KR100394936B1 - 열밸브로열류를제어하는장치 - Google Patents

Abstract

열류 제어 장치용 그리고 열 교환 검사 또는 제어 시스템용 열밸브는 유체를 담고 있는 풀(11)에 잠긴 최소한 하나의 교환기(22)를 가지며, 상부에 최소한 하나의 개구부(23)와 하부를 통해 유체를 주입하는 수단(29)을 갖고 교환기 또는 교환기들이 안에 놓이는 콘테이너(26)와, 상기 상부의 개구부 또는 하부를 통해 유체를 주입하는 수단을 부분적으로 또는 완전히 열거나 닫는 수단(27)을 구비한다.

Description

열 밸브로 열류를 제어하는 장치{DEVICE FOR CONTROLLING THE HEAT FLUX BY A THERMAL VALVE}

본 발명의 목적은 열 밸브로 풀에 잠겨있는 교환기를 통해 열류(heat flux)를 제어하는 것이다. 기술된 과정과 상응하는 장치는 많은 영역에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 잔류 동력이 제거되기 원하는 원자로에 관해 기술된다.

우선, 원자로의 잔류 동력이 무엇인지를 정의한다. 코어에 높은 역반응도를 줌으로써 원자로가 가동 중단될 때, 코어 내의 핵 분열수가 몇 초안에 무시될 수 있을 정도로 매우 급속하게 감소한다. 그러나, 검출기의 정상 작동 기간 동안 코어에서 생겨난 핵분열 산물의 방사능은 계속해서 높은 동력을 일으키는데, 이 동력은 원자로가 정상 작동될 때의 동력의 및 퍼센트가 된다. 작동 중단의 원인이 무엇이든 간에 코어 용해를 일으킬 수 있는 코어의 과도한 가열을 피하기 위해 믿을 수 있는 수단으로 이 동력을 계속해서 제거할 필요가 있다.

현존하는 원자로에서, 이 잔류 동력을 제거하기 위해 많은 장치가 갖춰진다. 이러한 장치는 정상 작동 동안 열을 빼내기 위해 주 루프와 평행하거나 분기된 하나 또는 그 이상의 보조 루프로 구성된다. 잔류 동력 제거를 위해 사용되는 보조 루프는 원자로가 가동 중단됐을 때만 사용된다. 코어에서 방출되는 열은 결과적으로 두 형태의 회로에 의해 차가운 소스로 제거되는데, 한 회로는 정상 작동을 위한 주 루프로 구성되며 다른 회로는 잔류 동력 제거를 위해 사용되며 가동 중단 작동을 위한 보조 루프로 구성된다. 이것은 적절한 차가운 소스로 열류를 전달하는 시스템을 필요로 한다. 일반적인 전달은 회로상의 기계적 밸브를 개폐함으로써 이루어진다.

제 1도는 차가운 소스로서 풀에 잠긴 교환기를 갖는 가압수형 원자로에서 잔류 동력을 제거하는 장치의 한 실시예를 도시한다. 이차가운 소스는 AP600 또는SIR (안전한 인테그랄 원자로)와 같은 문헌에 기술되어 있는 원자로에 의거한 것이다.

제 1도는 가압수형 원자로의 베셀(1)과, 뜨거운 분기관(2), 증기발생기(3), 펌프(4)와 차가운 분기관(5)으로 구성된 주 화로의 주루프(A) 중 하나를 도시한다. 주 루프 중 하나의 뜨거운 분기관에 가압기(6)가 위치된다. 코어(8)에서 생긴 잔류 동력을 제거하기 위한 교환기(7)가 베셀(1) 안에 설치된다.

교환기(7)는 팽창 탱크(10)가 설치되는 뜨거운 분기관(9)을 갖는 루프(B)의 일부를 형성한다. 분기관(9)은 물로 채워진 풀(11)을 관통하며 풀(11)내에 위치된 교환기(12)를 형성한다. 교환기(12)는 차가운 분기관을 형성하며 교환기(7)로 복귀하는 파이프(13)에 연결된다. 그러므로, 잔류 동력을 제거하는 차가운 소스는 물에 잠긴 교환기(12)로 구성된다.

일반적으로, 교환기(12)는 하강 흐름이 있게 되는 다수의 관들로 구성된다. 다른 형태의 교환기도 사용될 수 있다. 그 예로서, 뒤집어진 U관, 베이요네트 관 또는 판 관이 사용될 수 있다. 파이프(13) 상의 펌프(14) 는 꼭 필요한 것은 아니다. 이것은 루프 (B) 내의 대류를 향상시키는 장점을 갖고 있으나 자연적 대류가 적절하다면 펌프(14)는 생략될 수 있다.

그러나, 상기 루프(B)는 필요할 때 잔류 동력과 같은 저 동력 수준을 제거하기 위해서만 사용된다. 그러므로, 하나 또는 그 이상의 벨브가 상기 루프의 냉각재의 유량을 검사하거나 제어하기 위해서 상기 루프에 설치된다. 그 부재들을 간단하게 표시하기 위해 분기관(9) 상의 기계적 밸브(15) 하나만이 제 1도에 도시된다.그리하여, 밸브(15)는 정상 작동 시 일반적으로 닫혀있고 원자로가 가동 중단될 때 잔류 동력을 제거하는데 필요한 루프(B)내에 냉각재가 흐를 수 있도록 열려진다.

이상과 같이 설치할 때의 주 단점은 설치된 것에 손상을 줄 수 있는 높은 열 응력에 기인한다. 그리하여, 기전성 원자로에서는 베셀(1) 내의 물 온도는 고압 (가압수형 원자로에서는 약 150바) 하에서 일반적으로 약 300℃인 반면 풀(11)에 위치된 것의 온도는 일반적으로 대기압에 가까운 압력에서 약 20 내지 40℃이다.

밸브(15)가 닫혔을 때, 루프(B)의 분기관 중 하나는, 이 경우, 교환기(7)인 뜨거운 지역과 접촉하게 되며 다른 분기관은, 이 경우 교환기(12)인 차가운 지역과 접촉하게 된다. 그러므로, 상기 루프(B)는 크게 다른 온도의 두 지역, 즉, 약 300℃의 뜨거운 지역과 약 40℃의 차가운 지역을 갖는다. 냉각재가 가압수형 원자로에서는 일반적인 경우인 물이라면, 루프의 내압의 함수로서 부분적 증발의 위험이 있다. 특히, 상기 압력이 너무 낮으면 상기 경우가 된다. 이렇게 되면, 제 1도에는 도시되지 않은 여러 밸브가 회로에 사용되어야 한다. 잔류 동력 제거 기능을 하게 되는 루프(B)는 기본적인 안전 기능을 갖게 된다. 그러므로, 상기 루프가 복잡해지면 회로의 신뢰성을 떨어 뜨린다.

밸브 또는 밸브(15)들을 열 때, 냉각재의 변위는 밸브가 닫혔을 때 회로에 존재하는 차가운 그리고 뜨거운 로크(lock)로 인해 구성 요소들에 열 충격을 준다.

상기 루프(B)의 유체가 두 위상 성질을 갖는다면, 기동시에 차가운 벽에 증기 로크의 갑작스런 응축으로 인해 유체가 상당히 진동하게 된다. 이 진동은 추구하는 작동에 분명히 이롭지 못하며 기기에 상당한 열 응력을 국부적으로 일으킬 수있다.

본 발명은 특히 파이프에 설치된 하나 또는 그 이상의 기계적 밸브를 더 이상 사용하지 않고 대신에 풀 내의 교환기에서 열 교환을 조절할 수 있는 장치를 사용하여 열 교활을 제어하는 시스템에 관한 것이다. 그러한 장치는 회로 상에 밸브를 필요로 하지 않으며 신뢰성을 증가시킨다.

특히, 본 발명은 유체가 담겨 있는 풀에 잠긴 최소한 하나의 교환기를 포함하는 열 교환 제어 시스템용 열 밸브에 관한 것으로, 상부에 최소한 하나의 개구부와 하부를 통해 유체를 주입시키는 수단을 갖고 교환기 또는 교환기들이 담겨 있는 콘테이너와, 상기 상부의 개구부 또는 상기 하부를 통해 유체를 주입시키는 수단을 부분적으로 또는 완전히 열거나 닫는 수단을 포함한다.

교환기가 냉각재가 흐르는 루프에 연결될 때, 루프내의 냉각재 흐름을 제어하는 밸브를 더 이상 사용할 필요가 없게 된다. 그리하여, 본 발명에 따른 열 밸브는 콘테이너에 담겨있는 풀의 유체와 루프의 냉각제 사이에서의 열 교환을 제어하게 된다.

열 교환을 막기 원할 때, 콘테이너의 상부 개구부 또는 하부에 있는 유체 주입 수단이 닫히고 콘테이너에 담겨있는 풀의 유체는 교환기에 의해 가열되고 끓어서 중기가 콘테이너에 형성된다. 이 때, 교환기와 그 주위 사이에서의 열 교환이 잘 이루어지지 않는다. 다시 열 교환이 이루어지게 하기 위해서는 콘테이너의 상부 개구부 또는 하부에 있는 유체 주입 수단이 열려진다.

한 실시예에 따르면 열 밸브는 상부의 개구부 출구에 최소한 하나의 밸브를갖는다. 여러 밸브가 상부의 개구부 출구에 평행하게 배열될 수 있다.

더욱이, 콘테이너는 밸브 또는 밸브들 위에 배열될 수 있어 각 밸브의 출구는 콘테이너 하부 가장자리 위에 배치된다.

콘테이너의 하부를 통해 유체를 주입하는 수단은 콘테이너 하부에 만들어진 하나 또는 그 이상의 개구부 또는 콘테이너 하부로 유체를 공급하는 하나 또는 그 이상의 관을 구비한다.

다른 실시예에 따르면, 하나 또는 그 이상의 밸브는 콘테이너 하부에 만들어진 개구부 입구에 바로 또는 콘테이너 하부로 유체를 공급하는 관에 설치된다.

열 밸브는 콘테이너 상부에 만들어진 개구부를 통한 유체의 유입을 방지하는 수단을 갖는다.

본 발명은 또한 위에 기술된 것 같은 열 밸브와, 콘테이너 하부를 관통하는 입구 파이프와 출구 파이프를 갖는 풀에 잠긴 최소한 하나의 교환기를 반영한 제어 또는 검사 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 다른 특징은 종속항에 기술되어 있다.

제 2도에서, 제 1도의 참조 부호와 같은 것은 같은 요소를 나타낸다. 특히, 원자로와 제 1도에 기술된 것 같은 잔류 동력 제거를 위한 원자로의 시스템이 도시되어 있다. 제 2도에서, 기계적 밸브(15)는 본 발명의 열 밸브로 알려진 장치(25)로 교체된다.

이 장치는 교환기 위에 위치되고 이를 담아두는 뒤집어진 탱크 또는 뒤집어진 벨 형태의 콘테이너를 갖는다. 상기 콘테이너 상부에 증기가 배출될 수 있고 밸브(27)를 갖춘 하나 또는 그 이상의 개구부(28)가 위치된다. 원자로에서, 정상의 뜨거운 작동시, 루프(C)에 흐르는 유체는 압력을 받게 되며 그 온도는 일반적으로 약 250 내지 330℃이다. 풀(11)내의 물은 대기압에 가까운 압력을 받으며 예컨대, 20 내지 40℃의 낮은 온도를 갖는다. 필요에 따라 교환기(18)는 풀(11)을 냉각시킨다.

본 발명에 따른 장치는 열 밸브와 같은 기능을 하며 루프(C)의 뜨거운 물과 풀(11) 내의 차가운 물 사이의 열 교환을 제어한다. 그리하여, 열 교환을 막기 원할 때, 밸브(27)는 닫히며 콘테이너(26)밑에 담겨 있는 풀의 물은 콘테이너(26) 밑에 증기 쿠션을 형성하도록 교환기(22)에 의해 가열되어 끓는다. 증기 쿠션에 의해 뒤로 힘을 받는 여분의 물은 베이스(또는 하부)에 있는 예컨대 고리 형태의 개구부(29)에 의해 콘테이너(26) 밑을 지나 풀로 복귀한다. 교환기(22)는 기체 분위기에 있게 되어 열 교환은 거의 일어나지 않는다. 다시 열 교환이 일어나기 위해서는 밸브(27)를 열어주기만 하면 된다. 콘테이너(26)에 잡혀있는 증기는 개구부(28)와 밸브(27)를 지나 풀(11)의 물로 배출되고 풀의 바닥과 콘테이너 사이에 위치된 개구부(29)를 통해 콘테이너(26)로 풀의 찬물을 들어가게 한다. 이 찬물은 교환기(22)를 지나가 가열된다. 자연적인 대류가 밸브(27)를 통해 뜨거운 소스(교환기 (22))와 차가운 소스(풀(11)내의 물)사이의 풀 내에서 이루어진다. 상기 대류가 적절하기 위해서는 밸브(27)와 콘테이너(26)의 상부에 있는 개구부(28)는 적절한 크기를 갖는다. 선택적으로, 평행한 여러 밸브가 개구부의 크기를 증가시키도록 설치될 수 있다.

콘테이너 안의 물 온도가 포화 온도에 도달하면 물이 끓게 되어 교환기(22)를 따라 열 전달이 이루어진다.

이러한 장치의 장점은 교환기(22)와 교환기(7) 사이의 루프(C) 상의 모든 밸브를 필요로 하지 않게 되고 상기 루프의 영구적인 온도 조절을 가능하게 하는 것이다. 이러한 조절은 펌프(24)에 의한 강제적 대류 또는 콘테이너(26) 밑에 잡혀 있는 증기 방울을 통한 제한된 열 누출로 인한 루프(C) 내의 적은 유량에 의한 자연적 대류에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 조절은 루프(C)를 거의 균일한 온도로 유지할 수 있게 하여, 구성 요소와 파이프에 열 응력이 가해지지 않게 한다.

기술된 실시예에서, 열 밸브는 팽창 탱크(10)에 의해 압력을 받게 되는 단일 위상의 유체를 담고 있는 독립적인 루프(C)에 위치된 교환기(22)에 적용되어 왔다.

제 3도를 참조하여 두 위상 유체가 흐르고 주 회로에 관해 분기된 루프에 열 밸브를 적용한 다른 실시예가 기술된다.

제 3도에서, 장치는 더 이상 하나의 독립적인 루프(제 2도의 루프(C) 처럼)에 적용되지 않으나 원자로의 증기 발생기의 주 공급 회로에 관해 분기된 루프(D)에는 적용된다.

제 3도는 제 3도에 도시되지 않은 터빈으로의 증기 출구에 연결되는 파이프(31)와 물 공급부를 위한 파이프(30)를 갖는 많은 기전성 원자로에 사용되는 뒤집어진 U 관 보일러 형태의 증기 발생기(34)를 도시한다.

필요한 때면 증기 발생기(34)를 격리시킬 수 있는 밸브들 (32)(33)이 파이프들(30)(31)에 배치된다. 파이프(30), 증기 발생기(34)와 파이프(31)로 구성된 회로는 주 루프를 구성한다. 보조 루프(D)는 파이프(31)에 연결된 파이프(44)와, 열 교환기(45)와, 증기 발생기(34)로의 복귀 파이프(46)를 포함한다.

본 실시예에서는 설명의 편의상 한 그룹의 베이요네트 관, 즉, 두 동축 관으로 구성된 교환기(45)가 기술된다. 중앙 관(48)은 이 경우 증기 발생기를 떠나는 증기인 들어오는 유체를 운반한다. 한 단부가 닫혀 있는 외부 관(50)은 유체의 복귀를 위해 사용되며 열 교환이 이루어지도록 한다. 이 형태의 교환기는 다른 과정에서 이미 사용되어서 여기서는 상세히 기술되지 않는다. 분명히 이 형태의 교환기는 열 밸브를 이루는데 꼭 필요한 것은 아니며 다른 형태와 교환기가 사용될 수 있다.

상기 고려된 상황에서는 물인 액체를 담는 풀(11) 안에 교환기(45)가 위치되며 교환기(45)의 상부에 개구부(53)와 밸브(57)를 갖는 뒤집어진 탱크 또는 뒤집어진 종 형태의 콘테이너(56)가 놓인다. 교환기(18)는 원하는 온도로 풀의 물을 유지시킬 수 있다. 정상 작동시, 즉, 전력 생산을 위해 터빈으로의 열 흩어짐이 있고 루프(D)를 통해 열이 흩어지지 않을 때, 밸브(57)은 닫히고 밸브들 (32)(33)은 열린다. 약 250내지 300℃의 온도에서 증기 발생기(34)를 떠나는 가압된 증기는 파이프(31)에 의해 터빈으로 공급되며 증기의 일부분은 파이프(44)에 의해 교환기(45)로 가게 된다. 밸브(57)가 닫힐 때, 콘테이너(56) 밑에 담겨 있는 물은 온도가 상승하게 되고 약 100℃의 온도(이 온도는 예컨대 1바인 풀의 압력에 의존한다)에서 증기로 변환된다. 남아있는 물은 콘테이너의 하부 개구부(62)를 통해 풀로 방출된다. 모든 교환기(45)가 콘테이너(56) 밑에 갇혀있는 증기 안에 있을 때, 열 교환은멈춰진다. 그리하여, 증기 발생기(34)에 의해 생산된 모든 열은 터빈으로 가게된다.

특히, 밸브들 (32)(33)이 닫혀져 주 회로가 소용없게 될 때, 루프(D)에 의해 동력 추출을 원하는 작동 상황이 되면, 콘테이너(56)위의 밸브(57)를 열 필요가 있다. 콘테이너(56)에 담긴 증기는 밸브 (57)를 통해 배출되고 풀에서 응축된다. 콘테이너(56) 내의 물의 높이는 올라가고 열 교환이 일어나도록 교환기(45)의 관들을 다시 잠기게 한다. 파이프(44)를 통해 발생기(34)에서 나온 증기는 교환기(45)에서 응축되며 파이프(46)에 의해 증기 발생기(34)로 복귀한다.

이 장치의 장점은 분기 회로 상에 아무 밸브도 필요로 하지 않으며 회로를 영구적으로 뜨겁게 유지시킨다는 것이다. 종래 기술에 따른 그러한 회로 상에는, 유체 순환을 막는 최소한 하나의 밸브가 설치진다. 온도 수준(풀의 뜨거운 유체는 250 내지 300℃ 그리고 차가운 유체는 20내지 50℃ )으로 인해 설치에 불리할 수 있는 열 구배를 초래하는 제한적인 자연 대류가 같은 파이프안에서 일어난다.

본 발명에 있어서, 열 구배는 열 교환이 잘 이루어지지 않는 기체 상태의 볼륨으로 이동된다. 기계적 밸브 또는 밸브들은 더 이상 필요치 않으며 약간의 누출 흐름으로 영구히 뜨겁게 유지되는 회로는 어떠한 심각한 열 구배도 더 이상 받지 않는다.

콘테이너가 증기로 채워질 때 열 누출을 감소시키기 위해 콘테이너는 그 콘테이너 내의 증기의 대류 이동을 감소시키기 위해 열절연재(58)에 의해 내부 또는 외부가 라이닝될 수 있다. 같은 방법으로, 열 절연재(59)는 풀(11) 안으로의 파이프 (44)(46) 입구에 위치될 수 있다.

제 2도와 3도에 따른 장치의 실시예에서, 콘테이너는 어떤 다른 지지 수단 없이 도시되었다. 제 4도에 도시된 것처림, 콘테이너는 풀안에 어떠한 임의의 방법으로 지지될 수 있다. 나사, 용접 또는 어떤 다른 시스템에 의해 풀의 하부 부분에 부착될 수 있다. 이 경우, 콘테이너 하부의 개구부(29)(62)는 더 이상 고리형 공간이 아니고 제 4도에 도시된 것처럼 콘테이너 하부에 있는 일련의 개구부(64)가 된다. 참조 부호 59는 풀 안으로의 파이프 입구에 있는 열 절연재를 표시하고, 63과 67은 콘테이너(66)의 상부에 위치한 개구부와 밸브를 각각 나타낸다.

밸브는 분명히 임의적이다. 그러나, 정확한 적용을 위해, 원자로를 위한 경우에서처림 신뢰성 있는 시스템이 요구된다면 여러 밸브를 평행하게 배열할 수 있다. 필요에 따라 밸브 또는 다수의 밸브를 부분적으로 개방함으로써 추출된 동력의 조정값이 얻어질 수 있다. 안전을 위해 그리고 필요에 따라, 제어 시스템(제어 유체 또는 전기)에서 공급이 이루어지지 않으면 밸브는 자동적으로 열리게 설계될 수 있다.

제 4도에 도시된 것처럼 풀 내의 유체의 좋은 자연적 대류를 위하여, 밸브(67)의 출구는 풀의 자유 수준(70) 밑에 있을 수 있다. 그러나, 어떠한 이유에서든 밸브(67)의 출구가 수준(70) 밑에 없거나 더 이상 수준 밑에 없게 되더라도 장치는 계속 작동될 수 있다. 이러한 조건하에서, 풀(11)에 담겨 있는 유체는, 온도 수준에서 허용된다면, 증기 형태로 빠져나가 풀 외부로 방출된다.

제 2도에서 제 4도까지는 교환기와 그 들어오고 나가는 공급부가 풀의 하부를 통해 콘테이너를 관통하는 본 발명에 따른 장치를 도시한다. 이런 구조는 설계를 간단하게 하기 위해 취해진 것이다. 어떠한 이유든 제 5도에 도시된 것처럼 교환기(72)의 두 공급 파이프중 하나 또는 다른 하나(또는 둘다), 즉, 유체 공급 파이프(82)가 콘테이너(86)의 측부나 상부를 통해 들어가야 하더라도 본 장치는 계속 작동될 수 있다. 그러나, 열 밸브의 효율이 좋으려면 교환기의 공급 파이프 또는 파이프(82)들에 의해 콘테이너(86)를 통하는 통로 또는 통로들(81)은 풀(11)의 물과 콘테이너(86)의 내부 사이로 최소한의 누출을 가져야 한다.

특정 작동 조건에서 밸브(87)가 큰 통로 횡단면을 가질 필요가 있으면, 제거되어야 하는 동력이 열 밸브의 치수가 조절된 동력보다 훨씬 적을 때 물이 밸브를 통해 들어가는 일이 발생될 수 있다. 그리하여, 낮은 동력 수준에서 증기 유량은 낮게 될 것이고 풀(11)의 물은 밸브(87)을 통해 콘테이너(86)로 들어갈 수 있으며, 한편 증기는 같은 밸브를 통해 나간다. 증기는 위로 흐르며 물은 아래로 흐른다. 증기와 물 사이의 역류를 피하기를 원한다면, 제 5도에 도시된 것처럼 작은 콘테이너(93)를 밸브(87) 위에 설치하여 콘테이너(93)의 바닥(94)은 밸브(87)의 출구(95) 밑에 위치시킬 수 있다. 이 콘테이너(93)는 풀(11)의 찬 물의 재유입을 막는 증기용 배플을 형성한다.

열 교환 계수의 수정을 위해 필요한 증기 방울과 열 교환기를 넣은 수 있다면 뒤집어진 탱크의 형상이나 부피는 중요하지 않다. 본 장치는 뒤집어진 탱크의 구조가 어떠하던 작동된다. 그리하여, 어떠한 이유에서든 풀이 구획되어져야 한다면, 콤파트먼트중 하나는 제 6도에 도시된 것처럼 뒤집어진 탱크 또는 콘테이너의기능을 달성한다. 제 6도는 교환기(102)를 갖는 콤파트먼트(101)를 형성하는 격벽(100)을 도시한다. 콤파트먼트(101)는 최소한 두 개구부, 즉 밸브(107)가 놓인 콤파트먼트 상부의 개구부(103)와 콤파트먼트 하부의 개구부(104)를 갖는다. 그리하여, 콤파트먼트(101)는 제 2도의 뒤집어진 탱크(26) 또는 제 3도의 콘테이너(56)와 같은 기능을 한다.

어떤 이유든 콤파트먼트(101) 또는 뒤집어진 탱크의 상부에 밸브(107)를 설치할 수 없다면, 제 7도에 도시된 것처럼 하부에 개구부 또는 개구부들의 입구에 바로 설치될 수 있다. 상부 개구부를 통해 물이 들어오지 않도록 하기 위해, 제 5도에 기술된 콘테이너(93) 또는 제 7도에 도시된 개머리 판처림 굽어진 파이프(110)를 사용할 수 있다. 보다 효율적이기 위해, 파이프(110)의 출구(109)는 바람직하게는 굽은 파이프의 하부(108)보다 낮게 설치된다. 하부에 밸브(117)가 놓인 상태에서의 상기 장치의 작동은 밸브(107)가 상부에 놓였을 때의 작동과 유사하다. 밸브(117)가 닫혔을 때, 콤파트먼트에 담겨있는 유체는 교환기(102)와 접촉되어 가열되고, 온도와 압력 조건에서 허용된다면, 증기로 변하여 제 2도에서 5도까지에 관해 기술된 뒤집어진 탱크의 경우처럼 열 교환이 거의 일어나지 않는다. 좋은 교환 계수로의 복귀는 밸브(117)의 개구부를 통해 일어난다.

풀의 물이 콤파트먼트로 들어가도록 되어 있는 개구부의 특별한 구조는 상기 개구부가 하부에 놓일 수 없다면 가능하다. 그리하여, 제 8도와 9도에 풀(11)의 바닥에 교환기(112)를 갖는 콤파트먼트(111)가 도시된다. 두 개구부(113)(114)는 격벽(116)으로 한정된 콤파트먼트(111)의 상부에 위치한다. 흡입 개구부(114)는 콤파트먼트 내부에 물을 풀로부터 콤파트먼트 바닥으로 공급하는 관(115)를 갖는다. 열류를 제어하는 기계적 밸브는 제 8도의 밸브(127)과 제 9도의 밸브(137)로 표시되는 것처럼 개구부 중 하나 또는 다른 개구부에 놓일 수 있다. 밸브가 흡입 개구부(114) 위에 놓인다면 배출 개구부(113)를 통해 물이 들어가는 것을 막기 위해 예컨대 제 7도의 장치(110)와 유사한 시스템(120)이 사용되어야 한다. 제 5도의 콘테이너(93)와 유사한 장치가 사용될 수 있는데, 이것은 콘테이너를 갖는데 그 열린 부분은 콤파트먼트 상부의 개구부를 향하고 상기 개구부 출구에 고정된 파이프는 콘테이너의 내부 공간으로 들어간다. 상기 기술에서, 콤파트먼트 입구 또는 출구에 하나의 밸브 또는 하나의 파이프(115)가 고려되었다. 그러나, 구조적 목적을 위해 여러 밸브나 파이프를 사용해도 본 발명의 기술적 사상에 포함되게 된다.

여기에 나타난 열 밸브 장치는 콘테이너 밑에 증기 방울을 형성하는 250 내지 300℃의 고온에서 작동되는 원자로 시스템에 적용되었다. 다른 적용 분야 또는 저온의 조건에서 원자로가 작동되는 경우에 증기 방울이 형성되지 않더라도 본 열 밸브 장치는 계속 작동된다. 그리하여, 밸브가 닫혔을 때, 콘테이너에 담긴 액체는 가열되고 자연 대류에 의해 올라가게 된다. 밸브가 닫혔으므로 이 뜨거운 액체는 콘테이너에서 배출될 수 없다. 상기 액체에 의해 도달되는 온도는 교환기 안에 흐르는 냉각재의 온도에 상응한다. 결과적으로 열 교환이 멈춰지고 밸브가 열리면 다시 시작된다.

제 1도는 통상적인 가압수형 원자로의 잔류 동력 제거 시스템의 구조를 도시하고,

제 2도는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하고,

제 3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주회로의 보조 루프를 도시하고,

제 4도는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하고,

제 5도부터 제 9도 까지는 본 발명의 실시예의 변형들을 도시한다.

* 도면 부호의 간단한 설명

1: 베셀 2: 분기관

3: 중기 발생기 6: 가압기

8: 코어 10: 팽창 탱크

12: 교환기

Claims (17)

1. 유체가 담겨진 풀에 잠긴 하나의 교환기를 포함하는 열 교환 제어 시스템용 열 밸브에 있어서,

   교환기 또는 교환기들이 안에 놓이고, 상부에 하나의 개구부와 하부를 통해 유체를 주입하는 수단을 갖는 콘테이너, 및

   상기 하부를 통해 유체를 주입하는 수단의 상부 개구부를 부분적으로 또는 완전히 열거나 닫는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부의 개구부 출구에 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 상부의 개구부 출구에 평행하게 배열된 복수의 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
4. 제 2 항에 있어서, 콘테이너가 밸브 또는 밸브들 위에 위치하여 각 밸브의 출구가 콘테이너의 하부 가장자리 위에 있는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 콘테이너의 하부에 의해 유체를 주입하는 수단이 콘테이너 하부 내의 하나 또는 그 이상의 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 콘테이너 하부를 통해 유체를 주입하는 수단이 콘테이너 하부에 유체를 공급하는 하나 또는 그 이상의 관을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
7. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 밸브가 콘테이너의 하부에 만들어진 개구부의 입구에 바로 또는 콘테이너의 하부로 유체를 공급하는 관에 설치되는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
8. 제 7 항에 있어서, 콘테이너 상부의 개구부를 통해 유체가 들어가지 못하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 상부 개구부를 통해 유체 유입을 막는 수단이 굽혀진 곳보다 낮게 위치되는 출구를 갖는 개머리 판 모양의 파이프를 갖는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
10. 제 8 항에 있어서, 콘테이너는 콘테이너 상부 개구부를 향해 돌려진 열린 부분과 내부 공간을 갖는 콘테이너 하부를 통해 유체를 주입하는 수단이 콘테이너의 내부 공간과 콘테이너의 상부 개구부를 연결하는 파이프를 갖는 것을 특징으로 하는 열 밸브.
11. 열 밸브 및, 유체를 포함하는 풀에 잠긴 하나의 교환기를 구비하는 제어 시스템으로서,

    교환기는 콘테이너 하부를 관통하는 입구 파이프와 출구 파이프를 가지고,

    상기 열 밸브는, 교환기 또는 교환기들이 안에 놓이고, 상부에 하나의 개구부와 하부를 통해 유체를 주입하는 수단을 갖는 콘테이너 및,

    상기 하부를 통해 유체를 주입하는 수단의 상부 개구를 부분적으로 또는 완전히 열거나 닫는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어시스템.
12. 교환기가 입구 파이프와 출구 파이프를 갖고, 상기 파이프의 히나 또는 두 개 모두가 콘테이너 측부 또는 상부를 관통하게 되어 있는, 제 1항에 따른 열 밸브를 구비한 제어 시스템.
13. 제 11 항 또는 제 12항에 있어서, 열 절연재가 입구 파이프 및 출구 파이프에 마련되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 풀 내의 유체 온도를 제어하는 교환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 교환기 방향으로 유체를 통과 시키는 입구 파이프와 유체가 교환기로부터 복귀하는 출구 파이프에 연결되고 유체를 운반하는 루프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 펌프가 상기 유체를 운반하는 루프에 설치되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
17. 제 15 항에 있어서, 팽창 탱크가 루프 내로 흐르는 유체에 압력을 가할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.