KR200222368Y1 - Ｄｕｐｉｃ핵연료 소결체 장입장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 DUPIC핵연료 소결체 장입장치에 관한 것으로, 그 목적은 작업자의 접근이 극히 제한되는 핫셀과 같은 고방사성 공간 내에서 메니퓰레이터에 의한 원격조작으로 피복관내에 DUPIC핵연료 소결체의 장입을 용이하게 하고, 그로 인해 작업시간을 단축하며, 작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 핫셀내에 설치되어 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장전하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치에 있어서; 상기 DUPIC핵연료 소결체 장입장치는 피복관을 고정하는 피복관 고정부와, 상기 피복관 고정부에 의해 고정된 피복관과 동일 중심선을 구비하도록 DUPIC핵연료 소결체가 배열되는 소결체 배열부와, 상기 소결체 배열부의 일측에 설치되어 DUPIC핵연료 소결체를 피복관내로 장입하는 장입부와, 상기 피복관 고정부와 소결체 배열부를 연결하는 연결부와, 상기 피복관 고정부 및 소결체 배열부가 설치되는 베이스 프레임을 포함하여 구성되어 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장전하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치를 제공함에 있다.

Description

ＤＵＰＩＣ핵연료 소결체 장입장치{DUPIC Nuclear Fuel Pellet Loading Device}

본 고안은 DUPIC(Direct Use of PWR fuel In CANDU)핵연료 소결체 장입장치에 관한 것으로, 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 소결공정에서 완성된 DUPIC핵연료 소결체들을 일정길이의 핵연료봉 길이에 맞게 조정한 후, 피복관 안으로 소결체들을 장입하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치에 관한 것이다.

DUPIC핵연료는 원자력 발전소에서 연소한 경수로 사용후경수로핵연료를 원료로 사용한다. 사용후핵연료는 고방사성물질이기 때문에 작업자의 직접 접촉에 의한 취급이 불가능하므로 핫셀과 같은 특수시험시설에서 원격으로 취급된다. 따라서, DUPIC핵연료는 핫셀에서 여러 종류의 제조/공정 장비 및 장치를 사용하여 원격으로 제조된다. 탈피복, 산화/환원, 혼합 등 분말처리 공정을 통하여 제조된 DUPIC핵연료 분말은 압분/성형 공정을 통하여 압분체로, 소결공정을 통하여 소결체로 만들어지고, 연마후 최종 DUPIC핵연료 소결체로 제조된다. 제조된 DUPIC핵연료 소결체를 한쪽 끝이 밀폐된 일정길이의 피복관내로 삽입한 후, 봉단마개를 용접하므로서 DUPIC핵료봉을 생산한다.

종래에 천연우라늄으로 제조된 소결체를 피복관에 장전하는 장비는 일식의 장비가 완성된 조립품으로 되어 있어 넓은 설치공간을 필요로 하므로, 핫셀과 같이 제한된 공간에서는 사용이 매우 어렵다. 이들 장비는 다수개의 기계/전자적 부품들이 장비에 부착되어 있어 사용후핵연료의 고방사성 때문에 부품들의 고장 발생율이 높으며, 핫셀 내에서 작업중 고장이 발생하였을 경우, 메니퓰레이터 또는 취급공구를 사용하여 원격으로 수리 및 교체를 할 수 없다. 수리 및 교체를 위해서는 작업자가 특수장비를 입고 핫셀내로 투입되어 고장난 부위를 직접 수리하거나 부품을 교체하여야 하므로, 작업자가 방사능에 피폭될 위험이 매우 높으며, ALARA(As Low As Reasonably Achievable)규칙에 따라 장시간 규칙적으로 작업을 수행할 수 없어 작업시간이 지연되고, 작업자의 안전을 보장할 수 없다. 또한, 핫셀내 사용후핵연료의 양이 많을 경우에는 핫셀 내로 작업자의 접근이 전혀 불가능하므로 소결체를 피복관에 장전하는 작업의 실패를 초래할 수도 있다.

또한, 작업자가 메니퓰레이터를 사용하여 원격으로 피복관에 소결체를 직접 하나씩 삽입할 경우, 작업자의 메니퓰레이터 조작능력에 의존하여 작업을 진행하므로, 피복관의 길이에 대응하는 적절한 DUPIC핵연료 소결체 양을 조절하여 장입하는 것이 어려우며, 이로 인해 작업시간이 지연되며, 또한, 원격조작에 의해 피복관내로 소결체를 직접 장입하므로 삽입되는 소결체에 손상이 발생되기도 하는 등 여러 가지 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 핫셀과 같이 제한된 공간내에서 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내에 DUPIC핵연료 소결체의 장입을 용이하게 하고, 그로 인해 작업시간을 단축하며, 작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치를 제공하는 것이다.

본 고안은 핫셀내에 설치되어 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장전하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치에 있어서; 상기 DUPIC핵연료 소결체 장입장치는 피복관을 고정하는 피복관 고정부와, 상기 피복관 고정부에 의해 고정된 피복관과 동일 중심선을 구비하도록 DUPIC핵연료 소결체가 배열되는 소결체 배열부와, 상기 소결체 배열부의 일측에 설치되어 DUPIC핵연료 소결체를 피복관내로 장입하는 장입부와, 상기 피복관 고정부와 소결체 배열부를 연결하는 연결부와, 상기 피복관 고정부 및 소결체 배열부가 설치되는 베이스 프레임을 포함하여 구성되어 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장입하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 구성을 보인 평면예시도

도 2 는 본 고안에 따른 구성을 보인 정면예시도

도 3 은 본 고안에 따른 장입부의 작동상태를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 피복관 (2) : 피복관 고정부

(3) : DUPIC핵연료 소결체 (4) : 소결체 배열부

(5) : 장입부 (6) : 연결부

(7) : 베이스 프레임 (21) : 베이스 플레이트

(22) : 탄력고정부 (23) : 피복관 고정대

(24) : 지지대 (41) : 베이스 플레이트

(42) : 슬라이드 레일 (43) : 길이측정부

(44) : 슬라이드 레일 고정대 (45) : 이탈 방지대

(46) : 지지대 (51) : 가이드

(52) : 몸체 (53) : 장입봉

(54) : 손잡이 (221): 고정판

(222): 밀림대 (223): 스프링

(231): 관통홀 (431): 제 1 고정대

(432): 제 2 고정대 (433): 제 1 가이드

(434): 제 2 가이드 (435): 손잡이

(436): 측정게이지 (437): 측정대

(438): 표시부 (441): 관통홀

도 1 은 본 고안에 따른 구성을 보인 평면예시도를, 도 2 는 본 고안에 따른 구성을 보인 정면예시도를 도시한 것으로, 본 고안은 피복관(1)을 고정하는 피복관 고정부(2)와, 상기 피복관 고정부(2)에 의해 고정된 피복관(1)과 동일 중심선을 구비하도록 DUPIC핵연료 소결체(3)가 배열되는 소결체 배열부(4)와, 상기 소결체 배열부(4) 일측에 설치되어 DUPIC핵연료 소결체(3)를 피복관(1)내로 장입하는 장입부(5)와, 상기 피복관 고정부(2)와 소결체 배열부(4)를 연결하는 연결부(6)와, 상기 피복관 고정부(2) 및 소결체 배열부(4)가 설치되는 베이스 프레임(7)으로 구성되어 있다.

상기 피복관 고정부(2)는 피복관(1)의 양측단을 고정하는 것으로, 베이스 플레이트(21)의 일측단에 설치되어 피복관(1)의 일측을 고정하는 탄력고정부(22)와, 베이스 플레이트(21) 타측단에 설치되어 피복관(1)의 타측을 고정하는 피복관 고정대(23)와, 상기 베이스 플레이트(21) 상부에 설치되어 탄력고정부(22)와 피복관 고정대(23)에 의해 고정된 피복관(1)을 지지하는 다수개의 지지대(24)로 구성되어 있다.

상기 탄력고정부(22)는 피복관(1)의 일측을 고정하는 것으로, 베이스 플레이트(21) 상부 일측단에 설치되는 고정판(221)과, 상기 고정판(221)을 관통하여 설치되는 밀림대(222)와, 상기 고정판(221)과 밀림대(222) 사이에 삽입·설치되는 스프링(223)으로 구성되어 있으며, 상기 피복관 고정대(23) 일측에는 탄력고정부(22)와 피복관 고정대(23)에 의해 고정되는 피복관(1)의 중심선과 동일 중심선을 구비하도록 관통홀(231)이 형성되어 있다.

상기 소결체 배열부(4)는 피복관(1)내로 장입될 DUPIC핵연료 소결체(3)가 배열되는 곳으로, DUPIC핵연료 소결체(3)가 배열되는 슬라이드 레일(42)과, 상기 슬라이드 레일(42)의 일측단을 고정하도록 베이스 플레이트(41)상부에 설치되어 DUPIC핵연료 소결체(3)의 길이를 측정하는 길이측정부(43)와, 상기 슬라이드 레일(42)의 타측단을 고정하도록 베이스 플레이트(41) 일측단에 설치되는 슬라이드 레일 고정대(44)와, 상기 슬라이드 레일 고정대(44) 일측에 회전가능하도록 설치되어 소결체의 이탈을 방지하는 이탈방지대(45)와, 상기 슬라이드 레일(42)을 지지하는 다수개의 지지대(46)와, 상기 슬라이드 레일 고정대(44), 지지대(46), 길이측정부(43)가 설치되는 베이스 플레이트(41)로 구성되어 있다.

상기 슬라이드 레일(42)은 피복관(1)내로 삽입되는 원통형의 DUPIC핵연료 소결체(3)가 배열되는 곳으로, 원통형 DUPIC핵연료 소결체(3)의 지름보다 작은 간격을 유지하며 일측단이 슬라이드 레일 고정대(44)에, 타측단이 길이측정부(43)의 제 1 고정대(431)에 연결되도록 2개의 슬라이드 레일이 설치되어 있으며, 슬라이드 레일(42)의 중간부에는 슬라이드 레일(42)의 처짐현상을 방지하는 지지대(46)가 설치되어 있다.

상기 길이측정부(43)는 슬라이드 레일(42)에 배열된 DUPIC핵연료 소결체(3)의 길이를 측정하는 것으로, 슬라이드 레일(42)의 일측단이 고정되는 제 1 고정대(431)와, 상기 제 1 고정대(431)와 일정간격을 유지하고 베이스 플레이트(41) 상부 끝단에 설치되는 제 2 고정대(432)와, 상기 제 1 고정대(431)와 제 2 고정대(432) 사이에 연결·설치되는 제 1,2 가이드(433,434)와, 상기 제 2 가이드(434)를 따라 슬라이딩되는 손잡이(435)와, 상기 손잡이(435)의 작동에 의해 제 1 가이드(433)를 따라 소결체의 일측면에 접촉될 때 까지 슬라이딩되어 소결체의 길이를 측정하는 측정게이지(436)로 구성되어 있으며, 상기 측정게이지(436)는 소결체에 접촉되는 측정대(437)와, 상기 측정대(437)의 접촉에 의해 소결체의 길이를 나타내는 표시부(438)로 구성되어 있다.

즉, 상기 손잡이(435)에 힘을 가하면, 제 1,2 가이드(433,434)를 따라 손잡이(435)와 측정게이지(436)가 소결체 방향으로 슬라이딩되어 측정게이지(436)의 측정대(437)가 슬라이드 레일(42)에 배열되어 있는 소결체(3)에 접촉되고, 상기 측정대(437)의 접촉에 의해 표시부(438)에 소결체의 길이가 나타나게 된다.

상기 슬라이드 레일 고정대(44)는 슬라이드 레일(42)의 일측단을 고정지지하는 것으로, 베이스 플레이트(41) 일측단에 설치되고, 슬라이드 레일(42)에 배열된 소결체(3)와 동일한 중심선을 구비하는 관통홀(441)이 형성되어 있으며, 연결부(6)에 의해 피복관 고정부(2)의 피복관 고정대(23)와 연결된다.

상기 이탈방지대(45)는 피복관(1)내로의 소결체 장입시 소결체의 이탈을 방지하는 것으로, 일측단이 슬라이드 레일 고정대(44) 일측에 회전가능하도록 또한 타측이 슬라이드 레일(42) 상부에 안착배열된 소결체(3)의 상부에 접촉되도록 설치되어 있다. 즉, 상기 이탈방지대(45)는 피복관(1)내로의 소결체 장입시, 피복관내로 소결체를 삽입하는 힘과 피복관 사이에서 발생되는 반발력에 의해 소결체가 슬라이드 레일(42)에서 이탈하는 것을 방지하는 것으로, 슬라이드 레일 고정대(44)에 회전가능하도록 설치된 부위를 중심으로 타측이 회전하여 소결체(3) 상부에 접촉됨으로써, 이탈방지대(45)의 하중에 의해 소결체의 이탈을 방지한다.

상기 장입부(5)는 슬라이드 레일(42)에 배열된 소결체(3)를 피복관(1)내로 장입하는 것으로, 상기 슬라이드 레일(42)과 평행하도록 슬라이드 레일 고정대(44)와 길이측정부(43)에 양단부가 각각 연결·설치되는 가이드(51)와, 상기 가이드(51)에 회전가능하도록 설치되는 몸체(52)와, 상기 몸체(52) 일측에 설치되는 장입봉(53)과, 상기 장입봉(53)과 90°의 각도를 유지하도록 몸체(52)의 또다른 일측에 돌출·형성되는 손잡이(54)로 구성되어 있다.

즉, 상기 장입부(5)는 도 3 에 도시된 바와 같이 손잡이(54)에 가해지는 힘에 의하여 장입봉(53)의 중심선과 DUPIC핵연료 소결체(3)의 중심선이 일치되는 위치까지 몸체(52)가 가이드(51)를 중심으로 회전하게 되며, 손잡이(54)에 가해지는 또다른 힘(길이측정부의 제 2 고정대에서 슬라이드 레일 고정대 방향으로 가해지는 힘)에 의해 몸체(52)가 가이드(51)를 따라 슬라이딩됨과 동시에, 장입봉(53)이 DUPIC핵연료 소결체(3)를 피복관(1) 방향으로 밀어 피복관(1)내로 DUPIC핵연료 소결체(3)를 장입시킨다.

상기 피복관 고정부(2)의 베이스 플레이트(21)와 소결체 배열부(4)의 베이스 플레이트(41)는 피복관 고정부(2)에 의해 고정되는 피복관(1)의 중심선과 소결체 배열부(4)에 탑재되는 DUPIC핵연료 소결체(3)의 중심선이 일치되도록 베이스 프레임(7) 상부에 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안을 이용하여 핫셀등의 제한된 공간내에서 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장입하고자 할 경우, 먼저 피복관의 일측단을 탄력고정부의 밀림대에 접촉시킨 후 힘을 가하여 피복관이 피복관 고정대와 고정판 사이에 위치하도록 밀림대를 후진시킴과 동시에 피복관 고정대와 고정판 사이에 피복관을 삽입하고, 상기 피복관내로 삽입될 DUPIC핵연료 소결체를 슬라이드 레일에 배열한 다음, 측정게이지를 이용하여 슬라이드 레일에 배열된 DUPIC핵연료 소결체의 길이를 측정한다. DUPIC핵연료 소결체의 길이가 측정되면 측정된 길이와 피복관의 길이를 비교하고, 피복관과 배열된 DUPIC핵연료 소결체의 길이를 틀릴 경우, DUPIC핵연료 소결체를 첨가하거나 빼낸 후 측정게이지에 의해 DUPIC핵연료 소결체의 길이를 다시 측정한다. 상기와 같은 작업에 의해 피복관내로 장입될 DUPIC핵연료 소결체의 길이와 피복관의 길이가 동일시 또는 약간 작게되면, 제 1, 2 가이드를 따라 측정게이지를 제 2 고정대 방향으로 후진시키고, 장입부의 장입봉이 DUPIC핵연료 소결체의 일측에 접촉되도록 가이드를 중심으로 장입부의 몸체를 회전시킴과 동시에 슬라이드 레일 고정대에 설치된 이탈방지부를 DUPIC핵연료 소결체의 상부에 접촉되도록 회전시킨후, 장입부의 손잡이에 길이측정부의 제 2 고정대에서 슬라이드 레일 고정대 방향으로 힘을 가하여 가이드를 따라 장입부를 슬라이딩시킨다. 이와 같이 장입부가 가이드를 따라 슬라이딩되면 장입부에 가해지는 힘에 의해 슬라이드 레일위에 배열된 DUPIC핵연료 소결체는 슬라이드 레일 고정대의 관통홀과 연결부 및 피복관 고정대의 관통홀을 통해 피복관내로 장입된다. 이때 상기 이탈방지부는 DUPIC핵연료 소결체의 상부에 접촉되어, 장입부에 가해지는 힘과 피복관 사이에서 발생되는 반발력에 의해 슬라이드 레일을 이탈하려는 DUPIC핵연료 소결체의 이탈을 방지한다.

이와 같이 본 고안은 각각의 부품에 손잡이가 돌출·형성되어 있어, 핫셀과 같이 제한된 공간내에서 메니퓰레이터에 의한 원격 조작에 의해 피복관내로의 DUPIC핵연료 소결체의 장입이 용이하고, 소결체들을 손상없이 피복관내로 장입할 수 있으며, 피복관의 길이에 대응하도록 소결체의 길이를 사전에 조절하여 작업시간 단축으로 인한 생산성 향상 등 많은 효과가 있다.

Claims (4)

1. 핫셀내에 설치되어 메니퓰레이터에 의한 원격조작에 의해 피복관내로 DUPIC핵연료 소결체를 장전하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치에 있어서;

   상기 DUPIC핵연료 소결체 장입장치는 피복관을 고정하는 피복관 고정부와,

   상기 피복관 고정부에 의해 고정된 피복관과 동일 중심선을 구비하도록 DUPIC핵연료 소결체가 배열되는 소결체 배열부와,

   상기 소결체 배열부의 일측에 설치되어 DUPIC핵연료 소결체를 피복관내로 장입하는 장입부와,

   상기 피복관 고정부와 소결체 배열부를 연결하는 연결부와,

   상기 피복관 고정부 및 소결체 배열부가 설치되는 베이스 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 피복관 고정부는 베이스 플레이트 상부 일측단에 설치되어 스프링의 탄력에 의해 피복관의 일측을 밀착·고정하는 탄력고정부와,

   상기 탄력고정부가 설치된 베이스 플레이트 타측단에 설치되고, 피복관의 타측이 삽입·고정되며, 피복관의 중심선과 동일한 중심선을 구비하는 관통홀이 형성된 피복관 고정대와,

   상기 베이스 플레이트 상부에 설치되어 탄력고정부와 피복관 고정대에 의해 고정된 피복관을 지지하는 다수개의 지지대로 구성된 것을 특징으로 하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 소결체 배열부는 다수개의 지지대에 의해 베이스 플레이트 상부에 설치되고 DUPIC핵연료 소결체가 배열되는 슬라이드 레일과,

   상기 슬라이드 레일의 일측단에 연결되도록 베이스 플레이트 상부 일측에 제 1 고정대가 설치되고, 상기 제 1 고정대와 일정간격을 유지하도록 베이스 프레임 상부 끝단에 제 2 고정대가 설치되며, 상기 제 1 고정대와 제 2 고정대 사이에 제 1,2 가이드가 연결·설치됨과 동시에, 상기 제 1,2 가이드를 따라 슬라이딩되어 소결체의 길이를 측정하는 손잡이 및 측정게이지를 구비하는 길이측정부와,

   상기 슬라이드 레일의 타측단을 고정하도록 베이스 플레이트 일측단에 설치되는 슬라이드 레일 고정대와,

   상기 슬라이드 레일 고정대 일측에 회전가능하도록 설치되어 소결체의 이탈을 방지하는 이탈방지대로 구성된 것을 특징으로 하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 장입부는 소결체 배열부의 슬라이드 레일과 평행하도록 슬라이드 레일 고정대와 길이측정부에 양단부가 각각 연결·설치되는 가이드와,

   상기 가이드를 따라 슬라이딩되는 몸체와,

   상기 몸체 일측에 설치되는 장입봉과,

   상기 장입봉과 90°의 각도를 유지하도록 몸체의 또다른 일측에 돌출·형성되는 손잡이로 구성된 것을 특징으로 하는 DUPIC핵연료 소결체 장입장치.