KR101974941B1 - 단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구 - Google Patents

Abstract

단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구가 개시된다.
본 발명은 핵연료 집합체의 가이드 관에 삽입되어 가이드 관을 고정하는 보완기구에 있어서, 가이드 관에 삽입되는 삽입부 및 삽입부의 상단을 고정하는 고정부를 포함하고, 삽입부는 가이드 관의 내측면과 접촉하여 마찰력을 발생시키는 로드 및 로드부재가 삽입하는 공간을 형성하여 로드의 길이조절이 가능한 하우징을 포함하며,
본 발명에 의하면 가이드 관의 내부 금속과의 마찰력을 이용하여 가이드 관을 고정할 수 있으며, 구성이 간소하여 유지·보수적인 측면에서 이점이 있다.

Description

단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구{Complementing apparatus for spent nuclear fuel with single rod}

본 발명은 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부품의 종류를 간소화함과 동시에 로드의 축 직선 거동 마찰 저항을 이용하여 안내관에 삽입되어 안내관을 고정하는 단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구에 관한 것이다.

일반적으로 핵연료집합체는 상단고정체와 하단고정체의 사이에 다수의 연료봉의 위치하며, 연료봉은 지지격자, 가이드 관과 계측관으로 이루어지는 골격체에 의해 지지된다.

지지격자는 핵연료집합체의 상하 10개 내지 13개 정도로 배열되며, 4m 길이의 가이드 관과 용접된다. 핵연료 집합체의 조립은 연료봉을 골격체에 장입한 뒤 상단고정체 및 하단고정체를 부착하여 고정함으로써 완료된다.

요컨대 핵연료집합체는 지지격자 및 가이드 관에 의해 상단고정체와 하단고정체 사이에서 연료봉이 일정간격을 유지하도록 설치되어 있다.

핵연료집합체를 이루는 연료봉은 우라늄-235의 비율을 2~5%로 높인 농축우라늄을 사용하며, 원자로에서 사용되는 핵연료로 가공하기 위하여 우라늄을 5g 정도 무게의 원통형 펠렛(Pallet)으로 만드는 성형가공을 거친다. 이 펠렛들은 지르칼로이 피복관에 장입하고 여기에 스프링과 헬륨기체를 넣은 후 상부봉단마개를 용접하여 연료봉으로 제조되는데, 이러한 연료봉은 최종적으로 핵연료집합체를 구성하여 원자로 내에서 핵반응을 통하여 연소하게 된다.

사용후 핵연료를 취급할 때에 핵연료 집합체를 고정하여 연료봉 다발을 상승시키는데, 이 때 대부분의 중량은 가이드 관에 의해 지지되므로 가이드 관을 고정하여 연료봉 다발을 상승시키는 장치가 개발되고 있는 실정이다.

본 발명은 가이드 관의 내부에 삽입되어 마찰력에 의해 가이드 관을 고정시킬 수 있는 단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구를 제공하는 것에 일 목적이 있다.

또한 간단한 구성으로 유지보수가 용이한 단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구를 제공하는 것에 다른 목적이 있다.

한편 본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 ‘통상의 기술자’)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 체결형 사용후 핵연료 취급 안전성 보완기구는 핵연료 집합체의 가이드 관에 삽입되어 가이드 관을 고정하는 보완기구에 있어서, 상기 가이드 관에 삽입되는 삽입부 및 상기 삽입부의 상단을 고정하는 고정부를 포함하고, 상기 삽입부는 가이드 관의 내측면과 접촉하여 마찰력을 발생시키는 로드 및 상기 로드가 삽입되는 공간을 형성하여 상기 로드의 길이조절이 가능한 하우징을 포함한다.

바람직하게는, 상기 하우징의 일단은 적어도 둘 이상의 인입부재를 포함하고, 상기 인입부재는 일정한 간격으로 이격되어 원주를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정부는 상기 하우징이 인입하여 고정되는 제1연결홀이 형성되는 베이스부와 상기 베이스부의 일면에 일정한 공간을 형성하며 연결되는 몸체부 및 상기 일정한 공간에 위치하여 상기 로드가 인입하여 고정되는 제2연결홀이 형성되는 로드고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체부는 상기 베이스부와 대향되는 면에 상기 로드고정부재가 관통하는 제3연결홀을 형성하며, 상기 로드고정부재는 제3연결홀을 관통하여 상기 몸체부와 연결되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 로드는 상기 하우징을 관통하여 상기 로드고정부재에 고정되며, 상기 하우징은 상기 베이스부에 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 가이드 관의 내부 금속과의 마찰력을 이용하여 가이드 관을 고정할 수 있다.

또한 본 발명은 구성을 간소화 하여 유지·보수적인 측면에서 이점이 있다

또한 소형장치로써, 취급 및 체결이 용이하다.

또한 하나의 가이드 관에 삽입되는 단일 체결뿐만 아니라, 복수의 가이드 관에 삽입되어 가이드 관을 고정하는 동시 체결로의 확장이 용이하다.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보완기구의 사시도이다.
도2는 도1의 분해도이다.
도3은 도1의 측면도이다.
도4는 도1의 일측 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대한 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 도면에 따라서 논리적으로 기술한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보완기구의 사시도이며, 도2는 도1의 분해도이며, 도3은 도1의 측면도이고, 도4는 도1의 일측 단면도를 나타낸다.

도1을 참고하면 본 실시예의 보완기구(10)는 삽입부(110)와 고정부(130)를 포함할 수 있다.

삽입부(110)는 핵연료 집합체의 가이드 관에 삽입되며, 가이드 관의 내부 형상에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 원통의 일정한 길이로 연장되는 형상으로 이루어질 수 있다.

고정부(130)는 삽입부(110)의 상단에 연결되어 삽입부(110)를 고정할 수 있다.

도2를 참고하면, 본 실시예의 삽입부(110)는 로드(111), 하우징(113)을 포함할 수 있으며, 로드(111)는 마찰부재(111a), 제1체결부(111b)를 포함할 수 있으며, 하우징(113)은 인입부재(113)와 제2체결부(113b)를 포함할 수 있다.

로드(111)는 가이드 관의 내측면과 접촉하여 마찰력을 발생시키며, 보다 상세하게는 일단에 마찰부재(111a)가 연결되어 마찰부재(111a)에 의해 가이드 관의 내측면과 접촉하며, 타단에 제1체결부(111b)가 연결되어 로드(111)는 고정부(130)에 고정될 수 있다.

하우징(113)은 로드(111)가 삽입되는 공간을 형성하며 로드(111)의 길이조절이 가능하게 가이드 할 수 있다.

보다 상세하게는 하우징(113)의 일단은 인입부재(113a)가 연결되어 로드(111)가 하우징(113)의 내부로 삽입하는 입구를 형성하고, 타단은 제2체결부(113b)가 연결되어 하우징(113)은 고정부(130)에 고정될 수 있다.

인입부재(113a)는 적어도 둘 이상으로 구비되어 각각의 인입부재(113a)가 일정한 간격으로 이격되어 원주를 이루어 로드(111)가 하우징(113)에 인입되는 입구를 형성할 수 있다.

보다 바람직하게 인입부재(113a)는 4개로 구성될 수 있으며 각각의 인입부재(113a)는 일정한 간격으로 이격되어 원주를 이루되 ‘十’자 형상의 각모서리 부분에 상기 일정한 간격이 형성되고, 일정한 탄성계수를 가진 재질로 구비되어 로드(111)가 인입되는 입구를 형성할 수 있다.

한편 제1체결부(111b)와 제2체결부(113b)가 고정부(130)에 고정되는 상세한 설명은 후술한다.

도2를 참고하면, 본 실시예의 고정부(130)는 베이스부(131), 로드고정부재(132), 몸체부(133), 제4체결부(134), 커버부재(135)를 포함할 수 있으며, 베이스부(131)는 제1연결홀(131h)을 포함할 수 있으며, 로드고정부재(132)는 제2연결홀(132h)를 포함할 수 있으며, 로드고정부재(132)는 제3체결부(132b)를 포함할 수 있으며, 몸체부(133)는 제3연결홀(133h)을 포함할 수 있다.

베이스부(131)는 하우징(113)이 인입하여 고정되며, 보다 상세하게는 베이스부(131)의 중앙에 형성되는 제1연결홀(131h)과 하우징(113)의 제2체결부(113b)가 암나사, 수나사를 형성하여 체결될 수 있다.

몸체부(133)는 베이스부(131)의 일면에 일정한 공간을 형성하며 연결되며, 보다 상세하게는 베이스부(131)의 상면에 볼트체결방식에 의해 고정될 수 있다. 이 때 베이스부(131)의 제1연결홀(131h)의 외주면에 형성된 적어도 하나 이상의 홀에 볼트를 삽입하여 베이스부(131)와 몸체부(133)를 고정할 수 있다.

몸체부(133)는 제3연결홀(133h)을 포함할 수 있으며, 제3연결홀(133h)은 몸체부(133)가 베이스부(131)와 대향되는 면에 형성될 수 있으며 로드고정부재(132)가 제3연결홀(133h)에 관통될 수 있다.

로드고정부재(132)는 몸체부(133)와 베이스부(131)가 연결됨에 따라 형성되는 상기 일정한 공간에 위치하며, 로드(111)가 인입되어 고정되는 제2연결홀(132h)과, 몸체부(133)에 형성되는 제3연결홀(133h)을 관통하는 제3체결부(132b)를 포함할 수 있다.

보다 상세하게 제2연결홀(132h)은 로드고정부재(132)의 내부에 일정깊이로 형성되며 로드(111)가 인입되어 고정될 수 있으며, 제3체결부(132b)는 몸체부(133)의 제3연결홀(133h)을 관통하여 제4체결부(134)와 연결됨으로써 고정될 수 있다.

커버부재(135)는 몸체부(133)의 상면에 연결되며 제4체결부(134)가 관통하는 일정한 크기의 구멍을 형성할 수 있다.

한편, 커버부재(135)와 몸체부(133)의 연결과 몸체부(133)와 베이스부(131)의 연결방식은 서로 동일하게 볼트체결방식에 의할 수 있으나 반드시 이러한 체결방식으로 한정된다고 단정할 수 없으며 베이스부(131)와 몸체부(133)와 커버부재(135) 각각을 연결할 수 있고, 통상의 기술자가 쉽게 채택할 수 있는 다양한 방식을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

도3 및 도4를 참고하면, 본 실시예의 보완기구(10)의 삽입부(110)와 고정부(130)의 체결은 삽입부(110)의 상단이 고정부(130)에 의해 고정됨으로써 이루어질 수 있다.

보다 구체적으로 로드(111)가 하우징(113)에 삽입되며 하우징(113)의 인입부재(113a)가 로드(111)가 하우징(113)에 삽입되는 입구를 형성한다.

로드(111)의 일단은 마찰부재(111a)가 연결되고 타단은 제1체결부(111b)가 연결됨으로써 마찰부재(111a)를 제외한 나머지 부분 중 어느 일부분이 하우징(113)에 삽입될 수 있다.

로드(111)의 제1체결부(111b)는 로드고정부재(132)의 제2연결홀(132h)에 의해 고정되며 로드고정부재(132)는 제4체결부(134)와 고정된다. 하우징(113)의 제2체결부(113b)는 베이스부(131)의 제1연결홀(131h)에 의해 고정된다.

즉 로드(111)는 제1체결부(111b)가 제2연결홀(132h)에 인입되는 깊이와, 제3체결부(132b)가 제4체결부(134)에 인입되는 깊이를 제어하여 길이조절이 가능하며, 로드(111)의 길이조절은 하우징(113)이 가이드 할 수 있다.

한편 본 발명은 상술한 내용에서 본 발명의 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

10 : 보완기구
110 : 삽입부
111 : 로드
111a : 마찰부재
111b : 제1체결부
113 : 하우징
113a : 인입부재
113b : 제2체결부
130 : 고정부
131 : 베이스부
131h : 제1연결홀
132 : 로드고정부재
132h : 제2연결홀
132b : 제3체결부
133 : 몸체부
133h : 제3연결홀
134 : 제4체결부
135 : 커버부재

Claims (5)

1. 핵연료 집합체의 가이드 관에 삽입되어 가이드 관과 고정 결합되는 단일 체결형 사용 후 핵연료 취급 안정성 보완기구로서,
   봉 형상의 부재로서 일단에는 직경이 확장되는 절구 형태의 마찰부재가 형성되는 로드 및, 상기 로드가 내부에 삽입되는 관 형상으로서 일단에서부터 개구되는 복수개의 서로 평행한 장공이 일정 간격으로 형성되어 장공과 장공 사이는 가변 가능한 리본 형태의 인입부재로 형성되고, 상기 마찰부재가 인입부재들 중심으로 삽입 또는 인출됨에 따라 인입부재 간의 간격이 커지면서 확장되어 인입부재가 가이드 관의 내주면에 압착됨으로써 가이드 관과 일체로 가변되는 하우징으로 구성되어, 가이드 관의 상부에 삽입되며, 상기 로드와 하우징은 로드의 타단이 하우징의 타단 보다 더 돌출되게 결합되는 삽입부; 및,
   상기 하우징의 타단 외주면에 고정 결합되는 베이스부와, 상기 로드의 타단이 일단에 결합되는 로드고정부재와, 베이스부를 로드 고정부재와 결합시키는 몸체부와, 로드고정부재의 타단이 일단에 결합되는 제4체결부 및, 제4체결부와 몸체부를 결합시키는 커버부재로 구성되는 고정부;로 이루어지되,
   상기 하우징의 타단 외주면과 베이스부의 중심 내주면에는 서로 대응되는 나사산이 각각 형성되어 나사 결합되고,
   상기 로드의 타단 외주면과 로드고정부재의 일단 중심 내주면에는 서로 대응되는 나사산이 각각 형성되어 나사 결합되며,
   상기 로드고정부재의 타단 외주면과 제4체결부의 일단 중심 내주면에는 서로 대응되는 나사산이 각각 형성되고,
   몸체부는 로드고정부재를 둘러싸는 형태로 형성되고, 커버부재는 제4체결부를 둘러싸는 형태로 형성되며,
   몸체부와 커버부재는 체결부재로 서로 고정 결합되어,
   제4체결부의 회전에 따라 로드고정부재 및 로드고정부재와 결합된 로드가 회전되면서 로드의 일단이 하우징의 일단 내부로 삽입되면서 하우징의 일단에 형성된 복수개의 상기 인입부재가 서로 멀어지는 방향으로 확장됨으로써,
   복수개의 상기 인입부재는 가이드 관의 내면에 접촉된 상태에서 가이드 관 내주면과 마찰을 유발시키는 길이 방향의 가변 없이도 로드 일단에 형성된 마찰부재의 가변에 따라 폭 방향으로만 확장 가능하여, 가이드 관 내면과의 밀착력이 극대화될 뿐만 아니라 인입부재가 길이방향으로 가변될 필요가 없게 됨으로써 인입부재의 좌굴로 인한 파손이 방지되어, 안정적인 핵연료집합체의 인양이 가능하게 되고,
   상기 베이스부와, 몸체부와, 커버부재는 차례로 나란하게 결합되고, 베이스부와 몸체부 사이 및, 몸체부와 커버부재 사이는 체결부재로 고정 결합되며, 커버부재는 중심에 제4체결부의 몸체가 관통되는 중공이 형성되는 테이블 형태로서 테이블 형태에서 다리 부위가 몸체부와 접촉되어 체결부재로 몸체부에 결합되고,
   제4체결부는 상기 커버부재의 중공에 삽입되는 몸체와, 커버부재를 이루는 테이블 형태에서 다리 부위 사이에 배치되는 헤드로 이루어지며, 헤드는 상기 커버부재의 중공 보다 직경이 크게 형성되고, 상기 커버부재의 중공 내주면과 제4체결부의 몸체 외주면은 민면으로 형성됨으로써,
   제4체결부를 회전시키면, 제4체결부는 제자리에서 공회전 되고, 제4체결부가 공회전 될 때 제4체결부에 삽입된 로드고정부재는 길이방향을 따라 가변되며, 로드고정부재가 길이방향으로 가변됨에 따라 로드고정부재에 결합된 로드도 함께 가변됨으로써 로드의 말단에 형성된 마찰부재가 인입부재 사이로 삽입되거나 빠져나오는 과정에서 로드는 일체 회전되지 않고 길이방향으로만 가변 가능하여,
   가이드 관 내부에서 로드는 최소한의 동작만으로도 가이드관의 안정적인 파지가 가능하게 되어, 로드 또는 인입부재가 과도하게 회전되거나 가변됨으로써 발생될 수 있는 일체의 파손이 방지되어 안정적인 핵연료 집합체의 취급이 가능한 것을 특징으로 하는 단일 체결형 사용 후 핵연료 취급 안정성 보완기구.
   
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