KR20170028334A - Nuclear reactor and nuclear power plant having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자로용기 외부에 증기발생기가 배치되는 원자로 및 이를 구비하는 원전에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
원자로는 주요기기의 설치위치에 따라 주요기기(증기발생기, 가압기, 펌프등)가 원자로 외부에 설치되는 분리형원자로(예, 국내 가압경수로)와 주요기기가 원자로용기 내부에 설치되는 일체형원자로(예, SMART 원자로)로 나뉜다.Reactors can be divided into separate reactors (eg domestic pressurized light water reactors) in which main devices (steam generator, pressurizer, pump, etc.) are installed outside the reactor depending on the installation position of the main equipment and integral reactors in which the main equipment is installed inside the reactor vessel SMART reactor).
한편, 인쇄기판(printed circuit)형 열교환기 기술은 영국 Heatric 사(미국 특허공보 US4665975, 1987.05.19. 공고)에서 개발되어 일반 산업분야에 매우 다양하게 이용되고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 광화학적 식각 기술(Photo-chemical etching technique)에 의한 조밀한 유로배치 및 확산접합 기술을 이용하여 열교환기의 판 사이의 용접을 없앤 구조의 열교환기이다.On the other hand, printed circuit type heat exchanger technology has been developed by Heatric (United States Patent Publication No. US4665975, published on 1987.05.19) in the United Kingdom and is widely used in general industrial fields. The plate-type heat exchanger is a heat exchanger of which the welding between the plates of the heat exchanger is eliminated by using a dense flow path arrangement and diffusion bonding technique by photo-chemical etching technique.
이에 따라, 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 적용 가능하고, 고집적도와 우수한 열교환 성능을 갖추고 있다. 인쇄기판형 열교환기는 고온 고압의 환경에 대한 내구성, 우수한 열교환 성능, 고집적도 등의 장점으로 냉난방시스템, 연료전지, 자동차, 화학 공정, 의료기기, 원자력, 정보 통신 장비, 극저온 환경 등의 증발기, 응축기, 냉각기, 라디에이터, 열교환기, 반응기 등 매우 다양한 분야로 적용범위가 확대되고 있다.Accordingly, the plate-type heat exchanger is applicable to high-temperature and high-pressure environments, and has high integration and excellent heat exchange performance. The plate-type heat exchanger has advantages of durability against high-temperature and high-pressure environment, excellent heat exchange performance, and high integration degree. It can be used for evaporator, condenser, The application range is expanding to a wide variety of fields such as cooler, radiator, heat exchanger, and reactor.
또한, 판형(plate type) 열교환기는 100년 넘게 산업계에서 광범위하게 적용되고 있다. 판형 열교환기는 일반적으로 판을 압출하여 유로 채널을 형성하고, 판 사이를 개스킷을 사용하거나 일반 용접 또는 브레이징 용접을 사용하여 결합시킨다. 이에 따라, 인쇄기판형 열교환기와 적용분야는 유사하나 압력이 낮은 저압 환경에서 더 많이 이용되고 있다. 판형 열교환기의 열교환 성능은 인쇄기판형 열교환기보다 작고 쉘&튜브(shell and tube)형 열교환기보다 우수한 특성이 있다. 또한, 인쇄기판형 열교환기에 비하여 제작이 간편한 특징이 있다.In addition, plate type heat exchangers have been widely used in industry for over 100 years. Plate heat exchangers typically extrude the plate to form a flow channel and join the plates using a gasket or using conventional welding or brazing. As a result, the application field is similar to that of the plate-type heat exchanger, but it is used more and more in a low-pressure environment with low pressure. The heat exchange performance of a plate heat exchanger is smaller than that of a plate-type heat exchanger, and is superior to a shell and tube heat exchanger. In addition, it is easier to manufacture than a printing plate heat exchanger.
한편, 원전의 주요기기들은 원전의 안전성, 신뢰도, 가동률 향상 등의 목적과, 관련 요건에 따라 증기발생기에 대한 비파괴검사를 포함한 유지보수 작업을 수행하고 있다. 하지만, 인쇄기판형 증기발생기(열교환기)의 경우, 세관 또는 세부 유로가 매우 작아 각각의 유로에 대한 정밀한 검사 등의 유지보수 작업과, 가동중 시험(ISI)이 불가능한 이유로 인하여 원전에 적용함에 있어 많은 어려움이 발생되고 있다.On the other hand, the main equipment of the nuclear power plant is performing maintenance work including the non-destructive inspection of the steam generator according to the purpose of safety, reliability and operation rate improvement of the nuclear power plant and related requirements. However, in the case of a plate-type steam generator (heat exchanger) of a printing plate type, the maintenance work such as the precise inspection for each flow channel due to the very small size of the tubing or the detailed flow path, and the reason that the ISI is not possible, Difficulties are occurring.
본 발명은, 인쇄기판형 증기발생기를 원자로에 적용함에 따르는, 정밀한 검사와 유지보수 요건을 완화할 수 있는 원자로 및 이를 구비하는 원전을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a reactor capable of alleviating precise inspection and maintenance requirements, and a nuclear power plant equipped with the reactor, by applying a printing plate type steam generator to a reactor.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로는, 노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기와, 상기 원자로용기의 내부에 배치되고 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기와, 상기 원자로용기의 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 증기발생기, 및 상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며 상기 열교환기 및 증기발생기와 연결되어 순환계통을 형성하는 제2 유로를 구비하는 중간루프를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a reactor comprising: a reactor vessel configured to receive a core; a first fluid disposed inside the reactor vessel and accommodated in the reactor vessel; And a third flow path which is disposed outside the reactor vessel and into which a third fluid flowing from the liquid to the steam by the heat exchange flows, and a second flow path, And an intermediate loop having a second flow path through which a second fluid that is heat-exchanged with the fluid flows and which is connected to the heat exchanger and the steam generator to form a circulation system.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 유로는 각각 복수로 형성되는 제1 내지 제3 유로 채널을 구비하고, 상기 제1 내지 제3 유체는 각각 상기 제1 내지 제3 유로 채널을 흐르며 열교환되도록 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first to third flow paths include first to third flow path channels, respectively, and the first to third fluids are respectively connected to the first to third flow path channels So that heat exchange can be performed.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제3 유로 채널은, 상기 제3 유체의 유입 시 발생되는 유동 불안정을 완화시키기 위하여, 상기 제3 유체의 입구영역에 형성되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부를 구비할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the third flow channel may be formed in the inlet region of the third fluid to increase flow resistance to mitigate the flow instability generated when the third fluid flows in. The flow path resistance portion may be provided.
상기 유로저항부는, 상기 제3 유체의 입구영역의 유로면적이 일부 좁아지도록 형성되고, 상기 제3 유체가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록 주름지게 형성될 수 있다.The flow path resistance portion may be formed so that the flow path area of the inlet region of the third fluid is narrowed to some extent and the flow resistance of the third fluid is increased while passing through the plurality of curved flow paths.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 제2 유로 상에 배치되어 상기 제2 유로를 순환하는 상기 제2 유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the apparatus may further include a circulation pump disposed on the second flow path to provide a circulating power of the second fluid circulating through the second flow path.
상기 원자로는, 상기 순환펌프를 이용하여 상기 제1 유체의 온도를 높이는 가열운전이 가능하도록 이루어질 수 있다.The reactor may be configured to perform a heating operation to increase the temperature of the first fluid by using the circulation pump.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 원자로용기 내부와 연결되어 원자로냉각재계통의 압력을 제어하는 가압부를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the apparatus may further include a pressure unit connected to the inside of the reactor vessel to control the pressure of the reactor coolant system.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 열교환기는 상기 증기발생기보다 높은 위치에 배치될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the heat exchanger may be disposed at a higher position than the steam generator.
본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 증기발생기는 상기 열교환기보다 높은 위치에 배치될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the steam generator may be disposed at a higher position than the heat exchanger.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 피동잔열제거계통을 구비하는 원자로 및 상기 원자로를 수용하는 격납부를 포함하는 원전을 제안한다. 상기 원자로는, 노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기와, 상기 원자로용기의 내부에 배치되고 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기와, 상기 원자로용기의 외부에 배치되고 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 증기발생기와, 상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며 상기 열교환기 및 증기발생기와 연결되어 순환계통을 형성하는 제2 유로를 구비하는 중간루프, 및 상기 중간루프와 연결되어 사고 발생 시 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통을 포함한다.Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant including a reactor having a drift residual heat removal system and a storage portion for accommodating the reactor. The reactor includes a reactor vessel formed to receive a reactor core, a heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which a first fluid accommodated in the reactor vessel flows, and a heat exchanger disposed outside the reactor vessel And a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows; a second fluid, which is heat-exchanged with each of the first and third fluids, flows through the heat exchanger and the steam generator, An intermediate loop having a second flow path for forming a system, and a driven residual heat removal system connected to the intermediate loop to remove residual heat of the reactor and sensible heat of the reactor when an accident occurs.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 정지냉각계통을 구비하는 원자로 및 상기 원자로를 수용하는 격납부를 포함하는 원전을 제안한다. 상기 원자로는, 노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기와, 상기 원자로용기의 내부에 배치되고 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기와, 상기 원자로용기의 외부에 배치되고 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 증기발생기와, 상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며 상기 열교환기 및 증기발생기와 연결되어 순환계통을 형성하는 제2 유로를 구비하는 중간루프, 및 상기 중간루프와 연결되어, 상기 원자로의 운전 정지 시 상기 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 정지냉각계통을 포함한다.Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant including a reactor having a stationary cooling system and a storage portion for accommodating the reactor. The reactor includes a reactor vessel formed to receive a reactor core, a heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which a first fluid accommodated in the reactor vessel flows, and a heat exchanger disposed outside the reactor vessel And a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows; a second fluid, which is heat-exchanged with each of the first and third fluids, flows through the heat exchanger and the steam generator, And an idle cooling system connected to the intermediate loop to remove residual heat of the reactor and residual heat of the reactor when the reactor is shut down.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 원자로 및 상기 원자로를 수용하는 격납부를 포함하는 원전을 제안한다. 상기 원자로는, 노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기와, 상기 원자로용기의 내부에 배치되고 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기와, 상기 원자로용기의 외부에 배치되고 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 증기발생기와, 상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며 상기 열교환기 및 증기발생기와 연결되어 순환계통을 형성하는 제2 유로를 구비하는 중간루프를 포함한다.Further, in order to realize the above-mentioned problem, the present invention proposes a nuclear power plant including a reactor and a storage portion for accommodating the reactor. The reactor includes a reactor vessel formed to receive a reactor core, a heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which a first fluid accommodated in the reactor vessel flows, and a heat exchanger disposed outside the reactor vessel And a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows; a second fluid, which is heat-exchanged with each of the first and third fluids, flows through the heat exchanger and the steam generator, And an intermediate loop having a second flow path forming a system.
본 발명의 원자로 및 이를 구비하는 원전에 의하면, 열교환기와 증기발생기 사이에 배치되며, 열교환기 및 증기발생기를 흐르는 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르는 중간루프를 구비하여, 열교환기와 중간루프 사이 또는 증기발생기와 중간루프 사이의 압력경계에서 사고가 발생되는 경우에도, 제1 유체가 제3 유체로 전달되지 않는다. 결과적으로, 인쇄기판형 증기발생기를 구비하는 원자로의 유지보수 요건을 크게 완화시킬 수 있다.According to the nuclear reactor of the present invention and the nuclear power plant having the nuclear reactor, there is provided an intermediate loop disposed between the heat exchanger and the steam generator and through which the second fluid, which exchanges heat with the first and third fluids flowing through the heat exchanger and the steam generator, The first fluid is not transferred to the third fluid even if an accident occurs between the trough and the intermediate loop or between the steam generator and the intermediate loop. As a result, it is possible to greatly alleviate the maintenance requirements of the reactor having the printing plate type steam generator.
또한, 증기발생기가 원자로용기의 외부에 배치되어, 원자로용기 뿐만 아니라 원전의 전체적인 크기를 종래와 대비하여 크게 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 원전의 건설 및 운영 시 경제적인 측면에서 유리한 장점이 갖는다.In addition, the steam generator is disposed outside the reactor vessel, which can greatly reduce the overall size of the nuclear reactor as well as the reactor vessel, compared to the prior art. Accordingly, it is advantageous in terms of economy in construction and operation of nuclear power plants.
또한, 중간루프에 피동잔열제거계통 또는 정지냉각계통을 연결시켜, 원전의 사고 시, 또는 정상 운전 시 요구되는 안전 및 냉각계통들을 효과적으로 구현할 수 있다. 또한, 중간루프의 제2 유로 상에 배치되는 순환펌프를 통하여, 원자로용기 내부에 수용되는 제1 유체의 온도를 높이는 가열운전을 실시할 수 있는 장점이 있다.Also, by connecting the drift elimination system or the stationary cooling system to the intermediate loop, it is possible to effectively implement safety and cooling systems required at the time of a nuclear accident or during normal operation. Further, there is an advantage that the heating operation for raising the temperature of the first fluid accommodated in the reactor vessel can be performed through the circulation pump disposed on the second flow path of the intermediate loop.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자로 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도들.
도 5는 도 1에 도시된 증기발생기를 흐르는 제3 유로의 일 예를 나타낸 개념도.1 is a conceptual diagram showing a reactor according to an embodiment of the present invention and a nuclear power plant having the same.
2 is a conceptual diagram showing a nuclear reactor according to another embodiment of the present invention and a nuclear power plant having the same.
FIG. 3 and FIG. 4 are conceptual diagrams showing a reactor according to another embodiment of the present invention and a nuclear power plant having the same.
FIG. 5 is a conceptual view showing an example of a third flow path through the steam generator shown in FIG. 1. FIG.
이하, 본 발명의 원자로 및 이를 구비하는 원전에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a nuclear reactor of the present invention and a nuclear power plant having the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first explanation. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자로(200) 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram showing a
먼저 도 1 을 참조하면, 원자로(100)는, 원자로용기(110), 열교환기(120), 증기발생기(130) 및 중간루프(140)를 포함한다.Referring first to FIG. 1, a
원자로용기(110)는, 도시된 바와 같이 내부에 노심(110a)을 수용하도록 형성된다. 또한, 원자로용기(110) 내부에는 노심(110a)에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각재가 함께 수용된다. 한편, 원자로(100)는, 원자로용기(110) 내부와 연결되어, 원자로냉각재계통의 압력을 제어하도록 이루어지는 가압부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각재는 가압부(150)에 의해 가압되도록 이루어지며, 이에 따라, 가압부(150)에 의해 가압되는 상기 냉각재는 끓는점이 증가하여, 액체 상태를 유지하며 원자로용기(110) 내부에 수용되는 노심(110a)을 냉각시키도록 이루어질 수 있다.The
열교환기(120)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원자로용기(110) 내부에 배치되고, 원자로용기(110) 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 열교환기(120)는 상기 제1 유체가 유입되고 배출되는 입구헤더(120a)와 출구헤더(120b)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 유체는, 원자로용기(110) 내부에 수용되는 상기 냉각재일 수 있다. 또한, 열교환기(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 증기발생기(130) 보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 한편, 원자로(100)는 상기 제1 유체가 상기 제1 유로로 원활하게 유입 및 배출되도록 상기 제1 유체에 대한 순환동력을 제공하는 원자로냉각재펌프(122)를 구비할 수 있다. 상기 원자로냉각재펌프(122)에 의해 원자로용기(110) 내부의 냉각재가 원활하게 순환될 수 있다.1, the
증기발생기(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원자로용기(110) 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하는 제3 유체가 흐르는 제3 유로(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 유체는, 도 1에 도시된 급수계통을 통해 액체 상태의 유체로 공급되며, 증기발생기(130)의 유로를 통과하며 열교환을 통해 증기 상태로 변화하여 터빈계통으로 유입될 수 있다. 이를 위하여, 상기 증기발생기(130)는, 상기 제3 유체가 유입되고 배출되는 입구헤더(133a)와 출구헤더(133b)를 구비할 수 있다.1, the
중간루프(140)는, 상기 제1 및 제3 유체와 열전달 현상에 의해 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르도록 형성되며, 상기 열교환기(120) 및 증기발생기(130)와 배관 등을 통해 연결되어 순환계통을 형성하는 제2 유로(미도시)를 구비한다. 이를 위하여, 중간루프(140)는 열교환기(120) 및 증기발생기(130)에 각각 입구해더와 출구해더를 구비할 수 있다. The
예를 들어, 중간루프(140)는, 도1 에 도시된 바와 같이, 열교환기(120) 측에 형성되어 상기 제2 유체가 유입되고 배출되는 입구헤더 및 출구헤더(140a1,140b1)을 구비하며, 증기발생기(130) 측에 형성되어 상기 제2 유체가 유입되고 배출되는 입구헤더 및 출구헤더(140a2,140b2)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 유체는 상기 제2 유로를 순환하는 동안 유체가 다른 계통으로 유입되거나 유출되지 않도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 유체는 비압축성 유체로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 유체가 온도에 의해 압축과 팽창되는 현상으로, 상기 제2 유로가 받는 영향을 완화시키도록 형성되는 압력제어기(144)가 설치될 수 있다. 상기 압력제어기(144)는 도시된 바와 같이 원자로용기(110) 외부에 배치될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1, the
한편, 상기 원자로(100)는 순환펌프(142)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
순환펌프(142)는, 상기 제2 유로 상에 배치되며, 상기 제2 유로를 순환하는 상기 제2 유체의 순환동력을 제공하도록, 상기 열교환기(120) 측에 형성되는 중간루프의 출구헤더(140b1)를 통해 배출된 상기 제2 유체가, 증기발생기(130) 측에 형성된 중간루프(140)의 입구헤더(140a2)로 흐르도록 형성되는 유로 상에 배치될 수 있다.The
또한, 상기 원자로(100)는 상기 순환펌프(142)를 이용하여 상기 제1 유체의 온도를 높이는 단계인 가열운전이 가능하도록 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 가열운전은 상기 노심(110a) 기동운전을 통해 노심(110a)을 임계상태로 만들고, 노심(110a)에서 생산되는 열을 이용하여 상기 냉각재(제1 유체)의 온도를 출력운전이 가능한 상태로 증가시키는 운전을 의미한다. 이에 따라, 상기 원자로(100)는, 증기발생기(130)가 원자로용기(110)에 배치되는 것에 의해 원자로용기(110) 내부의 체적이 줄어드는 동시에, 종래의 대형원전과 유사하게 순환펌프(142)에 의한 가열운전을 실시할 수 있다는 장점을 갖는다.In addition, the
이하, 본원발명의 열교환기(120) 및 증기발생기(130)에서 이루어지는 유체의 유동에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the flow of fluid in the
우선, 상기 제1 유체는 원자로용기(110) 내부에 배치되는 열교환기(120)의 입구헤더(120a)로 유입된다. 이때, 상기 제1 유체는 원자로냉각재펌프(122)에 의해 순환동력을 제공받을 수 있다. 그리고, 열교환기(120)의 입구헤더(120a)로 유입된 상기 제1 유체는, 중간루프(140)의 상기 제2 유로를 흐르는 상기 제2 유체와의 열전달 현상에 의해, 상대적으로 저온의 상기 제2 유체로 상기 제1 유체의 열이 전달되고, 온도가 내려간 상기 제1 유체는 열교환기(120)의 출구헤더(120b)를 통해 원자로용기(110) 내부에 수용된 제1 유체(냉각재)로 다시 순환된다.First, the first fluid flows into the
다음으로, 상기 중간루프(140)에 구비되는 상기 제2 유로를 흐르는 상기 제2 유체는, 상기 제1 유체와의 열교환 후, 열교환기(120) 측에 형성되는 출구헤더(140b1)를 통해 증기발생기(130) 측에 형성되는 입구헤더(140a2)를 통해 증기발생기(130)로 유입되고, 증기발생기(130)로 유입된 상기 제2 유체는, 증기발생기(130)의 상기 제3 유로를 흐르는 상기 제3 유체와 열교환된다. 이렇게 상기 제3 유체와 열교환된 상기 제2 유체는, 증기발생기(130) 측에 형성된 출구헤더(140b2)를 통해 증기발생기(130)의 외부로 배출되고, 이렇게 배출된 상기 제2 유체는, 다시 상기 중간루프(140)의 상기 제2 유로를 통해, 열교환기(120) 측에 형성되는 입구헤더(140a1)로 유입되며 순환될 수 있다. 이때, 상기 제2 유체는 상기 제2 유로 상에 배치되는 순환펌프(142)에 의해 순환동력을 제공받을 수 있다.Next, the second fluid flowing through the second flow path provided in the
그리고, 상기 증기발생기(130)에 구비되는 상기 제3 유로는 급수계통으로부터 공급되는 액체 상태의 상기 제3 유체를 증기발생기(130)의 입구헤더(133a)를 통해 공급받고, 증기발생기(130)로 공급된 상기 제3 유체는 상기 제2 유체와의 열교환을 통해 액체 상태에서 증기 상태로 변화하여, 증기발생기(130)의 출구헤더(133b)를 통해 배출되며, 이렇게 배출된 증기 상태의 상기 제3 유체는 터빈계통으로 공급된다. 한편, 상기 제1 내지 제3 유로는 각각 복수로 형성되는 제1 내지 제3 유로 채널(미도시)를 구비하고, 상기 제1 및 제3 유체는 각각 상기 제1 내지 제3 유로 채널을 흐르며 열교환되도록 이루어질 수 있다. 또한, 상기 1 내지 제3 유로 채널은 판형(plate type)으로 형성되거나, 인쇄기판형(printed circuit type)으로 형성될 수 있다.The third flow path provided in the
한편, 도 2를 참조하면, 원자로(200)는, 원자로용기(210), 열교환기(220), 증기발생기(230) 및 중간루프(240)를 포함한다. 여기서, 원자로용기(210), 열교환기(220), 증기발생기(230) 및 중간루프(240)는, 위에서 설명한 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전의 원자로용기(110), 열교환기(120), 증기발생기(130) 및 중간루프(140)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다.2, the
다만, 도 2에 도시된 원자로(200) 및 이를 구비하는 원전에 구비되는, 열교환기(220)는, 도 1에 도시된 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전과 달리, 원자로용기(110) 외부에 배치되는 증기발생기(230)보다 높은 위치에 배치된다.The
이상에서 설명한 본원발명의 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전에 의하면, 상기 열교환기(120)와 증기발생기(130) 사이에 배치되며, 열교환기(120) 및 증기발생기(130)를 흐르는 상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 상기 제2 유체가 흐르는 중간루프(140)를 구비하도록 이루어진다. 이에 따라, 열교환기(120)와 중간루프(140) 사이 또는 증기발생기(130)와 중간루프(140) 사이의 압력경계에서 사고가 발생되는 경우에도, 상기 제1 유체가 상기 제3 유체로 전달되지 않는다. 결과적으로, 특히 인쇄기판형 증기발생기(130)를 구비하는 원자로(100)의 유지보수 요건을 크게 완화시킬 수 있다. 또한, 증기발생기(130)가 원자로용기(110)의 외부에 배치되어, 원자로용기(110) 뿐만 아니라 원전의 전체적인 크기를 종래와 대비하여 크게 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 원전의 건설 및 운영 시 경제적인 측면에서 매우 유리한 장점이 갖는다.According to the
이하, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 원자로(300,400)에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter,
도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자로(300,400) 및 이를 구비하는 원전을 나타낸 개념도들이다.3 and 4 are conceptual
우선 도 3을 참조하면, 원자로(300) 및 이를 구비하는 원전은, 원자로용기(310), 열교환기(320), 증기발생기(330) 및 중간루프(340)를 포함한다. 여기서, 원자로용기(310), 열교환기(320), 증기발생기(330) 및 중간루프(340)는, 위에서 설명한 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전의 원자로용기(110), 열교환기(120), 증기발생기(130) 및 중간루프(140)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다. 3, the
다만, 도 3에 도시된 원자로(300) 및 이를 구비하는 원전은, 피동잔열제거계통(360)을 포함한다.However, the
피동잔열제거계통(360)은, 원전의 사고 발생 시 동작하는 안전 계통 중에 하나로서, 상기 사고 발생 시 원자로(300)의 현열 및 노심(310a)의 잔열을 제거하도록 이루어진다. 여기서, 상기 피동잔열제거계통(360)은, 열교환기(320) 및 증기발생기(330) 사이에 배치되는 중간루프(340)에 연결되도록 이루어진다. 이에 따라, 중간루프(340)가 원자로용기(310) 내부에 배치되는 열교환기(320)와 연결되어 있으므로, 중간루프(340)에 바로 연결시키는 비교적 단순한 구성을 통해 피동잔열제거계통(360)을 추가로 구비할 수 있다.The passive residual
다음으로, 도 4를 참조하면, 원자로(400) 및 이를 구비하는 원전은, 원자로용기(410), 열교환기(420), 증기발생기(430) 및 중간루프(440)를 포함한다. 여기서, 원자로용기(410), 열교환기(420), 증기발생기(430) 및 중간루프(440)는, 위에서 설명한 원자로(100) 및 이를 구비하는 원전의 원자로용기(110), 열교환기(120), 증기발생기(130) 및 중간루프(140)와 기능 및 효과적인 측면에서 유사한 특징들을 갖는다. 4, the
다만, 도 4에 도시된 원자로(400) 및 이를 구비하는 원전은, 정지냉각계통(460)을 포함한다.However, the
정지냉각계통(460)은, 사고 시에 동작하는 상기 피동잔열제거계통(360)과 달리 원전의 정상 운전 중에 동작하는 비안전계통으로, 원자로(400)의 운전 정지 시, 원자로(400)의 현열 및 노심(410a)의 잔열을 제거하도록 이루어진다. 여기서, 상기 정지냉각계통(460)은, 열교환기(420) 및 증기발생기(430) 사이에 배치되는 중간루프(440)에 연결되도록 형성된다. 이에 따라, 상기 피동잔열제거계통(360)과 마찬가지로, 상기 정지냉각계통(460)을 상기 중간루프(440)에 바로 연결시키는 비교적 단순한 구성을 통해 상기 정지냉각계통(460)을 추가로 구비할 수 있는 장점을 갖는다.The
이와 같은, 본원발명의 원자로(300,400) 및 이를 구비하는 원전에 따르면, 중간루프(340,440)에 피동잔열제거계통(360) 또는 정지냉각계통(460)을 연결시켜, 원전의 사고 시, 또는 정상 운전 시 요구되는 안전 및 냉각계통들을 효과적으로 구현할 수 있다.According to the
이하, 도 1에 도시된 증기발생기(130)를 흐르는 제3 유로의 일 예에 대하여 도 5을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an example of the third flow path through the
도 5는 도 1에 도시된 증기발생기(130)를 흐르는 제3 유로의 일 예를 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating an example of a third flow path through the
도 5를 참조하면, 증기발생기(130)는, 상기 제3 유체가 흐르는 제3 유로(미도시)를 구비하며, 상기 제3 유로는, 상기 제3 유체가 흐르는 제3 유로 채널(130')을 구비할 수 있다. 또한, 증기발생기(130)는, 상기 제3 유체가 유입되고 배출되는 입구헤더(133a)와 출구헤더(133b)를 구비하며, 상기 제3 유로 채널(130')은 유로저항부(135)를 구비할 수 있다. 5, the
유로저항부(135)는, 상기 제3 유체의 유입 시 발생되는 유동 불안정 현상을 완화시키기 위하여, 상기 제3 유체의 입구영역에 형성되어 유로저항을 증가시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 유로 저항부(135)는, 상기 제3 유체의 입구영역의 유로면적이 일부 좁아지도록 형성되며, 상기 제3 유체가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록, 도 5에 도시된 바와 같이, 주름지게 형성될 수 있다. 단, 상기 제3 유로의 입구영역에 형성되는 유로저항부(135)는 보다 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 반드시 도 5에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니다.The flow
다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.However, the scope of the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, and all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments. In addition, the present invention can be applied to all equivalents of inventions, such as inventions that can be modified, added, deleted, or replaced at the level of those skilled in the art, It belongs to the scope is self-evident.
100 : 원자로
110 : 원자로 용기
120 : 열교환기
130 : 증기발생기
140 : 중간루프100: Reactor 110: Reactor vessel
120: heat exchanger 130: steam generator
140: intermediate loop
Claims (12)
상기 원자로용기의 내부에 배치되고, 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기;
상기 원자로용기의 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하여 터빈계통으로 유입되는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 인쇄기판형 증기발생기;
상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며, 상기 열교환기 및 인쇄기판형 증기발생기를 연결하여 상기 제2 유체의 순환을 위한 제2 유로를 구비하는 중간루프;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.A reactor vessel configured to receive a core;
A heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which the first fluid accommodated in the reactor vessel flows;
A plate-shaped steam generator disposed outside the reactor vessel and having a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows and flows into the turbine system;
An intermediate loop having a second flow path for circulating the second fluid by connecting the heat exchanger and the plate-type steam generator of the printing plate, the second fluid being heat-exchanged with the first and third fluids, respectively;
And a reactor core.
상기 제1 내지 제3 유로는 각각 복수로 형성되는 제1 내지 제3 유로 채널을 구비하고,
상기 제1 내지 제3 유체는 각각 상기 제1 내지 제3 유로 채널을 흐르며 열교환되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method according to claim 1,
Wherein the first to third flow paths include first to third flow path channels formed in plural, respectively,
Wherein the first to third fluids flow through the first to third flow channels to perform heat exchange, respectively.
상기 제3 유로 채널은, 상기 제3 유체의 유입 시 발생되는 유동 불안정을 완화시키기 위하여, 상기 제3 유체의 입구영역에 형성되어 유로저항을 증가시키도록 형성되는 유로저항부를 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.3. The method of claim 2,
Wherein the third flow channel includes a flow path resistance portion formed in an inlet region of the third fluid to increase the flow path resistance to mitigate flow instability generated when the third fluid flows in, Integral reactor.
상기 유로저항부는,
상기 제3 유체의 입구영역의 유로면적이 일부 좁아지도록 형성되고, 상기 제3 유체가 복수의 곡선 유로를 통과하면서 유로저항이 증가하도록 주름지게 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method of claim 3,
The flow-
Wherein a flow path area of the inlet region of the third fluid is formed so as to be narrowed, and the third fluid is formed so as to corrugate the flow path resistance while passing through the plurality of curved flow paths.
상기 제2 유로 상에 배치되어, 상기 제2 유로를 순환하는 상기 제2 유체의 순환동력을 제공하는 순환펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method according to claim 1,
Further comprising a circulation pump disposed on the second flow path and providing a circulation power of the second fluid circulating through the second flow path.
상기 순환펌프를 이용하여 상기 제1 유체의 온도를 높이는 가열운전이 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.6. The method of claim 5,
And a heating operation for raising the temperature of the first fluid by using the circulation pump is enabled.
상기 원자로용기 내부와 연결되어, 원자로냉각재계통의 압력을 제어하는 가압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method according to claim 1,
Further comprising a pressurizing portion connected to the inside of the reactor vessel to control a pressure of the reactor coolant system.
상기 열교환기는 상기 인쇄기판형 증기발생기보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method according to claim 1,
Wherein the heat exchanger is disposed at a higher position than the printing plate-type steam generator.
상기 인쇄기판형 증기발생기는 상기 열교환기보다 높은 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 원자로.The method according to claim 1,
Wherein the pressurized plate type steam generator is disposed at a higher position than the heat exchanger.
상기 일체형 원자로를 수용하는 격납부; 및
상기 일체형 원자로의 중간루프와 연결되어, 사고 발생 시 상기 일체형 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 피동잔열제거계통;
을 포함하고,
상기 일체형 원자로는,
노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기;
상기 원자로용기의 내부에 배치되고, 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기;
상기 원자로용기의 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하여 터빈계통으로 유입되는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 인쇄기판형 증기발생기;
상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며, 상기 열교환기 및 인쇄기판형 증기발생기를 연결하여 상기 제2 유체의 순환을 위한 제2 유로를 구비하는 중간루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.Integral reactor;
A compartment for accommodating the integral nuclear reactor; And
A passive residual heat removal system connected to an intermediate loop of the integrated reactor to remove sensible heat of the integrated reactor and residual heat of the core when an accident occurs;
/ RTI >
In the integrated reactor,
A reactor vessel configured to receive a core;
A heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which the first fluid accommodated in the reactor vessel flows;
A plate-shaped steam generator disposed outside the reactor vessel and having a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows and flows into the turbine system;
And an intermediate loop having a second flow path for circulating the second fluid by connecting the heat exchanger and the plate-type steam generator of the printing plate, the second fluid being heat-exchanged with the first and third fluids, respectively, Nuclear power plant.
상기 일체형 원자로를 수용하는 격납부; 및
상기 일체형 원자로의 중간루프와 연결되어, 상기 일체형 원자로의 운전 정지 시, 상기 일체형 원자로의 현열 및 노심의 잔열을 제거하도록 이루어지는 정지냉각계통;
을 포함하고,
상기 일체형 원자로는,
노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기;
상기 원자로용기의 내부에 배치되고, 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기;
상기 원자로용기의 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하여 터빈계통으로 유입되는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 인쇄기판형 증기발생기;
상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며, 상기 열교환기 및 인쇄기판형 증기발생기를 연결하여 상기 제2 유체의 순환을 위한 제2 유로를 구비하는 중간루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.Integral reactor;
A compartment for accommodating the integral nuclear reactor; And
A stationary cooling system connected to an intermediate loop of the integrated reactor to remove the sensible heat of the integrated reactor and residual heat of the core when the integrated reactor is shut down;
/ RTI >
In the integrated reactor,
A reactor vessel configured to receive a core;
A heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which the first fluid accommodated in the reactor vessel flows;
A plate-shaped steam generator disposed outside the reactor vessel and having a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows and flows into the turbine system;
And an intermediate loop having a second flow path for circulating the second fluid by connecting the heat exchanger and the plate-type steam generator of the printing plate, the second fluid being heat-exchanged with the first and third fluids, respectively, Nuclear power plant.
상기 일체형 원자로를 수용하는 격납부를 포함하고,
상기 일체형 원자로는, 노심을 수용하도록 형성되는 원자로용기;
상기 원자로용기의 내부에 배치되고, 상기 원자로용기 내부에 수용된 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 열교환기;
상기 원자로용기의 외부에 배치되고, 열교환에 의해 액체에서 증기로 변화하여 터빈계통으로 유입되는 제3 유체가 흐르는 제3 유로를 구비하는 인쇄기판형 증기발생기;
상기 제1 및 제3 유체와 각각 열교환되는 제2 유체가 흐르며, 상기 열교환기 및 인쇄기판형 증기발생기를 연결하여 상기 제2 유체의 순환을 위한 제2 유로를 구비하는 중간루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원전.Integral reactor;
And a storage portion for accommodating said integral nuclear reactor,
Said integrated reactor comprising: a reactor vessel formed to receive a core;
A heat exchanger disposed inside the reactor vessel and having a first flow path through which the first fluid accommodated in the reactor vessel flows;
A plate-shaped steam generator disposed outside the reactor vessel and having a third flow path through which a third fluid flowing from the liquid to the steam by heat exchange flows and flows into the turbine system;
And an intermediate loop having a second flow path through which the second fluid for heat exchange with the first and third fluids flows and which connects the heat exchanger and the plate type steam generator for circulation of the second fluid, Nuclear power plant.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |