KR102039111B1 - 하중 측정 장치 및 이를 이용한 하중 측정 조립체 - Google Patents

하중 측정 장치 및 이를 이용한 하중 측정 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 하중 측정 조립체는, 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체의 내측면에 의해 지지되며, 상기 지지격자체로부터 하중을 전달받는 하중 측정 장치; 및 상기 하중 측정 장치와 연결되고, 일 방향인 기준 방향을 따라 연장된 관체형으로 형성되는 피복부를 포함하고, 상기 하중 측정 장치는, 상기 전달받은 하중을 산출하기 위해, 관체형의 측정 몸체와, 상기 측정 몸체의 내측면에 배치되며 상기 전달받은 하중에 의해 변형되는 정도를 획득하는 변형획득부를 포함한다.

Description

하중 측정 장치 및 이를 이용한 하중 측정 조립체{LOAD MEASURING APPARATUS AND LOAD MEASURING ASSEMBLY USING THE SAME}
본 발명은 핵연료집합체의 지지격자체에 의해 지지되는 연료봉에 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정 장치 및 이를 이용하는 하중 측정 조립체에 관한 것이다.
도 1은 핵연료집합체(fuel assembly)의 구성품인 지지격자체(100, spacer grid)와 이것에 의해 지지되는 연료봉의 피복관(120, cladding tube)들을 도시한 도면이다. 지지격자체(100)는, 핵연료집합체의 운전 및 보관 중 지진에 의해 인접 핵연료집합체와의 충돌, 핵연료집합체의 취급 중 사고로 인한 낙하충돌 또는 핵연료집합체의 수송 중 도로환경에 따라 발생하는 외부하중 등으로부터, 핵분열생성물의 일차 방호벽인 피복관(120)을 보호하는 기능을 갖는다. 이를 위해 지지격자체(100)는 대부분의 외부하중을 흡수하여 피복관(120)의 파손(failure)을 방지한다.
그러나 외부로부터 과도한 하중을 지지격자체(100)가 받는 경우, 일부 하중은 피복관(120)에 전달될 수밖에 없다. 특히, 사용후핵연료(spent nuclear fuel)는 중성자 조사영향(irradiation effect), 냉각수(coolant)와의 반응, 노심 내 고온 분위기 등 여러 가지 이유로 취화(embrittlement)되기 때문에, 작은 하중에도 파손될 수 있다.
그러므로 외부에서 하중이 부과되는 경우, 연료봉의 건전성 평가를 위해서, 각 위치의 연료봉의 피복관(120)에 전달되는 하중을 정량적으로 측정할 필요가 있다. 하지만 현재까지는 피복관(120)에 작용되는 하중을 실험적으로 계측한 연구사례가 없을 뿐만 아니라, 이를 위해 공개된 기술 또는 장치도 전무한 것이 현실이다.
일반 구조물에 걸리는 하중은 다양한 계측기(로드셀, 가속도센서, 스트레인게이지 등)를 이용하여 측정할 수 있다. 그러나 연료봉을 지지하기 위해 지지격자체(100) 내부에 성형된 스프링(113) 또는 딤플(112)과 같은 지지구조물로 인하여 협소해진 공간 때문에, 피복관(120) 외부에 계측기를 부착하기가 매우 어렵다. 또한, 연료봉의 피복관(120)의 직경이 일반적으로 1 cm 정도로 가늘 뿐 아니라, 연료봉에는 소결체(pellet)가 피복관 내부에 삽입되어 있어서, 피복관(120) 내부에 계측기를 부착하기 매우 어렵다. 이러한 이유로, 연료봉의 피복관(120)에 걸리는 하중을 측정하기가 매우 어렵다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 외부에서하중이 가해지는 경우, 지지격자체를 통하여 연료봉으로 전달되는 하중을 측정할 수 있는 하중 측정 장치 및 이를 이용하는 하중 측정 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하중 측정 조립체는, 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체의 내측면에 의해 지지되며, 상기 지지격자체로부터 하중을 전달받는 하중 측정 장치; 및 상기 하중 측정 장치와 연결되고, 일 방향인 기준 방향을 따라 연장된 관체형으로 형성되는 피복부를 포함하고, 상기 하중 측정 장치는, 상기 전달받은 하중을 산출하기 위해, 관체형의 측정 몸체와, 상기 측정 몸체의 내측면에 배치되며 상기 전달받은 하중에 의해 변형되는 정도를 획득하는 변형획득부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 하중 측정 장치는, 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체의 내측면에 의해 지지되는 관체형의 측정 몸체; 및 상기 측정 몸체의 내측면에 배치되며 상기 측정 몸체가 지지격자체에 접촉하여 전달받는 하중을 획득하기 위한 정보를 획득하는 변형획득부를 포함하고, 상기 측정 몸체는, 상기 측정 몸체가 연장된 방향을 따라 관체가 복수로 분절된 형태로 형성되는 복수의 분절 몸체를 포함하고, 상기 복수의 분절 몸체가 결합되어 형성되며, 상기 변형획득부는, 상기 복수의 분절 몸체의 내측면 중 적어도 하나에 배치된다.
이에 따라, 지지격자체로부터 연료봉에 전달되는 하중을 원하는 위치별로 획득하여, 연료봉의 구조적 건전성에 대한 유효한 데이터를 획득할 수 있다.
협소한 공간에 설치된 원형 구조물에 걸리는 하중을 측정하기 위한 하중 측정 장치의 내측면에도 변형획득부를 용이하게 부착할 수 있다.
도 1은 핵연료집합체의 구성품인 지지격자체와 이것에 의해 특정한 위치로 지지되는 피복관들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 조립체의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 조립체의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치를 분해한 상태를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치를 분해한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치가 한쪽방향에서 하중을 받는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치가 여러 방향에서 하중을 받는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 조립체(1)의 측면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 조립체(1)의 분해도이다.
도 2와 도 3을 도 1과 같이 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 지지격자체(100)에 삽입되는 하중 측정 조립체(1)는, 피복부(20)와 하중 측정 장치(30)를 포함하고, 마개(10)를 더 포함할 수 있다.
격자(110)에 삽입된 연료봉은 지지격자체(100) 복수 개에 의해 지지될 수 있다. 복수 개의 지지격자체(100)는 특정한 간격으로 이격되어 배치됨에 따라 연료봉의 피복관(120)을 지지할 수 있다. 하중 측정 조립체(1)는 연료봉과 동일한 방식으로 격자(110)에 삽입되어, 지지격자체(100)에 의해 지지될 수 있다. 적어도 하나의 피복부(20)와 적어도 하나의 하중 측정 장치(30)의 순서를 조합하여, 가해지는 하중을 측정하고자 하는 지지격자체(100)의 격자(110)에 하중 측정 장치(30)가 삽입되도록 하중 측정 조립체(1)가 조립될 수 있다. 따라서 하중의 측정을 원하는 위치에 하중 측정 장치(30)를 자유롭게 배치하여, 가해지는 하중을 확인할 수 있다.
피복부(20)
피복부(20)는 지지격자체(100)에 삽입되는 연료봉의 피복관(120)의 일부분과 유사한 형태인 관체형으로 형성되는 구성요소이다. 피복부(20)는 하중 측정 장치(30)와 연결되고, 기준 방향(D1)을 따라 연장되어 관체형으로 형성된다. 피복부(20)는 복수로 구성될 수 있으며, 도 2와 도 3에서는 2개의 피복부(20)를 하중 측정 조립체(1)가 포함하는 것으로 표현하였으나, 그 개수는 이에 제한되지 않는다.
기준 방향(D1)은, 지지격자체(100)의 격자(110)가 개구된 방향일 수 있다. 또한 기준 방향(D1)은, 후술할 삽입 방향(D2)과 삽입 방향(D2)의 반대 방향을 포함하는 방향일 수 있다.
피복부(20)는 관체형으로 형성되므로, 원기둥형의 내부공간을 가질 수 있다. 이러한 피복부(20)의 내부공간(22)에 충전되는 질량체를, 하중 측정 조립체(1)가 더 포함할 수 있다. 여기서 질량체는 소결체일 수 있으나, 그 종류가 이에 제한되지는 않는다. 질량체가 피복부(20)의 내부공간(22)에 충전되어, 피복부(20)와 질량체의 무게의 합이, 피복부(20)와 동일한 크기 또는 더 큰 크기를 가지는 피복관(120)이 가지는 무게와 유사해질 수 있다. 피복부(20)에 질량체를 채움에 따라, 전체 하중 측정 조립체(1)의 무게를, 동일한 지지격자체(100)에 삽입되는 다른 연료봉의 무게와 유사하게 조절할 수 있다. 전체 하중 측정 조립체(1)의 무게를 다른 연료봉의 무게와 유사하게 맞춰서, 연료봉이 격자(110)에 삽입된 상황과 유사한 상황을 조성하여, 각 연료봉의 피복관(120)에 가해지는 하중을 획득할 수 있어, 측정값의 정확도를 높일 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 피복부(20)는 또다른 피복부(20)에 이어서 연결될 수도 있다.
피복부(20)는, 기준 방향(D1)을 기준으로 양단에 피복부 결합부(21)를 구비할 수 있다. 피복부 결합부(21)는, 후술할 측정 몸체 결합부(311)가 결합되도록 형성되는 피복부(20)의 이부분이다. 측정 몸체 결합부(311)가 수나사산의 형상을 가지면, 피복부 결합부(21)는, 이에 대응되는 암나사산의 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 피복부 결합부(21)는, 기준 방향(D1)을 기준으로 피복부(20)의 양 단의 내측면에 형성될 수 있다. 그러나 피복부 결합부(21)의 형상과 위치가 이에 제한되지는 않는다.
피복부 결합부(21)는, 후술할 마개 결합부(12)와 결합될 수도 있다. 이 경우, 마개 결합부(12)의 형상이 피복부 결합부(21)의 형상과 대응되도록 형성될 수 있다. 피복부 결합부(21)와 마개 결합부(12)가 결합되어, 피복부(20)와 마개(10)를 연결할 수 있다. 피복부 결합부(21)가 암나사산을 가지도록 형성될 경우, 마개 결합부(12)는 이에 대응하는 수나사산의 형태로 형성될 수 있다.
피복부(20)는, 기준 방향(D1)을 기준으로 하중 측정 장치(30)의 양단에 연결될 수 있다. 만약 복수로 피복부(20)가 구성된다면, 피복부(20)는 하중 측정 장치(30)의 양단에 하나씩 각각 배치되어 연결될 수 있다. 기준 방향(D1)을 기준으로, 하중 측정 조립체(1)의 전체 길이가, 연료봉의 길이와 동일하도록, 하중 측정 장치(30)에 적어도 하나의 피복부(20)가 연결될 수 있다. 다양한 길이의 피복부(20) 또는 다양한 개수의 피복부(20)를 하중 측정 장치(30)에 연결하여 전체 하중 측정 조립체(1)를 구성하고, 전체 길이가 연료봉의 길이와 동일하게 조절될 수 있다. 길이를 이와 같이 조절하여, 연료봉이 격자(110)에 삽입된 상황과 유사한 상황을 조성하여, 각 연료봉의 피복관(120)에 가해지는 하중을 획득할 수 있어, 측정값의 정확도를 높일 수 있다.
마개(10)
마개(10)는 격자(110)에 하중 측정 조립체(1)가 삽입되는 것을 가이드 하는 구성요소이다. 마개(10)는 피복부(20) 또는 하중 측정 장치(30) 중 하중 측정 조립체(1)가 격자(110)로 삽입되는 방향인 삽입 방향(D2)의 말단에 위치한 어느 하나와 결합된다. 마개(10)는 격자(110)에 하중 측정 조립체(1)가 삽입되는 것을 가이드하도록, 삽입 방향(D2)으로 갈수록 직경이 작아지는 콘(cone)형태의 헤드(11)를 구비한다. 마개(10)가 이와 같이 삽입 방향(D2)으로 갈수록 테이퍼(taper)진 헤드(11)를 구비해서 총알 형상으로 형성됨에 따라, 하중 측정 조립체(1)가 용이하게 격자(110)의 내부로 삽입될 수 있고, 하중 측정 조립체(1)를 구성하는 피복부(20) 또는 하중 측정 장치(30)가 딤플(112) 또는 스프링(113)에 충돌하여, 서로 망가지는 것을 방지할 수 있다.
마개(10)는, 기준 방향(D1)을 기준으로 헤드(11)의 반대측에 형성되고, 피복부 결합부(21)가 결합되도록 형성된 마개 결합부(12)를 포함할 수 있다. 마개 결합부(12)는, 마개(10)를 제외한 하중 측정 조립체(1)의, 삽입 방향(D2) 말단에 위치한 구성요소의 결합부와 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 마개 결합부(12)는, 삽입 방향(D2) 말단에 위치한 피복부 결합부(21)와 결합될 수 있으나, 마개 결합부(12)가 결합되는 구성요소가 이에 제한되는 것은 아니다. 피복부 결합부(21)와 마개 결합부(12)가 서로 결합됨으로써, 마개(10)와 피복부(20)가 결합될 수 있다.
마개 결합부(12)는, 피복부 결합부(21)의 형상에 대응되도록, 수나사산의 형상을 가질 수 있다. 즉 마개 결합부(12)의 외측면에, 수나사산이 형성되어, 피복부(20)의 내부로 삽입되고 피복부 결합부(21)와 나사결합 될 수 있다.
하중 측정 장치(30)
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(30)의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(30)를 분해한 상태를 나타낸 정면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(30)를 분해한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 4 내지 도 6을 본 발명의 하중 측정 장치(30)는, 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체(100)의 내측면에 의해 지지되며, 지지격자체(100)로부터 하중을 전달받는 구성요소이다. 하중 측정 장치(30)는, 격자(110) 내부로 삽입되어, 격자(110)를 형성하는 격벽(111)에서 내측을 향해 돌출된 딤플(112) 및 스프링(113)에 의해 지지될 수 있다. 하중 측정 장치(30)의 외측면에 접촉한 스프링(113)과 딤플(112)이, 하중 측정 장치(30)에 하중을 전달할 수 있다.
하중 측정 장치(30)는, 측정 몸체(31)와 변형획득부(32)를 포함한다. 측정 몸체(31)는, 관체형으로 형성되되, 기준 방향(D1)을 따라 연장된 관체의 형상을 가질 수 있다. 즉 측정 몸체(31)의 형상은, 피복부(20)의 형상과 유사할 수 있다.
측정 몸체(31)의 외경의 크기는, 피복부(20)의 외경의 크기와 동일할 수 있다. 따라서 피복부(20)와 하중 측정 장치(30)가 연결되어 하중 측정 조립체(1)를 구성할 때, 균일한 외경의 크기를 가지는 연료봉의 피복관(120) 형상과 유사한 형상을, 하중 측정 조립체(1)가 가질 수 있다.
측정 몸체(31)는, 측정 몸체(31)가 연장된 방향을 따라 관체가 복수로 분절된 형태로 형성되는 복수의 분절 몸체를 포함하고, 복수의 분절 몸체가 결합되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시에에서는 측정 몸체(31)가, 기준 방향(D1)에 수직한 평면으로 자른 단면이 반원형의 프로파일을 가지는 제1 분절 몸체(31a)와 제2 분절 몸체(31b)를 포함하는 총 2개의 분절 몸체로 구성될 수 있다. 이러한 분절 몸체가 결합되어 형성된 전체 측정 몸체(31)는, 기준 방향(D1)에 수직한 평면으로 자른 단면이, 반원이 2개 합쳐져 형성하는 원형의 프로파일을 가질 수 있다.
측정 몸체(31)가 분절되어 분절 몸체들로 분리될 수 있기 때문에, 제1 분절 몸체(31a)와 제2 분절 몸체(31b)를 서로 이격시킴에 따라, 측정 몸체(31)의 내측면(313)을 외부로 용이하게 노출할 수 있다. 매우 작은 관체형의 구성요소의 내측면에 다른 구성요소를 부착하는 작업은 매우 어렵다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는, 각 분절 몸체의 내측면(313a, 313b)이 외부로 노출됨에 따라, 후술할 변형획득부(32)를 분절 몸체의 내측면에 부착하는 작업을 수행하는 것이 용이해진다. 또한 측정 몸체(31)가 분절 몸체들로 분절됨에 따라, 변형획득부(32)의 위치를 변경하거나, 측정 몸체(31)의 내측면(313)에 탈착하는 것이 용이해진다. 본 발명의 일 실시예에서는, 제2 분절 몸체(31b)의 내측면(313b)이 아닌, 제1 분절 몸체(31a)의 내측면(313a)에 하나의 변형획득부(32)가 배치되는 것으로 설명하나, 제2 분절 몸체(31b)에도 변형획득부(32)가 배치될 수 있고, 변형획득부(32)가 복수 개 측정 몸체(31)의 내측면(313)에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제1 분절 몸체(31a)의 절단면(312a)과 제2 분절 몸체(31b)의 절단면(312b)이 서로 맞닿아 전체 측정 몸체(31)를 구성한다. 각각의 분절 몸체는, 분절 결합부(미도시)를 구비하여, 서로 용이하게 결합되도록 구성될 수 있다. 어느 하나의 분절 몸체의 분절 결합부와 다른 하나의 분절 몸체의 분절 결합부가 서로 결합됨으로써, 두 분절 몸체가 서로 결합된 상태를 용이하게 유지할 수 있다. 분절 결합부는, 각각의 분절 몸체가 서로 접촉하는 면인 절단면에 형성될 수 있다. 분절 결합부는, 돌기와 홈과 같은 형상을 포함하여, 서로 삽입되거나 걸리는 구조를 가질 수 있다.
측정 몸체(31)는, 기준 방향(D1)을 기준으로 양단에, 측정 몸체 결합부(311)를 구비할 수 있다. 측정 몸체 결합부(311)는, 피복부(20)에 대해 상술한 것과 같이, 피복부 결합부(21)와 서로 결합됨으로써, 측정 몸체(31)와 피복부(20)를 결합시키는 부분이다.
측정 몸체 결합부(311)는, 수나사산의 형상을 가질 수 있으며, 피복부 결합부(21)는 이에 대응하는 암나사산의 형상을 가질 수 있다. 측정 몸체 결합부(311)가 피복부 결합부(21)로 삽입됨에 따라, 측정 몸체(31)와 피복부(20)가 나사결합될 수 있다. 즉 측정 몸체 결합부(311)의 외주면에 수나사산이 형성되어, 측정 몸체(31)가 회전함에 따라 측정 몸체(31)와 피복부(20)가 서로 결합되거나 분리될 수 있다.
측정 몸체 결합부(311)는, 측정 몸체(31)의 중심부의 외경보다 작은 외경을 가질 수 있다. 따라서 측정 몸체 결합부(311)가 피복부 결합부(21)에 삽입되어 결합이 이루어져도, 피복부(20)와 측정 몸체(31)의 경계에서 단차가 발생하지 않을 수 있다.
변형획득부(32)는 측정 몸체(31)가 전달받은 하중에 의해 변형되는 정도를 획득하는 구성요소이다. 변형획득부(32)는, 가해지는 힘에 따라 변형이 일어나, 그 물리적인 변형율로부터 비롯된 저항의 변화를 측정하는 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함할 수 있으나, 변형을 획득하기 위한 구성요소의 종류가 이에 제한되지는 않는다.
변형획득부(32)는, 변형획득부(32)가 변형되는 정도로부터 획득한 값을 측정 몸체(31)의 외측에 위치한 프로세서, 메모리 및 스토리지를 포함하는 컨트롤러(미도시)에 전기적 신호의 형태로 전달하여, 컨트롤러가 전달받은 신호로부터 하중 측정 장치(30)에 가해진 하중을 산출하도록 할 수 있다. 이러한 동작이 가능하도록, 변형획득부(32)는 도선 등을 통해 컨트롤러와 전기적으로 연결될 수 있다. 도선은 측정 몸체(31)의 내부공간(33)과 피복부(20)의 내부공간(22)에 수용되어, 변형획득부(32)와 하중 측정 조립체(1)의 외부를 연결할 수 있다.
그러나 변형획득부(32)는, 컨트롤러를 포함하여, 획득한 값으로부터 하중 측정 장치(30)에 가해진 하중을 바로 산출하여, 하중 측정 장치(30)의 외부로 전기적 신호의 형태로 전달할 수도 있다.
변형획득부(32)는 측정 몸체(31)의 표면에 배치되되, 바람직하게는 그 내측면에 배치될 수 있다. 변형획득부(32)는, 복수의 분절 몸체의 내측면 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예와 같이 2개의 분절 몸체가 측정 몸체(31)를 구성하는 경우, 변형획득부(32)는 제1 분절 몸체(31a)의 내측면(313a)에 배치되되, 도 5와 같이 기준 방향(D1)에 수직한 평면으로 분절 몸체를 자른 평면에서, 정중앙에 위치하지 않고 일측으로 치우쳐 배치될 수 있다. 도 5에서는, 도면의 오른쪽으로 변형획득부(32)가 치우쳐 배치된 것을 확인할 수 있다.
변형획득부(32)는 복수 개로 구성될 수 있다. 복수 개의 변형획득부(32)가 배치되어, 동시에 측정 몸체(31)의 여러 방향에서 가해지는 하중에 의해 측정 몸체(31)가 변형되는 정도를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(30)가 한쪽방향에서 하중(W)을 받는 상태를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중 측정 장치(30)가 여러 방향에서 하중(W)을 받는 상태를 나타낸 도면이다.
격자(110) 내에 삽입된 하중 측정 장치(30)는, 도시된 화살표와 같이 스프링(도 1의 113)과 딤플(도 1의 112)에 의해 하중(W)을 받는다. 도 7과 도 8에서는 설명의 편의를 위해 스프링(도 1의 113)과 딤플(도 1의 112)의 도시를 생략하고, 격자(110)와 하중 측정 장치(30)만을 개념적으로 도시하였다. 따라서 비록 격자(110)와 측정 몸체(31)가 이격된 것과 같이 도시되었으나, 실제로 서로 이격된 것이 아니라, 격자(110)의 내측면에 측정 몸체(31)의 외주면이 접촉하고 있는 상황을 개념적으로 도시한 것일 뿐이다. 측정 몸체(31)는 하중(W)을 받음에 따라 변형되는데, 측정 몸체(31)의 내측면에 부착된 변형획득부(32) 역시 측정 몸체(31)의 변형에 따라 변형된다.
변형획득부(32)는, 이와 같이 측정 몸체(31)의 변형에 따라 변형되기 위해, 지지격자체(100)의 내측면과 하중 측정 장치(30)가 접촉하는 지점에서 그은 수선과 나란한 방향으로 측정 몸체(31)의 내측면에 배열될 수 있다.
즉 도 7에서, 측정 몸체(31)에 최초로 도면 상 수직방향으로 작용하는 수직하중(W1)이 전달되는 상단 또는 하단의 지점이, 격자(110)의 스프링(도 1의 113) 또는 딤플(도 1의 112)이 하중 측정 장치(30)와 접촉하는 지점이고, 이러한 지점에서 그은 수선과 나란한 방향을 가지도록 변형획득부(32)가 배열되어 있다. 도면에서는, 수직하중(W1)이 측정 몸체(31)의 상단에 최초로 전달되도록 도시되었다.
이러한 수직하중(W1)이 변형획득부(32)에 전달되어, 변형획득부(32)가 변형되고, 변형획득부(32)는 그러한 변형의 정도를 획득하여 수직하중(W1)을 산출하는 기초로 사용할 수 있다.
또한 도 8에서, 측정 몸체(31)에 최초로 수직하중(W1)이 전달되는 상단 또는 하단의 지점이, 하중 측정 장치(30)와 격자(110)가 접촉하는 지점이다. 이러한 지점에서 그은 수선과 나란한 방향을 가지도록 변형획득부(32) 중 하나인 제1 분절 변형획득부(32a)가 제1 분절 몸체(31a)의 내측면(313a)에 배열되어 있다.
도 8에서는, 제1 분절 변형획득부(32a) 외에, 변형획득부(32)가 포함하는 제2 분절 변형획득부(32b)가 제2 분절 몸체(31b)의 내측면(313b)에 더 배치될 수 있다. 측정 몸체(31)에 최초로 도면 상 수평방향으로 작용하는 수평하중(W2)이 전달되는 도면상 우측 또는 좌측의 지점이, 하중 측정 장치(30)와 격자(110)가 접촉하는 지점이다. 이러한 지점에서 그은 수선과 나란한 방향을 가지도록 제2 분절 변형획득부(32b)가 배열되어 있다. 도면에서는, 수평하중(W2)이 측정 몸체(31)의 우측에 최초로 전달되도록 도시되었다.
이러한 수직하중(W1) 및 수평하중(W2)이 두 분절 변형획득부(32a, 32b)에 전달되어, 각 분절 변형획득부(32a, 32b)가 변형될 수 있다. 변형획득부(32)는 그러한 변형의 정도를 획득하여 수직하중(W1) 및 수평하중(W2)을 산출하는 기초로 사용할 수 있다.
이러한 배열이 가능하도록, 변형획득부(32)는 지지격자체(도 1의 100)의 내측면과 하중 측정 장치(30)가 접촉하는 지점에서 하중 측정 장치(30)에 가해지는 하중(W)의 방향에 수직하게 그어지고 도 7과 8의 단면에서 형성되는 원의 중심을 지나가는 직선이 측정 몸체(31)의 내측면과 만나는 지점에 배치될 수 있다.
이외에도, 도 8에 도시된 것과 같이, 측정 몸체(31)에는 도면 상의 대각선 방향으로 작용하는 경사하중(W3)이 전달될 수 있다. 경사하중(W3)은 수직하중(W1)과 수평하중(W2)으로 그 성분이 분리될 수 있으므로, 각각의 분절 변형획득부(32a, 32b)가 각각 수직방향 및 수평방향의 변형을 획득해, 경사방향의 하중을 산출하는 기초로 사용할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 하중 측정 조립체
10 : 마개
11 : 헤드
12 : 마개 결합부
20 : 피복부
21 : 피복부 결합부
22 : 피복부의 내부공간
30 : 하중 측정 장치
31 : 측정 몸체
31a : 제1 분절 몸체
31b : 제2 분절 몸체
32 : 변형획득부
32a: 제1 분절 변형획득부
32b: 제2 분절 변형획득부
33 : 측정 몸체의 내부공간
100 : 지지격자체
110 : 격자
111 : 격벽
112 : 딤플
113 : 스프링
120 : 피복관
311 : 측정 몸체 결합부
312 : 분절 몸체의 절단면
312a : 제1 분절 몸체의 절단면
312b : 제2 분절 몸체의 절단면
313 : 측정 몸체의 내측면
313a : 제1 분절 몸체의 내측면
313b : 제2 분절 몸체의 내측면
D1 : 기준 방향
D2 : 삽입 방향
W : 하중
W1: 수직하중
W2: 수평하중
W3: 경사하중

Claims (14)

  1. 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체의 내측면에 의해 지지되며, 상기 지지격자체로부터 하중을 전달받는 하중 측정 장치; 및
    상기 하중 측정 장치와 연결되고, 일 방향인 기준 방향을 따라 연장된 관체형으로 형성되는 피복부를 포함하고,
    상기 하중 측정 장치는, 상기 전달받은 하중을 산출하기 위해, 관체형의 측정 몸체와, 상기 측정 몸체의 내측면에 배치되며 상기 전달받은 하중에 의해 변형되는 정도를 획득하는 변형획득부를 포함하고,
    상기 측정 몸체는, 관체가 복수로 분절된 형태로 형성되는 복수의 분절 몸체를 포함하고, 상기 복수의 분절 몸체가 결합되어 형성되며,
    상기 변형획득부는, 상기 복수의 분절 몸체의 내측면 중 적어도 하나에 배치되고,
    상기 복수의 분절 몸체는, 상기 기준 방향에 수직한 평면으로 자른 단면이 반원형의 프로파일을 가지는 2개의 분절 몸체로 구성되어, 상기 기준 방향에 수직한 평면으로 자른 단면이 원형의 프로파일을 가지는, 하중 측정 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 분절 몸체는, 분절 결합부를 구비하고,
    상기 분절 결합부가 다른 분절 몸체에 형성된 분절 결합부와 결합됨으로써, 상기 분절 몸체와 상기 다른 분절 몸체가 서로 결합되는, 하중 측정 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변형획득부는,
    상기 지지격자체의 내측면과 상기 하중 측정 장치가 접촉하는 지점에서 그은 수선과 나란한 방향으로 배열되는, 하중 측정 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측정 몸체는, 상기 기준 방향을 기준으로 양단에, 측정 몸체 결합부를 구비하고,
    상기 피복부는, 상기 기준 방향을 기준으로 양단에, 상기 측정 몸체 결합부가 결합되도록 형성된 피복부 결합부를 구비하고,
    상기 피복부 결합부와 상기 측정 몸체 결합부가 서로 결합됨으로써, 상기 측정 몸체와 상기 피복부가 결합되는, 하중 측정 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정 몸체 결합부는, 수나사산의 형상을 가지고,
    상기 피복부 결합부는, 상기 측정 몸체 결합부의 형상에 대응되는 암나사산의 형상을 가지고,
    상기 측정 몸체 결합부가 상기 피복부 결합부로 삽입됨에 따라, 상기 측정 몸체와 상기 피복부가 나사결합되는, 하중 측정 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피복부의 내부공간에 충전되는 질량체를 더 포함하는, 하중 측정 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하중 측정 장치와 상기 피복부가 결합된 상태에서의 전체 무게가, 상기 지지격자체에 삽입되는 연료봉의 무게와 동일하도록, 상기 질량체가 상기 피복부의 내부공간에 충전되는, 하중 측정 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 피복부는, 상기 기준 방향을 기준으로 상기 하중 측정 장치의 양단 에 연결되도록 복수로 구성되고,
    상기 기준 방향을 기준으로, 상기 하중 측정 장치와 상기 복수의 피복부가 결합된 상태에서의 전체 길이가, 상기 지지격자체에 삽입되는 연료봉의 길이와 동일하도록, 상기 복수의 피복부가 상기 하중 측정 장치에 연결되는, 하중 측정 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 피복부 또는 상기 하중 측정 장치 중 상기 하중 측정 조립체가 상기 지지격자체로 삽입되는 방향인 삽입 방향 말단에 위치한 어느 하나와 결합되되, 상기 격자에 상기 하중 측정 조립체가 삽입되는 것을 가이드하도록 상기 삽입 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 콘(cone)형태의 헤드를 구비하는 마개를 더 포함하고,
    상기 기준 방향은, 상기 삽입 방향과 상기 삽입 방향의 반대 방향으로 구성되는 방향인, 하중 측정 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피복부는, 상기 기준 방향을 기준으로 양단에 피복부 결합부를 구비하고,
    상기 마개는, 상기 기준 방향을 기준으로 상기 헤드의 반대측에 형성되고, 상기 피복부 결합부가 결합되도록 형성된 마개 결합부를 포함하고,
    상기 피복부 결합부와 상기 마개 결합부가 서로 결합됨으로써, 상기 마개와 상기 피복부가 결합되는, 하중 측정 조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 피복부의 외경의 크기와, 상기 하중 측정 장치의 외경의 크기는, 서로 동일한, 하중 측정 조립체.
  14. 연료봉을 지지하기 위한 지지격자체의 내측면에 의해 지지되는 관체형의 측정 몸체; 및
    상기 측정 몸체의 내측면에 배치되며 상기 측정 몸체가 지지격자체에 접촉하여 전달받는 하중을 획득하기 위한 정보를 획득하는 변형획득부를 포함하고,
    상기 측정 몸체는, 관체가 복수로 분절된 형태로 형성되는 복수의 분절 몸체를 포함하고, 상기 복수의 분절 몸체가 결합되어 형성되며,
    상기 변형획득부는, 상기 복수의 분절 몸체의 내측면 중 적어도 하나에 배치되고,
    상기 복수의 분절 몸체는, 상기 측정 몸체가 연장된 방향에 수직한 평면으로 자른 단면이 반원형의 프로파일을 가지는 2개의 분절 몸체로 구성되어, 상기 측정 몸체가 연장된 방향에 수직한 평면으로 자른 단면이 원형의 프로파일을 가지는, 하중 측정 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100709277B1 (ko) * 2006-03-22 2007-04-19 한국원자력연구소 단축가속도계를 이용해 횡방향 봉 진동 측정을 위한 봉내삽입형 이축가속도 신호계측 치구
KR20100076623A (ko) * 2008-12-26 2010-07-06 한전원자력연료 주식회사 핵연료 집합체의 지지격자용 충격시험기

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