KR101057540B1

KR101057540B1 - Head assembly for integrated type nuclear reactor

Info

Publication number: KR101057540B1
Application number: KR1020100045013A
Authority: KR
Inventors: 손정대; 김성환; 방상윤
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-08-17

Abstract

PURPOSE: A head assembly for an integrated type nuclear reactor is provided to prevent the interference between monorails by installing at least one monorail penetration hole through which a guide stud can flow. CONSTITUTION: The upper structure(100) of a nuclear reactor includes an upper module(110), a central module(120), a low module(130), and a monorail(150). The upper structure is comprised of nuclear reactor vessel(300) and a nuclear reactor head. A fan module is included in the upper module. An air plenum supports the cooling fan and the upper structure. The monorail is protruded in the upper structure of the nuclear reactor in columnar direction.

Description

Head assembly for Integrated type Nuclear Reactor

본 발명은 일체형 원자로의 상부 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로 헤드를 원자로에 결합 시 정위치에 결합하도록 보조하는 가이드 스터드를 분해할 때 가이드 스터드가 일체형 원자로 상부 구조물의 모노레일을 통과하여 분리할 수 있도록 한 일체형 원자로의 상부 구조물에 관한 것이다.
The present invention relates to a superstructure of an integral reactor, and more particularly, when the guide studs disassemble the guide studs that assist the coupling of the reactor head in place when it is coupled to the reactor, the guide studs are separated through the monorail of the integrated reactor superstructure. To an upper structure of an integrated reactor.

일반적으로 원자로(原子爐, nuclear reactor)는 연쇄핵분열반응의 결과 순간적으로 방출되는 다량의 질량결손(質量缺損) 에너지가 방출되도록 연쇄반응을 제어하여 핵분열에서 발생하는 열에너지를 동력으로 사용하도록 하는 장치를 말한다. 원자로는 원자로 베셀의 상부에 원자로 헤드가 결합되고, 원자로 헤드의 상부에 원자로 상부 구조물이 구비되는 것이 일반적이다.In general, a nuclear reactor is a device that controls the chain reaction so that a large amount of mass defect energy is released instantaneously as a result of the chain fission reaction, and uses the heat energy generated from the nuclear fission as a power source. Say. A nuclear reactor is generally equipped with a reactor head coupled to an upper portion of the reactor vessel, and a reactor upper structure provided above the reactor head.

도 1 은 종래의 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일로 인한 간섭을 방지하기 위해, 원자로 헤드로부터 인출된 가이드 스터드를 수평 방향으로 이송하여 분리하는 동작을 나타내는 구조도를 나타낸다.FIG. 1 is a structural diagram illustrating an operation of separating and moving a guide stud drawn from a reactor head in a horizontal direction in order to prevent interference due to a monorail provided in a reactor upper structure in a conventional integrated reactor.

도 1 을 참조하면 종래의 원자로에서 원자로 베셀(300)의 상단에 원자로 헤드(200)를 덮을 때 정위치에 놓이도록 결합 위치를 보조하는 가이드 스터드(400)를 사용한다. 상기 원자로 헤드(200)를 상기 원자로 베셀(300)의 상단에 덮어 결합한 후, 상기 가이드 스터드(400)를 제거한다. 상기 가이드 스터드(400)를 제거할 때, 상방으로 들어올려 분해한다.
Referring to FIG. 1, a guide stud 400 is used to assist a coupling position to be positioned in a conventional reactor when the reactor head 200 is covered with the top of the reactor vessel 300. The reactor head 200 is covered with an upper end of the reactor vessel 300 and then coupled, and then the guide stud 400 is removed. When the guide stud 400 is removed, it is lifted upward and disassembled.

종래의 일체형 원자로의 상부 구조물의 경우, 가이드 스터드의 상방 유동시 이동 경로가 상부 구조물에 구비되는 모노레일로 인해 간섭이 발생하므로, 크레인에 연결되는 2개의 슬링(sling)으로 가이드 스터드를 분해하되, 가이드 스터드의 끝단이 원자로 헤드의 삽입공으로부터 분리될 때까지 상방으로 인양한 후, 하나의 슬링(sling)을 제거하고 수평 방향으로 가이드 스터드를 이동시켜 인양한다. 이러한 경우 가이드 스터드를 제거하기 위한 작업 공정이 복잡하여 작업자의 높은 숙련도를 요구하게 되고, 숙련되지 않은 작업자의 작업 중 안전사고가 발생할 수 있다. 또한, 가이드 스터드의 인양 중 작업을 중단하고 슬링을 제거해야 하며, 모노레일과의 간섭을 제거하기 위해 가이드 스터드를 상방으로 들어올린 후 다시 수평 방향으로 이동시켜야 하므로 크레인의 좌표를 이동시키면서 인양해야 하므로 작업 시간과 노동력이 많이 소모되는 단점이 있다.
In the case of the conventional superstructure of the integrated reactor, since the movement path is generated due to the monorail provided in the upper structure when the guide stud flows upward, the guide stud is disassembled by two slings connected to the crane. The upper end of the stud is pulled upward until it is separated from the insertion hole of the reactor head, and then one sling is removed and the guide stud is moved in the horizontal direction. In this case, a work process for removing the guide studs is complicated, requiring high skill of the operator, and a safety accident may occur during operation of an inexperienced worker. In addition, the work must be stopped and the sling removed during the lifting of the guide stud, and the guide stud must be lifted upwards and moved horizontally again to remove the interference with the monorail. It has the disadvantage of consuming much time and labor.

따라서 가이드 스터드를 일체형 원자로부터 분리시켜 인양할 때 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일과의 간섭 없이 하나의 공정으로 인양하여, 작업 중 안전사고를 방지하고 작업 시간과 노동력을 절감할 수 있는 일체형 원자로의 상부 구조물의 개발이 요구된다.Therefore, when lifting the guide studs from the integral atoms, they are lifted as a single process without interference with the monorail provided in the upper structure of the reactor, thereby preventing safety accidents during operation and reducing work time and labor. Development of the structure is required.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 더욱 상세하게는 가이드 스터드의 제거를 위한 유동시 일체형 원자로의 상부 구조물에 구비된 모노레일과의 간섭을 배제하여 분리 공정을 간소화함에 따라 작업 시간 및 노동력의 낭비를 막고 복잡한 공정에 따른 안전사고를 예방할 수 있는 일체형 원자로의 상부 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and more particularly, the operation time by simplifying the separation process by excluding the interference with the monorail provided in the upper structure of the integral reactor during the flow for removal of the guide stud And to provide a superstructure of an integrated reactor that can prevent the waste of labor and prevent safety accidents due to complex processes.

본 발명의 실시예 1 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 핵분열반응이 진행되는 원자로 베셀(300)의 상부를 개폐하는 원자로 헤드(200)의 상부에 구비되고, 상하가 개방되어 형성되는 슈라우드 플레이트와 상기 슈라우드 플레이트의 내주면을 따라 이격되어 고정되는 배플을 통해 공기의 유로를 형성하는 상부 모듈(110), 중앙부 모듈(120), 하부 모듈(130)을 포함하는 원자로 상부 구조물(100)에 있어서, 상기 원자로 상부 구조물(100)에는 원주 방향으로 돌출되어 회전 가능하도록 형성되는 모노레일(150)이 구비되고, 상기 모노레일(150)에는 상기 모노레일(150)을 따라 원주 방향으로 회전 가능하게 형성되되, 상기 원자로 베셀(300) 및 상기 원자로 헤드(200)의 플랜지(210,310)에 각각 천공된 삽입공(211,311)에 결합되는 가이드 스터드(400)를 크레인(500)에 의해 승강시키는 승강장치(160)와, 상기 승강장치(160) 및 상기 크레인(500)에 의해 승강하는 상기 가이드 스터드(400)가 수평 방향의 유동 없이 수직 방향으로 유동되어 결합 또는 분리될 수 있도록 상기 모노레일(150)에 천공되어 형성되는 모노레일 관통공(155)이 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 한다.The upper structure of the integrated reactor according to the first embodiment of the present invention is provided on the upper portion of the reactor head 200 for opening and closing the top of the reactor vessel 300 in which the nuclear fission reaction proceeds, and the shroud plate is formed by opening the upper and lower In the reactor upper structure (100) comprising an upper module (110), a central module (120), a lower module (130) forming a flow path of air through baffles spaced apart and fixed along an inner circumferential surface of the shroud plate, wherein the reactor The upper structure 100 is provided with a monorail 150 protruding in a circumferential direction to be rotatable, and the monorail 150 is rotatably formed along the monorail 150 in the circumferential direction, the reactor vessel ( When lifting and lowering the guide stud 400 coupled to the insertion holes 211 and 311 perforated in the flanges 210 and 310 of the reactor head 200 by the crane 500, respectively. The key is the monorail so that the elevating device 160 and the guide stud 400 lifted by the elevating device 160 and the crane 500 flow in the vertical direction without being coupled in a horizontal direction so as to be coupled or separated. At least one monorail through-hole 155 formed to be punched in the 150 is characterized in that it is provided.

본 발명의 실시예 2 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 상기 모노레일(150)은 상면(151)과 하면(152)이 소정 간격으로 이격되어 결합되고, 상기 모노레일 관통공(155)은 상기 상면(151)과 상기 하면(152)을 상하 방향으로 관통하여 형성되되, 상기 모노레일 관통공(155)을 유동하는 상기 가이드 스터드(400)의 외주면을 감싸도록 격벽(155-1)이 구비되는 것을 특징으로 한다.In the upper structure of the integrated reactor according to the second embodiment of the present invention, the monorail 150 is coupled to the upper surface 151 and the lower surface 152 by a predetermined interval, and the monorail through hole 155 is the upper surface 151. And the lower surface 152 penetrate in the vertical direction, and partition walls 155-1 are provided to surround the outer circumferential surface of the guide stud 400 flowing through the monorail through-hole 155. .

본 발명의 실시예 3 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 상기 모노레일(150)은 상기 원자로 상부 구조물(100)에서 상기 상부 모듈(110)과 상기 중앙부 모듈(120)이 결합되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 한다.
In the upper structure of the integrated reactor according to the third embodiment of the present invention, the monorail 150 is provided at a position where the upper module 110 and the central module 120 are coupled to the upper structure 100 of the reactor. It is done.

본 발명의 실시예 1 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 모노레일에 가이드 스터드가 유동할 수 있는 모노레일 관통공이 적어도 하나 이상 구비되어, 가이드 스터드를 상방으로 들어올려 제거할 때 모노레일로 인한 간섭이 발생하지 않고, 작업 공정이 단순화되어 숙련된 작업이 요구되지 않는 장점이 있다. 또한, 공정의 간소화로 가이드 스터드 분리 작업에 소요되는 시간과 노동력을 절감하고 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.The upper structure of the integrated reactor according to the first embodiment of the present invention is provided with at least one monorail through-hole through which the guide stud can flow in the monorail, so that the interference caused by the monorail does not occur when lifting the guide stud upwards. In other words, the work process is simplified and no skilled work is required. In addition, the simplification of the process can reduce the time and labor required for the guide stud separation work and prevent safety accidents.

본 발명의 실시예 2 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 모노레일에 형성된 관통공의 측방향 둘레면을 따라 격벽이 구비되어, 모노레일 관통공의 천공으로 인한 모노레일의 구조적 응력 저하를 보완하는 효과가 있다. 또한, 가이드 스터드가 상방으로 유동할 때 샌드위치 구조로 형성된 모노레일의 하면을 통과한 후 수직 방향으로 상승하지 않고 경로를 이탈하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.The upper structure of the integrated reactor according to the second embodiment of the present invention is provided with a partition wall along the lateral circumferential surface of the through hole formed in the monorail, and has an effect of compensating the structural stress reduction of the monorail due to the perforation of the monorail through hole. In addition, when the guide stud flows upward, after passing through the lower surface of the monorail formed of the sandwich structure, there is an advantage of preventing the departure from the path without rising in the vertical direction.

본 발명의 실시예 3 에 따른 일체형 원자로의 상부 구조물은 모노레일이 일체형 원자로 상부 구조물의 상부 모듈과 중앙부 모듈이 결합되는 위치에 구비되므로, 가이드 스터드의 인양 작업시 크레인에 의해 가이드 스터드를 들어올리는 승강장치가 적정 높이에 구비될 수 있는 장점이 있다.
Since the upper structure of the integrated reactor according to the third embodiment of the present invention is provided with a monorail at a position where the upper module and the central module of the integrated reactor upper structure are coupled, the lifting device for lifting the guide stud by the crane during lifting of the guide stud is provided. There is an advantage that can be provided at an appropriate height.

도 1 은 종래의 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일로 인한 간섭을 방지하기 위해, 원자로 헤드로부터 인출된 가이드 스터드를 수평 방향으로 이송하여 분리하는 동작을 나타내는 구조도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 관통공이 형성되어, 가이드 스터드를 수평 방향으로 유동시키지 않고 수직 방향으로 들어올려 분리하는 동작을 나타내는 구조도.
도 3 은 본 발명의 실시예 2 에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 가이드 스터드를 통과시키기 위한 관통공이 형성됨을 나타내는 단면도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 대한 응력 분포를 다양한 조건에서 검토하여 도시한 응력 분포도.1 is a structural diagram showing an operation of separating and transporting the guide studs drawn from the reactor head in the horizontal direction in order to prevent interference due to the monorail provided in the reactor superstructure in a conventional integrated reactor.
FIG. 2 is a structural diagram illustrating a through hole formed in a monorail provided in an upper structure of a nuclear reactor in an integrated reactor according to an embodiment of the present invention, and lifting and separating the guide studs in a vertical direction without flowing in a horizontal direction; FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a through hole for passing a guide stud to a monorail provided in an upper structure of a reactor in an integrated reactor according to Embodiment 2 of the present invention. FIG.
4 is a stress distribution diagram illustrating the stress distribution for the monorail provided in the upper structure of the reactor in the integrated reactor according to an embodiment of the present invention under various conditions.

일반적으로 원자로는 핵분열반응의 결과 발생하는 질량결손(質量缺損) 에너지를 이용하는 장치이다. 연소열에 의해 자동으로 연소가 확대되는 화력로와 달리 원자로는 연료의 핵분열 때에 방출되는 중성자(中性子)를 매개체로 하여 핵분열 반응을 수행한다.In general, nuclear reactors are devices that use mass-depletion energy resulting from fission reactions. Unlike thermal furnaces in which combustion is automatically expanded by combustion heat, nuclear reactors perform nuclear fission reactions through neutrons released during nuclear fission of fuel.

원자로의 핵분열 반응은 핵연료에 흡수되는 중성자수를 제어함으로써 핵연료의 연소를 조절할 수 있는데, 원자로 내의 핵분열을 지속시키기 위해서는 핵분열시 방출되는 중성자 중에서 다시 핵연료에 흡수되어 재차 핵분열을 일으키는 수가 최소한 1개 이상이어야 한다. 만약 그 수가 1일 때에는 핵분열반응은 감소하지도 증가하지도 않고 일정하게 유지되며, 이 상태를 원자로의 임계(臨界)라고 한다. 또한 그 수가 1을 초과할 때는 핵분열반응의 수도 점점 증가하게 되는데 이를 초임계상태(超臨界狀態)라 하며, 그 반대의 경우를 미임계상태(未臨界狀態)라 한다.Nuclear fission reactions in a nuclear reactor can control the combustion of nuclear fuel by controlling the number of neutrons absorbed by the fuel.In order to continue nuclear fission in a nuclear reactor, at least one of the neutrons released during nuclear fission is absorbed by the fuel again to cause nuclear fission again. do. If the number is 1, the fission reaction remains constant, neither decreasing nor increasing, and this state is called the criticality of the reactor. In addition, when the number exceeds 1, the number of fission reactions is gradually increased, which is called a supercritical state, and vice versa.

일반적으로 원자로를 일정한 출력으로 운전할 때는 이를 임계상태로 두거나 약간의 임계초과상태로 하여 여분의 중성자를 제어봉에 흡수시키는 방법을 활용한다. 1회의 핵분열에서 방출되는 중성자수는 우라늄 235의 경우 평균 2개 정도이지만, 이들 모두가 재차 핵분열에 기여하는 것은 아니고 원자로 외부로의 누설, 또는 비핵분열성 물질에의 흡수 등에 의해 그 수가 감소하므로 원자로를 계속 운전하기 위해서는 이러한 중성자 손실을 최소화하는 것이 중요하다. 중성자의 손실을 방지하기 위한 방법으로는 핵분열성 물질의 양을 증가시키거나 핵분열시 방출되는 고속중성자를 열중성자준위로 감속시켜 흡수확률을 높이는 방법, 노심외부(爐心外部)로의 누설량을 최소화할 수 있도록 원자로의 크기를 충분히 크게 하는 방법, 그리고 다른 비핵분열성 물질에의 흡수를 최소로 하는 방법 등이 있다. 핵분열의 순간에 방출되는 중성자는 에너지가 높은 고속중성자로서 핵연료에 흡수될 확률이 극히 낮으므로, 이를 감속시켜 흡수확률을 높이는 것이 중요하다. 원자로의 제어는 카드뮴, 붕소 등과 같이 중성자 흡수 단면적이 큰 재질을 노심 내에 집어넣거나 빼냄으로써 중성자수를 조절하여 제어하게 되며, 또한 반사체(反射體)나 감속재의 양을 변화시키는 방법을 사용하기도 한다.In general, when operating a reactor at a constant output, it is used to absorb the extra neutrons in the control rod by putting it in a critical state or slightly over the critical state. The average number of neutrons released in a single fission is about two in the case of uranium 235, but not all of them contribute to nuclear fission again, and their numbers decrease due to leakage to the outside of the reactor or absorption into non-fissile materials. It is important to minimize these neutron losses in order to continue driving. To prevent neutron loss, increase the amount of fissile material or decelerate high-speed neutrons released during nuclear fission to thermal neutron level to increase absorption probability, and minimize leakage to the outside of the core. The size of the reactor is large enough to be able to do so, and the method of minimizing the absorption of other non-fissile materials is possible. Neutrons emitted at the moment of nuclear fission are high-energy fast neutrons, and the probability of being absorbed by nuclear fuel is extremely low. Therefore, it is important to reduce them to increase the absorption probability. Reactor control is controlled by adjusting the number of neutrons by inserting or removing a material having a large neutron absorption cross section such as cadmium, boron, etc. into the core, and also using a method of changing the amount of reflector or moderator.

원자로 헤드(200)의 상부에 구비되는 원자로 상부구조물(100)은 핵연료를 교체할 때 제어봉 구동장치(도면 미도시)와 상기 원자로 헤드(200)를 인양하는 기능을 갖는다. 하부 모듈(130)의 내부에 설치되는 상기 제어봉 구동장치(도면 미도시)는 원자로 노심의 핵반응 속도를 조절하기 위한 제어봉을 삽입하고 인출하도록 하는 장치이다. 상기 제어봉 구동장치(도면 미도시)는 다수개의 제어봉이 삽입되고 이탈될 수 있도록 허니컴 형태의 공간이 천공되는 튜브 형태일 수 있다. 제어봉은 제어봉 구동의 내부에 삽입된 상태로 상하 방향으로 유동하면서 원자로 노심의 핵반응 속도를 조절한다. 상기 제어봉 구동장치(도면 미도시)에는 제어봉의 위치를 감지하기 위한 제어봉 위치지시센서가 구비될 수 있고, 제어봉을 구동하기 위한 동력원이 포함될 수 있다. 상기 원자로 상부구조물(100)에서 상기 제어봉 구동장치(도면 미도시)와 관련된 작업이 요구되는 경우가 많은데, 제어봉 구동위한 동력원의 교체, 수리 및 유지 보수 작업, 제어봉 위치지시센서의 교체, 수리 및 유지 보수 작업, 제어봉 위치지시센서의 설치시 캘리브레이션(calibration) 작업 등이 이에 해당될 수 있다.The reactor superstructure 100 provided on the upper portion of the reactor head 200 has a function of lifting a control rod driving device (not shown) and the reactor head 200 when nuclear fuel is replaced. The control rod driving device (not shown) installed inside the lower module 130 is a device for inserting and withdrawing a control rod for controlling the nuclear reaction rate of the reactor core. The control rod driving device (not shown) may have a tube shape in which a honeycomb-shaped space is perforated so that a plurality of control rods can be inserted and separated. The control rod regulates the nuclear reaction rate of the reactor core while flowing in the vertical direction while being inserted into the control rod drive. The control rod driving device (not shown) may be provided with a control rod position indicating sensor for detecting the position of the control rod, it may include a power source for driving the control rod. In the reactor superstructure 100, the work associated with the control rod driving device (not shown) is often required. Replacement of the power source for driving the control rod, repair and maintenance work, replacement of the control rod position sensor, repair and maintenance This may include maintenance work, calibration work during installation of the control rod position indicator sensor, and the like.

이에 비하여, 원자로 베셀(300)에 구비되는 핵연료를 교체 또는 정비하기 위한 작업을 수행할 때에는 상기 원자로 베셀(300)의 상부를 개폐하는 상기 원자로 헤드(200)와 상기 원자로 상부구조물(100)을 인양해야 한다. 상기 원자로 헤드(200)를 인양하여 상기 원자로 베셀(300)을 개방하고 핵연료 교체 등의 작업을 수행한 후, 원자로를 재가동하기 위해 상기 원자로 헤드(200)를 폐쇄할 때 상기 원자로 베셀(300)의 상부에서 정확한 위치에 놓여지도록 맞추어야 한다. 이는 상기 원자로 베셀(300)에서 핵분열반응이 지속적으로 발생할 수 있도록 유도하고, 방사능 유출 등의 사고를 방지하기 위해 원자로 베셀의 기밀을 유지해야 하기 때문이다. 이를 위해, 상기 원자로 헤드(200)를 정확한 위치에서 상기 원자로 베셀(300)과 결합하는 것이 중요하며 이 때 가이드 스터드(guide stud)(400)를 활용할 수 있다. 이하에서는 상기 가이드 스터드(400)를 활용하기 위해 상기 원자로 베셀(300)에 결합 및 분리 작업시 상기 원자로 상부 구조물(100)과 간섭이 발생하지 않는 일체형 원자로 상부 구조물에 대해 살펴보기로 한다.
On the other hand, when performing a task for replacing or maintaining the nuclear fuel provided in the reactor vessel 300, the reactor head 200 and the reactor upper structure 100 for opening and closing the upper portion of the reactor vessel 300 is lifted. Should be. After lifting the reactor head 200 to open the reactor vessel 300 and performing a nuclear fuel replacement operation, the reactor vessel 200 is closed when the reactor head 200 is closed to restart the reactor. It must be aligned to be in the correct position at the top. This is because the nuclear fission reaction is continuously induced in the reactor vessel 300 and the confidentiality of the reactor vessel must be maintained in order to prevent an accident such as radiation leakage. To this end, it is important to couple the reactor head 200 with the reactor vessel 300 at the correct location, and at this time, a guide stud 400 may be utilized. Hereinafter, the integrated reactor upper structure that does not generate interference with the upper structure structure 100 when the coupling and separation operation to the reactor vessel 300 to utilize the guide stud 400 will be described.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 관통공이 형성되어, 가이드 스터드를 수평 방향으로 유동시키지 않고 수직 방향으로 들어올려 분리하는 동작을 나타내는 구조도를, 도 3 은 본 발명의 실시예 2 에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 가이드 스터드를 통과시키기 위한 관통공이 형성됨을 나타내는 단면도를, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 원자로에서 원자로 상부 구조물에 구비된 모노레일에 대한 응력 분포를 다양한 조건에서 검토하여 도시한 응력 분포도를 나타낸다. 이하에서는 각 실시예 별로 일체형 원자로의 상부 구조물에 대해 살펴보기로 한다.
FIG. 2 is a structural diagram illustrating an operation in which a through hole is formed in a monorail provided in an upper structure of a nuclear reactor in a unitary reactor according to an embodiment of the present invention to lift and separate a guide stud in a vertical direction without flowing in a horizontal direction. 3 is a cross-sectional view showing that a through hole for passing a guide stud in the monorail provided in the reactor superstructure in the integrated reactor according to the second embodiment of the present invention, Figure 4 is a reactor in the integrated reactor according to an embodiment of the present invention The stress distribution diagram for the monorail provided in the superstructure is examined under various conditions and the stress distribution diagram shown is shown. Hereinafter, the upper structure of the integrated reactor for each embodiment will be described.

실시예 1Example 1

도 2 를 참조하면 실시예 1 의 원자로 상부 구조물(100)은 상부 모듈(110), 중앙부 모듈(120), 하부 모듈(130)을 포함하고, 모노레일(150)이 구비된다. 상기 원자로 상부 구조물(100)은 핵분열반응이 진행되는 상기 원자로 베셀(300)의 상부를 개폐하는 상기 원자로 헤드(200)의 상부에 구비되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, the reactor upper structure 100 of Embodiment 1 includes an upper module 110, a central module 120, and a lower module 130, and includes a monorail 150. The reactor upper structure 100 is preferably provided on the upper portion of the reactor head 200 for opening and closing the upper portion of the reactor vessel 300 that the nuclear fission reaction proceeds.

도 2 를 참조하면 상기 상부 모듈(110)에는 팬 모듈이 구비될 수 있다. 상기 팬 모듈은 상기 상부 모듈(110)의 상단부에 위치하고, 냉각팬, 리프팅 구조물, 에어 플레넘이 일체로 형성될 수 있다. 상기 냉각팬은 상기 원자로 상부구조물(100) 내부의 냉각을 원활하게 수행하기 위해 설치되는 장치로 공기의 유동을 조절하는 역할을 한다. 상기 리프팅 구조물은 삼각대와 쉐클로 형성될 수 있으며, 삼각대는 상기 원자로 상부구조물(100) 전체를 인양하기 위한 것이고 삼각대의 상단에 연결된 쉐클에는 크레인(500)이 연결되어 인양 작업을 수행할 수 있다. 상기 에어 플레넘은 냉각팬과 리프팅 구조물을 지지하며 일체로 형성될 수 있다. 상기 상부 모듈(110)의 내부에는 상하가 개방되도록 원통형으로 형성되는 상부 슈라우드 플레이트와, 공기의 유로를 형성하기 위해 상기 상부 슈라우드 플레이트의 내주면을 따라 소정 간격으로 이격되도록 고정되는 상부 배플이 형성될 수 있다. 상기 중앙부 모듈(120)과 상기 하부 모듈(130)도 상기 상부 모듈(110)과 마찬가지로 중앙부 슈라우드 플레이트 및 중앙부 배플, 하부 슈라우드 플레이트 및 하부 배플이 형성됨은 같다. 하부 배플의 내부에는 제어봉 구동장치와 제어봉이 구비되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 중앙부 모듈(120)에는 중앙부 슈라우드 플레이트와 중앙부 배플을 모두 관통하도록 공기 유입부가 구비되는 것이 바람직하다. 슈라우드 플레이트 배플의 외부를 감싸도록 형성되어 각 모듈의 내부에 구비되는 구조물을 보호하기 위한 커버 역할을 수행한다. 상기 냉각팬에 의해 발생한 공기 유동은 상기 중앙부 모듈(120)에 구비된 공기 유입부를 통해 공기를 흡입하고 흡입된 공기는 배플과 슈라우드 플레이트 사이의 유동 공간을 통해 이동하도록 하여 상기 제어봉 구동장치와 상기 원자로 헤드(200)의 냉각을 용이하게 할 수 있다.Referring to FIG. 2, the upper module 110 may be provided with a fan module. The fan module may be located at an upper end of the upper module 110, and a cooling fan, a lifting structure, and an air plenum may be integrally formed. The cooling fan serves to control the flow of air to a device installed to smoothly cool the inside of the reactor upper structure (100). The lifting structure may be formed of a tripod and a shackle, the tripod is for lifting the entire reactor upper structure 100, and the crane 500 is connected to the shackle connected to the top of the tripod to perform the lifting operation. The air plenum may be integrally formed while supporting the cooling fan and the lifting structure. An upper shroud plate formed in a cylindrical shape to open up and down and an upper baffle may be formed in the upper module 110, and an upper baffle fixed to be spaced at predetermined intervals along an inner circumferential surface of the upper shroud plate to form an air passage. have. Like the upper module 110, the center module 120 and the lower module 130 are also formed with a central shroud plate, a central baffle, a lower shroud plate, and a lower baffle. It is preferable that a control rod driving device and a control rod are provided inside the lower baffle. However, the central module 120 is preferably provided with an air inlet portion to penetrate both the central shroud plate and the central baffle. It is formed to surround the outside of the shroud plate baffle serves as a cover for protecting the structure provided inside each module. The air flow generated by the cooling fan sucks air through the air inlet provided in the central module 120 and the sucked air moves through the flow space between the baffle and the shroud plate so that the control rod driving device and the reactor Cooling of the head 200 can be facilitated.

도 2 를 참조하면 상기 모노레일(150)은 상기 원자로 상부 구조물(100)에 원주 방향으로 돌출되어 형성될 수 있고, 회전 가능하도록 구비되는 것이 좋다. 상기 모노레일(150)에는 승강장치(160)가 구비되고 모노레일 관통공(155)이 형성될 수 있다. 상기 승강장치(160)는 상기 모노레일(150)을 따라 원주 방향으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 상기 승강장치(160)는 상기 가이드 스터드(400)를 크레인(500)에 의해 승강시키기 위한 장치이다. 상술한 바와 같이 상기 가이드 스터드(400)는 상기 원자로 베셀(300)의 상부에 상기 원자로 헤드(200)를 결합시킬 때, 정위치에 결합될 수 있도록 유도하기 위한 것이다. 상기 원자로 베셀(300) 및 상기 원자로 헤드(200)에는 각각 플렌지(210, 310)가 형성되고, 상기 플렌지(210, 310)에는 삽입공(211, 311)이 각각 형성될 수 있다. 상기 원자로 베셀(300)에 상기 원자로 헤드(200)를 정확히 결합시키기 위해, 상기 원자로 베셀(300)에 형성된 상기 삽입공(311)과 상기 원자로 헤드(200)에 형성된 상기 삽입공(211)이 일치하도록 배열한다. 상기 삽입공(211,311)을 상호 일치시키기 위해 상기 가이드 스터드(400)를 활용하게 된다. 상기 원자로 베셀(300)의 플렌지(310)에 구비된 상기 삽입공(311)에 상기 가이드 스터드(400)를 삽입하면, 상기 삽입공(311)의 상부로 상기 가이드 스터드(400)가 돌출되어 결합되고, 돌출된 상기 가이드 스터드(400)에 상기 원자로 헤드(200)에 구비된 상기 삽입공(211)을 결합시키면, 상기 삽입공(211, 311)이 상호 일치되도록 상기 원자로 헤드(200)를 배치할 수 있다. 이와 같이 상기 원자로 헤드(200)를 상기 원자로 베셀(300)에 결합할 때 사용한 상기 가이드 스터드(400)를 분리하여 제거하는 데, 상기 원자로 상부 구조물(100)에 구비된 상기 모노레일(150)로 인해 간섭이 발생함은 이미 살펴본 바와 같다.Referring to FIG. 2, the monorail 150 may be formed to protrude in the circumferential direction to the reactor upper structure 100, and may be provided to be rotatable. The monorail 150 may be provided with a lifting device 160 and a monorail through-hole 155 may be formed. The elevating device 160 may be formed to be rotatable in the circumferential direction along the monorail 150. The elevating device 160 is a device for elevating the guide stud 400 by the crane 500. As described above, when the guide stud 400 couples the reactor head 200 to the upper portion of the reactor vessel 300, the guide stud 400 is intended to be coupled to the right position. Flanges 210 and 310 may be formed in the reactor vessel 300 and the reactor head 200, respectively, and insertion holes 211 and 311 may be formed in the flanges 210 and 310, respectively. In order to accurately couple the reactor head 200 to the reactor vessel 300, the insertion hole 311 formed in the reactor vessel 300 coincides with the insertion hole 211 formed in the reactor head 200. Arrange so that The guide studs 400 are used to match the insertion holes 211 and 311. When the guide stud 400 is inserted into the insertion hole 311 provided in the flange 310 of the reactor vessel 300, the guide stud 400 protrudes and joins to the upper portion of the insertion hole 311. When the insertion hole 211 provided in the reactor head 200 is coupled to the protruding guide stud 400, the reactor head 200 is disposed so that the insertion holes 211 and 311 coincide with each other. can do. As such, the guide stud 400 used to couple the reactor head 200 to the reactor vessel 300 is separated and removed due to the monorail 150 provided in the reactor upper structure 100. Interference occurs as already discussed.

상기 모노레일 관통공(155)은 상기 가이드 스터드(400)를 종래와 같이 수평 방향으로 이동시키기 않고, 상방으로 인양하여 제거할 수 있도록 형성된다. 상기 모노레일 관통공(155)은 상기 가이드 스터드(400)가 수평 방향으로의 유동 없이 수직 방향으로만 유동되어 결합되거나 분리될 수 있도록 상기 모노레일(150)에 천공되어 형성된다. 도 2 에서는 상기 모노레일 관통공(155)이 2개로 구비되는 예를 도시하고 있으나, 상기 모노레일 관통공(155)이 설계에 따라 다수개로 구비될 수 있음은 물론이다. 상기 모노레일 관통공(155)의 직경은 상기 가이드 스터드(400)가 통과하며 유동하기 위한 공간이므로, 상기 가이드 스터드(400)의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.The monorail through hole 155 is formed to be removed by lifting upward, without moving the guide stud 400 in the horizontal direction as in the prior art. The monorail through hole 155 is formed by being drilled in the monorail 150 so that the guide stud 400 flows in the vertical direction without being flowed in the horizontal direction and is coupled or separated. 2 illustrates an example in which two monorail through holes 155 are provided, but a plurality of monorail through holes 155 may be provided according to design. Since the diameter of the monorail through hole 155 is a space for the guide stud 400 to flow therethrough, the monorail through hole 155 may be larger than the diameter of the guide stud 400.

상기 승강장치(160)는 상기 모노레일 관통공(155)을 통과하며 유동되는 상기 가이드 스터드(400)를 인양하기 위한 장치로, 상기 크레인(500)에 의해 상기 가이드 스터드(400)를 인양할 때 활용되는 동력을 공급하는 전동 장치이다. 상기 승강장치(160)는 상기 모노레일(150)을 따라 원주 방향으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 모노레일 관통공(155)의 수가 상기 가이드 스터드(400)의 수보다 적은 경우에 상기 승강장치(160)가 상기 모노레일(150)을 따라 원운동하면서 상기 가이드 스터드(400)가 결합된 위치로 이동하여 인양할 수 있다.The elevating device 160 is a device for lifting the guide stud 400 flowing through the monorail through-hole 155, and is used to lift the guide stud 400 by the crane 500. It is a transmission device that supplies power. The elevating device 160 may be formed to be rotatable in the circumferential direction along the monorail 150. For example, when the number of the monorail through holes 155 is less than the number of the guide studs 400, the guide stud 400 is coupled while the elevating device 160 moves in a circular motion along the monorail 150. Can be moved to a lifted position.

상기 가이드 스터드(400)는 상술한 바와 같이 상기 크레인(500) 및 상기 승강장치(160)에 의해 승강될 수 있다. 상기 크레인(500)에는 와이어가 연결되고, 상기 가이드 스터드(400)의 상단 단부에 I볼트가 구비되어 I볼트에 와이어를 연결하여 인양하는 실시예를 고려할 수 있다.
The guide stud 400 may be elevated by the crane 500 and the lifting device 160 as described above. A wire is connected to the crane 500, and an I bolt is provided at an upper end of the guide stud 400, so that an embodiment of connecting and lifting a wire to the I bolt may be considered.

실시예 2Example 2

도 2 및 도 3 을 참조하면 실시예 2 의 원자로 상부 구조물(100)은 상기 모노레일 관통공(155)에 격벽(155-1)이 구비된다. 이하에서는 실시예 1 과의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 상기 모노레일(150)은 상면(151)과 하면(152)이 소정 간격으로 이격되어 결합되고, 내부가 중공된 구조물일 수 있다. 상기 모노레일(150)에 천공되어 형성되는 상기 모노레일 관통공(155)은 상기 상면(151)과 상기 하면(152)을 상하 방향으로 관통하여 형성되는데, 상기 모노레일 관통공(155)을 통과하며 유동할 때 상기 모노레일 관통공(155)이 상기 가이드 스터드(400)의 외주면을 감싸도록 상기 격벽(155-1)이 구비되는 것이 바람직하다. 이는 내부가 중공된 형태의 상기 모노레일(150)에서 상기 모노레일 관통공(155)이 단순히 상기 상면(151) 및 상기 하면(152)에 천공되어 형성되는 경우, 상기 모노레일 관통공(155)을 통과하며 유동하는 상기 가이드 스터드(400)가 경로를 이탈하여 상기 상면(151)에 의해 승강 동작이 방해될 수 있기 때문이다. 도 3 에서 도시된 바와 같이 상기 모노레일 관통공(155)이 상기 모노레일(150)에 천공되어 형성되되, 상기 상면(151)에 천공된 부위와 상기 하면(152)에 천공된 부위를 연결하도록 상기 격벽(155-1)이 형성되면, 상기 가이드 스터드(400)가 유동할 때 수평 방향으로 이동하거나 경로를 이탈하지 않고 인양할 수 있는 장점이 있다. 또한, 중공된 상기 모노레일(150)에 상기 모노레일 관통공(155)이 천공됨에 따라, 상기 모노레일(150)의 강도가 저하될 수 있다. 도 4 에서 상기 모노레일(150)의 각 부위에 대한 응력 분포를 도시하고 있는데, 상기 격벽(155-1)이 형성됨에 따라 상기 모노레일(150)의 구조적 강성 저하를 보완하였음을 확인할 수 있다.
2 and 3, the reactor upper structure 100 of Embodiment 2 is provided with a partition wall 155-1 in the monorail through hole 155. Hereinafter will be described focusing on the difference from the first embodiment. The monorail 150 may have a structure in which the upper surface 151 and the lower surface 152 are spaced apart at predetermined intervals, and have a hollow interior. The monorail through hole 155 formed by drilling the monorail 150 is formed by penetrating the upper surface 151 and the lower surface 152 in the up and down direction, and may flow through the monorail through hole 155. When the monorail through-hole 155 surrounds the outer circumferential surface of the guide stud 400, it is preferable that the partition wall 155-1 is provided. When the monorail through-hole 155 is simply formed in the upper surface 151 and the lower surface 152 in the monorail 150 of the hollow form inside, it passes through the monorail through-hole 155 This is because the guide stud 400 flowing out of the path may be prevented from being lifted by the upper surface 151. As shown in FIG. 3, the monorail through-hole 155 is formed by being punched in the monorail 150, and the partition wall connects a portion punched in the upper surface 151 and a portion punched in the lower surface 152. When the 155-1 is formed, the guide stud 400 may be lifted without moving in a horizontal direction or leaving a path when the guide stud 400 flows. In addition, as the monorail through-hole 155 is drilled in the hollow monorail 150, the strength of the monorail 150 may be lowered. In FIG. 4, the stress distribution of each portion of the monorail 150 is illustrated, and as the partition wall 155-1 is formed, it can be confirmed that the structural stiffness reduction of the monorail 150 is compensated for.

실시예 3Example 3

도 2 를 참조하면 실시예 3 에서는 상기 모노레일(150)이 상기 상부 모듈(110)과 상기 중앙부 모듈(120)이 결합되는 위치에 구비될 수 있다. 상기 모노레일(150)에는 상기 승강장치(160)가 구비되고, 상기 승강장치(160)는 상기 가이드 스터드(400)가 상기 크레인(500)에 의해 인양되기 위한 동력을 제공한다. 상기 원자로 상부 구조물(100)에서 상기 상부 모듈(110)과 상기 중앙부 모듈(120)이 결합되는 위치에 상기 모노레일(150)이 구비되면, 상기 모노레일(150)에 구비된 동력원인 상기 승강장치(160)가 적정 높이에 배치될 수 있다. 상기 원자로 상부 구조물(100)의 설계에 따라, 상기 모노레일(150)은 상기 중앙부 모듈(120)과 상기 하부 모듈(130)이 결합되는 위치, 또는 다른 위치에 구비될 수 있음은 물론이다.
Referring to FIG. 2, in the third embodiment, the monorail 150 may be provided at a position where the upper module 110 and the central module 120 are coupled to each other. The monorail 150 is provided with the lifting device 160, the lifting device 160 provides power for the guide stud 400 to be lifted by the crane 500. When the monorail 150 is provided at a position where the upper module 110 and the central module 120 are coupled in the reactor upper structure 100, the elevating device 160 is a power source provided in the monorail 150. ) May be placed at an appropriate height. According to the design of the reactor upper structure 100, the monorail 150 may be provided at a position where the central module 120 and the lower module 130 is coupled, or other positions.

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. Various modifications may be made at the level of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

100 : 원자로 상부 구조물 110 : 상부 모듈
120 : 중앙부 모듈 130 : 하부 모듈
150 : 모노레일 151 : 상면
152 : 하면 155 : 모노레일 관통공
155-1 : 격벽 160 : 승강장치
200 : 원자로 헤드 210 : 플렌지
211 : 삽입공
300 : 원자로 베셀 310 : 플렌지
311 : 삽입공
400 : 가이드 스터드 500 : 크레인100 reactor upper structure 110 upper module
120: central module 130: lower module
150: monorail 151: upper surface
152: lower surface 155: monorail through hole
155-1: bulkhead 160: lifting device
200: reactor head 210: flange
211: insertion hole
300: reactor vessel 310: flange
311: insertion hole
400: guide stud 500: crane

Claims

Air is provided in the upper part of the reactor head 200 that opens and closes the upper part of the reactor vessel 300 in which the nuclear fission reaction proceeds, and the shroud plate formed by opening up and down and spaced apart along the inner circumferential surface of the shroud plate is fixed through air. In the reactor upper structure 100 including the upper module 110, the central module 120, the lower module 130 to form a flow path of,
The reactor upper structure 100 is provided with a monorail 150 is formed to protrude in a circumferential direction rotatable,
The monorail 150 is rotatably formed along the monorail 150 in a circumferential direction, and insertion holes 211 are formed in the reactor vessel 300 and the flanges 210 and 310 of the reactor head 200, respectively. And elevating device 160 for elevating the guide stud 400 coupled to the 311 by the crane 500,
The monorail is formed by punching the monorail 150 so that the guide stud 400, which is lifted by the elevating device 160 and the crane 500 can be combined or separated to flow in the vertical direction without flow in the horizontal direction The upper structure of the unitary reactor, characterized in that at least one through-hole 155 is provided.

The method of claim 1,
The monorail 150 is coupled to the upper surface 151 and the lower surface 152 spaced at a predetermined interval,
The monorail through hole 155 is formed by penetrating the upper surface 151 and the lower surface 152 in a vertical direction, and partitions the outer wall of the guide stud 400 through which the monorail through hole 155 flows. The upper structure of the unitary reactor, characterized in that (155-1) is provided.

The method according to claim 1 or 2,
The monorail 150 is the upper structure of the unitary reactor, characterized in that provided in the position where the upper module 110 and the central module 120 in the upper structure of the reactor.