KR101385647B1

KR101385647B1 - 연료집합체 로딩기

Info

Publication number: KR101385647B1
Application number: KR1020127004100A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 바그너; 우베 랑에
Original assignee: 아레바 게엠베하
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2014-04-16
Also published as: ES2480292T8; RU2495508C1; EP2446446A1; EP2446446B1; WO2011124297A1; CN102714070A; CN102714070B; ES2480292T3; DE102010014039B3; RU2012107339A; KR20120034125A

Abstract

연료집합체 로딩기(2)가 가이드 마스트(10) 및 상기 가이드 마스트(10)로부터 신축식으로 하강할 수 있고 그리고 다시 상승할 수 있는, 센터링 벨(12), 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16) 형상으로 된 신축 부재들을 포함하며, 이 경우 상기 신축 부재들은, 이 신축 부재들이 하강 위치로부터 상승할 때 제일 먼저 제어집합체 그리퍼(16)가 연료집합체 그리퍼(14)를 종동하고, 그런 다음 연료집합체 그리퍼(14)가 센터링 벨(12)을 종동하도록 상호 결합되고 공통의 주 리프팅 장치(18)와 기능적으로 연결되어 있으며, 그리고 이 경우 상기 가이드 마스트(10)는 하강 동안 센터링 벨(12)이 도달할 수 있는 단부 위치를 고정하는 고정 스톱(22)을 갖는다. 상기와 같은 유형의 연료집합체 로딩기(2)는, 종래 기술에 비해 연료집합체 교체에 필요한 시간이 단축되고, 만일의 경우에 발생할 수 있는 센터링 문제들에 대해 더 신속하고 그리고 이제까지보다 더 효과적으로 반응할 수 있는 방식으로 개선되어야 한다. 본 발명에 따르면, 이러한 목적을 위해 상기 가이드 마스트(10)에는 별도의 특수 리프팅 장치(42)에 의해 상승 또는 하강 방향(38)으로 이동할 수 있고 센터링 벨(12)의 관련 지지 플랜지(20)와 상호 작용하는 가동식 스톱(40)이 설치되어 있으며, 그 결과 상기 센터링 벨(12)은 상기 가동식 스톱(40)의 상승에 의해 상기 센터링 벨의 단부 위치로부터 그 위에 놓인 중간 위치로 상승될 수 있다.

Description

연료집합체 로딩기 {FUEL ASSEMBLY LOADING MACHINE}

본 발명은 가이드 마스트(guide mast) 및 상기 가이드 마스트로부터 신축식(telescopically)으로 하강할 수 있고 그리고 다시 상승할 수 있는, 센터링 벨(centering bell), 연료집합체 그리퍼 및 제어집합체 그리퍼 형상으로 된 신축 부재들을 포함하는 연료집합체 로딩기에 관한 것이며, 이 경우 상기 신축 부재들은 이 신축 부재들이 하강 위치로부터 상승할 때 제일 먼저 제어집합체 그리퍼가 연료집합체 그리퍼를 종동하고 그런 다음 연료집합체 그리퍼가 센터링 벨을 종동하는 방식으로 상호 결합되고 공통의 주 리프팅 장치(main lifting mechanism)와 직접 또는 간접적으로 연결되어 있으며, 그리고 이 경우 상기 가이드 마스트는 하강 동안 센터링 벨이 도달할 수 있는 단부 위치(end position)를 고정하는 고정 스톱(fixed stop)을 갖는다.

가압 수형 원자로 내에서 연료집합체들을 관리하고 운반하기 위한 상기와 같은 유형의 연료집합체 로딩기는 예를 들면 독일 특허 DE 100 04 100 C2호에 공지되어 있다.

상기와 같은 유형의 연료집합체 로딩기에서는, 케이블 원치(cable winch)(신축 부재들은 상기 케이블 윈치를 통해서 상호 결합됨)가 상승될 때 소위 연료집합체-모드(독; BE-Modus)에서 센터링 벨이 가이드 마스트의 상부 단부에 도달할 때까지 제어집합체 그리퍼로부터 차례로 제일 먼저 연료집합체 그리퍼가 상부로 종동되고 그런 다음 센터링 벨이 상부로 종동된다. 다시 말해 모든 신축 부재들은 적어도 가이드 마스트의 상부 단부까지 완전히 상승된다. 로딩기는 상기와 같은 위치, 즉 소위 이동 위치가 달성된 경우에야 비로소 움직일 수 있다. 그에 따라, 연료집합체가 운반시에 예를 들면 원자로와 연료집합체-저장 풀(storage pool) 사이의 배리어에서 정체되어 손상을 야기하는 것을 방지하기 위하여, 연료집합체의 운반시에는 이러한 연료집합체가 반드시 완전히 상승되어 있도록 보장된다.

연료집합체 교체시에는 원자로의 운전이 정지되어 있다. 연료집합체를 교체하는 동안에는 발생된 에너지의 생산 손실을 가급적 적게 하기 위해서, 가능한 짧은 시간 내에 연료집합체를 교체하고자 노력이 실시되었다.

이러한 목적을 위해서, 독일 특허 DE 10 2008 005 468 B3호에 기술된 새로운 방식의 로딩 전략들이 개발되었지만, 상기 로딩 전략들은 이제까지의 연료집합체 로딩기들의 전술한 제약들로 인해 전혀 실시될 수 없거나 또는 기껏해야 제한적으로 실시될 수 있다. 이러한 문제점은 이미 DE 100 04 100 C2호에서 부분적으로 예측되긴 했지만, 제어집합체 그리퍼의 헤드 부분(밸런스 빔)에 고정된, 필요한 경우 펼칠 수 있는(spreadable) 종동부에 의해 간헐적으로 해결되었다(상기 종동부는 상승 공정 시 제어집합체 그리퍼에 의한 센터링 벨의 너무 이른 종동을 야기함). 그러나 실제로 상기와 같은 해결책은 연료집합체 로딩기의 운행이 하중을 받지 않는 경우, 즉 연료집합체가 운반되지 않는 경우에만 적합한 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 과제는, 종래 기술에 비해 연료집합체 교체에 필요한 시간이 단축되고, 만일의 경우에 발생 가능한 센터링 문제들에 대해 더 신속하고 그리고 이제까지보다 더 효과적으로 반응할 수 있는 전술한 유형의 연료집합체 로딩기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 상기 과제는, 별도의 특수 리프팅 장치에 의해 상승 또는 하강 방향으로 움직일 수 있고 센터링 벨의 관련 지지 플랜지와 상호 작용하는 하나 이상의 가동식 스톱이 가이드 마스트에 설치되어 있고, 그 결과 상기 센터링 벨이 상기 가동식 스톱의 상승에 의해 상기 센터링 벨의 단부 위치로부터 그 위에 놓인 중간 또는 상승 위치로 상승될 수 있음으로써 해결된다.

상기와 같은 유형의 실시 예에 의해서는, 예컨대 DE 10 2008 005 468 B3호에 기술된 바와 같이 주 리프팅 장치와는 무관하게 센터링 벨의 센터링을 의도한 바대로 해제하거나 또는 적용하여 개개의 연료집합체 위치에 유연하게, 특히 측면 오프셋 방식으로 접근될 수 있음으로써, 작동 강화된 센터링 공정들을 유지하면서 그리고 안전 기술 양상들과 관련해서 손상 없이 이제까지의 로딩 전략들이 확장될 수 있다.

바람직한 실시 예에서 가동식 스톱을 위한 별도의 상승/하강 장치는, 상기 가동식 스톱이 하강함으로써 센터링 벨이 상기 가동식 스톱에 의해 정해진 중간 위치로부터 연속적으로 그리고 부드럽게 고정 스톱에 의해 제한된 단부 위치로 이동할 수 있도록 해준다. 다시 말하자면, 센터링 벨의 중량은 가동식 스톱의 상승 위치로부터 이 가동식 스톱이 하강할 때 하강 과정의 마지막에 가이드 마스트 내에 있는 고정 스톱에 전달된다; 이러한 경우에는 가동식 스톱 및 상기 가동식 스톱의 작동을 위해서 제공된 특수 리프팅 장치가 하중을 받지 않는다.

바람직하게 가동식 스톱은 다수의 지지 부재(볼트 또는 핀)를 포함하고, 상기 다수의 부재는 가이드 마스트 내에 있는 관련 가이드 개구들을 관통하고, 그리고 상기 다수의 부재는 상기 가이드 개구들 내부에서 특수 리프팅 장치의 이동 컴포넌트에 의해 상승 또는 하강 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어 보수 작업시 우수한 접근성을 위해, 특수 리프팅 장치는 가이드 마스트의 상부 단부에 또는 상기 가이드 마스트의 상부에, 예를 들면 연료집합체 로딩기의 이동 트롤리(travelling trolley)에 또는 이동 트롤리 내부에 설치되어 있으며, 하나 또는 다수의 리프팅 로드를 통해서 가동식 스톱에 연결되어 있다.

바람직한 실시 예에서 특수 리프팅 장치는 하나 이상의 셀프 로킹(self-locking) 스핀들을 갖는 스핀들 리프팅 구동장치를 포함한다. 상기 구동장치를 위해 바람직하게는 전동기가 제공되어 있다. 전체 특수 리프팅 장치의 하나 이상은 바람직하게 고장 대비(fail-safe)를 위해 여분(redundancy)으로서 설치되어 있다.

센터링 벨은 분리된 2개의 지지 플랜지를 포함할 수 있는데, 상기 2개의 지지 플랜지 중 하나의 지지 플랜지는 고정 스톱과 상호 작용하도록 그리고 다른 지지 플랜지는 가동식 스톱과 상호 작용하도록 설계되어 있다. 대안적으로는 단 하나의 지지 플랜지도 제공되며, 상기 단일 지지 플랜지는 상기 고정 스톱 및 가동식 스톱 모두와 상호 작용할 수 있다.

연료집합체 로딩기는 바람직하게 다수의 센서를 포함하고, 상기 다수의 센서는 적어도 가동식 스톱의 단부 위치, 바람직하게는 완전 현재 위치를 직접 또는 간접적으로 검출하여 제어 스테이션(control station)으로 전송한다. 이러한 경우에는 예를 들어 가동식 스톱에 의해 직접 작동되는 리밋 스위치(limit switch)가 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로 센서들은 예를 들면 스핀들 리프팅 구동장치의 경우에서 스핀들 또는 전동기의 위치를 검출하는 각 인코더(angle encoder)의 형태로 특수 리프팅 장치의 드라이브 트레인 내에 배치될 수 있다.

본 발명에 의해 달성된 장점들은 특히, 주 리프팅 장치와는 무관하게 가동식 스톱에 의해 센터링 벨의 센터링을 의도한 바대로 일시 해제하여 연료집합체 로딩기가 연료집합체 위치에 대해 측면 오프셋 방식으로 이동 또는 스타팅될 수 있다는 것이며, 이러한 장점들은 원자로 내에서 연료집합체를 교체하는 공정들을 단축하게 한다. 이 경우에는 연료집합체 상승 또는 하강 과정의 대부분이, '연료집합체-접촉의 최소화'라는 장점에 의해서 원자로 내에 있는 이웃-연료집합체들에 접촉됨 없이 그리고 연료집합체 손상 위험 없이 이루어질 수 있다. 추가의 장점은 상기와 같은 교체 과정들이 상승된 속도로 실시될 수 있다는 것이며, 이로 인해 연료집합체 교체 시간이 한번 더 단축된다. 또한, 가동식 스톱의 추가 상승을 이용하여 만일의 경우에 발생할 수 있는 센터링 문제들에 대해 매우 신속하고 유연하게 반응하기 위하여 기계를 이용하는 가능성이 존재한다.

본 발명의 실시 예는 이하에서 도면을 참고로 더 상세하게 설명된다. 도면들은 각각 고도로 간소화되고 개략화된 도면으로 도시되어 있다.
도 1은 연료집합체 로딩기를 제 1 작동 상태에서 도시한 부분 절단 측면도이고,
도 2는 도 1에 따른 연료집합체 로딩기를 제 2 작동 상태에서 도시한 부분 절단 측면도이다.

두 도면에서 동일한 부품들에는 동일한 부호가 제공되었다.

도 1에 도시된 연료집합체 로딩기(2)는 원자로(본 발명에서는 가압 수형 원자로)의 원자로 풀 내부에서 연료집합체(4)를 관리하고 운반할 목적으로 사용된다. 연료집합체 로딩기(2)는 원자로 풀과 원자로의 압력 용기 외부에 놓인 저장 풀 사이에서 연료집합체(4)를 운반하기 위해서도 이용된다.

연료집합체 로딩기(2)는 도시되지 않은 레일 상에서 가이드되는 이동 트롤리(6)(본 발명에서는 개략적으로만 도시됨)을 포함하며, 상기 이동 트롤리는 원자로 풀의 수위보다 상부에 배치되어 있다. 플랜지 연결부(8)를 통해서 이동 트롤리(6)에는 하부로 수직으로 원자로 풀 안으로 돌출되는 가이드 마스트(10)가 설치되어 있다. 가이드 마스트(10)는 둥근 내부 횡단면을 갖는 중공 파이프로서 형성되어 있다. 가이드 마스트(10) 안에는 정방형 횡단면을 갖는 중공 파이프로서 형성된 센터링 벨(12)이 수용될 수 있다. 센터링 벨(12)은 자신의 내부에 정방형 횡단면을 갖는 중공 파이프로서 형성된 연료집합체 그리퍼(14)를 수용한다. 연료집합체 그리퍼(14)는 이중 그리퍼로서 형성되어 있으며 중공부 내에 제어집합체 그리퍼(16)를 수용한다. 마찬가지로 하나의 통용되는, 그러나 본 발명에서는 계속해서 사용되지 않는 전문 용어로 센터링 벨(12), 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16)로 이루어진 전체 유닛도 언급될 수 있다.

상기 센터링 벨(12), 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16)는 서로 상대방 속으로 포개어진 철회된 상태(도시되지 않음)에 의해 가이드 마스트(10)로부터 아래쪽으로 신축식으로 빼내어질 수 있다. 상기 신축 부재들의 빼냄 동작은 상기 신축 부재들의 자기 무게(own weight)로 인해 일어난다. 신축 부재들의 재삽입은 이동 트롤리(6) 또는 상기 이동 트롤리의 상부에 장착된 주 리프팅 장치(18)(본 발명에서는 개략적으로만 도시됨)에 의해서 실행된다.

구조로 인해 개별 신축 부재들의 이동은 하강 과정에서 제일 먼저 센터링 벨(12)이 가이드 마스트(10)로부터 아래쪽으로 하강되도록, 더 정확히 말하자면 일반적으로 상기 센터링 벨이 도 1에 도시된 자신의 하부 단부 위치에 도달할 때까지 아래쪽으로 하강되도록 서로 매칭되어 있다. 그런 다음 추가의 하강 동작 시에는, 연료 집합체 그리퍼 및 제어집합체 그리퍼가 그들의 하부 단부 위치에 도달할 때까지 상기 연료집합체 그리퍼(14)의 하강만 재개되고 그리고 마지막으로 제어집합체 그리퍼(16)의 하강이 재개된다. 하기에 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 상승 동작 시에는 시퀀스가 반대로 실행된다.

센터링 벨(12)은 연료집합체 그리퍼(14)의 센터링 및 가이딩에 사용된다. 센터링 벨(12) 자체는 상승 또는 하강 동작시 가이드 마스트(10)의 내측면에 설치된 다수의 롤러 쌍에 의해 가이드 된다. 센터링 벨(12)의 상부 단부에는 지지 플랜지(20)가 배치되어 있으며, 상기 지지 플랜지는 한 편으로는 하향 이동의 마지막에 가이드 마스트(10) 내에 고정된 하부 고정 스톱(22) 위에 배치됨으로써, 하향 이동이 제한되며, 그리고 상기 지지 플랜지는 다른 한 편으로는 연료집합체 그리퍼(14)에 의한 상향 이동시 종동부로서 작용한다. 또한, 지지 플랜지(20)는 가이드 마스트(10)에 고정된 리밋 스위치들을 조종한다.

센터링 벨(12)의 하부 단부에는 8개의 센터링 핀(24)이 고정되어 있는데, 더 정확히 말하자면 센터링 벨(12)의 하부 단부의 4개의 측면에 각각 2개씩의 핀이 고정되어 있다. 센터링 벨(12)이 원자로 압력 용기의 원자로 풀 내에서 하부 위치에 도달하여 목표-연료집합체(4) 또는 원자로 노심 내 상응하는 갭 바로 위에 위치하기 직전에, 상기 센터링 핀(24)은 그들을 위해 제공된 센터링 구멍 안에서 이웃-연료집합체들(4')의 헤드 내로 통과함으로써 센터링 벨(12)을 센터링시킨다. 그에 따라 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16)도 연료집합체 격자 내 목표 위치 위에서 센터링 된다. 이로 인해 한 편으로는 연료집합체(4)의 하강 또는 상승을 위한 자유 횡단면이 필요한 크기로 존재하고, 다른 한 편으로는 필요한 침강 깊이가 달성되도록 보장된다. 또한, 그로 인하여 허용되지 않는 연료집합체(4)의 기울기 그리고 이웃-연료집합체들(4')의 적절한 소재 위치에 대한 제어가 이루어질 수 있다.

센터링 벨(12) 안에는 정방형 횡단면을 갖는 중공 파이프로서 형성된 연료집합체 그리퍼(14)가 배치되어 있다. 상기 연료집합체 그리퍼의 하부 단부는 연료집합체(4)를 파지하기 위한 그립 장치(26)를 지지한다. 상기 연료집합체 그리퍼의 상부 단부에서 상기 연료집합체 그리퍼는 지지 플레이트(28)에 의해 폐쇄되어 있다. 연료집합체 그리퍼(14) 내부에 존재하는 제어집합체 그리퍼(16)의 제어집합체 그리퍼-리프팅 로드(30)는 상기 지지 플레이트(28) 내에 있는 리세스를 관통하며, 상기 제어집합체 그리퍼(16)는 연료집합체(4) 안으로 삽입된 제어 집합체(마찬가지로 제어봉으로도 표기되며, 도시되지는 않음)의 파지 및 조종에 사용된다. 지지 플레이트(28) 내 리세스는 제어집합체 그리퍼(16)가 상기 리세스를 통과하지 않고 매칭되도록 되어 있다. 이 때문에 제어집합체 그리퍼(16)는 자신의 상향 이동시, 이 제어집합체 그리퍼가 지지 플레이트(28)에 접촉하자마자 연료집합체 그리퍼(14)를 상부로 종동한다.

상부 단부에서 제어집합체 그리퍼-리프팅 로드(30)는 센터링 벨(12)의 지지 플랜지(20)의 리세스를 관통하고 밸런스 빔(32)에 연결되어 있다. 밸런스 빔(32)에는 케이블 원치(34)의 하부 단부가 고정되어 있다. 상부 단부에서는 케이블 원치(34)가 전동식으로 이동할 수 있는 주 리프팅 장치(18)의 케이블 권양기에 접촉되어 있다. 주 리프팅 장치(18)의 구동장치는 보수 작업 등을 위한 접근성을 이유로 가이드 마스트(10)의 상부 단부, 예를 들면 이동 트롤리(6)를 구비한 가이드 마스트(10)의 플랜지 연결부(8) 상부에 위치한다.

주 리프팅 장치(18)의 하강 동작시 제어집합체 그리퍼(16)는 케이블 윈치(34) 및, 밸런스 빔(32)을 통해서 상기 케이블 윈치(34)에 연결된 제어집합체 그리퍼-리프팅 로드(30)에 의해 원자로 노심(36) 방향으로 아래쪽으로 하강된다. 제어집합체 그리퍼(14) 및 센터링 벨(12)은 그들의 자기 무게 때문에 동시에 함께 하부로 이동된다. 상기 제어 집합체 및 센터링 벨이 단부 위치에 도달하면, 상기 센터링 벨(12)은 자체 지지 플랜지(20)에 의해 가이드 마스트(10) 내에 있는 하부 고정 스톱(22)에 접촉하고 그로 인에 상기 고정 스톱에서 고정된다. 그것에 의해 사전에 주 리프팅 장치(18)에 의해 지지된 센터링 벨(12)의 중량은 가이드 마스트(10) 위로 전달된다. 센터링 벨(12)은 이미 전술된 방식에 의해서 이웃-연료집합체들(4')에 대하여 센터링 된다.

이어서 추가의 하강 동작시에는 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16)의 하강만 재개된다. 제일 먼저 상기 연료집합체 그리퍼 및 제어집합체 그리퍼가 동시에 보다 아래쪽으로 이동된다. 연료집합체 그리퍼(14)가 파지될 연료집합체(4)에 접촉하여 상기 연료집합체에 의해 로킹되자마자 (또는 사전에 홀딩된 연료집합체(4)가 노심 격자 내 목표 위치에 배치되자마자), 연료집합체 그리퍼(14)의 하강 이동도 완료된다. 하강 과정의 마지막 단계에는 제어집합체 그리퍼(16)만 이 제어집합체 그리퍼가 마찬가지로 파지할 제어 집합체에 의해 로킹될 때까지 보다 아래쪽으로 이동된다. 제어 집합체의 관리가 필요하지 않거나 또는 이러한 관리를 원하지 않을 경우에는 이러한 마지막 이동 섹션이 생략될 수 있고, 제어집합체 그리퍼(16)는 연료집합체 그리퍼(14)를 마주 보고 자신의 상부 정지 위치에서 유지된다.

상승 동작시에는 시퀀스가 반대로 실시된다: 주 리프팅 장치(18)는, 제어집합체 그리퍼(16)가 연료집합체 그리퍼(14)의 지지 플레이트(28)에 접촉하여 상기 연료집합체 그리퍼(14)를 종동할 때까지, 케이블 윈치(34) 및 제어집합체 그리퍼-리프팅 로드(30)를 통해서 제일 먼저 상기 제어집합체 그리퍼(16)를 상부로 견인한다. 그런 다음 추가의 상승 과정이 진행될 때 연료집합체 그리퍼(14)의 지지 플레이트(28)는 센터링 벨(12)의 지지 플랜지(20)에 접촉하며, 그로 인해 센터링 벨 역시 상부로 종동된다.

이웃-연료집합체들(4') 내에서 이루어지는 센터링 벨(12)의 센터링 그리고 주 리프팅 장치(18)와 센터링 벨 리프팅의 전술한 결합으로 인해, 연료집합체 로딩기(2)는 센터링에 따라 전체 상승/하강 과정 동안 측면 이동하지 않을 수 있다. 이로 인해서 로딩(loading)과 관련하여 계획되는 전략의 수립가능한 범위가 좁아진다.

이러한 범위 제한을 제거하기 위하여, 도 1에 따른 연료집합체 로딩기(2)의 경우에는 상승/하강 방향(38)으로 움직일 수 있는 가동식 스톱(40)이 가이드 마스트(10) 내에 제공되며, 상기 가동식 스톱은 주 리프팅 장치(18)와는 별도로 분리된 독립적인 특수 리프팅 장치(42)를 통해서 작동된다. 가동식 스톱(40)은 필요한 경우 고정 스톱(22)에 의해 정해진 센터링 벨(12)의 하부 단부 위치로부터, 이웃-연료집합체들(4') 내부에서 상기 센터링 벨(12)의 센터링 작업이 해제되어 연료집합체 로딩기(2)의 측면 이동이 가능하게 될 정도로, 상기 센터링 벨(12)을 상승시킨다. 이로 인해, ― 원자로 노심(36) 안에서의 충분한 측면 공간 비율이 있을 때 ― 목표 위치로의 수평 방향으로의 연료집합체 운반 또는 "측면 오프셋 이동"이 특수 리프팅 장치의 이동 컴포넌트에 의해 가능해지는데, 더 정확히 말하자면 파지된 연료집합체(4)가 완전히 원자로 노심(36)으로부터 제거되기 전에 또는 침강될 연료집합체(4)가 이미 부분적으로 원자로 노심(36) 안으로 침강되는 침강 공정의 마지막 단계에서, 연료집합체의 이동 또는 측면 오프셋 이동이 수평 방향으로 특수 리프팅 장치의 이동 컴포넌트에 의해 가능하게 된다. 이와 관련한 내용은 도 2에 도시되어 있다.

구체적으로 가동식 스톱(40)은 도 1에 따른 연료집합체 로딩기(2)에서 이동에 따라 상호 결합된 다수의 핀 또는 지지 부재(도시되지 않음)를 포함하며, 상기 다수의 핀 또는 지지 부재는 가이드 마스트(10)의 외부 벽 내에 있는 해당 리세스들, 예컨대 슬릿형 또는 원형 리세스들을 관통하고 있다. 상기 리세스들은 바람직하게 핀들 또는 지지 부재들을 위한 가이드 레일들을 형성하며, 상기 가이드 레일들은 상기 리세스 내에서 특수 리프팅 장치의 이동 컴포넌트에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있다. 따라서, 상기와 같은 변이 형에서는 전반적으로 슬라이딩 블록 가이드(sliding block guide)가 이루어진다. 그러나 가동식 스톱(40)의 지지 부재들의 가이딩은 다른 방식에 의해서도 실행될 수 있다. 개별 핀들 또는 지지 부재들은 가이드 마스트(10)의 외부 벽 바깥에서 상기 개별 핀들 또는 지지 부재들에 연결된 링크 장치 또는 프레임 구조 또는 그와 유사한 부품에 의해 상호 결합될 수 있다. 가이드 마스트(10)의 외측면을 따라서 가이드된 리프팅 로드(44)에 통해서는 핀들 또는 지지 부재들에 의해 형성된 가동식 스톱(40)이 움직이게 되는데, 즉 상승/하강 방향(38)으로 상승되거나 하강된다. 대안적인 실시 예에서 ― 상응하는 공간 비율을 필수적으로 전제하는 방식으로 ― 리프팅 로드들(44)이 가이드 마스트(10) 내부에 배치될 수 있다.

가이드 마스트(10) 내부에서 핀들 또는 지지 부재들은 가동식 스톱(40)의 위치에 따라 센터링 벨(12)의 지지 플랜지(20)와 상호 작용하고 필요에 따라 상기 센터링 벨을 상승시킨다. 가동식 스톱의 하부 단부 위치에서는 리프팅 로드들(44)이 중량을 갖지 않는 상태로 지지되어야 하며, 그리고 특수 리프팅 장치(42)가 하중을 받지 않는 상태로 존재한다. 센터링 벨(12)이 주 리프팅 장치(18)를 통해서 완전히 하강되는 경우에는, 오히려 고정 스톱(22)(상기 고정 스톱 상에서는 센터링 벨(12)의 지지 플랜지(20)가 지지됨)이 센터링 벨(12)의 중량을 완전히 흡수한다. 이러한 구조는 가동식 스톱(40)의 하부 단부 위치에서 센터링 벨(12)이 가동식 스톱(40) 상에 지지되는 구조일 수도 있으며, 이러한 경우에 상기 가동식 스톱은 고정 스톱(22) 상에서 지지된다. 가동식 스톱(40)이 상승될 때 상기 가동식 스톱은 센터링 벨의 지지 플랜지(20)를 상부로 종동하고, 도 2에 도시된 바와 같이 고정 스톱(22)에 대해 센터링 벨(12)을 상승시킨다. 다시 말하자면, 센터링 벨(12)의 중량은 상승시 이러한 지지 작동의 견지에서 충분히 안정적이고 하중을 수용할 수 있는 방식으로 사이즈 설계된 가동식 스톱(40)에 의해 흡수된다. 가동식 스톱(40)은, 센터링 벨(12)의 하부 단부 위치에서 가이드 마스트(10)의 고정 스톱(22) 상에 지지되어 있는 지지 플랜지(20)와 필수적으로 상호 작용해야 하는 것은 아니다; 이러한 목적을 위해서는 상기 지지 플랜지와는 별개로 형성된 제 2 지지 플랜지가 센터링 벨(12)에 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 1 및 도 2에 따른 실시 예에서는 가동식 스톱(40)의 작동이 2개의 리프팅 로드(44)를 통해서 이루어진다. 상기 리프팅 로드들(44)은 예를 들면 스핀들 리프팅 로드로서 형성될 수 있으며, 상기 스핀들 리프팅 로드들은 이동 트롤리(6) 영역 내에 배치된 스핀들 구동장치를 통해서 전동식으로 구동 제어고 작동된다. 물론 상기와 같은 유형의 스핀들 구동장치는 셀프 로킹 방식이다. 바람직하게 정확히 하나의 구동 모터(90)가 상응하는 카르단 샤프트(92) 및 구동 워엄(driving worm)을 통해서 각각 (해당 구동 워엄과의 상호 작용을 위하여) 하나의 나사선이 제공된 2개의 리프팅 로드(44)를 작동시킨다. 상기 구동 컴포넌트들은 전체적으로 주 리프팅 장치(18)와 무관하게 작동될 수 있는, 가동식 스톱(40)의 상승 및 하강을 위한 특수 리프팅 장치(42)를 형성한다. 적합한 전기 기계식 및/또는 유압식 구성 부재들 및 구동 부재들을 사용하여 가동식 스톱(40)의 수직 운행을 구현하는 대안들도 생각할 수 있다. 리던던시(redundancy)를 이유로 바람직하게 2개 이상의 특수 리프팅 장치(42)가 제공되어 있으며, 이때 각각의 특수 리프팅 장치는, 다른 특수 리프팅 장치가 고장나는 경우, 자신의 과제만을 충족시킬 수 있다.

바람직하게 가동식 스톱(40)의 현재 위치는 상응하는 센서들(도시되지 않음)에 의해 도량형 방식으로 검출되고, 연료집합체 로딩기(2)의 제어 스테이션(도시되지 않음)에서 모니터링되거나 시각적으로 디스플레이된다(예컨대 "상승 위치에 있는 센터링 벨"이라는 메시지를 통지함으로써 또는 그와 유사한 방식으로). 상기와 같은 유형의 센서들의 위치 신호들은 연료집합체 로딩기(2)의 제어부에 통합된다. 바람직하게 가동식 스톱(40)의 상승은 제어 스테이션의 제어 또는 조절 장치 내에서 소프트웨어 또는 하드웨어 방식으로 실행되는 선택된 로딩/언로딩 전략에 상응하게 자동화된 운행 프로그램에 기록된다. 예를 들면 센터링 벨(12)의 센터링 핀들(24)이 이웃-연료집합체들(4')에 "인터로킹(interlocking)된" 경우, 보호장치 루틴들은 다른 센서들의 도움으로 검출되어 제어 스테이션으로 전달되는 특정 작동 상황들에 있는 가동식 스톱(40)의 의도치 않는 작동을 방지하거나 억제한다. 이러한 실시 예에서는 특수한 경우들을 위해 자동 조작 기계의 환경하에서 가동식 스톱(40)의 수동식 구동 제어 및 작동이 제공된다.

가이드 마스트(10)의 전체 길이는 예를 들면 10,000㎜이며, 센터링 벨(12)의 전체 길이는 약 10,300㎜이며, 연료집합체 그리퍼(14)의 전체 길이는 각각의 연료집합체(4)의 길이에 상응하게 약 5,800㎜이다. 케이블 윈치(34)의 전체 리프팅 경로는 전형적으로 12,000㎜이고, 상기 가동식 스톱(40)의 리프팅 경로는 200㎜이다. 센터링 벨(12)의 중량은 예컨대 500 내지 1,000㎏이고, 연료집합체 그리퍼의 중량은 대략 260㎏이며, 그리고 개별 연료집합체의 중량은 대략 850㎏이다.

2: 연료집합체 로딩기 4: 연료집합체
6: 이동 트롤리 8: 플랜지 연결부
10: 가이드 마스트 12: 센터링 벨
14: 연료집합체 그리퍼 16: 제어집합체 그리퍼
18: 주 리프팅 장치 20: 지지 플랜지
22: 고정 스톱 24: 센터링 핀
26: 그립 장치 28: 지지 플레이트
30: 제어집합체 그리퍼-리프팅 로드 32: 밸런스 빔
34: 케이블 윈치 36: 원자로 노심
38: 상승/하강 방향 40: 가동식 스톱
42: 특수 리프팅 장치 44: 리프팅 로드
90: 구동 모터 92: 카르단 샤프트

Claims

가이드 마스트(10) 및, 상기 가이드 마스트(10)로부터 신축식(telescopically)으로 하강할 수 있고 그리고 다시 상승할 수 있는, 센터링 벨(centering bell)(12), 연료집합체 그리퍼(14) 및 제어집합체 그리퍼(16) 형상으로 된 신축 부재들(telescopic elements)을 포함하는 연료집합체 로딩기(2)로서,
상기 신축 부재들은, 이 신축 부재들이 하강 위치로부터 상승할 때 제일 먼저 제어집합체 그리퍼(16)가 연료집합체 그리퍼(14)를 종동하고 그런 다음 연료집합체 그리퍼(14)가 센터링 벨(12)을 종동하도록 상호 결합되고 공통의 주 리프팅 장치(18)와 직접 또는 간접적으로 연결되어 있으며, 그리고 상기 가이드 마스트(10)는 하강 동안 센터링 벨(12)이 도달할 수 있는 단부 위치를 고정하는 고정 스톱(22)을 구비하는, 연료집합체 로딩기(2)에 있어서,
상기 가이드 마스트(10)에는, 별도의 특수 리프팅 장치(42)에 의해 상승 또는 하강 방향(38)으로 움직일 수 있고 상기 센터링 벨(12)의 관련 지지 플랜지(20)와 상호 작용하는 하나 이상의 가동식 스톱(40)이 설치되어 있으며, 그 결과 상기 센터링 벨(12)은 상기 가동식 스톱(40)의 상승에 의해 상기 센터링 벨의 단부 위치로부터 그 위에 놓인 중간 또는 상승 위치로 상승될 수 있는 것을 특징으로 하는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항에 있어서,
상기 센터링 벨(12)은 상기 가동식 스톱(40)이 하강함으로써 가동식 스톱(40)에 의해 정해진 중간 또는 상승 위치로부터 연속적으로 그리고 부드럽게 고정 스톱(22)에 의해 제한된 단부 위치로 이동할 수 있는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가동식 스톱(40)은 다수의 지지 부재를 포함하며, 상기 다수의 지지 부재는 상기 가이드 마스트(10) 내에 있는 관련 가이드 개구들을 관통하고, 그리고 상기 다수의 지지 부재는 상기 가이드 개구들 내부에서 특수 리프팅 장치의 이동 컴포넌트(movement component)에 의해 상승 또는 하강 방향(38)으로 이동될 수 있는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 특수 리프팅 장치(42)가 상기 가이드 마스트(10)의 상부 단부에 배치되어 있고, 하나 또는 다수의 리프팅 로드(44)를 통해서 상기 가동식 스톱(40)에 연결되어 있는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 특수 리프팅 장치(42)가 스핀들 리프팅 구동장치를 포함하는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 센터링 벨(12)이 상기 고정 스톱(22) 및 가동식 스톱(40) 모두와 상호 작용하는 지지 플랜지(20)를 포함하는,
연료집합체 로딩기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가동식 스톱(40)의 개개의 단부 위치를 검출하여 제어 스테이션으로 전송하는 다수의 센서를 포함하는,
연료집합체 로딩기.