KR20140089957A - 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 핵연료집합체의 봉 다발로 케이스에 배치하여 핵연료집합체로 조립하기 위한 연료봉 자동적재장치에 관한 것으로, 다수의 연료봉(10)들이 분류되어 수평하게 저장되도록 적층 형성된 다수의 적치부(110)를 갖는 연료봉 적재유니트(100)와; 단위 부품으로 조립되어 검수가 완료된 연료봉들을 각각의 연료봉들에 마킹된 바코드에 따라서 적치부(110)로 승강하여 옮기기 위한 연료봉 로딩유니트(200)와; 연료봉들이 수평하게 열 단위로 안착 위치하여 상기 연료봉 케이스(20) 내로 연료봉들을 열 단위로 장입하여 조립하기 위한 피딩유니트(300)와; 상기 적재유니트(100)에서 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 상기 피딩유니트(300)로 옮기기 위한 연료봉 언로딩유니트(400)와; 상기 피딩유니트(300)와 수평하게 배치되어 상기 연료봉 케이스(20)가 안착 위치하며, 상기 연료봉 케이스(20)의 승강이 가능한 연료봉집합체 리프터(500)와; 상기 연료봉 로딩유니트(200), 피딩유니트(300) 및 언로딩유니트(400) 의 구동을 제어하게 되는 제어부(600)로 구성되어, 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 자동으로 구분하여 보관이 이루어져 연료봉에 대한 제고 관리가 효율적이며, 또한 연료봉집합체의 조립 시에는 필요한 종류의 연료봉을 자동으로 언로딩하여 연료봉집합체의 조립이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 핵연료집합체 조립용 연료봉 적재장치에 관한 것으로, 특히 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 핵연료집합체의 봉 다발로 케이스에 배치하여 핵연료집합체로 조립하기 위한 연료봉 자동적재장치에 관한 것이다.
원자로는 핵분열 물질의 연쇄 핵분열반응을 인공적으로 제어하여 핵분열에서 발생되는 열에너지를 동력으로 사용하기 위한 장치이다.
도 15를 참고하면, 핵연료 집합체는 연료봉이 삽입되는 지지격자체(1)와, 이 지지격자체(1)와 고정되는 다수의 안내관(2)과, 이 안내관(2)의 상단에 체결되는 상단고정체(3)와, 안내관(2)의 하단에 체결되는 하단고정체(4)를 포함하며, 연료봉은 지지격자체(1)에 마련된 딤플 및 스프링에 의해 지지된다.
연료봉은 피복관, 봉단마개, 소결체 및 스프링으로 구성되며, 우라늄-235의 비율을 2~5%로 농축하여 5g 정도 무게의 원통형 핵연료 소결체(pellet)로 제작하고 이와 같이 제조된 소결체들을 피복관 내에 장입하고 스프링이 삽입된 후에 헬륨 기체를 가압하여 봉단마개에 의해 봉인되어 제작된다.
이와 같이 제조된 연료봉은 다시 수백 개의 연료봉 다발 형태인 핵연료집합체로 제작되어 원자로 노심 내에 설치되어 연소가 이루어진다.
따라서 원자로 노심 내에는 많은 숫자의 핵연료봉을 필요로 하며, 이를 효율적으로 제작하고 관리하는 것은 매우 중요하다.
특히, 원자로 노심 내에 배치되는 핵연료집합체는 노심의 위치에 따라서 분류되어 다른 농축도를 갖도록 배치되어 핵연료를 교체하고 있다.
효과적인 연소를 위하여 핵연료집합체 내에 장입되는 연료봉도 핵연료집합체 내의 배치 위치에 따라서 다른 종류의 연료봉(농축도 등)이 배치될 수가 있다.
따라서 상이한 종류로 제작된 연료봉은 제작 공정에서 구분하여 관리가 될 필요가 있으며, 제작된 연료봉은 통합적으로 관리되어 핵연료집합체의 제작 시에 필요한 종류의 연료봉을 효과적으로 찾아서 신속한 조립이 이루어질 수 있도록 할 필요가 있다.
예를 들어, 본 출원인에 의해 등록특허 제10-0982297호(등록일자: 2010.09.08)에는 핵연료 집합체의 연료봉 장입 속도를 향상시키고자 핵연료 집합체의 연료봉 장입용 장입봉 및 연료봉 자동장입장치를 제안하였다.
본 발명은 이러한 관점에 따라서, 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 자동으로 구분하여 연료봉 적재유니트에 로딩하여 보관하며, 연료봉집합체의 조립 시에는 필요한 종류의 연료봉을 자동으로 언로딩하여 연료봉집합체의 조립이 가능한 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치는, 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 핵연료 집합체로 제작하기 위하여 핵연료집합체의 봉 다발로 연료봉 케이스에 배치하여 조립하기 위한 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 다수의 연료봉들이 분류되어 수평하게 저장되도록 적층 형성된 다수의 적치부를 갖는 연료봉 적재유니트와; 단위 부품으로 조립되어 검수가 완료된 연료봉들을 각각의 연료봉들에 마킹된 바코드에 따라서 적치부로 승강하여 옮기기 위한 연료봉 로딩유니트와; 연료봉들이 수평하게 열 단위로 안착 위치하여 상기 연료봉 케이스 내로 연료봉들을 열 단위로 장입하여 조립하기 위한 피딩유니트와; 상기 적재유니트에서 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 상기 피딩유니트로 옮기기 위한 연료봉 언로딩유니트와; 상기 피딩유니트와 수평하게 배치되어 상기 연료봉 케이스가 안착 위치하며, 상기 연료봉 케이스의 승강이 가능한 연료봉집합체 리프터와; 상기 연료봉 로딩유니트, 피딩유니트 및 언로딩유니트의 구동을 제어하게 되는 제어부에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 연료봉 로딩유니트는, 다른 공정으로부터 이송된 연료봉이 안착 위치하게 되는 로딩컨베이어와; 상기 로딩컨베이어에 안착 위치한 연료봉을 상기 연료봉 적재유니트로 넘기기 위한 틸팅부와; 상기 로딩컨베이어를 승하기 구동하기 위한 승강구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 틸팅부는 구동 틸팅부와, 이 구동 틸팅부에 샤프트로 연결되어 연동하여 구동되는 피동 틸팅부로 이루어지며, 보다 바람직하게는 상기 구동 틸팅부는, 회동 가능하게 구비되는 연료봉 안착바와; 상기 연료봉 안착바를 일정 각도 범위 내에서 회전 구동하기 위하여 상기 연료봉 안착바와 링크로 연결되는 안착바 구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 피딩유니트는 메인프레임 상부에 대해 좌우 구동이 가능하도록 구동원을 가지며, 다수의 연료봉이 일렬로 안착될 수 있도록 연료봉안착부재를 갖는 피딩가이드모듈과; 상기 피딩가이드모듈에 안착 위치한 연료봉들을 연료봉 케이스 내로 장입하기 위한 구동력을 제공하기 위한 피딩모듈로 구성되며, 보다 바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 메인프레임 상부에는 연료봉을 상기 연료봉안착부재로 안내하기 위한 다수의 가이드날개가 추가로 마련될 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 가이드날개는 나란하게 위치한 한쌍으로 이루어지되, 한 쌍의 가이드날개 사이에는 가이드날개에 안착 위치된 연료봉들을 하나씩 상기 연료봉안착부재로 전달하기 위한 틸팅부재가 마련되며, 바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 틸팅부재는 상기 가이드날개에 돌출 형성된 제1돌기와 이격 위치하는 제2돌기를 갖는 틸팅레버와; 상기 틸팅레버를 상하 구동하기 위한 구동부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 피딩유니트는 연료봉 케이스 내에 장입되는 연료봉들의 이송경로 상에 연료봉에 마킹된 바코드를 판독하기 위한 바코드 리더가 추가로 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치는, 바코드가 마킹되어 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 저장되도록 적층 형성된 다수의 적치부를 갖는 연료봉 적재유니트와, 연료봉들을 적치부로 승강하여 옮기기 위한 연료봉 로딩유니트와, 연료봉들이 수평하게 열 단위로 안착 위치하여 연료봉 케이스 내로 연료봉들을 열 단위로 장입하여 조립하기 위한 피딩유니트와, 적재유니트에서 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 피딩유니트로 옮기기 위한 연료봉 언로딩유니트와, 피딩유니트와 수평하게 배치되어 연료봉이 장입되는 연료봉 케이스가 안착 위치하는 연료봉집합체 리프터와, 구동요소들을 제어하기 위한 제어부로 구성되어, 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 자동으로 구분하여 보관이 이루어져 연료봉에 대한 제고 관리가 효율적이며, 또한 연료봉집합체의 조립 시에는 필요한 종류의 연료봉을 자동으로 언로딩하여 연료봉집합체의 조립이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치의 전체적인 구성을 보여주는 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치의 연료봉 적재유니트를 보여주는 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치의 연료봉 적재유니트를 보여주는 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 로딩유니트의 구동부의 바람직한 일례를 보여주는 도면으로, (a)는 연료봉 로딩유니트의 평면도, (b)는 연료봉 로딩유니트에서 로딩컨베이어의 평면도, (c)는 로딩컨베이어의 정면도, (d)는 연료봉 로딩유니트의 틸팅부를 보여주기 위한 평면도,
도 5의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서 틸팅부의 바람직한 일례를 보여주는 도면으로, (a)는 구동 틸팅부를 보여주는 도면, (b)는 고정가이드부를 보여주는 도면, (c)는 스톱퍼부재를 보여주는 도면, (d)는 틸팅부의 작동예를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 로딩유니트의 구동부의 바람직한 일례를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 피딩유니트의 평면도,
도 8의 도 7의 A-A 선에서 바라본 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 피딩모듈의 정면도 및 측면도,
도 11은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 언로딩유니트의 바람직한 일례를 보여주는 평면도,
도 12는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 언로딩유니트에 마련되는 연료봉 인출바의 정면도,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉집합체 리프터의 정면도 및 측면도,
도 15는 일반적인 핵연료집합체를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치의 연료봉 적재유니트를 보여주는 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치의 연료봉 적재유니트를 보여주는 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 로딩유니트의 구동부의 바람직한 일례를 보여주는 도면으로, (a)는 연료봉 로딩유니트의 평면도, (b)는 연료봉 로딩유니트에서 로딩컨베이어의 평면도, (c)는 로딩컨베이어의 정면도, (d)는 연료봉 로딩유니트의 틸팅부를 보여주기 위한 평면도,
도 5의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서 틸팅부의 바람직한 일례를 보여주는 도면으로, (a)는 구동 틸팅부를 보여주는 도면, (b)는 고정가이드부를 보여주는 도면, (c)는 스톱퍼부재를 보여주는 도면, (d)는 틸팅부의 작동예를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 로딩유니트의 구동부의 바람직한 일례를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 피딩유니트의 평면도,
도 8의 도 7의 A-A 선에서 바라본 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 피딩모듈의 정면도 및 측면도,
도 11은 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 언로딩유니트의 바람직한 일례를 보여주는 평면도,
도 12는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉 언로딩유니트에 마련되는 연료봉 인출바의 정면도,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서, 연료봉집합체 리프터의 정면도 및 측면도,
도 15는 일반적인 핵연료집합체를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치는, 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 핵연료 집합체로 제작하기 위하여 연료봉집합체의 봉 다발로 연료봉 케이스에 배치하여 조립하기 위한 것으로, 연료봉 적재유니트(100), 연료봉 로딩유니트(200), 피딩유니트(300), 연료봉 언로딩유니트(400), 연료봉집합체 리프터(500) 및 제어부(600)로 구성될 수가 있다.
연료봉 적재유니트(100)와 연료봉 로딩유니트(200)는 이전 공정을 통해 단위 부품으로서 조립이 완료된 연료봉들을 연료봉 적재유니트(100)에 저장하는 기능을 한다.
피딩유니트(300), 연료봉 언로딩유니트(400)와 연료봉집합체 리프터(500)는 적재유니트(100)에 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 피딩유니트(300)로 옮기며, 이와 같이 피딩유니트(300)에 위치한 열(row) 단위의 연료봉들은 연료봉집합체 리프터(500)에 위치한 연료봉 케이스에 연료봉들을 삽입하여 연료봉집합체를 제작하게 된다.
본 실시예에서는 피딩유니트(300)를 중심으로 양 측부에 각각 연료봉 적재유니트(100)가 배치되며, 각 연료봉 적재유니트(100)는 연료봉을 로딩/언로딩하기 위하여 연료봉 로딩유니트(300)와 연료봉 언로딩유니트(400)가 마련됨을 보여주고 있다.
제어부는 본 발명의 자동적재장치의 구동요소들을 제어하며, 연료봉 적재유니트(100)에 보관된 연료봉들에 대한 정보를 기록하고 모니터가 가능하여 연료봉에 대한 재고 관리가 이루어질 수 있으며, 이러한 관리는 연료봉 표면에 마킹된 바코드에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 바코드 정보로는 특별하게 한정될 필요는 없으나 연료봉의 소결체의 종류(농축도 등), 제작시기에 대한 정보를 포함할 수 있다.
먼저 도 1을 통하여 개략적인 연료봉의 이동 흐름을 살펴보면, 연료봉 적재유니트(100)는 단위 부품으로서 조립되어 검수까지 완료된 연료봉들이 수동컨베이어(30)를 통해 연료봉 연료봉 로딩유니트(200)로 이송된다.
연료봉 로딩유니트(200)로 이송된 연료봉들은 연료봉 로딩유니트(200)에 의해 연료봉 적재유니트(100)로 저장된다.
이후 연료봉집합체의 조립은 연료봉 언로딩유니트(400)가 작동하여 연료봉 적재유니트(100)에 저장된 연료봉들 중에서 연료봉조립체에 필요한 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 피딩유니트(300)에 연료봉들을 열(row) 단위로 옮겨놓는다.
피딩유니트(300)에 한 열(row)의 연료봉 배치가 완료되면 피딩유니트(300)에 배치된 연료봉들은 연료봉집합체 리프터(500)에 안착 위치하는 연료봉 케이스(20)에 연료봉을 조립하는 과정을 통해 연료봉집합체의 조립이 완료된다.
구체적으로 각 구성들을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 연료봉 적재유니트(100)는 다수의 연료봉들이 수납 저장되도록 적층 형성된 다수의 적치부(110)로 구성될 수 있다.
적치부(110)는 수직하게 설치되는 다수의 고정빔(111)에 횡방향으로 고정되는 다수의 적치바(112)에 의해 제공될 수 있다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 연료봉 적재유니트(100)에서 적치바(112)는 연료봉 로딩유니트(200)에서 피딩유니트(300) 방향으로 완만한 각도(θ)의 경사를 가지며, 따라서 연료봉 로딩유니트(200)를 통해 적치바(112)에 수납된 연료봉(10)들은 피딩유니트(300) 측으로 굴려 내려가서 하단에 위치한다. 따라서 본 발명에서 연료봉 적재유니트(100)에 입고되는 연료봉들은 선입선출(first-in first-out)에 의해 출고가 이루어진다.
연료봉 로딩유니트(200)는 단위 부품으로 준비되어 검수까지 완료된 연료봉들을 적치부(110)로 승강 이송하는 기능을 한다.
구체적으로 도 4를 참고하면, 연료봉 로딩유니트(200)는 로딩컨베이어(210)와, 연료봉을 로딩컨베이어(210)에서 연료봉 적재유니트(100)로 넘기기 위한 틸팅부(220)와, 로딩컨베이어(210)를 특정 위치(높이)의 적치부(110)로 승하강 구동하기 위한 승강구동부(230)에 의해 제공될 수 있다.
로딩컨베이어(210)는 나란하게 마련되는 가이드레일(211)에 회동 가능하게 마련되는 다수의 롤러(212)(213)로 구성될 수 있으며, 특히 롤러는 아이들 롤러(212)와 함께 소형모터 및 감속기가 내장되어 구동이 이루어지는 파워몰러(power moller)(213)로 구성됨으로써 이전 공정에서 컨베이어를 통해 전달되는 연료봉을 로딩컨베이어(210)까지 안착 위치시킬 수가 있다.
로딩컨베이어(210)의 일단에는 스톱퍼(214)가 마련되며, 로딩컨베이어(210)로 이송된 연료봉(10)은 스톱퍼(214)에 의해 정지되어 로딩컨베이어(210)에 안착 위치하게 된다.
틸팅부(220)는 연료봉을 로딩컨베이어(210)에서 연료봉 적재유니트 측으로 옮기기 위한 기능을 하며, 샤프트(222)로 연결되는 다수의 구동 틸팅부(221), 구동 틸팅부(221)와 함께 연료봉을 하나씩 연료봉 적재유니트 측으로 적재하기 위하여 고정 설치되는 고정가이드부(223)와 스톱퍼부재(224)에 의해 제공될 수 있다.
도 5의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명에 있어서 틸팅부의 바람직한 일례를 보여주고 있다.
도 5의 (a)를 참고하면, 구동 틸팅부(221)는 샤프트와 고정되는 샤프트조립부(221a)가 마련되어 회동 가능하게 구비되는 제1연료봉 안착바(221b)와, 제1연료봉 안착바(221b)와 링크(L)로 연결되어 제1연료봉 안착바(221)를 일정 각도 범위 내에서 회전 구동하기 위한 제1실린더(221c)와, 제1연료봉 안착바(221)를 상하방향으로 구동하기 위한 제2실린더(221d)로 구성될 수 있다.
도 5의 (b)(c)를 참고하면, 롤러(212)는 양단에 돌출 형성된 턱(212a)을 가지며, 연료봉 적재유니트 측에 위치한 턱(212a)과 일정 간격 안쪽으로 단차를 갖도록 돌출되어 소정의 경사를 갖는 고정가이드부(223)가 마련되며, 또한 이 고정가이드부(223)와 대략 연료봉 직경(d) 만큼 이격 위치하여 돌출 형성되는 스톱퍼부재(224)를 갖는다.
이와 같이 구성됨에 따라서 연료봉들이 스톱퍼(214) 위치(도 4 (c)참고)까지 롤러(212)(213) 상부에 안착되며, 연료봉들은 제2실린더(221d)의 승강 구동에 제1연료봉 안착바(211b) 상부에 안착 위치하게 되며, 다음으로 제1연료봉 안착바(211b)의 상승에 의해 연료봉들은 좌측으로 이동하였다가 바로 하강하여 우측으로 구르면서 정렬이 이루어지며, 이때 연료봉들은 스톱퍼부재(224)의 우측 끝단기준으로 밀착 정렬이 이루어진다(도 5의 (c) 참고)
다음으로 상승하였던 제2실린더(221d)가 하강하게 되며, 이때 고정가이드부(223)와 스톱퍼부재(224) 사이에 위치하는 하나의 연료봉(10)만이 고정가이드부(223)의 경사면을 따라서 연료봉 적재유니트 측으로 굴려서 이동이 이루어질 수 있으며, 이와 같이 제2실린더(221d)의 승하강 동작의 반복에 따라서 연료봉들이 하나씩 연료봉 적재유니트 측으로 적재가 이루어진다(도 5의 (d) 참고).
도 6을 참고하면, 승강구동부(230)는 서보모터(231)에 의해 구동이 이루어지는 구동샤프트(232)와, 구동샤프트(232)와 체결되어 선형가이드프레임(233)을 따라서 로딩컨베이어(210)를 승하강시키기 위한 타이밍벨트에 의해 제공될 수 있으나, 로딩컨베이어를 승하강 구동하기 위한 수단은 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 연료봉 로딩유니트(200)를 통해 연료봉 적재유니트(100)에 적재된 연료봉들에 대한 정보는 연료봉에 마킹된 바코드에 의해 구분되어 제어부에 저장되며, 제어부와 연결되는 디스플레이를 통해 연료봉 적재유니트(100)에 적재된 연료봉들에 대한 물량이나 종류 등을 확인할 수가 있다.
이를 위하여 연료봉 로딩유니트(200)에는 주지의 바코드 리더가 마련될 수 있다. 이때 바코드 리더는 연료봉 로딩유니트(200)로 전달된 연료봉에 대해 바코드 정보를 판독하여 제어부로 전달하며 제어부는 이송된 연료봉에 대한 바코드 정보로부터 연료봉의 종류를 기록하고 연료봉 적재유니트(100)에 보관 위치에 대한 정보를 함께 저장하여 보관할 수 있다.
한편, 연료봉 적재유니트(100)에 마련되는 다수의 적치대(110)는 보관되는 연료봉의 종류에 따라서 구분될 수 있으며, 연료봉의 종류에 따라서 적치대에 구분되어 분류되어 관리가 이루어질 수 있음은 자명하다.
피딩유니트(300)는 연료봉들을 적절한 위치에 따라서 수평하게 열 단위로 안착 위치시켜 상기 연료봉 케이스(20) 내로 연료봉들을 열 단위로 조립하기 위한 것으로, 메인프레임(301) 상에서 좌우 또는 전후 이동이 가능하며 연료봉 케이스 내에 장입되는 연료봉을 열(row) 단위로 준비하는 피딩가이드모듈(310)과, 피딩가이드모듈(310)에 준비된 연료봉들을 연료봉 케이스 내로 이송시키기 위한 피딩모듈(320)에 의해 제공될 수 있다.
피딩모듈(320)과 인접하여 연료봉 케이스 내에 장입되는 연료봉들의 바코드를 판독하기 위한 바코드 리더(330)가 추가될 수 있으며, 이러한 바코드 리더(330)는 최종적으로 연료봉 케이스 내에 조립되는 연료봉들의 정보를 확인하여 잘못된 연료봉이 조립되는 것을 방지하기 위한 것이다.
도 7을 참고하면, 메인프레임(301) 상부에는 길이 방향에 대해 수직하게 다수의 볼스크류(302)가 마련되며, 이 볼스크류(302)와 체결되어 볼스크류(302)의 회동 방향에 따라서 메인프레임(301)의 길이 방향에 대해 수직하게 좌우 이동이 가능한 연료봉 피딩가이드모듈(310)이 마련된다.
메인프레임(301)에는 볼스크류(302)를 구동하여 피딩가이드모듈(310)의 좌우 위치를 제어하도록 볼스크류(302)와 헬리컬기어로 치합이 이루어지는 서보모터(303)가 마련된다.
피딩가이드모듈(310)은 다수의 고정프레임(311)들로 이루어지며, 고정프레임(311)에는 연료봉(10)이 열(row) 단위로 정확히 안착될 수 있도록 길이 방향으로 다수의 연료봉안착부재(312)가 마련된다. 본 발명에서 연료봉안착부재(312)는 실리콘이 코팅되어 회동 가능한 롤러에 의해 제공될 수 있다.
또한, 메인프레임(301)의 일측에는 구동모터(304)가 마련되며, 이 구동모터(304)에 의해 연료봉안착부재(312)는 전후 회동이 가능하다.
메인프레임(301) 양측 상부에는 연료봉 언로딩유니트(400)로부터 연료봉을 전달받아 연료봉안착부재(312)로 전달하기 위한 다수의 제1,2가이드날개(305a)(305b)가 피딩가이드모듈(310)의 상방에 마련된다.
제1,2가이드날개(305a)(305b)는 피딩가이드모듈(310)의 중앙을 향하여 경사를 가지며, 또한 제1,2가이드날개(305a)(305b) 사이는 연료봉(10) 하나만이 통과하도록 소정의 간격(D)을 가지며, 따라서 연료봉 언로딩유니트(400)로부터 전달되어 제1가이드날개(305a) 또는 제2가이드날개(305b)에 안착되는 연료봉은 피딩가이드모듈(310)로 중앙으로 이동하게 된다.
특히, 본 발명에서 제1가이드날개(305a) 또는 2가이드날개(305b)에 안착되는 연료봉들은 하나씩 피딩가이드모듈(310) 측으로 이동이 이루어질 수가 있다. 이를 위하여 본 실시예에서 가이드날개는 한 쌍으로 마련되며, 한 쌍의 가이드날개 사이에는 연료봉을 하나씩 선택적으로 피딩가이드모듈 측으로 전달하기 위한 틸팅부재가 마련될 수 있다.
구체적으로 도 7 및 도 8을 참고하면, 제1가이드날개(305a)는 한 쌍으로 마련되며, 각각 상방으로 돌출 형성된 제1돌기(305a')가 마련된다. 한 쌍의 제1가이드날개(305a) 사이에는 연료봉을 하나씩 제1돌기(305a') 너머로 옮길 수 있는 틸팅부재(306)가 마련된다.
틸팅부재(306)는 상기 제1돌기(305a')와 소정의 간격(대략 연료봉 직경 정도)(D2)을 가지며 돌출 형성되는 제2돌기(306a')를 갖는 틸팅레버(306a)와, 틸팅레버(306a)의 하부에서 틸팅레버(306a)를 상하 구동하기 위한 실린더(306b)에 의해 제공될 수 있다.
이와 같이 구성된 틸팅부재(306)의 작동예를 도 7을 참고하여 간략히 살펴보면, 제1가이드날개(305a)에 위치하는 연료봉(10)들은 제1돌기(305a')에 의해 정지된 상태이며, 이때 실린더(306b)가 작동하여 틸팅레버(306a)가 상방으로 이동하게 되면 제1돌기(305a')와 제2돌기(306a') 사이에 위치하는 하나의 연료봉만이 상방으로 이동하면서 제1돌기(305a')를 넘어서 경사를 갖는 제1가이드날개(305a)를 따라서 연료봉안착부재(312) 측으로 이동한다.
따라서 틸팅부재(305)는 실린더(306b)의 구동에 의한 한 번의 상하 동작의 의해 하나의 연료봉 만을 선택적으로 연료봉안착부재(312)로 옮길 수가 있다.
또한 틸팅부재(305)에 의해 선택적으로 제1가이드날개(305a) 또는 제2가이드날개(305b)에 안착되어 공급되는 특정 연료봉에 따라서 서보모터(303)가 작동하여 피딩가이드모듈(310)의 좌우 위치가 조정이 가능하므로써 특정 연료봉은 연료봉안착부재(312)의 특정 위치로 지정되어 안착이 이루어질 수 있다.
도 9를 참고하면, 피딩모듈(320)은 피딩유니트(300)의 메인프레임(301) 전단부에 설치되어 연료봉안착부재(312)의 모든 열(row)에 연료봉이 안착이 이루어진 연료봉 열(row)을 연료봉 케이스로 전진시켜 조립하기 위한 것으로, 모터에 의해 구동되는 파티션 롤러(321)와, 이 파티션 롤러(321)의 상부에 위치하여 상하 이동이 가능한 파워몰러(322)에 의해 제공될 수 있다.
구체적으로 메인프레임(301) 상부에는 제1브라켓(323)이 고정 설치되며, 이 제1브라켓(323)의 하단에는 파워몰러(322)가 회동 가능하게 조립되어 상하 이동이 가능하게 제2브라켓(324)이 구비되며, 또한 공압실린더(325)가 제1브라켓(323)에 고정되어 제2브라켓(324)을 승하강하므로써 파워몰러(322)의 승하강 구동이 이루어질 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 파티션 롤러(321)와 파워몰러(322) 전체는 선형 가이드부재에 의해 가이드되어 이동실린더(326)에 의해 전후 구동이 가능하다.
또한 이송실린더(326) 상부에는 푸쉬실린더(327)가 마련되며, 피팅모듈(320)의 전단부에는 푸쉬실린더(327)에 의해 전후 구동이 이루어져 연료봉 장입을 마무리하기 위한 푸쉬판(378)이 마련된다.
따라서 피딩가이드모듈(310)에 연료봉이 모두 안착되고 파워몰러(322)가 하강 위치하며 이동실린더(326)에 의해 파티션 롤러(321)와 파워몰러(322) 전체가 연료봉 케이스 방향으로 전진한 이후에 메인프레임(301)의 후단에 마련된 구동모터(304)에 의하여 연료봉안착부재(312)가 구동하면, 연료봉안착부재(312)와 연료봉의 마찰력에 의하여 연료봉들의 전단부가 파티션 롤러(321)와 파워몰러(322) 사이에 위치하게 되며, 이때부터는 파워몰러(322)와 파티션 롤러(321)의 구동력이 가세되어 연료봉들이 연료봉 케이스 내로 장입이 이루어진다.
연료봉들이 연료봉 케이스 내로 장입이 이루어진 후에는 이동실린더(326)에 의해 파티션 롤러(321)와 파워몰러(322) 전체가 후진하고 연료봉집합체 리프터(500)가 하강한 후에 푸쉬실린더(326)가 구동되어 푸쉬판(378)에 의해 연료봉을 연료봉 케이스 안쪽으로 완전히 밀어 넣게 된다.
도 11을 참고하면, 연료봉 언로딩유니트(400)는 적재유니트(100)에서 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 피딩유니트(300)로 옮기기 위한 것으로, 연료봉 적재유니트(100)와 바로 인접하여 수직하게 설치되는 다수의 수직프레임(411)과, 이 수직프레임(411)에 대해 상하 이동이 가능하고 수평 방향으로 전후진이 가능한 다수의 연료봉 인출바(412)에 의해 제공될 수 있다.
연료봉 언로딩유니트(400)에는 주지의 서보모터(413)가 마련되어 연료봉 인출바(412)를 상하 구동하게 되며, 연료봉 인출바(412)에는 전후진을 위하여 공압실린더(414)가 마련될 수 있다. 연료봉 인출바(412)의 원활한 상하 또는 전후진 운동을 위하여 주지의 감속기, 타이밍벨트 또는 LM가이드 등이 이용될 수 있음은 자명하게 이해될 수 있다.
도 12는 연료봉 언로딩유니트에 마련되는 연료봉 인출바를 보여주는 도면으로, 연료봉 인출바(412)는 상단에 연료봉(10) 안착면은 완만한 경사를 가지며, 그 선단부에는 돌출 형성된 엔드플레이트(412a)가 고정된다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 본 발명의 연료봉집합체 리프터(500)는 피딩유니트와 수평하게 배치되어 연료봉 케이스(20)가 안착 위치하며, 연료봉 케이스(20)의 승강이 가능한 구조를 갖는다.
연료봉집합체 리프터(500)는 지면에 고정되는 하부프레임(510)과, 이 하부프레임(510)에 대해 승강이 가능한 상부프레임(520)과, 상부프레임(520)을 승강하기 위한 서보모터(530)에 의해 제공될 수 있다.
서보모터(530)에는 상부프레임(520)의 원활한 승하강을 위하여 주지의 감속기, 볼스크류잭(531)이 구비되어 구동이 이루어질 수 있으며, 상부프레임(520)의 승강 방향을 안내하기 위한 주지의 가이드부재가 마련될 수 있다.
또한, 상부프레임(520)에 안착되는 연료봉 케이스(20)를 고정하기 위한 고정블록(540)과, 고정블록(540)의 클램핑/언클램핑을 조정하기 위한 핸들(541)이 마련될 수 있다.
제어부(600)는 연료봉 로딩유니트(200), 피딩유니트(300) 및 언로딩유니트(400) 또는 기타 구동요소들의 구동을 제어하게 되며, 연료봉에 마킹된 바코드를 통하여 연료봉 적재유니트(100)에 저장되거나 출고된 연료봉들의 수량이나 종류 등을 기록하고 저장한다.
본 실시예에서는 구체적으로 설명되지는 않았으나, 통상적으로 공정 자동화에 이용될 수 있는 구동요소들의 정확한 구동 위치를 검출하거나 위치 제어를 위하여 주지의 센서들이 이용될 수가 있으며, 이러한 센서들의 신호는 제어부로 전달되어 구동요소들의 정확한 제어에 이용될 수 있음은 자명하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 예를 들어 본 발명의 실시예에서 구동요소를 구동하기 위하여 예시되는 모터, 유압 또는 공압 실린더, 서보모터 등은 주지의 다양한 구동수단에 의해 치환이나 변경이 가능할 것이다.
10 : 연료봉 20 : 연료봉 케이스
100 : 연료봉 적재유니트 110 : 적치부
200 : 연료봉 로딩유니트 210 : 로딩컨베이어
220 : 틸팅부 230 : 승강구동부
300 : 피딩유니트 310 : 피딩가이드모듈
320 : 피딩모듈 330 : 바코드 리더
400 : 연료봉 언로딩유니트 500 : 연료봉집합체 리프터
600 : 제어부
100 : 연료봉 적재유니트 110 : 적치부
200 : 연료봉 로딩유니트 210 : 로딩컨베이어
220 : 틸팅부 230 : 승강구동부
300 : 피딩유니트 310 : 피딩가이드모듈
320 : 피딩모듈 330 : 바코드 리더
400 : 연료봉 언로딩유니트 500 : 연료봉집합체 리프터
600 : 제어부
Claims (9)
- 단위 부품으로 조립이 완료된 연료봉들을 핵연료 집합체로 제작하기 위하여 핵연료집합체의 봉 다발로 연료봉 케이스에 배치하여 조립하기 위한 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치에 있어서,
다수의 연료봉들이 수평하게 저장되도록 적층 형성된 다수의 적치부를 갖는 연료봉 적재유니트와;
단위 부품으로 조립되어 검수가 완료된 연료봉들을 각각의 연료봉들에 마킹된 바코드에 따라서 상기 적치부로 승강하여 옮기기 위한 연료봉 로딩유니트와;
연료봉들이 수평하게 열 단위로 안착 위치하여 상기 연료봉 케이스 내로 연료봉들을 열 단위로 장입하여 조립하기 위한 피딩유니트와;
상기 적재유니트에서 저장된 연료봉들 중에서 특정 연료봉을 선택적으로 언로딩하여 상기 피딩유니트로 옮기기 위한 연료봉 언로딩유니트와;
상기 피딩유니트와 수평하게 배치되어 상기 연료봉 케이스가 안착 위치하며, 상기 연료봉 케이스의 승강이 가능한 연료봉집합체 리프터와;
상기 연료봉 로딩유니트, 피딩유니트 및 언로딩유니트의 구동을 제어하게 되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치. - 제1항에 있어서, 상기 연료봉 로딩유니트는
다른 공정으로부터 이송된 연료봉이 안착 위치하게 되는 로딩컨베이어와;
상기 로딩컨베이어에 안착 위치한 연료봉을 상기 연료봉 적재유니트로 넘기기 위한 틸팅부와;
상기 로딩컨베이어를 승하기 구동하기 위한 승강구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치. - 제2항에 있어서, 상기 틸팅부는 구동 틸팅부와, 이 구동 틸팅부에 샤프트로 연결되어 연동하여 구동되는 피동 틸팅부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치.
- 제3항에 있어서, 상기 구동 틸팅부는,
회동 가능하게 구비되는 연료봉 안착바와;
상기 연료봉 안착바를 일정 각도 범위 내에서 회전 구동하기 위하여 상기 연료봉 안착바와 링크로 연결되는 안착바 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치. - 제1항에 있어서, 피딩유니트는
메인프레임 상부에 대해 좌우 구동이 가능하도록 구동원을 가지며, 다수의 연료봉이 일렬로 안착될 수 있도록 연료봉안착부재를 갖는 피딩가이드모듈과;
상기 피딩가이드모듈에 안착 위치한 연료봉들을 연료봉 케이스 내로 장입하기 위한 구동력을 제공하기 위한 피딩모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치. - 제5항에 있어서, 상기 메인프레임 상부에는 연료봉을 상기 연료봉안착부재로 안내하기 위한 다수의 가이드날개가 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치.
- 제6항에 있어서, 상기 가이드날개는 나란하게 위치한 한쌍으로 이루어지되, 한 쌍의 가이드날개 사이에는 가이드날개에 안착 위치된 연료봉들을 하나씩 상기 연료봉안착부재로 전달하기 위한 틸팅부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치.
- 제7항에 있어서, 상기 틸팅부재는,
상기 가이드날개에 돌출 형성된 제1돌기와 이격 위치하는 제2돌기를 갖는 틸팅레버와;
상기 틸팅레버를 상하 구동하기 위한 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치. - 제1항에 있어서, 상기 피딩유니트는 연료봉 케이스 내에 장입되는 연료봉들의 이송경로 상에 연료봉에 마킹된 바코드를 판독하기 위한 바코드 리더가 추가로 마련되는 것을 특징으로 하는 핵연료집합체 조립용 연료봉 자동적재장치.
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