KR100248495B1 - 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공로킹튜브를 제거시키기위한 공구 - Google Patents

Abstract

중공로킹튜브(56)를 가이드 딤블의 상단부의 로킹 위치로 부터 제거시키기 위한 핸드 헬드 공구(48)는 로킹튜브(56)의 하부에지(56B)와 맞물리고 또한 이것과 맞물리지 않게 하기위해 관형 어셈블리의 개부(100)를 통해 캐치 엘리먼트(90C)를 연장시키고 이것으로 부터 리트랙트 시키도록 관형 어셈블리의 하단부의 리프팅 부재(90)세트를 작동시키기 위해 하단부(74B)를 구비하고 축방향으로 이동하기 위해 관형 어셈블리(72)를 통해 장치되는 작동 어셈블리(74), 및 로킹튜브에 삽입 가능한 하단부 (72B)를 갖는 긴 중공 관형 어셈블리(72)를 포함하고 있다. 관형 어셈블리(72)의 하단부(72B)는 관형 엘리먼트에서 돌출하는 보디부(96)를 구비하고 관형 엘리먼트(94)의 개방단부(94A)와 서로 끼워 맞춰지는 가이드 엘리먼트(96) 및 중공 관형 엘리먼 트 (94)로 구성되는 가이드 부재를 포함하고 있다. 관형 엘리먼트(94)는 리프팅 부재 (90)상의 캐치 엘리먼트(90C)가 로킹 튜브(56)의 하부에지(56B)와 맞물리도록 연장될수 있는 개구(100)를 포함하고 있다. 관형 엘리먼트(94)의 단부 및 가이드 엘리먼트 (96)의 보디부는 가이드 부재의 트랜지션에서 상부 에지에 캐치되지 않고 가이드 부재의 가이드 및 관형 엘리먼트가 중공 로킹 튜브로 삽입되는 것을 촉진시키기 위해 관형 엘리먼트 단부에서 가이드 엘리먼트 보디부로의 연속적으로 스무우드한 트랜지션을 제공하도록 실제로 동일한 외경을 갖는다.

Description

핵연료 집합체의 상부노즐에서 중공로킹 튜브를 제거시키기 위한 공구

제1도는 명확하게 나타내기 위해 일부절결된 부품으로 종래의 재구성가능한 핵연료 집합체를 도시한 측면도.

제2도는 제1도의 재구성가능한 핵연료집합체의 각각의 가이드 딤블 및 상부노즐과 결합된 종래의 부착구조물의 부품에 대한 축단면 분해도.

제3도는 제2도의 선(3--3)을 따라 도시된 것으로서 종래의 부착구조물의 부품인 한 가이드 딤블의 상단부의 평면도.

제4도는 제2도의 선(4--4)을 따라 도시된 것으로서 종래의 부착구조물의 로킹튜브에 대한 측면도.

제5도는 제4도의 선(5-5)을 따라 도시된 것으로서 로킹튜브의 평면도.

제6도는 제4도의 로킹튜브의 상단부에 대한 확대부분 축단면도.

제7도는 함께 조립된 제2도의 종래 부착 구조물의 부품에 대한 축단면도.

제8도는 단축형태로 부분단면적으로 예시된 공구와 함께, 제2 및 제7도의 종래의 상부노즐/가이드 딤블 부착 구조물의 로킹튜브를 제거하고 교체하기 위한 본 발명의 공구에 대한 측면도.

제9도는 함께 조립된 제8도의 공구의 작동어셈블리 및 중공 관형어셈블리에 대한 확대 단축축단면도.

제10도는 제8도의 공구에 대한 관형어셈블리의 다수의 로킹튜브리프팅 부재를 도시한 확대 단축 축단면도.

제11도는 제10도의 선(11-11)을 따라 도시된 것으로서 리프팅 부재의 평면도.

제12도는 제10도의 선(12--12)을 따라 도시된 것으로서 리프팅 부재의 저면도.

제13도는 제10도의 리프팅부재의 부분측면도.

제14도는 제10도의 한 리프팅 부재의 캐치엘리먼트중 하나에 대한 확대 부분축단면도.

제15도는 제8도의 공구에 대한 작동어셈블리의 작동 샤프트 부재의 확대 단축 측면도.

제16도는 제8도의 공구에 대한 관형어셈블리의 가이드 부재의 관형 엘리먼트에 대한 확대 축단면도.

제17도는 제16도의 선(17--17)을 따라 취한 가이드 부재의 관형엘리먼트의 횡단면도.

제18도는 관형어셈블리의 한 리프팅 부재상에 캐치 엘리먼트를 연장시킬 수 있는 그 내부의 개부를 나타내는 제17도의 가이드 부재의 관형엘리먼트에 대한 확대부분도.

제19도는 상부노즐 어댑터판을 통해 수축상태의 리프팅 부재 및 로킹튜브의 하부에지 아래쪽의 높이에 위치하고 가이드 부재의 관형 엘리먼트의 개구와 정렬되는 캐치 엘리먼트를 갖는 가이드 딤블의 상부로 삽입되는 공구를 예시한 축단면도.

제20도는 가이드 부재의 관형엘리먼트의 개구를 통해 뻗어 있고 로킹튜브의 하부에서 아래에 놓이는 캐치 엘리먼트 및 확장 상태의 리프팅 부재를 예시하는 제19도와 유사한 축단면도.

제21도는 상부노즐 어댑터판에서 철수되고 제거된 로킹튜브를 운반하는 공구를 예시하는 축단면도.

제22도는 로킹튜브가 없는 종래의 부착구조물을 예시하는 제7도와 유사한 축단면도.

제23도는 가이드 부재의 관형 엘리먼트의 한 개구를 통해 뻗어 있는 한 리프팅 부재상의 캐치 엘리먼트를 예시하는 제20도의 공구의 확대부분 축단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22 : 상부노즐 48 : 중공로킹 튜브 제거공구

56 : 중공로킹튜브 56B : 로킹튜브의 하부에지

72 : 관형어셈블리 74 : 작동 어셈블리

90 : 리프팅 부재 90C : 캐치엘리먼트

94 : 관형엘리먼트 96 : 가이드 엘리먼트

100 : 개구

본 발명은 원자로용 핵연료 집합체에 관한 것으로, 특히, 재구성 가능한 핵연료 집합체의 제거가능한 상부노즐의 로킹튜브를 제거하고 교체시키기 위한 개량된 핸들헬드 공구에 관한 것이다.

대부분의 원자로에 있어서, 원자로 심은 다수의 긴 핵연료집합체로 구성되어 있다. 이들 핵연료 집합체의 종래 설계는 다수의 핵연료봉 및 제어봉 가이드 딤블에 부착되어 핵연료 집합체 길이를 따라 소정간격져 있는 그리드에 의해 규칙적인 배열로 유지되는 제어봉 가이드 딤블을 포함하고 있다. 핵연료 집합체의 대향 단부의 상부 및 하부노즐은 핵연료봉 단부의 약간 위쪽 및 아래쪽에 뻗어 있는 가이드 딤블에 고정되어 있다. 핵연료 집합체의 상부에서, 가이드 딤블은 상부노즐의 어댑터판에 제공된 통로에 부착되어 있다. 가이드 딤블은 상부노즐에 부착되도록 각각 상부 슬리브를 포함하고 있다.

이와같은 원자로의 핵연료 집합체의 작동시, 몇개의 핵연료봉은 종종 주로 내부응력으로 인해 길이를 따라 균열이 일어나서 원자로의 일차냉각재로 확산되거나 옮겨지는 방사성특성을 갖는 핵분열 생성물이 생성될 수 있다. 이와같은 생성물은 또한 연료 교체 작업시에 플러드된(flooded) 원자로 공동으로 방출되거나 또는 사용후 핵연료집합체가 저장되어 있는 푸울을 통해 순환되는 냉각재로 방출될 수 있다. 핵연료봉이 핵연료 집합체의 상부노즐과 하부노즐 사이의 가이드 딤블과 함께 소정간격진 배열로 그리드에 의해 지지되어 있기 때문에, 파손된 핵연료봉을 검출하여 제거시키기기가 어렵다.

최근까지는 이들 핵연료봉에 접근하기 위해서, 원자로로 부터 변질된 핵연료 집합체를 제거시킨다음에 노즐을 가이드 딤블에 고정시키는 용접부를 파괴시키는 것을 필요로 하였다. 그렇게 하는 동안에, 재용접을 방해하는 가이드 딤블 및 노즐의 손상으로 인해 원자로에서 사용하기에 부적당한 핵연료 집합체가 주어지게 되었다.

핵연료 집합체의 교체와 관련된 높은 비용을 고려하여, 작동 및 유지 비용을 최소화 하도록 재구성가능한 핵연료 집합체가 개발되었다. 핵연료 집합체를 재구성가능하게 하기위한 일반적인 접근법으로는 그것에 제거가능한 상부노즐을 갖추게 하는 것이다. 한 재구성가능한 핵연료 집합체 구조는 본 발명의 양수인에게 양도된 샐린버거 (Shallenberger)등의 미합중국 특허 번호 제4,631,168호에 예시되어 설명되어 있다. 이것은 제어봉 가이드 딤블의 상단부에 상부노즐을 제거 가능하게 설치하기 위한 부착구조물을 통합시킨다.

부착구조물은 상부노즐의 어댑터판에 규정된 다수의 외부소켓, 한 가이드 딤블의 상단부에 각각 형성된 다수의 내부소켓, 및 외부소켓과 로킹 맞물림 상태로 그것들을 유지시키도록 내부소켓에 삽입된 다수의 제거가능한 로킹 튜브를 포함하고 있다. 각각의 외부소켓은 환상홈을 갖는 어댑터판을 통과하는 통로의 형태이다. 각각의 내부소캣은 가이드 딤블 단부가 어댑터판 통로에 삽입될 때 환상홈에 위치하는 환상벌지를 갖는 가이드 딤블의 중공상단부의 형태로 되어 있다. 다수의 긴 축방향 슬롯은 큰 벌지직경이 어댑터판의 통로의 환상 원주홈내에 삽입되고 제거되도록 슬롯부의 내향 탄성붕괴를 허용하기 위해 가이드 딤블 상단부에 제공되어 있다. 이와같은 방식으로, 가이드 딤블의 내부소켓은 외부소켓으로 삽입되고 외부소켓과의 로킹 맞물림 상태로 부터 철수된다.

로킹튜브는 상부노즐 위쪽으로 부터 내부소켓을 형성하는 가이드 딤블의 중공상단부의 로킹 위치로 삽입된다. 로킹 위치에 삽입될 때, 로킹튜브는 환상홈과의 확장로킹 맞물림 상태로 내부소켓의 벌지를 유지시키며 내부소켓이 외부소켓으로 부터 철수되는 압축 해제 위치로 이동되는 것을 저지시킨다. 이와같은 방식으로, 로킹튜브는 외부소켓과 로킹맞물림 상태로 내부소켓을 유지시키며, 이것에 의해 가이드 딤블의 상단부에 상부노즐의 부착장치를 유지시킨다.

또한, 진동력 등으로 인한 부주의하여 벗어나는 것을 방지하도록 지금까지는 로킹튜브가 그것들의 로킹 위치에 고착되었다. 상기 인용된 특허에 개시된 로킹 튜브의 한 구조에서, 로킹튜브가 가이드 딤블의 중공상단부의 내부 소켓내의 그것들의 로킹 위치로 삽입된 후에, 한쌍의 벌지가 각각의 로킹튜브의 상부에 형성된다. 벌지는 가이드 딤블의 상단부의 원주 벌지로 끼워 맞춰지며 이것으로써 서로 꽉 끼워 맞춰지게 된다.

본 발명의 양수인에게 양수인에게 양도한 샐린버거 등의 미합중국 특허 제4,699,758호에 개시된 로킹튜브의 다른 구조에서, 여러 작은 딤플은 상호 원주상으로 소정간격져 있으면서 로킹튜브의 외부면으로 부터 돌출하는 로킹 튜브의 상단부의 외부면에 미리 형성되어 있다. 미리 형성된 딤플의 이용으로 로킹위치로 삽입한후에 로킹튜브의 벌지를 형성시킬 필요가 없다. 또한, 미리 형성된 딤플로 로킹튜브가 재 사용되는데 반해, 벌지된 로킹 튜브는 각각 사용된 후에 폐기되었다.

간략하게 상술한 재구성 가능한 핵연료 집합체 구조는 국내외 이용물이 작동 및 유지 비용을 최소화 할 수 있게 되므로써 개선되어 진것으로 판명되었다. 재구성가능한 핵연료 집합체의 상부노즐을 제거하고 교체시키기 위해 개발된 픽스처는 본 발명의 양수인에게 양도된 샐린버거 등의 미합중국 특허 제4,664,874호에 개시되어 있다. 픽스처와 함께 사용하기 위해 마련된 로킹튜브의 제거 및 교체공구는 본 발명의 양수인에게 양도된 샐린버거등의 미합중국 특허 제4,639,998호에 개시되어 있다. 로킹튜브를 한꺼번에 제거하고 교체시키기 위해 사용되는 공구는 기본적으로 내부관형부재, 작동가능한 샤프트 어셈블리, 및 외부관형부재를 구비하고 있다.

공구의 내부관형부재는 사용자가 그립(grip)하기 위한 베일 어셈블리의 상단부에 부착되어 있다. 베일 어셈블리의 하단부에서, 내부관형부재가 외향 환상 세그먼트림의 형태의 확장가능하고 컬랩서블(collapsible)한 하단부를 갖는 익스텐션을 갖는다. 공구의 작동가능한 샤프트 어셈블리는 내부관형부재 및 그의 익스텐션내의 축방향 이동을 위해 장치된다. 샤프트 어셈블리는 그의 상단부에 결합된 작동 노브 및 하단부에 배치된 원뿔형 노즈를 갖고 있다. 하부 원뿔형 노즈는 관형부재 익스텐션의 하단부의 세그먼트림을 지나서 뻗어있다.

공구를 사용하도록, 내부관형부재 및 작동가능한 샤프트 어셈블리는 세그먼트 림 및 원뿔형 노즈가 로킹튜브의 하부에지 아래쪽에 배치될때 까지 상부노즐 위쪽에서 하향으로 어댑터판의 한 통로 및 로킹튜브와 가이드 딤블의 중공내부를 통해 삽입된다. 그 다음에, 샤프트어셈블리의 노브는 원뿔형 노즈가 관형 익스텐션의 하단부로 강제로 삽입되어 세그먼트림을 확상시켜서 공구의 내부 관형 부재 및 샤프트 어셈블리가 상방향으로 당겨질때 로킹튜브의 하단부아래에 놓여져서 이것과 맞물리도록 한 방향으로 회전된다.

공구의 외부관형부재는 내부관형부재의 상단부에 대해 배치되며 이를 따라 슬라이드 가능하게 이동하기 위해 장치된다. 외부관형부재는 충격이 내부 관형부재를 거쳐 관형 익스텐션의 하부 환상 세그먼트림으로 전해지는 공구의 베일어셈블리로 일련의 강력한 충격이 전달 되도록 왕복식으로 수동으로 이동 될 수 있다. 로킹 튜브의 하부에지 아래에 놓여서 이것과 맞물리도록 확장된 세그먼트 림으로, 각각의 충격력은 로킹튜브의 하단부로 전해져서, 로킹튜브가 상향의 축방향으로 변위되고 로킹튜브가 그것의 로킹위치로 부터 제거되어서 상부노즐어댑터판으로 부터 내부관형부재 및 샤프트 어셈블리가 철수되므로써 상부노즐로 부터 용이하게 전달될 수 있다.

상술한 공구 설계에 관한 한 주요한 문제점으로는 처음에 공구의 작동가능한 샤프트 어셈블리 및 내부관형부재의 하단부를 정렬시켜서 로킹튜브의 중공내부로 삽입시키기가 어렵다는 것이다. 샤프트 어셈블리의 원뿔형 노즈로 부터 외향으로 돌출하고 이를 둘러싸므로써, 내부관형부재 익스텐션상의 환상 세그먼트림은 로킹튜브의 상부에지에 캐치되어 그 내부에 삽입되는 것을 방해하는 특징을 제공한다. 그결과로서, 로킹튜브를 효과적으로 제거하고 능률적으로 교체하도록 사용될 공구에 대한 다른 설계를 필요로하게 된다.

본 발명은 상술한 요구를 만족시키도록 설계된, 상부노즐 로킹튜브를 제거하고 교체시키기 위한 개량된 핸드헬드 공구를 제공한다. 공구는 중공로킹튜브로 용이하게 삽입되고 정렬되게 하도록 조립부품의 외부면 사이에서 스무우드한 트랜지션 (transition)을 갖는 외부 형태를 구비하고 있다. 공구는 사용자에 의해 수동으로 유지되고 작동되며, 재구성가능한 핵연료 집합체의 제거가능한 상부노즐의 로킹위치로 부터 로킹튜브를 제거하고 로킹튜브를 교체 시키는데 있어서 정확하게 작동할 수 있다.

따라서, 본 발명은 핵연료집합체의 재구성시에 로킹 위치로 부터 중공로킹튜브를 제거하고 교체시키기 위한 공구를 설명하고 있다. 핵연료 집합체는 최소한 한 통로를 갖는 어댑터판을 구비하는 제거가능한 상부노즐, 상단부를 갖는 적어도 하나의 가이드딤블, 및 상부노즐어댑터의 통로내에 가이드 딤블의 상단부를 해제가능하게 로크 위한 중공로킹 튜브를 갖는 부착구조물을 포함하고 있다.

본 발명의 공구는: (a) 다수의 원주상으로 소정간격진 개구를 갖는 원주 가이드 벽을 구비하는 외부관형 엘리먼트와, 로킹 튜브의 하부와 맞물리고 이로부터 해제되는 관형 엘리먼트의 가이드 벽의 개구를 통해 연장가능하고 이로부터 리트랙트 가능한 캐치 엘리먼트를 구비하고 관형엘리먼트내에 배치되는 다수의 확장가능하고 수축가능한 리프팅 부재를 포함하며, 중공로킹튜브에 삽입가능한 하단부 및 상단부를 구비하는 긴 중공관형 어셈블리; 및 (b) 로킹 튜브의 하부에지와 맞물리고 이로부터 해제 되기 위하여 관형 어셈블리의 가이드 벽의 개구를 통해 캐치 엘리먼트를 연장 시키고 이 개구로 부터 리트랙트 시키도록 확장과 수축상태 사이에서 관형어셈블리의 리프팅부재를 작동시키기 위한 하단부를 갖는 상하단부를 구비하며 축방향 이동을 위해 관형어셈블리를 통해 장치되는 작동어셈블리로 구성되어 있다.

특히, 관형어셈블리의 하단부는 개방하단부에서 관형엘리먼트와 서로 끼워 맞춰지고 이것으로 부터 돌출하는 보디부를 구비하는 가이드 엘리먼트를 포함하고 있다. 관형엘리먼트의 단부 및 가이드 엘리먼트의 보디부는 트랜지션에서 로킹튜브의 상부에지에 캐치되지 않고 관형어셈블리 하단부의 가이드 및 관형엘리먼트를 로킹 튜브로 용이하게 삽입시키기 위해 가이드 엘리먼트 보디에서 관형엘리먼트 단부를 연속적으로 수무우드한 트랜지션을 제공하도록 사실상 동일외경을 갖는다.

또한, 작동 어셈블리의 하단부는 샤프트 부재의 하향 이동으로 리프팅 부재 사이에서 하부세그먼트가 제거되고 리프팅 부재사이에 상부 세그먼트가 삽입되어 이것과 맞물리게되고 수축 상태에서 확장상태로 핑거 엘리먼트가 확장되는 반면에, 샤프트 부재의 상향이동으로 리프팅 부재 사이에서 상부세그먼트가 제거되고 이들사이에 하부 세그먼트가 삽입되어 확장 상태에서 수축상태로 핑거 엘리먼트가 수축되도록 하부세그먼트 보다 큰 외경을 갖는 직렬로 배열된 하부 세그먼트 및 상부 세그먼트를 구비하고 관형어셈블리의 리프팅부재사이에 뻗어있는 긴 샤프트 부재를 포함하고 있다.

또한, 관형어셈블리의 리프팅부재는 테이퍼 팁을 갖고 있다. 리프팅 부재 사이와 이를 지나서 뻗어 있는 긴 샤프트 부재는 샤프트 부재의 하단부에 리트랙터 부재를 장치시킨다. 리트랙터 부재는 리프팅 부재의 테이퍼팁과 맞물리고, 샤프트 부재가 상향으로 이동됨에 따라 리프팅 부재가 확장 상태에서 수축상태로 이동되는 것을 확실히 하기위해 테이퍼 부를 갖고 있다.

본 발명은 하기 도면에 관해 예로서 설명될 것이다.

이제 부터 도면, 특히 제1도를 참조하면, 참고부호(10)로 표시되고 수직 단축형태로 나타낸 종래의 재구성가능한 원자로 핵연료집합체의 정면도가 도시되어 있다. 기본적으로, 핵연료 집합체(10)는 원자로(도시되지 않음)의 노심영역의 하부 노심판(도시되지 않음)에 핵연료 집합체를 지지하기 위한 하단부 구조물 또는 하부노즐(12), 하부노즐(12)에서 상향으로 돌출하는 다수의 수직으로 뻗어있는 가이드 튜브 또는 딤블(14)을 포함하고 있다. 핵연료 집합체(10)는 또한 가이드 딤블(14)을 따라 축방향으로 소정간격진 다수의 가로 그리드(16) 및 그리드(16)에 의해 가로로 소정간격지고 지지되는 긴 핵 연료봉(18)을 포함하고 있다. 또한, 핵연료 집합체(10)는 핵연료 집합체 부품을 손상시키지 않고 다루어질수 있는 일체의 핵연료 집합체를 형성시키도록, 하기에서 충분히 기술되는 방식으로, 가이드 딤블(14)의 상단부에 제거가능하게 부착된 상부노즐(22) 또는 상단부 구조물 및 중앙에 위치하는 계기관(20)을 구비하고 있다.

상술한 바와 같이, 핵연료 집합체(10)의 배열의 핵연료봉(18)은 핵연료 집합체 길이를 따라 소정간격진 그리드(16)에 의해 상호 소정간격진 관계로 유지된다. 각각의 핵연료봉(18)은 핵연료 펠릿(24)을 포함하고 있으며, 핵연료봉의 대향단부는 핵연료봉을 용접밀폐시키도록 상하단부 플러그(26, 28)에 의해 폐쇄되어 있다. 일반적으로, 플리넘 스프링(30)은 핵연료봉(18)내에 매우 밀접하게 적층되게 펠릿을 유지시키기 위해 상단부 플러그(26)와 펠릿(24)사이에 배치되어 있다. 핵분열성 물질로 구성된 핵연료 펠릿(24)은 원자로의 반응 출력을 발생시킨다. 물, 또는 물을 함유하는 붕소와 같은 액체 감속재/냉각재는 유효작업생산을 위해 그 내부에 발생된 열을 추출시키도록 노심의 핵연료 집합체를 통해 상향으로 펌프된다.

핵분열과정을 제어하도록, 다수의 제어봉(32)은 핵연료 집합체(10)의 소정위치에 위치하는 가이드 딤블(14)에서 상호적으로 이동가능하다. 특히, 상부노즐(22)은 다수의 방사상으로 뻗어있는 플루크 또는 아암(38)을 갖는 암나사식 실린더 부재(36)를 구비하는 제어봉 클러스터 제어기구(34)를 포함하고 있다. 각각의 아암(38)은 제어기구(34)가 가이드 덤블(14)에서 수직으로 제어봉(32)을 이동 시켜서 공지된 방식으로 핵연료 집합체(10)의 핵분열 과정을 제어하기 위해 작동가능하도록 제어봉(32)에 상호연결되어 있다.

제1, 2 및 7도에 예시된 바와같이, 상부노즐(22)은 어댑터판을 통해 형성된 다수의 제어봉통로(42, 다만 하나만 도시됨)를 갖는 하부 어댑퍼판(40)을 구비하고 있다. 제어봉 가이드 딤블(14)은 어댑터판(40)의 통로(42)내에 동축상으로 위치하는 최상단부(44)를 갖고 있다. 핵연료봉(18)에 접근하기 위하여, 상부노즐(22)의 어댑터판 (40)은 일반적으로 46으로 지정된 종래의 부착구조물에 의해 가이드 딤블(14)의 상단부(44)에 제거가능하게 연결되어 있다. 종래의 부착구조물(46)은 상기 인용된 미합중국 특허 제4,631,168호에 개시된 것과 일반적으로 동일하다. 따라서, 부착구조물(46)은 핵연료 집합체(10)의 상부노즐(22)를 제거하고 교체하기 위해 사용되는 제8-18도에 관해 후술되는 발명의 개량도구(48)의 완전한 이해를 돕기에 필요한 정도까지만 기술될 것이다.

제2-7도를 참조하면, 재구성가능한 핵연료 집합체(10)의 상부노즐부착구조물 (46)은 각각 환상원주홈(52, 다만 하나만 도시됨)을 포함하는 다수의 통로(42, 다만 하나만 도시됨)에 의해 상부노즐 어댑터판(40)에 규정된 다수의 외부 소켓(50, 다만 하나만 도시됨), 가이드 딤블(14)의 상단부(44)에 규정된 다수의 내부소켓(45, 다만 하나만 도시됨), 및 외부 소켓(50)과 로킹 맞물림 상태로 그것들을 유지시키도록 내부소켓(54)에 삽입된 다수의 로킹 튜브(56, 다만 하나만 도시됨)를 포함하고 있다.

각각의 부착구조물(46)의 내부 소켓(54)은 상부에지 아래쪽에서 다만 짧은 거리의 한 가이드 딤블(14) 중공 상단부(44)상의 환상 원주벌지(58)에 의행 규정되어 있다. 다수의 긴 축방향 슬롯(60)은 원주 벌지(58)가 어댑퍼판 통로(42)를 거쳐 환상홈(52)내에 삽입되고 이로 부터 제거되기위해 압축 위치의 슬롯된 단부가 내향으로 탄성 컬랩스 되도록 각각의 가이드 딤블(14)의 상단부(44)에 형성되어 있다. 환상벌지(58)는 가이드 딤블 단부(44)가 어댑터판 통로(42)에 삽입되어 확장위치에 있는것으로 가정할때 환상홈(52)에 위치하게 된다. 이와같은 식으로, 각각의 가이드 딤블 (14)의 내부 소켓(54)은 어댑터판(40)의 한 외부소켓(50)과의 로킹 맞물림 상태로 삽입되며 이 상태로 부터 철수된다.

특히, 외부소켓(50)을 규정하는 어댑터판(40)의 축방향으로 뻗어있는 통로 (42)는 상부 보어(62) 및 하부 보어(64)로 구성되어 있다. 하부보어(64)는 상부 보어 (62)보다 축길이가 상당히 길며 상부 및 하부 보어(62, 64)의 교차점에 형성된 레지(66, ledge)의 아래쪽에서 짧은 거리로 소정간격져 있는 환상 홈(52)을 포함하고 있다. 하부 보어(64)는 상부 보어(62)의 직경보다 큰 직경을 갖고 있으므로, 레지(66)는 하향을 향하고 있다. 레지(66)의 일차 목적으로는 내부소켓(54)이 외부소켓(50)으로 삽입될때 통로(42)에 상단부(44)를 적절하게 축방향으로 위치 배정시키기 위한 스톱 또는 위치조정 가이드로서 제공되는데 있다. 제7도에 도시된 바와 같이, 가이드 딤블 상단부(44)의 상부에지는 레지(66)와 인접한다.

로킹튜브(56)는 상부노즐(22)위쪽에서 한 내부소켓(54)을 형성하는 한 가이드 딤블(14)의 중공상단부(44)의 각각의 로킹 위치로 삽입된다. 로킹튜브(56)가 제7도에 도시된 바와같이, 그의 로킹 위치로 삽입될때, 환상홈(52)과 후자의 확장된로킹 맞물림 상태로 내부소켓(54)의 벌지(58)를 유지시키며, 내부소켓(54)이 외부소켓(50)으로 부터 철수되는 압축해제 위치로 이동되는 것을 방지한다. 이와같은 방식으로, 각각의 로킹튜브(56)는 외부소켓(50)과 로킹 맞물림상태로 각각의 한 내부 소켓(54)을 유지시키며, 이것에 의해서 각각의 가이드 딤블(14)의 상단부(44)상에 상부노즐(22)의 부착구조물을 유지시킨다.

따라서, 약간 외향으로 플레어된(예를들면 1-2도) 상부 주변에지부(68) 및 로킹튜브(56)의 외부를 따라 위치한 다수의 작은 딤플(70) 형태의 고정수단은 로킹 튜브(56)를 로킹 위치에 고정시키도록 제공된다. 따라서, 로킹튜브(56)가 내부소켓 (54)으로 삽입될때, 내부소켓과의 타이트한 마찰끼워 맞춤상태가 형성된다. 플레어된 상부주변에지부(68)가 확실하게 고정시키지는 않지만, 딤플(70)은 그렇지 않다. 딤플 (70)은 다이성형과 같은 적절한 방법에 의해 예비성형되거나 코인(coin)되어, 딤플을 형성하는 금속이 로킹튜브(56)의 로킹 위치로의 삽입과 로킹 위치로 부터의 철수되는 횟수에 관계없이 이일딩(yielding) 및 디멘젼 변화를 방해하도록 일반적으로 피라미드 형태로 형성된다.

또한, 로킹튜브(56)가 가이드 덤블(14)의 상단부(44)로 삽입될때, 딤플(70)은 원주벌지(58)의 높이에 위치하며 벌지(58)로 연장되도록 로킹튜브의 외부에 대해 원주상으로 정렬되어 소정간격져 있다. 이와같은 방식으로, 딤플(70)은 로킹튜브(56)가 부주의에 의해 로킹위치에서, 철수되는 것을 방지하도록 벌지(58)에서 가이드 딤블상단부(44)와 확실하게 꼭 끼워맞춰진다.

제8-17도를 참조하면, 가이드딤블(14)의 상단부(44)의 로킹위치로부터 로킹 튜브(56)를 제거하고 교체시키기 위한 본 발명의 개량공구(48)가 예시되어 있다. 기본 부품에 있어서, 공구(48)는 긴 중공관형 어셈블리(72), 작동 어셈블리(74), 베일 어셈블리(76), 힘전달 부재(78), 및 수동작동기구(80)를 포함하고 있다.

공구(48)의 관형 어셈블리(72)는 상하부 대향 단부(72A, 72B)를 구비한다. 공구(48)의 베일어셈블리(76)는 관형 어셈블리(72)의 상단부(72A)에 고정 부착되어 있는데 반해, 관형어셈블리(72)의 하단부(72B)는 로킹튜브(56)에 삽입가능하다. 베일어셈블리(76)는 관형어셈블리(72)의 상단부(72A)에 고정된 일반적으로 편평한 판(82) 및 사용자가 공구(48)를 그립하는데 사용되는, 판(82)에 연결되어 상향으로 뻗어있는 U자형 핸들(84)를 포함하고 있다. 판(82)은 힘전달 부재(78)에 의해 가해진 힘을 수용하기 위한 부재로서 제공된다. 힘 전달 부재(78)는 관형 어셈블리(72)의 상단부(72A)에 대해 배치되며 베일어셈블리(76)의 힘 수용판(82)에 대해 소망하는 강한 충격을 전달하기 위해 왕복방식으로 이를 따라 슬라이드 할 수 있게 이동가능하다. 힘 전달 부재(78)는 사용자가 그립하기 위한 너얼된(knurled)외면(78A)를 갖는 원통형 보디이다.

특히, 관형 어셈블리(72)는 상부의 긴 중공튜브(86), 하부 가이드 부재(88) 및 다수의 리프팅 부재(90)로 구성되어 있다. 하부가이드 부재(88) 및 리프팅 부재(90)는 보통 관형 베이스부(92)에 연결되어 이로부터 축방향으로 뻗어 있다. 관형 베이스부 (92)는 관형 어셈블리(72)의 상부 튜브(86)의 하단부의 암나사식 엔드 피팅(86A)에 나사 연결되는 수나사식 엔드피팅(92A)을 구비하고 있다. 하부 가이드 부재(88)는 관형 엘리먼트(94)의 개방단부(94A)와 서로 끼워 맞춰지는 가이드 엘리먼트(96) 및 개방 하단부(94A)를 갖는 긴 중공 관형 엘리먼트(94)로 구성되어있다. 가이드 엘리먼트 (96)는 상부 원통형 세그먼트(96A) 및 하부 원뿔형 노즈(96B)를 규정하는 관형 엘리먼트(94)로 부터 돌출하는 보디부를 갖고 있다. 상부 원통형 세그먼트(96A)는 관형 엘리먼트(94)의 단부(94A)로 삽입되어 부착되어 있는 직경이 감소된 부분(96C)을 갖는다. 또한, 관형 엘리먼트(94)의 단부(94A) 및 가이드 엘리먼트 보디부(96)의 원통형 세그먼트(96A)는 관형 엘리먼트 단부(94A)에서 가이드 엘리먼트 보디부(96)로 연속적으로 스무우드한 트랜지션(98)을 제공하도록 사실상 동일한 외경을 갖는다. 가이드 부재(88)의 원통형 노즈(96B) 및 스무우드한 트랜지션(98)은 가이드 부재(88)의 트랜지션(98)에서 로킹튜브(56)의 상부에지(56A)에 캐치되지 않고 가이드 부재(88)가 쉽게 정렬되고 중공로킹튜브(56)로 삽입되는 것을 돕는다.

또한, 관형 엘리먼트(94)의 하단부(94A) 위쪽으로 소정간격진 영역에는 관형엘리먼트에 대해 원주상으로 소정간격진 위치에 규정된 다수의 개구(100, 제16 및 18도에 가장 잘 도시됨)가 형성되어 있다. 로킹튜브 리프팅 부재(90)는 가이드 부재(88)의 중공관형 엘리먼트(94)내에 뻗어있으며 이것과 동심상으로 되어 있다. 각각의 리프팅 부재(90)는 그의 상단부에서 관형 베이스부(92)에 단단하게 부착되고 하단부에 테이퍼팁(90B)과, 관형어셈블리(72) 및 관형 엘리먼트(94)의 중심축(A, 제8도)에서 방사상 외향으로 돌출하는 미늘형 캐치 엘리먼트(90C)를 구비하는 긴 핑거 엘리먼트 (90A)로 구성되어 있으며, 관형엘리먼트(94)의 개구(100)와 정렬되어 있다.

핑거 엘리먼트(90A)는 제8-10도 및 19도에 도시된 바와 같이, 통상적으로 수축상태로 배치되며, 제20 및 21도에 도시된 바와 같이, 확장상태로 탄성적으로 항복가능하게 편향 될수있게 방사상으로 외향으로 향해있다. 핑거엘리먼트(90A)의 확장상태에 있어서, 각각의 핑거 엘리먼트(90A)에 규정된 캐치 엘리먼트(90C)는 제20, 21 및 23도에 도시된 바와같이, 로킹튜브(56)의 하부에지(56B)아래에 놓여서 이것과 맞물리도록 개구(100)를 통해 관형엘리먼트(94)로 부터 돌출된다. 한편, 핑거 엘리먼트 (90A)의 수축 상태에 있어서, 캐치 엘리먼트(90C)는 제19도에 도시된 바와같이 로킹 튜브(56)의 하부에지(56B)로 부터 이탈되도록 개구(100)로 부터 리트랙트 되어 관형엘리먼트(94)의 내부에 배치되어 있다.

공구(48)의 작동어셈블리(74)는 이것을 따라 축방향으로 이동하기 위해 관형어셈블리(72)를 통해 장치되며, 상하 단부(74A, 74B)를 갖는다. 작동기구(80)는 베일어셈블리(76)의 판(82)에 부착된 브래킷(103)에 의해 피벗하게 장치된 피벗레버 (102)를 갖고 있다. 레버(102)는 작동어셈블리(74)의 상단부(74A)에 결합되어 있다. 제8도에 도시된 바와 같이, 솔리드 라인 위치와 대시라인 위치사이의 레버(102)의 피벗으로 인해, 고정유지되는 관형 어셈블리(72)에 관하여 하향 및 상향으로 정확한 길이의 스트로크를 통해 작동 어셈블리가 축방향으로 이동된다.

특히, 작동 어셈블리(74)는 직렬로 함께 나사 연결된 긴 상하부 샤프트 부재 (104, 106)를 포함하고 있다. 작동어셈블리(74)의 상단부(74A)의 상부 샤프트 부재(104)는 레버(102)에 연결되어 있는데 반해, 작동 어셈블리(74)의 하단부(74B)의 하부샤프트 부재(106)는 관형어셈블리(72)의 리프팅 부재(90)사이에 뻗어있다. 상부 샤프트 부재(104)는 튜브(86)를 따라 축방향으로 소정간격지고 튜브에 부착된 환상 부싱(105)에 의해 관형 어셈블리(72)의 상부 중공튜브(86)내에 이동가능하게 장치되어 있다.

하부 샤프트 부재(106)는 직렬로 배열된 상하부 샤프트 세그먼트(106A, 106B)를 갖는다. 상부샤프트 세그먼트(106A)는 하부샤프트 세그먼트(106B)보다 큰 외경을 갖는다. 제8도의 솔리드 라인 위치에서 대시라인 위치로의 피벗운동으로 중심축 (A)을 따라 하향으로 작동 어셈블리(74)를 밀어서, 상부샤프트 세그먼트 (106A)를 리프팅 부재(90)사이에 삽입하고 리프팅 부재(90)사이에서 하부샤프트 세그먼트 (106B)를 제거시킨다. 큰 직경의 상부샤프트 세그먼트(106A)는 리프팅 부재(90)가 제19도의 수축상태로 부터, 로킹튜브(56)의 하부에지(56B) 아래에 위치하여 이와 맞물리게 개구(100)를 통해 캐치 엘리먼트(90C)를 연장시키는 제20도의 확장상태로 방사상으로 외향으로 편향되게 한다. 한편, 제8도의 대시라인 위치에서 솔리드라인 위치로의 피벗운동으로, 작동 어셈블리(74)를 중심축(A)를 따라 상향으로 끌어당겨서 상부 샤프트 세그먼트(106A)를 리프팅 부재(90)사이에서 제거시키고 하부 샤프트 세그먼트(106B)를 리프팅 부재(90)사이에 삽입시킨다. 작은 직경의 하부 샤프트 세그먼트 (106B)는 리프팅 부재(90)가 제19도의 수축상태로 다시 방사상으로 내향으로 편향되게 하여, 캐치엘리먼트(90C)가 개구(100)에서 움츠려 들어 로킹튜브(56)의 하부에서 (56B)와 맞물리지 않게 된다.

작동어셈블리(74)는 또한 하부샤프트 부재(106)의 하단부(106C)에 부착된 리트랙터 부재(108)를 포함하고 있다. 리트랙터 부재(108)는 작동 어셈블리(74)가 상향으로 이동될때 리프팅 부재(90)의 테이퍼 팁(90B)과 맞물리는 테이퍼 홈부(108A)를 갖는 원통형 보디이다. 리트랙터 부재(108)는 리프팅 부재(90)가 확장상태에서 수축상태로 편향되게 하고 캐치엘리먼트(90C)가 로킹 튜브(56)의 하부 에지(56B)와 맞물리지 않게 하는 것을 확실히 보장해준다.

제21도에 도시된 바와 같이, 확장 상태의 리프팅 부재(90)로 인해, 제거된 로킹 튜브(56)는 리프팅 부재 캐치 엘리먼트(90C)와, 관형 엘리먼트의 상단부에 형성된 확대 관형헤드(112)에 의해 외부관형부재(94)에 규정된 하향 레지(110)사이의 외부 관형부재(94)에 포착된다. 리프팅 부재(90)가 다시 수축상태로 편향 될때, 로킹튜브 (56)는 가이드 부재(80)를 지나 관형어셈블리의 하단부(72B)에서 해제되어 떨어져 나갈 수 있다.

Claims (7)

1. 핵연료집합체의 상부 노즐(22)에서 중공로킹튜브(56)를 제거하기 위한 공구 (48)에 있어서, 상기 공구(48)는: (a) 가이드 부재(88) 및 다수의 로킹튜브리프팅부재 (90)를 포함하고 상기 로킹튜브(56)에 삽입 가능한 상기 관형 어셈블리의 하단부 (72B), 및 상단부(72A)를 구비하는 긴 중공관형 어셈블리(72); (b) 상기 가이드 부재 (88)의 트랜지션(98)에서 로킹튜브(56)의 상부에지(56A)에 캐치되지 않고 상기 가이드부재(88)의 가이드 및 관형 엘리먼트(96, 94)가 중공로킹튜브(56)로 삽입되는 것을 돕기 위해 상기 가이드 엘리먼트 보디부(96)에서 상기 관형 엘리먼트로의 연속적으로 스무우드한 트랜지션(98)을 제공하도록 상기 관형부재(94)의 단부(94A)와 상기 가이드 엘리먼트(96)의 보디부가 실제로 동일한 외경을 가지며, 개방 하단부(94A) 및 상기 관형부재(94)에 대해 원주상으로 소정간격진 위치에 규정된 다수의 개구(100)를 구비하는 상기 하단부에서 소정 간격진 영역의 긴 중공 관형 엘리먼트(94), 및 관형 엘리먼트에서 돌출하는 보디부를 갖고 상기 개방하단부(94A)에서 상기 관형 엘리먼트 (94)와 서로 끼워 맞춰지는 가이드 엘리먼트(96)로 구성되고 중심축(A)을 갖는 상기 관형 어셈블리(72)의 가이드 부재(88); (c) 핑거 엘리먼트(90A)가 수축상태에 있을 때 로킹튜브(56)의 하부에지(56B)와의 맞물림이 해제되어 리트랙트 되기 위해 핑거 엘리먼트(90A)가 상기 관형 엘리먼트(94)내의 개구(100)로부터 리트랙트되고 확장상태에 있을 때 캐치 엘리먼트(90C)가 로킹튜브(56)의 하부에지(56B) 아래에 위치하여 맞물리게 상기 캐치 엘리먼트(90C)가 상기 개구(100)를 통해 관형 엘리먼트(94)에서 돌출되며, 상기 가이드 부재(88)의 중심축(A)에서 방사상 외향으로 돌출하는 각각의 핑거 엘리먼트(90A)에 규정된 캐치 엘리먼트(90C) 및 상기 가이드 부재(88)의 중심축(A)을 향하고 또한 이로부터 벗어나서 확장상태와 수축상태 사이에서 이동 가능한 다수의 핑거 엘리먼트(90A)로 구성되고 상기 가이드부재(88)의 중공 관형 엘리먼트 (94)내에 뻗어 있는 상기 관형 어셈블리(72)의 리프팅 부재(90); d) 상기 핑거 엘리먼트(90A)가 상기 수축상태에서 확장상태로 확장되고 상기 핑거 엘리먼트(90A)가 상기 확장상태에서 수축상태로 수축되도록 작동가능하며 상기 중공관형어셈블리(72)를 통해 뻗어 있는 수단(74); (e) 상기 관형 어셈블리(72)의 상단부(72A)에 부착된 힘 수용 부재(76); 및 (f) 상기 관형 어셈블리(72)의 상단부(72A)에 대해 배치되고 상기 힘 수용부재(76)에 대하여 적어도 한번의 강력한 충격을 전달하기 위하여 왕복식으로 슬라이드 할 수 있게 이동 가능한 힘 전달부재(78)로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 엘리먼트 보디부(96)는 상기 관형 엘리먼트(94)의 단부(94A)로 삽입되는 직경이 줄어든 부분(96C)을 갖는 상부 원통형 세그먼트 (96A), 및 하부 원뿔형 노즈(96B)를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
3. 제1항에 있어서, 상기 작동 가능한 수단(74)은 상단부 및 하단부(74A, 74B)를 구비하고 축방향으로 이동하기 위해 상기 중공관형 어셈블리(72)를 통해 장치되어 있는 작동 어셈블리(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
4. 제3항에 있어서, 상기 작동 어셈블리(74)의 하단부(74B)는 상기 관형 어셈블리 하단부(72B)의 리프팅부재(90)를 지나서 그 사이에 뻗어 있으며 직렬로 배열된 상부 및 하부 세그먼트(106A, 106B)를 구비하고 있는 긴 샤프트 부재(106)를 포함하고 있으며, 상기 샤프트부재(106)의 하향이동으로 상기 하부 세그먼트(106B)가 상기 리프팅 부재(90)사이에서 제거되고 그 사이에 상기 상부 세그먼트(106A)가 삽입되어 이것과 맞물리게 되고 수축상태에서 확장상태로 상기 리프팅 부재가 확장되는 반면에, 상기 샤프트 부재의 상향 이동으로 상기 리프팅부재(90)사이에서 상기 상기 세그먼트 (106A)가 제거되고 그 사이에 상기 하부 세그먼트(106B)가 삽입되어 확장상태에서 수축상태로 리프팅부재(90)가 수축되도록 상기 상부 세그먼트(106A)가 상기 하부 세그먼트(106B) 외경보다 큰 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
5. 제4항에 있어서, 상기 관형 어셈블리 하단부(72)의 리프팅부재(90)는 테이퍼팁 (90B)을 가지며; 상기 리프팅부재(90)를 지나서 그 사이에 뻗어 있는 상기 샤프트 부재(106)는 상기 샤프트부재(106)의 하단부(106C)에 장치된 리트랙터부재(108)를 포함하며, 상기 리트랙터부재(108)는 상기 샤프트부재(106)가 상향으로 이동함에 따라 상기 리프팅부재(90)가 상기 확장상태에서 수축상태로 이동되는 것을 보장하고 상기 리프팅부재(90)의 테이퍼 팁(90B)과 맞물리는 테이퍼부(108A)를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
6. 제1항에 있어서, 상기 힘 수용부재(76)는 상기 관형 어셈블리(72)의 상단부 (72A)에 고정된 일반적으로 편평한 판(82) 및 상기 판에 연결되어 상기 판(82)에서 상향으로 뻗어 있는 핸들(84)를 포함하는 베일 어셈블리(76)인 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부 노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.
7. 제6항에 있어서, 상기 작동 어셈블리(74)의 상단부에 부착되고 긴 샤프트 (106)를 축방향으로 이동시키도록 작동 가능한 수단(102)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 상부노즐에서 중공 로킹튜브를 제거하기 위한 공구.