KR100963581B1 - Quickly installable and leak detectable CEDM sealing mechanism and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신속체결장치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉구조 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 원자로에 적용되는 제어봉구동장치를 원자로헤드 CEDM노즐에 설치시 원자로헤드 CEDM노즐과 CEDM 모터하우징을, 고압을 유지하고 누수를 방지할 수 있도록 신속히 체결함과 동시에 향후 일차냉각재의 누수 발생 시 이를 검출할 수 있도록 하는 제어봉구동장치 밀봉구조를 제공하는데 있다. The present invention relates to a control rod driving device sealing structure and method having a quick-fastening device and a leak monitoring structure. In addition, the present invention provides a sealing rod control device sealing structure that can be fastened to maintain high pressure and prevent leakage, and to detect the leakage of the primary coolant in the future.

본 발명의 구성은 제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하여 밀봉하는 구조에 있어서, 제어봉구동장치의 CEDM 모터하우징(20)의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지(32)와, 이 모터하우징 플렌지(32)와 마주위치하여 결합되는 원자로헤드(11)에 형성된 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부를 이루는 CEDM 노즐플렌지(33) 간의 둘레를 신속하게 체결토록 구성한 체인형 체결기구(100)와; CEDM 모터하우징(20) 및 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 설치된 내부시일(50) 및 외부시일(51) 사이 일 지점에서 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 하부방향으로 관통되게 형성되어, 내부시일(50)을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지토록 한 누설감시구멍(52);으로 구성된 밀봉구조 및 밀봉방법을 특징으로 한다.In the structure of the present invention, in the structure in which the control rod drive unit is installed and sealed in the reactor head, the motor housing flange 32 forming the end of the CEDM motor housing 20 of the control rod drive unit, and the motor housing flange 32, A chain-type fastening mechanism 100 configured to rapidly fasten a circumference between the CEDM nozzle flanges 33 forming the end of the nuclear reactor head CEDM nozzle 13 formed in the nuclear reactor head 11 to be opposed to each other; At one point between the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13, the inner seal 50 and the outer seal 51 are formed so as to penetrate in the downward direction of the reactor head CEDM nozzle 13, the inner seal ( It is characterized in that the sealing structure and the sealing method consisting of; leakage monitoring holes 52 for monitoring the primary coolant flowing through 50) and collected through nozzles and pipes to prevent corrosion of the reactor head.

제어봉구동장치, 원자로 헤드, CEDM 모터하우징, 원자로헤드 CEDM노즐, 체인형 체결기구 Control rod drive device, Reactor head, CEDM motor housing, Reactor head CEDM nozzle, Chain fastener

Description

신속체결장치 및 누수감시 구조를 갖는 제어봉구동장치의 밀봉 구조 및 방법{Quickly installable and leak detectable CEDM sealing mechanism and method}Quickly installable and leak detectable CEDM sealing mechanism and method

본 발명은 가압경수로형 원자로에 적용되는 제어봉구동장치의 밀봉 구조 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사선 오염구역에 해당되는 원자로 상부에 있어 원자로헤드 CEDM노즐과 CEDM 모터하우징에 대한 설치 편이와 밀봉성 및 누수 감시성을 향상시킬 수 있는 밀봉 구조 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sealed structure and method of a control rod driving device applied to a PWR reactor, and more particularly, to the installation of the reactor head CEDM nozzle and the CEDM motor housing in the upper portion of the radiation contaminated zone. The present invention relates to a sealing structure and a method capable of improving the resistance and water leakage monitoring.

일반적으로 원자로의 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism)는 전자기력을 이용하여 제어봉을 인출 또는 삽입시킴으로서 원자로의 핵반응을 제어하여 원자력 발전소의 열출력을 조절하는 역할을 수행한다. In general, the control element drive mechanism (CEDM) of a nuclear reactor controls the nuclear reaction of a nuclear power plant by controlling the nuclear reaction of a nuclear reactor by drawing or inserting a control rod using electromagnetic force.

가압경수로형 원자로에서 이러한 다수의 제어봉구동장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 원자로 헤드(11) 상부에 설치된다. 소구경의 일부 노즐(200)은 노심 상태를 측정하는 열전쌍 등의 통로로 사용된다.In the PWR reactor, such a plurality of control rod drive devices 10 are installed above the reactor head 11 as shown in FIG. 1. Some nozzles 200 having a small diameter are used as passages for thermocouples for measuring the core state.

통상의 원자로에서 제어봉구동장치를 설치하는 방법은 다음과 같다. The method of installing the control rod drive device in a conventional reactor is as follows.

제어봉구동장치(10)의 하단부를 구성하는 CEDM 모터하우징(20)을 원자로헤드에 설치되어있는 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 나사체결한다. 이때 CEDM 모터하우징, 구동축안내하우징(21) 및 CEDM 캡(22)을 포함한 CEDM 압력하우징집합체와 원자로헤드 CEDM노즐(13)은 설치 후 원자로의 일차냉각재 압력하우징을 이루며, 고온 고압의 일차냉각재가 원자로 밖으로 유출되지 않으면서 CEDM 내부의 구동축(도시 없음)이 원자로 헤드를 통하여 원자로심(도시 없음)의 출력을 제어할 제어봉집합체(도시 없음)를 상하로 구동하도록 하는 안내통로 역할을 하도록 한다. The CEDM motor housing 20 constituting the lower end of the control rod drive device 10 is screwed into the reactor head CEDM nozzle 13 installed in the reactor head. At this time, the CEDM pressure housing assembly including the CEDM motor housing, the drive shaft guide housing 21 and the CEDM cap 22, and the reactor head CEDM nozzle 13 form the primary coolant pressure housing of the reactor after installation, and the high temperature and high pressure primary coolant is the reactor. The drive shaft (not shown) inside the CEDM acts as a guide passage for driving the control rod assembly (not shown) up and down to control the output of the reactor core (not shown) through the reactor head without leaking out.

상기 CEDM 모터하우징과 원자로헤드 CEDM노즐 결합부의 나사 체결 부위에서 나사산을 통한 일차냉각재의 유출을 방지하기 위해 도 2a 및 2b에 보이는 바와 같이 최후밀봉용접(canopy seal omega weld)과 함께 결합된다. In order to prevent leakage of the primary coolant through the thread at the screw fastening portion of the CEDM motor housing and the reactor head CEDM nozzle coupling, it is coupled with a canopy seal omega weld as shown in FIGS. 2A and 2B.

일반적으로 CEDM 캡(22), 구동축안내하우징(21) 및 모터하우징(20)은 일체형으로 용접 또는 나사 및 최후밀봉용접으로 조립되어 있고, 구동축을 포함한 모터집합체가 CEDM 압력하우징 내에 조립 완료된 상태로 도 2a에 보이는 바와 같이 모터하우징의 하단에 형성된 나사(100)와 원자로헤드 CEDM노즐 상단에 형성된 나사(101)로 1차 체결을 하고 최후 밀봉 용접(102)을 하게 된다. 이후 전자석집합체(30) 및 위치지시기(31) 등이 조립되어 CEDM설치가 완료된다.In general, the CEDM cap 22, the drive shaft guide housing 21 and the motor housing 20 are integrally assembled by welding or screw and the final sealing welding, and the motor assembly including the drive shaft is assembled in the CEDM pressure housing. As shown in FIG. 2a, the first coupling is performed with the screw 100 formed at the bottom of the motor housing and the screw 101 formed at the top of the reactor head CEDM nozzle, and the final sealing welding 102 is performed. Thereafter, the electromagnet assembly 30 and the position indicator 31 are assembled to complete the CEDM installation.

전술한 최후 밀봉 용접은 응력 부식 크랙킹(stress corrosion cracking)으로 인해 크랙이 진전되고 누수를 발생시키는 원인이 되고 있다. 최후 밀봉 용접부에 발생한 누수를 수리하기 위한 방법이 미국 특허 번호 제 5,631,936호 및 국내 특허 제 10-0393301호 등에 제안되어 있으나, 응력 부식 크랙킹이 우려되는 최후 밀봉 용접없이 CEDM을 설치하는 방법이 필요하다. The last seal welding described above causes crack growth and leakage due to stress corrosion cracking. Although a method for repairing a leak occurring in the last sealed weld has been proposed in US Pat. No. 5,631,936 and Korean Patent No. 10-0393301, there is a need for a method of installing a CEDM without a final seal welding in which stress corrosion cracking is concerned.

또한 제어봉구동장치는 원자로 설치 또는 재장전 시 원자로헤드에 직접 설치되어야 하므로 반드시 현장용접 하여야 한다. 최초 원자로 설치 시에는 원자로헤드 부분에 방사선이 방출되지 않아 작업 시간에 관계없이 전용용접장비를 이용하여 최후밀봉용접 작업이 가능하나, 원자로를 가동한 이후에는 원자로, 원자로헤드 및 CEDM이 방사화되어 방사선 환경 하에서 작업자가 최후밀봉용접 작업을 수행하여야 하므로 설치작업은 최소한으로 축소될 수 있어야 한다. 한국표준형원자로(OPR 1000)의 경우 73개의 제어봉구동장치가 원자로헤드에 설치되므로 각 제어봉구동장치에 소요되는 해체/설치 작업 시간은 원자로 운용 효율 및 작업자 안전에 큰 영향을 미치게 된다.In addition, the control rod drive must be directly welded to the reactor head when installing or reloading the reactor. In the initial reactor installation, no radiation is emitted to the reactor head, so it is possible to perform the final sealing welding using dedicated welding equipment regardless of the working time.However, after operation, the reactor, reactor head and CEDM are radiated The installation must be reduced to a minimum because the operator must perform the final sealing welding under the circumstances. In the case of the Korea Standard Nuclear Reactor (OPR 1000), 73 control rod drive units are installed in the reactor head, so the dismantling / installation time required for each control rod drive unit will greatly affect the reactor operation efficiency and worker safety.

또한 원자력안전을 위해 제정된 U.S. Atomic Energy Commission Regulatory Guide 1.45에서는 원자로에서 미확인 누수(unidentified leakage)가 발생할 경우에는 그 양을 최소화하여야 하고, 소량의 누수도 명확하고 신속하게 감시가 가능한 시스템을 요구하고 있으나, 통상의 원자로헤드 상부에는 다수의 제어봉구동장치와 함께 기타 설치물들이 원자로헤드 상부에 설치되어있어 원자로 운전 중 접근이 불가능하여 제어봉구동장치 최후밀봉용접 부위에서의 실시간 누설감시가 매우 불가능하였다.In addition, U.S. The Atomic Energy Commission Regulatory Guide 1.45 requires a system that minimizes the amount of unidentified leakage in a reactor and requires a small and clear system that can be monitored quickly and quickly. Other installations were installed at the top of the reactor head along with the control rod drive system, which made it impossible to access the reactor during operation.

또한 최후밀봉용접을 제거하기 위해 일부 개량 원자로에는 CEDM 캡, 구동축안내하우징, 모터하우징 및 원자로헤드 CEDM노즐을 일체로 용접 조립 후 원자로헤드에 수축조립(shrink fitting)하는 방법이 제안되어 있으나, 개량 원자로는 60년 이상의 수명이 요구되고 있으나 부하추종운전 기능 추가에 따라 제어봉구동장치 구동부는 그 수명이 원자로 수명보다 짧을 수 있기 때문에 원자로 수명 기간 내에 교체가 필요하므로 수축조립한 제어봉구동장치의 교체를 위해서 별도의 작업공간 및 장비가 필요한 단점이 있다.In addition, some advanced reactors have been proposed to shrink assembly of the CEDM cap, drive shaft guide housing, motor housing, and reactor head CEDM nozzles to the reactor head after welding. Is required for more than 60 years, but as the load follower operation is added, the control rod drive unit needs to be replaced within the reactor life because its life may be shorter than the reactor life. There is a drawback to the need for a workspace and equipment.

또한 최후밀봉용접을 제거하기 위한 다른 방안으로 원자로헤드 CEDM노즐과 CEDM 모터하우징을 플렌지커플링과 볼트를 이용하여 조립하는 방법이 제안되고 있으나, 전용의 볼트인장기(bolt tensioner)가 필요하고 다수의 볼트를 조립하기 위하여 설치 시간이 오래 소요된다는 단점이 있다.In addition, as an alternative method for removing the final seal welding, a method of assembling the reactor head CEDM nozzle and CEDM motor housing using flange coupling and bolts has been proposed. However, a dedicated bolt tensioner is required and many There is a disadvantage that the installation takes a long time to assemble the bolt.

따라서 종래의 제어봉구동장치 체결기구는 원자로의 안전성을 향상하고 작업자의 방사선 노출을 최소화할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, the conventional control rod driving device fastening mechanism has a problem that can not improve the safety of the reactor and minimize the radiation exposure of the operator.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 원자로에 적용되는 제어봉구동장치를 원자로헤드 CEDM노즐에 설치시 원자로헤드 CEDM노즐과 CEDM 모터하우징을, 고압을 유지하고 누수를 방지할 수 있도록 신속히 체결함과 동시에 향후 일차냉각재의 누수 발생 시 이를 검출하고 수집할 수 있도록 하는 제어봉구동장치의 밀봉구조를 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to fasten the reactor head CEDM nozzle and CEDM motor housing when the control rod drive device applied to the reactor in the reactor head CEDM nozzle, so as to maintain high pressure and prevent leakage At the same time, the present invention provides a sealing structure of a control rod driving device to detect and collect a leakage of a primary coolant in the future.

또한 본 발명의 목적은 원자로에 적용되는 제어봉구동장치를 원자로헤드 CEDM노즐에 설치시 원자로헤드 CEDM노즐과 CEDM 모터하우징을, 고압을 유지하고 누수를 방지할 수 있도록 신속히 체결함과 동시에 향후 일차냉각재의 누수 발생 시 이를 검출하고 수집할 수 있도록 하는 제어봉구동장치의 밀봉방법을 제공하는데 있다. In addition, an object of the present invention is to fasten the reactor head CEDM nozzle and CEDM motor housing when the control rod drive device applied to the reactor in the reactor head CEDM nozzle, so as to maintain high pressure and prevent leakage of the primary coolant in the future The present invention provides a method of sealing a control rod drive device that detects and collects leaks.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하는 밀봉구조에 있어서, The present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects in the sealing structure for installing the control rod drive device in the reactor head,

제어봉구동장치의 CEDM 모터하우징의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지와, 이 모터하우징 플렌지와 마주위치하여 결합되는 원자로헤드에 형성된 원자로헤드 CEDM노즐의 끝단부를 이루는 CEDM 노즐플렌지 간의 둘레를 신속하게 체결토록 구성한 체인형 체결기구와;A chain configured to rapidly fasten the circumference between the motor housing flange forming the end of the CEDM motor housing of the control rod drive device and the CEDM nozzle flange forming the end of the reactor head CEDM nozzle formed on the reactor head which is coupled to the motor housing flange. Type fasteners;

CEDM 모터하우징및 원자로헤드 CEDM노즐에 설치된 내부시일 및 외부시일 사이 일 지점에서 원자로헤드 CEDM노즐의 하부방향으로 관통되게 형성되어, 내부시일을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지토록 한 누설감시구멍;으로 구성된 것을 특징으로 하는 신속 체결장치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉구조를 제공함으로써 달성된다.CEDM motor housings and reactor heads are formed to penetrate downwards of the reactor head CEDM nozzles at one point between the inner and outer seals installed in the CEDM nozzles to monitor the primary coolant flowing through the inner seals and collect them through nozzles and pipes. It is achieved by providing a control rod drive device sealing structure having a quick-fastening device and a leakage monitoring structure, characterized in that consisting of; leakage monitoring holes to prevent corrosion of the reactor head.

상기 마주위치하여 결합되는 CEDM 모터하우징의 끝단부에는 분리방지키이가 돌출형성되고, 원자로헤드 CEDM노즐의 끝단부에는 분리방지그루브가 형성되어, 분리방지키이가 분리방지그루브에 삽입후 축방향으로 일정각도 회전하여 축방향 분리를 방지토록 구성된 것을 특징으로 한다.Separation prevention key is formed at the end of the CEDM motor housing coupled to the opposite position, the separation prevention groove is formed at the end of the reactor head CEDM nozzle, the separation prevention key is fixed in the axial direction after insertion into the separation prevention groove. It is characterized by configured to prevent the axial separation by rotating the angle.

또한 본 발명은 제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하여 밀봉하는 방법에 있어서, In another aspect, the present invention provides a method for sealing the control rod drive device installed in the reactor head,

CEDM 모터하우징 및 원자로헤드 CEDM노즐에 설치된 내부시일 및 외부시일 사이 일 지점에서 원자로헤드 CEDM노즐의 하부방향으로 관통되게 형성하여 내부시일을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지토록 한 누설감시구멍을 형성하고,CEDM motor housing and nuclear reactor head CEDM nozzles installed at one point between the inner and outer seals penetrated downwards of the reactor head CEDM nozzle to monitor the primary coolant flowing through the inner seal and collected through nozzles and pipes A leak-proof hole is formed to prevent corrosion of the reactor head.

마주위치하여 결합되는 CEDM 모터하우징의 끝단부에는 분리방지키이를 돌출형성하고, 원자로헤드 CEDM노즐의 끝단부에는 분리방지그루브를 형성하여, 분리방지키이를 분리방지그루브에 삽입 후 축방향으로 일정각도 회전시켜 축방향 분리를 방지토록 한 후,A separation prevention key is formed at the end of the CEDM motor housing that is coupled to face each other, and a separation prevention groove is formed at the end of the reactor head CEDM nozzle. Rotate to prevent axial separation,

CEDM 모터하우징 및 원자로헤드 CEDM노즐간을 신속하게 체결하도록 제어봉구동장치의 CEDM 모터하우징의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지와, 이 모터하우징 플렌지와 마주위치하여 결합되는 원자로헤드에 형성된 원자로헤드 CEDM노즐의 끝단부를 이루는 CEDM 노즐플렌지 간의 둘레를 체인형 체결기구로 체결한 후, 체인형 체결기구의 끝단간 만을 용접하여 밀봉하는 방법을 특징으로 하는 신속체결장치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉 방법을 제공함으로써 달성된다.CEDM motor housing and reactor head The motor housing flange, which forms the end of the CEDM motor housing of the control rod drive device, for fast connection between the CEDM nozzles, and the end of the reactor head CEDM nozzle formed on the reactor head facing and coupled to the motor housing flange. Providing a fastening device and a control rod driving device sealing method having a leak-tightening structure, characterized in that after the circumference between the CEDM nozzle flange forming a portion by a chain-type fastening mechanism, and then welds and seals only the ends of the chain-type fastening mechanism. Is achieved.

본 발명은 가압 경수로형 원자로의 제어봉구동장치 설치 및 해체 시 신속하게 작업이 가능하고, 일차냉각수 누설 감시가 가능함으로써 안정성과 신뢰성이 획기적으로 개선된 원자로 설계 개념 구현이 가능하게 되었다는 장점을 가진 유용한 발명으로 원자력산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.The present invention is a useful invention that has the advantage that it is possible to work quickly when installing and dismantling the control rod drive device of the pressurized water reactor reactor, and that the primary coolant leakage monitoring can be implemented to realize the design concept of the reactor significantly improved stability and reliability. This is an invention that is expected to be greatly used in the nuclear industry.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 한실시예에 따른 체결장치를 이용하여 원자로에 제어봉구동장치를 설치하는 예시도이고, 도 4a, 4b는 본 발명에 사용되는 체결장치 의 한 예인 체인형 체결기구를 나타내는 개략적인 설명도를 도시하고 있다.Figures 3a to 3c is an illustration of installing a control rod drive device in the reactor using a fastening device according to an embodiment of the present invention, Figures 4a, 4b is a chain type fastening device which is an example of a fastening device used in the present invention A schematic explanatory diagram is shown.

도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하는 밀봉구조에 있어서, 제어봉구동장치의 압력용기하우징인 CEDM 모터하우징(20)과 원자로헤드(11)에 설치된 원자로헤드 CEDM노즐(13)을 마주 위치시키고, CEDM 모터하우징 하단에 가공된 분리방지키이(35)를 원자로헤드 CEDM노즐 상단에 가공된 분리방지그루브(34) 홈에 삽입하여 일정각도 (본 예에서는 30°시계방향) 회전시켜 분리방지키이가 축방향으로 고정되도록 한 후, 핀링크(116)와 핀링크 플레이트(117)로 연결되어 반경방향으로 구부러짐이 가능한 다수개의 칼러(110)를 체결부 원주방향으로 위치시키고 체결나사(113)와 체결원통(114) 및 체결볼트(115)를 조여 CEDM모터하우징(20)과 원자로헤드 CEDM노즐(11)을 체결하도록 구성된 체인형 체결기구(100) 및,As shown in the configuration of the present invention, in the sealing structure for installing the control rod drive device in the reactor head, the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle (10) installed in the reactor head 11, the pressure vessel housing of the control rod drive device ( 13) and insert the separation prevention key 35 machined at the bottom of the CEDM motor housing into the groove of the separation prevention groove 34 machined at the top of the reactor head CEDM nozzle (30 ° clockwise in this example). After rotation to secure the separation preventing key in the axial direction, the plurality of collars 110 connected to the pin link 116 and the pin link plate 117 can be bent in the radial direction in the circumferential direction of the fastening portion and fastening A chain fastening mechanism 100 configured to fasten the screw 113, the fastening cylinder 114, and the fastening bolt 115 to fasten the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 11;

CEDM 모터하우징(20) 및 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 설치된 내부시일(50) 및 외부시일(51) 사이 공간에 누설감시구멍(52)을 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 가공하여 내부시일(50)을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프(도시 없음) 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지하도록 구성된 밀봉구조를 가진다.In the space between the inner seal 50 and the outer seal 51 installed in the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13, a leakage monitoring hole 52 is machined into the reactor head CEDM nozzle 13 to seal the inner seal ( 50) it has a sealing structure configured to monitor the primary coolant flowing out through the 50 and collected through nozzles and pipes (not shown) to prevent corrosion of the reactor head.

상기에서 가압 경수로형 원자로는 통상 350℃ 고온에서 14MPa 이상의 압력이 압력용기 내부의 일차냉각재에 작용하므로 고온, 고압 상태의 밀봉을 유지하여야 한다. Since the pressurized water reactor reactor is normally maintained at a high temperature and high pressure because the pressure of 14MPa or more at 350 ℃ high temperature acts on the primary coolant inside the pressure vessel.

또한 원자로헤드 CEDM노즐(13)은 제어봉구동장치 구동축(도시 없음)의 상하 운동에 대한 통로를 형성하여야 하므로 안지름 2.728 inch(약 70mm)가 보장되어야 한다(도 2a참조). In addition, the reactor head CEDM nozzle 13 must form a passage for the vertical movement of the control rod drive shaft (not shown), so an inside diameter of 2.728 inch (about 70 mm) must be ensured (see FIG. 2A).

도 3b는 본 발명에 따른 제어봉구동장치 체인형 체결기구(100)의 체결 후 조립 상태를 보인다. 도시된 바와 같이 CEDM 모터하우징(20)과 원자로헤드 CEDM노즐(13)을 마주 위치시키고, CEDM 모터하우징 하단에 가공된 분리방지키이(35)를 원자로헤드 CEDM노즐 상단에 가공된 분리방지그루브(34) 홈에 삽입하여 일정각도 (본 예에서는 30°시계방향) 회전시켜 분리방지키이가 축방향으로 고정되도록 한 후, 이웃하는 칼러와 핀링크(116)와 핀링크 플레이트(117)로 연결되어 반경방향으로 구부러짐이 가능한 다수개의 칼러(110)를 체결부 원주방향으로 위치시키고 칼러의 양끝단을 이루는 칼러1(111)과 칼러2(112)를 체결하는데, 칼러1(111)에 형성된 칼러 1홈(120)에 칼러 2(112)에 체결된 체결볼트(115)의 체결원통(114)이 걸려 고정력을 발휘하게 된다. 3b shows the assembled state after the fastening of the control rod driving device chain-type fastening device 100 according to the present invention. As shown, the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13 face each other, and the separation prevention key 35 processed at the bottom of the CEDM motor housing is disposed at the top of the reactor head CEDM nozzle. ) Inserted into the groove and rotated at an angle (30 ° clockwise in this example) so that the separation prevention key is fixed in the axial direction, and then connected by a neighboring collar, pin link 116 and pin link plate 117, Position the plurality of collars 110 that can be bent in the direction of the fastening portion circumferential direction and fasten the collar 1 (111) and the collar 2 (112) forming both ends of the collar, the collar 1 groove formed in the collar 1 (111) The fastening cylinder 114 of the fastening bolt 115 fastened to the collar 2 (112) by 120 is caught to exert a fixing force.

따라서, 일차냉각수 수압에 의한 하중과 지진 발생 시 체결부에 전달되는 하중은 도 4a에 보이는 다수개의 칼러(110) 및 양측단 칼러를 이루는 칼러1(111)과 칼러 2(112)가 원주 방향으로 배치되어 하중을 지지하며, 밀봉은 내부시일(50) 및 외부시일(51)에 의해 유지된다. 분리방지그루브 및 키이는 체인형 체결기구 파손 시 CEDM압력하우징집합체가 CEDM노즐로부터 분리되어 원자로 냉각재가 누출되는 것을 방지하기 위한 것으로, 분리방지그루브그루브와 키이는 내부시일(50), 외부시 일(51)이 설치되어 밀봉력을 발생시키는데 방해되지 않도록 헐겁게 맞추어지므로 이만으로는 밀봉을 유지할 수 없어 일차냉각재의 부분적인 누출은 발생하나 이를 감지한 후 원자로를 정지시키도록 하는 안전장치로 구성된다.Therefore, the load due to the primary coolant hydraulic pressure and the load transmitted to the fastening part during the earthquake are circumferential direction of the color 1 (111) and the color 2 (112) constituting the plurality of colors 110 and both side colors shown in FIG. Disposed to support the load, and the seal is held by the inner seal 50 and the outer seal 51. Separation prevention grooves and keys are used to prevent leakage of the reactor coolant due to separation of the CEDM pressure housing assembly from the CEDM nozzle when the chain-type fastener is broken.The separation prevention grooves and keys are provided with an internal seal (50) and an external seal ( 51) is loosely fitted so that it does not interfere with generating sealing force, so it is not possible to maintain the sealing alone, so a partial leakage of the primary coolant occurs, but it consists of a safety device to stop the reactor after detecting it.

조립 전 체인형 체결기구는 도 4a에 보이는 바와 같이 다수개의 칼러가 핀링크를 중심으로 회전이 가능하므로 자유로운 형상으로 변형될 수 있다. 첫 칼러인 칼러1(111)와 마지막 칼러인 칼러2(112) 사이에 체결부 원주 길이에 맞추어 칼러가 배치되며 각 칼러는 핀링크(116)와 핀링크 플레이트(117)에 의해 등간격으로 배치된다. 핀링크(116)는 핀링크고정헤드(119)에 의해 위치고정된다.The chain-type fastening mechanism before assembly can be deformed into a free shape because a plurality of collars can be rotated around the pin link as shown in FIG. 4A. Colors are arranged between the first color collar 1 (111) and the last color collar 2 (112) in accordance with the circumference of the fastening part, and each color is arranged at equal intervals by the pin link 116 and the pin link plate 117. do. The pin link 116 is positioned by the pin link fixing head 119.

상기 칼러2(112)에는 체인형 체결기구의 체결 시 칼러1(111)과 칼러2(112)를 연결시키는 체결나사(113)가 핀링크에 의해 회전이 가능하도록 연결된다.The collar 2 112 is connected to the fastening screw 113 connecting the collar 1 111 and the collar 2 112 when the chain-type fastening mechanism is fastened so as to be rotatable by a pin link.

또한 상기 칼러(110), 칼러1(111) 및 칼러2(112)는 CEDM 모터하우징(20)과 원자로 헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지(32)와 CEDM 노즐플렌지(33)가 삽입되도록 홈(118)이 형성된다. In addition, the collar 110, collar 1 (111) and collar 2 (112) is a motor housing flange 32 and the CEDM nozzle flange 33 forming the end of the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle (13). The groove 118 is formed so that is inserted.

또한 본 발명은 체인형 체결기구간의 양측단 연결을 체결나사(113), 체결원통(114), 체결볼트(115)와 같은 수단 대신에 훅크 등의 연결걸이를 포함한 다양한 수단으로 체결할 수 있음은 물론이다.In addition, the present invention can be fastened by a variety of means, including hooks, such as hooks in place of the means such as fastening screw 113, fastening cylinder 114, fastening bolt 115 between the connection between both ends of the chain-type fastening mechanism Of course.

상기와 같이 구성된 본 발명의 밀봉구조의 밀봉조립순서를 한실시예에 따라 이하 설명한다.The sealing assembly sequence of the sealing structure of the present invention configured as described above will be described below according to one embodiment.

먼저 모터하우징 플렌지(32)와 CEDM 노즐플렌지(33)를 마주하여 일치시키고 CEDM 모터하우징 하단에 가공된 분리방지키이(35)를 원자로헤드 CEDM노즐 상단에 가공된 분리방지그루브(34) 홈에 삽입하여 일정각도(본 예에서는 30°시계방향) 회전시켜 분리방지키이가 축방향으로 고정되도록 한다. First, match the motor housing flange 32 and CEDM nozzle flange 33 to face each other, and insert the separation prevention key 35 processed at the bottom of the CEDM motor housing into the groove of the separation prevention groove 34 processed at the top of the reactor head CEDM nozzle. Rotate it at an angle (30 ° clockwise in this example) so that the separation prevention key is fixed in the axial direction.

도4b 상태의 체인형 체결기구를 각 플렌지가 칼러의 접촉부에 형성된 홈(118)에 삽입되게 감은 후, 칼라2(112)에 핀고정된 체결나사(113), 체결원통(114) 및 체결볼트(115)를 회전시켜 칼라1홈(120)에 체결원통(114)이 안착되도록 한다. After winding the chain-like fastening mechanism of FIG. 4B so that each flange is inserted into the groove 118 formed in the contact portion of the collar, the fastening screw 113, the fastening cylinder 114, and the fastening bolt pinned to the collar 2 112 are fastened. The fastening cylinder 114 is seated in the collar 1 groove 120 by rotating the 115.

이때 체결원통 및 체결볼트는 칼라1홈에 들어갈 수 있을만큼 헐겁도록 체결나사(113)에서 풀려있도록 한다. At this time, the fastening cylinder and the fastening bolt is to be loosened from the fastening screw 113 to be loose enough to enter the collar 1 groove.

체결원통(114)이 칼라1홈(120)에서 자리를 잡으면 체결볼트(115)를 조여 체결기구가 플렌지에 틈이 없도록 조여지도록 한다. When the fastening cylinder 114 is seated in the collar 1 groove 120, tighten the fastening bolt 115 so that the fastening mechanism is fastened so that there is no gap in the flange.

조립이 완료된 체결나사(113)와 체결볼트(115)는 용접하여 풀림이 방지되도록 하며, 회전방지와셔(도시 없음)등을 이용할 수 있다.Fastening screw 113 and the fastening bolt 115 is completed to be assembled to prevent loosening by welding, anti-rotation washer (not shown) and the like can be used.

제어봉구동장치의 해체 시에는 조립의 역순으로 작업이 가능하다.When dismantling the control rod drive system, work can be done in the reverse order of assembly.

상기 설명된 체인형 체결기구(100) 및 내부시일(50), 외부시일(51)을 이용하여 일차냉각재의 압력이 누설되는 것을 방지하지만 원자로 운전 중 다소의 일차냉각재 누설이 발생할 수 있다. The above-described chain type fastening mechanism 100, the inner seal 50, and the outer seal 51 are used to prevent leakage of the pressure of the primary coolant, but some primary coolant leakage may occur during the operation of the reactor.

일차냉각재는 부식성이 강한 붕산 등이 포함되어 있어 누설된 일차냉각재가 원자로헤드를 부식시킬 수 있고, 다량의 누설이 발생할 경우에는 원자로 안전에 치 명적인 위험이 될 수 있다. 따라서 내부시일(50) 및 외부시일(51)을 이용하여 이중의 밀봉을 구성하고, 내부시일을 통해 누설된 일차냉각재는 누설감시구멍(52)을 통해 원자로헤드 CEDM 노즐(13) 하단으로 수집되도록 한다. 원자로헤드 CEDM 노즐(13)에 한 개의 누설감시구멍을 가공하는데, 이 누설감시구멍(52)을 통해 수집된 일차냉각재는 노즐 및 파이프를 통해 원자로헤드 영역 밖으로 이동시킨 후 방사선 물질 감시기기(도시 없음)를 이용하여 일차냉각재 누설이 감시되도록 한다.Primary coolant contains highly corrosive boric acid, so leaked primary coolant can corrode the reactor head, and if a large amount of leakage occurs, it can be a critical danger to the safety of the reactor. Therefore, the inner seal 50 and the outer seal 51 are used to form a double seal, and the primary coolant leaked through the inner seal is collected through the leak monitoring hole 52 to the bottom of the reactor head CEDM nozzle 13. do. One leak monitoring hole is machined into the reactor head CEDM nozzle 13, and the primary coolant collected through the leak monitoring hole 52 is moved out of the reactor head area through the nozzle and pipe (not shown). To monitor primary coolant leakage.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

도 1은 통상적인 가압경수로형 원자로 헤드의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a conventional PWR reactor head,

도 2a, 2b는 통상의 원자로에 제어봉구동장치를 체결하는 예시도이고,2A and 2B are exemplary views of fastening a control rod driving device to a conventional reactor,

도 3a 내지 3c는 본 발명의 한실시예에 따른 체결장치를 이용하여 원자로에 제어봉구동장치를 설치하는 예시도이고,3A to 3C are exemplary views of installing a control rod driving device in a nuclear reactor using a fastening device according to an embodiment of the present invention.

도 4a, 4b는 본 발명에 사용되는 체결장치의 한 예인 체인형 체결기구를 나타내는 개략적인 설명도이다.4A and 4B are schematic explanatory diagrams showing a chain-type fastening mechanism which is an example of a fastening device used in the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(10) : 제어봉구동장치 (11) : 원자로 헤드(10): control rod drive system (11): reactor head

(12) : 원자로용기 (13) : 원자로헤드 CEDM노즐(12) Reactor vessel (13) Reactor head CEDM nozzle

(20) : CEDM 모터하우징 (21) : 구동축안내하우징(20): CEDM motor housing (21): Drive shaft guide housing

(22) : CEDM 캡 (30) : 전자석집합체 (22): CEDM cap (30): electromagnet assembly

(31) : 위치지시기 (32) : CEDM 모터하우징 플렌지(31): Position indicator (32): CEDM motor housing flange

(33) : CEDM 노즐 플렌지 (34) : 분리방지그루브(33): CEDM nozzle flange (34): separation prevention groove

(35) : 분리방지키이 (50) : 내부시일(35): Separation prevention key (50): Internal seal

(51) : 외부시일 (52) : 누설감시구멍(51): outer seal (52): leakage monitoring hole

(100) : 체인형 체결기구 (110) : 칼러 100: chain fastening mechanism 110: color

(111) : 칼러1 (112) : 칼러2(111): Color 1 (112): Color 2

(113) : 체결나사 (114) : 체결원통(113) Tightening screw (114) Tightening cylinder

(115) : 체결볼트 (116) : 핀링크(115): Fastening bolt (116): Pin link

(117) : 핀링크 플레이트 (118) : 홈(117): pin link plate 118: groove

(119) : 핀링크고정헤드 (200) : 소구경 노즐(119): pin link fixing head (200): small diameter nozzle

Claims (3)

제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하여 밀봉하는 구조에 있어서, In the structure to seal the control rod drive device to the reactor head, 제어봉구동장치의 CEDM 모터하우징(20)의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지(32)와, 이 모터하우징 플렌지(32)와 마주위치하여 결합되는 원자로헤드(11)에 형성된 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부를 이루는 CEDM 노즐플렌지(33) 간의 둘레를 신속하게 체결토록 구성한 체인형 체결기구(100)와;The motor housing flange 32 forming the end of the CEDM motor housing 20 of the control rod drive device, and the reactor head CEDM nozzle 13 formed on the reactor head 11 coupled to the motor housing flange 32 are coupled to each other. A chain-type fastening mechanism 100 configured to quickly fasten a circumference between the CEDM nozzle flanges 33 forming an end portion; CEDM 모터하우징(20) 및 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 설치된 내부시일(50) 및 외부시일(51) 사이 일 지점에서 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 하부방향으로 관통되게 형성되어, 내부시일(50)을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지토록 한 누설감시구멍(52);으로 구성된 것을 특징으로 하는 신속체결장치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉구조.At one point between the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13, the inner seal 50 and the outer seal 51 are formed so as to penetrate in the downward direction of the reactor head CEDM nozzle 13, the inner seal ( A control rod having a fastening device and a leakage monitoring structure, comprising: a leakage monitoring hole 52 for monitoring the primary coolant flowing out through 50) and collecting through nozzles and pipes to prevent corrosion of the reactor head; Drive seal structure. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마주위치하여 결합되는 CEDM 모터하우징(20)의 끝단부에는 분리방지키이(35)가 돌출형성되고, 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부에는 분리방지그루브(34)가 형성되어, 분리방지키이(35)가 분리방지그루브(34)에 삽입후 축방향으로 일정각도 회전하여 축방향 분리를 방지토록 구성된 것을 특징으로 하는 신속체결장 치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉구조.Separation prevention key 35 protrudes from the end of the CEDM motor housing 20 coupled to face each other, and separation prevention grooves 34 are formed at the end of the reactor head CEDM nozzle 13 to prevent separation. The control rod drive device sealing structure having a fastening device and a leak monitoring structure, characterized in that the key (35) is inserted into the separation prevention groove (34) and rotated at an angle in the axial direction to prevent the axial separation. 제어봉구동장치를 원자로헤드에 설치하여 밀봉하는 방법에 있어서, In the method for sealing the control rod drive device to the reactor head, CEDM 모터하우징(20) 및 원자로헤드 CEDM노즐(13)에 설치된 내부시일(50) 및 외부시일(51) 사이 일 지점에서 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 하부방향으로 관통되게 형성하여 내부시일(50)을 통해 유출되는 일차냉각재를 감시하고 노즐 및 파이프 등을 통해 수집하여 원자로헤드의 부식을 방지토록 한 누설감시구멍(52)을 형성하고,The inner seal 50 is formed to penetrate downward through the reactor head CEDM nozzle 13 at a point between the inner seal 50 and the outer seal 51 installed in the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13. To monitor the primary coolant flowing out through the) and collect through nozzles and pipes to form a leak monitoring hole 52 to prevent corrosion of the reactor head, 마주위치하여 결합되는 CEDM 모터하우징(20)의 끝단부에는 분리방지키이(35)를 돌출형성하고, 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부에는 분리방지그루브(34)를 형성하여, 분리방지키이(35)를 분리방지그루브(34)에 삽입 후 축방향으로 일정각도 회전시켜 축방향 분리를 방지토록 한 후,A separation prevention key 35 is formed at the end of the CEDM motor housing 20 which is coupled to face each other, and a separation prevention groove 34 is formed at the end of the nuclear reactor head CEDM nozzle 13, thereby preventing the separation key. After inserting the (35) into the separation prevention groove (34) to rotate a certain angle in the axial direction to prevent the axial separation, CEDM 모터하우징(20) 및 원자로헤드 CEDM노즐(13)간을 신속하게 체결하도록 제어봉구동장치의 CEDM 모터하우징(20)의 끝단부를 이루는 모터하우징 플렌지(32)와, 이 모터하우징 플렌지(32)와 마주위치하여 결합되는 원자로헤드(11)에 형성된 원자로헤드 CEDM노즐(13)의 끝단부를 이루는 CEDM 노즐플렌지(33) 간의 둘레를 체인형 체결기구로 체결한 후, 체인형 체결기구의 끝단간 만을 용접하여 밀봉하는 방법을 특징으로 하는 신속체결장치 및 누수감시 구조를 가지는 제어봉구동장치 밀봉 방법.A motor housing flange 32 forming an end portion of the CEDM motor housing 20 of the control rod drive device so as to quickly engage the CEDM motor housing 20 and the reactor head CEDM nozzle 13, and the motor housing flange 32 After fastening the circumference between the CEDM nozzle flanges 33 forming the end of the nuclear reactor head CEDM nozzle 13 formed on the nuclear reactor head 11 to face each other with a chain-type fastening device, only the end of the chain-type fastening device is welded. Method of sealing a control rod drive device having a quick-fastening device and a water leakage monitoring structure, characterized in that the sealing method.
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