KR20160045733A - 두 개의 유체들 사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기, 액체 금속과 기체를 이용한 열교환기의 용도, 액체 금속으로 냉각된 고속 중성자 원자로의 응용 - Google Patents

두 개의 유체들 사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기, 액체 금속과 기체를 이용한 열교환기의 용도, 액체 금속으로 냉각된 고속 중성자 원자로의 응용 Download PDF

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KR20160045733A
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heat exchanger
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KR1020167005521A
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라이오넬 까숑
크리스토프 가르니에
알렉산드레 몰라
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명은 2개의 유체들 사이의 열교환을 위한 열교환기, 액체 금속과 기체를 가진 열교환기의 용도, 및 액체 금속으로 냉각된 고속 중성자 원자로에 대한 응용이다.
본 발명은 제1 유체(N2)와 제2 유체(Na) 사이의 열교환기(1)와 관련된다. 본 발명에 따르면, 열교환기 구조는 질소(N2)와 같은 이차 유체의 공급 및 회복에 의해 길이 방향 끝단(2b) 반대편의 끝단(2a)으로 나트륨(Na)과 같은 일차 유체의 공급 및 복구가 가능하다. 이것은 열교환기의 2개의 유체들의 경로들 사이의 물리적 분리를 허용하고, 특히, 나트륨과 같은 어느 하나의 유체들을 위한 제한된 접근 가능성과 질소와 같은 다른 하나의 유체를 위한 비-제한적인 접근 가능성을 제공한다.

Description

두 개의 유체들 사이에서 열을 교환하기 위한 열교환기, 액체 금속과 기체를 이용한 열교환기의 용도, 액체 금속으로 냉각된 고속 중성자 원자로의 응용{HEAT EXCHANGER FOR EXCHANGING HEAT BETWEEN TWO FLUIDS, USE OF THE EXCHANGER WITH LIQUID METAL AND GAS, APPLICATION TO A FAST NEUTRON NUCLEAR REACTOR COOLED WITH LIQUID METAL}
본 발명은 두 개의 유체들 사이의 열교환기에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 컴팩트하고 높은 열 화력을 가진 신규한 형태의 열교환기의 제조에 관한 것이다.
본 발명은 압력 하의 칼란드리아(calandria)의 플레이트 형태의 하나 또는 그 이상의 열교환기 모듈들에 통합될 수 있는 열교환기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 2개의 유체들 사이의 열교환기의 주요 용도는 액체 금속과 기체를 이용한 용도이다. 그것은 유리하게 액체 나트륨과 질소와 관련될 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기가 목표로 하는 주요 응용은, 소위, 제4 세대 원자로 계열의 일부를 형성하고 나트륨 고속로(Sodium Faxt Reactor; 이하 "SFR"이라 함)로 명명되는 액체 금속으로 냉각된 고속 원자로의 제2 루프로부터 나오는 액체 나트륨과 같은 액체 금속과 액체 나트륨과 같은 액체 금속으로 냉각된 고속 원자로의 제3 루프로부터 나오는 가스로서 질소 사이의 열교환이다.
비록 전술한 내용은 이러한 주요 응용에 관계되지만, 본 발명의 열교환기는, 액체와 기체와 같이, 바람직하게 컴팩트하고 높은 화력을 가진 열교환기가 필요할 때와 같이, 2개의 유체들 사이의 열교환이 필요한 다른 그 어떤 응용에도 구현될 수 있다.
본 발명의 문맥에 있어서, "일차 유체(primary fluid)"는 차가운 유체인 이차 유체(secondary fluid)로 열을 전달하는 고온의 유체로서 일반적 의미를 나타내는 열적 용어로 이해되어야 한다.
다시 말해서, 본 발명의 문맥에서, "이차 유체"는 일차 유체로부터 열이 전달되는 차가운 유체로서 일반적 의미를 나타내는 열적 용어로서 이해되어야 한다.
주요 응용에 있어서, 일차 유체는 SFR 반응로의 열 변환 사이클의 소위, 2차 루프에서 순환하는 나트륨인 반면, 이차 유체는 상기 사이클의 3차 루프에서 순환하는 질소이다.
현존하는 소위, 플레이트 열교환기는 현존하는 소위, 튜브 열교환기에 대해 특히, 열 성능 레벨과 밀집도 면에서 열교환 체적에 대해 유리한 표면적의 비율이 높은 현저한 장점들을 제공한다. 컴팩트한 플레이트 열교환기들은 다양한 산업 분야에 사용된다.
예를 들어, 알려진 튜브 열교환기들은 직선 또는 U자 형태 또는 코일 형태로 굴곡된 튜브 다발이 천공된 플레이트들에 고정되고 칼란드리아로 명명되는 밀봉 엔클로저(sealed enclosure) 내부에 배치된, 튜브와 칼란드리아 열교환기이다. 이러한 튜브와 칼란드리아 열교환기들에 있어서, 어느 하나의 유체는 튜브들 내부에서 순환하는 반면 다른 하나의 유체는 칼란드리아 내부에서 순환한다. 이러한 튜브와 칼란드리아 열교환기들은 공간을 너무 많이 점유하기 때문에 컴팩트 하지 못하다.
압력 하의 칼란드리아에 배치된 컴팩트한 열교환기 모듈을 구비하는 열교환기의 제조에 대한 개시를 포함하는 문헌들이 이미 알려져 있다.
특허 FR 2733823은 밀봉 엔클로저와, 고유한 기계적 강도에 의해 허용될 수 있는 압력보다 더 높은 온도에서 플레이트들이 작동할 수 있도록 주름이 마련된 다수의 플레이트들로 구성된 압력하에서 칼란드리아의 설비를 개시한다. 그러한 열교환기의 구현은 주름이 형성된 한 다발의 플레이트들의 제조에 사용되는 기술에 매우 의존하고 단일의 플레이트 뭉치에 한정되고, 열교환기의 단위 화력을 제한하는 단점을 가진다.
컴팩트한 플레이트 열교환기는 현재 핵 시설 분야에서는 구현되지 못하고 그것들을 통합시킬 핵 산업 관련 법령도 없는 상태이다.
그러나, AREVA사는 고온 원자로(High Temerature Reactor; HTR) 또는 초고온 원자로(Very High Temperature Reactor: VHTR)로서 명명되는 원자로에서 고온 또는 초고온에서 기체를 이용하여 수행된 연구의 관점에서, 유체 공급부와 분배 매니폴드를 공통으로 배치시킨 일련의 플레이트 모듈의 칼란드리아 설계에 대한 해결책을 제안하였다. 이러한 해결책은 예를 들어, FR 2887618에 개시되어 있고, 열교환기의 단위 화력이 일련의 열교환기 모듈들의 갯수를 증가시키면 그만큼 증가될 수 있는 장점을 가진다. 반면에, 열교환기 모듈의 방사상 방위와 밀봉 엔클로저에 대한 매니폴드의 상대적 배치가 칼란드리아를 형성하고, 한편으로는, 열교환기의 사용은 액체의 배수(draining)가 불가능하기 때문에 기체와 기체 사이의 열교환에 한정되고, 다른 한편으로는, 진정으로 컴팩트한 열교환기를 구현할 수 없다. 따라서, 구조물들(밀봉 엔클로저, 서포트 등)과 매니폴드에 의해 점유되는 공간이 열교환기 모듈의 고유한 공간보다 훨씬 더 크다.
열교환기의 밀집성(compactness) 및 높은 단위 화력의 문제에 부가하여, 본 발명의 발명자들은 액체 나트륨과 같은 액체 금속과 기체 사이의 열교환기를 발견할 필요에 직면하였고, 그러한 필요성은 액체 금속 회로의 중력 배수(drainage)가 가능하기 때문에 이러한 회로에서 보유 구역의 배제가 가능하다.
시제품 형태의 액체 나트륨-급속 냉각 중성자 원자로용 연구의 관점에서, 발명자들은 액체 나트륨과 가스 사이의 열교환기의 설계에 대한 해결책을 이미 제안하였고 이것은 컴팩트한 플레이트 열교환기 모듈을 구현한다. 이러한 해결책은 예를 들어, 아래의 논문 [1]에 개시되어 있다.
도 1 내지 도 1c는 이러한 논문 [1]에 개시된 열교환기를 도시한다.
열교환기(1)는 질소(N2)(차가운 유체)인 제1 유체와 액체 나트륨(Na)인 제2 유체 사이의 열전달을 의도한다.
도 1 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 질소와 나트륨이 각각 열교환기(1)를 들어가고 나오는 특정의 온도와 압력을 나타낸다. 특히, 질소는 그 압력이 180 기압이기 때문에 밀봉 엔클로저(2) 내부에 만연한다.
열교환기(1)는 중앙축(X)과 중앙축(X)에 평행하게 수직으로 배치된 다수의 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)을 수용하는 밀봉 엔클로저(2)를 구비한다. 도 1a에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 동일한 열교환기 모듈의 수는 4개이다.
밀봉 엔클로저(2)는 대체적으로 원통형이고 커버(20)와 바닥(21)으로 구성된다. 커버(20)는 개구가 없다.
따라서, 밀봉 엔클로저(2)는 길이 방향 끝단들(2a)을 구비하고, 끝단들은 질소를 위한 입구(10)와 출구(11) 및 액체 나트륨을 위한 입구(12)와 출구(13)를 가진다.
각각의 열교환기 모듈(3.1,3.2,3.3,3.4)은 2개의 유체 회로들을 구성하고, 하나의 회로는 열교환기 모듈의 일차 유체로서, SFR 원자로로부터 유래하는 나트륨의 순환에 전용되고, 다른 회로는 이차 유체로서 질소의 순환에 전용된다.
다수의 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)은 서포트 구조물(4)에 의해 지지된다.
아래에서 설명되는 바와 같이, 서포트 구조물(4)은 밀봉 엔클로저(2)에 견고하게 고정된다. 이를 위하여, 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)은 유연성 아암들(40a)(40b)(40c)을 통해 엔클로저(2)에 매달린 개방-작업 서포트 플레이트(40) 위에 배치된다(도 1c 참조).
질소용 입구 챔버(5)는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)과 엔클로저(2)의 커버(20) 사이의 길이 방향 상부 끝단(2b)에서 엔클로저(2) 위에 축방향으로 형성된다.
도 1에서 내측을 향하는 화살표들에 의해 표시된 바와 같이, 이러한 챔버(5)는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 질소 회로의 미도시된 각각의 입구와 연통한다.
챔버(5) 맞은편의, 제1 중앙 매니폴드(6)는 중앙축(X) 주위에 축방향으로 배치된다. 이러한 제1 중앙 매니폴드(6)의 기능은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 나트륨으로부터 열이 전달된 고온의 질소를 회복하기 위한 것이다.
따라서, 이러한 제1 중앙 매니폴드(6)는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 질소 회로의 미도시된 각각의 출구와 연통한다. 하류에서, 제1 중앙 매니폴드(6)는 엔클로저(2)로부터 나오는 질소를 위한 출구(11)와 연통한다.
환형 매니폴드(7)는 제1 중앙 매니폴드(6)와 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4) 주위에 배치되어 질소를 위한 유도 공간을 형성한다. 환형 매니폴드(7)의 기능은 차가운 질소를 챔버(5)로 나르기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 환형 매니폴드(7)는 나팔 모양 형태의 디플렉터(70) 및 원통 형태의 쉘(71)로 대체적으로 구성된다. 따라서, 질소를 위한 유도 공간은 상류로부터 하류까지, 엔클로저(2)에 의해 외측이, 제1 중앙 매니폴드(6)에 의해 그 다음에 디플렉터(7)와 쉘(71)에 의해 내측이 각각 제한된다. 환형 매니폴드(7)는 제1 중앙 매니폴드(6) 주위에 동축적으로 배치된다.
따라서, 환형 매니폴드(7)는 상류에서 엔클로저(1)로부터 나오는 질소를 위한 입구(10) 및 하류에서 챔버(5)와 연통한다.
다수의 입구 도관들(81)(82)(83)(84)은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 나트륨 회로의 미도시된 입구들의 각각으로 고온 나트륨을 나르기 위해 배치된다.
따라서, 입구 도관들(81)(82)(83)(84)의 각각은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 나트륨 회로의 각각의 입구(31)(32)(33)(34)와 하류에서 연통한다.
도 1a에 더 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 입구(31)(32)(33)(34)는 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 밑면의 측면 사이드에 생성되고, 다수의 입구 도관들(81)(82)(83)(84)은 내측으로 굴곡되어 이러한 측면의 입구들(31)(32)(33)(34)에 개구될 수 있다.
다수의 출구 도관들(91)(92)(93)(94)은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 나트륨 회로의 축구들의 각각으로부터 나오는 차가운 나트륨을 추출하기 위해 배치된다.
따라서, 출구 도관들(91)(92)(93)(94)의 각각은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 어느 하나에 통합된 나트륨 회로의 출구와 상류에서 연통하고, 엔클로저(2)의 나트륨을 위한 출구(13)에 하류에서 연통한다. 차가운 나트륨을 위한 출구(13)는 엔클로저(2)의 꼭대기를 향해 측면으로 마련된다.
도 1a에 더 상세히 설명된 바와 같이, 각각의 나트륨 출구는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 꼭대기의 측면 사이드에 생성되고, 출구 도관들(91)(92)(93)(94)은 내측으로 굴곡되어 이러한 측면 출구들에 개구될 수 있다.
또한, 도 1a에 더 상세히 도시된 바와 같이, 입구 도관들(81)(82)(83)(84)은 제2 중앙 매니폴드(14)에 연통됨으로써 고온 액체 나트륨을 엔클로저(2)의 입구(12)를 통해 나른다. 제1 중앙 매니폴드(6)는 제2 중앙 매니폴드(14)와 같은 축을 가지며 환형 매니폴드(7)와 제2 중앙 매니폴드(14) 사이에 배치된다.
전술한 열교환기(1)의 작동은 질소와 나트륨의 경로와 관련하여 간단하게 설명될 것이다.
도 1의 측면 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 차가운 질소는 330℃의 온도와 180 기압의 압력에서 입구(10)를 통해 도달한 후, 환형 매니폴드(7)에 의해 엔클로저(2)의 꼭대기로 도달하여 커버(20)에 의해 입구 챔버(5)로 방향을 바꾸고 상승한 후 다시 내려온다.
그러면, 질소는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)을 통해 순환하고 여기서 뜨거운 나트륨으로부터 유래하는 열이 그것에 전달된다.
질소는 515℃의 온도에서 뜨겁게 되고, 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)로부터 나온 후 제1 중앙 매니폴드(6)를 경유하여 출구(11)를 통해 엔클로저로부터 추출된다.
그 부분을 위해, 뜨거운 나트륨은 530℃의 온도에서 입구(12)를 통해 제2 중앙 매니폴드(14)에 의해 이동된 후 입구 도관들(81)(82)(83)(84)에 의해 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4) 속으로 분배된다.
그러면, 뜨거운 나트륨은 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)을 통과하고 여기서 그것은 그 열을 질소로 전달한다.
나트륨은 345℃의 온도에서 차갑게 되고 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)로부터 나온 후 출구 도관들(91)(92)(93)(94)을 경유하여 출구(13)를 통해 엔클로저(2)로부터 추출된다.
전술한 열교환기(1)는 단위 화력이 높고 컴팩트하게 구성될 수 있다. 또한, 다수의 입구(8)와 출구(9) 도관들과 제2 중앙 매니폴드(14)를 구비하는 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 배치는 뜨거운 나트륨의 중력 배수를 허용할 수 있다. 실제로, 차가운 나트륨을 위하여, 출구 배관들의 내측으로-굴곡된 형태가 주어지고, 차가운 나트륨의 보유의 가능성을 높인다.
다른 한편으로, 이러한 열교환기는 유체들의 분포가 작동에 필요한 주어진 온도 레벨로 산업적 규모로 보장하기 어렵다는 주요한 단점을 보인다. 따라서, 본질적으로, 나트륨을 위한 흡입 매니폴드(14)와 금속 벨로우즈(15)를 사용하고 동축인 질소를 위한 출구 매니폴드(6) 사이의 완전한 슬라이딩 씰(seal)을 우선적으로 보장할 필요가 있다. 또한, 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)을 떠나는 뜨거운 질소는 하방-굴곡 화살표들에 의해 도시된 바와 같이, 디플렉터(70)에 의해 회복됨으로써, 열교환기 모듈들(3.1,3.2,3.3,3.4)의 매달린 서포트 구조(4)(40)에 열적으로 응력을 부여한다. 실제 서포트 부품(40)은 챔버(5)에 존재하는 뜨거운 질소와 하류에서 회복되는 차가운 질소 사이의 밀봉을 더 생성할 필요가 있다. 따라서, 아암들(40a)(40b)(40c)의 유연성의 양호한 열적 및 기계적 강도 및 금속 벨로우즈(16)를 통과하는 나트륨을 위한 입구 도관들(81)(82)(83)(84)의 레벨에서 양호한 유연성 모두를 보장할 필요가 있다.
논문 [1] : "프랑스 SFR 시제품용 혁신 파워 변환 시스템, ASTRID", L. Cachon 등, Proceeding of ICAPP'12, 시카고, 미국, 6월 24-28일, 2012, Paper 12300
따라서, 압력하의 칼란드리아에 배치된 컴팩트한 플레이트 열교환기 모듈을 구비하는 타입의 열교환기를 더 개선할 필요가 있고, 특히 높은 단위 화력과 엄청난 밀집성을 줄 필요가 있고, 산업적 규모의 생산이 가능해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 필요성을 적어도 부분적으로 만족시키는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 제1 유체와 제2 유체 사이의 열교환기로서, 중앙축을 가지고, 하나의 길이 방향 끝단에서 제1 유체를 위한 적어도 하나의 입구와 하나의 출구, 및 다른 하나의 길이 방향 끝단에서 제2 유체를 위한 적어도 하나의 입구와 하나의 출구를 구비하고 가압될 수 있도록 구성된 밀봉 엔클로저; 제1 유체 도관과 제2 유체 도관을 통합하고 중앙축에 평행하게 연장하고 엔클로저 내측에 배치된 적어도 하나의 열교환기 모듈; 적어도 하나의 열교환기 모듈을 지지 및 유지하기 위해 엔클로저에 견고하게 고정된 구조물; 구조물과 엔클로저 사이에 축방향에 형성되고 제1 유체 도관의 입구와 출구의 하나에 연통하는 제1 유체를 위한 입구 또는 출구 챔버; 중앙축 주위에서 연장하고 챔버 반대편에 축방향으로 배치되어, 엔클로저의 제1 유체를 위한 입구와 출구의 하나에 연통하고 제1 유체 도관의 입구와 출구의 다른 하나에 연통하는 제1 중앙 매니폴드; 제1 중앙 매니폴드와 적어도 하나의 열교환기 모듈 주위에 배치되고, 제1 유체를 위한 안내 공간을 형성하고, 엔클로저의 제1 유체를 위한 입구와 출구의 다른 하나에 연통하고 챔버와 연통하는 환형 매니폴드; 엔클로저의 제2 유체를 위한 입구와 연통하고 제2 유체 도관의 입구와 연통하는 적어도 하나의 입구 도관; 및 엔클로저의 제2 유체를 위한 출구와 연통하고 제2 유체 도관의 출구와 연통하며, 도관들이 서포트와 유지 구조에 의해 지지되지 않는 적어도 하나의 출구 도관을 구비한다.
"매니폴드(manifold)"는 하나 또는 그 이상의 채널들로 또는 그들로부터 각각 유체를 분배시키거나 수집할 수 있는 장치를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
"도관(conduit)"은 단일 채널에 또는 단일 채널로부터 유체를 분배시키거나 수집할 수 있는 도관을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
"서포트 및 유지 구조물에 의해 지지되지 않는"이라는 용어는 서포트 구조물의 기능이 도관들을 위한 서포트로서 기능하지 않으며 기계적 힘 또는 도관으로부터의 열응력을 받지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다시 말해서, 도관들은 서포트 및 유지 구조물로부터 이격되어 배치된다. 또 다른 방식으로, 도관들과 서포트 및 유지 구조물은 기계적으로 열적으로 서로 분리되어 있다.
다시 말해서, 본 발명은 나트륨과 같은 일차 유체를 공급 및 회복할 수 있고, 질소와 같은 이차 유체가 동일한 길이 방향 끝단과 반대편의 길이 방향 끝단에 의해 공급 및 회복될 수 있는 열교환기 구조를 구비한다. 이것은 열교환기에서 2개의 유체들의 경로들 사이의 물리적 분리를 구현할 수 있고, 특히 나트륨과 같은 하나의 유체를 위한 규제된 접근의 가능성 및 질소와 같은 다른 하나의 유체를 위한 규제되지 않은 접근의 가능성을 높일 수 있다.
따라서, 전술한 논문 [1]에 따른 열교환기와 비교하여, 뜨거운 질소를 회복시키기 위한 매니폴드와 뜨거운 나트륨을 공급하기 위한 매니폴드 사이에서 보장되어야 하는 슬라이딩 씰(seal)이 생략될 수 있다.
또한, 본 발명은 열교환기 모듈을 위한 서포트가 밀봉 엔클로저에 견고하게 고정되고 가장 차가운 유체(이차 유체)를 서포트의 사이드로 공급하는 것을 포함한다. 그것을 위해, 서포트 구조물은 상대적으로 낮은 온도에 노출되고, 따라서 그것이 열척으로 응력을 덜 받게 된다.
실제의 작동 구성에서, 열교환기는 중력에 의해 일차 유체를 밀봉 엔클로저의 바닥을 통해 배출시킬 수 있다. 밀봉 엔클로저의 꼭대기 부분에 배치된 제1 중앙 매니폴드 반대편에 의해 제2 유체가 추출된다.
논문 [1]에 따른 열교환기와 비교한 다른 장점은 열교환기 모듈을 위한 서포트 구조물과 도관들의 유연성이 제거된다.
요약하면, 본 발명에 따르면, 액체 금속-기체 열교환을 위한 높은 단위 화력을 가진 컴팩트한 열교환기가 얻어지고 산업적 생산이 신뢰성 있고 용이하게 보장될 수 있다.
유용한 실시예에 따르면, 열교환기는, 중앙축(X)에 평행하게 각각 연장하고 외부 엔클로저 내측에 각각 배치된 다수의 열교환기 모듈들; 엔클로저의 제2 유체를 위한 입구에 연통하고 열교환기 모듈의 제2 유체 도관의 입구와 연통하는 다수의 입구 도관들; 및 엔클로저의 제2 유체를 위한 출구와 연통하고 제2 유체의 출구와 연통하는 다수의 출구 도관들을 구비한다. 그러한 열교환기의 단위 화력은 높다.
바람직하게, 밀집성과 유체 분배의 이유들을 위해, 다수의 입구 도관들은 제2 중앙 매니폴드와 연통한다.
바람직하게, 밀집성과 유체 분배의 이유들을 위해, 다수의 출구 도관들은 제3 중앙 매니폴드와 연통한다.
유용한 실시예에 따르면, 각각의 열교환기 모듈의 제1 유체 도관 및/또는 제2 유체 도관의 입구는 각각의 모듈의 길이 방향 끝단에 배치된다.
유용한 변형예에 따르면, 제1 유체 도관 및/또는 제2 유체 도관은 각각의 모듈의 길이방향 끝단에 배치된다.
바람직하게, 각각의 열교환기 모듈의 제1 유체 도관의 입구와 제2 유체 도관의 출구는 동일한 길이 방향 끝단에 배치되고, 각각의 열교환기 모듈의 제2 유체 도관의 입구와 제1 유체 도관의 출구는 동일한 반대편 길이 방향 끝단에 배치된다.
다른 측면에 따른 본 발명은 전술한 열교환기의 동작 방법을 제공하고, 밀봉 엔클로저는 꼭대기에서 제1 유체를 위한 입구와 출구 및 바닥에서 제2 유체를 위한 입구와 출구에 대해 실질적으로 수직으로 배치된다.
또 다른 측면에 따른 본 발명은 전술한 열교환기의 용도와 관련되고, 이차 유체로서 제1 유체는 기체 또는 기체이고 일차 유체로서 제2 유체는 액체 금속이다.
유용한 실시예에 따르면, 제1 유체는 기본적으로 질소를 포함하고 제2 유체는 액체 나트륨으로 되어 있다.
제1 유체 또는 제2 유체는 원자로로부터 유래할 수 있다.
마지막으로 본 발명은 RNR-Na 또는 SFR로 명명되는, 액체 금속 특히, 액체 나트륨으로 냉각된 고속 중성자 원자로 및 전술한 열교환기를 구비하는 핵 시설에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점들과 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 예시적이고 비제한적인 방식으로 주어진 본 발명의 예시적 구현예의 상세한 설명을 읽을 때 더 명백해 질 것이다.
도 1은 선행기술에 따른 열교환기의 세로 방향 일부 단면을 포함하는 사시도이다.
도 1a는 도 1에 따른 열교환기의 일부 절단 사시도이다.
도 1b 및 도 1c는 도 1에 따른 열교환기의 상세도들이다.
도 2는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기의 일부 절단 사시도이다.
도 2a는 도 2에 따른 열교환기의 상부의 절단 사시도이다.
도 2b는 도 2에 따른 열교환기의 하부의 절단 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 열교환기의 서포트 구조물의 부분과 다수의 열교환기 모듈들을 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 2에 따른 열교환기의 서포트 구조물의 추가적인 부품과 다수의 열교환기 모듈들을 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 2에 따른 열교환기의 서포트 구조물의 다른 부가적 부품과 다수의 열교환기 모듈들을 도시하는 사시도이다.
도 5a는 도 5의 사세도이다.
도 6은 도 5의 반복 부분으로서, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기의 제1 중앙 매니폴드의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6의 반복 부분으로서, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기의 어느 하나의 유체의 입구 및 출구 도관 및 그들의 중앙 매니폴드의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 하나의 유체를 위한 입구 및 출구 도관들과 그들의 중앙 매니폴드의 분리 사시도이다.
도 8a는 도 7의 반복 부분으로서, 환형 매니폴드 부품의 배치 및 본 발명에 따른 열교환기의 밀봉 엔클로저의 바닥에 있는 입구 및 출구 도관들과 그들의 중앙 매니폴드의 사시도이다.
도 9는 밀봉 엔클로저의 커버와 환형 매니폴드의 다른 부품 사이의 상대적 배치를 나타내는 부분 절단 사시도이다.
본 출원의 명세서에 있어서, "수직", "하부", "상부", "바닥", "꼭대기", "아래", "위"의 용어들은 밀봉된 엔클로저를 가진 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기가 수직의 작동 구성일 때 상대적 기준으로 이해되어야 한다. 따라서, 작동 구성일 때, 밀봉 엔클로저(2)의 중앙축(X)은 수직이고 커버(20)는 꼭대기에 있다.
유사하게, 본 출원의 명세서에 있어서, "입구", "출구", "하류", 및 "상류"의 용어들은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기를 통과하는 2개의 유체들의 하나 또는 다른 하나의 순환의 방향에 대한 기준으로 이해되어야 한다.
명확성의 관점에서, 동일한 참조부호들은 도 1 내지 도 1c를 참조하여 이미 설명된 선행기술에 따른 열교환기(1) 및 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명될 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기(1) 모두를 위한 동일한 구성요소를 의미한다.
논문 [1]에 개시된 바와 같은 도 1 내지 도 1c의 선행기술에 따른 열교환기(1)는 배경기술에서 이미 논의되었으므로, 이하에서는 더 이상 설명하지 않는다.
본 발명의 발명자들은 논문 [1]에 따른 열교환기의 장점들 즉, 본질적으로, 양호한 밀집성과 높은 단위 화력을 보유하고 그 주요 단점들을 제거할 수 있는 방안을 찾았다. 그렇게 함으로써, 발명자들은 산업적 방식에서 유체들의 분배를 보장할 수 있는 방안을 찾은 것이다.
따라서, 발명자들은 질소(N2)(차가운 유체)인 제1 유체와 액체 나트륨(Na)인 제2 유체 사이의 열전달을 의도하는, 도 2 내지 도 9에 설명된 본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기(1)를 제안한다.
열교환기(1)는 수직 작동 구성으로 표시되고 밀봉 엔클로저의 꼭대기에 커버(20)가 구성된다.
중앙축(X)을 가진 열교환기(1)는 축(X)에 평행하게 수직으로 배치된 다수의 열교환기 모듈들(3.1)(3.2)(3.3)(3.4)(3.5)(3.6)(3.7)(3.8)이 내부에 수납된 밀봉 엔클로저(2)를 구비한다. 도 2 내지 도 9에 설명된 실시예에 있어서, 동일한 열교환기 모듈들의 갯수는 8개이다.
밀봉 엔클로저(2)는 기본적으로 원통형이고 커버(20), 바닥(21) 및 쉘 형태의 측면 재킷(22)을 구비한다. 커버(20)와 쉘(22)은 제1 그룹의 볼트들(23)에 의해 서로 연결된다. 바닥(21)과 쉘(22) 역시 제2 그룹의 볼트들(23)에 의해 서로 연결된다.
밀봉 엔클로저(2)는 길이 방향의 일단(2a)에서 질소를 위한 입구(10)와 출구(11)를 구비한다.
엔클로저(2)의 길이 방향의 타단(2b) 에는 나트륨을 위한 입구(12)와 출구(13)가 마련된다.
각각의 열교환기 모듈(3.1~3.8)은 2개의 유체 도관들을 포함하고, 하나의 도관은 열교환기 모듈을 위한 일차 유체로서, SFR 원자로부터 유래하는 나트륨(Na)의 순환 전용이고, 다른 도관은 이차 유체로서 질소(N2)의 순환 전용이다.
다수의 열교환기 모듈(3.1~3.8)은 서포트 및 유지 구조물(4)에 의해 지지된다. 서포트 및 유지 구조물(4)은 외부 엔클로저(2)에 견고하게 고정된다.
질소를 위한 입구 챔버(5)는 서포트 구조물(4)과 엔클로저(2)의 바닥(21) 사이의 길이 방향의 하단(2b)에서 엔클로저(2)의 밑면에 축방향으로 형성된다. 다시 말해서, 이러한 챔버(5)는 서포트 구조물(4)과 엔클로저(2)의 바닥(21) 사이의 가용 공간이다.
이러한 챔버(5)는 열교환기 모듈(3.1~3.8)의 하나에 통합된 질소 도관의 미도시된 각각의 입구와 연통한다.
챔버의 반대편에, 제1 중앙 매니폴드(6)가 중앙축(X) 주위에 축방향으로 배치된다. 이러한 제1 중앙 매니폴드(6)의 기능은 열교환기 모듈(3.1~3.8) 내부의 나트륨으로부터 열이 전달된 뜨거운 질소를 회복하기 위한 것이다. 이러한 뜨거운 매니폴드(6)는 모듈들(3.1~3.8)에 공통하지만 각각 독립적으로 출구(30)에 의해 이러한 매니폴드를 공급한다.
따라서, 이러한 중앙 매니폴드(6)는 상류에서 열교환기 모듈(3.1~3.4)의 하나에 통합된 질소 회로의 각각의 출구(30)와 연통한다. 하류에서, 이러한 중앙 매니폴드는 엔클로저(2)의 질소를 위한 출구(11) 즉, 커버(20)를 통해 연통한다.
환형 매니폴드(7)는 중앙 매니폴드(6)와 열교환기 모듈(3.1~3.8) 주위에 동축적으로 배치되고, 질소를 위한 유도 공간을 형성한다. 이러한 환형 매니폴드(7)의 기능은 챔버(5) 속으로 차가운 질소를 이동시키기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 이러한 환형 매니폴드(7)는 나팔 모양의 디플렉터(70)와 원통형의 쉘(71)을 구비한다. 환형 매니폴드(7)는 쉬트 메탈 작업에 의해 제조된 단일 피스로 구성될 수 있다.
디플렉터(70)와 엔클로저의 커버(20) 사이의 상대적 배치는 도 9에 도시된다.
입구(10)로부터 유래하는 차가운 질소를 위한 유도 공간(72)은 상류로부터 하류까지, 엔클로저(2)에 의해 외측이 그리고 환형 매니폴드(7)에 의해 내측만 즉, 디플렉터(7)와 쉘(71)에 의해 제한된다. 따라서, 쉘(71)의 기능은 모듈들(3.1~3.8)의 바닥 끝단들에 의해 분포시키기 위하여, 밀봉 엔클로저(2)의 벽을 따라 차가운 질소를 안내하는 것이다. 다시 말해서, 환형 공간(72)에 분포되는 차가운 질소는 밀봉 엔클로저(2)의 벽의 온도를 일반적으로 대략 330℃로 설정한다.
따라서, 환형 매니폴드(7)는 상류에서 엔클로저(2)의 질소를 위한 입구(10)와 연통하고 하류에서 챔버(5)와 연통한다.
다수의 입구 도관들(81)(82)(83)(84)(85)(86)(87)(88)은 열교환기 모듈들(3.1~3.8)의 하나에 통합된 나트륨 회로의 각각의 입구들(31)(32)(33)(34)(35)(36)(37)(38) 속으로 뜨거운 나트륨을 이동시키도록 배치된다.
따라서, 각각의 입구 도관(81~88)은 상류에서 엔클로저(2)의 나트륨을 위한 입구(12)와 연통하고, 하류에서 열교환기 모듈들(3.1~3.8)의 하나에 통합된 나트륨 회로의 각각의 입구(31~38)와 연통한다. 유용하게, 다수의 입구 도관들(81~88)은 제2 중앙 매니폴드(14)와 연통한다.
도 2에 더 잘 도시된 바와 같이, 각각의 입구(31~38)는 모듈(3.1~3.8)의 꼭대기에 생성되고, 다수의 입구 도관들(81~88)은 길이 방향의 입구들(31~38) 속으로 빠져 나올 수 있도록 내측으로 굴곡된다.
미도시된 변형예로서, 모듈들(3.1~3.8)의 꼭대기 부분에 길이 방향 사이드에 각각의 입구(31~38)를 만드는 가정이 가능하다. 다수의 출구 도관들(91)(92)(93)(94)(95)(96)(97)(98)은 열교환기 모듈들(3.1~3.8)의 하나에 통합된 나트륨 회로의 출구들의 각각으로부터 차가운 나트륨을 추출하도록 배치된다.
따라서, 각각의 출구 도관(91~98)은 상류에서 열교환기 모듈들(3.1~3.8)의 하나에 통합된 나트륨 회로의 출구와 연통하고 하류에서 엔클로저(2)의 나트륨을 위한 출구(13)와 연통한다. 차가운 나트륨을 위한 출구(13)는 바닥(21)을 통해 엔클로저(2)의 바닥을 향해 만들어진다. 유용하게, 다수의 출구 도관들은 제3 중앙 매니폴드(17)와 연통한다.
다수의 입구 도관(8)과 출구 도관(9) 및 그들의 상대적 배치가 도 7에 도시된다. 도 7에 따르면, 제2 중앙 매니폴드(14) 주위의 제3 중앙 매니폴드(17)의 동축적 배치를 명백하게 볼 수 있다.
도 3에 더 잘 도시된 바와 같이, 서포트 및 유지 구조물(4)은 엔클로저(2)의 바닥(21) 내부의 주변 숄더에 대해 지탱하는 서포트 플랫폼(40)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 차가운 질소의 공급과 뜨거운 질소의 회복 사이의 상대적인 밀봉 기능이 플랫폼(40)을 위해 생성될 필요가 없다. 따라서, 아래에서 더욱 분명하게 나타나는 바와 같이, 나트륨을 위한 입구 도관(8)과 출구 도관 사이에서 금속 벨로우즈에 의한 유연성이 불필요하다.
따라서, 플랫폼(40)은 개방-작업이 가능하고 특히, 중량을 감소시킬 수 있다. 열교환기 모듈들(3.1~3.8)의 바닥 표면들에 대한 접근을 위한 간격이 필요할 때, 큰 치수의 개구들이 생성될 수 있다. 따라서, 예시적인 방식으로, 플랫폼(40)은 기계화된 용접에 의해 생성된 빔 조립체일 수 있다. 모듈들(3.1~3.8)은 플랫폼(40)에 배치되고 플랫폼(40)에 고정된 앵글에 의해 위치가 유지된다(도 3 참조).
서포트 및 유지 구조물(4)은 열교환기 모듈들(3.1~3.8)을 측면으로 지지함과 동시에 플랫폼(40)에 고정된 측면 유지 수단(41)을 구비한다(도 4 참조). 예시적인 방식으로, 측면 유지 수단(41)은 모듈들의 외형에 근사하고 자동화 용접에 의해 제조되는 빔 조립체일 수 있다. 그것은 2개의 빔 그룹들이 서로 90°이고 열교환기 모듈들(3.1~3.8)을 4개의 동일한 그룹들로 구획할 수 있다(도 4 참조).
밀봉 플레이트(42)는 유지 구조물(41)에 스크류 결합된다(도 5 참조). 그 기능은 열교환기로 유입되는 차가운 질소와 각각의 열교환기 모듈(3.1~3.8)을 떠나는 뜨거운 질소 사이의 씰(seal)이 제1 중앙 매니폴드(6)에 의해 회복시키는 것이다.
제1 중앙 매니폴드(6) 즉, 뜨거운 질소 매니폴드는 밀봉 플레이트(42)에 직접 고정된다.
중앙 매니폴드(6)와 열교환기 모듈들(3.1~3.8) 사이의 슬라이딩 밀봉 시스템의 예시적인 실시예가 도 5a에 도시된다. 플렌지(43)는 스크류(44)에 의해 밀봉 플레이트(42)에 고정되고 모듈들의 출구(30)와 매니폴드(6) 사이의 분절 씰(45)이 배치된다. 씰(46) 역시 플렌지(43)와 밀봉 플레이트(42) 사이에 배치된다. 변형예로서, 금속 벨로우즈(bellows)가 제공될 수 있다.
그러면, 질소는 뜨거운 나트륨으로부터 유래하는 열이 전달되는 열교환기 모듈들(3.1~3.8)을 통해 순환한다.
뜨거워진 질소는, 515℃의 온도에서, 열교환기 모듈(3.1~3.8)을 떠나고 이어서 제1 중앙 매니폴드(6)를 경유하여 출구(11)에 의해 엔클로저로부터 추출된다.
그 부분을 위하여, 도 2의 상방을 향하는 수직 화살표에 의해 표시되는 바와 같이, 뜨거운 나트륨은, 530℃의 온도에서, 입구(12)를 통해 제2 중앙 매니폴드(14)에 의해 이동한 후 입구 도관들(81~84)에 의해 각각의 열교환기 모듈(3.1~3.8)에 분배된다.
그러면, 나트륨은 그 열을 질소로 전달하는 열교환기 모듈(3.1~3.8)을 통과한다.
차갑게 된 나트륨은, 345℃의 온도에서, 그들의 바닥 끝단들에 의해 열교환기 모듈(3.1~3.8)을 떠난 후 출구 도관들(91~98)을 경유하여 출구(13)에 의해 엔클로저(2)로부터 추출된다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 열교환기(1)에 있어서, 차가운 가스(차가운 질소)는 꼭대기로부터 바닥까지 순환하고 뜨거운 나트륨과 카운터-플로우(counter-flow)된다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에 더 잘 설명된 바와 같이, 차가운 기체(차가운 질소)는 챔버(5)에 도달하고, 열교환기 모듈(3.1~3.8)의 바닥 부분으로 들어간 후 모듈들의 출구들(30)을 통해 나와서 매니폴드(6)를 공급하고 최종적으로 출구(11)에 의해 열교환기를 떠난다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 예시적 실시예에 따른 열교환기(1)에 있어서, 각각의 모듈을 위한 가스 입구 매니폴드가 없다. 즉, 디플렉터(7)와 엔클로저(2) 사이에서 제한된 가스 채널들은 챔버(5)에서 엔클로저에 직접 나온다. 따라서, 엔클로저(2)에 의해 구획된 챔버(5)는 가스 입구 매니폴드로서 작용한다.
유체들의 순환은 자연 대류 순환과 다를 바 없다.
실제로, 강제 대류가 정상 작동을 위해 다시 말해서, 가스의 이동과 열교환기(1)의 액체 나튜륨의 이동을 개시하기 위해 제공된다. 그러면, 사고(예를 들어, 펌핑 중단)의 경우, 순환은 자연 대류에 의해 계속될 수 있다. 실제로, 냉각되는 나트륨은 떨어지고, 그것이 열교환기 모듈(3.1~3.8)에서 차가워질 때, 그 추출은 중력에 의해 가능하게 된다. 따라서, 차가워진 나트륨은 중력 배수를 향상시키는 장치의 바닥 부분에서 배출된다.
그 부분을 위하여, 차가운 가스(N2)는 밀봉 엔클로저(2)의 벽을 따라 하강하고, 중앙 매니폴드(6)에 의해 추출되게 다시 가열될 때 다시 재상승한다. 열은 열교환기(1)의 꼭대기를 향하는 진행에 유리하다.
다른 변형예들과 개선예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 제공될 수 있다.
1...열교환기 2...밀봉 엔클로저
3...열교환기 모듈 4...서포트 구조물
5...입구 챔버 6...제1 중앙 매니폴드
7...환형 매니폴드 8...다수의 입구 도관
9...다수의 출구 도관 10...질소를 위한 입구
11...질소를 위한 출구 12...나트륨을 위한 입구
13...나트륨을 위한 출구 14...제2 중앙 매니폴드
20...커버 21...바닥
22...쉘,재킷 23...볼트
30...출구 40...플랫폼
41...유지 구조물 43...플렌지
45...씰 70...디플렉터
71...쉘

Claims (13)

  1. 제1 유체(N2)와 제2 유체(Na) 사이의 열교환기(1)에 있어서,
    중앙축(X)을 가지고, 하나의 길이 방향 끝단(2a)에 있는 제1 유체를 위한 적어도 하나의 입구(10)와 하나의 출구(10), 및 다른 하나의 길이 방향 끝단(2b)에 있는 제2 유체를 위한 적어도 하나의 입구(12)와 하나의 출구(13)를 구비하고, 가압될 수 있도록 구성된 밀봉 엔클로저(2);
    제1 유체 도관과 제2 유체 도관을 통합하고 중앙축(X)에 평행하게 연장하고 엔클로저 내부에 배치된 적어도 하나의 열교환기 모듈(3.1~3.8);
    적어도 하나의 열교환기 모듈을 지지 및 유지하기 위해 엔클로저(2)에 견고하게 고정된 구조물(4)(40);
    구조물과 엔클로저 사이에 축방향으로 형성되고 제1 유체 도관의 입구와 출구(30)의 하나에 연통하는 제1 유체를 위한 입구 또는 출구 챔버(5);
    중앙축(X) 주위에서 연장하고 챔버 반대편에 축방향으로 배치되어, 엔클로저의 제1 유체를 위한 입구(10)와 출구(11)의 하나에 연통하고 제1 유체 도관의 입구와 출구(30)의 다른 하나에 연통하는 제1 중앙 매니폴드(6);
    제1 중앙 매니폴드(6)와 적어도 하나의 열교환기 모듈 주위에서 적어도 서포트(4)(40)에 배치되고, 제1 유체를 위한 안내 공간(72)을 형성하고, 엔클로저의 제1 유체를 위한 입구(10)와 출구(10)의 다른 하나에 연통하고 챔버(5)와 연통하는 환형 매니폴드(7);
    엔클로저의 제2 유체를 위한 입구(12)와 연통하고 제2 유체 도관의 입구(31~38)와 연통하는 적어도 하나의 입구 도관(9)(91~98); 및
    엔클로저의 제2 유체를 위한 출구(13)와 연통하고 제2 유체 도관의 출구와 연통하며, 도관들이 서포트와 유지 구조에 의해 지지되지 않는 적어도 하나의 출구 도관(9)(91~98)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    중앙축(X)에 평행하게 각각 연장하고 외부 엔클로저 내부에 각각 배치된 다수의 열교환기 모듈들(3)(3.1~3.8);
    엔클로저의 제2 유체를 위한 입구(12)에 연통하고 열교환기 모듈의 제2 유체 도관의 입구(31~38)와 연통하는 다수의 입구 도관들(8)(81~88); 및
    엔클로저의 제2 유체를 위한 출구(13)와 연통하고 제2 유체의 출구와 연통하는 다수의 출구 도관들(9)(91~98)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    다수의 입구 도관들(8)은 제2 중앙 매니폴드(14)와 연통하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    다수의 출구 도관들(9)은 제3 중앙 매니폴드(17)와 연통하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제3 중앙 매니폴드(17)는 제2 매니폴드(14) 주위에 동축적으로 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 열교환기 모듈(3.1~3.8)의 제1 유체 도관 및/또는 제2 유체 도관의 입구(31~38)는 각각의 모듈의 길이 방향 끝단에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 유체 도관 및/또는 제2 유체 도관의 출구(30)는 각각의 모듈의 길이방향 끝단에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    각각의 열교환기 모듈의 제1 유체 도관의 입구와 제2 유체 도관의 출구는 동일한 길이 방향 끝단에 배치되고, 각각의 열교환기 모듈의 제2 유체 도관의 입구와 제1 유체 도관의 출구는 동일한 반대편 길이 방향 끝단에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 열교환기의 작동 방법에 있어서,
    밀봉 엔클로저는 꼭대기에서 제1 유체를 위한 입구와 출구 및 바닥에서 제2 유체를 위한 입구와 출구에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 열교환기의 용도에 있어서,
    제1 유체는 이차 유체로서 기체 또는 기체으로 되어 있고 제2 유체는 일차 유체로서 액체 금속으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 용도.
  11. 청구항 10에 있어서,
    제1 유체는 질소를 포함하고 제2 유체는 액체 나트륨으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 용도.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    제1 유체 또는 제2 유체는 원자로로부터 유래하는 것을 특징으로 하는 용도.
  13. RNR-Na 또는 SFR로 명명되는, 액체 금속 특히, 액체 나트륨으로 냉각된 고속 중성자 원자로; 및
    청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 열교환기를 구비하는 핵 설비 장치.
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