KR840002246Y1 - 원자로 연료 집합체용 제어봉 안내관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 연료 집합체용 제어봉 안내관

제1도는 집합체의 다른 부분에 대한 본 고안의 관계를 도시하는 연료 집합체의 부분단면 입면도.

제2도는 길이를 따라 형성된 삽입물의 설계와 위치를 도시하는 제어봉 안내관의 부분단면 입면도.

제3도는 삽입물의 노출표면과 제어봉의 외부면에 의한 점접속의 각도를 도시하는 동시에 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절취한 단면도.

제4도는 제1-4도에 예시된 본 고안의 변경양태도.

본 고안은 원자로에 관한 것이며, 특히 위자로 운전중에 제어봉의 마모를 최소로 하기위해 설계된 개선된 제어봉 안내관에 관한 것이다.

종래 설계의 상업적인 원자로는 다수의 연료 집합체로 구성된 노심을 포함한다. 각 연료 집합체는 연료봉 길이를 따라 일정간격으로 배치된 계란 상자형 배열의 그리드에 의해 서로 소정간격 관계로 유지된 연료봉 배열로 포함한다. 연료봉 사이에 군대군대 배치된 제어봉 안내관은 원자로에서 일어나는 분열과정을 제어하기 위해 왕복운동하는 제어봉에 통로를 제공한다.

이런 안내관의 각 연료 집합체에 대하여 근본적인 구조 뼈대를 형성하는 종방향으로 일정 간격을 이루고 있는 그리드에 움직일 수 없게 연결되어 있다. 노심에서 열을 얻기위해, 냉각재는 열발생 연료봉과 접촉하여 상측으로 순환하며 열을 흡수하여 원자로로 부터 배수된다. 제어봉 안내관은 상하 양단이 열려있으므로, 냉각재의 일부분도 원자로 운전중에 이 부분을 통하여 순환된다.

냉각재가 안내관을 통해서 고속, 고압으로 흐르므로, 제어봉을 진동시켜서 안내관 내벽과 측면 방향으로 주기적으로 접촉하게 한다. 이런 작동은 제어봉의 선단이 안내관 내부 표면과 접촉하는 곳에서 마모를 유도하는 것으로 알려졌다. 마모 증거의 정밀한 시험과 분석을 통해서 삼각형의 흔적이 마모 영역에서 일어나는 것을 알 수 있다. 이와같은 삼각형은 제어봉이 축방향 진동운동을 겪어서 제어봉의 원형선단과 안내관내벽사이의 접촉점에서 마모를 일어켰다는 것을 암시하고 있다.

더 상세하게 말하면 제어봉이 진동함에 따라서 그의 선단은 안내관벽 속으로 점진적으로 깊이 진입하며, 제어봉이 원자로 운전중 천천히 상방향으로 진행 즉 이동함에 따라, 제어봉 안내관 접촉점 또한 상측으로 이동한다. 이것은 제어봉이 원자로 반응도의 변화로 취출되는 만큼 제어봉의 측면운동이 적어지기 때문에 크기와 정도가 줄어드는 마모 흔적의 변화에 영향을 준다. 그럼에도 불구하고, 상기에 기술된 마모를 당한 안내관을 조사해 보면 몇몇 연료 집합체가 단지 부분적인 주변 마모를 갖는 반면에 어떤 연료 집합체에서는 안내관 벽이 마모된다는 것을 보인다.

안내관의 다른 설계가 안내관에서 제어봉의 수압적으로 유도된 진동에 의해 일어나는 마모를 경감하도록 만들어졌다. 예를들면, 에스 몬크등에 의해 1979년 12원 10에 출원되었고, 본 고안과 동일 양수인에게 양도된 미합중국 특허출원 제 102,046호에는 진동 제어봉에 의해 야기되는 마모를 최소화 하기위해 마모위치에서 안내관의 상단부내에 크롬 도금한 스테인레스 스틸마모 슬리이브를 사용하는 것이 명세 되어 있다.

본 고안의 주목적은 마모를 줄이기 위해 제어봉 진동을 감소시키는 제어봉용 지지장치를 제공하는 것이다.

이런 목적에 대하여, 본 고안은 연료봉 길이를 따라 일정간격으로 배치된 일련의 그리드에 의하여 상호간에 일정간격으로 유지된 연료봉의 배열과, 연료봉 사이에 장진되어 있고 상기 집합체의 길이를 따라 신장하는 다수의 제어봉 안내관으로 이루어지며, 상기 안내관이 집합체에 기본 골격구조를 제공하는 그리드에 부착되어 있는 원자로 연료 집합체에 관계하며, 내측돌출부가 안내관 벽에 국부적인 변형의 형태로 안내관 속으로 형성되어 있으며, 상기 돌기부끼리가 상기 제어봉을 사용하여 안내관과 제어봉 사이의 측면 진동 운동으로 일어나는 마모를 줄이는 것을 특징으로 하고 있다.

상시 변형부는 제어봉 외부 표면과 안내관 내부 표면 사이의 틈을 줄이며, 접촉 부품 사이의 접촉을 달성하기 위하여 제어봉벽과 만입부 즉 삽입물 사이의 접촉을 증진시키는데 도움이 된다.

본 고안은 부수도면에 도시된 양호한 실시예의 다음 설명으로 부터 더 쉽게 명백해질 것이다. 도면에 있어서, 동일 참조 숫자는 동일 또는 유사부품을 표시하며 연료봉(12)의 평방 배열을 포함하는 연료집합체(10)의 종전 설계가 계란 상자형 그리드(14)와 밑면의 보지 그리드(16)에 의해 상호간에 일정 간격으로 유지하는 것이 제1도에 도시되었다. 본 집합체는 도시된 형태와 같이 14×14평방 배열의 연료봉으로 이루어지며 길이 약 3.9m로 신장한다.

본 집합체는 연료봉 사이에 드문드문 배치되어 있고 공지 방법으로의 재료의 기계적 팽창이나 용접에 의하여 그리드에 고착된 제어봉 안내관(18)을 구비한다. 각 안내관의 상단부는 신장부(20)에 나사에 의하여 고착되어 있으며, 신장부 그 자체는 상부 노심판(24)에 형성된 개구부(22)까지 신장된다.

상단평판(26)은 쇄정장치(28)에 의해 중앙에 배치된 안내관(30)의 신장부와 안내관(18)의 신장부(20)에 부동으로 고착된다. 저지판(34)는 도시된 것 같이 중앙신장부(30)과 신장부(20)에 탈착 가능하게 설치되어 있으며 스프링(36)에 의해 노심평판(24)의 하측면과 접촉하여 편심되어 있다. 이런 장치는 원자로 운전중 집합체의 열 성장으로 부터 야기되는 힘과 집합체에 작용하는 수압인 양력에 부합한다.

각 연료 집합체의 분열 과정을 제어하기 위해, 통상의 구동장치(도시안됨)에 의해 구동되는 제어봉(38)이 당기술에서 공지된 방법으로 안내관내에서의 점진적인 삽입과 취출을 위해 배치된다. 운전개시시에 제어봉은 안내관 상단 내로 최소범위, 즉 약 30cm정도로 삽입된다.

원자로 운전중, 냉각재는 연료 집합체를 통해 상측으로 순환되며, 이때 냉각재는 양단이 열려있는 안내관을 통해서도 흐른다. 제어봉이 상응 안내관의 어떤 높이에 항상 위치할지라도, 냉각재가 제어봉과 안내관 내부벽 사이의 공간으로 들어가서 상단 외부로 흐름에 따라 냉각재에 의한 수압이 제어봉에 부과되어 안내관 벽의 마모를 일으키기에 충분한 크기로 제어봉에 진동을 유도한다.

상기 토론에서 지시된것 같이, 안내관의 마모는 제어봉의 선단이 안내관 내부벽과 접촉하는 지점에서 일어난다.

원자로가 운전될때, 제어봉은 집합체의 상측으로 부터 약 30.48cm로 취출되어 전체 싸이클 동안 이 지점에서 머무르며 운전정지 일때에는 삽입된다. 이런 시간 주기에 걸쳐서 수력적으로 유도된 진동은 안내관 내부벽의 상당한 길이를 따라 마모를 일으킨다.

제2-4도는 원자로 운전중 안내관 마모를 경감시키기 위해 설계된 개량된 안내관을 도시하고 있다. 도시된것 같이, 안내관은 스테인레스 스틸 슬리이브(40)의 매개물을 통해서 그리드(14)에 고착된 지르칼로이나 스테인레스 스틸관(18)이 된다.

슬리이브와 안내관 재료는 연료 집합체에 대하여 비교적 견고한 골격 구조를 제공하는 동시에 안내관상에서의 그리드의 축방향 운동을 방지하기 위해 각 그리드(14)의 피대 상하 양쪽의 지점(41)에서 특별한 도구에 의하여 외측으로 팽창된다. 신장부(20)은 신장부 내부 벽의 기계 가공된 홈(42)속으로 관재료올스웨이징함으로써 거의 동일한 방법으로 안내관의 상단부에 고착된다.

각 제어봉(38)과 안내관 내부벽 사이의 마모를 실제적으로 줄이기 위해 일련의 국구변형부 즉 삽입물(44)가 안내관 벽내부에 형성된다. 상기 돌기부들은 바람직하게도 안내관 둘레에서 90간격으로 형성되며 안내관 길이를 따라 약 12.54cm의 간격으로 배치된다. 안내관 벽에 형성된 삽입물 즉 만입부는 길이 3.35cm, 폭 8mm이며 안내관 벽으로 부터 약 0.75mm 만큼 내측으로 돌출한다. 이와같은 간격 반지름의 감소로, 제어봉과 안내관벽 사이의 틈은 2.2mm에서 0.69mm로 변화된다. 국부적인 직경 간격의 이와같은 감소는 안내관에서의 제어봉의 측면 진동운동으로 야기되는 법선력을 감소시켜서 마모가 일어날 기회를 최소로 한다.

삽입물, 특히 상기에 기술된 설계의 삽입물을 이용하므로써 유래되는 주요 장점은, 종전 설계에서 경험한 점접촉보다 오히려 선 접촉법에서 삽입물에 대한 제어봉의 마모를 비록 극소량일지라도 증진시키는 것이다. 그러므로 본 고안은 삽입물에 반하여 작용하는 힘의 크기 즉 부하를 줄이고, 상회 작용하는 부품사이에 선접촉을 조장하여 마모를 최소화 한다. 필요시에는, 보조 삽입물이 원자로에서 조사후의 안내관내에 원격으로 형성될 수 있다.

제4도의 변경양태에 있어서, 안내관재료, 즉 스테인레스스틸이나 기타 재료에 직접 삽입물을 형성하는 대신에, 관이나 라이너(47)이 안내관의 단부내로 안내관 길이의 약 12-14%만큼 삽입된다. 상기 라이너는 신장부의 홈(42)내에서 스웨이징 된다. 제어봉과의 선 접촉을 위하여 라이너 재료는 제2도와 제3도에 관해 기술된 것과 동일한 방법으로 내측으로 변형 즉, 만입도 된다. 삽입물은 필요하다고 간주되면 마모 특성을 향상시키기 위해 크롬으로 도금된다.

Claims (1)

1. 연료봉 길이를 따라 일정 간격으로 배치된 일련의 그리드(14)에 의하여 상호간에 격리된 관계로 유지된 연료봉(12)의 배열과, 연료봉(12)사이에 드문드문 배치되어 있고 집합체(10)의 길이를 따라 신장하는 다수의 제어봉 안내관(18)으로 구성되며, 상기 안내관(18)이 집합체(10)에 대하여 기본 골격 구조를 제공하기 위해 상기 그리드(14)에 고착되어 있는 원자로 연료 집합체에 있어서, 내측 돌출부(44)가 안내관벽(18)에 국부적인 변형의 형태로 안내관(18)의 내측으로 형성되며, 상기 돌출부(44)사이에 상기 제어봉(38)이 수용되어 그로 인해 안내관(18)과 제어봉(38)사이의 측면 진동운동으로 야기되는 마모를 줄이는 것을 특징으로 하는 원자로 연료 집합체용 제어봉 안내관.