KR100794875B1 - 앵커 조립 장치와, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵 연료 번들(20)내의 가이드 튜브(26)의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 앵커 조립 장치를 제공한다. 슬리브(100)는 기단부(102)와, 가이드 튜브의 수납 단부(38)내로 삽입되기에 적합한 말단부(104)를 구비한다. 핀(140)은 가까운 단부(142)와, 슬리브 기단부에서 슬리브내로 삽입되기에 적합한 먼 단부(144)를 구비한다. 핀은, 핀이 슬리브내로 삽입될 때 슬리브의 내측 표면(118)에 반경방향 힘을 가하는 외측 표면(148)을 구비한다. 이 힘은 슬리브상의 로킹 표면(120)이 반경방향 외측으로 팽창되게 하기에 충분하다.

Description

앵커 조립 장치와, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치 및 방법{ANCHOR ASSEMBLY FOR FUEL BUNDLE}
산업용 경수로와 같은 특정 원자로에 사용되는 원자로 연료 번들 또는 조립체의 중량은 주로 상부 단부 피팅(fitting), 연료 로드, 하부 단부 피팅 및 중간 그리드 케이지(grid cage)로 구성된다.
연료 번들을 취급할 때에, 연료보급 마스트(refueling mast) 또는 파지부와 같은 고정부는 상부 단부 피팅에 연결된다. 연료 번들이 상승될 때, 연료 번들의 대부분의 중량은 연료 로드 가이드 튜브에 의해 지지되며, 상기 가이드 튜브는 상부 단부 피팅에 연결되고, 중간 그리드 케이지를 통해 하강된다. 따라서, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성은 연료 번들을 안전하게 이동시키기 위해서 변하지 않아야 한다.
몇몇 경우에, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성은 변화되거나, 가이드 튜브가 적어도 구조적 완전무결성의 문제가 될 수 있다. 가이드 튜브는 예를 들면 원 자로 또는 사용한 연료 풀내의 서비스 환경에 의해 유도될 수 있는 응력 부식 크랙에 의해 야기될 수 있는 결함의 형성과 같은 문제점을 갖고 있다. 이러한 크랙 또는 다른 결함(flaw)이 가이드 튜브내에 존재하거나 존재될 의심이 있다면, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성은 연료 번들의 안전 취급을 부여하기 위해서 개선되어야 한다.
도 1은 연료 번들(3)의 일부분에 부착되어 도시된 가이드 튜브(2)의 구조적 완전무결성을 수리하고자 할 때에 사용된 장치를 도시한 것이다. 장치는 슬리브(4)와 나사형성 로드(6)를 구비한다. 슬리브는 클램핑부(8), 나사형성부(10) 및 플레어 표면(12)을 포함한다. 나사형성 로드는 플레어 표면(14)과, 슬리브의 나사형성부(10)에 나사체결된 나사형성부(16)를 구비한다.
볼트 헤드(18)를 적절한 방향으로 회전시킴으로써, 나사형성 로드는 슬리브에 대해서 축방향으로 이동되어 로드의 플레어 표면(14)을 슬리브상의 플레어 표면(12)내로 당긴다. 볼트 헤드를 더 회전시키면 클램핑부(8)를 관련 위치로부터 팽창시켜 가이드 튜브의 내측 표면과 부하 지지 접촉되게 한다. 슬리브는 그 종방향 길이에 걸쳐서 연장되는 하나 이상의 응력 릴리프 슬롯(stress relief slot)(도시하지 않음)을 구비하여 슬리브의 팽창을 용이하게 한다. 별개의 로킹 수단(도시하지 않음)이 이용되어 핀이 회전되는 것을 방지하며, 그에 따라 슬리브내에 핀을 유지한다.
원자로 연료 번들을 이동시킬 경우에 안전 및 속도 모두가 요구되며, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 보장하기 위한 개선된 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명의 앵커 조립 장치는 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하는데 이용되며, 상부 단부 피팅에서 수납 단부를 통해 가이드 튜브내로 설치될 수 있는 길다란 슬리브와, 길다란 핀을 포함한다. 길다란 핀은 상부 단부 피팅에서 슬리브내로 삽입되어, 슬리브의 일부분이 가이드 튜브의 내측 표면내로 반경방향으로 팽창되어 그 내측 표면에 접촉되게 하며, 그에 따라 반경방향 힘을 가이드 튜브내로 부여한다. 이러한 팽창에 의해서, 슬리브, 핀 및 가이드 튜브 사이에서 생성되는 반경방향 힘은 슬리브 및 핀을 가이드 튜브내의 제 위치에 로크시킨다. 따라서, 이들 부재가 설치되면, 슬리브는 가이드 튜브에 의해 달리 지지되는 부하 또는 구조적 결함을 포함하는 튜브의 부분을 지지할 수 있다.
슬리브는 기단부와, 가이드 튜브내에 삽입하기에 적합한 말단부를 구비한다. 핀은 가까운 단부와, 슬리브 기단부에서 슬리브내로 삽입되기에 적합한 먼 단부를 구비한다. 핀은, 핀이 슬리브내로 삽입될 때 슬리브의 내측 표면에 반경방향 힘을 가하는 외측 표면을 구비한다. 이 힘은 슬리브상의 로킹 표면이 반경방향 외측으로 팽창되게 하기에 충분하다. 따라서, 슬리브가 가이드 튜브내에 설치되고 그리고 핀이 슬리브내에 설치될 때, 로킹 표면은 가이드 튜브에 대해서 지지되어 슬리브를 가이드 튜브내에 유지하고, 외측 표면은 내측 표면에 대해서 지지되어 핀을 슬리브내에 유지한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기부 표면은 연료 번들의 일부분을 부하 지지 관계로 결합시키기에 적합한 부하 지지 표면을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내측 표면의 적어도 일부분이 테이퍼져 있 으며, 외측 표면의 적어도 일부분이 내측 표면에 상보적으로 테이퍼져 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내측 표면이 약 12인치에 대해서 약 0.125인치의 테이퍼 비율을 갖고 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내측 표면이 적어도 대략 말단부로부터 기단부를 향해 연장된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 슬리브는 적어도 대략 말단부로부터 기단부를 향해 연장되는 적어도 하나의 응력 릴리프 슬롯을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로킹 표면이 하나 이상의 링을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핵 연료 번들내의 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 장치가 제공되며, 가이드 튜브가 가이드 튜브 수납 단부로부터 결함 거리에서 위치되는 구조적인 결함을 구비하고 있다. 장치는 기단부와, 가이드 튜브 수납 단부내로 삽입하기에 적합한 말단부와, 로킹 표면을 구비하는 길다란 슬리브를 포함한다. 로킹 표면은 기단부로부터 결함 거리보다 긴 파지 길이에 위치된다. 또한, 장치는 가까운 단부와, 상기 기단부에서 슬리브내로 삽입하기에 적합한 먼 단부를 구비하는 길다란 핀을 포함한다. 길다란 핀은, 길다란 핀이 길다란 슬리브내에 설치될 때 길다란 슬리브의 내측 표면에 반경방향 힘을 가하기에 적합한 외측 표면을 구비하며, 반경방향 힘은 로킹 표면을 반경방향 외측으로 팽창시키기에 충분하다. 따라서, 길다란 슬리브가 가이드 튜브내에 설치되고 그리고 길다란 핀이 길다란 슬리브내에 설치될 때, 로킹 표면은 가이드 튜브에 대해서 지지하여 길다란 슬리브를 가이드 튜브내에 유지하며, 결함은 기단부와 로킹 표면 사이에 위치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 기단부는 연료 번들의 일부분과 부하 지지 관계로 결합하기에 적합하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내측 표면 및 외측 표면이 자체-로킹된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 연료 번들이 이동될 때 부하 지지 부재로서 기능하는 하나 이상의 가이드 튜브를 구비하는 핵 연료 번들에서, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 방법이 제공된다. 슬리브는 기단부에 인접한 부하 표면과, 말단부에 인접한 로킹 표면을 구비하여 제공된다. 슬리브의 말단부는 가이드 튜브의 수납 단부내로 삽입되고, 부하 표면이 연료 번들의 일부분과 결합할 때까지 슬리브는 가이드 튜브내로 이동되며, 로킹 표면이 가이드 튜브와 부하 지지 관계로 결합할 때까지 로킹 표면은 이동된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핀상의 외측 표면이 로킹 표면에 인접한 슬리브상의 내측 표면과 접촉할 때까지 슬리브의 기단부를 통해 슬리브내로 핀이 삽입되며, 핀에 힘을 가하여 핀을 슬리브내의 이동 거리로 이동시켜서 로킹 표면이 가이드 튜브내로 반경방향으로 팽창된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가이드 튜브의 결함의 위치가 결정되며, 슬리브가 가이드 튜브내로 삽입될 때 부하 표면과 로킹 표면 사이에 결함이 위치되도록 슬리브가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핀에 가해진 힘이 측정된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 소정의 수용가능한 힘 범위와 핀에 가해진 힘이 비교된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핀이 이동되는 이동 거리가 측정된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 핀이 이동되는 이동 거리가 소정의 수용가능한 길이와 비교된다.
도 1은 가이드 튜브내에 설치된 종래 기술의 장치를 부분 단면으로 도시한 정면도,
도 2는 리프팅 고정부 및 연료 번들을 부분 단면으로 도시한 정면도,
도 3은 길다란 슬리브를 단면으로 도시한 정면도,
도 4는 로킹 표면의 부분의 단면을 도시한 정면도,
도 5는 길다란 핀의 정면도,
도 6은 길다란 슬리브 및 핀의 설치 절차를 도시하는 것으로 연료 번들을 부분 단면으로 도시한 정면도.
도 2는 연료 번들(20)의 일부분을 도시하는 것으로, 본 발명의 특징부를 구비하는 장치가 상기 연료 번들상에서 이용될 수 있다. 연료 번들의 구성(예를 들면, 기하학적 형태, 중량, 재료 특성 및 균열 위치)은 적용에 따라서 다양하게 될 수 있다. 따라서, 당업자들은 개시된 장치의 구성이 다양한 연료 번들 구성과 조화되도록 할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
연료 번들은 상부 단부 피팅(22), 중간 그리드 케이지(24) 및 하부 단부 피팅(25)을 포함한다. 다수의 연료 로드 가이드 튜브(26, 28, 30, 32, 34, 36)는 중간 그리드 케이지(24)를 통해 상부 단부 피팅(22)으로부터 연장된다.
다른 가이드 튜브의 전형적인 가이드 튜브(26)는 상부 단부 피팅(22)에 연결된 수납 단부(38)를 구비한다. 가이드 튜브는, 예를 들면 스테인리스강으로 제조될 수 있는 외측 부분(40)과, 예를 들면 지르코늄 합금으로 제조될 수 있는 심블 튜브(thimble tube) 또는 내측 부분(42)을 포함한다. 가이드 튜브는 내부 가이드 튜브 직경(D2)을 갖는 내측 표면(44)을 구비한다.
리프팅 고정부(50)의 부분은 상부 단부 피팅(22)과 맞물린 상태로 도시되어 있다. 고정부는 상부 단부 피팅내로 뻗어 있는 다수의 리프팅 수단(52, 54, 56)을 포함한다. 리프팅 아암(52)에 대해서 도시된 바와 같이, 아암은 아암으로부터 외측으로 연장되어 상부 단부 피팅상의 선반(60)에 맞물리는 탭(58)을 포함한다. 따라서 고정부가 설치되면, 고정부는 연료 번들을 상승시키고 조정하는데 이용될 수 있다. 연료 번들이 상승되면, 상부 단부 피팅(20)의 중량은 고정부(50)에 의해 지지되지만, 연료 로드(도시되지 않음), 중간 그리드 케이지(24) 및 하부 단부 피팅(25)에 있는 연료 번들의 중량의 대부분은 가이드 튜브(26, 28, 30, 32, 34, 36)에 의해 지지되어야 한다.
도 3은 본 발명의 특징부를 구비하는 길다란 슬리브(100)를 도시한 것이다. 슬리브는 중심선(CLs)에 대해서 원통형이며, 대략 20의 로크웰 C 스케일(Rockwell C scale)(이하 "RC"라고 칭함)을 갖는 스테인리스강, ASME SA-479, 형태(Type) 410, 컨디션(Condition) 1과 같은 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 제조 기술은 당업자들에게 공지되어 있다. 슬리브(100)는 기단부(102) 및 말단부(104)를 포함하며, 말단부는 가이드 튜브의 수납 단부(38)내로 삽입시키기에 적합하다.
슬리브 고정부 부착부(105)는, 슬리브(100)가 가이드 튜브내에 설치될 때 부하 지지 관계로, 상부 단부 피팅(22)을 향해 수납 단부(38)에 인접하게 위치시키기에 적합한 부하 표면(107)을 구비하는 플랜지(106)를 포함한다. 또한, 슬리브 고정부 부착부는 칼라 부재(108) 및 슬롯(109)을 포함한다. 슬리브 길이(L2)는 부하 표면(107)으로부터 말단부(104)까지 연장된다.
내부 통로(110)는 기단부(102)로부터 말단부(104)까지 연장된다. 내부 통로는 제 1 부분(112) 및 제 2 부분(114)을 구비한다. 제 1 부분은, 기단부(102)에서 개시되고 제 2 부분(114)의 넓은 단부(116)까지 도달 길이(L4)로 연장되는 실질적으로 일정한 직경(D4)을 갖고 있다. 도달 거리(L4)는 제 2 부분(114)을 상부 단부 피팅(22)으로부터 가이드 튜브내에서 발견될 수 있는 모든 결함보다 더 멀리 위치시키기에 충분히 길다.
제 2 부분은 파지 길이(L6), 말단부 직경(D6) 및 넓은 단부 직경(D8)을 구비한다. 직경(D8)은 직경(D4)과 동일할 수 있으며, 직경(D6)보다 크다. 따라서, 제 2 부분(114)은 테이퍼형 내측 표면(118)을 갖고 있다. 직경(D6, D8)은, 핀 및 슬리브가 가이드 튜브내에 완전히 설치된 상태에 있을 때에 자체-로킹 성능을 제공하도록 선택된다. 본원에서 설명한 용어 자체-로킹(self-locking)이라는 것은, 핀과 슬리브 사이에서 발생된 힘이 추가적인 로킹 수단이 필요없이 슬리브내에 핀을 유지하기에 충분한 상태를 의미한다. 자체-로킹은 다양한 테이퍼 비율로 성취될 수 있지만, 테이퍼 비율은 바람직하게 10인치 내지 13인치당 약 0.10인치 내지 0.15인치, 보다 바람직하게는 12인치당 약 0.125인치이다. 따라서, 가장 바람직한 경우에 있어서, 넓은 단부(116)로부터 기단부(104)까지 이동되는 경우에, 제 2 부분(114)의 직경의 반경은 12인치 이동할 때마다 약 0.125인치 감소된다.
외부 파지 또는 로킹 표면(120)은 말단부(104)로부터 넓은 단부(116)까지 연장되고, 직경(D10)을 갖고 있다. 직경은 가이드 튜브의 직경(D2)보다 약간 작게 선택되어 수납 단부(38)에서 가이드 튜브내에 슬리브를 설치할 수 있게 허용한다.
로킹 표면(120)은 3개의 버팀벽(124, 126, 128)을 갖고 있다. 각 버팀벽은 버팀 길이(L8)를 갖고 있으며, 이들은 릴리프 길이(L10)를 갖는 릴리프 부분(122, 123)에 의해서 서로 분리되어 있다. 도시된 실시예에 있어서, L8은 약 0.44인치이며, L10은 약 0.25인치일 수 있다. 각 버팀벽은 당업자들에게 공지된 방법을 이용하여 가공되거나 달리 제조될 수 있어서 가이드 튜브의 내측 표면(44)을 파지하기 위한 표면을 제공한다. 예를 들면, 도 4에 도시된 버팀벽(128)에 대해서 도시된 바와 같이, 버팀벽은 일련의 링(129a 내지 129i)을 포함하고 있다. 이들 링의 단면은 링 높이(h1)를 갖는 배면 표면(130)과, 슬리브 원통형 외측 표면(135)에 대해 φ1의 각도의 전방 경사 표면(134)과, 길이(t1)를 갖는 상부 표면(136)을 구비한다. 도시된 실시예에 있어서, h1은 약 0.031인치일 수 있으며, φ1은 약 45°일 수 있으며, t1은 약 0.005인치일 수 있다. 버팀벽(124, 126, 128)에 부가하여, 로킹 표면(120)은 부가적인 링(137)을 포함할 수 있다. 링(137)은 링(129a)으로부터 거리(L11)에 위치되며, L11은 약 0.09인치일 수 있다. 로킹 부재(120)의 반경방향 팽창을 용이하게 하기 위해서, 응력 릴리프 슬롯(132)이 길다란 슬리브(100)의 말단부(104)로부터 슬롯 길이(L12)를 위한 슬리브 기단부(102)쪽으로 연장된다. 바람직하게, 이러한 4개의 슬롯은 길다란 슬리브(100)의 원주 둘레에 균일하게 이격되어 있다.
도 5는 가까운 단부(142) 및 먼 단부(144)를 구비하는 길다란 핀(140)을 도시한 것이며, 먼 단부는 슬리브 기단부내로 삽입되기에 적합하다. 바람직하게, 핀은 대략 20의 Rc를 갖는 스테인리스강, ASME SA-479, 형태(Type) 410, 컨디션(Condition) 1과 같은 재료로 가공된다. 제조 기술은 당업자들에게 공지되어 있다. 핀은 적어도 슬리브 길이(L2)만큼 길게 선택될 수 있는 전체 핀 길이(L13)를 갖고 있다. 핀은 길이(L14)를 갖는 균일한 부분(146)과, 길이(L16)를 갖는 테이퍼 부분(148)을 포함한다. 길이(L16)는 적어도 길다란 슬리브(100)상의 길이(L6)만큼 길게 선택될 수 있다.
균일한 부분은 길다란 슬리브(100)의 내부 통로(110)의 제 1 부분(112)의 직경(D4)보다 약간 적게 선택되는 일정한 직경(D12)을 구비하며, 이에 의해 핀은 슬리브내에 완전 설치 위치로 이동될 수 있다. 테이퍼 부분은 균일한 부분(146)으로부터 먼 단부(144)까지의 방향으로 이동될 때 감소되는 직경(D14)을 구비하여 테이퍼진 외측 표면(148)을 제공한다. 테이퍼 비율은 길다란 슬리브(100)상의 테이퍼 내측 표면(118)의 테이퍼 비율에 상보적이거나 부합하도록 선택된다. 핀의 가까운 단부(142)는 핀 고정부 부착부(150)를 포함하며, 이 부착부는 헤드(151), 슬롯(152) 및 노브(knob)(154)를 구비한다.
본 발명의 특징부를 이용하는 장치의 구성을 설명하였으며, 이제 이러한 장치의 용도를 설명한다.
연료 번들의 구성은 도면, 사양 및 필요하다면 직접적인 측정을 참조하여 결정될 수 있다. 가이드 튜브내의 결함은 당업자들에게 공지된 가시적 검사 및 비파괴 검사 방법에 의해 확인 및 위치될 수 있다.
도 6에 도시된 연료 번들(20)에 있어서, 가이드 튜브의 내경(D2)은 0.505인치이며, 연료 번들의 중량은 약 1300파운드이다. 크랙 또는 다른 결함(도시되지 않음)은 가이드 튜브(26, 30)에서 상부 단부 피팅(22)으로부터 약 2인치의 결함 길이(flaw length ; FL)에 위치될 수 있다.
길다란 슬리브(100)는 약 5.5인치의 도달 길이(L4)를 갖도록 제조되어 슬리브(100)가 가이드 튜브내에 설치될 때 로킹 표면(120)을 결함부 아래에 위치시키고, 그에 따라 결함부를 로킹 표면과 상부 단부 피팅 사이에 위치시킨다. 로킹 표면 직경(D10)은 0.500인치로 선택되어, 슬리브가 적은 양의 간극을 갖고 가이드 튜브내로 삽입될 수 있게 한다. 파지 길이는 약 2.25인치로 선택될 수 있으며, 직경(D6)은 약 0.214인치로 선택된다. 4개의 응력 릴리프 슬롯(132)은 슬리브내로 톱니 절단되고, 서로 90°로 슬리브상에 균일하게 원주방향으로 이격되고, 약 4.5인치의 길이(L2)를 갖고 있다.
길다란 핀(140)은 약 8.9인치의 전체 길이(L13), 약 4.12 인치의 테이퍼 부분 길이(L16) 및 약 4.75인치의 균일한 부분 길이(l14)를 갖도록 제조된다. 균일한 부분의 직경(D12)이 약 0.300인치이어서, 슬리브의 제 1 부분(112)내에 적은 양의 간극을 두고 끼워맞춰진다. 테이퍼 부분(148)의 직경(D14)은 먼 단부(144)에서 약 0.214인치이다.
핀은 슬리브의 기단부를 통해 슬리브내로 설치된다. 핀을 설치하는데 도구(156)가 사용될 수 있다. 도구는 각각 핀 부착부(150) 및 슬리브 부착부(105)에 부착시키기에 적합한 유압 동력 램(160) 및 파지 고정부(162, 164)를 포함한다.
도구는 사전설치된 상태에서 슬리브내로 핀을 설치하는데 이용될 수 있어서 앵커 조립체에서 유닛으로서 운반될 수 있게 된다. 또한, 도구는 앵커 조립체를 연료 번들(20)내의 완전 설치 위치로 위치시키는데 사용된다. 사전설치 절차 동안에, 파지 고정부(164)는 슬롯(152)내로 삽입된 탭(166, 168)으로 슬리브(100)를 고정 유지하는 반면에, 램(160)은 핀(140)에 힘을 가한다. 유압 램은 핀을 슬리브내로 충분히 멀리 강제하여, 핀 외측 표면(148)이 슬리브 내측 표면(118)에 대해 지지되게 하고 그리고 로킹 표면(120)의 약간의 반경방향 팽창을 야기시킨다. 이러한 팽창은 이들 2개의 표면 사이에 탄성 로킹력을 발생시키기에 충분하여 예상되는 취급 및 운반 조건하에서 핀을 슬리브내로 로킹시키지만, 슬리브가 가이드 튜브내로 삽입되는 것을 방지할 정도로 크지는 않다.
사전설치후에, 슬리브 및 핀으로 구성된 앵커 조립체는 구조적 개선의 필요시에 가이드 튜브내로 삽입된다. 가이드 튜브(30)에 대해서 도시된 바와 같이, 슬리브는 부하 표면(107)이 상부 단부 피팅(22)과 접촉할 때까지 가이드 튜브 수납 단부(38)를 통해 삽입된다. 이러한 부분적으로 설치된 위치에 있어서, 핀의 헤드(151)는 상부 단부 피팅으로부터 부분적으로 설치된 거리(L18)에 있다.
가이드 튜브(26)에 대해서 도시된 바와 같이, 유압 램(160) 및 파지 고정부(162, 164)는 이들 부품이 완전 설치 위치에 있을 때까지 핀을 슬리브내로 더 이동시키는데 사용되며, 헤드(151)는 상부 단부 피팅으로부터 완전 설치 거리(L20)에 위치된다. 램이 핀에 힘을 가할 때, 핀의 테이퍼 외측 표면(148)은 슬리브 테이퍼 내측 표면(118)에 대해서 이동된다. 이러한 상대 이동은 핀상의 테이퍼 표면이 슬리브상의 테이퍼 표면내로 힘을 부여하게 한다. 이러한 힘의 일부는 방사상이어서, 슬리브 로킹 표면(120)을 가이드 튜브내로 반경방향으로 팽창시킨다. 팽창 과정 동안에, 슬리브내의 응력은 응력 릴리프 슬롯에 의해 감소된다. 이러한 설치 순서 동안에, 핀의 이동 거리와 핀에 가해진 힘 모두는 당업자들에게 공지된 수단을 이용하여 모니터되어, 소정의 수용가능한 힘 범위 및 소정의 수용가능한 길이의 한계내에서 유지되도록 보장된다. 이들 소정의 한계는 연료 번들의 소정의 구성에 적용가능한 계산 및/또는 테스트를 통해 유추된다. 이들 소정의 한계는 파지 부하 지지 관계로 가이드 튜브를 결합하기에 충분하게 로킹 표면을 팽창시키기에 유효하며, 영구적인 수용 기록으로서 기록 및 저장될 수 있다. 부하 및 변위는 각각 약 215파운드 내지 235파운드와, 약 0.20인치 내지 0.25인치일 수 있다. 이들 부하 및 변위를 구비하면, 앵커 조립체 및 가이드 튜브는 약 1000파운드까지의 중량 부하를 지지할 수 있다.
핀이 슬리브내에 완전히 설치되면, 핀과 슬리브 사이에서 생성되는 힘이 핀의 외측 표면(148)과 슬리브의 내측 표면(118) 사이에서 발생된다. 핀의 가까운 단부는 실질적인 어떠한 부하를 지지하지 않는다. 핀과 슬리브 사이에서 생성되는 마찰력은 이들 부품을 제 위치에 로킹시키기에 충분하여, 추가적인 또는 선택적인 로킹 수단이 필요없게 된다. 더욱이, 로킹 표면(120)과 내측 표면(48) 사이에서 생성되는 힘은 슬리브를 가이드 튜브 내측의 위치에 로킹시켜서 슬리브가 소정의 중량 부하하에서 중심선(CLs)의 방향으로 이동되지 않게 하는 파지 부하 지지 관계를 제공하기에 충분하다. 연료 번들이 상승될 때, 가이드 튜브에 의해 통상적으로 지지되는 연료 번들의 중량은 슬리브에 의해 지지된다. 지지 중량은 가이드 튜브 내측 표면(44)과 슬리브의 로킹 표면(120) 사이에서 생성되는 파지 부하 지지 관계에 의해 슬리브의 로킹 표면(120)내로 전달된다. 슬리브내로 전달된 중량 부하는 연료 번들에 대해서 위치되는 부하 표면(107)에 의해 지지된다. 이들 2개의 부하 지점 사이에 결함이 위치되기 때문에, 가이드 튜브의 약한 부분은 이제 슬리브에 의해 실행되는 통상의 부하 지지 기능으로부터 분리된다.
핀 및 슬리브를 가이드 튜브로부터 제거하기 위해서, 핑거(170, 172)가 슬롯(152)내로 삽입되며, 탭(166, 168)이 슬롯(109)내로 삽입된다. 기구는 핑거(170, 172)를 거쳐서 핀 헤드(151)에 수축력을 가하는 반면에, 탭(166, 168)은 슬리브를 제 위치에 유지한다. 따라서, 핀은 추출되는 반면에, 슬리브는 고정되어 유지되며, 핀이 추출된 후에, 로킹 표면(120)은 가이드 튜브의 내측 표면(48)을 파지하지 않는 비압박 상태로 복귀된다. 다음에, 슬리브가 가이드 튜브로부터 제거된다.
본 발명의 실시예를 구현하는 장치 및 방법에 대해서 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 이러한 설명은 단지 도시 및 예이며, 제한하는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 정신 및 영역은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (22)

  1. 핵 연료 번들내의 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 앵커 조립 장치에 있어서,
    ① 기단부와, 수납 단부 가이드 튜브내로 삽입되는 말단부를 구비하는 슬리브와,
    ② 가까운 단부와, 상기 기단부에서 상기 슬리브내로 삽입되는 먼 단부를 구비하는 핀을 포함하며,
    상기 핀이 상기 슬리브내로 삽입될 때, 상기 핀은 상기 슬리브의 내측 표면에 반경방향 힘을 가하도록 구성된 외측 표면을 구비하며, 상기 힘은 상기 슬리브상의 로킹 표면을 반경방향 외측으로 팽창시키기에 충분하며,
    이에 의해, 상기 슬리브가 상기 가이드 튜브내로 설치되고 그리고 상기 핀이 상기 슬리브내로 설치될 때, 상기 로킹 표면은 상기 가이드 튜브에 대해서 지지되어 상기 슬리브를 상기 가이드 튜브내에 유지하며, 상기 외측 표면은 상기 내측 표면에 대해서 지지되어 상기 핀을 상기 슬리브내에 유지하는
    앵커 조립 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기단부는 상기 연료 번들의 일부분을 부하 지지 관계로 결합시키는 부하 표면을 구비하는
    앵커 조립 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 표면의 적어도 일부분이 테이퍼져 있으며,
    상기 외측 표면의 적어도 일부분이 상기 내측 표면에 대해 상보적으로 테이퍼져 있는
    앵커 조립 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내측 표면이 12인치 당 0.125인치의 테이퍼 비율을 갖고 있는
    앵커 조립 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 내측 표면이 적어도 상기 말단부로부터 상기 기단부를 향해 연장되는
    앵커 조립 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬리브는 적어도 상기 말단부로부터 상기 기단부를 향해 연장되는 적어도 하나의 응력 릴리프 슬롯(stress relief slot)을 구비하는
    앵커 조립 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로킹 표면이 적어도 하나의 링을 포함하는
    앵커 조립 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수납 단부로부터 결함 거리에 결함부가 위치되어 있으며, 상기 로킹 표면은 상기 기단부로부터 상기 결함 거리보다 긴 도달 길이에 위치되는
    앵커 조립 장치.
  9. 핵 연료 번들내의 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 장치로서, 상기 가이드 튜브가 가이드 튜브 수납 단부로부터 결함 거리에서 발견되는 구조적인 결함을 그 내에 구비하고 있는, 가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치에 있어서,
    ① 기단부와, 상기 가이드 튜브 수납 단부내로 삽입되는 말단부와, 로킹 표면을 구비하는 길다란 슬리브로서, 상기 로킹 표면은 상기 기단부로부터 상기 결함 거리보다 긴 파지 길이에 위치되는, 상기 길다란 슬리브와,
    ② 가까운 단부와, 상기 기단부에서 상기 슬리브내로 삽입되는 먼 단부를 구비하는 길다란 핀을 포함하며,
    상기 길다란 핀은, 상기 길다란 핀이 상기 길다란 슬리브내에 설치될 때 상기 길다란 슬리브의 내측 표면에 반경방향 힘을 가하도록 구성된 외측 표면을 구비하며, 상기 반경방향 힘은 상기 로킹 표면을 반경방향 외측으로 팽창시키기에 충분하며,
    이에 의해 상기 길다란 슬리브가 상기 가이드 튜브내에 설치되고 그리고 상기 길다란 핀이 상기 길다란 슬리브내에 설치될 때, 상기 로킹 표면은 상기 가이드 튜브에 대해서 지지하여 상기 길다란 슬리브를 상기 가이드 튜브내에 유지하며, 상기 결함은 상기 기단부와 상기 로킹 표면 사이에 위치되는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기단부는 상기 연료 번들의 일부분을 부하 지지 관계로 결합하도록 구성된
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 길다란 슬리브가 적어도 상기 말단부로부터 상기 기단부를 향해 연장되는 적어도 하나의 응력 릴리프 슬롯을 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 로킹 표면이 다수의 링을 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내측 표면의 적어도 일부분이 테이퍼져 있으며,
    상기 외측 표면의 적어도 일부분이 상기 내측 표면에 상보적으로 테이퍼져 있는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내측 표면 및 상기 외측 표면이 자체-로킹되는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 내측 표면이 적어도 상기 말단부로부터 상기 기단부를 향해 연장되는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 장치.
  16. 연료 번들이 이동될 때 부하 지지 부재로서 기능하는 하나 이상의 가이드 튜브를 구비하는 핵 연료 번들에서, 상기 가이드 튜브의 구조적 완전무결성을 개선하기 위한 방법에 있어서,
    ① 기단부에 인접한 부하 표면과, 말단부에 인접한 로킹 표면을 구비하는 슬리브를 제공하는 단계와,
    ② 상기 슬리브의 말단부를 상기 가이드 튜브의 수납 단부내로 삽입하고, 상기 부하 표면이 상기 연료 번들의 일부분과 결합될 때까지 상기 슬리브를 상기 가이드 튜브내로 이동시키는 단계와,
    ③ 상기 로킹 표면이 상기 가이드 튜브와 부하 지지 관계로 결합할 때까지 상기 로킹 표면을 이동시키는 단계를 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    핀상의 외측 표면이 상기 로킹 표면에 인접한 상기 슬리브상의 내측 표면과 접촉할 때까지 상기 슬리브의 기단부를 통해 상기 슬리브내로 상기 핀을 삽입하는 단계와, 상기 핀에 힘을 가하여 상기 핀을 상기 슬리브내의 이동 거리로 이동시켜서 상기 로킹 표면이 상기 가이드 튜브내로 반경방향으로 팽창되게 하는 단계를 더 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    가이드 튜브의 결함부의 위치를 결정하는 단계와,
    상기 슬리브가 상기 가이드 튜브내로 삽입될 때 상기 부하 표면과 상기 로킹 표면 사이에 결함부가 위치되도록 슬리브를 제공하는 단계를 더 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 핀에 가해진 힘을 측정하는 단계를 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    소정의 수용가능한 힘 범위와 상기 핀에 가해진 힘을 비교하는 단계를 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 핀이 이동되는 이동 거리를 측정하는 단계를 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 핀이 이동되는 이동 거리를 소정의 수용가능한 길이와 비교하는 단계를 포함하는
    가이드 튜브의 구조적 완전무결성 개선 방법.
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