KR20150014514A - 가압수로형 원자로 컴팩트 증기 발생기 - Google Patents

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KR20150014514A
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매튜 씨. 에반스
알렉산더 더블유. 하크네스
크리드 테일러
윌리엄 이. 컴민스
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웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 격납 증기 드럼 및 재순환형 루프 배관으로의 외부를 사용하는 가압수로형 원자로용 증기 발생기 시스템에 관한 것이다. 증기 발생기 시스템은 원자로 냉각재 시스템의 외부에 증기 분리 및 급수 예열의 기능을 재배치시키는 것에 의해 일반적인 가압수로형 원자로 재순환형 증기 발생기의 배열을 변경한다. 증기 발생기 시스템 및 열 수력학적 조건은 격납의 내부에 증기 발생기 열교환기 부품 체적의 크기를 최소화시키도록 선택된다. 외부 증기 드럼 부품은 요구될 때 사고 조건에서 차단될 수 있고 개선된 붕괴 열 제거 용량을 위한 2차측 유체 저장소의 소스 및 급수 이벤트의 손실에 관한 공차로서 사용된다. 따라서, 격납의 내부에 증기 발생기 부품 체적은 감소되고 원자로 냉각재 시스템 부품에 요구되는 유지량이 유사하게 감소된다.

Description

가압수로형 원자로 컴팩트 증기 발생기{PRESSURIZED WATER REACTOR COMPACT STEAM GENERATOR}
본 발명은 가압수로형 핵원자로 그리고, 더 구체적으로, 가압수로형 원자로를 위한 증기 발생기에 관한 것이다.
가압수로형 원자로와 같은, 발전용 핵원자로에서, 열은 농축된 우라늄과 같은 핵연료의 분열에 의해 발생되고, 원자로 노심을 통해 흐르는 냉각재로 전달된다. 노심은 냉각재가 흐르는 연료 조립체 구조에서 서로 인접해서 장착된 연신된 핵연료봉을 포함한다. 연료봉은 함께 연장된 병렬 어레이에서 서로 이격된다. 소정 연료봉에서 연료 원자의 핵붕괴 동안 방출된 중성자 및 다른 원자 입자의 일부가 연료봉 사이의 공간을 통과하고 인접한 연료봉에서 핵분열 물질에 손상을 주어, 핵 반응 및 노심에 의해 발생된 열에 영향을 준다.
이동가능한 제어봉은 그렇지 않으면 핵분열 반응에 영향을 줄 수 있는 연료봉 사이에 통과하는 중성자의 일부를 흡수하는 것에 의해 핵분열 반응의 전체 속도의 제어를 가능하게 하도록 핵 노심에 걸쳐 분산된다. 제어봉은 일반적으로 중성자 흡수 물질의 연신된 봉을 포함하고 연료봉과 평행하게 그리고 그들 사이에 동작하는 연료 조립체에서 연신된 개구부 또는 가이드 딤블에 맞춰진다. 노심에 또 다른 제어봉을 삽입하는 것은 인접한 연료봉에서 핵분열에 영향을 주지 않고 더 많은 중성자가 흡수되게 하고; 그리고 제어봉을 후퇴시키는 것은 중성자 흡수의 범위를 감소시키고 핵반응의 속도 및 노심의 파워 출력을 증가시킨다.
도 1은 핵분열 물질을 포함하는 연료봉을 지지하는 핵노심(14)을 둘러싸는 덮개 헤드(12)를 갖는 일반적으로 원통형 압력 용기(10)를 포함하는, 단순화된 종래의 핵원자로 1차측 시스템을 나타낸다. 물과 같은 액체 냉각재는 증기 구동 터빈 발전기 또는 산업적 프로세스 증기 어플리케이션과 같은 이용 회로(미도시)로 열이 전달되는 일반적으로 증기 발생기로 언급되는 열교환기(18)로 열 에너지가 흡수되고 방출되는 노심(14)을 통해 펌프(16)에 의해 용기(10)로 펌프된다. 가압기(22)는 냉각재가 전비등(부피끓음)하지 않는다는 것을 보장하도록 시스템의 압력을 유지하기 위해 포함된다. 그런 후에 원자로 냉각재는 펌프(16)로 돌아가서 1차측 루프를 완료한다. 일반적으로, 복수의 위에 설명된 루프는 원자로 냉각재 배관(20)에 의해 단일 원자로 용기(10)에 연결된다.
이러한 설계를 사용하는 상업적 발전소는 일반적으로 약 1,100 메가와트 전력 이상이다. 더 최근에, 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨는 200-300 메가와트급 전력으로 소형 모듈식 원자로를 제안했다. 소형 모듈식 원자로는 원자로 용기 내에 위치된 모든 1차측 부품을 갖는 일체형 가압수로형 원자로이다. 요구되는 부품 크기 및 제조 방법은 일반적으로 증기 발생기를 더 커다란 1차측 시스템 부품 중 하나로 만들고; 그러므로, 원자로 용기 내에 증기 발생기를 병합하는 것은 서비스 관점에서는 물론 제조 관점에도 용기를 다루기 불편하게 한다. 따라서, 원자로 용기 내에 하우징되는 것으로부터 유익할 수 있는 증기 발생기 부품의 크기를 감소시킬 새로운 증기 발생기 설계에 대한 요구가 있다.
따라서, 새로운 컴팩트 증기 발생기 설계는 안전에서의 어떠한 희생 없이 종래의 가압수로형 원자로 증기 발생기의 효율성을 유지하는 것이 요구된다.
또한, 새로운 컴팩트 증기 발생기 설계는 원자로 격납 내에 저장될 필요가 있는 부품의 전체 크기를 감소시키는 것이 요구된다.
이들 그리고 다른 목적이 핵 노심을 하우징하는 원자로 압력 용기를 포함하는 가압수로형 핵원자로 시스템을 위한 컴팩트 증기 발생기 설계에 의해 달성된다. 컴팩트 증기 발생기는 각각이 1차측 유체 매체를 2차측 유체 매체로부터 차단시키는 한편, 적어도 부분적으로 1차측 유체 매체와의 열교환 관계에서 2차측 유체 매체를 유지하기 위한 1차측 및 2차측을 갖는 제 1 압력 용기 내에 하우징되는 열교환기를 포함한다. 열교환기의 1차측은 핵 노심과 유체 연통하도록 구성된다. 증기 발생기는 또한 열교환기의 2차측과의 유체 연통이도록 구성된 2차측 압력 용기를 포함하는 증기 드럼을 포함하고, 동작 시에, 제 1 압력 용기는 제 2 압력 용기의 제 2 압력보다 더 높은 1차측 압력에서 유지된다.
바람직하게, 제 1 압력 용기는 가압수로형 핵원자로 시스템의 1차측 루프를 하우징하는 원자로 격납고 내에 하우징되고 2차측 압력 용기는 원자로 격납 외부에 하우징된다. 더 구체적으로, 제 1 압력 용기는 노심을 하우징하는 원자로 압력 용기이고, 열교환기 및 1차측 냉각재 루프 및 1차측 유체 매체는 원자로 냉각재이다. 일 실시예에서, 증기 드럼은 2차측 설계 압력에 등급화된 제 2 압력 용기, 2차측 압력 용기 내에 하우징된 습기 분리 장비, 급수 분배 디바이스 및 습증기, 급수, 재순환액 및 건증기 각각을 위한 유동 노즐을 포함한다. 증기 드럼은 또한 2차측 블로 다운 디바이스, 슬러지 수집장치 및/또는 유리된 파편 트랩 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
증기 드럼은 바람직하게 열교환기 상의 습증기 출구를 제 2 압력 용기로의 습증기 노즐 입구에 연결하는 습증기 배관 세그먼트 및 제 2 압력 용기 상의 재순환액 출구 노즐을 열교환기 상의 과냉각 재순환형 입력부와 연결하는 재순환액 배관 세그먼트를 포함하는 재순환형 루프를 갖는 열교환기에 연결된다. 바람직하게, 재순환액 배관 세그먼트는 재순환형 펌프를 포함한다. 부가적으로, 습증기 배관 세그먼트 및 재순환액 배관 세그먼트 각각은 열교환기를 증기 드럼으로부터 차단시키기 위한 차단 밸브를 포함하고 재순환형 루프는 열교환기와 차단 밸브 사이의 1차측 압력에 대해 그리고 차단 밸브와 증기 드럼 사이의 2차측 압력에 대해 등급화된다.
또 다른 실시예에서, 증기 드럼은 재순환액의 자연 재순환을 용이하게 하도록 열교환기보다 더 높은 높이에서 지지된다. 또한, 또 다른 실시예에서, 열교환기는 1차측 유체 및 2차측 유체 매체 중 하나 이상이 흐르는 하나 이상의 튜브 시트 사이에 연장하는 복수의 열교환 튜브를 포함한다. 필요에 따라, 1차측 유체 매체 및 2차측 유체 매체는 역류 관계에서 열교환 튜브를 통해 또는 그 주위로 흐른다.
따라서, 이러한 배열은 전체 열전달 계수 및 로그 평균 온도차를 최대화하는 것에 의해 증기 발생기를 통한 열전달 용량을 증가시킨다.
이하에 주장된 본 발명의 또 다른 이해는 첨부된 도면과 관련해서 읽힐 때 바람직한 실시예에 관한 다음의 설명으로부터 얻어질 수 있고 여기서:
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 핵원자로 시스템의 단순화된 개략도이고;
도 2는 본 발명의 혜택을 병합할 수 있는 소형 모듈식 일체형 원자로 시스템을 나타내는 부분 단면 사시도이고;
도 3은 도 2에 도시된 원자로의 확대도이고; 그리고
도 4는 모듈식 가압수로형 원자로에 적용될 수 있는 본 발명의 증기 발생기의 하나의 실시예의 더 세부적인 사시도이다.
도 2-4에 도시된, 이하에 주장된 본 발명의 실시예는 원자로 격납 외부의 증기 드럼 및 재순환형 루프 배관을 사용하는 가압수로형 핵원자로용 증기 발생기 시스템을 설명한다. 본 발명은 격납의 외부에 증기 분리 및 급수 예열의 기능을 재배치하는 것에 의해 일반적인 가압수로형 핵원자로 재순환형 증기 발생기의 배열을 변경한다. 동일한 도면 부호가 대응하는 부품을 언급하도록 여러 도면 가운데 사용된다. 증기 발생기 시스템 설계 및 열 수력학적 조건은 격납 내부의 증기 발생기 부품 체적의 크기를 최소화하기 위해 선택된다. 외부 증기 드럼 부품은 필요할 때 사고 조건에서 차단될 수 있고 개선된 붕괴열 제거 용량을 위한 2차측 유체 저장소의 소스 및 급수 이벤트의 손실을 위한 공차로서 사용된다. 본 발명은 격납의 내부에 증기 발생기 부품 체적을 현저하게 감소시키고 원자로 냉각재 시스템 부품 상에 요구되는 유지량을 감소시킨다.
일반적으로, 증기 발생기의 두 가지 타입, 관류형 증기 발생기 및 재순환형 증기 발생기 중 하나가 가압수로형 원자로 시스템에 사용된다. 일반적으로, 관류형 증기 발생기는 막비등과 단일상 증기 과열의 열전달 체계를 통과하는 것을 요구하는 과열된 증기를 생성한다. 이들 열전달 체계는 격납의 내부에 추가적인 표면적 및 증기 발생기 체적을 요구한다. 부가적으로, 관류형 설계는 2차측 저장소가 붕괴열 제거를 위한 메커니즘을 제공함에 따라 급수 과도기의 손실을 고려할 때 2차측 저장소의 부족을 겪는다. 그러나, 이러한 작은 2차측 저장소는 격납 사고 분석으로의 증기관 파단 및 급수관 파단의 양 및 에너지 방출을 고려할 때 유리하다.
일반적으로, 재순환형 증기 발생기는 건포화 증기를 생성하고 과냉각비등 및 핵비등의 효율적인 열전달 체계 내에서 대략 동작하도록 설계된다. 그러나, 이들 설계는 습기 분리 도구를 위한 격납의 내부에 상당한 공간을 요구한다. 커다란 2차측 저장소는 급수 과도기의 손실을 고려할 때 유리하지만 격납 사고 분석으로의 증기관 파단 및 급수관 파단의 양 및 에너지 방출을 고려할 때 불리하다.
본 발명은 격납 내의 컴팩트한 증기 발생기를 위한 설계 및 급수 과도기의 손실, 격납 사고 분석으로의 급수관 파단 및 증기관 파단의 양 및 에너지 방출 모두에서의 개선을 제공한다. 관류형 또는 재순환형 증기 발생기를 사용하는 것은 소형 모듈식 원자로에서 발견되는 바와 같이 구성, 공간 및 접근 요구사항으로 인해 특정 원자로 설계에 실제적이지 않을 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 컴팩트한 증기 발생기 설계로부터 유리할 수 있는 그러한 소형 모듈식 원자로를 도시한다. 도 2는 격납, 원자로 용기 및 그들의 내부를 나타내도록 부분 단면 사시도를 나타낸다. 도 3은 도 2에 도시된 원자로 용기의 확대도이다. 가압기(22)는 원자로 용기 헤드(12)의 상부에 일체화되고 분리 부품에 대한 필요성을 없앤다. 원자로 냉각재 1차측 루프의 핫 레그의 일부를 형성하는 핫 레그 라이저(24)는 1차측 냉각재를 노심(14)으로부터 핫 레그 라이저(24)를 둘러싸는 열교환기(26)로 향하게 한다. 복수의, 본 발명의 예시적인 실시예에서 6 내지 8개의 원자로 냉각재 펌프(28)는 상부 내부(30)의 상부 단부 부근의 높이에서 원자로 용기 주위로 둘레를 따라 이격된다. 원자로 냉각재 펌프는 수평으로 장착된 축류형 밀폐 모터 펌프이다. 원자로 노심(14) 및 상부 내부(30)는, 크기를 제외하고, 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨, 피츠버그, 펜실베니아에 의해 공급된, 종래의 AP1000® 원자로에서 대응하는 부품과 실질적으로 동일하다.
도 4는 소형 모듈식 원자로에 적용된 바와 같이 본 발명의 하나의 바람직한 실시예의 열교환기(26) 및 증기 드럼(32)을 병합하는 원자로 용기(10)의 상부 헤드(12)의 더 구체적인 도면을 도시한다. 도 2-4에 도시된 바와 같은 일체형 가압수로형 원자로에서, 핵증기 공급 시스템의 1차측과 일반적으로 연관된 모든 부품은 격납(34) 내에 일반적으로 하우징되는 단일 압력 용기(10)에 포함된다. 압력 용기(10) 내에 하우징된 1차측 부품은 증기 발생기의 1차측, 원자로 냉각재 펌프, 가압기 및 핵원자로 자체를 포함한다. 여기에 설명된 실시예에 따른 증기 발생기 시스템은 일체형 증기 발생기 열교환기(26), 격납 증기 드럼(32)에 대한 외부, 재순환형 펌프(36) 및 재순환형 배관(38)을 포함한다. 재순환형 배관(38)은 열교환기(26)의 습증기 출구 노즐(44)을 증기 드럼 압력 용기(52) 상의 습증기 노즐 입구(46)에 연결하는 습증기 배관 세그먼트(40)를 포함한다. 재순환형 배관(38)은 증기 드럼 압력 용기(52) 상의 재순환액 출구 노즐(48)을 열교환기(26) 상의 과냉각된 재순환형 입구 노즐(50)과 연결하는 재순환액 배관 세그먼트(42)를 더 포함한다. 증기 발생기 열교환기(26)는 원자로(10)에 의해 공유된 1차측 설계 압력에 대해 등급화된 압력 용기(12) 및 다른 일체형 부품, 두 개의 튜브 시트(54, 56), 핫 레그 배관(24)(핫 레그 라이저로도 언급됨), 하부 튜브 시트(54)와 상부 튜브 시트(56) 사이에 연장하는 열전달 튜브(58), 튜브 지지부(60), 2차측 유체 매체의 유동을 열전달 튜브(58) 사이에 향하게 하기 위한 2차측 유동 배플(76)을 포함한다.
열교환기 압력 용기(12)는 격납 내에 유지되고 원자로 격납 벽(34)에 의해 용기 드럼 압력 용기(52)로부터 분리된다. 격납 증기 드럼(32)에 대한 외부는 2차측 설계 압력에 대해 등급화된 압력 용기(52), 원심 타입 및 셰브런 타입 습기 분리 장비, 각각 도면부호(62, 64), 급수 분배 디바이스(66) 및 습증기(46), 급수(68), 재순환액(48) 및 건증기(70)를 위한 유동 노즐로 구성된다. 재순환형 펌프(36)는 재순환액 배관 세그먼트(42) 상에 위치된다. 부가적으로, 차단 밸브는 열교환기 습증기 출구(44)와 과냉각된 재순환형 입력부(50)의 부근 내에 습증기 배관 세그먼트(40) 및 재순환액 배관 세그먼트(42) 상에 위치된다. 재순환형 루프 배관(38)은 열교환기(26)와 차단 밸브(72) 사이의 1차측 압력, 즉, 원자로 압력에 대해 그리고 차단 밸브(72)와 증기 드럼(32) 사이의 2차측 압력에 대해 등급화된다.
원자로 용기(10)의 헤드(12)에서 열교환기(26)를 통해 1차측 원자로 냉각재의 유동은 도 4의 좌측면 상의 화살표에 의해 도시되고 재순환액의 유동은 도 4의 열교환기(26)의 우측면 상의 화살표에 의해 도시되고 열교환기(26)를 증기 드럼(32)에 연결한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 원자로 노심(14)을 빠져나온 가열된 원자로 냉각재는 핫 레그 라이저(24)를 통해 상부 튜브 시트(56)의 중심을 통해 위로 이동하고 여기서 그것은 고온측면 플레넘(74)에 진입하고 여기서 가열된 냉각재는 180°돌고 상부 튜브 시트(56)를 통해 연장하는 열전달 튜브(58)에 진입한다. 그런 후에 원자로 냉각재는 역류 배열로 과냉각된 재순환형 입구 노즐(50)을 통해 열교환기에 진입하는 재순환액 및 급수의 혼합에 열을 전달하는 튜브 시트(56)를 통해 연장하는 열전달 튜브(58)를 통해 아래로 이동한다. 과냉각된 재순환액 및 과냉각된 재순환형 입구 노즐(50)을 통해 열교환기(26)에 진입하는 급수는 2차측 유동 배플에 의해 열교환기의 바닥으로 아래로 그리고 열교환 튜브(58) 주위로 위로 향해지고 2차측 유동 배플에 의해 형성된 바와 같이 출구 채널(76)로 상부 튜브 시트(56) 바로 아래로 돌며, 여기서 그것은 습증기 출구 노즐(44)로 이동된다. 그런 후에 습포화 증기가 증기 드럼 습증기 노즐 입구(46)로 습증기 배관 세그먼트(40)에 의해 전달되고 여기서 그것은 원심 습기 분리기(62)를 통해 그런 후에 셰브런 분리기(64)를 통해 연속으로 전달된다. 그런 후에 건증기가 증기 노즐(70)에서 증기 드럼을 빠져나오고 유용한 작업의 생산을 위해 증기 터빈 발생기로 2차측 배관에 의해 전달된다. 원심 분리기(62) 및 쉐브런 분리기(64)에 의해 증기로부터 분리된 습기는 증기 드럼의 바닥을 통해 아래로 배출하고 여기서 그것은 급수 분배 디바이스(66)의 상부 상의 급수 노즐에 의해 분산된 급수 입구 노즐(68)을 통해 유입하는 급수와 결합된다. 결합된 재순환액 및 급수는 그런 후에 사이클을 반복하도록 재순환액 출구 노즐을 통해, 재순환액 배관 세그먼트(42)를 통해 그리고 과냉각된 재순환형 입력 노즐(50)로 전달된다.
따라서, 본 실시예에서, 증기 발생기 열교환기(26)는 원자로 위에 위치된다. 이러한 구성에서, 1차측 원자로 냉각재 유동은 핫 레그 배관(24)을 통해 수직으로 위로 향해지고, 그런 후에 증기 발생기 튜브 시트(56)와 가압기(22) 사이의 플레넘(74)에서 돌고 그런 후에 열전달 튜브(58)의 내부를 통해 수직으로 아래로 향해지고 여기서 열은 역류 배열에서 2차측 유체로 전달된다. 2차측 유동은 과냉각액으로서 증기 발생기 열교환기 쉘에 유입하고 포화된 증기 혼합물(30-60% 퀄리티)로서 빠져나가고 습기 분리를 위해 증기 드럼(32)으로 향해진다. 드럼에서 습기 분리 장비는 발전용 터빈으로의 입력을 위한, 99.9% 퀄리티보다 크거나 같은 건포화 증기 조건을 생성하도록 바람직하게 선택되고 크기조절된다. 2차측 동작 조건(압력 및 퀄리티)은 설계가 효율적인 핵비등 열전달 체계 내에 지배적으로 동작할 것임을 보장하도록 선택된다. 예를 들어, 증기 드럼은 재순환액이 급수를 예열하여 핵 비등의 시작을 위해 요구되는 민감한 열 부가를 감소시켜서 더 컴팩트한 설계를 초래하는 혼합 체적을 제공한다. 정상 전출력 조건 동안, 2차측 유체 재순환형 펌프(36)는 배관 손실을 상쇄하도록 수두 부가를 위해 사용되고; 저출력 조건 동안, 재순환형 펌프(36)는 우회될 수 있고 스팀 드럼 높이는 2차측 유체의 자연 순환을 보장하기에 충분하다.
본 실시예의 증기 발생기 열교환기 부품을 위한 다른 옵션은 튜브, 나선 코일 및 U-튜브를 통해 향해지는 재순환액을 갖는 열전달 튜브의 외부 상의 1차측 냉각재를 포함하지만, 그것으로 한정되지 않는 열전달 튜브(58)의 다양한 구성을 포함한다. 여기에 설명된 배열은 또한 비일체형 가압수로형 원자로 설계에 사용될 수 있다.
일반적으로, 재순환형 증기 발생 공정은 다음의 기능이 충족되는 것을 요구한다:
1. 자연 또는 강제 순환에 의한 열전달 표면적에 걸친 2차측 냉각재의 유동.
2. 1차측 냉각재(즉, 원자로 냉각재)로부터 2차측 냉각재로의 열전달. 이러한 열전달은 낮은 퀄리티 포화된 혼합물 유동의 형성을 초래한다.
3. 원심-타입, 셰브런 타입 및 중력 증기 분리 기법을 포함하는 다양한 기법의 사용을 통해 포화된 혼합물로부터의 증기의 분리.
4. 증기 분리기로부터의 포화액 재순환형 유동과 급수 예열/혼합.
본 발명은 증기 분리 및 급수 예열의 기능을 제거하고 그들을 원자로 냉각재 시스템 외부에 재배치시키는 것에 의해 일반적인 가압수로형 원자로 증기 발생기의 배열을 변경한다. 이러한 변경은 소형 일체형 모듈식 원자로가 일체형 증기 발생기를 사용하는 종래의, 커다란, 가압수로형 원자로 설치에 비할 때 더 작은 재순환수 유동을 요구하기 때문에 가능하다. 이러한 변화의 결과로, 일체형 원자로 냉각재 시스템 내의 공간 요구사항은 현저하게 감소된다.
정상 발전소 동작 동안, 발전소 발전 시스템은 증기 드럼으로부터 메인 스트림 출구 유동을 사용하여 동작한다. 계속적인 증기 드럼 동작은 스트림 유동으로의 질량 손실을 상쇄하는 급수의 주입에 의해 지지되고 또한 증기 분리 장비로부터 배출하는 포화액을 과냉각시킨다. 증기 드럼에서 액체 기둥에 의해 제공되는 바와 같이 포화액과 높이 수두의 급수 과냉각은 펌프 공동현상을 방지하도록 재순환형 펌프에 요구되는 유효 흡입 수두를 제공함에 따라 요구된다. 이러한 혼합은 또한 증기 발생기 열교환기에서 2차측 유동의 비등을 위해 요구되는 민감한 열 추가를 감소시킨다.
재순환형 펌프는 증기 발생기의 쉘 측면을 통해 2차측 냉각재의 계속적인 강제 순환을 제공한다. 증기 발생기 열교환기를 통한 1차측 냉각재로부터의 열전달은 2차측 유체에서 민감한 그리고 잠재하는 열 증가를 제공하고, 증기 발생기 열교환기 출구(44)에서 2상 포화된 혼합물 유동을 초래한다. 이러한 유동의 퀄리티는 증기 발생기 표면적, 재순환형 펌프 유동 속도 및 원자로 파워의 함수이다.
급수의 손실의 이벤트에서, 원자로는 보호적 계측에 의해 운전될 것이다. 증기 드럼의 사용은 강제 순환(가능하다면) 또는 증기 발생기 열교환기를 통한 자연 유동을 사용하여 잔열의 제거를 위한 커다란 열 질량을 제공할 것이다. 현재의 가압수로형 원자로 설계 원칙과 유사하게, 컨덴서 또는 대기로의 증기 덤프를 통한 열 제거는 2차측 냉각재가 일반적으로 오염되지 않기 때문에 허용가능하다.
증기 발생기 튜브 파열의 이벤트/붕괴 이벤트에서, 2차측 유체 냉각재 루프(38)는 차단 밸브(72)를 사용하여 차단될 것이다. 증기 발생기 열교환기 및 격납 엔빌로프(34) 내부의 배관이 원자로 용기(10)와 동일한 설계 압력을 갖기 때문에, 과압력 보호는 원자로 냉각재 시스템에 의해 제공된다. 잔열은 수동 발전소 안전 시스템에 의해 궁극적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 구체적으로 설명되는 반면에, 이들 세부사항에 대한 다양한 수정 및 대안이 개시의 전체 교시의 관점에서 전개될 수 있다는 것이 해당 기술분야의 당업자에 의해 인지될 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 도시하도록만 의도되고 첨부된 청구항의 전체 사상 및 임의의 그리고 모든 균등물이 주어지는 본 발명의 범위에 대해 제한하지 않는다.

Claims (11)

  1. 핵노심(14)을 하우징하는 원자로 압력 용기(10)를 포함하는 가압수로형 핵원자로 시스템을 위한 증기 발생기(18)로서, 상기 증기 발생기는:
    1차측 유체 매체를 2차측 유체 매체로부터 각각 차단하는 한편, 적어도 부분적으로 상기 1차측 유체 매체와 열교환 관계로 상기 2차측 유체 매체를 유지하기 위한 1차측 및 2차측을 갖는 제 1 압력 용기(10) 내에 하우징된 열교환기(26), 상기 1차측은 상기 핵노심과 유체 연통하도록 구성되고; 그리고
    상기 열교환기(26)의 상기 2차측과 유체 연통하도록 구성된 제 2 압력 용기(52)를 포함하는 증기(32) 드럼, 여기서 동작 시에 상기 제 1 압력 용기(10)는 상기 제 2 압력 용기의 2차측 압력보다 더 높은 1차측 압력에서 유지되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 압력 용기(10)는 상기 가압수로형 핵원자로 시스템의 1차측 냉각재 루프를 하우징하는 원자로 격납(34) 내에 하우징되고 그리고 상기 제 2 압력 용기(52)는 상기 원자로 격납 외부에 하우징되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 압력 용기(10)는 상기 노심(14), 상기 열교환기(26) 및 1차측 냉각재 루프를 하우징하는 상기 원자로 압력 용기이고 상기 1차측 유체 매체는 원자로 냉각재인 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 증기 드럼(32)은 2차측 설계 압력에 대해 등급화된 상기 제 2 압력 용기(52), 상기 제 2 압력 용기 내에 하우징된 습기 분리 장비(62, 64), 급수 분배 디바이스(66) 및 습증기, 급수, 재순환액 및 건증기 각각에 대한 유동 노즐(46, 68, 48, 70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 증기 드럼(32)은 2차측 블로 다운 디바이스, 슬러지 수집장치 및 유리된 파편 트랩 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 증기 드럼(32)은 상기 열교환기의 습증기 출구(44)를 습증기 노즐 입구(46)로 상기 제 2 압력 용기(52)에 연결하는 습증기 배관 세그먼트(40), 상기 제 2 압력 용기(52) 상의 재순환액 출구 노즐(46)을 상기 열교환기 상의 과냉각된 재순환형 입력부(50)와 연결하는 재순환액 배관 세그먼트(42)를 포함하는 재순환형 루프를 갖는 상기 열교환기(26)에 연결되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 재순환액 배관(40, 42)은 재순환형 펌프(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 습증기 배관 세그먼트(40) 및 상기 재순환액 배관 세그먼트(42) 각각은 상기 증기 드럼(32)으로부터 상기 열교환기(26)를 차단시키기 위한 차단 밸브(72)를 포함하고 상기 재순환형 루프는 상기 열교환기와 상기 차단 밸브 사이의 상기 1차측 압력에 대해 그리고 상기 차단 밸브와 상기 증기 드럼 사이의 상기 2차측 압력에 대해 등급화되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 증기 드럼(32)은 상기 열교환기(26)보다 더 높은 높이에서 지지되는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 열교환기(26)는 상기 1차측 유체와 상기 2차측 유체 매체 중 하나 이상이 흐르는 하나 이상의 튜브 시트(54, 56) 사이에 연장하는 복수의 열교환 튜브(58) 및 핫 레그를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 1차측 유체 매체 및 상기 2차측 유체 매체는 역류 관계로 흐르는 것을 특징으로 하는 증기 발생기(18).
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