KR102431967B1

KR102431967B1 - 경수로형 ce타입 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개

Info

Publication number: KR102431967B1
Application number: KR1020200160254A
Authority: KR
Inventors: 이서정; 이광호; 홍종호; 김경군; 이은기
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-08-12
Also published as: KR20220072534A

Abstract

본 발명은 결함연료 보관용기의 덮개로서, 상기 보관용기의 입구를 개폐할 수 있는 몸체부와, 상기 몸체부의 상부면에 구비된 체결부를 포함하고, 상기 체결부는, 소정의 깊이로 구비된 삽입공과, 상기 삽입공의 가장자리에서 상기 삽입공의 중앙 방향으로 연장되는 걸림벽을 구비한다.
본 발명에 따르면, 기존의 핵연료 취급장비로 결합연료 보관용기의 덮개를 취급할 수 있으므로, 관련 작업의 효율이 증대되며, 작업의 편의성과 안전성이 높은 효과가 있다.

Description

경수로형 CE타입 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개{A cover of defective fuel storage container that can be handled with CE type nuclear fuel handling equipment of light water reactor}

본 발명은 원전의 결함연료 보관용기의 덮개에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 경수로형 CE타입 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개에 관한 것이다.

핵연료집합체 또는 핵연료봉에 손상이 있어 취급, 운반 및 저장에 특별한 관리를 요하는 사용후핵연료를 결함 사용후핵연료(이하, '결함연료'라 함)라 말한다. 국내 경수로형 원전에서 발생한 결함연료의 경우, 사용후핵연료저장조 내 별도의 보관용기에 장입하여보관하고 있으며, 향후 건식저장시설이 마련되면 건식저장시설로의 운반 및 건식저장으로 영구보관될 예정이다.

결함연료 보관용기는 연료봉단위로 보관할 수 있는 보관용기(결함연료봉만을 인출하여 한데 모아 집합체로 만든 용기)와 집합체단위로 보관할 수 있는 보관용기(핵연료집합체 그대로 보관하는 용기)가 있다.연료봉단위보관용기는결함연료봉만을 인출하기 위하여핵연료집합체를 분해해야하기 때문에 장기간 작업시간 및 위험요소가 내재되어 있는 단점이 있는반면집합체단위 보관용기는 관리할 보관용기 개수가 증가하지만 취급이 간단하고 작업소요시간을 단축함으로써 위험요소를 배재할 수 있다. 구조적인 결함이 발생하여수리 및 취급이 어려운핵연료집합체는 집합체단위결함연료 보관용기에 보관하여취급하여야 한다. 도 1은 집합체단위 결함연료 보관용기(10)(이하 ‘결함연료 보관용기’라 함)를 도시하며, 결함연료 보관용기(10)는 탄소 강재의 실린더형 격납 용기인 본체(11)와 이 본체(11)의 내부를 개폐할 수 있는 스테인리스 강재의 덮개(12)로 구성된다.

한편, 상기한 종래 기술은 결함연료 보관용기(10)에 결함연료를 장입하고 덮개(12)를 체결하는 작업의 효율성이 낮다. 결함연료 집합체를 장입하는 취급장비(미도시)와 결함연료의 보관용기 덮개(12)를 취급하는 툴(미도시)이 상이하므로, 결함연료의 장입 및 덮개 체결 시마다 장비를 교체해야 한다. 결함연료 장입 및 덮개 체결은 협소한 공간에서 이루어지기 때문에 취급장비와 덮개 체결용 툴의 교체가 어렵고, 결함연료 장입시 매번 교체 작업이 이루어짐에 따라 작업시간을 지연시키며 나아가 작업자의 안전사고 발생을 높인다.

대한민국 등록번호 제10-1725432호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 CE타입 핵연료 집합체를 취급할 수 있는 기존의 취급장비로 결함연료 보관용기의 덮개 취급이 가능하면서, 상기 취급장비와 호환될 수 있는 구조를 갖는 결함연료 보관용기의 덮개를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 결함연료 보관용기의 덮개로서, 상기 보관용기의 입구를 개폐할 수 있는 몸체부와 상기 몸체부의 상부면에 구비된 체결부를 포함하고, 상기 체결부는 소정의 깊이로 구비된 삽입공과, 상기 삽입공의 가장자리에서 상기 삽입공의 중앙 방향으로 연장되는 걸림벽을 구비하는 것을 일측면으로 한다.

바람직하게는, 상기 걸림벽은 상기 삽입공의 중심을 기준으로 원점 대칭으로 구비된다.

또한, 바람직하게는, 상기 걸림벽은 상기 삽입공의 중심으로부터 90도만큼의 중심각 차이로 네 개가 구비된다.

또한, 바람직하게는, 상기 삽입공의 중심에서 상기 네 개의 걸림벽의 단부가 상호 연결된다.

또한, 바람직하게는, 상기 삽입공의 중심에 수직방향 관통공이 형성된다.

본 발명에 따른 경수로형 CE타입 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개는 기존에 사용하고 있는 경수로형 발전소 핵연료 집합체의 취급장비로 취급될 수 있으므로, 작업자의 결함연료 취급 편의성 및 효율성을 높일 수 있다. 즉, 본 발명은 결함연료를 보관용기에 취급할 때, 결함연료 장입 및 덮개 체결시마다 장비를 매번 교체할 필요가 없으므로 공간 사용에 대한 효율성을 높일 수 있으며, 작업시간을 단축하고 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 결함연료 보관용기를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 경수로형 CE타입 핵연료집합체를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 경수로형 CE타입 핵연료집합체의 상단고정체를 도시한 것이다.
도 4는 종래 기술에 따른 핵연료집합체 취급장비가 상단고정체를 체결하는 원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 결함연료 보관용기의 덮개를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 결함연료 보관용기의 덮개를 절개하여 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 결함연료 보관용기의 걸림벽을 평면으로 도시한 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 경수로형 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개(이하, '덮개'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

덮개(100)는 기존의 경수로형 핵연료 취급장비를 이용해 취급될 수 있도록 하였다. 이에 따라, 본 발명은 하나의 경수로형 핵연료 취급장비로 결함연료 집합체 취급 및 결함연료 보관용기 덮개 취급이 이루어질 수 있으므로, 일련의 결함연료 취급 과정 중에 취급장비를 교체할 필요가 없어 결함연료 취급시간을 단축하고 결함연료 취급 작업의 편의성을 높일 수 있다.

기존의 경수로형 핵연료 취급장비(이하, '취급장비'라 함)는 도 2에서 도시된 CE타입 핵연료집합체(20)의 상단고정체(22)와 체결할 수 있으며, 체결이 이루어진 상태로 핵연료집합체(20)를 운반할 수 있다. 상단고정체(22)의 구조는 도 3에 도시된다. 상단고정체(22)는 네 개의 기둥(22a)과 이를 연결하는 기둥연결재(23)를 포함하고, 기둥연결재(23)는 네 개의 기둥(22a)이 관통하는 구멍이 형성된 원형 고리와 상기 원형 고리들을 연결하는 걸림재(23a)로 구성된다.

취급장비(30)는 기둥연결재(23)의 구조에 적합하게 구비되어 상단고정체(22)와 체결할 수 있으며, 도 4는 취급장비(30)가 상단고정체(22)와 체결하는 작동 원리를 개략적으로 도시한다. 작동 원리의 간략한 설명을 위해, 도 4는 기둥연결재(23)의 평면과 기둥연결재(23)와 체결되는 취급장비(30)의 단면을 도시한다.

도 4를 참조하면, 취급장비(30)는 외곽몸체(32)와 내부걸림쇠(34)를 포함한다. 외곽몸체(32)는 기둥연결재(23)의 걸림재(23a)가 삽입될 수 있도록 외주에 홈을 구비하며, 내부에 중공이 형성된다. 따라서, 도 4의 (a)와 같이 외곽몸체(32)를 상단고정체(22)의 상부에서 수직으로 내려서 상기 홈에 걸림재(23a)를 끼울 수 있다.

내부걸림쇠(34)는 외곽몸체(32)의 내부에 위치하고, 외곽몸체(32)와 별도로 회전할 수 있다. 따라서, 외곽몸체(32)에 걸림재(23a)를 끼운 후, 도 4의 (b)와 같이 내부걸림쇠(34)를 회전시켜 내부걸림쇠(34)가 기둥연결재(23)의 걸림재(23a) 하부를 받치도록 위치시킬 수 있다.

내부걸림쇠(34)가 걸림재(23a)의 하부를 받치는 상태, 즉, 도 4의 (b)의 상태에서 취급장비(30)를 인양하면 핵연료집합체(20)의 운반이 가능하다. 체결 해제시는 내부걸림쇠(34)를 이동하여 걸림재(23a)의 하부에 위치하지 않도록 한 뒤, 외곽몸체(32)를 빼낸다.

이하, 전술한 취급장비(30)의 체결 방식에 호환되는 구성을 구비한 덮개(100)를 설명한다. 도 5와 도 6은 각각 덮개(100)의 사시도와 절개도를 도시한다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 덮개(100)는 몸체부(110)와 체결부를 포함하며, 체결부는 소정의 깊이로 구비된 삽입공(112)과 걸림벽(120)을 구비한다.

몸체부(110)는 보관용기 본체(11)의 입구를 개폐하는 역할을 하며, 본체(11)의 입구에 대응된다. 즉, 본체(11)의 입구가 평면에서 봤을 때 사각 형태인 경우, 몸체부(110)도 사각 형태로 형성된다.

체결부는 몸체부(110)의 상부면에 구비되며, 삽입공(112)과 걸림벽(120)으로 구성된다. 삽입공(112)은 취급장비(30)가 몸체부(110)의 상부로부터 내려와 삽입공(112)에 삽입될 수 있도록 수직 방향의 홈 또는 구멍으로 형성된다. 삽입공(112)의 깊이는 취급장비(30)를 삽입공(112)에 삽입하여 내부걸림쇠(34)로 걸림벽(120)을 걸기 충분한 정도로 구비되면 족하다.

걸림벽(120)은 삽입공(112)의 가장자리에서 삽입공(112)의 중심(112a) 방향으로 연장되며, 취급장비(30)의 내부걸림쇠(34)에 의해 받쳐지는 구성이다. 걸림벽(120)은 복수로 구비될 수 있으나, 삽입공(112)의 중심(112a)을 기준으로 원점 대칭으로 배치된다.

또한, 걸림벽(120)의 높이는 삽입공(112)의 깊이보다 작으므로, 삽입공(1120)의 내부에서 걸림벽(120)의 하부 공간은 취급장비(30)의 내부걸림쇠(34)가 회전하여 걸림벽(120)의 하부를 받칠 수 있도록 여유있게 마련된다.

도 7은 걸림벽(120)의 모양을 도시한 평면도이다. 걸림벽(120)은 네 개가 삽입공(112)의 중심(112a)에서 중심각이 90만큼 차이 나도록 구비될 수 있다. 따라서, 취급장비(30)의 체결이 용이하면서 체결된 보관용기(10)를 안정적으로 지지한다. 다만, 복수의 걸림벽(120)의 수와 걸림벽(120) 간의 중심각 차이는 취급장비(30)의 형태에 따라서 그에 대응되게 구비될 수 있다.

또한, 걸림벽(120)은 삽입공(112)의 중심(112a)에서 상기 네 개의 걸림벽의 단부가 상호 연결된다. 즉, 도 7에서 도시한 바와 같이, 제1 걸림벽(122), 제2 걸림벽(124), 제3 걸림벽(126) 및 제4 걸림벽(128)은 삽입공(112)의 가장자리에서부터 삽입공(112)의 중심(112a) 방향으로 연장되고, 단부가 서로 연결된다.

상세하게는, 각각의 걸림벽(120)의 단부는 삽입공(1120)의 중심(112a)으로부터 소정의 거리가 못미치도록 연장되며, 걸림벽(120)의 단부에 구비된 연결벽(130)이 각각의 걸림벽(120)의 단부를 연결한다. 연결벽(130)의 형태에 따라 삽입공(112)의 중심(112a)에 관통공(132)이 형성될 수 있다.

관통공(132)은 덮개(100)를 보관용기(10)의 본체(11)에 체결하기 위한 구성인 체결볼트가 걸림벽(120)에 간섭되지 않도록 구멍으로 형성된 것이다. 또한, 관통공(132)은 작업자가 덮개(100)를 보관용기(10)의 본체(11)에 체결 시, 공구를 삽입하여 체결볼트를 조절할 수 있게 한다. 덮개(100)는 상기 체결볼트처럼 보관용기(10)의 본체(11)와 결합되기 위한 다른 구성을 더 구비할 수 있을 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 결함연료 보관용기의 덮개(100) 및 핵연료집합체(20)를 취급하는 과정에 대하여 살펴본다.

작업자는 취급장비(30)를 결함이 발생한 경수로형 핵연료집합체(20)의 상단고정체(22)에 결합하여 인양한 후, 내부가 개방된 보관용기(10)의 본체(11)의 내부에 장입시킨다. 이후, 작업자는 취급장비(30)를 핵연료집합체(20)로부터 분리시킨 후, 그대로 덮개(100)에 결합시킨다. 이때, 작업자는 취급장비(30)를 외곽몸체(32)의 홈에 덮개(100)의 걸림벽(120)이 삽입되도록 덮개(100)의 상부에서 내려 끼운다. 그리고, 내부걸림쇠(34)를 회전하여 내부걸림쇠(34)가 걸림벽(120)의 하부를 받치도록 위치시킨다. 이 상태로 취급장비(30)를 위로 들면 내부걸림쇠(34)가 걸림벽(120)의 하부를 들어올리고 취급장비(30)로 덮개(100) 전체를 인양할 수 있다. 이후, 작업자는 취급장비(30)로 인양한 덮개(100)를 본체(11)를 향해 하강시키고, 덮개(100)를 본체(11)에 체결하면 취급장비(30)를 이용한 핵연료집합체(20) 및 덮개(100)의 취급이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 경수로형 핵연료 취급장비로 취급 가능한 결함연료 보관용기의 덮개는 경수로형 핵연료집합체를 취급하는 취급장비가 취급할 수 있도록 설계됨으로써, 하나의 취급장비로 경수로형 결함연료 집합체를 결함연료 보관용기에 장입하는 것에서부터 덮개를 덮는 것에 이르기까지 가능하게 하였다. 이에 따라, 본 발명은 결함연료 장입과 덮개 차폐 작업시 취급장비를 교체할 필요가 없으므로 결함연료 보관 작업을 신속하게 수행할 수 있으며, 작업자의 안전사고를 예방할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10: 보관용기
11: 본체
12: 덮개
20: 핵연료집합체
22: 상단고정체
22a: 기둥
23: 기둥연결재
23a: 걸림재
30: 경수로형 핵연료 취급장비
32: 외곽몸체
34: 내부걸림쇠
100: 본 발명의 일실시예에 따른 결함연료 보관용기의 덮개
110: 몸체부
112: 삽입공
112a: 삽입공의 중심
120: 걸림벽
122: 제1 걸림벽
124: 제2 걸림벽
126: 제3 걸림벽
128: 제4 걸림벽
130: 연결벽
132: 관통홀

Claims

결함연료 보관용기의 덮개에 있어서,
상기 보관용기의 입구를 개폐할 수 있는 몸체부; 및
상기 몸체부의 상부면에 구비된 체결부를 포함하고,
상기 체결부는,
소정의 깊이로 구비된 삽입공과,
상기 삽입공의 가장자리에서 상기 삽입공의 중앙 방향으로 연장되는 걸림벽을 포함하는 결함연료 보관용기의 덮개
제1항에 있어서,
상기 걸림벽은 상기 삽입공의 중심을 기준으로 원점 대칭으로 구비된 결함연료 보관용기의 덮개
제2항에 있어서,
상기 걸림벽은 상기 삽입공의 중심으로부터 90도의 중심각 차이로 네 개가 구비된 결함연료 보관용기의 덮개
제3항에 있어서,
상기 삽입공의 중심에서 상기 네 개의 걸림벽의 단부가 상호 연결된 결함연료 보관용기의 덮개
제4항에 있어서,
상기 삽입공의 중심에 관통공이 형성된 결함연료 보관용기의 덮개