KR102102976B1 - 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품 - Google Patents

Abstract

내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품이 개시된다.
본 발명은 핵연료집합체 지지격자에 형성된 가이드 홀 및 가이드 홀에 삽입되어 핵연료집합체를 지지하는 가이드 관을 포함하며, 가이드 홀은 가이드 관이 삽입되어 가이드 홀의 내주면에 일정간격 이격된 틈이 형성되고, 틈사이로 삽입되는 적어도 하나 이상의 삽입부품이 삽입되어 핵연료집합체에 전달되는 수평방향 하중을 분산시켜 주는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명에 따르면 핵연료집합체의 뼈대를 이루는 골격체의 강성이 증가하고, 수평하중을 분산하여 내진성능을 향상시킬 수 있을 것이다.

Description

내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품{Spacer grid insertion component for improving seismic performance}

본 발명은 지지격자 셀에 삽입되는 부품으로써, 더욱 상세하게는 가이드 관이 삽입되는 지지격자 셀에 구비됨으로써 핵연료집합체의 강성을 증가시키고 내진성능을 향상시킬 수 있는 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품에 관한 것이다.

근래 일본발 지진뿐만 아니라 동해와 남해의 진원에서 발생되는 지진에 의한 피해가 잇따르고 있는 실정이다.

이러한 지진의 피해를 최소화하기 위해 건물의 골격체 등에 강성 및 수평 측의 하중전달을 분산시키기 위한 여러 보강 구조물이 사용되고 있다.

특히 원자로의 경우 핵분열성 물질의 연쇄핵분열반응을 인공적으로 제어하여 열을 발생시키거나 방사성 동위원소 및 플루토늄(Plutonium)의 생산 또는 방사선장 형성 등의 여러 목적에 사용할 수 있도록 만들어진 장치로써 지진 등에 의한 내부 시설의 붕괴는 큰 인명 및 재산 피해를 수반할 위험이 있다.

이러한 원자로에 대해 보다 상세하게 설명하자면, 일반적인 경수로 원전에서는 우라늄-235의 비율을 2~5%로 높인 농축우라늄을 사용한다. 원자로에서 사용되는 핵연료로 가공하기 위하여 우라늄을 5g 정도 무게의 원통형 펠렛(Pellet)으로 만드는 성형가공을 한다. 이 펠렛들은 지르칼로이 피복관에 장입하고 여기에 스프링과 헬륨기체를 넣은 후 상부봉단마개를 용접하여 연료봉을 제조한다. 이러한 연료봉은 최종적으로 핵연료집합체를 구성하여 원자로 내에서 핵반응을 통하여 연소하게 된다.

도1은 일반적인 핵연료집합체를 나타낸 도면으로써, 도1을 참고하면 핵연료집합체(1)는 상단고정체(2), 하단고정체(4), 지지격자(6), 가이드 관(8)과 계측관(12) 및 지지격자(6)로 이루어지는 골격체, 지지격자(6) 내에 장입 및 지지되는 연료봉을 포함한다.

지지격자(6)는 핵연료집합체(1)에서 상하 10개 내지 13개 정도로 배열되며 4m 길이의 가이드 관(8)과 용접된다. 핵연료집합체(1)의 조립은 연료봉을 골격체에 장입한 뒤 상단고정체(2) 및 하단고정체(4)를 부착하여 고정함으로써 완료된다. 요컨대, 핵연료집합체(1)는 도1에서 도시된바와 같이 지지격자(6) 및 가이드 관(8)에 의해 상단고정체(2)와 하단고정체(4) 사이에서 연료봉이 일정 간격을 유지하도록 설치되어 있다.

즉 핵연료 골격체는 상단고정체(2), 하단고정체(4), 지지격자(6) 및 가이드 관(8)에 의해 이루어지며 이러한 핵연료 골격체의 강성 및 수평 하중의 분산 등을 통한 내진 설계가 필요한 실정이다.

상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 핵연료집합체의 강성을 증가시킬 수 있는 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품을 제공하는 것에 일 목적이 있다.

또한 기존의 지지격자에 호환이 가능한 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품을 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 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품은 핵연료집합체 지지격자에 형성된 가이드 홀 및 상기 가이드 홀에 삽입되어 상기 핵연료집합체를 지지하는 가이드 관을 포함하며, 상기 가이드 홀은 상기 가이드 관이 삽입되어 가이드 홀의 내주면에 일정간격 이격된 틈이 형성되고, 상기 이격된 틈 사이로 삽입되는 적어도 하나 이상의 삽입부품이 삽입되어 상기 핵연료집합체에 전달되는 수평방향 하중을 분산시켜 주는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가이드 홀은 사각형으로 구비되며, 상기 삽입부품은 상기 가이드 홀의 모서리에 해당하는 위치에 일정간격 이격된 틈으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 삽입부품은 일측이 상기 가이드 관을 감싸며, 타측이 상기 가이드 홀의 내주면과 접하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 삽입부품은 유체가 흐를 수 있는 유로를 구비하며, 상기 유로를 통해 상기 핵연료집합체에서 발생하는 열을 제어하는 냉각수가 흐르는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 핵연료집합체의 뼈대를 이루는 골격체의 강성이 증가하고, 수평하중을 분산하여 내진성능을 향상시킬 수 있을 것이다.

또한 기존의 핵연료집합체의 가이드 관에 호환이 가능하여 경제적이며, 유지·보수적인 측면에서 효과적일 것이다.

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

도1은 일반적인 핵연료집합체의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품의 실시도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품의 실시도이다.

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 일반적인 핵연료집합체의 전체적인 구성을 나타낸 도면이며, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품의 실시도이다.

도1 및 도2를 참고하면 본 실시예의 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품(100)은 핵연료집합체 지지격자에 형성된 가이드 홀(61)에 삽입되어 가이드 홀(61)의 내주면에 연결될 수 있다.

보다 구체적으로는 삽입부품(100)은 가이드 홀(61)에 삽입되어 핵연료집합체(1)를 지지하는 가이드 관(8)과 가이드 관(8)이 가이드 홀(61)에 삽입되어 가이드 홀(61)의 내주면에 일정간격 이격된 틈에 삽입될 수 있다.

본 도면의 지지격자(6)는 3*3 매트리스 형상으로 되어 있으나, 이는 지지격자(6)를 형상화한 개념도에 해당하는 것으로써 본 발명에 따른 삽입부품(100)은 핵연료집합체의 Westing House형과 ksnp형 모두에 적용이 가능함으로써 어느 하나의 종류에 따른 지지격자(6)의 형상에 구애받지 않는 바, 도면의 지지격자(6)는 반드시 3*3 매트릭스 격벽구조체로 형성되는 것이 아니라 가이드 관(8)이 삽입될 수 있는 홀과, 다수의 연료봉이 삽입될 수 있는 홀을 형성하는 지지격자(6)의 개념도로 이해될 수 있을 것이다.

한편 가이드 홀(61)은 사각형으로 구비되며 삽입부품(100)은 가이드 홀(61)이 사각형으로 구비됨에 따라 형성되는 4개의 모서리에 해당하는 위치에 일정간격 이격된 틈으로 삽입될 수 있을 것이다.

즉 가이드 관(8)은 중공의 형상으로 구비되며, 가이드 홀(61)의 내주면은 사각형으로 구비됨에 따라 가이드 관(8)은 가이드 홀(61)의 내주면에서 사각형의 변에 해당하는 위치와 접하고, 가이드 홀(61)의 내주면에서 사각형의 모서리에 해당하는 위치에 상기 틈이 형성된다.

즉 상기 틈에 삽입부품(100)이 삽입되면서 가이드 관(8)과 지지격자(6)간의 결합을 견고히 하여 핵연료집합체(1)의 전체적인 강성을 높일 수 있을 것이다.

또한 삽입부품(100)은 유체가 흐를 수 있는 유로(110)를 구비하며, 유로(110)를 통해 핵연료집합체(1)에서 발생하는 열을 제어하는 냉각수가 흐를 수 있다.

따라서 삽입부품(100)은 지지격자(6)에 가이드 관(8)이 삽입됨에 따라 발생하는 일정간격의 틈에 삽입되어 핵연료집합체(1)의 강성, 내진을 증가시킬 수 있으며 동시에 핵연료집합체(1)의 열을 제어하는 상기 냉각수가 흐르는 유로의 기능을 수행할 수 있다.

한편 유로(110)는 상기 냉각수가 흐르는 시간을 조절하고 상기 냉각수가 맞닿는 면적을 최대화 하여 냉각효율을 조절하기 위하여 내부에 적어도 한번이상 유로의 이동경로가 가변할 수 있는 다양한 형상을 포함할 수 있다.

일예로 유로(110)의 내부에는 지그재그 형태로 구비되어 유로(110)를 통해 흐르는 냉각수가 머무는 시간을 증대시키며 냉각수가 맞닿는 면적을 늘려 효과적인 냉각을 수행할 수 있을 것이다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품의 실시도이다.

도3을 참고하면, 삽입부품(200)은 일측이 가이드 관(8)을 감싸며, 타측이 가이드 홀(61)의 내주면과 접하는 형상으로 구비될 수 있다.

즉 삽입부품(200)의 일측은 중공의 가이드 관(8)을 감싸는 호(Arc)(201)형상으로 구비되며, 삽입부품(200)의 타측은 가이드 홀(61)의 모서리와 접하는 직각면(203)형상으로 구비될 수 있을 것이다.

한편 삽입부품(200)은 상술한 본 발명의 일실시예와 마찬가지로 유로(210)를 형성할 수 있으며 이하 상술한 내용과 중복되는 부분은 생략한다.

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.

1 : 핵연료집합체
2 : 상단고정체
4 : 하단고정체
6 : 지지격자
61 : 가이드 홀
8 : 가이드 관
100,200 : 삽입부품
110,210 : 유로
201 : 호
203 : 직각면

Claims (4)

1. 핵연료집합체 지지격자에 형성된 사각형의 가이드 홀 및
   상기 가이드 홀에 삽입되어 상기 핵연료집합체를 지지하는 가이드 관을 포함하며,
   상기 가이드 홀은 상기 가이드 관이 삽입되어 상기 가이드 홀의 모서리에 해당하는 위치에 일정 간격 이격된 틈 사이로 적어도 하나 이상의 삽입부품이 삽입되되,
   상기 삽입부품은,
   유체가 흐를 수 있는 중공의 유로를 갖는 삼각 기둥 형상을 갖고 일측 외측면이 상기 가이드 관의 외주면을 감싸는 호(Arc) 형상을 갖고, 나머지 두 개의 외측면은 각각 상기 가이드 홀의 내주면과 접하는 직각면 형상을 갖고 상기 핵연료집합체에 전달되는 수평방향 하중을 분산시키는 것을 특징으로 하는 내진성능 향상용 지지격자 셀 삽입부품.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제

Images