KR20170125950A

KR20170125950A - 원자로 시스템용 체결장치

Info

Publication number: KR20170125950A
Application number: KR1020177028556A
Authority: KR
Inventors: 세스 카델; 타마스 알. 리스카이
Original assignee: 뉴스케일 파워, 엘엘씨
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-11-15
Also published as: PL3266026T3; CN107636770A; HK1249659A1; EP3266026A4; CA2975392C; KR102523114B1; US10304570B2; KR20230054756A; WO2016140894A1; CN107636770B; EP3266026A1; EP3266026B1; HK1244950A1; JP6797818B2; KR102642497B1; US20160260505A1; JP2018512577A; CA2975392A1

Abstract

원자로 래치 조립체에 관한 다양한 실시예들이 제공된다. 상기 조립체는 래치 하우징 및 래치 메카니즘을 포함한다. 상기 래치 메카니즘은 돌출 부재를 포함한다. 상기 래치 메카니즘은 돌출 부재에 대한 편향력을 제공한다. 상기 돌출 부재에 대한 반대의 힘이 상기 편향력을 상쇄시키지 않는다면, 상기 돌출 부재는 상기 래치 하우징의 표면으로부터 적어도 부분적으로 돌출된다. 상기 조립체는 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재를 포함할 수 있다. 상기 조립체는 볼트를 포함할 수 있다. 상기 볼트는 종축을 포함한다. 상기 하우징 안에 구비된 보어는 상기 볼트를 수용하는 크기를 갖는다. 상기 보어가 상기 볼트를 수용하는 때에, 상기 하우징은 상기 볼트의 종축을 중심으로 회전될 수 있다. 상기 래치 메카니즘은 상기 돌출 부재, 편향 부재, 및 상기 돌출 부재와 편향 부재 사이에 개재된 디스크를 수용하는 사이드 보어를 포함한다.

Description

원자로 시스템용 체결장치

[우선권 주장]

본 출원은 '노심 지지 체결 장치'라는 명칭으로 2015.3.3.자로 출원된 미국 가출원 제62/127608호에 의한 우선권의 수혜를 주장하는바, 이 문헌의 내용은 참조로서 여기에 포함된다.

[정부 관심에 관한 기재]

본 발명은 DOE 에 의하여 부여된 협력 합의 제DE-NE0000633호에 따른 정부 지원 하에 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에 대해 소정의 권리를 갖는다.

[기술 분야]

본 발명은 일반적으로 원자로에 관한 것이고, 구체적으로는 원자로 시스템을 위한 체결장치(fastener) 또는 결합장치(coupler)에 관한 것이지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

가압수 원자로는 핵 연료 조립체들을 포함한다. 원자로 모듈의 원자로 압력 용기 내에 배치된 때에, 상기 핵 연료 조립체들은 포머 플레이트(former plate)와 같은 보강 리브(reinforcement rib)들을 구비한 배플 플레이트(baffle plate)에 의해 지지될 수 있다. 통상적으로 배플 플레이트는 핵 연료 조립체들을 둘러싸고 핵 연료 조립체들을 위한 측방향 지지를 제공한다. 이 구조는 통상적으로 코어 배럴, 배플-포머-배럴 조립체, 또는 코어 쉬라우드라고 호칭된다. 배플 플레이트는 볼트로 체결된 조립체이거나 또는 용접된 조립체일 수 있다. 핵 연료 조립체들의 수직 구속은 상측 및 하측 코어 플레이트들에 의해 달성된다. 소정의 경우에서는, 상기 배플 플레이트가 고속 중성자들을 코어로 되돌려 반사시키는 2차적 기능을 제공한다.

본 발명은 상기 종래 기술과 관련된 사항 및 다른 사항들과 관련하여 개선된 체결장치를 제공함을 목적으로 한다.

원자로 래치 조립체에 관한 다양한 실시예들이 제공된다. 상기 래치 조립체는 래치 하우징 및 래치 메카니즘을 포함한다. 상기 래치 메카니즘은 돌출 부재를 포함한다. 상기 래치 메카니즘은 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공한다. 상기 돌출 부재에 대한 반대의 힘이 상기 편향력을 상쇄시키지 않는다면, 상기 돌출 부재는 상기 래치 하우징의 표면으로부터 적어도 부분적으로 돌출된다. 일부 실시예에서, 상기 돌출 부재는 회전타원형 부재일 수 있다. 상기 래치 조립체는 상기 회전타원형 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재를 더 포함한다.

적어도 일 실시예에서, 상기 래치 조립체는 원통형 부재를 더 포함한다. 상기 원통형 부재는 종축을 갖는다. 상기 래치 하우징 안에 구비된 보어는 상기 원통형 부재를 수용하는 크기를 갖는다. 상기 보어가 상기 원통형 부재를 수용하는 때에, 상기 래치 하우징은 상기 원통형 부재의 종축을 중심으로 하여 회전될 수 있다. 상기 원통형 부재는 볼트일 수 있다. 상기 래치 메카니즘은 상기 돌출 부재, 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재, 및 상기 돌출 부재와 편향 부재 사이에 개재된 디스크를 수용하는 사이드 보어를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 래치 메카니즘은 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재를 더 포함한다. 또한 상기 래치 메카니즘은 상기 편향 부재에 대한 사전-부하를 조정함으로써 상기 편향력을 조정을 가능하게 하는 조정 부재도 포함한다. 상기 조정 부재는 고정 나사일 수 있다. 상기 래치 조립체는 너트 및 와셔를 포함할 수 있다. 상기 와셔는 상기 래치 하우징과 너트 사이에 개재되도록 배치된다. 상기 와셔는 상기 래치 하우징의 회전이 상기 너트의 회전으로부터 분리되도록 한다.

적어도 일 실시예에서, 상기 돌출 부재가 상기 래치 하우징의 표면으로부터 적어도 부분적으로 돌출되어 상기 돌출 부재가 다른 표면에 인접하게 배치된 때에, 상기 돌출 부재는 상기 편향력의 적어도 일부분을 상기 다른 표면에 전달한다. 상기 편향력의 전달로 인하여 마찰 토크가 얻어진다. 상기 래치 하우징의 표면에 대해 실질적으로 가로지르는 회전축을 중심으로 하여 상기 래치 하우징이 회전되도록 하기 위해서는, 상기 마찰 토크를 극복하는 최소 토크가 상기 래치 하우징에 인가되어야 한다.

일부 실시예들은 원자로 시스템에 관한 것이다. 상기 원자로 시스템은 지지 플레이트 및 래치 조립체를 포함할 수 있다. 상기 지지 플레이트는 지지 플레이트의 주변부를 넘어 전체적으로 반경방향으로 연장된 플랜지를 포함한다. 상기 플랜지는 통공 종축을 가진 통공을 포함한다. 상기 래치 조립체는 래치 종축을 가진 래치 하우징을 포함한다. 상기 래치 하우징은 플랜지 위에 배치된다. 상기 래치 하우징은 제1 회전 자세와 제2 회전 자세를 위해 구성 및 배치될 수 있다. 상기 래치 하우징이 제1 회전 자세에 있는 때에는 상기 래치 종축이 상기 플랜지의 통공 종축과 실질적으로 정렬된다. 또한 상기 래치 하우징은 상기 플랜지의 통공을 통하여 수용될 수 있으며, 이로써 래치 하우징이 지지 플레이트의 상방향 변위를 구속하지 않게 될 수 있다. 이와 대조적으로 래치 하우징이 제2 회전 자세에 있는 때에는 상기 래치 종축이 상기 통공 종축에 대해 실질적으로 어긋나게 된다. 또한 상기 래치 하우징이 상기 플랜지를 통해 수용될 수 없게 되고, 이로써 래치 하우징이 상기 지지 플레이트의 상방향 변위를 구속하게 된다.

일부 실시예에서, 상기 시스템은 코어 배럴을 더 포함한다. 상기 코어 배럴은 코어 배럴의 주변부를 넘어 전체적으로 반경방향으로 연장된 지지 블록을 포함한다. 상기 지지 플레이트의 플랜지는 수직방향에서 상기 지지 블록과 래치 하우징 사이에 개재된다. 상기 지지 블록은 상기 지지 플레이트의 하방향 변위를 구속한다. 상기 래치 하우징이 제1 회전 자세에 있는 때에, 상기 지지 플레이트는 상기 코어 배럴에 고정되고 그리고/또는 잠겨진다.

다양한 실시예에서, 상기 래치 조립체는 종장형 부재를 더 포함한다. 상기 종장형 부재는 상기 래치 하우징의 메인 보어와 플랜지를 통해 연장된다. 래치 하우징은 상기 종장형 부재를 중심으로 하여 제1 회전 자세와 제2 회전 자세 간으로 회전된다. 종장형 부재는 볼트일 수 있다. 상기 래치 하우징의 제1 회전 자세와 제2 회전 자세 사이의 상대적 각도 차이는 대략 90도일 수 있다.

적어도 일 실시예에서, 상기 플랜지의 상측 표면은 요부를 포함한다. 래치 하우징이 제2 회전 자세에 있는 때에 상기 요부는 상기 래치 하우징의 하측 표면으로부터 돌출되어 있는 래치 메카니즘의 적어도 일부분을 수용한다. 상기 요부에 의해 수용된 때, 래치 하우징의 하측 표면으로부터 돌출된 상기 래치 메카니즘의 일부분은 래치 하우징이 제2 회전 자세로부터 멀리 회전함에 대한 저항을 제공한다. 다양한 실시예에서, 상기 시스템은 래치 메카니즘을 더 포함한다. 상기 래치 메카니즘은 상기 래치 하우징 내에 적어도 부분적으로 수용된다. 상기 래치 메카니즘은 적어도 회전타원형 부재, 상기 회전타원형 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재, 및 상기 편향력의 크기를 조정하는 고정 나사를 포함한다. 상기 고정나사는 조정 메카니즘일 수 있다. 일 실시예의 시스템은 상기 래치 하우징 위에 배치된 너트도 포함할 수 있다. 상기 너트는 상기 래치 하우징의 상방향 변위를 구속한다.

일부 실시예는 원자로 코어를 지지하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 코어 배럴, 지지 플레이트, 및 래치 조립체를 포함한다. 상기 코어 배럴은 상기 원자로 코어를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 상기 래치 조립체는 래치 하우징을 포함한다. 상기 래치 하우징의 제1 회전은 상기 지지 플레이트를 코어 배럴에 확고히 결합시킨다. 상기 래치 하우징의 제2 회전은 상기 지지 플레이트를 코어 배럴로부터 분리시킨다. 상기 래치 하우징의 제1 회전 및 제2 회전 각각은 180도 미만이다.

적어도 일 실시예에서, 상기 지지 플레이트는 상기 코어 배럴의 위에 배치된 상측 지지 플레이트이다. 다른 실시예에서, 상기 지지 플레이트는 상기 코어 배럴의 아래에 배치된 하측 지지 플레이트이다. 상기 래치 하우징은 제1 비대칭 형상을 갖는다. 상기 지지 플레이트는 제2 비대칭 형상을 가진 통공을 포함한다. 상기 래치 하우징이 제2 회전으로 회전된 때에, 상기 래치 하우징의 제1 비대칭 형상은 상기 통공의 제2 비대칭 형상과 정렬된다. 상기 래치 하우징이 제1 회전으로 회전된 때에, 상기 래치 하우징의 제1 비대칭 형상은 상기 통공의 제2 비대칭 형상과 비-정렬된다.

상기 제1 비대칭 형상과 제2 비대칭 형상이 정렬된 때에, 상기 래치 하우징은 상기 지지 플레이트의 통공에 의해서 수용될 수 있다. 상기 제1 비대칭 형상과 제2 비대칭 형상이 비-정렬된 때에는, 상기 래치 하우징이 상기 통공에 의하여 수용될 수 없다. 상기 지지 플레이트는 상기 래치 하우징의 제2 회전에 대해 저항하는 요부를 포함할 수 있다. 상기 코어 배럴은 지지 블록을 포함한다. 상기 지지 플레이트의 일부분은 상기 지지 블록과 래치 하우징 사이에 수직으로 개재된다. 적어도 일 실시예에서, 상기 장치는 도구를 포함한다. 상기 도구는 상기 제1 회전 및 제2 회전 중 적어도 한가지로 상기 래치 하우징을 회전시키도록 원격으로 작동될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 대안적인 실시예는 하기의 도면들을 참조로 하는 아래의 상세한 설명에서 상세히 설명된다.
도 1 에는 원자로 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 2a 에는 원자로 시스템의 일부분에 있는 순환 경로(circulation path)의 개략적인 측면도가 도시되어 있다.
도 2b 에는 도 2a 의 원자로 시스템의 일부분에 있는 순환 경로의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.
도 3a 에는 복수의 래치 조립체들을 포함하고 또한 다양한 실시예들에 부합되는, 원자로 시스템의 다른 실시예의 횡단면을 나타내는 축단면도가 도시되어 있다.
도 3b 에는 도 3a 의 원자로 시스템의 종단면도가 도시되어 있다.
도 3c 에는 도 3a 및 도 3b 의 원자로 시스템의 평면도가 도시되어 있다.
도 3d 에는 상측 또는 하측 지지 플레이트의 플랜지를 대응되는 상측 또는 하측 지지 블록에 결합시키고 잠그는 래치 조립체의 단면도가 도시되어 있다.
도 3e 에는 도 3d 의 래치 조립체 및 지지 블록의 단면도가 도시되어 있다.
도 3f 에는 도 3d 및 도 3e 의 래치 조립체의 확대 측면도가 도시되어 있다.

아래에서는 첨부 도면들을 참조로 하여 다양한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하는바, 첨부 도면들에는 본 발명의 실시에 의한 특정의 실시예들이 예시적으로 도시되어 있다. 그러나 그 실시예들은 많은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 제시되는 실시예에만 국한되는 것으로 추정되어서는 안 될 것이다. 무엇보다도, 다양한 실시예들에는 방법, 시스템, 매체, 또는 장치가 포함될 수 있다. 따라서 아래의 상세한 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

발명의 설명과 청구범위에서 다음의 표현들은 문맥상 명확하게 다른 의미를 나타내지 않는 한 여기에서 명시적으로 기술된 의미를 갖는다. "여기"라는 용어는 본 출원과 관련된 발명의 설명, 청구범위, 및 도면들을 지칭한다. 여기에서 사용되는 "일 실시예"라는 표현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니지만, 그런 경우도 있을 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 "다른 실시예"라는 표현은 반드시 상이한 실시예를 지칭하는 것이 아니지만, 그런 경우도 있을 수 있다. 아래에서, 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고서 용이하게 조합될 수 있다.

또한, 여기에서 사용되는 "또는"이라는 표현은 포함 연산자(inclusive operator)로서의 "또는"이며, 문맥상 명확히 기재되지 않은 한 "및/또는"이라는 표현과 동등한 의미를 갖는다. "~에 기초"한다는 표현은 문맥상 명확히 다른 의미가 아닌 한, 설명되지 않은 다른 추가적인 요소들을 배제하는 것이 아니라 그러한 다른 추가적인 요소들에 대한 기초도 허용하는 의미로 사용된 것이다.

본 출원에는 하나 이상의 원자로 시스템을 위한 지지 구조의 실시예들이 설명되어 있다. 다양한 실시예들에서, 지지 구조는 상기 지지 구조의 구성부품들을 결합시키는 하나 이상의 래치 조립체를 포함할 수 있다. 상기 지지 구조는 코어 배럴, 상측 지지 플레이트, 및 하측 지지 플레이트는 물론, 다른 구성부품들도 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 래치 조립체가 잠금 상태와 잠금해제 상태 간으로 변화될 수 있다. 잠금 상태에 있는 때에, 상기 래치 조립체는 둘 이상의 구성부품들을 결합시키고 잠근다. 적어도 일 실시예에서 잠금 상태에 있을 때에, 래치 조립체는 지지 플레이트를 코어 배럴에 결합시키고 잠근다. 상기 래치 조립체는 래치 조립체의 래치 하우징을 360도 미만으로 회전시킴으로써 잠금 상태와 잠금해제 상태 간으로 변화될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 상기 래치 조립체는 래치 하우징을 대략 90도로 회전시킴으로써 잠금 상태와 잠금해제 상태 간으로 변화될 수 있다. 상기 래치 조립체는 잠금 위치에 유지되도록 편향될 수 있다. 따라서, 상기 래치 조립체를 잠금해제 상태로 되돌려 변화시키기 위해서는 최소 토크가 필요하다. 위와 같은 편향으로 인하여 뜻하지 않게 잠금 상태로부터 잠금해제 상태로 변화될 가능성이 낮아진다. 일부 실시예에서는, 상기 래치 조립체의 일부분이 잠금 위치에서 상기 원자로 시스템의 일부분과 인터페이스(interface)하도록 편향된다.

다양한 실시예들에는 여기에서 설명되는 구성들 중 하나, 일부, 또는 모두를 임의의 조합으로 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 적어도 전술된 편향으로 인하여, 래치 조립체는 예를 들어 지진 이벤트에 의해 발생되는 부하(이에 국한되는 것은 아님)와 같은 큰 부하 하에서도 잠금 상태로 유지될 수 있다. 또한, 상기 래치 조립체는 연료보급 중단(refueling outage) 동안에 원자로 코어에 대한 효율적인 접근을 용이하게 할 수 있다. 따라서 래치 조립체의 다양한 실시예들은, 볼트, 스크류, 등과 같은 (이에 국한되는 것은 아님) 종래의 체결장치보다 더 효율적일 수 있다. 상기 체결장치들는 나사식 체결장치일 수 있다. 일부 실시예에서는, 래치 조립체가 주기적 검사를 위하여 원자로 시스템 구성부품들을 효율적으로 분리함을 용이하게 할 수 있다. 따라서 상기 래치 조립체는 종래의 체결장치보다 더 효율적일 수 있다.

다양한 실시예의 래치 조립체는, 둘 이상의 원자로 시스템 구성부품들을 결합시키는데에 필요한 체결 장치들의 개수를 감소시킨다. 예를 들어 적어도 일 실시예에서, 둘 이상의 원자로 시스템 구성부품들을 결합시키기 위하여 4개의 래치 조립체가 사용될 수 있다.

적어도 일부 실시예에서, 상기 래치 조립체는 상대적으로 물리적으로 소형인 구성부품을 포함할 수 있다. 따라서, 여기에서 설명되는 다양한 실시예의 래치 조립체는 (예를 들어 1차 냉각제이지만 이에 국한되지는 않는) 원자로 냉각제의 유동에 대해 최소한의 영향을 미칠 뿐이다. 예를 들어, 코어 지지 구성부품들을 코어 지지 조립체의 외부에 결합시키는 때에, 래치 조립체는 원자로 코어의 내부 유동 경로를 통한 1차 냉각제 유동의 막힘을 감소시킨다. 다양한 실시예의 래치 조립체는 예를 들어 코어 배럴과 원자로 용기 사이에 배치될 정도로 충분히 소형이기 때문에, 원자로 압력 용기와 코어 지지 조립체 사이의 고리부분 내에서의 1차 냉각제 유동의 막힘을 감소시킬 수 있다. 상기 래치 조립체들은 적은 개수의 래치 조립체들에 의한 코어 지지 조립체의 구성부품들의 결합을 가능하게 한다. 예를 들어, 8개의 래치 조립체를 사용함으로써 두 개의 구성부품이 확고히 결합될 수 있다. 일부 실시예에서는 상기 래치 조립체가 원격으로 작동될 수 있다. 따라서, 자동화된 도구 또는 다이버를 필요로 하지 않고서도, 하나 이상의 래치 조립체를 잠금해제 위치로 변화시킴으로써 상기 코어 지지 조립체의 분해가 이루어질 수 있다.

발명의 설명에서 본 발명의 한 가지 이상의 구현예들에 관한 상세 사항들은 첨부 도면들을 참조로 하여 설명된다. 본 발명의 다른 특징들, 사항들, 및 장점들은 발명의 설명, 도면들, 및 청구범위로부터 명확히 이해될 것이다.

도 1 에는 코어 지지 조립체(25) 및 중성자 반사기(15)를 포함하는 원자로 시스템(100)의 개략도가 도시되어 있다. 일부 실시예에서는, 원자로 시스템(100)이 원자로 코어(20)의 냉각을 위하여 1차 냉각제(40)의 자연 순환을 이용하고 원자로 코어(20)로부터의 열을 하나 이상의 열교환기(50, 60)를 통해서 2차 냉각제로 전달하는 상업 발전용 가압수 원자로이다. 2차 냉각제로의 열전달로 인하여 증기 또는 과열 증기가 발생될 수 있다. 다양한 실시예에서, 2차 냉각제는 적어도 물을 포함할 수 있다. 증기는 예를 들어 증기 터빈과 같은 발전 장비를 구동할 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 에너지를 발전 장비로 전달할 때, 2차 냉각제가 응축되고 재가열을 위하여 원자로 코어(20)로 복귀하게 된다. 일부 실시예에서, 코어 지지 조립체(25)는 하나 이상의 래치 조립체를 포함할 수 있는데, 래치 조립체로서는 도 2a 의 래치 조립체(219) 또는 도 3a 내지 도 3f 의 래치 조립체(319)와 같은 것이 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 다양한 실시예의 래치 조립체는 원자로 시스템(100)의 하나 이상의 구성부품(component)에 기계적으로 결합되는데, 상기 구성부품으로서는 코어 지지 조립체(25)가 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 따라서, 래치 조립체는 결합장치(coupler)일 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 래치 조립체는 체결장치(fastener)이다.

도 1 의 원자로 시스템(100)에 있어서, 원자로 코어(20)는 원통 형상 또는 캡슐 형상의 원자로 용기(70)의 저부 부분에 위치한다. 다양한 실시예에서, 원자로 코어(20)는 복수의 핵 연료 조립체들과 복수의 제어봉들을 포함한다. 핵 연료 조립체들은 핵분열 물질을 포함한다. 핵분열 물질은 핵 연료 조립체들 및 제어봉들이 충분히 멀어지게 위치한 때에 핵 반응을 일으킬 수 있으나, 핵 반응이 반드시 핵 분열 반응에 국한되는 것은 아니다. 이와 같은 방식으로 제어봉들의 위치를 능동적으로 제어함으로써, 핵 반응의 적어도 속도가 제어될 수 있으며, 이로서 발전 속도가 제어될 수 있다.

일부 실시예에서, 원자로 시스템(100)의 작동은 적어도 부분적으로 피동 작동으로 이루어진다. 예를 들어 원자로 시스템(100)에는 1차 냉각제를 순환시키는 순환 펌프가 결여되어 있을 수 있다. 그 대신에, 원자로 시스템(100)은, 미리 정해질 수 있는 적어도 소정 기간의 시간 동안 조작자의 개입 또는 감독 없이도 정상 작동 및 비상 작동 상태 동안에도 원자로 시스템(100)의 안전한 작동이 이루어지도록 보장하기 위해서, 적어도 부분적으로 물리 법칙이 활용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 1차 냉각제의 유동이 대류에 의하여 이루어질 수 있다.

원통 형상 또는 캡슐 형상의 격납 용기(10)가 원자로 용기(70)를 둘러싸고, 격납 용기(10)는 원자로 풀(reactor pool) 안에서 수선(waterline; 90) 아래로 부분적으로 또는 완전히 잠겨질(submerged) 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서는, 수선(90)이 원자로 베이(5)의 상부 표면(35)에 또는 상부 표면(35)의 바로 아래에 있을 수 있다. 상기 원자로 용기(70)와 격납 용기(10) 사이의 체적은, 원자로 용기(70)로부터 원자로 풀로의 열전달을 감소시키기 위하여 부분적으로 또는 완전히 비워질 수 있다. 그러나 다른 실시예에서는, 상기 원자로 용기(70)와 격납 용기(10) 사이의 체적이 원자로 용기(70)와 격납 용기(10) 간의 열전달을 증대시키는 가스 또는 액체(또는 그 둘다)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 원자로 용기(70)는 냉각제 선(80)까지 1차 냉각제(40)를 수용할 수 있다.

도 1 에 도시된 실시예에서, 원자로 코어(20)는 예를 들어 물이지만 이에 국한되지는 않는 액체 안에 잠겨 있다. 상기 액체는 보론 또는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 원자로 코어(20) 내부 또는 그에 인접한 1차 냉각제(40)는 원자로 코어(20)에 의해 발생된 열에 의해 가열된다. 가열된 1차 냉각제(40)는 대류에 의해서 전체적으로 상방향으로 유동하여 원자로 코어(20)의 표면과 접촉한 이후에 채널(30) 안으로 진행한다. 가열된 1차 냉각제(40)의 전체적으로 상방향인 유동은 상승기의 채널(30) 내에 위치한 1차 냉각제(40) 안에 있는 화살표로서 표시되어 있다. 1차 냉각제(40)는 열을 열교환기(50, 60)에 제공하고, 열교환기(50, 60)를 통하여 이동하면서 냉각된다. 열교환기(50, 60)의 상부로부터 나온 이후에는, 냉각된 1차 냉각제(40)가 전체적으로 하방향으로 유동하는데, 이것은 원자로 용기(70)의 내측 벽을 따라서의 밀도 차이에 의해 주로 이루어진다. 이와 같으 1차 냉각제(40)의 대류 유동으로 인하여 1차 냉각제(40)로부터 열교환기(50, 60)로의 열교환이 가능하게 된다. 1차 냉각제(40)가 원자로 용기(70)의 저부 부분에 도달하는 때에, 1차 냉각제(40)는 다시 원자로 코어(20)와 열 접촉을 하여 재가열된다. 재가열된 1차 냉각제(40)는 다시 채널(30)을 통하여 전체적으로 상방향으로 유동하여 대류 유동 사이클을 계속하게 된다. 도 1 에는 열교환기(50, 60)가 두 개의 구별되는 요소로서 도시되어 있으나, 열교환기(50, 60)는 상승기의 적어도 일부분을 감싸는 나선 코일과 같은 임의 갯수의 코일로서 이루어질 수 있고, 다만 이에 국한되는 것은 아니다.

상기 설명을 요약하면, 원자로 시스템(100)의 정상 작동이 진행될 때에는 가열된 1차 냉각제(40)가 상승기 내부의 채널(30)을 통해서 상승하고 열교환기(50, 60)와 열 접촉을 한다. 열교환기(50, 60)와 열 접촉을 하는 때에, 1차 냉각제(40)는 자신의 열 에너지의 적어도 일부분을 열교환기(50, 60)로 제공하고 어느 정도 냉각된다. 상기 어느 정도 냉각된 1차 냉각제(40)는 원자로 용기(70)의 저부를 향하여 하강한다. 도 1 에 도시된 예시적인 실시예에서, 원자로 용기(70) 내의 1차 냉각제(40)는 대기압 초과의 압력으로 유지되는데, 이로써 1차 냉각제가 증발 또는 비등 없이 고온으로 유지될 수 있다.

열교환기(50, 60) 내부의 2차 냉각제(미도시)는 1차 냉각제(40)로부터 열교환기(50, 60)로 제공된 열 에너지에 의해서 가열된다. 상기 열교환기(50, 60) 내부의 가열된 2차 냉각제는 증발 또는 비등을 시작할 수 있다. 상기 2차 냉각제의 비등에 의해서 발생된 증기는 하나 이상의 터빈을 구동하기 위해서 이용되고, 이로 인하여 증기의 열 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 상기 2차 냉각제는 응축된 다음에 열교환기(50, 60)의 베이스(base)에 가까운 위치로 복귀한다.

코어 지지 조립체(25)의 다양한 실시에들은 원자로 코어(20) 내의 연료 조립체들에 대해 (예를 들어 수직인) 축방향의 지지를 제공한다. 이와 같은 축방향 지지는 연료 조립체들의 상부, 저부, 또는 양 단부들에서 제공될 수 있다. 코어 지지 조립체(25)는, 코어 지지 조립체(25)의 상부 및 저부 단부들 각각에 인접하게 장착된 상측 지지 플레이트 및 하측 지지 플레이트에 의해서, 원자로 코어(20) 내부의 연료 조립체들을 수직방향으로 구속한다. 연료 조립체들의 측방향 구속은 원자로 코어(20)를 둘러싸는 코어 지지 조립체(25)의 중실 또는 반-중실(semi-solid)의 벽에 의해 달성될 수 있다. 코어 지지 조립체(25)는, 예를 들어 지진 이벤트(seismic event)와 같은 비상 상황은 물론이고, 정상 작동 동안에도 원자로 코어(20) 내에서 연료 조립체들을 일반적으로 구속한다.

도 1 에 도시된 실시예에서 중성자 반사기(15)와 원자로 용기(70) 사이의 강수 영역(downcomer region)은 1차 냉각제(40)를 위한 유체 경로를 제공할 수 있다. 적어도 대류로 인해서, 원자로 용기(70)의 상부에 있는 가열된 1차 냉각제(40)가 원자로 용기(70)와 상승기 사이의 고리 영역에서 하방향으로 유동하여 원자로 용기(70)의 저부 단부를 향해 진행할 수 있다. 상기 유동 경로는, 원자로 코어(20)를 통해서 재순환되어야 하는 1차 냉각제(40)가 중성자 반사기(15)의 적어도 일 표면과 대류 접촉하게 함으로써 중성자 반사기(15)를 냉각시킨다.

단독으로 또는 조합적으로, 중성자 반사기(15) 또는 코어 지지 조립체(25)는 연료 조립체들, 제어봉 조립체들, 및 인-코어 계기들의 수직 자세에 대한 구조적 지지 및 안정성을 제공할 수 있다. 또한 중성자 반사기(15) 및 코어 지지 조립체(25) 중 하나 이상은 작동하는 코어에 근접 또는 인접하여서 1차 냉각제(40) 내부에 잠겨진 때에 적어도 60년의 평균 고장 수명(mean time to failure; MTTF)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 중성자 반사기(15) 및 코어 지지 조립체(25) 중 적어도 하나는 방사선 저항성 및/또는 방사선 내구성을 가질 수 있다.

또한 상기 중성자 반사기(15) 및 코어 지지 조립체(25) 중 적어도 하나는 적어도 도 1 에 도시된 바와 같이 피동적 대류 순환 하에서 작동하는 원자로 시스템(100) 내에서의 유동 저항을 최소화시키면서도, 폐쇄된 자연 순환 회로를 형성하도록 구성 및 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 냉각제(40)의 열전달은 피동 대류 순환의 1차 구동수단(primary driver)이다. 적어도 일 실시예에서, 피동 대류 순환은 원자로 시스템(100) 내에 있는 하나 이상의 펌프에 의하여 보조되지 않는다. 상기 중성자 반사기(15) 및 코어 지지 조립체(25) 중 적어도 하나는 원자로 코어(20) 내에서 발생된 중성자들을 적어도 부분적으로 다시 원자로 코어(20)를 향하여 후방산란(backscatter)시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원자로 용기(70) 및 격납 용기(10)를 위한 중성자 및/또는 감마선 차폐를 제공한다.

도 2a 에는 원자로 시스템(200)의 일부분의 순환 경로의 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도 2b 에는 도 2a 의 원자로 시스템(200)의 일부분에서 순환 경로의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 2a 및 도 2b 의 원자로 시스템(200)은 도 1 의 원자로 시스템(100)와 유사한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b 에 도시된 원자로 시스템(200)의 부분은 도 1 의 원자로 시스템(100)에 포함되는 것이거나, 또는 다른 원자로 시스템에 포함되는 것일 수 있다. 원자로 시스템(100)에서와 유사하게, 원자로 시스템(200)은 적어도 1차 냉각제(250)의 피동 대류 순환을 채택할 수 있다.

원자로 시스템(200)의 다양한 실시예들은 래치 조립체(219)를 포함한다. 래치 조립체(219)는 원격 조작 도구(290)에 의하여 원격으로 작동될 수 있다. 원자로 시스템(200)은, 원자로 용기(210)의 상부 단부로부터 원자로 용기(210)의 저부 단부까지 전체적으로 하방향으로 피동 대류 순환되는 1차 냉각제(250)의 유동을 포함한다. 이와 같은 1차 냉각제(250)의 대류 순환에 대해서는 적어도 도 1 의 원자로 시스템(100)과 관련하여 설명되었다. 1차 냉각제(250)의 전체적으로 하방향의 유동은 반사기(215)의 냉각을 가능하게 할 수 있다. 반사기(215)는 원자로 코어(220)에 인접하여 그리고/또는 그 주위에 배치될 수 있다. 도 1 의 원자로 코어(20)와 유사하게, 원자로 시스템(200)의 원자로 코어(220)는 핵 연료 조립체들을 수용한다.

원자로 시스템(200)는 코어 지지 조립체를 포함하는데, 상기 코어 지지 조립체는 도 1 의 코어 지지 조립체(25)와 같은 것일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 코어 지지 조립체는 상측 지지 플레이트(205)를 포함한다. 상측 지지 플레이트(205)는 상승기와 원자로 코어(220)의 상부 단부 위에 배치될 수 있으며, 상기 상승기는 도 1 의 상승기와 같은 것일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 코어 지지 조립체의 다양한 실시예들은 원자로 코어(220) 아래에 위치한 하측 지지 플레이트(225)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하측 지지 플레이트(225)는 원자로 코어(220)의 저부 단부 아래에 위치할 수 있다. 하측 지지 플레이트(225)는 원자로 용기(210)의 내측 표면의 주변부 둘레로 연장되는 크기를 가질 수 있다. 원자로 용기(210)는 도 1 의 원자로 용기(70)와 유사한 구성을 가질 수 있다.

코어 지지 조립체는 원자로 용기(210)의 내측 표면에 인접하게 배치된 코어 배럴(230)을 포함할 수 있다. 코어 배럴(230)과 원자로 용기(210)의 구성에 의하여, 원자로 용기(210)의 내측 표면과 코어 배럴(230) 사이에 개재되어 있는 상대적으로 작은 고리 부분이 형성된다(도 2b 에는 외측 고리부분(255)으로 도시됨). 단독으로 또는 조합되어서, 상측 지지 플레이트(205), 하측 지지 플레이트(225), 및 코어 배럴(230)은 원자로 코어(220)에 대한 축방향 지지 및/또는 측방향 지지 중 적어도 한 가지를 제공한다. 상기 지지는 원자로 시스템(200)의 정상 작동 동안은 물론, 지지 이벤트와 같은 비상 이벤트 동안에도 제공될 수 있다.

상측 지지 플레이트(205) 및/또는 하측 지지 플레이트(225) 중 하나 이상은 상측 지지 플레이트(205) 및/또는 하측 지지 플레이트(225)를 통한 유체 소통을 가능하게 하기 위하여 구멍, 채널, 또는 통공 중 적어도 한 가지를 복수로 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상측 지지 플레이트(205) 및/또는 하측 지지 플레이트(225) 각각에 있는 복수의 통공들에 의하여, 상기 지지 플레이트들을 통한 1차 냉각제(250)의 유동이 가능하게 된다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 1차 냉각제(250)는 반사기(215)와 코어 배럴(230) 사이에 개재된 고리 부분(도 2b 에서 내측 고리부분(245)으로 도시됨) 안에서 대류에 의하여 하방향으로 순환된다. 원자로 용기(210)의 볼록한 저부 부분에 적어도 부분적으로 기인하여, 1차 냉각제(250)는 원자로 용기(210)의 중앙을 향하여 방향전환되고 원자로 코어(220)를 통해서 상방향으로 유동한다. 1차 냉각제(250)가 원자로 코어(220)를 통하여 상방향으로 순환하는 때에, 원자로 코어(220) 내에서 진행중인 핵분열 반응으로부터 발생된 열 에너지에 의한 열이 1차 냉각제(250)로 전달된다. 전술된 바와 같이, 1차 냉각제(250)에 제공된 열의 적어도 일부분은 열교환기들 안에서 순환하는 2차 냉각제로 전달되며, 이 열교환기들의 예로서는 원자로 시스템(100)의 열교환기(50, 60)가 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 도 2a 및 도 2b 에는 도시되지 않았으나, 이와 같은 열교환기들은 도 1 과 관련하여 설명된 바와 같이 원자로 시스템(200)의 상승기에 인접하여 장착될 수 있다.

다양한 실시예들에서, 반사기(215)는 원자로 코어(220)를 둘러싸고, 원자로 코어(220)로부터 유출된 중성자들을 후방산란시킨다. 이와 같은 후방산란으로 인해서 중성자들이 반사되어서 원자로 코어(220)로 되돌아 간다. 원자로 코어(220) 내에서 자유롭게 된 중성자들의 이와 같은 핵 상호작용에 적어도 부분적으로 기인하여, 반사기(215)가 가열될 수 있다. 따라서 반사기(215)는 냉각을 필요로 할 수 있다. 반사기(215)의 내측 면(235)은 원자로 코어(220)를 통하는 1차 냉각제(250)의 전체적으로 상방향인 유동에 의하여 적어도 부분적으로 냉각된다. 반사기(215)의 외측 면(240)은 코어 배럴(230)과 반사기(215) 사이에 개재되어 있는 내측 고리부분(245) 안에서 1차 냉각제(250)의 전체적으로 하방향인 유동에 의하여 적어도 부분적으로 냉각된다.

도 2a 에 도시되어 있는 바와 같이, 1차 냉각제(250) 유동의 적어도 대부분은 원자로 코어(220)를 우회하지 않고서 원자로 코어(220)를 통해서 순환하여 반사기(215)를 통해 유동하게 된다. 따라서, 1차 냉각제(250)의 내측 고리부분(245) 내부에서의 전체적으로 하방향인 유동과 원자로 코어(220) 내에서의 전체적으로 상방향인 유동은 반사기(215)의 냉각의 전부 또는 적어도 대부분을 제공할 수 있다. 전술된 바와 같이, 1차 냉각제(250)의 전체적으로 하방향인 유동은 반사기(215)의 외측 면(240)을 냉각시킨다. 상기 1차 냉각제(250)의 전체적으로 하방향인 유동은 반사기(215)의 내측 면(235)을 냉각시킨다.

다양한 실시예들에서, 상측 지지 플레이트(205)를 코어 배럴(230) 및/또는 원자로 코어(220)에 결합시키기 위하여 하나 이상의 래치 조립체(219)가 사용된다. 도 2a 에는 단일의 래치 조립체(219) 만이 도시되어 있으나, 다른 실시예들이 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 실시예에서는 상측 지지 플레이트(205)를 코어 배럴(230)에 결합시키는 복수의 래치 조립체가 사용될 수 있다. 적어도 일 실시예에서는 두 개의 래치 조립체가 사용되며, 다른 실시예에서는 4, 6, 또는 8 개의 래치 조립체가 사용된다. 일부 실시예에서는, 상기 상측 래치 조립체들이 상측 지지 플레이트(205) 주위에 배치되어서 상측 지지 플레이트(205)를 코어 배럴(230)에 결합시킨다. 따라서, 래치 조립체(219)는 결합장치일 수 있다. 일부 실시예에서, 래치 조립체(219)는 체결장치이다.

예시적으로 도시되지는 않았으나, 비제한적인 실시예의 원자로 시스템(200)에서는 (래치 조립체(219)와 같은 것일 수 있으나 이에 국한되지는 않는) 하나 이상의 래치 조립체가 사용되어 하측 지지 플레이트(225)를 코어 배럴(230)에 결합시킨다. 예를 들어, 하나 이상의 래치 조립체가 하측 지지 플레이트(225) 주위에 배치되어서 하측 지지 플레이트(225)를 원자로 코어(220)에 결합시킬 수 있다. 상측 래치 조립체와 유사하게, 사용되는 하측 래치 조립체의 갯수는 달리 정해질 수 있다. 전술된 바와 같이, 하나 이상의 상측 및 하측 래치 조립체들 각각은 원격으로 작동되는 도구(원격 조작 도구(290)로 예시될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아님)에 의하여 원격으로 작동될 수 있다.

래치 조립체의 작동에는 래치 조립체의 잠금 및/또는 잠금해제(unlocking)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 래치 조립체(219)가 잠금해제 상태에 있는 때에는 상측 지지 플레이트(205)가 코어 배럴(230) 및/또는 원자로 코어(220)로부터 분리된다. 유사하게, 래치 조립체(219)가 잠금 상태에 있는 때에는 상측 지지 플레이트(205)가 코어 배럴(230)에 결합된다. 도 3a 내지 도 3f 와 관련하여 설명된 바와 같이, 하나 이상의 래치 조립체는 회전 움직임으로 작동할 수 있으며, 예를 들어 래치 조립체의 일부분이 360도 미만의 각도로 회전함에 의하여 작동할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 래치 조립체(219)는 래치 조립체(219)의 회전 부분의 완전 회전(full rotation) 미만의 회전에 의해서 잠금해제 상태로부터 잠금 상태로 변화될 수 있다. 다른 실시예에서는 래치 조립체(219)를 잠금해제 상태로부터 잠금 상태로 변화시키기 위하여 일회 이상의 완전 회전이 필요하게 될 수 있다. 이와 같은 실시예에서는, 래치 조립체(219)의 회전 부분에 적어도 나사가 형성된 체결장치가 포함될 수 있다.

조작 도구(290)의 적어도 일부분은 원자로 풀 내에서 도 1 에 도시된 수선(90) 위로부터 배치될 수 있다. 조작 도구(290)는 도 1 의 원자로 용기(70) 및 격납 용기(10) 내부에 배치될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 조작 도구(290)는 래치 조립체(219)를 작동하기 위하여 사용되는데, 이와 같은 사용에는 래치 조립체(219)를 잠금 상태와 잠금해제 상태 간으로 변화시키는 사용이 포함되지만 이에 국한되는 것은 아니다. 다양한 실시예에서, 조작 도구(290)는 원자로 시스템(200)의 다른 부분들의 분해없이 래치 조립체(219)와 맞물리도록 구성 및 배치된다. 다른 실시예에서, 조작 도구(290)는 원자로 시스템(200)의 다른 부분을 최소한으로 분해함을 수반하고 래치 조립체(219)와 맞물리도록 구성 및 배치된다. 따라서, 래치 조립체(219)는 도 1 의 원자로 용기(70) 내에 감싸인 1차 냉각제 또는 원자로 풀의 배수없이 조작 도구(290)에 의하여 조작될 수 있다.

도 3a 에는 다른 실시예의 원자로 시스템(300)의 횡단면을 나타내는 축단면도가 도시되어 있는바, 원자로 시스템(300)은 다양한 실시예들과 일관된 것으로서, 복수의 래치 조립체(319)를 포함한다. 도 3b 에는 도 3a 의 원자로 시스템(300)의 종단면을 나타내는 측면도가 도시되어 있다. 도 3c 에는 도 3a 및 도 3b 의 원자로 시스템(300)의 평면도가 도시되어 있다. 원자로 시스템(300)은 도 1 의 원자로 시스템(100)과, 도 2a 및 도 2b 의 원자로 시스템(200) 중 적어도 하나와 유사한 구성을 포함할 수 있다.

원자로 시스템(300)은 코어 배럴(318), 반사기 블록들(323-325), 하측 지지 플레이트(326), 및 상측 지지 플레이트(328) 중 적어도 한 가지를 포함한다. 일부 실시예에서는, 하측 지지 플레이트(326)가 하측 코어 플레이트를 포함할 수 있다. 원자로 시스템(300)은 복수의 상측 래치 조립체(319) 및 복수의 하측 래치 조립체(319)를 포함한다. 상측 래치 조립체(319)들은 선택에 따라서, 상측 지지 플레이트(328)를 코어 배럴(318)에 결합시키고 잠근다. 유사하게, 하측 래치 조립체들은 선택에 따라서, 하측 지지 플레이트(326)를 코어 배럴(318)에 결합시키고 잠근다.

도 3a 내지 도 3c 에 도시되지는 않았으나, 적어도 원자로 시스템(100) 및 원자로 시스템(200)과 유사하게, 원자로 시스템(300)은 원자로 용기를 포함하며, 그 원자로 용기는 도 1 의 원자로 용기(70) 또는 도 2 의 원자로 용기(210)와 같은 것일 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 원자로 용기는 코어 배럴(318), 반사기 블록들(323-325), 하측 지지 플레이트(326), 및 상측 지지 플레이트(328) 중 적어도 한 가지를 수용할 수 있다. 원자로 시스템(300)은 반사기를 포함할 수 있는데, 그 반사기에는 원자로 시스템(100) 및/또는 원자로 시스템(200) 각각의 반사기(15) 및/또는 반사기(215)가 포함될 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 상기 반사기는 반사기 블록들(323-325)을 포함할 수 있다. 하측 지지 플레이트(326)는 복수의 하측 지지 포스트(lower support post; 327)를 포함할 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 하측 지지 포스트(327)는 공유된 연료 핀(shared fuel pin)일 수 있다. 일부 실시예는 하측 지지 플레이트(326)의 하측 지지 포스트(327)들과 유사한, 상측 지지 플레이트(328)의 상측 지지 포스트들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코어 배럴(318)은 적어도 부분적으로 상측 지지 플레이트(328)를 지지한다. 하나 이상의 반사기 블록들(323-325)은 상측 지지 플레이트(328) 및/또는 하측 지지 플레이트(326)를 위한 종방향 및/또는 측방향의 지지를 적어도 제공할 수 있다.

다양한 실시예들에서, 상측 지지 플레이트(328)는 하나 이상의 상측 래치 조립체(319)에 의하여 복수의 상측 지지 블록(320)에 결합된다. 도 3a 내지 도 3c 에 도시된 예시적인 실시예에서, 상측 지지 플레이트(328)는 선택에 따라서 하나 이상의 상측 래치 조립체(319)에 의하여 상측 지지 블록(320)들에 (그리고 이에 따라 코어 배럴(318)에) 결합되고 잠겨진다. 상측 지지 블록(320)들은 용접, 볼트, 또는 다른 결합 기술에 의하여 코어 배럴(318)에 영구적으로 결합될 수 있다. 따라서 상측 지지 플레이트(328)는 상측 지지 블록(320)들에 의하여 코어 배럴(318)에 결합된다. 상측 지지 플레이트(328)는 하나 이상의 플랜지를 포함할 수 있는데, 상기 플랜지의 예로서는 플랜지(329)가 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 플랜지(329)는 상측 지지 블록(320)의 상측 표면 위에서 연장된다. 상측 래치 조립체(319)가 플랜지(329)를 상측 지지 블록(320)에 결합시키는 때에, 상측 지지 플레이트(328)는 상측 지지 블록(320) 및 코어 배럴(318)에 고정된다.

예시적이고 비제한적인 실시예에서는 원자로 시스템(300)이 하나 이상의 하측 코어 지지 블록(321)을 포함한다. 일부 실시예에서는, 하측 코어 지지 블록(321)에 하나 이상의 코어 지지 블록이 포함될 수 있다. 하측 지지 플레이트(326)는 선택에 따라서 하나 이상의 하측 래치 조립체(319)에 의하여 하측 코어 지지 블록(321)에 (그리고 이에 따라 원자로 용기에) 결합되고 잠겨진다. 하측 코어 지지 블록(321)은 용접 또는 다른 결합 기술에 의하여, 적어도 도 1 에 도시된 구성을 가진 원자로 시스템(300)의 원자로 코어를 수용하는 원자로 용기의 하측 부분에 영구적으로 결합될 수 있다. 하측 코어 지지 블록(321)은 하측 코어 플레이트(326)로부터의 측방향 압축 부하를 원자로 용기로 전달한다. 도 3a 에는 단 하나의 하측 지지 블록(321)이 도시되어 있으나, 다른 실시예들이 이에 국한되는 것은 아니며, 다른 실시예들은 복수의 하측 지지 블록을 포함할 수 있다. 예를 들어, 원자로 시스템은 복수의 하측 래치 조립체(319)에 의하여 하측 지지 플레이트(326)에 결합되는 복수의 하측 지지 블록을 포함할 수 있다.

상측 지지 플레이트(328) 및 하측 지지 플레이트(326) 각각은, 전체적으로 반경방향으로 하측 또는 하측 지지 플레이트(328/326)의 주변부를 넘어 연장된 복수의 플랜지를 포함할 수 있다. 여기에서 설명되는 반경방향이라는 용어는 만곡한 표면의 국지적인 곡률반경의 방향에 대해 전체적으로 평행한 방향을 지칭하는 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 플랜지(329)들은 상측 지지 플레이트(328)의 주변부로부터 측방향으로 멀리 연장될 수 있다. 도 3c 의 평면도에서 도시된 바와 같이, 상측 지지 플레이트(328)가 코어 배럴(318)의 위에 있는 때에, 상측 지지 플레이트(328)의 플랜지(329)들은 전체적으로 반경방향으로 코어 배럴(318)의 주변부를 넘어 연장된다. 도 3c 에는 네 개의 플랜지(329)들이 네 개의 상측 래치 조립체(319)에 의하여 코어 배럴(318)의 상측 지지 블록(320)에 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 다른 실시예들이 이에 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 네 개 초과 또는 미만의 플랜지가 상측 지지 플레이트(328)로부터 반경방향으로 연장될 수 있다. 다양한 실시예에서, 플랜지들의 개수는 상측 지지 플레이트(328)를 코어 배럴(318)에 결합시키기 위한 결합 위치들의 개수와 같다. 상기 결합 위치들의 개수는 원자로 시스템(300)에서의 예상되는 정적 및/또는 동적 작동 부하와, 예를 들어 지진 이벤트로 인한 지진 부하와 같이, 예상되는 (예상치 못한) 재난 부하 중 적어도 한 가지에 기초하여 정해질 수 있다.

도 3d 내지 도 3f 에는 지지 플레이트의 플랜지(329)를 코어 배럴의 상측 지지 블록(320)에 결합시키는 래치 조립체(319)의 모습과 다양한 실시예들이 도시되어 있다. 도 3d 내지 도 3f 에 도시된 래치 조립체(319)들은 도 2a 의 래치 조립체(219) 또는 도 3a 내지 도 3c 의 상측 및 하측 래치 조립체(319) 등, 여기에서 설명된 래치 조립체들 중 어느 하나와 유사한 구성을 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 도 3d 에는 상측 또는 하측 지지 플레이트의 플랜지(329)를 대응되는 상측 또는 하측 지지 블록(320)에 결합시키고 잠그는 래치 조립체(319)의 측면도가 도시되어 있다. 도 3e 에는 도 3d 의 지지 블록(320)과 래치 조립체(319)의 측면도가 도시되어 있다. 도 3f 에는 도 3d 및 도 3e 의 래치 조립체(319)의 확대 측면도가 도시되어 있다. 도 3c 내지 도 3f 의 래치 조립체(319)는 도 1, 2a 내지 2b, 및 도 3a 내지 도 3c 의 원자로 시스템들(100, 200, 300) 각각 중 어느 것에 포함될 수 있다. 도 3d 내지 도 3f 의 래치 조립체(319)는 여기에서 설명되는 상측 래치 조립체 또는 하측 래치 조립체일 수 있다. 따라서, 도 3d 내지 3f 의 지지 블록(320)은 하측 또는 상측 지지 블록일 수 있으며, 이것은 도 3a 의 하측 지지 블록(321) 또는 상측 지지 블록(320)과 같은 것일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 플랜지(329)는 상측 또는 하측 지지 플레이트(도 3a 의 상측 지지 플레이트(328) 또는 하측 지지 플레이트(326)과 같은 것일 수 있으나, 이에 국한되지 않음)에 포함될 수 있다.

도 3d 내지 도 3f 의 조합으로 도시된 바와 같이, 래치 조립체(319)는 래치 하우징(350), 원통형 부재(볼트(370)와 같은 것일 수 있으나 이에 국한되지 않음), 와셔(356), 및 너트(352)를 포함한다. 도 3f 에는 래치 하우징(350)의 중앙에서 또는 상기 중앙에 가까운 위치에서 래치 하우징(350)을 통해 연장된 메인 보어(382) 또는 보어구멍이 도시되어 있다. 따라서 메인 보어(382)는 중앙 보어일 수 있다. 상기 래치 하우징(352)의 메인 보어(382)는 와셔(356) 및 너트(352)의 중앙 보어들과 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 와셔(356)는 벨레빌 와셔(Belleville washer), 원추형 디스크 스프링(coned-disc spring), 원추형 스프링 와셔, 디스크 스프링, 또는 컵형상 스프링 와셔(cupped spring washer) 중 적어도 하나일 수 있다. 원통형 부재 또는 볼트(370)는 종장형 부재일 수 있다. 볼트(370)는 종축을 가진 것일 수 있다. 래치 하우징(350)의 메인 보어(382)가 볼트(370)를 수용하는 때에, 래치 하우징(350)은 볼트(370)의 종축을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서, 메인 보어(382)의 중앙축은 래치 하우징(350)의 회전축 및 볼트(370)의 종축과 일치할 수 있다.

적어도 도 3e 에 도시된 바와 같이, 래치 하우징(350)의 메인 보어(382)와 와셔(356) 및 너트(352)의 중앙 보어들은 볼트(370)를 수용하는 크기를 갖는다. 볼트(370)는 지지 블록(320)에 결합되고 지지 블록(320)의 상부 표면으로부터 상방향으로 연장된다. 볼트(370)는 나사산, 용접, 또는 다른 결합 기술에 의하여 지지 블록(320)에 결합될 수 있다. 볼트(370)는 지지 블록(320)에 영구적으로 결합될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 볼트(370)가 지지 블록(370)에 일단 결합된 다음에는, 볼트(370)가 지지 블록(320)에 대해 회전하지 않는다. 다른 실시예에서는, 볼트(370)가 지지 블록(320)에 대해 회전한다. 래치 하우징(350), 와셔(356), 및 너트(352)는 볼트(370) 위로 배치될 수 있다. 너트(352)는 복수의 나사산들에 의하여 볼트(370)에 결합될 수 있다. 너트(352)가 볼트(370)에 결합된 때, 래치 하우징(350)의 위치는 지지 블록(320)의 상부 표면에 고정된다.

도 3f 에 도시된 바와 같이, 래치 하우징(350)은 두 개의 사이드 보어(380)를 포함한다. 사이드 보어(380)들 각각은 래치 하우징(350)의 상부 표면과 래치 하우징(350)의 저부 표면 사이에서 전체적으로 수직으로 연장된다. 다른 실시예에서는, 래치 하우징(350)이 두 개 초과 또는 미만의 사이드 보어를 포함할 수 있다. 사이드 보어(380)의 축은 래치 하우징(350)의 중앙축(회전축)에 대해 평행하면서도 그로부터 오프셋되어 있을 수 있다. 사이드 보어(380)들 중 하나의 내부에 래치 메카니즘(390)이 배치된다. 래치 메카니즘(390)은 회전타원형 부재(358), 만곡 디스크(360), 편향 부재(362), 편평 디스크(364), 및 고정나사(366) 중 적어도 하나를 포함한다. 회전타원형 부재(358)는 볼 베어링일 수 있다. 적어도 도 3f 에 도시된 바와 같이, 회전타원형 부재(358)의 적어도 일부분이 래치 하우징의 하측 표면으로부터 돌출되기 때문에, 회전타원형 부재(358)는 돌출 부재일 수 있다. 편향 부재(362)는 스프링 또는 탄성 부재일 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 편향 부재(362)는 나선형 코일 스프링일 수 있다. 도 3f 에는 상기 두 개의 사이드 보어(380) 중 하나만이 래치 메카니즘(390)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 그러나 다른 실시예들이 이에 국한되는 것은 아니며, 여기에 개시된 것과 유사한 래치 메카니즘이 사이드 보어(380)들 각각에 포함될 수 있다.

적어도 도 3d 및 도 3e 와 관련하여 설명된 바와 같이, 래치 메카니즘(390)은 (상측 또는 하측) 지지 플레이트의 플랜지(329)를 래치 조립체(319)에 결합시키고 잠그도록 작동될 수 있다. 상측 지지 플레이트의 비제한적인 실시예에서는, 작동된 때에 래치 메카니즘(390)이 (적어도 도 3a 내지 도 3b 에 도시된) 상측 지지 플레이트(328)의 (적어도 도 3d 내지 도 3e 에 도시된) 플랜지(329)를 지지 블록(320)에 결합시키고 잠근다. 전술된 바와 같이, 플랜지(329)가 상측 지지 플레이트(328)에 결합된 때에는, 상측 지지 플레이트(328)가 코어 배럴(318)에 결합되고 잠겨진다.

하나 이상의 래치 조립체(319)를 제 위치에 배치하기 위하여, 원자로 시스템(300)은 원자로 압력 용기 내에서 조립될 수 있다. 반사기 블록들(323-325)들은 하측 지지 플레이트(326) 상에 지지된다. 위로부터, 코어 배럴(318)은 반사기 블록들(323-325)을 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 이 때 상측 지지 블록(320)들은 하나 이상의 용접부에 의하여 코어 배럴(318)에 영구적으로 결합된다. 적어도 도 3b 및 도 3e 에 도시된 바와 같이, 상측 지지 블록(320)의 적어도 일부분은 종장형 부재 또는 볼트(370)를 포함한다. 볼트(370)는 상측 지지 블록(320)의 상부 표면으로부터 연장되고, 하나 이상의 용접부들, 나사산들, 또는 다른 적합한 결합 메카니즘에 의하여 상측 지지 블록(320)에 결합된다. 상측 지지 플레이트(328)는 반사기 블록(323)의 상부에 배치되고, 플랜지(329)들도 지지 블록(320)의 (도 3d 에 도시된) 어깨부 표면(392)들 상에 안착된다. 도 3e 에 도시된 바와 같이, 플랜지(329)들은 구멍들, 통공들, 또는 보어들을 포함하여, 적어도 볼트(370)를 포함하는 지지 블록(320)의 상부 부분이 그를 통하여 상방향으로 연장됨을 허용한다.

래치 조립체(319)를 도 3d 에 도시된 바와 같이 플랜지(329) 및 지지 블록(320) 상의 위치에 배치시키기 위하여, 래치 하우징(350)은 볼트(370) 위로 배치될 수 있다. 볼트(370)는 (도 3e 에 도시된 바와 같이) 래치 하우징(350)의 메인 보어(382)에 의해 수용된다. 그 다음에 와셔(356) 및 너트(352)가 래치 하우징(350) 위에 배치될 수 있으며, 이 때 너트(352)가 볼트(370)에 고정된다. 래치 조립체(319)를 잠금 상태와 잠금해제 상태(또는 위치) 간으로 변화시킴에는, 래치 하우징(350)을 (래치 하우징(350)의 중앙축 또는 회전축이나 볼트(370)의 종축을 중심으로) 실질적으로 90도에 해당되는 각도로 회전시킴이 포함될 수 있다. 볼트(370)의 종축이 래치 하우징(350)의 메인 보어(382)의 축과 정렬된다는 점에 유의한다.

플랜지(329)는 통공을 포함한다. 통공은 비대칭의 형상을 갖는다. 도 3c 에 도시된 바와 같이, 플랜지(329)의 통공의 비대칭 형상은, 종장형 타원의 형태를 가질 수 있다. 플랜지(329)의 비대칭 형상의 종축은 지지 플레이트(328)의 주변부에 대해 실질적으로 접선을 이룬다는 점에 유의한다. 도 3c 에 도시된 상기 플랜지의 비대칭 형상은 비제한적이고 예시적인 실시예에 해당되는 것으로서, 다른 실시예에서는 다른 자세를 가진 다른 비대칭 형상이 포함될 수 있다. 래치 하우징도 비대칭 형상을 갖는다. 일부 실시예에서는, 상기 플랜지의 비대칭 형상이 래치 하우징의 비대칭 형상과 실질적으로 동등하다. 일부 회전 자세에서는, 상기 래치 하우징이 상기 통공에 의해서 수용가능할 수 있으며, 다른 회전 자세에서는 상기 래치 하우징이 상기 통공에 수용될 수 없다. 상기 래치 하우징이 통공에 의해 수용가능하지 않도록 회전된 때(잠금 상태)에는, 래치 하우징이 상기 지지 플레이트의 변위를 구속할 수 있다. 상기 래치 하우징이 통공에 의하여 수용될 수 있도록 회전된 때(잠금해제 상태)에는, 래치 하우징이 지지 플레이트의 변위를 구속하지 않는다.

상기 래치 하우징의 비대칭 형상은 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 정렬될 수 있다. 유사하게, 상기 래치 하우징의 중앙 보어와 정렬된 축을 중심으로 하는 래치 하우징의 회전으로 인하여, 상기 래치 하우징의 비대칭 형상이 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 비-정렬될 수 있다.

도 3c 에 도시된 바와 같이, 상기 래치 하우징의 비대칭 형상이 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 정렬되도록 상기 래치 하우징이 회전된 때에, 상기 래치 하우징은 통공에 의해서 수용가능하다. 따라서, 지지 플레이트(328)는 지지 블록(320)으로부터 이격되어 상방향으로 들어 올려질 수 있다. 따라서 상기 래치 하우징의 비대칭 형상이 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 정렬된 때에, 상기 래치 조립체는 잠금해제 상태 또는 잠금해제 위치에 있는 것이다.

이와 대조적으로, 상기 래치 하우징의 비대칭 형상이 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 비-정렬도록 상기 래치 하우징이 회전된 때에는, 상기 래치 하우징이 통공에 의하여 수용될 수 없다. 상기 래치 하우징의 비대칭 형상과 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상의 비-정렬은 상기 지지 플레이트의 수직방향 변위를 구속한다. 따라서, 상기 래치 하우징의 비대칭 형상이 상기 플랜지의 통공의 비대칭 형상과 비-정렬된 때에는, 상기 래치 조립체가 잠금해제 상태 또는 위치에 있는 것이다.

도 3c 에 도시된 바와 같이, 상기 래치 하우징(그리고 상기 플랜지의 통공)의 비제한적이고 예시적인 비대칭 형상은 종장형 타원의 형상이다. 상기 형상의 비대칭성에 의하여 상기 종장형 형상의 전체적인 길이방향으로 연장된 종축이 정의된다. 상기 래치 하우징의 상기 종축은 중앙 보어(382)의 축에 대해 실질적으로 직각이고, 이것은 상기 래치 하우징의 회전축에 대해서도 마찬가지이다.

도 3c 에 일반적으로 도시된 바와 같이, (볼트(370)의 종축에 대해 실질적으로 직각인) 래치 하우징(350)의 종축이 상측 플레이트(328)의 중심에 대해 실질적으로 반경방향으로 되도록 래치 하우징(350)이 회전된 때에 래치 조립체(319)가 잠금 상태에 있을 수 있다. 따라서, 상기 래치 하우징(350)의 (종축을 따른) 길이방향 치수가 코어 배럴(318)의 인접한 측부와 실질적으로 평행하도록 래치 하우징(350)이 회전된 때에, 래치 하우징(350)이 잠금 위치에 있을 수 있다.

상기 래치 하우징(350)은 래치 하우징(350)을 대략 90도(또는 360도보다 작은 다른 회전 각도)로 회전시킴으로써 잠금해제 위치로 변화될 수 있다. 따라서, 래치 조립체(319)는, 래치 하우징(350)에 대응되는 상측 플레이트(328)의 주변부의 부분의 접선에 대해 래치 하우징(350)의 종축이 실질적으로 직각이 되도록 래치 하우징(350)이 회전된 때에 잠금해제 상태에 있을 수 있다.

도 3e 에 도시된 바와 같이, 래치 조립체(319)이 잠금 위치에 있는 때에, 회전타원형 부재(358)의 일부분이 플랜지(329)의 상부 표면 상의 요부(378) 내에 위치된다. 도 3c 에는 플랜지(329)의 일 실시예가 도시되어 있는데, 여기에서 플랜지(329)는 두 개의 요부를 포함한다. 플랜지(329)의 각 요부는 플랜지(329)에 있는 통공의 비대칭 형상의 긴 측부들 중 하나에 배치된다. 도 3e 에 도시되지는 않았으나, 플랜지(329)의 상부 표면 상의 제2 요부 내에 제2 회전타원형 부재가 배치될 수도 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 래치 하우징이 잠금 위치로 회전된 때에, 상기 요부들 각각은 래치 하우징에 포함되는 회전타원형 부재(358)들 중 하나의 적어도 일부분을 수용한다.

도 3e 및 도 3f 를 조합하여 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 회전타원형 부재(358)는 편향 부재(362)에 의하여 하방향으로 편향될 수 있다. 도 3d 에 도시된 바와 같이 회전타원형 부재(358)가 플랜지(329)의 요부(378)와 정렬되도록 래치 하우징(350)이 회전된 때에, 편향 부재(362)는 회전타원형 부재(358)를 플랜지(329)의 요부(378) 안으로 편향시킨다.

위와 같은 예시적이고 비제한적인 실시예들에서, 편평 디스크(364)가 편향 부재(362)의 위에 그리고 편향 부재(362)에 인접하게 위치되고, 만곡 디스크(360)는 편향 부재(362) 아래에 인접하게 위치된다. 만곡 디스크(360)의 하측 만곡 표면은 구형 부재(359)의 일부분을 수용하도록 정해진 크기를 갖는 요부를 포함할 수 있다. 편평 디스크(364)의 편평한 하측 표면과 만곡 디스크(360)의 편평한 상측 표면에 의하여, 편향 부재(362)가 회전타원형 부재(358)를 플랜지(329)의 요부(378) 안으로 편향시킬 수 있는 기반이 되는 표면들이 안정적으로 됨이 보장된다. 상기 만곡 디스크(360)의 하측 만곡 표면에 포함된 요부는 회전타원형 부재(358)를 수용하는 반구형 요부일 수 있다. 상기 반구형 요부가 회전타원형 부재(358)와 짝맞춤되는 때에, 편향 부재(362)에 의하여 인가되는 힘이 회전타원형 부재(358)로 실질적으로 전달된다.

도 3f 에 도시된 바와 같이, 편향 부재(362)에 의해 회전타원형 부재(358)로 인가되는 힘을 조정하기 위하여 고정나사(366)가 사용될 수 있다. 이와 같은 조정에는 고정나사(366)에 의하여 편향 부재(362)에 대한 사전-부하의 조정이 포함된다. 고정나사(366)는 디스크(360/364)를 에워싸는 사이드 보어(380)의 내부 나사산들과 맞물린다. 고정나사(366)에 의하여 편향 부재(362)에 대한 사전-부하를 조정함으로써, 편향 부재(362)에 의하여 회전타원형 부재(358)에 인가되는 힘의 크기가 조정된다. 래치 하우징(350)을 잠금 위치와 잠금해제 위치 간으로 변화시키는데에 필요한 토크의 조정은, 고정나사(366)의 조정에 의해서 편향 부재(362)에 의하여 회전타원형 부재(358)로 인가되는 힘을 조정함으로써 이루어질 수 있다.

래치 하우징(350)이 플랜지(329)의 상부에 위치하고 볼트(370)가 메인 보어(382)에 의해 수용된 다음에는, 래치 하우징(350)의 회전에 의해서 래치 하우징(350)이 잠금 상태와 잠금해제 상태 간으로 변화될 수 있다. 도 3d 내지 도 3e 에 도시된 바와 같이, 래치 조립체(319)가 잠금 상태로 되도록 래치 하우징(350)이 회전된 때에, 플랜지(329)는 래치 조립체(319)에 의하여 지지 블록(320)의 상부에서 잠겨진다. 잠금 위치에서, 회전타원형 부재(358)(들)은 플랜지(329)의 상부 표면의 요부(378)들 각각에 의해 수용 및 짝맞춤될 수 있다. 또한, 잠금 위치에 있는 때에, 래치 하우징(350)은 플랜지(329) 및 지지 블록(320)의 상부 표면들을 가로질러 연장되고, 지지 플레이트의 상방향 변위를 구속한다.

래치 조립체(319)는 래치 하우징(350)을 1/4바퀴 또는 대략 90도만큼 회전시킴으로써 잠금 상태로부터 잠금해제 상태로 조정될 수 있다. 다른 실시예에서는, 360도보다 작은 다른 각도 값으로 회전됨으로써 상기 변화가 수행될 수 있다. 도 3c 에 도시된 바와 같이, 상기 회전에 의하여 래치 하우징(350)이 플랜지(329)를 통과하는 구멍, 통공, 또는 보어와 정렬된다. 래치 하우징(350)이 플랜지(329)의 통공과 정렬된 때, 플랜지(329)는 래치 조립체(319) 위로 들어올려질 수 있다.

다양한 실시예에서, 회전타원형 부재(358)들이 플랜지(329)의 대응되는 요부(378)들에 의해 수용된 때에, 편향 부재(362)에 의한 회전타원형 부재(358)의 요부(378) 안으로의 편향은, 래치 하우징(350)의 회전에 대한 저항력을 제공할 수 있다. 이와 같은 저항력은 회전타원형 부재(358)들을 요부(378)들로부터 변위시키기 위한 래치 하우징(350)에 대한 최소 토크를 필요로 한다. 일단 변위된 다음에는, 래치 하우징(350)이 회전될 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 최소 토크는 고정나사(366)에 의하여 조정될 수 있다.

래치 조립체(319)는 래치 하우징(350)을 1/4바퀴 또는 대략 90도로 (시계방향 또는 반시계방향으로) 회전시킴으로써 잠금해제 위치로부터 잠금 위치로 조정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 와셔(356)는 래치 하우징(350)의 회전이 너트(352)로부터 분리되도록 할 수 있으며, 이로써 래치 하우징(350)의 회전이 너트(352)를 회전시키지 않거나 또는 회전시키더라도 무시할 수 있는 정도에 그치게 된다. 이와 같은 구성으로 인해서, 래치 하우징이 볼트(370) 주위로 회전되고 잠금 위치와 잠금해제 위치 간으로 변화되는 때에 너트(352)가 볼트(370)로부터 분리되지 않게끔, 너트(352)가 볼트(370)에 대해서 회전하지 않음이 보장된다.

나사산이 형성된 (나사식) 체결장치들과 같은, 통상적인 체결장치와 비교할 때, 여기에서 설명되는 다양한 실시예의 래치 조립체들은, 래치 조립체가 잠금 상태 또는 잠금해제 상태에 있는 때에 래치 하우징의 회전 위치에 의하여 명확한 시작적 표시를 제공한다. 예를 들어, 나사식 체결장치는 시간이 경과됨에 따라서 방사선에 의해 유도된 취화(embrittlement), 반복된 사용, 등에 의하여 풀릴 수 있으며, 또한 관찰자에게 시각적으로 풀린 것으로 보이지 않으면서 풀릴 수 있다. 따라서, 관찰자는 코어 조립체의 하나 이상의 구성부품을 결합시키는 통상적인 체결장치가 시간 경과 후에 풀렸다는 것을 판별하지 못할 수 있다. 이와 대조적으로, 래치 조립체(319)의 (잠금 또는 잠금해제) 상태는 지지 플레이트의 통공 또는 코어 배럴(318)에 대한 래치 하우징(350)의 회전 위치 또는 자세에 적어도 부분적으로 기초하여 시각적으로 판별될 수 있다.

또한, 래치 조립체(319)는 잠금 상태와 잠금해제 상태로 원격으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 원자로 압력 용기, 격납 용기, 및 심지어 원자로 풀 외부의 위치로부터 연장된 도구가 사용되어 래치 하우징을 90도 회전시킬 수 있다. 예를 들어 도 2a 에 도시된 바와 같이, 원자로 풀의 수선(90) 위에 원격 조작 도구(290)가 배치되어, 코어 조립체의 특정 구성부품들에 연결되는 래치 조립체를 (대응되는 래치 하우징의 1/4 바퀴 회전에 의해서) (예를 들어 잠금 또는 잠금해제를 위해) 조작하도록 연장될 수 있다. 이와 대조적으로, 종래의 나사식 연결기는 원자로 용기 내에서의 사람에 의한 조작을 필요로 할 수 있다. 원자로 용기에 대한 접근은 비용이 많이 소요되는 작동중단, 원자로 파워 모듈의 일부분의 분해, 그리고 원자로 코어에 의한 잠재적 방사선 노출을 유발할 수 있다.

래치 조립체(319)의 구성부품들 중 일부 또는 전부는 스테인리스 스틸 등과 같은 내부식성 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 래치 조립체(319)의 구성부품들 중 일부 또는 전부는 방사선 에너지 축적 또는 방사선 입자 상호작용으로 인한 취화에 저항성을 갖는 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 예시 및 설명되었으나, 전술된 바와 같이 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 바람직한 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 그보다는, 본 발명은 전적으로 하기의 청구범위를 기준으로 해서 결정되어야 할 것이다.

Claims

래치 하우징(latch housing); 및
돌출 부재를 구비한 래치 메카니즘(latch mechanism);을 포함하는 원자로 래치 조립체(nuclear reactor latch assembly)로서,
상기 래치 메카니즘이 상기 돌출 부재에 편향력(biasing force)을 제공하여, 상기 돌출 부재에 대한 반대의 힘이 상기 편향력을 상쇄시키지 않는다면 상기 돌출 부재가 상기 래치 하우징의 표면으로부터 적어도 부분적으로 돌출되는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 돌출 부재는 회전타원형 부재(spheroidal member)이고, 상기 래치 조립체는 회전타원형 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재를 더 포함하는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 원자로 래치 조립체는 종축을 가진 원통형 부재를 더 포함하고, 상기 래치 하우징 내에 포함된 보어(bore)는 상기 원통형 부재를 수용하는 크기를 가지며, 상기 보어가 상기 원통형 부재를 수용하는 때에 상기 래치 하우징이 상기 원통형 부재의 종축 주위로 회전할 수 있는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 래치 메카니즘은, 상기 돌출 부재를 수용하는 사이드 보어(side bore), 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재, 및 상기 돌출 부재와 편향 부재 사이에 개재된 디스크(disk)를 더 포함하는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 래치 메카니즘은, 상기 돌출 부재에 대한 편향력을 제공하는 편향 부재, 및 상기 편향 부재에 대한 사전-부하(pre-load)를 조정함으로써 상기 편향력을 조정할 수 있게 하는 조정 부재를 더 포함하는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 원자로 래치 조립체는, 너트(nut), 및 상기 너트와 래치 하우징 사이에 배치된 와셔(washer)를 더 포함하고,
상기 와셔는 상기 래치 하우징의 회전을 상기 너트의 회전으로부터 분리시키는, 원자로 래치 조립체.
제1항에 있어서,
상기 돌출 부재가 상기 래치 하우징의 표면으로부터 적어도 부분적으로 돌출되어 상기 돌출 부재가 다른 표면에 인접하게 배치된 때에, 상기 돌출 부재는 상기 편향력의 적어도 일부분을 상기 다른 표면에 전달하여 마찰 토크(frictional torque)가 유발되고, 이로써 상기 래치 하우징의 표면을 실질적으로 가로지르는 회전축 주위로 래치 하우징을 회전시키기 위해서는 상기 마찰 토크를 극복하는 최소 토크가 상기 래치 하우징에 인가되어야 하는, 원자로 래치 조립체.
지지 플레이트(support plate) 및 래치 조립체를 포함하는 원자로 시스템으로서,
상기 지지 플레이트는 지지 플레이트의 주변부를 넘어 연장되는 플랜지(flange)를 포함하고, 상기 플랜지는 통공 종축을 가진 통공(aperture)을 포함하며,
상기 래치 조립체는 래치 종축을 가진 래치 하우징을 포함하고 상기 플랜지 위에 배치되며, 상기 래치 하우징은 적어도 제1 회전 자세 및 제2 회전 자세를 갖도록 구성 및 배치되고,
상기 래치 하우징이 제1 회전 자세에 있는 때에는, 상기 래치 종축이 상기 플랜지의 통공 종축과 실질적으로 정렬되고 상기 래치 하우징이 상기 플랜지를 통하여 수용될 수 있게 되어서, 상기 래치 하우징이 상기 지지 플레이트의 상방향 변위를 구속하지 않게 되며,
상기 래치 하우징이 제2 회전 자세에 있는 때에는, 상기 래치 종축이 상기 통공 종축과 실질적으로 가로질러 배치되고 상기 래치 하우징이 상기 플랜지의 통공을 통해 수용될 수 없게 되어서, 상기 래치 하우징이 상기 지지 플레이트의 상방향 변위를 구속하게 되는, 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원자로 시스템은 코어 배럴(core barrel)을 더 포함하고, 상기 코어 배럴은 코어 배럴의 주변부를 넘어 연장된 지지 블록을 포함하며,
상기 지지 플레이트의 플랜지가 수직으로 상기 지지 블록과 래치 하우징 사이에 배치되고, 상기 지지 블록이 상기 지지 플레이트의 하방향 변위를 구속하여, 상기 래치 하우징이 제1 회전 자세에 있는 때에 상기 지지 플레이트가 상기 코어 배럴에 잠겨지는(locked), 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 래치 조립체는 종장형 부재(elongate member)를 더 포함하고, 상기 종장형 부재는 상기 래치 하우징의 메인 보어(main bore) 및 상기 플랜지를 통해서 연장되며, 상기 래치 하우징은 상기 종장형 부재 주위에서 상기 제1 회전 자세와 제2 회전 자세 간으로 회전하도록 구성 및 배치되는, 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 래치 하우징의 제1 회전 자세와 제2 회전 자세 사이의 상대적 각도 차이는 대략 90도인, 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 플랜지의 상측 표면은 요부(indent)를 포함하고, 상기 래치 하우징이 제2 회전 자세에 있는 때에 상기 요부는 상기 래치 하우징의 하측 표면으로부터 돌출된 래치 메카니즘의 적어도 일부분을 수용하며, 상기 래치 메카니즘의 일부분이 상기 요부에 수용된 때에는 상기 제2 회전 자세로부터 멀어지는 래치 하우징의 회전에 저항하는, 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원자로 시스템은 상기 래치 하우징 내에 적어도 부분적으로 수용된 래치 메카니즘을 더 포함하고, 상기 래치 메카니즘은 적어도 회전타원형 부재, 상기 회전타원형 부재에 편향력을 제공하는 편향 부재, 및 상기 편향력의 크기를 조정하는 고정나사(setscrew)를 포함하는, 원자로 시스템.
제8항에 있어서,
상기 원자로 시스템은 상기 래치 하우징 위에 배치된 너트를 더 포함하고, 상기 너트는 래치 하우징의 상방향 변위를 구속하는, 원자로 시스템.
원자로 코어를 지지하는 장치로서, 상기 장치는:
상기 원자로 코어를 적어도 부분적으로 둘러싸는 코어 배럴;
지지 플레이트; 및
래치 하우징을 포함하는 래치 조립체;를 포함하고,
상기 래치 하우징의 제1 회전에 의해서 상기 지지 플레이트가 상기 코어 배럴에 확고히 결합되고, 상기 래치 하우징의 제2 회전에 의해서 상기 지지 플레이트가 상기 코어 배럴로부터 분리되며, 상기 래치 하우징의 제1 회전 및 제2 회전 각각은 180도 미만으로 이루어지는, 장치.
제15항에 있어서,
상기 지지 플레이트는, 상기 코어 배럴 위에 배치된 상측 지지 플레이트 및 상기 코어 배럴 아래에 배치된 하측 지지 플레이트 중 적어도 하나인, 장치.
제15항에 있어서,
상기 래치 하우징은 제1 비대칭 형상(first asymmetric shape)을 가지며, 상기 지지 플레이트는 제2 비대칭 형상을 가진 통공을 포함하고,
상기 래치 하우징이 제2 회전으로 회전된 때에는 상기 래치 하우징의 제1 비대칭 형상이 상기 통공의 제2 비대칭 형상과 정렬되며, 상기 래치 하우징이 제1 회전으로 회전된 때에는 상기 래치 하우징의 제1 비대칭 형상이 상기 통공의 제2 비대칭 형상과 비-정렬(anti-align)되는, 장치.
제17항에 있어서,
상기 제1 비대칭 형상과 제2 비대칭 형상이 정렬된 때에는 상기 래치 하우징이 상기 지지 플레이트의 통공에 수용될 수 있으며, 상기 제1 비대칭 형상과 제2 비대칭 형상이 비-정렬된 때에는 상기 래치 하우징이 상기 통공에 수용될 수 없는, 장치.
제15항에 있어서,
상기 지지 플레이트는 상기 래치 하우징의 제2 회전에 저항하는 요부를 포함하는, 장치.
제15항에 있어서,
상기 장치는 상기 래치 하우징을 제1 회전 및 제2 회전 중 적어도 하나로 회전시키도록 원격으로 작동될 수 있는 도구를 더 포함하는, 장치.