KR20240031425A - 써멀 슬리브 - Google Patents

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KR20240031425A
KR20240031425A KR1020247006067A KR20247006067A KR20240031425A KR 20240031425 A KR20240031425 A KR 20240031425A KR 1020247006067 A KR1020247006067 A KR 1020247006067A KR 20247006067 A KR20247006067 A KR 20247006067A KR 20240031425 A KR20240031425 A KR 20240031425A
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flange
thermal sleeve
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adapter
sleeve
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KR1020247006067A
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에릭 엠 베나퀴스타
안토니 제이 마스토피에트로
브라이언 엠 윌슨
니콜라스 에이 슈웨다
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웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
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Abstract

원자로 용기 폐쇄 헤드 관통 어댑터 하우징을 위한 플랜지를 갖는 교체 써멀 슬리브가 제공된다. 플랜지의 직경을 변경함으로써, 교체 써멀 슬리브가 원자로 용기 헤드 아래로부터 관통 어댑터 하우징 개구의 좁은 직경을 통해서 설치될 수 있다. 플랜지는 압축 또는 확장될 수 있고 또는 써멀 슬리브의 튜브형 벽은 종방향 섹션에서 관통 헤드 어댑터의 하측에 있는 개구 내에 한 번에 하나씩 삽입될 수 있으며, 완전히 삽입될 때 개구 내에 재형성될 수 있다.

Description

써멀 슬리브{THERMAL SLEEVE}
(관련 출원에 대한 상호-참조)
이 특허 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 2018년 2월 12일자 미국 가출원 제62/629,339호의 35 U.S.C.§119(e) 하의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 써멀 슬리브에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 비교적 쉽게 설치 및 교체될 수 있는 써멀 슬리브에 관한 것이다. 본 발명은 또한 써멀 슬리브를 설치 및 교체하는 방법에 관한 것이다.
많은 원자력 발전소에서의 운영 경험에 의하면, 원자로 용기 폐쇄 헤드 관통 어댑터 하우징 내의 써멀 슬리브에 대한 신속하게 전개되는 써멀 슬리브 교체가 명백히 필요하다. 써멀 슬리브 플랜지 마모는 부분-길이 슬리브가 고장났을 때 2014년에 국내에서 최초로 확인된 현상이다. 이후로 검사가 권장되었고 허용 기준이 개발되었다. 더 최근(2017년 12월)에는, 로드 부착된 위치에서 두 개의 추가 써멀 슬리브 고장이 확인되었다.
제어봉 구동 기구(control rod drive mechanism: CRDM)(16) 내의 원자로 헤드 관통 어댑터(14)의 가이드 깔때기(12)에 배치된 종래의 써멀 슬리브(10)의 예시적 배치의 단면도가 도시되어 있다. 로드 부착된 위치의 상부 플랜지(18) 위치에서 써멀 슬리브(10)가 고장날 때, 현재 유일한 수리는 CRDM(16)의 복잡한 제거 및 신규 슬리브(10)와 가이드 깔때기(12)의 재설치이다. 이 교체는 몇 주가 소요될 수 있는데 그 이유는 상부 플랜지(18)가 써멀 슬리브(10)와 일체를 이루고 있고 헤드 관통 어댑터(14)에 완전히 포획되어 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 써멀 슬리브 교체에 필요한 시간이 단축되고 CRDM을 제거할 필요가 없는 새로운 써멀 슬리브 설계 및 설치 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 일 실시예에서, 벽의 일 단부에 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지를 갖는 벽 및 세장형 치수를 따라서 연장되는 축을 갖는 세장형 튜브형 외장(sheath)을 포함하는 교체 써멀 슬리브를 제공함으로써 상기 목적을 달성한다. 복수의 슬롯은 세장형 튜브형 외장의 벽 내에서 축방향으로 연장되며 이들 슬롯은 외장 벽의 다른 단부까지 연장되지 않는 미리선택된 거리만큼 외장을 따라서 플랜지를 통해서 연장된다. 이러한 일 실시예에서 슬롯은 압축된 상태에 있는 플랜지의 외경을 써멀 슬리브가 삽입되어야 하는 튜브형 부재의 개구 내의 일체의 장애물을 제거하는데 필요한 정도로 좁히기 위해 플랜지의 압축을 촉진하기에 충분한 폭을 갖는다. 슬롯은 인접한 두 개의 슬롯 각각의 사이에 가요성 리프(leaf)를 형성한다. 일 실시예에서, 복수의 슬롯은 벽의 둘레 주위에 180도 이격되어 형성되는 두 개의 슬롯이다. 이러한 하나의 대체 실시예에서, 복수의 슬롯은 벽의 둘레 주위에 120도 이격되어 형성되는 세 개의 슬롯이다. 또 다른 이러한 실시예에서, 복수의 슬롯은 벽의 둘레 주위에 90도 이격되어 형성되는 네 개의 슬롯이다.
다른 실시예에서, 이완된 상태에서, 플랜지에서, 리프는 각각의 인접한 리프와 실질적으로 접촉하며, 리프는 플랜지에서 슬롯의 폭이 교체 써멀 슬리브를 개구에 로크시키기 위해 플랜지가 착좌되어야 하는 튜브형 부재의 개구 내의 리세스에 플랜지를 착좌시키기에 충분한 지점까지 확산되면 리프가 소성 변형을 겪도록 구성된다.
본 발명은 또한 제어봉 구동 기구를 원자로 용기 헤드에 연결하는 원자로 용기 헤드 어댑터 내의 손상된 써멀 슬리브를 교체하는 방법을 포함한다. 이 방법은 원자로 용기 헤드의 하측으로부터 손상된 써멀 슬리브에 접근하는 단계를 포함한다. 본 방법은 이후 손상된 써멀 슬리브를 제거하고, 일 실시예에서, 교체 써멀 슬리브를 얻는다. 교체 써멀 슬리브는 일단부에 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지를 갖는 세장형 튜브형 외장; 세장형 치수를 따라서 연장되는 축; 및 세장형 튜브형 외장의 벽을 통해서 벽 내에서 축방향으로 연장되는 복수의 슬롯을 갖는다. 슬롯은 외장 벽의 다른 단부까지 연장되지 않는 미리선택된 거리만큼 플랜지를 통해서 및 외장을 따라서 연장되며, 슬롯은 플랜지의 외경을 적어도, 슬롯 사이의 플랜지의 인접한 섹션이 실질적으로 접촉할 때, 써멀 슬리브가 삽입되어야 하는 원자로 헤드 어댑터의 개구 내의 일체의 장애물을 제거하는데 적어도 필요한 정도로 좁히기에 충분한 폭을 갖는다. 슬롯은 인접한 두 개의 슬롯 각각의 사이에 리프를 형성한다. 상기 방법은 이후 교체 써멀 슬리브 상의 플랜지의 직경을, 교체 써멀 슬리브를 손상된 써멀 슬리브가 원래 차지했던 개구 내의 위치에 삽입하는 동안 마주치게 될 튜브형 부재의 개구 내의 일체의 장애물을 제거하는데 필요한 정도로 변경하며; 교체 써멀 슬리브를 원자로 용기 헤드의 하측으로부터 개구를 통해서 삽입한다. 마지막으로 이 방법은 플랜지의 직경을 원자로 헤드 어댑터의 개구의 리세스 내로 확장시킨다.
일 실시예에서, 플랜지의 직경을 변경하는 단계의 활성화는 압축력을 가하여 플랜지의 인접한 섹션을 함께 압축하는 단계를 포함하며, 플랜지의 직경을 확장하는 단계는 압축력을 제거하는 단계를 포함하고, 양 단계는 원자로 용기 헤드의 하측으로부터 수행된다. 이러한 실시예에서, 플랜지를 압축하는 단계 및 압축된 플랜지를 해제하는 단계는 플랜지 상면의 리세스를 파지하는 원자로 용기 헤드의 하측으로부터 삽입되는 도구 또는 플랜지 아래에 설치되는 유지 스트랩에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기 방법의 또 다른 대체 실시예에서, 플랜지의 직경을 변경하는 단계는 교체 써멀 슬리브의 제조 중에 수행되며 플랜지의 직경을 확장하는 단계는 원자로 용기 헤드 어댑터의 하측으로부터 수행된다.
본 발명은 또한 복수의 종방향 벽 섹션을 갖는 교체 써멀 슬리브를 고려하고, 각각의 벽 섹션은 일 단부에 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지 세그먼트를 가지며, 상기 복수의 종방향 벽 섹션은 함께 끼워맞춤될 때 교체 써멀 슬리브의 튜브형 벽을 구성한다. 교체 써멀 슬리브의 이 후자의 실시예는 또한 복수의 종방향 벽 섹션을 함께 체결하기 위한 체결구를 구비한다. 원자로 폐쇄 헤드 관통 어댑터 내의 써멀 슬리브를 교체하기 위한 하나의 이러한 실시예는 원자로 헤드 어댑터의 하측에 있는 개구에 한 번에 하나씩 삽입되는 종방향 벽 섹션을 구성할 수 있으며, 체결구는 원자로 폐쇄 헤드 관통 어댑터의 하측으로부터 적용되도록 구성된다. 복수의 종방향 벽 섹션은 또한 세 개의 벽 섹션을 포함할 수 있다.
본 발명은 교체 써멀 슬리브의 후자 실시예를 설치하기 위한 방법을 추가로 고려한다. 이 방법은 원자로 용기 헤드 어댑터의 하측으로부터 손상된 써멀 슬리브에 접근하는 단계를 포함한다. 손상된 써멀 슬리브가 제거되고 교체 써멀 슬리브가 얻어지며, 교체 써멀 슬리브는 복수의 종방향 벽 섹션으로 분할된다. 복수의 종방향 벽 섹션은 원자로 용기 헤드 어댑터의 하측에 있는 개구에 한 번에 하나씩 삽입된다. 이후 종방향 벽 섹션은 교체 써멀 슬리브의 튜브형 하우징 내로 개구 내에 배치된다. 종방향 벽 섹션은 이후 원자로 용기 헤드 어댑터의 하측으로부터 함께 체결된다.
본 발명의 추가 이해는 첨부 도면과 함께 읽을 때 이하의 바람직한 실시예에 대한 설명으로부터 얻을 수 있다.
도 1은 헤드 어댑터, 써멀 슬리브 및 제어봉 구동 기구(CRDM) 래치 하우징을 도시하는 종래의 원자로 용기 헤드 관통부의 개략 횡단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각, 플랜지 부착된 단부가 이완된 상태 및 반경방향으로 압축된 상태에서의, 본 발명의 일 예시적 실시예에 따른 압축성 써멀 슬리브의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b의 써멀 슬리브의 개략도이며, 제1의, 반경방향으로 압축된 위치에서는 원자로 헤드 어댑터(단면 도시됨)를 통해서 삽입되고 제2의, 이완된 위치에서는 원자로 헤드 어댑터에 설치되는 것으로 각각 도시되어 있다.
도 4a 내지 도 4e는 원자로 헤드 어댑터(단면 도시됨)에의 써멀 슬리브 설치 도중에 써멀 슬리브가 예시적 압축 도구에 의해 조작될 때 압축 및 팽창의 다양한 단계에서의 도 2a 및 도 2b의 써멀 슬리브의 개략도이다(도 4c 내지 도 4e에서는 단면 도시됨).
도 5 및 도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 써멀 슬리브의 다른 변형의 사시도이다.
도 7은 플랜지 러그를 갖는 리프 사이에 핑거를 구비하는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 압축성 써멀 슬리브의 다른 실시예의 사시도이다.
도 8a는 이완된 구성에서의 도 7의 써멀 슬리브의 축방향 도시도이다.
도 8b는 반경방향으로 압축되고 절첩된 구성에 있는 플랜지 러그 및 삽입체를 갖는 도 7의 써멀 슬리브의 평면도이다.
도 8c는 도 8b의 써멀 슬리브의 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 또 다른 써멀 슬리브의 사시도이며, 써멀 슬리브의 일부의 소성 변형이 발생한 후에 플랜지 부착된 단부가 제1 이완된 상태와 제2 이완된 상태에 있는 것으로 각각 도시된 사시도이다.
도 10a 내지 도 10c는 원자로 헤드 어댑터(단면 도시됨)내 설치의 상이한 단계에서의 도 9a 내지 도 9c의 써멀 슬리브를 도시하는 개략도이다.
도 11a 내지 도 11e는 원자로 헤드 어댑터(단면 도시됨)내 설치의 상이한 단계에서의 예시적 설치 도구와 함께 도 9a 및 도 9b의 써멀 슬리브를 도시하는 개략도이다.
도 12는 슬리브가 복수의 리프로 형성되어 있는, 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 다른 예시적 써멀 슬리브의 사시도이다.
도 13은 도 12의 써멀 슬리브의 구분된(sectioned) 리프 중 하나의 사시도이다.
도 14a 내지 도 14f는 어댑터 개구에서 도 12의 써멀 슬리브의 구분된 리프를 조립하는 단계를 나타내는 축방향 도시도이다.
도 15는 어댑터 개구 내에서의 도 14e 및 도 14f의 리프의 배치를 추가로 도시하는 사시도이다.
도 16a 내지 도 16c는 각각, 예시적인 조립된 구성에서의 도 12의 구분된 써멀 슬리브의 도면을 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 각각, 도 12의 써멀 슬리브 배치의 리프를 어댑터 개구 내의 제자리에 로크시키기 위해 사용되는 칼라 및 너트의 사시도이다.
도 18은 도 17a의 칼라 상의 제자리에 있는 구분된 리프 탭의 사시도이다.
도 19는 도 17a의 칼라 및 리프 배치 위에 완전히 조립된 도 17b의 너트를 도시하는 단면 입면도이다.
도 20은 도 17b의 너트가 도 17a의 칼라 상에 압착되는 영역을 도시하는 사시도이다.
본 발명의 하나의 목적은 원자로 헤드 어댑터 내의 써멀 슬리브를 교체하는 데 걸리는 시간을 단축하기 위해 써멀 슬리브에 접근하여 이를 제거하기 위해 CRDM을 제거할 필요가 없도록 하는 것이다. 써멀 슬리브 고장이 더 보편적으로 되고 이러한 고장을 식별하기 위해 정기적인 검사가 수행되므로 써멀 슬리브 교체에 필요한 시간을 단축하는 것과 이를 어떻게 수행할지에 대한 옵션을 제공하는 것은 업계에 굉장히 가치있을 것이다. 본 발명은 CRDM 제거 공정 없이 설치될 수 있는 써멀 슬리브의 재설계이다. 이를 달성하기 위해, 본 발명의 실시예는 플랜지가 이를 통해서 삽입되는 원자로 헤드 어댑터의 개구의 가장 좁은 내경을 플랜지가 통과할 수 있도록 써멀 슬리브의 선단에 있는 플랜지가 다양한 방식으로 변형 또는 분해되는 것을 제공한다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 써멀 슬리브(20)가 도시되어 있다. 써멀 슬리브(20)는 일반적으로, 중심 종축(24) 주위에 배치되고 하단부(26)와 상단부(28) 사이에서 연장되는 세장형 튜브형 보디(22)로서 형성된다. 써멀 슬리브(20)는 튜브형 보디(22)로부터 반경방향 외측으로[즉, 축(24)에서 멀리] 연장되는 상단부(28)에 또는 그 주위에 배치되는 플랜지 영역(30)을 구비한다. 도 2a에서 도 2b로 전환하는 것으로 도시되어 있듯이, 플랜지 영역(30)에 미리결정된 힘(F)이 가해질 때 플랜지 영역(30)은 내측으로[즉, 축(24)을 향해서] 변형될 수 있다. 플랜지 영역(30)의 이러한 변형을 제공하기 위해, 써멀 슬리브(20)는 튜브형 보디(22)에 형성되는 복수의(도시된 예에서는 세 개가 도시되어 있음) 슬롯(32)을 구비하며, 각각의 슬롯(32)은 상단부(28)에서 하단부(26) 쪽으로 이들 단부를 통해서 연장된다. 이러한 슬롯(32)의 결과로, 플랜지 영역(30)은 복수의 분절된(segmented) 플랜지 러그(33)로 분할되며, 각각의 플랜지 러그(33)는 복수의 슬롯(32)의 각각의 슬롯(32)에 의해 각각의 인접한 플랜지 러그로부터 이격된다. 각각의 슬롯(32)은 튜브형 보디(22)를 따라서 미리결정된 거리(L)만큼 연장되며 그 하단부(26)를 통해서 연장되지 않는다. 또한, 각각의 슬롯(32)은 써멀 슬리브(20)가 삽입되어야 하는 튜브형 부재의 개구 내의 일체의 장애물을 제거하기 위해 플랜지 영역(30)의 최대 외경을 제1 직경(D1)(도 2a)에서 제2 직경(D2)(도 2b)으로 좁히기에 충분한 최대 폭(W)[대체로 축(24)에 대해 원주 방향]을 갖는다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 이러한 슬롯형 설계는 튜브형 보디(22)의 슬롯 형성된 부분의 탄성 압축 및 그로 인한 그 플랜지 영역(30)의 탄성 압축을 가능하게 하며, 따라서 플랜지 영역(30)의 결과적인 외경(D2)은 써멀 슬리브(20)가 삽입되어야 하는 헤드 관통 어댑터(14)(도 3a 및 도 3b에 단면 도시되어 있으며 도 1 또한 참조)내 개구(34)의 가장 좁은 내경(ID)보다 작다.
도 4a 내지 도 4e에 도시된 바와 같이, 써멀 슬리브(20)의 플랜지 영역(30)의 일시적인 압축은 예를 들어 그 안에 형성된 리세스(44)(도 2a)와 선택적으로 결합하는 도구(40)의 철회 가능한 아암(43) 또는 플랜지 아래에 수납되는 유지 스트랩(도면에 도시되지 않음)을 통해서 써멀 슬리브(20)의 상부 플랜지 면(42)과 인터페이스되는 특수 도구(40)에 의해 달성될 수 있다. 압축된 후, 교체 슬리브(20)는 도 4a에 도시된 바와 같이 헤드 관통 어댑터(14)의 바닥을 통해서 삽입된다. 슬리브(20)가 설치 높이에 배치되면, 도구(40)는 제어된 방식으로 압축을 해제하며 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이 플랜지 영역(30)을 결합해제시킨다. 도구(40)는 이후 도 4e에 도시된 바와 같이 헤드 관통 어댑터(14)의 샤프트를 통해서 아래쪽으로 제거된다.
도 5를 참조하면, 써멀 슬리브(20)는 전장(full-length) 써멀 슬리브로서 제공될 수 있다. 이러한 실시예는 원래의 써멀 슬리브 전체가 완전히 제거된 후 사용하기 위한 것이며 이전에 논의된 것과 동일한 방식으로 헤드 관통 어댑터(14)에 설치된다. 이러한 실시예에서, 튜브형 보디(22)의 하단부(26)는 구동 막대를 써멀 슬리브(20) 내로 안내할 수 있도록 깔때기(50)를 구비할 수 있다. 깔때기(50)는 튜브형 보디(22)와 일체일 수 있거나, 임의의 적절한 공정 또는 배치를 통해서 별개로 부착될 수 있다.
도 6을 참조하면, 써멀 슬리브(20)는 헤드 관통 하우징(14) 내에 완전히 수용되도록 충분히 짧은 길이일 수 있다. 이러한 예에서, 튜브형 보디(22)는 그 하단부(26)에 배치되는 보스(52)를 구비할 수 있으며 이 보스는 헤드 관통 하우징(14) 내에서 써멀 슬리브(20)를 중심맞춤하는데 도움이 되도록 튜브형 보디(22)보다 큰 외경을 갖는다. 튜브형 보디(22)의 하단부(26)의 내경은 구동 막대 삽입을 보조하기 위한 도입 모따기부를 구비한다. 이 설계는 헤드 관통 하우징(14)의 바닥에 직접 부착된 연장 튜브와 함께 사용될 수 있다. 이 실시예는 역시 튜브형 보디(56)로 형성되는 가이드 슬리브 어댑터(54)와 함께 사용될 수 있다. 가이드 슬리브 어댑터(54)는 그 상단부(60)로부터 각각 연장되고 가이드 슬리브 어댑터(54)의 상단부(60)를 짧은 써멀 슬리브(20)의 튜브형 보디(22)의 하단부(26)와 정렬시키도록 배치되는 복수의 정렬 탭(58)을 구비한다. 제자리에 위치하면, 가이드 슬리브 어댑터(54)는 짧은 써멀 슬리브(20)에 견고하게 부착되며 따라서 일반적으로 가이드 슬리브로서 기능한다.
이제 도 7 및 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 압축성 써멀 슬리브(120)가 도시되어 있다. 써멀 슬리브(120)는, 써멀 슬리브(120)가 각각의 슬롯(132) 내에서 일반적으로 튜브형 보디(122)의 하단부(126)로부터 상단부(128)에서의 또는 그 주위에서의 플랜지 영역(130)으로 연장되는 복수의 삽입체(160)를 추가로 구비하고, 따라서 각각의 슬롯(132)이 일반적으로 각각의 삽입체(160)에 의해 두 개로 분할되는 것을 제외하고 써멀 슬리브(20)(이전에 논의된)와 대체로 유사한 설계를 갖는다. 따라서, 이러한 배치에서, 각각의 삽입체(160)는 인접한 플랜지 러그(133)가 축(124)을 향해 내측으로 이동하는 것을 방지하는 방식으로 한 쌍의 분절된 플랜지 러그(133) 사이에 원주 방향으로 배치된다. 설치 이후 슬리브(120)의 반경방향 압축이 문제가 되는 것은 슬리브(120)에 대한 하향 하중에 의해 그 플랜지 영역(130)이 반경방향 내측으로 압축될 수 있고 관통부를 미끄러져 내려가거나 및/또는 제어 구동 막대와 접촉할 수 있기 때문이다. 헤드 관통 어댑터(14)와 상호 작용하도록 특별히 배치되는 각각의 플랜지 러그(133)[이전에 논의된 플랜지 러그(33)와 유사]와 달리, 각각의 삽입체(160)는 외측으로 연장되지 않으며 따라서 헤드 관통 어댑터(14)와 인터페이스되지 않는다[따라서 슬리브(120)가 하측으로 당겨질 때 내측으로 강제되지 않는다]. 삽입체(160)는 반경 방향으로 이동하도록 강제되지 않기 때문에, 그 사이에 유지될 것이며, 따라서 플랜지 러그(133)가 반경방향 내측으로 푸시될 때 플랜지 러그(133)에 의해 "조여질" 것이다. 플랜지 러그(133)와 삽입체(160) 사이의 간섭은 러그(133)가 구동 막대와 접촉하거나 헤드 관통 어댑터(14)의 더 좁은 부분에 끼워맞춤되기에 충분히 내측으로 이동하는 것을 방지한다. 도 8b에 도시되어 있듯이, 복수의 삽입체(160)는 슬리브(120)가 절첩된 구성에 있을 때 플랜지 러그(133)의 공간(번호 부착되지 않음) 내에 끼워맞춤될 수 있도록 설계된다. 슬리브(120)를 이 구성으로 배치하기 위해서는 설치 이전 조작이 필요하며, 따라서 이것은 작동 중에 달성될 수 없다. 관통 어댑터 개구에 설치하기 위한 이 구성을 달성하기 위해, 삽입체(160)는 도 8b의 단부도 및 도 8c의 사시도에 도시된 바와 같이 먼저 제1 힘(F1)(도 8a)에 의해 플랜지 개구의 중심으로 압축된다. 다음으로 플랜지 러그(133)는 도 8b의 단부도 및 도 8c의 사시도에 도시된 바와 같이 실질적으로 접촉할 때까지 제2 힘(F2)(도 8a 및 도 8c)에 의해 압축된다. 삽입체(160)는 써멀 슬리브(120)가 헤드 관통 어댑터(14)에 완전히 삽입될 때 플랜지 러그(133)와 동일한 방식으로 각각의 플랜지 러그(133) 사이의 그 요구 위치로 탄성 복귀한다.
이제 도 9a, 도 9b, 도 10a 내지 도 10c 및 도 11a 내지 도 11e를 참조하면, 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 압축성 써멀 슬리브(220)가 도시되어 있다. 써멀 슬리브(220)는 써멀 슬리브(220)가 확장 가능한 플랜지 영역(230)을 추가로 구비/이용하는 것을 제외하고 써멀 슬리브(20)(이전에 논의된)와 대체로 유사한 설계이다. 초기에 감소된 외경(D2)을 갖는 플랜지 영역(230)을 갖는 써멀 슬리브(220)를 제조함으로써, 교체 슬리브(220)는 써멀 슬리브(220)가 이를 통해서 삽입되어야 하는 헤드 관통 어댑터(14)(도 3에 단면 도시되어 있고, 도 1 또한 참조)내 개구(34)의 가장 좁은 내경(ID)을 통해서 설치될 수 있다. 써멀 슬리브(220)의 설치는 플랜지 세그먼트(233)를 반경방향 외측으로 소성 변형하는 것에 의존한다. 이 공정은 도 10a 내지 도 10c 및 도 11a 내지 도 11e에 비유적으로 도시되어 있다. 이러한 소성 변형은 맨드릴과 같은 도구(240)(도 11a 내지 도 11e)를 통해서 달성된다. 설치 도구(240)는 상단부(228) 위에 배치되어 플랜지 영역(230)의 상부에서 결합하기 위해 초기에 슬리브(220)를 통해서 삽입된다. 도 11b에 전반적으로 도시되어 있듯이 써멀 슬리브(220)가 [써멀 슬리브(220) 선단의 도구(240)에 의해] 헤드 관통 어댑터(14)에 삽입되면, 도구(240)는 써멀 슬리브(220)로부터 결합해제되며, 도 11c 내지 도 11e에 전반적으로 도시되어 있듯이 제거를 위해 써멀 슬리브(220)를 통해서 아래로 당겨진다. 이러한 제거 중에, 각각의 플랜지 세그먼트는 헤드 관통 어댑터(14)의 내경(ID)보다 큰 외경(D1)으로 소성 변형되도록 확장(또는 스웨이징)된다.
이제 도 12 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따른 써멀 슬리브(320)가 도시되어 있다. 써멀 슬리브(320)는 슬리브(320)의 하단부(380)에서 상단부(328)까지 축방향으로[즉, 축(324)에 평행하게] 각각 연장되는 세 개 이상의 개별 리프(322A, 322B, 322C)로 구성된 튜브형 보디(322)를 포함한다. 보다 구체적으로, 써멀 슬리브(320)는 헤드 관통 어댑터(14)의 가장 좁은 내경(ID)보다 작은 최대 폭(WMAX)(도 13)을 각각 갖는 세 개의 리프로 분할된다. 후술하듯이, 리프(322A, 322B, 322C)는 너트(384)에 의해 이격 칼라(382)에 고정된다.
도 13을 참조하면, 각각의 리프(322A, 322B, 322C)는 유사한 구조이며, 상단부(328)에 또는 그 주위에 배치된 플랜지 러그(333) 및 대향 단부(380)에 배치된 탭(370)을 구비한다. 조립 중에, 각각의 리프(322A, 322B, 322C)는 전반적으로 방해되지 않도록 리프(322A, 322B, 322C)를 부분적으로 미끄러져 올라가는 너트(384)를 통해서 먼저 삽입된다. 다음으로, 각각의 리프(322A, 322B, 322C)는 헤드 관통 어댑터(14)에 개별적으로 삽입되며, 이후 적어도 하나의 리프(예를 들어, 322C)가 그 플랜지 러그(333)가 다른 두 개의 리프(예를 들어, 322A 및 322B)를 이들이 도 16에 도시된 바와 같은 완성된 원형/튜브형 배치로 이동될 때 제거하도록 어떻게 전반적으로 상승[즉, 어댑터(14) 내로 더 돌출]되어야 하는지를 도시하는 도 15뿐만 아니라 도 14a 내지 도 14f에 상세히 설명되어 있듯이 원자로 용기 헤드 아래에 원형 패턴으로 배치된다. 리프(322A, 322B, 322C)가 도 16에 도시된 최종 배치로 배치된 후, 이격 칼라(382)(예를 들어, 도 17)는 일반적으로 도 18에 도시된 것과 같은 리프(322A, 322B, 322C)의 탭(370) 내에 반경방향으로 및 탭 사이에 원주 방향으로 배치된다. 탭(370) 및 이격 칼라(382)의 배치는 이후, 리프(322A, 322B, 322C)의 배치를 따라서 미끄러져 내려가고 그 탭(370) 및 이격 칼라(382) 주위로 미끄러져 내려가고 일반적으로 각각의 탭(370)을 이격 칼라(382) 쪽으로 강제하는 너트(384)에 의해 고정된다. 너트(384)는 이후 도 20에서 일반적으로 386으로 도시되어 있듯이 이격 칼라(382)와 나사식으로 결합되고 이후 이격 칼라(382) 상의 제자리에 압착되어 리프(322A, 322B, 322C), 이격 칼라(382) 및 너트(384) 조합의 분해를 방지한다.
현재의 써멀 슬리브 교체 절차는 긴급 상황에서 6주 내지 8주 정도 걸릴 수 있다. 이러한 수리는 계획된 가동중지 활동이 아니기 때문에, 플랜트 가동중지 임계 경로를 확장시킬 가능성이 있다. 플랜트 가동중지의 이러한 연장으로 인해 정지시간에 수백만 달러의 비용이 발생할 수 있다. 기존 슬리브(또는 잔여물)의 제거 및 이 교체품의 설치를 위한 예상 시간은 며칠 이하이다. 본 발명의 구성요소는 제조하기에 간단하고 비교적 저렴하다. 이들 구성요소는 원래의 써멀 슬리브 설계와 매우 유사하며, 따라서 제조 경험이 이미 존재한다.
본 발명의 특정 실시예가 상세하게 설명되었지만, 통상의 기술자라면 이들 세부 사항에 대한 다양한 수정 및 대안이 본 발명의 전체 교시를 감안하여 개발될 수 있음을 알 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는 단지 예시적이며, 첨부된 청구범위 및 그 일체의 모든 등가물의 전체 폭이 부여되는 본 발명의 범위에 대해 비제한적이도록 의미된다.

Claims (6)

  1. 개구를 갖고 내경을 형성하는 원자로 헤드 관통 어댑터 내로 삽입되도록 구성된 핵 원자로 제어봉 구동 기구(CRDM)을 위한 교체 써멀 슬리브이며,
    교체 써멀 슬리브는 튜브형 외장(sheath) 및 복수의 삽입체를 포함하며;
    튜브형 외장은 중심 종축을 갖고, 하단부와 상단부 사이에서 연장되며, 상단부에서 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지를 갖는 벽을 갖고;
    튜브형 외장은, 튜브형 외장의 하단부까지는 연장되지 않는 거리만큼 튜브형 외장을 따라 플랜지를 통해 벽 내에서 연장되는 복수의 슬롯에 의해 슬롯 형성되어, 각 두 개의 인접한 슬롯 사이에 가요성 리프(leaf)를 형성하고 플랜지를 복수의 플랜지 러그로 분할하며;
    플랜지는,
    플랜지 러그가 제1 외경을 형성하는 제1 구성; 및
    리프가 중심 종축을 향해 구부러지고 플랜지 러그가 제2 외경을 형성하는 제2 구성으로 구성될 수 있고,
    제2 외경이 제1 외경 및 헤드 관통 어댑터의 개구의 내경보다 작아서, 플랜지가 개구로 삽입되기 위한 개구의 가장 좁은 내경을 통과할 수 있으며;
    복수의 삽입체는 각각의 슬롯 내에서 하단부로부터 상단부 또는 그 주위로 연장되어, 각각의 슬롯이 일반적으로 각각의 삽입체에 의해 두 개로 분할되고, 각각의 삽입체는 한 쌍의 플랜지 러그 사이에 원주 방향으로 배치되어 인접한 플랜지 러그가 중심 종축을 향해 내측으로 이동하는 것을 방지하는, 교체 써멀 슬리브.
  2. 제1항에 있어서,
    리프는, 헤드 관통 어댑터에 삽입 시 플랜지 러그가 개구의 리세스로 팽창될 때, 플랜지가 제1 구성으로 전환될 수 있도록 탄성이 있도록 구성되는, 교체 써멀 슬리브.
  3. 제2항에 있어서,
    플랜지는 튜브형 외장의 슬롯 형성된 부분의 탄성 압축에 의해 제2 구성으로 구성될 수 있는, 교체 써멀 슬리브.
  4. 제3항에 있어서,
    교체 써멀 슬리브가 헤드 관통 어댑터의 개구로 진입하기 전에 플랜지를 제2 구성으로 유지하도록 구성된 도구를 더 포함하는, 교체 써멀 슬리브
  5. 제4항에 있어서,
    도구는 교체 써멀 슬리브가 개구에 삽입될 때 플랜지 러그를 해제하고 플랜지가 제1 구성으로 전환되도록 구성되는, 교체 써멀 슬리브.
  6. 제4항에 있어서,
    도구는 교체 써멀 슬리브의 상부 플랜지 면과 인터페이스되도록 구성되는, 교체 써멀 슬리브.

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