KR100969942B1 - 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기에 관한 것으로, 소정 속도로 회전하는 로터 조립체에 적어도 하나 이상의 분쇄해머가 구비되며, 점검구가 형성된 분쇄기 본체; 상기 분쇄기 몸체의 입구 측에 연결 설치되어 연료 펠릿을 제조하기 위한 원료 분말을 분쇄기 몸체 측으로 투입하는 분말 투입밸브; 상기 분쇄기 몸체의 출구 측에 연결 설치되어 분쇄 완료된 원료 분말을 배출하는 분말 배출밸브를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 분쇄기에 점검구 및 압력계를 설치함으로써 분쇄 공정시 작업자로 하여금 분쇄기 내부의 작동 상태 및 압력 변화를 쉽게 확인할 수 있도록 하여 유사시 신속한 대처가 가능케 된다.
핵연료, 펠릿, 분쇄기, 로터리밸브

Description

핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기{crusher of raw materials}
본 발명은 이산화우라늄 등의 원료 분말을 이용하여 연료 펠릿을 제조하기 위해 압분하기 직전 원료 분말을 미세하고 균일하게 분쇄하여 소결성을 높이기 위한 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기에 관한 것이다.
일반적으로 원자로는 연료 집합체에 의해 구성된 코어를 포함하며, 각각의 연료 집합체 자체는 원통 형상을 갖는 봉이 서로 평행한 축을 갖도록 연료 집합체의 틀에 보유되는 연료봉의 클러스터에 의해 구성된다.
각각의 핵 연료봉은 지르칼로이(zircaloy) 클레딩 내에 봉입된 연료 펠릿(예컨대, 이산화우라늄 등)의 스택(stack)을 포함한다.
즉, 일반적인 경수로의 경우 저농축 이산화우라늄 분말(이하, '원료 분말'이라 함)을 분쇄기에서 균질하고 미세한 분말로 정제하여 소정 크기의 원기둥 형태로 성형 소결하여 다갈색의 펠릿(pellet)을 만들고 이것을 지르코늄 합금(zircaloy:약간의 크롬과 철을 혼합한 지르코늄과 주석의 합금)으로 만들어진 직경 약 10mm의 가는 금속관에 넣고 양쪽 끝을 밀봉해서 연료봉을 제조한다.
그런데, 원료 분말을 미세하게 분쇄하는 분쇄기는 내부 압력이 운전조건에 큰 영향을 미칠 수 있는데도 불구하고 기존에는 압력을 확인할 수 있는 방법이 없어 작업자의 숙련도에 의지하여 공정을 진행하였다. 즉, 원료 분말을 미세한 분말로 분쇄하기 위한 분쇄 공정시, 작업자가 분쇄기의 내부를 확인하거나 분쇄기 내부의 압력 변화를 감지할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않으므로 작업 과정에서 심각한 공정 오류가 발생하곤 했다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 과제는 원료 분말의 미세화 및 균질화를 위한 분쇄 공정시 분쇄기 내부의 상태 및 압력 변화를 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 하여 유사시 신속한 대처가 이루어질 수 있도록 한 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 소정 속도로 회전하는 로터 조립체에 적어도 하나 이상의 분쇄해머가 구비되며, 점검구가 형성된 분쇄기 본체; 상기 분쇄기 몸체의 입구측에 연결 설치되어 연료 펠릿을 제조하기 위한 분말을 분쇄기 몸체 측으로 투입하는 분말 투입 로터리밸브; 상기 분쇄기 몸체의 출구측에 연결 설치되어 분쇄 완료된 분말을 배출하는 분말 배출 로터리밸브를 포함하는 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기가 제공된다.
본 발명에 의하면, 분쇄기에 점검구 및 압력계를 설치함으로써 분쇄 공정시 작업자로 하여금 분쇄기 내부의 작동 상태 및 압력 변화를 쉽게 확인할 수 있도록 하여 원료 분말의 분쇄 공정에 따른 각종 상황에 대해서 신속한 대처가 가능케 된다.
이하에서는, 본 발명의 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명의 분쇄기는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 원료 분말을 분쇄하는 분쇄기 몸체(10)와, 이 분쇄기 몸체(10)의 입구 측에 연결되어 원료 분말을 분쇄기 몸체로 투입하는 분말 투입밸브(20) 및 분쇄기 몸체(10)의 출구 측에 연결되어 분쇄 완료된 분말을 후공정으로 배출하는 분말 배출밸브(30)를 포함한다.
분쇄기 몸체(10)는 원료 분말의 미세화 및 균질화를 위한 것으로, 분쇄기 몸체(10) 내부에는 원료 분말을 미세하고 균질한 크기로 분쇄하기 위한 분쇄 해머(17)가 다수 구비되는데, 각각의 분쇄 해머(17)는 회전모터(15)에 연결되어 비교적 고속(6900rpm)으로 회전 가능하게 설치된 로터 조립체(16)에 장착된다.
따라서, 분쇄기 몸체(10) 내부로 유입된 원료 분말은 고속으로 회전하는 로터 조립체(16)에 의해 다수의 분쇄 해머(17)와 충돌하면서 잘게 분쇄된다. 즉, 분쇄 해머(17)의 운동에너지가 원료 분말에 전달되어 미세한 가루로 분쇄시키는 것이다. 이때, 분쇄기 몸체(10)의 내벽에는 요철 형태의 라이닝(11)이 부착됨으로써 원료 분말의 분쇄 효과를 증가시킬 수 있다.
분쇄기 몸체(10)에는 작업자가 그 내부의 작동 상태를 확인할 수 있는 제1점검구(12)가 형성되고, 이 제1점검구(12)에는 분쇄 공정시 분쇄기 몸체(10) 내부의 압력 변화를 감지할 수 있는 압력계(13)가 더 구비된다. 따라서, 원료 분말의 분쇄 공정시 분쇄기 몸체(10) 또는 후술하는 순환배관(14) 내의 압력 변화를 외부에서 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 함으로써, 혹시 분쇄기 몸체(10)나 순환배관(14) 내부에 원료 분말이 누적되어 있다면 작업자로 하여금 신속하게 제거할 수 있게 된다.
그리고 분쇄기 몸체(10)의 출구 측에는 적정 수준으로 분쇄된 분말만이 외부로 배출될 수 있도록 여과해 주도록 스크린(도시 생략)이 설치되는 것이 바람직하다.
분말 투입밸브(20)와 분말 배출밸브(30)는 각각 분쇄기 몸체(10)의 입구와 출구 측에 연결되는 로터리밸브로 이루어지며, 각 밸브는 밸브몸체(21)(31)와 그 내부에 소정 간격을 두고 설치되는 밸브부재(22)(32)를 포함한다. 이러한 로터리밸브의 구성은 이미 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
분말 투입밸브(20)의 출구 측과 분말 배출밸브(30)의 입구 측은 순환배관(14)을 통해 상호 연결된다. 이때, 순환배관(14)에는 그 내부 상태를 확인할 수 있는 제2점검구(14a)가 설치된다. 그리고 순환배관(14)의 일측에는 공정 진행시 원료 분말의 산화를 막고 내부 온도의 상승을 방지하기 위한 냉각재 예컨대, 질소 가스를 투입하기 위한 냉각재 투입노즐(도시 생략)이 연결된다.
한편, 원료 분말이 투입되면 분말 투입밸브(20) 또는 분말 배출밸브(30)에 있어서, 밸브몸체(21)(31)의 내벽과 밸브부재(22)(32) 사이에 형성된 틈이 막혀 배기가 어려워질 수 있으며 이에 따라 질소 가스 투입은 되지만 배기가 원활하게 진 행되지 않을 우려가 있다. 이에 따라 분쇄기의 내부 압력이 상승하면 원료 분말의 투입이 지연됨으로써 생산성 저하를 야기하고, 심각한 경우 과도한 압력 상승으로 인해 분진 누출 우려가 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 제1점검구(12)에 분쇄기 몸체(10) 내부의 가스를 배출하기 위한 배기관(18)이 더 연결되어 유사시 신속한 대처를 가능케 한다.
도 1은 본 발명에 의한 분쇄기를 도시한 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 분쇄기를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 분쇄기의 내부를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 로터리밸브를 도시한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 ; 분쇄기 몸체 12 ; 점검구
13 ; 압력계 14 ; 순환배관
15 ; 회전모터 16 ; 로터 조립체
17 ; 분쇄해머
20 ; 분말 투입밸브
30 ; 분말 배출밸브

Claims (4)

  1. 핵연료 펠릿을 제조하기 위한 원료 분말을 분쇄하는 분쇄기에 있어서,
    소정 속도로 회전하는 로터 조립체에 적어도 하나 이상의 분쇄해머가 구비되며, 내부를 관찰할 수 있는 제1점검구가 형성된 분쇄기 본체;
    상기 분쇄기 몸체의 입구 측에 연결 설치되어 연료 펠릿을 제조하기 위한 원료 분말을 분쇄기 몸체 측으로 투입하는 분말 투입밸브;
    상기 분쇄기 몸체의 출구 측에 연결 설치되어 분쇄 완료된 원료 분말을 배출하는 분말 배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1점검구에는 분쇄기의 내부 압력 변화를 확인할 수 있는 압력계 및 내부의 가스를 배출하기 위한 배기관이 연결되는 것을 특징으로 하는 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 분쇄기 몸체의 입구 측과 출구 측은 순환배관으로 상호 연결되며, 상기 순환배관에는 그 내부 상태를 확인하기 위한 제2점검구가 구비되는 것을 특징으로 하는 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 순환배관에는 분쇄기의 내부 온도를 제어하는 냉각재를 투입할 수 있도록 냉각재 공급노즐이 더 연결되는 것을 특징으로 하는 핵연료 펠릿 제조용 원료 분말 분쇄기.
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