KR200478032Y1 - 원자로 제어봉 구동축 취급 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원자력 발전소 핵연료 교체 관련 원자로 분해, 조립분야에 있어서 제어봉 구동축의 이동 및 교체를 위한 원자로 제어봉 구동축 취급장치에 관한 것이다.
본 고안에 의하면, 길이 방향으로 연장된 내측컬럼이 길이방향으로 연장된 외측컬럼 내부에서 슬라이드 이동이 가능하게 이중관 형태로 설치되고, 상기 내측컬럼의 상부엔 걸림고리가 결합되고 상기 내측컬럼의 하부엔 제어봉구동축을 결합 분리하기 위한 파지기구와 결합 설치되며, 상기 외측컬럼의 상부엔 인양바아가 설치되고 상기 외측컬럼의 하부엔 상기 파지기구를 조정하기 위하여 파지기구를 외부에서 감싼 상태로 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 파지조정기구를 설치하여 구성이 이루어지되, 상기 파지기구는 상부부재가 상기 파지조정기구의 가이드 바아를 타고 승하강이 가능하게 설치되고 중간엔 복수개의 핑거가 설치되며 하부엔 제어봉구동축의 삽입가이드를 설치하여 구성이 이루어지고, 상기 파지조정기구는 상기 파지기구를 외측에서 감싼 상태로 상기 파지기구가 슬라이드 이동이 가능하게 구성되고 파지기구의 하강시엔 핑거가 자유상태가 되고 파지기구의 상승시엔 핑거가 구속되어 파지된 제어봉구동축이 분리되지 않도록 하며 상부 플랜지와 외측 컬럼의 하부 플랜지 사이에 가이드 바아를 설치하여 구성이 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

원자로 제어봉 구동축 취급 장치 {Control rod drive shaft handling apparatus of nuclear reactor}

본 고안은 원자력 발전소 핵연료 교체 관련 원자로 분해, 조립분야에 있어서 제어봉 구동축의 이동 및 교체를 위한 원자로 제어봉 구동축 취급장치에 관한 것이다.

일반적으로 현재 시행되고 있는 종래의 제어봉 구동축 취급방식은 제어봉 구동축 교체 및 상부 내장물 정비를 위하여 제어봉 구동축을 수중에서 인양 제거할 수 있는 공구가 없는 관계로 제어봉 구동축 상부까지 원자로 수조 배수 후 작업자가 직접 크레인을 타고 제어봉 구동축에 접근하여 짧은 수동공구로 체결 및 분리함으로 방사선 과피폭 및 안전사고의 위험성이 많다.

또한, 제어봉 구동축 분리 결합 확인 작업 시 관련공구의 부피와 중량이 크므로 공구의 취급 시 구동축 상부에 충격 손상 및 휨으로 인한 사고 발생 우려되는 등 여러 문제점이 발생하고 있다.

공개특허공보 공개번호 특2000-0018967(공개일자: 2000. 04. 06.) 공개특허공보 공개번호 10-2008-0031011(공개일자: 2008. 04. 07.) 등록특허공보 제10-1227019호(공고일자: 2013. 01. 28.)

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 연구개발이 이루어진 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 고안의 목적은 제어봉 구동축 이동 및 작업 시 재장전 기중기의 조작반에서 조작할 수 있도록 제작하여 별도의 원자로 수조 배수 없이 조작할 수 있고, 제어봉 구동축에 공구의 삽입 시 제어봉 구동축의 손상을 최소화하기 위해 삽입부를 테프론 재질로 제작하고, 구동축의 분리 및 체결은 공압을 사용하지 않고 인양 바아의 상하 동작에 의해 핑거가 제어봉 구동축의 홈에 삽입 또는 분리되어 체결 및 분리가 가능하며, 별도의 구동 유체가 필요하지 않아 유체 상실에 의한 오동작이 발생되지 않고, 제어봉 구동축의 삽입 시 작업자의 육안으로 식별 가능하게 소형으로 제작할 수 있는 기술을 제공하고자 함에 있다.

본 고안은 이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 길이 방향으로 연장된 내측컬럼이 길이방향으로 연장된 외측컬럼 내부에서 슬라이드 이동이 가능하게 이중관 형태로 설치되고, 상기 내측컬럼의 상부엔 걸림고리가 결합되고 상기 내측컬럼의 하부엔 제어봉구동축을 결합 분리하기 위한 파지기구와 결합 설치되며, 상기 외측컬럼의 상부엔 인양바아가 설치되고 상기 외측컬럼의 하부엔 상기 파지기구를 조정하기 위하여 파지기구를 외부에서 감싼 상태로 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 파지조정기구를 설치하여 구성이 이루어지되, 상기 파지기구는 상부부재가 상기 파지조정기구의 가이드 바아를 타고 승하강이 가능하게 설치되고 중간엔 복수개의 핑거가 설치되어 제어봉구동축을 파지할 수 있도록 구성되며 하부엔 제어봉구동축의 삽입가이드를 설치하여 구성이 이루어지고, 상기 파지조정기구는 상기 파지기구를 외측에서 감싼 상태로 상기 파지기구가 슬라이드 이동이 가능하게 구성되고 파지기구의 하강시엔 핑거가 자유상태가 되어 제어봉구동축이 분리가 가능한 상태가 되고 파지기구의 상승시엔 핑거가 구속되어 파지된 제어봉구동축이 분리되지 않도록 하며 상부 플랜지와 외측컬럼의 하부 플랜지 사이에 가이드 바아를 설치하여 구성이 이루어지는 제어봉 구동축 취급장치를 제공한다.

그리하여 본 고안에 의하면, 별도로 작동유체의 필요가 없게 되고 내측컬럼, 외측컬럼, 파지기구, 파지조정기구 등을 포함하여 이루어지는 본 고안의 전체 장치가 소형화로 취급 시 단독 수행이 가능하며, 제어봉구동축의 삽입부를 테프론으로 제작하여 공구 및 제어봉 구동축의 건전성 확보, 작업시간 및 작업인력 감소로 방사선 피폭이 감소하며, 제어봉구동축 이동 및 교체 시 취급의 편리성으로 정비의 품질 향상이 이루어지게 되는 등의 우수한 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일례로서 전체적인 일부 생략 종단면도,
도 2는 도 1의 상부를 다른 방향에서 바라본 정면도,
도 3은 도 1의 하부에 대한 요부 확대도,
도 4는 도 1의 A-A선 단면도,
도 5는 도 1의 B-B선 단면도,
도 6은 도 1의 C-C선 단면도.
도 7은 본 고안의 변형례를 나타내는 요부 확대도,
도 8은 본 고안의 작동상태도로서 파지 상태를 보여주는 전체적인 일부 생략 종단면도,
도 9는 도 8의 하부에 대한 요부 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 예를 중심으로 보다 상세하게 살펴보면, 길이 방향으로 연장된 내측 컬럼(1)이 길이방향으로 연장된 외측 컬럼(2) 내부에서 슬라이드 이동이 가능하게 이중관 형태로 설치되고, 상기 내측 컬럼(1)의 상부엔 걸림고리(3)가 결합되고 상기 내측 컬럼(1)의 하부엔 제어봉구동축(100)을 결합 분리하기 위한 파지기구(4)와 결합 설치되며, 상기 외측 컬럼(2)의 상부엔 인양 바아(5)가 설치되고 상기 외측 컬럼(2)의 하부엔 상기 파지기구(4)를 조정하기 위하여 파지기구(4)를 외부에서 감싼 상태로 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 파지조정기구(6)를 설치하여 구성이 이루어지되, 상기 파지기구(4)는 상부 부재(40)가 상기 파지조정기구(6)의 가이드 바아(60)를 타고 승하강이 가능하게 설치되고 중간엔 복수 개의 핑거(42)가 설치되어 제어봉구동축(100)을 파지할 수 있도록 구성되며 하부엔 제어봉구동축(100)을 삽입 파지하기 위한 삽입가이드(44)를 설치하여 구성이 이루어지고, 상기 파지조정기구(6)는 상기 파지기구(4)를 외측에서 감싼 상태로 상기 파지기구(4)가 슬라이드 이동이 가능하게 구성되고 파지기구(4)의 하강시엔 핑거(42)가 자유상태가 되어 제어봉구동축(100)이 분리가 가능한 상태가 되고 파지기구(4)의 상승시엔 핑거(42)가 구속되어 파지된 제어봉구동축(100)이 분리되지 않도록 하며 내측 컬럼(1)에 설치된 파지기구(4)의 상부 부재(40)는 외측 컬럼(2)의 하부로서 상, 하부 플랜지(62,64) 사이에 설치된 가이드 바아(60)를 타고 움직일 수 있게 설치하여 구성이 이루어지게 된다.

이때, 상기 내측 컬럼(1)과 상기 외측 컬럼(2)은 중간 부분을 분리 결합이 가능하게 구성하고 외측 컬럼(2)과 내측 컬럼(1) 사이엔 스프링(7)을 설치하여 파지기구(4)가 상승한 상태에서 파지기구(4)의 하강이 상기 스프링(7)에 의하여 원활하게 작동이 이루어질 수 있도록 구성이 이루어지게 된다.

이때, 상기 외측 컬럼(2)은 중간 부분의 상,하부 플랜지부(20,22)가 체결구(24)에 의하여 서로 분리 결합이 가능하게 결합 설치되고, 상기 내측 컬럼(1)은 중간의 나사결합부(10)에 의하여 서로 분리 결합이 가능하게 결합 설치된다.

물론, 전술한 바와 같이 외측 컬럼(2)과 내측 컬럼(1) 사이에 스프링(7)을 설치하는 경우 외측 컬럼(2)과 내측 컬럼(1) 사이의 좁은 공간에서 스프링(7)이 작동하여야 하므로 작동이 원활하게 이루어지지 않는 경우를 대비하여, 전술한 바와 같이 외측 컬럼(2)과 내측 컬럼(1) 사이엔 스프링(7)을 설치하지 아니하고, 도 7에 도시한 바와 같이, 파지기구(4)의 상부 부재(40)와 파지조정기구(6)의 상부 플랜지(62) 사이로서 가이드 바아(60)에 스프링(66)을 설치하여 파지기구(4)가 상승 상태에서 하강이 상기 스프링(66)에 의하여 원활하게 이루어질 수 있도록 구성할 수도 있겠다.

또한, 상기 파지기구(4)는 내측 컬럼(1)의 하부에 상부 부재(40)에 의하여 서로 고정 설치되고 내측엔 파지공(46)이 형성되고 중간엔 복수개의 핑거(42)가 설치되며 하부엔 삽입가이드(44)가 설치되어 구성이 이루어지되, 상기 핑거(42)는 길이 방향으로 형성된 복수개의 개방설치공(48)에 힌지부(50)를 중심으로 각도 회전이 이루어질 수 있게 구성이 이루어지고, 상기 핑거(42)의 내측엔 걸림돌기(52)가 형성되어 제어구동축(100)의 걸림홈(102)에 결합될 수 있도록 구성이 이루어지게 된다.

또한, 상기 내측 컬럼(1)의 일측엔 로크구멍(14)을 수평으로 형성하고 상기 외측 컬럼(2)엔 상기 로크구멍(14)과 결합하기 위한 각각 로크 홀(26)(28)을 상, 하부에 각각 형성하고 상기 로크구멍(14)과 상기 상, 하부 로크 홀(26)(28) 중 어느 일측과 로크핀(30)을 결합하느냐에 따라 파지기구(4)와 파지조정기구(6)의 상호 결합 위치를 일시적으로 결정하여 제어구동축(100)의 파지상태 또는 파지해제상태를 구분하여 작동이 이루어지도록 할 수 있게 구성이 이루어진다.

또한, 상기 삽입가이드(44)는 하부에 확관공(44a) 형태로 이루어져 제어구동축(100)의 삽입이 용이하게 이루어지고, 테프론 소재로 제작하여 제어구동축(100)과의 충격을 완화시키면서 손상을 방지할 수 있도록 구성이 이루어지게 된다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지게 되는 본 고안에 대하여 그 작동이 이루어지는 과정을 살펴보기로 한다.

우선, 원자로 수조는 배수되지 않은 상태에서 본 고안인 제어봉구동축 취급장치를 제어봉구동축(100)의 상부로서 파지기구(4)의 삽입가이드(44)를 경유 파지공(46) 내부에 위치시킨 후, 인양 바아(5)를 하강시키면, 인양 바아(5)와 함께 외측 컬럼(2)이 파지조정기구(6)와 함께 파지기구(4)를 감싼 상태로 하강시키게 되며, 이에 따라 복수 개 핑거(42)의 걸림돌기(42a)가 각각 제어봉구동축(100)의 걸림홈(102)에 결합되어 제어봉구동축(100)을 파지기구(4) 및 파지조정기구(6)에 의하여 파지 상태를 유지하게 되고, 이러한 파지 상태에서 본 고안인 제어봉구동축 취급장치를 제어봉구동축(100)과 함께 상승시키게 되면 필요한 위치까지 상승 변위가 가능하게 된다.

이때, 파지기구(4)로부터 제어봉구동축(100)을 분리시키고자 하는 경우엔 인양 바아(5)를 상승시키게 되면 외측 컬럼(2)이 상승하면서 동시에 파지조정기구(6)도 상승하게 되어 파지기구(4)를 감싸고 위치하고 있던 파지조정기구(6) 역시 상승하게 되어 파지기구(4)로부터 분리되고 이에 따라 핑거(42)도 힌지부(50)를 중심으로 자유롭게 움직일 수 있게 되면서 핑거(42)의 걸림돌기(42a)가 각각 제어봉구동축(100)의 걸림홈(102)에 결합되어 있다가 서로 분리되어 제어봉구동축(100)과 파지기구(4)는 서로 파지 상태로부터 파지 해제된 상태를 유지하게 되어 서로 분리가 가능하게 된다.

또한, 이와 같이 제어봉구동축(10)과 파지기구(4)의 상호간 결합된 상태나 또는 분리된 상태를 상기 로크구멍(14)과 상기 상, 하부 로크 홀(26)(28) 중 어느 일측과 로크핀(30)을 결합하느냐에 따라 파지기구(4)와 파지조정기구(6)의 상호 결합 또는 분리 위치를 일시적으로 결정하여 제어구동축(100)의 파지상태 또는 파지해제상태를 구분하여 작동이 이루어지도록 할 수 있다.

그리하여 본 고안에 의하면, 별도로 작동유체의 필요가 없게 되고 내측 컬럼(1), 외측 컬럼(2), 파지기구(4), 파지조정기구(6) 등을 포함하여 이루어지는 본 고안의 전체 장치가 소형화로 취급 시 단독 수행이 가능하며, 제어봉구동축(100)의 삽입가이드(44)를 테프론으로 제작하여 공구 및 제어봉구동축(100)의 건전성 확보, 작업시간 및 작업인력 감소로 방사선 피폭이 감소하며, 제어봉구동축(100) 이동 및 교체 시 취급의 편리성으로 정비의 품질 향상이 이루어지게 되는 등의 우수한 효과를 갖게 된다.

1: 내측 컬럼, 2: 외측 컬럼,
3: 걸림고리, 4: 파지기구,
5: 인양 바아, 6: 파지조정기구,
7,66: 스프링, 10: 나사결합부,
12: 돌출핀, 14: 로크구멍,
20,22: 상, 하부 플랜지부, 23: 내향단턱,
24: 체결구, 26,28: 로크 홀,
30: 로크핀, 40: 상부부재,
42: 핑거, 44: 삽입가이드,
44a: 확관공, 46: 파지공,
48: 개방설치공, 50: 힌지부,
60: 가이드바아, 62,64: 상, 하부 플랜지,
100:제어부구동축, 102: 걸림홈

Claims (8)

1. 길이 방향으로 연장된 내측 컬럼(1)이 길이방향으로 연장된 외측 컬럼(2) 내부에서 슬라이드 이동이 가능하게 이중관 형태로 설치되고, 상기 내측 컬럼(1)의 상부엔 걸림고리(3)가 결합되고 상기 내측 컬럼(1)의 하부엔 제어봉구동축(100)을 결합 분리하기 위한 파지기구(4)와 결합 설치되며, 상기 외측 컬럼(2)의 상부엔 인양 바아(5)가 설치되고 상기 외측 컬럼(2)의 하부엔 상기 파지기구(4)를 조정하기 위하여 파지기구(4)를 외부에서 감싼 상태로 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 파지조정기구(6)를 설치하여 구성이 이루어지되,
   상기 파지기구(4)는 상부 부재(40)가 상기 파지조정기구(6)의 가이드 바아(60)를 타고 승하강이 가능하게 설치되고 중간엔 복수 개의 핑거(42)가 설치되어 제어봉구동축(100)을 파지할 수 있도록 구성되며 하부엔 제어봉구동축(100)을 삽입 파지하기 위한 삽입가이드(44)를 설치하여 구성이 이루어지고,
   상기 파지조정기구(6)는 상기 파지기구(4)를 외측에서 감싼 상태로 상기 파지기구(4)가 슬라이드 이동이 가능하게 구성되고 파지기구(4)의 하강시엔 핑거(42)가 자유상태가 되어 제어봉구동축(100)이 분리가 가능한 상태가 되고 파지기구(4)의 상승시엔 핑거(42)가 구속되어 파지된 제어봉구동축(100)이 분리되지 않도록 하며 내측 컬럼(1)에 설치된 파지기구(4)의 상부 부재(40)는 외측 컬럼(2)의 하부로서 상, 하부 플랜지(62,64) 사이에 설치된 가이드 바아(60)를 타고 움직일 수 있게 설치하여 구성이 이루어지고,
   상기 내측 컬럼(1)과 상기 외측 컬럼(2)은 중간 부분을 분리 결합이 가능하게 구성하고 외측 컬럼(2)과 내측 컬럼(1) 사이엔 스프링(7)을 설치하여 파지기구(4)가 상승한 상태에서 파지기구(4)의 하강이 상기 스프링(7)에 의하여 원활하게 이루어질 수 있도록 구성이 이루어지고,
   상기 외측 컬럼(2)은 중간 부분의 상,하부 플랜지부(20,22)가 체결구(24)에 의하여 서로 분리 결합이 가능하게 결합 설치되고, 상기 내측 컬럼(1)은 중간의 나사결합부(10)에 의하여 서로 분리 결합이 가능하게 결합 설치되어 구성이 이루어지고,
   파지기구(4)의 상부 부재(40)와 파지조정기구(6)의 상부 플랜지(62) 사이로서 가이드 바아(60)에 스프링(66)을 설치하여 파지기구(4)가 상승 상태에서 하강이 상기 스프링(66)에 의하여 원활하게 이루어질 수 있도록 구성이 이루어지고,
   상기 파지기구(4)는 내측 컬럼(1)의 하부에 상부 부재(40)에 의하여 서로 고정 설치되고 내측엔 파지공(46)이 형성되고 중간엔 복수개의 핑거(42)가 설치되며 하부엔 삽입가이드(44)가 설치되어 구성이 이루어지되, 상기 핑거(42)는 길이 방향으로 형성된 복수개의 개방설치공(48)에 힌지부(50)를 중심으로 각도 회전이 이루어질 수 있게 구성이 이루어지고, 상기 핑거(42)의 내측엔 걸림돌기(52)가 형성되어 제어구동축(100)의 걸림홈(102)에 결합될 수 있도록 구성이 이루어지고,
   상기 내측 컬럼(1)의 일측엔 로크구멍(14)을 수평으로 형성하고 상기 외측 컬럼(2)엔 상기 로크구멍(14)과 결합하기 위한 각각 로크 홀(26)(28)을 상, 하부에 각각 형성하고 상기 로크구멍(14)과 상기 상, 하부 로크 홀(26)(28) 중 어느 일측과 로크핀(30)을 결합하느냐에 따라 파지기구(4)와 파지조정기구(6)의 상호 결합 위치를 일시적으로 결정하여 제어구동축(100)의 파지상태 또는 파지해제상태를 구분하여 작동할 수 있게 구성이 이루어지며,
   상기 삽입가이드(44)는 하부에 확관공(44a) 형태로 이루어져 제어구동축(100)의 삽입이 용이하게 이루어지고, 테프론 소재로 제작하여 제어구동축(100)과의 충격을 완화시키면서 손상을 방지할 수 있도록 구성이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 구동축 취급장치.
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