KR102592470B1 - 관의 회전을 사용하여 원자로 관과 단부 부속물을 정렬시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자로의 압력 관을 원자로의 칼란드리아 관에 대해 배향시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 압력 관을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관의 휨을 칼란드리아 관의 휨에 대해 배향시키는 단계; 압력 관을 칼란드리아 관 안으로 삽입하는 단계; 압력 관을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관의 휨을 칼란드리아 관의 휨에 대해 배향시키는 단계; 및 압력 관을 작동 위치에 고정시키는 단계를 포함한다.

Description

관의 회전을 사용하여 원자로 관과 단부 부속물을 정렬시키기 위한 시스템 및 방법
본 출원은 "SYSTEM AND METHOD FOR ALIGNING NUCLEAR REACTOR TUBES AND END FITTINGS USING TUBE ROTATION"라는 명칭으로 2017년 6월 23일에 출원된 미국 가특허 출원 62/524,422에 대한 우선권을 포함하는 모든 이익을 주장하고, 그래서 이 가특허 출원은 전체적으로 참조로 원용된다.
본 개시는 원자로 연료 채널 어셈블리의 분야에 관한 것이고, 어떤 실시 형태는 압력 관을 원자로 연료 채널 어셈블리의 칼란드리아 관에 대해 위치시키기 위한 시스템 및 방법에 것에 관한 것이다.
원자로는 작동 수명을 갖도록 설계된다. 예컨대, 2세대 CANDUTM형 원자로("CANada Deuterium Uranium")는 대략 25 내지 30년 동안 작동하도록 설계될 수 있다. 이 시간 후에는, 기존의 연료 채널이 제거될 수 있고 연료 채널이 설치될 수 있다.
기다란 관을 기존의 구멍 또는 보어(bore) 안으로 위치시키는 것을 포함할 수 있는 연료 채널 부품의 적절한 정렬은 어려운 일일 수 있다.
한 실시 형태에서, 본 개시는 원자로의 연료 채널 어셈블리를 조립하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 제1 단부 부속물과 결합되는 압력 관을 포함하는 서브어셈블리를, 연료 채널 어셈블리에서, 압력 관의 휨의 배향에 근거하여 중간 위치에 배향시키는 단계; 서브어셈블리를 원자로 관 시트에 위치되어 있는 제2 단부 부속물과 결합시키는 단계; 압력 관을 작동 위치에 배향시키기 위해 서브어셈블리와 제2 단부 부속물을 회전시키는 단계; 및 압력 관을 작동 위치에 고정시키는 단계를 포함한다.
일 구현예로서, 압력 관과 칼란드리아 관에 결합되어 있는 단부 부속물 사이의 각도는 2 마이크로라디안 보다 작을 수 있다.
다른 실시 형태에서, 본 개시는 원자로의 연료 채널 어셈블리를 조립하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 연료 채널 어셈블리의 압력 관의 휨의 배향을 결정하는 단계; 연료 채널 어셈블리의 칼란드리아 관의 휨의 배향을 결정하는 단계; 칼란드리아 관을 작동 위치에 설치하는 단계; 압력 관을 미리 정해진 배향으로 제1 단부 부속물에 대해 배향시키는 단계; 압력 관을 제1 단부 부속물과 결합시켜 서브어셈블리를 형성하는 단계; 서브어셈블리를 삽입 위치에 배향시키는 단계; 서브어셈블리를 칼란드리아 관 안으로 삽입하는 단계; 미리 정해진 배향으로 서브어셈블리를 미리 정해진 배향으로 원자로 관 시트에 위치되어 있는 제2 단부 부속물과 결합시키는 단계; 서브어셈블리와 제2 단부 부속물을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관을 작동 위치에 배향시키는 단계를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 본 개시는 원자로의 압력 관을 원자로의 칼란드리아 관에 대해 배향시키기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은, 칼란드리아 관을 임의의 배향으로 원자로 내부에 고정시키는 단계; 압력 관을 제1 단부 부속물과 결합시켜 서브어셈블리를 형성하는 단계; 압력 관을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관의 휨을 미리 정해진 배향으로 배향시키는 단계; 압력 관을 칼란드리아 관 안으로 삽입하는 단계; 및 압력 관을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관을 작동 위치에 배향시키는 단계를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 본 개시는 원자로의 압력 관을 원자로의 칼란드리아 관에 대해 배향시키기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은, 칼란드리아 관을 바람직한 배향으로 원자로 내부에 고정시키는 단계; 제1 단부 부속물에 대해 임의의 배향으로 있는 압력 관을 제1 단부 부속물과 결합시켜 서브어셈블리를 형성하는 단계; 압력 관을 칼란드리아 관 안으로 삽입하는 단계; 서브어셈블리를 제2 단부 부속물과 결합시키는 단계; 서브어셈블리와 제2 단부 부속물을 미리 정해진 배향으로 원자로 상의 기준 점에 대해 회전시키는 단계; 압력 관을 제2 단부 부속물에 결합시키는 단계; 압력 관을 미리 정해진 배향으로 원자로 면에 있는 제2 단부 부속물에 고정시키는 단계; 및 서브어셈블리와 제2 단부 부속물을 칼란드리아 관에 대해 회전시켜 압력 관을 작동 위치에 배향시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 상세한 설명과 첨부 도면을 고려하여 명백하게 될 것이다.
도 1은 CANDUTM형 원자로의 사시도이다.
도 2는 CANDUTM형 원자로 연료 채널 어셈블리의 부분 절단도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 작동 위치에 있는 원자로 연료 채널의 단면의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 삽입 위치에 있는 원자로 연료 채널의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 압력 관을 원자로에 설치하기 위한 설치 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 압력 관을 원자로에 설치하기 위한 예시적인 설치 과정의 양태를 도시하는 흐름도이다.
본 개시의 실시 형태를 상세히 설명하기 전에, 본 개시는, 그의 적용에 있어서, 이하의 설명에 나타나 있거나 첨부 도면에 도시되어 있는 구성의 상세 및 구성품의 배치에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 본 개시는 다른 실시 형태도 가능하고 또한 다양한 방식으로 실행 또는 실시될 수 있다. 어떤 개시된 실시 형태에서도, "대략" 또는 "대체로"라는 용어는, 특정된 것의 "어떤 백분율 내에 있는" 으로 대체될 수 있고, 그 백분율은 0.1, 1, 5 및 10%를 포함한다.
도 1은 예시적인 CANDUTM형 가압 중수 원자로(PHWR)(6)의 원자로 코어의 사시도이다. 어떤 실시 형태에서, PHWR는 100-300 MW CANDUTM 원자로, 600MW CANDUTM 원자로, 900MW CANDUTM 원자로, 또는 1000 MW CANDUTM 원자로일 수 있다. 원자로 코어는 일반적으로 방사선 제어 및 차폐를 위해 에어 로크(air lock)로 밀폐되는 볼트(vault) 내부에 포함된다. 본 개시의 양태는 편의상 CANDUTM형 원자로(6)를 특별히 참조하여 설명되지만, 본 개시는 CANDUTM형 원자로에 한정되지 않고, 이 특정한 분야 외에서도 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 대체로 원통형인 용기(CANDUTM형 원자로(6)의 칼란드리아(10)로 알려져 있음)가 중수 감속제(heavy-water moderator)를 포함한다. 칼란드리아(10)는 제1 단부(22) 및 제2 단부(24)에서 환형 쉘(14)과 관 시트(18)를 가지고 있다. 관 시트(18)는, 각기 연료 채널 어셈블리(28)를 수용하는 복수의 구멍(여기서는 보어(bore)라고 함)을 포함한다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 다수의 연료 채널 어셈블리(28)가 제1 단부(22)에서 제2 단부(24)까지 칼란드리아(10)의 관 시트(18)를 통과한다.
도시되어 있는 실시 형태에서 처럼, 어떤 실시 형태에서, 원자로 코어에는 원자로 코어의 각 단부(22, 24)에 2개의 벽, 즉 원자로 코어의 각 단부(22, 24)에 있는 관 시트(18)에 의해 규정되는 내벽, 및 원자로 코어의 각 단부(22, 24)에 있는 관 시트(18)로부터 외측으로 떨어져 위치되는 외벽(64)(종종 "단부 차폐물"이라고 함)이 제공된다. 격자 관(65)이 각 쌍의 보어(즉, 각각 관 시트(18) 및 단부 차폐물(64)에 있음)에서 관 시트(18)와 단부 차폐물(64) 사이의 거리에 걸쳐 있다.
도 2는 도 1에 도시되어 있는 원자로 코어의 한 연료 채널 어셈블리(28)의 부분 절단도이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 각 연료 채널 어셈블리(28)는 연료 채널 어셈블리(28)의 다른 구성품을 둘러싸는 칼란드리아 관("CT")(32)을 포함한다. 각 CT(32)는 관 시트(18) 사이의 거리에 걸쳐 있다. 또한, 각 CT(32)의 양 단부는 관 시트(18)에 있는 각각의 보어 내부에 수용되고 그 보어에 대해 밀봉된다. 어떤 실시 형태에서, CT 롤링된 조인트 인서트(34)가 사용되어 CT(32)를 보어 내부에서 관 시트(18)에 고정시킨다. 압력 관("PT")(36)이 연료 채널 어셈블리(28)의 내벽을 형성한다. PT(36)는 원자로 냉각제 및 연료 다발 또는 어셈블리(40)를 위한 도관을 제공한다. PT(36)는 예컨대 일반적으로 2개 이상의 연료 어셈블리(40)를 유지시키고, 또한 각 연료 어셈블리(40)를 통과하는 원자로 냉각제를 위한 도관으로서 작용한다. 각 PT(36)와 그의 대응하는 CT(32) 사이에는 환형 공간(44)이 형성된다. 이 환형 공간(44)은 통상적으로 건조 이산화탄소, 헬륨, 질소, 공기 또는 이것들의 혼합물과 같은 순환 가스로 충전된다. 하나 이상의 환형 스페이서 또는 가터(garter) 스프링(48)이 CT(32)와 PT(36)사이에 배치된다. 환형 스페이서(48)는, 환형 가스가 환형 스페이서(48)를 통과하고 또한 그의 주위를 지나갈 수 있게 하면서, PT(36)와 대응 CT(32) 사이의 틈을 유지시켜 준다.
또한 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 각 연료 채널 어셈블리(28)의 각 단부에는, 대응하는 관 시트(18)의 외측에 위치되는 단부 부속물(50)이 제공되어 있다. 각 단부 부속물(50)의 말단부에는 폐쇄 플러그(52)가 있다. 각 단부 부속물(50)은 또한 공급기 어셈블리(54)를 포함한다. 이 공급기 어셈블리(54)는 공급기 관(59)(도 1)을 통해 원자로 냉각제를 PT(36) 안으로 공급하거나 그로부터 제거한다. 특히, 단일 연료 채널 어셈블리(28)의 경우, 연료 채널 어셈블리(28)의 한 단부에 있는 공급기 어셈블리(54)는 입구 공급기로서 작용하고, 연료 채널 어셈블리(28)의 반대쪽 단부에 있는 공급기 어셈블리(54)는 출구 공급기로서 작용한다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 공급기 어셈블리(54)는, 다수의 스크류, 와셔, 시일 및/또는 다른 종류의 커넥터를 포함하는 연결 어셈블리(56)를 사용하여 단부 부속물(50)에 부착될 수 있다. 격자 관(65)(전술한 바와 같음)은 단부 부속물(50)과 연료 어셈블리(40)를 포함하는 PT(36) 사이의 연결부를 에워싼다. 차폐용 볼 베어링(66)과 냉각수가 격자 관(65)의 외부를 둘러싸며, 그리하여 추가적인 방사선 차폐가 제공된다. 도시되어 있는 구성에서, 단부 부속물(50)은 PT(36)의 단부와 결합된다. 편의상, 특정한 단부 부속물(50)을 언급할 때, 원자로 면에 가장 가까운 단부 부속물(50)을 기호 "'"로 나타낼 것이고, 서브어셈블리 측(예컨대, 원자로 면으로부터 가장 멀리 있는 연료 채널 어셈블리(28)의 측)에 가장 가까운 단부 부속물(50)을 기호 "''"로 나타낼 것이다.
도 2를 참조하면, 위치 설정 하드웨어 어셈블리(60) 및 벨로우즈(62)가 또한 각 단부 부속물(50)에 연결된다. 벨로우즈(62)에 의해, 연료 채널 어세블리(28)는 축방으로 움직일 수 있는데, 이는, 시간이 지남에 따라 연료 채널 어셈블리(28)의 길이가 변하는(이는 많은 원자로에서 흔한 일임) 경우에 중요할 수 있는 능력이다. 위치 설정 하드웨어 어셈블리(60)를 사용하여, 연료 채널 어셈블리(28)의 단부를, 축방향 위치를 고정시키는 잠금 상태 또는 비잠금 상태로 설정할 수 있다. 위치 설정 하드웨어 어셈블리(60)는 또한 단부 차폐물(64)에 연결된다. 도시되어 있는 위치 설정 하드웨어 어셈블리(60) 각각은, 각각의 단부 차폐물(64)의 보어에 수용되는 단부를 갖는 로드를 포함한다. 어떤 실시 형태에서, 로드 단부 및 단부 차폐물(64) 내의 보어에는 나사산이 형성된다. 마찬가지로, CANDUTM형 원자로가 도 1 및 2에 도시되어 있지만, 본 개시는, 도 1 및 2에 도시되어 있는 것과 유사한 구성품을 갖는 원자로를 포함하여, 다른 종류의 원자로에도 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
원자로(6)가 노후화됨에 따라, "관 교체(retubing)"로 알려져 있는 과정에서 CT(32)와 PT(36)를 제거하고 CT(32)와 PT(36)를 새로운 CT(32)와 PT(36)로 교체할 필요가 있을 수 있다. 어떤 실시 형태에서, PT(36)는 새로 설치된 CT(32) 내부에 설치된다. 다른 실시 형태에서, PT(36)는 기존의 CT(32)에 설치될 수 있다.
CT(32) 및 PT(36)를 위치시키는 것은 CT 및 PT의 형상 때문에 복잡하다. CT(32) 및 PT(36)는, 그의 기다란 형상 및 제조 과정으로 인해, 축방향 중심선과 같은 기준점에 대해 휘어진 형상을 갖게 된다. 어떤 경우에, CT(32) 또는 PT(36)의 휨 부분은 CT(32) 또는 PT(36)의 중심 근처에 위치될 수 있다. 다른 경우에, CT(32) 또는 PT(36)의 휨 부분은 이심(off-center)될 수 있는데, 예컨대, CT(32) 또는 PT(36)의 한 단부에 더 가까이 또는 CT(32) 또는 PT(36)의 한 단부 근처에 위치될 수 있다. CT(32)의 휨 또는 PT(36)의 휨은 일반적으로 CT(32) 또는 PT(36)가 원자로(6)에 설치되기 전에 측정되어, 회전 배향 및 축방향 위치에서 휨의 위치를 결정한다. “회전 배향”이라는 용어는 일반적으로 "12시 위치"와 같은 알려져 있는 기준 점에 대한 각도 배향을 나타내기 위해 사용된다. “축방향 위치”라는 용어는 일반적으로 CT(32) 또는 PT(36)의 길이 방향 연장을 따른 위치를 나타내기 위해 사용된다. 어떤 실시 형태에서, PT(36)는 휨의 회전 배향 및/또는 축방향 위치를 표시하기 위해 마킹을 포함한다. PT(36)는 CT(32)의 내부에 위치되므로, 각 PT(36)의 휨은 각 CT(32)에 대해 회전적으로 그리고 축방향으로 배향되고, PT(36)와 CT(32) 사이의 환형 공간(44)은 이 환형 공간(44)에서 가스의 순환이 허용되게 해주는 적절한 크기로 되어 있는 것을 보장한다.
어떤 실시 형태에서, CT(32)의 휨 또는 PT(36)의 휨은 제조 지점에서 제조자에 의해 측정될 수 있다. 다른 실시 형태에서, CT(32) 또는 PT(36)의 휨은, 운반 중에 생긴 CT(32) 또는 PT(36)의 휨의 변화를 설명하기 위해 현장에서(예컨대, 설치 지점 또는 근처의 스테이징 위치에서) 측정될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, CT(32)의 휨 또는 PT(36)의 휨은 레이저를 사용하여 측정될 수 있다.
도 3은 어떤 실시 형태에 따른 작동 위치에 있는 연료 채널 어셈블리(28)의 단면의 개략도를 도시한다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, CT(32) 및 PT(36)가 원자로(6)에 설치될 때 CT(32) 및 PT(36)는 대부분 그의 길이 방향 연장을 따라 지지되지 않는다. 작동 위치에서, CT(32) 및 PT(36)는 일반적으로 휨이 위쪽을 향하도록 위치된다(예컨대, 최대 휨의 위치가 CT(32) 또는 PT(36)의 단부에 대해 아래쪽에 있게 됨). PT(36)와 CT(32) 사이의 접촉을 방지하기 위해 복수의 가터 스프링(garter spring)(48)이 PT(36)의 길이 방향 연장을 따라 위치되어 있다. 도 3의 실시 형태에서, 연료 채널 어셈블리(28)는 4개의 가터 스프링(48)을 포함한다. CT(32)의 휨의 위치는 대체로 제3 가터 스프링(48''') 근처에 있다. 다른 실시 형태에서 또는 더 많거나 더 적은 가터 스프링(48)을 사용하는 실시 형태에서 휨의 위치는 다를 수 있다.
도 4는 어떤 실시 형태에 따른 삽입 위치에 있는 연료 채널 어셈블리(28)의 단면의 개략도를 도시한다. 도 4에 나타나 있는 PT(36)는 작동 위치(도 3)에 대해 대체로 180°회전되어 있고, 그래서 PT(36)의 휨은 아래쪽을 향한다(예컨대, 최대 휨의 위치가 CT(32) 또는 PT(36)의 단부에 대해 위쪽에 있게 됨).
도 5는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 원자로(6)의 PT(36)를 위한 설치 과정을 도시하는 흐름도이다. 설치 과정 동안에, PT(36)는 CT 롤링된 조인트 인서트(34)를 사용하여 관 시트(18)의 보어 내부에 고정된 CT(32)와 함께 위치된다. 초기 단계로서, PT(36)의 일 단부가 단부 부속물(50'')에 대해 위치되고 그 단부 부속물에 고정되어 서브어셈블리(38)를 형성한다(블럭 72). 어떤 실시 형태에서, PT(36)는 단부 부속물(50'')에 대한 미리 정해진 또는 최적화된 배향으로 위치된다. 어떤 실시 형태에서, PT(36)는 현장에서 떨어져서, 예컨대 청정실에서 단부 부속물(50'')과 결합된다. 다른 실시 형태에서, PT(36)는 작업 장소에서 단부 부속물(50'')과 결합된다. 단부 부속물(50')은 원자로 면 근처에 있는 관 시트(18)와 결합된다(블럭 74). 어떤 실시 형태에서, 블럭 72은 블럭 74 전에 일어날 수 있거나, 블럭 72은 블럭 74 뒤에 일어날 수 있거나, 또는 블럭 72은 블럭 74과 동시에 일어날 수 있다. PT(36)가 단부 부속물(50'')에 고정된 후에, PT(36)의 자연적인 휨이 확인된다(예컨대, 회전 배향 및/또는 축방향 위치가 시각화되거나 측정됨)(블럭 80). 그런 다음, 휨이 PT(36)의 단부와 단부 부속물(50')(도 4) 사이의 정렬을 최적화하도록 배향되는 삽입 위치에 서브어셈블리(38)를 배향시키기 위해, 서브어셈블리(38)를 단부 부속물(50')에 대해 일정 회전 각도로 회전시킨다(블럭 82). 그 회전 각도는 0 내지 360도일 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 회전 각도는 휨의 상향 배향(예컨대, 휨이 아래쪽을 향함)에 대해 대략 180도이어서, PT(36)에 작용하는 중력에 의해 휨이 감소된다. 다른 실시 형태에서, 회전 각도는 휨의 상향 배향으로부터 대략 90도이어서, 중력으로 인한 휨 영역의 처짐이 감소된다. PT(36)의 휨의 회전 위치가 표시되어 있는 실시 형태에서, PT(36) 상의 마킹은 CT(32) 또는 관 시트 보어(18)의 원주를 따른 특정한 위치(예컨대, "12시 위치")와 정렬될 수 있다.
도 5를 계속 참조하면, 단부 부속물(50'')과 결합되지 않은 PT(36)의 단부가 CT(32) 안으로 삽입되고 그런 다음에 PT(36)가 CT(32)에 대해 축방향(86)(도 3)으로 병진 이동되어(예컨대, 롤링됨), PT(36)의 단부가 미리 정해진 배향으로 원자로 면에 가장 가까운 단부 부속물(50')의 보어와 짝을 이룰 때까지 PT(36)가 CT(32) 내부에서 슬라이딩하게 된다(블럭 90). 블럭 82에 기재되어 있는 서브어셈블리(38)의 회전에 의해, PT(36)의 휨과 단부 부속물(50')의 보어의 중력 유도 정렬 불량의 영향을 감소시켜 PT(36)와 단부 부속물(50') 사이의 정렬을 개선시키도록 PT(36)의 휨이 배향된다. PT(36)의 축방향 휨의 축방향 위치가 표시되어 있는 실시 형태에서, PT(36) 상의 마킹이 단부 부속물(50')에 대한 미리 정해진 축방향 위치에 도달하면 축방향 롤링이 멈추게 된다. 다음, PT(36)가 미리 정해진 배향으로 단부 부속물(50')의 보어 안으로 완전히 삽입되고 또한 롤링된 조인트가 PT(36)와 단부 부속물(50') 사이에 형성된다(블럭 92). 다음, 서브어셈블리(38)와 단부 부속물(50')이 CT(32), GSC, 또는 원자로(6) 상의 다른 기준점에 대해 회전되어 PT(36)를 작동 위치(도 3)로 배향시킨다(블럭 94). 어떤 실시형태에서, 서브어셈블리(38)는 반대 방향으로 블럭 82에서의 회전과 대략 동일한 각도 만큼 회전된다. 그런 다음에 서브어셈블리(38)와 단부 부속물(50')이 작동 위치에 고정된다(블럭 102). 어떤 실시 형태에서, PT(36)가 작동 위치에 있을 때 PT(36)는 CT(32)에 대해 고정된다. 어떤 실시 형태에서, PT(36)는 CT(32)의 중심선에 대해, 관 시트(10)의 보어, GCS, 또는 원자로(6) 상의 다른 기준점에 대해 위치된다. 다른 실시 형태에서, PT(36)는, PT(36)의 휨이 CT(32)의 휨과 정렬되도록 위치될 수 있다. 다른 실시 형태에서, PT(36)는 CT(32)에 대한 축방향 또는 회전 위치에 배향될 수 있다.
어떤 실시 형태에서, CT(32)의 휨은 CT(32)가 관 시트(18)의 보어 내부에 고정된 후에 측정될 수 있다. PT(36)의 휨의 회전 또는 축방향 배향은, PT(36)가 CT(32) 안으로 롤링되기 전에, PT(32)가 CT(32) 안으로 롤링된 후에, 하지만 PT(36)가 작동 위치로 회전되기 전에, 또는 PT(36)가 CT(32) 안으로 롤링되는 중의 임의의 시점에서 측정될 수 있다. PT(36)의 휨의 회전 또는 축방향 배향은, PT(36)가 작동 위치로 회전된 후에, 하지만 PT(36)가 CT(32)에 대해 고정되기 전에 측정될 수 있다. PT(36)의 휨의 회전 또는 축방향 배향은, PT(36)가 작동 위치에 고정된 후에 측정될 수 있다. 어떤 실시 형태에서는, 이들 측정 중의 어떤 것도 행해지지 않는다. 다른 실시 형태에서, 이들 측정 중의 일부가 행해지거나, 또는 이들 측정 모두가 행해질 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 관 교체 도구 플랫폼("RTP") 및 기타 도구와 장비 지지부가 기계 재정비 작업 중에 원자로(6) 근처에 설치될 수 있다. RTP는 연료 채널 구성품 제거 및 설치 작업의 대부분이 수행되는 조절 가능한 플랫폼이다, 어떤 실시 형태에서, RTP는 위치 설정 또는 운동을 위해 기존의 플랜트 구조물에 의존하지 않는 독립적인 기계이다. RTP는, 레이저 추적기 기술을 사용하여, 볼트 내부에서 칼란드리아(10)의 중심점에 대해 정밀하게 위치될 수 있다. 이렇게 칼럼을 위치시킴으로써, RTP는 칼란드리아(10)의 건설시 위치에 위치되는데(피치 및 요(yaw)를 포함하여), 이는 각 격자 위치에 대한 고정확성 인덱싱의 사용을 가능하게 할 수 있는 정밀 도구 받침대를 제공된다. 제거 단계 중의 도구 전달을 위한 베이스로서 역할하는 하나 이상의 설치 작업 테이블("IWTS")이 RTP 상에 설치 및 장착된다. IWT는 관 교체 장비를 지지하는 플랫폼을 제공한다. 대역적인 좌표계("GCS")가 볼트(vault)에 설정될 수 있다. GCS는 원자로 건물 전체를 통해 정확하고 반복 가능한 측정이 행해질 수 있게 해준다. GCS는 가상 좌표계인데, 이 좌표계에서 원점은 칼란드리아(10)의 중심에 가능한 가깝게 위치된다.
어떤 실시 형태에서, 회전 장치는 잡기 부재, 회전 액츄에이터 및 위치 센서를 포함할 수 있다. 잡기 부재는 적어도 PT(36)의 내벽 또는 외벽을 잡도록 되어 있을 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 잡기 부재는 PT(36)를 잡도록 작동할 수 있는 클램프 아암을 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 잡기 부재는 PT(36)의 원주 둘레에 잡기력을 고르게 분산시켜 잡기 부재에 의한 PT(36)의 변형에 대한 잠재성을 줄여주도록 PT(36)와 결합하기 위한 조절 가능한 칼라를 포함할 수 있다. 조절 가능한 칼러가 PT(36)의 외벽과 결합하도록 되어 있는 실시 형태에서, 조절 가능한 칼러는 PT(36) 주위에 조여질 수 있다. 조절 가능한 칼러가 PT(36)의 내벽과 결합하도록 되어 있는 실시 형태에서, 조절 가능한 칼러는, 조절 가능한 칼라가 PT(36) 내부에 위치된 후에, PT(36)의 내벽을 잡도록 팽창할 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 잡기 기구는 PT(36)의 외벽을 잡는 제1 조절 가능 칼라 및 PT(36)의 내벽을 잡는 제2 조절 가능 칼라를 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 잡기 부재는 PT(36)의 내벽과 외벽 둘다를 잡아 PT(36)의 변형을 방지할 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 회전 액츄에이터는, 잡기 부재의 적어도 일부분과 결합되는 출력 축을 회전시키도록 되어 있는 모터일 수 있다. 이 모터는 높은 정밀도로 제어될 수 있고, 잡기 부재를 높은 정밀도로 회전시키도록 작동될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 위치 센서는 출력 축의 각회전을 감지하기 위해 모터의 출력 축과 결합되는 회전 인코더일 수 있다. 다른 구성에서, 위치 센서는 PT(36) 근처에 장착되어 그 PT(36)의 회전 각도를 감지할 수 있다. 예시적인 위치 센서는 레이저, 광학식 또는 자기적 회전 인코더를 포함한다.
어떤 실시 형태에서, 램은 잡기 부재, 병진 이동 액츄에이터, 및 위치 센서를 포함할 수 있다. 잡기 부재는 적어도 PT(36)의 내벽 또는 외벽을 잡도록 되어 있을 수 있다. 잡기 부재는 회전 부재에 대해 위에서 설명한 잡기 부재와 실질적으로 유사할 수 있다. 병진 이동 액츄에이터는 PT(36) 또는 CT(32)의 길이 방향 축선에 대체로 평행한 선형 방향으로 잡기 부재를 작동시키도록 되어 있다. 예시적인 병진 이동 액츄에이터는 서보 모터, 공압 액츄에이터 또는 유압 실린더를 포함할 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 위치 센서는 모터의 출력 축과 결합되어 그 출력 축의 병진 이동을 감지할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 위치 센서는 PT(36) 근처에 장착되어 PT(36)의 병진 이동을 감지할 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 위치 센서는 레이저, 광학식 또는 자기적 근접 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 위치 센서는 병진 이동 액츄에이터의 출력부의 표시된 부분 또는 PT(36)의 표시된 부분까지의 거리를 감지하도록 되어 있는 레이저 근접 센서와 같은 근접 센서를 포함할 수 있다.
어떤 실시 형태에서, 회전 장치 및 램은 서로 별개인 도구일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 회전 장치 및 램은 동일한 도구에 포함될 수 있다.
RTP 및 IWT를 포함하는 실시 형태에서, PT(36)를 설치하기 위해 사용되는 도구가 RTP 또는 IWT에 위치될 수 있다. RTP 또는 ITW에 설치되는 도구는 GCS를 사용하여 PT(36) 또는 CT(32)에 대해 높은 정밀도로 위치되고 작동될 수 있다. 예컨대, 회전 장치는 GCS를 사용하여 CT(32)에 대해 위치될 수 있다. 회전 장치의 잡기 수단 및/또는 회전 장치의 병진 이동 액츄에이터는 GCS의 좌표를 사용하여 제어될 수 있다(예컨대, 회전되거나 재위치됨). 다른 예로, 램은 GCS를 사용하여 CT(32)에 대해 위치될 수 있다. 램의 잡기 수단 및/또는 램의 병진 이동 액츄에이터는 GCS의 좌표를 사용하여 제어될 수 있다(예컨대, 회전되거나 재위치됨).
어떤 실시 형태에서, PT(36)는 CT(32)에 대해 수동으로 배향될 수 있다.
도 6은 연료 채널 어셈블리를 조립하는 다른 예시적인 방법의 양태를 나타낸다. 전술한 예의 어떤 양태도 이 방법에 유사하게 적용될 수 있다.
단계 610에서, 서브어셈블리는 압력 관의 휨의 배향에 근거하여 원자로에서 중간 위치에 배향된다. 서브어셈블리는 제1 단부 부속물과 결합되는 압력 관을 포함한다.
어떤 실시 형태에서, 중간 위치는 최종 작동 위치가 아닌 핵 반응시의 서브어셈블리의 위치를 규정한다. 어떤 실시 형태에서, 중간 위치에서, 서브어셈블리는 원자로 보어 안으로 삽입되었지만 아직 작동 위치(즉, 원자로가 작동 중일 때 서브어셈블리가 있게 될 위치)에 고정되지는 않았다.
어떤 실시 형테에서, 중간 위치에 있을 때, 압력 관의 휨은 아래쪽 방향이다. 어떤 실시 형태에서, 압력 관의 휨은, 제조 및/또는 한 단부가 단부 부속물에 고정될 때의 정렬 불량으로 인한 압력 관의 자연적인 휨을 말한다. 어떤 실시 형태에서, 휨은, 관이 완벽하게 곧은 경우의 관 상의 위치에 대해 상대적인, 관을 따른 위치의 변위의 방향 및/또는 크기를 나타낸다. 어떤 실시 형태에서, 휨은 곧은 관에 대한 최대 변위를 갖는 위치의 방향 및 크기를 규정한다. 어떤 실시 형태에서, 방향은 기준 점(예컨대, 압력 관 상에 있는)에 대해 규정된다.
어떤 실시 형태에서, 중간 위치에 있을 때, 압력 관의 휨은 아래쪽 방향이다. 압력 관의 휨은, 휨의 방향이 지면 또는 중력 방향에 대한 수평의 아래에 있을 때 아래쪽 방향이다. 어떤 실시 형태에서, 중간 위치에 있을 때, 압력 관의 휨은 실질적으로 지면의 방향 또는 중력 방향이다. 어떤 상황에서는, 아래쪽 방향일 때, 압력 관의 단부는 일반적으로 휨의 최저 점 보다 높다. 어떤 실시 형태에서, 중간 위치에 있을 때. 압력 관의 휨은 수직 아래쪽 방향의 10, 20, 30 또는 45도 내에 있다.
어떤 실시 형태에서, 중간 위치에 있을 때, 압력 관의 휨은 관의 자연적인 휨과 중력으로 인한 휨의 조합이다. 압력 관의 자연적인 휨이 아래쪽 방향으로 배향될 때, 적어도 한 양태(예컨대, 휨을 규정하는 벡터의 일부분)가 압력 관에 대한 중력의 당김으로 인한 휨과 합해진다.
어떤 상황에서는, 자연적인 휨과 중력을 합함으로써, 중간 위치에서의 휨이 증가되거나 최대로 될 수 있다. 어떤 경우에, 이로써, 결과적인 조합된 휨은 아래쪽 방향으로 될 수 있다.
단계 620에서, 중간 위치의 서브어셈블리는 원자로 내의 제2 단부 부속물과 결합된다. 어떤 경우에, 제2 단부 부속물은 원자로 관 시트에 위치된다. 어떤 경우에, 자연적인 휨과 중력 유도 휨이 합해질 때 서브어셈블리를 제2 단부 부속물으로 고정시킴으로써, 결과적인 압력 관의 휨은 아래쪽 방향으로 된다.
단계 630에서, 서브어셈블리가 회전되어 압력 관을 작동 위치에 배향시킨다. 어떤 실시 형태에서, 서브어셈블리를 90 내지 180도 회전시키면, 압력 관이 작동 위치로 회전된다. 어떤 실시 형태서, 이로써, 고정된 휨이 회전되어 위쪽 방향으로 있게 된다.
압력 관의 휨은, 휨의 방향이 지면 또는 중력 방향에 대한 수평의 위에 있을 때 위쪽 방향이다. 어떤 실시 형태에서, 작동 위치에 있을 때, 압력 관의 휨은 실질적으로 수직이거나 중력의 반대 방향이다. 어떤 상황에서는, 휨이 위쪽 방향일 때, 압력 관의 단부는 일반적으로 휨의 최고 점 보다 낮다. 어떤 실시 형태에서, 작동 위치에 있을 때. 압력 관의 휨은 수직 위쪽 방향의 10, 20, 30 또는 45도 내에 있다.
어떤 경우에, 압력 관이 중간 위치에서 고정될 때 그 압력 관의 휨이 아래쪽방향이 되게 함으로써 휨을 위쪽 방향으로 회전시키면, 작동 위치에서의 이론적인 시작 휨이 위쪽 방향으로 되게 하는데 도움이 될 수 있다. 어떤 상황에서는, 이로써, 작동 위치에서의 휨의 적어도 일부분은 중력의 반대 방향이 된다. 이는 작동 중인 압력 관의 처짐을 최소화하거나 줄이는데에 도움이 된다.
어떤 경우에, 압력 관의 처짐은 연료 채널 어셈블리의 작동 및/또는 작동 수명에 바람직하지 않을 수 있다.
단계 640에서, 압력 관은 작동 위치에 고정된다. 어떤 실시 형태에서, 이는 압력 관을 칼란드리아 관, 관 시트 및/또는 원자로에 대해 롤링하거나 다른 식으로 고정시키는 것을 포함한다.
위에서 설명된 그리고 첨부 도면에 도시되어 있는 실시 형태는 단지 예시적으로 주어진 것이고 본 개시의 개념과 원리를 제한하고자 하는 것은 아님을 유의해야 한다. 따라서, 당업자는, 첨부된 청구 범위에 제시되어 있는 바와 같은 본 개시의 정신과 범위에서 벗어남이 없이 요소와 그의 구성 및 배치에 있어서의 다양한 변화가 가능함을 알 것이다.

Claims (23)

  1. 원자로의 연료 채널 어셈블리를 조립하는 방법으로서,
    제1 단부 부속물과 결합되는 압력 관을 포함하는 서브어셈블리를, 연료 채널 어셈블리에서, 중간 위치에 배향시키는 단계 - 중간 위치는 압력 관의 휨의 배향에 근거하여 규정됨 -;
    상기 서브어셈블리를 원자로 관 시트에 위치되어 있는 제2 단부 부속물과 결합시키는 단계;
    상기 압력 관을 작동 위치에 배향시키기 위해 상기 서브어셈블리와 제2 단부 부속물을 회전시키는 단계 - 작동 위치는 원자로가 작동 중일 때 서브어셈블리의 위치임 -; 및
    상기 압력 관을 작동 위치에 고정시키는 단계를 포함하고,
    상기 중간 위치는, 압력 관이 작동 위치에 배향되어 고정되기 전의 서브어셈블리의 위치인, 원자로의 연료 채널 어셈블리를 조립하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브어셈블리를 중간 위치에 배향시키는 단계는,
    상기 압력 관을 제1 단부 부속물과 결합시켜 상기 서브어셈블리를 형성하는 것,
    상기 서브어셈블리를 삽입 위치에 배향시키는 것, 및
    상기 서브어셈블리를 상기 연료 채널 어셈블리에 설치되어 있는 칼란드리아(calandria) 관 안으로 삽입하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 삽입 위치에 있을 때, 상기 압력 관의 휨은 상기 서브어셈블리와 제2 단부 부속물 사이의 정렬을 촉진시키도록 배향되는, 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 삽입 위치에 있을 때, 상기 서브어셈블리를 칼란드리아 관 안으로 병진 이동시켜 상기 압력 관을 상기 중간 위치에 배향시키는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중간 위치에 있을 때, 상기 압력 관의 휨은 아래쪽 방향인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작동 위치에 있을 때, 상기 압력 관의 휨은 위쪽 방향인, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 중간 위치에 있을 때, 상기 압력 관의 자연적인 휨의 적어도 하나의 양태와 중력으로 인한 휨이 합해지는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서브어셈블리를 제2 단부 부속물과 결합시킴으로써, 상기 자연적인 휨과 중력으로 인한 휨의 조합으로 인한 휨이 상기 중간 위치에 고정되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 작동 위치에서, 상기 고정된 휨은 위쪽 방향인, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압력 관의 휨의 배향을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압력 관이 상기 제1 단부 부속물과 결합되어 상기 서브어셈블리를 형성한 후에 상기 압력 관의 휨의 배향을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    기준 점에 대한 각도 배향으로서의 압력 관의 휨의 회전 위치를 나타내는 마커를 상기 압력 관 상에 배치하거나 식별하는 단계; 및
    상기 압력 관의 마커를 칼란드리아 관의 기준 위치에 대해 배향시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 휨의 축방향 위치를 나타내는 마커를 상기 압력 관 상에 배치하는 단계; 및
    상기 압력 관의 마커를 칼란드리아 관의 기준 위치에 대해 배향시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    칼란드리아 관을 상기 원자로 내부에 고정시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 압력 관을 칼란드리아 관에 대해 배향시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압력 관의 휨이 상기 칼란드리아 관의 휨으로부터 회전적으로 이격되도록 상기 압력 관을 상기 칼란드리아 관에 대해 배향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 압력 관을 상기 칼란드리아 관에 대해 배향시키는 단계는 압력 관을 제1 각도 만큼 회전시키는 것을 포함하고, 압력 관의 휨을 칼란드리아 관의 휨에 대해 정렬시키도록 상기 압력 관을 상기 칼란드리아 관에 대해 배향시키는 단계는 압력 관을 제2 각도 만큼 회전시키는 것을 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 각도는 상기 제2 각도와 동일한, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 각도는 90도와 180도 중의 하나인, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 각도는 상기 제2 각도와 다른, 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제1 각도와 제2 각도 중의 적어도 하나는 90도 또는 180도 중의 하나인, 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 압력 관의 휨이 상기 칼란드리아 관의 휨에 대해 정렬되면 상기 압력 관을 상기 칼란드리아 관에 대해 고정시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 압력 관과 칼란드리아 관에 결합되어 있는 단부 부속물 사이의 각도가 2 마이크로라디안 보다 작은, 방법.
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