KR101353964B1 - A Vibration Isolator for Nuclear Fuels subjected to External Dynamic Loads - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부의 수평방향 진동을 효과적으로 절연할 수 있도록 하는 수동제진 방식의 핵연료집합체 제진용 지지대에 관한 것으로, 사각 형태의 프레임으로써 각 코너에 수직으로 연장 형성된 수직빔(112)을 갖는 하부프레임(110)과; 상기 수직빔의 상부에 각각에 안착되어 수평면에 대해 서로 직각 방향으로 각각 이동 가능하게 마련된 수평가동부(120)와; 사각 형태의 프레임으로써 상기 수평가동부(120)에 각각 안착 위치하게 되며, 네 개의 변에 각각 상기 하부프레임(110)을 지향하도록 연직 하방으로 마련되는 탄성부재를 갖는 상부프레임(130)과; 상기 탄성부재에 각각 고정되는 고정플레이트(140)와; 양측 단부가 상기 고정플레이트(140)와 상기 하부프레임(110)의 각 수직빔(112)에 수평하게 연결되는 유연보(151)(152)로 구성되어, 원자로에 공급되는 냉각수의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 유연보만으로 이루어진 수동제진수단에 의해 핵연료집합체에 발생될 수 있는 수평방향의 진동을 효과적으로 제진하여 연료봉의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a support for vibration suppression of the nuclear fuel assembly of a passive vibration damping method to effectively insulate the external horizontal vibration, the lower frame having a vertical beam (112) formed perpendicular to each corner as a rectangular frame ( 110); A horizontal movable part 120 mounted on each of the vertical beams so as to be movable in a direction perpendicular to each other with respect to a horizontal plane; An upper frame 130 having a resilient member vertically downward to direct the lower frame 110 on each of the four sides of the horizontal movable part 120 as a rectangular frame; Fixed plates 140 fixed to the elastic members, respectively; Both ends are composed of flexible beams 151 and 152 connected horizontally to the fixed plate 140 and the vertical beams 112 of the lower frame 110 to influence the flow of cooling water supplied to the reactor. Without giving an effective vibration damping in the horizontal direction that can be generated in the fuel assembly by the passive vibration damping means consisting of only the flexible beam has the effect of preventing damage to the fuel rods.
Description
본 발명은 핵연료집합체 제진용 지지대에 관한 것으로, 특히 외부의 수평방향 진동을 효과적으로 절연할 수 있도록 하는 수동제진 방식의 핵연료집합체 제진용 지지대에 관한 것이다.
The present invention relates to a support for vibration suppression of a nuclear fuel assembly, and more particularly, to a support for vibration suppression of a nuclear fuel assembly of a passive vibration damping method to effectively insulate external horizontal vibrations.
원자력 발전소는 농축된 우라늄을 연료로 사용하여 전력을 발생시키므로 다른 에너지원에 비해 발전단가가 저렴하여 경제적이면서도 탄소배출량이 적은 장점이 있다. 반면에 원자력 발전소는 핵분열과정에서 방사능이 발생되므로 특히 엄격한 안전성이 요구되는 시설이다.Nuclear power plants generate electricity by using enriched uranium as a fuel, and thus, the power generation cost is lower than other energy sources. On the other hand, nuclear power plants are particularly strict in safety because radiation is generated during fission.
따라서 원자력 발전소는 안전성이 매우 중요한 시설이므로 부지선정에서부터 지진에 의한 영향을 고려하여 부지적합성을 조사하게 되며, 엄격한 조건의 내진설계와 시공단계를 거쳐서 건설이 이루어진다.Therefore, since nuclear power plants are very important for safety, the site suitability is examined from the site selection considering the effects of the earthquake, and the construction is carried out through strict seismic design and construction stage.
이와 같이 원자력 발전소는 엄격한 안전성이 요구되는 시설이므로 지진 등의 외력에 의한 영향을 고려하여 제진 시설을 갖추고 있다. As such, since nuclear power plants require strict safety, they are equipped with vibration suppression facilities in consideration of the effects of external forces such as earthquakes.
그러나 종래의 원자력 발전소는 제진 시설을 갖추고 있기는 하지만 개별적으로 핵연료집합체에 제진 수단을 적용하고 있지는 않다.However, although conventional nuclear power plants have a vibration suppression facility, they do not individually apply vibration suppression means to the nuclear fuel assemblies.
예를 들어, 등록특허 제10-1080936호(등록일자: 2011.11.01)는 핵연료 저장대의 내진장치를 개시하고 있으나 상기 등록특허는 사용 전 또는 사용 후에 핵연료집합체를 별도의 저장대를 이용하여 보관하는 경우에 보다 안전하게 저장할 수 있도록 핵연료가 저장되는 다수의 캔을 고정판들로 단순히 결합시켜 고정함으로써 지진 등의 충격에 의해 핵연료 저장대가 손상되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다. For example, Patent Registration No. 10-1080936 (Date: 2011.11.01) discloses an earthquake resistant device of a nuclear fuel reservoir, but the registered patent stores the fuel assembly using a separate storage stand before or after use. In this case, it is intended to prevent damage to the fuel storage stand due to an earthquake or the like by simply combining and fixing a plurality of cans in which fuel is stored, so that the fuel can be stored safely.
이와 같이 종래에는 원자력 발전소 내에서 운전이 이루어지는 핵연료집합체 자체에 대한 제진을 목적으로 하는 수단을 갖고 있지 않으며, 따라서 본 발명에서는 핵연료집합체 자체에 대하여 진동 절연이 가능한 핵연료집합체의 지지대를 개발하고 하는 것이다.
As described above, there is no conventional means for damping the nuclear fuel assembly itself operated in a nuclear power plant. Therefore, in the present invention, a support for the nuclear fuel assembly capable of vibration insulation with respect to the nuclear fuel assembly itself is developed.
본 발명은 핵연료집합체의 하부에 마련되어 원자로에 공급되는 냉각수의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 외부에서 핵연료집합체로 전달될 수 있는 수평 방향의 진동을 수동형의 단순 제진구조에 의해 절연할 수 있는 핵연료집합체 제진용 지지대를 제공하고자 하는 것이다.
The present invention provides a nuclear fuel assembly which can insulate the horizontal vibration which can be transmitted from the outside to the nuclear fuel assembly by a passive simple vibration damping structure without affecting the flow of cooling water supplied to the nuclear reactor. It is to provide a support for the camp.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대는, 사각 형태의 프레임으로써 각 코너에 수직으로 연장 형성된 수직빔을 갖는 하부프레임과; 상기 수직빔의 상부에 각각에 안착되어 수평면에 대해 서로 직각 방향으로 각각 이동 가능하게 마련된 수평가동부와; 사각 형태의 프레임으로써 상기 수평가동부에 각각 안착 위치하게 되며, 네 개의 변에 각각 상기 하부프레임을 지향하도록 연직 하방으로 마련되는 탄성부재를 갖는 상부프레임과; 상기 탄성부재에 각각 고정되는 고정플레이트와; 양측 단부가 상기 고정플레이트와 상기 하부프레임의 각 수직빔에 수평하게 연결되는 다수의 유연보들에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nuclear fuel assembly vibration suppression support including: a lower frame having a vertical beam extending perpendicular to each corner as a rectangular frame; A horizontal movable part mounted on each of the vertical beams so as to be movable in a direction perpendicular to each other with respect to a horizontal plane; An upper frame having a resilient member disposed vertically downward on four horizontal sides to face the lower frame as a rectangular frame; Fixed plates fixed to the elastic members, respectively; Both ends are achieved by a plurality of flexible beams horizontally connected to each vertical beam of the fixed plate and the lower frame.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 탄성부재는 판스프링인 것을 특징으로 하며, 또한 본 발명에 있어서, 상기 수직빔에 체결되어 상기 유연보를 가압하기 위한 조절나사가 추가되는 것을 특징으로 한다.Preferably in the present invention, the elastic member is characterized in that the leaf spring, and in the present invention, it is characterized in that the adjustment screw for pressing the flexible beam is added to the vertical beam.
또한 바람직하게는, 본 발명에 있어서 상기 수평가동부는, 상기 수직빔 상부에 안착되어 회동 가능한 제1롤러를 갖는 제1가동블록과; 상기 제1가동블록 상부에 안착되되, 상기 제1가동블록의 가동 방향과 직교 방향으로 회동이 이루어지는 제2롤러를 가지며, 상부에는 상기 상부프레임이 안착되는 제2가동블록으로 구성될 수 있으며, 보다 바람직하게는, 본 발명에 있어서, 상기 제1,2가동블록은 양단에 절곡 형성된 스톱퍼부재가 마련되어 이 스톱퍼부재에 의해 가동 범위가 제한되는 것을 특징으로 한다.
Also preferably, in the present invention, the horizontal movable unit may include: a first movable block having a first roller rotatably seated on the vertical beam; It is seated on the first movable block, and has a second roller that is rotated in a direction orthogonal to the movable direction of the first movable block, the upper may be composed of a second movable block on which the upper frame is seated. Preferably, in the present invention, the first and second movable blocks are provided with a stopper member bent at both ends, and the movable range is limited by the stopper member.
본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대는, 하부프레임과, 이 하부프레임에 대해 수평한 평면상에서 이동이 가능하도록 수평가동부를 매개로 하여 하부프레임의 상부에 안착되는 상부프레임과, 수평 방향의 진동을 저감하기 위하여 배치되는 다수의 유연보들로 구성되어, 원자로에 공급되는 냉각수의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 유연보만으로 이루어진 수동타입의 제진수단에 의해 핵연료집합체에 발생될 수 있는 수평방향의 진동을 효과적으로 제진하여 연료봉의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
The nuclear fuel assembly vibration suppression support according to the present invention includes a lower frame, an upper frame seated on an upper portion of the lower frame through a horizontal moving part so as to be movable on a horizontal plane with respect to the lower frame, and vibration in a horizontal direction. It consists of a plurality of flexible beams arranged to reduce the energy consumption, and does not affect the flow of the coolant supplied to the reactor, but it does not affect the horizontal vibration that can be generated in the fuel assembly by the manual type of vibration damping means consisting of the flexible beam only. There is an effect that can be effectively damped to prevent damage to the fuel rods.
도 1은 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대의 분해 사시도,
도 3의 (a)(b)는 각각 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대에 있어서, 수평가동부의 바람직한 일례를 보여주는 사시도 및 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대의 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대의 평면도.1 is a perspective view of a support for dust assembly of the nuclear fuel assembly according to the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of the support for dust assembly of the nuclear fuel assembly according to the present invention,
Figure 3 (a) (b) is a perspective view and an exploded perspective view showing a preferred example of the horizontal movable portion, respectively in the nuclear fuel assembly vibration support according to the present invention,
Figure 4 is a front view of the nuclear fuel assembly vibration support according to the present invention,
5 is a plan view of the support for dust assembly of the nuclear fuel assembly according to the present invention;
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대(100)는, 하부프레임(110)과, 수평방향으로 이동이 가능한 수평가동부(120)를 매개로 하여 하부프레임(110) 상부에 배치되는 상부프레임(130)과, 하부프레임(110)에 마련되는 다수의 유연보들(151)(152)로 구성된다.
As shown in Figure 1 and 2, the nuclear fuel assembly
하부프레임(110)은 사각 형태의 프레임(111)으로써 원자로에 공급되는 냉각수에 영향을 주지 않도록 중앙은 개방된 구조를 가지며, 각 코너에는 수직으로 연장된 4개의 수직빔(112)이 마련된다.The
수직빔(112)에는 유연보(151)(152) 일단이 삽입되어 고정될 수 있도록 사각의 조립공(112a)이 형성되며, 이 조립공(112a)과 대응되어 유연보(151)(152)를 가압할 수 있도록 외주면에는 조절나사(B) 체결이 가능한 나사 체결공(112b)이 형성된다.The
수평가동부(120)는 각 수직빔(112) 상부에 안착되며, 수평면에 대해 서로 직각 방향으로 이동 가능하게 마련된다.The horizontal
구체적으로 도 3의 (a)(b)를 참고하면, 수평가동부(120)는 수직빔 상부에 안착되어 회동 가능한 제1롤러(121)를 갖는 제1가동블록(122)과; 제1가동블록(122) 상부에 안착되되, 제1가동블록(122)의 가동 방향과 직각 방향으로 회동이 이루어지는 제2롤러(123)를 가지며, 상부에는 상부프레임이 안착되는 제2가동블록(124)에 의해 제공될 수 있다.Specifically, referring to (a) and (b) of FIG. 3, the horizontal
제1가동블록(122)은 판재로써 저면에는 수직빔 상부면에 안착되어 회동 가능한 제1롤러(121)가 마련되며, 바람직하게는 양단에 절곡 형성된 스톱퍼부재(122)를 포함한다. 스톱퍼부재(122)는 제1가동블록(122)이 수직빔 상부에서 전후 이동 시에 수직빔에 걸리면서 가동 범위를 제한하는 기능을 한다.The first
제2가동블록(124)은 대략 육면체의 블록으로써 하면에는 제1가동블록(122)의 가동방향과 직각 방향으로 전후 이동이 가능하도록 제2롤러(123)가 마련되며, 바람직하게는 양단에 절곡 형성된 제2스톱퍼부재(125)를 포함한다. 제2스톱퍼부재(125)는 제2가동블록(124)이 제1가동블록(122) 상부에서 전후 이동 시에 제1가동블록(122)에 걸리면서 전후 가동 범위를 제한하는 기능을 한다.The second
이와 같이, 구성된 수평가동부(120)는 x방향, y방향으로 일정 범위 내에서 수평 이동이 가능하며, 따라서 상부프레임은 수평가동부를 매개로 하여 하부프레임 상부에 위치하여 일정한 평면(xy 평면) 상에서 이동이 가능한 구조를 갖는다.As such, the configured horizontal
도면부호 124a는 상부프레임의 계합돌출부가 고정될 수 있도록 인입 형성된 상부프레임 안착공이다.
다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 상부프레임(130)은 하부프레임(110)과 마찬가지로 중앙이 개방된 구조를 갖는 사각 형태의 프레임(131)으로써, 4개의 변에는 각각 하부프레임(110)을 지향하도록 연직 하방으로 탄성을 갖는 탄성부재로써 판스프링(132)을 갖는다. 탄성부재는 직교하여 배치되는 유연보에 압축력을 제공하게 되며, 판스프링이 아닌 주지의 압축스프링에 의해 제공될 수도 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2, the
상부프레임(130)의 각 코너의 저면에는 수평가동부(120)와 조립될 수 있도록 계합돌출부(131a)가 마련될 수가 있다.
판스프링(132)은 고정플레이트(140)와 결합될 수 있도록 슬롯(132a)이 형성된다.The
고정플레이트(140)는 일정한 갭을 가지며 일체로 구성되는 두 개의 제1,2플레이트(141)(142)로 구성되며, 바깥에 위치한 제1플레이트(141)에는 판스프링(132)의 슬롯(132a)과 결합되도록 레일(141a)을 갖는다.The
제1,2플레이트(141)(142) 사이의 갭 위치에는 유연보의 일단이 삽입된다.One end of the flexible beam is inserted into the gap position between the first and
유연보(151)(152)는 노치(151a)(152a)가 형성된 빔(beam) 유연보로써, 수직한 평면을 갖도록 양측 단부가 각각 고정플레이트(140)와 수직빔(112)에 수평하게 결합된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대는 상부에 핵연료집합체에 안착되어 수평방향으로 발생되는 진동을 제진할 수 있다.The nuclear fuel assembly vibration support according to the present invention configured as described above may be mounted on the nuclear fuel assembly at an upper portion to damp vibration generated in the horizontal direction.
구체적으로 도 4를 참고하면, 수직빔(112) 사이에서 고정플레이트(140)를 매개로 연결되는 유연보(151)(152)와, 이 유연보(151)(152)와 수직하게 배치되어 압축력을 제공하게 되는 판스프링(132)은 진동 방정식에서 강성에 해당하는 부분을 0에 가깝게 설계함으로써 수평방향(x방향)의 진동을 저감할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 4, the
한편 조절나사(B)를 통하여 유연보(151)(152)에 인가되는 압축력을 조정이 가능하다.On the other hand it is possible to adjust the compression force applied to the flexible beams (151, 152) through the adjustment screw (B).
도 5를 참고하면, 이러한 본 발명에 따른 핵연료집합체 제진용 지지대는 중앙부가 개구된 형태로써 원자로에서 공급되는 냉각수의 흐름에 영향을 주지 않으면서도 사각의 각 변에 마련되는 유연보를 통하여 x방향과 y방향의 진동에 대한 제진이 가능하며, 따라서 지지대 상부에 위치하게 되는 핵연료집합체에 대한 수평 방향의 진동을 저감하여 연료봉의 손상을 방지할 수 있다.
Referring to FIG. 5, the nuclear fuel assembly vibration support according to the present invention has an open shape at a central portion thereof, and has a flexible beam provided at each side of the square without affecting the flow of coolant supplied from the reactor. Vibration can be prevented against the vibration in the direction, and thus, damage to the fuel rod can be prevented by reducing the vibration in the horizontal direction with respect to the nuclear fuel assembly located on the upper portion of the support.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
110 : 하부프레임 112 : 수직빔
120 : 수평가동부 130 : 상부프레임
131 : 프레임 140 : 고정플레이트
151, 152 : 유연보 B : 조절나사110: lower frame 112: vertical beam
120: horizontal moving part 130: upper frame
131: frame 140: fixed plate
151, 152: flexible beam B: adjusting screw
Claims (5)
상기 수직빔의 상부 각각에 안착되어 수평면에 대해 서로 직각 방향으로 각각 이동 가능하게 마련된 수평가동부와;
상부에 핵연료집합체가 안착되어 위치하게 되는 사각 형태의 프레임으로써 상기 수평가동부에 각각 안착 위치하게 되며, 네 개의 변에 각각 상기 하부프레임을 지향하도록 연직 하방으로 마련되는 탄성부재를 갖는 상부프레임과;
상기 탄성부재에 각각 고정되는 고정플레이트와;
양측 단부가 상기 고정플레이트와 상기 하부프레임의 각 수직빔에 수평하게 연결되는 유연보를 포함하는 핵연료집합체 제진용 지지대.A lower frame having a vertical beam extending perpendicular to each corner as a rectangular frame;
A horizontal movable part mounted on each of the upper portions of the vertical beams and provided to be movable in a direction perpendicular to each other with respect to a horizontal plane;
An upper frame having an elastic member vertically positioned so as to be positioned on the horizontal movable parts, each of which has a rectangular frame in which a nuclear fuel assembly is seated and positioned at the top, and is oriented downwardly to direct the lower frame on each of four sides;
Fixed plates fixed to the elastic members, respectively;
And a flexible beam having both ends thereof connected horizontally to each of the vertical beams of the fixed plate and the lower frame.
상기 수직빔 상부에 안착되어 회동 가능한 제1롤러를 갖는 제1가동블록과;
상기 제1가동블록 상부에 안착되되, 상기 제1가동블록의 가동 방향과 직교 방향으로 회동이 이루어지는 제2롤러를 가지며, 상부에는 상기 상부프레임이 안착되는 제2가동블록으로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 제진용 지지대.The method of claim 1, wherein the horizontal movable unit,
A first movable block mounted on the vertical beam and having a first roller rotatable therein;
The second movable block is mounted on the first movable block, the second roller is rotated in a direction orthogonal to the movable direction of the first movable block, and the second movable block is mounted on the upper frame. Support for dust assembly of nuclear fuel assemblies.
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