KR20010111485A - 연료봉을 핵 연료 조립부 안으로 장전시키기 위한 설비 - Google Patents

Abstract

장전용 핵 연료 조립부들을 위한 설비로서, 각 조립부는 시트(sheet) 상태로 분배된 연료봉을 받아들이기 위해 평행한 위치를 정해주는 골격 구조로 구성되며, 상기 설비는, 수평 위치에서 골격 구조를 받아들이기 위한 강성의 골격-수용방식의 구조(22), 봉 배치에 해당하는 한 배치에서 장전하기 위한 수용방식의 봉을 위한 봉-수용방식의 연료고(16) 그리고, 복수 개의 봉들이 연료고로부터 골격 구조로 동시에 미끄러질 수 있게 해주는 풀링 요소 또는 푸싱 요소의 블럭으로 구성되는 풀링 벤치 또는 푸싱 벤치(26)로 구성되고, 골격 구조-수용방식의 구조는 엑튜에이터에 의해 밀폐되는 급속 커플링 수단과 비커플링 수단에 의하여 탈착되는 방식으로 구성되는 특수한 유형의 조립부에 각각이 해당되는 복수 개의 세트들로부터 일련의 클램프 세트가 취해질 수 있도록 해주는 벤치로 구성되고, 각 블럭이 특수한 안내 배분에 해당하는 활성 풀링 요소 또는 푸싱 요소의 배치를 갖는 복수 개의 블럭들로부터 선택된 풀링 요소 또는 푸싱 요소들을 선택하기 위한 블럭을 받아들이도록 풀링 벤치(26)가 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 장전용 핵 연료 조립부들을 위한 설비에 대하여 제시하고 있다.

Description

연료봉을 핵 연료 조립부 안으로 장전시키기 위한 설비{INSTALLATION FOR LOADING FUEL RODS IN A NUCLEAR FUEL ASSEMBLY}

원자로를 구성하는 현존하는 조립부들의 구조는 저마다 서로 다르다. 일반적으로 가압 수형(加壓水型) 원자로(pressurized water reactor)는 바닥 노즐을 꼭대기 노즐에 연결시키고 정규 배열 내의 연료봉을 유지시키기 위한 격자(grid)를 수송하는 안내 튜브(guide tube)들로 이루어지는 골격(skeleton)으로 구성된다. 비등수형 원자로(boiling water reactor)를 위한 연료 조립부들은 다양한 구조를 가지고 있다. 흔히, 이들은 두 개의 노즐을 내부 연결시키고 길이 방향으로 중앙 튜브 상에서 미약한 정도로 "부유(float)"하기 위해 설치된 격자들을 수송하는 중앙 튜브를 포함하는 골격 구조로 구성된다. 기타 다른 경우로는, 골격 구조가 복수 개의 길이 방향 구조 튜브들로 구성되는 사례인데, 이때 구조 튜브들은 두 개의 노즐들을 내부 연결시키고, 각각이 연료봉 다발(bundle of fuel rods)에 의해 점유되어 있고 실지적으로 정방형인 가상 구역(virtual sector)에 할당되어 있다. 그러나,다른 조립부들은 육각형 단면이다.

핵 연료 조립부들을 장전시키고, 얇은 시트(sheet)로 배열된 위치들을 받아들이는 평행 연료봉을 정해주는 골격 구조를 포함하는 부위들을 장전시키기 위한 수많은 설비들이 이미 알려져 있다. 그러한 설비는,

- 수평 위치로 골격 구조를 받아들이기 위한 강성의 구조(rigid structure),

- 장전될 조립부에서의 봉 배치에 해당하는 배치 내에 위치하고 있고, 장전될 수용방식의 봉(receiving rod)을 위한 연료고(庫)(magazine), 그리고

- 연료고로부터 수용방식의 골격 구조에 이르기까지 통상 시트별로 하나씩 차례 차례 봉을 밀거나 당기기 위한 벤치(bench)로 구성된다.

프랑스 특허 FR-A-2 709 202에 공시된 것과 같은 종류의 설비를 살펴보면, 하나의 가압 수형 원자로에 대하여 연료 조립부의 골격 안쪽으로 봉을 장전시킬 수 있게 되어 있다. 그러한 설비에 의하여 만족할 수도 있는 결과가 산출되지만, 이것이 주어진 유형의 장전 조립부로부터, 예컨데, 배열에서 상이한 분포를 갖는 봉 및 안내 튜브와 상이한 정점(pitch)에서 상이한 분포를 갖는 봉을 포함하는 장전 조립부로 바뀔 필요가 있을 때, 주요 변경 및 설치 시 상당한 소요 시간이 요구된다.

상기의 단점은 모든 다른 현존하는 장전 설비가 공유하고 있는 것들이다.

본 발명은 연료봉(棒)(fuel rod)을 골격 구조(skeleton structure) 안으로 삽입하기 위한 핵 연료 조립부(assemblies)를 구성하기 위한 장전용 설비(loading installation)에 관한 것이다.

- 도 1은 선도(diagram)식으로 표현한 평면도로서, 연료봉 공급부로부터 조립부 전달부위에까지 장전 설비 내의 장치가 어떻게 분포되는지를 보여준다.

- 도 2는 도 1 설비의 푸싱 벤치 구성 파트(pulling bench forming part)를 입면도를 선도식으로 나타낸 것이다.

- 도 3은 도 2의 푸싱 벤치의 한 프레임에 대한 입면도를 도시한 것이다.

- 도 4는 도 2의 푸싱 벤치의 운반대를 보여주는 입면도를 도시한 것이다.

- 도 5는 푸싱 벤치에 고정시키기 위하여 탈착 가능하게 되어 있는 끌어 당김 봉 선택 블럭(draw bar selection block)에 대한 정면도를 도시한 것이다.

- 도 6은 거꾸로 놓인 벤치에 의하여 구성된 조립부 골격 구조를 받아들이기 위한 강성 구조를 도시한 입면도이다.

- 도 7은 도 2의 거꾸로 놓인 장치와 함께 거꾸로 놓인 벤치의 빔을 도시한 입면도이다.

- 도 8은 진동용 벤치(rocking bench)와 함께 사용될 수 있는 생물학적 보호개용 입면도를 선도식으로 잘라서 도시한 것이다.

- 도 9는 도 8의 좌측으로부터 보여지는 생물학적 보호개에 대한 도면으로 도 8의 선 IX-IX 상의 단면이 부분적으로 도시되어 있다.

- 도 10은 전체 벤치와 봉을 받아들이기 위한 골격 구조 사이에서 거꾸로 놓인 벤치 상에 위치하기 위하여 삽입부를 포함하는 연료고를 도시한 것이다.

-도 11은 비등수형 핵 원자로(BEW)와 제 위치에 잠금이 가능한 클램프를 위한 조립부의 봉 배열을 정해주는 격자를 도시한 것으로 도 6의 좌측면도이다.

- 도 12는 도 11과 유사한 도면으로 가압수형 원자로 (PWR)에 대한 조립부를 장전시키기 위한 격자 및 클램프를 보여주고 있다.

- 도 13은 봉이 너무 멀리 당겨지지 않았다고 확인시켜 주는데에 사용할 수 있는 탈착 가능한 암(arm)을 도시한 선도식 입면도이다.

본 발명에서는 특히, 한가지 유형의 조립품 제작으로부터 기타 다른 유형의 제작으로 변환이 필요할 때 마다 단 기간의 설치 소요시간을 갖는 경수 핵 원자로용 연료 조립부 일괄처리(fuel assembly batches)를 제공하여 높은 수준의 활용 시유연성(high degree of flexibility in use)을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 핵 연료 조립부를 구성하기 위한 설비를 제공하고 있으며, 그 설비는,

- 수평 위치로 골격을 받아들이기 위한 강성 구조,

- 조립부 내에서 봉의 배치에 해당하는 배치 시 장전을 위하여 봉을 받아들이는데 사용될 연료고, 그리고,

- 복수 개의 봉이 연료고로부터 골격 구조의 내부로 동시에 미끄러질 수 있도록 해주는 풀링 요소 또는 푸싱 요소의 블럭으로 구성된 풀링 봉 또는 푸싱 봉용 벤치로 구성되는 것을 특징으로 하는 설비로서, 상기 푸싱 벤치는 복수 개의 블럭들로부터 푸싱 요소 또는 풀링 요소를 위한 하나의 블럭을 받아들이기 위해 설계되고, 각 블럭은 특수 세트의 안내 판들에 해당하는 풀링 요소 또는 푸싱 요소들만을 활성화시키므로, 수용방식의 구조는 일련의 클램프들이 복수 개의 세트들로 부터 선택될 수 있게 해주는 하나의 벤치를 포함하며, 상기 세트들 각각은 엑튜에이터에 의해 밀폐되는 급속 커플링 또는 비커플링에 의해 탈착 가능하게 결속되어 있는 특수한 유형의 조립부에 해당하는 것을 특징으로 한다.

수용방식의 연료고는 일반적으로 복수 개의 세트로 된 안내 판들 중 어느 하나를 받아들이기 위한 홈과 함께 제공되는 하나의 하우징으로 구성되며, 상기 각 세트는 조립부를 위하여 고안된 배열을 재생산하는 특수 배열과 부합된다.

그럼에도 불구하고, 각 유형의 조립부에 대한 특수 유형의 연료고도 제공할 수 있다.

서 너개의 구성품들만 교체함으로써, 상이한 봉 분배 정점치(different rod distribution pitches), 상이한 개수로 배열된 봉, 그리고 배열된 빈 위치의 상이한 분배상태에 기계를 적용시킬 수 있다.

봉들 중 적어도 일부는 우라늄 산화물 뿐만 아니라, 플루토늄 산화물, 그리고 기타 다른 트랜스우라늄 원소로 된 가능한 산화물에 이르기까지 포함하는 연료 조립부를 사용하는 것은 점점 흔한 일이 되어가고 있다.

방사능에 노출된 작업자의 위험을 감소시키고자, 본 발명은 선별적으로 보조 운반대(carriage)에 의해 수행되는 수용방식의 연료고가 운반대의 꼭대기 면에 반해 견디고 있는 U-자형 절단면을 갖는 생물학적 보호 덮개에 의해 보호된다. 또한, 조립부 골격 구조의 강성 수용방식의 구조는 생물학적 보호 덮개를 받아들이도록 설계되었는데, 종종 복수 개의 파트들로 구성되어 적용되는 상기 보호 덮개는 별도로 탈착될 수 있다. 그 결과, 필요하다고 드러난 어떤 중간개입(intervention)시에도 미량의 노출만을 야기하게 되는 것이다.

작업자에 의한 중간개입의 필요성을 추가로 감소시키고자, 전체 작동 과정이 단계별로 중앙 처리 컴퓨터와 내부에 장전된 다수의 프로그램을 내장할 수 있는 제어 요소에 의하여 제어될 수 있으며, 상기 제어 요소 각각은 상이한 유형의 조립부와 부합하게 된다. 또 다른 해결방안으로는 원격 제어되는 전기 엑튜에이터나 공압 엑튜에이터와 같은 엑튜에이터들을 제공하는 것이다.

두 경우 모두, 설비에 작업자가 가까이 접근하는 경우는 한가지 유형의 제작에서 다른 유형으로 변환할 때 필요한 변경 사항을 수행하는 데에만 요구될 뿐, 그외에는 접근할 필요 없다. 단, 설비로의 접근과 같은 작업들은 설비가 어떠한 핵 연료도 포함하지 않았을 때 수행될 수 있는 것이다.

위에 기술된 특성과 기타 다른 사항들은 제한없이 많은 예들에 의해 주어져 있는 발명의 특수한 실시예들과 함께 제시된 설명 및 다음의 도면들을 참조하면 명백히 알 수 있다. 이제 도면에 관해 간단히 설명하고자 한다.

아래에 기술된 설비는 프랑스 특허 번호(92/05321)에 공시된 사항이나 이에 해당하는 미국 특허 (번호 5 317 609)로서 본 명세서의 참고 자료가 되고 있는 내용에 공시된 일반적 구조와 비견할 만하다.

결과적으로, 아래에 제시된 설명은 본질적으로 위에 언급된 원조격(original) 설비의 구성 요소들에 관한 것이다.

완성된 설비는 예컨데 모노레일(monorail)에 의하여 수송되는 권양기(捲揚機)(winch)와 같은 핸들링 수단(handling means)이 제공되어 있는 홀(hall) 안에 배치된 장치에 의해 구성될 수 있다. 설비는 속이 빈 골격 구조(도시 안됨)를 공급하기 위한 수단과 장전될 봉을 포함하는 용기(vessel)를 공급하기 위한 수단도 포함한다. 용기가 전달하는 봉들이 방사성을 띌 때, 특히, 소위 "MOX" 봉이라 불리우며 우라늄과 플루토늄 산화물 알들을 포함하고 있는 방사성 물질이 적용될 경우, 상기 용기들에는 생물학적 보호개가 제공된다. 내부에 차례 차례 정현파 경로를 따라가는 낙수형 운반대(waterfall carriage)로부터 봉들이 전달된다. 낙수형 운반대는 봉을 가져다가 장전용 조립부 내 봉들의 배치에 해당하는 배치 상태에서 봉-수용식 연료고로 가져갈 수 있게 해 준다. 낙수형 운반대로 봉이 공급되는 순서는 정해질 수 있어서 조립부 내 이들의 최종 위치에 따라 수용방식의 연료고가 상이한 종류의 봉을 받아들인다.

도 1은 운반대(1)로부터 나온 봉으로 채워진 수용식 연료고의 인덱싱 머신으로부터의 청소 위치에 의해 분리된 흡입 테이블(12) 너머로, MOX 봉을 받아들이기 위한 시기에, 생물학적 차폐물(biological shielding)으로 들어맞게 되어 있는 낙수형 운반대(10)의 위치를 도시한 것이다. 바람직한 실시예에서, 상기 연료고는 복수 개의 세트로 쌍으로 된 홈들이 형성된 길게 늘어선 수용부로 구성된다. 각 세트는 장전용 조립부 내에 결정된 봉 배열에 해당하는 특수 절취 판의 세트들을 받아들이기 위한 용도이다.

방향 18로 움직이는 머리 윗부분의 크레인은 지지대(20) 상에서 점들로 연결된 선에 의하여 표시된 위치 쪽으로 연료고(16)를 가져가는 역할을 한다.

또한 설비가 MOX 연료를 포함하는 봉을 취급할 때, 설비는 차례로 각 골격 구조를 받아들이기 위한 강성 구조를 포함하고 있으며, 상기 구조는 생물학적 보호개(24)를 받아들이기 위해 설계된 스윙 운동 가능한 벤치(22)에 의하여 구성된다.벤치는 정지형이 될 수도 있고, 레일 상에 설치될 수도 있는데, 상기 레일은 벤치가 수용방식의 연료고(16) 및 풀링 벤치(26)와 함께 정렬될 수 있도록 해주면 상기 벤치(26)는 레일(28) 상에서 가로 방향으로 움직일 수 있어서 머리가 두 개인 화살표(30)를 따라 움직임으로써 점선에 보여진 위치로 옮겨 가게 된다.

장전용 골격 구조는 운반대에 의하여 진동 벤치(22) 상으로 옮겨질 수 있다.

최종적으로, 추가적 영역들이 완성 조립부 상에서 수행되는 일반적인 검사 및 청소 작업을 가능하게 해주며, 상기 크레인 수단은 점선 화살표(34)에 의해 도시된 방향으로 수직 위치에서 전달을 수행할 수 있다.

설비 기본 장치가 아래에 차례로 기술되어 있다.

푸싱 벤치 (도 2부터 5)

푸싱 벤치(26)는 봉을 삽입시키는 것이다.

푸싱 벤치(26)는 봉을 연속 시트 안으로 삽입하여 골격 구조가 수평으로 지지되는 동안에 조립부의 골격 구조 안쪽으로 넣기 위한 용도이다.

벤치는 프레임(36), 프레임을 따라 움직일 수 있는 운반대(38), 그리고 풀링 요소를 선택하기 위한 탈착 가능식 블럭(40)으로 구성되게 고려될 수 있다. 이 블럭은 조립부 내 봉의 상이한 분포에 해당하는 복수 개의 블럭으로부터 선택된다. 또한, 벤치(26)는 탈착 가능식 안전 암(42)을 포함할 수 있으며, 그 기능은 아래에 기술되어 있다.

프레임(36)은 치차 바퀴를 구동시키는 모터(48)에 의하여 y 방향으로 움직이는 받침대(44)(cradle)를 포함하고 있다. 따라서, 푸싱 벤치는 도 1의 연속선으로도시된 작동위치로부터 점선으로 표시된 정지 위치까지 자세를 취할 수 있다. 상기 받침대 상에서, 운반대를 수송하는 빔(50)이 설치되어 있다. 엑튜에이터(54)를 발동시키는 모터(52)는 푸싱 요소(56)(이것은 바[bar]로 구성된다)의 높이를 조절하기 위하여 수직으로(z 방향) 빔(50)을 이동시켜서 각 봉 시트의 수준으로 요소들을 가져간다.

벤치(x 방향)를 따라 운반대(38)가 움직일 수 있도록 해주는 베어링을 통하여 운반대(38)가 빔(50) 위에 설치된다. 이러한 운동은 구동 나사(58)를 회전시킴으로써 시작되며, 상기 구동 나사(58)는 그 자신이 모터에 의해 구동된다.

운반대에 의해 수송되는 푸싱 요소들은 완성된 수평 시트를 점유하기 위하여 분산된다. 본 발명을 적용가능하게 하고자 한다면, 푸싱 요소들이 연결 수단에 의하여 다음과 같이 운반대(38)에 연결되어야 한다.

- 푸싱 방향으로, 즉, 운반대가 연료고로부터 구조물을 향하여 봉을 풀링 경향이 있을 때 기계적 인접부를 통하여 양의 연결(positive connection)을 제공할 것.

- 푸싱 방향으로, 즉, 푸싱 요소 내의 움푹 패인 오목한 곳의 안쪽으로 스프링 편향 볼을 체결함으로써 탄력적 잠금 작업만을 수행할 것.

안전 상의 이유로, 푸싱 요소와 양방향 연결부의 기계 접합부 사이에 힘 센서가 설치되어 푸싱 힘을 측정할 수 있다.

추가로, 개방 및 밀폐가 가능한 푸싱 요소의 말단 클램프의 개방 및 밀폐가 가능하다로고 해주는 메카니즘이 운반대에 제공된다. 도 4는 기존의 것이라 할 수있는 상기 전달 메카니즘의 볼 크랭크(60) 하나만을 도시한 것이다. 클램프는 전술된 미국 특허(번호 5 316 609)와 유사한 메카니즘에 의하여 개방 및 밀폐가 될 수 있다.

푸싱 요소(도 5)들을 선택하기 위한 블럭(40)은 푸싱 요소에서와 같은 위치에서 한 줄의 통과 구멍을 가지고 있다. 선택 블럭 내의 각 구멍에는 떼어낼 수 있는 덮개(61)가 제공되어 있어서, 62번 엑튜에이터와 같은 공압 엑튜에이터에 의하여 구멍과 만나는 위치에 놓여 있을 때 해당하는 푸싱 요소가 앞으로 더 전진하지 못하도록 방지해준다. 봉을 잡아두기 위하여 운반대가 봉을 포함하고 있는 연료고를 향하여 이동할 때, 덮개와 맞닿아 있는 상기 요소들은 임시로 운반대 및 멈추개로부터 분리되어 이동을 중단한다.

비록 봉들이 다른 요소들에 의해 상이한 위치에서 교체된다고 하더라도 장전될 모든 조립부들이 동일한 봉 분산 정점을 가질 때 상기와 같은 배치는 매우 간단히 적용되는 것이다.

반대로, 만일 매우 상이한 정점치를 갖는 장전용 조립부가 마련된다면, 복수 개의 상이한 연결 수단을 적절한 정점에 제공하거나 푸싱 요소들을 매우 유연성 있게 해둘 필요가 있다.

진동 벤치 (도 6 및 7)

봉이 삽입되는 동안, 그리고 선택적으로, 바닥 및 꼭대기 노즐들이 설치되어 안내 튜브들이 노즐 내에 고정되는 동안 진동 벤치(22)는 장전을 위하여 조립부의 골격 구조를 유지하고 있다. 또한, 이것은 장전된 조립부를 수평 위치로부터 수직위치로 스윙 운동시키는 작용을 하므로 오버헤드 크레인과 같은 핸들링 수단에 의하여 변형 없이도 취해져 수송될 수 있다.

진동 벤치(22)는 프레임(64)과 세워져 있는 빔(66)으로 구성되게 고려해 볼 수 있다. 상기 빔은 도 6에 도시된 바와 같이 격자(70)와 가상 봉부 또는 PWR 조립부의 풀링 바(bar)의 윤곽(72)에 의하여 장전용 조립부의 골격 구조(68)를 받아들이도록 설계되어 있다. 상기 빔은 삽입 연료고(74)와 삽입부를 빼내기 위한 시스템(76)도 수송한다. 이들은 상대적으로 기존의 구조로 구성될 수 있고, 특히 위에서 언급된 미국 특허(5 316 609)에 기술된 구조로 구성될 수 있는데, 이 특허에서는 제작될 조립부의 성질에 따라 쉽게 교체가 가능하게 설계되어 있는데, 예컨데, 편심 클램 수단을 사용하여 고정시키는 등의 방법이다.

프레임(64)은 전형적으로 지면에 강성을 가지고 결속된다. 통상 전체가 용접된 구조로 제작되는 것이 보통이다. 수평 축(78)을 중심으로 빔(66)은 프레임(64)에 대하여 피벗 운동을 한다. 자체 중량을 최소화 하기 위하여, 빔은 그 형상이 응력과 동등하고 유한 요소 수치해석법에 의하여 설계 될 수 있는 단품 기계가공 요소 또는 전체-용접 구조물로 구성되는 것이 바람직하다. 전기 엑튜에이터인 엑튜에이터(80)는 도 7에 도시된 연속선으로 표시한 수평 위치로부터 쇄선으로 표시한 수직 위치에 이르기까지 빔(66)을 이동시키는 역할을 한다. 엑튜에이터가 연장되고 빔이 수평 위치에 있을 때, 빔의 끝은 지지대(82)에 의존하게 되며, 상기 지지대(82)는 지면에 고정되는게 보통이다. 빔이 자신의 수직 위치에 있을 때, 권양기(도시 안됨)(winch)가 조립부의 꼭대기 노즐을 잡고 있도록 하여 최소 응력으로 이것을 이동시킨다.

일시적으로 방사능에 노출될 필요가 있는 작업자를 위해 생물학적 보호개를 제공하고자, 세워져있는(upending) 벤치(22)에 생물학적 보호 덮개(24)가 제공된다. 빔을 취급하여 세우는 일을 수월하게 하기 위하여 보호 덮개가 도 8에 도시된 위치 사이에서 서로를 중심으로 미끄러질 수 있는 복수 개의 파트들로 구성되는데, 여기서 이들은 나란하게 놓여 있으며 서로 중첩되는 위치에 있다. 내부 파트 각각은 모터에 의해 수직으로 움직일 수 있는 연동 장치(94)(linkage)로부터 매달려 있는 폐쇄 해치(closure hatch)(92)를 수송한다. 이와 같은 파트들에는 지면 상에 위치하는 레일 위에 정지 상태로 놓여 있는 바퀴(98)가 제공될 수 있다. 보호 덮개의 성분 파트들에는 오버헤드 크레인에 의하여 이들을 들어 올릴 수 있게 해주는 링들이 제공될 수 있다.

또한, 수용방식의 연료고(16)는 해치(102)에 의하여 밀폐될 수 있는 생물학적 보호 덮개(100)(도 8)에 의하여 덮어질 수 있다.

삽입용 연료고(74)(도 10)는 구조가 미국 특허(US-A-5 317 609)에 기술된 내용과 동일하다. 그러나, 장전될 각 유형의 조립부를 위하여 특수한 형태의 연료고가 제공되어 있다. 이것은 봉이 장전되어 삽입부를 받아들이기 위하여 고안된 방식과 동일한 배열로 분포된 통로에 의하여 뚫려 있는 끝 벽을 포함하는 저장소(110)로 구성된다. 신속한 해체가 가능하게 하려면, 저장소(110)는 나사에 의하여 세워져 있는 빔(66)에 고정된 소켓 내에 연계된 스탠드(111)를 포함할 수 있다. 빔에 고정된 중앙 핀(112)은 정확한 조립을 보장하기 위하여 저장소의 하우징 내에 연동되어 있고 압력 나사(112)가 저장소를 유지하게 된다.

저장소(110)와 저장소에 평행한 미끄럼로(도시 안됨)는 구멍이 뚫려 있는 밀폐용 판(114)을 꽉 붙들고 유지시키는데, 상기 판은 상기 통로를 밀폐시키는 위치와 개방시키는 위치 사이에서 공압 엑튜에이터(116)에 의하여 움직일 수 있다.

푸싱 벤치와 골격 구조 사이에 삽입된 삽입용 연료고는 바 위에 삽입부를 연계시키는 역할을 하며 이 바는 삽입부들을 골격 구조의 격자를 통해 안내한다. 삽입부가 풀링 바 위에 위치하는 동안 밀폐용 판에 의하여 삽입부가 연료고 내에 유지된다. 판이 놓여진 한 위치에서, 삽입부는 잠기고 다른 위치에서, 삽입부에 들어맞게 되어 있는 풀링 바는 자유로이 연료고를 통하여 이동할 수 있게 된다.

골격 구조를 진동 벤치에 클램프 고정시키기 (도 11과 12)

한가지 유형의 조립부로부터 다른 유형의 것으로 장전시키는 전환을 신속히 수행할 수 있게 하기 위하여, 세워져 있는 벤치가 설계되어 있어, 상이한 클램프 고정 수단이 신속시 설치되어 제거된다. 이와 같은 클램프 고정 수단들은 정확한 위치에서 골격 구조를 붙잡고 있다.

도 12는 총 여덟 개의 클램프 중 한 클램프(118)를 도시한 것으로, 예컨데, 이 클램프는 자신의 격자를 동시에 클램프 고정시킴으로써 PWR 조립부 골격을 잠그기 위한 용도이다. 클램프의 이동식 요소들이 클램프가 밀폐되었을 때 이들이 점유하는 위치에서 연속선으로 도시되어 있으며, 클램프가 개방된 경우 이들이 점유하는 위치는 쇄선으로 표시되어 있다.

클램프를 신속히 진동 빔, 예컨데, 빔의 단일판 아래에 연계된 바(122)에 의해 구성되는 진동 빔에 설치시키기 위한 수단에 들어 맞게 되어 있는 클램프 패드(120)로 클램프를 구성하는 것을 고려해 볼 수 있다. 패드 측면(flank) 중 하나가 엑튜에이터(124)를 수송하며, 그 엑튜에이터는 패드의 다른 측면에 반하여 격자를 압박하기 위한 가로 방향 슈(126)(shoe)를 발동시킨다. 다른 측면은 핀(128)을 수송하며, 그 핀 위에 뚜껑(130)이 밀폐 및 개방 위치 사이에서 피벗 운동을 하며 상기 개방 위치에서 상기 뚜껑이 패드의 암을 상방으로 확장시킨다. 이 위치에서, 골격이 패드 안으로 삽입될 수 있다. 뚜껑(130)에 의하여 수송되는 다른 엑튜에이터(134)는 격자가 패드 바닥에 대하여 아래로 압박되도록 해주며, 수직 방향에서 정확히 중앙에 위치하도록 가능하게 해 주며, 이때 수평 방향 중앙 잡기(centering)은 엑튜에이터(124)에 의해 수행된다.

비등수형 원자로 조립부 골격 구조를 클램프 고정시키기 위한 수단은 도 11에 도시된 구조를 가질 수 있다.

조립부에 대하여 적절한 위치에서 각 클램프를 위치시킬 수 있게 하고자, 세워져 있는 빔 위에 강성이 있게 설치된 미끄럼로(136) 상에 잠금이 가능한 슬라이드(135)가 설치되고 그 슬라이드 상에 클램프가 설치된다. 상기 슬라이드는 편심기(eccentric)에 의해 잠궈진다. 클램프는 두 개의 암(138과 140)이 힌지로 연결된 곳 위에 클램프 패드를 가질 수 있게 고려될 수 있다. 이중-작동(double-acting) 공압 엑튜에이터(142)가 두 개의 암이 골격 구조를 꽉 붙들고 있게 되는 한 위치와 붙들었던 것을 풀어주는 다른 한 위치(도 11에 쇄선으로 표시된 위치) 사이에 피벗될 수 있도록 해준다. 암(138)은 수용방식의 공간의 측벽들 중 하나로구성된다. 다른 암(140)은 다른 측벽과 뚜껑을 구성된다. 각 암은 도 12에 ㅈ시된 슈(126)와 유사한 슈(shoe)를 가지고 있어서 골격 구조를 제 위치에 잠그는 역할을 한다.

각 클램프의 각 피벗용 암은 공압 엑튜에이터에 의해 발동되면서 그것을 밀폐 위치에 잠그기 위한 장치가 제공될 수 있다. 센서들이 클램프가 잠겼는지의 여부에 대한 결정을 가능하게 해준다. 골격 구조를 축방향에서 유지시키기 위한 클램프 상에 핀들이 제공될 수 있다.

모든 클램프의 엑튜에이터들이 도 12에 제시된 예와 같이 단일 공압 분배기로부터 제어될 수 있지만, 도 11에 제시된 예가 각 클램프에 개별 분배기를 제공할 필요가 있는 것이 보통이다. 엑튜에이터가 전기나 공압으로 전력을 공급받을 수 있고 센서에 의해 전달되는 신호가 전달될 클램프 조건에 반응성이 있게 하기 위하여, 클램프에는 일반적으로 빔 아래에 위치한 일반 공급 케이블과 연결을 하기 위한 커넥터에 의하여 종결되는 특정 길이의 케이블이 제공되어 있다. 프레임(36)은 풀링 요소 또는 푸싱 요소를 이동시키기 위하여 솔레노이드 밸브와 엑튜에이터 사이에 있는 전기 또는 공압 연결부를 수반하고, 전기 신호를 전달하는 버스 라인을 수반하는 케이블 경로도 가질 수 있다.

도 11과 도 12에 도시된 것 이외의 기타 다른 클램프들은 어떤 다른 종류의 조립부에 대하여 제공될 수 있으며, 특히 육각형 단면을 가진 조립부에 대하여 제공될 수 있다.

봉(rods)들이 당겨지는 중에 이들이 너무 멀리까지 당겨지지 않도록 확실히해 두기 위하여 풀링 벤치(26)에 탈착 가능한 안전 암(42)이 제공될 수 있다. 도 13은 탈착 가능한 두 개의 암(42)이 덮개 블럭(40) 상에 설치된 것을 보여주고 있다. 이러한 암들은 수평 작동 위치(도 13의 연속선으로 표시됨) 또는 수직 후퇴 위치 중 어느 한 위치로 위치선정될 수 있다. 탈착 가능한 팔들은 푸싱 요소의 경로 상에 위치한 광-전기 검출기(144)와 삽입 연료고(74)와 골격 구조 사이에 끼워져 있는 한 위치 상의 봉(rod)을 수송한다. 푸싱 주기(pulling cycle) 중에는, 상기 암들이 수평 위치에 놓이며 푸싱 작업 중에 광전기 검출기 측의 라인에 봉이 이르게 될 경우 경보 신호가 제공된다.

Claims (11)

1. 각각의 장전용 핵 연료 조립부가 시트(sheet) 상태로 분배된 연료봉을 받아들이기 위해 평행한 위치를 정해주는 골격 구조로 구성되며,

   - 수평 위치에서 골격 구조를 받아들이기 위한 강성의 골격-수용방식의 구조(22),

   - 봉 배치에 해당하는 한 배치에서 장전하기 위한 수용방식의 봉을 위한 봉-수용방식의 연료고(16) 그리고,

   - 복수 개의 봉들이 연료고로부터 골격 구조로 동시에 미끄러질 수 있게 해주는 풀링 요소 또는 푸싱 요소의 블럭으로 구성되는 풀링 벤치나 푸싱 벤치(26)로 구성되고,

   골격 구조-수용방식의 구조는 엑튜에이터에 의해 밀폐되는 급속 커플링 수단과 비커플링 수단에 의하여 탈착되는 방식으로 구성되는 특수한 유형의 조립부에 각각이 해당되는 복수 개의 세트들로부터 일련의 클램프 세트가 취해질 수 있도록 해주는 벤치로 구성되고, 각 블럭이 특수한 안내 배분에 해당하는 활성 풀링 요소 또는 푸싱 요소의 배치를 갖는 복수 개의 블럭들로부터 선택된 풀링 요소 또는 푸싱 요소들을 선택하기 위한 블럭을 받아들이도록 풀링 벤치(26)가 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 장전용 핵 연료 조립부들을 위한 설비.
2. 제 1 항에 있어서, 자신의 골격 구조가 하나의 골격으로 구성되는 연료 조립부가 지지 격자들을 내부 연결시키는 튜브를 가지며, 각 클램프는 적어도 두 개의 부위들에 의해 구성되고, 그 두 개의 부위들 중 적어도 하나는 엑튜에이터에 의해 제어가능하여 상기 구조에 반하여 조립부 격자들을 잠글 수 있게 되고, 이때 상기 엑튜에이터들은 동시에 작동이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 설비.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 클램프들이 서로 독립적으로 작동될 수 있고, 골격 구조 격자들을 제 위치에 잠그기 위한 슈(shoes)들을 수송하는 것을 특징으로 하는 설비.
4. 제 1 항에 있어서, 봉-수용방식의 연료고(16)가 지지 운반대에 의하여 수송되고 운반대의 꼭대기면에 반하는 U-자형 절단면 베어링을 포함하는 생물학적 보호 덮개에 의해 덮어지는 것을 특징으로 하는 설비.
5. 제 1 항에 있어서, 조립부 골격 구조를 받아들이기 위한 강성 구조가 나란하게 위치하여 전체 골격 구조를 덮을 수 있는 한 배치와 감소된 길이 방향 공간을 점유할 수 있는 동심형 배치 사이에서, 서로에 대해 미끄러질 수 있게 되어 있는 복수 개의 파트(84, 86, 90)들로 구성되는 생물학적 보호 덮개를 받아들이도록 설계되는 것을 특징으로 하는 설비.
6. 제 1 항에 있어서, 조립부를 받아들이기 위한 강성 구조가, 수평 위치와 수직 위치 사이에서 빔을 세워 놓기 위한 축의 위치로부터 테이퍼 진 단면의 단품 빔(66)에 고정되는 것을 특징으로 하는 설비.
7. 제 1 항에 있어서, 각각의 풀링 요소가 길이 방향 배치 엑튜에이터와 힘 센서와 함께 제공된 풀링 바 또는 푸싱 바(bar)인 것을 특징으로 하는 설비.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 조정 가능한 위치로 클램프 지지대를 고정시키기 위한 길이 방향 미끄럼로들이 강성 골격-수용방식의 구조 상에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
9. 제 1 항에 있어서, 각 클램프에 엑튜에이터로부터 구동 상태에 있는 골격 구조의 격자를 클램프 고정시키기 위한 슈(shoe)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
10. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 풀링 요소 또는 푸싱 요소들을 선택하기 위하여 복수 개의 요소 세트들 중 하나를 의도적으로 받아들이도록 풀링 벤치 또는 푸싱 벤치가 설계되어 있고, 상기 각 요소 세트는,

    - 조립부가 장전되도록 봉들을 시트 상태로 받아들이기 위하여 움푹 패인 오목한 곳들의 개수와 동일한 개수로 엑튜에이터와 센서들이 함께 제공되어 있는 풀링 블럭으로서, 상기 블럭은 전기 및 공압 연결르 만들어주기 위한 종단 연결기를가지는 케이블이 제공되어 있고, 엑튜에이터들과 센서들에 연계된 모든 전도체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 풀링 블럭,

    - 벤치 상에 설치하기 위한 한 세트의 튜브형 안내자, 그리고

    - 지지 구조와 맞닿아 있고 골격 구조 내에 봉들이 장전되도록 받아들이기 위하여 일련의 움푹 들어간 오목한 배열을 재생산해주는 구멍들을 가지고 있는 선택 블럭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 설비.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 봉-수용방식의 연료고(16)가 복수 개의 안내판 세트들 중 어느 하나를 받아들이기 위한 수단과 들어맞게 되어 있는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 설비.