KR850001388B1 - 2중 젖힘 토오션바아형 원자로 연료집속체 지지스프링 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

2중 젖힘 토오션바아형 원자로 연료집속체 지지스프링

제 1 도는 본 발명의 한 실시예에 따라 지지스프링 장치를 설치한 핵연료 집속봉 상부막음 단자의 부분절단 정면도.

제 2 도는 제 1 도의 상부 막음 단자의 상면도.

제 3 도는 본 발명의 한 실시예에 따른 2중 젖힘 비틀림 막대 스프링의 투시도.

제 4 도는 제 3 도의 4-4선에 따른 단면도.

제 5 도는 제 3 도의 비틀림 막대 스프링의 단면도.

제 6 도는 제 5 도에 다른 실시예의 단면도.

제 7 도는 제 1 도의 비틀림 막대스프링의 다른 실시예의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부막음단자 11 : 핵연료봉

12 : 세로축 13 : 비틀림막대스프링

14 : 공간격자 15 : 상부노심격자판

16 : 돌기부 17 : 구멍

19 : 경사면 21,22,23,24 : 지지스프링 지렛대

25 : 비틀림 막대스프링 26 : 비틀림관

27 : 연결관 28 : 단부

29 : 키홈 30 : 끼울쇠테

31 : 키홈구멍 32 : 키홈

33 : 구멍 35 : 굴대

37 : 블럭 39 : ㄴ자관

40 : 용접점

본 발명은 원자로의 연료공급 장치에 관한 것으로 좀더 상세하게 말하면 원자로 코아(Core)에다 핵연료 충진봉집속체를 고정되게 배치시키는 현수지지 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 발전용 원자로에는 그 내부를 역류로 흐르는 냉매를 가열시키는 핵분열물질 코아를 가지고 있으며 그 핵분열물질은 흔히 연료봉집속체라고 불리는 정사각형으로 배열된 긴 연료봉들내에 넣어져 있고, 이들 연료봉들은 연료봉집속체의 길이방향을 따라 서로 일정간격을 갖게하는 여러개의 격자에 의해 평행되게 배열되어 있다. 이들 연료봉집 속체는 그 상단과 하단에서 격자판에 의해 배열되어 고정되고 또 상단막음단자와 하단막음단자가 상기 격자판들과 어울러 지도록 장치되어져 있다.

또 일반적으로 지지스프링 수단을 코아 내에서의 상승유양력에 대응하기에 충분한 지지력을 갖도록 상단막을 단자와 상부코아 격자판 사이에다 설치한다.

이 스프링들은 시차적인 열팽창과 방사선 유도물질의 변경으로 인한 연료봉집속체의 축방향 칫수신장에도 대응하도록 설치한다.

따라서 상기한 역할을 하게하는 구조상의 제반 문제점들은 연료봉집속체의 신장에 충분한 여분의 공간을 제공할 수 있음과 동시에 상승양력에 대응할 수 있는 충분한 지지력을 제공할 수 있도록 하는데 있다. 즉재질상 한정체적내에서 충분한 강도와 경도가 유지되어져야 하는바 이는 스프링 재질의 경도-체적계수가 그것이 특히 핵연료봉 지지함에 있어 극히 중요한 요건이 되기 때문이다.

현재 핵연료봉집속체를 지지하기 위한 장치로는 2가지 형식의 스프링이 사용되고 있는바, 통상적으로는 나선형 스프링을 쓰고 있으며 다른 형식의 것으로는 중합판스프링이 쓰여지고 있다. 그리고 미국 특허제4,072,562호 발명에는 단일 토오션바 형식으로된 스프링이 기재되어 있으나 이 형식의 스프링은 실제 원자로에쓰여진 일은 없다.

나선형스프링은 그 장치목적이 연료봉집속체의 전체체적중 오직 밖에 노출되어 있는 부분인 연료봉집속체 상단막음단자의 중심에서 스프링을 위치시켜 경도-체적계수문제를 해결할 의도를 갖고 있는 것이다.

그러나 상기와 같은 시도는 스프링들을 조절간의 통로가 만들어질 수 있도록 그 위치에 주의를 기울여야 할 뿐 아니라 또 스프링이 냉매 흐름에 노출되어져 스프링이 유동유도진동의 동응력을 방해하게 되는 결점이 있다.

판스프링 형식은 어떤 한 핵연료 제조업자가 실용화 하기는 했지만 이와같은 형식에서는 진동 스트로우크를 제한하게 하는 경향이 있기 때문에 연료봉집속체 구조를 방사선 유도생장에 대해 덜 민감한 부재들로 구성시켜야 할 필요가 따르게 된다.

더구나 이들 판스프링들은 그 지지력을 충분히 발휘시키기 위해서는 가끔 한벌로 묶어서 사용해야 할 때도 있다.

토오션바 스프링은 같은 중량으로 균등가압 판스프링의 힘에 비해 4배의 힘을 발휘할 수가 있어 극히 효율적인 장치라 할 수 있다. 그러나 토오션바를 사용함에 따르는 곤란점은 연료봉집속체 내에서 토오션바가 충분히 휘어지기에 충분한 칫수로 만들기 어렵다는 점이다.

왜냐하면 통상적으로 연료봉 집속체는 겨우 8평방인치에 불과하고 따라서 토오션봉간의 칫수가 8인치보다 얼마간은 작아야 하며, 한편 충분한 지지력을 갖는 토오션바의 직경으로서는 만일 토오션바의 길이가 8인치 이하로 제한되게 되면 결함없이 방사선 유도생장을 조절하기에 충분한 맥동을 얻을 수가 없기 때문이다.

본 발명의 목적은 차례로 작용하는 토오션바에 작용하는 '다시 말해서 토오크관(torque tube)에 작용하는 토오션봉간으로 만들어진 2중 젖힘 토오션형식 지지 스프링을 제공하여 상기 공지장치들이 갖고 있는 제반 결점들을 극복함에 있다.

본 발명장치는 체내 봉간형태(rod-in-shell)로 조립되어 있고, 또 레버봉간이 토오크관에 계면상으로 접촉되어 있는 연결자를 관통하여 붙여진 토오션바에 붙여져 있다.

이 계면 접촉연결자는 토오크관과 일체로 되어 있을 수도 있고 분리되어 있는 경우도 있다. 이들 장치 전체는 토오크관의 레버봉간 끝에서 억지장치에 의해 작동된다.

본 발명에 의해 해결되어지는 문제점은 적어도 다음 두가지가 가장 중요한 점이라 하겠다. 그 첫째번 해결점은 종래의 토오션바 형태와 관련되는 것으로서 즉 종래의 단일 토오션바아 스프링은 상단단부단자체 내에서만 스프링의 최대설치 길이가 가능하였기 때문에 휘어짐이 크게 제한을 받고 있었으나 본 발명으로서 같은 칫수로서도 2배의 길이를 가진 토오션 스프링의 역할과 같은 효과를 나타내도록 하는 집중 토크관을 추가함으로서 극복하고 있다는 점이다.

이러한 결과로 인한 추가맥동은 판스프링을 사용함으로서 비롯되는 여러 제한을 또한 극복할 수가 있게된다.

다음 둘째번의 해결점은 나선스프링과 관련되는 흐름 유도진동 문제에 관한 것으로 즉 나선형 스프링은흐름을 방해하는 실린더와 같은 역할을 할 뿐만 아니라 와류의 생성과 거친 타격때문에 진동을 하게 되고 이러한 진동은 스프링 재질을 약화시키고 코일 내표면을 닳게 하는 결점이 있는데 본 발명의 2중 젖힘 토오션 바아 스프링은 냉매 흐름에 대해 거의 가리워져 있어 냉매 흐름으로 인하여 발생되는 관련 진동을 효과적으로 방지할 수가 있다.

본 발명에 따른 잇점은 집속체 지지를 위해 판스프링이 제공할 수 있는 것보다도 더긴 스트로우크가 요구되는 경우에도 나선스프링을 쓰지 않아도 되는 점이며, 이 토오션 스프링은 전에 사용되는 나선 스프링에 기인 어떤 불리점도 갖고 있지 않다.

또 다른 잇점으로는 토선스프링은 특별한 스프링 권선장치 없이도 조립할 수가 있다는 점인바 이들 토오선스프링은 설비만 잘 갖추고 있다면 여늬 설비공장에서도 쉽게 조립이 가능하다.

한편 이에 더하여 토오션 형식 스프링을 사용하면 나선스프링에서 불가능하였던 상단단부단자에 맞추어 여러가지 형태로 변형시킬 수도 있고 압력감쇄를 막을 수도 있고 원래의 위치에도 재구성시키기 위해 단부단자를 용이하게 바꿔 끼울 수도 있다.

본 발명의 목적을 요약하면

첫째, 원자로 연료봉접속체를 위한 유용한 지지스프링을 제공하는 것이고,

둘째, 그 유효길이를 증가시킨 토오션바아형 지지스프링을 제공하는 것이고 기타 다음에 도면참조 상세설명에서 설명되는 본 발명의 구체적 실시예에서와 같은 여러가지 실용적인 개선점을 제공함에 있다.

본 발명에 첨부하는 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 격차(14)에 의해 간격을 갖고 평행으로 배치되는 세로 축(12)을 갖는 핵연료봉(11)으로 이루어진 핵연료봉집속체를 나타낸것으로 하부 코아 격자판(도시되지 않음)과 상부코아 격자판(15) 사이에 있는 원자로 코아에 배치되어진 번호 10으로 지적된 상부막음단자를 나타낸다. 격자판(15)은 단부막음단자(10)를 고정하기 위해 구멍이 뚫려 있으며, 지지 스프링의 조절봉간(21,22,23,24)를 누르기 위하여 정렬된 돌기부(16)를 갖는다.

제 2 도는 봉간(21,22,23,24)들의 배치를 나타내는 단부막음 단자(10)의 평면도로서 제 1 도에서 2중 젖힘 토오션바 스프링(13)은 단부막음단자(10)의 구멍(17)에 끼워지고, 스프링(13)은비틀림관(管)(26)과, 관(管)(26)내에 배치되며 연결관(27)에 의해 그 끝에는 고정된 비틀림봉(25)이 끼워진다.

또 관(26)의 다른끝은 거기에 견고하게 연결되어 있는 키홈(29)이 형성된 끼움쇠테(30)와 연결된다.

끼움쇠테(30)는 그것을 통해 연장되는 봉(25)을 접합시키는 구멍(38)을 갖는다.

구멍(17)의 열린 끝에는 끼움쇠테(30)의 키홈(29)을 수용하는 키홈구멍(Spline slots)(31)이 형성되어 있다. 지렛대 봉간(22)으로 돌기부(16)에 가한 압착력은 봉(25)과 관(26)을 비틀게할 정도로 봉(25)에 까지 수직으로 연장된다. 봉간(22)에 미쳐진 축방향의 힘을 받고 그 힘을 핵연료봉 접속체에 전달시키기 위해 고정묶음수단(22)를 장치하였다.

제 3 도는 스프링(13)을 나타낸 것으로 자관(39)은 봉간(21)을 인접해 있는 스프링(13)의 구멍(17)까지 연장하고 있다. 비틀림관(26)내에 배치된 비틀림 봉간(25)은 연결관(27)으로 여기에 연결된다.

제 4 도는 봉간(25)의 단부(28)와의 결합을 위해 구멍(33)을 뚫어 놓은 연결관(27)을 단면도로 도시한 것으로, 구멍(33)과 봉간(21) 사이에는 서로 미끄러져 회전됨을 방지하기 위해 만들어진 것이다.

제 5 도는 우선 실시예에서 구멍(33)과 (38)이 정사 각형임을 나타낸다.

제 6 도는 연결관(27)이 봉간(28)의 키홈(32)을 삽입하기 위한 홈(36)을 갖는 다른 실시예를 나타낸다.

제 4 도에서는 연결관(27)을 비틀림관(26)에다 견고하게 고정시키기 위한 봉접점(40)을 나타내고 있는바, 작동시에 지렛대 봉간(21,22,23,24)들이 눌러지면 비틀림봉(25)과 연결관(27)에 의해 견고히 고정되고, 단부막음단자(10)의 홈(31)에 고정된 키홈(29)에 의해 비틀리지 못하는 끼움쇠테(30)에 견고히 고정된 비틀림관(26)의 비틀림에 의해 생기는 비틀림 스프링 힘 때문에 저항 받는다.

축힘은 블럭(37)을 통해 핵연료 집합체에 전달된다. 4개의 대립된 스프링들(13)은, 제로(Zero) 비틀림 회전우력(偶力)으로 귀착되는 상호 반대인 핵연료 집합체에 비틀림 회전 우력을 미치게 된다.

제 7 도에서는 단부막음단자의 상부(34)에 연결되고 홈(34)을 통해 비어져 나오는 봉간35)을(갖는 리테이너링(Retainer Ring)(나타나지 않음)을 갖는 또 다른 실시예를 보여준다.

돌기부(16)는 경사면(19)에서 봉간(20)을 차례로 누르게 되어져 있는 봉간(34)을 누르도록 되어져 있으며 봉간(35)이 실제로는 보여지지 않는 위치로 봉간(20)을 누르기 때문에 봉간(35)은 직선 봉간에 상대적으로 봉간(35)의 스트로우크 길이를 효과적으로 증가시키는 경사면(19)을 따라서 미끄러지게 된다. 이렇게 하려면 사용되는 스프링 재질로는 극히 경도가 높은 재질이어야 한다.

상기 서술과 도면은 본 발명의 목적과 구성과 진보성을 나타내는 실시예의 하나에 불과한 것으로서 본 발명이 이것에만 국한되는 것은 아니며, 다음 특허청구 범위에서 알 수 있듯이 본 발명의 원리를 이용하여 여러가지의 변형된 고안에도 미침을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 상·하부 격자판, 상부 격자판의 돌출부와 상부막음단자와 함께 상·하부 격자판 사이에 배열되어 접속된 핵연료봉 집속체를 갖는 원자로에서, 축방향 힘을 수용하기 위하여 비틀림판과 이 비틀림관내 중심에 일반적으로 배치된 비틀림봉간을 가지며, 일단은 관과 봉에 연결되고 다른 일단에서 일반적으로 수직으로배치된 봉간에 연결되어 있는 적어도 하나의 토오션바아 스프링을 가지며, 여기서 비틀림은 단부막음 단자에 견고히 연결되고 토오션바 스프링을 봉간이 돌기부에 치우쳐 지도록 배치한 계량된 원자로내 연료집속봉 지지장치.
2. 제 1 항에서, 비틀림관과 비틀림봉과 함께 각기 배치되며 단부막음단자의 상응 모서리와 함께 평형 배열된 토오션바아 스프링 4개를 설치한 것.
3. 제 2 항에서 비틀림관의 일단에 접착되고 비틀림봉의 봉간쪽 단면이 아닌 다른 단면을 수용할 수 있도록 구멍이 뚫린 연결관으로 구성되며, 지렛대봉간의 반대쪽 단면과 연결관 구멍이 그들 사이의 회전을 방지하는 형태로 한 것.
4. 제 3 항에서 비틀림관을 단부막음단자의 삽입홈내에 배치한 것.
5. 제 4 항에서 끼움쇠테를 비틀림관의 연결관 단면이 아닌 반대쪽 단면에 고정하고, 이 끼움쇠테는 적어도 하나의 키홈 돌출부를 가지며, 삽입홈은 적어도 하나의 키홈 돌출부를 삽입하기 위해 뚫어져 있게 한 것.
6. 제 5 항에서 단부막음단자는 그곳을 통해 연장되는 다수의 각 티테이너링 봉간을 갖는 다수의 세로 연장 홈과 함께 배치되며, 링봉간은 봉간(20)을 누르도록 위치되며, 지렛대(20)는 링봉간(34)를 누르는 것이 허용되도록 경사면에다 설치한 것.

Images