KR20230160991A

KR20230160991A - 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치

Info

Publication number: KR20230160991A
Application number: KR1020220060109A
Authority: KR
Inventors: 방인철; 김지용
Original assignee: 울산과학기술원
Priority date: 2022-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2023-11-27

Abstract

본 발명은 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수조 내에 배치되는 격납용기; 상기 격납용기 내에 수용되며, 내부에 유체가 유동되고 내부 하측에 노심이 배치되는 원자로용기; 상기 노심에 선택적으로 삽입되도록 상하방향으로 이동되어 상기 노심에 삽입되었을 때 상기 노심의 핵반응을 억제하는 출력제어부, 및 상기 출력제어부로부터 상측으로 연장되고 내부에 열매를 수용하는 히트파이프를 포함하는 출력제어유닛; 및 상기 출력제어유닛을 선택적으로 상하방향으로 이동시키도록 구성되는 구동제어유닛을 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

Description

히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING NUCLEAR REACTOR EQUIPPED WITH THE HEAT PIPE AND INTERNAL BORIC ACIDE TANK}

본 발명은 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치에 대한 발명이다.

일반적인 원자력 발전소의 경우 원자로의 출력을 제어하거나 정지시키기 위해 원자로의 노심에 중성자 흡수체를 포함하는 제어봉을 삽입시키거나 원자로 내부의 붕산과 같은 냉각재의 농도를 조절하도록 구성되어 있다.

그러나, 이와 같은 일반적인 원자력 발전소의 제어봉은 제어봉을 노심에 삽입시키도록 제어봉의 위치를 조절하는 장치가 원자로용기의 외면에 돌출 배치되도록 용접되어 있어서 용접 부분이 부식되거나 파손되는 문제점이 있다. 또한, 사용자의 부주의나 장치의 고장으로 인해 붕산과 같은 냉각재에 순수한 물이 유입되어 붕소의 농도가 희석될 수 있다. 이로 인하여 원자로의 비상 정지가 요구되는 상황에서 과열된 원자로가 제어되지 못하여 큰 사고를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예들은 상기와 같은 배경에 착안하여 발명된 것으로서, 원자로제어장치의 출력제어부의 출력제어봉이 원자로의 비상 정지시 구동제어유닛에 의해 히트파이프와 함께 하강되며, 원자로의 붕괴열을 제거함과 동시에 복수 개의 출력제어봉이 노심에 삽입됨으로써 노심의 핵반응이 억제될 수 있는 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예들은, 히트파이프의 냉각부가 원자로용기 내에 배치되어, 히트파이프 내부에 수용된 물과 같은 열매가 원자로용기 내의 유체와 열교환됨으로써 고온/고압의 원자로용기 내부의 유체를 냉각 및 감압시킬 수 있는 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예들은, 히트파이프를 냉각부, 단열부 및 응축부를 포함하도록 상하방향으로 길게 연장되도록 형성하여 히트파이프의 냉각부가 배치되는 원자로용기의 유체 및 히트파이프의 응축부가 배치되는 히트싱크공간의 유체와의 열교환 접촉 면적을 증가시켜 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있는 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예들은, 밸브의 피스톤을 원자로의 비상 정지시 피스톤실린더 내에 유체가 유입되지 않을 때 피스톤의 자중에 의해 하강되어 붕산과 같은 냉각재가 냉각재탱크로부터 원자로용기 내에 배출되도록 함으로써, 노심에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 제어할 수 있는 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수조 내에 배치되는 격납용기; 상기 격납용기 내에 수용되며, 내부에 유체가 유동되고 내부 하측에 노심이 배치되는 원자로용기; 상기 노심에 선택적으로 삽입되도록 상하방향으로 이동되어 상기 노심에 삽입되었을 때 상기 노심의 핵반응을 억제하는 출력제어부, 및 상기 출력제어부로부터 상측으로 연장되고 내부에 열매를 수용하는 히트파이프를 포함하는 출력제어유닛; 및 상기 출력제어유닛을 선택적으로 상하방향으로 이동시키도록 구성되는 구동제어유닛을 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 격납용기 내에 수용되며, 상기 원자로용기 상부에 배치되는 가압용기를 더 포함하며, 상기 히트파이프는, 상기 원자로용기 내에 배치되며, 상기 열매가 열교환되어 상기 원자로용기를 냉각시키는 냉각부; 및 상기 냉각부로부터 상측으로 연장되어 상기 가압용기 내에 배치되는 단열부를 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 격납용기는, 상기 격납용기의 내부 상측에 선택적으로 유체가 유입되어 상기 유체가 유동될 수 있는 히트싱크공간이 형성되도록 상기 가압용기보다 상측에 배치되어 상기 격납용기 내부를 구획하는 격벽을 포함하고, 상기 히트파이프는, 상기 냉각부로부터 상측으로 연장되어 상기 히트싱크공간에 배치되며, 상기 유체와 열교환되어 냉각되는 응축부를 더 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 출력제어부는, 상하방향으로 연장되며 상기 히트파이프의 하단부에 배치되는 복수 개의 출력제어봉을 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 구동제어유닛은, 상기 히트파이프에 지지되는 유체배리어; 상기 유체배리어를 향하여 상측으로 유체를 분사하는 노즐부; 및 상기 노즐부에 선택적으로 유체를 유입시키는 노즐펌프를 포함하고, 상기 출력제어유닛은, 상기 노즐부에서 상기 유체가 분사될 때, 상기 노즐부로부터 분사된 상기 유체가 상기 유체배리어를 상방으로 가압함으로써 상승되고, 상기 노즐부에서 상기 유체가 분사되지 않을 때, 상기 출력제어유닛의 자중에 의해 하강되어 상기 출력제어부가 상기 노심에 삽입되는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 원자로용기 내에 배치되며, 냉각재가 수용되는 냉각재탱크; 및 상기 냉각재탱크에 배치되어 상기 냉각재를 선택적으로 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내부 공간으로 배출하도록 개폐되는 밸브를 더 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 밸브는, 상기 냉각재탱크의 상측에 배치되는 피스톤실린더; 상기 피스톤실린더 내에 선택적으로 유체를 유입시키는 피스톤펌프; 및 일부는 상기 피스톤실린더에 배치되고, 다른 일부는 상기 냉각재탱크 내에 배치되어 상하방향으로 이동되는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤은, 상기 피스톤펌프에 의해 상기 피스톤실린더 내에 상기 유체가 유입될 때, 상기 유체가 상기 피스톤을 상방으로 가압함으로써 상승되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 차단하고, 상기 피스톤실린더 내에 상기 유체가 유입되지 않을 때, 상기 피스톤의 자중에 의해 하강되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 냉각재탱크에는 상기 냉각재가 배출되기 위한 홀이 형성되는 냉각재홀부가 제공되고, 상기 피스톤은, 상기 피스톤이 하측으로 이동되었을 때 상기 피스톤실린더의 상부에 밀착되어 상기 피스톤과 상기 피스톤실린더 사이에서의 상기 유체의 유동을 차단하는 안착부를 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 피스톤은, 상기 안착부보다 하측에 배치되어 상기 피스톤이 상측으로 이동되었을 때 상기 냉각재홀부에 밀착되어 상기 냉각재홀부에 형성된 홀을 통하여 상기 냉각재가 배출되는 것을 차단하는 베이스부를 더 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 밸브는, 상기 냉각재탱크의 상측에 배치되는 로드실린더; 상기 로드실린더 내에 선택적으로 유체를 유입시키는 로드펌프; 및 일부는 상기 로드실린더에 배치되고, 다른 일부는 상기 냉각재탱크 내에 배치되어 상하방향으로 이동되는 가압로드를 포함하고, 상기 가압로드는, 상기 로드펌프에 의해 상기 로드실린더 내에 상기 유체가 유입될 때, 상기 유체가 상기 가압로드를 상방으로 가압함으로써 상승되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 차단하고, 상기 로드실린더 내에 상기 유체가 유입되지 않을 때, 상기 가압로드의 자중에 의해 하강되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 밸브는, 상기 냉각재가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 파열됨으로써 개방되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성되는 파열판을 더 포함하고, 상기 가압로드는, 상기 가압로드가 하측으로 이동되었을 때 상기 냉각재를 하측으로 가압함으로써 상기 파열판을 파열시키는 가압부를 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 밸브는, 상기 냉각재가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 개방되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성되는 완충밸브를 더 포함하고, 상기 가압로드는, 상기 가압로드가 하측으로 이동되었을 때 상기 냉각재를 하측으로 가압함으로써 상기 완충밸브를 개방시키는 가압부를 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

또한, 로드실린더에는 상기 냉각재가 배출되기 위한 개구가 형성되고, 상기 가압로드는, 상기 가압로드가 상측으로 이동되었을 때 상기 로드실린더의 내주면 및 상기 개구와 이격 배치되어 상기 개구를 통해 상기 유체가 유동되는 경로를 제공하는 로드헤드를 포함하는, 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예들은 원자로제어장치의 출력제어부의 출력제어봉이 원자로의 비상 정지시 구동제어유닛에 의해 히트파이프와 함께 하강되며, 원자로의 붕괴열을 제거함과 동시에 복수 개의 출력제어봉이 노심에 삽입됨으로써 노심의 핵반응이 억제될 수 있다.

또한, 히트파이프의 냉각부는 원자로용기 내에 배치되어, 히트파이프 내부에 수용된 물과 같은 열매가 원자로용기 내의 유체와 열교환됨으로써 고온/고압의 원자로용기 내부의 유체를 냉각 및 감압시킬 수 있다.

또한, 히트파이프는 냉각부, 단열부 및 응축부를 포함하도록 상하방향으로 길게 연장될 수 있다. 이에 히트파이프의 냉각부가 배치되는 원자로용기의 유체 및 히트파이프의 응축부가 배치되는 히트싱크공간의 유체와의 열교환 접촉 면적이 증가되어 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있다.

또한, 밸브의 피스톤은, 원자로의 비상 정지시 피스톤실린더 내에 유체가 유입되지 않아 피스톤의 자중에 의해 하강되어 붕산과 같은 냉각재가 냉각재탱크로부터 원자로용기 내에 배출될 수 있다. 이에, 냉각재탱크의 냉각재가 원자로용기 내부로 배출됨으로써 노심에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 정면에서 바라 본 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 출력제어유닛에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 출력제어유닛이 구동제어유닛에 의해 상승된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 출력제어유닛이 구동제어유닛에 의해 하강된 상태를 정면에서 바라 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 출력제어유닛이 구동제어유닛에 의해 하강되어 출력제어부가 노심에 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 피스톤이 상승된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 피스톤이 하강되어 냉각재가 배출되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파열판이 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 정면에서 바라 본 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 파열판이 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 가압로드가 상승된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파열판이 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 가압로드가 하강되어 냉각재가 배출되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 완충밸브가 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치를 정면에서 바라 본 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 완충밸브가 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 가압로드가 상승된 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 완충밸브가 배치된 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치의 냉각재탱크에 배치된 밸브의 가압로드가 하강되어 냉각재가 배출되는 상태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치(1)(이하 원자로제어장치(1)라 설명한다.)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에서 원자로제어장치(1)는 원자로의 노심(N)의 핵반응을 억제할 수 있다. 이러한 원자로제어장치(1)는 격납용기(100), 원자로용기(200), 가압용기(300), 출력제어유닛(400), 구동제어유닛(500), 냉각재탱크(600), 밸브(700), 증기발생기(800) 및 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

격납용기(100)는 유체가 채워지는 수조 내에 배치되며 밀폐된 구조로 형성될 수 있다. 이러한, 격납용기(100) 내에는 원자로용기(200) 및 가압용기(300)가 수용될 수 있다. 격납용기(100)는 격납용기(100)의 내부 상측에 선택적으로 유체가 유입되어 유체가 유동될 수 있는 히트싱크공간(120)이 형성되도록 가압용기(300)보다 상측에 배치되어 격납용기(100) 내부를 구획하는 격벽(110)을 포함할 수 있다.

이러한 히트싱크공간(120)에는 내부에 물과 같은 열매가 수용되는 히트파이프(420)의 후술할 응축부(423)가 배치될 수 있다. 또한, 히트싱크공간(120)을 형성하는 격납용기(100)의 일측에는 유체유입밸브(101) 및 증기배출밸브(102)가 제공될 수 있다. 히트싱크공간(120)은 원자로가 정상 가동시에는 진공 상태에 놓이며, 원자로의 비상 정지시에는 유체유입밸브(101)에 의해 수조의 유체가 히트싱크공간(120)으로 유입될 수 있다. 히트싱크공간(120)에 유체가 유입되면 히트파이프(420) 내부의 물과 같은 열매와 히트싱크공간(120)의 유체가 열교환되어 히트파이프(420)의 응축부(423)가 냉각될 수 있다. 한편, 히트파이프(420)의 응축부(423)가 냉각되면서 히트싱크공간(120) 내의 유체는 가열되어 증기로 변환되고 증기는 증기배출밸브(102)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

원자로용기(200)는 격납용기(100) 내에 수용되며, 내부에 유체가 유동되고 내부 하측에 노심(N)이 배치될 수 있다. 이러한 원자로용기(200) 내에는 출력제어유닛(400), 히트파이프(420)의 후술할 냉각부(421), 증기발생기(800) 및 냉각재탱크(600)가 배치될 수 있다. 한편, 원자로용기(200)의 일측에는 유체가 배출될 수 있는 배출구(210)가 배치될 수 있다.

가압용기(300)는 격납용기(100) 내에 수용되며, 원자로용기(200)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 가압용기(300) 내에는 히트파이프(420)의 후술할 단열부(422) 및 구동제어유닛(500)이 배치될 수 있다. 가압용기(300) 내부는 원자로가 정상 가동시에는 유체가 유동되고, 원자로의 비상 정지시에는 유체가 배출될 수 있다.

출력제어유닛(400)은 선택적으로 노심(N)에 삽입되어 노심(N)의 핵반응을 억제하거나, 원자로용기(200) 내의 유체를 냉각시킬 수 있다. 이러한 출력제어유닛(400)은 출력제어부(410) 및 히트파이프(420)를 포함할 수 있다.

출력제어부(410)는 노심(N)에 선택적으로 삽입되도록 구동제어유닛(500)에 의해 상하방향으로 이동가능하게 구성될 수 있다. 다시 말해, 출력제어부(410)는 원자로의 비상 정지시 구동제어유닛(500)에 의해 히트파이프(420)와 함께 하강되며, 출력제어부(410)가 노심(N)에 삽입됨으로써 노심(N)의 핵반응을 억제할 수 있다. 이러한 출력제어부(410)는 출력제어봉(411) 및 브라켓(412)을 포함할 수 있다.

출력제어봉(411)은 상하방향으로 연장되며 복수 개가 제공될 수 있다. 이러한 출력제어봉(411)에는 붕산과 같은 중성자흡수제가 도포될 수 있으며, 원자로의 비상 정지시 구동제어유닛(500)에 의해 히트파이프(420)와 함께 하강되어 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입됨으로써 노심(N)의 핵반응을 억제할 수 있다. 이러한 출력제어봉(411)은 브라켓(412)을 통해 히트파이프(420)의 하단부에 배치될 수 있다.

브라켓(412)은 히트파이프(420)의 하단부에 배치될 수 있으며, 브라켓(412)에는 복수 개의 출력제어봉(411)이 둘레를 따라 배치될 수 있다. 이러한 브라켓(412)은 원판 형태로 형성될 수 있으나 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.

히트파이프(420)는 출력제어부(410)로부터 상측으로 연장되고 내부에 물과 같은 열매를 수용할 수 있다. 이러한 히트파이프(420)는 상하방향으로 연장되며, 냉각부(421), 단열부(422) 및 응축부(423)를 포함할 수 있다.

냉각부(421)는 원자로용기(200) 내에 배치되며, 물과 같은 열매가 원자로용기(200) 내의 유체와 열교환됨으로써 원자로용기(200) 내부의 유체를 냉각 및 감압시킬 수 있다. 예를 들어, 원자로의 노심(N)의 붕괴열에 의해 노심(N)이 과열되어 원자로의 비상 정지가 요구되는 경우 원자로용기(200) 내부의 유체는 고압/고압의 상태에 놓이게 된다. 이 경우 냉각부(421) 내의 물이 원자로용기(200) 내부의 유체와 열교환되어 냉각부(421) 내의 물은 가열되고 원자로용기(200) 내부의 유체는 냉각 및 감압될 수 있다. 이와 같이 히트파이프(420)의 냉각부(421)는 고온/고압의 원자로용기(200) 내에 배치되어 원자로용기(200) 내의 유체와 열교환됨으로써 원자로용기(200) 내부의 유체를 냉각 및 감압시킬 수 있다.

단열부(422)는 냉각부(421)로부터 상측으로 연장되고, 가압용기(300) 내부에 배치될 수 있다. 단열부(422)의 상측에는 응축부(423)가 배치될 수 있다. 가압용기(300) 내부는 원자로의 비상 정지시에 유체가 배출된다. 이 경우 단열부(422)는 가열된 냉각부(421)의 열이 상측에 배치된 응축부(423)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

응축부(423)는 단열부(422)로부터 상측으로 연장되고, 격납용기(100)의 히트싱크공간(120)에 배치될 수 있다. 전술하였듯이 원자로의 비상 정지시에는 유체유입밸브(101)에 의해 수조의 유체가 히트싱크공간(120)으로 유입될 수 있고, 히트싱크공간(120)에 유체가 유입되면 히트파이프(420) 내부의 물과 같은 열매와 히트싱크공간(120)의 유체가 열교환되어 응축부(423)가 냉각될 수 있다. 한편, 히트파이프(420)의 응축부(423)가 냉각되면서 히트싱크공간(120) 내의 유체는 가열되어 증기로 변환되고 증기는 증기배출밸브(102)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

이와 같이 히트파이프(420)는 냉각부(421), 단열부(422) 및 응축부(423)를 포함하도록 상하방향으로 길게 연장될 수 있다. 이에 히트파이프(420)의 냉각부(421)가 배치되는 원자로용기(200)의 유체 및 히트파이프(420)의 응축부(423)가 배치되는 히트싱크공간(120)의 유체와의 열교환 접촉 면적이 증가되어 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있다.

도 1 내지 도 5를 다시 참조하면, 구동제어유닛(500)은 출력제어유닛(400)을 선택적으로 상하방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 이러한 구동제어유닛(500)은 유체배리어(510), 노즐부(520), 노즐펌프(530) 및 연결관(540)을 포함할 수 있다.

유체배리어(510)는 히트파이프(420)에 지지되어 히트파이프(420)와 함께 상하방향으로 이동될 수 있다. 이러한 유체배리어(510)는 하부가 개방된 원통형상으로 형성될 수 있으며, 내부에 노즐부(520)가 배치될 수 있다.

유체배리어(510)는 노즐부(520)에서 유체가 분사될 때 노즐부(520)로부터 분사된 유체가 유체배리어(510)를 상방으로 가압함으로써 상승될 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시, 유체배리어(510)는 히트파이프(420)와 함께 상승되어 있으므로 히트파이프(420)와 결합된 출력제어부(410)의 출력제어봉(411)은 노심(N)의 상측에 배치될 수 있다.

유체배리어(510)는 노즐부(520)에서 유체가 분사되지 않을 때 유체배리어(510), 출력제어유닛(400)의 히트파이프(420) 및 출력제어부(410)의 자중에 의해 하강될 수 있다. 예를 들어, 원자로의 비상 정지시, 유체배리어(510)는 히트파이프(420)와 함께 하강되어 히트파이프(420)와 결합된 출력제어부(410)의 출력제어봉(411)은 하강되어 노심(N)에 삽입될 수 있다. 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입됨으로써 노심(N)의 핵반응이 제어될 수 있다.

노즐부(520)는 유체배리어(510)의 내부를 상측으로 유체를 분사할 수 있다. 노즐부(520)는 연결관(540)을 통해 노즐펌프(530)와 연결될 수 있다. 원자로의 정상 가동시 노즐펌프(530)가 연결관(540)을 통해 유체를 유입시키면 노즐부(520)는 상측으로 유체를 분사하여 유체배리어(510)를 상승시킬 수 있다. 원자로의 비상 정지시 노즐펌프(530)가 유체의 유입을 차단하면 노즐부(520)로부터 유체가 분사되지 않고 유체배리어(510)는 하강되어 출력제어부(410)의 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입될 수 있다.

노즐펌프(530)는 연결관(540)을 통해 선택적으로 노즐부(520)에 유체를 유입시킬 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시 노즐펌프(530)는 연결관(540)을 통해 유체를 유입시키고 원자로의 비상 정지시 연결관(540)을 통한 유체의 유입을 차단할 수 있다.

연결관(540)은 노즐펌프(530)와 노즐부(520)를 연결하며 유체가 유동되는 경로를 제공할 수 있다. 이러한 연결관(540)에는 노즐부(520)로 유입되는 유체의 양을 조절하기 위한 별도의 유량조절밸브(미도시) 및 유체가 노즐부(520)로 유입되는 있어서 유체가 역류하는 방향으로 유동되지 않도록 작동하는 별도의 체크밸브(미도시) 등이 배치될 수 있다.

도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 냉각재탱크(600)는 원자로용기(200) 내에 배치되며, 내부에 붕산과 같은 냉각재(B)가 수용될 수 있다. 이러한 붕산은 고농축 붕산 또는 고형의 붕산 분말을 포함할 수 있다. 냉각재탱크(600)는 상하방향으로 연장될 수 있으며, 복수 개가 제공될 수 있다. 냉각재탱크(600)의 상부에는 밸브(700)가 배치될 수 있다. 냉각재탱크(600)의 상단부에는 붕산과 같은 냉각재(B)가 배출되기 위한 홀(611)이 형성되는 냉각재홀부(610)가 제공될 수 있다. 이러한 홀(611)에는 피스톤(720)의 후술할 베이스부(723)가 선택적으로 접촉될 수 있다.

밸브(700)는 냉각재탱크(600)의 상부에 배치되어 냉각재(B)를 선택적으로 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내부 공간으로 배출하도록 개폐될 수 있다. 밸브(700)는 복수 개가 제공될 수 있으며 각각 복수 개의 냉각재탱크(600)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 밸브(700)는 피스톤실린더(710), 피스톤(720), 탄성부재(730), 배출관(740) 및 피스톤펌프(750)를 포함할 수 있다.

피스톤실린더(710)는 냉각재탱크(600)의 상측에 배치될 수 있다. 피스톤실린더(710)의 내부에는 피스톤(720)의 안착부(721) 및 본체부(722)가 배치될 수 있다. 피스톤실린더(710)는 상단부가 개방되며, 일측에 배출관(740)이 연결될 수 있다. 피스톤실린더(710)의 하단부는 통공이 형성되며 통공을 통해 피스톤(720)의 본체부(722)가 관통될 수 있다.

피스톤(720)은 일부는 피스톤실린더(710)에 배치되고, 다른 일부는 냉각재탱크(600) 내에 배치되어 상하방향으로 이동될 수 있다. 피스톤(720)은 피스톤펌프(750)에 의해 피스톤실린더(710) 내에 유체가 유입될 때, 유체가 피스톤(720)을 상방으로 가압함으로써 상승되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 피스톤(720)은 피스톤실린더(710) 내에 유체가 유입되지 않을 때, 피스톤(720)의 자중에 의해 하강되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 피스톤(720)은 안착부(721), 본체부(722) 및 베이스부(723)를 포함할 수 있다.

안착부(721)는 피스톤(720)이 상측으로 이동되었을 때 피스톤실린더의 상부로부터 상측으로 이격배치되어 피스톤(720)과 피스톤실린더(710) 사이에서의 유체의 유동을 허용할 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시 배출관(740)을 통하여 유체가 유입되면 안착부(721)는 유입되는 유체에 의해 상방으로 가압됨으로써 상승될 수 있다. 안착부(721)가 상승되면 안착부(721)는 피스톤실린더(710)의 상부로부터 상측으로 이격배치되므로, 안착부(721)와 피스톤실린더(710)의 상단부 사이의 이격공간을 통하여 피스톤실린더(710) 내부로 유입된 유체가 원자로용기(200) 내부로 배출될 수 있다. 한편, 안착부(721)의 하단부에는 탄성부재(730)가 배치되어 탄성부재(730)가 신장됨으로서 안착부(721)가 더욱 용이하게 상승될 수 있다.

안착부(721)는 피스톤(720)이 하측으로 이동되었을 때 피스톤실린더(710)의 상부에 밀착되어 피스톤(720)과 피스톤실린더(710) 사이에서의 유체의 유동을 차단할 수 있다. 예를 들어, 원자로의 비상 정지시 배출관(740)을 통한 유체의 유입이 차단되면 안착부(721)는 피스톤(720)(일 예로 피스톤(720)의 베이스부(723))의 자중에 의해 하측으로 하강될 수 있다. 안착부(721)가 하강되어 피스톤실린더(710)의 상부에 밀착하도록 안착되면 피스톤실린더(710) 내부로 유입된 유체의 외부로의 배출이 차단된다.

본체부(722)는 상하방향으로 연장되며, 본체부(722)의 상측에는 안착부(721)가 배치되고 하측에는 베이스부(723)가 배치될 수 있다. 본체부(722)는 피스톤실린더(710)의 하부와 냉각재탱크(600)의 홀(611)을 관통하도록 배치될 수 있다. 한편, 본체부(722)의 둘레에는 탄성부재(730)가 배치될 수 있다.

베이스부(723)는 안착부(721)보다 하측에 배치되어 피스톤(720)이 상측으로 이동되었을 때 냉각재탱크(600)의 냉각재홀부(610)에 밀착되어 냉각재홀부(610)에 형성된 홀(611)을 통하여 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내부로 배출되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시 배출관(740)을 통하여 유체가 유입되면 베이스부(723)는 상승되어 베이스부(723)의 상단부가 냉각재탱크(600)의 냉각재홀부(610)에 밀착된다. 이에 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 홀(611)을 통해 원자로용기(200) 내부로 배출되는 것이 차단될 수 있다.

베이스부(723)는 피스톤(720)이 하측으로 이동되었을 때 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내부로 배출되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 원자로의 비상 정지시 배출관(740)을 통한 유체의 유입이 차단되면 베이스부(723)는 하강되어 베이스부(723)의 상단부는 냉각재탱크(600)의 냉각재홀부(610)로부터 하측으로 이격 배치된다. 이에 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 홀(611)을 통해 원자로용기(200) 내부로 배출될 수 있다. 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내부로 배출됨으로써 노심(N)에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 억제할 수 있게 된다. 한편 이러한 베이스부(723)는 피스톤(720)이 용이하게 하강되기 위해 무거운 중량을 가지도록 일정 크기 이상으로 형성될 수 있다.

탄성부재(730)는 피스톤(720)의 본체부(722)의 둘레에 배치될 수 있으며, 피스톤(720)이 상승될 때 피스톤(720)이 용이하게 상승될 수 있도록 탄성력을 제공할 수 있다. 탄성부재(730)의 상단부는 피스톤(720)의 상단부에 접촉되고 하단부는 피스톤실린더(710)의 내부 하면에 접촉될 수 있다. 탄성부재(730)는 피스톤(720)이 하강되었을 때 피스톤실린더(710) 내부에 배치된 피스톤(720)의 본체부(722)의 상하길이와 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 이에 피스톤(720)이 하강될 때, 피스톤(720)이 하강되는 것에 저항하지 않을 수 있다.

배출관(740)은 피스톤펌프(750)와 연결되어 피스톤펌프(750)로부터 유입되는 유체가 유동되는 통로를 제공할 수 있다. 이러한 배출관(740)은 복수 개가 제공될 수 있으며 피스톤펌프(750)로부터 복수 개가 연장되어 복수 개의 냉각재탱크(600)의 상부에 배치된 복수 개의 밸브(700)의 피스톤실린더(710)와 연통될 수 있다. 한편, 이러한 배출관(740)에는 피스톤실린더(710)로 유입되는 유체의 양을 조절하기 위한 별도의 유량조절밸브 및 유체가 피스톤실린더(710)로 유입되는 있어서 유체가 역류하는 방향으로 유동되지 않도록 작동하는 별도의 체크밸브 등이 배치될 수 있다.

피스톤펌프(750)는 배출관(740)을 통해 선택적으로 피스톤실린더(710)에 유체를 유입시킬 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시 피스톤펌프(750)는 배출관(740)을 통해 유체를 피스톤실린더(710)에 유입시키고 원자로의 비상 정지시 배출관(740)을 통한 피스톤실린더(710)로의 유체의 유입을 차단할 수 있다.

증기발생기(800)는 원자로용기(200) 내부에 배치되어 고온/고압의 원자로용기(200) 내부의 유체를 냉각시킬 수 있다. 이러한 증기발생기(800)는 열교환기일 수 있으며, 격납용기(100) 외부에 배치되는 터빈 등과 연결되어 터빈을 가동시키도록 증기를 공급할 수 있다.

제어기(미도시)는 유체유입밸브(101), 증기배출밸브(102), 출력제어유닛(400), 구동제어유닛(500) 및 밸브(700)와 연결되어 원자로의 정상 가동시 또는 원자로의 비상 정지시 원자로제어장치(1)의 전술한 구성에 대한 작동 여부를 제어할 수 있다. 한편, 이러한 제어기는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 원자로제어장치(1)의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 원자로제어장치(1)의 출력제어부(410)의 출력제어봉(411)은 원자로의 비상 정지시 구동제어유닛(500)에 의해 히트파이프(420)와 함께 하강되며, 복수 개의 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입됨으로써 노심(N)의 핵반응을 억제할 수 있다.

또한, 구동제어유닛(500)의 유체배리어(510)는 원자로의 정상 가동시 노즐부(520)로부터 분사된 유체가 유체배리어(510)를 상방으로 가압함으로써 히트파이프(420)와 함께 상승되어 출력제어부(410)의 출력제어봉(411)은 노심(N)의 상측에 배치될 수 있다. 또한, 원자로의 비상 정지시 유체배리어(510)는 히트파이프(420) 및 출력제어부(410)의 자중에 의해 히트파이프(420)와 함께 하강되어 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입될 수 있다. 출력제어봉(411)이 노심(N)에 삽입됨으로써 노심(N)의 핵반응이 제어될 수 있다.

또한, 히트파이프(420)의 냉각부(421)는 원자로용기(200) 내에 배치되어, 히트파이프(420) 내부에 수용된 물과 같은 열매가 원자로용기(200) 내의 유체와 열교환됨으로써 고온/고압의 원자로용기(200) 내부의 유체를 냉각 및 감압시킬 수 있다.

또한, 히트파이프(420)는 냉각부(421), 단열부(422) 및 응축부(423)를 포함하도록 상하방향으로 길게 연장될 수 있다. 이에 히트파이프(420)의 냉각부(421)가 배치되는 원자로용기(200)의 유체 및 히트파이프(420)의 응축부(423)가 배치되는 히트싱크공간(120)의 유체와의 열교환 접촉 면적이 증가되어 효율적으로 열교환이 이루어질 수 있다.

냉각재탱크(600)의 상부에 배치되는 밸브(700)의 피스톤(720)은, 원자로의 정상 가동시 피스톤펌프(750)에 의해 피스톤실린더(710) 내에 유체가 유입되어 유체가 피스톤(720)을 상방으로 가압함으로써 상승되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 밸브(700)의 피스톤(720)은, 원자로의 비상 정지시 피스톤실린더(710) 내에 유체가 유입되지 않아 피스톤(720)의 자중에 의해 하강되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출될 수 있다. 이에, 냉각재탱크(600)의 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내부로 배출됨으로써 노심(N)에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 제어할 수 있게 된다.

한편, 이러한 구성 이외에도, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 원자로제어장치(1)의 밸브(900)는 로드실린더(910), 가압로드(920), 유출관(930), 로드펌프(940), 파열판(950) 및 완충밸브(960)를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 8 내지 도 13을 참조하여, 제2 실시예를 설명한다. 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상술한 제1 실시예들과 비교하였을 때, 원자로제어장치(1)의 밸브(900)가 상술한 구성을 포함하고, 제1 실시예들과 구별되는 방식으로 작동된다는 점에서 차이가 있는바, 이러한 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 설명 및 도면부호는 상술한 실시예들을 원용한다.

밸브(900)는 냉각재탱크(600)의 상부에 배치되어 냉각재(B)를 선택적으로 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내부 공간으로 배출하도록 개폐될 수 있다. 밸브(900)는 복수 개가 제공될 수 있으며 각각 복수 개의 냉각재탱크(600)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 밸브(900)는 로드실린더(910), 가압로드(920), 유출관(930), 로드펌프(940), 파열판(950) 및 완충밸브(960)를 포함할 수 있다.

로드실린더(910)는 냉각재탱크(600)의 상측에 배치될 수 있다. 로드실런더의 내부에는 가압로드(920)의 로드헤드(921) 및 몸체부(922)가 배치될 수 있다. 로드실린더(910)의 하단부는 개방되어 냉각재탱크(600) 내부와 연통될 수 있으며, 로드실린더(910)의 일측에는 유출관(930)이 연결될 수 있다. 또한, 로드실린더(910)의 상단부에는 가압로드(920)가 상승되었들 때 냉각재(B)가 배출되기 위한 개구(911)가 형성될 수 있다.

가압로드(920)는 일부는 상기 로드실린더(910)에 배치되고, 다른 일부는 상기 냉각재탱크(600) 내에 배치되어 상하방향으로 이동될 수 있다. 가압로드(920)는 로드펌프(940)에 의해 로드실린더(910) 내에 유체가 유입될 때, 유체가 가압로드(920)를 상방으로 가압함으로써 상승되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 가압로드(920)는 로드실린더(910) 내에 유체가 유입되지 않을 때, 가압로드(920)의 자중에 의해 하강되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 가압로드(920)는 로드헤드(921), 몸체부(922) 및 가압부(923)를 포함할 수 있다.

로드헤드(921)는 가압로드(920)가 상측으로 이동되었을 때 로드실린더(910)의 내주면 및 개구(911)와 이격 배치되어 개구(911)를 통해 유체가 유동되는 경로를 제공할 수 있다. 원자로의 정상 가동시 유출관(930)을 통하여 유체가 유입되면 로드헤드(921)는 유입되는 유체에 의해 상방으로 가압됨으로써 상승될 수 있다. 이러한 로드헤드(921)는 외주면의 좌우 폭이 로드실린더(910)의 내주면의 좌우 폭보다 작게 형성될 수 있다. 이에 로드헤드(921)가 로드실린더(910)의 내주면 및 개구(911)와 이격 배치되도록 상승되면, 유체는 로드헤드(921)의 외주면과 로드실린더(910)의 내주면 사이의 공간 및 로드헤드(921)의 상단부와 개구(911) 사이의 공간을 통해 상승되고, 상승된 유체는 개구(911)를 통해 원자로용기(200) 내부로 배출될 수 있다.

몸체부(922)는 상하방향으로 연장되며, 몸체부(922)의 상측에는 로드헤드(921)가 배치되고 하측에는 가압부(923)가 배치될 수 있다. 이러한 몸체부(922)의 좌우 폭은 로드헤드(921)의 좌우 폭보다 작게 형성될 수 있다.

가압부(923)는 가압로드(920)가 하측으로 이동되었을 때 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)를 하측으로 가압함으로써 파열판(950)을 파열시킬 수 있다. 이러한 가압부(923)는 하강되었을 때 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)를 하측으로 가압하도록 냉각재탱크(600)의 내주면의 좌우 폭과 대응되는 좌우 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이에, 원자로의 비상 정지시 유출관(930)을 통한 유체의 유입이 차단되면 가압부(923)는 자중에 의해 하강되어 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)를 하측으로 가압하게 된다. 가압부(923)가 하강되어 냉각재(B)가 하측으로 가압되고, 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압되면 파열판(950)이 파열되면서 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내로 배출된다. 이에 냉각재탱크(600)의 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내부로 배출됨으로써 노심(N)에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 억제할 수 있게 된다.

또한, 가압부(923)는 가압로드(920)가 하측으로 이동되었을 때 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)를 하측으로 가압함으로써 완충밸브(960)를 개방시킬 수 있다. 원자로의 비상 정지시 유출관(930)을 통한 유체의 유입이 차단되면 가압부(923)가 하강되어 냉각재(B)가 하측으로 가압되고, 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압되면 완충밸브(960)가 개방되면서 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내로 배출된다. 이에 냉각재탱크(600)의 냉각재(B)가 원자로용기(200) 내부로 배출됨으로써 노심(N)에서 유출될 수 있는 핵원료의 반응을 억제할 수 있게 된다.

유출관(930)은 로드펌프(940)와 연결되어 로드펌프(940)로부터 유입되는 유체가 유동되는 통로를 제공할 수 있다. 이러한 유출관(930)은 복수 개가 제공될 수 있으며 로드펌프(940)로부터 복수 개가 연장되어 복수 개의 냉각재탱크(600)의 상부에 배치된 복수 개의 밸브(900)의 로드실린더(910)와 연통될 수 있다.

로드펌프(940)는 유출관(930)을 통해 선택적으로 로드실린더(910)에 유체를 유입시킬 수 있다. 예를 들어, 원자로의 정상 가동시 로드펌프(940)는 유출관(930)을 통해 유체를 로드실린더(910)에 유입시키고 원자로의 비상 정지시 유출관(930)을 통한 로드실린더(910)로의 유체의 유입을 차단할 수 있다.

파열판(950)은 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 파열됨으로써 개방되어 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 전술하였듯이 원자로의 비상 정지시 유출관(930)을 통한 유체의 유입이 차단되면 가압로드(920)의 가압부(923)가 하강되어 냉각재(B)를 하측으로 가압하고, 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압되면 파열판(950)이 파열됨으로써 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내로 배출될 수 있다. 한편 이러한, 파열판(950)은 소정의 압력이 가해질 때 파열되도록 구성된 주지의 rupture disc를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 개방될 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있다.

완충밸브(960)는 냉각재탱크(600) 내의 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 개방됨으로써 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 원자로의 비상 정지시 유출관(930)을 통한 유체의 유입이 차단되면 가압로드(920)의 가압부(923)가 하강되어 냉각재(B)를 하측으로 가압하고, 냉각재(B)가 기설정된 임계압력 이상으로 가압되면 완충밸브(960)가 개방됨으로써 냉각재(B)가 냉각재탱크(600)로부터 원자로용기(200) 내로 배출될 수 있다. 한편 이러한, 완충밸브(960)는 소정의 압력이 가해질 때 개방되도록 구성된 주지의 pressure relief valve를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니고 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 개방될 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

1: 원자로제어장치 100: 격납용기
101: 유체유입밸브 102: 증기배출밸브
110: 격벽 120: 히트싱크공간
200: 원자로용기 210: 배출구
300: 가압용기 400: 출력제어유닛
410: 출력제어부 411: 출력제어봉
412: 브라켓 420: 히트파이프
421: 냉각부 422: 단열부
423: 응축부 500: 구동제어유닛
510: 유체배리어 520: 노즐부
530: 노즐펌프 540: 연결관
600: 냉각재탱크 610: 냉각재홀부
611: 홀 700, 900: 밸브
710: 피스톤실린더 720: 피스톤
721: 안착부 722: 본체부
723: 베이스부 730: 탄성부재
740: 배출관 750: 피스톤펌프
800: 증기발생기 910: 로드실린더
911: 개구 920: 가압로드
921: 로드헤드 922: 몸체부
923: 가압부 930: 유출관
940: 로드펌프 950: 파열판
960: 완충밸브 B: 냉각재
N: 노심

Claims

수조 내에 배치되는 격납용기;
상기 격납용기 내에 수용되며, 내부에 유체가 유동되고 내부 하측에 노심이 배치되는 원자로용기;
상기 노심에 선택적으로 삽입되도록 상하방향으로 이동되어 상기 노심에 삽입되었을 때 상기 노심의 핵반응을 억제하는 출력제어부, 및 상기 출력제어부로부터 상측으로 연장되고 내부에 열매를 수용하는 히트파이프를 포함하는 출력제어유닛; 및
상기 출력제어유닛을 선택적으로 상하방향으로 이동시키도록 구성되는 구동제어유닛을 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 격납용기 내에 수용되며, 상기 원자로용기 상부에 배치되는 가압용기를 더 포함하며,
상기 히트파이프는,
상기 원자로용기 내에 배치되며, 상기 열매가 열교환되어 상기 원자로용기를 냉각시키는 냉각부; 및
상기 냉각부로부터 상측으로 연장되어 상기 가압용기 내에 배치되는 단열부를 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 2 항에 있어서,
상기 격납용기는, 상기 격납용기의 내부 상측에 선택적으로 유체가 유입되어 상기 유체가 유동될 수 있는 히트싱크공간이 형성되도록 상기 가압용기보다 상측에 배치되어 상기 격납용기 내부를 구획하는 격벽을 포함하고,
상기 히트파이프는, 상기 냉각부로부터 상측으로 연장되어 상기 히트싱크공간에 배치되며, 상기 유체와 열교환되어 냉각되는 응축부를 더 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력제어부는, 상하방향으로 연장되며 상기 히트파이프의 하단부에 배치되는 복수 개의 출력제어봉을 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 구동제어유닛은,
상기 히트파이프에 지지되는 유체배리어;
상기 유체배리어를 향하여 상측으로 유체를 분사하는 노즐부; 및
상기 노즐부에 선택적으로 유체를 유입시키는 노즐펌프를 포함하고,
상기 출력제어유닛은,
상기 노즐부에서 상기 유체가 분사될 때, 상기 노즐부로부터 분사된 상기 유체가 상기 유체배리어를 상방으로 가압함으로써 상승되고,
상기 노즐부에서 상기 유체가 분사되지 않을 때, 상기 출력제어유닛의 자중에 의해 하강되어 상기 출력제어부가 상기 노심에 삽입되는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원자로용기 내에 배치되며, 냉각재가 수용되는 냉각재탱크; 및
상기 냉각재탱크에 배치되어 상기 냉각재를 선택적으로 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내부 공간으로 배출하도록 개폐되는 밸브를 더 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 6 항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 냉각재탱크의 상측에 배치되는 피스톤실린더;
상기 피스톤실린더 내에 선택적으로 유체를 유입시키는 피스톤펌프; 및
일부는 상기 피스톤실린더에 배치되고, 다른 일부는 상기 냉각재탱크 내에 배치되어 상하방향으로 이동되는 피스톤을 포함하고,
상기 피스톤은,
상기 피스톤펌프에 의해 상기 피스톤실린더 내에 상기 유체가 유입될 때, 상기 유체가 상기 피스톤을 상방으로 가압함으로써 상승되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 차단하고,
상기 피스톤실린더 내에 상기 유체가 유입되지 않을 때, 상기 피스톤의 자중에 의해 하강되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 7 항에 있어서,
상기 냉각재탱크에는 상기 냉각재가 배출되기 위한 홀이 형성되는 냉각재홀부가 제공되고,
상기 피스톤은,
상기 피스톤이 하측으로 이동되었을 때 상기 피스톤실린더의 상부에 밀착되어 상기 피스톤과 상기 피스톤실린더 사이에서의 상기 유체의 유동을 차단하는 안착부를 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 8 항에 있어서,
상기 피스톤은,
상기 안착부보다 하측에 배치되어 상기 피스톤이 상측으로 이동되었을 때 상기 냉각재홀부에 밀착되어 상기 냉각재홀부에 형성된 홀을 통하여 상기 냉각재가 배출되는 것을 차단하는 베이스부를 더 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 6 항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 냉각재탱크의 상측에 배치되는 로드실린더;
상기 로드실린더 내에 선택적으로 유체를 유입시키는 로드펌프; 및
일부는 상기 로드실린더에 배치되고, 다른 일부는 상기 냉각재탱크 내에 배치되어 상하방향으로 이동되는 가압로드를 포함하고,
상기 가압로드는,
상기 로드펌프에 의해 상기 로드실린더 내에 상기 유체가 유입될 때, 상기 유체가 상기 가압로드를 상방으로 가압함으로써 상승되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 차단하고,
상기 로드실린더 내에 상기 유체가 유입되지 않을 때, 상기 가압로드의 자중에 의해 하강되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 10 항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 냉각재가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 파열됨으로써 개방되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성되는 파열판을 더 포함하고,
상기 가압로드는,
상기 가압로드가 하측으로 이동되었을 때 상기 냉각재를 하측으로 가압함으로써 상기 파열판을 파열시키는 가압부를 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 10 항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 냉각재가 기설정된 임계압력 이상으로 가압될 때 개방되어 상기 냉각재가 상기 냉각재탱크로부터 상기 원자로용기 내에 배출되는 것을 허용하도록 구성되는 완충밸브를 더 포함하고,
상기 가압로드는,
상기 가압로드가 하측으로 이동되었을 때 상기 냉각재를 하측으로 가압함으로써 상기 완충밸브를 개방시키는 가압부를 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.
제 10 항에 있어서,
상기 로드실린더에는 상기 냉각재가 배출되기 위한 개구가 형성되고,
상기 가압로드는,
상기 가압로드가 상측으로 이동되었을 때 상기 로드실린더의 내주면 및 상기 개구와 이격 배치되어 상기 개구를 통해 상기 유체가 유동되는 경로를 제공하는 로드헤드를 포함하는,
히트파이프 및 내장형 붕산탱크가 구비된 원자로제어장치.