KR101072801B1 - 원자로용 부속품 회전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵연료 또는 검사 대상물 등과 같은 원자로용 부속품을 반전시키기 위한 회전장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자로용 부속품 회전장치는 원자로의 어느 일 측 영역에 배치되는 베이스와; 상기 베이스에 장착되는 거치부와; 내부에 하나 이상의 수용부가 구비되는 튜브가 상기 거치부 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 튜브의 양 단부에 롤러가 구비된 덮개가 자중에 의해 개폐 가능하게 구성되는 회전 수납부와; 상기 베이스에 장착되며, 상기 롤러가 밀착되어 활주 가능하도록 원호 상의 활주면이 구비되는 롤러 가이드와; 상기 거치부에 장착되어 상기 회전 수납부의 튜브를 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부;를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 방사능이 차폐된 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전이 가능하고, 회전하는 동안 수납된 공간으로 부터의 이탈이 방지될 수 있으며, 또한 상부 방향으로 배치되는 회전 수납부의 영역이 항시 개방되어 투입 및 배출 또는 검사가 용이하게 이루어질 수 있다.
원자로, 회전장치, 핵연료, 검사 대상물, 반전, 연소

Description

원자로용 부속품 회전장치{ROTATING APPARATUS FOR ACCESSORIES OF NUCLEAR REACTOR}
본 발명은 핵연료 또는 검사 대상물 등과 같은 원자로용 부속품을 반전시키기 위한 회전장치에 관한 것이다.
일반적으로 원자로에는 핵연료를 비롯하여 다양한 부속품이 구비되고 있다. 이 중 연구용 원자로에서는 부속품으로 핵연료 집합체가 장전되어 핵분열에 의한 연소를 통해 열교환이 이루어지도록 구성되고 있다.
원자로에 장전되는 핵연료 집합체는 핵분열에 의한 연소가 핵연료 집합체 전체 영역에서 균일하게 일어나지 않고 어느 일 단부에서 다른 일 단부로 점층적으로 진행되는 형태로 일어나게 된다. 이 경우, 연소의 효율을 매우 저하되는 문제가 발생한다.
따라서, 원자로의 부속품인 핵연료 집합체는 상대적으로 연소의 진행이 더딘 다른 단부의 연소효율을 증진시키기 위하여 일정 기간 연소가 진행된 후 분리하여 반대 방향으로 재 장전시켜 보다 균일한 연소가 이루어질 수 있도록 할 필요가 있다. 보통은 핵연료 집합체의 장전 상태를 수직 방향으로 이루어져 있고, 핵연료 집 합체로부터 방출되는 방사능 등으로 인하여 작업자가 직접 분리 및 재장전을 하기가 매우 어렵다.
이러한 문제로 인해 핵연료 집합체의 재장전을 위해 반전시킬 수 있는 장치의 연구가 요구된다.
한편, 원자로에는 다양한 다른 부속품들이 구비되고 있는데, 이러한 부속품들 중에는 일정 기간 후에 그 상태의 측정이나 검사 등이 이루어져야만 하는 부속품이 존재한다. 이 경우에도 분리된 부속품을 방사선이 차폐되는 영역에 놓고 회전시켜 가면서 상태의 측정 또는 검사를 수행하여야만 한다. 이 경우에도 방출되는 방사능 등으로 인하여 작업자가 부속품의 분리 및 결합 등의 작업이 어려울 뿐만 아니라 부속품의 상태 측정 또는 검사 등을 수행하기 위한 부속품의 회전 작업 등이 매우 어렵다.
본 발명은 종래의 연구용 원자로에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 일 목적은 방사능이 차폐된 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 작업자가 방사능으로부터 안전한 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전시키는 것이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 수납된 핵연료 집합체 또는 검사 대상물이 회전하는 동안 수납된 공간으로 부터의 이탈이 방지되면서도 상부 방향의 영역이 개방되어 투입 및 배출 또는 검사가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 목적은 핵연료 집합체 또는 검사 대상물의 회전을 위하여 수납되는 튜브의 덮개가 자중에 의해 열리고 닫힐 수 있도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 원자로용 부속품 회전장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명은 기본적으로, 방사능이 차폐된 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전이 가능하도록 구성되는 것을 기초로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 원자로용 부속품 회전장치는 원자로의 어느 일 측 영역에 배치되는 베이스와; 베이스에 장착되는 거치부와; 내부에 하나 이상의 수용부가 구비되는 튜브가 거치부 상에 회전 가능하게 장착되고, 튜브의 양 단부에 롤러가 구비된 덮개가 자중에 의해 개폐 가능하게 구성되는 회전 수납부와; 베이스에 장착되며, 롤러가 밀착되어 활주 가능하도록 원호 상의 활주면이 구비되는 롤러 가이드와; 거치부에 장착되어 회전 수납부의 튜브를 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부;를 포함하여 구성될 수도 있다.
이 경우, 튜브에는 회전시 덮개가 자중에 의해 개폐 가능하도록 개방각도를 제한하기 위한 스토퍼가 더 구비될 수도 있다. 한편, 튜브의 수용부는 단면이 사각으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 튜브는 길이 방향을 따라 어느 일 측면에 검사용 창이 더 형성될 수도 있다.
한편, 롤러 가이드는 활주면의 단부가 튜브의 회전축 보다 높은 위치에 배치되도록 구성될 수도 있다.
그리고, 회전 구동부는 웜기어 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 웜기어는 피동기어와 구동기어가 구비될 수 있다. 한편, 피동기어는 튜브의 회전을 위한 동력 전달이 가능하도록 회전축의 일 단부에 장착될 수 있다. 다른 한편, 구동기어는 일 단부에 회전 동력을 제공하는 장치 또는 기구의 장착을 위한 연결부가 구비되며, 피동기어에 동력을 전달하도록 거치부에 회전 가능하게 장착될 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 방사능이 차폐된 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 작업자가 방사능으로부터 안전한 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전시키는 것이 용이하게 이루어질 수 있다.
그리고 또한, 본 발명에 따르면, 수납된 핵연료 집합체 또는 검사 대상물이 회전하는 동안 수납된 공간으로 부터의 이탈이 방지될 수 있으며, 또한 상부 방향으로 배치되는 영역이 항시 개방되어 투입 및 배출 또는 검사가 용이하게 이루어질 수 있다.
그리고 또한, 본 발명에 따르면, 핵연료 집합체 또는 검사 대상물의 회전을 위하여 수납되는 튜브의 덮개가 자중에 의해 열리고 닫힐 수 있게 되어 작업이 보다 편리하면서 덮개의 개폐를 위한 부가적인 장치 또는 작업의 수행이 요구되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 원자로용 부속품 회전장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.
그리고 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 방사능이 차폐된 영역에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 뒤집거나 회전이 가능하도록 구성되는 것을 기초로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로용 부속품 회전장치(100)는 핵연료 집합체 또는 검사(조사) 대상물이 수납되어 회전 가능하도록 회전 수납부(150)가 구비될 수 있고, 상기 회전 수납부(150)는 회전되어 수납된 핵연료 집합체 또는 검사 대상물이 반전되거나 또는 일정 각도로 회전된 상태에서 정지되어 요구되는 검사 또는 조사가 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 실시예에 따른 구성의 일 예를 좀더 구체적으로 설명하면, 원자로의 어느 일 영역에 베이스(110)가 고정되고, 상기 베이스(110)에는 회전 수납부(150)의 설치를 위한 거치부(120)가 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 거치부(120)는 상기 회전 수납부(150)가 회전 가능하도록 장착되는 브라켓(121)이 구비되고, 상기 브라켓(121)이 일정 높이에 배치되도록 다리(122)가 구비될 수도 있다.
이 경우, 원자로의 어느 일 영역에 다리(122)가 직접 고정될 수 있는 경우에는 별도의 베이스(110)를 구비하지 않고 다리(122)의 하단부가 직접 원자로의 어느 일 영역에 고정되도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 거치부(120)를 구성하는 브라켓(121)에는 회전 수납부(150)가 회전 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 회전 수납부(150)는 그 길이의 중심부가 상기 브라켓(121)에 결합되어 회전이 이루어지도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 브라켓(121)에는 상기 회전 수납부(150)로 회전을 위한 동력을 제공하기 위하여 회전 구동부(140)가 장착될 수 있다.
상기와 같은 구성의 일예를 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 회전 구동부(140)는 브라켓(121)에 결합되는 회전축(141)이 구비될 수 있다. 상기 회전축(141)에는 회전 수납부(150)가 결합되어 회전축(141)과 함께 회전이 이루어지도록 구성될 수도 있다. 그리고, 회전 수납부(150)가 결합된 회전축(141)에 회전 구동력을 제공하기 위하여 웜기어와 같은 구조의 동력 제공수단이 구비될 수도 있다. 예를 들어, 피동기어(142)는 상기 회전축(141)의 어느 일 단부에 결합되어 회전축(141)을 회전시키므로 회전축(141)에 결합된 회전 수납부(150)가 회전될 수 있도록 구성하고, 상기 브라켓(121)에는 피동기어(142)와 맞물리게 되는 구동기어(143)가 결합되도록 구성할 수도 있다.
상기 구동기어(143)의 일 단부에는 연결부(143a)가 구비되어 회전 동력이 제공 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 구동기어(143)를 회전시키기 위한 로드 등이 상기 연결부(143a)에 착탈 가능하게 결합되게 하고 작업자가 방사능이 차폐되거나 또는 방사능에 노출되지 않는 영역에서 로드(미도시)를 이용하여 구동기어(143)를 회전시킬 수 있도록 구성할 수도 있다. 다른 한편, 상기 연결부(143a)가 모터 등과 같은 동력 발생수단(미도시)에 연결되도록 하여 회전력이 제공되도록 구성할 수도 있다.
상기 회전 수납부(150)는 핵연료 집합체 또는 검사 대상물의 수용이 가능하도록 내부에 하나 이상의 수용부(151a)가 형성되는 튜브(151)로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 튜브(151)는 양측 단부가 개구된 구조로 이루어질 수 있고, 그 길이 방향의 중심이 상기 회전축(141)에 결합되어 회전 구동부(140)에 의해 회전 가능하게 장착될 수 있다.
상기 튜브(151)의 개구된 양 단부에는 덮개(152)가 힌지(152a)에 의해 개폐 가능하도록 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 덮개(152)는 상기 튜브(151)가 일정 각도로 회전되었을 때, 자중에 의해 닫히거나 열릴 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 덮개(152) 자체가 일정한 하중을 갖도록 구성되거나, 또는 덮개(152)의 어느 일 영역에 하중이 부가되어 개폐 가능하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 튜브(151)의 일 단부가 상부 위치에서 하부 위치로 회전하게 될 때, 상기 덮개(152)가 자중에 의해 닫히게 되고, 하부 위치에서 상부 위치로 회전하게 될 때, 자중에 의해 상기 덮개(152)가 개방될 수 있다.
그리고, 상기 튜브(151)는 단부 영역에 상기 덮개(152)의 개방된 각도가 일정 각도 이상으로 개방되지 않도록 스토퍼(154)가 더 구비될 수도 있다.
상기 회전 수납부(150)는 하방으로 회전된 튜브(151)의 단부에서 덮개(142)가 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 덮개(142)를 지지하는 수단이 더 구비될 수도 있다. 이와 같은 구성의 일 예로, 상기 덮개(152)에는 롤러(153)가 더 구비되고, 상 기 베이스(110)에는 상기 롤러(153)가 밀착되어 덮개(152)가 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 가압하게 되는 롤러 가이드(130)가 더 구비될 수 있다.
상기 롤러 가이드(130)는 원호 형상의 활주면(131)이 형성되어 상기 덮개(152)에 구비되는 롤러(153)가 굴러갈 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 활주면(131)는 튜브(151)의 단부에 구비된 롤러(153)가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 활주면(131)은 가능한 회전 구동부(140)에 대한 저항을 최소화 하면서도 덮개(152)가 닫힌 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 활주면(131)은 양 단부가 회전축(141)의 높이 보다 더 높게 형성되어 튜브(151)의 수용부(151a)에 수납된 핵연료 집합체 또는 검사 대상물이 회전력 또는 자중에 의해 이탈될 수 있는 위치 이전부터 상기 롤러(153)가 활주면(131)에 이해 지지될 수 있도록 구성될 수도 있다.
한편, 검사 대상물은 상황에 따라 완전이 반전된 위치가 아닌 일정 각도로 회전된 상태 또는 수평 상태에서 측면에 대하여 이루어지는 검사가 요구될 수도 있다. 이를 위하여, 상기 튜브(151)에는 길이 방향을 따라 어느 일 이상의 측면에 검사용 창(미도시)이 더 형성될 수도 있다.
다른 한편, 상기 튜브(151)는 단면이 사각의 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 수용부(151a)의 내부에 삽입된 핵연료 집합체 또는 검사 대상물의 단부에 부착된 장착물을 분리하기 위한 일종의 지그 역할을 수행할 수도 있게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 회전 수납부(150)가 회전하면서 덮개(152)가 개폐 되는 상태는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
도 4의 (a)에 도시된 것과 같이, 처음 회전 수납부(150)가 수직 방향으로 회전된 상태에서는 상부 위치에 놓여진 덮개(152)가 개방된 상태를 유지하게 된다. 즉, 상부 위치에 놓여진 덮개(152)가 개방되어 핵연료 집합체 또는 검사 대상물의 수납이 가능하게 된다. 이 상태에서 회전 수납부(150)를 정지시키고, 원자로에서 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 꺼내어 상기 수용부(151a)에 핵연료 집합체 또는 검사 대상물이 장전하게 된다.
상기 수용부(151a)에 핵연료 집합체 또는 검사 대상물을 장전한 후에는 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이 일정 각도로 상기 회전 수납부(150)를 회전시키면 상부에 위치된 덮개(152)가 자중에 의해 닫히게 되고, 도 4의 (c)에 도시된 것과 같이 상기 회전 수납부(150)를 더 회전시키게 되면, 롤러 가이드(130)의 활주면(131)에 덮개(152)에 구비된 롤러(153)가 밀착되어 활주하게 되면서 덮개(152)는 닫힌 상태가 안정적으로 유지하게 된다.
도 4의 (d)에 도시된 것과 같이 상기 회전 수납부(150)가 더 회전을 하게 되면, 하부에 위치되었던 다른 덮개(152)가 활주면(131)으로 부터 벗어나게 되고, 자중에 의해 덮개(152)가 개방된다. 그 후, 상기 회전 수납부(150)를 수직 상태로 더 회전시키게 되면, 하부 위치에 있던 튜브(151)의 단부가 닫혀있던 덮개(152)가 개방된 상태로 상부 위치로 이동하여 정지하게 되고, 장전되었던 핵연료 집합체 또는 검사 대상물은 방향이 뒤집어진 상태로 꺼낼 수 있게 된다.
본 발명에 따른 원자로용 부속품 회전장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용되는 것이 아니라, 다양한 변형을 위하여 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자로용 부속품 회전장치의 구조를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원자로용 부속품 회전장치의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 원자로용 부속품 회전장치의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 원자로용 부속품 회전장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100 ... 회전장치 110 ... 베이스
120 ... 거치부 121 ... 브라켓
122 ... 다리 130 ... 롤러 가이드
131 ... 활주면 140 ... 회전 구동부
141 ... 회전축 142 ... 피동기어
143 ... 구동기어 143a ... 연결부
150 ... 회전 수납부 151 ... 튜브
152 ... 덮개 152a ... 힌지
153 ... 롤러 153a ... 브라켓
154 ... 스토퍼

Claims (7)

  1. 원자로의 어느 일 측 영역에 배치되는 베이스와;
    상기 베이스에 장착되는 거치부와;
    내부에 하나 이상의 수용부가 구비되는 튜브가 상기 거치부 상에 회전 가능하게 장착되고, 상기 튜브의 양 단부에 롤러가 구비된 덮개가 자중에 의해 개폐 가능하게 구성되는 회전 수납부와;
    상기 베이스에 장착되며, 상기 롤러가 밀착되어 활주 가능하도록 원호 상의 활주면이 구비되는 롤러 가이드와;
    상기 거치부에 장착되어 상기 회전 수납부의 튜브를 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브에는 회전시 덮개가 자중에 의해 개폐 가능하도록 개방각도를 제한하기 위한 스토퍼가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 수용부는 단면이 사각으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브는 길이 방향을 따라 어느 일 측면에 검사용 창이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 롤러 가이드는 활주면의 단부가 튜브의 회전축 보다 높은 위치에 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 구동부는 웜기어 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 웜기어는 피동기어와 구동기어가 구비되며,
    상기 피동기어는 튜브의 회전을 위한 동력 전달이 가능하도록 회전축의 일 단부에 장착되고,
    상기 구동기어는 일 단부에 회전 동력을 제공하는 장치 또는 기구의 장착을 위한 연결부가 구비되며, 피동기어에 동력을 전달하도록 거치부에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 원자로용 부속품 회전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200239421Y1 (ko) 2001-04-30 2001-10-12 케이앤티(주) 손상 핵연료 검사장비용 조정장치
KR200367042Y1 (ko) 2004-08-17 2004-11-09 한국전력공사 핵연료 집합체 및 제어봉 집합체의 육안검사 장치용 거치대

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