KR101410757B1 - 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용후 핵연료봉 피복재에 침전되어 생성하는 크러드들 채취하여 각 연소도 및 부위별로 크러드를 분석할 수 있도록 현재 각 연소도 분포별로 핵연료봉을 선택하여 고방사선 시험이 가능한 핫셀로 이송하여 작업자의 방사선 피폭없이 핵연료봉의 위치를 선택하여 크러드를 채취할 수 있는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치에 관한 것으로, 베이스 위에 설치되고, 피복관이 삽입되도록 관통하여 형성된 피복관홀을 가지는 피복관장착부; 상기 피복관의 일단면을 상기 피복관의 길이방향으로 가압하는 푸시로드와, 상기 푸시로드를 이동시키는 수평가압수단을 가지는 수평가압부; 상기 피복관장착부로부터 상기 푸시로드에 의해 돌출되는 상기 피복관의 외주면의 크러드를 긁는 스크레이퍼부; 및 상기 스크레이퍼부에 의해 낙하하는 크러드를 수집하는 크러드수집부를 포함한다.

Description

사용후핵연료 피복관 크러드채취장치{CRUD Collection Device for Spent Fuel Cladding}

본 발명은 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용후 핵연료봉 피복재에 침전되어 생성하는 크러드들 채취하여 각 연소도 및 부위별로 크러드를 분석할 수 있도록 현재 각 연소도 분포별로 핵연료봉을 선택하여 고방사선 시험이 가능한 핫셀로 이송하여 작업자의 방사선 피폭없이 핵연료봉의 위치를 선택하여 크러드를 채취할 수 있는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치에 관한 것이다.

사용후 핵연료 피복재에 침전물로 축적되어 생성되는 크러드(CRUD)는 원자로내 침전물들이 냉각수의 순환에 의해 원자로 내부와 배관계통 내부를 고방사화 시켜 노심의 전력분포를 변화시킨다.

이러한 현상을 제거하기 위한 연구를 위한 시료 채취 방법은 종래에는 운전중인 발전소에서 직접 핵연료봉 피복관에서 크러드를 채취하여 시험을 수행하였지만 고(高)방사선에 작업자의 심한 피폭과 크러드의 시료채취의 어려움으로 분석이 원활하지 못하였다.

따라서, 사용후 핵연료를 고방사선 시험이 가능한 핫셀로 이송하여 작업자의 방사선 피폭도 줄이며 각 연소도 별로 크러드들 채취할 수 있는 기기의 개발이 요구된다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 사용후 핵연료봉 피복재에 침전되어 생성하는 크러드들 채취하고자 현재 각 연소도 분포별로 핵연료봉을 선택하여 고방사선 시험이 가능한 핫셀로 이송하여 작업자의 방사선 피폭이 없이 핵연료봉의 위치를 선택하여 크러드를 채취하여 각 연소도 및 부위별로 크러드를 분석할 수 있는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스 위에 설치되고, 피복관이 삽입되도록 관통하여 형성된 피복관홀을 가지는 피복관장착부; 상기 피복관의 일단면을 상기 피복관의 길이방향으로 가압하는 푸시로드와, 상기 푸시로드를 이동시키는 수평가압수단을 가지는 수평가압부; 상기 피복관장착부로부터 상기 푸시로드에 의해 돌출되는 상기 피복관의 외주면의 크러드를 긁는 스크레이퍼부; 및 상기 스크레이퍼부에 의해 낙하하는 크러드를 수집하는 크러드수집부를 포함하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치이다.

상기 피복관장착부는 상기 베이스 위에 고정되는 피복관거치블럭과, 상기 피복관거치블럭의 상측에서 결합되는 블럭커버를 포함하고, 상기 블럭커버와 상기 피복관거치블럭에는 각각 피복관홈이 형성되어, 상기 피복관의 단면형상에 대응되는 상기 피복관홀을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 수평가압수단은, 상기 베이스에 스크류지지대에 의해 회전가능하도록 설치되는 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 스크류구동부와, 상기 스크류를 타고 상기 푸시로드의 길이방향으로 이동하는 새들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 베이스에는 상기 피복관장착부로부터 돌출된 피복관이 이동하여 수용될 수 있는 피복관수거부가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 스크레이퍼부는, 상기 푸시로드에 의해 상기 피복관장착부로부터 돌출되는 피복관의 주위로 배치되고 상기 피복관의 외주면에 접촉하는 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼를 상기 피복관의 이동방향에 대하여 수직한 방향으로 상기 피복관에 근접 또는 이격시키는 스크레이퍼구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 스크레이퍼의 단부에는 상기 피복관의 외주면에 대응되는 오목한 형상을 가지는 스크레이퍼팁이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 사용후 핵연료를 고방사선 시험이 가능한 핫셀로 이송하여 고 방사능 사용후 핵연료 피복관 크러드를 핫셀에서 채취하므로, 작업자의 피폭이 없이 시험가능한 장점이 있다.

특히, 상용발전소 사용후핵연료 피복관 연소도별 부위별 크러드 채취에 용이하여 EPMA(Electron Probe Micro Analyzer) 분석 시험에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치에서 크러드가 채취되는 부분의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1의 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치에서 핵연료 피복관의 단부를 바라보는 개략적인 우측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치를 지시한다. 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)는 원격으로 크러드를 채취할 수 있는 구조를 가진다. 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)는 베이스(102) 상에 설치되고, 크게 피복관장착부와, 수평가압부와, 스크레이퍼부와, 크러드수집부를 포함하여 이루어진다.

상기 베이스(102)는 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)의 기준면이 되는 강체(剛體)의 플레이트다.

상기 베이스(102) 상에 설치되는 피복관장착부는, 피복관(10)이 일측으로 삽입되어 타측으로 배출되도록 관통된 피복관홀을 가진다. 이를 위해, 상기 피복관장착부는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 상기 피복관장착부는 상기 베이스(102) 위에 고정되는 피복관거치블럭(126)과, 상기 피복관거치블럭(126)의 상측에서 결합되는 블럭커버(130)를 포함하고, 상기 블럭커버(130)와 상기 피복관거치블럭(126)에는 각각 피복관홈(128,132)이 형성되어, 상기 피복관의 단면형상에 대응되는 상기 피복관홀을 형성하게 된다.

상기 피복관거치블럭(126)과 상기 블럭커버(130)의 상호 결합은 볼트 결합, 또는 공지의 다른 결합수단을 이용할 수 있다.

상기 수평가압부는 상기 피복관(10)의 일단면을 상기 피복관(10)의 길이방향으로 가압하는 푸시로드(124)와, 상기 푸시로드(124)를 이동시키는 수평가압수단을 가진다. 상기 수평가압수단은, 상기 베이스(102)에 스크류지지대(112.114)에 의해 회전가능하도록 설치되는 스크류(116)와, 상기 스크류(116)를 회전시키는 스크류구동부와, 상기 스크류(116)를 타고 상기 푸시로드(124)의 길이방향으로 이동하며 상기 푸시로드(124)가 설치되는 새들(122)을 포함하여 이루어진다. 또, 수평가압수단으로써 단순히 리니어모터를 사용하는 것도 가능하지만, 푸시로드(124)의 이동량의 미세한 조절을 위해서는 본 발명의 실시예에서 제시한 스크류방식이 바람직하다.

따라서, 상기 새들(122)의 이동에 따라 상기 새들(122)에 장착된 푸시로드(124)가 그 길이방향을 따라 전후진할 수 있다.

상기 스크류(116)의 주위에는 상기 새들(122)의 이송시 안정적으로 지지하기 위한 가이드빔(118,120)이 설치될 수 있다. 따라서, 상기 새들(122)은 상기 스크류(116)와 체결하여 상기 스크류(116)의 길이방향으로 이동하는 것과 동시에, 상기 가이드빔(118,120)에 의해 안내되어, 항상 상기 베이스(102)에 대하여 수평을 유지할 수 있다.

상기 스크류구동부는 상기 스크류(116)를 회전시키는 것으로 체인방식, 벨트방식, 기어방식 등 다양한 구동기구를 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 벨트방식을 적용하였다. 따라서, 상기 스크류(116)의 일단에 일체로 형성되는 종동풀리(110)는 스크류구동모터(104)의 출력축에 일체로 형성된 구동풀리(106)와 스크류구동벨트(108)에 의해 서로 연결된다. 상기 스크류구동모터(104)는 상기 베이스(102)에 설치된다.

상기 스크레이퍼부는 상기 피복관장착부로부터 상기 푸시로드(124)에 의해 돌출되는 상기 피복관(10)의 외주면의 크러드를 긁어 내는 역할을 한다. 상기 스크레이퍼부는 상기 피복관장착부로부터 돌출되는 피복관(10)의 주위로 배치되고 상기 피복관(10)의 외주면에 접촉하는 스크레이퍼(146,148)와, 상기 스크레이퍼(146,148)를 상기 피복관(10)의 이동방향에 대하여 수직한 방향으로 상기 피복관(10)에 근접 또는 이격시키는 스크레이퍼구동부를 포함하여 이루어진다.

상기 스크레이퍼구동부는 공지의 구동수단을 사용할 수 있으며, 도시되지 않았지만 스크류전동방식을 이용할 수 있다. 즉, 스크레이퍼지지블럭(138,142) 내에 스크레이퍼구동 스크류(미도시)를 장착하고 상기 스크레이퍼(146,148)를 상기 스크레이퍼구동 스크류(미도시)와 연결하여 스크레이퍼구동모터(140,144)에 의해 상기 스크레이퍼(146,148)를 이동시킬 수 있다.

상기 스크레이퍼(146,148)의 단부는 상기 피복관(10)의 외주면에 대응되도록 오목하게 형성된다. 그리고, 교체가 쉽도록 상기 스크레이퍼(146,148)의 단부에 오목한 형상의 스크레이퍼팁(154,156)을 설치하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 스크레이퍼(146,148)의 하측에는 상기 스크레이퍼부에 의해 낙하하는 크러드를 수집하는 크러드수집부가 배치된다. 상기 크러드수집부는 내부에 크러드를 수집할 수 있는 공간을 가지며, 이동암(134)과 연결되어, 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)로부터 분리시키는 것이 가능하다.

또, 상기 베이스(102)에는 상기 피복관장착부로부터 돌출된 피복관(10)이 이동하여 수용될 수 있는 피복관수거부가 배치될 수 있다. 상기 피복관수거부는 피복관수용홀(162)이 형성된 피복관수거블럭(160)으로 이루어질 수 있으며, 다양한 형상으로 변경이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)의 작업과정에 대해 설명한다.

먼저, 상기 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치(100)를 핫셀(미도시)에 설치한다. 이? 기기의 구동을 위한 모든 전선라인은 핫셀에 설치된 홀을 통하여 작업구역의 콘트롤 장치에 연결한다.

그리고, 원격조종기를 사용하여 사용후 핵연료 피복관(10)을 피복관장착부에 안착한다. 상기 핵연료 피복관(10)의 이동은 도시되지 않은 로봇핑거를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 푸시로드(124)로 상기 피복관(10)을 밀어 붙이게 된다. 이 때, 상기 스크레이퍼(146,148)은 상기 피복관(10)의 외주면에 닿을 수 있는 위치까지 접근된 상태이다. 상기 피복관(10)이 상기 피복관장착부를 이탈할 때까지 상기 푸시로드(124)를 계속하여 밀어낸다. 그리고, 상기 스크레이퍼(146,148)를 이격시키고, 수집된 클러드를 시험장소로 이동시킨다.

만약 크러드의 채취량이 적거나 채취가 안되었을 경우에는 는 위와 같은 과정을 반복하여 실시하거나, 각 구성요소의 위치보정을 한다. 또한, 상기 스크레이퍼(146,148)의 단부 또는 스크레이퍼팁(150,152)의 형상을 점검한다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치
102: 베이스 104: 스크류구동모터
106: 스크류구동풀리 108: 스크류구동벨트
110: 스크류종동풀리 112,114: 스크류지지부
116: 스크류 118,120: 가이드빔
122: 새들 124: 푸시로드
126: 피복관거치블럭 128,132: 피복관홈
130: 블럭커버 134: 이동암
136: 크러드수집부 138,142: 스크레이퍼지지블럭
140,144: 스크레이퍼구동모터 146,148: 스크레이퍼
150,152: 스크레이퍼팁 160: 피복관수거블럭
162: 피복관수용홀

Claims (6)

1. 베이스 위에 설치되고, 피복관이 삽입되도록 관통하여 형성된 피복관홀을 가지는 피복관장착부;
   상기 피복관의 일단면을 상기 피복관의 길이방향으로 가압하는 푸시로드와, 상기 푸시로드를 이동시키는 수평가압수단을 가지는 수평가압부;
   상기 피복관장착부로부터 상기 푸시로드에 의해 돌출되는 상기 피복관의 외주면의 크러드를 긁는 스크레이퍼부; 및
   상기 스크레이퍼부는, 상기 푸시로드에 의해 상기 피복관장착부로부터 돌출되는 피복관의 주위로 배치되고 상기 피복관의 외주면에 접촉하는 한쌍의 스크레이퍼와, 상기 스크레이퍼를 상기 피복관의 이동방향에 대하여 수직한 방향으로 상기 피복관에 근접 또는 이격시키는 스크레이퍼구동부를 포함하며,
   상기 한쌍의 스크레이퍼는 서로 마주 보는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 피복관장착부는 상기 베이스 위에 고정되는 피복관거치블럭과, 상기 피복관거치블럭의 상측에서 결합되는 블럭커버를 포함하고,
   상기 블럭커버와 상기 피복관거치블럭에는 각각 피복관홈이 형성되어, 상기 피복관의 단면형상에 대응되는 상기 피복관홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 수평가압수단은, 상기 베이스에 스크류지지대에 의해 회전가능하도록 설치되는 스크류와, 상기 스크류를 회전시키는 스크류구동부와, 상기 스크류를 타고 상기 푸시로드의 길이방향으로 이동하는 새들을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스에는 상기 피복관장착부로부터 돌출된 피복관이 이동하여 수용될 수 있는 피복관수거부가 배치되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 스크레이퍼의 단부에는 상기 피복관의 외주면에 대응되는 오목한 형상을 가지는 스크레이퍼팁이 설치되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 피복관 크러드채취장치.

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