KR20110054432A - 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 핵연료봉의 봉단마개 용접부를 연삭하여 평탄화시키는 봉단마개 용접부 가공장치를 개시한다. 개시된 봉단마개 용접부 가공장치는, 봉단마개관의 용접이 완료된 핵연료봉을 고정하여 회전시키는 척부;와, 상기 척부에 고정된 핵연료봉의 봉단마개 용접부위의 연삭 가공을 위한 바이트가 고정되는 바이트고정부;와, 상기 가공되는 핵연료봉의 연삭부위에 냉각공기를 분사하여 냉각시키는 냉각부;와, 상기 바이트에 의해 발생한 칩을 진공압에 의해 흡입 제거하는 음압수집부;를 포함하여 구성되어, 냉각공기 분사에 의해 냉각시키는 것에 의해 핵연료봉의 연삭부에서 발생하는 마찰열을 감소시키고 화학적 변형을 방지하여 핵연료봉의 기계적 성능의 저하를 최소화시키고, 연삭되어 생성되는 칩을 진공방에 의해 흡입 제거하는 것에 의해 핵연료봉의 봉단마개 용접부에 대한 연삭 작업이 효율성을 향상시킨다.

핵연료봉, 피복관, 봉단마개, 용접부, 가공, 칩(chip), 원심분리형 집진부

Description

핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치{CUTTING AND GRINDING APPARATUS FOR END CLOSURE REMOVING WELDING PART OF NUCLEAR FUEL ROD}

본 발명의 핵연료봉의 봉단마개 용접부를 연삭하여 평탄화시키는 봉단마개 용접부 가공장치에 관한 것이다.

현재 발전용 경수로에서는 원통형상의 핵연료봉이 사용되고 있다. 상기 원통형상의 핵연료봉은 지르코늄 합금의 피복관 1개와 상기 피복관 안에 상기 우라늄(U) 또는 플루토늄(Pu) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 핵분열성 물질인 원통 형상의 소결체를 다수 장입하고 상기 피복관의 양단을 봉단마개로 막고 용접하여 밀봉한 형태이다.

도 1은 피복관(51)과 봉단마개(52)와 피복관(51)에 봉단마개(52)가 용접부착된 핵연료봉(50) 및 용접부(53)에 대한 가공이 수행된 핵연료봉(50a)의 사시도이다.

상기 봉단마개(52)로 피복관(51)의 양측부를 막기 위해서는 먼저 도 1과 같이 피복관(51)의 내부에 핵연료를 소결체인 펠릿을 장입하고, 피복관(51)의 개방된 단부에 봉단마개(52)를 결합하여 용접하여 핵연료봉(50a)이 제작된다.

이러한 핵연료봉은 지지격자에 의해 복수 개가 일체로 지지되어 핵연료봉 집합체로 형성된 후 원자로 내에 장입되거나 인출된다. 따라서 상기 핵연료봉의 표면은 지지격자에 용이하게 삽입 또는 인출될 수 있도록 거친 표면이 없어야 한다.

이러한 이유로 핵연료봉의 양단부를 밀봉하는 핵연료봉(50)의 용접부(53)는 연삭 가공에 의한 평탄화 작업을 필요로 한다. 또한 핵연료봉의 안정성을 위해 핵연료봉(50)의 용접부(53)에 대한 연삭 등의 가공 시 연삭 부위에 대한 기계적 성능 저하 방지를 위한 냉각 과정이 필요하게 된다.

또한, 작업효율 및 생산성 향상을 위해 연삭 과정에서 발생하는 미세 칩(chip)을 용이하게 제거할 수 있을 것을 요한다.

이에 따라 봉단마개(52)가 용접된 핵연료봉(50)에 대한 연삭 작업을 수행하게 되는데, 이때 마찰열에 대한 물리적 화학적 변형이 발생하는 문제점을 가진다.

또한 연삭작업 과정에서 발생하는 칩(chip)이 방해물로 작용하여 핵연료봉(50)의 봉단마개 용접부위의 연삭작업 효율을 저하시키는 문제점을 가진다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것로서, 핵연료봉의 봉단마개 용접부의 연삭 시 칩의 분리를 용이하게 하면서 냉각 효율을 향상시켜 연삭 부위의 기계적 성질이 저하되는 것을 방지하는 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 핵연료봉의 봉단마개 용접부에 대한 연삭 과정에서 발생하는 칩(chip)을 용이하게 분리 수거하여 봉단마개 용접부에 대한 연삭 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치(이하 '봉단마개 용접부 가공장치')는 봉단마개의 용접이 완료된 핵연료봉을 고정하여 회전시키는 척부;와, 상기 척부에 고정된 핵연료봉의 봉단마개 용접부위의 연삭 가공을 위한 바이트가 고정되는 바이트고정부;와, 상기 가공되는 핵연료봉의 연삭부위에 냉각공기를 분사하여 냉각시키는 냉각부;와, 상기 바이트에 의해 발생한 칩을 진공압에 의해 흡입 제거하는 음압수집부;를 포함하여 구성되어, 냉각공기 분사에 의해 냉각시키는 것에 의해 핵연료봉의 연삭부에서 발생하는 마찰열을 감소시키고 화학적 변형을 방지하여 핵연료봉의 기계적 성능의 저하를 최소화시키고, 연삭되어 생성되는 칩을 진공방에 의해 흡입 제거하는 것에 의해 핵연료봉의 봉단마개 용접 부에 대한 연삭 작업이 효율성을 향상시킨다.

상기 냉각부는 상기 핵연료봉의 용접부와 상기 바이트의 접촉 위치의 하부에서 상 방향으로 질소를 분사하도록 구성될 수 있다.

상기 음압수집부는, 상기 핵연료봉의 용접부와 상기 바이트의 접촉 위치의 상부에서 진공압에 의해 칩을 흡입하는 노즐을 구비한 호스부;와, 흡입된 공기를 회전시켜 상기 호스부를 통해 수집된 칩을 원심분리 방식에 의해 분리하여 수집한 후 칩이 분리된 공기를 외부배기관을 통해 배출하는 원심분리형의 칩수집부;를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 칩수집부는 장탈착 가능하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 핵연료봉의 봉단마개 용접부의 연삭 등의 가공 시 공기를 분사하여 냉각시키고, 이 때 질소 냉각 방식을 이용하는 것에 의해 가공되는 핵연료봉의 용접부의 기계적 화학적 변형을 최소화하여 가공에 의한 기계적 성능 저하를 최소로 하는 효과를 제공한다.

본 발명은 또한 핵연료봉의 봉단마개 용접부에 대한 연삭 가공 시 발생하는 칩을 흡입하여 제거하는 것에 의해 핵연료봉의 봉단마개 용접부에 대한 가공 효율을 향상시킨다.

본 발명은 또한, 봉단마개관 용접부 가공 중 발생하는 칩의 제거, 수집 및 사후 처리를 신속하게 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 이에 따라 작업장의 작업 환경을 개선하고, 재활용 원자재에 대한 재사용성을 향상시키는 효과를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 봉단마개 용접부 가공장치(100)의 사시도이고, 도 3은 척부(110)와, 바이트부(120)와, 냉각부(130)와, 음압수집부(140) 중 호스부(141)의 노즐(142) 및 스토퍼(135)가 위치되는 부분의 부분 확대도이다.

도 2 및 도 3과 같이, 상기 봉단마개 용접부 가공장치(100)는 척부(110)와, 바이트부(120)와, 냉각부(130) 및 호스부(141)와 칩수집부(150)를 포함하는 음압수집부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 척부(110)는 좌우면을 통해 관통된 관통공(112)이 형성되고 상기 관통공의 우측단부측에 상기 관통공(112)와 연통하도록 구성되는 척부재(113)가 장착 구성된다. 상기 구성의 척부(110)는 좌측에서 관통공(112)을 통해 관통된 핵연료봉(50)을 고정하여 봉단마개(52)의 용접부(53)에 대한 연삭 가공을 수행할 수 있도록 한다.

상기 바이트부(120)는 상기 핵연료봉(50)의 용접부(53)와 접촉하도록 바이트(121)를 고정하기 위해 핵연료봉(50)에 대해 전후 이동 가능하게 구성된다.

상기 냉각부(130)는 상기 바이트부(120)의 저면에서 상기 바이트(121)와 상기 용접부(53)가 접촉하는 위치에 질소 가스를 분사하도록 구성된다.

상기 스토퍼(135)는 스토퍼축(136)과 상기 스토퍼축(136)을 좌우 이송시키는 에어호스(138)를 구비한 에어구동부(137)를 포함하여 구성된다. 상기 구성의 스토퍼(135)는 상기 척부(110)에 삽입되는 핵연료봉(50)이 과도하게 우측 방향으로 진행하는 것을 방지한다. 즉 상기 스토퍼(135)는 상기 핵연료봉(50)이 척부(110)을 관통하여 이동하는 이동 경로 상에서 상기 용접부(53)가 상기 바이트(121)와 대향하는 위치에 위치되도록 상기 핵연료봉(50)의 우측 방향 이동을 제한다. 이때 상기 스토퍼축(136)은 상기 에어 구동부(137)에 의해 좌우 이동되도록 구성되어 척부(110)에 고정되는 핵연료봉(50)의 봉단마개(52, 도 1 참조)의 노출 위치를 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 음압수집부(140)는 호스부(141)와 칩수집부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 호스부(141)는 노즐(142)과 호스(143)를 포함하여 구성된다. 상기 노즐(142)은 상기 바이트(121)와 용접부(53)가 접촉하는 위치의 상하, 전후 위치 중 선택적으로 위치될 수 있다. 상기 호스(143)는 상기 칩수집부(150)의 진공압을 노즐(142)로 전달하여 핵연료봉(50)의 용접부(53)에서 제거된 칩(71)을 흡입한 후 칩수집부(150)로 이송시키도록 상기 노즐(142)가 상기 칩수집부(150)를 연결한다.

상기 칩수집부(150)는 상부의 원심분리관(151) 및 원심분리관에서 원심력에 의해 분리된 칩(71)을 수집하는 집진통(152)을 포함하여 구성된다. 상기 구성의 칩수집부(150)는 상기 칩수집부(150)의 내부에 진공압을 형성하도록 공기를 흡입하여 배출하는 외부배기관(160)과 연결 구성된다 상기 구성의 칩수집부(150)는 상기 호스(143)를 통해 유입되는 공기를 원심분리관(151) 내부에서 회전시켜 원심력에 의해 칩(71)을 분리하여 집진통(152)으로 배출하고, 칩(71)이 분리된 공기는 외부배기관(160)을 통해 배출한다. 상기 구성의 칩수집부(150)는 내부에 수집된 칩(71)의 제거 및 내부 청소를 위해 상기 호스(143)와 상기 외부 배기관(160)의 사이에 장착 또는 탈착 가능하게 구성된다. 그리고 상부의 원심분리관(151) 및 하부의 집진 통(152) 또한 서로 분리 가능하게 구성된다.

이하, 상기 구성의 봉단마개 용접부 가공장치(100)를 이용하여 핵연료봉(50)의 봉단마개 용접부(53)에 대한 연삭 가공 과정을 설명한다.

핵연료봉(50)의 용접부(53)의 가공을 위해 작업자는 핵연료봉(50)을 척부(110)에 삽입하여 고정한다. 이는 자동 또는 수동 동작에 의해 수행될 수 있다.

상기 척부(110)의 관통공(112)으로 삽입된 핵연료봉(50)은 봉단마개(52)의 단부가 스토퍼축(136)에 접촉되어 용접부(53)가 바이트(121)와 접촉되는 위치에 위치되도록 위치 고정된다.

이 후 바이트부(120)를 핵연료봉(50) 측으로 이동시켜 바이트(121)를 용접부(53)와 접촉시킨다.

상기 바이트(121)가 용접부(53)와 접촉되면 척부(110)에 의해 핵연료봉(50)을 회전시킴으로써 바이트(121)에 의해 용접부(53)의 돌출면을 제거한다. 이 과정에서 발생되는 칩(71)은 진공압에 의해 노즐(142)을 통해 호스(143)로 흡입되어 칩수집부(150)로 이송된다.

상기 칩수집부(150)로 유입된 칩(71)을 포함하는 공기는 칩수집부(150)의 상부의 원심분리관(151)의 내부에서 회전되어 원심력(71)에 의해 칩(71)이 분리된다. 원심력에 의해 분리된 칩(71)은 집진통(152)으로 배출되어 집진통(152)에 수집된다.

이후 집진통에 과도한 칩(71)이 수집되거나 내부 청소가 필요한 경우 작업자 는 외부배기관(160)에 연결된 밸브(미 도시)를 차단한 상태에서 칩수집부(150)를 분리하여 수집된 칩(71)의 제거 및 내부 청소를 수행한 후 재장착한다.

상기 본 발명은 칩(71)의 제거를 용이하게 함으로써 핵연료봉(50)의 봉단마개 용접부(53)에 대한 연삭 가공 효율을 향상시킨다. 또한, 칩(71)이 발생과 동시에 칩제거부(150)에 수집되는 것에 의해 핵연료봉(50)의 봉단마개 용접부(53)에 대한 연삭 작업 환경을 향상시킨다. 그리고 칩(71)의 분리 배출 또한 용이하게 함으로써 폐기물 또는 재활용 가능 원자재의 처리를 용이하게 한다.

도 1은 봉단마개 용접부(53)가 형성된 핵연료봉(50) 및 용접부(53)에 대한 가공이 수행된 핵연료봉(50a)의 사시도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따르는 봉단마개 용접부 가공장치(100)의 사시도,

도 3은 척부(110)와, 바이트부(120)와, 냉각부(130)와, 음압수집부(140) 중 호스부(141)의 노즐(142) 및 스토퍼(135)가 위치되는 부분의 부분 확대도이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

50: 핵연료봉 51: 피복관

52: 봉단마개 53: 용접부

71: 칩 100: 봉단마개 용접부 가공장치

110: 척부 111: 척

112: 관통공 113: 척부재

120: 바이트부 121: 바이트

130: 냉각부 140: 칩수집부

141: 호스부 142: 노즐

143: 호스 140: 음압수집부

150: 칩수집부 151: 원심분리관

152: 집진통 160: 외부배기관

Claims (3)

1. 봉단마개의 용접이 완료된 핵연료봉을 고정하여 회전시키는 척부;와,

   상기 척부에 고정된 핵연료봉의 봉단마개 용접부위의 연삭 가공을 위한 바이트가 고정되는 바이트고정부;와,

   상기 가공되는 핵연료봉의 연삭 부위에 냉각공기를 분사하여 냉각시키는 냉각부;와,

   상기 바이트에 의해 발생한 칩을 진공압에 의해 흡입 제거하는 음압수집부;를 포함하여 구성되는 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각부는,

   상기 핵연료봉의 용접부와 상기 바이트의 접촉 위치의 하부에서 상 방향으로 질소를 분사하도록 구성되는 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 음압수집부는,

   상기 핵연료봉의 용접부와 상기 바이트의 접촉 위치의 상부에서 진공압에 의해 칩을 흡입하는 노즐을 구비한 호스부;와,

   상기 호스부를 통해 흡입된 공기를 회전시켜 공기 중에 포함된 칩을 원심분리 방식에 의해 분리하여 수집하는 칩수집부;를 포함하는 핵연료봉의 봉단마개 용접부 가공장치.

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