KR100884127B1

KR100884127B1 - 체커보드형 전단식 체적 감소 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100884127B1
Application number: KR1020037016635A
Authority: KR
Inventors: 제임스엠. 킹; 콕스클래어에이.
Original assignee: 아토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2009-02-17
Also published as: HK1069669A1; CN1265397C; CN1541394A; US6523466B1; DE60224040T2; EP1399926B1; KR20040012954A; EP1399926A1; DE60224040D1; US20030024411A1; WO2002103708A1

Abstract

편평하게 분쇄한 다음 소형 조각으로 전단가공함으로써, 폐기용 원통형 튜브의 체적을 감소시키는 방법 및 장치가 제공된다. 전단가공은 체크보드 격자의 절단날을 갖는 대향된 다이에 의해 달성된다. 최종 조각은 양호하게는 대체로 정사각형 형태이다. 본 발명은 핵 반응기로부터의 조사된 방사성 가압 튜브의 저장 체적을 감소시키는데 특히 유용하다.

조각, 원통형 튜브, 절단날, 체크보드 격자, 다이, 핵 반응기, 가압 튜브

Description

체커보드형 전단식 체적 감소 장치 및 방법{CHECKERBOARD SHEAR VOLUME REDUCTION SYSTEM}

본 발명은 체적을 감소시키고 재료를 폐기하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 주된 적용은 조사후 방사성 재료(irradiated radioactive material)를 포함한다. 특히, 상표명 칸두(CANDU) 핵 반응기로부터 가압 튜브 및 칼란드리아 튜브의 제거, 처리 및 폐기하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

칸두 핵 반응기의 작동 수명을 연장시키기 위해, 대규모의 연료 채널 교체를 수행할 필요가 있을 수 있다. 대규모 연료 채널 교체의 중요한 공정 중의 하나는 고압 방사성 튜브 및 칼란드리아 튜브를 반응기 코어로부터 제거하는 것이다.

종래의 공정은 대략 전체 길이 6 미터 정도의 가압 튜브 및 칼란드리아 튜브를 제거하는 단계 또는 그 중심에서 둘로 분할하는 단계를 포함한다. 튜브가 제거되는 측부상의 반응기 저장실(reactor vault)은 사람이 철수되어야 하고, 이것은 같은 종류의 작업이 발생되는 것을 방지하여, 작업 스케줄을 지연시킨다. 매우 크고 무거운 납으로 충진된 플라스크는 폐기를 위해 가압 튜브를 반응기 저장실 밖으로 이동시키는 데 사용된다. 이러한 크기의 플라스크를 칸두 타입의 핵 반응기의 내장 구조로 이동시키는 것은 어렵고 시간이 많이 소요되며, 크레인 또는 무거운 재료를 취급하는 장비가 요구되고 작업 구역에서 사람을 철수시킬 필요가 있다. 이는 전체적인 반응기 작동 정지 동안 재료, 장비 및 사람들의 이동을 방해하며, 업무 계획 및 주공정을 고려하는 데에 주된 장애가 된다. 따라서, 경제적으로 더욱 효과적인 가압 튜브와 칼란드리아 튜브의 제거 및 폐기 방법을 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 편평하게 분쇄한 후에 작은 조각으로 절단하여 폐기하는 원통형 튜브의 체적을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 전단은 바람직하게는 다수의 교차면의 체커보드 격자 상에서 수행되고, 얻어진 조각은 바람직하게는 사실상 정사각형 형상이다.

본 발명에 따르면, 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록과, 상기 다이 블록을 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 수단과, 상기 개방 위치에서 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 상기 다이 블록들 사이에 위치시키는 공급 수단을 포함하고, 상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동할 때, 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되어, 상기 단부 부분을 사실상 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하는, 긴 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키기 위한 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 반응기 표면에 인접하여 선택된 튜브 위치에 작동식으로 위치하도록 구성된 이동식 장착 기부와, 반응기 외부의 상기 선택된 튜브를 결합시키고 전진시키기 위해 상기 기부 상에 장착된 공급기 유닛과, 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록과, 상기 다이 블록을 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 수단을 구비하는, 기부 상에 장착된 프레스 조립체를 포함하고, 상기 다이 블록들은 선택된 튜브의 단부 부분을 개방 위치에서 다이 블록들 사이에 수납하도록 위치되고, 상기 다이 블록 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 상기 다이 블록들이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때, 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되어, 상기 단부 부분을 사실상 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하는, 조사후 방사성 핵 반응기 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키는 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, (a) 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록 사이에 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 위치시키고, 상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 상기 다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동할 때 상기 다이 블록들 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되는 단계와, (b) 상기 단부 부분을 사실상 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하도록, 상기 다이 블록을 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동시키는 단계와, (c) 상기 원통형 튜브가 조각으로 절단될 때까지, (a) 단계와 (b) 단계를 반복하는 단계를 포함하 는, 긴 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, (a) 반응기면에서 선택된 튜브의 단부와 결합하고, 상기 반응기 외부의 상기 선택된 튜브 부분을 전진시키는 단계와, (b) 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록 사이에 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 위치시키고, 상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 상기 다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동될 때 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 내로 밀접하게 수납되도록 구성되는 단계와, (c) 상기 단부 부분을 사실상 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하도록, 상기 다이 블록을 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동시키는 단계와, (d) 상기 원통형 튜브가 조각들로 절단될 때까지, (b) 단계와 (c) 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 조사후 방사성 핵 반응기 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 작동 구조 및 방법이 첨부 도면을 참조하여 특정 실시예의 이하의 설명을 따라 읽음으로서 가장 잘 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 폐기 체적 감소 장치의 일 실시예의 사시도이다.

도2는 프레스 조립체의 사시도이다.

도3은 프레스 조립체의 정면도이다.

도4는 체커보드 다이 블록과 절단기 배열을 도시하는 사시도이다.

도5는 견인 유닛의 사시도이다.

도6은 후퇴 플러그의 단면의 측면도이다.

도7은 공급기 조립체의 사시도이다.

도8은 공급기 조립체의 일부 단면의 정면도이다.

도9는 하적(unloading) 중에 플라스크 조립체의 단면의 정면도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 체커보드 전단 체적 감소 장치가 도시된다. 장치는 견인 유닛(100), 프레스 조립체(200), 공급기 조립체(300) 및 플라스크 조립체(400)를 포함한다. 가압 튜브 체적 감소 장치는 작업 플랫폼(500) 상에 장착되는데, 이는 격자 위치들 사이에서의 원격 이동을 허용하는 수평 측방향 운동과, 격자 시트를 향한 이동 및 이로부터 이격된 이동을 허용하는 내부/외부 운동과, 격자 시트의 상향 및 하향으로의 이동을 허용하는 수직 운동을 할 수 있다. 도1에는, 원통형 가압 튜브(10)가 체적 감소를 위한 위치에 있는 것이 도시된다.

이제 도2 및 도3을 참조하면, 프레스 조립체(200)가 더욱 상세히 도시된다. 프레스 조립체(200)는 기부(202)와 단부판(204)을 포함한다. 단부판(204)은 박스 프레임(208) 및 바닥판(201)에 의해 그리고 평행 스트랩(210)에 의해 서로 고정 관계로 보유된다. 스트랩(210)은 박스 프레임(208)의 4개의 코너에 볼트식 연결부를 갖는다.

유압 실린더(214)는 단부판(204)에 고정식으로 장착되고, 실린더 로드(218)는 상기 단부판(204)으로부터 내향으로 연장된다. 실린더 로드(218)는 그 말단부 에서 실린더 볼트(222)에 의해 플래튼(220)에 연결된다. 플래튼(220)은 다이 블록(226)과의 볼트식 연결부를 갖는다. 다이 블록(226)은 4개의 코너에서 보어(224)를 통해 안내 로드(212) 상에 장착되고 유압 실린더(214)의 제어하에서 서로를 향해 그리고 그로부터 이격되게 수평 왕복 활주 이동되도록 구성된다. 대향된 다이 블록(226)은 플래튼(220)의 내향 표면 상에 지지된다. 다이 블록(226)은 엇갈린 세트의 공구 강 전단 블레이드들을 포함하며, 그 상세한 구성은 도4에 도시된다.

이제 도4를 참조하면, 다이 블록(226)의 상세한 구성이 도시된다. 각각의 다이 블록(226)은 체커보드 패턴의 융기된 절단기(228)와, 배출기(232)를 포함하는 만입된 포켓(230)을 수용하도록 기계가공된다. 면 대 면 관계가 될 때, 하나의 대향된 다이 블록(226)의 융기된 절단기(228)는 다른 대향된 다이(226)의 배출기(232)를 포함하는 포켓(230) 내에 수용된다. 도4에 도시된 체커보드 패턴이 4 X 8 어레이의 교호식의 융기된 절단기(228) 및 만입된 포켓(230)을 포함하지만, 처리될 원통형 재료의 크기 및 형상에 따라 다른 패턴이 선택될 수도 있다는 것을 알 수 있다.

절단기(228)는 절단날(231)에 의해 둘러싸인 내향 표면(229)을 갖는다. 표면(229)은 각각의 상부 및 하부 에지(231)의 중심점이 융기되도록 하는 형상을 갖는다. 배출기(232)의 내향 표면은 재료 배출을 용이하게 하도록 경사져 있다.

절단기(228)가 다이 블록(226)으로부터 내향으로 돌출된 거리는 다이 블록의 면을 가로질러 균일하게 감소한다. 특히, 반응기면으로부터 더 멀리 이격된 다이 블록(226)의 측부(260)에 가까이 위치된 절단기(228)는 반응기면에 가까운 에지에 있는 다이 블록(226)의 측부(262)에 가까이 위치된 절단기(228)보다 더 큰 거리로 내향으로 돌출한다. 이 결과는 반응기면으로부터 더 멀리 있는 대향된 절단기(228) 및 포켓(230)이 반응기면에 더 가까이 있는 대향된 절단기(228) 및 포켓(230)보다 더 가까운 이격 관계에 있다는 것이다. 따라서, 원통형 튜브(10)의 단부에서 시작하여 반응기면으로 진행하는 분쇄 및 전단이 순차적으로 발생된다.

다시 도3을 참조하면, 배출기(232)는 다이 블록(226) 내의 수평 보어(242)를 통해 연장되는 로드(240)를 포함한다. 수직으로 정렬된 배출기 로드(240) 쌍은 그 단부에서 다이 블록(226) 내의 긴 슬롯 내에서 지지되는 역전된 'L-형상' 배출기 크로스바아(238)에 연결된다. 하부 크로스바아 멈춤 부재(244)는 기부(202)의 상부 표면 상의 다이 블록(226) 아래에 수평방향으로 배치되고, 상부 크로스바아 멈춤 부재(246)는 내향 표면 단부판(204) 상에 수평방향으로 배치된다. 배출기 크로스바아(238)는 그 단부가 크로스바아 멈춤 부재(244, 246)에 결합되는 크기를 갖는다. 유압 실린더(214)가 후퇴될 때 다이 블록(226)이 서로로부터 멀리 당겨짐에 따라, 배출기 크로스바아(238)가 하부 및 상부 크로스바아 멈춤 부재(244, 246)에 결합할 때까지 배출기 로드(240)와 배출기 크로스바아(238)는 단부판(204)을 향해 이동된다. 유압 실린더(214)의 연속된 후퇴는 크로스바아 멈춤 부재(244, 246) 사이에서 다이 블록(226)을 취출하고, 그동안 배출기 크로스바아(238)는 크로스바아 멈춤 부재(244, 246)에 대해 정지되어 있다. 다이 블록(226)과 배출기 크로스바아(238)의 이러한 상대 운동은 배출기(232)가 다이 블록(226) 내의 포켓(230) 내에서 외향으로 강제되게 하여 임의의 제거되지 않은 절삭재를 제거한다. 다이 블록(226)으로부터 막힌 재료를 제거하는 것을 돕도록 배출기(232)의 수동 조작이 가능하다.

프레스 조립체(200)는 다이 블록(226) 바로 아래에 그리고 플라스크 조립체(400) 위에 장착된 하부 도어(250)를 더 포함한다. 도어(250)는 유압 실린더(252)와 링크장치(254)에 의해 작동되며, 2가지 주요 목적을 제공한다. 첫째, 이들은 완전한 체적 감소를 보장하도록 전체 분쇄/전단 작업 중에 모든 분쇄/전단된 재료를 프레스 영역 내에 유지한다. 둘째, 이들은 플라스크 교체 중에 프레스 조립체(200) 아래에서 개구를 차단하는 수단을 제공한다. 이는 잠재적인 오염의 확산을 감소시키고, 플라스크 교체 중에 장치로부터 작은 가압 튜브 조각이 떨어지는 가능성을 제거하여, 회수 모드 상황에서 플라스크 교체가 체적 감소 유닛 내의 가압 튜브와 함께 수행되게 한다. 설명을 위해, 하나의 도어(250)는 개방 위치에, 다른 도어는 폐쇄 위치에 도시된다. 실제로, 두 개의 도어(250)가 전단 작업 중에는 폐쇄 위치로 이동되고, 두 개의 도어(250)가 전단된 재료의 배출을 허용하는 개방 위치로 이동된다는 것을 알 수 있다.

이제 도5를 참조하면, 견인 유닛 조립체(100)가 더 상세히 도시된다. 견인 유닛 조립체(100)는 처리를 위해 처음에 가압 튜브를 체적 감소 장치 내로 당기는데 이용된다. 견인 유닛(100)은 프레스 조립체(200)의 외부에 즉시 장착되며, 견인 플러그(110), 체인 장착대(160), 구동 모터(170) 및 유압 호스 릴(180)을 포함한다. 체인 장착대(160)는 구동 모터(170)에 의해 어느 방향으로나 동력을 갖는 상표명 세라피드(Serapid) 체인(162)을 포함한다. 세라피드 체인(162)은 일 방향으로 단지 굽혀질 수 있는 기계 체인이며, 이는 인장이나 압축 하에서 이용되도록 허용한다. 세라피드 체인(162)이 인장 및 압축 하중 모두를 지지할 수 있기 때문에, 칼란드리아 튜브의 외부로 가압 튜브를 당기거나, 일정한 백-아웃 시나리오(back-out scenarios) 하에서 칼란드리아 튜브 내로 다시 가압 튜브를 미는데 이용될 수 있다.

견인 플러그(110)는 세라피드 체인(162)의 단부에 장착된다. 세라피드 체인(162)이 구동 모터(170)에 의해 연장될 때, 견인 플러그(110)는 프레스 조립체(200)의 대향된 다이 블록(226) 사이의 간극(234)을 통해, 공급기 조립체(300)를 통해, 그리고 제거될 가압 튜브의 단부 내로 전진된다.

도6에 도시된 바와 같이, 견인 플러그(110)는 제거될 가압 튜브의 단부 내측에 밀접하게 수용되도록 크기가 결정된 노우즈부(112)를 포함한다. 핑거부(114)는 방사상으로 배치된 유압 피스톤(116) 내에 고정식으로 장착된다. 노우즈부(112)에서 기계 가공된 방사상으로 배치된 유압 실린더 보어(118)는 유압 피스톤(116)을 수납한다. 유압 라인(126)은 호스 릴(180)로부터 유압 실린더 보어(118)로 연장된다. 견인 플러그(110)가 제거될 가압 튜브의 단부에 결합될 때, 유압은 유압 실린더 보어(118) 및 유압 피스톤(116)에 인가되며, 핑거부(114)는 제거된 가압 튜브의 내측벽과 파지 결합하여 방사상 외향으로 연장된다. 핑거부(114)의 단부(124)는 가압 튜브와의 결합을 향상시키기 위해 경사면을 이루거나, 뾰족하게 되거나, 다른 표면 처리될 수 있다. 노우즈부(112)는 트러스트 베어링(132) 및 너트(134)에 의 해 견인 플러그 기부(130)에 축방향으로 고정된다. 노우즈부(112)는 반응기로부터의 견인 중에 가압 튜브의 회전을 허용하기 위해 견인 플러그 기부(130)에 대해 그 축을 중심으로 회전할 수 있다. 오일 통과 홈(136) 및 O링 시일(138)은 노우즈부(112)와 견인 플러그 기부(130) 사이의 회전 경계부(140)를 가로지르는 유압 연결을 제공한다. 어댑터 블록(150)은 세라피드 체인(162)을 견인 플러그 기부(130)에 연결한다.

이제 도7 및 도8을 참조하면, 공급기 조립체(300)가 더 상세히 도시된다. 공급기 조립체(300)는 선형 레일(304) 상에서의 가역 종방향 이동을 위해 활주 가능하게 장착되는 캐리지(302)를 포함한다. 캐리지(302)는 전기 모터(308)에 의해 회전되는 볼 나사(306)에 의해 레일(304) 위에서 구동된다. 그리퍼(310)는 진행되는 가압 튜브의 종축의 위아래에 수평으로 배치된다. 그리퍼(310)는 유압 실린더(318)에 의해 작동되는, 공통의 단일 피니언(314)을 갖는 이중 래크(312)에 의해 구동된다. 피니언(314)은 하중 하에서 캐리지(302)와 이동하는 것을 허용하도록 볼 스플라인(316) 상에 장착된다.

공급기 조립체(300)는 각각의 분쇄/전단 사이클 후에 반응기면으로부터 프레스 조립체(200) 내로 가압 튜브를 공급하는 기능을 한다. 이 공급 운동은 모터(308)에 의해 내부 위치로(즉, 반응기 표면 쪽으로) 캐리지(302)를 구동하고, 가압 튜브의 외측 상에 그리퍼(310)를 닫음으로써 달성된다. 그 후, 캐리지(302)는 가압 튜브의 단부를 프레스 조립체(200) 내로 위치시키는 대향 방향으로 구동된다. 그리퍼(310)는 수직으로 작동하며, 이는 절단기(228)가 접촉하게 될 때까지 이들을 프레스 조립체 내로 이동하게 하며, 가압 튜브의 보유를 유지하게 한다. 유압 실린더 브라켓(322) 및 볼 나사(306)에 의한 캐리지(302) 및 가압 튜브 공급 그리퍼(310)의 수동 작동은 회수하는데 도움을 줄 수 있다.

와이퍼(320)는 하부 그리퍼(310) 상에 장착되고 공급기 조립체 영역에 수집될 수 있는 임의의 파편을 플라스크 내로 쓸어내는데 이용된다.

이제 도9를 참조하면, 플라스크 조립체(400)가 더 상세히 도시된다. 플라스크 조립체(400)는 원통형 플라스크(402) 및 원통형 라이너(cylindrical liner)(404)를 포함한다. 상부 로딩(loading) 도어(406)는 수평 활주 이동을 위해 플라스크(402)의 상부 벽(408)에 장착된다. 상부 로딩 도어(406)는 다이 블록(226) 영역 바로 아래에 종방향 직사각형 개구(410)를 노출시키기 위해 적절한 제어(예를 들어, 유압)에 의해 이를 활주시킴으로써 개방된다. 다이(226)의 작용에 의해 절삭되는 조각은 라이너(404) 내로 개구(410)를 통해 하강한다.

라이너(404)는 스테인레스 강으로 형성된 단일 사용(1회용) 용기이다. 일단 라이너(404)가 조각으로 채워지면, 라이너(404)는 영구 폐기를 위해 플라스크(402)로부터 제거된다. 라이너(404)는 플라스크(402) 내에 장착되고, 폐기 도어(412)에 의해 보유된다. 폐기 도어(412)는 수평 활주 이동을 위해 플라스크(402)의 하부에 장착된다. 폐기 도어(412)는 라이너(404)의 아래쪽에 인접하는 원형 개구(416)를 노출하기 위해 적절한 제어(예를 들어, 유압)에 의해 이를 활주시킴으로써 개방된다.

먼저, 플라스크(402)는 본 발명의 체적 감소 장치로부터 폐기 영역(430)으로 제거된다. 라이너 폐기 공구(420)는 적절한 수단에 의해, 예를 들어, 나사 결합에 의해 하부 단부가 라이너(404)의 상부벽(424)에 제거 가능하게 부착되는 승강 로드(422)를 포함한다. 승강 로드(422)는 상부 벽(408) 내의 개구를 통해 지나가며, 상부 단부에서 크로스바아(426)에 의해 연결된다. 라이너(404)는 승강 로드(422)를 부착시키고, 승강 아이(lifting eye)(428)에서 크로스 바아(426)에 의해 라이너(404)를 끌어올리고, 개방 폐기 도어(412)를 활주시키고, 그리고 폐기 영역 내로 라이너(404)를 하강시킴으로써 폐기된다. 그 후, 새로운 라이너(404)는 플라스크(402) 내로 상승될 수 있으며, 플라스크(402)는 본 발명의 체적 감소 장치 내로 재조립된다. 플라스크 크기는 작업 플랫폼의 가용 승강 용량과 차폐 요건을 충족시키도록 변경될 수 있다.

본 발명의 작동은 순서를 벗어난 사건을 방지하기 위한 인터록을 구비하여 자동 루틴을 실행하도록 프로그래밍된 PLC 기초 제어기에 의해 제어된다. 주 제어 스테이션은 반응기 저장실 내에 위치되지만, 가장 높은 방사성 조사 영역으로부터는 이격된다. 모든 기능의 원격 수동 제어가 가능하다. 위성 제어 패널이 체적 감소 유닛 근처에 위치될 수 있다.

이제, 본 발명의 가압 튜브 체적 감소 장치의 작동을 설명하기로 한다. 가압 튜브 체적 감소 공정의 개시 전에, 모든 단부 피팅(fitting) 및 공급기가 제거된다. 작업은 평행한 각각의 반응기면에서 수행된다. 체적 감소 장치는 작업 플랫폼 상에 설치되며, 제어 스테이션은 반응기 저장실 내에 세팅된다. 격자 튜브 및 송풍기(bellows) 보호 슬리브는 임시 격자 튜브 차폐 플러그(또는 동등물)를 구 비하여 모든 채널 상에 설치된다.

빈 플라스크 조립체(400)가 체적 감소 유닛 상에 적재된다. 일단 채널 위치가 결정되면, 체적 감소 장치는 채널과 정렬되고, 격자 튜브 차폐 플러그는 제거된다. 최종적으로, 체적 감소 장치는 격자 튜브 보호 슬리브에 임의의 표준 기계 래치를 사용하여 채널과 정렬되고 채널 상에 고정된다. 세라피드 체인(162)은 견인 플러그(110)를 전진시키고 이를 가압 튜브의 단부 내로 삽입하기 위해 유압 모터(170)에 의해 전방으로 구동된다. 핑거부(114)는 가압 튜브의 단부에 결합되며, 세라피드 체인(162)은 다이 블록(226) 사이의 간극(234)을 통해 가압 튜브의 단부를 인출하기 위해 역방향으로 구동된다. 캐리지(302)는 전방 내부 제한부로 구동되며, 가압 튜브 공급기 그리퍼(310)는 가압 튜브와 결합하도록 닫혀진다. 하부 프레스 도어(250)는 폐쇄된다. 핑거부(1140)는 가압 튜브로부터 분리되도록 견인되며, 또한, 세라피드 체인(162)은 간극(324)의 외부로 견인 플러그(110)를 이동시키도록 역방향으로 구동된다. 다이 블록(226)은 완전히 폐쇄된 위치로 함께 구동된다. 이는 가압 튜브가 작동 중에 반응기 격자 위치에 중심이 설정되어 유지되는 동안, 간극(234) 내에 있는 길이가 36.67 cm(14 7/16 인치)인 가압 튜브가 우선 내향 표면(229) 사이에 편평하게 분쇄된 후, 절단기(228)에 의해 13.29 cm²(2 1/16 inch²) 조각으로 전단되게 한다. 하부 프레스 도어(250)는 개방되고, 다이(226)는 개구(410)를 통해 플라스크(402) 내로 모든 가압 튜브 조각을 방출하도록 완전히 개방된다.

캐리지(302)는 가압 튜브의 단부가 다이 블록(226)들 사이에 재위치될 때까지 반응기면으로부터 멀리 구동된다. 하부 프레스 도어(250)는 폐쇄되고 다이 블록(226)들은 50% 폐쇄 위치로 함께 구동된다. 그 후, 캐리지(302)가 완전한 내측 위치로 구동되는 동안, 가압 튜브 공급기 그리퍼(310)가 개방되고 다이 블록(226)은 완전히 폐쇄된다. 가압 튜브 공급기 그리퍼(310)는 가압 튜브를 결합하도록 폐쇄되고 하부 프레스 도어(250)가 개방된다. 다이 블록(226)은 모든 가압 튜브 조각들을 플라스크(402)로 배출하도록 완전히 개방된다.

프레스/그리퍼 사이클은 전체 가압 튜브가 조각 내로 처리될 때까지 반복된다. 그 결과, 장치가 채널로부터 분리되고, 격자 튜브 차폐 플러그가 교체되고, 플라스크 내의 처리된 가압 튜브의 수가 확정되고, 체적 감소 장치가 처리될 다음 채널과 정렬되어 채널 상에 록킹된다.

플라스크(402)가 가득 차면, 플라스크는 체적 감소 장치로부터 분리되어 작업 플랫폼으로부터 상승된다. 그 후, 빈 플라스크가 체적 감소 장치하에 설치되고 모든 가압 튜브가 처리될 때까지 처리가 계속된다.

프레스 조립체 및 공급기 조립체 내부 체적을 포함하는 체적 감소 장치의 내부 공간은 임의의 산화물 먼지나 또는 발생되는 다른 작은 입자에 의한 오염물의 분산을 방지하도록 약간의 음압 하에서 유지된다. 차폐식 필터는 활성 먼지를 수집하는데 사용된다.

본 발명의 방법에 의해 수행되는 단계식 공정은 공정이 언제라도 정하지 않은 시간에 정지되고 문제없이 재시작될 수 있도록 한다. 이것은 수리 또는 유지 보수뿐만 아니라 중단과 관련된 정전, 이동 변화 또는 비 체적 감소와 같은 사고를 처리하는데 유용하다.

견인 유닛(100), 프레스 조립체(200) 및 공급기 조립체(300)는 모든 모듈 설계가 전체 유닛보다는 개별적인 하부 장치의 빠른 현장 교체를 가능하게 하여, 오염 분산과 수리로 인한 시간 손실을 최소화한다. 모든 유압 실린더, 전기 모터 및 다른 액추에이터들은 차폐되지 않으므로, 필요한 경우, 체적 감소 장치에 있는 방사성 가압 튜브와 함께 수리 및 교체될 수 있다. 이것은 방사성 물질이 장치 내에 존재하는 동안에도 고장이 발생한 경우 수리 또는 유지 보수 행위가 수행될 수 있게 한다. 이것은 백-아웃(back-out) 수단에 의한 방사성 가압 튜브의 제거가 수리 또는 유지 보수 작업을 수행하기 위해 요구되지 않기 때문에, 복원 시나리오를 매우 간단하게 한다. 또한, 본 발명의 체적 감소 장치의 소형 모듈 설계는 부품들이 차폐물과 용이하게 끼워맞춤될 수 있게 한다. 도1에서, 상부 차폐 요소는 프레스 및 공급기 조립체 위에 도시되었지만, 도시를 목적으로 한 도면에서는 나머지 부분으로부터 생략되었다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 체적 감소 공정은 다중 교차면의 체커보드 격자 상의 가압 튜브 편평부의 분쇄 작업 및 전단 작업을 결합한다. 일반적으로, 분쇄 작업은 가압 튜브가 분쇄력에 수직한 측면을 따라 깨끗하게 파괴되도록 하여, 가압 튜브를 손상되지 않고 남는 두 개의 완전한 반부로 분리한다. 분쇄된 섹션으로부터 분쇄되지 않은 섹션으로의 부드러운 전이부가 다이 블록(226)의 내측에 즉시 생성된다. 높은 정도의 조사가 가해진 재료는 실질적인 재료 특성 변화를 겪는 다. Zr-2.5%Nb 가압 튜브의 경우, 최종 인장 강도의 증가와 전체 연신율(연성)의 감소를 포함한다.

절단기(228)의 표면 형상은 요구되는 최대 전단력을 감소시키는 점진적인 전단 작용을 수행하는 절단날이 되게 한다. 또한, 다이 블록으로부터 내향으로의 절단기(228)의 돌기의 크기의 변화는 더 넓게 이격된 절단기가 튜브의 단부로부터 멀어지기 전에 튜브의 단부 부근에서 긴밀하게 이격된 절단기로 연속적인 전단 작업의 작동을 수행한다. 또한, 이것은 최대 전단력을 감소시킨다. 최대 전단력을 감소시키기 위해, 도3에 도시된 것과 다른 표면 형상과 대향 절단기 공간의 변화가 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 절단기(228)는 정사각형일 필요는 없고, 다른 형상의 조각을 생성하도록 구성될 수 있다.

가압 튜브를 작은 편평한 조각으로 감소시키기 위한 본 발명의 일 단계 분쇄 및 전단 공정은 많은 장점을 가지고 있다. 이것은 최소의 재료 처리 요구조건을 갖게 하여, 조사후 폐기물을 플라스크에 넣기 위해 추가적인 장치가 필요하지 않고, 다음의 재료 처리가 요구되지 않는다. 조각들은 임의의 순서로 플라스크 내로 간단하게 강하하여, 재료를 정렬 또는 적층하기 위한 기구를 필요로 하는 장치의 복잡함 및 잠재적 위험을 없앤다. 이것은 설계를 간단하게 하고, 있을 수 있는 실패 모드를 제거하고, 전체 크기를 작게 유지한다. 다음으로, 폐기물 재료의 형성은 다음의 차폐식 플라스크 크기 또는 형상을 제한하지 않아서, 최적의 플라스크 크기 및 형상이 재료 처리, 중량, 이송, 폐기 및 저장 사항을 최적화하기 위해 필요한 재료량을 수용하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 폐기물 재료의 전체 체적의 감소는 폐기 현장에 대한 처리를 위해 더 작고 가벼운 차폐식 플라스크의 사용을 가능하게 하여, 전체 제거/폐기 작업을 빠르게 하고, 좀더 경제적이고 실용적이게 한다. 본 발명의 체적 감소 장치는 사람이 장치 또는 장치 부근에 있을 수 있도록 완전히 차폐되면서, 다양한 필드 위치에서 현장에서 사용될 수 있을만큼 충분히 소형이며 가볍다.

본 발명의 체적 감소 장치가 가압 튜브와 함께 사용되는 것으로 설명되었지만, 칼란드리아 튜브 또는 가변 단면 형상의 다른 중공 원통형 부품을 제거 및 처리하는데 사용될 수도 있다. 칼란드리아 튜브의 제거는 가압 튜브와는 별도로 또는 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 공급기 그리퍼(310)의 스트로크와 다이(226)의 스트로크는 더 큰 직경의 칼란드리아 튜브를 수용하도록 크기가 결정될 수 있다. 다른 부품을 처리하기 위한 장치를 구성하도록 다른 스케일링도 가능하다. 본 발명의 체커보드 전단 기술은 (10mm까지 성공적으로 시험된) 두꺼운 단면을 갖는 부품을 처리할 수 있으며, 특정 용도의 요구 조건에 부합하도록 용이하게 확대 또는 축소될 수 있다. 본 발명의 체적 감소 장치는 폐기물 처리 산업과 같은 비핵 산업에서의 비방사 부품을 위한 체적 감소 용도뿐만 아니라, 방사성 현장의 개장 및/또는 조업 중지와 같은 다른 상업적 용도로 이용될 수 있다.

본 발명은 편평하게 분쇄한 다음 작은 조각으로 전단가공함으로써 폐기용 원통형 튜브의 체적을 감소시키는 방법 및 장치를 제공한다. 전단가공은 바람직하게는 체크보드 격자의 다중 교차판 상에서 수행되고, 최종 조각은 바람직하게는 사실상 정사각형 형상이다.

Claims

긴 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키기 위한 장치이며,

내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록과,

상기 다이 블록을 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 수단과,

상기 개방 위치에서 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 상기 다이 블록들 사이에 위치시키는 공급 수단을 포함하고,

상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고,

다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동할 때, 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되어, 상기 단부 부분을 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하는 폐기 체적 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 절단기는 원통형 부품과 분쇄 결합하는 내향 표면과, 상기 표면의 주연부 주위의 절단날을 구비하고, 상기 절단날은 점진적인 전단 작용에 의해 상기 조각들 중 하나를 절단하는 형상인 체적 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 절단날은 정사각형인 폐기 체적 감소 장치.
제2항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 변하여, 상기 다이 블록들이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 조각들이 연속적으로 전단되는 체적 감소 장치.
제2항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 증가하여, 조각들이 상기 원통형 튜브의 단부로부터 시작하여 연속적으로 전단되는 체적 감소 장치.
제1항에 있어서, 절단된 조각을 배출하기 위해 각각의 포켓에 배출기를 포함하는 체적 감소 장치.
제6항에 있어서, 상기 배출기는 다이 블록의 폐쇄 위치에서 개방 위치로의 이동에 반응하여 작동되는 체적 감소 장치.
제7항에 있어서, 상기 각각의 다이 블록은 멈춤 수단을 포함하는 고정 지지체에 대해 이동하도록 장착되고,

상기 배출기는 상기 다이 블록을 통해 활주식으로 장착된 긴 고정 요소를 포함하고 상기 다이 블록의 외부와 포켓 사이에서 연장되고,

상기 배출기의 외측 단부는, 상기 다이 블록이 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 멈춤 수단과 결합하도록 위치됨으로써, 다른 단부가 상기 포켓으로 연장되어 상기 조각과 접촉하는 체적 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 다이 블록은 고정 지지체에 장착된 유압 실린더에 의해 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 이동되는 폐기 체적 감소 장치.
조사후 방사성 핵 반응기 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키는 장치이며,

반응기 표면에 인접하여 선택된 튜브 위치에 배치되도록 구성된 이동식 장착 기부와,

반응기 외부의 상기 선택된 튜브를 결합시키고 전진시키기 위해 상기 기부 상에 장착된 공급기 유닛과,

내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록과, 상기 다이 블록을 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동시키는 수단을 구비하는, 기부 상에 장착된 프레스 조립체를 포함하고,

상기 다이 블록들은 선택된 튜브의 단부 부분을 개방 위치에서 다이 블록들 사이에 수납하도록 위치되고,

상기 다이 블록 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고,

상기 다이 블록들이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때, 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되어, 상기 단부 부분을 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하는 폐기 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 상기 선택된 튜브의 단부와 결합하고 상기 단부를 공급 수단에 의해 반응기면으로부터 작동식 결합 위치로 후퇴시키도록 상기 기부 상에 장착된 견인 유닛을 더 포함하는 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 상기 절단된 조각을 수납하도록 상기 다이 블록 아래에 위치된 제거 가능한 리셉터클을 더 포함하는 체적 감소 장치.
제12항에 있어서, 프레스 조립체 아래에 그리고 리셉터클 위에 위치된 도어 수단을 더 포함하고, 상기 도어 수단은 상기 절단된 조각을 수납하기 위한 폐쇄 위치로부터 상기 조각을 상기 제거 가능한 리셉터클로 배출하기 위한 개방 위치로 선택적으로 이동 가능한 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 상기 절단기 각각은 튜브와 분쇄 결합하기 위한 내향 표면과, 상기 표면의 주연부 주위의 절단날을 구비하고, 상기 절단날은 점진적인 전단 작용에 의해 상기 조각들 중 하나를 절단하는 형상인 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 상기 절단날은 정사각형인 폐기 체적 감소 장치.
제14항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 변하여, 다이 블록이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 조각들이 연속적으로 전단되는 체적 감소 장치.
제14항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 증가하여, 조각들이 상기 원통형 튜브의 단부로부터 시작하여 연속적으로 전단되는 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 각각의 포켓에는 전단된 조각을 배출하기 위한 배출기를 포함하는 체적 감소 장치.
제18항에 있어서, 상기 배출기는 폐쇄 위치에서 개방 위치로의 상기 다이 블록의 이동에 반응하여 작동되는 체적 감소 장치.
제19항에 있어서, 상기 기부에 고정되는 멈춤 수단을 포함하고,

상기 배출기는 상기 다이 블록을 통해 활주식으로 장착된 긴 고정 요소를 포함하고 상기 다이 블록의 외부와 상기 포켓 사이에서 연장되고,

상기 배출기의 외부 단부는, 상기 다이 블록이 상기 폐쇄 위치에서 상기 개방 위치로 이동될 때, 상기 멈춤 수단과 결합하도록 위치됨으로써, 다른 단부가 상기 포켓으로 연장되어 상기 조각과 접촉하는 체적 감소 장치.
제10항에 있어서, 상기 다이 블록은 고정 지지체에 장착된 유압 실린더에 의해 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 사이에서 이동되는 폐기 체적 감소 장치.
긴 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키는 방법이며,

(a) 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록 사이에 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 위치시키고, 상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 상기 다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동할 때 상기 다이 블록들 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 안쪽으로 밀접하게 수납되도록 구성되는 단계와,

(b) 상기 단부 부분을 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하도록, 상기 다이 블록을 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동시키는 단계와,

(c) 상기 원통형 튜브가 조각으로 절단될 때까지, (a) 단계와 (b) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 폐기 체적 감소 방법.
제22항에 있어서, 상기 각각의 절단기는 상기 원통형 튜브와 분쇄 결합하는 내향 표면과, 상기 표면의 주연부 주위의 절단날을 구비하고, 상기 절단날은 점진적인 전단 작용에 의해 상기 조각들 중 하나를 절단하는 형상인 폐기 체적 감소 방법.
제22항에 있어서, 상기 절단날은 정사각형인 폐기 체적 감소 방법.
제23항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 변하여, 상기 다이 블록들이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 조각들이 연속적으로 전단되는 체적 감소 방법.
제23항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 증가하여, 조각들이 상기 원통형 튜브의 단부로부터 시작하여 연속적으로 전단되는 체적 감소 방법.
조사후 방사성 핵 반응기 원통형 튜브의 폐기 체적을 감소시키기 위한 방법이며,

(a) 반응기면에서 선택된 튜브의 단부와 결합하고, 상기 반응기 외부의 상기 선택된 튜브 부분을 전진시키는 단계와,

(b) 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 내향으로 대향된 한 쌍의 다이 블록 사이에 상기 원통형 튜브의 단부 부분을 위치시키고, 상기 다이 블록들의 각각은 융기된 절단기들과 만입된 포켓들의 어레이를 포함하고, 상기 다이 블록들이 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동될 때 상기 다이 블록 중 하나의 각각의 절단기는 다른 다이 블록의 대향 포켓 내로 밀접하게 수납되도록 구성되는 단계와,

(c) 상기 단부 부분을 편평한 형상으로 연속적으로 분쇄하고 복수개의 조각으로 절단하도록, 상기 다이 블록을 상기 개방 위치에서 상기 폐쇄 위치로 이동시키는 단계와,

(d) 상기 원통형 튜브가 조각들로 절단될 때까지, (b) 단계와 (c) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 폐기 체적 감소 방법.
제27항에 있어서, 상기 절단기 각각은 원통형 부품과 분쇄 결합하는 내향 표면과, 상기 표면의 주연부 주위의 절단날을 구비하고, 상기 절단날은 점진적인 전단 작용에 의해 상기 조각들 중 하나를 절단하는 형상인 체적 감소 방법.
제27항에 있어서, 상기 절단날은 정사각형인 폐기 체적 감소 방법.
제28항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 변하여, 상기 다이 블록들이 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 조각들이 연속적으로 전단되는 체적 감소 방법.
제28항에 있어서, 상기 절단기의 절단날 및 대응하는 대향 포켓 사이의 공간은 상기 어레이에 걸쳐 점진적으로 증가하여, 조각들이 상기 원통형 튜브의 단부로부터 시작하여 연속적으로 전단되는 체적 감소 방법.
제27항에 있어서, 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 다이 블록을 이동시키는 단계는 유압 실린더에 의해 수행되는 체적 감소 방법.
제30항에 있어서, 상기 다이 블록 아래에 위치된 리셉터클 내에 상기 절단된 조각을 수용하는 단계를 포함하는 체적 감소 방법.