KR101883352B1 - 원자로 제어봉 집합체용 분해공구 - Google Patents

원자로 제어봉 집합체용 분해공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 제공한다. 상기 원자로 제어봉 집합체용 분해공구는 설정된 길이를 갖고 중공 형상으로 형성되는 케이스 부와; 상기 케이스 부의 중공에 배치되는 이너축과; 상기 케이스 부의 상단부에 배치되며, 상기 이너축을 승강 및 회전시키는 구동툴 부와; 상기 이너축의 하단에 연결되도록 상기 케이스 부의 하단부에 배치되며, 제어봉에 구비되는 잠금 너트를 분해 및 수용하는 렌치부; 및 상기 렌치부의 하단에 마련되며, 상기 제어봉에 고정되는 스패너 부를 포함한다.

Description

원자로 제어봉 집합체용 분해공구{DISJOINTING TOOL FOR REACTOR CONTROL ELEMENT ASSEMBLY}
본 발명은 원자로 제어봉 집합체용 분해공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중에서 제어봉 집합체를 용이하게 분해할 수 있는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구에 관란 것이다.
일반적으로, 표준형원전에 사용되어지는 제어봉은 전강(Full Strength)과 부분강(Part Strength) 종류가 있고, 4발(4 Fingers)과 12발(12 Fingers) 형태의 제어봉집합체로 구성된다.
상기 제어봉은 중성자를 흡수하는 물질이 내장되어 있으며 중성자 조사에 의하여 중성자 흡수물질로부터 발생되는 생성물을 피복관의 손상 없이 설계수명 동안 안전하게 보관되어야 한다.
상기 제어봉은 중성자 흡수체의 연소, 인코넬625 재질의 허용능력, 연료집합체 안내관의 제어봉과의 간격 등을 고려하여 설계 수명을 갖도록 제작된다.
여기서, 설계수명이 도래한 제어봉집합체는 수중에서 분해 및 절단되어 전용 저장용기(Trash Basket)에 저장 후 사용후연료 저장조(Spent Fuel Storage)에 보관한다.
그리고, 폐기되는 제어봉집합체는 원자로 상부안내 구조물 내에서 제어봉집합체 취급 전용공구를 이용하여 인출된다.
그리거, 인출되는 제어봉 집합체는 제어봉집합체 승강기의 Fixture에 삽입된다.
그리거, 제어봉 집합체 분해공구를 통해 수중 약 5m 깊이에서 제어봉 집합체의 잠김 너트를 풀어 스파이더와 제어봉을 분리한다.
분해된 잠김너트는 제어봉 분해공구 내에 보관되어 회수, 이후 스파이더를 제거하고 제어봉 절단공구를 이용하여 제어봉을 두 개로 절단하여 폐기한다.
그러나, 종래의 제어봉 집합체 분해공구는 크기와 무게가 정비원이 취급하기가 매우 힘들고 작업시간이 많이 소요되며, 공구의 취급절차가 매우 복잡한 문제점이 있다.
또한, 종래에는, 공구의 동작상태 확인에 많은 어려움이 있으며, 고방사선에 오염된 잠김너트를 제거시 정비원이 근접하여 직접 수행하여야 하므로 방사선 피폭량이 증가되는 문제점도 있다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 등록번호 제10-20113 호가 있다.
본 발명의 목적은, 원자력 발전소 원자로의 단기적 출력제어를 위해 사용되는 중성자 흡수물질인 제어봉집합체(Control Element Ass'y : CEA)의 설비 건전성을 확보하기 위한 교체시 수중에서 제어봉 집합체를 용이하게 분해함과 아울러, 분해 작업에 구성되는 부품들의 이탈이 발생되지 않도록 하여 회수를 용이하게 실시할 수 있는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 원거리에서 제어봉 집합체의 너트 분해 및 조립작업을 가능하게 할 수 있는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 제공함에 있다.
바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 제공한다.
상기 원자로 제어봉 집합체용 분해공구는 설정된 길이를 갖고 중공 형상으로 형성되는 케이스 부와; 상기 케이스 부의 중공에 배치되는 이너축과; 상기 케이스 부의 상단부에 배치되며, 상기 이너축을 승강 및 회전시키는 구동툴 부와; 상기 이너축의 하단에 연결되도록 상기 케이스 부의 하단부에 배치되며, 제어봉에 구비되는 잠금 너트를 분해 및 수용하는 렌치부; 및 상기 렌치부의 하단에 마련되며, 상기 제어봉에 고정되는 스패너 부를 포함한다.
상기 구동툴 부는, 상기 케이스 부의 상단부에 마련되며, 상기 이너축이 관통되는 베이스와, 상기 베이스의 일측부에 힌지 연결되어 상하를 따라 회전되며, 일단이 상기 이너축의 상단에 연결되고, 타단에 고정홀이 형성되는 회전 레버와, 상기 베이스 상단 일측부에 설치되며, 회전되는 상기 회전 레버의 타단에 형성되는 고정홀과 위치가 일치되는 위치 결정홀이 형성되는 위치 규제 부재와, 서로 위치가 일치되는 상기 고정홀 및 상기 위치 결정홀에 삽입되어 상기 회전 레버의 회전 위치를 규제하는 위치 고정핀을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 이너축의 상단에는 상기 이너축의 회전 방향을 따르는 회전홈이 형성되는 회전 부재가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 회전홈은, 상기 회전 레버의 일단 양측부에 설치되는 한 쌍의 지지 부재 단부에 접촉되어 지지되는 것이 바람직하다.
상기 구동툴 부는, 축 회전부를 구비한다.
상기 축 회전부는, 회전력을 제공하는 외부 공구에 연결되어, 제공되는 상기 회전력을 상기 이너축에 전달하는 것이 바람직하다,
상기 이너축은 육각면을 형성하고, 상기 축 회전부는 상기 이너축의 육각면에 연결되어 회전력을 전달하는 것이 좋다.
상기 렌치부는, 분해되는 상기 잠금 너트가 수용되는 너트 수용 공간이 내부에 형성되고, 하단이 상기 잠금 너트와 결합되는 렌치부 몸체와, 상기 렌치부 몸체의 하단에 형성되어 상기 너트 수용 공간에 수용되는 상기 잠금 너트의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 렌치부는, 인티케이터를 구비한다.
상기 인디케이터는, 상기 이너축을 관통하며, 하단이 상기 너트 수용 공간에 노출되어, 수용되는 상기 잠금 너트의 상단에 접촉되어, 상기 잠금 너트의 수용 개수에 비례하여 상승되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 공구의 취급이 용이하도록 크기와 무게를 줄여 수중에서 사용하기 편리하도록 하고, 공구의 동작상태 및 잠김너트의 상태를 쉽게 확인할 수 있도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 제어봉 집합체를 분해하는 경우 공구의 체결이 용이하도록 할수 있고, 공구에서 잠금 너트를 제거하는 경우 원격으로 제거하여 작업자의 방사선 피폭을 최소화하도록 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은, 잠금 너트를 분해시 수공구 또는 에어공구를 연결하여 동작되도록 하기 때문에 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 스패너가 제어봉의 삽입부에 삽입되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 3은 본 발명에 따르는 렌치부에 잠금 너트가 삽입되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 4는 잠금 너트를 푸는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 5는 본 발명에 따른 렌치부에 잠금 너트가 수용되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 6은 본 발명에 따르는 인디케이터의 작동 상태를 보여주는 도면들이다.
도 7, 도 8은 본 발명에 따르는 제어봉에서 본 발명의 공구를 분리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10은 풀어진 잠금 너트들의 제거 상태를 보여주는 도면들이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.
또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.
이하, 첨부되는 도면을 참조 하여, 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 설명한다.
도 1은 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조 하면, 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구는 케이스 부(100)와, 이너축(200)과, 구동툴 부(300)와, 렌치부(400)와, 스패너 부(500)로 구성된다.
상기 케이스 부(100)는 설정된 길이를 갖고 중공 형상으로 형성된다.
상기 이너축(200)은 상기 케이스 부의 중공에 배치된다.
또한, 상기 구동툴 부(300)는 상기 케이스 부(100)의 상단부에 배치되며, 상기 이너축(200)을 승강 및 회전시키는 역할을 한다.
상기 렌치부(400)는 상기 이너축(200)의 하단에 연결되도록 상기 케이스 부(100)의 하단부에 배치되며, 제어봉(10)에 구비되는 잠금 너트(11)를 분해 및 수용하는 역할을 한다.
상기 스패너 부(500)는 상기 렌치부(400)의 하단에 마련되며, 상기 제어봉(10)에 고정된다.
상기 각 구성을 설명한다.
상기 구동툴 부(300)는, 상기 케이스 부(100)의 상단부에 마련되며, 상기 이너축(200)이 관통되는 베이스(310)와, 상기 베이스(310)의 일측부에 힌지 연결되어 상하를 따라 회전되며, 일단이 상기 이너축(200)의 상단에 연결되고, 타단에 고정홀(321)이 형성되는 회전 레버(320)와, 상기 베이스(310) 상단 일측부에 설치되며, 회전되는 상기 회전 레버(320)의 타단에 형성되는 고정홀(321)과 위치가 일치되는 위치 결정홀(331)이 형성되는 위치 규제 부재(330)와, 서로 위치가 일치되는 상기 고정홀(321) 및 상기 위치 결정홀(331)에 삽입되어 상기 회전 레버의 회전 위치를 규제하는 위치 고정핀(340)을 갖는다.
상기 이너축(200)의 상단에는 상기 이너축(200)의 회전 방향을 따르는 회전홈(211)이 형성되는 회전 부재(210)가 설치된다.
상기 회전홈(211)은, 상기 회전 레버(320)의 일단 양측부에 설치되는 한 쌍의 지지 부재(322) 단부에 접촉되어 지지될 수 있다.
상기 구동툴 부(300)는, 축 회전부(350)를 구비한다.
상기 축 회전부(350)는, 회전력을 제공하는 외부 공구에 연결되어, 제공되는 상기 회전력을 상기 이너축(200)에 전달할 수 있다.
여기서, 상기 이너축(200)의 외측 둘레는 육각면을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 축 회전부(350)는 상기 이너축의 육각면에 연결되어 회전력을 전달할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 축 회전부(350)는 상단에서 회전되는 부재와, 별도의 기어 부재를 통해 회전력 방향을 전환하여 세워져 배치되는 이너축의 외면에 접촉하여 회전력을 전달할 수 있다.
한편, 상기 렌치부(400)는, 렌치부 몸체(410)와, 이탈 방지 부재(420)로 구성된다.
상기 렌치부 몸체(410)의 내부에는 분해되는 상기 잠금 너트(11)가 수용되는 너트 수용 공간(411)이 형성된다.
그리고, 상기 렌치부 몸체(410)의 하단은 제어봉(10)의 잠금 너트(11)와 결합될 수 있다.
또한, 상기 이탈 방지 부재(420)는 상기 렌치부 몸체(410)의 하단에 형성되어 상기 너트 수용 공간(411)에 수용되는 상기 잠금 너트(11)의 이탈을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 렌치부 몸체(410)에는, 잠금 너트(11)의 이탈을 방지하기 위해 후크 및 스프링이 구비될 수 있다.
더하여, 본 발명에 따르는 렌치부(400)는, 인티케이터(430)를 구비한다.
여기서, 상기 인디케이터(430)는, 상기 이너축(200)을 관통하며, 하단이 상기 너트 수용 공간(411)에 노출되어, 수용되는 상기 잠금 너트(11)의 상단에 접촉되어, 상기 잠금 너트(11)의 수용 개수에 비례하여 상승되도록 구성될 수 있다.
다음은, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구의 작용을 설명한다.
먼저, 제어봉 집합체 분해공구를 제어봉 집합체 분해위치까지 하강시킨다.
도 2는 본 발명에 따르는 스패너가 제어봉의 삽입부에 삽입되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 2를 참조 하면, 회전 레버(210)의 일단을 하방으로 누르면, 회전 레버(210)의 타단에 힌지 연결되는 이너축(200)은, 상승되고, 이와 동시에 렌치부(400) 역시 상승된다.
그리고, 위치 고정핀(340)을 고정홀(321)과 위치 결정홀(331)에 끼워 회전 레버(320)의 회전 상태를 유지한다.
이어, 스패너 부(500)는 제어봉(10)의 삽입부에 삽입될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따르는 렌치부에 잠금 너트가 삽입되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 3을 참조 하면, 위치 고정핀(340)을 제거하면, 회전 레버(320)는 원위치에 위치되도록 일단이 상승된다.
이어, 이너축(200)은 자중에 의해 하강되고, 이에 따라 이너축(200) 하단에 배치되는 렌치부(400)에 잠김 너트(11)가 삽입된다.
도 4는 잠금 너트를 푸는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 4를 참조 하면, 구동툴 부(300)의 축 회전부(350)에서, 수공구 또는 에어공구를 이용하여 회전력을 이너축(200)에 전달하여, 이너축(200)을 회전시킨다.
상기 이너축(200)의 회전에 따라 렌치부(400)에 삽입된 잠금 너트(11)는 풀어질 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 렌치부에 잠금 너트가 수용되는 상태를 보여주는 도면들이다.
도 5를 참조 하면, 상기와 같이 풀어진 잠금 너트(11)는 렌치부(400)의 너트 수용 공간(411)의 내부에 적층되도록 수용될 수 있다.
이때, 너트 수용 공간(411)에 수용되는 잠금 너트(11)는 후크인 이탈 방지 부재(420) 및 스프링(430)에 의해 하방으로 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따르는 인디케이터의 작동 상태를 보여주는 도면들이다.
도 6을 참조 하면, 순차적으로 풀어지는 잠금 너트들(11)은 너트 수용 공간(411)에 순차적으로 적층된다.
본 발명에 따르는 인디케이터(600)는 이너축(200)을 관통하며, 하단이 상기 너트 수용 공간(411)에 노출되어, 수용되는 상기 잠금 너트(11)의 상단에 접촉되어, 상기 잠금 너트(11)의 수용 개수에 비례하여 상승되도록 구성되기 때문에, 적층되는 잠금 너트(11)에 의해 상방으로 밀어 올려 진다.
이에 따라, 인디케이터(600)의 상단은 베이스(310) 상부로 돌출된다.
도 7, 도 8은 본 발명에 따르는 제어봉에서 본 발명의 공구를 분리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 7 및 도 8을 참조 하면, 회전 레버(320)의 일단을 누르고, 상기와 같이 위치 고정핀(340)을 고정홀(321) 및 위치 결정홀(331)에 체결하여 제어봉(10)에서 공구를 분리한다.
그리고, 상술한 과정을 반복 수행하여 제어봉 승강기에 안착된 폐 제어봉 집합체의 잠금 너트들(11)을 모두 풀 수 있다.
도 9 및 도 10은 풀어진 잠금 너트들의 제거 상태를 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10을 참조 하면, 공구를 수면위로 인양하여 잠김 너트 폐기용기에 공구를 위치시킨다.
이어, 익스텐션너(700)의 익스텐션 바(710)를 눌러 이스텐션 링(720)은 렌치부(400)의 후크를 누르게 되고, 이에 따라 잠금 너트(11)는 제거된다. 이는 상술한 인디케이터(600)의 승강 위치에 따라 확인할 수 있다.
상기와 같은 구성 및 작용에 따라, 본 발명에 따르는 실시예는 공구의 취급이 용이하도록 크기와 무게를 줄여 수중에서 사용하기 편리하도록 하고, 공구의 동작상태 및 잠김너트의 상태를 쉽게 확인할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 제어봉 집합체를 분해하는 경우 공구의 체결이 용이하도록 할수 있고, 공구에서 잠금 너트를 제거하는 경우 원격으로 제거하여 작업자의 방사선 피폭을 최소화하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 잠금 너트를 분해시 수공구 또는 에어공구를 연결하여 동작되도록 하기 때문에 작업시간을 단축시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 원자로 제어봉 집합체용 분해공구에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 케이스 부
200 : 이너축 부
210 : 회전 부재
300 : 구동툴 부
310 : 베이스
320 : 회전 레버
330 : 위치 규제 부재
340 : 위치 고정핀
350 : 축 회전부
400 : 렌치부
410 : 렌치부 몸체
420 : 이탈 방지 부재
500 : 스패너 부
600 : 인디케이터

Claims (7)

  1. 설정된 길이를 갖고 중공 형상으로 형성되는 케이스 부;
    상기 케이스 부의 중공에 배치되는 이너축;
    상기 케이스 부의 상단부에 배치되며, 상기 이너축을 승강 및 회전시키는 구동툴 부;
    상기 이너축의 하단에 연결되도록 상기 케이스 부의 하단부에 배치되며, 제어봉에 구비되는 잠금 너트를 분해 및 수용하는 렌치부; 및
    상기 렌치부의 하단에 마련되며, 상기 제어봉에 고정되는 스패너 부를 포함하되,
    상기 구동툴 부는,
    상기 케이스 부의 상단부에 마련되며, 상기 이너축이 관통되는 베이스와,
    상기 베이스의 일측부에 힌지 연결되어 상하를 따라 회전되며, 일단이 상기 이너축의 상단에 연결되고, 타단에 고정홀이 형성되는 회전 레버와,
    상기 베이스 상단 일측부에 설치되며, 회전되는 상기 회전 레버의 타단에 형성되는 고정홀과 위치가 일치되는 위치 결정홀이 형성되는 위치 규제 부재와,
    서로 위치가 일치되는 상기 고정홀 및 상기 위치 결정홀에 삽입되어 상기 회전 레버의 회전 위치를 규제하는 위치 고정핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이너축의 상단에는
    상기 이너축의 회전 방향을 따르는 회전홈이 형성되는 회전 부재가 설치되고,
    상기 회전홈은,
    상기 회전 레버의 일단 양측부에 설치되는 한 쌍의 지지 부재 단부에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동툴 부는,
    축 회전부를 구비하되,
    상기 축 회전부는,
    회전력을 제공하는 외부 공구에 연결되어, 제공되는 상기 회전력을 상기 이너축에 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
  5. 제 4항에 있어서.
    상기 이너축은 육각면을 형성하고,
    상기 축 회전부는 상기 이너축의 육각면에 연결되어 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 렌치부는,
    분해되는 상기 잠금 너트가 수용되는 너트 수용 공간이 내부에 형성되고, 하단이 상기 잠금 너트와 결합되는 렌치부 몸체와,
    상기 렌치부 몸체의 하단에 형성되어 상기 너트 수용 공간에 수용되는 상기 잠금 너트의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
  7. 제 6항에 있어서.
    상기 렌치부는, 인디케이터를 구비하되,
    상기 인디케이터는,
    상기 이너축을 관통하며, 하단이 상기 너트 수용 공간에 노출되어, 수용되는 상기 잠금 너트의 상단에 접촉되어, 상기 잠금 너트의 수용 개수에 비례하여 상승되는 것을 특징으로 하는 원자로 제어봉 집합체용 분해공구.
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