KR820001248B1 - Hydraulic seismic suport for nuclear fuel assembly - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 특징을 나타내는 핵연료집합체의 일부를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a part of a nuclear fuel assembly that exhibits features of the present invention.
제2도는 제1도에서 보인 핵연료집합체의 부분 정단면도.FIG. 2 is a partial front cross-sectional view of the nuclear fuel assembly shown in FIG.
제3도는 제1도에서 보인 핵연료집합체의 부분 측단면도이다.3 is a partial side cross-sectional view of the nuclear fuel assembly shown in FIG.
본 발명은 핵원자로에 관한 것으로, 특히 핵연료집합체 등에 가하여지는 충격을 흡수하기 위한 유압식 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nuclear reactors, and more particularly, to hydraulic devices for absorbing shocks applied to nuclear fuel assemblies and the like.
일반적으로 원자로로 부터 유효한 동력을 생성하기 위하여는 우라늄원자핵내에 연속적인 중성자 유발분열반응이 지속될 수 있도록 충분히 농축되고 물리적 구성으로 한 핵분열성우리늄을 접합시킬 필요가 있다. 이러한 집합체에서 이들 분열반응에 의하여 발생된 열은 일반적으로 가압수의 흐름에 흡수되고, 그에 의하여 가열된 가압수는 흡수된 열을 2차 냉각수에 전달하는 하나 또는 그 이상의 열교환기로 보내진다.In general, in order to generate effective power from a nuclear reactor, it is necessary to join fissile urinium in a sufficiently concentrated and physical configuration in order to sustain a continuous neutron-induced fission reaction in the uranium nucleus. The heat generated by these cleavage reactions in these aggregates is generally absorbed by the flow of pressurized water, whereby the heated pressurized water is directed to one or more heat exchangers which transfer the absorbed heat to the secondary cooling water.
물론 2차 냉각수는 증기로 변환되어 터어빈이나 다른 전기적인 전력발전장치를 구동시킨다.Of course, the secondary coolant is converted to steam to drive a turbine or other electrical power generator.
원자로심을 위한 우라늄을 적당히 농축시키기 위하여는 종종 이산화우라늄의 펠릿(pellet)이 사용된다. 이들 펠릿(입자)은 기다랗고 속이 빈 튜우브에 장전되고 이 튜우브의 양단을 밀폐하였을 때에 이를 핵연료봉이라 한다. 원자로심의 구조적인 완벽을 기하기 위하여 이들 핵연료봉은 약 200개의 핵연료봉으로 소집단을 이루도록 배열되며 이를 핵연료집합체라 한다.Pellets of uranium dioxide are often used to properly concentrate uranium for the reactor core. These pellets (particles) are loaded into long, hollow tubes and when the two ends of the tubes are sealed, they are called nuclear fuel rods. To achieve structural integrity of the reactor core, these fuel rods are arranged in small groups of about 200 nuclear fuel rods, which are called fuel assemblies.
그리고 이 집합체가 원자로심을 구성하도록 직원주상의 배열체(array)내에 착설되는 것이다. 자연히 원자로심은 그 구성부품의 구조적인 완전성에 대하여 주위로 부터 위협을 받는다. 원자로심내의 온도, 냉각수, 유동속도, 압력 방사선등은 노심물질에 상당한 변형을 일으키게 결합한다. 이들 주위의 요인이 심하게 작용하는 경우를 대비하여 적당한 장치가 정상적인 가동중에 가하여지는 힘보다 큰 다른 힘을 극복할 수 있도록 원자로심의 구조적인 면이 보강될 수 있도록 설치되어야 한다. 지진이나 열적인 충격은 원자로심으로 부터 가압수가 증발되거나 배출되는 정상가동중의 힘보다 과중한 힘이 나타나는 상황의 사고를 유발하게 하는 것이다.And this assembly is built in an array of employee pillars to make up the reactor core. Naturally, the reactor core is threatened by the surroundings about its structural integrity. Temperature, cooling water, flow velocity, and pressure radiation in the reactor core combine to cause significant deformation of the core material. In the event that the factors around them are severely affected, it should be installed to reinforce the structural aspects of the reactor core so that a suitable device can overcome other forces greater than those applied during normal operation. Earthquakes and thermal shocks can cause accidents in situations where the force is greater than the normal operating force of pressurized water being evaporated or discharged from the reactor core.
이러한 문제의 일반적인 해결방법으로서는 원자로심에 몇 가지의 물질이나 금속을 추가로 구성시킨 것이 있다. 이는 비록 필요로 하는 구조상의 방호책에 접근할 수는 있으나 다수의 불필요한 구조를 가지게 된다. 또한 원자로심에 다른 물질을 추가로 구성하는 것은 노심내의 중성자 일부를 흡수하는 "기생"효과를 나타낸다. 이렇게 흡수된 중성자는 에너지 생성에 소요되지 아니하고 폐기소모되거나 비효율적으로 사용되게 되는 것이다. 따라서 비정상적인 충격이나 다른 힘을 감쇠시키거나 흡수하여 노심을 안전하게 할 수 있고 기생적인 중성자손실을 증가시키지 않는 노심구조에 추가의 물질을 구성치 아니함을 장점으로 하는 원자로심에 대한 개선이 필요하다.A common solution to this problem is to add some material or metal to the reactor core. It has many unnecessary structures, although it can access the necessary structural protection measures. Further construction of other materials in the reactor core also has a "parasitic" effect of absorbing some of the neutrons in the core. The absorbed neutrons are not consumed in energy generation and are either consumed or used inefficiently. Therefore, there is a need to improve the reactor core, which has the advantage that it does not constitute additional material in the core structure that can attenuate or absorb abnormal impacts or other forces to make the core safe and does not increase the parasitic neutron loss.
본 발명에 있어서는 종래 기술의 이러한 문제점을 광범위하게 해결하고자한 것이다. 예를 들면, 핵연료집합체의 종방향 운동을 제한하도록 지지하는 내부 패드(pad)가 각각의 핵연료집합체의 상측단부의 고정구상에 착설된 스프링패드(spring pad)를 움직이지 않게 압압하도록 지지되어 있다. 적어도 이는 스프링 패드의 몇 개는 각 패드에 핀으로 연결된 플런지(plunger)를 가지며, 이들 플런저는 중공형 관상(管狀)의 안내봉내에 활주가능하도록 삽입된다. 안내봉에는 플런저가 안내봉에 대하여 종방향으로 이동될 수 있도록 핀을 삽입시키는 종방향 슬롯(slot)이 형성되어 있고, 안내봉은 각 핵연료집합체의 상측 격자체에 착설되어 있다. 또한 관상 안내봉내에는 부분적으로는 각 안내봉의 개방단부를 폐쇄하는 통공을 가진 원반형판체가 형성되어 있다. 따라서 미진(微震)이 있는 경우에는 플런저와 스프링 패드 조립체가 각 안내봉에 대하여 종방향으로 이동되며, 안내봉의 가압수는 이 운동이 억제된다. 이때 판체의 통공으로 분출하는 가압수는 안내봉과 스프링 패드가 외력이 안전하게 흡수될 수 있는 제어속도로 상호 상반된 종방향이동을 할 수 있게 한다.In the present invention, it is intended to solve these problems of the prior art broadly. For example, an inner pad that supports to limit the longitudinal movement of the fuel assembly is supported so as not to move the spring pad mounted on the fixture of the upper end of each fuel assembly. At least these have some of the spring pads having plungers pinned to each pad, these plungers being slidably inserted into the hollow tubular guide rods. The guide rods are formed with longitudinal slots for inserting the pins so that the plungers can be moved in the longitudinal direction with respect to the guide rods, and the guide rods are mounted on the upper lattice of each fuel assembly. In addition, a disk-shaped plate body having a through hole for closing the open end of each guide rod is formed in the tubular guide rod. Therefore, when there is fine dust, the plunger and the spring pad assembly are moved in the longitudinal direction with respect to each guide rod, and the pressurized water of the guide rod is suppressed in this movement. At this time, the pressurized water ejected into the through hole of the plate allows the guide rod and the spring pad to move in opposite longitudinal directions at a control speed at which external force can be safely absorbed.
그러나 본 발명의 구조에 있어서는 핀과 플런저의 결합체는 간 안내봉을 통과하면서 종방향으로 이동하면서 점진적인 효과를 일으킨다. 따라서 각각 그들의 스프링 패드에 플런저를 연결하는 핀이 안내봉의 슬롯에서 종방향으로 이동하므로, 핀과 이들에 연결 플런저는 점진적으로 이들의 슬롯을 폐쇄하고, 이에 의하여 안내봉내의 가압수가 유동될 수 있는 배출지역을 연속적으로 축소시킨다.However, in the structure of the present invention, the combination of the pin and the plunger causes a gradual effect while moving in the longitudinal direction through the liver guide rod. Thus, the pins connecting the plungers to their spring pads respectively move longitudinally in the slots of the guide rods, so that the pins and connecting plungers gradually close their slots, thereby allowing the pressurized water in the guide rods to flow. Shrink the area continuously.
이러한 기술은 플런저와 통공이 천설된 판체의 상대적인 종방향 운동에 대한 저항을 연속적으로 증가시키는 것이다. 또한 이 저항은 가하여진 충격등의 갑작스런 감쇠에 의한 격렬한 위험으로 부터 원자로심의 구조를 점진적인 방법으로 보호할 수 있도록 증가한다.This technique continually increases the resistance to relative longitudinal movement of the plunger and through-hole plate. This resistance is also increased to provide progressive protection of the reactor core structure from violent risk of sudden damping of the applied shocks.
이와 같이 본 발명의 원자로심에 가하여지는 외력을 극복할 수 있는 반면에 노심으로 부터 기생적으로 중성자를 흡수하는 물질을 사용하지 않는 것이다.As described above, the external force applied to the reactor core of the present invention can be overcome, but a material that absorbs neutrons parasitically from the core is not used.
본 발명을 첨부된 예시도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in more detail by the accompanying drawings illustrating the present invention.
제1도에서는 핵연료집합체(10)을 보이고 있으며, 이 핵연료집합체(10)은 종방향으로 다수를 평행하게 배열한 가늘고 긴 연료봉(11)의 한 집단으로 구성되고, 이 연료봉의 일측단부는 단부고정체(12)내에 수용된다.In FIG. 1, the fuel assembly 10 is shown. The fuel assembly 10 is composed of a group of elongated fuel rods 11 arranged in parallel in the longitudinal direction, one end of which is an end portion. It is housed in the
단부고정체(12)는 연료봉의 단부와 결합되기 위하여 연료봉(11)의 종축에 대해 횡방향으로 배치된 세포상의 격자체(13)를 가지며, 이에 의하여 핵연료봉의 종방향 이동이 억제된다. 또한 단부고정체(12)는 세포상 격자체(13)를 지지하는 단일체의 단부구조체(14)로 구성되어 있다. 도시한 바와 같이 단부구조체(14)는 일반적으로 내부가 빈 입방체의 형태로서, 그 횡방향양단부가 개방되어 있고 입방체의 각면에 종방향 슬롯(15)(16)(17)(20)이 형성되어 있다.The
이 슬롯(15)(16)(17)(20)은 연료봉(11)의 종축선과 평행하며, 또한 슬롯은 격자체(13)로 부터 종방향으로 일정한 간격으로 떨어져 있는 횡단부로 부터 입방체 각면의 중앙부를 지나 약 2/3가량 연장되어 있고, 리벳 형태의 고정구(21)(22)(23)(24)가 상측으로부터 슬롯 깊이의 약 1/4정도에서 슬롯(15)(16)(17)(20)에 개별적으로 부착되어 있다.The
이후 보다 상세히 설명될 스프링 패드(25)(26)(27)(30)는 단부주조체(14)의 중공내부로 부터 각 고정구(21)(22)(23)(24)에 의하여 제한된 연료봉(11)의 종방향 이동정도와 격자체(13)에 인접하고 슬롯 바로 아래에 인접한 단부주조체(14)의 이동정도를 조절하기 위하여 각 슬롯(15)(16)(17)(20)을 통하여 돌출되어 있다.
전체의 핵연료집합체(10)는 원자로심(도시하지 않았음)내에 배설되고 제1도에서는 단지 패드(31)(32)로만 도시되었지만 네개의 내부 패드에 의하여 연료봉(11)의 종방향운동을 감쇠시키도록 지지된다. 패드(31)(32)는 완전한 원자로심 상부지역에 배설된 횡방향 격자체(도시하지 않았음)에 연하여 착설되어 있다. 이 내부 패드는 일반적으로 네개를 한 조로 사각형이 되게 배열되어 있으며, 이들 각 조는 하나의 핵연료집합체에 한정된다. 내부 패드(31)(32)는 단부주조체(14)의 각면에 형성된 각 슬롯(15)(16)(17)(20)을 통해 돌출시킨 스프링패드(25)(26)(27)(30)의 돌출부분에 대향하여 지지된다.The entire fuel assembly 10 is excreted in the reactor core (not shown) and only shown as
제2도에서, 단부주조체(14)에는 세포상 격자체(13)의 변부(邊部)를 파지하는 횡방향 견부(肩部)(33)가 형성되어 있다.In FIG. 2, the end casting body 14 is formed with a transverse shoulder 33 for holding the edge of the
도시한 바와 같이 슬롯(15)은 고정구(21)에 의하여 폐쇄되어 있으며, 슬롯(15)을 통하여 돌출된 스프링 패드(25)는 그리드(grid)(도시하지 않았음)에 고정된 내부패드(34)에 대향하여 지지되고 있다.As shown, the
스프링 패드(25)는 통공(35)이 천설되어 있으며, 중공형 안내봉(36)이 종방향의 상대적인 이동을 하도록 통공(35)내에 삽입되어 있다.The
또한 핀(37)은 원주상의 플런저(40)를 스프링 패드(25)에 고정되게 하고, 더우기 핀(37)은 안내봉(36)의 개방단부를 폐쇄하기 위하여 안내봉(36)의 단부에 플런저(40)를 고정되게 한다. 플런저(40)의 원주상 벽면과 안내봉(36)의 내벽은 그들 사이에서 플런저가 안내봉에 대하여 종방향으로 자유롭게 움직일 수 있는 정도로 헐거우나 유체의 누출을 방지할 수 있는 정도로 되어 있다. 또한 안내봉(36)은 연료봉(11)의 종축선과 나란하게 되어 있고 안내봉의 슬롯(41)(42)도 안내봉의 벽에 종방향으로 형성되며 이들 안내봉 슬롯(41)(42)의 폭은 플런저(40)에 대한 안내봉의 종방향 이동이 있을 때에 핀(37)이 안내봉(36)에 대하여 종방향으로 이동할 수 있는 적당한 크기이며, 이들 안내봉의 슬롯(41)(42)의 깊이는 안내봉(36)길이의 약 절반에 해당하고 안내봉 슬롯(41)(42)의 단부는 세포상 격자체(13)의 횡방향 표면상부에 위치한다. 안내봉(36)은 격자체(13)의 세포상 구조로 돌출되면서 착설된다.The pin 37 also secures the
도시한 바와 같이, 격자체(13)의 상측부(43)에는 안내봉(36)이 격자체(13)로 침투 된 깊이만큼 절결되어 요구가 형성되어 있다.As shown in the figure, the upper side 43 of the
원반형의 판체(44)는 안내봉(36)내의 격자체(13)의 횡방향 표면위치에 착설되어 있으며, 판체(44)의 직경은 안내봉(36)내에 삽착될 수 있도록 안내봉(36)의 단부를 폐쇄하는 정도의 크기이며, 통공(45)은 플런저(40) 및 판체(440)사이에 형성된 안내봉체적(46)과 원자로심 체적의 잔여부분사이의 유체유통을 위한 수단으로서 판체(44)에 천설되어 있다.The disc-shaped plate body 44 is installed at the transverse surface position of the
본 발명의 작동은 제2도와 연관하여 설명되는 제3도에서 상세히 설명되는 바, 원자로심에 지진등과 같은 충격이 가하여질때에 이 충격에 대한 힘의 종방향 성분이 핵연료 집합체(10)을 내부패드(32)로 향하여 움직이게 한다. 패드(32)는 슬롯(20)을 통하여 단부주조체(14)로 부터 돌출된 스프링 패드(30)의 일부에 대하여 압지되어 있으므로 코일스프링(47)의 탄성특성을 통하여 핵연료집합체(10)의 운동을 억제할 뿐만 아니라, 안내봉(50)내에서 발생된 유압에 의한 힘으로 핵연료집합체의 운동을 억제한다.The operation of the present invention is described in detail in FIG. 3, which is explained in conjunction with FIG. 2, wherein the longitudinal component of the force for the impact is applied to the nuclear reactor assembly 10 when an impact such as an earthquake or the like is applied to the reactor core. Move to pad 32. Since the
이와 같이 안내봉 체적부(51)에 채워진 원자로심 내의 가압수냉각재는 충격흡수재로서 작용하며, 이 가압수는 판체(53)의 통공(52)를 통하여 체적부(51)로 부터 유동되어 가하여진 힘을 소산시킨다. 그러나 본 발명의 특징중에 하나는 안내봉 슬롯(제3도에서는 단 하나의 안내봉 슬롯(55)으로만 도시하였음)은 통과한 플런저(54)의 상대적인 종방향 이동에 의하여 형성되는 배출지역이 점진적으로 감소하는데 있다.In this way, the pressurized water coolant in the reactor core filled in the guide rod volume 51 acts as a shock absorber, and the pressurized water flows from the volume 51 through the through hole 52 of the plate 53. Dissipate power One of the features of the present invention, however, is that the guiding rod slot (shown with only one guiding
따라서 충격이 처음 원자로심에 가하여졌을 때에 체적부(51)로 부터의 냉각재 유동은 비교적 제약을 받지 않고 플런저와 안내봉 결합체의 종방향 이동에 대한 억제효과는 비교적 가볍게 나타난다. 이러한 초기의 가벼운 억제효과는 원자로심의 구성부품을 급격한 충격으로 인하여 발생되는 위험으로 부터 보호한다.Thus, when the impact is first applied to the reactor core, the coolant flow from the volume 51 is relatively unrestricted and the inhibitory effect on the longitudinal movement of the plunger and guide rod assembly appears relatively light. This initial mild deterrent protects the reactor core's components from the risk of sudden impact.
핵연료집합체(10)가 내부 패드를 향하여 종방향으로 움직일 때에, 플런저(54)는 안내봉 슬롯(55)과 제3도의 평면으로부터 안내봉(50)의 한 짝이 되는 슬롯으로 형성된 유통로를 점진적으로 폐쇄한다. 이 유통로의 그 면적에서의 점진적인 감소는 체적부(51)로 부터 원자로심의 잔여부분으로 유동저항을 증가시키는 효과를 가지며, 이에 의하여 이 힘을 급격히 흡수한다기 보다는 점진적으로 흡수하는 식으로 충격에 의한 힘을 점진적으로 감쇠시키는 것이다. 본 발명의 특징이라 할 수 있는 점진적인 힘의 감쇠현상은 노심을 예기치 않은 힘에 의하여 발생되는 위험가능성으로부터 보호하는 것이다.As the fuel assembly 10 moves longitudinally toward the inner pad, the
또한 플런저(54)가 완전히 안내봉의 슬롯을 폐쇄한 후에는 인가된 힘이 완전히 흡수될때까지 체적부(51)로부터 제저 유체와 배출이 판체(53)의 통공(52)를 통하여 계속된다. 또한 코일스프링(47)으로 인가된 충격의 일부를 감쇠하는 역활을 한다. 분명한 것은 코일스프링(47), 통공(52) 및 플런저(54)의 연계효과와 그에 관련된 안내봉슬롯에 의하여 형성되어 점진적으로 변화하는 통로 배출 면적은 비록 기계의 능력이 예기된 부하를 완전히 흡수한다거나 원자로심으로 부터 기생적인 중성자 흡수물질을 사용치 않았다하여도 이들중 하나 또는 둘만으로 충격력을 극복하기 위한 수단보다는 훨씬 효과적이다. 이와 같이 본 발명의 특징인 중공형 안내봉은 원자로심의 구조적인 완벽성을 고양하는 동시에 비효율적인 중성자흡수현상을 제거하는 것이다.In addition, after the
충격이 상기와 같은 방법으로 소산된 후에 압축된 코일스프링(47)에 축적된 에너지는 그 운동이 스프링 패드(30)와 고정구(24)의 작용으로 중지될때까지 내부 패드(32)로부터 종방향으로 핵연료집합체(10)을 압압한다.After the impact is dissipated in the above manner, the energy accumulated in the compressed coil spring 47 is longitudinally displaced from the
이와 같이 본 발명은 원자로심의 충격감쇠안내봉 모두가 지지된 필요가 있는 대부분의 충격력을 극복하도록 작용하는 것이다.As such, the present invention works to overcome most of the impact forces that need to be supported by all of the impact damping guide rods of the reactor core.
Claims (1)
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KR7803729A KR820001248B1 (en) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | Hydraulic seismic suport for nuclear fuel assembly |
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KR820001248B1 true KR820001248B1 (en) | 1982-07-07 |
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- 1978-12-11 KR KR7803729A patent/KR820001248B1/en active
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