KR820001088B1 - 연료 펠리트 장진장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연료 펠리트 장진장치

제1도는 장치의 평면도.

제2도는 장치의 입면 절단도.

제3도는 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 추적도.

제4도는 제2도의 선 Ⅳ-Ⅳ의 추적도.

제5도는 제2도의 선 Ⅴ-Ⅴ의 추적도.

제6도는 제2도의 선 Ⅵ-Ⅵ의 추적도.

본 발명은 핵연료 요소내로 예정된 량의 핵연료 펠리트를 장진 시키는 장치에 관한 것이며 특히 밀폐된 부품내에서 연료 펠리트의 자동장진을 하기 위한 장치에 관한것이다.

많은 원자로 설계에 있어, 원자로 용기는 열을 발생시키는 곳에 함유된 노심과 열전달 관계로 냉각수의 순환용 입구와 출구를 갖고 있다. 노심은 연료요소를 포함하는 연료 집합체의 하나 또는 다수의 배열을 구성한다. 연료요소는 양단이 밀폐되고 핵연료를 포함하는 원통형 금속외장이다. 우라늄 혼합물의 짧은 원통형 세라믹 원료 펠리트의 형태로 된 핵연료는 핵 연료요소에 축적된다.

원통형 금속외장내로 우라늄 연료 펠리트를 장진시키는 기술은 몇가지 알려진 바 있다. 한가지 방법은 손으로 연료 펠리트를 금속외 장내에 간단하게 장진시키는 것이다. 다른 공지된 방법은 몇개의 연료요소와의 배열에 연료 펠리트의 행으로 주름진 금속상자를 배치하는 것을 포함한다. 이 위치에서, 한 사람이 대형 빗과 유사한 장치로연료 펠리트행의 끝쪽을 미는동안 금속상자는 진동하며 그로 인해서 펠리트의 여러행이 여러 연료 펠리트 요소내에 장진되게 한다. 이러한 방법은 조사안된 우라늄 연료가 작업자에게 심각한 방사선 문제를 야기하지 않기 때문에 가능하다. 그러나 이용된 핵연료가 플루토늄이나 재처리된 우라늄 화합물과 같은 독성이 있을때 대기에 방사선 오염의 누출을 방지하고 작업자에게 과잉 피폭을 방지하도록 증가된 안전성이 이용된다. 그러한 독성연료가 사용된 경우, 각 연료요소내로 연료 펠리트를 손으로 장진시키기 위한 글러브상자 취급기술이 알려져 있다.

전형적 수동 글로브 상자 취급과정은 먼저 밀폐용기내의 핵연료펠리트를 글로브 상자속으로 전달하며 그 다음에 글로브 상자를 단단하게 밀봉하는 것을 요구한다. 글로브 상자에 한번 배치되면, 밀폐용기는 수동 글로브 조종으로 열 수 있다. 연료 펠리트는 글로브 상자내에서나 플라스틱막을 통해 글로브상자속에 밀폐된 그의 개구단과 함께 모두 밀폐된 금속외장에 장진된다. 금속외장이 연료 펠리트로 적정 레벨(level)까지차면, 연료요소는 밀폐 용기에서 차 있어야하며 다음 과정이 금속 외장상의 한단부 플러그를 용접하므로서 수행될 수 있는 다음 글로브 상자로 이동시키기 위해 오염된 개방부에 배치되어야 한다.

연료요소에 핵연료 펠리트를 기계적으로 장진시키기 위한 예가 1973년 7월 17일에 출원된 미합중국 특허출원 제3,746,109호 호츠(Hotz)에 의해 출원된 바 있다. 호츠특허는 연료 요소의 단부에서 단부 플러그와 같이 펠리트 더미가 접촉할 때까지 연료요소 속으로, 그곳에 장착된 모터 구동 구슬 연쇄가 펠리트 더미를 밀어 내도록 하기 위해 부착된 연료요소로 기밀밀봉내에 함유한 핵연료펠리트의 사용을 밝혔다. 호츠특허가 핵연료 요소내에 연료 펠리트 장진을 위한 하나의 방법을 설명하고 있으나, 얼마나 많은 연료가 연료 요소에 들어갈 수 있는가를 정확한 결정은 불가능하다.

그러므로 본 발명의 주 목적은 예정된 연료 펠리트의 양을 연료요소에 자동으로 장진하기 위한 장치를 제공하는 것이다. 이런 목적으로, 기밀방법으로 위의 연료요소의 한단부를 수용하므로써 측면에 밀폐기구를 갖는 기밀하우징으로 구성된 핵연료 요소속으로 예정된량의 핵연료 펠리트를 장진시키기 위한 장치가 본 발명의 목적이며, 상기 하우징내에 펠리트상자가 위치하므로해서 상기 연료요소 배열 내에서 핵연료펠리트의 행을 가질 수 있도록 하며, 상기 하우징 상부를 지나서 연장된 축을 구동시키고 핵연료 펠리트 행을 횡축으로 그리고 상기 연료 펠리트를 장진 시키기 위해 만든장치의 하우징 외부에 모터를 위치시키고 행 제1기어는 구동축상에, 제2기어는 구동축 및 연료펠리트의 상부와 나란하게 배열하고, 상기 제1기어와 제2기어를 상기 연료 펠리트 행에 실제로 평행하게 배열하는 동안 그 주위에 연장한 지속적 구동선, 상기 구동선과 선회축으로 부착되고 구동선이 동작할때 상기 연료 펠리트에 접촉하는 피스톤내 하부로 연장된 도그, 상기도그가 연료 펠리트와 접촉하므로써 제2기어위를 상기 구동선이 움직이도록 유도하는 상기 제1기어를 상기 구동축이 회전할 수 있게 하며, 그리하여 상기 연료 펠리트가 상기연료요소쪽으로 나아가도록 유도하는 구동축을 그 특징으로 하고 있다.

본 발명은 부수 도면을 참고하여 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 더 쉽게 나타날 것이다.

제1도에서, 다수의 연료요소 10은 밀폐장치 12를 지나서, 기밀하우징 16에 의해 규정된 밀폐체 14속으로 연장되는데 앞으로 설명할 장치가 연료요소 10에 연료 펠리트를 장진시키기 위한 것이다.

연료펠리트는 하우징 16이 부착되어 있는 밀폐장치 12를 지나 밀폐체 14속으로 연장된 한쪽이 밀폐되고 다른쪽은 개방된 원통형 관을 갖는다. 밀폐장치 12는 밀폐체 14로 부터 빠져나가는 초과 오염을 허용함이 없이 연료요소 10 몇몇이 밀폐체 14로 연장되는 곳에서 하나의 장치를 공급하며 그곳에서 외부 하우징 16에 위치한 작업자를 피폭없이 연료요소 10몇몇이 연료 펠리트와 자동적으로 장진되도록 허용한다.

제1도와 2도를 참조하면, 주름살진 금속상자 18은 연료요소 10과 같이 배열된 하우징 16내에 있는 주름살내에 위치한 핵연료펠리트 20의 열 다수를 갖는다. 스위프장치 22은 구동선 18위에 있으며 연료 요소 10쪽으로 상자 18에서 연료 펠리트 20을 소거시킬 수 있다. 스위프장치 22는 구동선 28다수가 연료 펠리트 20의 행의 길이로 연장하기 위해 제1기어 24와 제2기어 26주위에 감은 것중 상자 18의 다른끝에 위치한 다수의 제1기어 24와 상자 18의 다른끝에 위치한 제2기어 26으로 구성된다. 다수의 제1기어, 제2기어 및 구동선 28은 한번 장진되는 연료요소 10의 숫자에 일치하도록 선택된다. 특별한 경우에, 5쌍을 볼수있다. 구동축 30은 하우징 16을 통해서 연장되며 한쪽끝은 제1기어 24에 부착되어 있고 도시되지는 않았으나 다른쪽 끝은 외부 하우징 16에 위치한 모터에 부착되어 있다. 도시되지는 않았지만 모터의 동작하에 구동축 30은 스위프 장치 22를 구동시키므로써 제1기어 24를 회전시킬 수 있다. 그러나 제1기어 24는 소거장치 22의 부분이 방해물을 만날때 분리되는 분할 클럿치가 장치되어 있다.

제1, 2 및 3도에서 보면, 스위프장치 22상자 18위에 구동축 30을 걸어주기 위한 수직보조 32를 포함하고 있다. 도그 34는 회전중 구동선 28에 부착되는 봉 36에 선회축으로 달려 있으며 연료펠리트 20의 열끝에 접촉시킬 수 있도록 밑으로 연장된다. 도시되지 않았으나 모터가 구동축 30을 회전시킬때, 회전중 구동축 30은 구동선 28이 앞으로 나아가도록 하는 제1기어 24를 회전시킨다. 도그 34가 구동선 28에 부착되어 있기 때문에 구동선 28의 전진은 연료요소 10쪽으로 상자 18내의 주름상을 따라 전진하는 연료 펠리트 20열을 유발하는 연료 펠리트 20의 행끝과 도그 34가 접촉하도록 유발한다. 수평평판 38은 제1기어 24밑에 두며 도그 34가 평판 38과 접촉을 이루며 전진하도록 상자 18의 폭을 연장한다. 도그 34는 연료 펠리트 20의 행이 분리되므로해서 봉 36에 대한 수직평면내에서 선회한다. 제2도그 40은 구동선 28상에 두며 도그 34가 완전히 연료펠리트 20의 행을 전진시킬 때, 상자 18이 하나의 행을 옆으로 바꿀 수 있도록 연료펠리트 20열의 길이에 의해서 도그 34로부터 격리된다. 그리고 제2도그 40은 연료 펠리트 20의 다음행과 접촉하기 위해 위치를 정하고 있다. 제1기어 24, 제2기어 26, 그리고 구동선 28의 각각은 각 연료요소 10을 채우는데 필요한 연료 펠리트 20의 행수에 동등한 연료펠리트 20의 열수에 의해 격리된다. 이러한 방법으로, 연료펠리트 20의 한열이 도그 34에 의해 각 구동선 28로 전진하면 상자 18은 옆으로 방향이 바뀌며, 각 구동선 28상의 제2도그 40은 연료펠리트 20의 새로운 행과 접촉하기 위한 위치에 있게 된다. 이러한 배열은 임의의 수동조작 없이 각 연료요소 10내로 장진되는 연료펠리트 20의 행 하나 보다 더 많이 허용한다. 구동선 28의 간격은 필요성 때문에 연료요소의 선택된 숫자가 장진되도록 하기 위해 상자 18를 하나 이상 사용하는 접속내에서 다양한 배열을 할 수 있다. 18의 옆으로 방향전환을 성취하기 위해, 상자 18은 밀폐체 14로부터 빈 상자를 제거하고 또한 밀폐채 14로 꽉들어찬 상자를 보내는 장치로서 역시 이용되는 콘베이어(conmeyor) 42상에 장착된다.

제1도, 2도 및 4도를 보면, 이제까지의 기술분야에서 잘 알려진 회전부호기 44가 수직으로 각 구동선 28과 일직선으로 연료펠리트 20의 행 전체에 걸려 있다. 회전 인코우더 44는 몸체 48 내로 연장된 측 50에 의해 몸체 48상의 수직 평면내에 장착된 원형 디스크 46으로 구성된다. 디스크 46은 도시되지는 않았지만 방사 표시를 갖는데 그것은 몸체 48의 측면상의 축 50으로부터 연장된다. 몸체 48은 광판독장치의 전면에서 통과하는 방사표시의 숫자에 민감한 광판독장치를 포함한다. 도그 34는 연료펠리트 20의 행이 디스크 46과 접속되어 있다. 광판독장치는 그 다음에 그것의 빔을 지나 통과하는 방사표시의 숫자에 민감한 반응을 보이며 기록장치로 정보는 보낸다. 광판독장치의 빔을 지나는 방사표시 및 그 간격을 알므로써 디스크 46 밑으로 지나는 연료펠리트 20의 길이는 결정되고 도시는 안되었지만 동작기 도면내의 디지털 판상에 표시된다.

제1도, 2도 및 5도에서, 제1정지기 52와 제2정지기 54는 각 회전 인코우더 46과 일직선으로 연료펠리트 20의 행 전체에 위치하며, 연료펠리트 20의 유동을 선택적으로 정지시킨다. 제1정지기 52는 제1선형 동작기로부터 밑으로 연장한 제1피스톤과 함께 수평 지지대 58상의 공기실린더를 보조하는 제1선형 동작기로 구성된다. 제1피스톤 60은 그곳에서 밑으로 통과하는 연료펠리트 20과 접촉할 수 있도록 그 끝에 부착된 제1접속기 62를 갖고 있다. 제1접속기 62는, 연료펠리트 20에 위험을 주지 않도록 그리고 기타 물질에 오염되지 않도록 나일론이나 탄력성 재질로 만들어졌다. 힘이 가해지면, 제1선형 동작기는 그 밑에 위치한 연료펠리트 20과 제1접속기 62가 접촉되도록 피스톤 60이 밑으로 내려게 한다. 그러므로써 연료펠리트 20의 유동은 정지한다. 유사하게, 제2정지기 54는 수평지지대 58에 의해 지지되며 제2선형 동작기 64, 제2피스톤 66, 제2접속기 68로 구성되며 이들은 제1정지기 52와 유사한 기능을 수행한다.

제1도 및 제2도에서, 이전 기술에서 잘 알려진 진동대 70은 상자 18과 연료요소 10의 개방단 사이에 있다. 진동대 70은 제2정지기 54 밑으로 연장되어 있으며 연료펠리트 20의 연료요소 10으로 더욱 전진하도록 그 위에서 연료펠리트 20을 진동시킬 수 있다. 연료펠리트 20은 스위프장치 22에 의해서 상자 18을 진동대 70으로 밀어내며 거기서 연료요소 10으로 전진한다. 부가적으로, 종전 기술에서 잘 알려진 광전지 72는 진동대 70이상의 연료펠리트 20의 유동을 감지할 수 있는 진동대 70의 끝에 가까운 제2정지기와 일직선으로 있다.

제1도, 2도 및 6도를 보면, 척(chuck)장치 74가 한번에 각 연료요소 10에 장진되도록 직선으로 진동대 70의 끝 가까이에 배치되어 있다. 척장치 74는 연료요소 10의 개방단위 하우징 16에 부착된 상부 동작기 76과 연료요소 10의 개방단 및 하우징 16에 부착된 하부 동작기 78로 구성된다. 상 동작기 76과 하 동작기 78 모두는 공기실린더 선형 동작기형이다. 상부 피스톤 80은 상부 동작기 76에서 연료요소 10 근처로 내려오며 하부 피스톤 82는 하부 동작기 78에서 연료요소 10 근처로 윗쪽으로 연장된다. 상부 척 블록 84는 상부 피스톤 82의 하단에 부착되어 있고 하부 척 블록 86은 하부 피스톤의 상단에 부착되어 있다. 상부 척 블록84와 하부 척 블록 86은 실제로 연료요소 10과 연료펠리트 20의 개방단에 같아지는 곳에서 반원형 구경 88을 갖는다. 반원형 구경 88은 연료펠리트 20이 반원형 구경 88을 통해서 연료요소 10 내부로 쉽게 흘러들어가도록 놋치(notch) 90 뒤에 긴 깔때기 모양을 하고 있다. 놋치 90은 연료요소 10의 금속단이 척 블록에 의해서 덮히도록 연료요소 끝에 일치한 척 블록의 들어간 부분이다. 연료요소 10의 내부는 척 블록에서 연료요소 10의 개방단으로 원할한 전이를 마련해 주므로써 그곳에 잔류한다. 놋치 90은 또한 연료펠리트 20이 그 안에서 장진되는 동안 그 끝을 막아주므로써 연료요소 10의 개방단 외부에 축적되는 오염성 먼지의 양을 제한한다. 하부 씰(seal) 92는 그사이에 유욘한 씰링장치를 해주므로써 인덱씽(indexing) 블록 사이에 있다. 연료요소 10의 일차 개방은 밀폐장치 12를 지나 밀폐채 14로 들어가며 스위프장치 22에 일렬로 정렬되어 있으며, 인덱싱장치 74는 놋치 90을 따라 연료소자 10의 개방단을 단단히 붙잡기 위한 상부 인덱싱 블록 84와 하부 인덱싱 블록 86에 의해 상부 피스톤 80과 하부 피스톤 82가 연장되도록 동작한다.

[동작]

연료요소 10은 연료요소 10의 개방단이 밀폐체 14 내에 있는 장진장치와 일렬로 정렬되도록 밀폐장치 12를 지나 밀폐체 14속으로 주입된다. 도면은 한번에 다섯개의 연료요소가 장진됨을 보여주며 연료요소 10의 임의의 숫자는 장진되므로써 선택된다.

이점에서, 척장치 74는 보어 88이 진동대 70과 일렬로 정열하도록 놋치 90을 따라 연료요소 10의 끝을 단단히 붙잡기 위해 상부 척 블록 84와 하부 척 블록 86을 동작시킨다. 동시에 상자 18은 연료펠리트 20의 꽉찬 행이 각 구동선 28 밑에 정렬하도록 콘베이어 42에 의해 연료펠리트 20의 행 다수가 스위프장치 22와 일렬로 정열된 것을 포함하고 있다. 제2정지기 54는 펠리트의 유동을 정지시키는 곳에서 진동대 70과 접촉시키는 제2접속기 68을 작동시킨다. 모터는 구동축 30을 회전시키며 이어서 제1기어 셋트(set) 24를 회전시킨다. 제1기어 24는 구동선 28을 제2기어 26 주위로 전진하도록 하며 그로 인해서 도그 34는 연료펠리트 20과 접촉한다. 도그 34는 구동선 28에 의해 앞으로 나아가며 연료펠리트 20은 상자 18의 주름살을 지나 밀려난다. 장애물로 인해 연료펠리트 20의 행 하나가 전진하지 못하므로 해서 혹은 제1정지기나 제2정지기 모두 동작하므로 해서 제1기어 24에 포함된 분할 클럿치는 분리되며, 그로 인해서 펠리트에 손상이 미치는 것을 방지한다. 펠리트의 행이 전진하면, 도그 34가 평판 38과 접촉하도록 도그 34는 펠리트의 행과 접촉하는 봉 36의 끝에 대해 선회한다. 이점에서 제2도그 40은 상자 18의 끝 가까이에 위치한다. 도그 34의 밀어내는 작용을 펠리트행이 밑으로 통과하도록 하며 연료펠리트 20의 길이를 통과하는 것을 기록하는 회전 인코우더 44의 디스크 46과 접촉한다. 도그 34의 작용은 또한 연료펠리트 20이 접촉부재 68과 접촉해 점진하도록 하며 그로 인해서 회전 인코우더 44와 제2접촉기 68 사이의 펠리트 행을 단단하게 한다. 제2접촉기 68은 그 다음에 펠리트의 유동이 진동대 70 위로 계속 흐르도록 허용한다. 진동대 70의 진동작용은 연료펠리트가 보어 88을 지나서 연료요소 10으로 나아가도록 한다. 연료펠리트 20이 보어 88로 들어가므로써, 펠리트의 유동중 차이가 있다면 광전지 72의 전면에서 통과하는 것을 막을 수 있다. 디스크 46과 제2접촉기 68의 접촉점 간의 거리가 알려져 있기 때문에, 제2접촉기 68을 통과해서 진동대로 가는 연료펠리트 행의 전장은 회전 인코우더 44에 의해 표시된 전장으로부터 거리를 계산할 수 있다. 진동대 70으로 통과하는 연료펠리트 행의 전장은 연료요소 10 내부로 장진된 전장이기 때문에, 길이는 디지털판에 나타난다. 연료펠리트 행의 예정된 길이가 회전 인코우더 44에 의해 나타나면, 제1정지기 52는 진동대 70으로 이동하는 연료펠리트의 유동을 정지시키며 그런 연료펠리트는 진동대 70 위에어 진동대 70의 작용하에 연료요소 10 내부로 계속 주입된다. 제1정지기에 의한 펠리트의 유동정지는 제1기어 24의 분할 클러치를 분리시키며, 그로 인해 구동선 28이 잠정적으로 정지된다. 광전지 72가 연료펠리트의 유동이 정지된 것을 감지한 때, 진동대는 자동적으로 반대작용을 한다. 제2정지기 54가 이어서 동작하며 제1정지기 52는 펠리트가 제2접촉기 68과 접촉을 재개할 때까지 펠리트의 유동을 허락하도록 떨어진다. 이런 과정은 회전 인코우더 44의 접촉점과 제2정지기 54간의 펠리트 길이가 각 주기와 같음을 확신시켜 준다. 그렇게 해서 한번 연료요소 10이 장진되면, 척장치 74는 떨어지고 연료요소 10은 제거된다. 이때 콘베이어 42는 빈 상자 18을 제거하고 꽉찬 상자를 배열하기 위해 동작하며 반면 새로운 연료요소 10의 세트가 밀폐장치 12를 통해서 들어간다. 상자 18로부터 연료펠리트의 한행 이상으로 하나의 연료요소를 채우는데 더 많이 필요할 것이며, 콘베이어 42는 한행 전체에 대해 간단하게 상자 18을 바꿔주며 장진과정이 계속 되는 것을 허락한다.

이러한 경우, 구동선 28은 연료펠리트의 꽉찬 행수에 의해 분리되도록 상자 18의 폭을 따라 위치하며 상자 18이 꽉찬 연료펠리트 행이 각 구동선 28 밑에 배열되도록 바꿔질 때 하나의 연료소자를 채우는 것이 필요하다. 그러므로, 본 발명은 길이 탐지와함께 진동대와 관련된 기계적 스위프장치와 예정된 량의 핵연료 펠리트을 자동적으로 핵연료요소에 장진시키기 위한 펠리트 정지장치를 갖춘 밀폐된 칸막이 내에 위치한 장치를 제공한다.

Claims (1)

1. 기밀한 방법으로 연료요소(10)의 한 단부를 수용하기 위해 측면에 밀폐장치를 가지고 있는 기밀하우징(14)과 핵연료 펠리트(20)의 열을 상기 연료요소(10)와 일직선으로 유지하기 위해 하우징(14)내에 배열된 펠리트 트레이(18)를 포함하는 핵연료요소(10)내로 예정량의 핵연료 팰리트(2)를 장진시키기 위한 장치에 있어서, 상기 핵연료 펠리트(20)의 열에 역으로 그리고 위로 상기 하우징(14)를 통해 확장되고 상기 연료펠리트(20)를 장진하는 기구를 제공하기 위해 상기 하우징(14)의 외부에 위치한 모터를 부착하고 있는 구동축(30), 상기 구동축(30)에 배열된 제1기어(24), 상기 구동축(30)에 평행하게 배열된 축위에 그리고 상기 연료펠리트(20)의 열 위에 장치된 제2기어(26), 실제로 상기 연료펠리트(20)의 열에 평행하게 배열되어 제1기어(24)와 제2기어(26)에 걸쳐있는 연속 구동선(28), 상기 구동선(28)에 선회할 수 있게 부착되었으며 상기 구동선(28)이 작동되었을 때 상기 연료펠리트(20)를 접속하기 위해 하방으로 걸쳐있는 도그(34), 상기 구동축(30)은 상기 제1기어(24)를 회전할 수 있으며 이것은, 상기 구동선(28)이 상기 제2기어(26) 0주위를 움직이는 원인이 되고 결국 도그(34)가 상기 연료펠리트(20)에 접촉하는 원인이 되며 또한 상기 연료펠리트(20)는 상기 연료요소(10)를 향해 움직이는 원인이 되는것 등을 특징으로 하는 핵연료요소(10)내로 예정량의 핵연료 펠리트(20)를 장진시키기 위한 장치.

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