KR20230085135A - 용기내 자연 순환 알칼리 금속 리액터 시스템, 정화 시스템 및 관련 방법 - Google Patents
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Abstract
용기내 자연 순환 알칼리 금속 리액터 시스템을 위한 방법 및 시스템, 정화 시스템 및 관련 방법이 개시된다. 원자로 용기 시스템은 리액터를 적어도 부분적으로 에워싸는 크기를 갖는 내측 체적을 획정하는 내측 용기를 포함한다. 리액터는 클래딩 내에 적어도 부분적으로 밀폐되는 복수 개의 핵연료 요소를 포함하고, 리액터는 1차 냉각제 루프에서 액체 금속 냉각제의 의해 냉각된다. 침지 유체의 풀이 내측 용기 내부의 체적을 차지한다. 원자로 용기 시스템은 내측 용기를 완전히 또는 거의 완전히 에워싸는 크기를 갖는 외측 용기를 포함한다. 원자로 파워 시스템은 활성 연료 영역을 포함하는 리액터 코어; 및 중성자 흡수재, 중성자 누설 개선재 또는 중성자 반사재 중 적어도 하나를 포함하고, 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정되는 회전 드럼을 포함한다.
Description
본 실시예는 일반적으로 원자로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액체 금속을 사용하는 리액터에 관한 것이다.
오염 및 배출물을 줄이기 위한 글로벌 에너지 성장과 추진력은 새로운 원자로 기술의 상업화 및 설계에 관한 새로운 활동을 자극하고 있다. 이러한 기술 중 일부는 보다 분산된 방식으로 오래 지속되고 탄력적인 파워를 제공하도록 구성된 소형 리액터를 포함한다. 이들 리액터 중 일부는 액체 금속의 유리한 열전달과 중립적 특성으로 인해 그 구성과 냉각에 액체 금속을 포함한다.
본 개시는 시스템의 구현 및 용기내 자연 순환 알칼리 금속 리액터 시스템 및 정화 시스템을 위한 방법을 설명한다. 몇몇 실시예에 따르면, 원자로는, 우라늄-233, 우라늄-235 또는 플루토늄-239와 같은 핵분열 물질을 포함하는 연료; 열을 연료로부터 멀리 이송하기 위해 알칼리 금속, 예컨대 나트륨을 사용하는 냉각제, 열을 냉각제나 냉각 디바이스로부터 파워 변환 시스템으로 전달하는 열교환기와, 기기, 지지 구조 및 차폐체를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 핵분열 물질은 연료 요소에 포함될 수 있다. 연료 요소는 리액터 용기 내부에 유지될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 액체 금속 주요 냉각제는 연료로부터의 열을 이송하고, 열을 열교환기로 운반하며, 열교환기에서 열이 중간 냉각제 또는 파워 변환 작동 유체로 전달된다.
몇몇 실시예에 따르면, 여열과 저장된 에너지를 제거하기 위해 보조 열교환기가 사용된다. 이러한 열교환기는 여열 제거를 위해 금속, 염 또는 가스를 사용하며, 이들은 그 후 주위 공기 또는 물로 제거된다.
일부 실시예에 따르면, 리액터 용기로부터 붕괴열을 수동 제거하기 위해 붕괴열 제거 보조 냉각 시스템이 사용된다.
몇몇 실시예에 따르면, 외부 냉각이 공기나 액체와 같은 유체를 통해 리액터 용기 시스템으로부터 열을 제거할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 액체 금속은 자연 순환에 의해 흘러, 자연 대류에 의해 열을 전달한다.
몇몇 실시예에 따르면, 액체 금속은 리액터 시동에서 최대 파워에 걸친 파워 레벨 범위의 정상 상태 조건에서 자연 순환을 통해 흐른다.
몇몇 실시예에 따르면, 하나 이상의 부스터 펌프가, 강제되고 혼합된 순환 - 이 순환은 이어서 원하는 파워 레벨에서 자연 순환으로 이행됨 - 을 통해 흐름 패턴을 형성함으로써 리액터 시동을 용이하게 하는 데 사용되고, 정지된다.
몇몇 실시예에 따르면, 부스터 펌프는 용기 내에서 열교환기 유출구나 코어 유입구에 배치된다. 몇몇 실시예에 따르면, 부스터 펌프는 용기 외부에 있는 1차 흐름 루프의 세그먼트에 배치된다.
몇몇 실시예에 따르면, 모멘텀 기반 서큘레이터, 예컨대 플라이휠이 부스터 펌프 유출구에 위치 설정되어, 냉각제를 위한 회전 관성을 제공한다.
몇몇 실시예에 따르면, 충분한 냉각제 화학 작용과 순도 제어를 유지하는 것은 냉각제와 구성요소 수명을 보장하는 데에 있어서 중요하다. 액체 금속 냉각제의 화학 작용 및 순도를 제어하기 위해 저온 트랩이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 저온 트랩은 리액터 용기에 그리고 충분한 냉각제 흐름이 발생하는 영역에 배치된다. 몇몇 실시예에 따르면, 저온 트랩은 저온 트랩 작동 온도로 냉각된 중간 냉각제의 예냉각 바이패스 흐름에 의해 냉각된다. 예냉각은 열교환기 또는 직접 냉각 디바이스에 의해 달성될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 저온 트랩은 저온 트랩 작동 온도로 냉각된 붕괴열 제거 보조 냉각 시스템 냉각제의 바이패스 흐름에 의해 냉각된다.
몇몇 실시예에 따르면, 연료, 구조, 반사체 및 차폐부를 포함하는 리액터 코어, 라이저, 1차 열교환기 및 지지 구성요소는 전체적으로 용기 내부에 수용되는 흐름 루프에 의해 냉각된다.
몇몇 실시예에 따르면, 흐름 루프는 리액터 용기 내부에 포함되는 유체에 침지된다. 침지 유체는 구성요소 또는 시스템의 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있다. 침지 유체는 열 저장 용량을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 침지 유체는 1차 냉각제로서 사용되는 것과 동일한 유체이다. 몇몇 실시예에 따르면, 1차 냉각제 루프의 냉각제는 침지 풀에 있는 유체에 유압식으로 연결된다.
몇몇 실시예에 따르면, 침지 유체와 1차 냉각제 간의 유압식 연결은 흐름 다이오드, 압력 게이트, 투과막 또는 특정 범위의 유량, 냉각제 레벨, 압력차 및 온도와 같은 특정 조건의 냉각제 바디들 간의 흐름을 가능하게 하도록 구성된 높이차에 의해 이루어진다.
몇몇 실시예에 따르면, 1차 냉각제와 침지 유체의 유압식 연결은 시스템의 자연 순환 특징을 향상시키고, 시스템에 이용 가능한 유체의 열질량을 증가시키며, 여열 제거를 위한 보조 열 제거 경로에 대한 열적 커플링을 제공한다.
몇몇 실시예에 따르면, 연료 요소와 다른 코어내 요소가 각각의 연료 조립체 위에 있는 풀의 자유 표면의 상단이나 이 상단 근처에 도달하는 도관이나 덕트를 통해 리액터로부터 제거될 수 있고, 도관을 통한 보다 용이한 연료 배출을 위한 스탠드파이프형 구조로서 기능할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 연료 요소는, 필요한 경우에만 플랜트에 도입되는 임시 연료 취급 기계를 사용하여 조작 또는 배출될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 연료 요소는 라이저를 통해 풀의 자유 표면까지 또는 이 자유 표면 근처까지 상향 연장되는 고유한 마커 포스트를 갖는다. 마커 포스트는 연료 요소에 구조적으로 연결될 수 있고, 연장형 리프팅 핸들로서 작동 가능할 수 있으며, 이에 따라 깊은 액체 금속 풀을 통해 연료 요소를 다룰 필요성을 줄이거나 제거할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 열교환기나 펌프와 같은 리액터 구성요소가 모듈형 패키지에 포함되어, 검사, 유지 관리 및 교체를 용이하게 한다.
몇몇 실시예에 따르면, 펌프는, 열교환기로 흐르는 중간 냉각제가 펌프를 냉각시키는 데 사용 가능하도록 열교환기와 함께 또는 열교환기에 근접하게 패키징될 수 있다. 몇몇 예에서, 중간 냉각제는 1차 냉각제의 작동 온도 미만으로 펌프를 냉각시킬 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 펌프는 용기 벽을 통한 전도에 의해 냉각될 수 있도록 용기 벽과 접촉하도록 배치된다.
몇몇 실시예에 따르면, 중간 냉각제는 1차 냉각제와 동일한 냉각제일 수 있다. 냉각제는 또는 액체 염과 같이 비열이 높은 열전달 유체일 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 리액터는 리액터 파워 레벨을 제어하기 위해 흡수봉을 사용하며, 몇몇 경우에 리액터를 정지시키는 데 흡수봉만이 사용된다. 이러한 흡수봉은 활성 연료 영역의 리액터 코어나 반사체 영역에 삽입되도록 위치 설정될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 수동 또는 고유의 리액터 제어 디바이스가 제거식 조립 카트리지 내에 위치 설정될 수 있어, 테스트, 교체 및 서비스를 가능하게 한다. 상기한 디바이스는 특히 유동 부양식 흡수기, 가용성 래치 흡수기, 퀴리점 래치 흡수기, 팽창 액체 흡수기 또는 팽창 가스 구동식 흡수기를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 회전 드럼은 중성자 누설, 그리고 이에 따라 리액터 파워를 제어하는 데 사용된다. 이러한 드럼은 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정된다. 이러한 드럼은 중성자 흡수재, 중성자 누설 개선 장치 또는 중성자 반사체를 포함한다.
몇몇 실시예에 따르면, 드럼은 그 구동 기구 샤프트를 통해 현수된다. 몇몇 실시예에 따르면, 드럼은, 냉각제와 양립 가능하면서, 구조적 지지, 정렬을 제공하고, 회전을 가능하게 하도록 충분한 윤활을 제공하는 베어링 또는 디스크 상에 장착된다. 베어링은 질화물이나 탄화물과 같은 금속재 또는 세라믹재로 형성될 수 있다.
몇몇 실시에에 따르면, 드럼은 드럼을 1차 냉각제로부터 격리하는 카트리지에 포함된다.
몇몇 실시예에 따르면, 파워 변환 시스템이 열교환기를 통해 중간 냉각제에 접속되고, 이 경우에 작동 유체가 가열된 후, 파워 변환 터보기계를 구동하는 데 사용된다.
몇몇 실시예에 따르면, 파워 변환 시스템은, 스팀, 가스 또는 초임계 유체를 사용한다.
몇몇 실시예에 따르면, 파워 변환 시스템은 파워 변환 시스템 열교환기를 통해 1차 시스템으로부터 직접 열을 전달한다.
몇몇 실시예에 따르면, 리액터를 포함하는 발전소는 자동 제어 기구를 사용하여 제어된다. 몇몇 실시예에 따르면, 컴파일러 개선으로 인해 시스템 제어기의 트레이닝이 동일한 프로그램으로부터 제어 조작을 보다 우수하게 시뮬레이션할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 기계 학습 기술에서 사용하기 위한 자동 미분 기능이, 루프, 분기부 및 기타 구조를 지닌 복잡한 코드를 통해 도함수를 취할 수 있는 미분 가능한 프로그램을 형성하는 데 사용된다. 임의의 복소수 f(x)를 위한 도함수법 f'(x)을 효율적으로 컴파일할 수 있도록 다양한 툴이 컴파일러에 접속되어 함수의 컴파일된 도함수 버전을 형성한다.
몇몇 실시예에 따르면, 이것은 민감도 연구를 계산하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 임의의 파라메터에 대하여 임의의 복소수 함수의 도함수를 얻는 능력으로 인해, 트레이닝 가능한 모델이 미분 프로그램의 일부로서 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 입력이 현재 시스템 상태이고, 일부 원하는 목표 상태가 형성되는 함수와 결과적인 정보가, 제어기로서 기능하는 트레이닝 가능한 모델에 제공되고, 시스템을 목표 상태로 되게 하는 데 필요한 것으로 생각되는 제어 조작에 대한 해석 가능한 제안을 제공한다. 이러한 제안 및 현재 시스템 상태는 제어 조작의 실제 결과가 어떤지 결정하기 위해 미분 방정식을 푸는 데 이용된다. 미분 방정식 솔버의 결과와 목표 상태의 차이는 리액터 및 발전소의 트레이닝 가능한 모델의 유용성에 대한 측정 기준을 생성한다.
몇몇 실시예에 따르면, 자동 미분으로 인해 제어기 모델의 내부 파라메터에 대한 손실값 구배의 직접 계산이 가능하다. 신경망이 일례이다. 이 기능은 루프로 실행될 수 있고, 제어기의 파라메터가 업데이트되어, 손실을 최소화하고, 리액터와 발전소를 위한 모델로부터 얻은 제어 제안의 품질을 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 제어기는 보상 함수를 정의하거나 임의의 유형의 트레이닝 데이터를 생성할 필요 없이, 시스템이 목표 상태가 되도록 반복적으로 시도하는 것에 의해 트레이닝된다. 이것은, 리액터 및 발전소의 보다 효율적인 제어 스킴으로의 보다 빠른 수렴을 달성하도록 미분 제어법을 위한 블랙박스 강화 학습 알고리즘을 구현해야 할 필요성을 제거한다.
예시적인 구현예에서, 동력용 원자로 용기 시스템은 1차 냉각제 루프에서 액체 금속 냉각제에 의해 냉각되는 리액터를 적어도 부분적으로 에워싸도록 크기가 정해지는 내부 체적을 획정하는 내측 용기; 및 내측 용기를 완전히 또는 거의 완전히 에워싸도록 크기가 정해지는 외측 용기를 포함한다.
예시적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 리액터는 복수 개의 핵연료 요소를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 복수 개의 핵연료 요소 중 적어도 일부는 적어도 부분적으로 클래딩 내에서 밀폐된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 액체 금속 냉각제로부터의 열을 중간 냉각제로 전달하도록 구성된 열교환기를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 액체 금속 냉각제로부터의 열을 파워 변환 작동 유체로 전달하도록 구성된 열교환기를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 열교환기는 저압력 강하 열교환기이다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 액체 금속 냉각제를 정화하도록 구성된 저온 트랩을 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 저온 트랩은 냉각제 루프에 위치 설정되고, 중간 냉각제 덕트나 수동 리액터 냉각 시스템 중 어느 하나로부터 흐르는 중간 냉각제에 의해 냉각된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 저온 트랩은 열교환기 유출구에 위치 설정된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 1차 냉각제 루프에 위치 설정되고 액체 금속 냉각제를 정화하도록 구성된 고온 트랩을 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 작동 중에 액체 금속 냉각제는 자연 순환에 의해 1차 냉각제 루프를 통해 흐른다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 액체 금속 냉각제는 리액터 시동에서 최대 파워 범위에서의 파워 레벨에서의 정상 상태 조건에서 자연 순환에 의해 흐른다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 1차 냉각제 루프를 통과하도록 액체 금속 냉각제를 펌핑하게 구성된 부스터 펌프를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 부스터 펌프는 열교환기 유출구에 위치 설정된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 부스터 펌프는 리액터 유입구에 위치 설정된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 부스터 펌프는 외측 용기 외부에 있는 냉각제 루프의 세그먼트에 위치 설정된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 부스터 펌프의 유출구에 위치 설정된 모멘텀 기반 서큘레이터를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 모멘텀 기반 서큘레이터는 플라이휠을 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 1차 냉각제 루프는 침지 유체의 풀로부터 유압식으로 격리된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 침지 유체는 시스템의 구성요소를 냉각시킨다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 침지 유체는 리액터에 의해 생성되는 열에너지를 저장한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 침지 유체는 액체 금속 냉각제와 동일한 유체이다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 침지 유체와 액체 금속 냉각제는 유압식으로 연결된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 침지 유체와 액체 금속 냉각제는 흐름 다이오드, 압력 게이트, 투과막 또는 높이차 중 어느 하나에 의해 유압식으로 연결된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 시스템은 리액터 용기 구성요소의 모듈형 패키지를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 모듈형 패키지는 시스템으로부터 제거 가능하다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 모듈형 패키지는 열교환기와 펌프를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 작동 중에 열교환기를 통해 흐르는 중간 냉각제는 펌프를 냉각시킨다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 작동 중에 중간 냉각제는 펌프를 액체 금속 냉각제의 작동 온도 미만의 온도로 냉각시킨다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 중간 냉각제는 액체 금속 냉각제와 동일한 유체를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 중간 냉각제는 액체 염을 포함한다.
다른 예시적인 구현예에서, 방법은 전력을 생산하기 위해 이전 구현예들 중 어느 하나의 원자로 용기 시스템을 작동시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 구현예에서, 원자로 파워 시스템은 활성 연료 영역을 포함하는 리액터 코어; 및 i) 중성자 흡수재, ii) 중성자 누설 개선재 또는 iii) 중성자 반사재 중 적어도 하나를 포함하고, 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정되는 회전 드럼을 포함한다.
예시적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 회전 드럼은 구동 장치 샤프트에 의해 현수된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 회전 드럼은 이 회전 드럼의 회전을 가능하게 하는 윤활을 제공하는 베어링 상에 장착된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 베어링은 금속재 또는 세라믹재 중 어느 하나로 형성된다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 회전 드럼은 이 회전 드럼을 액체 금속 냉각제로부터 격리하는 컨테이너에 밀폐된다.
예시적인 구현예에는, 적어도 복수 개의 연료 요소와 복수 개의 반사체 요소를 포함하는 복수 개의 코어 요소가 격자로 배치되는 리액터 코어에 연료를 재공급하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 격자 위치로부터 반사체 요소를 제거하는 단계; 제2 격차 위치로부터 제1 격자 위치로 연료 요소를 이동시키는 단계로서, 제1 격자 위치는 격자의 중심으로부터 제2 격자 위치와 상이한 거리에 위치하는 것인 단계; 및 반사체 요소를 제3 격자 위치로 로딩하는 단계로서, 제3 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치 및 제2 격자 위치와 상이한 거리에 위치하는 것인 단계를 포함한다.
예시적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 연료 요소는 제1 연료 요소이고, 상기 방법은 제1 연료 요소를 제2 격자 위치에서 제1 격자 위치로 이동시킨 후에 제2 연료 요소를 제2 격자 위치로 로딩하는 단계를 포함한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제1 연료 요소는 조사형 연료 요소이고, 제2 연료 요소는 비조사형 연료 요소이다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 연료 요소는 리액터 코어로부터 제거되지 않는다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 리액터 코어는 적어도 하나의 측면을 갖는 코어 배럴; 코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 연료 요소를 포함하는 활성 연료 영역; 및 코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 반사체 요소를 포함하는 반사체 영역을 포함한다. 반사체 영역은 활성 연료 영역과 동심이고, 반사체 영역은 활성 연료 영역에 인접한 내측 경계와, 내측 경계보다 코어 배럴의 측면에 근접한 외측 경계를 갖는다. 제1 격자 위치는 반사체 영역의 내측 경계에 위치하고, 제3 격자 위치는 반사체 영역의 외측 경계에 위치한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제1 격자 위치는 격자 중심으로부터 제2 격자 위치보다 먼 거리에 위치한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제3 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치 및 제2 격자 위치보다 먼 거리에 위치한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제3 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소에 의해 미리 점유되지 않는다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제3 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소를 배제한다.
예시적인 구현예에서, 복수 개의 연료 요소가 격자로 배치되는 리액터에 연료를 재공급하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 연료 요소를 제1 격자 위치에서 제2 격자 위치로 이동시키는 단계로서, 제1 격자 위치는 격자 중심으로부터 제2 격자 위치와 상이한 거리에 위치하는 것인 단계; 및 제2 연료 요소를 제1 격자 위치로 로딩하는 단계를 포함한다.
예시적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 제1 연료 요소는 조사형 연료 요소이고, 제2 연료 요소는 비조사형 연료 요소이다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제1 연료 요소는 리액터 코어로부터 제거되지 않는다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제2 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치보다 먼 거리에 위치한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 리액터 코어는 적어도 하나의 측면을 갖는 코어 배럴; 코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 연료 요소를 포함하는 활성 연료 영역; 및 코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 반사체 요소를 포함하는 반사체 영역을 포함한다. 반사체 영역은 활성 연료 영역과 동심이고, 활성 연료 영역에 인접한 내측 경계와, 내측 경계보다 코어 배럴의 측면에 근접한 외측 경계를 포함한다. 제1 격자 위치는 활성 연료 영역 내에 위치하고, 제2 격자 위치는 반사체 영역의 내측 경계에 또는 이 내측 경계 근처에 위치한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제2 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소에 의해 미리 점유되지 않는다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 제2 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소를 배제한다.
임의의 이전 양태와 조합 가능한 양태에서, 상기 방법은 제1 연료 요소를 제1 격자 위치에서 제2 격자 위치로 이동시키기 전에, 반사체 요소를 제2 격자 위치에서 제3 격자 위치로 또는 리액터 코어 밖으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 보호 대상에 관한 하나 이상의 실시예의 상세는 첨부도면과 아래의 설명에서 기술된다. 보호 대상의 다른 피쳐(feature), 양태 및 장점은 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 원자로 용기 시스템의 예시적인 구현예의 단면도를 보여준다.
도 2는 부스터 펌프를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 3은 저온 트랩을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 4는 중간 열교환기에 의해 냉각되는 저온 트랩의 단면도를 보여준다.
도 5는 상부 자유 표면 유압식 연결부 및 하부 유압식 연결부를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 6은 밀폐된 냉각제 루프를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 7은 배수 사이폰을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 8은 1차 시스템으로부터의 열을 파워 변환 시스템 열교환기를 통해 직접 전달하도록 구성된 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 9는 중간 열에너지 저장 시스템 및 PCS 열교환기를 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 10은 용기내 열에너지 저장부를 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 11a 및 도 11b는 리액터 코어의 상부 단면도를 보여준다.
도 12는 본 개시의 구현예에 따른 컴퓨터 시스템의 개략도이다.
도 2는 부스터 펌프를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 3은 저온 트랩을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 4는 중간 열교환기에 의해 냉각되는 저온 트랩의 단면도를 보여준다.
도 5는 상부 자유 표면 유압식 연결부 및 하부 유압식 연결부를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 6은 밀폐된 냉각제 루프를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 7은 배수 사이폰을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다.
도 8은 1차 시스템으로부터의 열을 파워 변환 시스템 열교환기를 통해 직접 전달하도록 구성된 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 9는 중간 열에너지 저장 시스템 및 PCS 열교환기를 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 10은 용기내 열에너지 저장부를 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템의 개략도를 보여준다.
도 11a 및 도 11b는 리액터 코어의 상부 단면도를 보여준다.
도 12는 본 개시의 구현예에 따른 컴퓨터 시스템의 개략도이다.
본 개시의 구현예는 원자로와 지지 시스템을 포함한다. 원자로는, 우라늄-233, 우라늄-235 또는 플루토늄-239와 같은 핵분열 물질을 포함하는 연료; 열을 연료로부터 멀리 이송하기 위해 알칼리 금속을 사용하는 냉각제, 열을 냉각제나 냉각 디바이스로부터 파워 변환 시스템으로 전달하는 열교환기와, 기기, 지지 구조 및 차폐체를 포함할 수 있다. 핵분열 물질은 연료 요소에 포함될 수 있고, 연료 요소는 리액터 용기 내부에 유지될 수 있다. 액체 금속 주요 냉각제는 연료로부터의 열을 이송하고, 열을 열교환기로 운반하며, 열교환기에서 열이 중간 냉각제 또는 파워 변환 작동 유체로 전달된다. 여열과 저장된 에너지를 제거하기 위해 보조 열교환기가 사용될 수 있다. 이러한 열교환기는 여열 제거를 위해 금속, 염 또는 가스를 사용하며, 이들은 그 후 주위 공기 또는 물로 제거된다. 외부 냉각이 공기나 액체와 같은 유체를 통해 용기 시스템으로부터 열을 제거할 수 있다. 일부 예에 따르면, 리액터 용기로부터 붕괴열을 수동 제거하기 위해 붕괴열 제거 보조 냉각 시스템이 사용된다.
예시적인 구현예에서, 리액터는 코어에 있는 작동 온도의 냉각제와 열교환기에 있는 작동 온도의 냉각제의 밀도차와, 코어와 열교환기의 높이차의 조합에 의해 구동되는 자연 순환에 의해 흐르는, 액체 나트륨 또는 액체 납과 같은 액체 금속에 의해 작동한다.
일차 시스템 전체는, 열을 반경방향 외측으로 전달할 수 있도록 차폐체와 열전도성 물질로 충전될 수 있는 컨테이너로 밀폐될 수 있고, 체적은 연료가 커버된 상태를 유지하면서 냉각제의 누설을 수용할 수 있다. 전자기 펌프가 냉각제를 시스템을 통과하도록 이동시킬 수 있다. 리액터 패키지는 파워 변환 시스템과 함께 컨테이너로 수송될 수 있고, 이동 가능할 수 있다.
연료는 우라늄 지르코늄 수소화물(UZrH)과 같은 수소화물 함유 연료 형태로 구성될 수 있다. 리액터는 나트륨과 같은 액체 금속에 의해 냉각될 수 있다. 연료는 가능하다면 직경에 대한 피치의 비가 1.1 이하인 밀봉 패킹의 육각형 격자로 배치될 수 있다. 제어 드럼은 중성자 반사를 제어하는 데 사용될 수 있다. 정지봉 또는 다른 흡수 기구가 정지를 위해 사용된다. 냉각제는 리액터로부터의 열을 열교환기로 운반하고, 열교환기에서 열은 중간 냉각제 루프로 그리고 궁극적으로 소형 브라이튼 또는 스털링 기관과 같은 터빈을 포함할 수 있는 파워 변환 시스템으로 전달된다.
연료, 구조, 반사체 및 차폐부를 포함하는 리액터 코어, 라이저, 1차 열교환기 및 지지 구성요소는 전체적으로 리액터 용기 내부에 수용되는 액체 금속 1차 냉각제 흐름 루프에 의해 냉각될 수 있다. 1차 냉각제 흐름 루프는 리액터 용기 내부의 침지 풀에 포함된 풀 유체(pooled fluid)에 침지된다. 풀 유체는 구성요소나 시스템을 위한 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있고, 열저장 용량을 제공하는 데에도 또한 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 리액터 용기 시스템(100)의 다이어그램이다. 리액터 용기 시스템(100)은 내측 용기(110), 예컨대 리액터 용기를 포함한다. 리액터 용기 시스템(100)은 또한 외측 용기(120), 예컨대 보호 용기를 포함한다. 리액터 용기 시스템(100)은 코어 배럴(105)(예컨대, 원통형 배럴이나 육각형, 팔각형 또는 직사각형 같은, 원형 의외의 다른 단면을 지닌 배럴)에 리액터 코어(102)를 포함한다. 리액터 코어(102)는 코어 유입구(114)를 갖는다. 리액터 코어(102)는 활성 연료 영역(202)과 차폐 및 반사체 영역(103)을 포함한다.
리액터 용기 시스템(100)은 라이저(104) 및 슈라우드(108)를 포함한다. 라이저(104)와 슈라우드(108) 사이에 다운커머(downcomer)(112)가 위치한다. 열교환기(106)가 다운커머(112) 내부에 위치한다. 열교환기(106)는 열교환기 유출구(118)를 갖는다. 풀 영역(130), 예컨대 저온 풀은 내측 용기(110) 내부 그리고 코어 배럴(105)과 라이저(104) 외부에 위치한다.
도 1의 예시적인 구성에서, 액체 금속 냉각제(115)는 리액터 코어(102)를 상향 방향(116)으로 통과해 흘러, 활성 연료 영역(202)의 연료 요소로부터 열을 제거한다. 액체 금속 냉각제(115)가 리액터 코어(102)를 통과해 흐름에 따라, 액체 금속 냉각제(115)가 가열된다.
저압력 강하 연료 구성은 적절한, 예컨대 1.1 내지 1.25의 피치 대 직경비를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 리액터 코어의 축방향 길이를 따른 연료 간격을 안내하고 보장하기 위해 와이어 랩 또는 스페이서 그리드가 사용될 수 있다. 수직 연료 요소 덕트는 흐름이 폐색된 경우에 직교류를 허용하도록 통기구 또는 천공부를 가질 수 있다. 덕트는 또한 둘레 흐름 면적을 줄이기 위해 리빙(ribbing)이나 유사한 내부 구조를 가질 수 있다.
액체 금속 냉각제(115)는 리액터 코어(102)를 빠져나가 라이저(104)를 통해 상방으로 흐르고, 라이저는 실린더, 정사각형, 직사각형, 육각형 또는 임의의 개수의 적절한 형상을 가질 수 있다. 라이저(104)는 굴뚝과 유사한 기능을 하여, 액체 금속 냉각제(115)가 상승할 수 있는 유로를 제공한다.
액체 금속 냉각제는 이어서 라이저(104)를 넘어 방향 122로 열교환기(106)를 통해 하방으로 흐른다. 열교환기는, 예컨대 제2 열교환기(106) 또는 붕괴열 제거 열교환기(206)일 수 있다. 열교환기(106)를 통과할 때, 액체 금속 냉각제는 열을 보조 냉각제 또는 파워 변환 유체로 전달한다. 액체 금속 냉각제가 열교환기를 통해 열을 전달함에 따라, 액체 금속 냉각제는 냉각된다. 열교환기는 다운커머(112)에서 내측의 라이저(104)와 외측의 슈라우드(108) 사이에 위치 설정된다. 열교환기(106)는 특히 기타 설계 구성 중에서 흐름 채널, 예컨대 덕트, 튜브 또는 환형부를 포함할 수 있다. 압력 강하를 감소시키고 바람직한 흐름 경로를 제공하기 위해, 저압력 강하 열교환기가 사용될 수 있다.
냉각된 액체 금속 냉각제(115)는 열교환기(106)를 빠져나가 라이저(104)와 코어 배럴(105) 외측 영역에 있는 풀 영역(130)으로 하향 방향(126)으로 흐른다. 그 후, 냉각된 액체는 코어 유입구(114)를 통해 흘러 회로를 다시 시작한다.
슈라우드(108)는 열교환기(106)를 포함하는 다운커머(112) 흐름 영역과 풀 영역(130) 사이에 배리어를 제공한다. 풀 영역(130)은 액체 금속 냉각제(115)를 위한 저장조 및 열싱크로서 작용한다.
일부 구성에서, 슈라우드(108)의 상부는 라이저(104)에서의 액체 금속 냉각제(115)의 자유 표면(132) 위의 높이에 배치된다. 액체 금속 냉각제(115)가 충분한 온도로 가열되는 경우, 액체 금속 냉각제(115)가 슈라우드(108)를 위로 넘칠(124) 만큼 충분히 팽창되어, 풀 영역(130)으로 흘러들어갈 수 있다. 예컨대 상시 작동 온도에서는 냉각제가 슈라우드(108) 위로 넘치지 않을 것이고, 상시 작동 온도를 초과하는 온도에서는 냉각제(115)가 슈라우드(108) 위로 넘칠 것이다(124). 커버 가스(111)가 액체 금속 냉각제(115) 위에 배치된다.
풀 영역(130)을 열교환기(106)로부터 분리함으로써, 용기 온도를 감소시키면서 열 성능이 향상될 수 있다. 더욱이, 풀 영역(130)을 열교환기(106)로부터 분리함으로써, 필요한 경우, 예컨대 액체 금속 냉각제(115)가 슈라우드(108) 위로 넘치게(124) 될 만큼 충분히 높은 온도에 도달하는 경우, 열제거 경로가 향상될 수 있다.
액체 금속 냉각제(115)는 자연 순환에 의해 흐를 수 있고, 이에 따라 자연 대류에 의해 열을 전달할 수 있다. 액체 금속은 리액터 시동에서 최대 파워에 걸친 파워 레벨 범위에서의 정상 상태 조건에서 자연 순환을 통해 흐른다.
도 2는 부스터 펌프(210)를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템(200)의 단면도를 보여준다. 하나 이상의 부스터 펌프(210)는 강제되고 혼합된 순환을 통해 흐름 패턴을 형성하는 것에 의해 리액터 시동을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 액체 금속 냉각제(115)는 이어서 원하는 파워 레벨에서 자연 순환으로 이행할 수 있다. 자연 순환 달성 시, 부스터 펌프(210)는 중단된다.
부스터 펌프(210)는 리액터 용기 시스템에, 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이 열교환기 유출구(118)에 위치 설정될 수 있다. 몇몇 예에서, 부스터 펌프(210)는 열교환기 유출구(118)에 위치 설정되는 대신, 또는 이에 추가하여 코어 유입구(114)에 위치 설정될 수 있다. 몇몇 예에서, 부스터 펌프(210)는 외측 용기(120) 외부에 있는 1차 흐름 루프의 세그먼트에 배치될 수 있다. 모멘텀 기반 서큘레이터(212), 예컨대 플라이휠이 액체 금속 냉각제(115)를 위한 회전 관성을 제공하기 위해 부스터 펌프 유출구에 배치될 수 있다.
도 3은 저온 트랩(310)을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템(300)의 단면도를 보여준다. 충분한 냉각제 화학 작용과 순도 제어를 유지하는 것은 냉각제와 구성요소 수명을 보장하는 데에 있어서 중요하다. 액체 금속 냉각제의 화학 작용 및 순도를 제어하기 위해 저온 트랩(310)이 사용된다. 저온 트랩(310)은 리액터 용기에서 충분한 냉각제 흐름이 발생하는 영역에 위치 설정된다. 예컨대 도 3에 도시한 바와 같이, 저온 트랩(310)은 붕괴열 제거 열교환기(206)의 유출구에 위치 설정된다.
도 4는 중간 열교환기(404)에 의해 냉각되는 저온 트랩(310)의 단면도를 보여준다. 냉각제는 유입구(412)를 통해 열교환기(404)로 그리고 유출구(414)를 통해 열교환기(404) 밖으로 흐른다. 저온 트랩은 열교환기(404)에 의해 저온 트랩 작동 온도로 냉각된 중간 냉각제의 예냉각 바이패스 흐름(402)에 의해 냉각될 수 있다. 냉각제는 저온 트랩 바이패스 복귀부(402)를 통해 열교환기(404)로 복귀한다.
몇몇 예에서, 저온 트랩(310)은 직접 냉각 디바이스에 의해 냉각될 수 있다. 저온 트랩은 여열, 또는 붕괴열 제거 시스템에 의해서도 또한 냉각될 수 있다. 몇몇 예에서, 저온 트랩은 저온 트랩 작동 온도로 냉각된 붕괴열 제거 보조 냉각 시스템 냉각제의 바이패스 흐름에 의해 냉각된다. 이러한 방식으로, 저온 트랩은 수동 리액터 냉각 시스템에 포함되어 이 시스템에 의해 냉각될 수 있다.
몇몇 예에서, 냉각제 정화 시스템은 고온 트랩을 사용할 수 있다. 고온 트랩은 히터를 포함할 수 있다. 전기적으로 작동되는 경우, 히터는 액체 금속 냉각제를, 액체 금속 냉각제가 이 액체 금속 냉각제의 불순물과 반응하는 재료와 접촉하도록 흐르는 온도 범위로 가열한다. 예컨대, 액체 금속 냉각제는 산소와 반응하는 물질과 접촉하도록 흐를 수 있고, 이에 따라 산소가 액체 금속 냉각제 용액으로부터 석출되게 할 수 있다.
도 5는 침지 풀(530)을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템의 단면도를 보여준다. 리액터 용기 시스템(500)은 침지 풀의 상부 자유 표면(532)을 포함한다. 리액터 용기 시스템(500)은 1차 냉각제 흐름 루프의 냉각제(115)와 침지 풀(530)의 냉각제 사이에 상부 유압식 연결부(510)와 하부 유압식 연결부(520)를 포함한다. 1차 냉각제 흐름 루프의 냉각제(115)는 침지 풀에 있는 냉각제에 유압식으로 연결될 수 있다. 이러한 유압식 연결부, 예컨대 상부 연결부(510) 또는 하부 연결부(520)는 특정 범위의 유량, 냉각제 레벨, 압력차 및 온도와 같은 특정 조건의 냉각제 바디들 간의 흐름을 가능하게 하도록 구성된 흐름 다이오드, 압력 게이트, 투과막 또는 높이차에 의해 형성될 수 있다. 1차 냉각제와 침지 유체의 유압식 연결은 시스템의 자연 순환 특징을 향상시키고, 시스템에 이용 가능한 유체의 열질량을 증가시키며, 여열 제거를 위한 보조 열 제거 경로에 대한 열적 커플링을 제공한다.
도 6은 밀폐된 냉각제 루프를 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템(600)의 단면도를 보여준다. 예시적인 원자로 용기 시스템(600)에서, 침지 풀(630)의 침지 유체(632)와 1차 액체 금속 냉각제(115)가 서로 격리된다. 침지 유체(632)는 코어 배럴(105) 외측 그리고 리액터 용기(110) 내부에 위치한다. 1차 액체 금속 냉각제(115)는 리액터(102)로부터 1차 냉각제 루프를 통해 라이저(104)로 그리고 열교환기(106)로 흐르고, 코어 유입구(114)로 복귀한다. 침지 유체(632)는 코어 유입구에 진입하지 않는다. 침지 풀(630)은 배리어(634)에 의해 1차 냉각제 루프로부터 그리고 코어 유입구로부터 분리된다.
도 7은 배수 사이폰을 지닌 예시적인 원자로 용기 시스템(700)의 단면도를 보여준다. 원자로 용기 시스템(700)은 사이폰 또는 스탠드파이프를 통한 내부 배수 시스템을 포함하여, 용기 내로의 침입을 최소화한 용기 외부에서의 냉각제 충전, 보충 및 제거를 가능하게 한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 배수 시스템은 배수 배관(714), 배수 바진(712) 및 배수 유출 인터페이스(716)를 포함한다.
몇몇 예에서, 연료 요소와 다른 코어내 요소가 각각의 연료 조립체 위에 있는 풀의 자유 표면의 상단이나 이 상단 근처에 도달하는 도관이나 덕트를 통해 리액터로부터 제거될 수 있고, 도관을 통한 보다 용이한 연료 배출을 위한 스탠드파이프형 구조로서 기능할 수 있다. 연료 요소는, 필요한 경우에만 플랜트에 도입되는 임시 연료 취급 기계를 사용하여 조작 또는 배출될수 있다.
몇몇 예에서, 연료 요소는 라이저를 통해 풀의 자유 표면까지 또는 이 자유 표면 근처까지 상향 연장되는 고유한 마커 포스트를 갖는다. 마커 포스트는 연료 요소에 구조적으로 연결될 수 있고, 연장형 리프팅 핸들로서 작동 가능할 수 있으며, 이에 따라 깊은 액체 금속 풀을 통해 연료 요소를 다룰 필요성을 줄이거나 제거할 수 있다.
열교환기나 펌프와 같은 리액터 구성요소가 모듈형 패키지에 포함되어, 검사, 유지 관리 및 교체를 용이하게 한다. 펌프는 열교환기와 함께 또는 열교환기에 근접하게 패키징될 수 있다. 몇몇 예에서, 열교환기로 흘러들어가는 중간 냉각제는 펌프를 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 몇몇 예에서, 중간 냉각제는 1차 냉각제의 작동 온도 미만으로 펌프를 냉각시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 펌프는 용기 벽을 통한 전도에 의해 냉각될 수 있도록 용기 벽과 접촉하게 배치된다.
몇몇 예에서, 중간 냉각제는 1차 냉각제와 동일한 냉각제일 수 있다. 냉각제는 또한 액체 염과 같이 비열이 높은 열전달 유체일 수도 있다.
리액터는 리액터 파워 레벨을 제어하기 위해 흡수봉을 사용할 수 있으며, 몇몇 경우에 리액터를 정지시키는 데 흡수봉만이 사용된다. 이러한 흡수봉은 활성 연료 영역의 리액터 코어나 반사체 영역에 삽입되도록 위치 설정될 수 있다. 리액터는 시스템의 중성자 특징에 유리한 방식으로 가연성 독물질도 또한 사용할 수 있다.
몇몇 예에서, 수동 또는 고유의 리액터 제어 디바이스가 제거식 조립 카트리지 내에 위치 설정될 수 있어, 테스트, 교체 및 서비스를 가능하게 한다. 상기한 디바이스는 특히 유동 부양식 흡수기, 가용성 래치 흡수기, 퀴리점 래치 흡수기, 팽창 액체 흡수기 또는 팽창 가스 구동식 흡수기를 포함할 수 있다.
회전 드럼은 중성자 누설, 그리고 이에 따라 리액터 파워를 제어하는 데도 또한 사용될 수 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 드럼(710)은 리액터 코어(102)의 활성 연료 영역(202) 외부에 위치 설정될 수 있다. 드럼은 중성자 흡수재, 중성자 누설 개선 장치 및/또는 중성자 반사체를 포함한다.
드럼(710)은 그 구동 장치 샤프트를 통해 현수될 수도 있고, 베어링이나 디스크 상에 장착될 수도 있다. 베어링 또는 디스크는, 냉각제와 양립 가능하면서, 구조적 지지 및 정렬을 제공할 수 있고, 회전을 가능하게 하도록 충분한 윤활을 제공할 수 있다. 베어링은 질화물이나 탄화물과 같은 금속재 또는 세라믹재로 형성될 수 있다. 드럼(710)은 또한 1차 냉각제로부터 드럼(710)을 격리하는 카트리지에 수용될 수도 있다.
도 8은 리액터 모듈(820)의 1차 시스템으로부터의 열을 파워 변환 시스템(PCS) 열교환기를 통해 직접 전달하도록 구성된 예시적인 원자로 파워 시스템(800)의 개략도를 보여준다. 액체 금속은 리액터 모듈(820)의 연료로부터 열을 전달하고, 이 열을 제1 배관(802)을 통해 열교환기(830)로 운반하며, 열교환기에서 열이 파워 변환 작동 유체로 전달된다. 파워 변환 작동 유체는 제2 배관(804)을 통해 PCS 시스템(840)으로 흐른다. PCS 시스템(840)은 터빈(842), 펌프(844) 및 보조 펌프(846)를 포함한다.
여열과 저장된 에너지를 제거하기 위해 보조 열교환기(850)가 사용될 수 있다. 열교환기(850)는 여열 제거를 위해 액체 금속, 염 또는 가스를 사용하며, 이들은 그 후 주위 공기 또는 물로 제거된다. 외부 냉각이 공기나 액체와 같은 유체를 통해 용기 시스템으로부터 열을 제거할 수 있다.
도 9는 중간 열에너지 저장 시스템 및 PCS 열교환기(830)를 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템(900)의 개략도를 보여준다. 액체 금속은 리액터 모듈(820)의 연료로부터 열을 전달하고, 이 열을 제1 배관(802)을 통해 열에너지 저장 시스템(930)으로 그리고 열교환기(830)로 운반하며, 열교환기에서 열이 파워 변환 작동 유체로 전달된다. 열에너지 저장 시스템(930)의 열은 파워 변환 작동 유체를 가열한다.
파워 변환 작동 유체는 제2 배관(804)을 통해 PCS 시스템(840)으로 흐른다. PCS 시스템(840)은 터빈(842), 펌프(844) 및 보조 펌프(846)를 포함한다. 파워 변환 시스템(840)은 열교환기(830)를 통해 중간 냉각제에 접속될 수 있고, 중간 냉각제에서 작동 유체가 가열된다. 작동 유체는 이어서 전력을 생산하는 파워 변환 터보기계, 예컨대 터빈(842)을 구동하는 데 사용될 수 있다. 파워 변환 시스템(840)은 스팀, 가스 또는 초임계 유체를 작동 유체로서 사용할 수 있다.
도 10은 용기내 열에너지 저장 시스템(1010)을 지닌 예시적인 원자로 파워 시스템(1000)의 개략도를 보여준다. 도 1을 참고하여 전술한 바와 같이, 용기내 열에너지 저장 시스템(1010)은 풀 영역(130), 예컨대 저온 풀을 포함할 수 있다. 풀 영역(130)의 침지 유체는 열 저장 용량을 제공할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 리액터 코어의 상부 단면도를 보여준다. 도 11a는 연료 재공급 프로세스 이전의 리액터 코어(102)의 상부 단면도(950a)를 보여준다. 도 11b는 연료 재공급 프로세스 이후의 리액터 코어(909)의 상부 단면도(950b)를 보여준다. 도 11a 및 도 11b에 도시한 리액터 코어(102)는, 예컨대 도 1, 도 2, 도 3, 도 5, 도 6 또는 도 7 중 임의의 도면의 리액터 코어일 수 있다. 리액터 코어(102)는 격자로 배열된 육각형 요소를 포함한다. 몇몇 구현예에서, 리액터 코어(102)는 육각형 요소 대신에 또는 이에 추가하여, 정사각형 및 원형 형상과 같은 기타 형상을 갖는 요소를 포함할 수 있다. 리액터 요소들은 코어 배럴(905) 내에 위치한다,
리액터 요소들은 연료 재공급을 용이하게 하는 방식으로 배열될 수 있다. 예컨대, 리액터 코어(102)에는, 연료 요소, 제어 요소 또는 반사체 요소가 위치하지 않는 비충전 영역이 포함될 수 있다. 연료 재공급 중에 코어 중심에 근접한 영역의 연료 요소가 코어 중심으로부터 더 멀리 떨어진 위치로 이동될 수 있다. 코어 중심에 근접한 영역의 연료 요소는 적어도 부분적으로 고갈되거나 소모될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 코어 중심에 근접한 영역의 연료 요소는 비충전 위치로 이동될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 코어 중심에 근접한 영역의 연료 요소는, 반사체 요소가 미리 배치된 위치로 이동될 수 있고, 반사체 요소는 비충전 위치로 이동될 수 있다.
사용된 연료 요소를 코어에서 외측으로 이동시키는 것에 의해, 고갈된 연료 요소가, 코어의 활성 영역의 폭 및 체적을 확장하는 방식으로 위치 설정될 수 있다. 이것은 표면적 대 체적비를, 예컨대 10 퍼센트 이상 또는 20 퍼센트 이상 감소시킬 수 있다. 이는 기하학적 버클링을 강화할 수 있고, 중성자 누설을 감소시킬 수 있다. 추가로, 개시된 기술로 인해, 연료 재공급 후에 코어 배럴 내부에 소비되거나 조사된 연료가 잔존할 수 있다. 이것은 연료 취급 공정을 단순화할 수 있고, 개인에 대한 방사선 노출을 감소시킬 수 있으며, 리액터 코어 외측에 저장되는 소비된 연료량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 요구되는 소비된 연료 저장 공간의 크기가 감소될 수 있다. 예컨대, 소비된 연료를 저장하는 데 필요한 소비된 연료 캐스크의 개수 및/또는 소비된 연료 풀의 크기가 감소될 수 있다.
도 11a 및 도 11b의 예에서, 리액터 코어(102)는 연료 요소(904), 반사체 요소(906) 및 제어 요소(908)를 포함한다. 리액터 코어(102)는, 연료 요소, 제어 요소 또는 반사체 요소가 위치하지 않는 비충전 영역(902)도 또한 포함한다. 비충전 영역(902)은 1차 냉각제를 포함할 수 있고, 작동 중에 1차 냉각제를 리액터 코어(102)를 통과하도록 안내할 수 있다. 도 11a 및 도 11b에서, 연료 요소(904)는 어두운 회색 음영으로 나타내고, 제어 요소(908)는 밝은 회색 음영으로 나타내며, 반사체 요소(906)는 대각선 패턴으로 나타내고, 비충전 영역(902)은 음영이나 패턴이 없는 백색으로 나타낸다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 연료 재공급 이전에 리액터 코어(102)는, 반사체 요소(906)가 비충전 영역에 접하는 외측 경계의 요소 위치(910)에 비충전 영역을 포함한다. 연료 재공급 이전에 리액터 코어(102)는, 연료 요소(904)가 반사체 요소(906)에 접하는 외측 경계의 요소 위치(920)에 반사체 요소를 포함한다. 최내측 연료 요소(940)는 코어의 중심(911) 근처에 위치하고, 백색 아웃라인으로 도시되어 있다. 최내측 연료 요소, 예컨대 요소 위치(940)에 있는 연료 요소는 높은 레벨의 중성자 플럭스에 노출되고, 이에 따라 중심(911)으로부터 더 멀리 떨어져 위치하는 연료 요소보다 빨리 고갈될 수 있다.
연료 재공급 프로세스 중에, 코어 중심(911)에 근접한 위치의 연료 요소가, 예컨대 반사체 요소(906)와 교체하는 것에 의해 코어 중심으로부터 더 멀리 떨어진 위치로 이동될 수 있다. 교체된 반사체 요소(906)는 또한 중심(911)으로부터 더 멀리, 예컨대 비충전 위치(902)로 이동될 수 있다. 예컨대, 요소 위치(920)에 위치하는 반사체 요소는 비충전 요소 위치(910)로 이동될 수 있다. 요소 위치(940)에 위치하는 연료 요소는 요소 위치(920)로 이동될 수 있다. 이러한 패턴은 다수의 연료 요소 및 반사체 요소에 대해 반복될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 새로운 연료 요소가 최내측 요소 위치, 예컨대 요소 위치(940)에서 코어에 로딩될 수 있다. 새로운 연료 요소는, 예컨대 비조사 연료 요소일 수 있다.
도 11b에 도시한 바와 같이, 연료 재공급 후에 리액터 코어(102)는 요소 위치(910)에, 요소 위치(920)로부터 이동된 반사체 요소를 포함한다. 리액터 코어(102)는 요소 위치(920)에, 요소 위치(940)로부터 이동된 연료 요소를 포함한다. 유사한 패턴이 코어 주위에서 반복되는데, 이 경우 6개의 최내측 연료 요소가 활성 연료 영역의 외측 경계로 이동하고, 교체된 반사체 요소가 반사체 영역의 외측 경계로 이동한다. 흑색 음영으로 나타낸 새로운 연료 요소(960)가 최내측 연료 영역에 로딩된다.
요소를 중심(911)으로부터 외곽으로 이동시키는 것으로 설명하였지만, 다른 구현예도 가능하다. 예컨대, 코어는, 비충전 영역이 코어 전반에 걸쳐 위치하도록 배치될 수 있다. 추가로, 연료 재공급 중에 코어의 임의의 위치의 연료 요소는 코어의 비충전 영역이나, 반사체 요소에 의해 이전에 점유된 임의의 위치로 이동될 수 있다. 몇몇 예에서, 교체된 반사체 요소를 비충전 위치로 이동시키는 대신, 반사체 요소는 코어로부터 제거될 수 있다.
도 12는 컴퓨터 시스템(1100)의 개략도이다. 시스템(1100)은 몇몇 구현예에 따른, 전술한 임의의 컴퓨터 구현 방법과 관련하여 설명한 공정을 실행하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 본 개시에서 설명된 컴퓨팅 시스템과 디바이스 및 함수 연산은 본 명세서에 개시된 구조[예컨대, 시스템(1100)] 및 그 구조적 등가물을 포함하는 디지털 전자회로에서, 또는 유형 구현 컴퓨터 소프트웨어나 펌웨어에서 또는 하드웨어에서, 또는 이들 중 하나 이상의 조합체에서 구현될 수 있다. 시스템(1100)은 랩탑, 데스크탑, 워크스테이션, 개인용 정보 단말기, 서버, 블레이드 서버, 메인프레임 및 베이스 유닛에 설치된 차량 또는 모듈형 차량의 포드 유닛을 포함하는 기타 적절한 컴퓨터와 같은 다양한 형태의 디지털 컴퓨터를 포함하도록 되어 있다. 시스템(1100)은 개인용 정보 단말기, 셀룰러폰, 스마트폰 및 기타 유사한 컴퓨팅 디바이스와 같은 모바일 디바이스도 또한 포함할 수 있다. 추가로, 시스템은 범용 직렬 버스(USB) 플래시 드라이브와 같은 휴대용 저장 매체를 포함할 수 있다. 예컨대, USB 플래시 드라이브는 작동 시스템 및 기타 어플리케이션을 저장할 수 있다. USB 플래시 드라이브는 무선 변환기나, 다른 검퓨팅 디바이스의 USB 포트에 삽입 가능한 USB 커넥터와 같은 입출력 구성요소를 포함할 수 있다.
시스템(1100)은 프로세서(1110), 메모리(1120), 저장 디바이스(1130) 및 입출력 디바이스(1140)를 포함한다. 각각의 구성요소(1110, 1120, 1130, 1140)는 시스템 버스(1150)를 사용하여 상호 접속된다. 프로세서(1110)는 시스템(1100) 내에서 실행하도록 명령을 처리할 수 있다. 프로세서는 임의의 개수의 아키텍처를 사용하여 설계될 수 있다. 예컨대, 프로세서(1110)는 CISC(Complex Instruction Set Computers) 프로세서, RISC(Reduced Instruction Set Computer) 프로세서, 또는 MISC(Minimal Instruction Set Computer) 프로세서일 수 있다.
일구현예에서, 프로세서(1110)는 싱글 스레드형 프로세서이다. 다른 구현예에서, 프로세서(1110)는 멀티 스레드형 프로세서이다. 프로세서(1110)는 메모리(1120)나 저장 디바이스(1130)에 저장된 명령을 처리하여, 사용자 인터페이스를 위한 그래픽 정보를 입출력 디바이스(1140)에 표시할 수 있다.
리액터를 포함하는 발전소는, 시스템의 제어기, 예컨대 프로세서(1110)의 트레이닝이 동일한 프로그램으로부터의 모든 제어 조작을 보다 우수하게 시뮬레이션하게 하는 컴파일러 개선을 활용하는 자동 제어 기구를 사용하여 제어될 수 있다. 기계 학습 기술에서 사용하기 위한 자동 미분 기능이, 루프, 분기부 및 기타 구조를 지닌 복잡한 코드를 통해 도함수를 취할 수 있는 미분 가능한 프로그램을 형성하는 데 사용될 수 있다. 임의의 복소수 f(x)를 위한 도함수법 f'(x)을 효율적으로 컴파일할 수 있도록 다양한 툴이 컴파일러에 접속되어 함수의 컴파일된 도함수 버전을 형성한다.
이것은 민감도 연구를 계산하는 데 사용될 수 있다. 이것은 임의의 파라메터에 대하여 임의의 복소수 함수의 도함수를 얻는 데 사용되어, 트레이닝 가능한 모델이 미분 프로그램의 일부로서 사용되게 할 수 있다. 입력이 현재 시스템 상태이고, 일부 원하는 목표 상태가 형성되는 함수와 결과적인 정보가 제어기로서 기능하는 트레이닝 가능한 모델에 제공되고, 시스템을 목표 상태로 되게 하는 제어 조작에 대한 해석 가능한 제안을 제공한다. 이러한 제안 및 현재 시스템 상태는 제어 조작의 실제 결과가 어떤지 결정하기 위해 미분 방정식을 푸는 데 이용된다. 미분 방정식 솔버의 결과와 목표 상태의 차이는 리액터 및 발전소의 트레이닝 가능한 모델의 유용성에 대한 측정 기준을 생성한다.
자동 미분으로 인해 제어기 모델의 내부 파라메터에 대한 손실값 구배의 직접 계산이 가능하다. 신경망이 일례이다. 이 기능은 루프로 실행될 수 있고, 제어기의 파라메터가 업데이트되어, 손실을 최소화하고, 리액터와 발전소를 위한 모델로부터 얻은 제어 제안의 품질을 향상시킬 수 있다.
제어기는 보상 함수를 정의하거나 임의의 유형의 트레이닝 데이터를 생성할 필요 없이, 시스템이 목표 상태가 되도록 반복적으로 시도하는 것에 의해 트레이닝될 수 있다. 이것은, 리액터 및 발전소의 보다 효율적인 제어 스킴으로의 보다 빠른 수렴을 달성하도록 미분 제어법을 위한 블랙박스 강화 학습 알고리즘에 대한 의존성을 감소시킨다.
메모리(1120)는 시스템(1100)에 정보를 저장한다. 일구현예에서, 메모리(1120)는 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 일구현예에서, 메모리(1120)는 휘발성 메모리 유닛이다. 다른 구현예에서, 메모리(1120)는 비휘발성 메모리 유닛이다.
저장 디바이스(1130)는 시스템(1100)을 위한 대용량 기억 장치를 제공할 수 있다. 일구현예에서, 저장 디바이스(1130)는 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 다양한 상이한 구현예에서, 저장 디바이스(1130)는 플로피 디스크 디바이스, 하드 디스크 디바이스, 광디스크 디바이스, 테이프 디바이스 또는 고체 상태 디바이스일 수 있다.
입출력 디바이스(1140)는 시스템(1100)을 위한 입출력 작동을 제공한다. 일구현예에서, 입출력 디바이스(1140)는 키보드 및/또는 포인팅 디바이스를 포함한다. 다른 구현예에서, 입출력 디바이스(1140)는 그래픽 사용자 인터페이스를 위한 표시 유닛을 포함한다.
설명한 피쳐들은 디지털 전자 회로에서 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어에서, 또는 이들의 조합체에서 구현될 수 있다. 장치는 정보 캐리어, 예컨대 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 실행되는 기계 판독 가능 저장 장치에 유형으로 구현된 컴퓨터 그로그램 제품으로 실현될 수 있고; 방법 단계는 입력 데이터에 기초하여 작동하고 출력을 생성하는 것에 의해 설명된 구현예의 기능을 수행하도록 프로그램 명령을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명한 피쳐들은 유리하게는, 데이터 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스 및 적어도 하나의 출력 디바이스에 대해 데이터 및 명령을 송수신하도록 커플링되는 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특정 활동을 수행하거나 특정 결과를 불러오기 위해 컴퓨터에서 직접 또는 간접적으로 사용 가능한 명령 세트이다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일 또는 해석된 언어를 포함하여 모든 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있으며, 독립 실행형 프로그램으로서 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 모듈, 구성요소, 서브루틴 또는 기타 유닛을 포함하는 임의의 형태로 배포될 수 있다.
프로그램 명령의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 마이크로 프로세서 및 전용 마이크로 프로세서 양자 모두와, 임의의 유형의 컴퓨터의 단독 프로세서 또는 다수의 프로세서 중 어느 하나를 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 이들 양자로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 실행하는 프로세서 및 명령과 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 데이터 파일을 저장하는 하나 이상의 대용량 저장 장치를 포함하거나, 이 저장 장치와 통신하도록 작동적으로 커플링될 수 있고; 상기한 장치는 내장형 하드 디스크 및 분리성 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 광디스크를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 유형으로 구현하기에 적합한 디바이스는, 예컨대 EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스를 포함하는 모든 형태의 비휘발성 메모리; 내부 하드 디스크 및 분리성 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함한다. 프로세서와 메모리는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)에 의해 보완되거나, ASIC에 포함될 수 있다.
사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 피쳐들은 사용자에게 정보를 표시하기 위한, CRT(음극선관) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 모니터와 같은 디스플레이 디바이스와, 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 키보드 및 마우스나 트랙볼과 같은 포인팅 디바이스를 갖는 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 추가로, 상기한 활동은 터치스크린식 평판 디스플레이 및 기타 적절한 기구를 통해 구현될 수 있다.
피쳐들은 데이터 서버와 같은 백 엔드 구성요소를 포함하거나, 어플리케이션 서버나 인터넷 서버와 같은 미들웨어 구성요소를 포함하거나, 그래픽 유저 인터페이스나 인터넷 브라우저 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프런트 엔드 구성요소를 포함하는 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 구성요소들은 통신 네트워크와 같은 임의의 디지털 데이터 통신 형태 또는 매체에 의해 접속될 수 있다. 통신 네트워크의 에로는, 근거리 통신망(“LAN”), 광역망(“WAN”), 피어 투 피어 네트워크(임시 또는 정적 부재를 가짐), 그리드 컴퓨팅 인프라스트럭처 및 인터넷이 있다.
컴퓨터 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 대체로 서로 멀리 떨어져 있으며, 통상 설명한 것과 같은 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각각의 컴퓨터에서 운영되고 서로에 대한 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램에 의해 형성된다.
본 명세서는 많은 특정 구현 세부 사항을 포함하지만, 이들은 임의의 발명의 범위 또는 청구 가능한 범위에 대한 제한으로서 해석되는 것이 아니라, 특정 발명의 특정 구현에 고유한 피쳐의 설명으로서 해석되어야 한다. 별도의 구현예와 관련하여 본 명세서에서 설명된 특정 피쳐는 또한 단일 구현예로 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 구현예와 관련하여 설명된 다양한 피쳐는 또한 다중 구현예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수도 있다. 더욱이, 피쳐들이 특정 조합으로 작용하는 것으로 위에서 설명되고 심지어 초기에 그렇게 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 피쳐는 일부 경우에 조합에서 제외될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관련될 수 있다.
이와 유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 그러한 동작들이 도시된 특정 순서나 순차적인 순서로 수행되거나, 바람직한 결과를 달성하기 위해 모든 예시된 동작이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서, 멀티태스킹과 병렬 처리가 유리할 수 있다. 더욱이, 전술한 구현예에서의 다양한 시스템 구성요소들의 분리는 모든 구현예에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 구성요소들과 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키징될 수 있다는 것을 이해해야만 한다.
다수의 구현예를 설명하였다. 그러나, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예컨대, 여기에서 설명한 예시적인 작동, 방법 또는 프로세스는 설명한 것보다 많거나 적은 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기한 예시적인 작동, 방법 또는 프로세스는 설명하거나 도면에 예시한 것과 다른 순서로 수행될 수 있다. 따라서, 기타 구현예들이 후속하는 청구범위의 범주 내에 속한다.
Claims (51)
- 원자로 용기 시스템으로서,
리액터를 적어도 부분적으로 에워싸는 크기를 갖는 내측 체적을 획정하는 내측 용기로서, 리액터는 클래딩 내에 적어도 부분적으로 밀폐되는 복수 개의 핵연료 요소를 포함하고, 1차 냉각제 루프에서 액체 금속 냉각제에 의해 냉각되는 것인 내측 용기; 및
내측 용기를 완전히 또는 거의 완전히 에워싸는 크기를 갖는 외측 용기
를 포함하는 원자로 용기 시스템. - 제1항에 있어서, 액체 금속 냉각제로부터의 열을 중간 냉각제나 파워 변환 작동 유체로 전달하도록 구성된 열교환기를 더 포함하고, 열교환기는 저압력 강하 열교환기인 것인 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 액체 금속 냉각제를 정화하도록 구성되는 저온 트랩을 더 포함하고, 저온 트랩은 열교환기의 유출구에서 1차 냉각제 루프에 위치 설정되고, 중간 냉각제 회로나 수동 리액터 냉각 시스템 중 어느 하나에서 흘러나온 중간 냉각제에 의해 냉각되는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 1차 냉각제 루프에 위치 설정되고 액체 금속 냉각제를 정화하도록 구성되는 고온 트랩을 더 포함하는 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 작동 중에 리액터 시동 내지 최대 파워 범위의 파워 레벨에서의 정상 상태 조건에서, 액체 금속 냉각제는 자연 순환에 의해 1차 냉각제 루프를 통과해 흐르는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 액체 금속 냉각제를 1차 냉각제 루프를 통과하도록 펌핑하게 구성되는 부스터 펌프를 더 포함하고, 부스터 펌프는 열교환기 유출구, 리액터 유입구 또는 외측 용기 외측에 있는 1차 냉각제 루프의 세그먼트 중 어느 하나에 위치 설정되는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제6항에 있어서, 부스터 펌프의 유출구에 위치 설정되는 모멘텀 기반 서큘레이터를 더 포함하는 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 내측 용기 내부의 체적을 차지하는 침지 유체의 풀을 더 포함하는 원자로 용기 시스템.
- 제8항에 있어서, 침지 유체의 풀은 1차 냉각제 루프로부터 유압식으로 격리되는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제8항에 있어서, 침지 유체의 풀은 흐름 다이오드, 압력 게이트, 투과막 또는 높이차 중 어느 하나에 의해 유압식으로 1차 냉각제 루프에 연결되는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제8항에 있어서, 침지 유체는 액체 금속 냉각제와 동일한 유체를 포함하는 것인 원자로 용기 시스템.
- 제1항에 있어서, 리액터 용기 구성요소의 모듈형 패키지를 더 포함하고, 모듈형 패키지는 시스템으로부터 제거 가능한 것인 원자로 용기 시스템.
- 제12항에 있어서, 모듈형 패키지는 열교환기 및 펌프를 포함하고, 작동 중에 열교환기를 통해 흐르는 중간 냉각제가 펌프를 액체 금속 냉각제의 작동 온도 미만의 온도로 냉각시키는 것인 원자로 용기 시스템.
- 전력을 생산하기 위해 원자로 용기 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 원자로 용기 시스템은
리액터를 적어도 부분적으로 에워싸는 크기를 갖는 내측 체적을 획정하는 내측 용기로서, 리액터는 클래딩 내에 적어도 부분적으로 밀폐되는 복수 개의 핵연료 요소를 포함하는 것인 내측 용기; 및
내측 용기를 완전히 또는 거의 완전히 에워싸는 크기를 갖는 외측 용기
를 포함하고, 상기 방법은 1차 냉각제 루프에서 액체 금속 냉각제로 리액터를 냉각시키는 단계를 포함하는 것인 방법. - 제14항에 있어서, 저압력 강하 열교환기에 의해 액체 금속 냉각제로부터의 열을 중간 냉각제나 파워 변환 작동 유체로 전달하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서, 저온 트랩으로 액체 금속 냉각제를 정화하는 단계를 더 포함하고, 저온 트랩은 열교환기의 유출구에서 1차 냉각제 루프에 위치 설정되고, 중각 냉각제 회로나 수동 리액터 냉각 시스템 중 어느 하나에서 흘러나온 중간 냉각제에 의해 냉각되는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 1차 냉각제 루프에 위치 설정된 고온 트랩으로 액체 금속 냉각제를 정화하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서, 작동 중에 리액터 시동 내지 최대 파워 범위의 파워 레벨에서의 정상 상태 조건에서, 액체 금속 냉각제는 자연 순환에 의해 1차 냉각제 루프를 통과해 흐르는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 부스터 펌프로 액체 금속 냉각제를 1차 냉각제 루프를 통과하도록 펌핑하는 단계를 더 포함하고, 부스터 펌프는 열교환기 유출구, 리액터 유입구 또는 외측 용기 외측에 있는 1차 냉각제 루프의 세그먼트 중 어느 하나에 위치 설정되는 것인 방법.
- 제19항에 있어서, 원자로 용기 시스템은 부스터 펌프의 유출구에 위치 설정된 모멘텀 기반 서큘레이터를 포함하는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 원자로 용기 시스템은 내측 용기 내부의 체적을 차지하는 침지 유체의 풀을 포함하는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 침지 유체의 풀은 1차 냉각제 루프로부터 유압식으로 격리되는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 침지 유체의 풀은 흐름 다이오드, 압력 게이트, 투과막 또는 높이차 중 어느 하나에 의해 유압식으로 1차 냉각제 루프에 연결되는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 침지 유체는 액체 금속 냉각제와 동일한 유체를 포함하는 것인 방법.
- 제14항에 있어서, 원자로 용기 시스템은 리액터 용기 구성요소의 모듈형 패키지를 더 포함하고, 모듈형 패키지는 시스템으로부터 제거 가능한 것인 방법.
- 제25항에 있어서, 모듈형 패키지는 열교환기 및 펌프를 포함하고, 상기 방법은 열교환기를 통해 흐르는 중간 냉각제로 펌프를 액체 금속 냉각제의 작동 온도 미만의 온도로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
- 원자로 파워 시스템으로서,
활성 연료 영역을 포함하는 리액터 코어; 및
i) 중성자 흡수재, ii) 중성자 누설 개선재 또는 iii) 중성자 반사재 중 적어도 하나를 포함하고, 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정되는 회전 드럼
을 포함하는 원자로 파워 시스템. - 제27항에 있어서, 회전 드럼은 이 회전 드럼을 액체 금속 냉각제로부터 격리하는 컨테이너 내에 밀폐되고, 베어링 상에 장착되며, 베어링은 회전 드럼의 회전을 가능하게 하는 윤활을 제공하며, 베어링은 금속재 또는 세라믹재 중 어느 하나로 형성되는 것인 원자로 파워 시스템.
- 전력을 생산하기 위해 원자로 파워 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 원자로 파워 시스템은
활성 연료 영역을 포함하는 리액터 코어; 및
i) 중성자 흡수재, ii) 중성자 누설 개선재 또는 iii) 중성자 반사재 중 적어도 하나를 포함하고, 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정되는 회전 드럼
을 포함하는 것인 방법. - 제29항에 있어서, 회전 드럼은 이 회전 드럼을 액체 금속 냉각제로부터 격리하는 컨테이너 내에 밀폐되고, 베어링 상에 장착되며, 베어링은 회전 드럼의 회전을 가능하게 하는 윤활을 제공하며, 베어링은 금속재 또는 세라믹재 중 어느 하나로 형성되는 것인 방법.
- 원자로 파워 시스템을 제어하는 제어기의 트레이닝 방법으로서,
제어기의 제어 모델에, 원자로 파워 시스템의 현 상태를 나타내는 데이터를 제공하는 단계;
제어 모델에, 원자로 파워 시스템의 목표 상태를 나타내는 데이터를 제공하는 단계;
제어 모델로부터, 원자로 파워 시스템의 목표 상태를 달성하기 위한 하나 이상의 제어 조작을 나타내는 데이터를 수신하는 단계;
원자로 파워 시스템의 목표를 달성하기 위한 하나 이상의 제어 조작을 나타내는 데이터에 기초하여, 원자로 파워 시스템의 예측 최종 상태를 결정하는 단계;
원자로 파워 시스템의 예측 최종 상태와 원자로 파워 시스템의 목표 상태의 차이를 결정하는 단계; 및
원자로 파워 시스템의 예측 최종 상태와 원자로 파워 시스템의 목표 상태의 차이에 기초하여, 제어 모델의 하나 이상의 파라메터를 조정하는 단계
를 포함하는 제어기의 트레이닝 방법. - 제31항에 있어서, 제어 모델은 신경망 모델을 포함하는 것인 제어기의 트레이닝 방법.
- 제31항에 있어서, 원자로 파워 시스템은
리액터를 적어도 부분적으로 에워싸는 크기를 갖는 내측 체적을 획정하는 내측 용기로서, 리액터는 클래딩 내에 적어도 부분적으로 밀폐되는 복수 개의 핵연료 요소를 포함하고, 1차 냉각제 루프에서 액체 금속 냉각제에 의해 냉각되는 것인 내측 용기; 및
내측 용기를 완전히 또는 거의 완전히 에워싸는 크기를 갖는 외측 용기
를 포함하는 것인 제어기의 트레이닝 방법.. - 제31항에 있어서, 원자로 파워 시스템은
활성 연료 영역을 포함하는 리액터 코어; 및
i) 중성자 흡수재, ii) 중성자 누설 개선재 또는 iii) 중성자 반사재 중 적어도 하나를 포함하고, 리액터 코어의 활성 연료 영역 외부에 위치 설정되는 회전 드럼
을 포함하는 것인 제어기의 트레이닝 방법. - 복수 개의 코어 요소가 격자로 배치되는 리액터 코어에 연료를 재공급하는 방법으로서, 복수 개의 코어 요소는 적어도 복수 개의 연료 요소와 복수 개의 반사체 요소를 가지며, 상기 방법은
제1 격자 위치로부터 반사체 요소를 제거하는 단계;
연료 요소를 제2 격자 위치로부터 제1 격자 위치로 이동시키는 단계로서, 제1 격자 위치는 격자 중심으로부터 제2 격자 위치와 상이한 거리에 위치하는 것인 단계; 및
반사체 요소를 제3 격자 위치로 로딩하는 단계로서, 제3 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치 및 제2 격자 위치 각각과 상이한 거리에 위치하는 것인 단계
를 포함하는 것인 연료 재공급 방법. - 제35항에 있어서, 상기 연료 요소는 제1 연료 요소를 포함하고, 상기 방법은
제1 연료 요소를 제2 격자 위치로부터 제1 격자 위치로 이동시킨 후에, 제2 연료 요소를 제2 격자 위치로 로딩하는 단계를 더 포함하는 것인 연료 재공급 방법. - 제36항에 있어서, 제1 연료 요소는 조사형 연료 요소이고, 제2 연료 요소는 비조사형 연료 요소인 것인 연료 재공급 방법.
- 제35항에 있어서, 상기 연료 요소는 리액터 코어로부터 제거되지 않는 것인 연료 재공급 방법.
- 제35항에 있어서, 리액터 코어는
적어도 하나의 측면을 포함하는 코어 배럴;
코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 연료 요소를 포함하는 활성 연료 영역; 및
코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 반사체 요소를 포함하는 반사체 영역
을 포함하고, 반사체 영역은 활성 연료 영역과 동심이고, 반사체 영역은 활성 연료 영역에 인접한 내측 경계와, 내측 경계보다 코어 배럴의 측면에 근접한 외측 경계를 갖고,
제1 격자 위치는 반사체 영역의 내측 경계에 위치하고, 제3 격자 위치는 반사체 영역의 외측 경계에 위치하는 것인 연료 재공급 방법. - 제35항에 있어서, 제1 격자 위치는 격자 중심으로부터 제2 격자 위치보다 먼 거리에 위치하는 것인 연료 재공급 방법.
- 제35항에 있어서, 제3 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치 및 제2 격자 위치 모두보다 먼 거리에 위치하는 것인 연료 재공급 방법.
- 제35항에 있어서, 제3 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소에 의해 미리 점유되지 않는 것인 연료 재공급 방법.
- 제35항에 있어서, 제3 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소를 배제하는 것인 연료 재공급 방법.
- 복수 개의 연료 요소가 격자로 배열된 리액터 코어에 연료를 재공급하는 방법으로서,
제1 연료 요소를 제1 격자 위치에서 제2 격자 위치로 이동시키는 단계로서, 제1 격자 위치는 격자 중심으로부터 제2 격자 위치와 상이한 거리에 위치하는 것인 단계; 및
제2 연료 요소를 제1 격자 위치로 로딩하는 단계
를 포함하는 연료 재공급 방법. - 제44항에 있어서, 제1 연료 요소는 조사형 연료 요소이고, 제2 연료 요소는 비조사형 연료 요소인 것인 연료 재공급 방법.
- 제44항에 있어서, 상기 제1 연료 요소는 리액터 코어로부터 제거되지 않는 것인 연료 재공급 방법.
- 제44항에 있어서, 제2 격자 위치는 격자 중심으로부터 제1 격자 위치보다 먼 거리에 위치하는 것인 연료 재공급 방법.
- 제44항에 있어서, 리액터 코어는
적어도 하나의 측면을 갖는 코어 배럴;
코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 연료 요소를 포함하는 활성 연료 영역; 및
코어 배럴 내에 위치 설정되고 복수 개의 반사체 요소를 포함하는 반사체 영역으로서, 활성 연료 영역과 동심이고, 활성 연료 영역에 인접한 내측 경계와, 내측 경계보다 코어 배럴의 측면에 근접한 외측 경계를 포함하는 반사체 영역
을 포함하고, 제1 격자 위치는 활성 연료 영역 내에 위치하고, 제2 격자 위치는 반사체 영역의 내측 경계에 또는 이 내측 경계 근처에 위치하는 것인 연료 재공급 방법. - 제48항에 있어서, 제2 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소에 의해 미리 점유되지 않는 것인 연료 재공급 방법.
- 제48항에 있어서, 제2 격자 위치는 연료 요소나 반사체 요소를 배제하는 것인 연료 재공급 방법.
- 제48항에 있어서, 제1 연료 요소를 제1 격자 위치에서 제2 격자 위치로 이동시키기 전에, 반사체 요소를 제2 격자 위치에서 제3 격자 위치로 또는 리액터 코어 밖으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 연료 재공급 방법.
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2021
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