KR840002279B1 - 경수형 원자로의 안내관의 제어봉을 제동하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

경수형 원자로의 안내관의 제어봉을 제동하기 위한 장치

제1도는 공지된 경수형 원자로심의 핵연료 집합체의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 내측 슬리이브를 갖는 안내관의 제1실시예의 종단면도.

제3도는 본 발명에 따른 안내관의 상부 고정방법의 설명도.

제4도는 본 발명에 따른 안내관의 다른 상부 고정방법의 설명도.

제5도는 안내관이 내부가 불연속적인 슬리이브로 구성된 본 발명의 제2실시예의 종단면도.

제6 및 7도는 안내관의 분리 및 결함봉의 교환의 설명도.

본 발명은 원자로의 핵연료 집합체에 관한 것으로, 특히 경수형 원자로의 안내관의 제어봉을 제동하기 위한 장치에 관한 것이다.

공지된 경수형 원자로의 핵연료 집합체에 관한 상세한 설명은 웨스팅 하우스 전기사의 특허 프랑스특허 제1536527호 및 제7018102호에 기술되어 있다. 이 특허에 기술된 원자로의 핵연료는 원자로 로심에 배치된 다수의 연료봉 상방에 분포되며, 인접하는 집합체들은 일반적으로 4각 단면을 갖는다. 각 핵연료 집합체는 수미터의 길이로 신장하며, 상부 및 하부 로심판 사이에 유지된 견고한 기계적 프레임을 갖는다. 이 프레임은 저부로부터 정부로 수직으로 순환하는 냉각수가 통과하는 오피리스를 구비하는 상단부 및 하단부와, 상단부 및 하단부에 고정되어 집합체의 강도 및 안정성을 확보하는 다수의 안내관으로 구성된다. 각 집합체를 따라서 안내관에 고정되며, 상단부 및 하단부와 접촉함이 없이 격자의 마찰에 의해 현수되는 실제 연료봉의 횡방향 지지 및 통과를 허용하는 4각 단면의 셀을 한정하는 다수의 지지격자가 있다.

공지된 바와 같이 집합체에 대한 기계적 지지기능에 추가하여 안내관은 언제라도 연쇄반응을 체크하기 위해 사용될 수 있으며, 어떤 이유로 원자로 운전을 급속히 정지할 필요가 있을 때 이러한 목적을 위하여 천공된 상부를 가로질러 집합체내로 가능한 급속히 삽입되는 흡수봉을 내장한다. 통상적으로 핵연료 집합체의 단부는 비교적 넓은 중성자흡수율을 갖는 재료인 스텐레스 강철 또는 인코넬(Inconel)로 제조되며, 안내관은 더욱 양호한 중성자 함량을 갖는 지르칼로 이로 제조된다.

상술한 공지된 핵연료 집합체에서는 원자로의 급속 정지시 상이한 안내관 내에서 제어봉이 그 이동단부에서 낙하속도를 현저히 감속할 수 있는 안내관 제동장치를 구비하는 것이 필요하다.

종래의 공지된 구조에서 이러한 제동작용은 안내관의 하부 내의 제한, 즉 최하부 격자 상방의 임의의 높이에 의해 얻어지며, 제어봉의 낙하 중 변위된 물을 안내관으로부터 제거하도록 오리피스가 이 제한지역 상방에 배치된다.

그러나 안내관이 단부의 것과 겸용할 수 있는 재료로 제작된 중간 슬리이브에 의해 집합체의 상단부에 고정되므로 강철이나 또는 인코넬 부분에 지르칼로 이 안내관을 직접 용접될 수 없어, 결과적으로 안내관의 상부의 외부 표면에 고정되며, 안내관에 확실히 슬리이브를 고정하는 다수의 기계적 변형에 의해 유지되는 강철 슬리이브를 사용할 필요가 있다.

틀리이브 자체는 한편은 상단부에 그리고 다른편은 상부 격차에 용접 또는 납땜함으로써 단부를 전체 구조물에 확실하게 기계적으로 연결한다.

그러나 이러한 장치는 여러 심각한 결점을 가지는데 이를 기술하면 다음과 같다.

첫째, 안내관은 일반적으로 원추형으로 제한된 영역에 의해 연결된 사이한 직경의 2개부로 제작되어야 하기 때문에 특별히 정밀한 세공과 생산 제어가 어렵다. 특히 제어봉의 낙하단부에서 이러한 방식으로 얻어진 제동은 제한을 제거하는데 점진적이 아니며, 비교적 갑자기 발생하기 때문에 경우에 따라서는 봉에 상당히 불리하다.

둘째, 강철 슬리이브에 의한 상단부와 상부 격자 사이에 용접 또는 겹납땜에 의한 연결은 금속적인 양립성으로 인해 강철이나 또는 인코넬 격자를 사용하기 때문에 원자로의 중성자 균형에 매우 불리하다.

본 발명은 간단한 수단에 의해 종래의 결점을 제거함과 동시에 여러 장점을 제공할 수 있는 경수형 원자로의 핵연료 집합체의 안내관의 제어봉을 제동하기 위한 장치의 개량에 관한 것이다.

상술한 본 발명의 개량은 안내관 내의 제어봉을 제동하기 위한 장치가 제어봉의 낙하작용의 단부의 점진적인 수압 흡수를 행하기 위해 안내관 자체에 형성된 오리피스와 그 높이의 하부상에 분포된 상기 안내관의 직경을 감소시키기 위한 수단에 의해 구성되는 것이 특징이다.

본 발명의 주요한 특징에 따른 안내관 직경 제한수단은 제작중 단부로부터 일정한 직경을 갖는 관을 제조할 수 있는 상기 관에 결합된다.

본 발명에 따른 안내관 직경 제한수단은 특히 관의 하부의 임의지역 상방(즉, 그 높이의 약 1/7 상방)으로 분포되므로 얻어진 제동은 종래의 공지의 장치에서보다 점진적이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 안내관의 직경 제한수단은 각 관에 대해 안내관에 점 용접(spot weld)되며 그 내경이 보정된 간극으로 제어봉을 통과시키는 지르칼로이로 제작된 연속 내측 슬리이브로 구성된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 안내관의 직경 제한수단은 각 안내관에 대하여 각 경우에 안내관의 높이의 하부 상방에 분포되고 상기 안내관에 크림프(crimp) 또는 용접되며 그 내경이 보정된 간극으로 제어봉의 통과를 허용하는 지르칼로이관 부재에 의해 형성된 불연속 내측 슬리이브로 구성된다.

핵연료 집합체의 각 안내관은 상기 부분에 형성된 환상요부를 구비한 오리피스의 팽창에 의해 연속하여 상단부에 고정되거나 또는 본 발명에 따라 상기 단부에 형성된 원추형 단부 보어내에 금속 플러그에 의해 고정된다.

본 발명의 다른 중요한 특징에 따른 안내관은 내측 슬리이브 내에 크림프되며, 분리 가능한 기계적 수단에 의해 하부에 결합된 플러그에 의해 집합체의 하단부에 고정된다. 따라서 상단부를 횡단하는 오리피스 내의 기계적 팽창식 고정으로 이것을 대체 용접하여 집합체의 상단부에 안내관을 고정하지 않으므로써 종래 기술에서의 강슬리이브를 제거하여 촉진할 수 있다.

본 발명의 상술한 특징은 상단부로부터 안내관의 분리를 촉진하며, 이것을 제거 후 집합체의 보수중 결함있는 연료봉의 교환을 가능케 함으로써 수명을 현저히 증가시키는 데 있다.

이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 용기가 예시번호 1로 표시된 경수형 원자로의 핵연료 집합체의 공지된 일반적인 장치를 도시한 것이다. 상기 용기(1) 내에 상부 및 하부 내부장치로 구성된 내부장치가 현수된다. 상부 내부장치는 스페이서에 의해 서로 연결된 하부판(4)과 상부판(2)을 가진다.

하부 내부장치는 용접에 의해 결합된 하부판(5)과 페루울(Ferrule) (3)을 갖는다. 상기판(4)과 판(5) 사이에는 이 사이를 유지하며, 하부판(5) 상에 놓이는 예시번호 6과 같은 핵연료 조립체가 배치된다.

핵연료 집합체(6)의 구조는 상단부(8) 및 하단부(9)를 내장하며, 안내관(10)에 의해 보강 및 이간 배치된다. 연료봉(11)은 이 봉(11)의 통과를 위한 4각 단면으로 셀을 한정하는 지지격자(12)에 의해 제 위치에 유지되며, 지지격자(12) 자체는 안내관(10)에 연결된다. 상술한 바와같이 안내관(10)은 중공이며, 또한 필요할 때 원자로의 급속한 정지 및 연쇄반응을 체크하기 위해 사용되는 흡수봉을 내장한다.

제1도에 서술된 집합체는 입구(13)와 출구(14) 사이의 로심내를 순환하는 약 300℃의 고온으로 가압된 물에 침지되므로 상이한 집합체는 상향 냉각분류 내에 침지된다.

제2도는 본 발명의 제1실시에에 따라 지르칼로이로 제작되며 전기 용접에 의해 다수의 지점(16)에서 관에 점 용접된 내측 슬리이브(15)를 구비한 안내관(10)을 도시한 것이다.

제2도의 상부에 격자(12)를 통과하는 안내관(10)을 도시했다. 안내관(10)에 고정되며 지면에 수직인 격자(12)의 2개의 작은 판(17) (18)이 단면도로써 도시된다.

본 발명에 따른 안내관(10)은 제어봉(24)이 슬리이브(15) 내에서 낙하할 때 보유하는 냉각수의 제거를 하기 위해 그 높이에 걸쳐 분포된 다수의 오리피스(23)를 구비한다.

제2도는 동일높이의 2개의 오리피스(23)를 도시하지만, 본 발명의 영역을 벗어나지 않는 한도 내에서 제어봉(24)의 점진적인 제동을 얻기 위하여 임의의 오리피스(23)를 채택할 수 있다. 따라서 오리피스(23)는 안내관(10)의 전체 하부에 걸쳐 분포될 수 있으며, 슬리이브(15)가 개시되는 지역 상방 또는 하방에 배치되거나 상방 및 하방에 배치될 수 있다.

약간의 오리피스(23)가 안내관(10) 내의 물의 급속한 제거를 위해 사용되며, 다른 구경의 오리피스는 안내관(10)에 의해 구성된 수압 충격흡수기 내의 물의 과압을 소정치로 유지한다.

제2도는 또한 본 발명의 주요한 특징, 즉 하단부(9)가 안내관(10)과 결합되는 방식을 도시한다. 이를 위해서 스텐레스 강철 플러그(25)가 내측 슬리이브(15)에 대한 플로그(25)의 축방향 운동을 방지하는 환상의 주변 파동부를 갖는 내측 슬리이브(15)의 하부에 자리 잡는다. 내측 나사부(27)는 예를 들어 나사(28)와 같은 적당한 수단에 의해 하단부(9)에 고정될 수 있다. 나사(28)는 하단부(9)에 보어(29)를 통과하는 강체 나사이거나 제어봉의 낙하 중 축을 따라 물을 제거할 수 있는 중공 나사이다. 이 나사는 또한 회전을 정지하기 위하여 변형 가능한 단부 페루울을 구비할 수 있다.

다른 구조적인 변형예에 따라서 스텐레스 강철 플러그(25)는 보어(29) 내에 끼워지며, 상기 보어의 출구에서 하단부(9)에 용접된 핀에 의해 신장된다. 플러그(25)는 지르칼로이로 제조될 수 있다. 이 경우 플러그(25)는 내측 슬리이브(15)에 용접될 수 있으며, 파동부(26)를 갖지 않는다. 플러그는 상술한 나사부에 나입된다.

제2도에서 내측 슴리이브(15)를 갖는 안내관(10)의 하부 구조는 원자로의 급속한 정지를 위한 상기 제어봉의 군의 낙하 중 이송단부에서 제어봉의 수압 충격흡수기로서 작용하는 이 관의 내경을 감소시킨다.

안내관(10)과 같은 높이에 구비된 오리피스(23)는 정상 운전하에 냉각제의 순환 및 제어봉의 감쇠된 낙하중 안내관(10) 내에 보유된 물을 제거한다.

제3도는 본 발명에 따른 상단부(8)와 안내관(10) 사이의 연결을 도시한 것이다. 상단부(8)를 횡단하는 보어(35) 내에 환상요부(36)와 보어(37)가 가공된다. 보어(35) 내에 안내관(10)을 배치시킨 후 보어(25)는 상단부(8) 내에 확실히 고정되도록 환상요부(36)와 보오(37)로 팽창 레벨이나 또는 압연에 의해 변형된다.

제4도는 보어(35)가 원추형 단부 밀링에 의해 단순화되며 교환되는 상단부(8) 내에 안내관(10)을 고정하는 방법의 변형예를 도시한 것이다. 이 실시예에서 안내관(10)은 보어(38)의 단부에서 신장되며, 챔버(39) 형성을 채택한다.

따라서 이것은 상단부(8) 내에 나입 또는 끼워진 스텐레스 강철 플러그(40)에 의해 또한 외부 용접에 의해 축방향으로 고정된다.

본 발명에 따른 개량의 제2실시예를 도시하는 제5도는 제2도의 상응하는 부축을 갖지만 이 경우 안내관 직경 제한수단은 안내관(10)에 크림프 또는 용접된 다수의 내측 슬리이브(45) (46)를 갖는다.

제2도의 것과 동일한 제5도의 부품은 동일한 예시번호를 병기하였고 이에 대한 설명은 제2도로 대신한다. 그러나 이 경우 임의의 오리피스(23)는 보정된다.

제5도의 실시예에서 안내관(10)의 하부내의 플러그(25)는 내측 슬리이브에 연결되지 않으며, 이것은 이 레벨이 아닌 안내관(10)에 간단히 용접 또는 크림프된다.

전술한 구조에서와 같이 오리피스(23)는 제어봉(24)의 낙하중 안내관(10)의 내부를 점유하는 물에 대한 수 개의 제어된 누설개소가 존재하는 결과 수압 충격흡수기가 형성되도록 안내관(10) 내의 임의의 레벨로 구비된다. 직경 내측 슬리이브(45) (46)의 관(10)의 길이를 따른 특별한 분포는 본 발명에 따라서 제어봉의 낙하 단부의 점진적이고 원활한 제동을 확보한다. 물 제거 오리피스(23)의 위치와 수효 및 내측 불연속 슬리이브(45) (46)의 길이 및 수효는 소정 제등 특성 및 소정 누설 유속의 함수로써 결정된다.

제6도 및 제7도는 안내관 조립절차에서 보수작업 중 위에서 작업이 필요할 때 상단부(8)를 변경함으로써 한 개 이상의 연료봉(6)을 용이하게 교환할 수 있는 것을 도시한다. 상단부(8)를 분해하며 연료봉에서의 접근을 얻기 위하여 하기 절차가 채택된다.

제6도에 도시한 제1조작은 임의의 공지된 기계적 또는 화학적 공정에 의해 보어(35) 내의 안내관(10)을 상기관(10) 내의 팽창부(36)의 팽창에 의해 하방의 선(52)과 같은 레벨이 되게 절단함으로써 이루어진다.

이 조작은 상기 상단부(8)와 연결된 모든 안내관으로부터 수행되어야 하며, 경수형 원자로 내에는 기존 제어봉(24)이 있다.

이러한 절단 작업이 한번 수행되면 상단부(8)가 제거되어 그 위에서 수행되어야 할 필요한 보수를 허용하도록 안내관과 연료봉 루우프의 집합체를 자유롭게 한다. 이러한 조작이 끝날 때 내경이 안내관(10)의 외경을 약간 초과하는 다수의 단관(54)을 구비한 상단부(53)가 끼워진다.

이것은 안내관(10) 상에 각종 단관(54)을 끼울 수 있게 함으로써 동일한 수효의 보어(55)를 갖는 새로운 단부(53)에 의해 커버한다.

이것은 집합체의 각종 안내관(10)에 새로운 상단부(53)를 확실하게 고정하는 환상 반경 방향 변형부(56)를 얻기 위하여 안내관(10)의 상단부(53) 및 단관(54)의 변형(예를 들면, 압연에 의한 팽창)을 수반한다. 연료봉 상에서 보수작업을 수행하기 위한 상단부의 분해 가능성은 본 발명에 의해 제공되는 많은 주요한 장점중의 하나다.

Claims (1)

1. 핵연료 집합체가 운전중 경수형 원자로의 노심의 냉각수 내에 침지되고, 지르칼로이로 제삭된 안내관이 2개 단부에서 각각 스텐렌스 강철 또는 인코넬로 제작된 하단부 및 상단부에 고정되는 경수형 원자로의 급속한 정지시 수용하는 제어봉의 낙하를 제동하기 위한 장치에 있어서, 각 안내관의 하부상에 걸쳐 분포되며 상기 안내관에 대하여 점 용접되며, 그 내경이 보정된 간극으로 제어봉을 통과시키는 지르칼로이로 제작된 내측 슬리이브와 제어봉의 낙하 말기에 점진적인 수압 흡수를 위하여 안내관 내에 형성된 오리피스로 구성됨을 특징으로 하는 경수형 원자로의 안내관의 제어봉을 제동하기 위한 장치.

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