KR890003267B1 - 공간 격자삽입부를 설치한 원자로의 연료 집합체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공간 격자삽입부를 설치한 원자로의 연료 집합체

제1도는 핵연료 집합체에 설치되는 중앙 안내튜브장치의 부분 측면도.

제2도는 본 발명에 따른 공간 격자 삽입부가 설치된 중앙 계기 안내튜브의 부분측면도.

제3도는 본 발명에 따른 제1실시예의 사시도.

제4도는 본 발명에 따른 제2실시예의 사시도.

제5도는 본 발명에 따른 정지한 제2실시예의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 계기 안내튜브 12 : 공간 격자

14 : 계기 안내튜브새들 16 : 슬리이브

20 : 공간 격자 삽입부 22 : 삽입쇼울더(shoulder)

24 : 칼라(collar) 26 : 사각 삽입부

28 : 공간 격자 삽입부 30 : 삽입부

본 발명은 원자로용 핵연료 집합체에 관한 것으로, 특히 각각 서로 평행하게 다발로 지지된 가늘고 긴 원통형의 연료봉으로 된 핵연료 집합체에 관한 것이다.

이러한 핵연료 집합체는 일반적으로 연료 집합체의 길이를 따라 형성되는 일정한 간격에 공간 격자가 설치되어 있다. 공간 격자는 일반적으로 홈이 있는 얇은 금속판으로 만들어져 작게 칸을 막은 덮개판내에 결합되고 금속판의 교차점에서 용접되어 결합되어 있으며 상기 공간 격자는 연료봉을 지지하여 장착되게 도와준다.

특히 연료봉은 공간 격자의 금속판 연결에 의하여 형성된 사각 개구부를 통해 축방향으로 통과하고 각 격자의 격실에 있는 측면 벽에 형성된 경질성(비굴절성) 및 연질성(굴절성)의 스토퍼에 의해 위치가 고정된다.

실제 실행에 있어서, 제어봉 안내튜브와 계기 안내튜브는 연료봉 배열을 통하여 일정한 형식으로 간격을 두고 배치해 있고 안내튜브는 연료봉과 같이 가늘고 긴 원통체에 연료가 채워 있지 않다.

일반적인 배열에 있어서는 15×15행열의 연료봉이 배열되어 있고 연료봉 배열의 중앙부에는 중앙 계기 안내튜브를 위치시키기 위한 자리가 마련되어 있으며, 튜브에는 제어봉을 위치시키기 위한 자리가 마련되어 있으며, 튜브에는 제어봉을 위치시키기 위한 16개의 자리가 마련된다.

제어봉 안내튜브의 상단이 개구되어 여기를 통하여 제어봉을 연료 집합체에 주입하여 규칙적인 핵분열 반응이 일어나도록 한다.

이와 마찬가지로 계기 안내튜브의 하단이 개구되어 있고 여기를 통하여 계기 프로우브(probe)를 연료 집합체 속으로 집어 넣어 작동중에 연료 집합체내의 중성자 및 열적 조건을 감시한다. 이러한 안내튜브들은 각각의 상. 하부 선단에서 기계적 나사 결합이나 용접에 의하여 단단히 고정 설치된다.

이러한 선단 설치는 안내튜브 선단을 수용하고 연료 집합체를 거쳐 냉각수가 흐르도록 하는 통로를 이루도록 개구된 격자로 구성되었다.

일반적인 다른 구조의 형상은 원자로심(心)에 있는 연료 집합체의 위치 결정을 용이하게 하고 핸들링 장치와 공유 접촉을 하도록 상기한 격자들에 부착되어 있다.

상기 선단 설치중의 상단측에 하나 이상의 나선형의 스프링이 설치되어 연료집합체를 거쳐 흐르는 냉각수의 상승 흐름에 의하여 연료 집합체가 위로 올라오는 현상을 방지한다.

일반적으로 유통되는 연료 집합체에 있어서, 상기에서 설명한 공간 격자는 기계적인 나사 결합이나 용접에 의하여 상기한 안내튜브들에 단단히 고정되어 있다.

이러한 고정된 공간 격자에 대한 다양한 변화로서 기계적인 결합이나 용접등이 필요치 않은 부유격자장치가 있으나 대신 이는 방사선이 방사되는 동안 연료봉의 길이 방향으로 최소한 변화를 조절하기 위하여 안내튜브를 따라 자유로이 슬라이딩하도록 되어 있다. 중앙계기 안내튜브 둘레에 위치한 공간 슬라이브는 방사선의 방사시 공간 격자의 과도한 축방향의 이동을 방지하도록 설계되어 있다.

이러한 슬라이브는 일반적으로 공간 격자사이의 길이 방향으로 즉, 공간 격자와 격자사이의 길이 방향에 따른 간격내에 위치하며, 공간 격자가 축방향으로 변위할 수 있도록 하는 일정간격을 가지도록 인접하는 공간 격자사이의 거리보다 짧은 크기로 한다.

상기의 공간 격자는 방사시 연료봉 다발상에서 윗쪽으로 부유되는 현상이 발견되었고 이러한 현상은 인코넬(Inconel)로 만들어진 격자의 제3순환시에 발생된다. 지르칼로이 격자는 또한 한번 미끄러지기 시작하면 인코넬 격자를 이용할 때 발생하는 단편적인 소량의 이동보다 더 많이 움직이며 공간격자에 의해 제한되어지는 한계점까지 도달한다. 중앙계기튜브는 공간 격자 스트리프(strip)로 부터 형성된 새들(saddle)에 의하여 공간 격자안에 위치해 있으며, 이러한 새들은 공간 격자 스트리트의 바닥 가장 자리와 꼭대기에서 돌출된 돌출물 또는 움푹 들어간 것이다.

이러한 새들은 비교적 약하고 결과에 의해 윗쪽 방향으로 충분한 힘이 격자에 전달된다면 공간 슬리이브에 의해 안쪽으로 회전될 수 있다. 지르칼로이 격자 새들은 인코낼격자 새들이 약 반정도의 강도를 갖는다.

공간슬리이브는 작동순환시 각각 다른 시간에 하부 및 상부새들의 상.하단에 작용을 미친다.

격자에 의하여 공간 슬리이브에 큰 하중이 작용한다면 새들은 내부 방향으로 회전한는 외팔보로서 역활을 다하지 못하고 격자에 해를 입히게 된다.

인접한 연료 집합체에 대한 공간 격자의 상대 변위는 연료봉을 침식하게 하고 원자로심의 기하학적 현상을 불균일하게 한다.

그러므로 인접한 연료 집합체 사이에 격자가 서로 겹치도록 하기 위하여 현재의 상태보다 공간 격자의 축방향의 이동을 제한하기 위한 수단이 강구된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 가능한 여러장치가 개발되어 왔었다.

안내튜브에 공간 격자를 용접하는 것과 같은 직접 부착수단은 2가지 이유로 바람직하지 못하다.

즉, 상기 방법은 제작순서가 상당히 혼란스럽게 되고, 부유격자장치에 연관된 근본적인 장점을 상실시키며, 격자 이동을 제한하기 위하여 격장의 상.하부에 중앙 안내튜브 장치를 스웨징(swaging)하는 것은 편리한 대체적인 방법이지만 제조공정을 변경시키게 된다.

이에 대한 가장 좋은 방법은 격자를 부유시키고, 공간 슬리이브의 길이를 길게 하여 격자의 위치수정을 용이하게 하며, 중앙계기 안내튜브새들(특히 지르칼로이 공간 격자인 경우)을 튼튼하게 하여 가해지는 하중을 지지하도록 한다.

이에 본 발명은 상기한 제문제점을 해결하기 위하여 연료 집합체의 길이를 따라 위치하고 적어도 하나의 안내튜브에 대하여 제한된 이동을 하도록 하는 다수개의 공간 격자 및 중앙계기 안내튜브의 축에 대해 동심원상으로 위치하는 다수개의 공간 슬리이브를 가지는 원자로의 연료 집합체에 있어서, 중앙계기 안내튜브의 축에 대해 동심원상으로 공간 격자내에 위치하여 이의 축방향의 상부 선단을 따라 걸림턱이 있는 최소한 하나이상의 공간 격자 삽입장치를 가지는 연료 집합체를 제공하는 것으로서 본 발명을 첨부한 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 계기 안내튜브(10)에 대한 것으로서 공간 격자(12)가 중앙계기 안내튜브(10)에 위치해 있는 정면도이다.

상기에서 설명하였듯이 공간 격자(12)는 연료 집합체내에 있는 연료봉을 위치시키기 위하여 작게 칸을 막은 덮개판 형태로 제작된 홈이 있는 얇은 금속판으로 이루어져 있다. 중앙계기 안내튜브에서 이러한 공간 격자는 계기 안내튜브새들(14)을 가지며 이 계기 안내튜브새들은 공간 격자의 상.하단으로부터 돌출된 돌출부 또는 움푹들어간 요홈부가 되고 계기 안내튜브에 접해 있다.

공간 슬리이브(16)는 계기 안내튜브에 대하여 동심원상에서 축방향으로 인접한 2개의 공간 격자사이나 각 공간 격자의 격자 최상부와 최하부의 위.아래에 위치해 있다.

종래까지의 공간 격자는 순환 작동시 계기 안내튜브상에서 윗쪽방향으로 움직일수 있고 공간 슬리이브(16)에 축방향의 힘을 가하여 계기 안내튜브 새들(14)이 안쪽으로 회전하는 외팔보의 역활을 다하지 못하게 하고 공간 격자(12)에 해를 입히게 된다.

제2도는 중앙계기 안내튜브(10)에 대하여 동심원상에 위치한 공간 격자삽입부(20)를 도시하였다.

삽입쇼울더(22)는 연료집합체를 제작하는 동안 삽입부(20)가 아래로 내려와서 격자와 결속되도록 하고, 스포트 용접등에 의하여 격자 아래에서 삽입부에 연결되는 칼라(24)에 의하여 삽입부가 격자와 상방에서 결속되도록 한다.

또한 삽입부는 이탈을 방지하기 위하여 충분한 길이로 간단하게 제조될 수 있고,안내튜브 새들(14)에 용접할 수도 있다.

이들 각각의 경우에 있어서, 계기 안내튜브새들(4)이 삽입부에 의하여 설치된 내부지지대 및 캔틸레바 효과를 줄이는 안내튜브새들(14)의 감소된 돌출에 의해 하중이 가해지는 격자에 대하여 강하게 되는 동안 공간 격자삽입부(20)는 모든 격자를 통한 하중을 지지한다.

바람직한 실시예로서 공간 격자삽입부(20)의 외경을 제어봉 안내튜브와 동일하게 하며, 이는 제어봉 안내튜브새들의 중앙격자실에 있는 계기 안내튜브새들(14)로 대체될 수 있게 한다.

제3도에 도시된 바와같이 시각형태의 삽입부(26)를 사용할 수 있다.

본 발명의 장치는 위치를 조절하는 개량된 격자를 설치하기 위하여 연료집합체의 제조과정을 변화시킬 필요가 없는 장점이 있다.

공간 격자삽입부(20)는 연료 다발 집합체에 앞서 공간 격자(12)내에 위치하게 되고 영구적으로 부착시키고자 한다면 제조과정중 상기 지점에서 영구 고정시킬 수 있다. 공간 격자삽입부가 설치된 공간 격자(12)는 개방하여 키이(key)로 채우고 이 분야에서 공지된 방법으로 연료집합체내에 고정설치하되 키이의 길이방향에 따른 일부분은 삽입부에 의하여 구획된 두 중앙격리실 사이에서 사용되어야 한다.

연료봉 공간 슬리이브(16) 및 제어봉 안내튜브의 중앙계기 안내튜브(10)는 종래의 방법으로 체결하고 공간 슬리이브(16)는 원하는 격자위치를 결정하기 위하여 미리 설정된 길이보다 더 길게한다.

상기에서 설명한 중앙격리실 사이에서 사용되는 키이의 일부분은 만약 공간 격자삽입부를 통하여 통로를 설치한다면 포준키이로 대체할 수 있다.

제4도는 이러한 통로가 구체화된 공간 격자삽입부(28)를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 공간 격자삽입부는 일반적으로 계기 안내튜브가 공간 격자의 상부에서 고정 제한되는 것을 방지하게 되고, 부식문제가 야기 된다면 , 제5도에서와 같이 서로 각각에 대해서 120°로 배열된 3개의 돌출부를 가지는 수정된 삽입부(30)를 사용하고 삽입부의 자유단을 타원체로 하므로서 제한 수단을 강구할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 공간 격자삽입부는 많은 양의 위치 제한을 하여야 할 경우일지라도 부유격자 장치를 이용하므로서 간단하고 경제적인 수단을 제공하고 계기 안내튜브의 용접 또는 스웨징과 같은 바람직하지 않은 구조적 변경을 방지할 수 있으며, 계기 안내튜브새들의 축하중에 대한 변형의 문제는 해소된다.

더욱 원자로 연료 집합체의 제조과정이 본 발명의 실행에 의하여 많은 양이 변경되는 것이 아니다.

Claims (6)

1. 연료 집합체의 길이 방향에 따라 위치하고 적어도 하나 이상의 안내튜브에 대하여 제한된 이동을 하도록 하는 다수개의 공간 격자 및 중앙계기 안내튜브의 축에 대해 동심원상으로 위치하는 다수개의 공간 슬리이브를 가지는 원자로의 연료집합체에 있어서, 상기 중앙계기 안내튜브의 축에 대해 동심원상으로 공간 격자내에 위치하며 축방향의 상부 선단을 따라 걸림턱이 있는 최소한 하나 이상의 공간 격자 삽입부를 설치한 원자로의 연료 집합체.
2. 제1항에 있어서, 상기 삽입부는 축방향의 하부 선단에 위치한 칼라를 가지는 특징이 있는 것.
3. 제1항에 있어서, 상기 삽입부가 제어봉 안내튜브와 같은 외측 직경을 갖는 특징이 있는 것.
4. 제1항에 있어서, 상기 삽입부는 외측면이 사각진 특징이 있는 것.
5. 제1항에 있어서, 상기 삽입부가 이의 두측면에 따른 통로를 가지며, 상기 통로는 삽입부를 따라 서로에 대하여 축방향으로 떨어져 있고 이들 각각은 서로90°를 이루는 길이 방향의 축을 가지는 특징이 있는 것.
6. 제1항에 있어서, 상기 삽입부는 서로 각각에 대해서 약 120°로 배열된 3개의 돌출부를 가지는 타원체의 외측면을 가지는 특징이 있는 것.

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