KR820001251B1 - 원자로용 방사선 조사감시 시험장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로용 방사선 조사감시 시험장치

제1도는 원자로의 개략 단면도.

제2도는 감시시험장치의 호울더튜우브(holder tube)일부를 절개표시한 정면도,

제3도는 제2도 감시시험장치의 호울더튜우브 일부를 절개표시한 측면도.

제4도는 본 발명에 따라 구성된 지지브래킷(bracket)의 평면도.

제5도는 본 발명에 따라 구성된 다른 지지브래킷의 평면도.

제6도는 단부 플러그의 정면도.

제7도는 제6도 단부 플러그의 7-7선 측단면도.

제8도는 제7도 단부 플러그의 8-8선 측단면도.

제9도는 본 발명의 따른 감시 시험기 캡슈울의 일부를 절개표시한 정면도.

제10도는 제9도 캡슈울의 10-10선 단면도.

제11도는 제9도의 11-11선 단면도.

제12도는 제9도의 12-12선 단면도.

제13도는 제12도의 다른 구조를 보인 단면도.

제14도는 단면으로 표시한 호울더튜우브를 가진 시험장치의 정면도이다.

본 발명은 핵원자로에 관한 것이며, 특히 원자로내의 중성자방사선 조사 및 열적 환경의 노출로 인한 원자로재료 특성의 변화를 검출하기 위한 감시시험기를 수용하고 지지하는 감시시험장치에 관한 것이다.

원자로용기의 재료 감시프로그램은 원자로 작동중 원자로의 기계적인 특성의 변화에서 발생하는 방사선이나 온도로 유발된 변화를 감시하도록 설계되었다. 전형적으로 시험장치는 원자로 용기의 방사선 조사지역에서 사용될 수 있는 재료로 만들어진다.

일반적으로 노심 벨트라인(core beltline)으로 알려진 방사선조사지역은 핵연료집합체의 유효높이로 직접 둘러싸인 지역으로 한정된다.

원자로 재료시험장치는 방사선조사지역내에서 사용되는 비금속, 방사선조사지역에서 용접을 위하여 실제로 사용될 수 있는 용접금속 및 용접열영향부금속으로 구성된다.

일반적으로 감시시험장치는 시험기용입용 캡슈울에 장진되어 원자로 용기 내의 벨트라인지역에 호울더 조립체내에 조립된다.

감시시험 캡슈울은 원자로 용기내의 중성자선속스펙트럼, 온도 변화 및 최대로 축적된 시적분 중성자속을 가능한한 그대로 검출하기 위하여 감시하고자 하는 원자로 용기의 노출을 나타내는 중성자 및 열노출을 받아들이도록 용기내벽 가까이에 위치된다.

호울더조립체와 감시시험캡슈울의 설계와 위치는 캡슈울을 일탈시키고 교체캡슈울의 삽입이 허용되어야 한다.

예정된 스케줄에 따라서 선택된 감시시험기의 캡슈울은 원자로재료의 열극(裂隙) 강도특성의 변화를 탐지하기 위하여 시험되는 원자로 용기의 원자로 재료 시험장치로부터 주기적으로 회수된다.

호울더 조립체와 감시시험기 캡슈울은 그의 회수와 교체캡슈울의 삽입이 용이하도록 설계되어야 하며 호울더 조립체는 정상상태 및 과도상태하에서 냉각재의 압력과 유동에 의한 캡슈울의 손상을 방지하도록 캡슈울을 적당히 보호하여야 한다. 어떤 감시시험장치에 있어서 감시시험기 캡슈울은 속이 비고 기다란 용기 또는 호울더에 수직방향으로 장진된다.

일반적으로 이 기다란 용기는 캡슈울의 총길이보다 길고, 삽입 및 일탈작동중에는 캡슈울 이동이 용이하도록 벨트라인 지역의 상부측으로 배향된 상측부를 포함한다. 물론 캡슈울은 벨트라인내의 호울더 부분에 위치한다.

그러나 종방향의 억제수단은 용기의 상부로 부터 캡슈울의 최상측부까지의 거리를 이동하고 스프링탄력이 가하여져 캡슈울을 종방향으로 속박하는 기다란 막대(bar)의 형태를 취한다.

측방향의 간극은 캡슈울의 삽입과 일탈을 허용하도록 형성되나 종래 설계에 있어서는 캡슈울의 측방향 억제수단이 생략된 것도 있다.

캡슈울을 축방향으로 억제될 수 있도록 한 다른 설계는 캡슈울이 용기의 내벽과의 제한된 접촉에 의하여 그 효과가 이루어지도록 하였다. 이러한 장치에 있어서는 근본적인 단점이 많았다. 스프링 부하가 가하여지는 이러한 기다란 종방향 억제수단은 진동부하에 유발되므로 마모를 일으켜 감시시험장치를 못쓰게 하였으며, 특히 측방향의 억제가 이루어지지 않거나 캡슈울이 진동에 유도되는 유압의 영향을 받게 되었다.

감시시험장치가 취부되는 인접 원자로 구조체 사이에서의 유동상태 및 감마선 가열 변화에 의한 온도차는 용기에 가하여지는 해당변형력의 전달없이 시차열경도(示差熱傾度)에 적용할 수 있는 중간연결이 필요하게 되었다.

그러나 호울더 조립체와 그 지지장치는 유압적으로 또는 기계적으로 유발되는 파괴적인 진동자극을 줄이거나 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

본 발명에 있어서는 종래의 이러한 문제점과 불리점을 해결할 수 있도록 한 것이다.

핵원자로내에 방사선 조사시험기 캡슈울을 지지하기 위한 감시시험장치가 착설되며 기다란 호울더튜우브는 호울더튜우브 내에서 끝과 끝을 연결한 다수의 기다란 감시시험캡슈울을 수용한다.

또한 감시시험기 캡슈울의 대향단부에는 "V"자형 요구 또는 "V"자형 돌출부가 형성된 단부 고정체가 형성되어 있다. 캡슈울은 인접단부 고정체의 단부 고정체가 맞물리도록 배열된다. 호울더 튜우브의 대향단부에 자리잡고 있는 단부 플러그와 폐쇄장치는 그와 대향되는 시험 캡슈울의 인접단부와 상호 결합될 수 있도록 한 형태로 되어 있다.

폐쇄장치는 시험기 캡슈울을 압압시켜 호울더 튜우브에 보낼 수 있도록 축방향으로 장진된다. 축방향부하가 가하여지는 가운데 결합된 "V"자형 요구와 돌출부의 반발이 시험기 캡슈울을 지지하고 억제하는 것이다. 호울더 튜우브는 캡슈울 둘레로 원자로의 냉각재가 유동되도록 구멍이 천설되어 있으며, 호울더 튜우브는 대략 그 중간에 위치하는 일체로 된 격자지지체와 호울더 튜우브의 종축의 평면에 비교적 가요성인 일체로된 지지체에 의하여 원자로에 연결되어 있다.

본 발명은 열과 방사선 환경하에 감시시험기를 실은 호울더튜우브와 캡슈울을 지지하고 억제하기 위한 수단을 제공한다.

본 발명을 첨부된 예시도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서는 전형적인 핵원자로의 몇가지 구성을 단면적으로 보인 것이다.

제1도에서, 핵원자로 압력용기(10)은 수직평면으로 그 종축선(11)이 배치되어 있으며, 압력용기(10)은 그 상측단에 일체로 된 동체플랜지(13)를 가진 직원주상 동체(12)로 구성되어 있고 하측단은 일체로 된 반구형단부(14)로 구성되어 있다. 플랜지가 형성된 상측부(15)도 역시 반구형으로서 상측부(15)의 플랜지를 관통하고 일체식의 동체플랜지(13)에 집수되는 다수의 보울트(15)에 의하여 원주상동체(12)에 착설된다. 각각 하나씩으로만 보인 입구노즐(20)과 출구노즐(21)의 원자로냉각장치(도시하지 않았음)로 부터 냉각제를 받아들이고 원자로냉각장치로 다시 가열된 유체를 배출할 수 있도록 형성되어 있다.

원자로압력용기(10)은 다수의 핵연료봉을 포함하는 수직 핵연료집합체(23)로 구성된 원자로노심(22)를 수용하고 지지한다. 핵연료집합체(23)은 기계적으로 교체될 수 있다.

노심배럴(core barrel)로서 알려진 속이 빈 원주체(24)가 원자로심의 주연에 접하여 핵연료 집합체(23), 핵연료 집합체가 착설되는 하측격자조립체(25) 및 하측유동분배기(26)를 지지한다. 노심배럴(24)은 동체(12)의 내측면 사이에 환상통로(30)을 형성하도록 방사상방향으로 일정한 간격을 유지하고 있으며, 하측격자조립체(25)는 원자로의 종방향 중심선(11)에 대하여 횡방향으로 노심배럴(24)의 하단에 배열되는 일련의 격자구조체로 되어 있고, 이 하측의 격자조립체는 핵연료집합체(23)를 정열하고 지지할 수 있도록 되어 있다. 하측 유동분배기(26)은 수평부하로 향한 천공된 접시형 판체로서 노심배럴(24)에 고정된다.

원주상의 열차폐판(32)은 노심배럴(24)와 원자로 용기의 내벽사이에 형성된 환상통로(30)내에 설치되어 있고 하측격자조립체(25)에 의하여 지지되어 있다.

입구노즐(20)은 원자로내부로 냉각재유체의 순환을 위한 통로로 형성되어 있고, 화살표(32)는 원자로를 통한 냉각재의 일반적인 유동통로를 보이고 있다.

원자로 냉각재는 환상통로(30)을 통하여 냉각재를 노심으로 분배하는 하측유동분배기(26)측으로 하향유동하며, 냉각재는 핵연료봉의 전길이를 통하여 이동하여 열을 냉각재로 전달되게 한 다음 출구노즐(21)을 통하여 원자로 냉각재순환로로 배출된다.

이미 언급한 바와 같은 원자로 재료 특성의 변화를 검출하기 위하여 감시시험장치(40)(단 하나만 도시하였음)가 일차폐판(31)과 동체(12)의 내벽사이에 형성된 환상통로(30)내에 설치된다.

제2도 및 제3도에서 상세히 도시된 바와 같이 각 시험장치는 관상편(管狀片)과 지지브래킷의 조립체로써 용접 또는 다른 방법으로 일체가 되게 착설시키는 호울더 튜우브(41)로 구성된다. 호울더 튜우브(41)은 환상단면을 가지는 하측편(33), 중간편(34) 및 상측편(35)의 관상편과 하측브래킷(42)과 중간브래킷(43)및 상측브래킷(44)으로 구성된다. 하측브래킷(42)은 호울더 튜우브(41)의 하단에 일체로 착설되어 있고 동시에 중간브래킷(43)은 관상편(33),(34)사이에 일체로 고정되어 있으며 상측브래킷(44)은 관상편(34),(35)사이에 일체로 고정되어 있다.

관상편(33),(34)의 벽에는 주면에 종방향으로 일정한 간격을 두고 다수의 구멍(51)이 천설되어 있다.

호울더 조립체의 하단은 하측브래킷의 원주부(45)내에 고정시킨 내측에는 호울더 튜우브(44)의 상측단을 폐쇄하기 위한 폐쇄장치를 위한 괘지표면을 형성하도록 내부 돌환대(突環帶)(48)가 형성되어 있으며, 관상편(35)의 첨단부(56)는 캡슈울의 삽입 및 일탈작동중에 이들을 분리 가능하게 연결할 수 있는 안내튜우브(도시하지 않았음)의 이동을 허용할 수 있도록 되어 있다.

도시된 실시형태에 있어서 하측브래킷(42)과 상측브래킷(44)는 동일한 형태로서 설명을 보다 간명하게 하기 위하여 하나의 하측브래킷(42)만을 상세히 설명하기로 한다.

제2도 및 제3도와 특히 제4도를 참고하면 브래킷(42)은 "U"자형 외형을 이루도록 대칭의 아아치형으로 분기된 두개의 지지부(46),(47)를 가진 중간원주상부재(45)로 구성되며, 그의 환상단면은 "U"자형 지지부의 기부에 배열된다.

개별적으로 양분된 지지부(46),(47)의 첨단부는 지지부의 길이방향에 대하여 수직으로 배치되고 지지부 첨단부에 인접하여 요구(57)(58)가 형성된 플랜지부재(52),(53)에서 끝나 있다. 지지부(46),(47)은 원주상부재(45)의 길이방향에 대하여 수직인 평면으로 양분되어 있다.

도시한 바와 같이, 플랜지(52)(53)에는 착설부위에 용이하게 취부키위한 보울트공(54)(55)이 형성되어 있다.

제5도에 도시한 바와 같이 중간 브래킷(43)은 기본적으로 브래킷(42)(44)와 유사한 U자형 외형을 이루도록 대칭이 되게 아아치형태로 두개의 지지부(61),(62)를 가진 중간 원주상부재(60)로 구성된다.

브래킷(43)의 지지부는 양분되지 않았다.

각 지지부(61)(62)는 브래킷(43)에 취부하기 위한 보울트공(65)(66)이 개별적으로 형성된 플랜지부재(63)(64)에서 끝나 있다.

브래킷(43)에 대한 브래킷(42)(44) 지지부 단면에서의 차이와 브래킷의 양분된 지지부에 의하여 브래킷(42)(44)은 호울더 튜우브(41)의 종방향축선의 평면으로 유연성있게 착설되어 있고 브래킷(43)은 비교적 견고하게 착설된다.

세개의 모든 브래킷(42)(43)(44)은 호울더튜우브(41)의 환상 단면에 대하여 방사상 및 접선방향으로 견고하게 착설되어 있다.

제6도, 제7도 및 제8도는 단부플러그(50)를 상세히 설명하고 있다. 단부플러그(50)는 근본적으로는 단일체의 원주형으로서 그 일측단부는 경사지게 절결되어 "V"자형 요구(71)가 형성되어 있고 타측단은 환상플랜지(72)가 형성되어 있다. "V"자형 요구(71)는 원주상 플러그의 종방향축에 대하여 경사각도(73)로 플러그(50)내로 절결요입 형성되어 있고, 배출구(74)는 플러그(50)의 주면을 따라 종방향으로 연장형성되어 있으며, 중심의 종방향통공(75)은 플러그의 중심을 통하여 연장되어 있고 동시에 그의 플랜지의 단부에는 부분적으로 나사부(76)가 형성되어 있다.

"V"자형 돌출부(91)와 괘지수단(92)를 가진 폐쇄장치는 제14도에 도시하였다.

제9도는 감시시험기 캡슈울(80)의 실시형태를 보인 것으로, 시험기캡슈울(80)은 단부고정체(81)(83)에 의하여 폐쇄된 속이 빈 기다란 관상부재(82)로 구성된다.

단부고정체(81)는 그 일측단에 직경으로 계단모양이 형성된 단일원주상 플러그로서 관상부재(82)내에 견고하게 고정될 수 있도록 되어 있다. 단부고정체(82)의 대향단부에는 캡슈울의 종방향축선에 수직인 평면에 대하여 경사각도로 플러그내로 절결요입 형성된 "V"자형 요구(84)가 형성되어 있다.

제9도, 제10도 및 제11도에서 상세히 보인 바와 같이, 단부고정체(81)는 그 중심부에 종방향 요입부(100)와 키이홈(key way)이 형성되며, 이들의 호울더 튜우브내에 시험기캡슈울의 삽입과 일탈을 위한 원격조작공구(도시하지 않았음)에 분리가능하게 연결하기 위한 수단을 제공하게 된다.

제12도에서 가장 상세히 도시한 바와 같이, "V"자형 요구의 정점(頂點)은 둥글게 되어 있거나 제13도에서 보인 바와 같이 이후 상세히 설명되는 결합부품의 칼날 접촉을 배재하도록 요구(102)가 형성되어 있다.

또한 단부고정체(83)도 단일 원주형 플로그로서 관상부재(82)에 견고하게 고정될 수 있도록 일단부가 계단모양으로 형성되어 있다. 단부고정체(83)의 대향단부에서 캡슈울의 종방향축선에 수직인 평면에 대해 경사각도를 플러그의 직경부분을 지나는 "V"자형 돌출부가 형성되어 있다.

단부고정체(83)의 돌출부(85)의 형태는 단부고정체(81)의 "V"자형 요구(84)에 대하여 결합(結合)될 수 있도록 되어 있고 단부플러그(50)의 "V"형 요구(71)에 대하여서도 결합될 수 있도록 되어 있다.

그러나 시험기 캡슈울(80)은 제14도에서 도시한 바와 같이 인접캡슈울의 단부 고정체와 결합되도록 단부대 단부로 연결된다.

제14도에 도시한 바와 같이, 작동중에 감시시험기 캡슈울(80)은 단부고정체(83)가 캡슈울의 하단으로 배향되는 식으로 감시호울더튜우브(41)내에 장전되며, 튜우브내에 삽입된 제1캡슈울의 단부고정체(83)는 하측단부플러그(50)의 "V"자형 요구(71)와 결합되어 있다. 추가의 감시시험기 캡슈울이 호울더 튜우브에 상기와 마찬가지 방식으로 장진되면서 인접튜우브의 상측단부고정체와 하측 고정체가 서로 결합된다. 폐쇄장치(90)의 괘지수단(92)은 돌환대(48)에서 호울더튜우브(41)에 연결되고 또한 돌출부(91)에 의하여 최상측 감시시험기캡슈울의 단부고정체(81)의 요구(84)와 결합된다. 폐쇄장치(90)은 감시시험기캡슈울(80)이 압축장진되도록 튜우브벽과 연결된 레버(lever), 스크류, 캠 또는 다른 수단에 의하여 튜우브와 캡슈울을 압압한다. 시험기캡슈울과 단부고정체의 상호결합된 "V"자형태부들 및 호울더튜우브의 단부플러그와 장진장치의 상호작용은 "V"형 요구의 정점을 따라 이동하는 이외의 다른 방향으로 축방향 운동을 억제하는 2중의 쐐기작용을 하게 되나 "V"형 요구 정점의 단부에서 브래킷벽에 대하여 결합된 부품의 축부를 고정한다.

호울더튜우브(44)를 지지하는 브래킷(42)(43)(44)은 제1도에서 보인 바와 같이, 열차폐판(31)에 연결된다. 그러나 본문에서 언급한 감시시험장치는 핵원자로의 열차폐판에만 연결되도록 제한된 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 지금까지 언급한 바와 단부지지브래킷(42)(44)은 호울더튜우브의 환상단면에 대하여 구조적으로 방사상 방향이나 접선방향에 대해 견고하게 되어 있으나 호울더 튜우브의 종방향으로는 비교적 유동선이다.

실제로 튜우브의 중간에 위치는 중간브래킷(43)은 모든 방향에서 구조적으로 견고하게 되어 있다. 이러한 지지배열의 한계강도는 견인력, 상승력 및 추력부하에 대하여서는 견딜 수 있도록 되어 있으며, 또한 호울더튜우브조립체에 대하여 해당변형력을 전달하지 않고도 열차폐판의 온도 상승에 적용할 수 있도록 되어 있다.

도시한 실시형태에 있어서는 비록 세개의 브래킷만을 도시하였으나 호울더튜우브를 지지하기 위하여 다수의 유동적인 브래킷을 추가로 사용할 수 있다. 브래킷은 열차폐판에 고정적으로 착설할 수 있으며, 지지부플랜지의 보울트공을 통하여 연장한 보울트와, 용접, 또는 다른 잘 알려진 방법에 의하여 원자로의 다른 부위에 착설할 수도 있다.

본 발명의 실시형태에서 원자로재료시험기를 수용하는 시험기캡슈울의 중공형 관상부재(83)는 호울더튜우브의 천공된 관상편(33)(34)에 의하여 일치하거나 접경하게 되어 있으며 단부고정체(81)(83)는 브래킷(42)(43)(44)의 원주부재(45) 또는 (60)에 대하여 접경되고 지지되어 있다.

상측 관상편은 폐쇄장치(90)의 일부에 수용된다.

이후 언급된 실시형태는 제14도에서 보인 바와 같이 두개의 시험기캡슈울을 수용하고 있는 것을 보이고 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

원자로 냉각재는 호울더튜우브의 벽에 형성된 구멍(51)을 통하여 호울더튜우브내로 이동한다.

하측단부플러그(50)의 배출구(74)는 원자로로부터 호울더 튜우브를 일탈시킬 때 방사능으로 오염된 냉각재를 배출토록 형성되어 있다. 단부플러그의 하측단에 나조가 형성된 연결부(76)는 운반공구의 결합을 위하여 형성되어 있다.

본 발명의 분야에 숙련된 자이면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 캡슈울의 방향이나 단부플러그의 형태, 폐쇄장치 및 다수의 시험기캡슈울과 유동적인 브래킷의 형태를 변경시킬 수 있다.

따라서 단부플러그는 요구 대신에 "V"형 돌출부로 구성할 수도 있으며, 폐쇄수단은 "V"자형 돌출부대신에 자형 요구를 포함하도록 구성할 수도 있다.

Claims (1)

1. 원자로내에서 방사성조사 감시시험기를 수용하고 지지하는 방사성조사 감시시험장치에 있어서, 세장 호울더튜우브(41)의 그 둘레로 다수의 구멍(51)을 천설하고 그 일측단에는 단부플러그(50)가 있게 하며 그의 대향단부에는 폐쇄장치(90)가 있게 하고, 여러개의 감시시험기캡슈울(80)을 개별적으로 단부고정체의 일측 첨단부에는 "V"자형 요구와 타측 단부고정체의 타측 첨단부에는 "V"자형 돌출부를 형성시킨 양측단부의 고정체(81)(83)로 구성시켜 이들이 인접시킨 양측단부의 고정체로 구성시켜 이들이 인접시험기 캡슈울의 단부고정체와 결합 배향되는 호울더튜우브내에서 단부대 단부로 결합되게 하며, 단부플러그를 그 인접시험기 캡슈울의 단부와 결합시키는 수단 및 폐쇄장치를 그 인접시험기 캡슈울의 단부와 결합시키는 수단과 시험기 캡슈울이 억제되도록 폐쇄장치를 축방향으로 압압하는 수단으로 구성시킨 원자로용 방사선 조사 감시시험장치.

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