KR20010066910A - 가압수형 원자로 내의 핵연료 조립체용 방사선 유도 성장지시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자로 코어 내의 원자로 핵연료 조립체의 연료 소비에 기인한 방사선 유도 성장을 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 핵연료 조립체에 관한 것으로서, 특히 원자로 내의 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장을 결정하는 장치에 관한 것이다.
원자로는 연료 보급 뿐만 아니라 주기적인 유지보수 및 검사를 필요로 한다. 연료 보급은 핵연료 조립체를 포함하는 원자로 코어 위의 원자로 용기 내에 위치된 설비 및 장치의 제거하는 단계를 포함하는데, 여기서 각각의 핵연료 조립체는 스페이서 및 상하부 이음판에 의해 평행하게 유지되거나 지지된 핵연료봉을 갖추고 있다. 핵연료 조립체는 하부 코어 지지판에 의해 원자로 코어 내에 지지되어 있으며, 하단부가 하부 코어 지지판의 소정의 위치에 위치된 핵연료 조립체의 상부를 정렬시키는 작용을 하는 상부 코어 지지판을 향해 상방으로 연장하므로, 핵연료 조립체는 서로 평행하게 된다. 핵연료 조립체의 상부 이음판은 조립체가 항상 하부 코어 지지판 상에 견고하게 고정되도록 하는 가압 스프링을 포함한다.
핵연료 조립체의 스팬(span)을 따르는 상부 이음판의 솔리드부의 상부와 원자로의 상부 코어 지지판의 하측 사이의 거리는 원자로 공정에 기인한 조립체의 방사선 유도 성장을 위한 사용가능한 공간을 결정한다.
핵연료 조립체의 길이 및 성장을 결정하고, 핵연료 조립체의 이음판 가압 스프링이 접촉하고 상부 코어 지지판의 하측에 대항하여 주어진 양으로 가압된 후의 성장을 위한 유용한 공간을 할당하는 방법은 복잡하고 불안정한 측정 및 계산을 요구한다. 코어판 갭에 대한 상부 이음판을 직접 측정하기 위한 수단은 현재까지 공지되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 따른 구성의 문제점을 극복하며, 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이의 갭을 결정하여, 궁극적으로 방사선 유도 성장으로부터 발생된 핵연료 조립체의 성장을 결정하는 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 가압수형 원자로용 핵연료 조립체를 도시한 도면.
도 2는 가압수형 원자로 핵연료 조립체의 상부 및 상부 이음판 내에 위치된 상부 코어 지지판의 정렬핀을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 가압수형 원자로 핵연료 조립체용 방사선 유도 성장 지시 장치의 실시예를 나타내는 도 1의 핵연료 조립체의 상부 및 상부 코어 지지판을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 가압수형 원자로 핵연료 조립체용 방사선 유도 성장 지시 장치의 다른 실시예를 나타내는 도 1의 핵연료 조립체의 상부 및 상부 코어 지지판을 개략적으로 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 핵연료 조립체 12 : 하부 이음판
14 : 가이드 관 16 : 스페이서 격자
18 : 연료봉 20 : 핵연료 펠릿
30 : 제어봉 37 : 상부 이음판
38 : 정렬 구멍 39 : 이음판 가압 스프링
90 : 상부 코어 지지판 92 : 정렬핀
본 발명의 일실시예에 따르면, 방사선 유도 성장 지시 장치는 상부 코어 지지판을 갖춘 원자로 코어 내에 위치되고 상부 이음판을 갖춘 가압수형 원자로 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장을 결정하기 위해 제공되는데, 방사선 유도 성장 지시 장치는 비탄성 압축가능한 구조 부재를 포함하며, 이러한 비탄성 압축가능한 구조 부재는 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이에 배치되고 상부 이음판의 상부에 고정되며 방사선 유도 성장의 결과인 상부 코어 지지판에 대한 핵연료 조립체의 이동에 기인하여 압축되도록 상부 코어 지지판과 접촉한 상태로 연장한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 방사선 유도 성장 지시 장치는 상부 코어 지지판을 갖춘 원자로 코어 내에 위치되고 상부 이음판을 갖춘 가압수형 원자로 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장을 결정하기 위해 제공되는데, 방사선 유도 성장 지시 장치는 봉을 포함하며, 이러한 봉은 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이에배치되고, 상기 봉의 기단부는 상부 이음판의 상부 내로 형성된 개구 내에 위치되며, 방사선 유도 성장의 결과인 코어 상부 지지판에 대한 핵연료 조립체의 이동에 기인하여 봉의 말단부가 개구 내로 더 압축되도록 상기 봉의 말단부는 상부 코어 지지판과 접촉한 상태로 연장한다.
도 1은 하부 이음판(12), 가이드관(14), 가이드관(14)을 따라 이격된 스페이서 격자(16), 반경 방향으로 이격되어 있고 스페이서 격자(16)에 의해 지지된 연료봉(18), 인스투루멘테이션 관(28), 가이드관의 상단부에 부착된 상부 이음판(37), 및 이음판 가압 스프링(39)을 포함하는 가압수형 원자로(PWR) 핵연료 조립체(10)를 도시하고 있다. 각각의 연료봉(18)은 일반적으로 핵분열물질로 구성된 핵연료 펠릿(20), 및 연료봉을 밀봉하는 상단 플러그(22) 및 하단 플러그(24)를 포함한다. 플레넘 스프링(plenum spring, 26)은 연료봉 내에 펠릿의 위치를 유지한다. 냉각제/감속제로서의 물이 핵연료 조립체를 통해 상방으로 펌핑되며, 이에 의해 연료봉에 의해 발생된 열이 제거된다. 핵분열 반응의 제어를 조력하기 위해 사용되는 제어봉(30)이 가이드관(14) 내에 배치되어 있다. 여러 제어봉이 서로 그룹을 이루고 있으며, 각각의 제어봉은 중앙의 원통형 부재(34)에서 서로 언결되어 있는 방사형 아암(32)을 갖춤으로써 제어봉 클러스터 제어 기구(36)를 형성하는데, 이러한 제어봉 클러스터 제어 기구는 클러스터 내의 제어봉을 가이드관 안팎으로 및 핵연료 조립체 안팎으로 수직하게 상하 이동시킨다. 가압수형 원자로의 상부 이음판(37)은 상부 코어 지지판(90)의 정렬핀(92)이 상부 이음판의 정렬 구멍 내에 위치되도록 구성되어 있다.
도 2는 일반적인 PWR 핵연료 조립체의 상부를 개략적으로 나타내며, 이음판 가압 스프링(39)(도시 안됨)을 갖춘 상부 이음판에 형성된 정렬 구멍(38)을 통해 배치된 정렬핀(92)을 갖춘 상부 이음판(37) 및 상부 코어 지지판(90)을 도시하고 있다.
본 발명에 따르면, 방사선 유도 성장 지시 장치는 상부 이음판의 상부 상에 부착되거나 고정되고 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이에 배치된 기구가 제공되는데, 압축되는 경우 공지된 핵연료 조립체의 상부 이음판 높이 치수에 대해 높이가 감소한다. 이러한 기구는 핵연료 조립체가 코어 내에 설치된 후 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이에서 압축되며, 상부 코어 지지판은 핵연료 조립체와 주변 원자로 코어 구조물 사이의 열팽창차에 의해 그리고 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장의 결과로 정위치에 놓이게 된다. 유연하게 변형되거나 또는 힘에 의해 비탄성적으로 압축된 기구를 제공함으로써, 조립체의 팽창에 유용한 핵연료 조립체의 상부 코어판에 대한 상부 이음판의 갭이 기구의 압축된 높이를 측정하는 측정 기구에 의해 연료 싸이클 말미에서 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 얇은 벽관 또는 중공형관이 핵연료 조립체의 상부 이음판의 위치에 고정되는데, 이 위치에서 중공형관은 원자로 상부 코어 지지판과 상호작용할 수 있으며, 핵연료 조립체의 열팽창 및/또는 방사선 유도 성장에 기인하여 상부 코어판에 대한 상부 이음판의 갭의 점진적으로 감소한다. 관은 비교적 작은 힘(즉, 10파운드 미하)으로 압축되며, 상부 코어 지지판이 연료 보급 또는 코어의 다른 유지보수를 위해 제거될 때 소성변형된 형태를 유지할 것이다. 관은 그의 둘레부에 걸쳐서 그의 길이를 따라 연장하는 벌집형태의 구멍을 포함할 수 있다.
제 2실시예예서, 봉 또는 로울형 핀은 핵연료 조립체의 상부 이음판의 상부면 내의 구멍으로 가압끼워맞춤된다. 핵연료 조립체가 원자로 내에 설치될 때, 봉 또는 핀의 높이는 상부 코어 지지판의 하측과 접촉하도록 선택된다. 핵연료 조립체가 방사되고, 방사선 유도 성장이 일어날 때, 핀은 핀 가압이 핵연료 조립체의 완전 성장 포텐셜을 허용하기에 충분한 깊이로 예비드릴가공된 구멍 내로 더 가압된다.
도 3을 참조하면, 방사선 유도 성장 지시 장치(50)는 핵연료 조립체의 상부 이음판(37)과 상부 코어 지지판(90)(도 1에도 도시됨) 사이에 위치된 관(52)을 포함한다. 관(52)은 그의 둘레부를 따라 반경 방향 및/또는 방사형 위치에서 관벽을 통해 연장하는 개구(54)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2실시예에서, 도 4에 도시된(도 1에도 도시됨) 방사선 유도 성장 지시 장치(50)는 상부 이음판(37) 내의 구멍(40) 내로 가압끼워맞춤되는 봉 또는 로울형 핀(56)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 핵연료 조립체가 원자로 내에 설치될 때, 봉 또는 핀(56)의 높이는 상부 코어 지지판(90)의 하측과 접촉하도록 선택된다. 핵연료 조립체가 방사될 때, 핀 또는 봉(56)은 구멍(40) 내로 더 가압된다.
전형적인 원자로에 있어서, 방사선 유도 성장 지시 장치는 핵연료 조립체의 수명에 대해 상부 코어 지지판과 상부 이음판의 갭의 지시를 제공하도록 약 1인치,보다 일반적으로는 0.8인치의 압축가능한 범위를 요구한다. 장치의 압축 높이는 깊이 측미계(depth micrometer) 또는 다른 유사한 기구로 측정되는 기술 분야에서 공지된 바와 같이 연료 검사 목적을 위해 필수적인 경우에는 개조될 수도 있다.
본 발명은 상부 코어 지지판과 나머지 핵연료 조립체의 거리를 결정하도록 연료 소모 또는 노출의 함수로써 상부 코어 지지판과 유용한 핵연료 조립체의 거리를 정확하게 할당하여 핵연료 조립체의 유효 수명을 결정할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예에 대해 기술되었지만, 당업자들은 본 발명의 개념 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 개조가 가능함을 이해할 것이다.
상기한 본 발명에 의하면, 복잡한 구성 및 계산을 요구하는 종래 기술에 따른 구성의 문제점을 극복하여 간단하고 정확하게 상부 이음판과 상부 코어 지지판 사이의 갭을 결정하여, 궁극적으로 방사선 유도 성장으로부터 발생된 핵연료 조립체의 성장을 결정할 수 있다.
Claims (9)
- 상부 코어 지지판을 갖춘 원자로 코어 내에 위치되고 상부 이음판을 갖춘 가압수형 원자로 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장을 결정하기 위한 방사선 유도 성장 지시 장치로서,상기 상부 이음판과 상기 상부 코어 지지판 사이에 배치되고 상기 상부 이음판의 상부에 고정되며 방사선 유도 성장의 결과인 상부 코어 지지판에 대한 핵연료 조립체의 이동에 기인하여 압축되도록 상부 코어 지지판과 접촉한 상태로 연장하는 비탄성 압축가능한 구조 부재를 포함하는 방사선 유도 지시 장치.
- 제 1항에 있어서, 비탄성 압축가능한 구조 부재가 중공형 관인 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 중공형 관은 10파운드 이하의 압축력으로 압축되는 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 3항에 있어서, 상기 중공형 관은 둘레부를 갖추고 있고 상기 둘레부를 통해 다수의 구멍이 형성되어 있는 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 비탄성 압축가능한 구조 부재가 봉인 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 5항에 있어서, 상기 봉의 일단부는 상기 핵연료 조립체의 상부 이음판의 상부면 내에 있는 개구 내에 위치되는 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 봉은 10파운드 이하의 압축력에 응답하여 압축되는 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 상부 코어 지지판을 갖춘 원자로 코어 내에 위치되고 상부 이음판을 갖춘 가압수형 원자로 핵연료 조립체의 방사선 유도 성장을 결정하기 위한 방사선 유도 성장 지시 장치로서,상기 상부 이음판과 상기 상부 코어 지지판 사이에 배치되는 봉을 포함하며,상기 봉의 기단부는 상기 상부 이음판의 상부 내로 형성된 개구 내에 위치되며, 상기 봉의 말단부는 방사선 유도 성장의 결과인 상기 코어 상부 지지판에 대한 상기 핵연료 조립체의 이동에 기인하여 상기 봉의 말단부가 상기 개구 내로 더 압축되도록 상기 상부 코어 지지판과 접촉한 상태로 연장하는 방사선 유도 성장 지시 장치.
- 제 8항에 있어서, 방사선 유도 성장의 결과로서 상기 상부 코어 지지판을 향한 상기 핵연료 조립체의 이동에 대응하는 거리로 상기 봉이 상기 개구내로 가압될수 있도록, 상기 상부 이음판의 상부에 형성된 개구는 상기 상부 이음판 내로 소정 깊이로 연장되어 있는 방사선 유도 성장 지시 장치.
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