기(10)는 실린더의 길이에 따라 직경이 변화하는 원형 단면을 가지며, 둥근 종단을 가지고, 다양한 용기 관통관, 용기 섹션 플랜지 연결, 및 기타 등등을 포함한다. 원통형 압력 용기(10)는 상단부(12)와 하단부(14)을 갖는 직립 상태로 설치된다. 그러나 직립 상태가 실린더 축에 대한 정확한 수직 방향에서 이탈하는 것도 고려된다. 예를 들어, PWR이 해상 선박에 배치되는 경우에는, 일부 기울어진 직립일 수 있고, 물 위에 또는 아래에 있는 해상 선박의 움직임 때문에 때에 따라 변할 수 있다. PWR은 핵분열성 235U 동위 원소로 농축된 산화 우라늄을 포함하고 있는 물질, 압력 용기(10, 코어 마운팅 특징 미도시)의 적절한 마운팅 브래킷이나 보유 구조물 내에 설치되도록 구성된 연료 바스켓 또는 기타 지지 어셈블리에 배치된 배열된 연료봉 다발 또는 기타 등등과 같은 다량의 핵분열성 물질을 포함하는 개략적으로 표시된 방사성 핵 원자로 노심(16)을 더 포함한다. 핵반응 제어는 개략적으로 표시된 제어봉 시스템(18)에 의해 제공되며, 일반적으로 연결봉, 스파이더, 또는 다른 지지 요소 상에 설치된 제어봉의 어셈블리를 포함한다. 제어봉은 중성자 흡수 물질을 포함하고, 제어봉 어셈블리(CRA's)는 체인 반응을 제어 또는 정지시키기 위하여 원자로 노심(16) 속으로 또는 밖으로 제어봉을 삽입하거나 인출하는 제어봉 구동 메카니즘(CRDM)과 연결되어 동작한다. 원자로 노심(16)에서와 같이, 제어봉 시스템(18)은 개략적으로 도시되고 개별 제어봉, 커넥팅 봉, 스파이더, 및 CRDM 유니트와 같은 개별 구성요소는 도시하지 않았다. 개략적으로 도시된 제어봉 시스템은 CRDM 유니트가 압력 용기(10) 내부에 배치되어 있는 내부 시스템이다. 내부 제어봉 시스템 설계의 일부 도시된 예에는 본 명세서에 전체가 참조로 포함된 Stambaugh 등의 2010년 12월 16일 발행된 미국 특허공보 제2010/0316177 A1 "원자로 제어봉 구동 메카니즘(CRDM)" ; 및 본 명세서에 전체가 참조로 포함된 Stambaugh 등의 2010년 12월 16일 발행된 국제 공보 제WO2010/144563 A1 "원자로에 대한 제어봉 구동 메카니즘(CRDM)"이 포함된다. 선택적으로, 외부 CDRM 유니트가 사용될 수 있다 - 그러나 외부 CDRM 유니트는 제어봉과 연결하기 위하여 압력용기(10)의 상단 또는 바닥을 통해서 기계적인 침투(penetrations)를 요한다.
동작 상태에서, PWR의 압력 용기(10)는 일차 냉각수와 중성자를 열중성자화하는 감속재 역할을 하는 일차 냉각수를 포함한다. 도시된 PWR은 다음과 같이 통합된 가압기를 포함한다. 세퍼레이터 플레이트(20)는 원통형 압력용기(10)에 배치된다. 세퍼레이터 플레이트(20)는 (1) 세퍼레이터 플레이트(20) 위에 배치된 가압기 볼륨을 포함하는 통합 가압기(22); 및 (2) 세퍼레이터 플레이트(20)의 아래 배치된 원자로 볼륨으로 정의되는 원자로 용기 부분(24)을 정의하기 위하여 압력용기(10)를 분리한다. 원자로 노심(16)과 제어봉 시스템(18)은 원자로 볼륨 내에 배치된다. 세퍼레이터 플레이트(20)는 가압기 볼륨과 원자로 볼륨사이의 유체 소통을 제한하지만 완전히 차단하지는 않는다. 그 결과로, 가압기 볼륨의 압력은 원자로 볼륨에 전달되고 그래서 원자로 볼륨의 동작 압력은 가압기 볼륨의 압력을 조절함으로써 조정될 수 있다. 이를 위해, 증기 버블은 가압기 볼륨의 상부에서 유지되며, 통합(integral) 가압기(22)는 통합 가압기(22)의 온도를 증가시키기 위하여 (그리하여 압력을 증가시키기 위해) 열을 가하기 위한 히터 요소(26)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 스파저(spargers)는 통합 가압기(22)에서 온도(그리하여 압력)를 낮추기 위해서 냉각 증기 또는 물을 주입하기 위해 제공될 수 있다. PWR에서 일차 냉각수는 과냉 상태로 유지된다. 도시된 예에 의해, 일부 고려된 실시 예에서 압력 용기(10)의 밀폐된 볼륨에서의 일차 냉각수 압력은 약 2000 psia 이고 약 300-320 ℃의 온도이다. 또한, 이것은 단지 도시된 예시일 뿐이며, 다양한 범위의 다른 과냉 PWR 운영 압력과 온도 또한 고려된다.
원자로 노심(16)은 일반적으로 압력 용기(10)의 하부 종단(14) 근처의 원자로 볼륨에 배치되고, 통합 가압기(22)의 증기 버블을 제외한 압력 용기(10)를 채우는 일차 냉각수에 잠겨 있다. (스팀 버블 또한 일차 냉각수를 포함하지만, 증기 상태로 포함한다.). 일차 냉각수는 원자로 노심(16)에서 발생하는 방사성 연쇄 반응에 의해 가열된다. 일차 냉각수 흐름 회로는 원통형 압력 용기(10) 내에, 특히 원자로 볼륨에 동심으로 배치된 원통형의 중앙 라이저(30)에 의해 정의된다. 가열된 일차 냉각수는 그것이 라이저의 상단(top)에 도달할 때까지 중앙 라이저(30)를 통해서 위쪽 방향으로 상승하며, 라이저의 상단에서 역류하여 원통형 중심 라이저(30)와 원통형 압력용기(10) 사이로 정의되는 환형 다운커머(32, downcomer annulus)를 통해서 떨어진다. 환형 다운커머(32)의 바닥에서 일차 냉각수는 회로를 완성하기 위해 다시 역으로 흘러서 원자로 노심(16)을 통해서 위쪽으로 흐른다.
일부 실시 예에서, 환형의 내부 증기 발생기(36)는 환형 다운커머(32) 내에 배치된다. 이차 냉각수는 내부 증기 발생기(36)를 통해서 공급수 주입구(40) (선택적으로 공급수 플래넘에서 버퍼링한 후)로 흘러들어 가며, 이차 냉각수는 환형 다운커머(32)에서 근접한 일차 냉각수에 의해 가열되어 증기로 변환되며, 증기는 증기 배출구(42)(또 선택적으로 증기 플래넘에서 버퍼링 후)로 흘러나간다. 출력 증기는 전기를 생성하는 발전기를 구동하거나 일부 다른 용도로 사용 (외부 플랜트 특징 미도시)할 수 있다. 내부 증기 발생기를 가진 PWR은 통합된 PWR 로 때때로 언급되며, 그것의 도시된 예는 여기서 전체가 참조로 포함된 Thome 등의 2010년 12월 16일 공개된 미국 공개특허공보(US2010/0316181 A1) “일체형 나선형 코일 가압 경수로" 에 설명되어 있다. 이 공보에는 나선형 증기 발생기 튜브를 채용한 증기 발생기가 개시되어 있는 한편, 직선(예를 들어, 수직) 원-스로우(once- through) 증기 발생기 튜브, 또는 재순환 증기 발생기, 또는 U-튜브 증기 발생기, 또는 기타 등등을 포함하는 다른 튜브 유형이 또한 고려된다.
여기 공개된 실시 예에서, 일차 냉각수의 순환은 원자로 냉각수 펌프(RCPS)(50)에 의해 지원 받거나 또는 구동된다. 도 4를 특별히 참조하면, 각 원자로 냉각수 펌프(RCP)(50)는 : 압력 용기(10)(및 더 특별하게 원자로 볼륨) 내부에 배치된 임펠러(52); 압력 용기(10)의 외부에 배치된 펌프 모터(54); 및 임펠러에 펌프 모터(54)를 연결 동작하는 구동 샤프트(56)를 포함한다. 적어도 펌프 모터(54)의 한 부분은 세퍼레이터 플레이트(20) 위에 배치되며, 원자로 냉각수 펌프(50)의 어떠한 부분도 통합 가압기(22)의 가압기 볼륨에 배치되지 않는다. 도 1-4의 실시 예의 각 RCP(50)는 임펠러(52)를 포함하는 환형 펌프 케이스(58) 또는 확산기(58)를 더 포함한다.
통합 가압기에 인접하여 RCPS(50)가 위치하면 구동 샤프트(56)의 통로를 위한 압력 용기(10)의 구멍을 높은 위치에 배치하게 된다. 이 높은 위치는 RCPS(50)가 관련된 냉각수 유출 사고(LOCA)의 경우에 실질적으로 일차 냉각수 손실의 가능성을 줄인다. 또한, 임펠러(52)는 일차 냉각수 흐름 회로의 "반환점(turnaround)"에서 동작하며, 즉, 이 지점에서 일차 냉각수는 중앙 라이저를 통한 상승 흐름에서 환형 다운커머(32)를 통한 하강 흐름으로 흐름 방향이 반전된다. 이러한 흐름의 반전은 이미 일부 흐름 난류(turbulence)를 초래하기 때문에, RCPS(50)의 운영에 의해 도입된 임의의 추가 난류는 무시될 수 있다. RCPS(50)는 RCPS(50)를 구동하기 위한 전력 손실의 경우에 자연적인 순환에 의존하는 다양한 패시브 비상 냉각 시스템의 구현을 용이하게 하는 자연적인 순환을 방해하지 않는다. 더 부가적으로, RCPS(50)는 원자로 노심(16)으로 부터 멀리 떨어져 있으며, 따라서 (그 결과 온도 변화에 대한 가능성 때문에) 원자로 노심(16)에 흐름 난류를 초래할 것 같지 않다.
반면에, 높은 위치에 RCPS(50)를 배치하면 내부 증기 발생기(36)로 흘러들어가는 일차 냉각수 흐름에 난류(turbulance)를 초래할 가능성이 있다. 이러한 영향을 줄이기 위하여, 도 1-4의 실시 예에서, RCPS(50)는 주입구 플래넘(60)과 배출구 플래넘(62)에 의해 완충된다(buffered). 원통형 중앙 라이저(30)의 상단의 밖으로 흐르는 일차 냉각수는 일차 냉각수를 강제로 아래쪽 방향으로 흐르게 하여 환형 다운커머(32)로 흘러들어가게 하는 RCPS(50)의 도움을 받아 흐름이 방향을 바꾸는 주입구 플래넘(60)으로 흘러들어간다. 상기 다른 방법으로, RCPS(50)는 내부 증기 발생기(36)로부터 RCPS(50)를 분리하는 배출구 플래넘(62)으로 일차 냉각수를 방출한다. 선택적으로, 흐름 전환기(diverter) 요소 또는 구조는 흐름의 반전을 지원하기 위해 중앙 라이저(30)의 상단 또는 상단에 근접하여 제공할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 흐름 전환기 스크린(63)이 이러한 목적으로 제공된다; 그러나 다른 실시 예에서, 다른 전환기 요소 또는 구조를 사용할 수 있다. 추가적인 도시된 실시 예의 방법으로, 흐름 전환기 또는 구조는 중앙 라이저의 상단에 가까운 측면 구멍에 의하여 구현 되거나 또는 세퍼레이터 플레이트를 흐름 전환기 역할을 하도록 만듦으로써 구현될 수 있다. 선택적으로, 흐름 전환기 구조는 배출구 플래넘(62) 상에 있을 수 있다.
RCPS(50)는 펌프에서 환상 증기 발생기(36)로의 흐름을 완충하는 출력 플래넘(62)으로 일차 냉각수를 강제로 밀어낸다. 일차 냉각수는 배출구 플래넘(62)에서 증기 발생기 튜브로(실시 예에서 증기 발생기 튜브 내부에 고압의 일차 냉각수가 흐름) 또는 증기 발생기 튜브(실시 예에서 고압의 일차 냉각수는 증기 발생기 튜브 외부에 흐름)를 둘러싼 볼륨으로 흐른다. 두 경우 모두, RCPS(50)에서 증기 발생기(36)로 흐르는 일차 냉각수는 흐름 불균일성을 감소시키기 위해 완충된다(buffered). 부가적으로 각 RCP(50)는 각각 배출구 플래넘(62)으로 출력되고 내부 증기 발생기(36)의 주입구와 기계적으로 연결되어 있지 않기 때문에, 하나의 RCP (50)의 실패는 덜 문제가 된다. (비교하면, RCPS가 증기 발생기의 특정 주입구와 기계적으로 결합하는 경우, 예를 들어 펌프 케이싱을 제조하여 그것의 배출구가 증기 발생기의 주입구와 연결되면, 하나의 RCP 실패는 증기 발생기의 그 결합된 부분을 완전히 사용에서 제거한다).
도 1-5에 도시된 RCPs(50)는 압력 용기(10)의 상대적으로 작은 구멍을 사용하여 설치된다. 특히, 일부 실시 예에서 구동 샤프트(56)가 통과하는 구멍이 너무 작아서 펌프 케이싱(58)은 통과할 수 없다.
도 5를 참고하면, 구멍(opening)이 너무 작아서 펌프 케이싱(58)이 통과할 수 없는 공개된 방법을 가능하게 하기 위해, 압력 용기(10)는 세퍼레이터 플레이트(20)에 또는 아래에 및(도시된 예에서) 내부 증기 발생기(36)의 상단에 또는 위에 크로저(closure)(64)를 포함한다. 크로저(64)는 연결된 텐션 너트(tension nut)(66)와 텐션 스터드(tension stud)(68)의 도시된 조합과 같은 적절한 페스너(fasteners)로 짝짓는 방식(mating fashion)으로 함께 밀봉되는 매이팅 플랜지(mating flanges)(64A,64B)를 포함한다. 이러한 방법으로, 압력 용기(10)의 헤드(10H)는 크로저(64)를 열고 (예를 들면, 패스너를 제거하여) 리프팅 러그(69)를 통해 용기의 헤드를 들어 올려 플랜지(64A, 64B)를 분리함으로써 압력 용기(10)의 나머지 부분에서 제거할 수 있다. (도 5를 참조하라. 그러나 도 5는 내부 구성요소를 드러내기 위하여 각각 기울어져있는 헤드(10H)와 용기의 나머지를 개략적으로 보여줌을 유의하라.); 반면에, 전형적으로 크레인 또는 그와 유사한 것을 사용해서, 헤드(10H)는 똑바로, 즉, 수직으로 들어올리고 그리고나서 선택적으로 들어올린 헤드(10H)를 옆으로 도킹 위치에 이동시킴으로써 제거함). 용기 헤드(10H)는 통합 가압기(22)를 정의하고 또한 RCPS(50)를 지지하는 압력 용기(10)의 부분을 또한 포함한다. 따라서, 압력 용기(10)의 헤드(10H)를 제거하면 동시에 통합 가압기(22)와 RCPS(50)를 제거하게 된다. 용기 헤드(10H)를 제거하면 배출구 플래넘(62)의 상부 및 하부 표면을 노출시키고 아래에서 펌프 케이싱(58)까지의 접근을 제공한다. 그래서, 압력 용기(10)가 감압되고 용기 헤드(10H)가 제거되는 유지 보수 기간 동안에 펌프 케이싱(58)이 설치되거나 필요할 경우 교체된다.
RCP(50)는 다음과 같이 설치할 수 있다. 펌프 케이싱(58)은 먼저 설치된다. 이는 용기 헤드의 제조 동안 또는 완전한 압력 용기(10)를 형성하기 위하여 용기 헤드의 설치 전에 언제라도 할 수 있다. 펌프 모터(54), 임펠러(52) 및 구동 샤프트(56) 연결은 유니트로 미리 조립되고, 일부 실시 예에서 비등수 원자로(BWR) 시스템에 사용되는 형태의 그랜드리스 펌프와 같은 상업적으로 이용 가능한 펌프일 수 있다. 펌프 어셈블리(52, 54, 56)는 구멍 속으로 임펠러(52) 및 구동 샤프트(56)를 삽입하고, 압력용기(10)의 외부에 위치하며 마운팅 플랜지(70)에 의하여 압력용기(10) 상에 지지되도록 설치된 펌프 모터(54)와 함께 압력용기(10)에 펌프 어셈블리의 마운팅 플랜지(70)를 볼팅함에 의하여 압력 용기(10)의 구멍에 유니트로 설치된다. 다른 어셈블리 순서에서는, 완전한 압력용기(10)를 형성하기 위하여 용기 헤드(10H)의 설치 전과 펌프 케이싱(58)의 설치 전 또는 후에 압력 용기(10) 상에 유니트로 펌프 어셈블리(52, 54, 56)를 설치하는 것이 고려될 수 있다.
RCP(50)를 위한 구멍이 너무 작아 펌프 케이싱(58)이 통과할 수 없는 실시 예를 채용함으로써, 이 구멍에서 냉각수 유출 사고(LOCA)의 정도와 가능성을 최소화할 수 있도록 이 구멍들은 작게 만들어진다. 그러나 상기 방법(approach)은 상기 통합 펌프 어셈블리(52,54,56)로 함께 고정된 모터 펌프(54), 임펠러(52), 및 구동 샤프트(56)를 포함하는 상업적으로 이용 가능한 통합 펌프 어셈블리의 사용을 가능하게 한다. 반면에, 펌프 케이싱(58)은 통합 펌프 어셈블리(52,54,56)와 함께 고정되지 않는다.
RCPS(50)의 수는 일차 냉각수 회로를 통하여 원하는 일차 냉각수 흐름을 유지하기에 충분한 원동력을 제공하도록 선택된다. 추가적인 RCPS(50)는 하나 또는 두 개의 RCPS가 실패할 경우에 여분(redundancy)을 보장하기 위해 제공될 수 있다. N개의 원자로 냉각수 펌프(N은 2보다 크거나 같은 정수이고, 예를 들어, 일부 실시 예에서 N = 12) 가 있다면 그들은 바람직하게는 원통형 압력 용기(10)의 실린더 축 둘레에, 예를 들어, 360°/N 간격(예를 들어, N = 12에 대하여 30°의 간격으로)으로 균등하게 떨어져 간격을 유지한다. 외부에 장착된 펌프 모터(54)는 유리하게 압력 용기(10) 내부의 높은 온도 환경에서 이격되어 있다. 그럼에도 불구하고, 상당한 열은 플랜지(70)를 통해 전도되거나 압력 용기(10)의 외부로부터 복사/대류에 의하여 펌프 모터(54)로 흐를 것으로 예상된다. 따라서, 도시된 실시 예에서 RCPS(50)는 펌프 모터(54)로부터 열을 제거하기 위한 열교환기(74)를 더 포함할 수 있다. 물, 공기, 또는 다른 냉각 유체를 운반하는 개방-루프 냉각수 흐름 회로 같은 다른 열제어 메커니즘이 제공될 수 있다. 또한, 펌프 모터(54)가 고온 동작에 충분한 것으로 평가되면 그러한 열 제어 메커니즘의 완전한 생략이 고려된다.
도시된 구성의 또 다른 장점은 RCP(50)의 펌프 모터(54)가 수직 방향의 구동 샤프트(56)와 수직으로 그리고 원통형 압력 용기(10)의 실린더 축과 평행하게 장착된다는 것이다. 이 수직 배열은 회전하는 모터(54)와 회전하는 구동 샤프트(56) 상의 측면의(sideways) 힘을 제거하여, 결과적으로 펌프 모터(54)와 다른 펌프 부품의 마모를 감소시킨다.
그러나 도시된 구성의 또 다른 장점은 RCP(50)의 어떠한 부분도 통합 가압기 볼륨 통과하지 않는다는 것이다. 이것은 통합 가압기(22)의 설계를 단순화하고 구동 샤프트(56)의 길이를 짧게 한다. 그러나 종래 가압기(56)는 압력 용기(10)의 상단에 위치하기 때문에 수직 방향의 펌프 모터(54)와 수직방향의 구동 샤프트와의 결합에 의한 이러한 배열의 달성은 가압기의 재구성을 수반한다. 도 1-5의 실시 예에서, 상기 원통형 압력 용기(10)의 용기 헤드의 단면은 통합 가압기(22)의 리세스로 정의된 좁혀진 부분을 포함하고 있다. 리세스(76)는 수직으로 설치된 펌프 모터(54)에 충분한 공간을 제공하기 위하여 펌프 모터(54)가 적어도 부분적으로 리세스(76)에 배치되게 허용한다. 리세스(76)는 설치동안에 펌프 모터(54)를 수용할 수 있는 충분한 크기여야 한다.
그러나 여전히 압력 용기의 헤드에 RCPS(50)를 배치하는 또 다른 장점은 이 배열이 압력 용기의 하부 공간을 차지하지 않아서 내부 CRDM 유니트, 더 큰 증기 발생기, 또는 기타 등등을 수용할 수 있는 이용 가능한 공간을 남겨둔다는 것이다.
도 1-5의 실시 예는 예시이며, 통합 가압기(22), RCPS(50), 및 기타와 같은 다양한 구성 부품은 다양한 방법으로 수정할 수 있는 것으로 고려된다. 도 6-9 을 참조하면, 일부 추가적으로 도시된 실시 예가 설명되어 있다.
도 6과 7을 참조하면, 상부 용기 섹션의 다른 실시 예가 도시되어 있다. 도 6과 7의 다른 실시 예는 (1)용기 헤드를 제거하기 위한 크로저(64)가 생략되고, (2)다른 형상의 통합 가압기(122)가 제공되는 변형된 압력 용기(110)를 가진다는 점에서 도1-5의 실시 예와 다르다.
RCPS(50)을 수용하기 위한 리세스(76)를 포함하는 도 1-5의 실시 예에 따른 통합 가압기(22)와는 달리, 통합 가압기(122)는 대신에 RCPS(50)를 수용하기 위하여 전체 높이에 걸쳐서 축소된다(즉, 더 작은 단면의 지름). 이 접근(approach)은 펌프 모터(54)(모터가 설치 될 때 긴 구동 샤프트가 삽입되는 경우 특히 유용할 수 있음) 설치를 위한 더 많은 수직 공간을 제공하는 장점이 있다. 가압기(22)와 비교 했을 때, 통합 가압기(122)의 단점은 통합 가압기가 단지 리세스(76)에 대해서라기보다 그것의 전체 높이에 걸쳐 좁혀지기 때문에 감소된 가압기 볼륨이 되었다는 것이다.
도 6과 7의 실시 예에는 너무 작아서 펌프 케이싱 또는 확산기(58)가 통과할 수 없는 압력 용기의 구멍에 RCP(50)를 설치하는 것을 포함하여 도 1-5의 실시 예에 사용된 것과 동일한 RCP 설치 배열을 채용할 수 있다. 용기 헤드는 확산기(58)의 삽입을 허용하기 위해 제거할 수 없기 때문에 도시된 맨웨이(manway,130) 같은 다른 접근 경로(pathway)가 확산기를 압력 용기에 삽입하기 위하여 적절히 제공된다. 맨웨이(130)는 일반적으로 이미 증기 발생기 튜브 플러깅 또는 다른 유지 관리 작업을 수행하기 위한 접근 수단(access) 제공을 요한다 - 따라서, 추가적인 용기 관통은 작은 용기 구멍에 설치된 공개된 펌프의 사용을 가능하게하기 위해 필요하지 않다.
도 7을 특히 참조하면, RCPS(50)의 설치를 도시한 것이다. 도 7은 RCPS(50)의 설치 전의 용기 헤드를 나타낸 것이며, 하나의 RCP(50)는 확산기가 통과하기에는 너무 작고 임펠러가 통과하기에는 충분히 큰 구멍 상부에 위치해 있다. 도 7에 도시된 해당 확산기(58)는 이미 가압기 세퍼레이터 플레이트(20) 아래의 지지 플레이트(134) 상의 압력 용기(110) 내부에 장착된다. 지지 플레이트(134)는 또한 확산기(58)의 흡입 및 방출 면을 분리하는 압력 분할기로서 기능한다. 도 7의 맨웨이(130)는 뚜껑을 덮은 형상을 보여준다. 도 7에서는 단지 두 개의 확산기(58)가 도시되어 있고(하나는 RCP (50)에 해당함에 유의하라; 더 일반적으로, 모든 확산기 (58)는 맨웨이(130)를 덮기 전에 지지 플레이트(134)의 각각의 구멍에 개방된 맨웨이(130)를 통해 설치된다.) RCP(50)의 설치는 도 7에 도시되며, 임펠러(52)와 구동 샤프트(56)는 확산기(58) 내부의 설계된 위치에 임펠러(52)를 위치시키기 위해 구멍(132)을 통해 삽입되고, 플랜지 (70)는 씰(seal) (일반적으로 플랜지(70)에서 개스킷, O-링, 또는 다른 씰링 요소의 도움으로)을 형성하기 위하여 구멍 위에서 볼트 결합된다.
도 8을 참조하면, 다른 실시 예를 도시한 것이다. 이 실시 예는 (i) 구멍(132)은 확산기(58)를 포함하는 전체 어셈블리가 통과하기에 충분히 큰 구멍(142)으로 대체되고, 및 (ⅱ) 도 8의 실시 예에서 RCP(50)는 임펠러(52), 구동 샤프트(56), 및 확산기(58)를 포함하는 통합 펌프 어셈블리로 설치된다. 이러한 실시 예에서 통합 펌프 어셈블리는 모터(54), 임펠러(52), 구동 샤프트(56) 및 통합 펌프 어셈블리에서 확산기(58) 내에 배치된 임펠러(52)를 가진 상기 통합 펌프 어셈블리(52, 54, 56, 58)로 함께 고정된 확산기(58)을 포함한다. 도 8은 구멍(142) 속으로 확산기(58)를 삽입하기에 앞서 구멍들(142) 중 해당하는 구멍 위에 배치된 통합 펌프 어셈블리(52, 54,56, 58)(참고, 임펠러(52)는 확산기(58)의 내부에 있고 그리하여 도 8에 보이지 않음을 유의하라)를 표시하여 설치함을 개략적으로 나타낸다. 이 실시 예는 펌프 케이싱을 포함할 수 있는 상업적으로 이용할 수 있는 펌프의 사용이 가능한 이점을 가지며, 또한 구멍(142)을 통해서 확산기(58)를 제거/교체할 수 있다. 또한, 이러한 실시 예는 원자로에 RCP(50)를 설치하기 전에 확산기(58) 내부에 임펠러(52)의 사전 정렬을 용이하게 한다.
도 8의 실시 예는 맨웨이9130)를 포함한다. 도 8의 실시 예에서, 맨웨이(130)는 확산기(58)의 설치/교체를 위하여 사용되지는 않으나, 일반적으로 증기 발생기 튜브 플러깅 또는 다른 보수 동작을 위해 사용된다(확산기(58) 검사를 포함할 수 있음).
도시된 실시 예는 고려되는 변형의 예들 및 다양한 실시 예이다; 도시되지 않은 추가적인 변형과 다양한 실시 예 역시 고려된다. 예를 들어, 도시된 PWR은 내부 증기 발생기(36)를 포함하는 통합된 PWR인 반면에, 일부 고려된 다른 실시 예에서 외부 증기 발생기가 대신에 채용되고, 이 경우에 공급수 주입구와 증기 배출구는 증기 발생기로의 일차 냉각수 배출구 포트와 증기 발생기로부터(다른 실시 예를 도시하지 않음) 일차 냉각수를 반환하는 일차 냉각수 주입구 포트에 의해 대체된다. 게다가 이러한 까닭으로 RCPS(50)를 내부의 증기 발생기에 기계적으로 결합하지 않는 장점이 확인된 반면에, 예를 들어, 배출구 플래넘(62)과 도시된 확산기(58)를 증기 발생기의 일차 냉각수 주입구와 직접 연결된 배출구를 가진 펌프 케이싱과 교체함으로써 RCPS를 증기 발생기 주입구에 결합하는 것이 선택적으로 고려된다.
바람직한 실시 예는 도시되고 설명되었다. 물론, 수정 및 변경은 앞의 상세한 설명을 읽고 이해하는 즉시 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발생할 것이다. 본 발명은 이러한 모든 수정 및 변경은 첨부된 특허 청구 범위 또는 그와 동등한 범위에 포함하는 것으로 해석됨을 의미한다.

Claims (31)

  1. 가압 경수로를 포함하는 장치에 있어서,
    가압 경수로(PWR)는;
    수직 방향으로 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기, 원통형 압력 용기에 배치된 핵 원자로 노심,
    세퍼레이터 플레이트 위에 배치된 가압기 볼륨을 포함하고 있는 통합 가압기와 세퍼레이터 플레이트 아래 배치되어 원자로 노심을 포함하는 원자로 볼륨을 정의하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력용기를 분리하는 원통형 압력용기 내에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하되, 상기 세퍼레이터 플레이트는 가압기 볼륨과 원자로 볼륨 사이의 유체 소통을 제한하지만 완전히 차단하지는 않으며, 및
    i) 원자로 볼륨에서 압력 용기 내에 배치된 임펠러, (ⅱ) 압력 용기 외부에 배치된 펌프 모터, 및 (iii) 펌프 모터와 임펠러를 연결하여 동작하는 구동 샤프트를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하며, 여기서 (1) 원자로 냉각수 펌프의 어떠한 부분도 가압기 볼륨 내에 배치되지 않고, 및 (2) 구동 샤프트는 적어도 임펠러가 통과하기에 충분히 큰 압력 용기의 구멍을 통해서 통과함을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    원통형 압력 용기의 단면은 통합 가압기의 리세스로 정의되는 좁아진 부분을 포함하고, 상기 펌프 모터는 리세스에 적어도 부분적으로 배치됨을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    펌프 모터는 원통형 압력 용기의 원자로 용기 부분의 단면 영역과 적어도 부분적으로 중첩됨을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프의 구동 샤프트는 원통형 압력 용기의 실린더 축과 평행하는 방향임을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 원통형 압력 용기의 실린더 축 둘레에 360°/N 간격으로 이격된 N 개의 원자로 냉각수 펌프를 포함하고 여기서 N은 2 이상의 정수임을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    원자로 볼륨에서 원통형 압력 용기 내부에 동심원으로 배치된 속이 빈 원통형 중앙 라이저를 더 포함하며; 및
    원자로 냉각수 펌프의 임펠러는 일차 냉각수를 아래쪽 방향으로 속이 빈 원통형 라이저와 원통형 압력용기 사이로 정의된 환형 다운커머 안으로 밀어내도록 구성됨을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    환형 다운커머에 배치된 내부 증기 발생기를 더 포함함을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 원자로 냉각수 펌프와 내부 증기 발생기를 이격시키는 배출구 플래넘(plenum)으로 일차 냉각수를 방출함을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 임펠러를 포함하는 환형 펌프 확산기를 더 포함하며, 및
    상기 장치는 세퍼레이터 플레이트 아래 배치된 지지 플레이트를 더 포함하고, 지지 플레이트는 펌프 확산기를 지지함을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    i)원자로 냉각수 펌프는 임펠러를 포함하는 펌프 확산기를 더 포함하며, ii) 샤프트가 통과하는 압력 용기의 구멍은 너무 작아서 펌프 확산기가 통해서 통과할 수 없음을 특징으로 하는 가압경수로를 포함하는 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    펌프 확산기가 통과하기에 충분히 크도록 펌프 확산기 또는 아래에 배치된 맨웨이를 더 구비한 가압경수로를 포함하는 장치.
  12. 압력 용기와 압력 용기 내에 배치된 원자로 노심을 포함하는 가압 경수로(PWR) 상에 펌프 모터, 구동샤프트, 임펠러 및 마운팅 플렌지를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법에 있어서,
    설치 단계는: 펌프 모터가 구동 샤프트에 의해 임펠러와 연결된 압력 용기 외부에 배치된 유니트로 펌프 어셈블리를 형성하기 위하여 압력용기 외부에 펌프 모터, 구동 샤프트, 임펠러, 및 마운팅 플랜지를 미리 조립하는 단계;
    펌프 모터가 압력 용기의 외부에 있는 반면에, 압력 용기의 구멍을 통해서 펌프 어셈블리의 임펠러와 구동 샤프트를 삽입하는 단계; 및
    압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치하기 위하여 압력용기의 외부에 펌프 어셈블리의 플랜지를 고정하는 단계를 포함하고,
    상기 삽입 및 고정은 수직 방향으로 펌프 어셈블리의 구동 샤프트와 함께 압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치함을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 미리 조립에 의하여 형성된 통합 펌프 어셈블리의 구성 부품이 아닌 펌프 확산기(pump diffuser)를 포함하고 설치 단계는 삽입과 고정 작업을 제외한 작업에서 압력 용기 내에 펌프 확산기를 더 배치함을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    설치 단계는 삽입단계를 수행하기 전에 압력 용기 내에 펌프 확산기를 배치시키는 것을 포함하며, 및 펌프 확산기 내에 임펠러를 위치시키기 위하여 압력용기 구멍을 통해서 임펠러와 구동 샤프트를 삽입하는 것을 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    임펠러와 구동 샤프트가 삽입 통과하는 압력 용기의 구멍은 너무 작아서 펌프 확산기가 통과할 수 없고,
    임펠러와 구동샤프트가 삽입되는 압력 용기의 구멍으로부터 분리된 압력 용기 맨웨이를 통해서 압력용기 내부로 펌프 확산기를 삽입하여 배치하는 단계를 포함하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    압력용기 내에 펌프 확산기를 배치하는 단계는 압력 용기의 구멍을 통해서 펌프 어셈블리의 임펠러와 구동샤프트를 삽입하기 전에 수행됨을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    PWR 에 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 단계에서, 압력 용기 내부에 배치된 펌프 확산기를 남겨두는 반면에, PWR로부터 펌프 어셈블리를 제거하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    삽입 및 고정 단계는 수직 방향의 펌프 어셈블리의 구동 샤프트와 임펠러 위에 배치된 펌프 모터와 함께 압력 용기 상에 펌프 어셈블리를 설치함을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 설치하는 방법.
  19. 가압 경수로를 포함하는 장치에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는:
    펌프 어셈블리로 펌프 모터와 임펠러를 동작하도록 연결하는 펌프 모터, 임펠러, 및 구동샤프트를 포함하는 펌프 어셈블리, 및
    임펠러를 수용하도록 구성된 펌프 확산기를 포함하며, 펌프 확산기는 펌프 어셈블리와 함께 고정되지 않음을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    가압 경수로(PWR)는 수직 방향의 실린더 축을 가진 원통형 압력 용기, 원통형 압력 용기에 배치된 원자로 노심 및 세퍼레이트 플레이트 위에 배치된 통합 가압기 볼륨과 세퍼레이트 플레이트 아래 배치된 원자로 노심을 포함하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력 용기를 분리하는 세퍼레이터 플레이트를 포함하며;
    여기서 원자로 냉각수 펌프는 펌프 확산기에 배치된 임펠러와 함께 적어도 펌프 모터의 한 부분이 세퍼레이트 플레이트 위에 배치되고, 원자로 냉각수 펌프의 어떤 부분도 통합 가압기 볼륨을 통과하지 않게 PWR의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 수직 방향의 구동 샤프트와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  22. 청구항 20에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 수직 방향의 구동 샤프트와 임펠러 위에 배치된 펌프 모터와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  23. 청구항 20에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 세퍼레이트 플레이트 아래 원자로 용기 부분에 배치된 임펠러와 펌프 확산기와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  24. 청구항 20에 있어서,
    펌프 확산기는 세퍼레이트 플레이트 아래 배치된 지지 플레이트 상에 설치되어 지지되며, 여기서 임펠러는 펌프 확산기에 의하여 지지되지 아니하고 지지 플레이트에 의하여 지지되지 않음을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    지지 플레이트는 펌프 확산기의 흡입과 방출 면을 분리함을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  26. 청구항 20에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 임펠러가 통과하기에 충분히 큰 원통형 압력 용기의 용기 관통을 통해서 통과하는 구동 샤프트와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  27. 청구항 26에 있어서,
    압력 용기를 통과하는 구동샤프트와 함께 원자로 냉각수 펌프가 설치되는 원통형 압력 용기의 용기 관통은 너무 작아서 펌프 확산기가 통과하지 못함을 특징으로 하는 가압 경수로를 포함하는 장치.
  28. 가압 경수로를 포함하는 장치에 있어서,
    펌프 모터, 임펠러, 펌프 모터 및 임펠러와 동작하도록 연결된 구동 샤프트 및 펌프 확산기를 포함하되, 여기서 펌프 모터, 임펠러, 구동 샤프트 및 펌프 확산기는 펌프 확산기에 배치된 임펠러와 함께 통합 펌프 어셈블리로 고정된 원자로 냉각수 펌프, 및
    수직 방향으로 향하는 실린더 축을 가진 원통형 압력용기, 원통형 압력용기에 배치된 원자로 노심, 세퍼레이트 플레이트 위에 배치된 통합 가압기 볼륨과 세퍼레이트 플레이트 아래 배치된 원자로 노심을 포함하는 원자로 용기 부분을 정의하기 위하여 압력 용기를 분리하는 원통형 압력용기에 배치된 세퍼레이터 플레이트를 포함하는 가압 경수로(PWR)를 포함하며,
    여기서 통합 펌프 어셈블리는 펌프 모터의 적어도 한 부분은 세퍼레이터 플레이트 위에 배치되고 원자로 냉각수 펌프의 어떠한 부분도 통합 가압기 부분을 통과하지 않고, PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하는 장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 수직 방향의 구동 샤프트와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하는 장치.
  30. 청구항 28에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 수직 방향을 한 구동 샤프트와 임펠러 상에 배치된 펌프 모터와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하는 장치.
  31. 청구항 28에 있어서,
    원자로 냉각수 펌프는 세퍼레이트 플레이트 아래 원자로 용기 부분에 배치된 임펠러와 펌프 확산기와 함께 PWR 의 원통형 압력 용기 상에 설치됨을 특징으로 하는 원자로 냉각수 펌프를 포함하는 장치.
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