KR100981670B1 - 사용후핵연료 집합체 해체 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 사용후핵연료 집합체 해체장치는 지지부와, 상기 지지부에 결합된 구동부와, 사용후핵연료 집합체를 거치하며, 상기 구동부에 의하여 상하로 이동하는 거치부와, 상기 지지부 및 상기 거치부 사이에 개재되어 상기 지지부에 대해 상기 거치부의 상하 이동을 가이드하는 이송부와, 상기 사용후핵연료 집합체로부터 사용후핵연료봉을 인출하는 인출부 및 상기 거치부의 위치에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 이와 같은 사용후핵연료 집합체 해체장치에 의하면, 사용후핵연료 집합체를 거치할 수 있는 승강 가능한 거치부를 마련하여, 사용후핵연료봉 인출 시 거치부를 상승시킴으로써 사용후핵연료 집합체에 인출 장치를 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 사용후핵연료봉의 인출 방법을 종래와 다르게 인출공구에 의하여 사용후핵연료봉을 고정한 후 사용후핵연료 집합체가 거치된 거치부를 하강시킴에 의하므로, 사용후핵연료봉의 인출 속도를 균일하게 할 수 있고, 또한 외부로의 방사선 피폭을 방지할 수 있고, 기존의 수조에 설치가 가능하다.

사용후핵연료, 인덱스, 해체장치

Description

사용후핵연료 집합체 해체 장치{Apparatus for dismantling of spent nuclear fuel assembly}

본 발명은 사용후핵연료 집합체 해체장치에 관한 것으로서, 특히 수심이 깊은 수조 내에서 사용후핵연료 집합체 내에 있는 사용후핵연료봉을 인출하기 위한 사용후핵연료 집합체 해체장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자로에서 3~5년간 핵분열을 하면서 연소한 원전 연료는 교체하게 되는데, 이 때 교체되어 꺼낸 연료를 사용후 핵연료라고 한다.

사용후핵연료에는 유용한 물질인 우라늄-235와 플루토늄-239가 천연 우라늄보다 더 많이 남아있어 이를 재처리하여 사용할 경우 원전 연료로 다시 사용할 수 있는 에너지 자원이 된다.

사용후핵연료는 그 속에 포함된 핵분열 생성물 때문에 원자로에서 꺼낸 이후에도 오랜 기간동안 강력한 방사선과 열을 낸다.

따라서 발전소에서 근무하는 작업자와 발전소 인근에 거주하는 주민 등을 사 용후핵연료봉에서 방출된 방사선으로부터 보호하고, 사용후핵연료봉에서 나온 열을 제거하기 위하여 사용후핵연료는 발전소의 연료 건물 안에 있는 수심이 깊은 수조 내에 저장한다.

수심이 깊은 수조 내에 저장된 사용후핵연료 집합체로부터 사용후핵연료봉을 인출하기 위해서는 사용후핵연료 집합체의 상단 고정체를 해체한 후, 인출 공구를 가진 천장 크레인, 인덱스, 인덱스 가이드 등을 이용하여 사용후핵연료봉을 인출한다.

즉, 인덱스 가이드를 사용후핵연료 집합체가 담겨진 사용후핵연료 집합체 바스켓 하부 플랜지 상면에 안착시키고 인덱스 가이드 면을 따라 인덱스를 안착시킨다.

이후 상기 사용후핵연료 집합체 내에서 인출하고자 하는 사용후핵연료봉을 선택하여 상기 인덱스의 가이드 홀을 통해 상기 인출공구를 삽입하여 상기 사용후핵연료봉과 결합시킨다.

이렇게 인출공구와 결합된 사용후핵연료봉을 상기 크레인에 의하여 상승시켜 사용후핵연료 집합체로부터 인출하게 된다.

이때 인출되어 상승하는 사용후핵연료봉으로부터 방사선이 수조 밖으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 수심이 깊은 수조를 사용하는 것이다.

그러나, 사용후핵연료 집합체가 수심이 깊은 수조 내에 저장되므로 인덱스 및 인덱스 가이드 등을 사용후핵연료 집합체의 상단에 설치하는 작업이 상당히 어려운 문제가 있다.

또한, 사용후핵연료 집합체가 수심이 깊은 수조 내에 저장되므로 천장 크레인의 인출 공구에 의하여 사용후핵연료봉의 상단을 고정하기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 인출 공구에 의해 사용후핵연료봉의 인출 시 인출 속도의 불균일 및 과도한 상승에 의해 외부로 방사선이 피폭될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수심이 깊은 수조 내에 저장된 사용후핵연료 집합체로부터 사용후핵연료봉을 용이하게 인출하고, 인출된 사용후핵연료봉으로부터 외부로 방사선이 피폭되는 것을 방지할 수 있고, 기존의 수조에도 설치가 가능한 개선된 사용후핵연료 집합체 해체장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 사용후핵연료 집합체 해체장치는 지지부와, 상기 지지부에 결합된 구동부와, 사용후핵연료 집합체를 거치하며, 상기 구동부에 의하여 상하로 이동하는 거치부와, 상기 지지부 및 상기 거치부 사이에 개재되어 상기 지지부에 대해 상기 거치부의 상하 이동을 가이드하는 이송부와, 상기 사용후핵연료 집합체로부터 사용후핵연료봉을 인출하는 인출부 및 상기 거치부의 위치에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 지지부는 상면에 복수의 베어링이 설치된 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 이격되게 상기 베어링들의 지지축에 결합된 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트 상에 서로 이격되어 결합된 적어도 한 쌍의 수직 컬럼와, 상기 구동부가 안착되도록 상기 적어도 한 쌍의 수직 컬럼을 연결하는 지지 플레이트 및 상기 수직 컬럼들의 상면에 결합된 상부 플레이트를 포함할 수 있다.

상기 수직 커럼들에는 상기 수직 컬럼들의 높이를 조절하기 위한 조절봉이 설치될 수 있다.

상기 조절봉은 상기 수직 컬럼들의 일측에 결합한 수직 조절봉 및 타측에 결합한 경사 조절봉을 구비하되, 상기 수직 조절봉은 일측이 상기 지지축에 연결되어 회전에 의하여 상기 수직 컬럼들의 높이를 조절하고, 상기 경사 조절봉은 일측이 유니버셜 조인트에 의해 상기 지지축과 연결되며, 회전에 의해 길이가 가변되어 상기 수직 컬럼들의 높이 조절 및 수직을 유지시킬 수 있다.

상기 구동부는 회전축에 동력을 전달하며 감속기를 구비한 모터와, 상기 회전축에 결합하여, 상기 거치부와 결합한 체인을 구동시키는 스프로켓과, 상기 회전축에 결합하여 상기 스프로켓에 전달된 회전력을 증속시키는 증속 기어링 및 서브 회전축에 의하여 상기 증속 기어링과 연결되어 상기 증속된 회전력을 전달받아 상기 회전축의 회전을 조절하는 추락 방지체를 구비할 수 있다.

상기 추락 방지체는 내부에 상기 서브 회전축을 수용할 공간을 가지며, 상기 공간을 형성하는 내면에 걸림턱이 형성된 하우징 및 상기 서브 회전축의 일측단면에 형성된 복수의 수용홈 각각에 일측이 회동 가능하게 결합하고, 타측이 상기 수용홈의 벽면에 억제 스프링 결합된 원심추를 구비할 수 있다.

상기 원심추는 상기 서브 회전축이 미리 설정된 정상 속도를 초과하여 회전 시 상기 억제 스프링의 장력을 이기고 회동하여 상기 하우징의 걸림턱에 걸릴 수 있다.

상기 거치부는 중심부에 복수의 수용홀이 형성되고, 일측단부에 상기 사용후 핵연료봉을 수용하기 위한 복수의 이송관 및 절편 용기를 거치할 수 있는 거치 플레이트 및 상기 사용후핵연료봉과 상기 인출부의 결합 관계를 투영할 수 있도록 상기 거치 플레이트에 설치된 복수의 투영 거울을 구비할 수 있다.

상기 복수의 이송관 입구는 단턱이 형성되어 상기 거치 플레이트에 상기 단턱이 걸쳐질 수 있다.

상기 이송부는 상기 지지부에 결합한 가이드 레일 및 일측이 상기 거치부에 결합한 채 상기 가이드 레일 상에서 상하로 이동하는 슬라이더를 구비할 수 있다.

상기 인출부는 상기 사용후핵연료 집합체와 결합하도록 중공이 형성된 인덱스 가이드와, 상기 인덱스 가이드의 상부에 결합하며, 복수의 가이드 홀이 형성된 인덱스 및 상기 복수의 가이드 홀을 통해 상기 사용후핵연료 집합체 내의 사용후핵연료봉을 인출하는 핵연료봉 인출공구를 구비할 수 있다.

상기 제어부는 상기 거치부의 이동 시 상한을 인지하여 상기 구동부를 제어하는 상한 리미터 및 하한을 인지하여 상기 구동부를 제어하는 하한 리미터를 포함하되, 상기 상/하한 리미터 각각은 상기 지지부의 일측 상부에 결합한 상/하한 스위치와, 상기 상/하한 스위치에 회동 가능하도록 결합된 상/하한 도그와, 상/하한 스프링에 의하여 상기 상/하한 도그와 결합된 상/하한 연결봉 및 상기 상/하한 연결봉의 하부에 결합된 상/하한 레버를 구비할 수 있다.

상기 거치부가 상기 상한 레버와 접촉 시 가해준 힘에 의해 상기 상한 스프링은 압축하고, 상기 압축에 의하여 상기 상한 도그가 회전하여 상기 상한 도그와 상기 상한 스위치의 접속이 단절됨에 의하여 상기 구동부의 동작을 제어할 수 있 다.

상기 거치부가 상기 하한 레버와 접촉 시 가해준 힘에 의해 상기 하한 스프링은 압축하고, 상기 압축에 의하여 상기 하한 도그가 회전하여 상기 하한 도그와 상기 하한 스위치의 접속리 단절됨에 의하여 상기 구동부의 동작을 제어할 수 있다.

상기 지지부 상면에는 사용자가 작업할 수 있는 작업부가 더 구비될 수 있다.

상기 작업부는 상기 지지부 상면에 대하여 회동 가능하고, 작업 공구 거치대를 구비할 수 있다.

본 발명의 사용후핵연료 집합체 해체장치에 의하면, 사용후핵연료 집합체를 거치할 수 있는 승강 가능한 거치부를 마련하여, 사용후핵연료봉 인출 시 거치부를 상승시킴으로써 사용후핵연료 집합체에 인출 장치를 용이하게 설치할 수 있다.

사용후핵연료봉의 인출 방법을 종래와 다르게 인출공구에 의하여 사용후핵연료봉을 고정한 후 사용후핵연료 집합체가 거치된 거치부를 하강시킴에 의하므로, 사용후핵연료봉의 인출 속도를 균일하게 할 수 있고, 또한 외부로의 방사선 피폭을 방지하고 기존의 수조에도 설치가 가능하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 사용후핵연료 집합체 해체장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 집합체 해체장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 사용후핵연료 집합체 해체장치(10)는 지지부(100)와, 구동부(200)와, 거치부(300)와, 이송부(400)와, 인출부(500) 및 제어부(600)를 포함할 수 있다.

상기 지지부(100)는 베이스 플레이트(110)와, 하부 플레이트(120)와, 수직 컬럼(130)과, 지지 플레이트(140) 및 상부 플레이트(150)를 구비할 수 있다.

상기 베이스 플레이트(110)는 수조(미도시)의 바닥에 안착되어 상기 사용후핵연료 집합체 해체장치(10)를 지지할 수 있으며, 상면에 복수의 베어링(111)이 설치될 수 있다.

상기 하부 플레이트(120)는 복수의 지지축(112)에 의하여 상기 베이스 플레이트(110) 상의 베어링(111)들과 연결되어 상기 베이스 플레이트(110) 상에 이격 결합될 수 있다.

즉, 상기 하부 플레이트(120)는 상기 지지축(112)들의 회전에 의하여 상하로 이동될 수 있다.

상기 수직 컬럼(130)은 아이 빔(I beam) 형태일 수 있으며, 상기 하부 플레이트(120) 상에 적어도 한 쌍이 서로 마주보도록 이격 결합될 수 있다.

상기 지지 플레이트(140)는 상기 적어도 한 쌍의 수직 컬럼(130) 사이, 특히 상기 수직 컬럼(130)들의 상부에 설치되어 상기 구동부(200)가 안착되도록 할 수 있다.

상기 상부 플레이트(150)는 상기 적어도 한 쌍의 수직 컬럼(130) 상면에 결합하여 상기 사용후핵연료 집합체 해체장치(10)를 외부에 고정시킬 수 있다.

상기 수직 컬럼(130)들 각각에는 상기 수직 컬럼(130)들의 높이를 조절하기 위한 조절봉(160)이 설치될 수 있다.

도 3은 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 조절봉을 나타낸 측면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 조절봉(160)은 상기 수직 컬럼들의 일측에 결합한 수직 조절봉(161) 및 타측에 결합한 경사 조절봉(162)을 구비할 수 있다.

상기 수직 조절봉(161)은 상부가 상기 수직 컬럼(130)의 상부에 결합하고, 하부가 상기 지지축(112) 중 상기 베이스 플레이트(110)의 일측에 있는 지지축(112)에 결합할 수 있다.

상기 경사 조절봉(162)은 상부가 상기 수직 컬럼(130)들의 일면 상부에 결합하고, 하부가 상기 유니버셜 조인트(170)에 결합할 수 있다.

즉, 상기 유니버셜 조인트(170)의 일측은 상기 베이스 플레이트(110)의 타측에 있는 지지축(112)과 결합되고, 상기 유니버셜 조인트(170)의 타측은 상기 경사 조절봉(162)의 하부와 결합될 수 있다.

상기 경사 조절봉(162)은 2단으로 구성될 수 있는데, 상기 2단 중 1단(162a) 은 상기 수직 컬럼(130)들에 평행할 수 있고, 나머지 1단(162b)은 서브 유니버셜 조인트(171)에 의하여 상기 수직 컬럼(130)들에 소정 각도로 경사져 하부가 상기 유니버셜 조인트(170)에 결합할 수 있다.

상기 경사 조절봉(162)은 회전에 의해 길이가 가변(A 부분)될 수 있는데, 상기 2단 중 상기 수직 컬럼(130)들에 경사진 부분이 가변될 수 있다.

상기 수직 조절봉(161)은 회전에 의하여 상기 수직 컬럼(130)들의 높이를 조절할 수 있고, 상기 경사 조절봉(162)의 길이 변화에 따라 수직 컬럼(130)들의 수직을 유지할 수 있다.

도 4는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 구동부를 나타낸 정면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 구동부(200)는 상기 지지부(100)에 결합하며, 모터(210)와, 스프로켓(220)과, 증속 기어링(230) 및 추락 방지체(240)를 구비할 수 있다.

상기 모터(210)는 회전축(212)에 동력을 전달하여 상기 회전축(212)의 회전 운동을 발생시키는 것으로 감속기(211)를 구비할 수 있다.

상기 스프로켓(220)은 상기 회전축(212)과 연결되어 회전하며, 상기 스프로켓(220)에 감긴 체인(221)을 상하로 이동시킴으로써, 상기 체인(221)에 결합된 상기 거치부(300)의 승강을 조절할 수 있다.

상기 모터(210)의 회전력은 커플링(240)에 의하여 감속기(211) 및 체인(221)의 스프로켓(220)에 전달될 수 있다.

상기 체인(221)의 일측은 상기 거치부(300)의 상부와 연결되며, 타측은 균형추(222)와 연결되어 무게 균형을 유지시켜 줄뿐만 아니라 모터(210)의 회전력을 경감시켜줄 수 있다.

상기 증속 기어링(230)은 상기 회전축(212)에 결합하여 상기 스프로켓(220)으로부터 전달된 회전력을 증속시킬 수 있다.

미설명 부호 250은 축지지 유닛이다.

도 5a 및 도 5b는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 추락 방지체의 동작을 나타낸 동작도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 추락 방지체(240)는 서브 회전축(245)에 의하여 상기 증속 기어링(230)과 결합하며, 상기 증속 기어링(230)에 의하여 증속된 회전력을 전달받아 상기 회전축(212)의 회전력을 조절할 수 있다.

즉, 상기 서브 회전축(245)은 상기 증속 기어링(230)의 회전에 연동하여 회전할 수 있다.

상기 추락 방지체(240)는 하우징(241) 및 복수의 원심추(242)를 구비할 수 있다.

상기 하우징(241)은 내부에 상기 서브 회전축(245)을 수용할 공간(241a)을 가지며, 상기 공간(241a)을 형성하는 내면에 복수의 걸림턱(241b)이 형성될 수 있다.

상기 복수의 원심추(242)는 상기 하우징(241) 내부로 삽입된 서브 회전축(245)의 일측단면에 탄성력에 의하여 회동 가능하게 결합할 수 있다.

즉, 상기 서브 회전축(245)의 일측단면은 중점(O)에 대해 서로 마주보도록 복수의 수용홈(246)이 형성될 수 있으며, 상기 원심추(242)는 상기 복수의 수용홈(246) 각각에 일측은 상기 수용홈(246)의 벽면에 억제 스프링(243)에 의하여 결합하고, 타측은 상기 수용홈(246)에 회동 가능하게 결합할 수 있다.

상기 추락 방지체(240)에서 상기 원심추(242)들은 상기 회전축(212)이 일정한 속도(미리 설정한 정상 속도) 이하로 회전 시 억제 스프링(243)의 장력에 의하여 상기 수용홈(246)의 내측, 즉 서브 회전축(245)의 중심 측으로 밀착된 상태를 유지할 수 있다.

만일, 상기 감속기(211)나 체인(221) 등이 파손되어 상기 회전축(212)이 일정한 회전 속도를 초과하여 회전하면, 상기 원심추(242)는 원심력에 의하여 상기 억제 스프링(243)의 장력을 이기고 상기 수용홈(246) 외측으로 회동될 수 있다.

상기 원심추(242)가 수용홈(246) 외측으로 회동하게 되면, 상기 원심추(242)는 상기 서브 회전축(245)의 회전 중 상기 하우징(241)의 걸림턱(241b)에 걸리게 되어 상기 회전축(212)의 회전을 억제할 수 있다.

상기 걸림턱(241b)에 걸린 원심추(242)는 상기 회전축(212)의 역회전에 의하여 원상으로 복귀될 수 있다.

도 6은 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 거치부를 나타낸 평면도이다. 도 7은 도 6의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따라 나타낸 단면도이다. 도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ′선에 따라 나타낸 단면도이다. 도 9는 도 6의 Ⅲ-Ⅲ′선에 따라 나타낸 단면도이다. 도 10은 도 6의 투영 거울을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 상기 거치부(300)는 사용후핵연료 집합체(800)가 수용된 바스켓(미도시)을 거치하기 위한 것으로, 상기 구동부(200)의 동작에 의하여 승강 가능하다.

상기 거치부(300)는 거치 플레이트(310) 및 복수의 투영 거울(320)을 구비할 수 있다.

상기 거치 플레이트(310)는 중심부에 상기 사용후핵연료 집합체(800)가 삽입되는 복수의 수용홀(311)이 형성되고, 일측단부에는 상기 사용후핵연료봉(810)을 수용하기 위하여 하부가 밀봉된 복수의 이송관(312)이 삽입되는 복수의 서브 수용홀(311a)이 형성될 수 있으며, 측단부에는 사용후핵연료봉(810)의 절편들을 수용하기 위한 절편 용기(미도시)가 삽입되는 복수의 절편 용기홀(311b)이 형성될 수 있다.

상기 복수의 수용홀(311) 둘레의 상기 거치 플레이트(310)에는 단턱(310a)이 형성되어 사용후핵연료 집합체(800)가 수용된 바스켓이 상기 단턱(310a)에 걸쳐질 수 있다.

상기 복수의 서브 수용홀(311a) 둘레의 상기 거치 플레이트(310)에도 단턱(310a)이 형성되어 상기 복수의 이송관(312)이 상기 단턱(310a)에 걸쳐질 수 있다.

상기 복수의 이송관(312)은 상기 서브 수용홀(311a)들의 단턱(310a)에 걸쳐지도록 돌출부(미도시)가 형성될 수 있다.

상기 이송관(312)들에 형성된 돌출부는 상기 단턱(310a)에 걸쳐지기 위한 기 능 및 상기 이송관(312)들의 이동 시 머니퓰레이터 등이 상기 돌출부를 잡아 상기 이송관(312)들을 이동할 수 있게 하는 기능을 가질 수 있다.

한편, 상기 복수의 수용홀(311) 및 상기 복수의 절편 용기홀(111b)은 덮개(330)로 덮혀질 수 있다.

상기 복수의 투영 거울(320)은 상기 인출하고자 하는 사용후핵연료봉(810) 상단부와 인출공구(531)와의 접속 상태를 투영할 수 있도록 상기 거치 플레이트(310) 상에 설치될 수 있는데, 상기 투영 거울(320)들에 의해 상기 사용후핵연료봉(810)을 인출하기 위하여 후술할 핵연료봉 인출공구(531)와 사용후핵연료봉(810)의 결합 시, 그 결합 상태 등을 외부에서 확인할 수 있다.

이를 위해 상기 복수의 투영 거울(320)은 힌지(321)에 의하여 소정 각도로 회동 가능하여 상기 인출하고자 하는 사용후핵연료봉(810) 상단부와 인출공구(531)와의 접속 상태의 확인을 위해 투영 각도를 조절할 수 있고, 또한 볼트 및 너트와 같은 체결 수단(322)에 의하여 그 높이의 조절도 가능하다.

상기 이송부(400)는 상기 지지부(100)에 대하여 상기 거치부(300)의 상하 이동을 가이드할 수 있다.

상기 이송부(400)는 가이드 레일(410) 및 슬라이더(420)를 구비할 수 있다.

상기 가이드 레일(410)은 상기 지지부(100) 중 상기 수직 컬럼(130)들 각각의 일면에 결합하여 상기 슬라이더(420)의 승강을 가이드할 수 있다.

상기 슬라이더(420)는 일측이 상기 가이드 레일(410)에 슬라이딩 가능하게 결합하고, 타측이 상기 거치부(300)에 결합하여 상기 지지부(100)에 대해 상기 거 치부(300)의 상하 이동을 가이드할 수 있다.

도 11은 도 1의 사용후핵연료 집합체의 인출부를 나타낸 평면도이다.

도 11을 참조하면, 상기 인출부(500)는 상기 사용후핵연료 집합체(800)로부터 사용후핵연료봉(810)을 인출하기 위한 것으로, 인덱스 가이드(510)와, 인덱스(520) 및 핵연료봉 인출공구(531;도 2에 도시됨)를 구비할 수 있다.

상기 인덱스(520)는 상기 인덱스 가이드(510) 상부의 결합홈(512)에 돌출핀(521)이 삽입되어 결합하며, 복수의 가이드 홀(522)이 형성될 수 있다.

상기 핵연료봉 인출공구(531)는 크레인(530)에 연결되어 상기 인덱스(520)에 형성된 복수의 가이드 홀(522)을 통해 상기 사용후핵연료 집합체(800) 내의 사용후핵연료봉(810)을 인출할 수 있다.

도 12는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 상부를 나타낸 측면도이다.

도 12를 참조하면, 상기 제어부(600)는 상기 거치부(300)의 위치에 따라 상기 구동부(200)의 동작을 제어할 수 있도록, 상한 리미터(610) 및 하한 리미터(620)를 구비할 수 있다.

상기 상한 리미터(610) 및 하한 리미터(620) 양자는 모두 상기 수직 컬럼(130)의 일측에 결합하며, 상기 상한 리미터(610)는 상기 거치부(300)가 상한 위치에 도달하면 상기 구동부(200)를 제어하고, 상기 하한 리미터(620)는 상기 거치부(300)가 하한 위치에 도달하면 상기 구동부(200)를 제어할 수 있다.

상기 상한 리미터(610)는 상한 스위치(611)와, 상한 도그(612)와, 상한 스프링(613)과, 상한 연결봉(614) 및 상한 레버(615)를 포함할 수 있다.

상기 상한 스위치(611)는 상기 적어도 한 쌍의 수직 컬럼(130) 중 어느 한 수직 컬럼(130)의 일측 상부에 설치될 수 있다.

상기 상한 도그(612)는 상기 상한 스위치(610)에 대해 회동 가능하게 결합할 수 있다.

상기 상한 연결봉(614)은 상기 상한 스프링(613)에 의하여 상기 상한 도그(612)와 연결될 수 있다.

상기 상한 레버(615)는 상기 상한 연결봉(614)의 하부에 소정 각도로 경사진 상태로 결합할 수 있다.

상기 하한 리미터(620)도 역시 하한 스위치(621)와, 하한 도그(622)와, 하한 스프링(623)과, 하한 연결봉(624) 및 하한 레버(625)를 포함할 수 있고, 그 결합 구조는 상기 상한 리미터(610)와 동일할 수 있다.

다만, 상기 상한 레버(615) 및 상기 하한 레버(625)는 서로 높이차가 생기도록 설치되는데, 상기 높이차는 상기 거치부(300)의 상한 및 하한 이동거리를 나타낼 수 있다.

상기와 같은 구조에서 상기 거치부(300)가 구동부(200)의 동작에 의하여 상승하다 상기 상한 레버(615)와 접촉하게 되면, 상기 거치부(300)의 상승력에 의하여 상기 상한 연결봉(614)은 하방으로 내려갈 수 있다.

상기 상한 연결봉(614)이 내려가면, 상기 상한 연결봉(614)과 결합한 상기 상한 스프링(613)은 압축됨과 더불어 상기 상한 도그(612)는 소정 각도 회동할 수 있다.

상기 상한 스위치(611)는 상기 상한 도그(612)의 회동에 의하여 상기 상한 도그(612)와의 접속이 단절되고, 이에 의해 상기 구동부(200)를 제어함으로써 상기 거치부(300)의 상승을 정지시킬 수 있다.

반대로 상기 거치부(300)가 구동부(200)의 동작에 의하여 하강하다 상기 하한 레버(625)와 접촉하게 되면, 상기 거치부(300)의 하강력에 의하여 상기 하한 연결봉(624)은 하방으로 내려갈 수 있다.

상기 하한 연결봉(624)이 내려가면, 상기 하한 연결봉(624)과 결합한 상기 하한 스프링(623)은 압축됨과 더불어 상기 하한 도그(622)는 소정 각도 회동할 수 있다.

상기 하한 스위치(621)는 상기 하한 도그(622)의 회동에 의하여 상기 하한 도그(622)와의 접속이 단절되고, 이에 의해 상기 구동부(200)를 제어함으로써 상기 거치부(300)의 하강을 정지시킬 수 있다.

상기 지지부(100) 상면, 즉 상부 플레이트(150) 상에는 사용자가 작업할 수 있는 작업부(700)가 더 구비될 수 있다.

상기 작업부(700)는 사용자가 위치하는 발판(710)과, 사용자의 출입 통로를 제외하고 3방향에 대하여 상기 발판(710) 상에 설치된 난간(720)과, 상기 발판(710)에서부터 소정 높이까지 상기 난간(720)에 설치된 칸막이(730) 및 상기 난간(720) 양측에 설치된 작업 공구 거치대(740)를 포함할 수 있다.

상기 칸막이(730)는 사용자가 작업 중 실수 등에 의하여 실족하거나 바닥에 놓여진 작업 공구 등이 수조 내로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.

상기 작업 공구 거치대(740)는 상기 작업 공구 등을 수용하기 위한 것으로, 상기 작업 공구 거치대(740)로부터 상기 작업 공구 등의 이탈을 방지하기 위하여 안전 고리(750)가 설치될 수 있다.

상기 작업부(700)는 상기 발판(710) 하부에 위치한 구동부(200) 등을 유지 보수하기 위하여 상기 상부 플레이트(150)에 대하여 회동 가능하다.

상기와 같은 구조의 사용후핵연료 집합체 해체장치(10)에 의하여 사용후핵연료봉(810)을 인출하는 방법은 다음과 같다.

도 13a 및 도 13b는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치에 의하여 사용후핵연료봉을 인출하는 동작을 나타낸 동작도이다.

도 13a를 참조하면, 먼저 상기 사용후핵연료 집합체 해체장치(10)를 수조 내에 세우고 상기 지지부(100)의 수직 조절봉(161)과 경사 조절봉(162)을 회전시켜 사용후핵연료 집합체(800)가 저장된 수조 내에서 수직 컬럼(130)들의 높이를 조절하고, 수직을 유지시킨다.

다음으로, 상기 인출부(500)가 안착된 상기 거치부(300)에 상기 사용후핵연료 집합체(800)가 수용된 바스켓을 거치시킨다.

상기 사용후핵연료 집합체(800)가 수용된 바스켓을 상기 거치 플레이트(310)의 수용홀(311)을 통해 삽입하고, 상기 인덱스 가이드(510) 및 인덱스(520)를 설치한다.

상기 사용후핵연료 집합체(800)에서 인출하고자 하는 사용후핵연료봉(810)을 선택하여 상기 선택된 사용후핵연료봉(810)에 대응하는 상기 인덱스(520)의 가이드 홀(522)로 상기 크레인(530)의 핵연료 인출공구(531)를 삽입한다.

상기 거치 플레이트(310) 상에 설치된 투영 거울(320)들의 높이 및 투영 각도 등을 조절하여 상기 핵연료 인출공구(531)와 상기 사용후핵연료봉(810)의 결합 위치를 투영하여 상기 핵연료 인출공구(531)와 상기 사용후핵연료봉(810)을 결합한다.

상기와 같이 핵연료 인출공구(531)에 의하여 사용후핵연료봉(810)을 인출할 준비가 완료되면, 상기 거치부(300)를 아래 방향으로 이동시키기 위해 상기 구동부(200)를 작동시킨다.

도 13b를 참조하면, 동력원인 모터(210)에 의하여 회전축(212)을 회전시키면 상기 회전력을 전달받은 스프로켓(220)은 상기 거치 플레이트(310)에 결합된 체인(221)을 구동시켜 상기 사용후핵연료 집합체(800)가 거치된 거치 플레이트(310)를 하강시킨다.

상기 거치 플레이트(310)가 하강하면서 상기 제어부(600)의 하한 레버(625)와 접촉하게 되면 상기 하한 레버(625)와 연결된 하한 연결봉(624)은 하강하게 되고, 상기 하한 연결봉(624)의 하강에 의하여 상기 억제 스프링(623)이 압축되고, 하한 도그(622)의 회동에 의하여 상기 하한 도그(622)와 상기 하한 스위치(621) 사이의 접속이 단절되면, 상기 하한 스위치(621)에 의하여 상기 구동부(200)의 구동이 제어된다.

한편, 상기 거치 플레이트(310)의 하강 중 체인(221)이나 감속기(211) 등이 파손되면, 상기 거치 플레이트(310)가 급격히 하강할 수 있는데, 이를 방지하기 위 하여 상기 구동부(200)의 추락 방지체(240)가 작동하게 된다.

상기 추락 방지체(240)는 회전축(212)의 회전 속도가 급격히 증가하게 되면, 상기 추락 방지체(240)를 구성하는 원심추(242)의 원심력에 의하여 상기 회전축(212)의 회전을 정지시키게 된다.

상기와 같은 동작에 의하면, 상기 핵연료봉 인출공구(531)가 선택된 사용후핵연료봉(810)을 잡고 있는 상태에서 거치부(300)가 아래로 하강하므로, 상기 사용후핵연료봉(810)의 인출 시 수조 외부로의 방사선 피폭을 방지할 수 있다.

또한, 상기 거치부(300)가 하강하므로 상기 사용후핵연료봉(810)의 인출 속도 등의 불균일을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용후핵연료 집합체 해체장치를 개략적으로 나타낸 정면도.

도 2는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 3은 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 하부를 나타낸 측면도.

도 4는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 상부를 나타낸 정면도.

도 5a 및 도 5b는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치 중 추락 방지체의 동작을 나타낸 동작도.

도 6은 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치 중 거치부를 나타낸 평면도.

도 7은 도 6의 거치부의 Ⅰ-Ⅰ′선에 따라 나타낸 단면도.

도 8은 도 6의 거치부의 Ⅱ-Ⅱ′선에 따라 나타낸 단면도.

도 9는 도 6의 거치부의 Ⅲ-Ⅲ′선에 따라 나타낸 단면도.

도 10은 도 6의 투영 거울을 개략적으로 나타낸 도면.

도 11은 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치 중 인출부를 개략적으로 나타낸 평면도.

도 12는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치의 상부를 나타낸 측면도.

도 13a 및 도 13b는 도 1의 사용후핵연료 집합체 해체장치에 의하여 사용후핵연료봉을 인출하는 모습을 나타낸 동작도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100... 지지부 130... 수직 컬럼

160... 조절봉 200... 구동부

210... 모터 220... 스프로켓

221... 체인 240... 추락 방지체

300... 거치부 400... 이송부

500...인출부 600... 제어부

700... 작업부 800... 사용후핵연료 집합체

Claims (16)

1. 지지부; 상기 지지부에 결합된 구동부; 사용후핵연료 집합체를 거치하며, 상기 구동부에 의하여 상하로 이동하는 거치부; 상기 지지부 및 상기 거치부 사이에 개재되어 상기 지지부에 대해 상기 거치부의 상하 이동을 가이드하는 이송부; 상기 사용후핵연료 집합체로부터 사용후핵연료봉을 인출하는 인출부; 및 상기 거치부의 위치에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,

   상기 지지부는: 상면에 복수의 베어링이 설치된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 이격되게 상기 베어링들의 지지축에 결합된 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상에 서로 이격되어 결합된 적어도 한 쌍의 수직 컬럼; 상기 구동부가 안착되도록 상기 적어도 한 쌍의 수직 컬럼을 연결하는 지지 플레이트; 및 상기 수직 컬럼들의 상면에 결합된 상부 플레이트;를 포함하며,

   상기 수직 커럼들에는 상기 수직 컬럼들의 높이를 조절하기 위한 조절봉이 설치되고,

   상기 조절봉은 상기 수직 컬럼들의 일측에 결합한 수직 조절봉 및 타측에 결합한 경사 조절봉을 구비하되, 상기 수직 조절봉은 일측이 상기 지지축에 연결되어 회전에 의하여 상기 수직 컬럼들의 높이를 조절하고, 상기 경사 조절봉은 일측이 유니버셜 조인트에 의해 상기 지지축과 연결되며, 회전에 의해 길이가 가변되어 상기 수직 컬럼들의 높이 조절 및 수직을 유지시키며,

   상기 구동부는: 회전축에 동력을 전달하며 감속기를 구비한 모터; 상기 회전축에 결합하여, 상기 거치부와 결합한 체인을 구동시키는 스프로켓; 상기 회전축에 결합하여 상기 스프로켓에 전달된 회전력을 증속시키는 증속 기어링; 및 서브 회전축에 의하여 상기 증속 기어링과 연결되어 상기 증속된 회전력을 전달받아 상기 회전축의 회전을 조절하는 추락 방지체를 구비하며,

   상기 추락 방지체는: 내부에 상기 서브 회전축을 수용할 공간을 가지며, 상기 공간을 형성하는 내면에 걸림턱이 형성된 하우징; 및 상기 서브 회전축의 일측단면에 형성된 복수의 수용홈 각각에 일측이 회동 가능하게 결합하고, 타측이 상기 수용홈의 벽면에 억제 스프링 결합된 원심추를 구비하고,

   상기 원심추는 상기 서브 회전축이 미리 설정된 정상 속도를 초과하여 회전 시 상기 억제 스프링의 장력을 이기고 회동하여 상기 하우징의 걸림턱에 걸리는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 거치부는:

   중심부에 복수의 수용홀이 형성되고, 일측단부에 상기 사용후핵연료봉을 수용하기 위한 복수의 이송관 및 절편 용기를 거치할 수 있는 거치 플레이트; 및

   상기 사용후핵연료봉과 상기 인출부의 결합 관계를 투영할 수 있도록 상기 거치 플레이트에 설치된 복수의 투영 거울을 구비한 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 복수의 이송관 상면에는 단턱이 형성되어 상기 거치 플레이트에 상기 단턱이 걸쳐지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 이송부는 상기 지지부에 결합한 가이드 레일 및 일측이 상기 거치부에 결합한 채 상기 가이드 레일 상에서 상하로 이동하는 슬라이더를 구비한 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 인출부는:

    상기 사용후핵연료 집합체와 결합하도록 중공 및 모서리에 복수의 결합홈이 형성된 인덱스 가이드;

    상기 인덱스 가이드의 결합홈에 삽입 결합하며, 복수의 가이드 홀이 형성된 인덱스; 및

    상기 복수의 가이드 홀을 통해 상기 사용후핵연료 집합체 내의 사용후핵연료봉을 인출하는 핵연료봉 인출공구를 구비한 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
12. 청구항 1에 있어서,

    상기 제어부는 상기 거치부가 상한 위치에 도달하면 상기 구동부를 제어하는 상한 리미터 및 하한 위치에 도달하면 상기 구동부를 제어하는 하한 리미터를 포함하되,

    상기 상한 리미터 및 하한 리미터 각각은 상기 지지부의 일측 상부에 결합한 상한 스위치 및 하한 스위치와, 상기 상한 스위치 및 하한 스위치에 회동 가능하도록 결합된 상한 도그 및 하한 도그와, 상한 스프링 및 하한 스프링에 의하여 상기 상한 도그 및 하한 도그와 결합된 상한 연결봉 및 하한 연결봉 및 상기 상한 연결봉 및 하한 연결봉의 하부에 결합된 상한 레버 및 하한 레버를 구비하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 거치부가 상기 상한 레버와 접촉 시 가해준 힘에 의해 상기 상한 스프링은 압축하고, 상기 압축에 의하여 상기 상한 도그가 회전하여 상기 상한 도그와 상기 상한 스위치의 접속이 단절됨에 의하여 상기 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
14. 청구항 12에 있어서,

    상기 거치부가 상기 하한 레버와 접촉 시 가해준 힘에 의해 상기 하한 스프링은 압축하고, 상기 압축에 의하여 상기 하한 도그가 회전하여 상기 하한 도그와 상기 하한 스위치의 접속리 단절됨에 의하여 상기 구동부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
15. 청구항 1에 있어서,

    상기 지지부 상면에는 사용자가 작업할 수 있는 작업부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 작업부는 상기 지지부 상면에 대하여 회동 가능하고, 작업 공구 거치대를 구비한 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 집합체 해체장치.

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