KR101044336B1 - 핵연료봉의 봉단마개 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵연료봉에 용접 부착되는 봉단마개를 용접위치로 공급하는 봉단마개 공급장치를 개시한다. 개시된 봉단마개 공급장치는, 봉단마개공급부와 상기 봉단마개공급부에 수납된 봉단마개를 용접위치로 이송하는 공급관부를 포함하여 봉단마개를 용접위치로 공급하는 장치에 있어서, 상기 봉단마개공급부는, 진동을 발생시키는 케이스;와, 상기 케이스의 상부면에서 하부로 요입되어 상기 봉단마개가 수납되는 수납부;와, 상기 수납부의 외측면을 따라 나선형으로 형성되어 봉단마개를 상 방향으로 이송시키는 나선형 공급로;와, 상기 나선형 공급로를 통해 공급된 상기 봉단마개의 자세를 용접을 위한 자세로 조정하여 상기 공급관부로 공급하고 자세조정되지 않은 봉단마개는 상기 수납부로 배출하는 자세조정부;를 포함하여 구성되어, 핵연료봉을 형성하는 피복관에 봉단마개를 용접부착하는 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있도록 하는 작업 효율성 및 생산성을 향상시킨다.
핵연료봉, 피복관, 봉단마개, 용접, 봉단마개 공급장치

Description

핵연료봉의 봉단마개 공급장치{FEEDER APPARATUS FOR SUPPLYING END CLOSURE OF NUCLEAR FUEL ROD}
본 발명의 핵연료봉에 용접 부착되는 봉단마개를 용접위치로 공급하는 봉단마개 공급장치에 관한 것이다.
현재 발전용 경수로에서는 원통형상의 핵연료봉이 사용되고 있다. 상기 원통형상의 핵연료봉은 지르코늄 합금의 피복관 1개와 상기 피복관 안에 상기 우라늄(U) 또는 플루토늄(Pu) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 핵분열성 물질인 원통형상의 소결체를 다수 장입하고 상기 피복관의 양단을 봉단마개로 막고 용접하여 밀봉한 형태이다.
도 1은 피복관(51)과 봉단마개(52)와 피복관(51)에 봉단마개(52)가 용접부착된 핵연료봉(50) 및 용접부(53)에 대한 가공이 수행된 핵연료봉(50a)의 사시도이다.
상기 봉단마개(52)로 피복관(51)의 양측부를 막기 위해서는 먼저 도 1과 같이 피복관(51)의 내부에 핵연료를 소결체인 펠릿을 장입하고, 피복관(51)의 개방된 단부에 봉단마개(52)를 결합한 후 용접하여 핵연료봉(50a)이 제작된다.
이러한 핵연료봉은 지지격자에 의해 복수 개가 일체로 지지되어 핵연료봉 집합체로 형성된 후 원자로 내에 장입되거나 인출된다.
여기서 알 수 있듯이 상기 핵연료봉은 집합체로 장입 또는 탈착되므로 많은 연로봉이 필요하여 봉단마개의 용접 작업 또한 증가한다. 이 경우 봉단마개를 용접위치로 수동으로 공급하게 되면 그 작업 시간이 증가하여 작업효율이 현저히 저하되는 문제점을 가진다. 따라서 상기 봉단마개를 정확한 자세를 가지도록 용접위치로 공급할 수 있는 봉단마개 공급장치를 필요로 한다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 핵연료봉에 용접 부착되는 봉단마개를 정확한 자세로 자동으로 공급할 수 있도록 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 핵연료봉의 봉단마개 공급장치는, 핵연료봉의 봉단마개를 공급하는 봉단마개공급부와 상기 봉단마개공급부에 수납된 봉단마개를 용접위치로 이송하는 공급관부를 포함하여 봉단마개를 용접위치로 공급하는 장치에 있어서, 상기 봉단마개공급부는, 진동을 발생시키는 케이스;와, 상기 케이스의 상부면에서 하부로 요입되어 상기 봉단마개가 수납되는 수납부;와, 상기 수납부의 외 측면을 따라 나선형으로 형성되어 봉단마개를 상 방향으로 이송시키는 나선형 공급로;와, 상기 나선형 공급로를 통해 공급된 상기 봉단마개의 자세를 용접을 위한 자세로 조정하여 상기 공급관부로 공급하고 자세조정되지 않은 봉단마개는 상기 수납부로 배출하는 자세조정부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 나선형 공급로는 상기 자세조정부와 인접된 위치에 세워져 이동되는 봉단마개를 상기 수납부로 배출하는 제 1 제거가이드;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 자세조정부는, 상기 나선형 공급로의 상부 끝 부분의 위치에서 수직으로 요입되어 낙차부를 형성하는 봉단마개공급로;와, 상기 낙차부와 인접된 상기 나 선형 공급로의 연장부에서 상기 수납부의 중심을 향하여 굽어지도록 돌출 형성되는 제 2 제거가이드;와, 상기 제 2 제거가이드의 후면에서 상기 봉단마개공급로가 상기 수납부와 연통하도록 형성되는 배출홈;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 낙차부의 내측에 위치되어 상기 나선형공급로와 연장되는 면은 배출홈과 만나는 영역이 상기 봉단마개공급로의 깊이와 깊이를 가지도록 경사면으로 형성될 수 있다.
상기 배출홈은 상기 봉단마개 수집부의 중심 방향으로 기울어지는 경사면으로 형성될 수 있다.
상기 자세조정부는 또한 상기 배출홈의 후면에 수직방향으로 돌출형성되는 이동제한가이드를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명은 핵연료봉 제작을 위하여 핵연료봉의 단부에 용접 고정되는 봉단마개를 자동으로 용접위치로 공급하는 것에 의해 핵연료봉을 형성하는 피복관에 봉단마개를 용접 부착하는 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있도록 하여, 작업의 효율성 및 생산성을 현저히 향상시킨다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 봉단마개 공급장치(100)의 사시도, 도 3은 봉단마개공급부(110)의 평면사시도이다.
도 2 및 도 3과 같이 상기 봉단마개 공급장치(100)는 봉단마개공급부(110)와 공급관부(120)로 구성된다.
상기 봉단마개 공급부(110)는 봉단마개(52)를 수납하여 자세를 조정하여 공급관부(120)로 공급하며, 공급관부(120)는 자세 조정된 봉단마개(52)를 용접위치로 이송시키도록 구성된다.
상기 봉단마개 공급부(110)는 원 진동을 수행하는 케이스(110')와, 상기 케이스(110')의 상부면에서 하부로 요입되는 봉단마개수납부(110")와, 봉단마개수납부(110")의 내 측벽을 따라 상 방향으로 나선형으로 형성되는 나선형공급로(111)와, 나선형 공급로(111)의 종단부에 연결되는 자세조정부(119)를 포함하여 구성된다.
상기 케이스(110')는 내부에 원형진동을 수행하는 진동부(미 도시)를 포함하여 구성된다. 상기 진동부(미 도시)는 케이스(110')의 저면에 편심되게 결합되는 편심 캠(미 도시)과 편심 캠(미 도시)을 회전시키는 모터(미 도시) 또는 외부의 모터 구동 장치에 연결되는 벨트 및 편심 캠(미 도시)을 회전시키는 기어 또는 풀리 장치 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구성의 케이스(110')는 진동부(미 도시)에 의해 원형 진동 운동을 수행하여 봉단마개수납부(110")에 수납된 봉단마개(52)들이 원심력에 의해 내 측벽 방향으로 이동된 후 나선형공급로(111)를 타고 상 방향으로 이동되도록 한다.
상기 봉단마개수납부(110")는 상기 케이스(110')의 상부 면에서 저면이 좁아지도록 요입 형성된다.
상기 나선형공급로(111)는 봉단마개수납부(110")의 저면의 중심부로부터 케이스(110')의 외측면까지의 반경이 점차로 증가하며 상 방향으로 회전하는 나선형 단턱부로 형성된다. 상기 나선형 공급로(111)의 상기 자세조정부(119)와 인접된 위치에는 세워져 이동되는 봉단마개(52)를 상기 수납부로 배출하는 제 1 제거가이드(111a)가 형성된다.
상기 자세조정부(119)는 나선형공급로(111)를 통해 상 방향으로 이송된 봉단마개(52)를 용접에 적합한 자세를 가지도록 자세 조정하여 공급관부(120)로 공급한다. 이를 위해 상기 자세조정부(119)는 도 3과 같이, 낙차부(112)와, 제 2 제거가이드(113)와, 배출홈(114)과, 봉단마개공급로(115) 및 이동제한가이드(116)를 포함하여 구성된다.
상기 봉단마개공급로(115)는 상부 종단부(111')에서 공급관부(120)까지 요입된 홈으로 형성되어 상기 봉단마개(52)가 수직으로 세워진 상태로 열을 이루며 공급관부(120)로 이동시키도록 구성된다.
상기 낙차부(112)는 나선형공급로(111)의 종단부(111')에서 수직방향으로 급격히 요입되는 봉단마개공급로(115)의 시작위치가 된다. 상기 낙차부(112)의 내측에서 상기 나선형공급로(111)와 연장되는 면(112a)은 배출홈(114)가 만나는 영역이 상기 봉단마개공급로(115)의 깊이와 같은 위치를 가지도록 경사면으로 형성된다. 이에 의해 봉단마개공급로(115)로 배출되지 않은 봉단마개(52)의 배출을 더욱 용이하게 한다.
상기 제 2 제거가이드(113)는 상기 종단부(111')에서 봉단마개(52)가 낙차 부(112)로 낙하할 수 있는 간격을 가지도록 종단부(111')로부터 일정 이격된 위치에서 상 방향으로 돌출된 후 봉단마개수납부(110")의 중심 방향으로 만곡된 벽으로 형성된다.
상기 배출홈(113)은 제 2 제거가이드(113)가 끝나는 위치에서 상기 봉단마개공급로(115)의 저면의 높이를 가지도록 봉단마개수납부(110")와 연통하도록 형성된다. 이때 배출홈(114)의 폭은 봉단마개(52)의 길이보다 길도록 형성된다. 또한, 상기 배출홈(113)은 수직으로 세워지지 않은 봉단마개(52)의 배출을 용이하게 하기 위해 봉단마개 수납부(110")의 중심 방향으로 일정 경사를 가지도록 형성된다.
상기 공급관부(120)는 상기 봉단마개공급로(115)의 종단부로부터 용접위치까지 곡면을 형성하도록 만곡되게 형성된다. 상기 공급관부(120)의 내부 봉단마개가 이송되는 영역의 단면은 상기 봉단마개(52)의 단면의 면적보다 큰 면적을 가지도록 형성된다.
이하, 상기 구성을 가지는 봉단마개 공급장치(100)의 동작과정을 설명한다.
작업자는 핵연료봉의 피복관(미 도시)에 용접되어야할 봉단마개(52)를 봉단마개수납부(110")에 채운다. 이후 케이스(110')를 원 진동시키면 봉단마개수납부(110")에 수납된 봉단마개(52)들이 원심력에 의해 내측 벽 방향으로 이동한 후 나선형유로(111)를 타고 상 방향으로 이송된다.
나선형유로(111)를 타고 상 방향으로 이송된 봉단마개(52)는 종단부(111')와 만나는 낙차부(112)에서 봉단마개공급로(115)로 낙하하여 수직으로 세워진다. 이 과정에서 수직으로 세워져 이동하는 봉단마개는 제 1 제거가이드(111a)에 의해 봉 단마개수납부(110")로 수집된다. 그리고 누워져서 이동되나 상기 낙차부(112)로 낙하되지 않은 봉단마개(52)는 제 2 제거가이드(113)에 의해 다시 봉단마개수납부(110")로 수집된다.
상기 봉단마개공급로(115)로 낙하하여 수직으로 세워진 봉단마개(52)들은 케이스(110')의 원 진동에 의해 열을 이루며 봉단마개공급로(115)를 타고 공급관부(120)로 이송된다. 이때, 상기 봉단마개(52) 중 상부의 원형돌출부가 하 방향으로 위치되도록 세워진 봉단마개(52)는 배출홈(114)의 위치에서 측면지지력이 해제되어 봉단마개수납부(110") 측으로 넘어지면서 봉단마개공급로(115)로부터 이탈된다. 상기 봉단마개공급로(115)의 방향을 따라 가로로 누운 봉단마개는 케이스(110')의 진동에 의해 진동되어 배출홈(114)의 위치에서 봉단마개공급로(115)로부터 이탈된다. 이 후 배출홈(114)의 경사면과 이동제한가이드(116)에 의해 봉단마개수납부(110")로 수집된다.
상기 바로 세워진 봉단마개(52)들은 봉단마개공급로(115)를 따라 연이어서 공급관부(120)로 이송된다.
상기 공급관부(120)로 이송된 봉단마개(52)들은 공급관부(120)의 내부로 이동된 후 케이스(110')의 원진동 및 중력에 의해 용접위치로 이송되어 결합부(20)에 의해 고정된다.
도 1을 참조하면, 상기 피복관(51)의 개방된 단부를 가지는 단부영역은 상기 용접부(10)의 좌측에서 용접부(10)를 관통하여 우측으로 돌출되어 결합부(20)와 마 주하도록 위치된다. 이에 의해 봉단마개(52)가 일정한 자세로 용접위치로 공급되어 피복관(51)과의 용접을 용이하고 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
상기 결합부(20)는 고정된 봉단마개(52)를 피복관(51)의 개방된 단부에 삽입한다. 봉단마개(52)가 삽입된 후 피복관(51)이 좌측(도 2 기준)으로 이동하여 봉단마개(52)가 결합된 피복관(51)의 단부가 용접부(10)의 내부로 인입된다. 이 후 용접부(10)의 내부에서 봉단마개(52)와 피복관(51, 도 1 참조)의 결합부가 용접된다.
도 1은 피복관(51)과 봉단마개(52)와 피복관(51)에 봉단마개(52)가 용접부착된 핵연료봉(50) 및 용접부(53)에 대한 가공이 수행된 핵연료봉(50a)의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 봉단마개 공급장치(100)의 사시도,
도 3은 봉단마개공급부(110)의 평면사시도이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
100: 봉단마개 공급장치 110: 봉단마개 공급부
110': 봉단마개 수납부 111: 나선형 공급로
112: 낙차부 112a: 면
113: 제 2 제거가이드 114: 배출홈
115: 봉단마개공급로 119: 자세조정부
120: 공급관부 50: 핵연료봉
51: 피복관 52: 봉단마개

Claims (6)

  1. 핵연료봉의 봉단마개를 공급하는 봉단마개공급부와 상기 봉단마개공급부에 수납된 봉단마개를 용접위치로 이송하는 공급관부를 포함하여 봉단마개를 용접위치로 공급하는 장치에 있어서,
    상기 봉단마개공급부는,
    진동을 발생시키는 케이스;와,
    상기 케이스의 상부면에서 하부로 요입되어 상기 봉단마개가 수납되는 수납부;와,
    상기 수납부의 외측면을 따라 나선형으로 형성되어 봉단마개를 상 방향으로 이송시키는 나선형 공급로;와,
    상기 나선형 공급로를 통해 공급된 상기 봉단마개의 자세를 용접을 위한 자세로 조정하여 상기 공급관부로 공급하고 자세조정되지 않은 봉단마개는 상기 수납부로 배출하는 자세조정부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 나선형 공급로는, 상기 자세조정부와 인접된 위치에서 세워져 이동되는 봉단마개를 상기 수납부로 배출하는 제 1 제거가이드;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 자세조정부는,
    상기 나선형 공급로의 상부 끝부분의 위치에서 수직으로 요입되어 낙차부를 형성하는 봉단마개공급로;와,
    상기 낙차부와 인접된 상기 나선형 공급로의 연장부에서 수납부의 중심측을 향하여 굽어지도록 돌출 형성되는 제 2 제거가이드;와,
    상기 제 2 제거가이드의 후면에서 상기 봉단마개공급로가 상기 수납부와 연통하도록 형성되는 배출홈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 봉단마개공급로의 낙차부의 위치에서 내측에 위치되는 상기 나선형공급로와 연장되는 면은 상기 배출홈과 만나는 영역이 상기 봉단마개 공급로의 깊이와 같은 깊이를 가지도록 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 배출홈은, 상기 봉단마개 수집부의 중심 방향으로 기울어지는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 봉단마개 공급장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 자세조정부는, 상기 배출홈의 후면에 수직방향으로 돌출형성되는 이동제한가이드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉의 봉단마개 공급장치.
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