KR20060129378A - 가압수식 원자로의 제어봉 이동 장치와 용기 덮개상에 상기장치를 장착하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

어댑터(12)와 메카니즘 케이스 하우징(13)은 관형 어댑터(12)에 의해 덮개(10)의 관통부의 개구부(9a, 9b)에 부착되는 통합 하우징 형태의 원피스로 구체화 된다. 관형 외피(14)는 통합 하우징(15)의 단부에서 암나사(13c)와 완전 동축으로 나사결합되는 나사식 부분(14a)으로 이뤄져있다. 통합 하우징(15)과 관형 외피(14)의 두개의 밀봉 립들은 서로 치밀하게 용접된다. 용접 조인트(18)는 자동 궤도 용접에 의해 밀봉 립들의 조인트의 두개의 단부 부분 사이에서 충전 금속을 용해함으로써 만들어진다. 통합 하우징(15)상에 관형 외피(14)의 조립과 용접은 완전 무결한 용접 조인트(18)에 의해 원자로 현장에서 수행될 수 있다.

제어로드, 격납부, 어댑터 튜브, 메카니즘 하우징, 관형 외피, 밀봉 립.

Description

가압수식 원자로의 제어봉 이동 장치와 용기 덮개상에 상기 장치를 장착하기 위한 방법{Device for moving a control bar of a pressurized water nuclear reactor and method for mounting said device on a vessel cover}

본 발명은 가압수식 원자로의 제어봉 이동 장치와 용기 헤드(head)상에 그 장치를 장착하기 위한 방법에 관한 것이다.

가압수식 원자로는 보통 용기 축과 평행한 축을 가지는 병렬 배치된 정확한 프리즘 형상(prism-shaped)의 조립체로 구성되는 원자로 코어(core)를 둘러싸는 수직 축으로 배치된 원통 형상의 용기를 포함한다. 용기는 원자로 운전중에 용기를 채우는 고온 고압의 원자로 냉각수를 밀봉하는 방식으로 용기에 부착되는 반구 형상의 제거식 헤드에 의해 밀폐되는 상단부를 포함한다.

원자로 운전중에 코어의 반응도를 통제하기 위해, 코어 조립체의 어떤 내부면에, 중성자 흡수 재료로 만들어진 로드(rod)들의 다발로 구성되는 제어봉은 조립체의 수직축 방향으로 이동되어진다. 코어의 반응도를 제어하기 위한 원자로 코어내부의 제어봉들의 각각의 이동은 이동장치에 의해 수행되어지며, 이는 코어의 높 이내에서 제어봉의 정확한 위치와 이동을 달성할 수 있게 한다.

제어봉 이동장치 각각은 상당한 길이(보통 4m이상의 코어 높이보다 더욱 긴)의 제어로드를 포함하는데, 제어로드는 세로축 단부중 어느 한 곳에 제어봉의 상부 부분에 제거식 부착수단을 포함한다. 그리고, 제어로드는 그 길이에 따라 제어로드의 외부 측면상에 제어로드의 축방향으로 일정한 간격의 홈들을 포함하는데, 상기 홈들은 이동장치의 메카니즘(mechanism)들을 유지하고 이동시키기 위한 래치암(latch arm)과의 결합을 위한 일련의 치형부를 형성한다.

이동장치는 밀봉 방식으로 밀폐되고 용기에 연결된 이동 메카니즘의 하우징(housing)과 지지부를 제공하는 격납부(containment)를 포함하며, 격납부내에서 제어봉에 연결된 상당히 긴 제어로드는 코어로부터 제어봉을 축출하기 위한 위치와 코어속으로 제어봉의 완전 삽입을 위한 위치사이에서 움직일 수 있다. 이동장치의 격납부는 용기의 축방향으로 용기 헤드를 관통하는 개구부 내측에 부착된 어댑터 튜브(adapter tube)와, 이 어댑터 튜브의 축방향 연장부에 부착된 제어봉을 용기의 외부로 이동하기 위한 전자기 메카니즘들을 지지 및 수용하는 관형 하우징과, 상기 메카니즘 하우징의 축 방향 연장부에 부착된 채로 용기 외부를 향해 제어로드 이동중에 제어로드 상단 부분을 수용할 수 있게 하는 외피(sheath)를 포함한다. 격납부는 크림핑(crimping)과 용접에 의한 밀봉 수단으로 용기 헤드에 부착되어지고, 한편으로 어댑터 튜브와 하우징 사이의 연결과 다른 한편으로는 하우징과 외피 사이의 연결은 원자로의 가압 냉각수에 대해 완전 밀봉 및 방수되는 방법으로 만들어진다. 어댑터 튜브에 연결된 하우징 단부의 반대편에 있는 하우징의 단부에 부착된 외피는 플러그(plug)에 의해 밀봉되는 방법으로 밀폐된 제 1단부와, 외피가 동축상에서 종단간(end-to-end) 방법으로 메카니즘 하우징에 연결되는 개방된 제 2단부를 포함한다. 내부에서 제어로드가 축방향으로 이동하는 격납부는 헤드 위에서 축방향으로 용기를 연장시키는 전체적으로 밀봉형 격납부를 형성한다.

종래 실시예에 따르면, 원자로 건설중에 제어봉 이동장치의 밀봉형 격납부는 헤드를 관통하는 개구부 내측의 용기 헤드에 품질에 대하여 이상적으로 제어되는 충전금속 용접 방법에 의해 맞게 조립된 용접의 야금학적 니켈 합금690으로 만들어진 어댑터를 포함한다. 어댑터는 용기 헤드 바깥쪽의 어댑터 자유단부에서 어댑터의 바깥쪽 표면에 나사식으로 된 플레어 형상(flare shape)을 포함하고, 메카니즘 하우징은 어댑터에 조립되도록 설계된 하우징의 단부에서 메카니즘 하우징이 어댑터와 완전한 동축 방향의 배열로 어댑터의 단부에 나사결합되도록 어댑터의 나사식 부분과 일치하는 암나사식 구멍을 포함한다. 어댑터와 메카니즘 하우징 사이의 밀봉은 어댑터와 메카니즘 하우징이 부분적으로 상호간에 결합되어지는 어댑터와 메카니즘 하우징의 외부 표면에 고정되게 부착된 부분 토러스(torus) 또는 실린더(cylinder)형상의 립(lip)에 의해 제공되어지며, 밀봉 립들 각각은 어댑터 또는 메카니즘 하우징의 축에 직각인 평면에서 자유 환형 단부 표면을 포함한다.

밀봉 립들의 두개의 자유 단부 표면은 메카니즘 하우징이 어댑터의 단부에 나사결합되어진 후에 서로 마주하게 된다. 그 연결은 대면한 자유 환형 표면에 두개의 밀봉 립들을 용접함으로써 그리고 어댑터와 메카니즘 하우징에 공통된 축에 직각방향으로 환형 용접 조이트(joint)를 생산함으로써 밀봉되어진다.

보통 제 1단부가 끼워진 플러그에 의해 밀폐되고 외피에 용접된 관형 외피는 하우징에 결합하고 부착하기 위한 제 2 축방향 개방 단부에서 하우징의 외부표면에 하우징의 반대편에 있는 어댑터 튜브에 연결되는 하우징의 대응 단부에서 암나사 구멍과 나사결합에 의해 조립되도록 설계되어진 수나사식 단부 부재를 포함한다. 관형 외피의 단부가 메카니즘 하우징의 대응되는 단부속으로 나사결합되어진 후에, 이들 두 부재들간의 밀봉은 메카니즘 하우징의 외부 표면에 고정적으로 부착된 밀봉 립과 관형 외피의 외부표면에 고정적으로 부착된 밀봉 립들의 마주하는 표면들의 용접에 의해 이뤄진다. 밀봉 립들은 부분 토러스 형상의 벽을 가지고, 관형 외피가 메카니즘 하우징속으로 나사결합되어진 후 상호간에 마주하게 되는 두개의 밀봉 립들의 결합 표면은 관형 외피와 하우징에 공통인 축을 갖는 원통형 표면이다. 두개의 밀봉 립들은 결합되어지는 두 부재의 축에 평행한 방향을 갖는 전극봉과 함께 밀봉 립들의 상부를 통해 용접되어서 오메가 형상의 단면을 가지는 용접 밀봉 조인트를 형성하게 된다. 따라서, 이 조인트는 보통 오메가 조인트로 불려진다.

제어봉 이동장치의 원자로 용기 헤드에의 장착은 보통 전체적으로 공장에서 수행되어지고, 관형 외피는 그 제 1단부에 부착되어 용접된 플러그에 의해 밀폐되어지고, 그리고나서 외피의 제 2단부를 통해 메카니즘 하우징(메카니즘은 사전에 하우징상에 그리고 하우징내에 장착되어짐)의 대응 단부에 나사결합되어진다. 밀봉 립들은 오메가 조인트를 형성하기 위해 함께 용접되어지고, 하우징은 관형 외피 반대편의 하우징의 단부를 통해 어댑터의 상부 부분에 나사결합되어진다. 그리고나서, 밀봉은 어댑터와 메카니즘 하우징 사이에 상호간에 마주하고 있는 밀봉 립들상 에서 용접에 의해 만들어진다. 이 용접은 어댑터와 메카니즘 하우징의 축에 직각인 전극봉에 의해 만들어져야 한다. 즉, 용기 헤드가 밀폐되어지는 위치와 유사한 용기 헤드 위치인 수평위치에서 용접은 만들어져야 한다. 그러므로 용접 조인트를 생산하는 것은 오메가 조인트를 만드는 것보다 실제 더욱 힘들다. 추가로, 원자로 운전 중, 원자로의 가압된 용수는 이동장치의 메카니즘의 밀봉형 격납부내로 스며들고 밀봉 립들의 용접된 조인트의 내부표면에 접촉하게 된다. 용접 조인트의 내부에 접하고 있는 가압된 고온의 용수를 방치하는 것은 일종의 부식을 초래할 수 있는데, 어댑터와 메카니즘 하우징 사이의 바닥부 조인트는 용기의 내측에 좀더 가깝기 때문에 더욱 높은 고온이 되어 특히 부식되기 쉽다.

어댑터와 메카니즘 하우징 사이에 조인트를 생산하는 어려움과 밀봉 용접의 부식의 위험성 때문에, 어댑터 튜브와 메카니즘 하우징을 원피스(one-piece)구조로 생산하는 것이 제안되어져 왔다. 이 경우, 어댑터 튜브가 용기 헤드에 장착되어지고 부착되어질 때, 보통 통합 하우징으로 호칭되어지는 어댑터 튜브에 고정적으로 부착된 하우징은 공장에서 용기 헤드에 부착되어진다.

이미 기술된 바와 같이 수행되어지는 메카니즘 하우징 위에 관형 외피를 장착하는 것은 신중한 실행과 오메가 조인트의 정밀검사와 함께 공장에서 수행되어질 수 있다.

관형 외피와 메카니즘 하우징 사이의 오메가 형태의 밀봉 조인트 사용을 보호하기 위해 일본 특허 출원 제 JP-10-319164에서는, 버트용접(butt welding)에 의한 관형 외피와 메카니즘 하우징을 결합하는 것이 제안되어 있다.

특히 공장에서 용기 헤드를 제조하는 상황에서는, 공기와 혼합된 원자로의 가압된 용수에 의한 부식을 방지할 수 있는 이상적인 품질의 오메가 조인트의 생산은 관형 외피와 메카니즘 하우징의 버트용접 조립체보다 더욱 복잡한 기계가공과 용접 작업을 요구하는 것으로 여겨진다.

하우징 상에 외피를 버트용접하는 이러한 방법은 용기 헤드의 제조후에 상당히 높은 완성된 용기 헤드의 공장에서 장착이 이뤄지는 것을 필요하게 만든다. 현장으로의 운송 그리고 완성된 헤드를 원자로 건물내 설치하는 작업은 새로운 원자로를 건설하는 동안이나 용기 헤드의 교체작업 동안 모두 복잡하다.

추가로, 제어봉 이동장치의 현장 수리를 수행하기를 원하는 경우에, 이동장치로 부터 관형 외피를 제거하고, 메카니즘를 수리한 후에 관형 외피를 메카니즘 하우징에 관해 이상적인 배열로의 재설치가 필요할 수 있다. 이러한 것은 이상적으로 상호간에 마주하는 두개의 수평단면내에서 종단간 조립체와 하우징과 관형 외피의 양호한 축방향 정렬을 이루기 위해서 상당히 복잡한 작업을 요구한다. 추가로, 용접은 실질적으로 수평 위치에서 용접 전극봉에 의해 수행되어야 한다.

특히 현장에서 제어봉 이동 메카니즘의 수리 또는 교체작업을 위해, 만약 외피 및 하우징의 밀봉 립들에 대한 이상적인 품질의 용접과 용접 조인트의 효과적인 정밀검사가 이뤄진다면, 외피들을 하우징상에 나사결합하여 밀봉 립을 용접함으로써 상당히 양호한 축방향 정렬과 밀봉을 자동적으로 보장하는 조립방법을 사용하는것이 바람직하다. 특히 현장에서는, 기존의 알려진 장치들은 용이하게 그리고 밀봉 용접의 상당히 양호한 품질의 생산과 함께 장착되어질 수가 없다. 게다가, 용접들 의 내부 부분들(또는 포트쪽 부분)을 검사하는것이 불가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 용기 헤드에 의해 밀폐되어진 원자로 코어를 둘러싼 용기의 내부에서의 가압수식 원자로의 코어내에서의 반응도를 제어하기 위한 제어봉 이동장치에 있어서, 하나의 축 단부에 제어봉을 부착시키는 수단을 구비한 제어로드와, 축방향으로 제어로드를 이동하기 위한 전기기계적 수단과, 관통 개구부내의 용기 헤드에 부착된 밀봉형 격납부를 포함하고, 상기 밀봉형 격납부는 용기 헤드의 개구부에 용접되어지는 어댑터 튜브와, 제어로드를 이동하기 위한 전기기계적 수단들이 장착된 어댑터에 고정적으로 부착된 관형 메카니즘 하우징과, 제어로드를 밀폐된 제 1단부와 개방된 제 2단부인 두개의 단부위치 사이에서 축방향으로 움직이게 하며 제 2단부에 의해 하우징의 연장된 외부 축에 부착되어지는 관형 외피를 포함하고, 상기 어댑터와 메카니즘 하우징은 원피스로 만들어지고, 메카니즘 하우징은 어댑터 반대편 축에 하우징의 축을 가지는 원통형 자유 결합표면을 갖는 하우징의 외부표면상에 만들어지고 하우징을 둘러싸는 부분 토러스 형상의 밀봉 립과 암나사를 포함하며, 관형 외피는 제 2개방 단부에서 외부 표면상에 하우징의 암나사와 맞는 동축의 배열로 하우징 내부로 나사결합됨으로써 부착되어지는 나삿니와, 외피의 축을 가지는 원통형 자유 결합 단부 표면을 갖는 메카니즘 하우징의 밀봉 립과 맞으며 외피의 외부표면을 둘러싸는 부분 토러스 형상의 밀봉 립을 포함하며, 외피가 하우징과 외피에 동축인 충전금속으로 만들어진 환형 용접 조인트를 따라 외피가 하우징내로 나사결합되어지고 상호간에 용접되어진 후, 하우징의 밀봉 립과 외피의 밀봉 립은 상호간 마주하는 자유단부를 가지며, 외피는 축에 평행한 방향으로의 깊이와 축에 직각인 방향으로의 폭을 가지며, 외피의 깊이와 폭은 용접 조인트 전체 주변을 따라서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치를 제안하는 것이다.

단독으로 또는 조합에 의한 보다 세부적인 특징에 의하면,

- 관형의 어댑터와 메카니즘 하우징은 어댑터 튜브에 의해 용기 헤드에 부착되는 통합 하우징을 형성하기 위해 동축 배열로 버트용접되어진다.

- 어댑터 튜브는 니켈합금(nickel alloy)으로 만들어지며 메카니즘 하우징은 스테인레스 스틸(stainless steel)로 만들어진다.

- 관형 외피는 스테인레스 스틸로 만들어지며 원피스로 만들어진 관형 외피와 하우징 각각의 밀봉 립들은 스테인레스 스틸로 만들어진다.

또한 본 발명은 용기 헤드에 의해 밀폐되어진 원자로 코어를 둘러싼 용기의 내부에서의 가압수식 원자로 코어내에서의 반응도를 제어하기 위한 제어봉 이동장치를 장착하는 방법으로서, 제어봉 이동장치는 하나의 축 단부에 제어봉을 부착시키는 수단을 구비한 제어로드와, 축방향으로 제어로드를 이동하기 위한 전기기계적 수단과, 관통 개구부내의 용기 헤드에 부착된 밀봉형 격납부를 포함하고, 상기 밀봉형 격납부는 용기 헤드의 개구부에 용접되어지는 어댑터 튜브와, 제어로드를 이동하기 위한 전기기계적 수단들이 장착된 어댑터에 고정적으로 부착된 관형 메카니즘 하우징과, 제어로드를 밀폐된 제 1단부와 개방된 제 2단부인 두개의 단부위치 사이에서 축방향으로 움직이게 하는 관형 외피를 포함하며, 상기 하우징은 제 2개방된 단부에 의해 어댑터에 고정적으로 부착되고 용기의 외부를 향한 축방향 연장부에 배치되며, 관형 외피는 제 2개방된 단부에 의해 하우징의 축방향 외부 연장부에 부착되고, 어댑터와 메카니즘 하우징을 포함하는 통합 하우징의 용기 헤드의 관통 개구부에서 용접에 의한 장착 및 부착은 일체성형으로 수행되어지고, 통합 하우징과 조립되는 위치에서의 관형 외피와 통합 하우징에 고정적으로 부착되어지는 제 1밀봉 립과 관형 외피에 고정적으로 부착되어지는 제 2밀봉 립에 공통된 축을 가지며 상호간 마주하는 원통형 단부 연결 표면들을 배치하기 위하여 관형 외피의 제 2나사식 단부 부재에 의해 통합 하우징의 단부의 암나사 부재에 나사결합되어지고, 밀봉 립들의 단부 연결 표면들 사이에 삽입된 충전 금속으로 만들어진 환형 부재의 용해와 함께 자동 궤도 용접에 의한 환형 용접 조인트에 의해 밀봉 립들의 밀봉 결합이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치의 장착 방법에 관한 것이다.

단독으로 또는 조합에 의한 보다 세부적인 방법에 의하면,

- 자동 용접 변수들은 견본상에 눈금맞추기 작업에 의해 용접 조인트 생산에 앞서 결정되어진다.

- 용접 조인트는 불활성 기체하에서 텅스텐(tungsten) 전극봉에 의해 환형 충전 금속으로 만들어지는 부재의 용해와 함께 자동 궤도 TIG 공정에 의해 만들어진다.

본 발명이 적절하게 이해되는 것을 보장하기 위해서, 첨부도면과 함께 가압수식 원자로의 제어봉 이동장치와 본 발명에 따라 만들어진 장치의 밀봉형 격납부 그리고 현장이나 공장에서 이뤄질 수 있는 이동장치의 장착과 부착 방법에 대한 실시예로써 설명되어질 것이다.

도 1은 선행기술에 따른 제어봉 이동장치의 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 용기 헤드와 제어봉 이동장치의 밀봉형 격납부의 부분 단면도이다.

도 3은 도 2의 세부 3의 확대도이다.

도 4는 본 발명에 따른 이동장치의 통합 메카니즘 하우징의 축방향 단면도이다.

도 5는 밀봉용접 작업 동안 본 발명에 따른 메카니즘 하우징과 이동장치의 관형 외피의 실링 립들의 확대 단면도이다.

도 1은 도면부호 1에 의해 표시된 가압수식 원자로의 제어봉 이동장치를 도시한다.

도 1에서 도시된 이동장치(1)는 상술한 선행기술에 의해 생산되고 가압수식 원자로 용기 헤드의 관통 개구부에 부착되는 어댑터 튜브(2)상의 장착위치에서 도시되고 있다. 어댑터(2)는 하우징(3)과 관형 외피(4)를 포함하는 이동장치(1)의 밀 봉형 격납부의 바닥 부분을 형성한다.

관형 모양으로 만들어진 어댑터(2), 하우징(3) 및 외피(4)는 상호간의 동축 배열과 축방향 연장부에서 조립되어진다.

메카니즘 하우징(3)은 이 메카니즘 하우징(3)에 포함된 메카니즘를 제어하기 위한 자성 코일들(5a, 5b 및 5c)을 지지하며 제어로드(6)를 어댑터와 하우징 그리고 관형 외피에 공통된 축방향으로의 이동을 가능하게 한다. 제어로드(6)는 축방향 바닥 단부에 원자로의 제어봉을 부착하는 수단(6a)을 포함한다. 제어로드(6)의 측면은 일련의 치형부(8)를 형성하는 홈을 포함하는데, 이는 하우징(3)내 포함된 메카니즘에 의해 작동되어지는 제어로드의 단계별 움직임을 위한 것이다. 메카니즘은 특히 보류 래치암(7a)과 전송 래치암(7b)을 포함하며, 각각 제어로드의 일련의 치형부(8) 래치암을 해제하기 위해 개방되도록 하우징(3) 주변의 코일들(5a 및 5b)에 의해 제어된다.

전송 래치암(7b)이 제어로드의 일련의 치형부(8)와 결합되어질 때, 코일(5c)은 제어로드(및 제어로드의 단부에 부착된 제어봉)를 상승시키기 위한 코일이다.

대응하는 코일들이 개방되도록 제어되지 않을 때, 래치암의 밀폐와 제어봉의 하강은 하우징(3)내 가동식 부품상을 압축하는 복귀 스프링(return spring)에 의해 이뤄진다.

도 1에 도시된 바와 같이 선행기술에 따른 제어봉 이동 장치의 경우, 우선 메카니즘들은 메카니즘 하우징(3)내 장착되고, 코일들(5a, 5b 및 5c)이 장착된 후에 관형 외피(4)와 메카니즘 하우징(3)이 조립되어진다. 이를 위해서는, 관형 외 피(4)의 바닥 나사식 부분(4a)은 메카니즘 하우징(3)의 암나사식 부분(3a)과 나사결합되며 그 후에 메카니즘 하우징(3)의 토러스 형상의 밀봉 립(3b)과 이에 맞는 관형 외피(4)의 토러스 형상의 밀봉 립(4b)은 용접 조인트(9)를 따라 용접된다. 환형 용접 조인트(9)는 관형 외피(4)와 메카니즘 하우징(3)에 공통된 축을 갖는다.

용접 조인트(9)는 양질의 용접을 생산하기 위한 적절한 수단을 포함하는 예비 작업장에서 만들어질 수 있다.

관형 외피와 전기기계적 제어 메카니즘을 둘러싸고 지지하는 메카니즘 하우징을 포함하는 조립체는 어댑터(2)의 나사식 종단부에 나사결합되며, 어댑터와 하우징(3)상의 외부 표면에 각각 만들어진 두 개의 밀봉 립들(2a 와 3c)의 대항 표면을 용접함에 의해 밀봉이 제공되어진다.

선행기술에 따른 장착방법의 단점은 밀봉 립(2a, 3c)사이의 용접 부산물이 보기흉하다는 점인데, 이는 용접되는 표면의 위치, 밀봉 립의 얇은 두께 그리고 두 개의 다른 재료로써(어댑터용 니켈 합금 그리고 통상적인 메카니즘 하우징(3)용 스테인레스 스틸304) 어댑터와 메카니즘 하우징(3)의 생산때문이다.

게다가 제어봉의 메카니즘를 현장에서 수리하는 경우에, 관형 외피(4)의 밀봉 립(4b)과 메카니즘 하우징(3)의 립(3b)의 이상적인 상태의 밀봉 용접부(9)를 생산하는 것은 지금까지 불가능하였으며, 무결점을 보장하는 것도 불가능하였다. 특히, 양호한 관통과 밀봉 립들의 전체 두께를 통한 그리고 용접 조인트(9)의 전체 둘레를 따라서 일정한 용접 두께의 보장도 어려웠다.

이러한 결점들을 개선하기 위해, 특히 현장에서의 용기 헤드 수리 또는 용기 헤드 교체의 경우에는, 제어봉 이동장치의 밀봉 케이싱(casing)은 도 2에서 도시된 바와 같이 만들어진다.

도 2는 제어봉 이동장치의 밀봉 케이싱에 부착된 가압수식 원자로의 용기 헤드(10)를 도시하고 있다.

헤드(10)는 개구부(11)에 의해 횡단되어지는 상당한 두께의 플랜지(flange : 10a)를 포함하는데, 개구부(11)는 원자로 용기의 상단부 플랜지에 헤드(10)를 부착하기 위한 스터드(stud)를 통과시키기 위한 것이다. 헤드(10)는 용기 헤드의 축(10')방향으로 개구부(9a, 9b)에 의해 횡단되어지는 구형 뚜껑 형태의 중앙 만곡부(10b)를 포함하는데, 헤드의 축(10')이 사용위치에서 용기의 수직축을 따라 배치되도록 하기 위해 용기 상단부 중앙 위치에 부착되도록 설계되어진다.

용기 헤드는 상술한 일반적 형태와 기능을 갖는 제어봉 이동장치의 밀봉형 격납부가 각각 부착되는 많은 개구부에 의해 횡단되어진다.

도 2는 완전히 조립된 상태의 제 1제어봉 이동장치(1a)의 밀봉형 격납부와 제어로드를 이동하기 위한 관형 외피로 구성되는 상부를 제거한 제 2제어봉 이동장치(1b)의 격납부의 일부분을 도시하고 있다. 또한 장치(1a)의 상부는 도면의 좌측에 확대된 형태로 도시되어 있다.

본 발명에 의하면, 용기 헤드에 부착된 어댑터 튜브(12)와 이동장치의 메카니즘 하우징(13)은 원피스로 만들어지고 전체적으로 용기에 부착되어진다. 어댑터 튜브(12)와 메카니즘 하우징(13)은 통합 하우징(15)을 형성한다.

확대된 도 4는 본 발명에 따른 제어봉 이동장치의 밀봉형 격납부의 통합 하 우징(15)이다.

통합 하우징(15)은 내식성 합금 690같은 니켈 합금으로 만들어지는 일정한 직경의 어댑터 튜브로 구성되는 바닥부(12)를 포함한다. 통합 하우징(13)의 상부는 자체적으로 메카니즘 하우징(13a)과 어댑터(12)에 연결하기 위한 바닥부(13b)를 포함한다.

관형 어댑터(12)는 어댑터 튜브의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가지는 하우징(13)의 바닥 단부(13b)의 한 섹션(section)과 동축 배열(통합 하우징의 축(16)을 따라)로 종단간에 조립된다.

어댑터 튜브(12)와 하우징(13)의 종단간 조립은 니켈합금으로 만들어지는 어댑터 튜브와 스테인레스 스틸304에 의해 만들어지는 하우징(13) 사이에 고품질의 야금학적 조립체를 만들수 있게 하는 결합방법에 의해 공장에서 수행된다. 따라서, 종단간 조립된 메카니즘 하우징(13)과 어댑터 튜브(12)가 통합 하우징(15)을 형성하여 원피스가 된다.

통합 하우징의 축(16)이 용기 헤드의 축(10')에 평행하게 되도록 어댑터 튜브(12)는 용기 헤드의 관통 개구부안으로 맞추어지며 용접된다.

제어봉 이동장치의 조립체를 완성하기 위해, 통합 하우징(15)의 상부(13a) 구멍내에 메카니즘에 부속되는 열전달완충판(17)이 통합 하우징(15)내 바닥부에 설치되어진다. 통합 하우징의 상부(13a)는 하우징의 외부표면상에 메카니즘의 코일들을 수용하기 위해서 기계가공된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통합 하우징은 관형 외피(14)의 바닥 나사식 부분 을 수용하도록 설계되어진 암나사 부분(13c)을 포함하며, 이에 의해 관형 외피(14)는 통합 하우징내로 동축 배열로 나사결합되어진다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 관형 외피(14)의 나사식 바닥 부분이 관형 하우징의 상단부(13c)속으로 나사결합되어진 후에, 통합 하우징내로 나사식 결합을 위한 나사식 부분(14a)위의 관형 외피의 외부표면상에 만들어진 부분 토러스 형상의 밀봉 립(14b)은 암나사 부분(13c)위의 통합 하우징의 상부에 제공되어진 부분 토러스 형상의 립(13d)과 대면하게 된다.

관형 외피(14)와 하우징(13)사이의 밀봉 결합은 환형 용접 조인트(18)에 의해 제공되어지며, 조인트(18)는 부분 토러스 형상의 립들(14b, 13d)의 두개의 마주하는 모서리를 결합한다.

관형 외피(14)의 상단부는 플러그(19)에 의해 밀폐되며, 플러그(19)는 외피(14)의 암나사 단부내로 나사결합되어지는 리프팅 링(lifting ring)을 포함한다.

용기 헤드에 부착되는 통합 하우징(15)의 암나사 부분(13c)내로 관형 외피(14)가 나사결합되어진 후에, 립(13d)과 립(14b)사이의 밀봉을 제공하는 용접 조인트(18)는 원 위치에서 제작되어야 한다.

이러한 작업은 헤드를 생산하는 동안, 공장에서 또는 원자로 용기 헤드의 교체의 경우 현장에서 수행되어질 수 있다. 이 경우에, 제어봉 이동 메카니즘를 둘러싸는 통합 하우징(15)이 부착되어지는 용기 헤드는 제조공장과 현장 사이에서 운송되어질 수 있으며 관형 외피들이 통합 하우징에 설치되지 않은 상태로 원자로 건물내에 설치될 수 있다. 이 때문에, 헤드의 총 높이는 실질적으로 줄어들고, 이는 운 송 작업과 교체용 헤드의 원자로 건물내 삽입 작업을 상당히 쉽게 만든다.

이 경우에, 관형 외피들은 통합 하우징을 포함하는 헤드와는 관계없이 공급되어지며, 통합 하우징의 상단부속으로 외피들을 나사결합함으로써 제 위치에 설치된다. 현장에서 밀봉 용접 조인트(18)는 통합 하우징의 립(13d)과 관형 외피들의 립(14b)사이에 만들어진다.

유사하게, 현장에서 제어봉 이동 메카니즘의 교체 또는 수리 작업의 경우에, 관형 외피는 밀봉 립들을 결합하는 용접 조인트의 연마 후에 제거되어지고, 메카니즘들은 교체되거나 수리되어지고 나서 관형 외피는 통합 하우징내로 외피를 나사결합함으로써 제 위치로 설치되어진다. 이후에 밀봉 립들을 결합하는 용접 조인트(18)는 현장에서 만들어진다.

밀봉 립들과 이러한 밀봉 립들을 용접하는 방법들은 현장에서 어려움 없이 그리고 만족스러운 실행 상태로 수행되어지도록 응용되어왔다.

확대된 도 5는 관형 외피(14)가 통합 하우징속으로 나사결합되고 밀봉 용접 결합(18)을 만든 이후에, 통합 하우징(13)의 밀봉 립(13d)과 관형 외피(14)의 립(14b)을 도시하고 있다.

밀봉 립(13d)과 립(14b)은 관형 외피가 나사결합된 후에 서로 마주하며 함께 나사결합된 위치에서 통합 하우징(13)과 관형 외피(14)에 공통된 축을 가지는 원통형 자유단부 표면(각각 13'd 및 14'b)을 포함한다.

립들(14b 및 13d)은 단면부가 더욱 많이 또는 적게 4분원형에 대응하는 토러스 형상의 표면 부분에 의해 한정된 벽을 갖는다. 추가로, 통합 하우징(13)과 관형 외피(14)가 함께 나사결합될 때, 립들(14b 및 13d)은 l-폭의 환형 공간이 토러스 형상의 립들(14'b 와 13'd) 표면과 마주하는 자유단부 사이에 유지되도록 만들어진다.

용접 조인트(18)는 밀봉 립들(14'b 및 13'd)의 표면과 마주하는 자유단부 사이에 립들(14b 및 13d)의 금속과 야금학적으로 양립할 수 있는 금속으로 만들어진 환형 부재(21)를 설치하고, 그리고 자동 궤도 용접 장치의 전극봉(22)의 도움으로 충전금속으로 만들어진 상기 부재(21)의 용해와 부재(21)에 접하는 립들(14b 및 13d)의 부분들을 가열하여 양호한 야금학적 연결을 제작함으로써 만들어진다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 충전금속으로 만들어진 환형 부재(21)의 섹션은 용접되어지는 립들 사이에 간극없이 실질적으로 결합하게 되는 l-폭의 부분과 용접되어지는 립들 위에 부재(21)가 유지됨을 보장하기 위한 확장부분을 가지는 것이 유익하다. 용접 작업 후 용접 상태가 견본상에 눈금맞추기에 의해 미리 결정되어진 자동 궤도 용접 장치가 사용될 때, 밀봉 립들(14b 및 13d)과 용접 조인트(18)는 이상적인 품질의 오메가형(OMEGA-type) 조인트를 형성한다.

조인트(21)는 보통 스테인레스 스틸 용접을 위해 사용되는 충전금속으로 제조되고, 전극봉(22)은 궤도 TIG용접기계의 텅스텐 전극봉이며, 충전금속의 용해는 불활성가스 분위기에서 만들어진다.

용접 기계는 특정 지지수단에 의해 관형 외피 주위와 통합 하우징의 상부와 결합되어질 수 있는 전극봉(22)을 포함하는 용접용 헤드를 안내하기 위한 수단을 포함한다.

사전 설정된 용접 변수는 텅스텐 전극봉(22)의 궤도 이동 속도와 용접 전압, 용접전류 그리고 전극봉 첨단으로부터 충전금속의 환형 부재(21)의 상부표면까지의 거리를 포함한다.

자동 용접 상태의 조절과 밀봉 립들 사이의 공간에 관하여 이상적으로 형성된 형상 및 치수를 갖는 충전금속으로 만들어진 조인트의 사용은 이상적인 품질 그리고 밀봉 립들의 전체 둘레를 따라 이상적인 일정한 용접 조인트(18)의 생산을 가능하게 만든다.

이런 방법으로 용접 조인트의 이상적인 품질과 오메가형 조인트의 이상적인 밀봉을 보장하는 것이 가능하다.

추가로, 생산되어지는 조인트 위의 수직상에서의 전극봉에 의한 용접이 가능하므로 용접 변수가 잘 결정되어질 때 자동적으로 이상적인 용접 조인트를 달성할 수 있다.

따라서 본 발명은 원자로 현장에서 관형 격납부의 설치와 용기 헤드에 부착되는 통합 하우징에 관한 관형 격납부의 배열에 대한 상당히 양호한 달성과 상당히 양호한 밀봉과 함께 제어봉 이동장치를 원자로 용기 헤드에 장착하는 것을 가능하게 만든다.

본 발명은 기술된 실시예에 한정되지는 않는다.

따라서, 밀봉 립들의 용접 조인트를 생산하기 위한 궤도 TIG 용접 기계대신 다른 용접 형태의 사용을 고려하는 것이 가능하다.

또한 원통형 관형 외피가 나사결합되어진 후에 이러한 밀봉 립들이 상호간에 마주하는 결합표면을 가지며, 통합 하우징과 관형 외피에 공통되는 축을 갖는 동축을 가지는 순간에 만들어진 상술한 형상과 다른 형상을 갖는 밀봉 립들을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은 원자로 용기 헤드의 관통 개구부에 부착되는 밀봉형 격납부를 갖는 제어봉 이동장치를 포함하는 어떠한 원자로에도 적용되어진다.

Claims (7)

1. 용기 헤드(10)에 의해 밀폐되어진 원자로 코어를 둘러싼 용기의 내부에서의 가압수식 원자로의 코어내에서의 반응도를 제어하기 위한 제어봉 이동장치로서,

   하나의 축 단부에 제어봉을 부착시키는 수단(6a)을 구비한 제어로드(6)와,

   축방향으로 제어로드(6)를 이동하기 위한 전기기계적 수단(5a, 5b, 5c; 7a, 7b)과,

   관통 개구부(9a, 9b)내의 용기 헤드(10)에 부착된 밀봉형 격납부를 포함하고,

   상기 밀봉형 격납부는 용기 헤드(10)의 개구부(9a, 9b)에 용접되어지는 어댑터 튜브(12)와,

   제어로드(6)를 이동하기 위한 전기기계적 수단들(5a, 5b, 5c; 7a, 7b)이 장착된 어댑터(12)에 연결된 관형 메카니즘 하우징(13)과,

   제어로드를 밀폐된 제 1단부와 개방된 제 2단부인 두개의 단부위치 사이에서 축방향으로 움직이게 하며 제 2단부에 의해 하우징(13)의 연장된 외부 축에 부착되어지는 관형 외피(14)를 포함하는 제어봉 이동장치에 있어서,

   어댑터(12)와 메카니즘 하우징(13)은 원피스(15)로 만들어지고,

   하우징(13)은 어댑터 반대편 축에 하우징의 축을 가지는 원통형 자유 결합표면(13'd)을 갖는 하우징의 외부표면상에 만들어지고 하우징을 둘러싸는 부분 토러스 형상의 밀봉 립(13d)과 암나사(13c)를 포함하며,

   관형 외피(14)는 제 2개방 단부에 하우징(13)의 암나사(13c)와 맞는 동축의 위치에서 하우징(13)내부로 나사결합됨으로써 부착되어지는 나삿니(14a)와, 외피의 축을 가지는 원통형 자유 결합 단부 표면(14'b)을 갖는 하우징(13)의 밀봉 립(13d)과 맞는 치수들의 부분 토러스 형상의 밀봉 립(14b)을 포함하며,

   외피(14)가 하우징(13)과 외피(14)에 동축인 충전금속으로 만들어진 환형 용접 조인트(18)를 따라 외피(14)가 하우징(13)내로 나사결합되어지고 상호간에 용접되어진 후, 하우징(13)의 밀봉 립(13c)과 외피(14)의 밀봉 립(14b)은 상호간 마주하는 자유단부를 가지며, 외피(14)는 조인트(18)의 축에 평행한 방향으로의 깊이와 조인트(18)의 축에 직각인 방향으로의 폭을 가지며, 외피(14)의 깊이와 폭은 용접 조인트(18)의 전체 주변을 따라서 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   관형 어댑터(12)와 메카니즘 하우징(13)이 어댑터 튜브(12)에 의하여 용기 헤드에 부착되어지는 통합 하우징(15)을 형성하기 위하여 동축의 배열로 버트 용접되어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치.
3. 제 2항에 있어서,

   어댑터 튜브(12)는 니켈합금으로 만들어지고, 메카니즘 하우징(13)은 스테인레스 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치.
4. 제 3항에 있어서,

   관형 외피(14)는 스테인레스 스틸로 만들어지고, 각각 하우징(13)과 관형 외피(14)와 함께 원피스로 만들어진 통합 하우징(15)의 밀봉 립(13c)과 관형 외피(14)의 밀봉 립(14b)은 스테인레스 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치.
5. 용기 헤드(10)에 의해 밀폐되어진 원자로 코어를 둘러싼 용기의 내부에서의 가압수식 원자로 코어내에서의 반응도를 제어하기 위한 제어봉 이동장치를 장착하는 방법으로서, 제어봉 이동장치는

   하나의 축 단부에 제어봉을 부착시키는 수단(6a)을 구비한 제어로드(6)와,

   축방향으로 제어로드(6)를 이동하기 위한 전기기계적 수단(5a, 5b, 5c; 7a, 7b)과,

   관통 개구부(9a, 9b)내의 용기 헤드(10)에 부착된 밀봉형 격납부를 포함하고,

   상기 밀봉형 격납부는 용기 헤드(10)의 개구부(9a, 9b)에 용접되어지는 어댑터 튜브(12)와,

   제어로드(6)를 이동하기 위한 전기기계적 수단들(5a, 5b, 5c; 7a, 7b)이 장착된 어댑터(12)에 고정적으로 부착된 관형 메카니즘 하우징(13)과,

   제어로드를 밀폐된 제 1단부와 개방된 제 2단부인 두개의 단부위치 사이에서 축방향으로 움직이게 하는 관형 외피(14)를 포함하며, 하우징(13)은 제 2 개방된 단부에 의해 어댑터(12)에 고정적으로 부착되고 용기의 외부를 향한 축방향 연장부에 배치되며, 관형 외피(14)는 제 2 개방된 단부에 의해 하우징(13)의 축방향 외부 연장부에 부착되는 제어봉 이동장치의 장착방법에 있어서,

   어댑터(12)와 메카니즘 하우징(13)을 포함하는 통합 하우징(15)의 용기 헤드(10)의 관통 개구부(9a, 9b)에서 용접에 의한 장착과 부착은 일체성형으로 수행되어지고,

   통합 하우징(15)과 조립되는 위치에서의 관형 외피(14)와 통합 하우징(15)에 고정적으로 부착되어지는 제 1밀봉 립(13d)과 관형 외피(14)에 고정적으로 부착되어지는 제 2 밀봉 립(14b)에 공통된 축을 가지며 상호간 마주하는 원통형 단부 연결 표면들을 배치하기 위하여 관형 외피의 제 2나사식 단부 부재(14a)에 의해 통합 하우징(15)의 단부의 암나사 부재(13c)에 나사결합되어지고,

   밀봉 립들의 단부 연결 표면들 사이에 삽입된 충전 금속으로 만들어진 환형 부재(21)의 용해와 함께 자동 궤도 용접에 의한 환형 용접 조인트(18)에 의해 밀봉 립들(13d, 14b)의 밀봉 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치의 장착 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   용접 조인트(18)를 생산하기 전에, 자동 용접 변수들은 견본상에 눈금맞추기 작업에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치의 장착 방법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   용접 조인트(18)는 불활성 기체하에서 텅스텐 전극봉에 의한 환형 충전금속으로 만들어진 부재의 용해와 함께 자동 궤도 TIG공정에 의하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 제어봉 이동장치의 장착 방법.

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