KR890002381B1 - 일체화된 원자로 헤드조립체 - Google Patents

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KR890002381B1
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Abstract

내용 없음.

Description

일체화된 원자로 헤드조립체
도면은 상세한 설명을 위하여 적당한 부분에서 절제한 본 발명의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 헤드조립체 12 : 승강기구
14 : 비래물차폐체 16 : 승강봉
18 : 원자로용기헤드 20 : 냉각 덮개
22 : 제어봉 구동기구 24 : 냉각팬
26 : 케이블 28 : 커넥터판
30 : 케이블 트레이 34 : 호이스트 지지체
본 발명은 핵연료 교환을 하기 위한 원자로의 준비에 관한 것으로, 특히 연료 교환 시간을 단축할 수 있는 표준형 원자로 제요소의 신규한 조합에 관한 것이다.
여기서 "표준형 원자로"라고한 것은 오늘날 현장에서 상업적으로 운전되고 있는 형태의 원자로를 말하는 것이다.
표준형 원자로에서 상부 구조물을 제거하기 위해 필요한 소요시간으로 인하여 핵연료 교환이 실행 불가능하였었다. 원자로 내부에서 수행되는 안전과 구조적 기능으로 인해서 여러가지 구성요소는 원자로 운전기간동안 그들의 일체성을 나타내도록하는 방법으로 서로 조립되어 있다. 따라서 원자로 내부구조물을 분리하기 위해서는, 각각의 구성요소 또는 서브어셈블리를 연속적 방법으로 별개의 구성요소 또는 서브어셈블리로부터 개별적으로 분리시켜 높아야 한다.
이런 시간을 요하는 준비는 제어봉 구동기구를 원자로 제어장치에 연결 접속하고 있는 케이블을 분리시키는 것으로 시작된다. 용기 헤드의 절연체가 제거된 후 계측 열전대 리드선이 각각 분리된다. 용기 스터드볼트의 너트는 특별한 도구를 사용하여 풀려지어 그 스터드볼트와 너트는 용기 플랜지로부터 제거된다. 안내스터드 볼트가 재설치시 적당한 헤드의 정렬을 제공하기 위해 몇개의 스터드 볼트 구멍에 설치되며, 나머지 스터드 볼트 구멍은 막혀진다, 원자로 용기헤드는 상설 크레인에 의해 떨어져 나오며 원자로 용기내부가 붕산수로 가득찼을때 천천히 상승한다. 일단 헤드가 제거되어지면, 제어봉 구동축은 각각 제어봉 클러스터 제어어셈블리로 부터 풀어지어 로심내에 남게 된다. 최종적으로 상부내부 구조물 및 제어봉 구동축은 원자로 내부 구조물 승강 장치를 사용하여 원자로 용기로부터 들어올려 진다.
이 마지막 승강으로 인해 로심이 노출된다. 연료교환후 각 구성요소를 재설치 하기 위해 불필요한 것을 빼는 순서가 역으로 행해진다. 전연료 교환 공정을 완료하는데는 약 3-6주가 필요하게 된다.
원자로 정지 시간을 고려하는 경우, 표준형 원자에서의 연료 교환 비용을 평가하는 것에 의해 연료교환에 필요한 시간을 단축하는 큰 경제적 동기가 부여된다. 이 결과, 신속연료 교환원자로라 불리는 신규한 원자로 구조를 설계할 수 있다. 이러한 구조는 미합중국 특허 제4,158,599호에 개시된 것으로, 원자로 상부 구조체의 모든 구성요소 및 서브어셈블리를 일체화 한 단일헤드 조립체에 통합하는 것을 포함한다. 이로부터 미합중국 특허 제3,836,430호에 개시된 바와같이 모든 케이블 및 케이블 지지체가 아직 부착된 상태에서 일체화된 헤드 조립체가 들어올려져 로심을 노출시킨다.
신속 연료교환 원자로의 일체화된 헤드 조립체를 구체화하기 위해, 원자로 상부 구조체의 제요소를 통합하는 것이 미합중국 특허 제3,836,429호에 나타나 있다. 연료교환기간동안 표준형 원자로의 원자로 용기로부터 개별적으로 분리되어 있는 모든 구성요소 및 서브어셀블리는 신속연료교환원자로의 용기 밀폐 헤드에견고히 부착 유지된다. 이러한 구성요소 및 서브어셈블리는 모든 케이블과 상부지지판, 지지기등 및 상부로심판과 같은 상부내부 구조 조립체에 관련된 모든 구성요소, 제어봉 구동기구, 및 제어봉 구동축을 포함하고 있다. 또한, 제어봉 클러스터는 신속 연료 교환 구조로 이루어진 일체화된 헤드 조립체의 일부로서 제거된다. 신속연료교환 원자로는 구조상 결함이 없는 방법으로 상부 내부 구조조립체를 용기 밀폐헤드에 부착하는 것을 용이하게 하기 위해 표준형 원자로 구조에 대하여 중요한 구조적 변경을 갖게 된다. 그 결과 신속 연료 교환 원자로는 현재의 표준형 원자로를 소급수복(遡及修複 : retrofit)하는 것으로 실시될 수 없다. 이 때문에, 오랜 연료교환 시간이 걸리는 중대한 문제가 운전중이거나 현재 건설중인 표준형 원자로에 관해 여전히 존재하고 있다.
따라서 본 발명의 주요한 목적은 표준형 원자로에서의 신속한 연료 교환 및 실시를 가능케하는 원자로 구조체용 헤드 조립체를 제공하는 것에 있다.
이러한 목적을 고려한 본 발명은 연료교환 작업동안, 표준형 원자로 용기를 분해하고 다시 조립하는데 필요한 시간을 단축하기 위한 일체화된 원자로 헤드 조립체에 있어서, 상기 헤드 조립체는 원자로용기를 밀봉적으로 밀폐하는 압력용기 밀폐헤드와, 로심내의 제어봉 클러스터의 위치를 제어하는 제어봉 구동기구와, 그 제어봉 구동기구를 둘러싸고 그속의 냉각분위기를 유지하는 냉각 덮개와, 상기 제어봉 구동기구에 대한 측부지시를 제공함과 동시에 상기 제어봉 구동기구의 돌출을 방지하는 비래물차폐체(飛來物遮蔽體 : missile shield)와, 상기 헤드 조립체를 들어올려서 원자로 용기 위에 놓이게 하거나 그로부터 분리시키게 하기 위해 승강크레인을 상기 헤드 조립체에 부착하는 승강크레인 부착 수단과, 상기 헤드 조립체에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 상기 승강 크레인 부착수단을 상기 밀폐헤드에 연결시키는 복수의 수직 승강봉과, 스터드볼트 인장기구와 제거기구를 조작하는 복수의 호이스트 조립체(hoist assemblies)와, 상기 호이스트 조립체를 지지하는 지지 수단과, 상기 냉각덮개 내의 냉각 공기의 흐름을 지향시키기 위해 상기 냉각 덮개에 부착된 복수의 냉각팬과, 상기 헤드 조립체로부터 신속하게 분리 될수 있고, 상기 헤드 조립체와 작업대 사이에서 팽창된 케이블을 지지하게 되어 있으며, 상기 헤드조립체로부터의 신속한 분리를 용이하게 하기 위한 케넉터판을 포함함과 동시에 상기 덮개내로 관입되어 있는 장소와 상기 커넥터 판사이의 케이블을 지지하는 트레이를 포함하는 케이블 트레이 조립체와 일체로 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 이 배치에서는 원자로 상부 구조체의 구성요소 및 서브어셈블리의 대부분을 통합하고 단 하나의 승강구로 원자로 용기에서 떨어지는 일체화된 헤드조립체의 사용에 의하여 표준용 원자로에서 연료 교환하는 데에 필요한 시간이 실질적으로 단축된다.
본 발명은 첨부도면에 예시된 이하의 실시예에 따라 더욱 상세히 설명한다.
본 발명이 포함하는 기본적인 원자로 구성요소는 제어봉 구동기구를 가지는 압력 용기헤드, 승강구, 비래물차폐체, 승강봉, 냉각덮개, 케이블트레이 및 케이블, 냉각팬, 작업원스텐드, 그리고 호이스트 조립체이다. 이들의 구성요소의 구조 및 기능의 상세한 설명은 선행기술에 있으므로 여기에서는 생략한다. 이하의 설명은 표준형 원자로용의 개량 일체화된 헤드 조립체가 되는 이들 구성요소의 조합에 대하여 설명한다. 처음에, 표준의 일체화된 헤드 조립체로서 구체화된 본 발명은 상기의 신속 연료 교환 원자로의 헤드 조립체와 달리 상부 내부 구조물 조립체 또는 제어봉 클러스터는 포함되지 않는다. 그 이유는 이들의 서브어셈블리의 추가는 표준원자로 용기에 대한 큰 구조적 변경을 필요로하기 때문이다.
도면은 표준의 일체화된 헤드조립체를 도시한다. 3개의 다리를 가지는 헤드 승강구(12)는 비래물차폐체(14)에 핀으로 결합되어 있다. 이 비래물차폐체(14)는 원자로 용기헤드(18)에 장치된 3개의 승강봉(16)위에 지지되어 있다. 비래물차폐체(14)는 만일 중대한 문제가 발생했을 때에 제어봉 구동하우징을 방지하거나 차단하거나 하기 때문에 대체로 강철제의 육중한 보강판이다.
냉각 덮개(20)는 헤드의 상부에 직접 장치되고, 노심으로 출입하는 제어봉 클러스터의 동작을 제어하는 제어봉 구동기구(22)를 에워싸고 있다. 이 냉각 덮개(20)는 제어봉 구동기구(22)용의 냉각분위기를 주는 밀폐체를 확정하는 것과 동일하게 헤드 조립체용의 주지지구조체를 부여한다. 냉각팬(24)은 냉각덮개(20)에 직접 장치한다. 또 구조체에 강성을 부가하기 위하여, 또는 비래물차폐체(14)로부터 헤드(18)로 인상하중을 전달하기 위하여 승강봉(16)이 냉각덮개(20)내에 연결되어 있다. 케이블(26)은 제어봉구동기구(22)의 상부에서 표준의 일체화된 헤드 조립체(10)의 상부를 돌아서 구조체의 측면에 있는 커넥터판(28)까지 장치되어있다. 그리고 이 커넥터판(28)에서 그 케이블은 케이블트레이(30)를 따라 각 케이블 단자까지 설치되어 있다.
케이블트레이(30)는 표준형 원자로 발전소의 특정의 형상치수에 순응되도록 하기 위하여 신속 연료 교환원자로의 케이블트레이 보다 짧다. 케이블트레이는 원자로측의 일단에서 냉각덮개(20)위에, 다른 단에서 증기 발생기기(도시생략)위의 지지부재 상에 지지된다. 연료 교환 작업의 일부로서 케이블(26)은 커넥터판(289에서 분리되고 그리고 케이블 트레이(30)위에서 보관된다. 그리고 케이블트레이(30)는 원자로용기에서 떨어진 보관위치까지 작업대 단부에서 추후할 수 있다. 이 배치는 격납용기내의 배치가 케이블 트레이를 연료를 교환할 동안 헤드에 장치한 채로 둘 수 있게 구성한 신속연료 교환원자로의 케이블트레이 배치와는 다르다.
냉각덮게(20)는 함께 나사로 체결된 4개의 부분으로 형성되고, 이것은 신속 연료교환기 구조에서는 3개의 부분으로 구성되는 것과 대조적이다. 하부덮개(20a), 즉 제 1 부분은 용기헤드(18)의 상부에 직접 나사로 체결되어 있다. 이 하부 덮게(20a)는 용기헤드 절연계측 열전대열(도시생략)로 접근하여 보수를 가능케하는 복수의 도어(32)로 구성되고 있다. 또 이 하부 덮개(20a)는 제어봉 구동기구(22)를 에워싸고 냉각공기류를 지향하는 데에 사용되는 베풀체(도시생략)를 지지하고 있다.
중간 덮개(20b)는 하부 덮개(20a)의 상부에 나사로 체결되고 있다. 이 부분은 호이스트 지지체(34) 및 베출체를 지지한다. 호이스트 지지체(34)는 중간 덮개(20b)를 주회하는 2개의 트랙으로 구성된다. 바깥쪽의 트랙은 권상기 조립체(38)위의 주트롤리(main trollleys)(36)를 지지하고 있다. 안쪽의 트랙은 호이스트 조립체(38)용의 균형지지체로서 사용된다. 호이스트 조립체(38)는 연료 교환작업 동안 스터드 볼트 인장기구 및 스터드 볼트 제거기구를 기동하는 것에 사용된다.
상부 덮개(20c)는 중간 덮개(20d)의 상부에 볼트로 체결되어 있고, 또 배플체(도시생략) 및 복수의 제어봉 구동기구 냉각팬(24)을 지지하고 있다. 냉각팬(24)은 제어봉 구동기구(22)로 부터의 폐열을 옮기기 위하여 덮개(20)내에 공기를 순환한다.
상부 덮개(20c)의 주변을 에워싸는 트레이 조립체(20d)는 제어봉 구동기구 전원 및 계측용의 케이블(26)을 지지하는데에 사용된다. 제어봉 구동기구(22)에서, 또 열전대(도시생략)로부터의 케이블은 전선지지체(도시생략)에 따라 트레이 조립체(20d)에 들어간다. 그리고 모든 케이블은 케이블 트레이(30)를 트레이 조립체(20d)에 연결하는 커넥터판(28)에 집합하고 있다. 트레이 조립체(20d)및 커넥터판(28) 의 사용은 신속연료 교환 원자료에 대해서는 불필요한 순서이기는 하나 일체화된 헤드 조립체로부터의 케이블트레이의 신속한 분리 및 제접속을 쉽게 한다.
3개의 수직승강봉(16)은 용기헤드(18)에 핀으로 장치되어 있고, 그리고 길이에 따르는 2개의 위치에서 냉각덮개(20)에 장치되고 있다. 승강봉(16)은 크래인에 의하여 가해지는 승강력을 비래물차폐체(14)에서 용기헤드(18)에 전달하는 데에 유용한다. 승강봉(16)은 덮개(20)에 대하여 수직방향으로 움직일 수 있도록 구성되고 있으나, 수평방향으로의 운동은 제지되고 있다. 또 비래물차폐체(14)를 승강봉(16)의 위에까지 강하시킬 때의 가이드를 부여하기 위하여 승강봉(16)의 상단부(42)에는 탄환모양의 노우즈가 기계 가공되어 있다.
비래물차폐체(14)는 승강구(12)에 핀으로 장치된 승강래그(46)에 볼트로 체결된 원형평판(44)으로 구성된다. 평판(44)에는 제어봉구동기구 하우징 연장부(50)의 돌출을 가능케하기 위하여 모따기가된 복수의 구멍(48)이 형성된다. 이 배치는 제어봉구동기구(22)에 대한측부지지를 부여하고, 또 만일 중대한 고장이 발생했을 때 구동기구(22)의 어느한 부분이 격납용기(도시생략)를 관통하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 비래물차폐체(14)에 있는 구멍(48)은 장치공정을 쉽게 하기 위하여 모따기가 되어 있다. 일체화된 헤드 조립체(10)의 비래물차폐체(14)의 볼트체결 평판구조는 선행 기술에 있어서의 비래물차폐체의 용접성형패턴과는 다르다. 볼트체결 평판구조는 차폐체(14)의 생산성을 향상시키고, 보다 안전하고, 또한 보다 편리한 작업원의 작업면을 부여하고, 그리고 용접물에 통용되는 몇몇의 요건(미국 기계엔지니어 보닐러, 압력 용기 규칙학회(American Society of machanical engineers Boiler and Presseure Vessel Code), 제III부 참조)을 제거한다.
비래물차폐판(44)에 직접 볼트 체결된 작업원 스텐드(52)는 극 크레인 훅(도시생략)의 접속을 위한 승강구(12)의 환형부에 대한 안전하고 편리한 접근을 가능케 한다.
따라서 표준의 일체화된 헤드조립체는 연료교환 동안 표준원자로 용기를 조립하여 구리고 분해하는데 필요한 작업수를 감소하므로서 원자로 정지시간을 단축하고, 또한 인력요구를 감소시킬수 있는 간단하고 소형의 구조 장치를 제공한다.

Claims (6)

  1. 연료 교환 작업동안 표준형 원자로 용기를 분해하고 다시 조립하는데 필요한 시간을 단축하기 위한 일체화된 원자로 헤드조립체에 있어서, 상기 헤드 조립체는 원자로 용기를 밀봉적으로 밀폐하는 압력 용기 밀폐헤드(18)와, 로심내의 제어봉 클러스터의 위치를 제어하는 제어봉 구동기구(22)와, 그 제어봉 구동기구(22)를 둘러싸고 그 속의 냉각 분위기를 유지하는 냉각덮개(20)와 상기 제어봉 구동기구(22)에 대한 측부지지를 제공함과 동시에 상기 제어봉 구동기구(22)의 돌출을 방지하는 비래물차폐체(14)와, 상기 헤드 조립체를 들어올려서 원자로 용기위에 놓이게하고 또한 그로부터 분리시키기 위해 승강크레인을 상기 헤드 조립체에 부착하는 승강크레인부착 수단(12)과 상기 헤드 조립체에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 상기 승강크레인 부착수단을 상기 밀폐헤드(18)에 연결시키는 복수의 수직승강봉(16)과, 스터드 볼트 인장기구와 스터드 볼트 제거기구를 조작하는 복수의 호이스트 조립체(38)와, 상기 호이스트 조립체(38)을 지지하는 지지수단(34, 36)과 상기 냉각 덮개(20)내의 냉각 공기의 흐름을 지향시키기 위해 상기 냉각 덮개에 부착된 복수의냉각팬(24)과, 상기 헤드 조립체로 부터 신속하게 분리될 수 있고, 상기 헤드 조립체와 작업대 사이에서 팽창된 케이블을 지지하게 되어 있으며, 상기 헤드 조립체로부터의 신속한 분리를 용이하게 하기 위한 커넥터판(28)을 포함함과 동시에, 상기 냉각덮내개로 관입되어 있는 장소와 상기 커넥터판사이의 케이블을 지지하는 트레이(30)를 포함하는 케이즐 트레이 조립체(28,30)를 일체로 배치시킨 것을 특징으로 하는 일체화된 원자로 헤드 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각덮개(20)는 함께 결합되어 있고, 다른것의 상부에 또다른 하나가 포개져있는 복수의 부분(20a,20b,20c)으로 구성되고, 상기 냉각 덮개(20)의 하부 부분(20a)은 내부 장치로 통하는 복수의 문을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체화된 원자로 헤드 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비래물차폐체(14)는 상기 제어봉 구동기구위로 그 비례물차단체를 용이하게 설치하기 위한 복수의 구멍을 포함하고 있으며, 상기 냉각 덮개로 형성되는 외장제의 상부가 되는 것을 특징으로 하는 일체화된 원자로 헤드 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드조립체에 승강크레인을 부착키위한 승강크레인 부착수단(12)은 상기 비래물차폐체(14)에 부착된 삼발이형승강지지대를 포함하고 있으며, 그 승강 지지대는 승강 크레인으로부터 훅을 수용하기 위해 그 정점에 아이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 일체화된 원자로 헤드 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 승강봉(16)은 그위에 상기 비래물차폐체(14)의 설치를 용이하게하는 탄환형 노우즈(42)를 그 상부 단부에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 일체화된 원자로 헤드 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 호이스트 조립체(38)를 지지하는 지지수단(34,36)은 상기 냉각덮개(20)의 주변을 순환하고 그 덮개에 부착되는 두개의 동심통로를 포함하는 것을 특징으로 하 일체화된 원자로 헤드 조립체.
KR8202484A 1981-06-03 1982-06-03 일체화된 원자로 헤드조립체 KR890002381B1 (ko)

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