JP6844062B2 - 移動型核燃料集合体構造変形測定装備 - Google Patents

Description

本発明は、移動型核燃料集合体構造変形測定装備に係り、より詳しくは、核燃料集合体の構造変形測定の正確度を高め、移動可能にコンテナタイプに構成され移動型核燃料集合体構造変形測定装備に関する。

原子力発電は、原子炉の内部で核燃料を用いて核分裂させるときに生成されるエネルギーを用いて１次冷却水を加熱し、加熱されたエネルギーを用いて蒸気発生器から２次冷却水にエネルギーを伝達することによって発生した蒸気を用いて蒸気タービンの回転エネルギーを変換して発電機で電気を生産する構造を有する。

核分裂のためのエネルギー源は核燃料によって提供される。

原子炉の内部に配列された核燃料は、図１に示したような核燃料集合体１０を単位として構成されている。核燃料集合体１０は、上端固定体１１、下端固定体１２及び支持格子１３からなる骨格体と、前記支持格子１２内に装入され、前記支持格子２内に形成されたスプリング及びディンプルによって支持される核燃料棒２０とから構成される。

ここで、それぞれの核燃料棒２０はペレット２１単位のウランと、このウランを保護するとともに放射能漏出を防止するためのジルコニウム合金被覆管２２とから構成され、長いバー（ｂａｒ）の形態に構成される。

このような核燃料集合体１０の製作のためには、核燃料棒２０の表面上の傷を防止するとともに支持格子１３の損傷を防止するために、核燃料棒２０の表面にラッカーを塗布して骨格体に装入した後、上下端固定体１１、１２を付着して固定することで、核燃料集合体１０の組立てを仕上げる。

その後、完成された核燃料集合体１０のラッカーを除去した後、核燃料棒２０間の間隔、歪み、全長、寸法などを検査することによって核燃料集合体１０の製造工程を完了する。

一方、前記のように製造工程が完了した核燃料集合体１０は、原子炉にすぐ投入されるものではなく、核燃料集合体１０の構造変形有無に対する検査工程が実施される。

これは、原子炉内に複数の核燃料集合体１０が配置される過程で隣接した核燃料集合体１０の間で衝突することを防止するためである。

すなわち、核燃料集合体１０の製作工程中に核燃料集合体に構造変形が発生する場合、隣接した核燃料集合体１０との衝突が発生することができ、よって核燃料棒２０の被覆管２２が破損されることもできる。核燃料棒２０の被覆管２２が破損されれば、核燃料から放射能が過多に漏出して１次冷却水の汚染が深くなり、破損がひどい場合には、核燃料棒２０が脱落して原子炉の内部で移動することによって深刻な事態をもたらすこともあるものである。

したがって、前記核燃料集合体１０は品質によって高度の信頼性が要求され、核燃料集合体１０の構造的変形を検査する作業は非常に重要な課題であるというのは明らかである。

よって、核燃料集合体１０の構造的変形を測定して検査するための装備の開発が要求されている実情である。

もちろん、先行技術に開示されているように、核燃料集合体１０の構造測定のための装備が備えられているが、これは核燃料集合体１０の支持格子１３の構造測定に限られて核燃料集合体１０全体の測定に限界がある問題がある。

韓国特許登録第１０−１２４４８６５明細書

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、製作された核燃料集合体の全体構造変形有無を測定して核燃料集合体の品質測定の正確度を高め、移動可能にコンテナタイプに構成することにより、特定の場所に限られることなしに測定場所の運用に対する効率性を高めた移動型核燃料集合体構造変形測定装備を提供することにある。

本発明は、前述した目的を達成するために、コンテナと、前記コンテナの内側に配置された動力手段及び積載台と、前記コンテナの積載台の一側に配置され、ヒンジ手段及び核燃料集合体の直立固定のための固定手段が備えられた台座と、前記積載台に装着され、一端部には前記ヒンジ手段に着脱する回動軸が取り付けられ、前記動力手段の動力によって、ヒンジ手段に結合された回動軸を中心に台座の固定手段の一側に直立されるカラムと、前記台座に直立したカラムの高さ方向に昇降し、固定手段に直立した核燃料集合体の構造変形有無を測定するスキャナーとを含む移動型核燃料集合体構造変形測定装備を提供する。

ここで、前記ヒンジ手段は、台座の一端部両側に取り付けられ、前記カラムを向かってレールが取り付けられた固定台と、前記固定台に取り付けられ、固定台のレールに沿って移動し、回動軸の一部を収容する第１収容溝が形成された第１ボディーと、前記第１ボディーの一端部に軸結合されて第１ボディーに向かって回動し、回動軸の残り一部を収容する第２収容溝が形成された第２ボディーとを含むことが好ましい。

また、前記コンテナの内側には、積載台の長手方向にスキャナーの校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）のためのスタンダード（ｓｔａｎｄａｒｄ）が備えられ、前記スタンダードは前記固定手段に着脱し、カラムの一側に直立されるように直線形に構成されることが好ましい。

また、前記コンテナの内側には、前記台座を基準に両側にそれぞれ支持部が取り付けられ、前記支持部は、コンテナ上でコンテナの内外側に向かって水平方向に回動する水平部と、水平部の端部で地面に向かって垂直に回動する垂直部とを含むことが好ましい。

本発明による移動型核燃料集合体構造変形測定装備は次のような効果がある。

第一、核燃料集合体全体の構造変形有無を測定することができるので、核燃料集合体の構造変形測定の正確度を高めることができる効果がある。

すなわち、核燃料集合体の全体構造に関連して、エンベロープ、長さ、最大勾配を測定することができるので、核燃料集合体の特定部位だけでなく、核燃料集合体全体の構造変形有無を測定することができるものである。

よって、良質の核燃料集合体のみ原子炉に投入できるので、隣接した核燃料集合体間の衝突による核燃料集合体の破損は発生しなく、大型事故を防止することができる効果がある。

第二、測定の装備を構成する各構成要素が分離及び結合可能に備えられ、このような複数の構成を交通手段を用いて運ぶことができるようにコンテナタイプに構成されることにより、測定装備を所望の場所に運搬及び移動させることができる。

よって、特定の場所に限られずにどこでも核燃料集合体を測定することができるので、核燃料集合体測定空間運用の効率性を高めることができる効果がある。

核燃料集合体及び核燃料棒を別個に示した図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備を示した分解斜視図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備のコンテナの内部を示した斜視図である。 図３の「Ａ」部が結合された状態を拡大して示した斜視図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備の台座部位を拡大して示した斜視図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備のスタンダードが取り付けられた部位を示した斜視図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備においてスキャナーの校正のためにカラムが直立し、スタンダードがカラムの一側に直立した状態を示した斜視図である。 本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備を用いて核燃料集合体の測定を行う過程を手短に示した図である。

本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に合う意味及び概念に解釈されなければならない。

以下、添付図面の図２〜図８を参照して本発明の好適な実施例による移動型核燃料集合体構造変形測定装備について説明する。

移動型核燃料集合体構造変形測定装備は、製作された核燃料集合体が原子炉に投入されるに先立ち、核燃料集合体の全体構造変形有無を測定することができるようにしたことに技術的特徴がある。

これにより、要求基準に合う核燃料集合体のみ原子炉に投入されることができるので、核燃料集合体の衝突による事故を事前に防止することができる。

また、運搬及び移動可能にコンテナタイプに構成されることにより、核燃料集合体測定のための場所に制約されなくなる。

これにより、核燃料集合体測定場所運用に対する効率性を高めることができる。

移動型核燃料集合体構造変形測定装備（以下、「測定装備」という）は、コンテナ１００と、積載台２００と、台座３００と、カラム４００と、スキャナー５００と、スタンダード６００と、支持部７００とを含んでなる。

コンテナ１００は測定装備の全体外観を構成し、実質的な測定のための構成を外部から保護する役割をする。

コンテナ１００は内部空間を提供し、容易に運搬及び移動することができるように四角形になることが好ましい。

コンテナ１００は、内部が容易に開放できるように、図２に示したように、ベース１１０と、ベース１１０を被せることができるカバー１２０とから構成されることが好ましい。

次に、積載台２００は測定装備を構成するカラム４００を装着させるための構成であり、ベース１１０の長手方向に固定される。

ここで、積載台２００には、カラム４００が安定的に運搬できるように、カラムが触れる面に沿って緩衝材（図示せず）が備えられることが好ましい。

積載台２００の構成は特に制限されないが、複数のフレームから構成されることが好ましい。

一方、前記積載台２００の一側には動力手段２１０が取り付けられる。

動力手段２１０は積載台２００に装着されているカラム４００を直立させるための動力を発生するもので、油圧シリンダーが提供されることが好ましい。

動力手段２１０は、コンテナ１００の内部空間の効率性を高めるために、フレームから構成された積載台２００の内側に取り付けられることが好ましい。

次に、台座３００はカラム４００の直立空間を提供し、積載台２００の一側に取り付けられる。

すなわち、カラム４００は積載台２００に横になった状態で運搬及び移動されるが、測定場所ではカラム４００が直立しなければならない。前記台座３００は直立したカラム４００の下端部を支持することになるものである。

台座３００は平面を提供し、ヒンジ手段３１０と固定手段３２０とを含む。

ヒンジ手段３１０はカラム４００の回動のための構成であり、後述するカラム４００の回動軸が結合され、前記ヒンジ手段３１０を中心にカラム４００が直立するようにした構成である。

ヒンジ手段３１０は台座３００の一端部の両側に固定され、固定台３１１と、第１ボディー３１２と、第２ボディー３１３とから構成されることが好ましい。

固定台３１１は台座３００に固定される部位であり、それぞれの固定台３１１にはレール３１１ａが取り付けられる。

レール３１１ａは固定台３１１上で第１ボディー３１２及び第２ボディー３１３が後述するカラム４００の回動軸に向かって往復移動することができるようにする手段である。

第１ボディー３１２はカラム４００の回動軸の一部を収容する第１収容溝３１２ａを有し、前記レール３１１ａに沿って往復移動する。

第１収容溝３１２ａは、回動軸を安定的に収容することができるように、回動軸の直径の半分に当たる半円形に形成されることが好ましい。

図示されてはいないが、レール３１１ａ上での第１ボディー３１２の移動はモーターなどの動力によってなされるようにすることが好ましい。

第２ボディー３１３は第１収容溝３１２ａに収容された回動軸の残り一部を収容する第２収容溝３１３ａを有し、第１ボディー３１２の端部にヒンジ結合される。

すなわち、第２ボディー３１３は第１ボディー３１２の端部を基準に回動して、第１収容溝３１２ａに収容された回動軸を覆うように取り付けられたものである。

そして、固定手段３２０は測定対象である核燃料集合体の直立固定のための構成であり、図４に示したように、台座３００の他側に取り付けられる。

ここで、固定手段３２０には、核燃料集合体測定器具であるスキャナー５００の校正のためのスタンダード６００が固定されることもある。

次に、カラム４００は核燃料集合体測定のためのスキャナー５００の昇降を提供する構成であり、積載台２００に装着されて提供される。

すなわち、核燃料集合体の全体構造変形有無を測定するためには、前記固定手段３２０に核燃料集合体が直立され、直立した核燃料集合体を測定するために核燃料集合体の一端部と他端の間で移動しながらスキャナー５００の測定が行われ、前記カラム４００はスキャナー５００の移動経路を提供するための構成である。

カラム４００は積載台２００上にコンテナ１００の長手方向に横になった状態で提供され、積載台２００に取り付けられた緩衝材がカラム４００と積載台２００間の摩擦を防止することができる。

カラム４００の一端部の両側には回動軸４１０が取り付けられる。

回動軸４１０は前述したヒンジ手段３１０に結合され、積載台２００に横になっているカラム４００を直立させるための軸の役割をする。

このような構成のカラム４００は、積載台２００に横になった状態で運搬及び移動されるが、測定作業時には回動軸４１０がヒンジ手段３１０に結合され、その回動軸４１０を中心に回動して直立して使われるものである。

次に、スキャナー５００は固定手段３２０に固定された測定対象物である核燃料集合体の構造的変形有無を測定する装備であり、カラム４００の長手方向に移動することができるように取り付けられる。

スキャナー５００は核燃料集合体のエンベロープ、長さ及び最大勾配を測定し、変位センサーと水準計などを含む。

エンベロープは、核燃料集合体の上下端部が固定された状態で平面視で四角形の核燃料集合体の外郭形状が‘仮想の正方形’の範囲から外れた程度であり、支持格子の変形有無を測定するための基準である。

また、最大勾配は核燃料集合体が拘束されずに直立した状態で傾いた程度である。

次に、スタンダード６００は、核燃料集合体の長さ、エンベロープ及び最大勾配を測定するために提供された標準物であり、コンテナ１００のベース１１０の一側に備えられる。

すなわち、核燃料集合体の測定前、スタンダード６００を介してスキャナー５００の校正作業を実施することにより、追後のスキャナー５００による核燃料集合体測定の正確度を高めることができるものである。

次に、支持部７００は、核燃料集合体の測定時、ベース１１０を地面に固定させるための構成であり、台座３００を基準に両側ベース１１０に取り付けられる。

すなわち、支持部７００は、核燃料集合体の測定時、地面に配置されたベース１１０の遊動を防止して核燃料集合体測定の正確度を高めるための構成である。

支持部７００は、図５に示したように、水平部７１０と垂直部７２０とを含む。

水平部７１０は、垂直部７２０が地面に対応することができるように、コンテナ１００の内部、すなわちベース１１０から地面に向けて垂直部７２０を露出させる構成であり、ベース１１０上でコンテナ１００の内外側に向かって回動することができるように軸結合される。

垂直部７２０は地面に実質的に支持される構成であり、水平部７１０の端部に取り付けられる。

ここで、垂直部７２０は、水平部７１０の端部で回動することができるように、軸結合される。

すなわち、垂直部７２０は、コンテナ１００の内部空間の活用度を高めるために、水平部７１０と同じ方向に取り付けられているが、コンテナ１００の外では、図５に示すように、回動して地面に垂直に支持される構成である。

以下、前述した構成を有する移動型核燃料集合体構造変形測定装備を用いた核燃料集合体測定過程について図８を参照して詳細に説明する。

コンテナ１００に保管された測定装備を測定場所に運搬する。（Ｓ１００）

ここで、コンテナ１００は、陸上、海上及び航空で運搬可能である。

一方、測定場所に運搬されたコンテナ１００は、核燃料集合体測定のために、カバー１２０を脱いで、ベース１１０上に備えられた測定装備を外部に露出させる。（Ｓ２００）

ついで、支持部７００の水平部７１０を回転させてベース１１０の半径の外に位置させる。

ついで、垂直部７２０を回転させて地面に支持させることにより、ベース１１０が遊動なしに地面に固定される。

ここで、垂直部７２０は高さ調節可能に構成されるので、地面が均一でなくても安定感ある支持力を提供することができる。

ついで、支持部７００の設置が完了すれば、積載台２００に固定されていたカラム４００の拘束を解除する。

すなわち、運搬積載台２００上でカラム４００が遊動しないように締結されていたボルトなどの締結手段を緩めてカラム４００の拘束を解除させる。

ついで、固定台３１１のレール３１１ａ上で第１ボディー３１２をカラム４００の回動軸４１０に移動させる。

このとき、回動軸４１０の下部は第１ボディー３１２の第１収容溝３１２ａに収容される。

ついで、第２ボディー３１３を回動させて第２収容溝３１３ａが回動軸４１０の上部を覆って固定させる。

これにより、カラム４００の回動軸４１０はヒンジ手段３１０と軸結合される。

ついで、動力手段２１０である油圧シリンダーをカラムに連結する。

すなわち、油圧シリンダー２１０の端部を積載台２００に装着されたカラム４００の下部に軸結合させる。

ついで、油圧シリンダー２１０を作動してカラム４００を直立させる。（Ｓ３００）

これにより、カラム４００は、図７に示したように、台座３００上に直立した状態になる。

また、カラム４００はスキャナー５００がカラム４００の高さ方向に昇降するように構成される。

ついで、スキャナー５００による核燃料集合体測定値の正確度を高めるために、スキャナー校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）作業を実施する。（Ｓ４００）

このために、ベース１１０の一側に備えられたスタンダード６００を台座３００の固定手段３２０に固定させる。

これにより、スタンダード６００は、図７に示したように、カラム４００の一側に直立した状態になる。

その後、スキャナー５００を作動させることで、スタンダード６００を測定しながらスキャナー５００の標準値情報を校正する作業を行う。

すなわち、スタンダード６００により、スキャナー５００のスタンダード標準長さ値、エンベロープ標準値、最大勾配標準値などを校正する作業を行う。

ついで、スキャナー５００の校正作業が完了すれば、クレーンを用いてスタンダード６００を元の位置に復帰させ、核燃料集合体を台座３００の固定手段３２０に固定させる。

ついで、スキャナー５００を作動させれば、スキャナー５００はカラム４００に沿って昇降しながら核燃料集合体の長さ、エンベロープ、勾配などを測定し、スタンダード６００によって測定した標準値と比較して核燃料集合体の構造的変形を測定する。（Ｓ５００）

ついで、核燃料集合体測定が完了すれば、前述した一連の過程を逆順に進めてベース１１０にカバー１２０を被せることによってコンテナ１００を元の状態に復元させる。

ついで、コンテナ１００を他の場所に運搬させることにより、核燃料集合体に対する構造的変形測定作業を完了する。

これまで説明したように、本発明による移動型核燃料集合体構造変形測定装備は、核燃料集合体の構造全体変形有無を測定し、移動及び運搬ができるようにコンテナタイプに構成したことに技術的特徴がある。

これにより、核燃料集合体の構造的変形に対する測定の正確度を高めることができ、測定場所に制約されないので、測定作業の効率性を高めることができる。

以上で本発明を開示の具体例について詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内で多様な変形及び修正が可能であるのは当業者に明らかであり、このような変形及び修正が添付の特許請求範囲に属するというのは言うまでもない。

１００ コンテナ
１１０ ベース
１２０ カバー
２００ 積載台
２１０ 動力手段（油圧シリンダー）
３００ 台座
３１０ ヒンジ手段
３１１ 固定台
３１１ａ レール
３１２ 第１ボディー
３１２ａ 第１収容溝
３１３ 第２ボディー
３１３ａ 第２収容溝
３２０ 固定手段
４００ カラム
４１０ 回動軸
５００ スキャナー
６００ スタンダード
７００ 支持部
７１０ 水平部
７２０ 垂直部

Claims (4)

1. コンテナと、
   前記コンテナの内側に配置された動力手段及び積載台と、
   前記コンテナの積載台の一側に配置され、ヒンジ手段及び核燃料集合体の直立固定のための固定手段が備えられた台座と、
   前記積載台に装着され、一端部には前記ヒンジ手段に着脱する回動軸が取り付けられ、前記動力手段の動力によって、ヒンジ手段に結合された回動軸を中心に台座の固定手段の一側に直立されるカラムと、
   前記台座に直立したカラムの高さ方向に昇降し、固定手段に直立した核燃料集合体の構造変形有無を測定するスキャナーとを含む、移動型核燃料集合体構造変形測定装備。
2. 前記ヒンジ手段は、
   台座の一端部両側に取り付けられ、前記カラムを向かってレールが取り付けられた固定台と、
   前記固定台に取り付けられ、固定台のレールに沿って移動し、回動軸の一部を収容する第１収容溝が形成された第１ボディーと、
   前記第１ボディーの一端部に軸結合されて第１ボディーに向かって回動し、回動軸の残り一部を収容する第２収容溝が形成された第２ボディーと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の移動型核燃料集合体構造変形測定装備。
3. 前記コンテナの内側には、積載台の長手方向にスキャナーの校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）のためのスタンダード（ｓｔａｎｄａｒｄ）が備えられ、前記スタンダードは、前記固定手段に着脱し、カラムの一側に直立されるように直線形に構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の移動型核燃料集合体構造変形測定装備。
4. 前記コンテナの内側には、前記台座を基準に両側にそれぞれ支持部が取り付けられ、前記支持部は、
   コンテナ上でコンテナの内外側に向かって水平方向に回動する水平部と、
   水平部の端部で地面に向かって垂直に回動する垂直部とを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の移動型核燃料集合体構造変形測定装備。

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