KR20000069365A - 핵 연료봉 다발 집합체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 퓰러봉(1)는 핵 연료 펠릿을 함유하는 핵 연료봉을 간격 그리드 형태로 지지 골격체에 장입시켜 핵 연료 소자를 집합시키는데에 사용하기 위해 제공된다. 상기 퓰러봉(1)는 관형 몸체를 가지고 있으며, 상기 관형 몸체의 최소한 전방 또는 선두 부분은 탄소 섬유로 만들어진 것이다.

Description

핵 연료봉 다발 집합체{Assembly of nuclear fuel rods bundle}

퓰러 봉으로는 그의 중심 밑으로 잠금 봉을 운반하는 슬리브 형태의 것이 잘 알려져 있다. 슬리브와 잠금 봉은 둘 다 연료 골격체를 지나고, 콜릿(collet)를 경유해서 연료 봉의 하부 봉단 마개에 부착할 수 있을 정도의 충분한 길이를 가지고 있다. 콜릿은 외형 측면도가 원통 형태로서 한쪽 선단에서 부터 축 방향으로 갈라져서 3개의 뾰족한 기구 또는 갈퀴가 있다. 이들 칼퀴는 연료 봉으로 선단 마개가 들어가도록 보통 서로 가까이 있다. 이들은 떨어져서 힘을 받게 되고, 콜릿의 중심 아래쪽을 향해서 이동하게 되는 잠금 봉에 의해서 봉단 마개를 안쪽에서 개방을 유지하게 된다. 퓰러 봉이 골격체 안쪽 위치로 연료 봉을 밀어 넣은 후에 잠금 봉은 콜릿으로부터 멀리 밀려져서 다시 갈퀴가 서로 가깝게 되고 퓰러 봉은 연료 봉으로 부터 제거되게 된다.

퓰러 봉은 금속성 재료로 된 스틸 튜브로 이루어져 있다. 치수적으로 퓰러 봉은 4 m 길이가 되어야 하며, 약 8 mm의 직경을 가져야 한다. 그 이유는 길이는 길고 호리호리해야 하며, 고유 변형력이 커야 하기 때문이다. 이러한 변형력은 장입 시 중대한 편향력 때문에 사용 도중에 전체적으로 계속된다.

골격체를 통해서 퓰러 봉이 통과하는 동안에, 연료 봉과 연결하기 위해서, 퓰러 봉의 선두 선단은 최대한 일정 거리, 즉 골격체의 인접하는 그리드 간의 거리에서는 지지되지 않게 된다. 이 거리는 0.5 mm일 수 있으며, 지지되어 있지 않은 퓰러 봉의 선두 선단이 축 늘어져서 정렬되지 않게 되는데 충분하다. 따라서, 앞쪽 선단은 다음 그리드에 있는 구멍이나 셀로 들어가지 않게 된다. 다른 한편으로는, 퓰러 봉의 앞쪽 선단은 셀 벽면을 때릴 것이고, 손상을 입게 되며, 또한 그리드도 손상을 입거나 이들 모두가 손상을 입을 수 있다.

본 발명은 핵 연료 펠렛을 포함하고 있는 다수개의 핵 연료봉을 간격 그리드 형태로 지지 골격체에 장입하는 핵 연료 소자를 조립하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 길고 가느다란 연료봉을 사용하는 가압 경수로(PWR)에 사용하기 위한 연료 소자 집합체에 관한 것이다. 이러한 봉들이 골격체로 밀려지면, 봉들은 고유의 연약성 때문에 휘어지는 경향이 있다. 따라서, 이러한 봉들은 실제로, 밀어서 골격체에 장입하고 있다. 이것을 달성하기 위해서, 퓰러 봉(puller rod)과 같이 잘 알려진 장치가 사용되고 있다. 이러한 퓰러 봉은 골격체의 그리드를 지나서 그의 선두 선단은 연료봉의 선단과 맞물리게 된다. 이때, 퓰러 봉은 골격체를 통해서 뒤로 밀려지며, 골격체 안쪽 위치로 연료봉을 밀게 된다. 특히, 본 발명은 퓰러 봉과 관련된 것이다.

본 발명을 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 퓰러봉의 전방 또는 선두 선단의 단면도이다.

도 2는 사용 상태에서의 퓰러봉에 작용하는 힘을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따르면, 관형 몸체를 가지며, 상기 몸체의 최소한 전방 또는 선두 부위가 탄소 섬유로 만들어진 퓰러봉을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 퓰러봉은 전부 탄소 섬유로 만들어진 관형 몸체일 수 있다. 그러나, 상기 봉이 선두 선단이고, 봉이 골격체에 있는 하나의 그리드에서 그 다음 그리드로 전진할 때 외팔보로 되어지는 콜릿을 운반하므로 관형 몸체의 선두 또는 전방 부위만 탄소 섬유로 만드는 것이 바람직할 수 있다.

더욱 바람직하게는 탄소 섬유로 만들어진 퓰러봉의 관형 튜브의 길이는 최소한 골격체에 있는 인접하는 그리드 간의 길이이다. 예를 들어, 탄소 섬유 길이는 대체적으로 인접하는 그리드 간의 간격과 같다.

또한, 퓰러봉의 탄소 섬유 부위의 외부 표면을 보호막으로 코팅하는 것이 바람직하다. 이것은 봉의 사용 과정에서 마모를 줄일 수 있으며, 봉이 골격체를 통과할 때 퓰러봉에서 골격체 그리드로 탄소가 전이되는 것도 방지할 수 있다.

또한, 상기 보호막은 무전해 닉켈 도금 또는 크롬 도금과 같은 금속 도금이 바람직하다.

도 1은 퓰러봉(1)의 선두 또는 전방 선단을 예시한 것이다. 이 퓰러봉(1)은 튜브(3) 형태이며, 칼퀴(7)가 있는 콜릿(5)을 가지고 있다. 튜브(3) 안에 자리잡고 있는 것은 봉(9)이다. 사용할 때, 이 봉은(9)는 칼퀴(7)와 떨어져서 힘을 가하기 위해서 튜브(3)에 대해서 앞으로 이동하며, 이때 퓰러봉이 연료봉의 선단과 결속되게 된다.

퓰러봉(1)의 튜브(3)의 일부는 스틸로, 일부는 탄소 섬유로 형성되어 있다. 탄소 섬유 부분은 퓰러봉의 전방 또는 선두 선단 부분으로서 전체 길의 약 1/3을 차지하고 있다. 이 탄소 섬유 부분은 그 외부 표면이 크롬으로 도금되어 있다.

첨부 도면의 도 2와 관련해서, 퓰러봉에 작용하는 힘을 예시한 것이다. 사용시 봉단장입과 함께 지지 외팔보로 언급할 수 있는 퓰러봉에 작용하는 힘을 예시하고 있다. 퓰러봉의 선단에서의 편차는 작동시 퓰러봉 길이와 지지대 위치의 함수가 된다. 퓰러봉의 상부에 있는 임계 부분에서 아래 방향으로 힘을 가함으로써 봉단에서의 편차는 최소가 되어 수동적인 간섭 없이 골격체를 퓰러봉이 연속해서 통과하게 된다. 이 전방 부위에 걸쳐 보통 스틸 관형 튜브를 대체하기 위한 전방 탄소 부분의 조건은 즉, 봉단의 편차를 최소로 감소시키는 것과 동일한 효과를 달성하게 된다.

Claims (5)

1. 핵 연료 펠릿을 함유하는 핵 연료봉을 간격 그리드 형태로 지지 골격체에 장입하여 핵 연료 소자를 집합시키는데 사용하기 위한 퓰러봉에 있어서, 상기 장치는 관형 몸체를 가지고 있으며, 상기 관형 몸체의 최소한 전방 또는 선두 부분은 탄소 섬유로 만들어진 것을 특징으로 하는 퓰러봉.
2. 제 1항에 있어서, 탄소 섬유로 만들어진 퓰러봉 부분은 지지 골격체에 있는 인접하는 그리드 간의 거리와 최소한 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 퓰러봉.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 퓰러봉의 탄소 섬유 부위의 외부 표면은 보호막으로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 퓰러봉.
4. 제 3항에 있어서, 상기 보호막은 금속 도금인 것을 특징으로 하는 퓰러봉.
5. 제 4항에 있어서, 상기 금속 도금은 무전해 닉켈 도금 또는 크롬 도금인 것을 특징으로 하는 퓰러봉.