KR100583303B1 - 원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 인출 또는 삽입시에 사용되는 교환장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체(삽입체)가 보다 용이하게 속도조절되면서 인출 또는 삽입되도록 자동화 구동수단을 구비한 교환장비에 관한 것으로서, 상기 삽입체를 승하강시키도록 구동력을 제공하는 구동부(10)와, 구동부(10)의 작동에 따라 연동 회전함으로써 그 외주부에 와이어 로프(80)가 감겨지거나 풀어지는 드럼(20)과, 드럼(20)의 회전속도를 검출하여 구동부(10)의 작동 및 정지에 필요한 신호를 전달하는 엔코더(40)와, 구동부(10)가 안착 고정되는 베이스 플레이트(50, 51) 및, 베이스 플레이트(50, 51)에 결합되며 원전연료 취급기중기에 연결되도록 형성되는 인양고리(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 삽입체의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비는 구동부의 작동에 따라 삽입체가 용이하게 속도조절되면서 승하강되기 때문에, 삽입체가 인출 또는 삽입되는 과정에서 외부 구조물과 부딪쳐서 손상될 수 있는 위험성이 극히 적은 장점이 있다. 또한, 본 발명은 작업자가 스위치 조작만으로 삽입체의 인출 또는 삽입 작업을 수행할 수 있기 때문에, 고방사선 구역에서 적은 인력으로도 많은 삽입체를 교체할 수 있어 작업효율이 높은 장점이 있다.

Description

원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 인출 또는 삽입시에 사용되는 교환장비{Exchange Equipment for Withdrawal or Insertion of Burnable Poison Rod Assembly}

도 1 및 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자력 발전소의 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 인출 또는 삽입하는데 사용되는 교환장비를 각각 나타낸 정면도 및 측면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 선A-A를 따라 절취하여 나타낸 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비의 평면도이고,

도 4는 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 구동부의 작동에 따라 와이어 로프가 감겨지는 드럼의 절단면도이고,

도 5는 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 구동부가 안착되는 베이스 플레이트의 평면도이고,

도 6은 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 그 작동 을 지시하는 유선 조작기를 나타낸 도면이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 구동부 20 : 드럼

30 : 베어링 하우징 40 : 엔코더

50 : 상부 베이스 플레이트 60 : 인양고리

70 : 부하 감지기 90 : 유선 조작기

본 발명은 원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 인출 또는 삽입하는데 사용되는 교환장비에 관한 것이며, 보다 자세하게는 가연성 중성자 흡수봉 집합체가 보다 용이하게 속도조절되면서 인출 또는 삽입되도록 자동화 구동수단이 구비된 교환장비에 관한 것이다.

원자력 발전소에서는 예방 정비계획에 따라 핵연료를 인출하고, 핵연료를 다시 장전하기 전에 가연성 중성자 흡수봉 집합체(BPRA/WABA ; 이하에서는 '삽입체'라고 지칭함)의 교체작업을 실시한다.

이런 삽입체의 교환작업은 삽입체가 와이어 로프에 고정된 후에, 작업자가 구동핸들(윈치)를 회전시킴으로써 삽입체가 인출 또는 삽입된다. 하지만, 상기와 같이 삽입체의 교환작업을 실시하는 경우에는 작업자가 쉽게 피로하게 되고, 그에 따라 작업능률도 저하되는 문제점이 있다.

또한, 종래 삽입체의 교환작업은 작업자가 균일한 힘으로 구동핸들을 조작하기 어렵기 때문에, 삽입체가 인출 또는 삽입되는 과정에서 삽입체가 흔들리는 경우가 발생된다. 이로 인해, 삽입체의 교환작업 중에 삽입체는 주위의 구조물과 부딪쳐서 손상될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래 삽입체의 교환작업은 작업자가 구동핸들을 수동으로 조작하기 때문에, 삽입체를 균일한 속도로 인출 또는 삽입시킬 수 없다. 하지만, 삽입체는 인출 또는 삽입되는 과정에서 빗살판의 내측을 통과하게 되는데, 이 때 빗살판이 급속하게 개폐되어, 삽입체가 빗살판에 부딪쳐 손상될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래 삽입체의 교환작업은 삽입체가 인출 또는 삽입되는 과정에서 구동핸들의 라체트(rachet)가 불량으로 인해 정지될 수 있으며, 이렇게 구동핸들이 불량인 경우에는 삽입체를 제어하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 구동수단에 의해 삽입체의 속도가 조절되면서 균일한 힘으로 인출 또는 삽입되어, 삽입체가 손상되지 않으면서 삽입체의 교체작업 효율도 향상되는 교환장비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교환장비는 원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 와이어 로프로 연결하여 인출 또는 삽입한다. 그리고, 본 발명은 상기 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 승하강시키도록 구동력을 제공하는 구동부와; 상기 구동부의 작동에 따라 연동 회전함으로써 그 외주부에 상기 와이어 로프가 감겨지거나 풀어지는 드럼과; 상기 드럼의 회전속도를 검출하여, 상기 구동부의 작동 및 정지에 필요한 신호를 전달하는 엔코더와; 상기 구동부가 안착 고정되는 베이스 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트에 결합되며, 원전연료 취급기중기에 연결되도록 형성되는 인양고리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서는 본 발명에 따른 삽입체(가연성 중성자 흡수봉 집합체)의 인출 또는 삽입시에 사용되는 교환장비의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 원자력 발전소의 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 인출 또는 삽입하는데 사용되는 교환장비를 각각 나타낸 정면도 및 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 선A-A를 따라 절취하여 나타낸 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비의 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 구동부의 작동에 따라 와이어 로프가 감겨지는 드럼의 절단면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 삽입체의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비는 유선 조작기(90)의 조작으로 구동부(10)가 작동되고, 구동부(10)의 작동으로 인해 와이어 로프(80)에 연결된 삽입체가 인출 또는 삽입된다. 이 때, 삽입체는 그 위치에 따라 구동부(10)의 작동이 조절되어, 그 승하강이 용이하게 제어된다.

상기 구동부(10)는 모터와 같이 전기의 힘으로 작동되는 전동수단으로서, 웜기어 형식으로 60:1 비율로 감속되도록 구성되며, 인버터에 의해 운전속도가 구간에 따라 0 ~ 10.4 M/min범위 내로 제어된다.

드럼(20)은 구동부(10)의 구동축에 연동되도록 결합되는데, 그 형상은 도 4에 도시된 바와 같다. 드럼(20)은 그 일단 중심부에 구동부(10)의 구동축이 삽입 결합되도록 결합홈(26)이 형성되고, 드럼축(22)의 외주에 일정한 직경(Φ113mm)을 갖는 드럼 외주부(24)가 형성된다. 그리고, 드럼 외주부(24)에는 와이어 로프(80)가 감겨질 수 있는 안내홈(25)이 그 외면에 나선형으로 형성된다.

그리고, 드럼(20)의 타단에는 그 드럼축(22)이 회전되도록 지지하는 베어링 하우징(30)이 상부 베이스 플레이트(50)에 설치되며, 드럼(20)의 회전수를 검출하는 엔코더(40)가 드럼축(22)에 연결된다.

엔코더(40)는 구동부(10)의 구동축 및 드럼(20)에 대한 회전속도 및 위치를 검출하는 수단으로서, 구동부(10)의 속도 및 정지에 필요한 신호를 전달하는 역할을 한다.

상기와 같이 삽입체를 인출 또는 삽입하는 구동부(10), 드럼(20), 엔코더(40)는 각각 상하부 베이스 플레이트(50, 51)에 지지 설치된다.

도 5는 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 구동부가 안착되는 베이스 플레이트의 평면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상하부 베이스 플레이트(50, 51)는 일정 크기로 각각 절취 형성되는데, 본 발명의 교환장비가 원자력 발전소 내의 규격이 다른 삽입체를 인출 또는 삽입하는 경우에 다른 형상으로도 설계변형될 수 있다.

그리고, 상하부 베이스 플레이트(50, 51)에는 삽입체에 연결된 와이어 로프(80)가 상하부 베이스 플레이트(50, 51)를 관통하여 드럼(20)에 감겨질 수 있도록, 그 평면 내측부에 와이어용 구멍(53)이 형성된다.

이런 상하부 베이스 플레이트(50, 51)는 상호 일정간격 이격되게 위치하며, 그 일측에 부착된 플레이트 결합부(52)에 의해 상호 회전 가능하게 연결된다.

하부 베이스 플레이트(51)에는 인양고리 홈(54)이 형성되어, 본 발명의 교환장비를 인양하는 기중기에 연결되는 아치형 인양고리(60)와 결합되며, 상부 베이스 플레이트(50)에는 상기 구동부(10), 베어링 하우징(30), 엔코더(40)가 설치 고정된다.

이 때, 상하부 베이스 플레이트(50, 51) 사이에는 본 발명의 교환장비에 가해지는 부하를 감지하는 부하 감지기(70)가 상기 플레이트 결합부(52)의 타측부위에 설치된다.

부하 감지기(70)는 삽입체를 인출 또는 삽입하는 과정에서 구동부(10)에 가해지는 부하를 측정하는 것으로서, 저부하 또는 과부하 여부를 제어수단에 전달하여, 구동부를 정지시키거나 제어하는 역할을 한다.

도 6은 도 1에 도시된 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 교환장비에서 그 작동 을 지시하는 유선 조작기를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유선 조작기(90)에는 본 기기의 작동을 지시하는 전원버튼과, 와이어 로프(80)의 승하강을 지시하는 조이스틱과, 드럼(20)의 회전속도를 조절하여 삽입체의 승하강 속도를 조절하는 속도조절 스위치와, 비상시 구동부(10)의 작동을 멈추게 하는 비상정지 스위치 등이 구비된다.

그리고, 본 발명의 메인판넬은 상기 유선 조작기(90)에 연결되며, 기중기의 난간에 설치된다(도시생략). 이런 메인판넬에는 그 내부에 구동부(10)의 작동을 위한 여러 전자 개폐기와 센서가 구비된다.

그리고, 본 발명의 위치설정 카운터는 삽입체가 정지되거나 그 승하강 속도가 조정되도록, 삽입체가 상승할 최고지점과 하강되는 최저지점과 같은 삽입체의 위치를 제어수단에 제공한다.

아래에서는 상기와 같은 삽입체(가연성 중성자 흡수봉 집합체)의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비의 작동순서에 대하여 설명하겠다.

먼저, 원전연료 취급 기중기로 본 발명의 교환장비를 교체될 삽입체의 위치로 이동시키고, 원전연료 상부노즐의 상부에 안착시킨다. 그런 다음에는 메인판넬의 전원스위치를 작동시키고, 메인판넬에 연결된 유선 조작기(90)로 조이스틱을 조작하여 와이어 로프(80)를 하강시킨다. 이 때, 와이어 로프(80)를 작동시키는 구동부(10)는 와이어 로프(80)에 연결된 그리퍼 뭉치가 인출할 삽입체의 티바(T-bar)에 도달하는 경우에 자동정지된다.

그런 다음에는 와이어 로프(80)의 그리퍼 뭉치를 삽입체에 결합시키고, 유선 조작기(90)의 조이스틱을 상승모드로 전환시킨다. 그러면, 구동부(10)는 구동축에 연동하는 드럼(20)을 역회전시켜, 와이어 로프(80)에 연결된 삽입체를 상승시킨다. 이 때, 본 발명은 위치설정 카운터 및 엔코더(40)로부터 전달되는 신호에 따라 삽입체의 상승속도를 각 구간별로 자동조정하고, 부하 감지기(70)에서 과부하가 감지되는 경우에 삽입체를 자동정지시킨다.

이렇게 삽입체를 완전히 인출한 후에는 본 발명의 교환장비로 새롭게 설치될 삽입체를 인양하고, 원전연료 취급 기중기로 본 발명의 교환장비를 기존의 삽입체가 인출된 위치로 이동시킨다.

그리고, 본 발명의 교환장비는 유선 조작기(90)의 조작에 따라 구동부(10)를 작동시켜, 와이어 로프(80)에 연결된 삽입체를 하강시킨다. 이 때, 본 발명의 교환장비는 삽입체가 하강되는 각 구간에 따라 구동부(10)의 구동축에 연동하는 드럼(20)의 회전속도를 조정하며, 부하 감지기(70)에서 저부하가 감지되는 경우에 구동부(10)를 자동정지시켜 삽입체의 하강을 중지시킬 수도 있다. 그리고, 삽입체가 새롭게 설치된 후에는 삽입체를 본 발명의 교환장비로부터 분리 조치한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 삽입체의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비는 구동부의 작동에 따라 삽입체가 속도조절되면서 승하강되기 때문에, 삽입체가 인출 또는 삽입되는 과정에서 외부 구조물과 부딪쳐서 손상될 수 있는 위험성이 극히 적은 장점이 있다.

또한, 본 발명은 작업자가 스위치 조작만으로 삽입체의 인출 또는 삽입 작업을 수행할 수 있기 때문에, 고방사선 구역에서 적은 인력으로도 많은 삽입체를 교체할 수 있어 작업효율이 높은 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 삽입체(가연성 중성자 흡수봉 집합체)의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (2)

1. 원자력 발전소에서 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 와이어 로프(80)로 연결하여 인출 또는 삽입하는 교환장비로서,

   상기 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 승하강시키도록 구동력을 제공하는 구동부(10)와;

   상기 구동부(10)의 작동에 따라 연동 회전되도록 상기 구동부(10)에 결합되며, 그 외주부에 상기 와이어 로프(80)가 감겨지거나 풀어지는 드럼(20)과;

   상기 드럼(20)의 회전속도를 검출하여, 상기 구동부(10)의 작동 및 정지에 필요한 신호를 전달하는 엔코더(40)와;

   상기 구동부(10)가 안착 고정되는 상부 베이스 플레이트(50); 및

   상기 상부 베이스 플레이트(50)에 결합되며, 원전연료 취급기중기에 연결되도록 형성되는 인양고리(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 베이스 플레이트(50)의 하부에는 일정간격 이격되는 하부 베이스 플레이트(51)가 위치하되, 상기 상하부 베이스 플레이트(50, 51)는 그 일측에 결합되는 플레이트 결합부(52)에 의해 연결되며, 상기 상하부 베이스 플레이트(50, 51)의 사이에는 가연성 중성자 흡수봉 집합체를 인출 또는 삽입하는 과정에서 전달되는 부하를 감지하는 부하 감지기(70)가 상기 플레이트 결합부(52)의 타측부위에 설치되는 것을 특징으로 하는 가연성 중성자 흡수봉 집합체의 인출 또는 삽입에 사용되는 교환장비.

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