KR100282370B1 - 분할형 계장튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분할형 계장튜브는 그것의 세그먼트(150)(220)(410)(460)를 상호 고정시키기 위한 고정 슬리브(270)(510)를 구비함으로써 진동을 받아도 계장튜브의 나사형 단부(170)(180)(230)(430)(470)가 풀리지 않게 되므로, 원자로 압력용기(20) 내에 사용하기에 적합하다. 계장튜브는 그것의 외면(190) 주변에 원주 방향으로 배치된 복수개의 제1구멍(200)을 갖는 나사형 단부(170)를 구비하는 제1부재(150)를 갖는다. 또한, 본 계장 튜브는 그것의 외면(240) 주변에 원주방향으로 배치된 복수개의 제1구멍(250)를 갖는 나사형 단부(230)를 구비하는 제2부재(220)를 갖는다. 상기 제2부재(220)의 나사부(235)는 제1부재의 나사부(175)와 나사결합되어 그들간에 나사결합부를 형성한다. 제1부재의 단부와 제2부재의 단부는 내면(280)을 갖는 슬리브(270)가 둘러싼다. 따라서, 나사결합부도 슬리브(270)로 둘러싸인다. 상기 슬리브는 상기 내면으로부터 외향 연장되어 제1구멍 및 제2구멍과 각기 결합하는 복수개의 제1돌출부(290) 및 제2돌출부(300)를 구비한다. 이 슬리브의 외면은 제1돌출부 및 제2돌출부의 위치에서 크림핑가공이나 스웨이징 가공하여, 제1돌출부 및 제2돌출부를 관련 구멍과 각기 결합시킨다. 이러한 방식으로, 제2부재에 대한 제1부재의 독립적 회전이 방지되므로, 계장튜브의 나사결합이 풀리지 않게 될 것이다.

Description

분할형 계장튜브

제1도는 압력 용기내에는 중공의 지지 기둥이 배치되어 있고, 이 지지 기둥은 본 발명에 속하는 분할형 계장튜브(segmented instrumentation tube)를 부분적으로 둘러싸고 있는 전형적인 원자로 압력 용기의 부분 종단면도로서, 명료하게 도시하기 위하여 일부를 생략하였음.

제2도는 상측 지지판과 상측 노심판 사이에 배치된 지지 기둥과 같은 상부 내부 부품을 포함하는, 압력 용기의 상측 내부 구조체의 부분 종단면도.

제3도는 지지 기둥내에 일부가 배치되어 있는 계장튜브의 부분 종단면도.

제4도는 고정 슬리브에 의해 상호 고정된 상측 세그먼트와, 상측 지지판에 연결된 단부를 갖는 계장튜브의 절결된 부분 수직 종단면도.

제5도는 고정 슬리브에 의해 상호 고정된 계장튜브의 상측 세그먼트들의 부분 종단면도.

제6도는 고정 슬리브에 의해 상호 고정된 계장튜브의 하측 세그먼트들의 부분 종단면도.

제7도는 계장튜브의 하측 세그먼트들을 상호 고정하는 슬리브의 절결된 부분 종단면도.

제8도는 슬리브의 평면도.

제9도는 제8도의 IX-IX선 단면도.

제10도는 슬리브의 또 다른 변형예의 종단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 원자로 20 : 압력 용기

150 : 제1부재 또는 세그먼트 220 : 제2부재 또는 세그먼트

170,225 : 말단부 180,230 : 기단부

200 : 제1구멍 250 : 제2구멍

270 : 제1슬리브 또는 부재 290 : 제1돌출부

300 : 제2돌출부 530 : 구멍

본 발명은 고정장치에 관한 것으로, 특히 계장튜브(instrumentation tube)의 세그먼트들을 상호 고정시키기 위한 고정 슬리브를 구비함으로써 계장튜브의 나사형 단부들이 진동을 받아도 분리되지 않도록 되어 원자로의 압력 용기내의 사용에 적합하게 된 분할형 계장튜브에 관한 것이다.

현행 기술의 토론에 앞서, 우선 계장튜브를 수납하는 통상적인 원자로의 구조 및 작동방식을 간단히 기술하고자 한다. 이와 관련해서, 원자로는 핵분열성 물질의 제어된 핵분열에 의해 열을 발생시키기 위한 장치이다. 핵분열성 물질은 연료 펠릿의 형태로서, 연료 펠릿의 피복물로서 작용하는 길다란 중공형 연료봉내에 배치된다. 복수의 길다란 연료봉은 그것을 각기 수용하기 위한 개방격실을 갖는 복수의 이격 배치된 격자에 의해 함께 묶여진다. 더욱이, 핵분열 과정을 제어하기 위하여, 소정의 격실들을 통해 복수의 길다란 가동식 제어봉이 미끄럼가능하게 연장된다. 복수의 이러한 연료봉 조립체는 원자로의 압력 용기내에 밀봉 수용되는 원자로의 노심(core)을 형성할 수 있도록 집합된다. 핵분열 과정을 돕고 핵분열 과정에서 발생된 열을 제거하기 위해서 유체감속제인 냉각제[즉 탈염수(demineralized water)]가 연료 조립체의 봉을 통과해 흐른다. 원자로의 동작중 연료물질의 핵분열로 인해 발생된 열은 연료 조립체의 연료봉을 통과해 흐르는 유체감속제인 냉각제에 의해 연료 조립체로부터 이동된다. 유체감속제인 냉각제에 의해 외부로 이동된 열은 궁극적으로는 터빈 발전기로 전달되어, 원자력 발전업계에 널리 공지된 방식을 이용하여 전기를 발생시킨다.

상술한 가동식 제어봉의 각각은 제어봉을 관련 격자를 통해 미끄럼가능하게 이동시킬 수 있는 제어봉 구동 샤프트와 결합된다. 각 제어봉 구동 샤프트는 원자로의 압력 용기내에 수평으로 각기 배치되어 있는 상측 노심판과, 그것의 상측에 배치되는 상측 지지판을 통해 연장된다. 제어봉 구동 샤프트와 결합된 제어봉은 각 연료 조립체의 격실을 통해 배치된 길다란 심블 튜브(thimble tube)내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 상기 연료 조립체는 상측 노심판의 하측에 배치된다. 더욱이, 상측 지지판과 상측 노심판을 통해서는 프로브 이송대를 수납하기 위한 종방향 관통 구멍을 각기 갖는 복수개의 길다란 계장튜브가 수직으로 연장된다. 상기 프로브 이송대는 계장 프로브를 이동시켜서 원자로 노심내의 소망하는 물리량[예를 들면, 중성자속(neutron flux)]의 측정작업을 돕는다.

각 계장튜브는 그것의 말단부들을 서로 나사 결합시키기 위한 나사형 단부를 갖는 길다란 부분을 구비한다. 계장튜브는 원자로 압력 용기내의 배치시 조립의 편이를 제공하기 위해서 분할된다. 그러나, 원자로의 정상 동작중 원자로 압력 용기내에서 순환되는 유체감속제인 냉각제는 압력 용기내에 배치되어 있는 내부 부품(계장튜브도 포함함)의 진동을 야기시킨다. 더욱이, 지진 및 발생가능한 사고(예를 들면 냉각제의 손실사고)로 야기된 비정상 동작중에도 계장튜브를 비롯한 내부 부품에 진동이 발생된다. 그러한 진동이 일어나면 정상 동작 및 비정상 동작중 계장튜브의 나사형 단부들간의 나사 결합이 풀어질 수도 있는 바, 그렇게 되면 계장 튜브의 길다란 부분들이 그들의 나사형 단부에서 분리될 수도 있으므로 이러한 나사 결합 해제를 방지하는 것이 바람직할 것이다. 계장튜브의 길다란 세그먼트들의 분리 현상은, 프로브 이송대에 깨끗하고 곧은 안내경로를 제공하는 계장튜브의 능력을 감소시키므로 바람직하지 않다.

따라서, 업계의 당면 문제점은 계장튜브가 정상 동작 상태시 발생된 진동을 받을 때와 비정상 동작상태시 발생된 진동을 받을 때, 계장튜브의 나사형 단부의 결합 해제를 방지하기 위한 수단을 제공하는 데 있다.

이 문제점의 가능한 해결책은 계장튜브의 길다란 부분에 속하는 나사형 단부의 외측 주변에 용접물을 배치함으로써, 나사형 단부들의 결합이 풀릴 수 없도록 하는 보장을 제공하는 것이다. 그러나, 이러한 용접물 배치는 시간이 많이 걸리므로 비용이 증가될 것이다. 더욱이, 유지 동작중 나사형 단부의 결합을 풀어서 행해지는 계장튜브의 조립해체 작업은 용접의 존재 때문에 더욱 어려워진다. 그러므로, 계장튜브의 길다란 부분들의 나사형 단부들의 나사 결합의 풀림을 용접 이외의 방식으로 방지하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다.

부재의 나사형 단부들을 용접 이외의 방식으로 서로 연결하기 위한 장치는 업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 개선된 도관 및 그것을 지지하기 위한 수단이 "격자 탱크의 열온도 회로용 도관(Conduit for Thermotemperature Circuits of Grain Tanks)"이라는 명칭의 미국 특허 제1,438,751호에 개시되어 있다. 이 특허에는 커플링(coupling)에 의해 서로 연결된 복수개의 파이프 섹션으로 형성된 도관을 개시하고 있다. 이 파이프 섹션의 인접 단부들의 외부에는 오른나사 및 왼나사가 각기 형성되며, 커플링의 내부에는 대응하는 오른나사 및 왼나사가 형성된다. 파이프 섹션의 인접 단부들은 결합시 상호 고정될 수 있는 형상을 갖는다. 파이프섹션들을 서로 접속할 때에는, 그들의 나사형 단부들을 커플링내에서 전진시켜서 그들의 커플링의 대응하는 나사형 부분들과 결합시킨 후, 커플링을 회전시켜서 파이프 섹션의 단부들을 서로 접근시킴으로써 그들을 상호 고정한다. 상기 미국 특허 제1,438,751호에 따르면, 파이프 섹션을 커플링에 의해 서로 접속하는 경우, 개별적인 섹션 회전의 위험성이 방지되므로, 섹션들의 헐거워짐 또는 분리의 발생이 방지된다. 커플링을 사용 위치에 배치한 후에는 커플링의 양 극단을 엎셋 가공하거나 스웨이징 가공함으로써, 이들 부분들을 파이프 섹션의 벽에 고정시킨다. 상기 미국 특허 제1,438,751호에는 스웨이징 가공되어 파이프 섹션들을 접속하는 커플링이 개시되어 있지만, 이 특허는 진동을 받을 때 계장튜브의 나사형 단부들의 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있도록 계장튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브를 개시하는 것으로는 보이지 않는다.

상술한 특허는 커플링에 의해 서로 접속되는 파이프 섹션으로 형성된 도관을 개시하고 있지만, 진동을 받을 때 계장 튜브의 나사형 단부들의 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있도록 계장 튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브를 개시하는 것으로는 보이지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 진동을 받을 때 계장튜브의 나사형 단부들의 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있도록 계장 튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브를 제공하는 데 있다.

본 명세서는 본 발명의 요부를 구체적으로 지적하고 구별되게 청구하는 청구범위로 종결되지만, 첨부도면과 관련된 이하의 설명으로부터 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.

본원에는 원자력발전소 원자로의 압력 용기에 사용하기에 적합한 분할형 계장튜브로서, 상기 계장튜브는 원자로의 정상 동작 및 비정상 동작으로 발생된 진동을 받을 때 계장튜브의 나사형 단부들의 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있도록 계장튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브가 기술된다.

본 발명을 넓은 의미로 보면, 분할형 계장튜브(a segmented instrumentation tube)에 있어서, 기단부와 말단부를 갖고, 상기 말단부를 둘러싸도록 된 소정의 폭의 복수개의 이격 배치된 제1구멍을 갖는 외면을 구비하되, 상기 제1구멍의 각각은 중심을 갖도록 된 제1부재와, 기단부와 말단부를 갖고, 상기 말단부를 둘러싸도록 된 소정의 폭의 복수개의 이격 배치된 제2구멍을 갖는 외면을 구비하되, 상기 기단부는 상기 제1부재의 말단부에 연결되고, 상기 제2구멍의 각각은 중심을 가지며, 상기 제2구멍의 각각은 상기 중심들간의 소정의 거리를 형성할 수 있도록 상기 각각의 제1구멍과 관련되도록 된 제2부재와 ; 상기 제1부재의 말단부와 상기 제2부재의 기단부를 둘러싸고 있는 내면을 갖는 원통형 부재와 ; 상기 제1부재의 말단부내의 제1구멍의 각각과 결합가능하게 상기 원통형 부재의 내면에 부착되는 복수개의 제1돌출부와 ; 상기 제2부재의 기단부내의 제2구멍의 각각과 결합가능하게 상기 원통형 부재의 내면에 부착되는 복수개의 제2돌출부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할형 계장튜브가 제공된다.

본 발명의 특징은 나사형 단부들을 갖는 세그먼트와, 이 나사형 단부들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브를 제공하는데 있다.

본 발명의 잇점은 계장튜브에 속하는 세그먼트들의 나사형 단부들로 규정된 나사 결합부를 용접하는데 걸리는 시간 소모의 단점을 극복한 고정 슬리브에 있다.

본 발명의 다른 잇점은 진동을 받을 때 세그먼트의 나사형 단부들이 나사 결합 상태로 유지될 수 있도록 세그먼트들의 독립적 회전이 방지된 고정 슬리브에 있다.

원자로의 압력 용기는 노심의 물리량을 측정하기 위한 계장 프로브를 지지하는 프로브 이송대를 각기 수납할 수 있는 계장튜브를 포함한다. 그러한 계장튜브는 그것의 세그먼트들을 서로 나사 결합시키기 위한 나사형 단부를 갖는 길다란 세그먼트를 포함한다. 그러나, 원자로의 정상 동작중, 압력 용기내에서 순환되는 액체 냉각제는 계장튜브를 비롯한 내부 부품의 진동을 발생시킨다. 더욱이, 지진 및 발생가능한 사고(예를 들면 냉각제의 손실사고)로 야기된 비정상 동작중에도 계장튜브를 비롯한 내부 부품에 진동이 발생된다. 그러한 진동이 일어나면 정상 동작 및 비정상 동작 상태중 계장튜브의 나사형 단부들간의 나사 결합이 풀어질 수도 있는 바, 그렇게 되면 계장튜브의 길다란 부분들이 그들의 나사형 단부에서 분리될 수도 있으므로 이러한 나사 결합 해제를 방지하는 것이 바람직할 것이다. 계장튜브의 길다란 세그먼트들의 분리 현상은, 계장 프로브에 깨끗한 안내경로를 제공하는 계장튜브의 능력을 감소시킬 수도 있다. 따라서 본원에는 원자로의 정상 동작 및 비정상 동작으로 발생될 수도 있는 진동을 받을 때 계장튜브의 나사형 단부들의 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있도록 계장튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브가 기술된다.

그러나, 본 발명의 주요내용을 기술하기 앞서, 우선 전형적인 원자로의 구조 및 동작에 대해 간략히 기술하고자 한다.

제 1 도 및 제 2 도를 참조하면, 핵분열성 핵연료 물질(도시하지 않음)의 제어된 핵분열에 의해 열을 발생시키기 위한 전형적인 원자로[일괄하여 참조부호(10)로 표시함]가 도시되어 있다. 원자로(10)는 상단이 개방되고 상부에 부착된 복수개의 입구 노즐(30) 및 출구 노즐(40)(각 노즐중 하나만을 도시함)을 갖는 수직 배향된 원자로 압력 용기(20)를 구비한다. 압력 용기(20)의 개방형 상단에는 반구형 밀폐헤드(50)가 예를 들면 볼트조임에 의해 밀봉 부착됨으로써 압력 용기(20)를 밀봉식으로 덮는다. 이러한 방식으로 압력 용기(20)를 덮으면, 원자로(10)가 동작할 때 압력 용기(20)내의 냉각제의 압력이 적당히 유지될 수 있게 된다.

제 1 도 및 제 2 도를 계속 참조하면, 원자로(10)내에는 복수개의 연료 조립체(70)내에 배치된 핵연료를 구비하는 원자로 노심(core)[일괄하여 참조부호(60)로 표시됨]이 배치된다. 연료봉 구동축(도시하지 않음)은 복수개의 열 슬리브(80)(thermal sleeve)의 각각을 통해 연장되어, 원자력 발전 업계에 널리 알려져 있는 방식으로 연료 조립체(70)내의 핵분열 과정을 제어하기 위한 복수개의 가동 제어봉(도시하지 않음)과 결합한다. 압력 용기(20)의 내측에는 노심 및 기타 내부 부품으로부터의 하중을 압력 용기의 벽으로 전달하는 수평 상측 지지판(90)과, 연료 조립체(70)의 상단에 배치되어 그것을 지지하며 상측 지지판(90)의 하측에 이격 배치되는 수평 상측 노심판(100)이 배치된다. 상측 지지판(90)은 저면(110)을 가지며, 상측 노심판(100)은 그 위에 상면(120)을 갖고 있다. 더욱이, 상측 지지판(90) 및 상측 노심판(100)은 유체감속제인 냉각제(즉, 탈염수)를 흘려보내기 위한 다수개의 냉각제 흐름용 오리피스(130)를 각각 구비한다. 상기 냉각제는 연료 조립체(70)내에 수용된 핵분열성 연료 물질의 핵분열로 발생된 열을 제거하고 또한 핵분열 과정을 돕는 역할도 하는 것이다. 또한, 상측 지지판(90)은 후술하는 이유 때문에 복수개의 내측 나사형 개구(135)도 갖는다.

원자로(10)의 작동중, 유체감속제인 냉각제는 입구 노즐(30)로 유입된 다음, 원자로 노심(60)과, 상측 지지판(90) 및 상측 노심판(100)의 오리피스(130)를 통해 순환된다. 압력 용기(20)의 내부에서 순환된 냉각제는 최종적으로 출구 노즐(40)을 통해 압력 용기(20)로부터 방출되고, 다음에 증기를 발생시키기 위한 열교환 장치(도시하지 않음)로 파이프를 통하여 이송된다. 그 다음, 이 증기는 열교환 장치로부터 원자력발전 업계에 널리 알려져 있는 방식으로 발전하기 위한 터빈-발전기(도시하지 않음)로 파이프를 통하여 이송된다. 정상 작동중, 압력 용기(20)내의 냉각제 유량은 대략 매초당 40,000 파운드 정도로 비교적 높을 수도 있다. 비정상 작동중 압력 용기(20)내의 냉각제 질량 유량은 유량을 훨씬 더 높게 할 경우도 있다. 그렇게 비교적 높은 질량 유량은 원자로의 내부 부품에 반드시 진동을 발생시킨다.

제 2 도, 제 3 도, 제 4 도 및 제 5 도를 참조하면, 계장 프로브(도시하지 않음)를 안내하기 위한 것으로 본 발명의 장치인 분할형 계장튜브[일괄하여 참조부호(140)로 표시함]가 도시되어 있다. 분할형 계장튜브(140)는, 내면(160)을 구비하며 내측 나사부(175)를 갖는 말단부(170)를 구비한 것으로 대체로 원통형이고 관형상인 길다란 제1세그먼트 또는 제1부재(150)를 포함한다. 또한, 제1세그먼트(150)는 외측 나사부를 갖는 기단부(180)를 가지며, 내측 나사형 개구(135)내에 각기 수용될 수 있는 크기를 갖는다. "기단부(proximal end)"라는 말은 압력용기(20)의 저면에 보다 근접해 있는 세그먼트의 단부를 뜻하는 것으로 규정되며, "말단부(distal end)"라는 말은 압력 용기(20)의 저면으로부터 보다 멀리 떨어져 있는[즉, 압력 용기(20)의 상단에 보다 근접해 있는] 세그먼트의 단부를 뜻하는 것으로 규정된다. 더욱이, 제1세그먼트(150)는 후벽(210)을 각기 규정하는 복수개의 이격 배치된 제1원형 일단막힘 구멍(200)을 갖는 외면(190)을 구비한다. 각 제1구멍(200)은 중심과, 후술하는 이유 때문에 소정의 직경을 갖는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에 있어서, 복수개의 제1구멍(200)이 제1세그먼트(150)의 말단부(170) 주변에 원주 방향으로 배열된다.

제 2 도, 제 3 도, 제 4 도 및 제 5 도를 계속 참조하면, 계장튜브(140)는 제1세그먼트(150)와 동축으로 정렬된 것으로 대체로 원통형이고 관형상인 길다란 제2세그먼트 또는 제2부재(220)를 더 포함한다. 제2세그먼트(220)는, 계장 프로브 이송대와, 외측 나사부(235)를 갖는 기단부(230)를 용이하게 미끄럼 수용하기 위한 깔때기 형상 말단부(235)를 갖는다. 제2세그먼트(220)의 기단부(230)의 외측 나사부(235)는 제1세그먼트(150)의 말단부(170)의 내측 나사부(175)와 나사 결합함으로써 그들간의 나사 결합부를 형성한다. 제2세그먼트(220)는 복수개의 이격 배치된 제2원형 일단막힘 구멍(250)을 갖는 외면(240)을 구비하고, 제2구멍(250)은 그 각각내의 후벽(260)을 규정한다. 각각의 제2구멍(250)은 중심과, 후술하는 이유 때문에 소정의 직경을 갖는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에 있어서, 복수개의 제2구멍(250)은 제2세그먼트(220)의 기단부(230) 주변에 원주방향으로 배열된다. 더욱이, 후술하는 이유 때문에, 각각의 제2구멍(250)은 각각의 제1구멍(200)과 축방향으로 정렬됨으로써, 그것들의 중심 사이의 소정의 거리를 형성한다.

제 2 도, 제 3 도, 제 4 도 및 제 5 도를 계속 참조하면, 내부를 종방향으로 관통하는 내면(280)을 갖고 대체로 원통형인 제1슬리브 또는 부재(270)는 제1세그먼트(150)의 말단부(170)와 제2세그먼트(220)의 기단부(230)를 둘러싸고, 말단부(170)를 기단부(230)에 고정시킨다. 이와 관련해서, 제1세그먼트(150)의 말단부(170)의 각 제1구멍(200)과 결합시키기 위하여, 제1슬리브(270)의 내면(280)에 복수개의 제1외향 돌출부(290)가 일체로 부착된다. 또한, 제2세그먼트(220)의 기단부(230)의 각 제2구멍(250)과 결합시키기 위해서, 제1슬리브(270)의 내면(280)에 북수개의 제2외향 돌출부(300)도 일체로 부착된다. 후술하는 이유 때문에, 제1슬리브(270)는 벽이 얇으며(즉, 비교적 얇은 벽 두께를 가짐) 오스티니틱 스테인레스강(austenitic stainless steel)과 같은 연성 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 제1슬리브는 벽이 얇고 연성이므로, 제1세그먼트(150)의 말단부(170)와 제2세그먼트(220)의 기단부(230)로 형성된 나사 결합부 둘레로 크림핑가공 또는 스웨이징 가공될 때 적당히 변형될 수 있다는 점은 중요하다.

제 5 도에 도시한 바와 같이, 제1슬리브(270)는 스웨이징 가공 후 그것(270)의 축방향 이동을 방지하기 위해서, 제1구멍(200)의 중심과 제2구멍(250)의 중심 사이에 규정된 소정의 축방향 거리보다 긴 축방향 길이를 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 제1구멍(200)의 중심과 제2구멍(250)의 중심 사이의 소정의 축방향 거리는 제1슬리브(270)의 각 단부에서 각기 부분적으로 노출될 수 있도록 된다. 구멍(200/250)의 부분적인 노출은 조작자가 제1슬리브(270)의 스웨이징 변형이 필요한 부분을 눈으로 정밀히 판정할 수 있어야 하므로 중요하다. 다시 말해서, 제1슬리브(270)는 각각의 제1구멍(200)과 제2구멍(250) 사이에 규정된 거리와 이 구멍들 직경의 약 절반의 합과 거의 같은 소정의 길이를 가지므로, 제1슬리브(270)가 제1세그먼트(150)의 말단부(170)와 제2세그먼트(220)의 기단부(230)를 둘러쌀 때 제1구멍(200)과 제2구멍(250)의 각각의 일부를 눈으로 관찰할 수 있다. 상기 거리는 제 5 도에 "H"로 표시된다. 각각의 제1돌출부(290)와 제2돌출부(300)는 제1슬리브(270)를 제1세그먼트(150)의 말단부(170)상으로 스웨이징 또는 크링핑가공하고 제2세그먼트(220)의 기단부(230)상으로 스웨이징 또는 크림핑가공할 때 각 후벽(210/260)과 직면하면서 결합하기 위한 경사면(310)을 갖는다.

제 3 도에 가장 잘 도시된 바와 같이, 분할형 계장튜브(140)의 일부는 제2세그먼트(220)와 동축으로 정렬된 대체로 원통형이고 관의 형상인 길다란 포스트(320)로 둘러싸여 있다. 포스트(320)는 상측 지지판(90)의 저면(110)을 상측 지지판(90)과 긴밀히 접촉시키기 위하여 그 둘레에 일체로 부착된 플랜지(340)를 갖는 제1단부(330)를 갖는다. 제1세그먼트(150)의 기단부(180)는 개구(135)내에 나사 결합되고 포스트(320)의 상단상에 동축으로 장착되므로, 제1세그먼트(150)는 포스트(320)에 의해 수직으로 지지되고 상측 지지판(90)의 개구(135)에 의해 측방향으로 지지된다. 또한, 포스트(320)는 그것을 상측 노심판(100)의 상면(120)상에 지지하기 위하여 포스트(320)로부터 현수된 일체로 외향 연장된 다수의 다리부(360)를 갖는 제2단부(350)도 구비한다. 각 다리부(360)는 상측 노심판(100)을 관통하여 형성된 복수개의 구멍(390)을 통해 각기 수납될 수 있는 길다란 체결부재(380)를 수용하기 위한 관통 구멍(370)을 갖는다. 각 체결부재는 구멍(390)을 지나 하향으로 연장된 나사형 단부를 갖는다. 구멍(390)을 지나 연장된 체결부재(380)의 나사형 단부는 너트(400)에 의해 나사 결합됨으로써 각 다리부(360)를 상측 노심판(100)에 고정하는데 적합하므로, 포스트(320)를 상측 노심판(100)의 상면(120)에 고정할 수 있게 된다.

제 6 도 및 제 7 도를 참조하면, 계장튜브(140)는 말단부(420)를 갖는 대체로 원통형이고 관형상인 길다란 제3세그먼트(410)를 포함한다. 제3세그먼트(410)는 또한 그위에 동축으로 장착된 제2세그먼트(220)의 기단부(230)를 갖는다. 제3세그먼트(410)는 또한 내측 나사부(440)를 가진 기단부(430)를 구비한다. 더욱이, 제3세그먼트(410)는, 각각 후벽(260)을 구비한 상술한 복수개의 이격 배치된 제2원형 일단막힘 구멍(250)을 갖는 외면(450)을 구비한다. 각각의 제2구멍(250)은 또한 중심과, 후술하는 이유 때문에 소정의 직경을 갖는다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에 있어서는, 복수개의 제2구멍(250)이 제3세그먼트(410)의 기단부(430)의 둘레에서 원주 방향으로 배치되어 있다.

제 6 도 및 제 7 도를 계속 참조하면, 계장튜브(140)는 제3세그먼트(410)와 동축으로 정렬된 대체로 원통형이고 관상인 제4세그먼트(460)도 포함하고 있다. 제4세그먼트(460)는 외측 나사부(480)를 갖는 말단부(470)를 구비하며, 기단부(490)도 구비한다. 제4세그먼트(460)의 말단부(470)의 외측 나사부(480)는 제3세그먼트(410)의 기단부(430)의 내측 나사부(440)와 나사 결합하여 그들간에 나사 결합부를 형성한다. 제4세그먼트(460)는, 각각 후벽(210)을 구비한 상술한 복수개의 이격 배치된 제1원형 일단막힘 구멍(200)을 갖는 외면(500)을 가진다. 각각의 제1구멍(200)은 중심과, 상술한 이유 때문에 소정의 직경을 갖는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에 있어서, 제4세그먼트(460)의 말단부(470) 둘레에는 복수개의 제1구멍(200)이 원주방향으로 배열된다. 더욱이, 상술한 이유 때문에, 각각의 제1구멍(200)은 그것들 중심간의 소정의 거리를 형성하기 위하여 각각의 제1구멍(200)과 동축으로 정렬된다.

제 6 도 및 제 7 도를 계속 참조하면, 계장튜브(140)는 내부를 종방향으로 관통하는 상술한 내면(280)을 갖고, 대체로 원통형인 제2슬리브 또는 부재(510)도 포함하고 있다. 내면(280)은 제4세그먼트(460)의 말단부(470)와 제3세그먼트(410)의 기단부(430)를 둘러싸서, 제4세그먼트(460)의 말단부를 제3세그먼트(410)의 기단부(430)에 고정한다. 이와 관련해서, 제4세그먼트(460)의 말단부(470)의 각 제1구멍(200)과 결합시키기 위하여, 제2슬리브(510)의 내면(280)에 복수개의 제1외향 돌출부(290)가 일체로 부착된다. 더욱이, 제3세그먼트(410)의 기단부(430)의 각 제2구멍(250)과 결합시키기 위해서, 제2슬리브(510)의 내면(280)에 복수개의 제2외향 돌출부(300)도 일체로 부착된다. 제2슬리브(510)는 벽이 얇고 연성이므로, 제4세그먼트(460)의 말단부(470)와 제3세그먼트(410)의 기단부(430)로 형성된 나사 결합부 둘레로 크림핑가공 또는 스웨이징 가공될 때 적당히 변형될 것이다. 상술한 것으로부터 알 수 있는 바와 같이 제2슬리브(510)는, 제1슬리브(270)가 제1세그먼트(150)와 제2세그먼트(220)의 나사단부를 둘러싸고 있는 것과는 달리, 제3세그먼트(410)와 제4세그먼트(460)를 둘러싸고 있다는 점을 제외하곤 제1슬리브(270)와 거의 동일하다.

제 7 도에 도시한 바와 같이, 제2슬리브(510)는 제3세그먼트(410)와 제4세그먼트(460)내에 각기 형성된 제1구멍(200)의 중심과 제2구멍(250)의 중심간의 소정의 거리보다 긴 축방향 길이를 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 제1구멍(200)의 중심과 제2구멍(250)의 중심 사이의 소정의 거리는 제1구멍(200)과 제2구멍(250)이 제2슬리브(510)의 각 단부에서 각기 부분적으로 노출될 수 있도록 되므로, 조작자가 제2슬리브(510)의 스웨이징 변형이 필요한 부분을 눈으로 정밀히 판정할 수 있다. 스웨이징 가공 후, 돌출부(290/300)는 그 관련 후벽(210/260)과 결합하도록 제 7 도에 도시된 점선을 따라 대략 변형된다.

제 8 도 및 제 9 도를 참조하면, 제1 및 제2슬리브(270/510)의 바람직한 실시예가 도시되는 바, 이 실시예의 슬리브들은 제1구멍(200) 및 제2구멍(250)과 각기 결합할 수 있도록 내면(280)에 일체로 부착된 복수개의 제1돌출부(290)와 복수개의 제2돌출부(300)를 갖는다.

제 10 도는 간단히 참조하면, 벽을 횡단하여 배치된 복수개의 구멍(530)을 갖는 제1 및 제2슬리브(270/510)의 변형예[착탈식 슬리브(520)로서 일괄하여 나타냄]가 도시되어 있다. 일상적인 원자로 동작중, 세그먼트와 슬리브는 방사성을 갖게 되고, 그에 따라 구멍(530)은 슬리브(520)를 원격적으로 분리할 수 있게 한다. 다시 말해서, 구멍(530)은 슬리브(520)를 제거하기 위해서 적당한 원격조작의 공구(도시하지 않음)와 결합될 수 있다. 구멍(530)에 원격조작의 공구를 삽입한 후에, 착탈식 슬리브(520)에 축방향으로 인장력을 가함으로써 착탈식 슬리브(520)를 제거할 수 있다. 구멍(530)은 세그먼트로부터 슬리브(520)를 당길 수 있도록 하기 위해서 나사 결합부의 위와 아래의 축방향 위치에 있어서 슬리브(520)내에 형성되어 있는 것으로 이해될 수 있다.

[작동]

분할형 계장튜브(140)는 제1세그먼트(150)의 내측 나사부(175)를 제2세그먼트(220)의 외측 나사부(235)와 결합시켜서 제1세그먼트(150)를 제2세그먼트(220)에 접속시킴으로써 조립된다. 충분히 조여진 나사 결합부를 형성하기 위해서 세그먼트들에 적당한 토오크가 가해진다. 제1슬리브(270)를 세그먼트(150/220)와 동축으로 정렬시키고, 제1슬리브(270)가 제1세그먼트(150)의 말단부(170) 및 제2세그먼트(220)의 기단부(230)로 형성된 나사 결합부로 될 때까지 제1세그먼트(150)나 제2세그먼트(220) 중 어느 하나를 따라 제1슬리브(270)를 활주시키고, 그에 따라 돌출부(290/300)가 구멍(200/250)과 정렬된다. 그런 다음에는, 바이스(vice) 부류의 C자형 클램프 또는 집게 등과 같은 적당한 클램핑 또는 스웨이징 공구(도시하지 않음)를 사용하여, 제1돌출부(290) 및 제2돌출부(300)의 위치에서 제1슬리브(270)의 외면(190)에 소정의 가압력을 가한다. 스웨이징력이 가해질 때, 제1돌출부(290) 및 제2돌출부(300)에 속하는 경사면은 구멍(200,250)을 따라 내향으로 변형가능하게 이동하여 각각의 후벽(210,260)(제 7 도의 점선 참조)과 결합할 것이다. 제1돌출부(290)와 제2돌출부(300)가 후벽(210,260)과 각기 적당히 결합하면, 제1 및 제2돌출부(290/300)가 각각의 구멍(200/250)과 긴밀하게 결합할 것이기 때문에 제1슬리브(270)가 나사 결합부의 원주 둘레에서 회전하지 않게 될 것이다. 제1슬리브(270)는 이러한 방식을 이용해서 제2세그먼트(220)에 대한 제1세그먼트(150)의 독립적인 회전발생을 방지한다.

더욱이, 제1슬리브(270)는 제1구멍(200)의 중심과 제2구멍(250)의 중심 사이에 규정된 소정의 거리와 구멍의 직경의 대략 절반의 합과 동일한 길이를 갖는다. 다시 말해서, 각 구멍이 직경 "d"를 갖고 있고, 원주방향으로 배열된 복수개의 제1구멍(200)의 중심과 원주방향으로 배열된 복수개의 제2구멍(250)의 중심간의 소정의 축방향 거리를 "H"라고 한다면, 제1슬리브(270)의 길이 "L"은 이하의 방정식으로 규정된다.

L=H+(d/2)

상술한 설명으로부터, 제1슬리브(270)가 상술한 방식으로 제1세그먼트(150)와 제2세그먼트(220) 상으로 조립될 때, 조작자가 제1 및 제2구멍(200,250)의 각각의 일부를 관찰할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 구멍(200/250)의 각각의 일부를 관찰할 수 있다 함은 제1슬리브(270)에 대한 스웨이징 가공이 필요한 위치[즉, 제1돌출부(290)와 제2돌출부(300)의 축방향 위치에 있음]를 눈으로 정확히 판단할 수 있음을 말하기 때문에 중요하다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 제3세그먼트(410)의 내측 나사부(440)는 제4세그먼트(460)의 외측 나사부(480)와 나사 결합되어 양 세그먼트(410,460)를 적당히 연결시킬 수 있다. 다음에, 제1슬리브(270)를 그것의 관련 나사 결합부와 조립할 때와 거의 동일한 방식으로 제2슬리브(510)를 관련 나사 결합부 둘레에 조립될 것이다.

슬리브(270/510)의 일 변형예인 착탈식 슬리브(520)는, 이 슬리브(520)를 둘러싸고 있는 나사 결합부로부터 착탈식 슬리브(520)를 축방향으로 당기기 위해서 적당한 원격조작의 공구와 결합할 수 있는 구멍(530)을 갖는다는 점을 제외하곤, 슬리브(270/510)와 거의 동일한 방식으로 사용된다. 이와 관련해서, 나사 결합부를 가능한 범위까지 푼 다음, 공구를 사용해서 착탈식 슬리브(520)를 축방향으로 당긴다. 착탈식 슬리브(520)를 축방향으로 당길 때, 제1돌출부(290)와 제2돌출부(300)는 각 후벽 및 구멍으로부터 빠질 것이다. 이것은 착탈식 슬리브(520)가 연성물질로 이루어지기 때문에, 이 슬리브를 충분한 힘으로 당길 때 그것이 축방향으로 변형됨으로써 달성된다.

상측 지지판(90)과 상측 노심판(100) 사이에는 상측 지지판(90)을 지지하고 상측 지지판(90)을 상측 노심판(100)과 연결시키기 위한 포스트(320)가 개재된다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련해서, 포스트(320)는 개구(135)와 동축으로 정렬되므로, 플랜지(340)는 상측 지지판(90)의 저면(110)과 긴밀하게 접촉하고 다리부(360)는 상측 노심판(100)의 상면(120)상에 지지될 수 있게 된다. 체결부재(380)를 보어(370) 및 구멍(390)을 관통시킨 다음, 체결부재(380)의 각 나사형 단부상에 너트(400)를 나사 결합시킴으로써 다리부(360) 및 포스트(320)를 상측 노심판(100)에 고정한다.

본 발명을 본 명세서에 완벽히 도시하고 기술하였지만, 본 발명이 도시된 세부적인 예들에 한정되도록 도시하고 기술한 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 그 균등론적 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명에 따른 각종 변경예를 얻을 수 있음을 밝혀두고자 한다. 예를 들면 상술한 실시예는 스웨이징 가공의 변경예로서 관련 나사 결합부 주변을 용접할 수도 있다. 이러한 구성이 바람직하다고는 할 수 없지만, 원자로의 동작중 정상진동 및 비정상진동을 받을 때 나사 결합이 풀리지 않는다는 추가의 보장을 제공할 것이다.

따라서, 본원에 제공된 것은 진동을 받아도 계장튜브의 나사형 단부가 풀리지 않도록 된, 계장튜브의 세그먼트들을 상호 고정하기 위한 고정 슬리브를 구비하는 분할형 계장튜브이다.

Claims (4)

1. 분할형 계장튜브(a segmented instrumentation tube)에 있어서, ① 기단부(180)와 말단부(170)를 갖고, 상기 말단부를 둘러싸도록 된 소정의 폭의 복수개의 이격 배치된 제1구멍(200)을 갖는 외면(190)을 구비하되, 상기 제1구멍의 각각은 중심을 갖도록 된 제1부재(150)와 ; ② 기단부(230)와 말단부(225)를 갖고, 상기 말단부를 둘러싸도록 된 소정의 폭의 복수개의 이격 배치된 제2구멍(250)을 갖는 외면(240)을 구비하되, 상기 기단부(230)는 상기 제1부재의 말단부에 연결되고, 상기 제2구멍의 각각은 중심을 가지며, 상기 제2구멍의 각각은 상기 중심들간의 소정의 거리를 형성할 수 있도록 상기 각각의 제1구멍과 관련되도록 된 제2부재(220)와 ; ③ 상기 제1부재의 말단부와 상기 제2부재의 기단부를 둘러싸고 있는 내면(280)을 갖는 원통형 부재(270)와 ; ④ 상기 제1부재의 말단부내의 제1구멍의 각각과 결합가능하게 상기 원통형 부재의 내면에 부착되는 복수개의 제1돌출부(290)와 ; ⑤ 상기 제2부재의 기단부내의 제2구멍의 각각과 결합가능하게 상기 원통형 부재의 내면에 부착되는 복수개의 제2돌출부(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할혈 계장튜브.
2. 제1항에 있어서, 상기 원통형 부재는 제1구멍과 제2구멍의 각각 사이의 거리(H)와 상기 구멍들의 폭(d)의 절반의 합과 거의 동일한 소정의 길이(L)를 갖는 분할형 계장튜브.
3. 제2항에 있어서, 상기 각각의 제1돌출부와 상기 각각의 제2돌출부는 제1구멍 및 제2구멍과 각기 결합할 수 있는 소정의 경사면을 갖는 분할형 계장튜브.
4. 제3항에 있어서, 상기 원통형 부재는 그것을 제거하기 위해 횡단으로 배치된 복수개의 관통구멍(530)을 갖는 분할형 계장튜브.