KR200450155Y1 - 관 마개 교환 공구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원자력발전소에서 핵연료의 관 마개를 교환하거나 수중에 설치된 관 마개를 교환하는 등 멀리 떨어져 있으면서 접근하기 어려운 관의 마개를 교체하는 경우, 안전장치를 사용하여 마개와 튜브를 정렬시켜 상기 관 마개를 손상시키지 않고 튜브에 장착하기 위한 관 마개 교환 공구에 관한 것이다.

관마개, 교환

Description

관 마개 교환 공구{TOOL FOR CHANGING THIMBLE PLUG}

본 고안은 원자력발전소에서 핵연료를 인출한 후 핵연료 장전 전에 삽입체를 교체하는 경우, 또는 멀리 떨어진 위치의 관을 마개로 막아야 하는 경우 등에 있어서, 삽입체로 사용되는 관 마개를 손상 없이 교체하기 위한 관 마개 교환 공구에 관한 것이다.

국내에서 최초로 가동된 원자력발전소는 고리 1호기로서, 미국 웨스팅하우스사가 제작하였다. 이러한 17×17 웨스팅하우스 형 원자력발전소에서는, 핵연료를 인출 및 재장전하기 전에 삽입체를 교체하는 작업을 한다. 삽입체로는 제어봉, 가연성 중성자 흡수봉, 관 마개 등이 사용되고 있으나, 연료의 개량으로 현재는 다른 삽입체보다 102개의 관 마개가 사용되고 있다.

이러한 관 마개의 교환 작업은 수중에서 작업자가 부하지시계 및 공구의 높이로 판단하여 관 마개 교환공구를 이용하여 수작업으로 진행한다.

국내등록특허공보 제10-357510호에 나타나 있는 기존의 관 마개 교환 공구는 크게 손잡이(5), 지지봉(1) 및 관 마개(8)가 결합하는 지지판 부(7)로 구성되어 있다. 상기 기존 관 마개 교환공구를 사용하여 관 마개(8)를 교환하는 작업은, 1차적으로 관 마개(8)를 상기 지지판 부(7)에 장착한 후 2차적으로 육안과 부하지시계의 도움을 받아 작업자가 직접 연료의 가이드 튜브에 삽입하는 과정으로 되어있다.

상기 삽입하는 과정에서 관 마개(8)와 연료의 가이드 튜브가 제대로 정렬되었는지 여부는 작업자가 감각으로 판단한다. 이때 작업자가 잘못 판단하는 경우, 또는 상대적으로 가벼운 관 마개(8)의 부하변화를 감지하지 못하는 경우에는 오정렬 상태에서 관 마개(8)를 장착하게 되어 관 마개(8)의 손상 내지는 파손으로 이어진다.

오정렬 상태에서 관 마개 교환작업이 진행되면 관 마개(8)의 파손을 유발하고 이로 인해 작업자는 상기 파손된 관 마개(8)를 제거한 후 다시 새로운 관 마개(8)를 장착하여야 한다. 이러한 작업은 작업자를 고 방사능 지역에 장시간 노출하게 하여 작업자의 피로를 증가시키고 작업 효율을 저하하는 원인이 되며 필요 이상의 작업인력을 낭비하는 요인이다. 또한, 고 방사능지역에서 나온 파손된 관 마개(8)는 고 방사선 폐기물로써 별도의 처리공간을 마련하여야 하므로 비용의 증가로 이어진다.

본 고안은 관 마개가 핵연료의 가이드 튜브에 정렬되지 않은 상태에서 작업이 진행되는 상술한 문제점을 해결하기 위해 관 마개와 연료의 가이드 튜브를 정확하게 정렬하고, 부하지시계의 도움없이 관 마개를 연료 가이드 튜브에 장착하기 위한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해서 본 고안인 관 마개 교환공구는 일단에 손잡이를 갖는 고정판이 있고 중공이 형성된 지지 바 및 관 마개 장착 부를 포함하는 가이드 바로 이루어지고, 상기 관 마개 장착 부에 장착한 관 마개로 핵연료 가이드 튜브를 막는 구동부; 상기 구동부와 슬라이드 결합하도록 형성되어, 상기 구동부의 상하 미끄러짐 운동을 안내하는 가이드 부; 및 상기 구동부와 상기 가이드 부의 결합을 제어하는 안전장치 부;를 포함하여 구성된다.

상기 구동부의 관 마개 장착 부는, 일단이 관 마개가 장착될 수 있도록 나사산이 형성되고, 타단은 지레의 원리를 이용한 회전식 제1조작핸들을 포함하는 구동 바로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 부는, 상기 지지 바와 슬라이드 결합을 할 수 있도록 중공이 형 성된 가이드 바; 핵연료 가이드 튜브의 상단에 있는 2개의 노즐 홀에 결합하고, 제1 결합부재에 의해 상기 가이드 바의 일단에 결합하는 2개의 가이드 핀; 및 상기 가이드 바의 타단에 제2 결합부재에 의해 결합하고, 상기 지지 바에 고정된 제3 결합부재와 슬라이딩 결합을 하는 열쇠구멍이 형성된 제1 슬라이딩바와 제2 슬라이딩바;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안전장치 부는, 상기 고정판에 결합하고, 제3 결합부재에 의해서 상기 지지 바에 고정되는 안전장치 바; 상기 안전장치 바의 일단에 형성되어 안전장치의 개폐를 조절하는 제2조작핸들; 및 상기 안전장치 바 타단에 형성되어 상기 열쇠구멍과 결합, 해제할 수 있도록 하는 키;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 고안의 목적은 이 기술분야에서 숙련자인 당업자에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술 되는 본 고안의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 고안은 상술한 바와 같은 구성을 갖으므로 인해, 가이드 핀이 먼저 핵연료의 가이드 튜브 상단 홀에 결합하여 관 마개와 연료의 가이드 튜브를 정확하게 정렬하기 때문에 관 마개의 파손 없이 상기 연료 가이드 튜브에 삽입할 수 있다는 기술적 장점이 있다.

또한, 부하지시계의 도움없이 안전장치를 해제하여 관 마개를 장착하므로 작업의 불확실성을 없애고 작업시간을 단축하는 점에서도 기술적 장점이 있다.

이상에서의 서술은 특정 실시 예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화할 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고로, 도 1은 기존의 관 마개 교환공구 및 관 마개(8)의 단면을, 도 2는 본 고안인 관 마개 교환공구(100)의 단면을, 도 3은 본 고안에 따른 구동부(110)의 단면을, 도 4는 본 고안에 따른 가이드 부(120)의 단면을, 도 5는 본 고안에 따른 안전장치 부(130)의 단면을 도시한다. 종래기술부분에서 설명한 부분과 동일한 부분은 본 고안의 구체적인 설명부분에서도 동일한 부호를 사용하여 이를 설명하기로 한다.

이미 서술한 바와 같이, 본 고안인 관 마개 교환공구(100)는 관 마개(8)와 핵연료 가이드 튜브가 제대로 정렬되지 않은 상태에서 가이드 튜브를 막다가 파손되는 것을 방지하기 위해서, 관 마개 교환공구의 뼈대를 구성하는 구동부(110)에 가이드 부(120)를 안전장치 부(130)로 결합시켜 관 마개(8)가 제대로 정렬된 상태에서 가이드 튜브를 닫도록 하는 것에 기술적 특징이 있다. 이하 도면을 참조하여 본 고안에 따른 관 마개 교환공구(100)를 설명하도록 한다.

도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하여 본 고안에 따른 관 마개 교환공구를 설명하면, 상기 지지 바(111)와 일단에 나사산이 형성되어 관 마개를 장착 및 해제하는 구동 바를 포함하는 구동부(110), 관 마개(8)를 연료의 가이드 튜브와 정렬하기 위해서 연료의 가이드 튜브 상단 2개의 홀과 결합하는 가이드 핀(122)을 포함하는 가이드 부(120) 및 구동부(110)와 가이드 부(130)를 결합하고 관 마개(8)가 연료의 가이드 튜브에 정렬되면 결합하여 있는 안전장치 키(1135)와 열쇠구멍(127)을 분리하는 안전장치 부(130)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 도 2 및 도 3에 개시된 구동부(110)는, 전체적인 뼈대를 구성하는 지지 바(111)를 포함하며, 상기 지지 바(111)는 중공이 있어 구동 바(112)가 그 사이를 움직일 있도록 형성된다.

상기 지지 바(111)는 손잡이(114)가 있는 고정판(115)을 포함하고, 상기 고 정판(115)에는 관 마개(8)를 구동 바(112)에 장착하고 해제하는 제1조작핸들(113)과 안전장치의 키(133)와 열쇠구멍(127)을 결합, 해제하는 제2조작핸들(132)이 위치한다. 상기 지지 바(111)의 중공에는 구동 바(112)가 놓이고, 상기 구동 바(112)의 일단은 관 마개(8)를 장착할 수 있도록 나사산(117)이 형성되며 상기 나사산(117)이 형성된 부위와 관 마개(8)가 결합, 해제되고, 타단에는 관 마개의 장착, 해제를 조절하는 제1조작핸들(113)이 포함된다. 상기 지지 바(111)의 상단과 하단은 단차가 존재하는데, 가이드 바(121)와 슬라이드 결합을 하는 하단의 외경이 상단의 외경보다 작게 형성된다. 이러한 외경의 차이로 가이드 바(121)의 변위는 상술한 외경의 단차가 형성된 부분에서 지지 바(111)의 하단 끝까지로 한정된다.

도 2 및 도 4에 개시된 가이드 부(120)는 중공이 있는 가이드 바(121), 연료의 가이드 튜브 상단에 있는 2개의 홀에 결합하는 가이드 핀(122) 및 구동부(110)와 가이드 부(120)의 상하 미끄러짐 운동을 제어하는 제 1, 2 슬라이딩 바(125, 126)를 포함한다. 상기 가이드 바(121)는 지지 바(112)의 하단 부분과 결합하여 상하 미끄러짐 운동을 한다. 상기 가이드 핀(122)은 제1 결합부재(123)에 의해 상기 가이드 바(121) 일단에 결합하고, 상기 연료 가이드 튜브 상단에 있는 2개의 홀과 결합하여 상기 관 마개(8)와 상기 연료 가이드 튜브의 정렬에 기여한다. 상기 제1 슬라이딩 바(125)는 일단에 열쇠구멍(127)이 형성되어 후술할 안전장치 키(133)와 결합, 해제하여 구동부(110)와 가이드 부(120)를 결합, 해제하는 기능을 수행하며, 상기 제2 슬라이딩 바(126)와 함께 제3 결합부재(116)에 형성된 구멍과 슬라이딩 결합을 하여 가이드 바(120)의 안정적인 상하 미끄러짐 운동을 유도한다.

상기 안전장치 부(130)는 상기 구동부의 지지 바(111)와 나란하게 놓이며 상기 고정판(115)과 결합하는 안전장치 바(131), 상기 안전장치 바(131)의 일단에 형성되는 제2조작핸들(132) 및 상기 제1 슬라이딩 바(125)의 홀(127)과 결합, 해제하여 구동부(110)와 가이드 부(120)의 상하 미끄러짐 운동을 제어하는 키(133)를 포함하여 구성된다.

상술한 구조를 갖는 관 마개 교환 공구를 이용한 관 마개의 교체작업을 서술하면 아래와 같다.

먼저 제1 조작핸들(113)을 이용하여 관 마개(8)를 구동 바(112)의 하단에 장착한다. 상기 제1조작핸들(113)은, 기존의 회전 손잡이(3) 형이 작업자의 큰 힘을 요구하는 점을 개선하기 위해서, 손잡이 중앙에 구멍을 형성하고 상기 구멍을 관통하여 움직일 수 있는 레버형상으로 되어있어 지레의 원리로 더욱 쉽게 구동 바(112)를 회전시킬 수 있도록 한다.

그 다음 제2 조작핸들에 의해 안전장치 키(133)와 열쇠구멍(127)을 결합하면, 상술한 관 마개 교환 공구의 구조적인 특징으로 지지 바(111)와 가이드 바(121)는 고정되어 관 마개 교환 공구는 길이 방향으로 가장 긴 상태가 된다.

이렇게 고정된 관 마개 교환 공구의 가이드 핀(122)을 연료 가이드 튜브 상단에 장착하여 관 마개(8)를 튜브와 정렬하고, 제2 조작핸들을 이용하여 상기 안전장치 키(133)를 열쇠구멍(127)으로부터 이탈시켜 지지 바(111)와 가이드 바(121)의 결합을 해제한다. 작업자가 구동 바(112)와 연결된 손잡이(114)를 눌러 구동 바(112)가 가이드 바(121) 중공을 미끄러지며 움직이게 하여 상기 관 마개(8)로 상기 연료 가이드 튜브를 닫는다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 고안의 관 마개 장착공구(100)는 작업자가 직접 접근하여 관에 관 마개를 막기 어려운 유해한 환경 등에서 안전하게 결합할 수 있도록 하여 기존의 교환공구가 가지고 있는 관 마개와 관의 오정렬 상태에서 작업하다 야기되는 관 마개의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 기존의 관 마개 교환공구와 관 마개의 단면도.

도 2는 본 발명의 관 마개 교환공구의 단면도.

도 3은 본 발명의 구동부의 단면도.

도 4는 본 발명의 가이드 부의 단면도.

도 4는 본 발명의 안전장치 부의 단면도.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

111: 지지 바 112:구동 바

113: 제1 조작핸들 114:손잡이

115: 고정판 116: 제3 결합부재

121: 가이드 바 122: 가이드 핀

125: 제1 슬라이딩 바 126: 제2 슬라이딩 바

127: 열쇠구멍

131:안전장치 바 132: 제2 조작핸들

133: 키

Claims (4)

1. 일단에 손잡이(114)를 갖는 고정판(115)이 있고 중공이 형성된 지지 바(111) 및 관 마개 장착 부를 포함하고, 상기 관 마개 장착 부에 장착한 관 마개(8)로 핵연료 가이드 튜브를 막는 구동부(110);

   상기 구동부(110)와 슬라이드 결합하도록 형성되어, 상기 구동부(110)의 상하 미끄러짐 운동을 안내하는 가이드 부(120); 및

   상기 구동부(110)와 상기 가이드 부(120)의 결합을 제어하는 안전장치 부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관 마개 교환공구(100).
2. 제1항에서, 상기 구동부(110)의 관 마개 장착 부는,

   일단이 관 마개(8)가 장착될 수 있도록 나사산(117)이 형성되고, 타단은 지레의 원리를 이용한 제1 조작핸들(113)을 포함하는 구동 바(112)로 구성된 것을 특징으로 하는 관 마개 교환공구(100)
3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 부(120)는,

   상기 지지 바(111)와 슬라이드 결합을 할 수 있도록 중공이 형성된 가이드 바(121);

   핵연료 가이드 튜브의 상단에 있는 2개의 노즐 홀에 결합하고, 제1 결합부재(123)에 의해 가이드 바(121)의 일단에 결합하는 2개의 가이드 핀(122); 및

   상기 가이드 바(121)의 타단에 제2 결합부재(124)에 의해 결합하고, 구동 바(112)에 고정된 제3 결합부재(116)와 슬라이딩 결합을 하는 열쇠구멍(127)이 형성된 제1 슬라이딩바(125)와 제2 슬라이딩바(126);를 포함하는 것을 특징으로 하는 관 마개 교환공구(100).
4. 제1항에 있어서, 상기 안전장치 부(130)는,

   상기 고정판(115)에 결합하고, 제3 결합부재(116)에 의해서 구동 바(112)에 고정되는 안전장치 바(131);

   상기 안전장치 바(131)의 일단에 형성되어 안전장치의 개폐를 조절하는 제2조작핸들(132); 및

   상기 안전장치 바(131) 타단에 형성되어 상기 열쇠구멍(127)과 결합, 해제가 가능하도록 하는 키(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 관 마개 교환공구(100).

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