KR20120025239A - 파이로 공정을 위한 공압식 연료 탈피복 장치 및 방법 - Google Patents

파이로 공정을 위한 공압식 연료 탈피복 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공압을 이용하여 대량의 절단 연료봉을 신속하게 슬릿팅하고, 슬릿팅 후 피복관과 펠릿을 효율적으로 분리할 수 있는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치는 슬릿팅(slitting) 작업을 통하여 사용 후 핵연료의 절단 연료봉을 피복관과 펠릿(pellet)으로 분리하는 슬릿팅유닛, 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용하여 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동유닛, 그리고 상기 슬릿팅유닛에 의해 분리된 상기 피복관과 펠릿이 각각 구분되어 수납되는 수납유닛을 포함한다. 이러한 구성에 의하면 구조가 복잡하지 않고 제작이 간편하며 많은 량의 연료봉을 신속하고 정확하게 슬릿팅 하여 펠릿으로부터 피복관을 효율적으로 분리시킬 수 있다.

Description

공압식 연료봉 슬릿팅 장치{PNEUMATIC TYPE SLITTING DEVICE FOR FUEL RODS}
공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 개시된다. 보다 자세하게는 공압을 이용하여 대량의 절단 연료봉을 신속하게 슬릿팅하고, 슬릿팅 후 피복관과 펠릿을 효율적으로 분리할 수 있는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 개시된다.
원자력 발전은 원자로 내에서 핵연료를 서서히 반응시켜 열 에너지를 생성하고, 생성된 에너지를 이용하여 전기를 생성하게 된다. 원자력 발전은 천연우라늄 등의 핵연료를 이용해 약 3~5% 농축한 우라늄을 사용하며 새 연료가 원자로에 장입되면 약 3주기 동안 연소시켜 열에너지를 생성한다. 한 주기가 되면 원자로를 정지하고 연료의 1/3를 교체하게 되며, 여기서 한 주기란 핵 연료가 원자로 장입되어 핵분열을 통해 에너지를 발생하는 약 18개월 동안을 말한다. 이때 터빈이나 증기발생기, 발전기, 각종 밸브, 펌프 등 발전소를 구성하고 있는 기기들을 정비하며, 핵연료 교체가 완료되고 각종기기들의 정비가 끝나면 다시 발전소가 기동되어 다음 주기 18개월 동안 전기를 생산하게 된다.
이때 핵연료는 핵연료봉(fuel rod)에 담긴 형태로 원자로 내에서 핵분열 반응을 한다. 핵연료봉은 약 10mm의 지름 및 약 4m의 길이로 형성되며, 피복관은 약 1mm 의 두께를 가지는 지르칼로이(Zircalloy) 합금으로 구성되고, 피복관의 양쪽으로는 피복관 캡이 저항 용접 등에 의해서 밀봉 가능하게 장착된다.
원자력발전에 사용하는 핵연료는 펠릿(pellet)의 형태로 제조한 연료를 각각의 핵연료봉 피복관에 장전한 후, 이렇게 제조된 수십 또는 수백 개의 핵연료봉들을 다발로 만들어 사용한다. 종래의 방식에 따르면, 원자력발전소에서 연소시킨 사용된 핵연료집합체는 더 이상 처리하지 않은 상태로 수조에 보관 및 저장하고 있으나, 한편에서는 사용 후 핵연료를 재활용할 목적으로 피복관으로부터 핵연료를 분리하는 경우도 있다.
즉, 사용후 핵연료의 관리에는 대략 두 가지 방법이 있다. 한가지는 사용 후 핵연료를 지하 500 미터 이상의 암반에 넣고 인간생태계와 철저히 격리시키는 방법이다. 이를 영구처분이라고 부른다. 또 하나의 방법은 사용후 핵연료로부터 재활용 물질을 분리하여(이 과정을 '재처리'라고 부름) 핵연료 물질은 다시 사용하고 고방사성 물질은 영구 처분하는 방법이다.
특히, 사용 후 핵연료봉은 보통 25cm 길이로 절단되며, 절단된 사용 후 핵연료봉은 로봇에 의해 핫셀 등 처리공간으로 이동한 후 펠릿과 피복관을 분리시키는 슬리팅 작업을 수행하게 된다. 이때 종래에는 피복관과 펠릿 형태의 연료봉을 분리시키기 위하여 수직 반응기 내부에 높은 반응열을 공급할 수 있는 가열기를 장착하게 되는데, 이때 가열기는 반응기의 외부를 감싸고 있는 원통형으로 구성되게 된다. 상기 수직 반응기의 내부에는 수직 스크류를 장착하여 복잡한 기구적인 메커니즘을 통해 피복관을 분리시키기 때문에 작업에 시간이 많이 걸리는 문제점이 있게 된다.
또한, 복잡한 구조로 인하여 제작이 복잡하며 제작 단가가 높아지는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 이러한 복잡한 구조를 조작해야 하기 때문에 작업시간이 길어지는 문제점이 있다. 즉, 자동화 공정을 도입하기 어려워지게 되어 일일이 수작업으로 핸들 등을 구동시켜야 하므로 작업 능률이 떨어진다.
또한, 복잡한 구동 방식 및 복잡한 공정으로 인하여 안정성을 확보하기도 어렵게 될 뿐만 아니라, 분리된 피복관과 펠릿이 같은 용기에 수납되게 되어 이를 다시 분리해야만 하는 번거로움이 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조가 간단하여 제작이 용이하면서도 펠릿으로부터 피복관을 효율적으로 분리시킬 수 있는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 제공된다.
또한, 많은 량의 연료봉을 신속하고 정확하게 슬릿팅 하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 제공된다.
또한, 공압을 이용하여 연료봉을 제공함으로 인해 전제 장치의 설비가 간단해져 경량화를 꾀할 수 있고, 가격이 저렴하여 비용을 절감할 수 있는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 제공된다.
또한, 피복관, 펠릿, 그리고 잔류펠릿분진이 각각 다른 용기에 자동적으로 수납될 수 있어 분리를 위한 별도의 작업 공정이 필요하지 않은 공압식 연료봉 슬릿팅 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치는 슬릿팅(slitting) 작업을 통하여 사용 후 핵연료의 절단 연료봉을 피복관과 펠릿(pellet)으로 분리하는 슬릿팅유닛, 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용하여 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동유닛, 그리고 상기 슬릿팅유닛에 의해 분리된 상기 피복관과 펠릿이 각각 구분되어 수납되는 수납유닛을 포함한다.
일측에 따르면, 상기 연료봉의 슬릿팅 방향이 한 쪽으로 치우치지 않도록 상기 연료봉은 수직방향으로 상기 슬릿팅유닛에 삽입되는 것이 바람직하다.
일측에 따르면, 상기 슬릿팅유닛은 복수의 절단 수단을 이용하여 상기 피복관을 상기 연료봉으로부터 탈 피복시켜 상기 연료봉을 피복관과 펠릿으로 절단하는 절단파트 그리고 상기 절단된 피복관과 펠릿을 구분하여 외부로 배출하는 분리파트를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 절단파트는 상기 슬릿팅유닛의 길이방향으로 길게 복수개 구비되고, 각각의 절단파트는 90도 또는 120도 중 하나의 간격으로 상기 슬릿팅유닛을 원주방향으로 둘러싸게 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 분리파트는 전체적인 형상이 원뿔 모양으로 형성되어 중앙에 상기 펠릿이 외부로 배출될 수 있는 펠릿 통과홀이 형성되고, 외면에는 상기 피복관이 외부로 안내되어 배출되는 피복관 가이드가 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 정확하게 삽입될 수 있도록 상기 슬릿팅유닛의 입구에 구비되어 상기 연료봉을 가이드하는 가이드유닛을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 구동유닛은 공압에 의해 작동하는 실린더, 상기 실린더의 공압을 조절하는 레귤레이터, 그리고 상기 실린더에 연결되어 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입되도록 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동판을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 구동판은 상기 연료봉에 구동력을 전달하기 용이하도록, 상기 연료봉이 안착되는 안착홈이 형성된 슬릿팅 구동바를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 수납유닛은, 상기 슬릿팅유닛의 하단부에 위치하여 상기 분리된 펠릿이 수납되는 펠릿 수납파트, 상기 피복관이 상기 펠릿과 별도로 수납되는 피복관 수납파트, 그리고 상기 피복관 수납파트의 하단부에 위치하여 상기 피복관에서 발생하는 잔류펠릿분진을 수거하는 잔류펠릿분진 수납파트를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 피복관 수납파트와 상기 잔류펠릿분진 수납파트의 사이에는 메쉬 플레이트(mesh plate)가 구비되어 상기 잔류펠릿분진 만이 상기 잔류펠릿분진 수납파트에 수납될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치는 슬릿팅(slitting) 작업 중 절단과정을 통하여 사용 후 핵연료의 절단 연료봉을 피복관과 펠릿(pellet)으로 절단하는 절단파트 및 피복관과 펠릿을 분리 배출 시키는 분리파트를 포함하는 슬릿팅유닛, 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용한 적어도 하나의 실린더를 포함하여 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동유닛, 상기 연료봉의 상기 슬릿팅유닛으로의 삽입을 가이드하는 가이드유닛, 그리고 상기 슬릿팅유닛에 의해 분리된 상기 피복관, 펠릿, 그리고 상기 피복관의 잔류펠릿분진이 각각 구분되어 수납될 수 있도록 펠릿 수납파트, 피복관 수납파트 및 잔류펠릿분진 수납파트로 구성된 수납유닛을 포함한다.
일측에 따르면, 상기 구동유닛은 상기 실린더에 연결되어 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입되도록 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동판을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 구동판은 상기 연료봉에 구동력을 전달하기 용이하도록, 상기 연료봉이 안착되는 안착홈이 형성된 슬릿팅 구동바를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조가 복잡하지 않고 제작이 간편하며 많은 량의 연료봉을 신속하고 정확하게 슬릿팅 하여 펠릿으로부터 피복관을 효율적으로 분리시킬 수 있다.
또한, 공압을 이용하여 연료봉을 슬릿팅 장치로 제공하는바, 동력전달이 간편하고 구조 및 설비가 간단해져 전체 시스템의 경량화를 꾀할 수 있고, 생산단가가 낮아질 뿐만 아니라 추 후에 유지관리비용 또한 절감될 수 있다.
또한, 피복관, 펠릿, 및 잔류펠릿분진을 서로 다른 용기에 자동적으로 수납할 수 있어, 분리를 위한 별도의 작업이 필요치 않으며 예기치 않은 오염 및 사고를 사전에 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 공압식 연료봉 슬릿팅 장치를 일측에서 바라본 단면도,
도 3은 도 1의 슬릿팅유닛을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 도 1의 공압식 연료봉 슬릿팅 장치를 다른 일측에서 바라본 단면도, 그리고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)는 사용 후 핵연료를 관리하는데 있어서 연료봉을 재처리 하는 과정에서 사용되는 장치이다. 상기 슬릿팅 장치를 이용하여 사용 후 핵연료봉을 펠릿과 피복관으로 분리시키는 작업을 할 수 있다. 따라서, 다양한 작업 환경 하에서라도 사용 후 핵연료봉을 펠릿과 피복관으로 분리시키는 작업에는 본 발명에 따른 슬릿팅 장치가 사용될 수 있다. 이하 설명에서는 사용 후 핵 연료봉은 연료봉이라 칭한다.
한편 첨부된 도면에는 도시되지 않았으나 연료봉은 연료봉 로딩장치에 의하여 슬릿팅 장치로 제공된다. 이러한 연료봉 로딩장치는 다양한 형상과 다양한 구동원리를 가질 수 있으며, 이러한 연료봉 로딩장치에 의하여 적어도 하나의 연료봉이 슬릿팅 장치로 로딩되면 연료봉의 슬릿팅 작업이 수행된다.
이러한 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)는 슬릿팅유닛(100), 구동유닛(200), 그리고 수납유닛(300)을 포함한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 1 및 도 2를 제시한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)를 일측에서 바라본 단면도이다.
슬릿팅유닛(100)은 연료봉(R)을 연료봉(R)의 외표면에 둘러 쌓인 피복관과 연료봉(R)의 내부에 차있는 펠릿으로 분리하는 역할을 한다. 슬릿팅유닛(100) 하나를 이용하여 한번에 하나의 연료봉(R)을 피복관과 펠릿으로 분리하는 것으로 예시한다. 따라서 상기 슬릿팅유닛(100)은 복수개 구비될 수도 있다.
이때, 연료봉(R)은 슬릿팅유닛(100)에 의한 슬릿팅 방향이 한 쪽으로 치우치지 않도록, 수직방향으로 슬릿팅유닛(100)에 삽입되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니며 수평식의 삽입도 가능하다.
슬릿팅유닛(100)은 절단파트(110), 분리파트(120), 그리고 몸체(130)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 3을 제시한다. 도 3은 슬릿팅유닛(100)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
슬릿팅유닛(100)의 몸체(130)는 대략 원기둥 모양이며, 그 내부를 관통하여 삽입홀(131)이 형성된다. 이 삽입홀(131)을 통하여 연료봉(R)이 삽입된다. 따라서 삽입홀(131)의 형상은 연료봉(R)의 형상에 대응하는 형상으로 형성된다. 몸체(130)의 외측면에는 절단파트(110)가 삽입 연결될 수 있는 복수의 연결홀(132)이 형성될 수 있다. 연결홀(132)을 통하여 절단파트(110)의 탈부착이 가능하다.
몸체(130)의 다른 외측면에는 연결홀(132)에 겹치지 않도록 지지파트(140)가 형성된다. 상기 지지파트(140)를 통하여 다양한 방법으로 지지구조(500)나 지지 및 고정이 필요한 곳에 볼트로 연결되거나, 리벳으로 연결되거나 또는 접합 등의 다양한 방법으로 연결될 수 있다.
절단파트(110)는 복수의 절단 수단을 이용하여 피복관을 연료봉(R)으로부터 탈피복시켜 연료봉(R)을 피복관과 펠릿으로 절단 분리한다. 이때 복수의 절단 수단은 다양한 절단 수단이 이용될 수 있으나 회전 가능한 칼날을 포함하는 블레이드로 예시한다.
즉, 절단파트(110)는 제 1 블레이드(111), 제 2 블레이드(112), 제 3 블레이드(113), 그리고 제 4 블레이드(114)를 포함할 수 있다. 블레이드(111, 112, 113, 114)는 상기 순서대로 슬릿팅유닛(100)의 길이방향으로 길게 구비되고 연료봉(R)과 접촉하면서 순차적으로 피복관에 흠집을 내면서 절단한다. 이렇게 블레이드(111, 112, 113, 114)는 하나의 블레이드 모듈을 이룬다.
일측에 따르면, 블레이드 모듈은 90도 또는 120도 중 하나의 간격으로 슬릿팅유닛(100)의 몸체(130)를 원주방향으로 둘러싸도록 배치된다. 가장 먼저 연료봉(R)의 피복관에 접촉하는 블레이드는 피복관의 외부에 규칙적으로 이격된 가이드홈을 형성하여 후속되는 블레이드가 상기 가이드홈을 따라 절단되는 것이 바람직하다.
한편, 이러한 복수의 블레이드로 이루어진 절단파트(110)는 블레이드 수만큼 형성된 연결홀(132)에 삽입 연결되고 블레이드의 칼날 부분이 삽입홀(131) 상으로 노출되도록 하여 삽입홀(131)을 통과하는 연료봉(R)의 피복관을 절단할 수 있다.
분리파트(120)는 절단파트(110)에 의해 절단된 피복관과 펠릿을 외부로 구분하여 배출한다. 이러한 분리파트(120)는 전체적인 형상이 원뿔 모양으로 형성되어 중앙에 펠릿이 외부로 배출될 수 있는 펠릿 통과홀(121)이 형성된다. 그리고 외면에는 피복관이 외부로 안내되어 배출되는 피복관 가이드(122)가 형성된다. 따라서 90도 또는 120도 간격으로 배치된 블레이드 모듈에 의하여 90도 또는 120도 간격으로 절단된 피복관은 외측으로 벌어지면서 피복관 가이드(122)를 따라 후술될 피복관 수납파트(320)로 배출되고, 펠릿은 펠릿 통과홀(121)을 따라 후술될 펠릿 수납파트(310)로 배출된다.
구동유닛(200)은 연료봉(R)이 슬릿팅유닛(100)에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용하여 연료봉(R)에 구동력을 전달한다. 이러한 구동유닛(200)은 실린더(210), 레귤레이터(220), 그리고 구동판(230)을 포함한다.
실린더(210)는 공압을 이용하여 구동력을 발생시키도록 설계되고, 슬릿팅유닛(100)의 일 측에 위치하는 것이 바람직하다. 실린더(210)는 공압을 이용하는 것이 바람직한 바 그 내부에는 공기가 채워지는 것이 바람직하다. 공기는 컴프레서(미도시)에 의하여 압출될 수 있다. 다만, 필요에 따라 공기가 오일(oil) 또는 다른 기체로 대체될 수 있다.
한편, 레귤레이터(미도시)에 의하여 실린더의 공압은 조절될 수 있다.
실린더(210)의 실린더 축(211)의 일단은 구동판(230)과 연결된다. 연결방식은 나사체결방식, 용접방식, 등 다양한 방식에 채용될 수 있다. 따라서, 실린더(210)의 작동에 의해 실린더 축(211)과 연결된 구동판(230)이 상하운동을 하게 된다. 이때, 구동판(230)은 적어도 하나의 구동지지축(220)에 연결되고, 구동판(230)은 구동지지축(220)을 따라 상하로 운동할 수 있다.
구동판(230)은 연료봉(R)에 직접 접촉하여 연료봉(R)이 슬릿팅유닛(100)에 삽입될 수 있도록 직접적인 구동력을 전달할 수 있다. 특히, 도시되지는 않았으나 슬릿팅유닛(100)이 복수개 구비되어 복수의 연료봉(R)을 동시에 슬릿팅 하는 경우에는 구동판(230)이 복수의 연료봉(R)을 슬릿팅유닛(100) 내부로 밀어 넣을 수 있다.
일측에 따르면, 구동판(230)은 연료봉(R)에 구동력을 전달하게 용이하도록, 연료봉(R)이 안착될 수 있는 안착홈(232)이 형성된 슬릿팅 구동바(231)를 포함할 수 있다. 슬릿팅 구동바(231)는 전체적으로 원기둥의 형상을 취하고 구동판(230)상에 복수개 형성될 수 있다.
구동판(230)과 반대되는 방향으로 슬릿팅 구동바(231)의 일단은 안착홈(232)이 형성된다. 따라서, 연료봉(R)의 일단이 안착홈(232)에 안착 접촉되고 실린더(210)에 의한 구동력이 용이하게 연료봉(R)에 전달될 수 있다. 이렇게 구동력을 전달받은 연료봉(R)은 타단이 슬릿팅유닛(100)의 삽입홀(131)으로 삽입된다.
구동판(230)과 슬릿팅 구동바(231)는 일체로 형성될 수 있다. 별도로 슬릿팅 구동바(231)가 구비된 경우에는 둘은 볼트연결, 용접연결, 리벳연결 등 다양한 연결방법이 채용될 수 있다.
수납유닛(300)은 슬릿팅유닛(100)에 의해 분리된 피복관과 펠릿을 각각 구분하여 수납한다. 즉, 수납유닛(300)은 피복관과 펠릿이 섞이지 않도록 별도의 공간에 피복관 및 펠릿을 각각 수납하는 것이다. 이러한 수납유닛(300)은 펠릿 수납파트(310), 피복관 수납파트(320), 그리고 잔류펠릿분진 수납파트(330)를 포함한다.
보다 자세한 설명을 위해 도 4를 제시한다. 도 4는 도 1의 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)를 다른 일측에서 바라본 단면도이다.
펠릿 수납파트(310)는 전체적으로 일측이 개방된 원통의 형상을 취한다. 이렇게 개방된 일측으로 슬릿팅유닛(100)이 일정 깊이 삽입된다. 따라서 슬릿팅유닛(100)의 분리파트(120)의 펠릿 통과홀(121)을 통과한 펠릿이 펠릿 수납파트(310)로 배출 수납된다.
이러한 펠릿 수납파트(310)는 슬릿팅유닛(100)에 직접 연결될 수도 있고, 별도로 구비된 지지구조(500)에 연결될 수도 있다. 연결방식은 볼트체결방식이 바람직하나 이에 한정하는 것은 당연히 아니고 다양한 연결방식이 사용될 수 있다.
피복관 수납파트(320)는 펠릿 수납파트(310)와 연결부재(311)에 의해 연결되고 내부에 공간을 갖고 일측이 개방된 보울(bowl) 형상으로 구비되는 것으로 예시한다. 이때 상기 개방된 부분이 펠릿 수납파트(310)의 외측면과 연결된다.
한편, 펠릿 수납파트(310)에는 절단파트(110)의 형성각도(90도 또는 120도)에 대응하여 90도 또는 120도 간격으로 피복관 배출홀(312)이 형성될 수 있다. 피복관 배출홀(312)는 펠릿 수납파트(310)와 피복관 수납파트(320)를 연결하는 연결부재(311)의 하단에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 피복관 가이드(122)를 따라 배출되는 피복관이 펠릿 수납파트(310)에 수납되지 않고, 피복관 배출홀(312)을 통과하여 피복관 수납파트(320)에 수납될 수 있는 것이다.
잔류펠릿분진 수납파트(330)는 피복관 수납파트(320)의 하단에 위치한다. 잔류펠릿분진 수납파트(330)는 피복관 수납파트(320)와 나사선 방식으로 연결되거나 꼈다 뺐다 할 수 있도록 캡(cap) 방식으로 연결될 수 있다. 또한 분리가 가능하도록 하는 다양한 연결방법이 가능하다.
잔류펠릿분진 수납파트(330)는 피복관 수납파트(320)에 수납된 피복관에 잔류하는 펠릿의 분진을 모은다. 이를 위하여 일측에 따르면 피복관 수납파트(320)와 잔류펠릿분진 수납파트(330)의 사이에는 메쉬 플레이트(mesh plate, 340)가 형성될 수 있다. 메쉬 플레이트(340)는 조밀한 격자로 형성된 판 형상으로 조밀한 격자를 통하여 피복관은 통과하지 못하고 잔류하는 미세한 펠릿의 분진만이 메쉬 플레이트(340)를 통과하여 잔류펠릿분진 수납파트(330)에 모이게 한다.
펠릿 수납파트(310), 피복관 수납파트(320), 잔류펠릿분진 수납파트(330)는 각각이 개별적으로 분리가 가능한 바, 펠릿, 피복관, 그리고 잔류펠릿분진을 간편하게 개별적으로 분리 수거할 수 있다.
일측에 따르면, 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)는 가이드유닛(400)을 더 포함할 수 있다. 가이드유닛(400)은 슬릿팅유닛(100)의 입구에 구비되고, 그 내부에는 연료봉(R)이 통과할 수 있는 가이드홀(410)이 형성된다. 가이드유닛(400)은 연료봉(R)이 삽입되는 입구가 테이퍼지게 형성되어 연료봉 로딩장치에서 제공된 연료봉(R)이 가이드홀(410)에 쉽게 삽입되도록 한다. 가이드홀(410)에 삽입된 연료봉(R)은 슬릿팅 구동바(231)에 의해 가이드홀(410)을 통과하고, 가이드홀(410)을 통과한 연료봉(R)은 곧바로 슬릿팅유닛(100)의 입구와 만나, 연료봉(R)이 삽입홀(131)을 통하여 쉽게 슬릿팅유닛(100)으로 삽입될 수 있는 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 연료봉 슬릿팅 장치(1)의 작동을 도 3, 도 5 및 도 6을 참고하여 설명한다.
연료봉 로딩장치(미도시)에서 연료봉(R)이 제공되고, 제공된 연료봉(R)은 가이드유닛(400)의 가이드홀(410)에 삽입된다. 공압을 이용한 실린더(210)가 작동하면 구동판(230)이 구동지지축(220)을 따라 하강한다. 이때 슬릿팅 구동바(231)의 일단이 연료봉(R)의 일단에 접하고, 좀더 자세하게는 연료봉(R)의 일단이 안착홈(232)에 접촉 안착된다.
실린더(210)에 의해 슬릿팅 구동바(231)는 계속 하강하고, 연료봉(R)은 슬릿팅 구동바(231)에 의해 밀려 가이드유닛(400)을 통과하여 슬릿팅유닛(100)에 삽입된다.
슬릿팅유닛(100)에 삽입된 연료봉(R)은 제1, 2, 3, 4 블레이드(111, 112, 113, 114)를 연속적으로 거치면서 피복관이 탈 피복된다. 이때, 전술한 바와 같이 제1, 2, 3, 4 블레이드(111, 112, 113, 114)는 하나의 블레이드 모듈을 이루면서 몸체(130)에 장착되고, 상기 블레이드 모듈은 몸체(130)에 90도 또는 120도 간격으로 배치되는 바 피복관은 90도 또는 120도 간격으로 탈 피복된다. 이때 첨부된 도면은 120도 간격으로 배치된 것으로 예시한다.
펠릿 및 탈 피복된 피복관은 분리파트(120)에 의해 각각 펠릿 수납파트(310)와 피복관 수납파트(320)에 수납된다. 즉, 피복관은 피복관 가이드(122)를 따라 피복관 배출홀(312)을 통하여 피복관 수납파트(320)로 배출되는 바, 펠릿과 피복관은 별도의 공간에 수납된다.
한편, 피복관에 잔류하는 잔류펠릿분진은 피복관이 피복관 수납파트(320)로 떨어지면 메쉬 플레이트(340)를 통하여 잔류펠릿분진 수납파트(330)에 모인다.
결과적으로 펠릿, 피복관, 및 잔류펠릿분진이 모두 개별적으로 별도의 공간에 수납되는 것이다. 따라서 안정성이 확보되고 펠릿, 피복관, 잔류펠릿분진의 정확한 분리가 이루어질 뿐만 아니라 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 작업 시간이 단축되면서도 작업 능률이 향상되며 대량의 사용 후 핵연료를 신속하게 처리할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 공압식 연료봉 슬릿팅 장치 100: 슬릿팅유닛
110: 절단파트 120: 분리파트
200: 구동유닛 210: 실린더
220: 구동지지축 230: 구동판
300: 수납유닛 310: 펠릿 수납파트
320: 피복관 수납파트 330: 잔류펠릿분진 수납파트
340: 메쉬 플레이트 400: 가이드유닛

Claims (13)

  1. 슬릿팅(slitting) 작업을 통하여 사용 후 핵연료의 절단 연료봉을 피복관과 펠릿(pellet)으로 분리하는 슬릿팅유닛;
    상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용하여 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동유닛; 및
    상기 슬릿팅유닛에 의해 분리된 상기 피복관과 펠릿이 각각 구분되어 수납되는 수납유닛;
    을 포함하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료봉의 슬릿팅 방향이 한 쪽으로 치우치지 않도록 상기 연료봉은 수직방향으로 상기 슬릿팅유닛에 삽입되는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿팅유닛은,
    복수의 절단 수단을 이용하여 상기 피복관을 상기 연료봉으로부터 탈 피복시켜 상기 연료봉을 피복관과 펠릿으로 절단하는 절단파트; 및
    상기 절단된 피복관과 펠릿을 구분하여 외부로 배출하는 분리파트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절단파트는,
    상기 슬릿팅유닛의 길이방향으로 길게 복수개 구비되고, 각각의 절단파트는 90도 또는 120도 중 하나의 간격으로 상기 슬릿팅유닛을 원주방향으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분리파트는 전체적인 형상이 원뿔 모양으로 형성되어 중앙에 상기 펠릿이 외부로 배출될 수 있는 펠릿 통과홀이 형성되고, 외면에는 상기 피복관이 외부로 안내되어 배출되는 피복관 가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 정확하게 삽입될 수 있도록 상기 슬릿팅유닛의 입구에 구비되어 상기 연료봉을 가이드하는 가이드유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은,
    공압에 의해 작동하는 실린더;
    상기 실린더의 공압을 조절하는 레귤레이터; 및
    상기 실린더에 연결되어 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입되도록 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동판은 상기 연료봉에 구동력을 전달하기 용이하도록, 상기 연료봉이 안착되는 안착홈이 형성된 슬릿팅 구동바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수납유닛은,
    상기 슬릿팅유닛의 하단부에 위치하여 상기 분리된 펠릿이 수납되는 펠릿 수납파트;
    상기 피복관이 상기 펠릿과 별도로 수납되는 피복관 수납파트; 및
    상기 피복관 수납파트의 하단부에 위치하여 상기 피복관에서 발생하는 잔류펠릿분진을 수거하는 잔류펠릿분진 수납파트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피복관 수납파트와 상기 잔류펠릿분진 수납파트의 사이에는 메쉬 플레이트(mesh plate)가 구비되어 상기 잔류펠릿분진 만이 상기 잔류펠릿분진 수납파트에 수납될 수 있는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  11. 슬릿팅(slitting) 작업 중 절단과정을 통하여 사용 후 핵연료의 절단 연료봉을 피복관과 펠릿(pellet)으로 절단하는 절단파트 및 피복관과 펠릿을 분리 배출 시키는 분리파트를 포함하는 슬릿팅유닛;
    상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입될 수 있도록, 공압을 이용한 적어도 하나의 실린더를 포함하여 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동유닛;
    상기 연료봉의 상기 슬릿팅유닛으로의 삽입을 가이드하는 가이드유닛; 및
    상기 슬릿팅유닛에 의해 분리된 상기 피복관, 펠릿, 그리고 상기 피복관의 잔류펠릿분진이 각각 구분되어 수납될 수 있도록 펠릿 수납파트, 피복관 수납파트 및 잔류펠릿분진 수납파트로 구성된 수납유닛;
    을 포함하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동유닛은 상기 실린더에 연결되어 상기 연료봉이 상기 슬릿팅유닛에 삽입되도록 상기 연료봉에 구동력을 전달하는 구동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동판은 상기 연료봉에 구동력을 전달하기 용이하도록, 상기 연료봉이 안착되는 안착홈이 형성된 슬릿팅 구동바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 연료봉 슬릿팅 장치.
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