KR20240009160A - 부유식 해상 원자력 발전장치 - Google Patents

부유식 해상 원자력 발전장치 Download PDF

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KR20240009160A
KR20240009160A KR1020220086307A KR20220086307A KR20240009160A KR 20240009160 A KR20240009160 A KR 20240009160A KR 1020220086307 A KR1020220086307 A KR 1020220086307A KR 20220086307 A KR20220086307 A KR 20220086307A KR 20240009160 A KR20240009160 A KR 20240009160A
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김연호
김법래
양병진
유현수
정철연
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 부유식 해상 원자력 발전장치는, 원자로가 마련되는 선체; 및 상기 선체의 내부에서 상기 원자로를 두르는 1차 차폐부를 포함하되, 상기 1차 차폐부는, 상기 원자로의 둘레를 커버하는 다수의 차단 부재; 및 상기 다수의 차단 부재를 연결하거나 상기 차단 부재의 이탈을 방지하는 지지 부재를 포함한다.

Description

부유식 해상 원자력 발전장치{NUCLEAR POWER PLANT}
본 발명은 부유식 해상 원자력 발전장치에 관한 것이다.
원자력 발전장치는 핵 분열을 이용하여 발전을 하여, 원자력 발전장치가 고장을 일으키거나 파손시 방사선이 그대로 외부로 노출되는 문제를 방지하기 위한 구조가 요구된다.
이에 따라 부유식 해상 원자력발전을 하기 위해서는 핵융합발전시 발생하는 방사선을 차폐하는 구조 기능이 필요하다. 방사선 차폐 구조는 납과 같이 밀도가 높은 재질을 이용할 수 있다. 또한, 핵 융합 발전 시 발생하는 열을 이용한 발전을 위해 각종 배관 라인이 상부 발전설비에 연결되고, 연료 봉 교체 및 유지보수를 위해 완전히 밀폐할 수 없는 구조를 가진다.
방사선 차폐 구조에 대한 지속적인 개선의 노력이 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 방사선 차폐 구조를 개선할 수 있는 부유식 해상 원자력 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 부유식 해상 원자력 발전장치의 일 면(aspect)은, 원자로가 마련되는 선체; 및 상기 선체의 내부에서 상기 원자로를 두르는 1차 차폐부를 포함하되, 상기 1차 차폐부는, 상기 원자로의 둘레를 커버하는 다수의 차단 부재; 및 상기 다수의 차단 부재를 연결하거나 상기 차단 부재의 이탈을 방지하는 지지 부재를 포함한다.
상기 지지 부재는, 상하 방향으로 연장되며 상기 원자로의 둘레를 따라 서로 이격되게 복수 개가 마련될 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 원자로의 꼭지점에 위치되며 기둥 형태를 가지는 컬럼, 및 서로 이웃하는 상기 컬럼을 향해 개구되는 가이드 바를 포함할 수 있다.
상기 차단 부재는, 상하 방향으로 적층되거나 전후 방향으로 적층되는 다수의 차폐판을 포함하여, 상기 가이드 바에 삽입되어 고정될 수 있다.
상기 차단 부재는, 주입홀이 형성되며 내용물의 주입에 따라 부피가 팽창하여 상기 컬럼 사이를 차단할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 원자로의 둘레면에서 각 면의 중심부에 위치되는 원기둥 형태의 축컬럼을 포함하고, 상기 차단 부재는, 상기 원자로의 둘레면에 평행하게 위치되도록 상기 축컬럼을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
서로 이웃하는 다수의 상기 차단 부재 사이의 외측에 마련되며, 방사선 차폐 재질로 이루어지는 씰링 월을 더 포함할 수 있다.
상기 차단 부재는, 상기 원자로의 둘레를 커버하는 다수의 차폐판을 포함하고, 상기 지지 부재는, 상기 차폐판을 결합하는 볼팅 구조를 가질 수 있다.
상기 차단 부재는 상기 원자로의 둘레면과 상하 방향으로 적층되는 다수의 블록을 포함하고, 상기 지지 부재는 서로 이웃하는 상기 블록을 결합시키도록, 서로 이웃하는 상기 블록을 향해 돌출되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 차단 부재는, 적어도 일부가 비워지며 허니컴 구조를 가질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치는, 해상에서 방사선 차폐를 이룰 수 있으며, 방사선 차폐가 개선되어 안정성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부의 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 차단 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6의 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12의 지지 부재를 확대하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 더불어 본 발명의 제1 실시예 내지 제7 실시예는 하나 이상이 서로 조합되어 또 다른 실시예를 이룰 수 있음을 언급하여 둔다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부의 분리된 상태를 도시한 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치(100)는, 선체(120) 및 1차 차폐부(140)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 부유식 해상 원자력 발전장치(100)는 육상에 원자력 발전의 발전 설비를 구축하는 경우, 발전 설비를 구축하기 위한 대지의 구입 비용을 지불해야 하고, 주변 주민들로부터 혐오시설에 대한 기피 현상이 발생하는 문제점을 해결하기 위해 해상에 원자력 발전장치를 설치하기 위해 제공될 수 있다.
선체(120)는 해상에 부유하는 구조를 가질 수 있으며, 원자력 발전을 위한 원자로(10)가 마련되어 원자력 발전이 수행될 수 있고, 각종 파이프(도시하지 않음)가 제공될 수 있다. 즉 선체(120)는 원자로(10)가 마련되어 원자력 발전이 가능한 원자력 발전 구조가 제공될 수 있다.
구체적으로 도시되지 않았지만, 선체(120)에 마련되는 원자력 발전 구조는 초기 열에너지를 획득하는 원자로(10), 원자로(10)로부터 고온의 열에너지를 전달 받아 고온고압의 증기를 발생시키는 증기 발생기를 포함할 수 있다. 원자력 발전 구조는 원자로(10)에 연결되어 증기 발생기에 열을 공급하는 1차 가열원 역할을 하며, 원자로(10)에는 냉각 역할을 하는 냉각재를 포함할 수 있다. 원자력 발전 구조는 증기 발생기에서 발생된 고온고압의 증기가 통과하면서 회전력을 발생시켜 전기를 발생시키는 터빈(turbine), 터빈을 통과한 저압의 증기를 해수로 온도를 낮춰 물로 변환시키는 복수기(condenser), 및 물을 증기 발생기에 고압으로 공급하는 급수펌프(feed pump)를 포함할 수 있다. 원자력 발전 구조는 생산된 전기(Electricity)를 육상에 건설된 육상 변전소로 전송한다.
즉 선체(120)에 마련되는 원자로(10)는 원료인 우라늄의 핵분열 과정에서 생기는 열로 물을 데워 증기를 만들 수 있고, 증기는 다시 발전기의 터빈을 돌려 전기를 생산할 수 있다. 그런데 원자로(10)는 방사선(α, β, γ선)을 방출할 수 있으며, 방사선은 안전을 위해 차폐가 요구되므로, 본 실시예는 후술되는 1차 차폐부(140)와 실딩 워터(Shielding Water)인 유체가 제공되고, 이에 대하여 후술하도록 한다.
그리고 선체(120)는 원자로(10)의 교체를 위해 상하로 관통되는 개구부(120H)가 형성될 수 있다. 개구부(120H)는 해치 구조(130)가 마련되어 개폐가 가능할 수 있다.
해치 구조(130)는 코밍부(부호 도시하지 않음)와 해치(부호 도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어 코밍부는 선체(120)의 개구부(120H)를 따라 돌출될 수 있다. 해치는 개구부(120H)를 개폐하기 위해, 코밍부 상에 제공될 수 있다. 본 실시예의 해치 구조(130)는 납이나 콘크트리트와 같이, 후술되는 1차 차폐부(140)와 동일하거나 유사한 재질로 제공되어, 원자로(10)의 상부에서 방사선을 차폐할 수 있다.
이와 더불어 도면에 도시하지는 않았으나 해치 구조(130)의 상부가 2중, 3중으로 차폐될 수 있도록, 섬유가 포함되어 형상 변화가 이루어질 수 있는 차폐 덮개가 해치 구조(130) 주변에 마련될 수도 있다. 차폐 덮개는 섬유뿐만 아니라 방사성 차단을 위해 납이 제공될 수 있다.
예로, 차폐 덮개는 납담요로 이루어질 수 있다. 납담요는 덩어리 형태의 납이 일정간격을 두고 섬유에 마련되어 일반적인 섬유 재질과 동일하거나 유사하게 접히거나 펼쳐지는 구조를 가질 수 있다. 즉 납담요는 방사선이 차폐되도록 해치 구조(130)를 덮어씌울 수 있는 구조로 이루어질 수 있고, 실시예에 따라 납담요는 평면의 담요 여러 장이 서로 연결될 수도 있다.
1차 차폐부(140)는 원자로(10)의 방사선을 차폐하는 구성으로서, 선체(120)의 내부에서 원자로(10)를 두를 수 있다. 예로 1차 차폐부(140)는, 차단 부재(141) 및 지지 부재(142)를 포함할 수 있다.
차단 부재(141)는 원자로(10)의 둘레를 커버할 수 있으며, 원자로가 사각 단면을 가지면 원자로의 4면 둘레를 각각 두르도록 다수 개 마련될 수 있다. 예를 들어 차단 부재(141)는, 차폐 두께가 600mm일 수 있고, 4.8m x 5.6m x 15m 원자로를 둘러서 밀폐하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 이는 예시에 불과하므로 이에 한정되지 않음은 물론이다.
한편 본 실시예에서 원자로(10)의 단면이 사각 단면인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 예로 원자로(10)의 단면이 원형을 이루면, 차단 부재(141)는 원통 구조를 이루거나 다수의 원호가 가상의 원형으로 이어지는 구조를 이룰 수도 있다. 차단 부재(141)가 원통이나 원호를 이루면, 차단 부재(141)의 둘레 중간에 지지 부재(142)가 마련될 수 있다. 사각 단면과 원형 단면은 그 형상만 상이하고 연결 및 지지 구조는 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
차단 부재(141)는 방사선 종류에 따른 차폐 기능 극대화를 위해 밀도가 높은 철, 납, 콘크리트 등으로 방사선을 1차로 차폐할 수 있다. 예시적으로 차단 부재(141)는, 상하 방향으로 적층되거나 전후 방향으로 적층되는 다수의 차폐판(부호 도시하지 않음)을 포함하여, 가이드 바(142G)에 삽입되어 고정될 수 있다. 다수의 차폐판은 가이드 바(142G)에 삽입된 형태로 고정되어 다수의 차폐판 사이는 별도로 고정되지 않을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 차폐판은 원자로(10)의 한 면에 대하여 수평 방향으로 복수 개의 판이 나란히 마련되는 구조를 가지되, 다수의 차폐판은 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 차폐판은 3개의 판이 일렬로 마련될 수 있으며(도 2 및 도 3 참조), 각각의 판은 200mm의 두께를 가질 수 있다.
차단 부재(141)가 3개의 차폐판으로 이루어지면, 원자로(10)에 가장 근접한 첫번째부터 차례로 세번째의 차폐판은, 각각 납, 콘크리트 및 철로 이루어져, 3가지 방사선(α, β, γ선)을 개별로 차단하는 구조로 이루어질 수 있다. 다만 3가지 방사선은 순차적으로 차폐될 필요는 없으므로 재질의 순서는 한정되지 않는다. 또한, 이는 예시에 불과하며, 하나의 차폐판이 납, 콘크리트 및 철 등이 하나 이상 혼합되어 제공될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다. 다시 말해서 하나의 차폐판이 하나의 재질로 이루어지지 않고, 3가지 재질이 혼합되면서, 차폐판이 상하 방향의 적층 구조를 가질 수도 있다(도 4 참조). 예시적으로 상하 방향의 적층 구조를 가지는 차폐판은, 50mm의 판이 3000 층의 구조를 이룰 수 있으나, 이는 예시에 불과하므로 이에 한정되지 않는다.
게다가 차단 부재(141)는, 복수의 차폐판이 일렬로 적층되는 구조를 가지는 것에 한정되지 않고, 내용물이 주입되는 구조를 가지거나 회전되는 구조를 가지는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하며 이는 도면을 참조하여 후술하도록 한다.
지지 부재(142)는 다수의 차단 부재(141)를 연결할 수 있다. 지지 부재(142)는, 상하 방향으로 연장될 수 있으며, 원자로(10)의 둘레를 따라 서로 이격되게 복수 개가 마련될 수 있다. 예로 지지 부재(142)는, 컬럼(142C) 및 가이드 바(142G)를 포함할 수 있다.
컬럼(142C)은 선체에 고정될 수 있고, 원자로(10)의 방사선을 차폐하는 재질로 이루어질 수도 있다. 컬럼(142C)은 원자로(10)의 꼭지점에 위치될 수 있으며, 기둥 형태를 가질 수 있다. 다만 컬럼(142C)은 원자로(10)의 꼭지점에 위치되는 것으로 한정되지 않고 컬럼(142C)의 둘레면에서 각 면의 중심부에 위치될 수도 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 도 2를 참조하는 바와 같이 원자로(10)의 둘레면에서 각 면의 중심부에 가이드 바(142G)가 마련될 수도 있다. 다시 말해서 컬럼(142C) 및 가이드 바(142G)는 차단 부재(141)의 가로 방향에 대응하여 이격거리 및 설치 개수가 조절될 수 있다.
가이드 바(142G)는 다수의 컬럼(142C) 사이에 설치될 수 있고, 서로 이웃하는 컬럼(142C)을 향해 개구될 수 있다. 예로 평면도를 기준으로 서로 마주하는 방향으로 개구되어 '[' 및 ']'가 쌍을 이루고, 그 사이에 차단 부재(141) 삽입되는 구조를 가질 수 있다. 다시 말해서 가이드 바(142G)는 차단 부재(141)가 상부에서 하부 방향으로 설치될 때, 차단 부재(141)의 양측을 가이드하면서도 차단 부재(141)가 원자로(10)의 외측 방향으로 기울어지거나 넘어지지 않도록 지지할 수 있다.
이러한 가이드 바(142G)는, 컬럼(142C)과 일체화된 구조를 이루어, 차단 부재(141)의 이탈을 방지하는 것은 물론, 컬럼(142C)과 별도로 설치할 필요없이 컬럼(142C) 설치에 연동될 수 있어, 작업 공수가 감소될 수 있다.
더불어 본 실시예의 1차 차폐부(110)와 선체(120) 사이에 유체가 저장될 수 있다. 유체는 실딩 워터(Shielding Water)로서, 2차 차폐 기능을 이룰 수 있다. 다시 말해서 선체(120) 내부 공간에서 1차 차폐부(140)의 외부에는 방사선 누출을 막기 위해 차단 가스 또는 액체(붕산수 또는 담수 등일 수 있음)가 추가로 제공되어 2차 차폐가 이루어질 수 있다.
다만 도 1을 참조하면 실딩 워터인 유체가 1차 차폐부(140)의 둘레와 상부에 마련되는 것을 예시하였으나, 1차 차폐부(140)의 하부가 별도의 지지 구조(서포터)에 의해 지지되고, 1차 차폐부(140) 하부에 유체가 경유하는 구조를 가질 수도 있으며, 지지 구조가 생략되고 선체(120)의 하부가 이중 바텀 구조를 가지고 이중 바텀에 유체가 마련되어 2차 차폐를 이룰 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이하에서는 다른 변형예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치(100)는, 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하게 선체(120) 및 1차 차폐부(140)를 포함할 수 있다. 다만 제1 및 제2 실시예와 달리, 제3 실시예의 1차 차폐부(140)는 차단 부재(141B)가 차폐판을 포함하지 않고 내용물이 주입되는 구조를 가지는 것에 차이가 있다.
본 실시예의 차단 부재(141B)는, 내용물이 주입되는 공간이 형성되는 구조를 가질 수 있다. 예로 차단 부재(141B)는 필름 백으로서, 강철심이 겹겹이 시공되는 난연 부식 방지 레이어(Layer) 필름으로 이루어질 수 있다. 다시 말해서 본 실시예의 차단 부재(141B)는 필름 백이 설치된 스틸 패널로 이루어져, 수직 또는 수평 방향으로 적층이 가능하고 자중으로 인해 추가적인 고정 없이 설치될 수 있다.
차단 부재(141B)는 내용물 주입을 위해, 그 상부에 주입홀(141BH)이 형성될 수 있으며, 차폐제인 내용물이 모두 주입된 이후에는 평면도를 기준으로 사각 형태로 구성될 수 있다(원자로(10)가 원형 단면을 이루면, 원호 형태를 가질 수 있음). 즉 차단 부재(141B)는 압축된 상태에서 내용물의 주입에 따라 부피가 팽창하여 컬럼(142C) 사이를 차단할 수 있다. 여기서 내용물은 방사선 차폐가 가능한 재질/물질로서 철, 납 등이 혼합되는 콘크리트나 석고 등일 수 있다. 다시 말해서 차단 부재(141B)에 주입되는 내용물은, 3가지 방사선(α, β, γ선)을 차폐할 수 있는 하나 이상의 재질이 포함될 수 있다.
이하에서는 다른 변형예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6의 차단 부재를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 6의 지지 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치(100)는, 앞서 설명한 실시예와 유사하게 선체(120) 및 1차 차폐부(140)를 포함할 수 있다. 다만 제4 실시예의 1차 차폐부(140)는 차단 부재(141T)가 회전 가능한 구조를 가지고, 지지 부재(142)가 축을 이루는 것에 차이가 있다. 더불어 본 실시예는 씰링 월(141S)이 더 마련될 수 있으나, 씰링 월(141S)은 본 실시예에 한정되는 것은 아니며 제1 실시예의 가이드 바(142G)의 외측에 마련될 수도 있는 바와 같이, 다른 실시예에 적용될 수 있음음 물론이다.
먼저, 지지 부재(142)는 원자로(10)의 둘레면에서 각 면의 중심부에 위치되는 원기둥 형태의 축컬럼(142H)을 포함할 수 있다. 축컬럼(142H)은 방사선 차폐 재질로 이루어질 수 있다.
원자로(10)의 수평 단면이 사각형이면, 축컬럼(142H)은 원자로의 각 면에 마련되어 4개가 제공될 수 있다. 더불어 축컬럼(142H)에는, 상하 길이 방향으로 다수의 베어링(142HB)(예, 베어링 휠(Bearing Wheel), 베어링 기어(Bearing Gear) 또는 터렛 베어링(turret bearing))이 제공될 수 있어, 차단 부재(141T)의 회전을 가이드 및 고정시킬 수 있다(도 8 참조).
차단 부재(141T)는, 상하 방향으로 관통 구조가 형성되어, 관통 구조가 축컬럼(142H)에 끼워져 회전을 이룰 수 있다. 차단 부재(141T)는 원자로(10)의 둘레면에 평행하게 위치되도록 축컬럼(142H)을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다(도 7 참조). 이에 따라 차단 부재(141T)는 원자로(10)의 둘레면에 제공시 설계 위치에 바로 설치될 필요 없이, 축컬럼(142H)에 가설치된 이후 원자로(10)의 둘레를 밀폐하도록 설치 위치가 회전을 통해 조정될 수 있어, 설치가 용이할 수 있고 설치 보정이 용이할 수 있다.
더불어 도 6은 본 실시예를 표상적으로 도시한 것이므로, 도 6에 도시되는 구조로 한정되지 않는다. 다시 말해서 차단 부재(141T)가 회전시 이웃하는 차단 부재(141T)에 의해 회전이 간섭/방해되지 않도록 양단부가 곡면을 가질 수도 있는 바와 같이, 설치를 위한 구조를 이룰 수 있음은 물론이다.
더불어 도면에 도시하지는 않았으나, 모터, 유압 잭 또는 공압 잭 등이 마련되어 축컬럼(142H)을 기준으로 차단 부재(141T)가 자동으로 회전될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
또한, 본 실시예의 차단 부재(141T)은, 3가지 방사선을 차폐할 수 있도록, 앞서 언급된 바와 같이, 납, 콘크리트 및 철 등이 하나 이상 혼합되어 제공될 수 있다.
씰링 월(141S)은, 차단 부재(141T)와 차단 부재(141T) 사이를 커버하도록, 서로 이웃하는 차단 부재(141T) 사이의 외측에 마련될 수 있다. 씰링 월(141S)은, 방사선을 차폐하는 구성으로서, 차단 부재(141T)와 동일하거나 유사하게 밀도가 높은 재질로 이루어질 수 있고 납 및/또는 철 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 다른 변형예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다. 또한, 도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면 본 실시예의 제5 실시예 및 제6 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치는 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 유사하게 선체(120)를 포함할 수 있다. 다만 제5 실시예 및 제6 실시예의 1차 차폐부(140)는 앞서 설명한 차단 부재(141)의 차폐판과 달리 블록 또는 다각면체 구조를 가지는 것에 차이가 있다.
먼저 도 9 및 도 10을 참조하는 바와 같이 제5 실시예의 블록 구조를 가지는 1차 차폐부(140)는 아래와 같다.
1차 차폐부(140)의 차단 부재(141)는 다수의 블록(141BL)을 포함할 수 있다. 블록(141BL)은 앞서 언급된 바와 같이 방사선을 차폐하는 재질로서, 납, 콘크리트 및 철 등이 하나 이상 혼합되어 이루어질 수 있다. 블록(141BL)은 원자로(10)의 둘레면을 커버하도록 원자로(10)의 둘레를 따라 복수개가 마련될 수 있음은 물론, 원자로(10)의 길이 방향으로 원자로(10)를 커버하도록 원자로(10)의 상하 길이 방향으로 적층되는 구조를 가질 수 있다.
더불어 블록(141BL)은 지지 부재(142)의 돌기(141D)가 고정되기 위해 이웃하는 블록(141BL)의 돌기(141D)에 대향하는 위치에 끼움홈(도시하지 않음)이 마련될 수 있다.
지지 부재(142)는, 이웃하는 블록(141BL)을 서로 고정하는 구성으로서 돌기(141D)를 포함할 수 있다. 예를 들어 돌기(141D)는 블록(141BL)에서 서로 이웃하는 블록(141BL)을 향해 돌출되는 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 1차 차폐부(140)는, 블록(141BL) 단위로 움직임의 전달이 제한될 수 있으므로, 선체(120)의 모션(motion)에 따른 흔들림이나 파손 등에 최적화될 수 있다.
또한, 본실시예는 다른 실시예와 조합되어, 제1 실시예의 가이드 바(142G)가 마련되어 원자로(10)의 모서리에서 다수의 블록(141BL)을 지지할 수도 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다.
제6 실시예의 1차 차폐부(140)는 제1 실시예 및 제5 실시예와 동일하거나 유사하게 가이드 바(142G)가 마련될 수 있고, 서로 마주하는 한 쌍의 가이드 바(142G) 사이에 다수의 허니컴 구조를 가지는 차단 부재(141HC)가 제공될 가질 수 있다.
허니컴 구조의 차단 부재(141HC)의 지지를 위해, 제1 또는 제5 실시예와 유사하게 한 쌍의 가이드 바(142G)가 마련될 수 있다. 아울러 한 쌍의 가이드 바(142G)가 사이에서 한 쌍의 지지판(141FC)이 서로 간격을 두고 제공될 수 있다. 즉 한 쌍의 가이드 바(142G)와 한 쌍의 지지판(141FC)이 허니컴 구조의 차단 부재(141HC)를 두르는 형태로 마련될 수 있다. 여기서 지지판(141FC)은 방사선 차폐를 위한 재질로 이루어질 수 있다.
도 11을 참조하면(평면도), 차단 부재(141HC)의 수평 단면을 예시하여 사다리꼴 형상인 것을 예시하였으나, 정면도/또는 측면도에세 차단 부재(141HC)는 허니컴 구조를 이루어 다수의 다면체(육각형)가 상하 및/또는 좌우 방향으로 적층되는 구조를 가질 수 있다.
게다가 본 실시예의 차단 부재(141HC)는 중량 감소를 위해 내부 일부가 비워지는 구조를 가질 수 있다. 중량 감소를 위해 비워지는 공간은 중심부에 위치될 수 있으며 사방은 철, 납 및/또는 콘크리트와 같은 차폐재질로 채워진 구조를 가질 수 있다. 그리고 허니컴 구조는 육각 형상이 서로 이격되는 구조를 가지거나, 도 11을 참조하는 바와 같이 육각 형상이 연이어 연결되지 않고 서로 이격될 수 있는데, 서로 이격되는 구조를 가지면 그 사이에 방사선 차폐 기능을 이룰 수 있는 차폐제(141F)가 주입될 수 있다.
차폐제(141F)는 콘크리트 재질에 대비하여 하중이 작은 붕소와 같은 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 차폐제(141F)가 주입되는 각 공간은 서로 연통되지 않을 수 있으며, 이때 차폐제(141F) 주입을 위해 각 공간은 주입홀(도시하지 않음)이 제공(지지판(141FC)에 주입홀이 형성될 수 있으나 이는 예시에 불과함)될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이하에서는 다른 변형예에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치의 1차 차폐부를 도시한 도면이다. 도 13은 도 12의 지지 부재(도 12 영역의 A 확대)를 확대하여 도시한 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 부유식 해상 원자력 발전장치(100)는, 앞서 설명한 실시예와 유사하게 선체(120) 및 1차 차폐부(140)를 포함할 수 있다. 다만 제7 실시예의 1차 차폐부(140)는 제1 실시예와 동일하거나 유사하게 차단 부재(141)가 다수의 차폐판으로 이루어지는 것이 유사할 수 있으나, 지지 부재(142)가 볼팅 구조를 이루는 것에 차이가 있다.
다시 말해서 본 실시예의 차단 부재(141)는, 원자로(10)의 둘레를 커버하는 다수의 차폐판을 포함할 수 있다.
지지 부재(142)는, 원자로(10)의 각 면에 다수 개의 차폐판을 결합하거나, 서로 이웃하여 다른 면에 마련되는 차폐판을 연결할 수도 있다. 지지 부재(142)는 차폐판에 결합하는 볼팅 구조(142Z)를 가질 수 있다. 여기서 지지 부재(142)는 볼팅 구조(142Z)의 강성 및 결합 보강을 위해 절곡판(142A)이 더 마련될 수도 있다.
게다가 도면에 도시하지는 않았으나, 선체(120)에는 단열재가 마련되어, 원자로(10)에 의해 가온된 유체(대략 50 ~ 60도)가 해수에 영향을 최소화하는 구조를 가질 수도 있으며, 유체를 냉각시키는 냉각 장치가 마련될 수도 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 부유식 해상 원자력 발전장치
120: 선체 140: 1차 차폐부

Claims (10)

  1. 원자로가 마련되는 선체; 및
    상기 선체의 내부에서 상기 원자로를 두르는 1차 차폐부를 포함하되,
    상기 1차 차폐부는,
    상기 원자로의 둘레를 커버하는 다수의 차단 부재; 및
    상기 다수의 차단 부재를 연결하거나 상기 차단 부재의 이탈을 방지하는 지지 부재를 포함하는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상하 방향으로 연장되며 상기 원자로의 둘레를 따라 서로 이격되게 복수 개가 마련되는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 원자로의 꼭지점에 위치되며 기둥 형태를 가지는 컬럼, 및 서로 이웃하는 상기 컬럼을 향해 개구되는 가이드 바를 포함하는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 상하 방향으로 적층되거나 전후 방향으로 적층되는 다수의 차폐판을 포함하여, 상기 가이드 바에 삽입되어 고정되는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 주입홀이 형성되며 내용물의 주입에 따라 부피가 팽창하여 상기 컬럼 사이를 차단하는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 원자로의 둘레면에서 각 면의 중심부에 위치되는 원기둥 형태의 축컬럼을 포함하고,
    상기 차단 부재는, 상기 원자로의 둘레면에 평행하게 위치되도록 상기 축컬럼을 축으로 회전 가능하게 설치되는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    서로 이웃하는 다수의 상기 차단 부재 사이의 외측에 마련되며, 방사선 차폐 재질로 이루어지는 씰링 월을 더 포함하는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 상기 원자로의 둘레를 커버하는 다수의 차폐판을 포함하고,
    상기 지지 부재는, 상기 차폐판을 결합하는 볼팅 구조를 가지는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 원자로의 둘레면과 상하 방향으로 적층되는 다수의 블록을 포함하고,
    상기 지지 부재는 서로 이웃하는 상기 블록을 결합시키도록, 서로 이웃하는 상기 블록을 향해 돌출되는 돌기를 포함하는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 적어도 일부가 비워지며 허니컴 구조를 가지는, 부유식 해상 원자력 발전장치.
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