KR20060027472A

KR20060027472A - 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치

Info

Publication number: KR20060027472A
Application number: KR1020040076221A
Authority: KR
Inventors: 조인철
Original assignee: 조인철
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2006-03-28
Also published as: KR100621840B1

Abstract

본 발명은 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 손상된 제어봉을 그립퍼(Grip)에 4 내지 12개로 고정된 채로 동시에 연속적으로 절단할 수 있으며, 이송수단에 의해 신속하고 정확하게 이동시킬 수 있는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 원자로에서 상부 안내 구조물 조립체와 함께 인양되어 수조로 이송된 복수개의 제어봉과, 상기 수조 내부에서 제1이송수단에 의해 이동되며 상기 제어봉을 절단하여 제2이송수단에 의해 이동되는 저장캔에 투입시키는 절단장치에 있어서, 상기 제어봉(2)이 각각 개별적으로 통과되는 상/하부지지체(3,6) 사이에 구비된 베이스프레임(10)과; 상기 베이스프레임(10)상에 상호 대응되게 장착된 복수개의 구동수단(20)과; 상기 구동수단(20)에 각각 연결되어 상호 슬라이딩되게 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 복수개의 이동부재(30)와; 상기 이동부재(30)에 일정간격으로 장착되어 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하는 복수개의 커터(40)가 포함된 것을 특징으로 한다.

원자력, 원자로, 제어봉, 절단장치, 실린더, 이송수단

Description

이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치{Auto cutting apparatus of Control Element Assembly with transportation}

도 1은 본 발명에 따른 원자력 연료 제어봉 자동절단장치를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 자동절단장치의 구동수단과 이동부재를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 자동절단장치의 이동부재의 분리사시도,

도 4는 본 발명에 따른 자동절단장치의 베이스프레임과 이동부재를 보인 부분확대종단면도,

도 5는 본 발명에 따른 원자력 연료 제어봉 자동절단장치의 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 제어봉을 그립퍼에 결합하는 동작을 보인 분리사시도,

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치의 이송캔 동작과정을 보인 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 가이드판의 사시도,

도 10은 도 7의 "A"부분의 분리사시도,

도 11은 본 발명에 따른 제1체인고정부재와 체인의 결합상태를 보인 횡단면도,

도 12는 도 7의 "C"부분의 사시도,

도 13은 도 12의 분리사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 자동절단장치 2 : 제어봉

2a : 제어봉안내관 2b : 그립퍼(Griper)

2c : 너트 3 : 상부지지체

4 : 제어봉삽입공 5 : 안내관

6 : 하부지지체 7 : 저장캔

8 : 지지기둥 10 : 베이스프레임

11 : 고정브라켓 12 : 이동공간부

15 : 제1체인고정부재 17 : 제1슬라이더

20 : 구동수단 21,80 : 실린더

22,81 : 피스톤 30 : 이동부재

31 : 가이드부재 32 : 통공

35 : 이동프레임 36 : 칼날지지판

40 : 커터 41 : 제1커터

42 : 제2커터 50 : 가이드판

51 : 제1가이드봉 60 : 구동모터

61 : 구동스프로킷 62 : 종동스프로킷

63 : 제1종동축 64 : 스프로킷

65a : 제1구동체인 65b : 제2구동체인

66 : 제2종동축 70 : 승강판

71 : 제2체인고정부재 72 : 제2슬라이더

73 : 제2가이드봉 75 : 제3슬라이더

76 : 제1횡간체인 77 : 제2횡간체인

78 : 횡간스프로킷 79 : 체인고정구

82 : 제1브라켓 83 : 제2브라켓

84 : 연결축 B : 실린더브라켓

G1 : 제1체인전동기구 G2 : 제2체인전동기구

H : 체인홈 P : 고정핀

현재, 전세계적으로 안전성이 입증되어 널리 상용화되어 있는 원자로는 수냉각로로서 경수로 및 중수로가 있다. 핵연료는 원자로 노심 설계에서 주어진 핵연료의 사용조건을 기초로 하여 핵연료의 열설계 및 기계설계를 포함한 구조설계를 통 하여 각 원자로 형태에 따라 각각의 핵연료 설계규격이 작성되는데, 이는 집합체 형태로 이루어져 있고, 한 개의 집합체에는 여러 개의 연료봉과 핵연료집합체의 반응도를 제어하는 제어봉(CEA:Control Element Assembly) 및 제어봉을 연결하는 제어봉안내관(ESA:Extension Shaft Assembly)으로 구성되어 있다.

여기서, 제어봉은 제어봉안내관과 그립퍼(Griper)를 매개로 결합되는데, 하나의 그립퍼에는 제어봉이 4개, 8개, 12씩 너트로 고정되어 있고, 그립퍼 상부에 제어봉안내관이 분리 가능하게 결합되어 있다.

또한, 제어봉안내관은 상부 안내 구조물 조립체(UGSA:Upper Guide Structure Assembly)의 상부에 고정되어 원자로의 내측 상부에 위치되고 제어봉은 핵연료가 저장된 하부에 수직하게 배열되어 있다.

상기 제어봉이 원자로의 운전 중에 손상되거나 수명이 다 된 경우에는 정기점검을 통해 새로운 제어봉으로 교체하여 재장전해야 하는데, 그 과정은 다음과 같다.

먼저, 인양수단으로 상부 안내 구조물 조립체를 원자로에서 인양하여 수조로 이동시킨 후, 상부 안내 구조물 조립체로부터 제어봉안내관을 분리함과 아울러, 제어봉안내관으로부터 제어봉이 결합된 그립퍼를 분리한다.

그리고, 절단기와 절단된 제어봉을 수용하기 위한 저장캔을 수조 내벽에 설치된 제어봉을 절단하는 엘리베이터(elevator)를 통해 수조 내부에 위치시킨 후, 그립퍼로부터 너트를 풀어 제어봉 1개를 분리한 다음, 분리된 제어봉을 견인툴을 이용하여 절단기의 절단유닛에 정위치시켜 절단하고 저장캔에 저장시키는 방법으로 반복적으로 수행한 후, 새로운 제어봉을 그립퍼에 재장전하여 상부 안내 구조물 조립체에 조립함으로써 제어봉의 교체 작업을 완료하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제어봉 절단기는 그립퍼로부터 제어봉을 1개씩 분리한 다음, 견인툴을 이용하여 절단기의 절단유닛에 정위치시킨 후 절단해야 하므로, 제어봉의 분리 작업이 매우 복잡할 뿐만 아니라 분리된 제어봉을 절단유닛에 정위치시키가 매우 어려웠으며, 이로 인하여 작업시간이 장시간 소요됨에 따라 방사능 환경 하에서 피폭량이 일정 수준 이상으로 초과될 수 있는 위험성이 있었다.

또한, 절단기와 저장캔이 단순한 승/하강식 엘리베이터에 의해 이동되므로 절단기의 하부에 저장캔을 정위치시키가 어려웠을 뿐만 아니라, 저장캔과 절단기가 상호 간섭될 우려가 있어 개별적으로 수조의 상/하부로 이동시키는데 어려움이 있었다.

특히, 제어봉 절단작업을 포함한 핵연료 집합체의 정기점검은 대략 45일정도의 기간 동안 수행하게 되고, 점검기간에는 원자로를 가동시킬 수 없으므로 1일당 약 10억 정도의 막대한 비용손실이 발생되었던 바, 점검기간을 단축시키기 위한 여러 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 커터가 동시에 동작되는 자동절단장치를 수조 내부에 설치하여 원자로에서 이송된 손상된 핵연료 제어봉을 그립퍼(Grip)에 4 내지 12개로 고정된 채로 동시에 연속적으로 절단함으로써, 제어봉의 절단작업에 소요되는 시간이 줄어 들어 방사능 환경 하에서 피폭량을 일정 수준 이하로 관리하면서 제어봉의 교환을 신속하게 수행할 수 있으며, 특히 제어봉의 교체 등 정기점검을 수행하기 위해 원자로의 가동을 정지하는 시간을 단축시킬 수 있는 이동수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동절단장치와 절단된 제어봉을 수용하는 저장캔을 수조 내부에 설치된 이동수단과 가이드에 의해 신속하고 정확하게 이동시킬 수 있는 이동수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 본 발명의 구성은, 원자로에서 상부 안내 구조물 조립체와 함께 인양되어 수조로 이송된 복수개의 제어봉과, 상기 수조 내부에서 제1이송수단에 의해 이동되며 상기 제어봉을 절단하여 제2이송수단에 의해 이동되는 저장캔에 투입시키는 절단장치에 있어서, 상기 제어봉(2)이 각각 개별적으로 통과되는 상/하부지지체(3,6) 사이에 구비된 베이스프레임(10)과; 상기 베이스프레임(10)상에 상호 대응되게 장착된 복수개의 구동수단(20)과; 상기 구동수단(20)에 각각 연결되어 상호 슬라이딩되게 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 복수개의 이동부재(30)와; 상기 이동부재(30)에 일정간격으로 장착되어 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하는 복수개의 커터(40)가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은, 원자로(Nuclear Reactor)에서 상부 안내 구조물 조립체(UGSA:Upper Guide Structure Assembly)와 함께 인양되어 수조(미도시)로 이송된 복수개의 제어봉(CEA:Control Element Assembly, 2)과, 상기 수조 내부에서 제1이송수단에 의해 이동되며 상부 안내 구조물 조립체(UGSA)로부터 분리된 상기 제어봉(2)을 절단하여 제2이송수단에 의해 이동되는 저장캔에 투입시키는 자동절단장치(1)로 구성된다.

상기 자동절단장치(1)는, 상기 제어봉(2)이 각각 개별적으로 통과되는 상/하부지지체(3,6) 사이에 구비된 베이스프레임(10)과, 상기 베이스프레임(10)상에 상호 대응되게 장착된 복수개의 구동수단(20)과, 상기 구동수단(20)에 각각 연결되어 상호 슬라이딩되게 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 복수개의 이동부재(30)와, 상기 이동부재(30)에 일정간격으로 장착되어 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하는 복수개의 커터(40)로 구성된다.

여기서, 상기 자동절단장치(1)는 손상된 상기 제어봉(2)을 절단하기 위해 상기 제1이송수단에 의해 수조 내부에 이동가능하게 설치되며, 상기 제어봉(2)은 그립퍼(Griper, 2b)에 너트(2c)를 매개로 4개, 8개, 12개씩 각각 고정되고, 상기 그립퍼(2b)의 상부에는 상기 상부 안내 구조물 조립체(UGSA)에 고정된 제어봉안내관(ESA:Extension Shaft Assembly, 2a)이 분리 가능하게 결합된 바, 상기 제어봉(2)이 4 내지 12개가 일체형으로 고정된 상기 그립퍼(Griper,2b)만을 상기 제어봉안내관(2a)으로부터 분리한 후, 견인툴(미도시)을 이용하여 상기 자동절단장치(1)로 이동시켜 절단하게 된다.

상기 상/하부지지체(3,6)는 상기 제어봉(2)이 각각 개별적으로 통과될 수 있도록 각각 제어봉삽입공(4)이 형성되며, 상기 상부지지체(3)의 하부에는 상기 제어봉삽입공(4)에 연통되는 안내관(5)이 연장 형성되어 상기 제어봉(2)이 수직하게 위치되도록 지지하게 된다.

상기 베이스프레임(10)의 상/하부에는 상기 상/하부지지체(3,6)가 각각 프레임과 볼트 등의 체결수단에 의해 고정되어 있으며, 상기 베이스프레임(10)의 상부 양측에는 상기 구동수단(20)이 각각 대응되게 장착된다.

여기서, 상기 구동수단(20)은, 외부의 전원이 인가되어 상기 이동부재(30)를 수평방향으로 직선 이동시킬 수 있도록 실린더(21)와 피스톤(22)으로 이루어진 실린더유닛으로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 구동수단(20)의 일측이 관통되어 고정될 수 있도록 상기 베이스프레임(10) 상부의 양측에는 고정브라켓(11)이 설치된다.

상기 이동부재(30)는, 상기 구동수단(20)에 각각 연결되어 상기 베이스프레임(10)상에 길이방향으로 형성된 복수개의 이동공간부(12)에 유동가능하게 설치되는데, 이는 상기 제어봉(2)이 통과될 수 있도록 일정간격으로 통공(32)이 형성된 가이드부재(31)와, 상기 가이드부재(31)를 따라 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 이동프레임(35)으로 구성된다.

상기 가이드부재(31)와 상기 이동프레임(35)은 각각 한쌍씩 상기 구동수단(20) 즉, 상기 실린더(21)의 피스톤(22)축에 실린더브라켓(B)을 매개로 이동가능하게 연결되는데, 본 발명에서는 상기 가이드부재(31)와 상기 이동프레임(35)이 동시 에 이동되거나, 상기 이동프레임(35)만 이동될 수 있도록 상기 구동수단(20)을 선택적으로 제어할 수 있는 통상의 제어수단이 더 구비될 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 가이드부재(31)의 양측은 상기 베이스프레임(10)에 의해 지지되는 바, 상기 이동공간부(12) 양측 벽면은 각각 "

", ""형상으로 구비되는 것이 바람직하며, 상기 이동프레임(35)은 사각틀체에 일정간격으로 칼날지지판(36)이 일체형으로 형성된 격판 형상으로 구비되어 상기 칼날지지판(36) 사이로 상기 제어봉(2)이 통과된다.

상기 커터(40)는, 상기 가이드부재(31)의 통공(32) 내주면에 형성된 제1커터(41)와, 상기 제1커터(41)와 교차되면서 상기 제어봉(2)을 절달할 수 있도록 상기 이동프레임(35)에 일정간격으로 장착된 제2커터(42)로 구성되어 상기 통공(32)에 삽입된 상기 제어봉(2)을 횡방향으로 절단하게 된다.

여기서, 상기 제1커터(41)는 반원형의 형상을 갖도록 가공되고, 이에 대응되게 일측이 반원형으로 형성된 상기 제2커터(42)는 교환 사용이 가능하도록 상기 이동프레임(35)의 칼날지지판(36)에 볼트 등의 체결수단으로 체결된다.

상기 자동절단장치(1)를 이송하기 위한 상기 제1이송수단은, 상기 수조의 내측 벽면에 고정되며 길이방향으로 복수개의 제1가이드봉(51)이 돌출된 가이드판(50)과, 상기 가이드판(50)의 상/하부에 연결되되, 적어도 하나 이상의 체인열로 구비된 제1구동체인(65a)을 회전시키는 제1체인전동기구(G1)와, 상기 제1구동체인(65a)에 고정되도록 상기 베이스프레임(10)에 돌출된 제1체인고정부재(15)와, 상기 제1체인고정부재(15)와 일정간격을 두고 상기 베이스프레임(10)에 돌출형성되며 상 기 제1가이드봉(51)의 일측을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제1슬라이더(17)로 구성되어 상기 자동절단장치(1)가 상기 제1체인전동기구(G1)의 구동력과, 상기 제1구동체인(65a)에 의해 상기 가이드판(50)의 우측에 형성된 상기 제1가이드봉(51)을 따라 승/하강되도록 동작된다.{여기서, 상기 "체인열"은 동일축상에 구비된 복수개의 스프로킷에 각각 연결된 체인의 줄 수를 의미한다.}

상기 제1체인고정부재(15)는 사각 단면의 형상으로 구비되며, 일측에 복수개의 체인홈(15)이 일정 간격으로 평행하게 배열되게 형성되고, 그 양측에 고정핀(P)을 삽입할 수 있도록 통공이 관통되며, 복수개의 체인열로 구비된 상기 제1구동체인(65a)을 상기 체인홈(15)에 각각 통과될 수 있도록 위치시킨 후, 상기 고정핀(P)으로 상기 제1구동체인(65a)을 관통시켜 고정함으로써 상기 제1체인고정부재(15)를 상기 제1구동체인(65a)에 결합하게 된다.

상기 저장캔(7)을 이동시키는 상기 제2이송수단은, 상기 가이드판(50)의 상/하부에 연결되되, 적어도 하나 이상의 체인열로 구비된 제2구동체인(65b)을 회전시키는 제2체인전동기구(G2)와, 상기 제2구동체인(65b)에 고정되는 제2체인고쟁부재(71)와 상기 제1가이드봉(51)을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제2슬라이더(72)와, 상기 체인전동기구에 의해 회전되는 상기 복수개의 구동체인(65) 중 타측에 고정되는 제2체인고정부재(71)와 상기 제1가이드봉(51)의 타측을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제2슬라이더(72)가 일측에 각각 구비되고, 타측에 횡방향으로 복수개의 제2가이드봉(73)이 형성된 승강판(70)과, 상기 승강판(70)의 제2가이드봉(73)을 따라 슬라이딩되며 상기 저장캔(7)의 하부에 구비된지지기둥(8)에 고정된 복수개의 제3슬 라이더(75)와, 상기 승강판(70)의 양측에 회전가능하게 축설되며 복수개의 제1/2횡간체인(76,77)으로 각각 연결된 복수개의 횡간스프로킷(78)과, 상기 횡간스프로킷(78)의 일측과 상기 제3슬라이더(75)에 연결된 체인고정구(79)와, 상기 제1/2횡간체인(76,77)을 직선 이동시키도록 연결되어 상기 저장캔(7)을 횡방향으로 이송시키는 횡간체인 구동수단으로 구성된다.

상기 제2체인고정부재(71)는 전술한 상기 제1체인고정부재(15)와 동일한 구조이며, 이 또한 상기 고정핀(P)을 매개로 상기 제2구동체인(65b)에 결합되어 상기 승강판(70)은 상기 제2체인전동기구(G2)의 구동력과 상기 제2구동체인(65b)에 의해 상기 가이드판(50)의 좌측에 형성된 상기 제1가이드봉(51)을 따라 승/하강된다.

또한, 상기 횡간스프로킷(78)은 한쌍의 상기 제2가이드봉(73) 사이에 위치되도록 상기 승강판(70) 상/하부에 회전 가능하게 축결합되고, 이에 각각 상기 제1/2횡간체인(76,77)이 연결되며, 상기 체인고정구(79)가 상기 제1/2횡간체인(76,77)에 결합된 상태로 상기 제3슬라이더(75)에 용접으로 연결된 바, 상기 횡간체인 구동수단에 의해 상기 제1/2횡간체인(76,77)을 직선 이동시킴으로써 상기 저장캔(7) 및 상기 지지기둥(8)은 상기 제2가이드봉(73)을 따라 좌/우로 이동시킬 수 있다.

여기서, 상기 횡간체인 구동수단은, 상기 제1/2횡간체인(76,77)을 동시에 직선방향으로 왕복 이동시킬 수 있도록 상기 제1횡간체인(76)에 제1브라켓을 매개로 일측이 연결된 실린더와(80)와, 상기 실린더(80)의 피스톤(81)축에 일측이 연결되고 타측이 제2브라켓(83)을 매개로 상기 제2횡간체인(77)에 연결된 연결축(84)으로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 동일한 구성요소로 이루어진 상기 제1 및 제2체인전동기구(G1,G2)는, 상기 가이드판(50)에 구비되는데, 이는 일측에 구동스프로킷(61)이 구비된 구동모터(60)와, 상기 구동스프로킷(60)과 체인으로 각각 연결된 종동스프로킷(62)이 일측에 연결된 제1종동축(63)과, 상기 제1종동축(63)과 대응되게 상기 가이드판(50)의 하부에 구비된 제2종동축(66)과, 상기 제1/2종동축(63,66)상에 구비되되, 상기 구동체인(65)이 결착되도록 적어도 하나 이상으로 구비된 스프로킷(64)으로 구성되며, 상기 제1체인전동기구(G1)는 상기 자동절단장치(1)를 승/하강시키는 구동력을, 상기 제2체인전동기구(G2)는 상기 저장캔(7)을 승/하강시키는 구동력을 각각 제공하게 된다.

상기 가이드판(50)과 상기 승강판(70)을 각각 승/하강시키는 한 쌍의 상기 구동모터(60)는, 정방향과 역방향으로 선택적으로 회전될 수 있는 정/역회전모터로 구비될 수 있음은 당연하며, 일정한 변속비를 갖는 회전력을 상기 제1/2구동체인(65a,65b)에 전달할 수 있도록 상기한 스프로킷을 다양하게 설계할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면, 원자로의 핵연료 집합체를점검하기 위해 건물 내부에 설치된 수조의 내벽에 가이드판(50)과 승강판(70)을 설치하고, 상기 가이드판(50)에 자동절단장치(1)를 이동가능하게 장착함과 아울러, 저장캔(7)을 상기 자동절단장치(1)의 하부에 정위치되록 상기 승강판(70)에 이동가능하게 장착한다.

그리고, 원자로의 가동중에 중성자를 흡수하여 연쇄반응의 속도를 조절하는 제어봉(2)이 손상되거나 수명이 다한 경우, 새로운 제어봉(2)으로 재장전하기 위해 상기 원자로에서 상부 안내 구조물 조립체(UGSA:Upper Guide Structure Assembly)를 인양하여 상기 수조로 이동시키게 된다.

여기서, 상기 수조는 상부 안내 구조물 조립체로부터 방사능 물질이 노출되지 않도록 작업을 행할 수 있는 통상의 작업공간이다.

이때, 상기 상부 안내 구조물 조립체(UGSA)에는 상기 제어봉(2)과 그립퍼(2b)가 연결된 제어봉안내관(ESA:Extension Shaft Assembly, 2a)이 분리 가능하게 장착되어 있다.

상기 제어봉(2)을 재장전하기 위해 먼저, 상기 상부 안내 구조물 조립체(UGSA)로부터 상기 제어봉안내관(2a)들을 분리한 후, 다시 제어봉안내관(2a)으로부터 상기 제어봉(2)이 결합된 상기 그립퍼(2b)를 분리한다.

상기 그립퍼(2b)에는 상기 제어봉(2)이 4 내지 12개가 너트(2c)로 고정되어 있는데, 이때 종래와 같이 상기 너트(2c)를 수작업으로 분해하여 상기 제어봉(2)을 하나씩 분리하지 않고, 4 내지 12개의 상기 제어봉(2)이 일체형으로 고정된 상기 그립퍼(2b)를 견인툴(미도시)로 견인하여 상기 자동절단장치(1)의 상/하부지지체(3,6)의 제어봉삽입공(4)과 가이드부재(31)의 통공(32)에 상기 제어봉(2)들이 개별적으로 통과되도록 위치시킨다.

이어서, 상기 자동절단장치(1)를 가동시켜 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하게 되는데, 상기 자동절단장치(1)의 동작은 다음의 과정을 통해 이루어진다.

먼저, 외부의 전원을 상기 베이스프레임(10) 상부의 일측에 구비된 구동수단 (20) 즉, 실린더유닛{실린더(21) 및 피스톤(22)}에 인가하여 실린더브라켓(B)과 이동프레임(35)만을 수평방향으로 전진시키게 된다.

이때, 상기 이동프레임(35)은 상기 가이드부재(31)를 따라 전진하게 되며, 상기 가이드부재(31)가 실린더브라켓(B)으로 연결된 구동수단(20)은 구동되지 않고 정지상태를 유지하며 상기 가이드부재(31)를 지지하게 된다.

상기 이동프레임(35)이 전진됨에 따라 상기 이동프레임(35)의 칼날지지판(36)에 장착된 제2커터(42)가 상기 가이드부재(31)의 통공(32)에 형성된 제1커터(41)와 교차되면서 상기 통공(32)에 삽입된 4 내지 12개의 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하게 된다.

여기서, 상기 제어봉(2)이 절단될 때 발생되는 충격은 상기 가이드부재(31)가 연결된 상기 구동수단(20)에 의해 상쇄되어 상기 제1/2커터(41,42)가 손상되는 것이 방지되며, 상기 제1/2커터(41,42)에 의해 절단된 상기 제어봉(2)은 상기 베이스프레임(10)의 하부에 정위치한 저장캔(7)의 내부로 자연스럽게 낙하하게 된다.

이와 같은 방법으로, 상기 견인툴을 단계적으로 하강시켜 상기 제어봉(2)을 연속적으로 절단작업을 수행한 후, 절단된 제어봉이 상기 저장캔(7)에 모아지게 되면, 상기 저장캔(7)을 상기 수조의 상측으로 이동시키기 위해 저장캔 이송수단을 구동시키게 된다.

이때, 상기 저장캔(7)이 상기 자동절단장치(1)에 간섭되지 않도록 횡방향으로 이동시키게 되는데, 이는 실린더(80)의 피스톤(81)을 후진시켜 제1/2횡간체인(76,77)을 역방향으로 회전시킴으로써 상기 저장캔(7) 및 상기 지지기둥(8)을 상기 승강판(70)의 제2가이드봉(73)을 따라 좌측으로 이동시킬 수 있게 된다.

이어서, 상기 저장캔(7)을 상부로 승강시키기 위해 제2체인전동기구(G2)를 구동시킨다. 즉, 상기 가이드판(50)의 상부의 좌측에 설치된 구동모터(60)를 역방향으로 회전시키게 되면, 상기 제2구동체인(65b)이 상기 가이드판(50)의 상부방향으로 회전됨과 동시에 상기 제2구동체인(65b)과 제2체인고정부재(71)로 연결된 상기 승강판(70)이 상기 가이드판(50)의 좌측에 형성된 제1가이드봉(51)을 따라 승강됨으로써 상기 저장캔(7) 및 상기 지지기둥(8)을 상기 수조의 상측으로 이동시킬 수 있게 된다.

이후, 상기 저장캔(7)을 밀폐한 후, 상기 견인툴을 이용하여 별도의 장소로 폐기함으로써, 상기 제어봉(2)의 절단 및 폐기작업을 완료하게 된다.

한편, 제2체인전동기구(G2)를 구동시켜 상기 자동절단장치(1)를 상기 가이드판(50)의 상/하부로 이동시킬 수 있는데, 이는 상기 가이드판(50)의 우측에 구비된 구동모터(60)를 정/역방향으로 회전시키게 되면, 제1구동체인(65a)이 상기 가이드판(50)의 상/하부 방향으로 됨으로써, 상기 제1구동체인(65a)과 제1체인고정부재(15)로 연결된 상기 자동절단장치(1)가 상기 가이드판(50)의 우측에 형성된 제1가이드봉(51)을 따라 승/하강될 수 있는 것이다.

또한, 상기 제어봉(2)을 절단하는 상기 제1/2커터(41,42)가 상기 이동프레임(35)의 칼날지지판(36)에 체결수단에 의해 고정되고, 상기 가이드부재(31) 및 상기 이동프레임(35)이 상기 실린더브라켓(B)에 체결수단으로 결합된 바, 부분적인 손상이 발생될 경우, 손상된 부분만을 교환하여 사용할 수 있어 상기 자동절단장치(1) 를 반영구적으로 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 그립퍼에 고정된 4 내지 12개의 제어봉을 동시에 연속적으로 절단함으로써, 제어봉의 절단시간을 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 점검기간을 단축시킬 수 있으며, 또한 자동절단장치의 주요 구성이 조립식으로 구비되어 부품의 손상시 용이하게 교환하여 사용할 수 있고, 제1/2이송수단에 의해 자동절단장치 및 저장캔을 정확하게 이동시킬 수 있는 것으로, 산업상 매우 유용한 발명이라 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자동절단장치에 의해 그립퍼에 고정된 4 내지 12개의 제어봉을 동시에 연속적으로 절단함으로써 제어봉의 절단작업에 소요되는 시간이 줄어 들어 방사능 환경 하에서 피폭량을 일정 수준 이하로 관리하면서 제어봉의 교환을 신속하게 수행할 수 있으며, 특히 종래와 같이 제어봉의 절단작업이 복잡하고 시간이 많이 소요됨에 따라 원자로의 가동을 장시간 중지시킴으로써 발생되었던 막대한 재정적인 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 자동절단장치와 절단된 제어봉을 수용하는 저장캔이 제1/2이송수단에 의해 수조 내부에서 신속하고 정확하게 이동되어 장치의 사용신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 자동절단장치가 조립식으로 구비되어 부품의 손상시 용이하게 교환하여 사용할 수 있어 유지비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims

원자로에서 상부 안내 구조물 조립체와 함께 인양되어 수조로 이송된 복수개의 제어봉과, 상기 수조 내부에서 제1이송수단에 의해 이동되며 상기 제어봉을 절단하여 제2이송수단에 의해 이동되는 저장캔에 투입시키는 절단장치에 있어서,

상기 제어봉(2)이 각각 개별적으로 통과되는 상/하부지지체(3,6) 사이에 구비된 베이스프레임(10)과;

상기 베이스프레임(10)상에 상호 대응되게 장착된 복수개의 구동수단(20)과;

상기 구동수단(20)에 각각 연결되어 상호 슬라이딩되게 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 복수개의 이동부재(30)와;

상기 이동부재(30)에 일정간격으로 장착되어 상기 제어봉(2)을 동시에 절단하는 복수개의 커터(40)가 포함된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 1항에 있어서, 상기 이동부재(30)는,

상기 베이스프레임(10)상에 길이방향으로 형성된 복수개의 이동공간부(12)에 유동가능하게 설치되며, 상기 제어봉(2)이 통과될 수 있도록 일정간격으로 통공(2)이 형성된 가이드부재(31)와;

상기 가이드부재(31)를 따라 이동되며 상기 제어봉(2)이 통과되는 이동프레임(35)으로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자 동절단장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 커터(40)는,

상기 가이드부재(31)의 통공(32) 내주면에 형성된 제1커터(41)와;

상기 제1커터(41)와 교차되면서 상기 제어봉(2)을 절달할 수 있도록 상기 이동프레임(35)에 일정간격으로 장착된 제2커터(42)로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 3항에 있어서, 상기 구동수단(20)은,

외부의 전원에 의해 구동되는 실린더유닛인 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1이송수단은,

상기 수조의 내측 벽면에 고정되며 길이방향으로 복수개의 제1가이드봉(51)이 돌출된 가이드판(50)과;

상기 가이드판(50)의 상/하부에 연결되되, 적어도 하나 이상의 체인열로 구비된 제1구동체인(65a)을 회전시키는 제1체인전동기구(G1)와;

상기 제1구동체인(65a)에 고정되도록 상기 베이스프레임(10)에 돌출된 제1체인고정부재(15)와;

상기 제1체인고정부재(15)와 일정간격을 두고 상기 베이스프레임(10)에 돌출 형성되며 상기 제1가이드봉(51)의 일측을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제1슬라이더(17)로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 5항에 있어서, 상기 저장캔(7)을 이동시키는 상기 제2이송수단은,

상기 가이드판(50)의 상/하부에 연결되되, 적어도 하나 이상의 체인열로 구비된 제2구동체인(65b)을 회전시키는 제2체인전동기구(G2)와;

상기 제2구동체인(65b)에 고정되는 제2체인고쟁부재(71)와 상기 제1가이드봉(51)을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제2슬라이더(72)와;

상기 체인전동기구에 의해 회전되는 상기 복수개의 구동체인(65) 중 타측에 고정되는 제2체인고정부재(71)와 상기 제1가이드봉(51)의 타측을 따라 슬라이딩되는 복수개의 제2슬라이더(72)가 일측에 각각 구비되고, 타측에 횡방향으로 복수개의 제2가이드봉(73)이 형성된 승강판(70)과;

상기 승강판(70)의 제2가이드봉(73)을 따라 슬라이딩되며 상기 저장캔(7)의 하부에 구비된지지기둥(8)에 고정된 복수개의 제3슬라이더(75)와;

상기 승강판(70)의 양측에 회전가능하게 축설되며 복수개의 제1/2횡간체인(76,77)으로 각각 연결된 복수개의 횡간스프로킷(78)과;

상기 횡간스프로킷(78)의 일측과 상기 제3슬라이더(75)에 연결된 체인고정구(79)와;

상기 제1/2횡간체인(76,77)을 직선 이동시키도록 연결되어 상기 저장캔(7)을 횡방향으로 이송시키는 횡간체인 구동수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 6항에 있어서, 상기 횡간체인 구동수단은,

상기 제1횡간체인(76)에 제1브라켓을 매개로 일측이 연결된 실린더와(80)와;

상기 실린더(80)의 피스톤(81)축에 일측이 연결되고 타측이 제2브라켓(83)을 매개로 상기 제2횡간체인(77)에 연결된 연결축(84)으로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.
제 5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2체인전동기구(G1,G2)는,

상기 가이드판(50)의 상부에 구비되며 일측에 구동스프로킷(61)이 구비된 구동모터(60)와;

상기 구동스프로킷(60)과 체인으로 각각 연결된 종동스프로킷(62)이 일측에 연결된 제1종동축(63)과;

상기 제1종동축(63)과 대응되게 상기 가이드판(50)의 하부에 구비된 제2종동축(66)과

상기 제1/2종동축(63,66)상에 구비되되, 상기 구동체인(65)이 결착되도록 적어도 하나 이상으로 구비된 스프로킷(64)으로 구성된 것을 특징으로 하는 이송수단이 구비된 원자력 연료 제어봉 자동절단장치.