KR810000191B1 - 원자로용 연료 집합체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로용 연료 집합체

제1도는 종래의 원자로 연료 집합체의 정면도.

제2도는 제1도의 선 A-A에 따른 단면도로써, 가로대내의 지지관 및 슬러그의 배치를 나타내는 도면.

제3도는 본 발명에 따른 연료 집합체의 일예에서 지지관이 단부판에 연결되는 양태를 나타내는 확대 단면도.

본 발명은 원자로용의 분해 가능한(dismountable) 연료 집합체에 관한 것이다.

원자로의 연료 슬러그(slug)는 대개 다발(bundle)로 형성되며, 그 다발에서 그 슬러그들이 서로 평행히 배치되고 그들사이의 간격이 그 슬러그들이 횡으로 연장하는 가로대(cross-piece)들에 의해 유지된다. 몇몇 연료 슬러그들은 그 슬러그보다 약간 더 긴 지지관(bearing tube)으로 대치되고 그 지지관의 각 단부가 단부판(end plate)에 취부되며, 그 지지관은 연료 집합체를 보강하도록 작용한다.

원자로 노심이 재장전될 때, 조사(照射)된 연료 요소의 결함있는 슬러그를 교환하고, 결함있는 슬러그로부터 야기되는 핵분열 생성물에 의한 원자로 회로의 오염없이 연료집합체를 계속 사용할 수 있도록 그 결함있는 슬러그들을 대치하는 것이 매우 중요하다.

그 방법은, 결함있는 슬러그가 제거되고 대치되어 수선된 연료집합체가 재장전되어 재사용될 수 있기 때문에 연료를 절약하는 잇점이 있다.

또한, 결함있는 슬러그를 대치함에 의해 설비 및 작업원에 대한 방사능 오염의 위험을 감소시켜 보다 안전한 원자로 운전을 행할 수 있다.

그러나, 결함있는 슬러그의 교환시 상당한 예방조치가 필요하다. 조사된 연료 요소는 방사선 차폐하에서만 수선될 수 있고, 그 작업은 원자로에 인접한 수조(pond)의 물속에서 행하여지는 것이 보통이다.

슬러그의 기계적 또는 물리적 테스트와 같은 어떤 보다 특별한 이유에 의해 슬러그를 회수하기 위해 연료집합체를 분해하는 것이 필요할 경우도 있다.

슬러그에 접근하여 연료 집합체로부터 그 슬러그를 분리시키기 위해서는 지지관에 부착된 단부판을 분해할 필요가 있게 된다. 수조(pond)에서 행해지는 그러한 분해 작업은 많은 어려움이 있는데, 이는 연료요소에 거리를 두고서만이 접근할 수 있고 또 연료집합체가 잠수된채 그 분해작업을 행하기 때문이다.

본 발명의 목적은 슬러그에 대해 횡으로 연장하는 다수의 가로대(cross-piece)에 의해 일정간격으로 떨어져 보지되는 평행한 연료 슬러그들의 다발(bundle)과, 몇몇 슬러그대신 배치되고 슬러그보다 긴 다수의 연료집합체 지지관과, 슬러그 다발의 각 단부에 배치되는 단부판 및 상기 각 단부판에 상기 각 지지관을 취부하기 위한 수단으로 구성된 원자로용의 분해가능한 연료집합체에 있어서, 상하 단부판들중 적어도 하나에 지지관들을 취부하기 위한 상기 수단이, 지지관과 동축인 단부판의 구멍에 배치되고 그 단부판을 통과하여 연장하며 견부(肩部)에서 상기 단부판의 견부에 접하는 원통형 슬리이브로 이루어져 있고, 그 슬리이브상에는, 그의 상대 회전에 의해 상기 지지관의 각 단부상의 나사홈과 맞물리는 나사홈과, 단부판에 지지관을 취부하기 위해 축방향으로 일치되게 슬리이브와 지지관을 연결하고, 또 그 슬리이브를 지지관으로부터 분리하기 위해서 상기 슬리이브를 회전시키기 위한 도구에 맞물리는 수단과, 지지관의 회전을 방지하기 위해 단부판의 요홈부내에 배치될 수 있게 변형가능한 부분이 제공되어 있고, 상기 지지관의 단부는 단부판의 각주형(角柱形) 요홈부에 맞물리기 위한 각주형의 외측표면을 가진 확장부로 되어 있음을 특징으로 하는 원자로용 연료집합체를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 연료 집합체의 구체예를 예시한 첨부도면을 참조하여 본 발명을 이하 상세히 설명한다.

제1도에 나타낸 연료 집합체는 횡방향의 가로대(cross-piece) 2에 의해 강직한 다발로 보지되는 1세트의 평행한 연료 슬러그 1로 구성되어 있고, 그 가로대 2는 그 슬러그의 길이를 따라 일정간격으로 떨어져 배치되어 있다.

제2도는 슬러그 1이 가로대 2에 횡으로 배치되는 양태를 나타내고 있다. 가로대 2에는 슬러그를 보유하는 셀(cell) 4가 형성되어 있다. 몇몇 셀 4에는 몇몇 연료 슬러그 대신 지지관 5가 배치되어 있다. 튜브 5는 슬러그 1보다 약간 더 길며 그의 각 단부가 단부판 3에 접속되어 있다.

연료집합체는 단부판 3으로부터 지지관 5를 분리시킨후 단부판 3을 제거함에 의해 분해될 수 있다. 다음, 슬러그는 가로대에서 수평으로 취출되고 대치될 수 있다.

제3도는 단부판 3에 연결된 지지관 5를 나타내고 있다. 제3도에서, 지지관 5의 단부 7에는 직경이 확장된 부분이 형성되어 있고, 그 부분이 단부판 3의 요홈부내에 배치된다. 제3도에 도시된 구조에 있어서, 요홈부 8은 각주형(角柱形)이고, 확장부 7의 외측표면이 6각형으로 되어 있으며 내측표면은 단면이 원형인 원통형으로 되어 있다. 내부 원통형 표면에는 확장부 7의 일정길이에 걸쳐 나사홈 9가 형성되어 있다. 요홈부 8은 단부판 3을 통해 똑바로 연장되는 통로 10으로 통하여 있다. 따라서 단부판 3의 통로 10은 조립시, 지지관 5와 동축으로 된다. 요홈부 8로부터 단부판 3의 상부표면까지의 방향으로, 통로 10에는 비교적 작은 직경의 원형단면을 갖는 원통형부분 11과, 단부판 3의 상부표면에서 개구하여 있는 큰 직경부분 12가 형성되어 있다. 그 통로의 2부분 11, 12사이에는 평평한 견부(shoulder) 13이 형성되어 있다. 통로 10의 부분 12의 상단부에는 지지관 5의 축에 대해 대칭이 아닌 요홈부 15가 형성되어 있다.

단부판 3의 통로 10내측에 슬리이브(sleeve) 16이 배치되어 있어, 지지관 5가 제3도에 도시된 바와같이 고정위치에 있을 때, 슬리이브 16상의 나사홈 18이 지지관 5의 나사홈 9에 맞물리도록 되어 있다. 나사홈 18은 원형단면의 원통형인 슬리이브 16의 하단부에 형성되어 있다. 슬리이브 16의 하단부의 직경은 단부판 3의 통로 10의 부분 11보다 약간 작다.

슬리이브 16의 작은 직경부는 큰 직경부 19까지 연장되어 있고, 큰 직경부 19는 나사드라이버 날을 삽입하기 위한 홈 21이 형성된 단단한 부분으로 되어 있다. 또한 그 단단한 부분에는 변형가능한 얇은 칼러(collar)23이 연장 설치되어 있으며, 요홈부 15내의 칼러부분은 슬리이브 16의 단단한 부분상의 견부 22가 단부판 3내의 통로 10의 견부 13에 접하여 슬리이브 16이 완전히 취부된 후 요홈부 15내에서 팽창한다.

슬리이브 16의 단단한 부분에 형성된 홈 21에 맞물리는 나사드라이버를 사용해서 슬리이브 16이 완전히 나사결합된때, 지지관 5의 확장단부 7이 요홈부 8의 저부에 접하며, 상기 언급한 바와같이 슬리이브 16이 견부 22는 단부판 3의 통로의 상응하는 견부 13에 접한다. 다음, 지지관 5가 종방향의 간격형성없이 단부판에 견고히 취부되고, 마지막으로 칼러 23의 일부분이 지지관의 회전을 방지하도록 요홈부 15내측에서 팽창된다. 그리하여, 지지관들이 단부판에 취부된때 연료 집합체가 견고히 고정되게 된다.

연료 집합체의 슬러그를 교환하기 위해서 지지관 5는, 단순히 홈 21내에 나사 드라이버날을 삽입하고 슬리이브를 푸는 것에 의해 수조(pond)내에서 단부판 3으로부터 분리될 수 있다. 칼러 23의 팽창시 요홈부 15내로 들어간 칼러 23의 얇은 부분은 나사를 풀 때 발휘되는 힘에 의해 변형되고 최종적으로 슬리이브 16를 해방시켜 그 슬리이브가 지지관 5로부터 단부판 3을 분리하도록 완전히 풀릴 수 있게 된다.

따라서 단순한 나사를 푸는 조작에 의해 각 지지관이 분해될 수 있고, 단부판 3을 제거하고 슬러그에 접근할 수 있게 된다.

연료 요소가 조립될때, 각 칼러 23은 큰 직경의 도구로 그 칼러의 내벽을 압압하여 매우 간단한 방식으로 요홈부 15내측에 삽입될 수 있다.

전술한 구조의 잇점은, 지지관들이 완전히 기계적 방식으로 고착되고, 따라서 연료 집합체의 부분들을 오염시키는 연마 또는 절단과 같은 기계가공작업을 요하지 않고 분해될 수 있다는 것이다. 또한, 그러한 구조는 전술한 오염의 위험을 갖는 어떤 용접작업을 요하지 않는다. 지지관과 단부판 사이의 전술한 연결의 또다른 잇점은, 요홈부 8내에서 지지관의 회전이 방지되어 있어 지지관에 비틀림(torsion)이 발생되지 않는다는 것이다.

슬리이브 16은 대개 연료 집합체의 다른 부분들과 동일한 재질의 스테인리스 강으로 되어 있다.

본 발명은 전술한 구체예에 제한되는 것이 아니고, 모든 변경이 가능하며, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 동등한 수단이 사용될 수도 있다. 예를들면, 단부판 5의 단부는 어떤 다른 외부 형태의 단면을 가질 수 있고, 그 단부는 단부판 3에 그 단부를 보지하기 위해 형성된 요홈부내에 배치된다. 슬리이브 16은 그 슬리이브를 회전시키는 것과같은 어떤 방식으로 지지관 5의 단부에 고착될 수 있다. 예를들면, 베이어네트(bayonet) 연결(삽입형 연결)이 슬리이브 16과 지지관 5의 단부 사이에 사용될 수 있다.

나사드라이버를 위해 슬로트(slot)형 홈 대신에 상응하는 형태의 키이가 삽입될 수 있는 6각형 또는 4각형 요홈부를 형성할 수도 있다. 또한, 그 슬리이브는 제3도에 도시된 바와같이 전체적으로 관형(管形)이거나, 또는, 연료집합체의 외측으로부터 지지관의 내부에 접근하는 것을 방지하는 속이 비지않은 단단한 부분을 가질 수 있다.

그러나, 예를들면 제어 요소 또는 측정장치를 삽입하거나, 또는 유동체를 위해 지지관의 내부를 통하는 연료 집합체의 외측으로부터의 통로를 제공하는 것이 바람직하다.

슬리이브 16의 변형가능한 부분은 칼러의 어느 일부분에만 제공되어 슬리이브의 작은 직경부분을 형성하여도 좋다. 그 경우, 하나 이상의 요홈부 15가 단부판 3의 통로의 작은 직경부분 11에 제공된다.

제3도와 관련하여 기술된 상기 설명은 연료 집합체의 상부단부판에 지지관을 고착하는 것에 관한 것이다. 그러나, 그 지지관들은 상부단부판 또는 저부단부판중 어느 한편이나 또는 양단부판에 전술한 바와같이 고착될 수도 있다. 어떤 경우에는, 저부 단부판을 제거해서 연료 집합체를 분해하는 것이 바람직하고, 그 경우, 지지관들은 전술한 바와같이 저부 단부판에 고착된다.

Claims (1)

1. 슬러그(1)에 대해 횡으로 연장하는 다수의 가로대(cross-piece)(2)에 의해 일정간격으로 떨어져 보지되는 평행한 연료슬러그들의 다발(bundle)과, 몇몇 슬러그대신 배치되고 슬러그보다 긴 다수의 연료집합체 지지관(5)과, 슬러그 다발의 각 단부에 배치되는 단부판(3) 및 각 단부판에 상기 각 지지관을 취부하기 위한 수단으로 구성된 원자로용의 분해 가능한 연료 집합체에 있어서, 상하 단부판들중 적어도 하나에 지지관들을 취부하기 이한 상기 수단이, 지지관과 동축인 단부판의 구멍(10)에 배치되고 그 단부판을 통과하여 연장하며 견부(肩部)(22)에서 상기 단부판의 견부(13)에 접하는 원통형 슬리이브(16)로 이루어져 있고, 그 슬리이브상에는 그의 상대 회전에 의해 상기 지지관의 각 단부상의 나사홈(9)과 맞물리는 나사홈(18)과, 단부판에 지지관을 취부하기 위해 축방향으로 일치되게 슬리이브와 지지관을 연결하고, 또 그 슬리이브를 지지관으로부터 분리하기 위해서 상기 슬리이브를 회전시키기 위한 도구에 맞물리는 홈(21)과 지지관의 회전을 방지하기 위해 단부판의 요홈부(15)내에 배치될 수 있게 변형가능한 칼러(23)가 있고, 상기 지지관(5)의 단부는 단부판의 각주형(角柱形) 요홈부(8)에 맞물리기 위한 각주형의 외측표면을 가진 확장부(7)로 되어있음을 특징으로 하는 원자로용 연료집합체.

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