KR100270807B1 - 제어봉 안내장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핵연료 집합체에 삽입되는 제어봉 집합체를 핵연료 집합체의 상부에서 지지해 주므로써 제어봉 집합체의 제어봉이 핵연료 집합체의 안내관에 원활하게 삽입안착될 수 있도록 하는 제어봉 안내장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 제어봉 집합체(20)의 제어봉(21)이 통과될 수 있는 다수의 제어봉 통과구멍(35)과 상기 제어봉 집합체(20)의 허브(22)가 통과될 수 있는 허브 통과구멍(37) 및 상기 제어봉 집합체(20)의 거미발(23)이 통과될 수 있는 다수의 거미발 통과홈(36)이 형성되어 있으며 몸체 역할을 하는 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 하면에 결합되어 있으며 핵연료 집합체(40)의 상부노즐(41)의 상부에 고정될 수 있는 다수의 핀(33, 34) 및, 상기 몸체부(31)의 상부에 배치되는 상부플레이트(32)를 포함하며, 상기 제어봉 통과구멍(35)은 상기 제어봉(21)이 원활하게 통과될 수 있도록 중심방향으로 α각도로 경사져 있으며, 상기 거미발 통과홈(6)은 상기 거미발(23)이 원활하게 통과될 수 있도록 중심방향으로 β각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치가 제공된다.

Description

제어봉 안내장치

본 발명은 제어봉 안내장치에 관한 것이며, 특히, 한 핵연료 집합체에서 다른 핵연료 집합체로 이동 삽입되는 제어봉 집합체를 안전하게 핵연료 집합체의 안내관에 삽입시킬 수 있도록 하는 제어봉 안내장치에 관한 것이다.

가압 경수로 원자력 발전소에서 사용되는 제어봉 집합체는 제어봉 교환설비에 의해 한 핵연료 집합체에서 다른 핵연료 집합체로 이동삽입 되어진다. 이런 제어봉 교환설비는 제1도에 도시된 바와 같이, 몸체(도시생략), 트럭구조물(도시생략), 운반대(도시생략), 안내관(11), 집게장치(12) 및 구동장치(13)들로 구성되어 있다. 여기에서 안내관(11)은 집게장치(12)와 제어봉 집합체가 상하가 이동될 때, 이런 집게장치(12)와 제어봉 집합체의 위치를 일정한 방향으로 유지시켜 줄뿐만 아니라 제어봉 집합체의 제어봉을 안내지지해 주는 역할을 수행한다.

아래에서, 앞서 설명한 바와 같이 구성된 제어봉 교환설비를 사용하여 제어봉 집합체를 핵연료 집합체에 안착시키는 과정을 설명하겠다.

먼저, 연료가 적재된 제어봉 교환설비의 랙(도시생략)과 제어봉 인출장치(도시생략)을 일치시킨 후에, 수중카메라를 사용하여 집게장치(12)와 제어봉 집합체를 체결한다. 그런 다음, 구동장치(13)를 사용하여 핵연료 집합체에서 제어봉 집합체를 완전히 인출하여 이런 제어봉 집합체를 삽입할 핵연료가 적재된 랙과 제어봉 인출장치를 일치시킨다. 이렇게 랙과 제어봉 인출장치가 일치하면, 제어봉 인출용 케이블의 무게변화를 고려함과 동시에 수중카메라를 사용하여 제어봉 집합체 각각의 제어봉을 핵연료 집합체의 안내관에 동시에 삽입 안착시킨다. 이 때, 제어봉 집합체는 제어봉 교환설비의 하부에 위치하는 5개의 빗살(도시생략)에 의해 핵연료 집합체에 안내되며, 이런 빗살의 끝단에서 핵연료 집합체의 안내관까지의 거리는 약 46cm 정도이다.

앞서 설명한 바와 같이 핵연료 집합체의 안내관에 삽입되는 제어봉 집합체(20)는 제2도에 도시된 바와 같이, 장기사용 설비로서 24개의 제어봉(21)과, 이런 24개의 제어봉(21)을 허브(22)에 소정 간격으로 고정시키는 거미발(23)로 구성되어 있다. 이런 제어봉 집합체(20)의 제어봉(21)은 열변형으로 인해 변형되는 경우가 종종 있으며, 이렇게 제어봉(21)이 변형되면 핵연료 집합체의 안내관에 이런 제어봉(21)의 삽입이 용이하지 못하다. 또한, 이런 제어봉 집합체(20)의 24개의 제어봉(21) 중에서 어느 하나의 제어봉(21)이라도 과도하게 변형될 경우에는 핵연료 집합체의 안내관에 이런 제어봉(21)을 삽입시키기 위하여 장대를 사용하여야 하는 등 작업의 어려움이 있다. 또한, 이런 장대의 사용으로 인해 제어봉(21)이 손상되어 수명이 단축된다는 문제점이 있다.

또한, 핵연료 집합체의 안내관에 제어봉 집합체(20)를 압착시키기 위하여 제어봉 교환설비 상부면에 족장을 설치하여 이런 족장 위에서 작업할 경우에는, 작업자가 원자로 수조에 빠져 안전사고가 발생할 수도 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 핵연료 집합체에 삽입되는 제어봉 집합체를 핵연료 집합체의 상부에서 지지해 주므로써 제어봉 집합체의 제어봉이 핵연료 집합체의 안내관에 원활하게 삽입 안착될 수 있도록 하는 제어봉 안내장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

제1도는 제어봉 집합체를 한 핵연료 집합체에서 다른 핵연료 집합체로 이동삽입하기 위해 사용되는 제어봉 교환설비의 일부분을 개략적으로 도시한 개략도이고,

제2도는 제어봉 집합체를 도시한 사시도이고,

제3도는 본 발명의 한 실시예에 따른 제어봉 안내장치의 사시도이고,

제4도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치의 평면도이고,

제5도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치의 정면도이고,

제6도는 제4도에 도시된 제어봉 안내장치를 선 A-A를 따라 절취한 단면도이고,

제7도는 제4도에 도시된 제어봉 안내장치를 선 B-B를 따라 절취한 단면도이고,

제8도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치와 제어봉 집합체가 핵연료 집합체에 결합되는 관계를 도시한 분해사시도이며,

제9도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치가 안착된 핵연료 집합체와 제어봉 교환설비의 배치관계를 설명하기 위한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 제어봉 집합체 21 : 제어봉

22 : 허브 23 : 거미발

30 : 제어봉 안내장치 31 : 몸체부

32 : 상부플레이트 33 : 가이드핀

34 : 지지핀 35 : 제어봉 통과구멍

36 : 거미발 통과홈 37 : 허브 통과구멍

38 : 체결구멍 40 : 핵연료 집합체

41 : 상부노즐 42 : 핵연료 집합체의 안내관

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 제어봉 집합체의 제어봉이 통과될 수 있는 다수의 제어봉 통과구멍과 상기 제어봉 집합체의 허브가 통과될 수 있는 허브 통과구멍 및 상기 제어봉 집합체의 거미발이 통과될 수 있는 다수의 거미발 통과홈이 형성되어 있으며 몸체 역할을 하는 몸체부와, 상기 몸체부의 하면에 결합되어 있으며 핵연료 집합체의 상부노즐의 상부에 고정될 수 있는 다수의 핀 및, 상기 몸체부의 상부에 배치되는 상부플레이트를 포함하며, 상기 제어봉 통과구멍은 상기 제어봉이 원활하게 통과될 수 있도록 하부의 일정 깊이까지 점차 좁아지게 경사져 있으며, 상기 거미발 통과홈은 상기 거미발이 원활하게 통과될 수 있도록 하부의 일정 깊이까지 점차 좁아지게 경사져 있는 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 다수의 핀은 상기 핵연료 집합체의 상부노즐에 형성된 구멍에 끼워지는 2개의 가이드핀과 상기 상부노즐의 상면에 지지되는 2개의 지지판인 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 상부플레이트에는 인양용 와이어가 체결될 수 있는 다수의 체결구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치가 제공된다.

아래에서, 본 발명에 따른 제어봉 안내장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 제3도는 본 발명의 한 실시예에 따른 제어봉 안내장치의 사시도이고, 제4도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치의 평면도이고, 제5도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치의 정면도이고, 제6도는 제4도에 도시된 제어봉 안내장치를 선 A-A를 따라 절취한 단면도이고, 제7도는 제4도에 도시된 제어봉 안내장치를 선 B-B를 따라 절취한 단면도이고, 제8도는 제3도에 도시된 제어봉 안내장치와 제어봉 집합체가 핵연료 집합체에 결합되는 관계를 도시한 분해사시도이며, 제9도는 제3에 도시된 제어봉 안내장치가 안착된 핵연료 집합체와 제어봉 교환설비의 배치관계를 설명하기 위한 정면도이다.

제3도 내지 제9도에 보이듯이, 본 발명의 제어봉 안내장치(30)는 원자로에 사용되는 BPRA(Burnable Poison Rad Assembly)스탠드를 개조한 것이다. BPRA스탠드는 몸체의 역할을 하는 몸체부를 포함한다. 이런 몸체부는 소정의 두께로 형성되어 상부는 개방되어 있고 측면은 밀폐되어 있으며, 하부에는 제어봉 집합체(20)의 제어봉(21)만이 통과될 수 있도록 24개의 구멍이 이런 제어봉 집합체(20)의 제어봉(21)의 배치관계와 동일하게 형성되어 있다. 또한, 이런 몸체부의 상부에는 몸체부의 하부에 형성된 구멍이 가리지 않도록 2개의 상부플레이트(32)가 각각 배치되어 있다. 또한, 몸체부의 하면에는 4개의 홈(도시생략)이 형성되어 있다.

본 발명의 제어봉 안내장치(30)에는 앞서 설명한 바와 같이 구성된 BPRA스탠드의 하면에 형성된 4개의 홈에 배치되는 2개의 가이드핀(33)과 2개의 지지핀(34)이 대각선 방향으로 각각 배치되어 있다. 이런 가이드핀(33)은 핵연료 집합체(40)의 상부에 위치하는 상부노즐(41)에 형성되어 있는 구멍(41a)에 각각 삽입되어 고정될 수 있도록 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 제어봉 안내장치(30)의 몸체부(31)에는 BPRA스탠드의 몸체부의 하면에 형성되어 있는 24개의 구멍의 중심에 대해 45°의 각도(α)로 소정 깊이까지만 점차 좁아지도록 경사지게 형성된 24개의 제어봉 통과구멍(35)이 형성되어 있다. 이렇게 소정 깊이까지만 하부로 점차 좁아지도록 경사지게 형성된 제어봉 통과구멍(35)은 제어봉(21)의 삽입을 용이하게 한다. 또한, 제어봉 집합체(20)의 거미발(23)의 안내를 위하여 상기 제어봉 통과구멍(35)이 중심방향으로 서로 연결될 수 있도록 다수의 거미발 통과홈(36)이 형성되어 있다. 이런 거미발 통과홈(36)은 상기 거미발(23)의 안내를 용이할 수 있도록 거미발 통과홈(36)의 중심방향에 대해 소정 각도(β)로 소정 깊이까지만 하부로 점차 좁아지도록 경사져 있다. 또한, 제어봉 집합체(20)의 허브(22)의 안내를 위하여 중심부위에는 1개의 허브 통과구멍(37)이 형성되어 있다. 이런 허브 통과구멍(37)에 의해 상기 거미발 통과홈(36)이 서로 연결된다. 이렇게 형성된 제어봉 통과구멍(35)과 허브 통과구멍(37) 및 거미발 통과홈(36)을 통과하여 제어봉 집합체(20)가 핵연료 집합체(40)에 삽입될 수 있다. 또한, 몸체부(31)의 상부플레이트(32)에는 인양용 와이어를 체결할 수 있는 2개의 체결구멍(38)이 형성되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이 구성된 본 발명의 제어봉 안내장치(30)를 핵연료 집합체(40)의 상부에 배치된 상부노즐(41)에 안착시키면, 제어봉 교환설비의 하부에 위치하는 5개의 빗살의 끝단과 핵연료 집합체의 안내관(42)의 사이에 제어봉 안내장치(30)가 배치된다. 이 때, 제어봉 안내장치(30)의 몸체부(31)의 하면과 핵연료 집합체의 안내관(42) 까지의 거리(L)는 약 14cm 정도이다.

앞서 설명한 바와 같이 구성된 제어봉 안내장치(30)를 핵연료 집합체(40)의 상부노즐(41)에 안착시킨 후에, 제어봉 교환설비를 사용하여 제어봉 집합체(20)를 핵연료 집합체의 안내관(42)에 삽입안착시킬 경우에는, 제어봉 교환설비의 하부에 위치하는 5개의 빗살과 제어봉 안내장치(30)가 동시에 제어봉 집합체(20)를 지지안내해 주므로 제어봉(21)의 수직도가 향상되어 원활하게 상기 제어봉(21)이 핵연료 집합체의 안내관(42)에 삽입안착된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 제어봉 안내장치가 핵연료 집합체의 상부에 배치되어 제어봉 집합체를 지지안내해 주므로 24개의 제어봉이 핵연료 집합체의 안내관에 원활하게 삽입 안착될 수 있다.

또한, 본 발명의 제어봉 안내장치는 제어봉에 약간의 변형이 발생한다 할지라도 구멍이 중심방향으로 경사지게 형성되어 있으므로, 이 경사진 면을 따라 제어봉이 원활하게 안내될 수 있다.

또한, 본 발명의 제어봉 안내장치를 사용하여 제어봉 집합체를 이동 삽입할 경우에는 작업시간을 현저하게 단축할 수 있으므로 방사선피폭을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제어봉 안내장치를 사용하여 과다하게 변형된 제어봉을 삽입할 경우에도 이런 제어봉을 핵연료 집합체의 안내관에 삽입시키기 위해 장대를 사용하지 않아도 되므로, 이런 장대의 사용으로 인해 제어봉의 손상을 예방할 수 있어 고가인 제어봉의 수명을 연장시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 제어봉 안내장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가지 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 제어봉 집합체(20)의 제어봉(21)이 통과될 수 있는 다수의 제어봉 통과구멍(35)과 상기 제어봉 집합체(20)의 허브(22)가 통과될 수 있는 허브 통과구멍(37) 및 상기 제어봉 집합체(20)의 거미발(23)이 통과될 수 있는 다수의 거미발 통과홈(36)이 형성되어 있으며 몸체 역할을 하는 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 하면에 결합되어 있으며 핵연료 집합체(40)의 상부노즐(41)의 상부에 고정될 수 있는 다수의 핀(33,34) 및, 상기 몸체부(31)의 상부에 배치되는 상부플레이트(32)를 포함하며, 상기 제어봉 통과구멍(35)은 상기 제어봉(21)이 원활하게 통과될 수 있도록 하부의 일정 깊이까지 점차 좁아지게 경사져 있으며, 상기 거미발 통과홈(36)은 상기 거미발(23)이 원활하게 통과될 수 있도록 하부의 일정 깊이까지 점차 좁아지게 경사져 있는 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 핀(33,34)은 상기 핵연료 집합체(40)의 상부노즐(41)에 형성된 구멍(41a)에 끼워지는 2개의 가이드핀(33)과 상기 상부노즐(41)의 상면에 지지되는 2개의 지지핀(34)인 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부플레이트(32)에는 인양용 와이어가 체결될 수 있는 다수의 체결구멍(38)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어봉 안내장치.

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