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KR20130137329A - Cooling system using linear electromagnetic pump for liquid metal nuclear reactor - Google Patents

Cooling system using linear electromagnetic pump for liquid metal nuclear reactor Download PDF

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KR20130137329A
KR20130137329A KR1020120060811A KR20120060811A KR20130137329A KR 20130137329 A KR20130137329 A KR 20130137329A KR 1020120060811 A KR1020120060811 A KR 1020120060811A KR 20120060811 A KR20120060811 A KR 20120060811A KR 20130137329 A KR20130137329 A KR 20130137329A
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reactor
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insulator
coolant
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임춘택
김용희
최수용
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명의 일체형 원자로 냉각 시스템은, 노심에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재로 채워진 원자로 내측 용기; 상기 원자로 내측 용기 내의 노심을 감싸는 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석; 상기 내측 자석의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체; 상기 내측 절연체와 소정 간격을 두고 상기 원자로 내측 용기의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체; 상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격으로 설치되는 다수개의 도체판; 상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석; 및 상기 원자로 내측 용기의 외측에 배치되어 상기 원자로 내측 용기 내의 1차 냉각재를 냉각시키기 위한 2차 냉각재로 채워진 원자로 외측 용기를 포함한다. 본 발명에 의하면, 원자력 발전소의 전원공급능력이 상실된 경우에도 원자로 냉각을 보다 용이하게 하므로 원자력 발전소에서 일어날 수 있는 노심 용융과 같은 최악의 상황을 막을 수 있으며, 이에 따라 원자력 발전소의 안전성을 상당히 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The unitary reactor cooling system of the present invention comprises a reactor inner vessel filled with primary coolant heated and convection along a core; An inner magnet disposed along an outer circumferential surface of the shield surrounding the core in the reactor inner container; An inner insulator disposed along an outer circumferential surface of the inner magnet; An outer insulator disposed along an inner circumferential surface of the reactor inner container at a predetermined distance from the inner insulator; A plurality of conductor plates disposed at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator; An outer magnet disposed along an outer circumferential surface of the reactor inner container; And a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel and filled with a secondary coolant for cooling the primary coolant in the reactor inner vessel. According to the present invention, even if the power supply capacity of the nuclear power plant is lost, it is easier to cool down the reactor, thereby preventing the worst-case situation such as core melting that may occur in the nuclear power plant, thereby significantly increasing the safety of the nuclear power plant. It can be effective.

Description

액체금속 원자로에서의 선형전자기 펌프에 의한 냉각시스템{COOLING SYSTEM USING LINEAR ELECTROMAGNETIC PUMP FOR LIQUID METAL NUCLEAR REACTOR}COOLING SYSTEM USING LINEAR ELECTROMAGNETIC PUMP FOR LIQUID METAL NUCLEAR REACTOR}

본 발명은 액체금속 원자로에서의 선형전자기 펌프에 의한 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원공급이 원활한 정상운행 상태에서 뿐만 아니라 예상치 못한 재해로부터 원자력 발전소의 전원공급능력이 상실된 경우에도 1차측 유체와 2차측 유체의 열전달을 유지시켜 주는 액체금속 원자로에서의 선형전자기 펌프에 의한 냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system by a linear electromagnetic pump in a liquid metal reactor, and more particularly, in the case where the power supply capacity of the nuclear power plant is lost not only in a normal operation state in which the power supply is smooth, but also due to an unexpected disaster. And a cooling system by a linear electromagnetic pump in a liquid metal reactor to maintain heat transfer of the secondary fluid.

방사선에 따라서 오염되어 있지 않은 수증기로 터빈을 회전시키고 발전을 행하는 간접 사이클의 원자로에서는 1차 냉각계와 2차 냉각계의 사이에 증기 발생기나 열교환기를 설치하고 있다. 예를 들면, 루프 형의 고속증식로에서는 노심을 냉각하여 가열되는 1차 냉각계의 열을 중간 열교환기에 따라서 2차 냉각계에 전달하고, 2차 냉각계의 열을 증발기 및 과열기에 따라서 물·증기계에 전달하고 있다. 또한, 원자로 용기를 크게 하고 1차 냉각계의 펌프와 중간 열교환기를 원자로 용기내에 넣은 탱크형의 고속증식로도 마찬가지로 1차 냉각계의 열을 중간 열교환기에 따라서 2차 냉각계에 전달하고, 또한 2차 냉각계의 열을 증기 발생기에 따라서 물·증기계에 전달하고 있다. 또한, 고속증식로 이외의 원자로에 있어서도, 예를 들면 가압수 형태 경수로에서는 노심을 냉각하고 가열되는 일차 냉각수의 열을 증기 발생기에 따라서 물·증기계에 전달하고 있다.In an indirect cycle reactor that rotates a turbine with water vapor that is not contaminated by radiation and generates electricity, a steam generator or a heat exchanger is installed between the primary cooling system and the secondary cooling system. For example, in a loop type fast growing furnace, the heat of the primary cooling system, which is heated by cooling the core, is transferred to the secondary cooling system according to the intermediate heat exchanger, and the heat of the secondary cooling system is transferred to the evaporator and the superheater. I'm sending it to the machine. In addition, in the tank type rapid growth furnace in which the reactor vessel is enlarged and the pump of the primary cooling system and the intermediate heat exchanger are placed in the reactor vessel, the heat of the primary cooling system is transferred to the secondary cooling system along with the intermediate heat exchanger. The heat from the cooling system is transferred to the water and steam plant according to the steam generator. In addition, in reactors other than a fast growing furnace, for example, in a pressurized water-type light water reactor, the core is cooled and the heat of the primary cooling water that is heated is transferred to the water / steam machine according to the steam generator.

미국특허등록번호 제6944255호에는, 노심을 수용하는 원자로 내측 용기와, 원자로 내측 용기내에 저장되고 노심에 따라 가열되고 대류하는 제1 냉각재와, 원자로 내측 용기내에 배치되고 제1 냉각재와 접촉하는 제1 전열관과, 원자로 내측 용기의 외측에 배치되는 원자로 외측 용기와, 원자로 외측 용기내에 저장되고 제1 전열관으로 공급되어 제1 냉각재를 냉각하는 제2 냉각재와, 원자로 외측 용기내에 배치되고 제2 냉각재와 접촉하는 제2 전열관과, 원자로 외측 용기의 외부에 배치되어 제2 전열관으로 공급되어 제2 냉각재를 냉각하는 물/증기계의 유체를 구비하고 있는 원자로에 대해 개시되어 있다.U.S. Patent No. 6944255 describes a reactor inner vessel containing a core, a first coolant stored in the reactor inner vessel, heated and convection in the core, and a first coolant disposed within the reactor inner vessel and in contact with the first coolant. A heat transfer tube, a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel, a second coolant stored in the reactor outer vessel and supplied to the first heat transfer tube to cool the first coolant, and in contact with the second coolant disposed in the reactor outer vessel A reactor having a second heat pipe and a water / steam machine fluid disposed outside the reactor outer vessel and supplied to the second heat pipe to cool the second coolant are disclosed.

그러나, 이러한 종래기술에서는 자체 발생 기전력에 의한 단락 전류로 인한 에너지 손실이 있으며, 1차측과 2차측 유체의 열전달이 일어나는 경계의 재료가 도체로 감싸져 있어 2차측에서 1차측으로 전류 유기가 되지 않아 유체의 흐름이 일어나지 않는 문제점이 있었다.However, in the prior art, there is energy loss due to short-circuit current caused by self-generated electromotive force, and the material at the boundary where heat transfer of the primary and secondary fluids is wrapped in a conductor does not cause current induction from the secondary side to the primary side. There was a problem that the flow of the fluid does not occur.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 원자력 발전소에 전원이 정상적으로 공급되는 원전 정상 상태에서는 2차 냉각재 통로부의 하부에 구비된 펌프에 의해 상기 2차 냉각재가 강제 유동되고, 1차 냉각재에 전압이 유기되어 발생된 유기 전류에 의해 1차 냉각재가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생될 수 있도록 한 액체금속 원자로에서의 선형전자기 펌프에 의한 냉각시스템을 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve such a problem, the secondary coolant is forced to flow by the pump provided in the lower portion of the secondary coolant passage in the normal state of the nuclear power supply power is normally supplied to the nuclear power plant, the primary coolant It is an object of the present invention to provide a cooling system by a linear electromagnetic pump in a liquid metal reactor in which a primary coolant is energized by an organic current generated by induced voltage induced in a fluid.

또한, 예상치 못한 재해로부터 원자력 발전소의 전원공급능력이 상실된 경우에는 원자로 내에 남아 있는 반응로의 잠열에 의해 1차 냉각재가 유동되고, 2차 냉각재에 전압이 유기되어 발생된 유기 전류에 의해 2차 냉각재가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생될 수 있도록 한 액체금속 원자로에서의 선형전자기 펌프에 의한 냉각시스템을 제공함을 목적으로 한다.In addition, when the power supply capacity of a nuclear power plant is lost due to an unexpected disaster, the primary coolant flows due to the latent heat of the reactor remaining in the reactor, and the secondary coolant is caused by the induced organic current generated by voltage induced in the secondary coolant. It is an object of the present invention to provide a cooling system by means of a linear electromagnetic pump in a liquid metal reactor in which a flow of fluid is generated under the force of the gas.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형 원자로 냉각 시스템의 일 측면에 따르면, 노심에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재로 채워진 원자로 내측 용기; 상기 원자로 내측 용기 내의 노심을 감싸는 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석; 상기 내측 자석의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체; 상기 내측 절연체와 소정 간격을 두고 상기 원자로 내측 용기의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체; 상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격으로 설치되는 다수개의 도체판; 상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석; 및 상기 원자로 내측 용기의 외측에 배치되어 상기 원자로 내측 용기 내의 1차 냉각재를 냉각시키기 위한 2차 냉각재로 채워진 원자로 외측 용기를 포함한다.According to one aspect of the integrated reactor cooling system according to the present invention for achieving the above object, the reactor inner vessel filled with primary coolant heated and convection along the core; An inner magnet disposed along an outer circumferential surface of the shield surrounding the core in the reactor inner container; An inner insulator disposed along an outer circumferential surface of the inner magnet; An outer insulator disposed along an inner circumferential surface of the reactor inner container at a predetermined distance from the inner insulator; A plurality of conductor plates disposed at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator; An outer magnet disposed along an outer circumferential surface of the reactor inner container; And a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel and filled with a secondary coolant for cooling the primary coolant in the reactor inner vessel.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분리형 원자로 냉각 시스템의 일 측면에 따르면, 노심에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재로 채워진 원자로 내측 용기; 상기 원자로 내측 용기 내의 노심을 감싸는 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석; 상기 내측 자석의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체; 상기 내측 절연체와 소정 간격을 두고 상기 원자로 내측 용기의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체; 상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격마다 한 쌍으로 다수개가 설치되는 1차 도체판; 상기 다수개의 1차 도체판의 사이마다 한 쌍으로 각각 설치되는 다수개의 2차 도체판; 상기 다수개의 1차 도체판과 2차 도체판의 사이마다 설치되어 상기 1차 도체판과 2차 도체판을 전기적으로 절연시키는 부도체판; 상기 다수개의 1차 도체판과 2차 도체판에 각각 연결되는 개별 전원; 상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석; 및 상기 원자로 내측 용기의 외측에 배치되어 상기 원자로 내측 용기 내의 1차 냉각재를 냉각시키기 위한 2차 냉각재로 채워진 원자로 외측 용기를 포함한다.According to one aspect of a separate reactor cooling system according to the present invention for achieving the above object, a reactor inner vessel filled with primary coolant heated and convection along a core; An inner magnet disposed along an outer circumferential surface of the shield surrounding the core in the reactor inner container; An inner insulator disposed along an outer circumferential surface of the inner magnet; An outer insulator disposed along an inner circumferential surface of the reactor inner container at a predetermined distance from the inner insulator; A plurality of primary conductor plates installed in pairs at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator; A plurality of secondary conductor plates each installed in pairs between the plurality of primary conductor plates; A non-conductive plate provided between each of the plurality of primary conductor plates and the secondary conductor plate to electrically insulate the primary conductor plate and the secondary conductor plate; Individual power sources connected to the plurality of primary conductor plates and the secondary conductor plates, respectively; An outer magnet disposed along an outer circumferential surface of the reactor inner container; And a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel and filled with a secondary coolant for cooling the primary coolant in the reactor inner vessel.

본 발명에 의하면, 원자력 발전소의 전원공급능력이 상실된 경우에도 원자로 냉각을 보다 용이하게 하므로 원자력 발전소에서 일어날 수 있는 노심 용융과 같은 최악의 상황을 막을 수 있으며, 이에 따라 원자력 발전소의 안전성을 상당히 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, even if the power supply capacity of the nuclear power plant is lost, it is easier to cool down the reactor, thereby preventing the worst-case situation such as core melting that may occur in the nuclear power plant, thereby significantly increasing the safety of the nuclear power plant. It can be effective.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로 냉각 시스템의 평면도.
도 2는 도 1에서 A-A' 부분의 단면을 나타내는 도면.
도 3은 도 1에서 B 부분을 확대한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 원자로 냉각 시스템의 평면도.1 is a plan view of an integrated reactor cooling system in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA ′ portion of FIG. 1. FIG.
3 is an enlarged view of a portion B in FIG. 1;
4 is a plan view of a separate reactor cooling system in accordance with another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로 냉각 시스템의 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A' 부분의 단면을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1에서 B 부분을 확대한 도면이다.1 is a plan view of an integrated reactor cooling system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion A-A 'in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. 1.

도시된 바와 같이, 본 발명의 원자로는 노심(10)에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재(30)로 채워진 원자로 내측 용기(170)와, 노심(10)을 감싸는 차폐체(70)와, 차폐체(70)의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석(90)과, 내측 자석(90)의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체(110)와, 내측 절연체(110)와 소정 간격을 두고 원자로 내측 용기(170)의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체(130)와, 내측 절연체(110)와 외측 절연체(130)의 사이에 소정 간격으로 설치되는 다수개의 도체판(150)과, 원자로 내측 용기(170)의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석(190)과, 원자로 내측 용기(170)의 외측에 배치되어 원자로 내측 용기(170) 내의 1차 냉각재(30)를 냉각시키기 위한 2차 냉각재(50)로 채워진 원자로 외측 용기(210)를 포함한다. 1차 냉각재(30)와 2차 냉각재(50)는 도체로서, 예를 들어 액체 나트륨(Natrium)과 같은 액체 금속을 이용할 수 있으며, 액체의 납-비스무트(bismuth) 합금, 액체 칼륨(Kalium) 등의 액체 금속도 사용 가능하다.As shown, the reactor of the present invention is a reactor inner vessel 170 filled with primary coolant 30 heated and convection in accordance with the core 10, a shield 70 surrounding the core 10, and a shield ( The inner magnet 90 disposed along the outer circumferential surface of the 70, the inner insulator 110 disposed along the outer circumferential surface of the inner magnet 90, and the inner insulator 110 at a predetermined distance from the inner insulator 110. The outer insulator 130 disposed along the inner circumferential surface, the plurality of conductor plates 150 provided at predetermined intervals between the inner insulator 110 and the outer insulator 130, and the outer circumferential surface of the reactor inner container 170. The reactor outer vessel 210 filled with the outer magnet 190 disposed and the secondary coolant 50 disposed outside the reactor inner vessel 170 and for cooling the primary coolant 30 in the reactor inner vessel 170. ). The primary coolant 30 and the secondary coolant 50 may be used as a conductor, for example, a liquid metal such as liquid sodium (Natrium), a liquid lead-bismuth alloy, liquid potassium (Kalium), or the like. Liquid metals can also be used.

도 2는 도 1에서 A-A' 부분의 단면을 나타내는 도면으로서, 내측 절연체(110)와 외측 절연체(130)의 사이에 소정 간격으로 설치된 다수개의 도체판(150)에 의해 원자로 내측 용기(170)에 채워진 1차 냉각재(30)가 흐르는 1차 냉각재 통로부(230)와, 원자로 외측 용기(210)에 채워진 2차 냉각재(50)가 흐르는 2차 냉각재 통로부(250)가 형성된다. 2차 냉각재 통로부(250)는 원자로 외측 용기(210)와 연통되어 있어 원자로 외측 용기(210)에 채워진 2차 냉각재(50)가 공급되어 원자로 내측 용기(170)에 채워진 1차 냉각재(30)를 냉각시킨다. 2차 냉각재 통로부(250)의 하부에는 원자로 내측 용기(170)의 외주면에 제1 펌프(270)가 장착된다. 제1 펌프(270)는 원자력 발전소에 전원이 정상적으로 공급되는 원전 정상 상태에서 2차 냉각재(50)를 강제 유동시킨다. 즉, 원자로 외측 용기(210)에 채워진 2차 냉각재(50)는 제1 펌프(270)에 의해 2차 냉각재 통로부(250)의 하부 개구부로 유입되어 강제적으로 유동된다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA ′ portion of FIG. 1, and is provided to the inner reactor vessel 170 by a plurality of conductor plates 150 provided at predetermined intervals between the inner insulator 110 and the outer insulator 130. The primary coolant passage part 230 through which the filled primary coolant 30 flows, and the secondary coolant passage part 250 through which the secondary coolant 50 filled in the reactor outer container 210 flows are formed. The secondary coolant passage part 250 is in communication with the reactor outer vessel 210 so that the secondary coolant 50 filled in the reactor outer vessel 210 is supplied to the primary coolant 30 filled in the reactor inner vessel 170. Cool down. The first pump 270 is mounted on the outer circumferential surface of the reactor inner vessel 170 in the lower portion of the secondary coolant passage 250. The first pump 270 forcibly flows the secondary coolant 50 in the normal state of the nuclear power plant in which power is normally supplied to the nuclear power plant. That is, the secondary coolant 50 filled in the reactor outer vessel 210 flows into the lower opening of the secondary coolant passage part 250 by the first pump 270 and is forced to flow.

또한, 도 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 원자로는 원자로 내측 용기(170)와 원자로 외측 용기(210)의 사이에 배치되고, 원자로 외측 용기(210)에 채워진 2차 냉각재(50)와 접촉하는 2차 전열관(290)과, 원자로 외측 용기(210)의 외부에 배치되어 2차 전열관(290)으로 원자로 외측 용기(210)에 채워진 2차 냉각재(50)를 냉각시키기 위한 유체(230)를 공급하는 물/증기계를 포함한다. 물/증기계의 유체(310)는 제2 펌프(330) → 급수관(350) → 2차 전열관(290) → 증기관(370) → 발전용 터빈(390) → 복수기(410) → 펌프(330)로 순환한다.Also, as shown in FIG. 2, the reactor of the present invention is disposed between the reactor inner vessel 170 and the reactor outer vessel 210, and is in contact with the secondary coolant 50 filled in the reactor outer vessel 210. Supplying a fluid 230 for cooling the secondary coolant 50, which is disposed outside the primary heat transfer tube 290 and the reactor outer vessel 210, filled in the reactor outer vessel 210 to the secondary heat transfer tube (290). Contains water / steam. The fluid 310 of the water / steam machine is the second pump 330 → water supply pipe 350 → secondary heat pipe 290 → steam pipe 370 → power generation turbine 390 → condenser 410 → pump 330 Circulate

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 차폐체(70)의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석(90)과 원자로 내측 용기(170)의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석(190)은 1차 냉각재(30)와 2차 냉각재(50)를 관통하여 이중 용기의 지름 방향 외측으로부터 내측을 향하는 자속(Φ)을 발생시키는 자속 발생 수단으로서, 이러한 자속 발생 수단은 내측은 N극, 외측은 S극으로 착자되어 있는 한 쌍의 원통형의 영구 자석(90,190)으로 구성될 수 있다. 즉, 원전 정상 상태에서 제1 펌프(270)의 구동에 의해 2차 냉각재 통로부(250) 내의 2차 냉각재(50)의 흐름에 따라서 발생한 기전력으로 1차 냉각재(30)의 대류를 촉진하는 힘을 발생시킨다.In addition, as shown in FIG. 3, the inner magnet 90 disposed along the outer circumferential surface of the shield 70 and the outer magnet 190 disposed along the outer circumferential surface of the reactor inner vessel 170 may include a primary coolant 30. And magnetic flux generating means for penetrating the secondary coolant 50 to generate magnetic flux Φ from the outer side in the radial direction toward the inner side of the double container, wherein the magnetic flux generating means is magnetized to the north pole on the inside and the south pole on the outside. It may be composed of a pair of cylindrical permanent magnets 90 and 190. That is, the force that promotes the convection of the primary coolant 30 by the electromotive force generated by the flow of the secondary coolant 50 in the secondary coolant passage part 250 by the driving of the first pump 270 in the normal state of nuclear power plants. Generates.

원자력 발전소에 전원이 정상적으로 공급되는 원전 정상 상태에서 2차 냉각재 통로부(250) 내를 2차 냉각재(50)인 액체 나트륨(Natrium)이 제1 펌프(270)에 의해 강제 유동되어 아래로부터 위로 향하고 흐른다면, 플레밍의 오른손 법칙에 의해 도체인 2차 냉각재(50)의 운동 방향 및 자속(Φ)의 방향에 직각인 방향, 즉 도 3에서 화살표 I로 표시한 둘레 방향의 기전력이 발생하고, 발생한 기전력에 따라서 1차 냉각재(30)에 전압이 유기되어 화살표 I 방향의 전류가 발생한다. 이에 따라 유기된 전류에 의해 1차 냉각재(30)가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생하게 된다.In the normal state of the nuclear power plant in which power is normally supplied to the nuclear power plant, liquid sodium (Natrium), which is the secondary coolant 50, is forcedly flowed by the first pump 270 in the secondary coolant passage part 250 and is upwardly directed from below. If flowed, an electromotive force in the circumferential direction indicated by arrow I in FIG. 3 is generated and generated by the law of the right hand of Fleming, which is perpendicular to the direction of motion of the secondary coolant 50 and the direction of the magnetic flux Φ. According to the electromotive force, a voltage is induced in the primary coolant 30 to generate a current in the direction of arrow I. Accordingly, the primary coolant 30 is forced by the induced current to generate the flow of the fluid.

즉, 1차 냉각재(30) 중에도 자속(Φ)이 형성됨으로, 플레밍의 왼손 법칙에 의해 자장 방향 및 1차 냉각재(30) 중의 전류 방향에 직각인 방향, 즉 아래 방향의 힘이 발생하여 1차 냉각재(30)는 냉각되고 흐름이 가속되어 하향으로 대류하게 된다.That is, since the magnetic flux Φ is also formed in the primary coolant 30, the force in the direction perpendicular to the magnetic field direction and the current direction in the primary coolant 30 is generated by the Fleming's left-hand law and thus the primary force is generated. The coolant 30 is cooled and the flow is accelerated to convection downward.

원자로 내측 용기(170) 내의 1차 냉각재(30)는 노심(10)을 냉각하는 것에 의해 가열되고, 2차 냉각재 통로부(250) 내를 흐르는 2차 냉각재(50)를 가열하는 것에 의해 냉각된다. 이 때문에, 1차 냉각재(30)는 원자로 내측 용기(170) 내에서 대류하고, 노심(10)의 열을 2차 냉각재 통로부(250)를 이용하여 2차 냉각재(50)로 전달한다.The primary coolant 30 in the reactor inner vessel 170 is heated by cooling the core 10 and is cooled by heating the secondary coolant 50 flowing in the secondary coolant passage portion 250. . For this reason, the primary coolant 30 convex in the reactor inner vessel 170 and transfers the heat of the core 10 to the secondary coolant 50 using the secondary coolant passage 250.

또한, 2차 냉각재(50)는 2차 냉각재 통로부(250) 내에서 1차 냉각재(30)에 따라서 가열되고, 2차 전열관(290) 내를 흐르는 물·증기계의 유체(310)를 가열하는 것에 의해 냉각된다. 이 때문에, 2차 냉각재(50)는 대류에 따라서 2차 냉각재 통로부(250) 내를 상승하고, 원자로 내측 용기(170)와 원자로 외측 용기(210)의 사이를 하강한다. 즉, 2차 냉각재(50)는 제1 펌프(270) → 2차 냉각재 통로부(250) → 원자로 내측 용기(150)와 원자로 외측 용기(190)의 사이 → 제1 펌프(270)로 순환하고, 1차 냉각재(30)로부터 수취한 열을 2차 전열관(290)을 이용하여 물·증기계의 유체(310)로 전달한다.In addition, the secondary coolant 50 is heated in accordance with the primary coolant 30 in the secondary coolant passage part 250, and heats the fluid 310 of the water / vapor machine flowing through the secondary heat pipe 290. It is cooled by doing. For this reason, the secondary coolant 50 rises in the secondary coolant passage part 250 in accordance with convection, and descends between the reactor inner vessel 170 and the reactor outer vessel 210. That is, the secondary coolant 50 circulates between the first pump 270 → the secondary coolant passage part 250 → between the reactor inner vessel 150 and the reactor outer vessel 190 → the first pump 270. The heat received from the primary coolant 30 is transferred to the fluid 310 of the water / steam machine using the secondary heat transfer tube 290.

물·증기계의 유체(310)는 물의 상태로 2차 전열관(290) 내에 유입되고, 2차 전열관(290)을 이용하여 2차 냉각재(50)로부터 열을 수취하는 것에 의해 증기가 되고, 발전용 터빈(390)에 공급된다. 그리고, 발전용 터빈(390)이 구동된 뒤, 복수기(410)에 따라서 물의 상태로 되돌아오고, 제2 펌프(330)에 따라서 2차 전열관(290) 내에 이송된다.The fluid 310 of the water / steam machine flows into the secondary heat pipe 290 in the state of water and becomes steam by receiving heat from the secondary coolant 50 using the secondary heat pipe 290. It is supplied to the turbine 390. Then, after the power generation turbine 390 is driven, the water is returned to the state of the water in accordance with the condenser 410, and is transferred into the secondary heat pipe 290 in accordance with the second pump 330.

한편, 원자력 발전소의 전원공급능력이 상실된 경우에는, 반응로의 잠열에 의해 1차 냉각재(30)의 유동이 발생되고, 이로 인하여 2차 냉각재(50)에 전압이 유기되어 전류가 발생하게 된다. 이와 같이 유기된 전류에 의해 2차 냉각재(50)가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생하게 되어 냉각이 가능하게 된다.
On the other hand, when the power supply capacity of the nuclear power plant is lost, the flow of the primary coolant 30 is generated by the latent heat of the reactor, thereby causing a voltage induced in the secondary coolant 50 to generate a current. As a result of the induced current, the secondary coolant 50 is forced to generate a flow of the fluid, thereby enabling cooling.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 원자로 냉각 시스템의 평면도로서, 도 1 내지 도 3에서 전술한 일체형 원자로 냉각 시스템의 구성과 동일한 구성의 부호에 대한 설명은 생략하기로 한다.4 is a plan view of a separate reactor cooling system according to another embodiment of the present invention, and description of the same reference numerals as those of the integrated reactor cooling system described above with reference to FIGS. 1 to 3 will be omitted.

도시된 바와 같이, 본 발명의 분리형 원자로 냉각 시스템이 전술한 일체형 원자로 냉각 시스템과 다른 점은, 내측 절연체(110)와 외측 절연체(130)의 사이에 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)이 번갈아가며 설치되고, 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)의 사이에는 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)을 전기적으로 절연시키기 위한 부도체판(160)이 설치된다.As shown, the separate reactor cooling system of the present invention differs from the one-piece reactor cooling system described above with a pair of primary conductor plates 150a between the inner insulator 110 and the outer insulator 130. The pair of secondary conductor plates 150b are alternately installed, and between the pair of primary conductor plates 150a and the pair of secondary conductor plates 150b, the pair of primary conductor plates 150a and An insulator plate 160 for electrically insulating the pair of secondary conductor plates 150b is provided.

또한, 도 4에서와 같이 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)이 각각 1~n 번째까지 있는 경우, 1~n 번째까지의 한 쌍의 1차 도체판(150a)에는 각각의 개별 전원(E11 ~ E1n)이 연결되고, 1~n 번째까지의 한 쌍의 2차 도체판(150b)에도 역시 각각의 개별 전원(E21 ~ E2n)이 연결된다. 이와 같이 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)에 각각 개별적으로 전원이 연결되어 각각의 개별 전원별로 제어가 가능해진다. 즉, 각각의 개별 전원에 연결된 한 쌍의 1차 도체판(150a)과 한 쌍의 2차 도체판(150b)의 사이에는 부도체판(160)이 설치되어 있어 개별 전원별로 연결된 한 쌍의 각 도체판 내에서의 유체의 흐름은 독립적으로 발생하게 된다. 또한, 각각의 개별 전원별로 전원의 극성을 다르게 하여 개별 전원별로 연결된 한 쌍의 각 도체판 내에서 흐르는 유체의 방향을 서로 다르게 제어할 수 있으며, 각각의 개별 전원에서 인가되는 전압의 크기를 서로 다르게 함으로써 개별 전원별로 연결된 한 쌍의 각 도체판 내에서 흐르는 유체의 속도를 서로 다르게 제어할 수 있다. 예를 들어, 서로 반대의 극성을 갖는 E11 전원과 E21 전원이 인가되는 경우, E11 전원에 연결된 한 쌍의 도체판 내의 유체와 E21 전원에 연결된 한 쌍의 도체판 내의 유체가 서로 반대 방향으로 흐르게 된다. 이때 E21 전원에서 인가되는 전압의 크기를 작게 하면 E21 전원에 연결된 한 쌍의 도체판 내에서 흐르는 유체의 속도는 감소하게 된다.
In addition, as shown in FIG. 4, when the pair of primary conductor plates 150a and the pair of secondary conductor plates 150b are each from 1st to nth, the pair of primary conductors from 1st to nth. Plate 150a includes each individual power source (E 11). ~ E 1n) to be connected, 1 ~ n of a pair of the second conductive plate (150b) to each well of the individual power supply to the second (E 21 ~ E 2n ) is connected. As such, power is individually connected to each of the pair of primary conductor plates 150a and the pair of secondary conductor plates 150b, thereby allowing control of each individual power source. That is, the non-conductor plate 160 is installed between the pair of primary conductor plates 150a and the pair of secondary conductor plates 150b connected to each individual power source, so that each pair of conductors connected to each individual power source. The flow of fluid in the plates occurs independently. In addition, by varying the polarity of the power supply for each individual power source, it is possible to control the direction of the fluid flowing in each pair of conductor plates connected to the individual power source differently, and to vary the magnitude of the voltage applied from each individual power source. Thus, the speed of the fluid flowing in each pair of conductor plates connected to each power source can be controlled differently. For example, E 11 with opposite polarities Power and E 21 E 11 when power is applied Fluid and E 21 in a pair of conductor plates connected to a power source Fluid in a pair of conductor plates connected to a power source flows in opposite directions. E 21 If the magnitude of voltage applied from the power source is reduced, E 21 The velocity of the fluid flowing in the pair of conductor plates connected to the power source is reduced.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

10 : 노심 30 : 1차 냉각재
50 : 2차 냉각재 70 : 차폐체
90 : 내측 자석 110 : 내측 절연체
130 : 외측 절연체 150 : 도체판
170 : 내측 용기 190 : 외측 자석
210 : 외측 용기10: core 30: primary coolant
50: secondary coolant 70: shield
90: inner magnet 110: inner insulator
130: outer insulator 150: conductor plate
170: inner container 190: outer magnet
210: outer container

Claims (10)

일체형 원자로 냉각 시스템으로서,
노심에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재로 채워진 원자로 내측 용기;
상기 원자로 내측 용기 내의 노심을 감싸는 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석;
상기 내측 자석의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체;
상기 내측 절연체와 소정 간격을 두고 상기 원자로 내측 용기의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체;
상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격으로 설치되는 다수개의 도체판;
상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석; 및
상기 원자로 내측 용기의 외측에 배치되어 상기 원자로 내측 용기 내의 1차 냉각재를 냉각시키기 위한 2차 냉각재로 채워진 원자로 외측 용기를 포함하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
An integrated reactor cooling system,
A reactor inner vessel filled with primary coolant that is heated and convection along the core;
An inner magnet disposed along an outer circumferential surface of the shield surrounding the core in the reactor inner container;
An inner insulator disposed along an outer circumferential surface of the inner magnet;
An outer insulator disposed along an inner circumferential surface of the reactor inner container at a predetermined distance from the inner insulator;
A plurality of conductor plates disposed at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator;
An outer magnet disposed along an outer circumferential surface of the reactor inner container; And
And a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel and filled with a secondary coolant for cooling the primary coolant in the reactor inner vessel.
청구항 1에 있어서,
상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격으로 설치된 상기 다수개의 도체판에 의해 형성되어 상기 원자로 내측 용기에 채워진 1차 냉각재가 흐르는 1차 냉각재 통로부; 및
상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격으로 설치된 상기 다수개의 도체판에 의해 형성되어 상기 원자로 외측 용기에 채워진 2차 냉각재가 흐르는 2차 냉각재 통로부를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 1,
A primary coolant passage portion formed by the plurality of conductor plates provided at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator, and having a primary coolant filled in the reactor inner container; And
Further comprising a secondary coolant passage portion formed by the plurality of conductor plates provided at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator and flowing secondary coolant filled in the reactor outer container.
Integral reactor cooling system, characterized in that.
청구항 2에 있어서,
상기 2차 냉각재 통로부는 상기 원자로 외측 용기와 연통되어 상기 원자로 외측 용기에 채워진 2차 냉각재가 공급되어 상기 원자로 내측 용기에 채워진 1차 냉각재를 냉각시키는
것을 특징으로 하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 2,
The secondary coolant passage portion communicates with the reactor outer vessel to supply a secondary coolant filled in the reactor outer vessel to cool the primary coolant filled in the reactor inner vessel.
Integral reactor cooling system, characterized in that.
청구항 2에 있어서,
상기 원자로 내측 용기와 상기 원자로 외측 용기의 사이에 배치되고, 상기 원자로 외측 용기에 채워진 2차 냉각재와 접촉하는 2차 전열관; 및
상기 원자로 외측 용기의 외부에 배치되어 상기 2차 전열관으로 상기 원자로 외측 용기에 채워진 2차 냉각재를 냉각시키기 위한 유체를 공급하는 물/증기계를 더 포함하는
것을 특징으로 하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 2,
A secondary heat pipe disposed between the reactor inner vessel and the reactor outer vessel and in contact with a secondary coolant filled in the reactor outer vessel; And
And a water / steam machine disposed outside of the reactor outer vessel and supplying a fluid for cooling the secondary coolant filled in the reactor outer vessel to the secondary heat pipe.
Integral reactor cooling system, characterized in that.
청구항 2에 있어서,
상기 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석과 상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석에 의해 상기 외측 자석에서 상기 내측 자석을 향하는 자속이 발생되는 경우, 상기 일체형 원자로 냉각 시스템에 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는 상기 2차 냉각재 통로부의 하부에 구비된 펌프에 의해 상기 2차 냉각재가 강제 유동되고, 상기 1차 냉각재에 전압이 유기되어 전류가 발생되면 발생된 유기 전류에 의해 상기 1차 냉각재가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생되는
것을 특징으로 하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 2,
When magnetic flux is generated from the outer magnet toward the inner magnet by the inner magnet disposed along the outer circumferential surface of the shield and the outer magnet disposed along the outer circumferential surface of the reactor inner vessel, power is normally supplied to the integrated reactor cooling system. In the state in which the secondary coolant is forced to flow by a pump provided in the lower portion of the secondary coolant passage portion, when the voltage is induced in the primary coolant and a current is generated, the primary coolant is forced by the generated organic current. Receive the flow of fluid
Integral reactor cooling system, characterized in that.
청구항 2에 있어서,
상기 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석과 상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석에 의해 상기 외측 자석에서 상기 내측 자석을 향하는 자속이 발생되는 경우, 상기 일체형 원자로 냉각 시스템의 전원공급능력이 상실된 경우에는 원자로 내에 남아 있는 반응로의 잠열에 의해 상기 1차 냉각재가 유동되고, 상기 2차 냉각재에 전압이 유기되어 전류가 발생되면 발생된 유기 전류에 의해 상기 2차 냉각재가 힘을 받아 유체의 흐름이 발생되는
것을 특징으로 하는 일체형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 2,
When magnetic flux is generated from the outer magnet to the inner magnet by the inner magnet disposed along the outer circumferential surface of the shield and the outer magnet disposed along the outer circumferential surface of the reactor inner vessel, the power supply capacity of the integrated reactor cooling system is reduced. In case of loss, the primary coolant flows by the latent heat of the reactor remaining in the reactor, and when the voltage is induced in the secondary coolant to generate a current, the secondary coolant is energized by the generated organic current. Flow occurs
Integral reactor cooling system, characterized in that.
분리형 원자로 냉각 시스템으로서,
노심에 따라서 가열되고 대류하는 1차 냉각재로 채워진 원자로 내측 용기;
상기 원자로 내측 용기 내의 노심을 감싸는 차폐체의 외주면을 따라 배치되는 내측 자석;
상기 내측 자석의 외주면을 따라 배치되는 내측 절연체;
상기 내측 절연체와 소정 간격을 두고 상기 원자로 내측 용기의 내주면을 따라 배치되는 외측 절연체;
상기 내측 절연체와 상기 외측 절연체의 사이에 소정 간격마다 한 쌍으로 다수개가 설치되는 1차 도체판;
상기 다수개의 1차 도체판의 사이마다 한 쌍으로 각각 설치되는 다수개의 2차 도체판;
상기 다수개의 1차 도체판과 2차 도체판의 사이마다 설치되어 상기 1차 도체판과 2차 도체판을 전기적으로 절연시키는 부도체판;
상기 다수개의 1차 도체판과 2차 도체판에 각각 연결되는 개별 전원;
상기 원자로 내측 용기의 외주면을 따라 배치되는 외측 자석; 및
상기 원자로 내측 용기의 외측에 배치되어 상기 원자로 내측 용기 내의 1차 냉각재를 냉각시키기 위한 2차 냉각재로 채워진 원자로 외측 용기를 포함하는 분리형 원자로 냉각 시스템.
As a separate reactor cooling system,
A reactor inner vessel filled with primary coolant that is heated and convection along the core;
An inner magnet disposed along an outer circumferential surface of the shield surrounding the core in the reactor inner container;
An inner insulator disposed along an outer circumferential surface of the inner magnet;
An outer insulator disposed along an inner circumferential surface of the reactor inner container at a predetermined distance from the inner insulator;
A plurality of primary conductor plates installed in pairs at predetermined intervals between the inner insulator and the outer insulator;
A plurality of secondary conductor plates each installed in pairs between the plurality of primary conductor plates;
A non-conductive plate provided between each of the plurality of primary conductor plates and the secondary conductor plate to electrically insulate the primary conductor plate and the secondary conductor plate;
Individual power sources connected to the plurality of primary conductor plates and the secondary conductor plates, respectively;
An outer magnet disposed along an outer circumferential surface of the reactor inner container; And
And a reactor outer vessel disposed outside the reactor inner vessel and filled with a secondary coolant for cooling the primary coolant in the reactor inner vessel.
청구항 7에 있어서,
상기 부도체판에 의해 전기적으로 절연된 상기 다수개의 1차 도체판과 2차 도체판 내에서의 유체의 흐름은 상기 개별 전원에 의해 독립적으로 발생되는
것을 특징으로 하는 분리형 원자로 냉각 시스템.
The method of claim 7,
The flow of fluid in the plurality of primary and secondary conductor plates electrically insulated by the insulator plate is independently generated by the respective power sources.
A separate reactor cooling system, characterized in that.
청구항 8에 있어서,
상기 개별 전원의 극성을 반대로 하는 경우 해당 도체판 내에서의 유체는 반대 방향으로 흐르는
것을 특징으로 하는 분리형 원자로 냉각 시스템.
The method according to claim 8,
When the polarities of the individual power supplies are reversed, the fluid in the conductor plate flows in the opposite direction.
A separate reactor cooling system, characterized in that.
청구항 8에 있어서,
상기 개별 전원에서 인가되는 전압의 크기에 따라 해당 도체판 내에서 흐르는 유체의 속도가 가변되는
것을 특징으로 하는 분리형 원자로 냉각 시스템.The method according to claim 8,
The velocity of the fluid flowing in the conductor plate is varied according to the magnitude of the voltage applied from the individual power sources.
A separate reactor cooling system, characterized in that.
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