KR100597722B1

KR100597722B1 - 액체금속로의 안정적인 피동 잔열제거 계통

Info

Publication number: KR100597722B1
Application number: KR1020040000019A
Authority: KR
Inventors: 심윤섭; 김성오; 전원대
Original assignee: 한국원자력연구소; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2004-01-02
Filing date: 2004-01-02
Publication date: 2006-07-10
Anticipated expiration: 2024-01-02
Also published as: KR20050071735A; US7308070B2; JP2005195573A; JP4148417B2; US7526057B2; US20070253520A1; US20080219397A1

Abstract

본 발명은 액체금속로의 잔열제거 계통에 관한 것으로, 본 발명의 잔열제거용 열교환기는 중간열교환기와 소정거리 이격되어 배열되고, 노심으로부터의 잔열을 전달받아 외부의 대기로 방출한다. 차단통은 상기 중간 열교환기 및 잔열제거용 열교환기를 감싸도록 형성되고, 개방된 상부면이 상기 고온조의 액체 액위 상부로 돌출되고, 하부면이 상기 저온조와 연결되며, 상기 고온조 내의 액체가 상기 중간 열교환기로 흐를 수 있는 유로관이 형성된다. 이러한 구조로 원자로 사고시 원자로 펌프 정지와 더불어 잔열제거가 피동적으로 즉각 이루어지게 되어 종래방식보다 발전소의 안전성을 높이게 된다.

액체금속로, 잔열제거, IHX, DHX, 열교환기, 액위

Description

액체금속로의 안정적인 피동 잔열제거 계통{STABLE AND PASSIVE DECAY HEAT REMOVAL SYSTEM FOR LIQUID METAL REATOR}

도 1은 종래의 능동형 잔열제거 계통을 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 피동형 잔열제거 계통을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 풀형 액체금속로 잔열제거 계통을 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 중간열교환기, 잔열제거용 열교환기 및 차단통의 설치상태를 도시한 도면이다.

도 5는 도 4의 A-A 선을 따라 단면을 도시한 도면이다.

도 6은 도 4의 B-B 선을 따라 단면을 도시한 도면이다.

도 7a 및 도 7b는 도 3의 잔열제거 계통의 작동 상태를 도시한 것으로, 도 7a는 정상운전 상태, 도 7b는 사고 발생시를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 풀형 액체금속로 잔열제거 계통의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 9는 정상운전 상태시의 도 8의 개폐막의 단면을 도시한 도면이다.

도 10은 사고 발생시의 도 8의 개폐막의 단면을 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명에 의한 차단통 내에서의 액위와 고온조에서의 액위차 형성 원리를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

51: 원자로 용기 52: 노심

53: 펌프 54: 격벽

55: 저온조 56: 고온조

61: 차단통 70: 중간 열교환기

80: 잔열제거용 열교환기 91: 개폐막

93: 부상추

본 발명은 액체금속로의 잔열제거 계통에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체금속로에서 중간열교환기와 잔열제거용 열교환기를 일체형으로 형성하여 잔열제거시 피동성을 유지하면서 사고 즉시 잔열제거가 수행되며 노심 냉각을 사고 초기부터 안정적으로 이룰수 있도록 하는 액체금속로의 잔열제거 계통에 관한 것이다.

액체금속로

액체금속로(Liquid Metal Reactor, LMR)는 고속중성자를 이용하여 핵 분열반응을 일으켜 에너지를 생산함과 동시에 비핵분열성 물질인 U238을 핵분열성 물질인 Pu239로 변환시켜 처음에 연료로 사용된 U238보다 더 많은 양의 Pu239를 생산할 수 있는 고속증식로이다. 또한 액체금속로는 원자력발전에 의해 발생하는 방사성 핵종을 연료에서 태워버림으로써, 타 노형에서 발생되는 고준위 방사성 폐기물량의 저장 부하를 크게 줄일 수 있는 원자로이다.

이와 같은 액체금속로는 노형에 따라서 루프(Loop)형과 풀(Pool)형으로 구분할 수 있다. 루프형은 1차계통의 열전달 장치들이 원자로 용기의 외부에 설치되는 구조의 액체금속로로써, 열전달 장치들의 유지 및 보수가 용이하고 원자로 용기구조가 간단하게 되는 장점이 있다. 이에 반해 풀형은 중간열교환기(Intermediate Heat exchanger, IHX), 펌프 등이 원자로의 용기 내부의 소듐 냉각재와 함께 설치되며, 1차계통의 배관 파손으로 인한 냉각재의 누출 우려가 없는 장점이 있으며 또한 풀 속에 많은 양의 냉각재를 보유하고 있기 때문에 열적 관성이 커 사고시 매우 긴 운전자 대처 허용시간을 갖는 장점이 있다.

액체금속로에는 액체상태의 금속을 냉각재로 사용하며 제열능력이 우수한 소듐(Na)을 주로 사용한다.

잔열제거 방식

종래의 액체금속로에서, 노심, 중간 열교환기, 증기발생기로 연결되는 정상 열전달 계통의 기능이 상실되는 경우와 같이 원자로 사고시 노심의 붕괴열(decay heat)의 제거를 위해 여러방식의 잔열제거 계통이 사용되었다. 여기서는 풀형 액체금속로를 예를 들어 설명한다.

도 1은 종래의 능동형 잔열제거 계통을 도시한 도면이다.

도 1에서, 원자로(10) 내에는 노심(11)이 설치되고, 노심(11)은 소듐(17)을 가열하여 상부의 고온조(18)로 보낸다. 고온조(18)의 소듐(17)은 중간열교환기(IHX, 13)와 열교환을 하며 냉각되고, 냉각된 소듐(17)은 원자로 하부의 저온조(19)로 이동되어 다시 노심(11)으로 들어간다. 중간열교환기(13)는 외부의 증기발생사이클(도시하지 않음)에 열을 전달하게 되고, 외부의 증기발생사이클은 증기를 발생하면서 동력을 발생하게 된다.

잔열제거용 열교환기(14)는 원자로(10)의 고온조(18) 내에 중간열교환기(13)와 별도로 설치되어 있으며, 열교환기에 연결되는 배관에 개폐밸브(15)가 장착된다. 개폐밸브(15)는 원자로의 정상작동시 열교환기(14)를 통한 외부로의 열손실을 막기 위해서 장착되며, 정상작동시는 폐쇄, 이상발생시는 개방된다.

도 1의 능동형 잔열제거 계통은, 원자로의 이상 발생시 잔열제거 열교환기(14)에 연결되는 배관에 설치되는 개폐밸브(15)를 개방하고, 이를 통해 외부 대기와 열교환을 수행하는 방식을 취하고 있다. 그러나, 원자로의 사고를 인지하고 밸브(15)를 개방해야하는 능동형 계통은, 원자로의 사고 인지까지의 시간 지연 및 불확실성이 존재하고, 밸브를 여는데 있어서 능동기기인 모터의 작동 및 외부로부터의 전력의 공급이 필요하다는 문제점이 존재하게 된다.

따라서, 이와 같은 능동형 잔열제거 계통 대신에, 사고 발생시 사고 인지여부에 무관하게 자동적으로 잔열제거가 이루어지는 피동형 잔열제거 계통의 필요성이 대두 되었다.

능동형 잔열제거 계통을 대신하여 사용되는 종래의 피동형 잔열제거 계통을 도 2에서 도시하고 있다. 도 2에서, 원자로(20) 내에 노심(21)이 설치되고, 소듐(27)을 가열하여 상부의 고온조(28)로 보내고, 소듐이 중간열교환기(23)와 열교환을 하며 냉각되는 것은 도 1의 구조에서와 동일하다.

정상 열제거 계통의 기능 상실로 인해 고온조(28)의 소듐이 가열되고 부피가 팽창하면, 고온조(28)의 액위(X1)가 상승하게 되며, 소듐이 원자로 내의 오버플로우 슬롯(30)을 넘어 유동하게 된다. 오버플로우된 소듐은 원자로 용기의 벽면(31)과 직접 접촉하면서 열전달을 수행하게 된다. 원자로 용기 벽면(31)에 전달된 열은 복사 및 대류에 의해 다시 원자로 용기 외부의 공기유로(26)에 전달되고, 공기분리기(24)에 의해 분할된 공기유로를 흐르는 공기에 원자로 용기의 열이 전달된다. 열이 전달된 공기는 밀도차에 의해 지속적으로 대기에 배출되고, 다시 차가운 외부의 공기가 공기유로를 통해 유입된다. 공기유로(26)의 화살표(25)는 공기의 유동방향을 가리킨다.

이와 같은 방식의 잔열제거 계통은 정상 열제거 계통의 기능 상실시 운전자의 조작 또는 외부의 어떠한 조치없이도 작동하게 됨으로써 작동 신뢰성이 보장되는 완전한 피동의 개념을 갖게 된다는 장점이 있다. 그러나, 소듐이 오버플로우 되기까지 약 수 시간이 필요하게 된다. 이는 본격적인 냉각이 이루어지기 까지 역시 통상 수시간이 소요됨을 의미하며, 이 기간 동안에는 효율적인 냉각기능이 없게 되어 원자로내 노심을 냉각시키는 자연대류 수두(head) 형성이 취약하게 되고, 이로 인해 원자로 내의 노심에 대한 국부냉각의 불확실성이 커지고 이로 인해 노심내의 핵연료봉의 온도가 지나치게 상승될 수 있는 단점이 있다. 또한 이러한 종래의 계통에서는 본격적인 잔열제거가 이루어지기 위해서는 원자로 내의 액체가 오버플로우 슬롯을 넘쳐흐를 수 있도록 그 부피가 커져야만 하므로 액체의 온도가 크게 상승하여야만 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체금속로에서 사고 발생시 노심의 잔열을 제거할 때 어떠한 외부로부터의 조작 없이도 자동적으로 피동성을 유지하면서 작동할 수 있는 잔열제거기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 피동성을 유지하면서도 사고 발생 직후 즉시 작동이 가능하며, 노심 냉각을 위한 자연대류 수두의 형성이 효율적이 되도록 하는 잔열제거 기능을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 노심으로부터 나오는 고온의 액체를 수용하는 고온조와, 격벽을 통해 상기 고온조와 분리되며 고온조에서 열전달된 후의 저온의 액체를 수용하는 저온조를 포함하는 원자로 용기; 상기 고온조의 액체와 열교환을 하면서 고온조의 액체를 저온조로 배출하도록 하부면이 상기 저온조에 연결된 채로 고온조에 배열되고, 외부의 증기발생계통으로 상기 고온조의 열을 전달하는 중간열교환기; 상기 중간열교환기와 소정거리 이격되어 배열되고, 노심으로부터의 잔열을 외부의 대기로 전달하는 잔열제거용 열교환기; 상기 중간 열교환기 및 잔열제거용 열교환기를 감싸도록 형성되고, 개방된 상부면이 상기 고온조의 액체 액위 상부로 돌출되고, 하부면이 상기 저온조와 연결되며, 상기 고온조 내의 액체가 상기 중간 열교환기로 유입 수 있는 유로관이 형성되는 차단통; 및 상기 저온조의 액체를 노심으로 이동시키고 상기 차단통 내의 액체의 액위를 상기 고온조의 액체의 액위와 다르게 유지하는 펌프;를 포함하는 액체금속로의 잔열제거 계통을 제공한다.

또한 본 발명은 위에 기술한 발명 구성의 연장으로서 위에 기술한 구조와 같이, 노심으로부터 나오는 고온의 액체를 수용하는 고온조와 고온조와 격벽을 통해 분리되며 고온조에서 열전달된 후의 저온의 액체를 수용하는 저온조를 포함하는 원자로 용기; 상기 고온조의 액체와 열교환을 하면서 고온조의 액체를 저온조로 배출하도록 하부면이 상기 저온조에 연결된 채로 고온조에 배열되고, 외부의 증기발생계통으로 상기 고온조의 열을 전달하는 중간열교환기; 상기 중간열교환기와 소정거리 이격되어 배열되고, 노심으로부터의 잔열을 외부의 대기로 전달하는 잔열제거용 열교환기; 상기 중간 열교환기 및 잔열제거용 열교환기를 감싸도록 형성되고, 개방된 상부면이 상기 고온조의 액체 액위 상부로 돌출되고, 하부면이 상기 저온조와 연결되며, 상기 고온조 내의 액체가 상기 중간 열교환기로 흐를 수 있는 유로관이 형성되는 차단통을 제공하고,

이에 추가하여 상기 고온조의 액체가 필요시 상기 차단통 내부와 중간열교환기 사이의 공간으로 흐를 수 있도록하는 상기 유로관 외벽내에 형성되는 관통구멍에 회전가능하게 장착되고, 액체 내에서 부력에 의해 부상하는 부상추를 장착한 개폐막; 상기 저온조의 액체를 노심으로 이동시키고 상기 차단통 내의 액체의 액위를 상기 고온조의 액체의 액위와 다르게 유지하는 펌프; 를 포함하는 액체금속로의 잔열제거 계통을 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다. 이하에서 본 발명의 잔열제거 계통(system)에 대하여 풀형 액체금속로를 기준으로 설명하고 도시하였으나, 루프형 액체금속로에도 적용할 수 있다.

잔열제거 계통의 구조

도 3은 본 발명에 의한 풀형 액체금속로의 잔열제거 계통(50)을 도시한 도면이고,도 4는 도 3의 중간열교환기(70), 잔열제거용 열교환기(80) 및 차단통(61)의 설치상태를 도시한 도면이다. 도 5는 도 4의 A-A 선을 따라 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 도 4의 B-B 선을 따라 단면을 도시한 도면이다.

일반적으로, 풀형 액체금속로에는 중간열교환기(Intermediate Heat exchanger, IHX), 펌프 등이 원자로의 용기 내부의 냉각재와 함께 설치된다. 따라서, 본 발명의 원자로 용기(51)에는 도 3에 도시한 바와 같이 노심(52)으로부터 나오는 고온의 액체를 수용하는 고온조(56)가 형성된다. 또한 원자로 용기(51)에는 고온조(56)와 격벽(54)을 통하여 분리되고, 고온조(56)에서 열전달된 후의 저온의 액체를 수용하는 저온조(55)가 형성된다.

노심(52)에서 핵 분열에 의해 고온의 열이 용기 내의 액체에 전달되면 이는 고온조(56)로 이동하게 되고, 고온조(56)에 배열된 중간열교환기(70)에 의해 고온의 열이 중간 열교환기(70) 내부의 작동액체에 전달된다.

중간 열교환기(70)는 고온조(56)의 열을 외부의 증기발생계통(미도시)으로 전달하게 된다. 즉, 중간 열교환기(70)를 포함하는 중간열전달 계통(Intermediate Heat Transport System, IHTS)은 원자로 용기(51) 외부에 배치되는 증기발생기(미도시), 배관(미도시) 및 펌프(미도시)로 이루어져 있으며, 원자로 용기(51) 내의 액체의 고온의 열이 중간열교환기(70)를 통해 전달되면, 이를 외부에 열적으로 연결되는 증기발생기(미도시)를 통해 외부의 증기발생 계통(미도시)에 전달하는 기능을 하게 된다.

이때 상기 원자로 용기(51)의 고온조 및 저온조를 채우는 냉각재로 사용되는 액체는 제열능력이 우수한 소듐(Na)을 주로 사용한다.

중간 열교환기(70)는 고온조(56)의 액체와 열교환을 하면서 고온조(56)의 액체를 저온조(55)로 배출하도록 하부면이 저온조(55)와 통하여 있다. 즉, 중간 열교환기(70)는 도 4에 도시한 바와 같이 다수개의 전열관(71) 외부에 고온조(56)의 액체를 유동시켜 대류 열전달을 수행하게 된다. 이와 같은 열전달을 통해 냉각된 액체는 중간 열교환기(70)의 하부면을 통과하여 저온조(55)로 유출되게 된다.

본 발명에서 잔열제거용 열교환기(80)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 중간열교환기(70)와 인접하여 배열되어 있다. 즉, 도 3 및 도 4에서와 같이, 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관은 중간 열교환기(70)의 둘레에 소정 간격 이격된 채로 코일 형상으로 감겨있게 된다. 잔열제거 계통은 잔열제거용 열교환기(80)(Decay Heat exchanger, DHX) 및 이 열교환기(80)와 연결되는 외기열교환기(84) 및 배관(83)으로 이루어질 수 있다. 외기열교환기(84)는 외부의 대기와 열교환을 하게 되어 노심의 붕괴열을 원자로내 잔열제거용 열교환기(80) 및 외기열교환기(84)를 통하여 원자로 밖의 대기로 방출하게 된다. 이와 같은 열교환을 위한 외기열교환기(84)와 원자로내 잔열제거용 열교환기(80) 유로 내부의 작동액체로는 원자로에서와 같이 열 전도성이 뛰어난 소듐을 사용할 수 있다. 한편, 상기 잔열제거 계통에서 펌프를 사용하지 않고, 작동액체의 밀도차를 이용하여 자연대류가 발생하도록 외부에 설치되는 외기열교환기(84)를 잔열제거용 열교환기(80)의 높이보다 높은 위치에 설치한다.

상기와 같이 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관을, 중간열교환기(70)와 인접하여 배열시키고, 차단통(61)을 통해 상기 중간열교환기(70) 및 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관를 고온조의 액체와 일차적으로 차단시킨다. 차단통(61)은 상기 중간 열교환기(70) 및 잔열제거용 열교환기(80)를 감싸도록 형성된다. 차단통(61)의 상부면은 개방되어 있으며, 고온조(56)의 액체 액위(X1) 상부로 돌출되어 있다. 또한 차단통(61)의 하부면은 저온조(55)와 연결된다.

차단통(61)은 도 4에 도시한 바와 같이 전체적으로 원통형의 형상을 갖는다. 차단통(61) 내부에는 중간 열교환기(70)와 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관이 배열되어 있으며, 중간 열교환기(70)로 고온조(56)의 액체가 흘러 들어갈 수 있도록 유로관(63)이 형성된다. 유로관(63)은 도 4에서와 같이 중간열교환기(70)로만 액체가 흘러 들어갈 수 있도록 원통형의 관형상을 갖게 된다.

차단통(61)의 하부면은 저온조(55)와 액체의 교환이 가능하도록 연결되어 있다. 즉, 차단통(61)의 하부면 중앙에는 중간 열교환기(70)의 하부 끝단이 연결되는 중앙 관통구멍(72)이 형성되며, 또한 중앙 관통구멍(72) 주위로 다수개의 주변 관통구멍(62)이 형성된다. 주변 관통구멍(62)을 통해 저온조(55)의 액체가 차단통(61) 내부로 흘러들어갈 수 있게 되며, 중앙 관통구멍(72)을 통해 중간 열교환기(70)를 통과한 액체가 저온조(55)로 이동하게 된다. 이와 같은 중간열교환기(70), 잔열제거용 열교환기(80) 및 차단통(61)이 한조로 이루어진 열교환기 유닛은 원자로 용기(51) 내에 적어도 하나 배열되어 사용된다. 즉, 액체금속로의 설계 사양에 따라 이러한 열교환기 유닛의 개수는 적절히 선택될 수 있다.

한편, 원자로 용기(51)의 저온조(55)에는 노심(52)으로 저온조의 액체를 이동시키는 펌프(53)가 설치된다. 펌프(53)는 저온조(55)의 액체를 노심(52)으로 이동시키는 역할을 하지만, 이에 더하여 펌프 작동에 따른 유동현상으로 자동적으로 상기 차단통(61) 내부에 유입되는 저온조 액체의 액위(X2)를 고온조 액체의 액위(X1)와 다르게 유지하는 역할을 하기도 한다.

도 11은 펌프(53) 작동시 본 발명에 의한 차단통(61) 내에서의 액위와 고온조(56)에서의 액위차 형성 원리를 도시한 도면이다. 도 11에서 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관이 배치되는 환형공간의 하부이자 또한 중간열교환기(70)의 하부이기도 한 ②점과 자유표면간의 압력 분포 관계를 수식적으로 설명하면 다음과 같다.

②점의 압력은 자유표면 ①점에서부터 중간열교환기(70)를 통과하여 ②점에 도달하는 적분경로에 의한 값P_2가와 자유표면 ③점에서부터 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관 배치 공간을 통과하여 ②점에 도달하는 적분경로에 의한 값P_2나는 각각 다음 식으로 표시된다.

P_2가 = P₁ + ρg ΔH_가 - (ρv_가2)/2 --- 식(1)

P_2나 = P₃ + ρg ΔH_나 - (ρv_나2)/2 --- 식(2)

그런데 펌프(53)가 작동하는 정상 원자로 운전시, 중간열교환기(70)를 흐르는 액체속도v_가는 상당한 크기가 되지만 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관 배치 공간에는 흐름이 없기에 이 지역의 액체속도 v_나는 0이 된다. 따라서, 식(2)는 다음과 같이 된다.

P_2나 = P₃ + ρg ΔH_나 --- 식(3)

그런데 P_2가 와 P_2나 는 동일지점의 압력이므로 이들 값 역시 동일하게 되고 따라서 다음 관계가 성립한다.

P₁ + ρg ΔH_가 - (ρv_가2)/2 = P₃ + ρg ΔH_나 --- 식(4)

또한 ①점과 ③점의 압력은 모두 다 자유표면의 압력으로서 이는 원자로 내부의 기체압력이기에 P₁ = P₃ 되고 , 아래의 식이 성립한다.

ΔH_가 = ΔH_나 + (v_가2)/(2g) --- 식(5)

결국, 펌프(53)가 정상작동할 경우, 액체의 속도 때문에 ΔH_가 >>ΔH_나 되며, 따라서 고온조의 액체의 액위(X1)가 차단통(61) 내부의 액체의 액위(X2)보다 훨씬 크게 형성된다. 그러나, 사고로 인하여 펌프(53)가 작동하지 않을 경우, 액체의 속도가 O에 가까워지기 때문에, ΔH_가 ≒ΔH_나 의 관계가 성립한다. 이는 펌프(53)가 정지시 차단통(61) 내부의 액체가 고온조의 액위(X1)까지 상승하게 됨을 의미한다.

따라서, 상기 펌프(53)는 정상작동 시는 차단통(61) 내부의 액체의 액위(X2)를 고온조(56)의 액체의 액위(X1)보다 매우 낮게 유지하여 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관이 원자로 내부의 액체와 접촉이 이루어지지 않도록 하고, 이상작동시 펌프(53)가 정지하는 경우는 차단통(61) 내부의 액체의 액위(X2)가 고온조(56)의 액체의 액위(X1)정도로 상승하여 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관이 원자로 내부의 액체와 접촉되도록 하는 기능을 자동적으로 하게 된다.

잔열제거 계통의 작동

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 잔열제거 계통은 원자로 용기(51) 내부에 설치된 중간열교환기(70) 및 이 중간열교환기(70)를 둘러싸고 있는 잔열제거용 열교환기(80)를 포함하고 있고, 이들 열교환기(70,80)들은 차단통(61) 내부에 배치되는 구조를 갖는다. 이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 잔열제거 계통의 작동을 도 7a 및 도 7b를 참고로 하여 설명한다. 도 7a 및 도 7b는 도 3의 잔열제거 계통의 작동 상태를 도시한 것으로, 도 7a는 정상운전 상태, 도 7b는 사고 발생시를 도시한 도면이다.

잔열제거용 열교환기(80)는 정상 운전 상태에서는 열전달이 극히 미미하게 이루어지고, 원자로 내의 펌프(53) 및 중간열교환기(70)의 작동이 정상적이지 않은 경우, 즉 이상상태가 되는 경우 노심의 붕괴열을 포함한 계통의 잔열을 충분히 제거할 수 있도록 설계되어야 한다.

따라서, 정상상태의 경우 잔열제거용 열교환기(80)를 통한 열전달은 거의 이루어지지 않는 것이 열효율 측면에서 바람직하게 된다. 이를 위해 본 발명에서는 잔열제거용 열교환기(80)가 고온조(56)의 액체와 직접 접촉하지 않도록 반경방향으로는 잔열제거용 열교환기(80) 설치공간을 차단통(61)을 통해 외부의 고온조(56) 액체와 차단하고 다시 중간 열교환기(70)와 소정거리 이격되도록 배치되며, 수직방향으로는 앞에서 설명한 펌프(53)의 작동과 더불어 자동적으로 형성되는 액위 차이를 이용하여 원자로 내부의 액체와 차단되도록 한다. 즉, 도 7a에 도시한 바와 같이, 차단통(61) 내부의 저온조(55) 액체의 액위(X2)가 고온조(56) 액체의 액위(X1)보다 작게 된다. 따라서, 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관은 정상상태시의 저온조(55) 액체와 접촉하지 않고, 결국 차단통(61) 내의 기체 중에 있게 된다. 이때 기체로는 헬륨, 질소, 아르곤 등과 같이 비활성 기체가 충진되며, 이와 같은 비활성기체는 압력이 과도할 경우 압력 변동을 흡수하여 계통 전체의 급격한 압력증가를 방지하는 역할을 함과 동시에, 낮은 열전달계수를 갖기 때문에 열차폐효과를 얻을 수도 있게 된다.

결국, 정상 작동시 고온조(56)의 액체는 차단통(61)에 형성되는 유로관(63)을 통해 중간 열교환기(70)로 투입되며, 중간 열교환기(70)에서 열교환을 한 후 저온조(55)로 이동하게 된다. 잔열제거용 열교환기(80)는 정상 작동시 도 7a의 단면도에서와 같이 고온조(56) 및 저온조(55)의 액체 모두와 전혀 접촉을 이루지 않고 있으므로, 단순히 기체를 통한 대류 및 복사 열전달이 이루어지게 된다. 그러나, 이러한 복사 열전달은 전도에 의한 열전달에 비해 그 열전달량이 극히 작게 된다. 또한 기체는 통상적으로 열전달계수가 고체 또는 액체에 비해 매우 작으므로, 기체를 통한 대류 열전달은 매우 미미해지며 또한 복사 열전달 역시 작은 복사 전열면적 등으로 인하여 그 효과 역시 매우 미미하게 되어 전체적으로 그 전열량은 무시할 수 있을 정도로 작은 양이 된다.

따라서, 원자로의 정상작동시는 잔열제거용 열교환기(80)를 통한 열교환은 거의 이루어지지 않게 되므로, 정상작동시의 열효율을 높일 수 있게 된다. 도 7a의 단면도에서 기체는 점으로 표시하였고, 액체는 빗금으로 표시하였다.

이상상태, 즉 사고가 발생한 경우에는 펌프(53)의 작동이 멈추게 되어 차단통(61) 내부의 액체 액위(X2)가 고온조(56)의 액체 액위(X1)와 거의 동일하게 형성된다. 따라서 차단통(61) 내부에 저온조(55)로부터의 액체가 채워지게 된다. 이는 잔열제거용 열교환기(80)가 저온조(55) 액체 중에 놓이게 됨을 의미하며, 이는 잔열제거용 열교환기(80)를 통한 열전달이 효과적으로 수행될 수 있는 상태가 됨을 의미한다. 이와 같은 차단통(61) 내부에서의 액위의 상승은 사고 발생시 펌프(53)의 가동 중지에 따라서 즉시 이루어지게 된다.

사고 발생시의 잔열제거 목적으서의 중간열교환기(70)를 통한 중간계통 및 증기발생계통(미도시)으로의 열제거 경로는 발전소 정상가동시의 기능을 수행하도록 경제적으로 설계되기에 작동 신뢰도가 낮아, 사고 발생시는 이 경로로의 열제거 없이 잔열제거 계통만으로 잔열제거가 이루어질 수 있어야 한다. 따라서 사고시 중간열교환기(70)를 통한 열전달은 없는 것으로 간주된다.

사고 발생시 실제의 잔열제거는 다음과 같이 이루어진다. 사고가 발생하면 펌프(53)가 정지하게 되는 데, 이에 따라 앞에서 설명한 원리로 펌프(53) 정지와 더불어 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관이 배치되는 공간의 액위가 상승하여 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관은 원자로내의 액체에 잠기게 된다. 한편 노심(52)으로부터의 고온의 고온조(56) 액체는 펌프(53)로부터의 출력 대신 자연대류 유동에 의해서 중간열교환기(70)로 흐르게 되며, 이 액체의 열은 중간열교환기(70)의 벽을 통하여 차단통(61) 내부에 채워진 액체로 전달되고, 이 액체에 전달된 열은 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관에 전달된다. 이때 액체는 열전달율이 높은 성질을 갖는 소듐과 같은 액체금속을 사용하고 있으므로, 잔열제거용 열교환기(80)로의 효율적인 열전달이 가능하게 되며, 이러한 열전달로 가열된 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관 내부의 작동액체는 밀도차에 의해 외부의 외기열교환기(84)로 흐르게 되고, 외기열교환기(84) 공기에 의해 냉각된 액체가 다시 원자로 내부의 잔열제거용 열교환기(80)로 순환되어 자연발생적이고, 계속적인 열교환 사이클이 형성된다.

한편, 중간 열교환기(70)에서 잔열제거용 열교환기(80)와의 열교환을 통해 냉각된 중간열교환기(70) 내부를 흐르는 원자로 액체는 하부의 저온조(55)로 들어가게 되고, 저온조(55)를 통해 노심(52)으로 유입되고 노심의 붕괴열에 의해 가열되어 다시 고온조(56)로, 그리고 고온조(56)에서 중간열교환기(70)로의 액체의 순환이 이루어지게 되는 데 이러한 순환은 이 유로에서 노심(52)에서부터 고온조(56)를 거쳐 중간열교환기(70)까지의 고온 유로구간과 중간열교환기(70)에서 저온조(55)를 거쳐 노심(52)까지의 저온 유로구간이 각각 명확히 형성되기에 이에 따라 자연대류가 분명히 그리고 안정적으로 형성되게 된다. 이러한 자연대류는 사고시 자연적인 현상에 의해 자동적으로 형성되고 또 이로 인해 노심(52)의 냉각이 안정적으로 유지된다.

본 발명은 원자로의 사고발생시 잔열제거 기능을 피동적으로 수행하게 된다. 사고에 의해 원자로 노심(52)으로 액체를 이송시키는 펌프(53)의 작동이 중지되고, 이로 인해 차단통(61) 내의 저온조(55) 액체의 액위가 고온조(56) 액체의 액위만큼 상승하게 되며, 차단통(61) 내의 액체로 인해 잔열제거 열교환이 자연적으로 형성되는 것이다. 즉, 피동성을 구현할 수 있게 된다. 더구나, 본 발명의 계통에서 원자로 용기(51) 내의 액체의 순환 및 잔열제거용 열교환기(80)를 통한 잔열제거 사이클에서의 작동액체의 순환은 자연대류에 의해 자동적으로 이루어진다. 이는 외부로부터 전원 등의 공급이 없더라도 자동적으로 잔열제거가 가능하게 됨을 의미한다.

또한, 본 발명은 사고 발생에 따라 즉각적으로 잔열제거 기능이 구현될 수 있는 장점을 갖는다. 종래 도 2의 형식에 따른 잔열제거 계통에서는 잔열제거 회로가 형성되기 위해서 고온조(28) 내의 액체가 온도 상승에 의해 팽창하여 저온조(29)로 넘쳐들어가야만 잔열제거 열전달이 형성되었다. 이는 잔열제거 계통이 작동하기 까지 많은 시간을 소요하게 되어 즉각적인 대응이 어렵다는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명은 펌프의 작동이 정지됨에 따라 즉시 차단통(61) 내의 액체의 액위가 상승하여 잔열제거용 열교환기(80)와 액체가 접촉하게 되며, 이를 통해 잔열제거 회로가 즉시 형성된다. 따라서 본 발명은 원자로 사고에 즉각적으로 대응할 수 있는 장점을 제공한다.

본 발명의 이러한 즉각적인 잔열제거 작동 특성은 원자로내의 잔열을 조기에 제거할 수 있다는 장점 외에 다음과 같이 중요한 장점을 역시 지니게 된다.

1) 안정적인 노심 냉각

종래의 방식에서는 앞서 설명한 바와 같이 원자로 내의 액체가 온도가 상승하여 팽창하여 오버플로우 슬롯을 넘기 전까지는 본격적인 잔열제거가 이루어지지 않고 이에 따라 냉각원이 분명하지 않기에 노심을 냉각시키는 자연대류 유로의 형성이 불확실해진다. 또한 이로 인해 노심 통과 유량이 극히 작아지거나 또는 역류가 발생하기도 하여, 비록 원자로의 평균온도는 제한치를 넘지 않더라도, 국부적으로 노심내부에서는 온도가 제한치를 상승할 수 있게 되는 문제점이 존재할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 사고발생과 더불어 즉각적으로 본격적인 잔열제거가 이루어지고 이에 따라 냉각원이 분명하게 존재하게 되므로 노심을 통과하는 자연대류 유로가 명확이 형성되어 종래의 방법에서와 같은 노심냉각의 불확실성이 사라져 노심을 안정적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

2) 원자로 내부 구조물 온도의 장기 노출 방지

종래의 방식에서는 원자로 내부 액체 온도가 일정온도 이상으로 상승되어야만 잔열제거가 이루지지만 본 발명에서는 사고시 액체 온도의 일정온도 이상으로의 상승의 기다림 없이 바로 작동되므로 사고시 원자로 내부 구조물의 최고 도달 온도를 기존치보다 낮추거나 또는 내부 구조물이 높은 온도에 노출되어 있는 시간을 크게 줄여 구조물에 대한 열적부하를 줄여 구조물의 건전성을 향상시킨다.

또한, 본 발명에서 원자로 사고시에 중간열교환기(70)를 통한 열제거는 앞에서 설명한 이유로인해 고려치 않기에 사고시 종래 방식에서의 중간열교환기(70)를 통과하는 유량은 원자로로부터의 열제거 없이 단지 고온조(56)와 저온조(55)를 바로 연결시키는 효과만 낳게 된다. 이러한 효과는 원자로 내부의 고온부위와 저온부위간의 온도차이를 줄여 사고시 노심 냉각에 필수적인 자연대류 수두(head) 형성을 저해시키고 자연대류 냉각능력을 떨어뜨릴 수 있다. 그러나 본 발명에서는 중간열교환기(70)를 통과하는 액체 역시 잔열제거용 열교환기(80)로의 전열을 통하여 액체의 냉각이 이루어지기에 종래의 방식에서와는 달리 자연대류 수두 형성을 촉진시키는 장점을 지니게 된다.

발전소 사고 발생시 펌프(53)는 노심정지와 더불어 자동적으로 정지되도록 되어 있는데 이러한 기구가 제대로 작동되지 않는 극히 드문 다중 사고(multiple failure) 경우에도, 본 발명은 종래방식의 잔열제거 계통과 유사하게 작동된다. 즉, 원자로내의 액체가 온도상승으로 팽창하여 차단통(61)의 상부를 넘치게 되면 고온조(56)의 고온액체가 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관과 직접접촉이 이루어져 효율적으로 잔열제거를 수행하게 된다. 이 경우는 앞에서 언급한 국부냉각인 노심 냉각의 문제는, 펌프(53)가 작동하는 경우이므로 노심(52)에 충분한 유량이 공급되기에 발생하지 않게 된다. 즉, 본 발명은 다중사고 경우와 같은 극히 발생가능성이 낮은 사고까지를 포함하는 모든 경우에 사고시 노심(52) 및 원자로를 안정적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 잔열제거계통의 제1 실시예를 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예는 제1 실시예의 구조에 펌프(53) 작동에 따라 개폐가 연동되는 개폐막(91)을 설치하여 제1 실시예에서의 냉각 기능을 보강시키는 개념이다.

잔열제거 계통의 개폐막의 구조

도 8은 본 발명에 의한 풀형 액체금속로 잔열제거 계통의 제2 실시예를 도시한 도면이다. 도 9는 정상운전 상태시의 도 8의 개폐막(91)의 단면이고, 도 10은 사고 발생시의 도 8의 개폐막(91)의 단면이다.

본 실시예에서는 제1 실시예에서와 같은 잔열제거 계통에 고온조(56)의 액체가 차단통(61) 내부로 직접 순환될 수 있도록 하는 개폐막(91)이 부가될 수 있음을 보인다.

본 실시예에서 원자로 용기(51), 중간 열교환기(70), 잔열제거용 열교환기(80), 펌프(53)는 제1 실시예에서와 동일한 구조를 갖는다. 또한 도 8에서 제1 실시예에서와 동일한 도면번호는 동일한 구성을 나타내는 것이다.

본 실시예에 따른 개폐막(91)은 차단통(61)의 유로관(63)의 외측 벽면에 회동가능하게 장착된다. 차단통(61)의 유로관(63)의 외측벽면에는 고온조(56)에서 중간 열교환기(70)로 유입되는 액체가 차단통(61) 내부로도 유입될 수 있도록 관통구멍(94)이 형성된다. 개폐막(91)이 열리면 관통구멍(94)을 통해 고온조(56)의 액체는 잔열제거용 열교환기(80)가 장착된 차단통(61) 내부의 공간으로 흐르게 되어 고온조(56)에서 차단통(61) 내부의 공간으로 액체의 유동 경로를 형성하게 된다.

이때, 유로관(63)에 형성되는 관통구멍(94)은 차단통의 내측에서 경사지도록 형성된 입구(92)를 갖는다. 관통구멍(94)의 입구(92)는 유로관(63)으로부터의 가로방향길이가 하부면이 가장 길고 상부면이 가장 짧은 길이로 돌출되어 있는 형상을 갖고, 이와 같은 형상에 의해 개폐막(91)이 닫힌 상태에서 경사를 이루도록 한다. 이와 같은 경사는 개폐막(91) 자체의 하중에 의해 개폐막(91)이 닫힌 상태를 유지하도록 하기 위함이다.

개폐막(91)은 상기 관통구멍(94)의 입구(92)의 상부에서 힌지결합을 통해 회동가능하게 장착되며, 하부에는 액체 내에서 부력에 의해 부상하는 부상추(93)를 장착하고 있다. 부상추(93)는 개폐막(91)이 닫혀진 상태, 즉 정상상태에서는 개폐막(91)에 작용하는 고온조(56) 액체의 압력을 이길 수 있는 큰 중량을 갖도록 형성된다. 즉, 도 9에서, 부상추(93)에 의해 개폐막(91)이 갖는 모멘트에 의한 하부 방향으로의 힘이 개폐막(91) 전체에 작용하는 액체의 압력에 의한 상부방향으로의 힘보다 크도록 형성하는 것이다. 이는 정상작동시에 잔열제거 계통으로 고온조(56)의 액체의 흐름을 방지하기 위함이다.

또한, 개폐막(91)은 원자로의 사고 발생시, 차단통(61) 내부에 액체가 채워지는 경우 부상추(93)에 작용하는 부력에 의해 자동적으로 개방되도록, 즉 개폐막(91)이 도 10에서와 같이 열리도록 움직여야 한다. 부상추(93)의 부피는 이렇게 부력에 의해 개방이 자동적으로 이루어질 수 있을 정도로 형성한다. 즉, 부상추(93)의 구조는 추를 단 기구와 같은 구조가 되며, 이의 무게는 부상추(93)의 주변이 기체일 경우 자중에 의해 유로관(63) 내부의 액체압력을 이겨내고 개폐막(91)이 닫혀 있는 상태를 유지할 수 있을 정도가 되고, 부피는 부상추(93)의 주변이 원자로 액체일 경우 부력에 의해 개폐막(91)을 완전히 개방할 수 있을 정도가 되도록 한다. 부상추(93)의 부피가 부력에 의해 개폐막(91)을 완전히 개방할 수 있을 정도라는 의미는 부상추(93) 부분의 평균적인 밀도가 상기 고온조(56) 및 저온조(55)의 액체의 밀도보다 훨씬 더 작아 차단통(61) 내부에 액체가 채워질 때 그 액체의 부력에 의해 부상추(93)가 부상할 수 있을 정도라는 것이다.

잔열제거 계통의 개폐막의 작동

본 실시예에서 개폐막(91)은 원자로의 정상 작동시에는 닫혀있는 상태가 된다. 정상작동시에는 도 7a에서와 같이 차단통(61) 내부의 액체의 액위(X2)와 고온조(56) 액체의 액위(X1)가 큰 차이를 이루게 되며, 차단통(61) 내부의 대부분은 기체로 채워진다. 이에 의해 잔열제거용 열교환기로의 효율적인 열전달 경로가 이루어지지 않게 됨은 앞서 설명한 바와 같다.

이때는 도 9에서와 같이 개폐막(91)은 닫혀있는 상태가 된다. 기체 내에서는 부상추(93)의 중량에 의해 개폐막(91)이 시계방향으로 회전하려고 하는 모멘트를 받게 되며, 이러한 힘에 의해 개폐막(91)은 닫혀있는 상태를 유지하게 된다. 다만, 개폐막(91)에 작용하는 고온조(56) 액체의 압력에 의한 반대방향 모멘트가 부상추(93)에 의한 모멘트보다 작아야 한다.

원자로의 사고 발생시, 도 7b에서와 같이 차단통(61) 내부의 액체의 액위(X2)가 고온조(56) 액체의 액위(X1)와 거의 동일하게 되도록 상승한다. 이는 차단통(61) 내부가 액체에 의해 채워짐을 의미하며, 개폐막(91) 역시 액체의 영향을 받는다. 개폐막의 부상추(93)는 부력을 받아 상승하게 된다. 따라서 도 10에서와 같이 개방된 상태가 되며, 고온조(56) 액체가 차단통(61) 내부로 흐를 수 있게 된다.

이와 같이 개폐막을 형성하여 차단통(61) 내부로 고온조(56) 액체가 이동가능하게 되면, 고온조(56)의 액체가 저온조(55)로 순환하는 유로가 형성되고 이에 따라 고온조(56)의 액체가 바로 잔열제거용 열교환기(80)의 전열관에 직접 접촉되어 매우 효율적인 잔열제거 열전달 경로가 형성된다. 이러한 열전달 경로는 제1 실시예에서 설명된 중간열교환기(70) 내부를 통과하는 액체와 잔열제거용 전열관(80)간의 전열경로도 그대로 유지하면서 이루지게 된다. 따라서 제2 실시예의 경우 추가적인 장치 사용 및 변형으로, 제1 실시예의 장점을 그대로 유지하면서도 보다 효율적인 잔열제거를 가능하게 하는 상대적인 장점이 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 잔열제거 계통에 의하면 액체금속로에서 사고 발생시 노심의 잔열을 제거할 때 어떠한 외부로부터의 조작 없이도 자연대류에 의한 자동순환유로를 형성하며 피동성을 유지하면서 작동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 피동성을 유지하면서도 펌프의 가동이 정지된 순간 차단통 내부의 액위가 상승하도록 구성하여 사고 발생 직후 즉시 작동이 가능하며, 자연대류 수두의 형성이 효율적이 되도록 하는 잔열제거 계통을 제공할 수 있게 된다. 이에 따라 종래 방식에서 존재하는 사고 초반부에의 노심냉각 불확실성을 제거하여 발전소의 안전성을 향상시키고 또한 사고 시 원자로 내부 구조물이 고온에 노출되는 시간을 단축시키고 또 구조물의 최고온도를 낮추게 하여 구조물의 건전성을 향상시킨다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

노심(52)으로부터 나오는 고온의 액체를 수용하는 고온조(56)와, 격벽(54)을 통해 상기 고온조(56)와 분리되며 고온조(56)에서 열전달된 후의 저온의 액체를 수용하는 저온조(55)를 포함하는 원자로 용기(51);

상기 고온조(56)의 액체와 열교환을 하면서 고온조(56)의 액체를 저온조(55)로 배출하도록 하부면이 상기 저온조(55)에 연결된 채로 고온조(56)에 배열되고, 외부의 증기발생계통으로 상기 고온조(56)의 열을 전달하는 중간열교환기(70);

상기 중간열교환기(70)와 소정거리 이격되어 배열되고, 노심(52)으로부터의 잔열을 외부의 대기와 접촉하는 외기 열교환기(84)로 전달하는 잔열제거용 열교환기(80);

상기 중간열교환기(70) 및 잔열제거용 열교환기(80)를 감싸도록 형성되고, 개방된 상부면이 상기 고온조(56)의 액체 액위 상부로 돌출되고, 하부면이 상기 저온조(55)와 연결되며, 상기 고온조(56) 내의 액체가 상기 중간열교환기(70)로 유입될 수 있는 유로관(63)이 형성되는 차단통(61); 및

상기 저온조(55)의 액체를 노심(52)으로 이동시키고, 이에 따라 상기 차단통(61) 내의 액체의 액위를 상기 고온조(56)의 액체의 액위와 다르게 유지하는 펌프(53);

를 포함하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 1항에 있어서, 상기 잔열제거용 열교환기(80)는 상기 펌프(53)가 정상작동할 경우 상기 차단통(61) 내의 저온조(55) 액체와 접촉하지 않는 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 1항에 있어서, 상기 잔열제거용 열교환기(80)는 상기 중간열교환기(70)의 둘레에 소정 간격 이격된 채로 코일 형상으로 감겨있는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 1항에 있어서, 상기 중간열교환기(70), 잔열제거용 열교환기(80) 및 차단통(61)은 하나의 열교환 유닛을 형성하고, 상기 열교환 유닛이 적어도 하나 설치되는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 1항에 있어서, 상기 차단통(61)의 하부면에는 2 이상의 관통구멍(62,72)이 형성되며, 상기 하부면은 상기 원자로 용기(51)의 격벽(54)을 관통하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
노심(52)으로부터 나오는 고온의 액체를 수용하는 고온조(56)와, 격벽(54)을 통해 상기 고온조(56)와 분리되며 고온조(56)에서 열전달된 후의 저온의 액체를 수용하는 저온조(55)를 포함하는 원자로 용기(51);

상기 고온조(56)의 액체와 열교환을 하면서 고온조(56)의 액체를 저온조(55)로 배출하도록 하부면이 상기 저온조(55)에 연결된 채로 고온조(56)에 배열되고, 외부의 증기발생계통으로 상기 고온조(56)의 열을 전달하는 중간열교환기(70);

상기 중간열교환기(70)와 소정거리 이격되어 배열되고, 노심(52)으로부터의 잔열을 외부의 대기와 접촉하는 외기 열교환기(84)로 전달하는 잔열제거용 열교환기(80);

상기 중간열교환기(70) 및 잔열제거용 열교환기(80)를 감싸도록 형성되고, 개방된 상부면이 상기 고온조(56)의 액체 액위 상부로 돌출되고, 하부면이 상기 저온조(55)와 연결되며, 상기 고온조(56) 내의 액체가 상기 중간열교환기(70)로 유입될 수 있는 유로관(63)이 형성되는 차단통(61);

상기 고온조(56)의 액체가 상기 차단통(61) 내부로 이동가능하도록 상기 차단통(61)의 유로관(63) 벽면에 형성되는 관통구멍(94)에 회동가능하게 장착되고, 액체 내에서 부력에 의해 부상하는 부상추(93)를 하부에 장착한 개폐막(91); 및

상기 저온조(55)의 액체를 노심(52)으로 이동시키고, 이에 따라 상기 차단통(61) 내의 액체의 액위를 상기 고온조(56)의 액체의 액위와 다르게 유지하는 펌프(53);

를 포함하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 6항에 있어서, 상기 관통구멍(94)의 입구(92)는 상기 차단통(61) 내벽을 향해 하방으로 갈수록 점차적으로 돌출되어, 상기 개폐막(91)이 닫힌 상태에서 경사를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 6항에 있어서, 상기 부상추(93)의 중량은 상기 개폐막(91)이 닫힌 정상 작동 상태에서 고온조(56) 액체가 개폐막(91)을 밀어 내는 힘보다 크도록 설정되어, 액체금속로의 정상작동상태에서 개폐막(91)이 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.
제 8항에 있어서, 상기 부상추(93)의 평균밀도는 상기 저온조(55)의 액체의 밀도보다 작도록 설정되어, 상기 저온조(55) 액체의 부력에 의해 부상추(93)가 부상할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액체금속로의 잔열제거 계통.