KR101704857B1 - 용기 하부의 국부 출력 영역 모니터의 교환 공구 - Google Patents

용기 하부의 국부 출력 영역 모니터의 교환 공구 Download PDF

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Abstract

원자로 용기의 LPRM 조립체의 수리에 사용하기 위한 공구가 LPRM 조립체와 관련되는 LPRM 장치를 수용하도록 구성되는 제 1 보어, 상기 구조 부재의 제 1 단부에 제공되는 헤드피스, 및 상기 구조 부재 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 너트 계합 조립체를 포함한다. 헤드피스는 시일이 제거될 수 있도록 LPRM 조립체의 시일 내에 제공되는 다수의 보어와 결합되도록 구성되는 다수의 돌출부를 갖고, 상기 너트 계합 조립체는 제 2 보어를 형성하고 제 1 및 제2 너트 계합 부분을 갖는 하우징을 갖는다. 너트 계합 조립체는 구조 부재를 따라 계합 부분이 조립체 너트를 제거하기 위해 사용될 수 있도록 헤드피스를 초과하여 연장하는 위치까지 헤드피스 상에서 자유롭게 슬라이딩한다.

Description

용기 하부의 국부 출력 영역 모니터의 교환 공구{UNDER VESSEL LOCAL POWER RANGE MONITOR EXCHANGE TOOL}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 개시 내용이 본 명세서에 참조로서 도입된 2010년 3월 11일에 출원된 "용기 하부의 LPRM 교환 지지 공구(Under vessel LPRM Exchange Support Tool)"라는 명칭의 미국 가출원 제 61/312,789 호로부터 35 U.S.C. §19(e)의 규정 하에서 우선권을 주장한다.
본 발명은 원자로 용기, 특히 원자로 용기 내의 국부 출력 영역 모니터(Local Power Range Monitor : LPRM)의 제거 및 교환을 단순화하고 촉진하기 위해 사용될 수 있는 공구에 관한 것이다.
국부 출력 영역 모니터(LPRMs)는 원자력 발전소에서 생산 중에 있는 발전량의 직접적인 지표인 핵연료의 출력을 모니터하기 위해 원자로 용기 내에서 사용된다. LPRM은 원자로 기능의 주요 부분이고, 수시로 교체해 주어야 한다. 전형적인 LPRM은 길이가 약 60 피트이고, 다수의 축방향으로 이격되어 있는 다수의 중성자 검출기를 포함한다. LPRM은 용기 노내 하우징 내에서 원자로 용기의 하측에 고정 설치된 LPRM 조립체 플랜지로부터 상측의 원자로의 연료 노심을 통해 원자로의 탑 가이드까지 연장해 있다.
LPRM이 교환되기 전에 이것은 원자로 용기의 하측의 위치로부터 LPRM의 용기 노내 하우징으로부터 분리되어야 한다. LPRM 교환 공정에서 먼저 용기 하부 팀은 원자로 용기의 하부에 접근하여 LPRM 조립체 플랜지에 결합된 그리고 용기 노내 하우징에 LPRM이 구속되지 않는 상태로 LPRM을 고정하는 LPRM 조립체 너트 및 LPRM 조립체 시일을 제거해야 한다. 이것이 달성되면, 연료교환 플로어 팀이 폐기를 목적으로 원자로 노심으로부터 LPRM을 인출한다. 다음에 연료교환 플로어 팀은 새로운 LPRM을 설치하고, 용기 하부 팀은 LPRM 조립체 너트 및 LPRM 조립체 시일을 재설치하여 새로운 LPRM을 정위치에 고정한다.
현재, 전술한 바와 같이 LPRM을 해제하기 위해서는 용기 하부 영역에 3개의 공구를 가지고 가야 한다. 이들 공구는 시일을 제거하기 위한 1개의 공구와 너트를 제거하기 위한 2개의 상이한 공구를 포함한다. 2개의 상이한 치수의 너트가 LPRM 조립체 상에 사용될 수 있으므로 이 너트를 위해 2개의 공구가 필요하고, 임의의 특정한 LPRM 조립체 상에 어떤 치수의 너트가 설치되어 있는지를 사전에는 통상 모른다. 팀원이 너트 상에 공구를 장착하기 전까지는 실제의 너트 치수를 판단할 수 없다.
따라서 원자로 용기 내의 LPRM의 제거 및 교환의 영역에 개선의 여지가 있다. 특히, 원자로 용기 내에서 LPRM의 제거 및 교환을 단순화하고 촉진하는 공구가 필요하다.
원자로 용기의 LPRM 조립체의 수리에 사용하기 위한 공구로서, LPRM 조립체와 관련된 LPRM 장치를 수용하도록 구성되는 제 1 보어를 갖는 구조 부재, 구조 부재의 제 1 단부에 제공되는 헤드피스, 및 구조 부재 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 너트 계합 조립체를 포함하는 공구가 제공된다. 헤드피스는 시일의 제거가 가능하도록 LPRM 조립체의 시일 내에 제공되는 다수의 보어와 결합되도록 구성된 다수의 돌출부(예, 나사)를 갖고, 너트 계합 조립체는 제 2 보어를 형성하고 또 제 1 너트 계합 부분(예, 육각형 절삭부) 및 제 1 너트 계합 부분보다 큰 제 2 너트 계합 부분(예, 다른 하나의 육각형 절삭부)을 갖는 하우징을 갖는다. 너트 계합 조립체는 구조 부재를 따라 그리고 제 1 및 제 2 너트 계합 부분이 조립체 너트를 제거하기 위해 사용될 수 있도록 헤드피스를 초과하여 연장하는 위치까지 헤드피스의 상측에서 자유롭게 슬라이딩한다.
본 발명의 이들 목적 및 기타 목적, 기능, 및 특징 뿐 아니라 구조의 관련 요소 및 부품들의 조합의 작동 방법 및 기능 및 경제적인 제조 방법은 본 명세서의 일부를 구성하는 그리고 동일한 참조번호는 다양한 도면에서 대응하는 부품을 표시하는 첨부한 도면을 참조한 상세한 설명 및 청구항을 고려하여 더욱 상세히 이해될 수 있을 것이다. 그러나 도면은 예시 및 설명을 목적으로 하는 것에 불과한 것으로서 본 발명의 한계를 정의하는 것을 목적으로 하지 않는다. 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 형태인 "하나의(a, an, the)"는 다른 명확한 언급이 없는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본 발명에 의해 원자로 용기 내에서 LPRM의 제거 및 교환을 단순화하고 촉진하는 공구가 제공된다.
본 발명의 더 심도 깊은 이해는 첨부한 도면과 연결하여 하기의 바람직한 실시예의 설명을 읽음으로써 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 원자로 용기의 LPRM(국부 출력 영역 모니터) 조립체의 조립체 시일 및 조립체 너트를 제거하기 위해 사용될 수 있는 공구의 등각도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 공구의 일부를 형성하는 용접물의 등각도 및 분해도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 일부를 형성하는 헤드피스의 확대도이다.
도 5는 도 2 및 도 3의 용접물의 일부를 형성하는 하우징의 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시된 공구의 일부를 형성하는 너트 제거 조립체의 등각도이다.
도 7은 도 6의 너트 제거 조립체의 일부를 형성하는 너트 제거 하우징의 절제도이다.
도 8은 도 1에 도시된 공구의 일부를 형성하는 육각형 칼라부를 보여주는 공구의 상측 부분의 분해도이다.
도 9는 도 1에 도시된 공구의 헤드피스에 부착된 육각형 칼라부를 보여주는 공구의 상측 부분의 등각도이다.
도 10은 도 1에 도시된 공구의 일부를 형성하는 토크 너트를 보여주는 공구의 하측 단부의 분해도이다.
도 11은 공지의 원자로 용기의 하부의 영역의 일부의 개략도이다.
도 12 내지 도 14는 LPRM 조립체 시일을 제거하기 위해 사용되는 도 1에 도시된 공구의 개략도이다.
도 15 및 도 16은 LPRM 조립체 너트를 제거하기 위해 사용되는 도 1에 도시된 공구의 개략도이다.
예를 들면 상측, 하측, 좌측, 우측, 상부, 하부, 전측, 후측, 및 이들의 파생어(이들 어구에 한정되지 않음)와 같이 본 명세서에서 사용되는 방향 어구는 도면에 도시된 요소들의 배향에 관한 것이고 명확한 언급이 없는 한 청구항을 제한하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 2개 이상의 부품 또는 구성요소가 "결합(coupled)"되었다고 함은 이들 부품이 직접적으로 또는 하나 이상의 매개 부품 또는 구성요소를 통해 함께 접합되거나 함께 작동하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 2개 이상의 부품 또는 구성요소가 상호 "계합(engage)"한다고 함은 이들 부품이 직접적으로 또는 하나 이상의 매개 부품 또는 구성요소를 통해 서로에 대해 힘을 가하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "수(number)"라는 용어는 1보다 큰 하나의 정수(즉, 복수)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시 예에 따른 원자로 용기의 LPRM의 조립체 시일 및 조립체 너트를 제거 및 교환하기 위해 사용될 수 있는 공구(8)의 등각도이다. 공구(8)는 용접물(weldment)(9)을 포함한다. 용접물(9)의 전측 등각도는 도 2에 도시되어 있고, 용접물(9)의 분해 후측면도는 도 3에 도시되어 있다. 용접물(9)은 후측 단부에 널링 부분(knurled portion)(11)을 가진 구조 관(10)을 포함한다. 플랜지(12)는 널링 부분(11)의 상측에 용접된다.
헤드피스(13)는 용접물(9)의 상측 단부에 설치되어 있고, 여기서 헤드피스는 구조 관(10)의 상측 단부(플랜지(12)의 반대편)에 부착되어 있다. 헤드피스(13)의 확대도는 도 4에 도시되어 있다. 헤드피스(13)는 대향 측면 상에 설치된 2개의 평평한 표면(14), 그 종방향으로 관통하는 관통 구멍(15), 그 전측면 상에 헬리코일(즉, 나사 삽입체)을 갖는 4개의 나사 구멍, 및 대향 측면 상의 2개의 드릴 천공된 구멍을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 헤드피스(13)는 구조 관(10)의 상측 단부에 용접된다.
하우징(18)이 용접물(9)의 하측 단부에 제공되고, 여기서 플랜지(12)에 대향하는 널링 부분(11)의 단부에 부착된다. 예시적인 실시예에서, 하우징(18)은 널링 부분(11)의 단부에 용접된다. 하우징(18)의 확대도는 도 5에 도시되어 있다. 하우징(18)은 정사각형 절삭부(19) 및 원형 절삭부(20)를 포함한다.
공구(8)는 (플랜지(12) 상에서) 용접물(9)의 상측에 삽입되고 또 용접물(9)을 따라 슬라이딩할 수 있는 너트 제거 조립체(21)를 더 포함한다. 도 6은 너트 제거 조립체(21)의 등각도이다. 너트 제거 조립체(21)는 너트 제거 하우징(22)을 포함한다. 너트 제거 하우징(22)의 절제도는 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 너트 제거 하우징(22)은 내측 보어(23), 제 1 치수(예, 2인치의 LPRM 조립체 너트)의 LPRM 조립체 너트를 위한 제 1 육각형 절삭 부분(24), 및 제 1 육각형 절삭 부분(24)에 인접하는, 제 2 치수(예, 2-1/8인치의 LPRM 조립체 너트)의 LPRM 조립체 너트를 위한 제 2 육각형 절삭 부분(25)을 포함한다. 너트 제거 하우징(22)은 또한 그 대향 측면 상의 2개의 나사부 관통 구멍(26), 경량화 구멍(27), 및 나사부 관통 구멍(26) 내에 수용되는 볼 스프링 플런저(28)를 포함한다. 또한 관통 구멍(31) 및 파지용 홈(32)을 갖는 핸들(30)이 나사(29)에 의해 너트 제거 하우징(22)에 부착되어 있다.
도 8 및 도 9는 각각 공구(8)의 상측 부분의 부분 분해도 및 등각도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 육각형 칼라부(33)가 이 육각형 칼라부(33)를 헤드피스(13) 상에 삽입하는 것에 의해 용접물(9)의 상측 단부에 부착되어 있다. 육각형 칼라부(33)는 6개의 오목 보어(34) 및 (그 대향 측면 상의) 2개의 나사 구멍(35)을 포함한다. 육각형 칼라부(33)는 나사 구멍(35)을 통해 헤드피스(13)의 드릴 천공된 구멍(17) 내에 수용되는 세트 스크류(36)를 이용하여 헤드피스(13) 상에 직선적으로 정위치에 유지된다. 세트 스크류(36) 대신 핀 또는 기타 돌출 부재의 형태가 사용될 수 있다. 육각형 칼라부(33)의 2개의 내측의 평평한 부분(37)은 헤드피스(13)의 대향 측면 상에 설치된 평평한 표면(14)과 정렬 및 계합하는 것에 의해 육각형 칼라부(33)가 헤드피스(13)에 대해 회전하는 것을 방지해 준다.
도 10은 공구(8)의 하측 단부의 분해도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 토크 너트(38)는 용접물(9)의 하측 단부에 설치된 하우징(18) 내에 삽입된다. 토크 너트(38)는 정사각형 관통 절삭 부분(43)을 포함하고, 하우징(18)의 원형 절삭부(20) 내에 설치된 나선 링(39)에 의해 하우징(18) 내의 정위치에 유지된다. 토크 너트(38)는 정사각형 절삭부(19)에 의해 하우징(18) 내에서의 회전운동이 방지된다.
마지막으로, 다시 도 9를 참조하면 4개의 세트 스크류(40)가 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 헤드피스(13)의 4개의 나사 구멍(16) 내에 설치된다.
이하 LPRM의 제거 및 교환을 위해 공구(8)가 사용되는 방법을 설명하기 위해, 원자로의 용기 하부 영역(43)의 선택된 주지의 구성요소가 도 11과 관련하여 설명된다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 용기 하부 영역(43)은 다수의 제어봉 구동 하우징(44), 다수의 제어봉 구동 조립체(46), 및 다수의 LPRM 조립체(48)를 포함한다. 각 LPRM 조립체(48)는 다수의 축방향으로 이격된 중성자 검출기를 갖는 길이가 긴 LPRM 장치(1)를 포함한다. LPRM 장치(1)는 LPRM 조립체(48)의 LPRM 조립체 플랜지(4)에 결합되는 LPRM 조립체(48)의 LPRM 조립체 시일(2) 및 LPRM 조립체 너트(3)에 의해 LPRM 조립체(48) 내의 정위치에 고정된다. LPRM 조립체 플랜지(4)는 원자로 용기에 용접된 LPRM 하우징(51)의 일부를 형성하는 LPRM 하우징 플랜지(49)에 볼트 고정된다.
LPRM 조립체 시일(2)을 제거하기 위해, 공구(8)는 너트 제거 조립체(21)가 플랜지(12) 상에 지지되거나 인접한 상태로 구성된다. 다음에 공구(8)는 도 12에 도시된 바와 같이 LPRM 조립체의 노우즈 부재(41) 상에 외삽되고, 세트 스크류(40)가 LPRM 조립체 시일(2)의 4개의 중심 보어(42) 내에 결합될 때까지 상승된다(도 13 및 도 14 참조). 다음에 공구(8)는 반시계 방향으로 회전되고, 이것에 의해 LPRM 조립체 시일(2)의 나사를 해제하여 제거한다.
LPRM 조립체 너트(3)를 제거하기 위해, 공구(8)는 너트 제거 조립체(21)가 육각형 칼라부(33) 상으로 상승하고, 너트 제거 조립체(21)의 2개의 볼 스프링 플런저(28)가 육각형 칼라부(33)의 6개의 오목 보어 중의 2개 내에 계합하도록 함으로써 너트 제거 조립체(21)가 정위치에 유지되도록 구성된다. 너트 제거 조립체(21)는 너트 제거 하우징(22)의 육각형 절삭부(50) 및 육각형 칼라부(33) 사이의 밀착 삽입에 의해 공구(8) 상에서의 회전이 방지된다. 또한, 너트 제거 하우징(22)은 너트 제거 조립체(21)의 핸들(30) 내의 관통 구멍(31)이 육각형 칼라부(33) 상에 외삽되기에는 너무 소직경이므로 너트 제거 조립체(21)의 핸들(30)에 의해 공구(8)로부터의 이탈이 방지된다. 다음에 공구(8)는 LPRM 조립체의 노우즈 부재(41) 상에 삽입되고, 너트 제거 조립체(21)의 적절한 육각형 절삭부(24, 25)가 도 15에 도시된 바와 같이 LPRM 조립체 너트(3)와 계합할 때까지 상방향으로 상승된다. 다음에 공구(8)는 LPRM 조립체 너트(3)가 해제되어 LPRM 조립체(48)로부터 제거될 수 있을 때까지 반시계 방향으로 회전된다(도 16 참조).
필요한 경우, 렌치 또는 브레이커 바아(breaker bar)가 LPRM 조립체 시일(2) 및/또는 LPRM 너트(3)를 해제하기 위해 공구(8)의 토크 너트(38)에 부착될 수 있다. 다음에 LPRM 장치(1)가 LPRM 조립체(48)로부터 제거되어 구속 해제되고 교체된다.
새로운 LPRM 장치(1)가 LPRM 조립체(48) 내에 삽입된 후, LPRM 조립체 너트(3)가 너트 제거 조립체(21)를 이용하여 재설치된다(전술한 공정의 역방향의 공정이 채용된다). 바람직하게, 토크 렌치가 공구(8)의 토크 너트(38)에 부착되고, LPRM 조립체 너트(3)가 필요한 사양에 따라 토크 회전된다. 다음에 너트 제거 조립체(21)가 플랜지(12)에 대항하여 하방으로 이동되고, LPRM 조립체 시일(2)은 헤드피스(13)를 이용하여 재설치된다(역시 전술한 공정의 역방향의 공정이 채용된다). 이 시점에서 LPRM 교환 공정이 완료된다.
이상에서 본 발명의 특정의 실시예가 상세히 설명되었으나 본 기술분야의 전문가는 본 명세서의 전체 설명에 비추어 본 발명에 대해 다양한 개조 및 변경이 개발될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 특정의 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하고 첨부된 청구항의 범위 및 임의의 모든 등가로서 주어진 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims (14)

  1. 원자로 용기의 국부 출력 영역 모니터(Local Power Range Monitor : LPRM) 조립체(48)의 수리에 사용하기 위한 공구(8)에 있어서,
    LPRM 조립체(48)와 관련된 LPRM 장치(41)를 수용하도록 구성되는 제 1 보어를 갖는 구조 부재(10)와,
    상기 구조 부재(10)의 제 1 단부에 제공되는 헤드피스(13)로서, 상기 LPRM 조립체(48)의 시일(seal) 내에 제공되는 다수의 보어와 결합하도록 구성되는 다수의 돌출부(40)를 갖는, 상기 헤드피스(13)와,
    상기 구조 부재(10) 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 너트 계합 조립체(21)로서, 상기 너트 계합 조립체(21)는 제 2 보어(23)를 형성하는 하우징(22)을 갖고, 상기 하우징(22)은 제 1 너트 계합 부분 및 상기 제 1 너트 계합 부분보다 큰 제 2 너트 계합 부분을 갖고, 상기 너트 계합 조립체(21)는, 상기 제 1 및 제 2 너트 계합 부분이 상기 헤드피스(13)를 초과하여 연장하는 위치까지 상기 구조 부재(10)를 따라 그리고 상기 헤드피스(13)의 상측에서 자유롭게 슬라이딩하는, 상기 너트 계합 조립체(21)를 포함하는
    공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 너트 계합 부분은 제 1 육각형 절삭 부분(24)이고, 상기 제 2 너트 계합 부분은 상기 제 1 육각형 절삭 부분(24)보다 큰 제 2 육각형 절삭 부분(25)인
    공구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드피스(13)의 상기 돌출부(40)는 각각 세트 스크류 또는 핀을 포함하는
    공구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 너트 계합 조립체(21)는 상기 하우징(22)에 결합되는 핸들 부분(30)을 더 포함하고, 상기 핸들 부분(30)은 상기 제 2 보어와 정렬된 제 3 보어(31)를 갖고, 상기 제 3 보어(31)는 상기 제 2 보어보다 작은
    공구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 헤드피스(13)에 결합되는 칼라부(33)를 더 포함하고, 상기 하우징(22)은 상기 칼라부(33)와 계합하도록 또 상기 칼라부(33)에 대한 상기 너트 계합 조립체(21)의 회전을 방지하도록 구성되는
    공구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 칼라부(33)는 그 외면 상에 다수의 평평한 부분을 갖고, 상기 하우징(22)은 상기 평평한 부분과 계합하도록 구성되는 육각형 부분(50)을 갖는
    공구.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 보어(31)는 상기 핸들 부분(30)이 상기 칼라부(33) 상에서 슬라이딩하는 것을 방지하기 위해 상기 칼라부(33)의 외측 치수보다 작은
    공구.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 하우징(22)은 다수의 볼 스프링 플런저(28)를 포함하고, 상기 칼라부(33)는 다수의 오목 보어(34)를 갖고, 각각의 볼 스프링 플런저(28)는, 상기 하우징(22)이 상기 칼라부(33) 상에서 슬라이딩하며 상기 칼라부(33)와 계합할 때 상기 오목 보어(34) 중의 각각의 하나 내에 수용되도록 구성되는
    공구.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조 부재(10)는 상기 제 1 단부의 반대 측의 상기 구조 부재(10)의 제2 단부에 제공되는 파지 부분(11)을 갖는
    공구.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 위치에서 상기 구조 부재(10)에 결합되는 플랜지(12)를 더 포함하고, 상기 너트 계합 조립체(21)는 상기 플랜지(12)와 계합하도록 그리고 상기 너트 계합 조립체(21)가 상기 제 1 위치를 지나서 슬라이딩하는 것을 방지하도록 구성되는
    공구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 파지 부분(11)의 일 단부에 제공되는 토크가능한(torqueable) 토크 너트(38)를 더 포함하는
    공구.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 토크 너트(38)는 상기 파지 부분(11)의 단부에 결합되는 제 2 하우징(18) 내에 제공되는
    공구.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구조 부재(10), 상기 헤드피스(13), 상기 플랜지(12) 및 상기 제 2 하우징(18)은 용접물(9)의 일부인
    공구.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 헤드피스(13)는 제 1 및 제 2 외측 평평한 부분(14)을 갖고, 상기 칼라부(33)는 상기 헤드피스(13)의 상측에 끼워맞춰져서 상기 헤드피스(13)를 포위하고, 상기 칼라부(33)는 제 3 및 제 4 내측의 평평한 부분(37)을 갖고, 상기 제 3 및 제 4 평평한 부분(37)은 상기 제 1 및 제 2 평평한 부분과 각각 계합하여, 상기 칼라부(33)가 상기 헤드피스(13)에 대해 회전하는 것을 방지하는
    공구.
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