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公开(公告)号：KR101016710B1
公开(公告)日：2011-02-25
申请号：KR1020070113224
申请日：2007-11-07
Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단
IPC: G21C1/02
CPC classification number: Y02E30/34
Abstract: 본 발명의 핵비확산적 안전ㆍ보안식 자동제어 캡슐형 원자로(Proliferation- resistant Accident-tolerant Secure Capsular Autonomous Reactor, PASCAR)는 정격 열출력 1MW 이상 100MW 이하의 범위를 갖는 액체금속 냉각 소형 원자로이다. 본 발명의 원자로 냉각재는 기본적으로 납-비스무스 액체금속이고, 납 액체금속도 포함하며 냉각 방식은 능동 펌프를 사용하지 않는 자연순환 방식이며, 일차계통은 Capsule 모양의 단순한 구조를 가지고 있다. 본 발명의 원자로는 지진 발생 시 원자로에 가해지는 충격을 줄이기 위하여 2차원 또는 3차원 면진 시스템으로 지지되며 방사선 차폐, 항공기 추락에 대비한 물리적 방호를 위해 지하에 설치된다. 핵연료와 제어봉을 포함하는 일체형 노심은 초기 장전 후 20년간 가동이 가능하며, 사용후 노심은 납으로 차폐가 되는 별도의 용기에 저장된 후 재활용 시설로 수송되며, 새 노심이 삽입된다.
본 발명에 이용되는 노심(Reactor Core)은 핵연료 및 제어봉을 포함하는 일체형으로서 두 가지 모델 중 하나를 채택한다. 첫 번째 모델은 정사각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 금속핵연료(U-Zr)를 사용한다. 두 번째 모델은 정육각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 산화우라늄(UO
2) 를 연료로 사용한다. 본 발명의 원자로의 초기 노심에 사용되는 우라늄은 최고 20%의 U-235 농축도를 갖는다. 두 모델 모두가 고 속중성자 핵반응 특성을 이용하므로 원자로에 핵연료를 장전 후 20년 이상의 장기간 가동이 가능하므로 핵연료의 재장전에 따른 비용 및 핵 확산 위험을 혁신적으로 경감시키는 장점이 있다.
원자로 계통은 60년 이상의 설계 수명을 가지며, 재장전되는 노심은 핵비확산성 조성의 우라늄-초우라늄(U-TRU) 연료를 사용할 수 있다. 유사한 형태의 원자로가 러시아 및 일본[1,2]에서 개발하고 있으나, 이 경우 일차계통에서 펌프를 사용한다는 점에서 본 발명과 다르다. 또한 펌프를 사용하지 않는 설계를 미국[3]에서 개발하고 있으나 핵연료로서 질화물(Nitride fuel)을 사용한다는 점에서 본 발명과 차별된다.
본 발명을 통해 위에서 제시한 노심 구조의 실용성, 원자로 재료의 내부식성, 납-비스무스의 냉각재로서의 자연순환 냉각능력 등을 적용하여 아래와 같이 다양한 목적에 사용될 수 있다.
① 핵변환 검증 및 재료 조사시험 연구용 고속원자로
② 증기 발생기 및 터빈 발전기를 적용한 소형 발전용 고속원자로
③ 증기 발생기를 이용한 열의 이용으로 해수 담수화, 수소 생산 또는 지역난방용 고속원자로-
公开(公告)号：KR1020080027046A
公开(公告)日：2008-03-26
申请号：KR1020060092463
申请日：2006-09-22
Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단
CPC classification number: Y02E30/35
Abstract: A floating-type nuclear reactor shutdown system is provided to drive a control rod assembly with only buoyancy by combining a high density of a coolant and a characteristic of the control rod assembly in a liquid metal cooling nuclear reactor. A floating-type nuclear reactor shutdown system is used in a liquid metal reactor and includes a control rod assembly. The control rod assembly includes a neutron absorption body(1) and at least one control rod. The neutron absorption body is placed on a lower part of the control rod assembly. At least one control rod is formed on an upper part of the neutron absorption body and has a dummy metal tube(2) composed of a metal tube including a lighter material than a coolant of the liquid metal reactor. In the normal driving, the control rod assembly is placed under a reactor core. In an emergency situation, the control rod assembly rises by buoyancy to control output of a nuclear reactor.
Abstract translation: 提供了一种浮式核反应堆关闭系统，通过在液体金属冷却核反应堆中组合高密度冷却剂和控制棒组件的特性来驱动具有浮力的控制杆组件。 在液态金属反应器中使用浮式核反应堆关闭系统，并包括控制棒组件。 控制棒组件包括中子吸收体（1）和至少一个控制杆。 中子吸收体放置在控制棒组件的下部。 至少一个控制杆形成在中子吸收体的上部，并具有由金属管构成的虚拟金属管（2），该金属管包括比液态金属反应器的冷却剂更轻的材料。 在正常驾驶中，将控制杆组件放置在反应堆芯下。 在紧急情况下，控制杆组件由浮力升高以控制核反应堆的输出。
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公开(公告)号：KR1020090047186A
公开(公告)日：2009-05-12
申请号：KR1020070113224
申请日：2007-11-07
Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단
IPC: G21C1/02
CPC classification number: Y02E30/34
Abstract: 본 발명의 핵비확산적 안전ㆍ보안식 자동제어 캡슐형 원자로(Proliferation- resistant Accident-tolerant Secure Capsular Autonomous Reactor, PASCAR)는 정격 열출력 1MW 이상 100MW 이하의 범위를 갖는 액체금속 냉각 소형 원자로이다. 본 발명의 원자로 냉각재는 기본적으로 납-비스무스 액체금속이고, 납 액체금속도 포함하며 냉각 방식은 능동 펌프를 사용하지 않는 자연순환 방식이며, 일차계통은 Capsule 모양의 단순한 구조를 가지고 있다. 본 발명의 원자로는 지진 발생 시 원자로에 가해지는 충격을 줄이기 위하여 2차원 또는 3차원 면진 시스템으로 지지되며 방사선 차폐, 항공기 추락에 대비한 물리적 방호를 위해 지하에 설치된다. 핵연료와 제어봉을 포함하는 일체형 노심은 초기 장전 후 20년간 가동이 가능하며, 사용후 노심은 납으로 차폐가 되는 별도의 용기에 저장된 후 재활용 시설로 수송되며, 새 노심이 삽입된다.
본 발명에 이용되는 노심(Reactor Core)은 핵연료 및 제어봉을 포함하는 일체형으로서 두 가지 모델 중 하나를 채택한다. 첫 번째 모델은 정사각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 금속핵연료(U-Zr)를 사용한다. 두 번째 모델은 정육각형배열의 핵연료 집합체에 봉상의 산화우라늄(UO
2) 를 연료로 사용한다. 본 발명의 원자로의 초기 노심에 사용되는 우라늄은 최고 20%의 U-235 농축도를 갖는다. 두 모델 모두가 고 속중성자 핵반응 특성을 이용하므로 원자로에 핵연료를 장전 후 20년 이상의 장기간 가동이 가능하므로 핵연료의 재장전에 따른 비용 및 핵 확산 위험을 혁신적으로 경감시키는 장점이 있다.
원자로 계통은 60년 이상의 설계 수명을 가지며, 재장전되는 노심은 핵비확산성 조성의 우라늄-초우라늄(U-TRU) 연료를 사용할 수 있다. 유사한 형태의 원자로가 러시아 및 일본[1,2]에서 개발하고 있으나, 이 경우 일차계통에서 펌프를 사용한다는 점에서 본 발명과 다르다. 또한 펌프를 사용하지 않는 설계를 미국[3]에서 개발하고 있으나 핵연료로서 질화물(Nitride fuel)을 사용한다는 점에서 본 발명과 차별된다.
본 발명을 통해 위에서 제시한 노심 구조의 실용성, 원자로 재료의 내부식성, 납-비스무스의 냉각재로서의 자연순환 냉각능력 등을 적용하여 아래와 같이 다양한 목적에 사용될 수 있다.
① 핵변환 검증 및 재료 조사시험 연구용 고속원자로
② 증기 발생기 및 터빈 발전기를 적용한 소형 발전용 고속원자로
③ 증기 발생기를 이용한 열의 이용으로 해수 담수화, 수소 생산 또는 지역난방용 고속원자로-
公开(公告)号：KR100836076B1
公开(公告)日：2008-06-09
申请号：KR1020060092463
申请日：2006-09-22
Applicant: 재단법인서울대학교산학협력재단
CPC classification number: Y02E30/35
Abstract: 본 발명은 액체 금속을 냉각재로 사용하는 원자로에서의 비상 노심 정지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어봉 집합체를 일반 제어봉 집합체와는 달리 노심 하부에 위치시키고 제어봉집합체를 구동시키기 위해 연결된 금속 연결봉이나 제어봉 집합체 위에 액체 금속 냉각재보다 가벼운 부력체를 설치함으로써 노심을 비상정지 시켜야 할 시 제어봉 집합체의 움직임을 구속시키고 있는 연결봉의 잠금장치를 해제하는 것만으로도 부력체의 부력에 의해 노심 안으로 제어봉 집합체가 삽입이 자동으로 이루어짐으로서 원자로의 출력을 제어하여 정지시키는 방법에 대한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 중성자 흡수체(예를 들어 Dysprosium(디스프로슘), Gadolinia(가돌리니아), B
4 C(보론 카바이드), 등)를 피복재내로 장전하여 봉 형태로 제작하며, 제어봉들을 여러 형태로 묶어 제어봉 집합체를 구성한다. 이때 제어봉 집합체는 정상운전시에는 중성자 흡수체가 노심에 장전되지 않도록 내부가 비어 있는 더미 금속관들이 상부에 위치하며, 더미 금속봉 밑으로 중성자 흡수체가 장전되는 상·하 이중 구조로 되어 있어 일반 핵연료 집합체보다 긴 형태로 제작한다. 제어봉 집합체를 구동하기 위해서 제어봉 집합체 상부와 원자로 용기 상부에 위치한 제어봉 집합체 구동 장치사이를 금속 봉으로 연결시키며, 더미 금속관만으로 제어봉 집합체 전체 를 액체 금속 냉각재 하에서 빠르게 띄울 수 없는 경우에는 추가적 인 부력체인 가스 탱크를 연결봉 상부에 위치시킨다. 즉, 정상 운전시에는 원자로의 제어봉 집합체 구동장치와 제어봉 집합체를 연결하는 금속봉을 제어봉 집합체 구동장치의 모터로 위치 조절함으로서 노심내로 장전되는 제어봉 집합체의 높이를 제어할 수 있으며, 이는 노심내 잉여 반응도를 제어하는 데 사용된다. 또한, 원자로 사고 발생시에는 제어봉 집합체 구동장치에서 금속 연결봉을 구동시키는 결속장치의 연결을 해지하여 더미 금속관이나 금속 연결봉에 연결된 부력체의 부력에 의해 빠른 속도로 제어봉 집합체를 노심내에 삽입시키는 데 사용한다.
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