KR20080072618A - Inspection and repair stand - Google Patents

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Abstract

An inspection and repair stand for a nuclear fuel assembly is provided to implement functions with many purposes such as an inspection stand to receive an inspection apparatus for a performance test of nuclear fuel. An inspection and repair stand for a nuclear fuel assembly includes a main frame(100), a carrier, a basket(300), a work frame(400), and a lift unit. The main frame is installed in a cask loading pit. The carrier is installed on the main frame to be lifted. The basket is coupled with the carrier to lift up and down and receives the nuclear fuel therein. The work frame is installed over the main frame. The lift unit supplies a driving force to lift the carrier. The inspection and repair stand for the nuclear fuel assembly further includes a support bracket(121) horizontally coupled under the main frame and a leveling screw(132) coupled with the support bracket.

Description

핵연료 집합체의 검사/수리대{Inspection and Repair Stand}Inspection and Repair Stands for Nuclear Fuel Assemblies

본 발명은 핵연료 집합체에 관한 것으로, 특히 핵연료 집합체에 이상 발생시 검사 및 수리를 동시에 진행할 수 있도록 한 핵연료 집합체의 검사 및 수리대에 관한 것이다.The present invention relates to a nuclear fuel assembly, and more particularly, to an inspection and repair platform for a nuclear fuel assembly capable of simultaneously inspecting and repairing an abnormality in the nuclear fuel assembly.

일반적인 경수로용 핵연료 집합체는 다수의 격자판이 계란판 형상으로 용접되어 형성되는 지지격자, 핵연료 집합체의 상ㆍ하부에서 외부 하중을 전달하고 지지하는 상ㆍ하단 고정체 그리고 지지격자 및 상ㆍ하단 고정체를 연결하여 핵연료 집합체의 기본적인 구조를 형성하는 안내관 등의 구조재와 핵분열하여 열을 발생하는 우라늄 소결체를 지르코늄 합금 피복관 내에 담고 있는 핵연료봉 등으로 구성되어 있다.A general fuel cell fuel assembly for light water reactors includes a support grid formed by welding a plurality of grid plates in an egg plate shape, upper and lower fixtures for transmitting and supporting external loads at the upper and lower portions of the nuclear fuel assembly, and support grids and upper and lower fixtures. It consists of structural materials such as guide tubes that form the basic structure of the fuel assembly and nuclear fuel rods that contain sintered bodies that generate heat by fission in a zirconium alloy cladding tube.

그런데, 원자로 내에서 핵연료 집합체의 취급 도중, 인접 연료나 또는 구조물과의 간섭으로 집합체에 손상이 발생할 수가 있으며, 또한 핵연료 제조과정 또는 부적절한 설계에서 비롯되기도 한다. 이와 같이 원자력 발전소에서 연소 중인 핵연 료 집합체에 손상이 발생하여 수리하거나, 핵연료 집합체의 연소성능 검사 등을 수행하기 위해서는 연료를 취급하는 검사대 또는 수리대가 필요하다.However, during the handling of fuel assemblies in a reactor, interference with adjacent fuels or structures may cause damage to the assembly, and may also result from fuel manufacturing processes or improper design. Thus, in order to repair and repair the damaged fuel assembly in a nuclear power plant, or to perform combustion performance inspection of the fuel assembly, a test bench or a repair station for handling fuel is required.

현재까지 국내외에 사용 중인 장치로는 검사용의 검사대와 수리용의 수리대가 각각 사용되고 있는데, 이 두 가지 목적을 동시에 충족시킬 수 있는 다목적 핵연료 검사/수리대가 필요하다.Currently, both domestic and international devices are used for inspection and repair stands, respectively, and multipurpose fuel inspection / repair units that can meet these two purposes are needed.

예컨대, 수리대는 연료에 손상이 발생하여 재사용을 위해 수리를 할 경우 수리대를 발전소 사용 후 연료저장조의 수중 캐스크 로딩 피트(Cask Loading Pit)에 설치하고 연료를 승강기 바스켓에 담아 상하로 이동시키면서 수리를 한다. 반면 검사대는 발전소 사용 후 연료저장조 내의 구조물인 신연료 승강기나 집합체 영상검사대의 상부에 검사장비를 설치하여 연료의 성능을 나타내는 각종 제원을 검사한다.For example, if a repair damages the fuel and repairs it for reuse, the repair station is installed in the Cask Loading Pit of the fuel storage tank after the power plant is used and the repair is carried out by moving the fuel up and down in an elevator basket. do. On the other hand, after the power plant is used, the inspection equipment is installed on top of the new fuel lift or the collective image inspection platform, which is a structure in the fuel storage tank, to inspect various specifications indicating the performance of the fuel.

이 경우, 수리대 설치는 장비 크기가 약 14미터 높이에 중량도 5톤이나 되므로 설치에 많은 어려움과 제약조건이 있고, 검사대는 별도 장치가 없이 발전소의 기존 구조물(연료 승강기 또는 집합체 육안검사대)에 설치해서 검사를 수행하는데, 발전소마다 구조물 형상과 치수가 달라서 검사장비 설치에 어려움이 많은 실정이다.In this case, the repair stand installation has a lot of difficulties and constraints because the equipment size is about 14 meters in height and 5 tons in weight, and the inspection stand is installed in the existing structure (fuel lift or assembly visual inspection stand) of the power plant without a separate device. In order to perform the inspection, there are many difficulties in installing the inspection equipment because the structure and dimensions of the power plants are different.

따라서, 본 발명은 핵연료 집합체의 검사 및 수리 작업을 동시에 수행할 수 있는 다목적 검사/수리대를 개발함으로써 손상연료의 수리 및 검사 작업의 효율성과 안전성을 향상시키고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to improve the efficiency and safety of repair and inspection of damaged fuel by developing a multi-purpose inspection / repair station that can perform the inspection and repair of fuel assembly at the same time.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 캐스크 로딩 피트에 설치되는 메인프레임; 상기 메인프레임 상에 승강 가능하게 결합되는 운반차; 상기 운반차에 결합되어 상승, 하강하며, 핵연료가 수납되는 바스켓; 상기 메인프레임의 상측에 설치되는 작업프레임; 상기 운반차를 승강시키는 구동력을 제공하는 승강수단을 포함하는 핵연료 집합체의 검사/수리대가 제공된다.In order to achieve the above object, the mainframe is installed on the cask loading pit; A transport vehicle coupled to the main frame in a liftable manner; A basket which is coupled to the transport vehicle and is moved up and down and accommodates nuclear fuel; A work frame installed above the main frame; An inspection / repair stand for a nuclear fuel assembly is provided that includes elevating means for providing a driving force for elevating the carriage.

원자력 발전소에서 핵연료손상은 우라늄의 손실로 경제적 손해뿐만 아니라 손상 연료에서 방출되는 핵분열 물질에 의해 방사선량이 높아지므로 즉각적인 수리가 요구되는데, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 검사/수리대에 의하면 핵연료의 검사 및 수리 작업을 안전하고 신속하게 진행할 수 있게 된다.In nuclear power plants, nuclear fuel damage requires immediate repair because of the high radiation dose caused by fissile material released from the damaged fuel, as well as economic damage due to the loss of uranium. Repair work can be carried out safely and quickly.

또한 본 발명의 검사/수리대는 핵연료의 성능검사 및 손상원인 규명검사 등을 할 경우 검사장치가 안착되는 검사대로도 활용할 있는 등 다목적으로 활용할 수 있게 된다.In addition, the inspection / repair stand of the present invention can be utilized for multi-purpose, such as the use of a test stand seating the inspection apparatus when performing the performance test and identification of the cause of damage of the nuclear fuel.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 핵연료 집합체의 검사/수리대를 첨부 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an inspection / repair stand for a nuclear fuel assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에 본 실시예에 따른 검사/수리대의 전체적인 구성이 도시되어 있다.1 shows the overall configuration of the inspection / repair stand according to this embodiment.

이에 따르면, 본 실시예의 검사/수리대(Inspection & Repair Stand)는 사용 후 핵연료의 검사 및 수리에 사용되는 것으로서, 원자력 발전소의 캐스크 로딩 피트(Cask Loading Pit)에 설치되어 검사장비 및 사용 후 핵연료의 안착과 상하 이동을 위한 용도로 사용된다.According to this, the inspection & repair stand of the present embodiment is used for the inspection and repair of spent nuclear fuel, and is installed in a cask loading pit of a nuclear power plant to provide inspection equipment and spent nuclear fuel. Used for seating and vertical movement.

본 실시예의 검사/수리대는 크게 메인프레임(100), 운반차(Carrier)(200), 바스켓(Basket)(300), 작업프레임(400) 및 윈치 시스템(Winch System)(500)의 5개 부분으로 구성된다.The inspection / repair stand of the present embodiment is largely divided into five parts of the mainframe 100, the carrier 200, the basket 300, the work frame 400, and the winch system 500. It consists of.

메인프레임(100)은 작업하기에 적당한 높이로 캐스크 로딩 피트의 바닥에 직립 설치되며, 한 쌍의 H빔(H-Beam)이 소정 간격을 두고 서로 대칭되게 배치된다.The mainframe 100 is installed upright on the bottom of the cask loading pit at a suitable height to work, and a pair of H beams (H-Beam) are arranged symmetrically with each other at a predetermined interval.

이때, 본 실시예에 적용되는 메인프레임(100)의 길이는 대략 14m에 이르므로, 하나의 메인프레임을 14m로 제작할 경우에는 보관이나 운반시 문제가 발생할 수 있으므로, 다수의 단위 프레임으로 제작한 뒤 상호 결합되도록 구성함이 바람직하다.In this case, since the length of the main frame 100 applied to the present embodiment reaches approximately 14 m, when one main frame is manufactured to 14 m, problems may occur during storage or transportation. It is preferable to configure them to be mutually coupled.

각 단위 프레임은 검사/수리대의 설치시 안전과 편리함을 도모하기 위해 용접성이 뛰어나고 강도가 높으면서도 무게가 가벼운 알루미늄 재질의(재질기호 : 6061 T6) H빔을 3m 정도의 길이로 제작되며, H빔을 모두 연결하면 약 14m 길이가 되어 작업프레임(500)과 연결된다. 메인프레임(100)의 서로 마주보는 내측면은 운반차(200)가 이동하는 통로가 된다.Each unit frame is made of H beam made of aluminum (material symbol: 6061 T6) with excellent weldability, high strength and light weight to promote safety and convenience when installing inspection / repair stand. When all of the connection is about 14m long is connected to the work frame 500. Inner surfaces of the main frame 100 facing each other serve as a passage through which the transport vehicle 200 moves.

각 단위 프레임은 연결부재(110)에 의해 상호 결합되며, 연결부재(110)는 인접한 단위 프레임 사이에 개재되는 연결브래킷(111)과, 이 연결브래킷(111)의 양측에 체결되는 2개의 아이볼트(112)로 구성되어 단위 프레임 상호 간에 견고한 결합이 이루어진다. 그리고 연결브래킷(111)의 중앙에는 수직으로 가이드홀(도시 생략)이 형성되고, 이 가이드홀에는 가이드핀(113)이 삽입되어 연결브래킷(111)의 조립작업을 용이하게 해 준다.Each unit frame is coupled to each other by a connection member 110, the connection member 110 is interposed between the adjacent unit frame 111, and two eye bolts fastened to both sides of the connection bracket 111 It is composed of (112) makes a strong coupling between the unit frames. And a guide hole (not shown) is formed vertically in the center of the connecting bracket 111, the guide pin 113 is inserted into the guide hole to facilitate the assembly work of the connecting bracket 111.

메인프레임(100)의 하단에는 검사/수리대 전체 구성의 높낮이 또는 수평을 조절하기 위한 수평조절부재(120)가 구비된다. 이 수평조절부재(120)는 각 메인프레임(100)의 저면에 수평으로 결합되는 받침브래킷(121)과, 각 받침브래킷(121)의 양단에 높이 조절 가능하게 결합되는 레벨링 스크류(122)로 구성된다.The lower end of the main frame 100 is provided with a horizontal adjusting member 120 for adjusting the height or level of the entire inspection / repair stand configuration. The horizontal adjustment member 120 is composed of a support bracket 121 is horizontally coupled to the bottom surface of each main frame 100, and a leveling screw 122 is coupled to the height adjustable to both ends of each support bracket 121. do.

한편, 기타 안전장치로서, 핵연료를 장착한 바스켓(300)이 국제 원자력 안전규제에 따라 수면 아래에서 약 3m 이상 올라오지 못하도록 메인프레임(100)의 상측 적정 높이에는 스토퍼(140)가 설치되며, 이 스토퍼(140)에는 전기적 신호를 전달받아 스토퍼를 동작시키는 리미트 스위치가 구비된다.On the other hand, as another safety device, the stopper 140 is installed at an appropriate height above the mainframe 100 so that the basket 300 equipped with nuclear fuel does not rise above about 3m below the water surface according to international nuclear safety regulations. The stopper 140 is provided with a limit switch that receives the electrical signal to operate the stopper.

또한, 핵연료를 저장조 바닥 쪽으로 이송시킬 때 일정한 높이에서 정지될 수 있도록 메인프레임(100)의 하측에도 스토퍼가 설치됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that a stopper is installed on the lower side of the main frame 100 so that the fuel can be stopped at a constant height when the nuclear fuel is transferred toward the bottom of the reservoir.

이와 같이 상ㆍ하부 스토퍼를 기계적 또는 전기적으로 이중화하여 안전한 작업을 유도할 수 있도록 함이 바람직하다.As such, it is preferable to double the upper and lower stoppers mechanically or electrically to induce safe work.

운반차(200)는 한 쌍의 프레임(100) 사이에 설치되어 핵연료가 장착된 바스켓(300)을 상하로 이동시키는 운반수단이다. 운반차(200)의 상부 및 하부의 양 측면에는 캐스터(230)가 회전 가능하게 결합되고, 작업프레임(400)에 설치된 윈치 시스템(500)에 의해 메인프레임(100의 내측면을 따라 캐스터(230)가 구동되어 상하로 이동된다.The transport vehicle 200 is a transport means installed between the pair of frames 100 to move the basket 300 on which nuclear fuel is mounted up and down. The caster 230 is rotatably coupled to both sides of the upper and lower portions of the transport vehicle 200, and the caster 230 is formed along the inner surface of the main frame 100 by the winch system 500 installed in the work frame 400. ) Is driven to move up and down.

운반차(200)의 상단에는 승강수단(500)의 와이어(511)가 연결될 수 있는 연결고리(220)가 구비되고, 운반차(200)의 상부와 하부의 전방에는 바스켓(300)이 거치될 수 있도록 걸이대(210)가 마련된다.The upper end of the transport vehicle 200 is provided with a connecting ring 220 to which the wire 511 of the elevating means 500 can be connected, and the basket 300 is mounted in front of the upper and lower portions of the transport vehicle 200. The hanger 210 is provided to be able to.

바스켓(300)은 운반차(200)와 조립되어 상하로 이동하며, 조립 후 핵연료를 장착한 바스켓(300)이 운반차(200)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 바스켓스토퍼가 설치된다.The basket 300 is assembled with the carriage 200 and moved up and down, and a basket stopper is installed to prevent the basket 300 equipped with nuclear fuel from being separated from the carriage 200 after assembly.

바스켓(300)에는 핵연료 집합체 1다발을 장착할 수 있는 싱글 바스켓과 집합체 2다발을 동시에 장착할 수 있는 듀얼 바스켓이 있다. 바스켓(300)의 기본 치수는 17*17형 집합체용으로 제작되며, 경우에 따라서는 14*14형 및 16*16형은 패드 등을 부착하여 내부 치수를 집합체 형태에 맞는 적합한 크기로 조정할 수 있도록 구성된다.The basket 300 has a single basket capable of mounting one bundle of nuclear fuel aggregates and a dual basket that can simultaneously mount two bundles of aggregates. The basic dimensions of the basket 300 are made for the 17 * 17 type assembly, and in some cases, the 14 * 14 type and the 16 * 16 type can be attached to pads to adjust the internal dimensions to a suitable size for the type of the aggregate. It is composed.

작업프레임(400)은 메인프레임(100)의 상측에 결합되어 캐스크 로딩 피트를 가로질러 연료건물 바닥에 걸쳐 놓을 수 있도록 장방형으로 이루어지며, 이 작업프레임(400)에는 양쪽 앵글과 앵글 사이에 보강프레임이 더 구비되어 작업프레임(400)과 연료무게 등 수직하중에 대해 충분히 견딜 수 있는 구조로 이루어진다.Work frame 400 is formed in a rectangular shape to be coupled to the upper side of the main frame 100 to be placed across the fuel floor across the cask loading pit, the work frame 400 is reinforced between both angles and angles The frame is further provided to have a structure that can withstand the vertical load, such as the working frame 400 and the weight of the fuel.

작업프레임(400)에는 윈치 시스템(500)이 설치되며, 작업자의 안전을 위해서 작업프레임(400) 상면에는 미끄럼을 방지하는 체크플레이트가, 작업프레임(400) 주변에는 작업자가 파지할 수 있는 핸드레일이 설치됨이 바람직하다.The winch system 500 is installed in the work frame 400, and a check plate for preventing slippage is provided on the upper surface of the work frame 400 for the safety of the worker, and a handrail that the worker can grip around the work frame 400. It is preferred to be installed.

승강수단(500)은 작업프레임(400)에 고정 설치되어 연료 2다발이 장착된 약 2톤 무게의 바스켓(300)을 들어올릴 수 있는 윈치(510)와, 윈치(510)의 일측에 축 결합되어 4m/min∼6m/min 범위의 이동 속도로 구동력을 제공하는 구동모터(520)와, 윈치(510)에 권취된 상태로 그 일단은 운반차(200)의 연결고리(220)에 연결되는 와이어(511)를 포함한다. 그리고 구동모터(520)의 일측에는 통상의 감속기(530)가 설치된다.Lifting means 500 is fixed to the work frame 400 is a winch 510 and a shaft coupled to one side of the winch 510 can lift the basket 300 weighing about 2 tons equipped with two bundles of fuel Drive motor 520 which provides a driving force at a moving speed in the range of 4 m / min to 6 m / min, and one end of which is connected to the connecting ring 220 of the transport vehicle 200 while being wound around the winch 510. Wire 511. And one side of the drive motor 520 is provided with a conventional reducer 530.

이때, 와이어(511)는 안전을 위하여 2중으로 체결되는 것이 바람직하다. 그리고 구동모터(520)는 운전 중 약 2톤 이상의 부하가 생기면 자동으로 정지(Trip)할 수 있는 기능을 갖추어야 한다.At this time, the wire 511 is preferably fastened in duplicate for safety. In addition, the driving motor 520 should have a function of automatically tripping when a load of about 2 tons or more occurs during operation.

또한, 작업 중 안전 사고를 예방하기 위해 윈치(510)와 구동모터(520) 그리 고 감속기(530)는 동일 축상에 설치되어 핵연료의 미끄럼을 예방하는 것이 바람직하다.In addition, the winch 510 and the drive motor 520 and the reducer 530 is preferably installed on the same axis to prevent the slip of the nuclear fuel in order to prevent a safety accident during operation.

도 1은 본 발명의 검사/수리대의 전체 구성을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing the overall configuration of the inspection / repair stand of the present invention.

도 2는 도 1에 따른 메인프레임의 연결구조를 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a connection structure of the main frame according to FIG.

도 3은 도 1에 따른 메인프레임의 하부를 도시한 사시도.Figure 3 is a perspective view of the lower part of the mainframe according to FIG.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 1에 따른 운반차를 도시한 사시도.4A and 4B are perspective views of the transport vehicle according to FIG. 1, respectively.

도 5는 도 1에 따른 도 1에 따른 바스켓을 도시한 사시도.5 is a perspective view of the basket according to FIG. 1 according to FIG. 1;

도 6은 도 1에 따른 작업프레임을 도시한 사시도.6 is a perspective view of the working frame according to FIG. 1;

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 ; 메인프레임 110 ; 연결부재100; Mainframe 110; Connecting member

111 ; 연결브래킷 112 ; 아이볼트111; Connecting bracket 112; Eye Bolt

113 ; 가이드핀 120 ; 수평조절부재113; Guide pin 120; Horizontal adjustment member

121 ; 받침브래킷 122 ; 레벨링 스크류121; Base bracket 122; Leveling screw

130 ; 간격조절부재 131 ; 지지편130; Spacing member 131; Support

132 ; 레벨링 스크류 140 ; 스토퍼132; Leveling screw 140; stopper

200 ; 운반차 210 ; 걸이대200; Transport vehicle 210; Hanger

220 ; 연결고리 230 ; 캐스터220; Link 230; Caster

300 ; 바스켓300; basket

400 ; 작업프레임 410 ; 보강프레임400; Working frame 410; Reinforcement Frame

500 ; 승강수단 510 ; 윈치500; Lifting means 510; winch

511 ; 와이어 520 ; 구동모터511; Wire 520; Drive motor

530 ; 감속기 540 ; 고정브래킷530; Reducer 540; Fixed Bracket

550 ; 안내롤러 551 ; 롤러고정편550; Guide roller 551; Roller fixing piece

Claims (6)

캐스크 로딩 피트에 설치되는 메인프레임;A mainframe installed in the cask loading pit; 상기 메인프레임 상에 승강 가능하게 결합되는 운반차;A transport vehicle coupled to the main frame in a liftable manner; 상기 운반차에 결합되어 상승, 하강하며, 핵연료가 수납되는 바스켓;A basket which is coupled to the transport vehicle and is moved up and down and accommodates nuclear fuel; 상기 메인프레임의 상측에 설치되는 작업프레임;A work frame installed above the main frame; 상기 운반차를 승강시키는 구동력을 제공하는 승강수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.And an elevating means for providing a driving force for elevating the transport vehicle. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 메인프레임의 하측에 수평으로 결합되는 받침브래킷과, 상기 받침브래킷에 높이 조절 가능하게 결합되는 레벨링 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.And a support bracket coupled horizontally to the lower side of the main frame, and a leveling screw coupled to the support bracket so that the support bracket is height adjustable. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 메인프레임의 배면에 결합되는 지지편과, 상기 지지편에 결합되어 구조물과의 간격을 조절 가능하게 하는 레벨링 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.And a leveling screw coupled to the rear surface of the main frame, and a leveling screw coupled to the support piece to adjust a distance from the structure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 승강수단에서 윈치, 구동모터 및 감속기는 동일 축상에 설치되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.The winch, the drive motor and the reducer in the lifting means is installed on the same axis, the inspection / repair of the nuclear fuel assembly. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 메인프레임의 상측에는 연료를 장착한 바스켓의 상승 높이를 제한하기 위한 상부 스토퍼가 장착되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.An upper stopper is mounted on the upper side of the main frame to limit the lift height of the fuel-loaded basket. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 메인프레임의 하측에는 연료를 장착한 바스켓의 하강 높이를 제한하기 위한 하부 스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체의 검사/수리대.The lower side of the main frame is provided with a lower stopper for limiting the height of falling of the fuel-loaded basket, the inspection / repair of the fuel assembly.
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