KR820000438B1 - 원자로 제어봉 승강기용 연장축 걸쇠 장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

원자로 제어봉 승강기용 연장축 걸쇠 장치

제1도는 제어봉들의 상단부를 보여주고 이 제어봉들과 결합되어 있는 본 발명의 승강기를 보여주기 위하여 부분 절개된 원자로용기의 측면도.

제2도는 제1도의 선 2-2를 따라 취해본 본 발명의 걸쇠 장치의 부분절개 평면도.

제3,4 및 5도는 각각 제어봉의 돌출결합, 완전한 걸쇠결합 및 해체상태를 도시하는 본 발명의 승강기의 걸쇠장치의 측단면도.

제6도는 제4도의 선6-6을 따라 취해 본 본 발명의 걸쇠장치의 횡단면도.

본 발명은 제어봉들과 결합하여 그들을 원자로 노심밖으로 들어 올려주기 위한 승강장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 노심 연료 교체 또는 그외의 연료제거 작업직전에 원자로 노심밖으로 모든 제어봉들을 동시에 들어올려 주기 위한 승강기에 관한 것이다.

원자력 발전소 가동분야에 있어서 핵노심내의 연료체의 최소한

을 매년 제거 및 교체하는 것은 표준적인 실행으로 되어 있다. 이러한 작업은 원자로가 조업중지되어 있는 동안 행해진다. 연료 교체작업은 전력이 전기회사자체의 사용을 위하여 및 그외의 공공회사들에 대한 판매를 위하여 발전되지 않을 뿐만 아니라, 조업중지시에 전기회사가 그의 고객의 수요를 공급하기 위하여 다른 회사들로부터 전력을 구입해야 하기 때문에 전기회사에 대한 수익에 있어서 다대한 손실을 초래한다.

노심내에서 핵연료체들을 철거 및 교체하기 위하여 그들을 노출시키기 위해서는, 원자로 압력용기 헤드제어봉 구동장치들 및 그외의 상부지지 구조물들과, 몇몇 원자로들에 있어서의 보호판 및 중수탱크(calandria)를 포함하는 모든 장애물들을 노심 상부로 부터 이동시키는 것이 필수적이다. 승강기들은 이러한 장치의 대부분을 제거할 수 있도록 보통설계되어 왔다. 더우기 통상적인 절차는(원자로가 자급 연쇄반응을 얻는) 임계점(criticality)을 방지하도록 노심내에서 냉매를 붕산 염처리한 후에 연로교체를 하기 이전에 노심으로부터 모든 제어봉들을 제거하는 것을 포함하고 있다. 확실히 이러한 단계들이 긴 시간을 요하면 요할수록, 연료교체시에 감량이 증가될 것이며 전기회사측에 더 많은 경제적인 손실을 입게 할 것이다.

그러므로 과오를 범하지 않고 가능한한 신속하게 각각의 단계를 수행하기 위한 장치 및 기술이 절실히 요구된다.

종전의 절차 및 이전의 공지된 장치들에 있어서는 조작자가 각각의 제어봉들은 하나하나 수동으로 취급했으며 각각의 제어봉을 하나씩 제거시키든가 승강기의 바닥판상에 있는 부착장치에 각각의 제어봉을 하나하나 부착시키곤 했었다. 이러한 절차는 수고스럽고 시간이 들뿐만 아니라 발전소내의 직원이 많은 양의 인체에 유해한 방사선량(rem)을 쐬게되는데 이러한 방사선에 대한 인체노출은 되도록 최소로 되거나 또는 가능하다면 완전히 배제되어야 한다.

본 발명은 그의 바닥판에 부착된 다수의 자동식 걸쇠 장치들을 갖는 승강기를 제공하므로서 연료교체시의 제어봉 제거공정에 있어서의 고유한 문제들을 해결한다. 본 발명의 승강기 및 걸쇠 장치들을 가지고 행해지는 제어봉 제거공정은 각각의 제어봉이 각각의 걸쇠장치내로 삽입 완료되어 걸쇠장치에 의하여 자동으로 파지될 때가지 승강기를 하강시키는 단계와 노심으로부터 모든 제어봉들을 철거하도록 승강기를 노심으로 부터 상승시키는 단계를 포함하고 있다.

이러한 간단한 제어봉 제어공정은 의도적인 조작 수행시에만 조작자에 의하여 원격조작으로 간단하게 걸쇠를 풀 수 있는 자체 걸쇠장치들을 갖추고 있는 본 발명의 승강기에 의하여 가능해 진다. 각각의 걸쇠장치들은 한쌍의 동심원통으로 되어 있는데, 이 원통중의 하나는 플랜지에 의하여 승강기 바닥판의 상부표면에 이동자재로 고정되어 있으며 다른 하나는 앞의 것에 달려있다. 원통들은 서로에 대하여 이동될 수 있으며 각각의 원통에 선회자재로 연결된 다수의 토글걸쇠부재들에 의하여 그들의 하단에서 연결된다. 토글걸쇠부재들은 제어봉 상부의 손잡이와 연결되도록 봉과의 연결단이 방사내향으로 돌출하는 “하부”위치로부터 선회자재로 이동 가능하게 되어 있다. 한쌍의 원통 사이의 상대적인 운동은 원통들이 토글걸쇠부재들을 그들의 방사내향연장 위치로 부터 제어봉이 해방되도록 상승되어 방사상으로 철수된 해체 위치로 이동되도록 한다. 걸쇠를 푸는 것이 필요할때는 원통들을 상대적으로 이동시키기 위한 장치가 제공된다.

이 장치는 원격으로 걸쇠를 푸는 기능을 제공하기에 적절한 수압식, 압축공기식, 자석식, 기계식 또는 그외의 다른 방식으로 될 수 있다.

승강기 및 걸쇠장치들이 제어봉들의 상단쪽으로 하강되면, 각각의 토글걸쇠부재의 하부가 그와 내부원통이 외부원통이 하강을 계속할 때 순간적으로 수직정지되는 효과로 제어봉의 상단에 의하여 관통된다. 이러한 작용은 토글걸쇠부재가 그의 최내단을 방사외향으로 철수시키도록 반수직위치로 선회되어 제어봉의 손잡이단이 상방으로 통과할 수 있도록 한다. 제어봉 손잡이가 통과된 후에 중력의 영향으로 그의 방사내향 돌출 및 걸림 위치로 하강되며 제어봉이 자동으로 파지된다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 잘 이행될 수 있으며 그 다대한 목적들과 장점들이 이 분야에 익숙한 사람들에게 분명해 질 것이다.

제1도에 헤드가 제거된 압력용 기내에 외관만 투시되어 보여지는 핵노심 12로 구성되어 있는 원자로 10의 일반적인 형태가 도시되어 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 대개의 원자로들은 중성자흡수독봉 또는 제어봉 22들을 노심내외로 삽입 제거하여 변화시키므로 제어된다. 제어봉들은 보통 연결 스파이더 24에 의하여 한 단위의 이른바 제어요소 집합체20으로 군을 이루고 있다. 원자로의 설계에 있어서 개개의 제어봉 22들은 개개의 연료체들의 안내관 38들을 통하여 노심내로 삽입되며, 개개의 제어봉 22들이 통과하는 중간관들에 의하여 연결된 상부 및 하부관 시이트(sheet)들로 구성되는 중수탱크 구조물14에 의하여 노심상부에서 냉매 직교류력(coolant cross-flow force)들에 노출되지 않도록 보호되어 있다. 또한 제어요소집하베 20은 보통 제어봉 구동장치(도시되어 있지 않음)에 의하여 파지되도록 되어 있는 상부 손잡이 26에서 끝나는 제어봉 연장부 28로 이루어져 있다. 본 출원을 위하여, 용어 “제어봉”은 개개의 제어봉 요소 24들 뿐만 아니라 모두 한 단위로 노심내외로 이동되는 스파이더 24들과 같이 군을 이루게 하거나 조를 짜게하는 구조물들과 그외의 부착된 연장봉 28들도 포함하여 사용됨을 주지해야 한다. 이에 반하여 제어봉 집합체에 연결된 별개의 분리 가능한 제어봉 연장축이 있을 수도 있는 셀제적인 적용에 있어서는, 본 명세서를 위하여 용어 “제어봉”이 제어봉 구동장치가 압력용기헤드의 제거와 함께 분리 및 제거된 후에 남아있는 모든 구조물을 일반적으로 포함하여 사용될 것이다.

제1도로부터 분명한 바와 같이, 원자로의 노심 12를 이루고 있는 개개의 연료체들에의 접근은 중수탱크 14의 제거를 필요로 한다, 이는 모든 제어요소 집합체 20들의 제거를 요한다. 제1도는 이러한 목적을 위하여 제공된 것으로서, 지주 34들에 매어달려 있으며 그에 의하여 들어올려지는 판 32로 구성되어 있는 승강기 30을 도시하고 있다. 판 32는 제어봉 걸쇠장치 40들이 그를 통하여 활주 자재로 삽입되는 다수의 원형구멍 36들(제3 및 5도에 가장 잘 도시되어 있음)을 지니고 있다.

제어봉 걸쇠장치 40들은 각각 한쌍의 제1 및 제2의 하방연장 동심 원통부재 50 및 60을 가지는데 제1원통 부재 50은 제2원통부재60의 외부에 장착되어 있다. 제1 원통 부재 50은 판 32의 구멍 36보다 직경이 크며 볼트 42들에 의하여 판 32에 고정되는 상부 플랜지 58을 지니고 있다. 제2원통부재 60은 직경이 판 32의 구멍 36의 직경과 제1원통 플랜지 58의 직경보다 큰 상부 플랜지 68을 또한 지니고 있다. 플랜지 68은 다수의 볼트 42들이 그를 통하여 연장하는 다수의 위치고정 구멍 62들을 지니고 있다. 그러므로 볼트 42들은 제2 원통부재 60 및 플랜지 68을 제1 원통 부재 50 및 그의 플랜지 58쪽으로 향하게 한다. 이 볼트들은 또한 원통 60 및 그의 플랜지 68이 축을 따라서 상하로 이동될 수 있도록 하는데 그의 최상부 위치는 보트 42의 헤드 높이에 의하여 결정된다.

이제 걸쇠장치 40의 하단(제3,4,5 및 6동에 가장 잘 도시되어 있음)들에 대하여 고찰하면, 원통 50이 제어봉 22의 상방연장부의 직경보다 약간 큰 직경으로까지 원통부재 50의 하단부의 내부통로 80의 직경을 좁히는 환상의 내향연장링 51을 지니고 있음을 볼 수 있다. 환상링 51은 제어봉 연장부 22가 걸쇠장치 40의 내부통로 80내로 안내되도록 하는 내향상방으로 모서리를 둥글린 표면 48을 가지고 있다. 환상링 51은 또한 수평 위치에서 걸쇠 70과 접촉하는 제어봉을 지지하기 위한 상향 지지견부 52를 지니고 있다.

원통부재 50은 또한 그안에 걸쇠부재 70의 제1단을 받아들이도록 되어 있는 그의 원통형 벽을 통하여 일정각도로 배치된 다수의 구멍 56들을 지니고 있다. 걸쇠 70은 제1원통부 제50(제6도에 가장 잘 도시되어 있음)의 원통형 통로 54내에 고정된 맞춤핀 72에 의하여 원통부재 50에 선회자재로 고정된다. 이러한 배치로 걸쇠부 재70은 그의 제2단이 원통형 통로 80내로 측면 돌출하는 수평위치로부터 그의 제2단이 원통형통로 80에서 이동되어 수직상방으로 측면 철수된 위치로 선회되도록 되어 있다.

제3,4 및 5도에 도시되어 있는 바와 같이, 제1원통부재 50내의 제2원통부재 60은 밑부분의 직경이 축소되어 있어서 맞춤핀 72들이 부위에 수평 인접해 있는 원통 50의 잘록한 부분에 맞도록 되어 있다. 원통 60들은 또한 걸쇠 70이 그를 통하여 걸쇠장치 40의 내부 원통형 통로 80내로 연장할 수 있게 되어 있는 구멍 또는 걸쇠홈 66들을 지니고 있다. 제1원통부재 50의 경우와 마찬가지로 원통부재 60은 걸쇠 70의 제2단과 선회자재 및 활주자재로 연결되도록 통로 64들 내에 고정된 다수의 맞춤핀 74들을 지니고 있다.

이러한 구조를 가지고 원통 60의수직상방운동 핀 74들이 걸쇠 70의 홈 76들안에서 캠으로서 작용하도록 하여, 걸쇠 70의 제2단을 상승시켜며 걸쇠 70이 원통형 통로 80내로 돌입되어 있는 그의 제2단을 수평 위치에 상방으로 벗어나서 반정도 수직 철수된 위치로 선회시키도록 한다.

상기 설명으로부터 명백한 바와 같이 승강기의 판32가 제어통 결합위치로 하강하면, 제어봉 22들의 상단의 손잡이 26들이 둥글린 표면 48에 의하여 걸쇠장치 40의 내부통로 80내로 안내된다. 하강이 계속되면 손잡이 26들의 상부가 걸쇠부재 70들의 하부면과 접촉하게 되어 걸쇠부재 70들이 손잡이 26이 지나가도록 하기 위하여 그들의 철수 위치로 상방 및 외향으로 선회되도록 힘을 받는다. 이와 같은 걸쇠 70들의 이동은 외부원통 부재가 하강을 계속할때에 내부원통부재 60들이 일시 정지 상태로 있게 한다. 손잡이 26이 걸쇠 70을 완전히 통과한 후에, 내부 원통부재 60의 무게는 원통부재 60과 걸쇠 70들이 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 통로 80내로 다시금 돌출되는 그들의 최저 수평위치로 떨어지게 한다. 그 다음에 행해지는 승강기 30의 상승은 수평돌출 걸쇠부재 70들의 상향 베어링 면 78들을 손잡이 26의 하부접촉면과 접촉하게 한다. 이러한 제어봉 결합 위치에서 걸쇠 70은 환상링 51의 상향 견부 52에 의하여 지지되어 승강기의 계속된 상방운동이 제어봉 22를 들어 올리도록 한다.

제어봉 22가 노심으로부터 제거되도록 연결되어 상승 완료후에, 그의 검사 및/또는 교체를 위하여 개개의 제어봉을 승강장치로부터 분리시키는 것이 때때로 필요하다. 더욱이 연료교체공정이 완료되어 제어봉들이 노심내로 재삽입된 후에 걸쇠장치 40들을 제어봉들로부터 해체하여 승강기 30이 제어봉들을 하부 위치에 삽입되도록 노심내에 남겨둔 채로 이동될 수 있도록 하는 것이 필요하다. 이러한 기능은 둘 다 내부원통부재 60을 외부원통부재 50에 대하여 수직으로 이동시켜서 걸쇠 70이 그의 측면 돌출 위치로부터 제어봉을 풀어놓기 위한 그의 측면 철수위치로 선회하도록 하므로서 제공된다. 원통 50과 원통 60 사이의 상대운동을 발생시키기 위한 어떠한 적절한 장치가 제공될 수도 있지만, 도면들에서 도시된 양호한 실시예는 플랜지 58둘레와 바닥판 32 및 플랜지 68사이에 위치하는 팽창가능한 원환체 44를 지니고 있다. 팽창가능한 원환체 44는 주입관 46을 통하여 압축공기를 공급하므로서 선택적으로 팽창될 수 있다. 따라서 이러한 배치로 모든 걸쇠장치 40들이 모든 원환체 44들을 동시에 팽창시키므로서 그들의 다응 제어봉 22들로부터 동시에 분리될 수 있다. 한편 어떠한 선택된 하나의 걸쇠장치 44라도 그에대한 원환체를 선택적으로 팽창시키므로서 제어봉 22로부터 분리될 수 있다.

도면들에 도시되어 있는 바와 같이 상기 설명된 승강기는 승강기가 내려졌을 때에 제어봉들을 승강기 30에 자동으로 걸기 위한 자체 걸쇠식 걸쇠장치 40을 지니도록 설계되었다. 이러한 자체걸쇠식의 특징은 중력만으로 작동되므로 외부동력이 필요하지 않게 되어 있다는 것이다. 더우기 걸쇠들은 작업시에 걸쇠 70들을 억지로 끼우거나 손상시키는 가능성들을 방지하도록 걸쇠장치 40내에서 제어봉과의 중심이 저절로 맞추어 지도록 배치되며 크기가 정해진다. 걸쇠장치 40은 토글 클램프나 슬라이드 볼트장치와 같은 간단한 록장치를 사용하므로서 잠김 위치 또는 풀린 위치에서 고정될 수 있다. 마지막으로 간단한 스위치 또는 기계식 인디케이터가 걸쇠장치의 잠긴 또는 풀린 상태를 정확하게 지시하도록 제공될 수도 있다.

Claims (1)

1. 본문에 설명하고 도면에 도시한 바와 같이, 걸쇠(70)가 수직평면에서 선회되도록 추착되어있으며 지지부재(51)가 상기 걸쇠를 그 측면 돌출위치에서 지지하기 위한 상향 수평 정지면(52)을 지니는 점에서 특징있는, 파지될 수 있도록 손잡이(26)를 각각 부착하고 있는 다수의 수직연장 제어봉(22)들을 연료교체 이전에 원자로 밖으로 들어 올리기 위한 승강기.

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