KR0158198B1 - 핵연료봉 전단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로에서 연소가 끝난 연료봉을 짧게 절단하기 위한 핵연료봉 전단장치에 관한 것으로, 핵연료집합체(3)의 몸체와 하단부가 동일한 전단날로 절단되지 않도록 전단부재(17)에 2개의 개구부가 갖춰지고, 이들 중 1개의 개구부가 핵연료집합체(3)의 하단부를 절단하는 앞쪽개구부(18)를 이루는 한편, 나머지 개구부는 핵연료집합체(3)를 절단하는 뒤쪽개구부(19)를 이루도록 구성되며, 상기 전단부재(17)의 상부에는 샤시(1)에 수직방향으로 수납부(2)가 세워진 상태로 설치되고 그 내부에는 핵연료집합체(3)가 수직으로 배열됨과 더불어 상기 뒤쪽개구부(19)의 바닥부에는 전단부재(17)의 이동방향에 직각방향인 축(35)을 중심으로 회동되는 개폐플랩(34)이 설치되어, 이 핵연료집합체(3)가 상기 전단부재의 이동동작에 따라 핵연료집합체의 하단부에 횡방향으로 전단력을 가해서 절단시키면 상기 개폐플랩(34)을 통해 절단편을 배출부(15)로 배출시키도록 되어 있다.

Description

핵연료봉 전단장치

본 발명은 원자로에서 연소가 끝난 연료봉을 짧게 절단하기 위한 핵연료 전단장치(剪斷裝置)에 관한 것이다.

일반적으로 원자로의 노심에서 핵연료를 꺼낸 다음에는, 이 방사능에 오염된 핵연료봉을 냉각시키기 위해 일정시간 동안 푸울(pool)에다 저장하게 된다. 그리고 나서 이 핵연료를 저장할지 또는 재처리할지를 결정하게 되는 바, 저장할려는 경우에는 저장하기 쉽도록 집합체로 되어 있는 연료봉과 기타의 구성물인 예컨대 상·하단부재나 안내튜우브 또는 지지용 격자구조물 등을 각각 분리시켜, 핵연료집합체의 부피가 줄여지도록 하는 것이 바람직하다.

그런데 이와 같은 핵연료집합체는 일단 원자로 내에 들어갔다 나온 것이어서 방사능에 심하게 오염되어 있는 바, 이는 원자로 내부를 거치는 사이에 중성자의 활동으로 코발트 60이 방사능을 방출한 다음 동위원소인 안정된 상태의 니켈 60으로 변화되기 때문이다. 그러나 핵연료집합체를 제외한 나머지 구조물들은 핵연료집합체에 비해 그리 심하게 오염되어 있지는 않다.

그리고, 이와 같은 핵연료집합체의 점유공간을 줄이기 위해서는 핵연료집합체를 작은 조각으로 절단해서 저장용기에다 저장하는 것이 유리하다. 또, 핵연료를 재처리함에 있어서도 연료봉 내에 남아있는 핵연료를 용해시켜야 한다는 점에서 본다면 상기 핵연료집합체를 잘게 절단하는 작업부터 시작하게 된다. 따라서, 이러한 절단작업은 대부분 일련의 공정을 따라 이루어지게 되고, 또 이러한 공정에 소요되는 장비로서는 핵연료집합체를 절단하는데 소요되는 전단장치와 연료봉을 수납시켜 내부에 수납된 연료봉이 전단장치로 옮겨지도록 안내하는 수납부로 이루어지게 된다.

한편, 현재 가장 널리 사용되고 있는 원자로 형식인 PWR형과 PWA형 원자로에 사용되는 핵연료집합체로서는, 예컨대 직경이 cm단위로 되면서 길이가 수 m인 수백개의 연료봉이 집속시켜진 상태에서 양쪽끝에 커다란 2개의 단부부재사이에 평행하게 배열되어져 고정된 형태를 이루고서, 이들 양족 단부부재 사이에서 연료봉들이 일정간격을 유지하게 되도록 하는 복수의 판격자가 설치된 구조로 되어 있다. 또, 상기 핵연료집합체의 바닥부를 감싸주게 되는 하단부에는 통상적으로 그 가장자리에 연장부가 용접으로 접속되어 연장되어진 형태로 되어 있다.

이러한 핵연료집합체를 절단하는 종래의 기술로서, 예컨대 영국특허 제1,314,803호에 이른바 수평절단방식으로 연료요소를 절단하는 방법이 기재되어 있는 바, 이는 절단작업을 위한 수직위치로 되기 전에 먼저 수평위치를 하도록 된 이른바 수평식 전단장치가 사용되도록 되어 있고, 또 프랑스 특허 제75 27897호에도 핵연료집합체를 전단하기 위한 전단기가 기재되어 있기도 하다.

그런데, 이러한 종래의 전단장치들은 모두 설치대역할을 하는 샤시에 전단부재가 선택적으로 이동할 수 있게 설치되고서, 이 전단부재의 전면부에 전단날이 갖춰지는 한편 샤시에도 이 전단날에 대응하는 고정날이 갖춰져 이들 전단날과 고정날이 전단평면을 이루어 마치 가위의 전단작용과 같은 방식으로 절단이 이루어지도록 되어 있다.

따라서, 상기와 같은 구조를 가진 전단장치의 절단동작은 항상 같은 형식으로 이루어지게 되는 바, 즉 전단부재가 뒷쪽으로 이동하면 전단날과 고정날 사이로 핵연료집합체가 공급되어 전단평면을 지나 소정량 만큼 돌출시켜지게 되고, 이 상태에서 전단부재가 앞으로 이동함으로써 전단날이 고정날과 협력해서 전단작용으로 연료봉들을 절단하게 된다. 이때 고정날은 연료봉들이 뒷쪽으로 밀려나지 못하도록 받쳐주는 역할도 하게 된다. 이어, 다시 전단부재가 후진하여 상기와 같은 절단동작을 되풀이 하게 된다.

이러한 절단동작이 원할하게 이루어지도록 하려면, 1개 이상의 측면클램프로 핵연료집합체를 압착해서 전단작업시에 핵연료집합체를 이루는 연료봉들이 이탈하지 않도록 하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 기술에서는 첫번째 작업인 하단부를 핵연료집합체로부터 분리시키는 작업을 하기가 어렵고, 특히 핵연료집합체의 하단부 가장자리둘레에 설치된 묶음부의 존재가 절단작업에 큰 장애가 되는바, 즉 하단부 가장자리에 갖춰진 묶음부의 뒷쪽부분이 완전히 절단되지 않고 하단부의 상부면내로 밀려들어가게 된다. 이러한 현상은 연료봉을 그 길이에 대해 직각방향으로 절단하도록 된 전단날이 상기 하단부 가장자리를 둘러싸고 있는 묶음부를 절단할 수가 없기 때문이다.

제1도는 본 발명 핵연료 전단장치의 요부를 개략적으로 나타낸 사시도.

제2도는 본 발명에서의 전단부재의 사시도.

제3도는 본 발명에서의 전단부재가 샤시에 설치되는 형태를 나타낸 횡단면도.

제4도는 제3도의 변형예를 나타낸 부분단면도.

제5도는 제2도로 도시된 전단부재의 개념구성을 개략적으로 나타낸 개념도.

제6도는 수납부의 아래부분을 도시한 횡단면도.

제7도는 수납부의 윗부분을 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 샤시 2 : 수납부

3 : 핵연료집합체 5 : 보강벽체

7 : 슬라이더 8 : 뒷벽체

11 : 덮개 12 : 잭

13 : 아랫부분 15 : 배출부

17 : 전단부재 18 : 앞쪽개구부

19 : 뒷쪽개구부 20 : 레일부

21 : 상부로울러 23 : 하부로울러

25 : 레일상부면 26 : 레일부

29 : 상부레일 30 : 상부로울러

33 : 끼움부재 34 : 개폐플랩

36 : 로울러 37 : 안내면부

38 : 경사면부 40 : 잭

41 : 보조벽체 43 : 윗부분

45 : 수평판 49 : 수직판

50 : 모우터 52 : 전단날지지부

53 : 전단날 60,61 : 잭

63 : 절첩부재

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 발명된 것으로, 핵연료집합체의 몸체와 하단부가 같은 절단날로 절단되지 않도록 전단부재에 2개의 전단용 개구부가 갖춰지도록 하고서 그 중 1개의 개구부가 핵연료집합체의 하단부를 절단하는 앞쪽 개구부를 이루는 한편, 나머지 개구부는 핵연료집합체를 절단하는 뒷쪽개구부를 이루도록 구성되어 있다.

또, 전단부재의 상부에는 수납부가 샤시에 수직방향으로 세워져 설치되고서 그 내부에 핵연료집합체가 수직으로 배열되어 수납되도록 되어 있는바, 이렇게 핵연료집합체가 수납부내에 수납된 상태에서 밑으로 내려가 하부에 설치된 전단부재의 이동동작에 따라 핵연료집합체의 하단부절단과 핵연료집합체의 절단이 이루어지도록 되어 있다. 여기서, 상기 하단부절단과 핵연료집합체를 절단하는 1개의 전단날과 2개의 고정날에 의해 이루어지는 전단평면은 수평면을 이루게 된다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 요부를 개략적으로 도시한 사시도인바, 수평으로 절단해서 본 이 제1도에는, 도시된 것과 같이 핵연료집합체가 전단장치의 윗쪽에 수직방향(화살표 B방향)으로 세워져 설치되고서, 전단부재가 전단장치내에서 수평방향(화살표 A방향)으로 왕복이동하도록 되어 있다. 여기서, 이 전단부재가 화살표 A방향으로 전진하게 되면 이 전단부재의 뒷쪽개구부에 고정설치된 전단날이 핵연료집합체를 절단하는 한편, 전단부재가 화살표 A방향과 반대방향으로 후진할 때에는 핵연료집합체의 하단부를 에워싸는 묶음부를 밀어 떼어내는 동작을 하게 된다. 화살표 C방향은 왼쪽방향이 된다. 따라서, 전단날의 상부면과 이 전단날과 대응해서 핵연료집합체 수납부의 하단부에 마련되어 있는 고정날의 하부면으로 이루어지는 전단평면이 화살표 A-C에 의해 이루어지는 수평면과 나란한 평면을 이루게 된다.

그리고, 본 발명 핵연료봉 전단장치는 대체적으로 U자형상 단면을 이루어 윗쪽이 개방시켜진 형상을 한 샤시(1)를 기초로 구성되는 바, 상기 전단부재(17)의 상부위치에 샤시(1)에 고정되어 그 내부에 절단될 핵연료집합체(3)가 수납되는 수납부(2)가 수직방향으로 세워져 설치되도록 되어 있다. 이 경우 핵연료집합체는 수납부(2)내에 하단부가 밑쪽을 상단부가 윗쪽을 향하도록 배치되어 수납되게 된다.

그리고, 샤시(1)에 설치되는 전단부재(17)에는 안내부재가 갖춰져 전단날(53)을 이동시키도록 하는 새들(saddle)형태를 이루도록 되어 있어서, 이 전단부재(17)의 이동에 마찰이 적게 직선왕복 이동을 교대로 할 수 있도록 되어 있다. 또, 상기 수납부(2)의 아랫부분(13)은 클램프 역할을 하도록 구성되어 있는 한편 양 측벽의 각 내부에는 미소하게 이동하게 되는 보조측벽을 갖는 구조로 되어 있다.

먼저, 샤시(1)의 구조에 대해 설명한다.

샤시(1)는 제1도에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 배치된 비임(beam)과 가로방향으로 배치된 예컨대 보강벽(5)과 같은 것으로 기본설치대가 이루어지고서 윗쪽이 개방된 형태를 이루어, 이 개방부위를 잭(12)에 의해 구동되어지는 덮개(11)가 부분적으로 덮어주도록 되어 있다. 또, 샤시(1)에는 제3도에 도시된 것과 같이 전단부재(17)의 이동을 안내하는 2개의 안내수단이 갖춰져 있는 바, 즉 윗쪽의 레일부(20)는 전단부재(17)가 이동할 때 수평상태를 유지하도록 하는 역할을 하는 한편, 아랫쪽의 레일부(26)는 전단부재(17)의 이동시에 좌우평형을 유지하도록 하는 역할을 하게 된다.

또, 샤시(1)의 뒷쪽에는 강체로 된 보강벽(5)이 갖춰져 있는 바, 이 보강벽(5)은 전단작업시에 받게 되는 수십톤에 달하는 힘에 대응하기 위한 것이다. 그리고, 샤시(1)의 하부에는 절단된 연료봉을 수집해서 저장용기로 투입하도록 하는 깔때기형상을 한 배출부(15)가 갖춰져 있다. 샤시(1)의 내부 양쪽측면에는 뒷쪽이 수평면을 이루면서 앞쪽에 하향경사면(38)을 가진 안내면부(37)가 갖춰져, 이 안내면부(37)를 상기 전단부재(17)의 뒷쪽개구부(19) 하부에 갖춰진 개폐플랩(34)의 로울러(36)가 구름접촉하여 축(35)을 중심으로 개폐플랩(34)을 개폐시키도록 되어 있다.

다음에는 전단부재(17)에 대해 설명한다.

제2도에 사시도로 도시된 것과 같이, 전단부재(17)는 대체로 서랍형태를 하고서 샤시(1)내에서 왕복이동을 할 수 있게 구성되어 그 상부에 2개의 개구부(18,19)를 갖춘 구조로 되어 있다. 이들 개구부(18,19)중 앞쪽개구부(18)는 바닥이 막혀져 있는 반면, 뒷쪽개구부(19)는 바닥이 개방되어 필요할 때 개폐플랩(34)에 의해 개폐시켜지도록 되어 있다. 여기서, 상기 전단부재(17)의 배치는 그 상부면이 전단평면과 같은 면을 이루도록 되어 있다.

제5도는 전단부재(17)와 그에 갖춰진 개구부(18,19)의 작용을 설명하기 위한 종단면도이다.

여기서, 상기 앞쪽개구부(18)내에 절단될 핵연료집합체의 하단부의 전단위치가 전단날(53)과 정확히 같은 높이가 되도록 삽입되어져야 하지만, 실제로는 이 앞쪽개구부(18)의 깊이는 여러가지 핵연료집합체를 수용할 수 있도록 하기 위해 깊게 형성시키고서 바닥에다 깊이 조절용으로 쐐기형태를 한 끼움부재(33)를 삽입해서 나사로 고정시키도록 되어 있다.

한편, 바닥부가 개방된 뒷쪽개구부(19)에는 전단날(53)을 지지하는 날지지부재(52)가 고정되어 있는바, 이 날지지부재(52)는 뒷쪽벽체 내부로 들어간 상태에서 도시되지 않은 나사로 조여져 고정되도록 되어 있다. 따라서 이 날지지부재(52)의 상부에 전단날(53)이 설치되고서 이 전단날(53)의 상부면이 바로 전단평면을 이루도록 되어 있다.

그리고, 상기 뒷쪽개구부(19)의 바닥부는 개방되어 있지만, 축(35)을 중심으로 회전해서 바닥부를 개폐시킬 수 있도록 설치된 개폐플랩(34)에 의해 닫혀질 수 있게 되어 있는 바, 이의 동작에 대해서는 다음에 설명될 전단부재(17)의 동작을 설명할 때 하기로 한다. 이 개폐플랩(34)에는 좌우측 양쪽에 2개의 아암(39)이 갖춰져 이들 아암(39)의 하단부에 로울러(36)가 설치되어 있는 바, 이들 로울러(36)는 샤시(1)의 안내면부(37)를 따라 구르도록 되어 있다. 이들 개폐플랩(34)과 안내면부(37)에 대해서도 다음에 설명하기로 한다.

제3도에는 샤시(1)내에 전단부재(17)가 설치되는 구조가 횡단면도로 나타내어져 있다. 전단부재(17)의 양쪽측면에는 길이방향에 대해 대칭적으로 그 상·하부에 각각 로울러(21,26)가 설치되어 있는 바, 즉 상부로울러(21)는 3쌍이 수평방향의 축(22)에 끼워져 샤시(1)의 내면 상단부에 돌출형성된 레일부(20)의 상부면(25)에 얹혀져 구르도록 되어 있는 한편, 적어도 2쌍 이상으로 된 하부로울러(23)가 수직방향의 축(24)에 끼워져 역시 샤시(1)의 내벽에 돌출형성된 레일부(26)에 측면접촉한 상태로 안내되어 구르도록 되어 있다. 여기서, 상기 상·하부로울러(21,23)와 상·하레일부(25,26)의 위치관계는 예컨대 전단부재(17)의 이동을 안내하는 동작이 바뀌지 않는 한 서로 바꿔질 수도 있고, 또 상기 로울러(21,23)를 슬라이더로 바꿔도 동일한 작용이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 샤시(1)내부에서의 상기 전단부재(17)의 전후이동은 수평방향축을 가진 잭(60)에 의해 쉽게 이루어질 수 있도록 되어 있는 바, 이들 잭(60)은 힘의 평형관계를 고려해서 길이방향에 대해 대칭하도록 배치되어야 한다.

그런데, 샤시(1)의 길이 즉 전단장치의 전체길이를 짧아지도록 할려면, 전단부재(17)에다 잭(60)실린더몸체가 될 구멍을 뚫고서, 전단부재(17)의 뒷쪽에서 잭(60)의 로드가 도시되지 않은 볼조인트를 매개로 샤시(1)의 보강벽(5)을 밀도록 하면 된다.

다음에는 핵연료집합체를 수납하는 수납부(2)에 대해 설명한다.

수납부(2)는 제1도에 도시된 것과 같이 수직방향으로 세워진 각기둥형태로 이루어져 샤시(1)의 상부에 나사체결수단으로 설치되게 된다. 이 수납부(2)는 각기 기능을 달리하는 아랫부분(13)과 윗부분(43)으로 이루어져 내부에 핵연료집합체(3)를 수직위치로 수납하고서, 핵연료집합체(3)가 절단될 대 핵연료집합체(3)를 압착하여 연료봉이 뒤틀려지는 일이 일어나지 않도록 되어 있다. 그리고 이 수납부(2)에는 각 절단작업단계의 사이에 핵연료집합체(3)를 절단작업위치로 내려보내는 가압장치가 마련되어 있고, 또 이 수납부(2)의 아랫부분(13)은 내부에서 핵연료집합체(3)가 흔들리지 않고 미끄러져 내리도록 직사각형 각기둥형상으로 되어 있다. 여기서 상기 수납부(2)는 핵연료집합체(3)의 형태에 따라 각기 다른 형상으로 될 수 있음은 물론이다.

상기 수납부(2)의 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)는 이동할 수 있게 구성되어 클램프의 역할을 하도록 되어 있는 바, 즉 제1도에서 도시된 것과 같이 상기 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)가 잭(61)의 동작에 따라 앞으로 밀려져 수납부(2)의 아래부분(13) 단면적을 좁혀 핵연료집합체(3)의 하단부를 압착해서 잡아주도록 되어 있다.

또, 상기 아랫부분(13)의 클램프로 역할하는 뒷벽체(8)는 그 상하단부가 각기 달리 움직이도록 되어 있는 바, 즉 뒷벽체(8)의 상단부는 수직방향 슬라이더(62)내를 이동할 수 있도록 된 축(9)을 중심으로 절첩식으로 회전할 수 있게 되어 있다. 또, 뒷벽체(8)의 하단부에는 2개의 경첩부재(63)가 설치되어 샤시(1)에 고정된 안내부재(6)의 안내홈을 따라 이동하도록 된 슬라이더(7)와 절첩식으로 연결되어, 잭(61)의 신축동작에 따른 슬라이더(7)의 전후이동으로 뒷벽체(8)의 하단부가 전후이동하도록 되어 있다. 따라서, 수납부(2) 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)의 하단부가 슬라이더(7)에 의해 수직평면상에 위치하도록 당겨지게 되면 하단부의 하단면이 전단평면과 평행하면서 그와 약간 떨어진 상태를 유지하게 된다.

한편, 수납부(2) 아랫부분(13)의 앞벽체의 하단부에는 이 앞벽체가 받쳐지는 샤시(1)쪽에 뒷쪽고정날(도시되지 않았음)이 갖춰져 그 하단면이 절단평면과 수평면을 이루도록 되어 있다.

제6도는 수납부(2)의 아랫부분(13)을 이루는 좌·우측벽에 각각 보조측벽(41)이 설치된 상태를 나타낸 것으로, 도면 중 우측측면부의 내용에서 알 수 있듯이 측벽체의 내부에 핵연료집합체(3)와 접촉하는 보조벽체(41)가 설치되어 복수의 잭(40)에 의해 아랫부분(13)의 측벽체에 대해 평행하게 받쳐져 가동하도록 되어 있다. 이들 보조측벽(41)의 동작에 대해서는 다음에 설명하기로 한다.

제7도는 수납용기(2)의 윗부분(43)을 사시도로 나타낸 것으로, 이는 수납용기(2)의 아랫부분(13) 상부에 위를 향해 뻗은 각기둥형상을 하고서 뒷쪽에 도어형상을 한 뒷벽체(44)가 힌지(70)에 의해 개폐될 수 있게 설치된 구조로 되어 있는 바, 이를 통해 핵연료집합체를 쉽게 수납시킬 수가 있게 된다. 이는 길이가 약 5m인 핵연료집합체를 수납하기 위해서는 수납용기(2)의 아랫부분(13)의 높이는 0.5m로 되고 윗부분(43)의 높이는 4.5m 정도가 되어야 한다.

그리고, 수납부(2)의 상부에는 모우터(50)에 의해 구동되는 수직판(49)의 동작에 따라 수납부(2)내를 상하로 이동할 수 있도록 된 수평판(45)으로 이루어진 가압장치가 설치되어, 모우터(50)가 구동되면 상기 수평판(45)이 핵연료집합체(3)를 밑으로 눌러 가압하도록 되어 있다. 이때, 이 수평판(45)을 동작시키는 데는 압축공기를 이용한 공압구동장치를 사용할 수도 있고, 감속기어를 갖춘 전동모우터를 사용할 수도 있다.

다음에는 상기와 같이 구성된 본 발명 전단장치의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 핵연료집합체(3)의 하단부를 절단하는 동작부터 설명한다.

전단부재(17)가 이동해서 그의 앞쪽개구부(18)가 수납부(2)의 바로 밑 위치에 오게 되면, 샤시(1)에 설치된 위치검출기가 작동해서 전단부재(17)의 위치가 정확히 맞춰지도록 한다. 이렇게 위치가 맞춰진 상태에서 수납부(2) 윗부분(43)의 도어형태 뒷벽체(44)를 열어 핵연료집합체(3)를 수납부(2)내로 수납시키면 가압장치에 의해 핵연료집합체(3)가 눌러져 밑으로 내려가 그 하단부가 전단부재(17)의 앞쪽개구부(18)내로 들어가 끼워지는 상태가 된다. 이때 앞쪽개구부(18)의 바닥에 선택되어 설치된 끼움부재(33)의 존재로 말미암아 핵연료집합체 하단부의 상부면이 전단평면 바로 위에 있도록 위치시켜지게 된다.

다음에는 잭(61)이 동작해서 슬라이더(7)를 매개로 뒷벽체(8)가 앞으로 밀려져 핵연료집합체(3)의 아랫부분을 압착하게 되는 바, 이 상태에서 전단부재(17)가 뒷쪽으로 대략 20 내지 30mm정도 후진하게 되면, 상기 뒷벽체(8)의 하단부에 고정되어 있는 뒷쪽고정날(도시되지 않음)에 핵연료집합체(3)의 하단부에 위치한 묶음부가 닿은 상태로 힘이 가해지게 되어, 하단부 가장자리에 용접으로 부착되어 있는 묶음부가 떼어내어져 분리되게 된다. 그 다음 전단부재(17)가 앞쪽으로 전진해서 앞쪽개구부(18)가 내부에 삽입된 핵연료집합체(3)의 하단부를 앞쪽으로 밀어 수납부(2)의 아랫부분(13)의 앞벽체 하부의 샤시(1)에 갖춰진 앞쪽고정날 밑을 통과하게 되면, 핵연료집합체(3)의 하단부가 완전히 분리되게 된다. 이러한 과정에서 핵연료집합체(3)의 하단부 가장자리에 부착된 묶음부도 완전히 분리시켜지게 된다.

이렇게 절단되어져 전단부재(17)의 앞쪽개구부(18)내에 남게 된 핵연료집합체(3)의 하단부가 별도의 갈고리수단에 의해 걸려져 뽑아내어진 상태에서 전단부재(17)가 뒤로 이동한 다음에는 샤시(1)의 수납부(2) 하부에 설치된 깔대기형상의 배출부(15) 위에 떨어져 도시되지 않은 저장용기로 들어가 저장되게 된다.

다음에는 잭(61)이 동작해서 슬라이더(7)를 매개로 뒷벽체(8)가 앞으로 밀려져 핵연료집합체(3)의 아랫부분을 압착하게 되는 바, 이 상태에서 전단부재(17)가 뒷쪽으로 대략 20 내지 30mm정도 후진하게 되면, 상기 뒷벽체(8)의 하단부에 고정되어 있는 뒷쪽고정날(도시되지 않음)에 핵연료집합체(3)의 하단부에 위치한 묶음부가 닿은 상태로 힘이 가해지게 되어, 하단부 가장자리에 용접으로 부착되어 있는 묶음부가 떼어내어져 분리되게 된다. 그 다음 전단부재(17)가 앞쪽으로 전진해서 앞쪽개부(18)가 내부에 삽입된 핵연료집합체(3)의 하단부를 앞쪽으로 밀어 수납부(2)의 아랫부분(13)의 앞벽체 하부의 샤시(1)에 갖춰진 앞쪽고정날 밑을 통과하게 되면, 핵연료집합체(3)의 하단부가 완전히 분리되게 된다. 이러한 과정에서 핵연료집합체(3)의 하단부 가장자리에 부착된 묶음부도 완전히 분리시켜지게 된다.

이렇게 절단되어져 전단부재(17)의 앞쪽개구부(18)내에 남게 된 핵연료집합체(3)의 하단부가 별도의 갈고리수단에 의해 걸려져 뽑아내어진 상태에서 전단부재(17)가 뒤로 이동한 다음에는 샤시(1)의 수납부(2) 하부에 설치된 깔대기형상의 배출부(15) 위에 떨어져 도시되지 않은 저장용기로 들어가 저장되게 된다.

다음에는 핵연료집합체가 절단되는 과정에 대해 설명한다.

핵연료집합체(3)가 절단되는 과정은 앞에서 설명된 핵연료집합체(3)의 하단부가 앞쪽개구부(18)에서 절단되어 분리된 다음에 이루어지게 된다. 즉, 전단부재(17)의 뒷쪽개구부(19)가 수납부(2) 바로 아래에 위치했을때 핵연료집합체(3)의 절단작업이 이루어지게 된다. 이 경우, 전단부재(17)가 샤시(1)의 안내면부(37)위에 로울러(36)가 위치하게 되어 개폐플랩(34)이 뒷쪽개구부(19)의 바닥을 폐쇄하게 된다.

또한, 이때에는 수납부(2)의 아랫부분(13) 뒷벽체(8)가 뒤로 이동해서 핵연료집합체(3)의 압착을 해제함과 더불어 잭(40)에 의해 상기 좌·우보조측벽(41)이 수납부(2)의 아랫부분(13)의 측벽에서 약 1cm정도 후퇴하게 된다. 따라서, 핵연료집합체(3)가 자체의 무게에 의해 밑으로 내려가 그 하단부가 상기 개폐플랩(34) 위에 닿게 된다. 이 경우 필요하다면 가압장치의 수평판(45)으로 핵연료집합체(3)의 하강을 보조케 할 수도 있다.

여기서, 상기 개폐플랩(34)은 2가지 역할을 하게 되는 바, 즉 핵연료집합체(3)가 너무 많이 낙하하지 않도록 함과 더불어 절단량(길이)을 조절하는 것이 그것으로, 만일 핵연료집합체(3)의 절단길이를 다르게 하려면 개폐플랩(34)을 높이를 달리하는 것으로 교체해주면 된다.

이렇게 핵연료집합체(3)가 뒷쪽개구부(19)에 들어간 상태에서는, 수납부(2) 아랫부분(13)의 보조벽체(41)에 설치된 잭(40)이 작동함과 동시에 클램핑작용을 하는 뒷벽체(8)가 잭(61)에 의해 전진이동해서 핵연료집합체(3)의 연료봉들을 압착하게 된다. 이어, 보강벽체(5)에 대해 2개의 잭(60)이 신장동작해서 전단부재(17)가 앞쪽으로 밀려 이동하게 되면, 이 전단부재(17)에 장착된 전단날(53)이 수납부(2)의 아랫부분(13의 앞벽체 하단부 아래 샤시(1)에 갖춰진 앞쪽고정날과 협력해서 전단작용을 함으로써 핵연료집합체(3)가 소정의 길이만큼씩 전달되게 된다.

이와 같은 절단작업에 따라 생긴 절단조각들은 상기 뒷쪽개구부(19)내에서 개폐플랩(34)위에 놓아져 있다가, 전단부재(17)가 계속 앞으로 이동해서 상기 개폐플랩(34)에 아암(39)을 매개로 갖춰진 로울러(36)가 샤시(1)의 안내면부(37)의 수평부를 지나 하향경사면(38)에 이르게 되면 개폐플랩(34)이 밑으로 열려져 뒷쪽개구부(19)내에 수용되어져 있던 절단물들이 배출부(15)속으로 떨어져 이 배출부(15)끝에 배치된 용기내로 들어가게 된다. 이어, 다시 전단부재(17)가 후진해서 상기와 같은 절단동작을 되풀이하여 핵연료집합체(3)를 소정의 길이로 계속 절단하게 된다.

Claims (14)

1. 다수의 연료봉이 집속되어 바닥부위에 집속을 보강하는 하단부를 가지고서 수납부(2)내에 수직방향으로 수납된 상태의 핵연료집합체(3)가 샤시(1)내에서 왕복이동하는 전단부재(17)의 이동에 따라 하단부가 먼저 절단된 다음 핵연료집합체(3)의 절단이 이루어지되, 절단에 앞서 상기 핵연료집합체(3)가 클램핑작용을 하는 수납부(2) 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)의 작용으로 전단평면에 근접되는 위치에서 압착되어져 상기 전단부재(17)의 전단날(53)과 이 전단날(53)과 마주보도록 수납부(2)의 하단부 하부 샤시(1)에 고정설치된 고정날이 협력해서 핵연료집합체(3)를 전단작용으로 절단하도록 된 핵연료봉 전단장치에 있어서, 상기 전단부재(17)의 상부에 2개의 개구부(18,19)가 갖춰지고서, 그 중 바닥이 막혀진 구조의 앞쪽개구부(18)에서 핵연료집합체(3)의 하단부 가장자리에 결합된 묶음부가 제거되는 한편, 상기 뒤쪽개구부(19) 바닥부에 핵연료집합체(3)의 절단면이 아무데에나 떨어지지 않도록 함과 더불어 절단길이를 조절할 수 있도록 하는 개폐플랩(34)을 갖춘 구조로 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전단날(53)이 수평을 이루도록 배치되어, 이 전단날(53)의 상부면과 상기 수납부(2)의 아랫부분(13) 앞벽체 하부의 샤시(1)에 갖춰진 고정날과 상기 수납부(2) 아랫부분(13)의 뒷벽체(8) 하단부에 갖춰진 고정날의 각 하부면이 수평의 전단평면을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전단부재(17)가 수평축을 갖고서 샤시(1)의 보강벽(5)과 전단부재(17)사이에 좌우 대칭되게 설치된 1쌍의 잭(60)에 의해 구동되도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 잭(60)의 몸체가 전단부재(17)내에 수용되는 한편, 이들의 로드가 각각 볼조인트에 의해 샤시(1)의 보강벽(5)에 부착되도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 수납부(2)가 여러형태의 단면을 가진 아랫부분(13)과 이 아랫부분(13)의 상부에 수직으로 세워져 한쪽이 개방될 수 있게 구성된 직사각단면을 한 윗부분(43)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 수납부(2)의 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)가, 슬라이더(7)에 갖춰진 절첩부재(63)를 매개로 연결되며, 슬라이더(7)를 구동시키는 잭(61)의 전후이동에 따라 경사지게 회전이동해서 수납부(2) 내부에 수납된 핵연료집합체(3)를 압착하게 되는 클램핑작용을 하도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 수납부(2)의 아랫부분(13)의 각 측벽내부에 복수의 잭(40)에 의해 수평방향으로 이동해서 핵연료집합체(3)의 측면을 압착하는 보조벽체(41)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 뒷쪽개구부(19)의 바닥부에 설치되는 개폐플랩(34)이, 전단부재(17)의 이동방향에 직각방향인 축(35)을 중심으로 회동할 수 있게 설치되고서, 하부에 결합된 아암(39)을 매개로 설치된 로울러(36)가 샤시(1)에 갖춰진 안내면부(37)를 따라 안내되도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 안내면부(37)가, 뒷쪽부분이 수평면을 이루는 한편 앞쪽부분은 하향경사면(38)을 이루어 전단부재(17)가 앞쪽으로 이동하면서 핵연료집합체(3)를 절단하는 동안에는 상기 개폐플랩(34)의 로울러(36)가 상기 안내면부(37)의 수평면 부분과 접촉해서 개폐플랩(34)이 뒷쪽개구부(19) 바닥을 막고 있다가, 전단부재(17)가 더욱 전진이동해서 핵연료집합체(3)의 절단동작이 끝나면 상기 로울러(36)가 하향경사면부(38)를 따라 내려가 개폐플랩(34)을 개방시켜 뒷쪽개구부(19)내에 수용된 핵연료집합체 절단편을 배출부(15)로 배출시키도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 전단부재(17)에 샤시(1)의 내벽면에 돌출형성된 레일(20,26)을 따라 구르는 다수의 로울러(21,23)가 구비된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 샤시(1)의 양측 내벽 상단부 각각에 수평방향축(31)을 가진 다수의 로울러(30)가 수평으로 배치되는 한편, 상기 전단부재(17)의 양측상단부에 수평방향레일(29)이 형성되어, 이 수평방향레일(29)이 상기 로울러(30)위에 얹혀져 전단부재(17)가 전후진 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 핵연료집합체(3)의 하단부를 제거하는 고정날이, 상기 수납부(2)의 아랫부분(13)의 뒷벽체(8)의 하단부에 고정설치되어 상기 전단부재(17)가 뒷쪽으로 이동하는 과정에서 핵연료집합체의 하단부에 횡방향 전단력을 가해서 하단부가장자리에 설치된 묶음부를 떼어내도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
13. 제5항에 있어서, 상기 수납부(2)의 윗부분(43)의 뒷벽체(44)가 힌지(70)에 의해 개폐될 수 있도록 구성되어 핵연료집합체(3)를 측방에서 수납부(2)내로 수납할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 앞쪽개구부(18)의 바닥에 쐐기형상의 조절부재(33)가 설치되어 개구부의 깊이를 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 핵연료봉 전단장치.

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