KR102629630B1 - 핵연료 체결장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핵연료 체결장치에 관한 것이다. 이러한 핵연료 체결장치는, 핵연료 상측에 안착되는 안착부; 상기 안착부에 삽입되어 상하 방향으로 이동하는 구동축; 상기 구동축의 상승 또는 하강시 상기 핵연료에 선택적으로 걸리거나 걸림이 해제되는 걸림부; 및 상기 구동축의 하강시 상기 걸림부를 상기 구동축으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고, 상기 구동축의 상승시 상기 걸림부가 상기 구동축에 접근하는 방향으로 이동되도록 하는 이동조작부;를 포함하여서, 상기 구동축의 하강시 상기 걸림부가 상기 핵연료와 체결되고, 상기 구동축의 상승시 상기 걸림부와 상기 핵연료와의 체결이 해제되는 것을 특징으로 한다.

Description

핵연료 체결장치{Apparatus for gripping nuclear fuel}
본 발명은 미끄럼블럭 방식의 핵연료 체결장치에 관한 것으로, 소형 모듈형 원자로(Small Modular Reactor) 핵연료 중 내부에 체결용 고정체를 가진 핵연료와 체결이 가능하도록 하고, 연료취급의 안정성 및 편의성을 향상시키고, 장치의 신뢰성을 증대시키고, 구조의 단순화를 통하여 유지 보수가 간편하도록 한 미끄럼블럭 방식의 핵연료 체결장치에 관한 것이다.
원자로는 냉각재와 감속재의 종류 및 냉각재 사용방법에 따라 다양한 원자로 형식으로 구분될 수 있으며, 동일한 원자로 형식이라 하더라도 설계자에 따라 고유한 노심 및 핵연료 특성을 갖는다. 이와 같이 원자로 형식 및 설계자에 의해 핵연료는 고유한 형태로 설계/제작되며, 이 중 핵연료의 상단 구성품인 상단고정체는 핵연료 취급과 직접적인 연계성을 갖기 때문에 상단고정체 형상에 적합한 다양한 핵연료 체결장치가 개발되었다.
도1에 도시된 바와 같이, 국내 가압경수로에 적용된 핵연료에 결합되는 체결장치는, 모터를 이용하여 그래플(1;Grapple)을 회전시킴으로써 핵연료 상단고정체(2)와 체결하는 방법과, 도2에 도시된 바와 같이 압축공기를 이용하여 기계적 걸쇠(3;Latch)를 수평으로 구동시켜 핵연료 상단고정체(4)에 체결하는 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 다양한 원전 노형에 따른 핵연료 체결장치는 취급공구의 구성장치로써 사용후연료취급기와 같은 핵연료취급기기의 고리(Hook)에 연결되어 발전소 계획예방정비 기간 동안 재장전 운전절차에 따라 신연료 및 사용후연료 이송 등을 수행하게 된다.
그러나, 이러한 방식들은, 핵연료 체결장치를 걸쇠형태로 구성하여 핵연료 상단고정체 체결부에 걸어 자중에 의해 자립적으로 지지되는 방법을 적용하는 것이므로, 핵연료 체결장치와 핵연료 상단고정체와의 공차 발생을 제거할 수 없으며, 결과적으로 완전구속형 체결이 불가능한 단점이 있다.
또한, 원전 노형에 따른 핵연료 형태의 고유성으로 인해 국내 가압경수로에 적용된 걸쇠(3) 및 그래플(1)과 같은 핵연료 체결장치는, 도3과 같이 체결장치를 핵연료의 상측 내부에 삽입형으로 형성하는 형태에서는 적용할 수 없다는 문제가 있다.
이와 함께, 볼 형태의 그래플 강구를 삽입 또는 돌출시켜서 상기 상단고정체와 체결하는 방식은, 그래플 강구의 움직임에 따른 반복적인 부하로 인하여 주변 구조물및 강구에 마모, 변형/부식, 또는 파손을 야기할 수 있어서 보완적 설계가 추가적으로 요구되는 문제가 있다.
최근 전 세계적으로 관심을 모으고 있는 소형모듈형원자로(Small Modular Reactor, SMR)의 경우 TM-ICI (Top Mounted ICI) 등과 같은 안전성이 강화된 최신 기술을 적용함에 따라 노심과의 연계사항 최소화가 가능한 내부 삽입형 핵연료의 상단고정체 형상에 대한 수요가 증가할 것으로 예상되며, 핵연료와 완전구속되는 체결방법으로써 핵연료취급 운전조건에서의 안전성, 신뢰성 및 내구성이 확보된 핵연료 체결장치가 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 소형 모듈형 원자로(Small Modular Reactor) 핵연료 중 내부에 체결용 고정체를 가진 핵연료와 체결이 가능하면서도, 연료취급 안정성과 편의성 향상 및 장치 신뢰성을 증대, 구조 단순화를 통해 유지 보수가 간편하도록 한 미끄럼블럭 방식의 핵연료 체결장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 핵연료 체결장치는, 핵연료 상측에 안착되는 안착부; 상기 안착부에 삽입되어 상하 방향으로 이동하는 구동축; 상기 구동축의 상승 또는 하강시 상기 핵연료에 선택적으로 걸리거나 걸림이 해제되는 걸림부; 및 상기 구동축의 하강시 상기 걸림부를 상기 구동축으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고, 상기 구동축의 상승시 상기 걸림부가 상기 구동축에 접근하는 방향으로 이동되도록 하는 이동조작부;를 포함하여서, 상기 구동축의 하강시 상기 걸림부가 상기 핵연료와 체결되고, 상기 구동축의 상승시 상기 걸림부와 상기 핵연료와의 체결이 해제되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동조작부는, 상기 구동축의 하단에 마련되어 상기 걸림부를 가압하는 가압부; 및 상기 가압부의 하측에 마련되고, 상기 걸림부가 안착되고, 상기 구동축의 중심측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면을 갖는 경사부;를 포함하여서, 상기 구동축의 하강시 상기 가압부가 상기 걸림부를 가압하고, 상기 걸림부는 상기 경사부의 경사면을 따라서 상기 구동축의 중심측으로부터 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 핵연료와 체결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 걸림부는 상기 가압부의 둘레 방향으로 일정 간격으로 이격되어 복수개 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가압부는 하방으로 돌출되어 비스듬이 라운드진 가압면이 형성되고, 상기 걸림부는 상기 가압면에 의해 가압되는 눌림면이 형성되며, 상기 구동축이 하강하여 상기 가압면이 상기 눌림면을 하방으로 가압하면, 상기 걸림부는 상기 경사면을 따라 이동하여, 상기 구동축의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 구동축이 상승하여 상기 가압면이 상기 눌림면과 떨어지면, 상기 가압부가 상기 눌림면을 누르는 힘이 제거되어, 상기 걸림부는 상기 경사면을 따라 하방향으로 미끄러져 이동하면서 상기 구동축의 중심 측으로 이동하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안착부는, 상기 핵연료의 상부에 지지되는 지지판부: 상기 구동축이 삽입되도록 상기 지지판부의 상측으로 돌출되는 돌출부; 내측에 상기 이동조작부를 수용하고, 상기 걸림부가 측벽을 통과하여 출몰할 수 있도록 하는 관통공이 형성된 커버부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 걸림부는, 상기 경사부에 안착되며 상기 구동축으로 갈수록 하향 경사진 안착면이 형성된 슬리이딩부와, 상기 슬라이딩부에 연결되어 상기 관통공을 통해 출몰하는 걸림블럭을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 걸림블럭은, 상기 핵연료 상단부의 내측에 마련된 걸림홈에 삽입되어 상기 핵연료와 면접촉하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경사면에 안내홈이 형성되고, 상기 슬라이딩부에는 상기 안내홈에 삽입되는 돌기부가 돌출 형성되어서, 상기 슬리이딩부는 상기 돌기부가 상기 안내홈에 삽입된 상태로 상기 경사면을 따라서 슬라이딩되거나, 상기 경사면에 돌기부가 형성되고, 상기 슬라이딩부에는 상기 돌기부가 삽입되는 안내홈이 형성되어서, 상기 슬라이딩부는 상기 돌기부가 상기 안내홈에 삽입된 상태로 상기 경사면을 따라서 슬라이딩되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 걸림부의 측면에는 수평 방향으로 연장 형성되는 가이드홈이 형성되고, 상기 관통공의 내측에는 상기 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 핵연료 체결장치는, 소형 모듈형 원자로(Small Modular Reactor) 핵연료 중 그 내부에 체결용 고정체를 가진 핵연료와 체결이 가능하도록 하고, 연료취급의 안정성 및 편의성을 향상시키고, 장치의 신뢰성을 증대시키고, 구조의 단순화를 통하여 유지 보수가 간편하게 하는 효과를 제공한다.
도1 및 도2는 종래 핵연료 체결장치를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에 결합된 모습을 도시한 도면,
도4는 구동축 및 이동조작부를 도시한 도면,
도5는 도4에 걸림부가 결합된 상태를 도시한 도면,
도6은 안착부를 도시한 도면,
도7은 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에 체결이 해제된 상태의 사시도,
도8은 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에서 체결된 상태의 사시도,
도9는 걸림부와 경사부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에 결합된 모습을 도시한 도면이다. 도4는 구동축 및 이동조작부를 도시한 도면이고, 도5는 도4에 걸림부가 결합된 상태를 도시한 도면이다. 도6은 안착부를 도시한 도면이다. 도7은 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에 체결이 해제된 상태의 사시도이고, 도8은 핵연료 체결장치가 핵연료의 상단에서 체결된 상태의 사시도이다. 도9는 걸림부와 경사부를 발췌하여 도시한 사시도이다.
본 발명 실시예에 따른 핵연료 체결장치는, 핵연료(100)의 상단부 내측에 인양용 고정구조를 형성하는 경우, 상기 핵연료(100)를 인출하는데 사용되는 핵연료 체결장치 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다양한 단면 형태, 예컨대 원형, 사각형, 육각형 등의 형태를 가질 수 있는 소형 모듈형 원자로(Small Moudular Reactor)의 핵연료(100)에서 그 내부에 인용을 위한 고정 구조를 갖는 형태에 사용될 수 있다.
본 발명 실시예에 따른 핵연료 체결장치는, 안착부(10), 구동축(20), 걸림부(30), 및 이동조작부(40)를 포함한다.
도3에 도시된 바와 같이, 상기 안착부(10)는 상기 핵연료(100) 상측에 안착된다. 본 실시예에 따르면, 상기 안착부(10)는 지지판부(11), 돌출부(12), 및 커버부(13)를 포함한다.
상기 지지판부(11)는 상기 핵연료(100)의 상부에 지지되는 부분이다. 본 실시예에 따르면, 상기 안착부(10)는 상기 핵연료(100)의 상부 테두리에 걸쳐지도록 형성되고 원형으로 형성된다. 물론 상기 안착부(10)의 형상은 핵연료(100)의 형상에 따라 달라지는 것으로, 원형으로 한정되는 것은 아니다.
상기 돌출부(12)는 상기 지지판부(11)의 상측으로 돌출되어 형성된다. 상기 돌출부(12)는 상기 구동축(20)이 삽입될 수 있도록 중공형의 형태로 이루어진다. 상기 구동축(20)은 상기 돌출부(12)를 삽입 관통하여 결합된다.
상기 커버부(13)는, 상기 지지판부(11)의 하측으로 연장되어 형성된다. 본 실시예에 따르면 상기 커버부(13)는 원통형으로 상기 지지판의 하측으로부터 돌출되고, 상기 이동조작부(40)를 내측에 수용한다. 또한, 상기 커버부(13)의 측벽에는 걸림부(30)가 통과하여 출몰할 수 있도록 관통공(131)이 형성되어 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 관통공(131)은 상기 커버부(13)의 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다. 본 실시예에 따르면 상기 관통공(131)은 3개가 마련된다. 물론, 상기 관통공(131)의 수는 3개로 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다.
상기 구동축(20)은 상기 안착부(10)에 삽입되어 상하 방향으로 이동한다. 상기 구동축(20)과 상기 안착부(10)는 각각 별개의 구동부에 의해 동작하는데, 상기 핵연료(100)와 체결을 위해 이동하는 중에는 상기 구동축(20)과 안착부(10)는 서로 동기화되어 움직이고, 핵연료(100)와 체결작업 및 체결해제 작업 시에는 상기 구동축(20)은 상기 안착부(10)와의 동기화가 해제되어 독립적으로 구동되도록 제어된다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 걸림부(30)는, 상기 구동축(20)의 상승 또는 하강 시 상기 핵연료(100)에 선택적으로 걸리거나 걸림이 해제된다. 상기 걸림부(30)가 상기 핵연료(100)에 걸리는 경우 본 발명에 따른 핵연료 체결장치가 핵연료(100)의 상단부에 체결되며, 상기 걸림부(30)가 상기 핵연료(100)에 걸림이 해제되는 경우 본 발명에 따른 핵연료 체결장치는 핵연료(100)의 상단부와의 체결이 해제된다. 본 발명 실시예에 따르면, 상기 걸림부(30)는 상기 핵연료(100)의 상단부의 내측에 마련된 걸림홈(101)에 선택적으로 삽입되며, 상기 걸림홈(101)에 삽입되면 상기 걸림부(30)는 상기 핵연료(100)이 내주면과 면접촉하게 된다.
상기 이동조작부(40)는, 상기 구동축(20)의 하강시 상기 걸림부(30)를 상기 구동축(20)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고, 상기 구동축(20)의 상승시 상기 걸림부(30)가 상기 구동축(20)에 접근하는 방향으로 이동되도록 한다. 이와 같은 과정에 의해, 상기 구동축(20)의 하강시 상기 걸림부(30)는 상기 핵연료(100)와 체결되고, 상기 구동축(20)의 상승시 상기 걸림부(30)는 상기 핵연료(100)와의 체결이 해제된다.
본 실시예에 따르면, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 이동조작부(40)는 가압부(41)와 경사부(42)를 포함한다.
상기 가압부(41)는 상기 구동축(20)의 하단에 마련되어 상기 걸림부(30)를 가압하기 위해서 마련된다. 본 실시예에 따르면 상기 가압부(41)는 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 콘 형태로 이루어진다.
상기 경사부(42)는 상기 가압부(41)의 하측에 마련된다. 상기 가압부(41)로부터 소정의 간격을 두고 아래에 위치한다. 상기 경사부(42)는 상기 구동축(20)의 단부에 마련되는 베이스부재에 마련된다. 상기 경사부(42)는 원판형의 베이스부재상면에 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 배치되며, 본 실시예에 따르면 3개의 경사부(42)가 마련된다.
상기 경사부(42)는 상기 구동축(20)의 중심 측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면(421)을 구비한다. 상기 걸림부(30)는 상기 경사부(42)에 안착되고 상기 경사부(42)를 따라 슬라이딩 가능하게 조립된다. 구동축(20)의 하강시 상기 가압부(41)가 상기 걸림부(30)를 가압하고, 상기 걸림부(30)는 상기 경사부(42)의 경사면(421)을 따라서 상기 구동축(20)의 중심 측으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 상기 걸림부(30)는 상기 가압부(41)의 둘레 방향을 따라서 일정 간격으로 이격되어 복수 개 마련되며, 상기 걸림부(30)의 개수는 상기 경사부(42)의 개수와 동일하게 구비된다.
구체적으로, 상기 가압부(41)에는 하방으로 돌출되어 비스듬이 라운드진 가압면(411)이 형성되고, 상기 걸림부(30)는 상기 가압면(411)에 의해 가압되는 눌림면(33)이 형성된다. 상기 눌림면(33)은 상기 가압면(411)에 형상에 대응하여 내측으로 오목하게 형성된다.
상기 가압면(411)과 상기 눌림면(33)이 곡면으로 접촉하면서, 상기 구동축(20)이 하강하여 상기 가압면(411)이 상기 눌림면(33)을 하방으로 가압하면, 상기 걸림부(30)는 경사부(42)에 의해 하방으로 이동하지 못하고 상기 경사부(42)의 경사면(421)을 따라서 이동하게 된다. 결과적으로 상기 걸림부(30)는 구동축(20)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 본 실시예에 따르면, 상기 걸림부(30)는 외측으로 밀리면서 수평 방향으로 이동한다.
반면에 상기 구동축(20)이 상승하여 상기 가압면(411)이 상기 눌림면(33)과 떨어지면, 상기 가압부(41)가 상기 눌림면(33)을 누르는 힘이 제거되어, 상기 걸림부(30)는 상기 경사면(421)을 따라 하방향으로 미끄러져 이동하면서 상기 구동축(20)의 중심으로 이동한다.
상기 걸림부(30)는 슬라이딩부(31)와 걸림블럭(32)을 포함한다.
상기 슬라이딩부(31)는 구동축(20)으로 갈수록 하향 경사진 안착면(311)이 형성된 부분으로, 상기 안착면(311)이 상기 경사부(42)에 안착된다. 상기 걸림블럭(32)은 상기 슬라이딩부(31)에 연결되는 부분으로 상기 커버부(13)에 형성된 관통공(131)을 통해 출몰한다. 가압부(41)에 의해 상기 슬라이딩부(31)가 가압될 때, 상기 걸림블럭(32)은 상기 관통공(131)을 통해 외측으로 노출된다. 반대로, 상기 가압부(41)에 의해 가압이 해제되면, 상기 슬라이딩부(31)가 상기 경사면(421)을 따라 하방으로 미끄러지고, 상기 걸림블럭(32)은 상기 관통공(131)을 통해 내측으로 몰입된다.
본 실시예에 따르면, 상기 걸림부(30)의 측면에는 수평 방향으로 연장 형성되는 가이드홈(34)이 형성되고, 상기 관통공(131)의 내측에는 상기 가이드홈(34)에 삽입되는 가이드돌기(132)가 형성된다. 구체적으로, 상기 가이드홈(34)은 슬라이딩부(31)의 측면에 수평 방향으로 형성되고, 상기 가이드돌기(132)는 상기 슬라이딩부(31)가 수평 방향으로 이동하는 위치에 대응하는 위치에 수평 방향으로 상기 관통공(131)의 내측에 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 슬라이딩부(31)가 상기 경사부(42) 위에서 안정적으로 슬라이딩될 수 있도록, 안내홈(313, 422)과 돌기부(312, 423)가 마련될 수 있다.
도9(a)에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 상기 경사부(42)의 경사면(421)에 안내홈(422)을 형성하고, 상기 슬라이딩부(31)에는 상기 안내홈(422)에 삽입되는 돌기부(312)가 돌출 형성되어서, 상기 슬라이딩부(31)는 상기 돌기부(312)가 상기 안내홈(422)에 삽입된 상태로 상기 경사면(421)을 따라서 슬라이딩 가능하게 이루어질 수 있다.
또한, 도9(b)에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따르면, 상기 경사부(42)의 경사면(421)에 돌기부(423)를 형성하고, 상기 슬라이딩부(31)에는 상기 돌기부(423)가 삽입되는 안내홈(313)을 형성하여서, 상기 슬라이딩부(31)의 안내홈(313)에 상기 돌기부(423)가 삽입된 상태로 상기 슬라이딩부(31)가 상기 경사면(421)을 따라서 슬라이딩 가능하게 이루어질 수 있다.
이하, 상기 구성에 따른 핵연료 체결장치의 작용을 구체적으로 설명한다.
핵연료(100)와의 체결을 위해서, 구동축(20)이 안착부(10)에 결합된 상태에서 핵연료(100)의 상측으로 접근한다. 상기 구동축(20)의 하부에는 가압부(41)와 경사부(42)를 갖는 이동조작부(40)가 마련되고, 상기 경사부(42)에는 걸림부(30)가 안착되어 슬라이딩 가능하도록 결합되어 있다. 상기 안착부(10)와 상기 구동축(20)이 상기 핵연료(100)에 접근할 때, 상기 안착부(10) 및 구동축(20)은 동기화 되어 이동한다.
상기 안착부(10)가 상기 핵연료(100)의 상측에 안전하게 안착되면, 상기 안착부(10)와 상기 구동축(20)의 동기화가 해제되고, 상기 구동축(20)이 하강하면서 상기 가압부(41)가 상기 걸림부(30)를 가압한다. 상기 구동축(20)이 하강할 때, 상기 걸림부(30)의 슬라이딩부(31)는 경사부(42)의 경사면(421)을 따라서 이동함으로써, 상기 걸림부(30)는 수평 방향으로 밀려난다.
이때, 상기 관통공(131)에 마련된 가이드돌기(132)는 상기 걸림부(30)에 형성된 가이드홈(34)에 삽입된 상태에서, 상기 걸림부(30)가 상기 커버부(13)의 관통공(131)으로부터 더 돌출되면서, 상기 걸림부(30)는 도8에 도시된 바와 같이 걸림홈(101)에 끼워진다. 상기 걸림블럭(32)은 상기 핵연료(100)에 형성된 관통공(131)의 내주면과 면접촉한다.
상기 걸림부(30)가 상기 걸림홈(101)에 끼워진 상태가 되면 상기 핵연료(100)를 인출할 수 있는 상태가 되며, 상기 안착부(10)와 상기 구동축(20)은 다시 서로 동기화되어 함께 상승하면서 상기 핵연료(100)를 인출한다.
상기 핵연료(100)를 소정의 위치로 이송한 후에, 상기 핵연료(100)를 상기 구동축(20)으로부터 분리하는 방법은 상술한 방법의 역순에 의한다. 즉, 상기 구동축(20)과 상기 안착부(10)의 동기화가 해제되고, 상기 구동축(20)이 상승하면, 상기 가압부(41)가 상기 걸림부(30)를 가압하는 힘이 제거된다.
상기 걸림부(30)는 상기 구동축(20)의 중심측으로 하향 경사진 상기 경사면(421)을 따라서, 중력에 의해 미끄러져 내림으로써 상기 관통공(131)으로부터 몰입된다. 이와 같은 과정에 의해 상기 걸림부(30)는 자연스럽게 상기 걸림홈(101)으로부터 빠져나오게 되어, 도7에 도시된 바와 같이 상기 핵연료(100)와의 체결이 해제된다. 이어서, 상기 구동축(20)과 상기 안착부(10)가 다시 동기화되어 상승하면, 상기 구동축(20)과 상기 안착부(10)가 함께 상기 핵연료(100)의 상측으로부터 멀어지면서 분리된다.
이처럼, 본 발명 실시예에 따른 핵연료 체결장치는, 구동축(20)의 수직 이동에 의해 걸림부(30)가 수평 방향으로 돌출되는 단순한 구동메커니즘을 적용하여 핵연료(100)의 취급시 체결장치의 고장 빈도를 현저히 감소시키고, 단순한 구동방식에 불구하고 상기 걸림부(30)와 상기 걸림홈(101)의 면접촉에 의해 강한 체결력을 제공하여, 다양한 형태의 핵연료(100)에서 취급높이의 제약 없이 사용하여 적용 범위를 획기적으로 확대할 수 있다.
상기 구동축(20)이 걸림부(30)를 수평 방향으로 밀어내는 구조는, 핵연료(100)의 형상, 길이, 무게, 또는 단면구조 등에 무관하게 적용이 가능하여, 다양한 소형 모듈형 원자료의 핵연료(100) 취급을 위해 적용될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.
10... 안착부 11... 지지판부
12... 돌출부 13... 커버부
131... 관통공 132... 가이드돌기
20... 구동축 30... 걸림부
31... 슬라이딩부 311... 안착면
32... 걸림블럭 33... 눌림면
34... 가이드홈 40... 이동조작부
41... 가압부 411... 가압면
42... 경사부 421... 경사면
313, 422 ... 안내홈 312, 423... 돌기부
100... 핵연료 101... 걸림홈

Claims (9)

  1. 핵연료(100) 상측에 안착되는 안착부(10);
    상기 안착부(10)에 삽입되어 상하 방향으로 이동하는 구동축(20);
    상기 구동축(20)의 상승 또는 하강시 상기 핵연료(100)에 선택적으로 걸리거나 걸림이 해제되는 걸림부(30); 및
    상기 구동축(20)의 하강시 상기 걸림부(30)를 상기 구동축(20)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키고, 상기 구동축(20)의 상승시 상기 걸림부(30)가 상기 구동축(20)에 접근하는 방향으로 이동되도록 하는 이동조작부(40);를 포함하여서,
    상기 구동축(20)의 하강시 상기 걸림부(30)가 상기 핵연료(100)와 체결되고, 상기 구동축(20)의 상승시 상기 걸림부(30)와 상기 핵연료(100)와의 체결이 해제되는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동조작부(40)는,
    상기 구동축(20)의 하단에 마련되어 상기 걸림부(30)를 가압하는 가압부(41); 및
    상기 가압부(41)의 하측에 마련되고, 상기 걸림부(30)가 안착되고, 상기 구동축(20)의 중심측에서 외측으로 갈수록 상향 경사진 경사면(421)을 갖는 경사부(42);를 포함하여서,
    상기 구동축(20)의 하강시 상기 가압부(41)가 상기 걸림부(30)를 가압하고, 상기 걸림부(30)는 상기 경사부(42)의 경사면(421)을 따라서 상기 구동축(20)의 중심측으로부터 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 핵연료(100)와 체결되는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 걸림부(30)는 상기 가압부(41)의 둘레 방향으로 일정 간격으로 이격되어 복수개 마련되는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가압부(41)는 하방으로 돌출되어 비스듬이 라운드진 가압면(411)이 형성되고,
    상기 걸림부(30)는 상기 가압면(411)에 의해 가압되는 눌림면(33)이 형성되며,
    상기 구동축(20)이 하강하여 상기 가압면(411)이 상기 눌림면(33)을 하방으로 가압하면, 상기 걸림부(30)는 상기 경사면(421)을 따라 이동하여, 상기 구동축(20)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고,
    상기 구동축(20)이 상승하여 상기 가압면(411)이 상기 눌림면(33)과 떨어지면, 상기 가압부(41)가 상기 눌림면(33)을 누르는 힘이 제거되어, 상기 걸림부(30)는 상기 경사면(421)을 따라 하방향으로 미끄러져 이동하면서 상기 구동축(20)의 중심 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안착부(10)는,
    상기 핵연료(100)의 상부에 지지되는 지지판부(11):
    상기 구동축(20)이 삽입되도록 상기 지지판부(11)의 상측으로 돌출되는 돌출부(12);
    내측에 상기 이동조작부(40)를 수용하고, 상기 걸림부(30)가 측벽을 통과하여 출몰할 수 있도록 하는 관통공(131)이 형성된 커버부(13);를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 걸림부(30)는,
    상기 경사부(42)에 안착되며 상기 구동축(20)으로 갈수록 하향 경사진 안착면(311)이 형성된 슬라이딩부(31)와, 상기 슬라이딩부(31)에 연결되어 선택적으로 상기 핵연료(100)에 걸리거나 걸림이 해제되는 걸림블럭(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 걸림블럭(32)은, 상기 핵연료(100) 상단부의 내측에 마련된 걸림홈(101)에 삽입되어 상기 핵연료(100)와 면접촉하는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 경사면(421)에 안내홈이 형성되고, 상기 슬라이딩부(31)에는 상기 안내홈에 삽입되는 돌기부가 돌출 형성되어서, 상기 슬라이딩부는 상기 돌기부가 상기 안내홈에 삽입된 상태로 상기 경사면(421)을 따라서 슬라이딩되거나,
    상기 경사면(421)에 돌기부가 형성되고, 상기 슬라이딩부(31)에는 상기 돌기부가 삽입되는 안내홈이 형성되어서, 상기 슬라이딩부(31)는 상기 돌기부가 상기 안내홈에 삽입된 상태로 상기 경사면(421)을 따라서 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 걸림부(30)의 측면에는 수평 방향으로 연장 형성되는 가이드홈(34)이 형성되고,
    상기 관통공(131)의 내측에는 상기 가이드홈(34)에 삽입되는 가이드돌기(132)가 형성된 것을 특징으로 하는 핵연료 체결장치.

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