KR101222012B1

KR101222012B1 - 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치

Info

Publication number: KR101222012B1
Application number: KR1020110067726A
Authority: KR
Inventors: 신중철; 김순기; 주진만; 강대희
Original assignee: 한전원자력연료 주식회사
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-14
Also published as: CN102867553B; US8832952B2; US20130008041A1; CN102867553A

Abstract

본 발명은 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 관한 것으로, 경수로에서 사용되어진 수직으로 세워진 복수의 핵연료봉 외경을 측정하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 있어서, 하부에 구비되고, 바닥에 고정되어 외력으로 인한 진동에도 고정상태를 유지하는 지지유닛; 상기 지지유닛의 상부에 장착되되, 승강이 가능하게 구비되어 복수의 핵연료봉의 길이 방향의 외경상태를 측정하는 측정유닛; 및 상기 측정유닛에 연동되게 구비되어 측정된 핵연료봉 외경상태의 이상 여부를 전기적 신호로 변환하여 외부로 전송시키는 트랜스듀서; 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 복수의 핵연료봉 외경 전체를 상, 하로 승강하여 측정함으로써 측정되는 핵연료봉 외경의 이상 여부를 정확히 파악할 수 있어 핵연료봉의 수명단축을 예방할 수 있다.
또한, 핵연료봉 집합체를 해체하지 않은 상태에서 핵연료봉 외경을 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.

Description

핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치{MEASURING DEVICE FOR THE FUEL ROD OUTSIDE DIAMETER OF NUCLEAR FUEL ASSEMBLY}

본 발명은 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 핵연료봉 외경 전체를 상, 하로 승강하여 측정함으로써 측정되는 핵연료봉 외경의 이상 여부를 정확히 파악할 수 있으며, 핵연료봉 집합체를 해체하지 않은 상태에서 핵연료봉 외경을 신속하고 효율적으로 측정할 수 있는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 관한 것이다.

원자력 발전은 경수로에 수용되어 사용되어지는 핵연료를 이용하여 핵분열시 생성되는 에너지를 이용하여 1차 냉각수를 가열하고, 가열된 에너지로 인해 증기발생기에서 2차 냉각수로 에너지를 전달하여 발생된 증기를 통해 증기터빈에서 회전에너지를 변환하여 발전기에서 전기를 생산하는 구조로 이루어진다.

일반적으로 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치는 경수로에서 사용되어진 수직으로 세워진 복수의 핵연료봉 외경을 연료 저장소에서 측정하는 장치이다.

이러한 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치를 이용하여 핵연료봉의 외경을 측정하여 이상 여부를 파악하게 된다.

종래기술들의 예로 대한민국등록특허공보 제10-0375046호의 “사용 후 핵연료봉 갭 측정방법과 그 장치”, 대한민국공개특허공보 제10-2003-0081533호의 “핵연료용 피복 튜브의 층두께를 초음파로 측정하는 방법”등이 있다.

그러나, 종래에는 외경측정장치가 핵연료봉의 외경 전체를 측정할 수 없는 문제점이 있다.

이로 인해, 측정할 수 없는 핵연료봉의 이상 여부를 정확히 파악할 수 없어 핵연료봉의 수명단축을 초래하는 문제점도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 복수의 핵연료봉 외경 전체를 상, 하로 승강하여 측정함으로써 측정되는 핵연료봉 외경의 이상 여부를 정확히 파악할 수 있어 핵연료봉의 수명단축을 예방할 수 있고, 핵연료봉 집합체를 해체하지 않은 상태에서 핵연료봉 외경을 신속하고 효율적으로 측정할 수 있는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 경수로에서 사용되어진 수직으로 세워진 복수의 핵연료봉 외경을 측정하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 있어서, 하부에 구비되고, 바닥에 고정되어 외력으로 인한 진동에도 고정상태를 유지하는 지지유닛; 상기 지지유닛의 상부에 장착되되, 승강이 가능하게 구비되어 복수의 핵연료봉의 길이 방향의 외경상태를 측정하는 측정유닛; 및 상기 측정유닛에 연동되게 구비되어 측정된 핵연료봉 외경상태의 이상 여부를 전기적 신호로 변환하여 외부로 전송시키는 트랜스듀서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 측정유닛은, 상기 지지유닛에 장착되되, 상기 지지유닛에 구비된 에어모터에 의해 승강되는 베이스부; 및 상기 베이스부에 장착되어 일측에 상기 트랜스듀서가 연동되며, 타측에 측정대상 핵연료봉의 외경이 접촉되는 한 쌍의 접촉암이 구비되는 길이변형부; 를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 측정유닛은, 상기 한 쌍의 접촉암에 수직으로 대응되게 구비된 롤러부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 트랜스듀서는 LVDT로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 접촉암이 연장된 길이는 상기 한 쌍의 접촉암이 동시에 복수의 핵연료봉에 접촉될 수 있는 길이 이상인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 한 쌍의 접촉암은 상호 마주보는 면에 함몰된 밀착홈이 형성된 것이 바람직하다.

상기 구성의 본 발명은, 복수의 핵연료봉 외경 전체를 상, 하로 승강하여 측정함으로써 측정되는 핵연료봉 외경의 이상 여부를 정확히 파악할 수 있어 핵연료봉의 수명단축을 예방할 수 있다.

또한, 핵연료봉 집합체를 해체하지 않은 상태에서 핵연료봉 외경을 신속하고 효율적으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치의 측정유닛과 트랜스듀서의 결합상태를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치의 측정유닛 분리상태를 나나태는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 측정유닛에 핵연료봉이 구비되는 상태를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 측정유닛의 한 쌍의 접촉암에 핵연료봉이 접촉되는 상태를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 경수로에서 사용되어진 수직으로 세워진 복수의 핵연료봉(400) 외경을 측정하는 장치로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외경측정장치의 측정유닛(200)에 접촉되는 핵연료봉(400)이 상, 하로 승강되어 핵연료봉(400)의 외경 전체가 측정된다.

핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치는 지지유닛(100), 측정유닛(200) 및 트랜스듀서(Transduser)(300)를 포함한다.

지지유닛(100)은 사각형 형상으로 이루어져 하부가 바닥에 고정되어 외력으로 인한 진동에도 고정상태를 유지한다.

지지유닛(100)은 승강이 가능하게 구비되어 복수의 핵연료봉(400)의 길이 방향의 외경상태를 측정하는 측정유닛(200)이 상부에 장착되어 지지유닛(100)에 구비된 에어모터에 의해 측정유닛(200)이 상, 하로 승강이 자유자재로 된다.

측정유닛(200)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 직사각형 형상의 넓은 판재로 이루어진 베이스부(210)가 포함된다.

베이스부(210)는 상부면 일단에 "

" 형 형상으로 이루어진 고정부(240)가 일체형으로 고정된다.

구체적으로 살펴보면, 베이스부(210)보다 작은 판재로 이루어진 고정부(240)의 하부면이 베이스부(210)의 상부면에 고정되고, 고정부(240)는 판재의 일단에 상부방향으로 직각되게 장착된 상부면에 "∩" 형 형상으로 이루어진 삽입편(241)이 결합된다.

삽입편(241)은 아래에서 설명하게 되는 롤러부(230)가 사이에 개재된 상태에서 삽입편(241)의 양측면에 형성된 홈에 회동핀(231)이 삽입되어 롤러부(230)의 중앙을 관통하여 고정된다.

롤러부(230)는 원통형 형상으로 형성되되, 내측방향으로 소정의 깊이로 홈이 형성되어 측정되는 핵연료봉(400)의 일측면이 밀착되어 전후, 좌우로 흔들림이 없도록 하여 측정하고자 하는 핵연료봉(400)이 안정적으로 상, 하로 승강할 수 있도록 한다.

베이스부(210)에 장착되어 일측에 트랜스듀서(300)가 연동되며, 타측에 측정대상인 핵연료봉(400)의 외경이 접촉되는 한 쌍의 접촉암(221)이 길이변형부(220)에 구비된다.

구체적으로 살펴보면, 길이변형부(220)는 사각형 형상의 길이방향으로 길게 형성되는 것으로, 고정부(240)의 판재 상부면에 안착된다.

길이변형부(220)는 중앙에 길이변형부(220)의 고정상태를 유지시키는 결합부(250)가 장착되는 것으로, 결합부(250)는 내측으로 오목하게 형성되어 길이변형부(220)를 충분히 수용할 수 있을 정도의 폭으로 이루어져 길이변형부(220)가 좌, 우로 흔들리는 것을 차단한다.

고정부(240)와 결합부(250)의 사이에 개재되어 베이스부(210)의 상부면 일단에 마감부(260)가 결합된다.

마감부(260)는 "∩" 형 형상으로 이루어져 베이스부(210)의 폭과 동일하게 형성된다.

한편, 길이변형부(220)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 타측에 구비된 한 쌍의 접촉암(221)은 연장된 길이는 한 쌍의 접촉암(221)이 동시에 복수의 핵연료봉(400)에 접촉될 수 있는 길이 이상으로 이루어진다.

한 쌍의 접촉암(221)은 상호 마주보는 일측면에 함몰된 밀착홈(222)이 형성된다.

밀착홈(222)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 접촉암(221)의 내측면에 타원형 형상으로 이루어져 복수의 핵연료봉(400) 중 어느 하나가 밀착되어 고정된다.

즉, 밀착홈(222)은 내부에 밀착된 핵연료봉(400)으로 인해 측정하고자 하는 다른 핵연료봉의 간섭을 받지 않도록 하기 위한 것이다.

측정유닛(200)은 측정된 핵연료봉(400) 외경상태의 이상 여부를 전기적 신호로 변환하여 외부로 전송시키는 트랜스듀서(300)가 연동되게 구비된다.

트랜스듀서(300)는, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 측정유닛(200)의 구성요소인 길이변형부(220)의 한 쌍의 접촉암(221)에 대응되는 일측에 장착된다.

트랜스듀서는 LVDT(The Linear Variable Differential Transformer)로 이루어진 것으로, 선형 거리 차이를 측정하는 전기적 신호로 변환하는 형태를 말하는데 3개의 솔레노이드 코일이 튜브주변에 위치하고 있으며, 그 중에 가운데 코일이 주된 것이고 나머지 두 개가 바깥에 위치한다.

따라서, 실린더 형태의 자석 코어가 튜브 중심을 따라 이동하여 측정대상인 핵연료봉(400)의 위치값을 외부로 전송시켜 알려준다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 따른 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치의 사용상태 및 작동상태에 관하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥에 고정되어 외력으로 인한 고정상태를 유지하는 지지유닛(100)의 상부에 측정유닛(200)을 장착시킨다.

장착된 측정유닛(200)은 지지유닛(100)에 구비된 에어모터에 의해 상, 하로 승강된다.

측정유닛(200)은 구성요소인 베이스부(210)의 상부면 일단에 "

" 형 형상의 고정부(240)가 일체형으로 고정되는 것으로, 고정부(240)는 상부면에 결합된 삽입편(241)의 사이에 롤러부(230)가 개재된 상태에서 삽입편(241)의 양측면에 형성된 홈에 회동핀(231)을 삽입하여 롤러부(230)를 고정시킨다.

길이변형부(220)는 미리 일측에 트랜스듀서(300)를 장착한 상태에서 고정부(240)의 판재 상부면에 안착된다.

고정부(240)에 안착된 길이변형부(220)는 중앙에 위치한 결합부(250)가 아래로 내려가면서 길이변형부(220)의 전체 폭을 수용하게 된다.

마지막으로 고정부(240)와 결합부(250)의 사이에 개재되는 마감부(260)는 베이스부(210)의 상부면에 견고하게 결합된다.

이와 같이, 결합된 측정유닛(200)은 길이변형부(220)의 일측에 구비된 한 쌍의 접촉암(221)에 측정대상인 복수의 핵연료봉(400)이 밀착된다.

지지유닛(100)에 장착된 측정유닛(200)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지유닛(100)에 구비된 에어모터로 인해 상, 하로 승강되는 것으로, 상, 하로 승강 중인 측정유닛(200)은 핵연료봉(400)의 외경을 측정하는 과정에서 이상 여부를 측정하게 된다.

따라서, 측정유닛(200)은 한 쌍의 접촉암(221)이 구비된 일측에 대응되는 타측에 장착된 트랜스듀서(300)를 이용하여 핵연료봉(400)의 외경에서 측정된 이상 여부에 따른 정보를 외부로 전송시킨다.

한편, 한 쌍의 접촉암(221)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상호 마주보는 내측면에 함몰된 밀착홈(222)에 복수의 핵연료봉(400) 중 어느 하나가 밀착되어 고정된 상태에서 또 다른 어느 하나의 핵연료봉 외경을 측정한다.

또한, 측정유닛(200)은 핵연료봉(400)의 외경을 측정하는 과정에서 지니치거나 미심쩍은 부분이 있으면 지지유닛(100)에 구비된 에어모터를 이용하여 상, 하 승강을 조절하여 더욱더 정확히 측정할 수 있다.

핵연료봉(400)은 측정유닛(200)으로부터 측정되지 않은 부분을 측정할 경우에 핵연료봉 집합체를 회전시켜 위와 같은 순서로 적용시킨다.

이에, 본 발명에 따르면, 복수의 핵연료봉 외경 전체를 상, 하로 승강하여 측정함으로써 측정되는 핵연료봉 외경의 이상 여부를 정확히 파악할 수 있어 핵연료봉의 수명단축을 예방할 수 있다.

100 : 지지유닛 200 : 측정유닛
210 : 베이스부 220 : 길이변형부
221 : 접촉암 222 : 밀착홈
230 : 롤러부 231 : 회동핀
240 : 고정부 241 : 삽입편
250 : 결합부 260 : 마감부
300 : 트랜스듀서 400 : 핵연료봉

Claims

경수로에서 사용되어진 수직으로 세워진 복수의 핵연료봉 외경을 측정하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치에 있어서,
하부에 구비되고, 바닥에 고정되어 외력으로 인한 진동에도 고정상태를 유지하는 지지유닛;
상기 지지유닛의 상부에 장착되되, 승강이 가능하게 구비되어 복수의 핵연료봉의 길이 방향의 외경상태를 측정하는 측정유닛; 및
상기 측정유닛에 연동되게 구비되어 측정된 핵연료봉 외경상태의 이상 여부를 전기적 신호로 변환하여 외부로 전송시키는 트랜스듀서; 를 포함하되,
상기 측정유닛은,
상기 지지유닛에 장착되되, 상기 지지유닛에 구비된 에어모터에 의해 승강되는 베이스부; 및
상기 베이스부에 장착되어 일측에 상기 트랜스듀서가 연동되며, 타측에 측정대상 핵연료봉의 외경이 접촉되는 한 쌍의 접촉암이 구비되는 길이변형부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 측정유닛은,
상기 한 쌍의 접촉암의 수직 위치에 핵연료봉을 지지하여 상하 승강을 안내하도록 구비된 롤러부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 트랜스듀서는 LVDT로 이루어진 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 접촉암이 연장된 길이는 상기 한 쌍의 접촉암이 동시에 복수의 핵연료봉에 접촉될 수 있는 길이 이상인 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 접촉암은 상호 마주보는 면에 함몰된 밀착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 핵연료집합체의 핵연료봉 외경 측정장치.