KR910001979B1 - 원자로 하부노심 지지판의 연료 조립체 장착용 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 하부노심 지지판의 연료 조립체 장착용 장치

제1도는 제2도의 선 AA를 따라 수직 평면을 통과한 연료조립체의 단면도.

제2도는 제1도의 선 BB를 따라 절취한 연료조립체의 반단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부종단 2 : 케이스

3 : 하부종단 5 : 나사

10 : 안내관 15 : 차폐물

16 : 연료봉 18 : 하부 노심 지지판

19 : 개구 20 : 상부 노심판

23 : 고정부재 25 : 바아

26 : 소켓 28 : 가로대

31 : 개구 33 : 원추형 고정표면

35 : 가로대 38 : 타원형 노브

41 : 너트 43 : 스톱

본 발명은 원자로내의 하부 노심 지지판에 연료조립체를 장착하기 위한 장치에 관한 것이다.

가압 수형 원자로와 같은 원자로는 원자로 용기 내부에 나란히 배열되어 용기의 축에 대해 횡방향으로 배열되어 있는 하부 노심 지지판상에 놓이는 프리즘 형상의 배열로 형성된 노심을 구비하고 있다.

각각의 연료조립체는 두 종단들 사이에 위치하여 연료조립체의 종방향을 향하는 한 다발의 평행 연료봉으로 구성된다. 연료조립체가 종단중의 하나, 즉 하부 종단과 함께 노심 하부 지지판상에 놓이므로, 연료봉의 방향, 또는 연료조립체의 축방향은 수직이 된다. 각각의 연료조립체는 하부 노심 지지판상에 배열되어 이 판을 통과한 개구와 소통된다.

노심은 상부에서 노심 지지판에 평행한 수평판에 의하여 제한되며, 이것도 또한 각 연료조립체와 대향한 개구를 관통한다.

이와같은 식으로, 하부 노심판 밑에서 안으로 공급되는 원자로 냉각수, 이를테면 가압수는 바닥부터 최상부까지 연료조립체를 통과함과 동시에 연료조립체를 냉각시키고, 노심의 상부로부터 열교환기까지 열을 전달하도록 노심의 상부에서 나가게 되어 있다.

어떤 가압수형 원자로의 경우에 있어서, 노심의 횡단면에 균일한 메슈(mesh)를 형성하도록, 6각 횡단면을 갖고 원자로 노심속에서 차례대로 배열된다. 이 연료조립체는 작동중의 원자로 속에서 연료조립체들간의 측방향 간섭을 피하기 위하여 연속적으로 배열되어 있지 않다.

그러므로, 약 3밀리미터 정도의 틈새가 연료조립체의 외부 봉입물을 구성하는 6각 프리즘의 측면사이에 유지된다. 이 틈새는 상부판과 노심지지판상에 배열되고 연료조립체의 대응 종단에 제공된 하우징과 상호 동작하며, 연료조립체를 서로에 대해 측방향으로 적소에 유지시킬 수 있게 하는 스터드(stud)와 같은 중앙 설정 부재에 의하여 유지된다. 틈새는 중앙 설정 스터드와 그 하우징 사이에 제공되어야 하며, 일반적으로 1밀리미터 정도가 된다. 이 틈새들은 상부 노심판의 중앙 설정 스터드와 노심 지지 베이스의 대응 스터드간의 정렬이 일정하지 않은 것을 보완해주며 또 상부 노심판과 이 노심을 지지하기 위한 하부판 사이의 차등적인 신장 효과를 보상해준다.

또한, 축방향 틈새는 한편으로는 연료조립체 다른 한편으로는 노심을 지지하기 위한 하부판과 상부판 사이의 차등적인 신장에 기인하여, 축방향 간섭을 피하도록 제공되어야 한다.

바닥에서 최상부를 향해 고속으로 노심을 통과하는 냉각수는 연료조립체상에 그것을 상향 변위시킬 수 있는 수직력을 가한다. 따라서, 한편으로는 연료조립체 다른 한편으로는 상부판 또는 하부 노심 지지판간의 충격이 일차 펌프의 시동 혹은 중단시 발생할 수 있다.

이와같은 단점을 극복하기 위하여 신장으로 인한 상대적인 축방향 전위를 허용함과 동시에, 연료조립체 및 상부와 하부 노심판간의 충격을 방지하는 것을 가능하게 하는 보유 장치가 사용된다.

예를들면, 하부 노심 지지판에 대하여 상부 노심판을 보유하기 위하여 연료조립체의 상부와 상부 노심판 사이에 배열되고 아래로 향하는 수직력을 가하는 스프링이 사용되었다. 그러나, 이 스프링들은 연료조립체가 구조물상에 즉 각 종단들에 접합된 안내관 상이나 연료조립체 케이스상에 결과적으로 연료조립체를 죌 수 있는 압축력을 가한다.

또한, 노심 지지판의 상부면으로부터 돌출하여 그것에 단단히 고정된 부재에 의하여 하부 노심 지지판에 연료조립체를 고정시키는 것이 제안되어 왔다. 이 돌출 부재는 연료조립체의 구석에 배열되어 연료조립체에 의해 이송된 고정부재와 상호 작동하는 고정 표면을 갖는다.

그러나, 이러한 유형의 고정 장치는 부피가 크고 구조가 복잡하므로 노심속에 연료조립체를 위치시키기가 매우 어려워진다.

따라서, 본 발명의 목적은 연료조립체를 원자로 내의 하부노심 지지판에 고정하기 위한 장치를 제안하는 것으로, 상기 원자로는 원자로 용기 안쪽에 나란히 배열된 프리즘 형상의 연료조립체에 의해 형성된 노즐을 구비하고, 연료조립체의 종방향 또는 축방향으로 두 종단 사이에 설치되고 이 종단중 하나 즉 하부 종단을 거쳐 상부 노심 지지판상에 수직으로 놓여 이판에 제공된 개구와 소통되는 한 다발의 평행 연료봉으로 구성되며, 노심은 각 연료조립체의 구석에 있는 개구와 관통되는 상부 노심판에 의해 그것의 상부내에 제한되며, 이 고정 장치는 구조가 간단하고 부피가 작으며, 동시에 효율이 매우 높게 된다.

상기 목적을 위하여 본 발명에 따른 고정 장치는 연료조립체와 소통하는 하부 노심판에 개구 중앙 부분에서 이판에 고정되고, 고정 표면을 제공하는 축방향 개구를 가지는 고정부재와, 고정부재내의 개구와 꼭 들어맞는 형태를 가지며 그 중앙부에서 축방향으로 연료조립체의 상부 종단에 고정되는 신장가능한 슬리브와, 그 중앙부에서 축방향으로 연료조립체를 통과하는 안내관과, 안내관내에서 활주하도록 장착되고 관길이 보다 더 큰 길이를 갖고서 슬리브의 신장을 허용하고 또 비작동위치와 작동 위치 사이에서 바아(bar)의 축방향 변위에 의하여 고정부재에 슬리브를 고정하기에 충분한 직경을 갖고 슬리브를 신장가능하도록 슬리브내에 주입된 타원형 고정 노브(knob)에 그 하부 종단에서 단단히 고정된 바아, 그리고 바아가 작동 위치에 있을 때 바아의 상부 종단에 단단히 고정되고 승강 기구에 대하여 고정 표면을 갖고 연료조립체의 상부 종단상에 놓이는 소켓을 구비한다.

본 발명의 명확한 이해를 돕기 위하여, 가압수에 의해 냉각된 저감속 원자로에 사용된 6각 횡단면의 연료조립체에 대하여 본 발명에 따른 고정 장치는 첨부된 도면을 참조하여 제한되지 않은 실시예로써 설명하기로 한다.

제1 및 2도에 도시된 연료조립체는 최상부에서 바닥사이에 상부종단(1), 케이스(2) 및 하부종단(3)을 구비하고 있다. 6각 횡단면의 이들 세 부재는 나사(5)로 서로 연결된다.

상부종단(1)은 상부 종단(1)에 용접된 안내관(9)을 고정하기 위하여 원형 개구(8)를 가진다.

안내관(10)은 연료조립체의 중앙부에 고정되고, 그축은 연료조립체의 축(12)과 일치하며, 두 종단 사이의 전체 높이에 걸쳐 연료조립체의 축을 통과한다.

상부종단(1)도 축방향에서 연료조립체를 냉각하기 위하여 가압수의 순환을 가능케하는 개구(14)와 관통된다.

하부종단(3)은 케이스 내부에 삼각형 메슈를 가진 균일한 격자로 핵분열성 연료봉 또는 핵친화 연료봉(16)을 고정하기 위한 그리드(15)를 그 상부에서 이송한다.

각 연료봉(16)은 외주표면 주위에서 나선식으로 감긴 와이어로 구성된 스페이서에 의하여 격자속의 제위치에 유지된다. 이와같은 식으로, 감속비는 매우 낮게 유지되고 중성자 플럭스는 고온열 범위내로 유지된다.

저감속된 원자로에서는, 어느 비율의 핵연료 친물질, 이를테면 U235에서 감소된 우라늄은 핵연료 친물질로부터 핵분열성 물질을 생성하기 위하여, 연료조립체의 적정 부분과 노심의 적정 부분에서 배열된다.

그리드(15)위에 배열된 부분에서 관형상의 하부 종단은 연료조립체로 들어가는 가압수를 통과시킬 수 있게 한다.

이 하부 종단(3)은 하부 지지판(18)상에 놓이고 그것의 두께 전체에 걸쳐 이판을 통과하는 개구(19)와 소통돤다.

이와같은 식으로, 하부노심 지지판 아래에서 공급되는 가압수는 개구(19)에 의하여 이 지지판을 통과한 다음, 하부종단(3)에 의하여 연료조립체로 들어가는데 이 하부 종단은 연료조립체가 그리드(15)에 고정된 봉(16)과 접촉하기 전에 그것을 통과한다.

연료조립체가 제1도에 도시된 바와같이 하부 노심 지지판상의 적소에 있을때, 하부판(18)은 하부종단(3)에 제공된 개구내에 계합되는 도시되지 않은 중앙 설정 스터드를 이송한다. 이와같은 식으로, 연료조립체는 그 축(12)이 개구(19)의 축과 일치하도록 수직 위치에 놓여진다.

5mm 정도의 틈새(d)를 갖는 연료조립체 위에 배열된 상부 노심판(20)도 또한 연료조립체가 적소에 있을 때 상부 종단(1)에 제공된 대응 개구(22)내에 계합하는 중앙 설정 스터드(21)를 이송한다.

노심의 장전후, 상부 노심판(20)이 적소로 되돌려질 때, 모든 중앙 설정 스터드는 각 연료조립체내의 개구(22) 내부에 위치하게 된다.

하부 노심 지지판(18)에 연료조립체를 장착하기 위한 장치는 종단간의 높이 전체에 걸쳐 연료조립체를 통과하는 안내관(10)이외에도, 하부 노심판에 고정된 고정부재(23)와, 얇은 가요성판을 갖는 슬립의 형태로 연료조립체의 하부 종단에 고정된 신장가능한 슬리브와, 안내관(10)에서 활주가능하도록 장착된 바아(25)와 바아(25)의 상부 종단에 접합된 소켓(26)을 구비하고 있다.

고정부재(23)은 판(18)내의 개구(19)중앙에 설치되어 링(29)에 단단히 고정된 가로대(28)에 의하여 판(18)에 접합된 노브(knob)인 고정부재로 구성되며, 상기 링은 개구(19)주위에서 나사(30)에 의하여 판(18)에 고정된다.

노브인 고정부재(23)는 연료조립체의 축(12) 주위에서 회전 대칭인 개구(31)와 바닥을 향해 넓어진 원추형 고정 표면(33)을 갖는다.

하부종단(3)는 가로대(35)를 거쳐 중앙 허브(34)를 이송하며, 이 허브내의 중앙 개구는 노브인 고정부재(23)의 직경보자 약간 더 큰 직경을 갖는다.

신장가능한 슬리브는 나사 이음하고 핀(37)의 도움을 받아 고정함으로써 허브(34)내부에 고정된다.

이 슬리브는 슬리브의 상단에 단단히 고정되고 허브(34)에 그것을 고정할 수 있는 두개의 얇은 가요성판(24a,24b)을 구비한다. 가요성판(24a,24b)의 하부는 두 부분으로 고정 헤드를 구성하고, 이 가요성판이 제1도에 도시된 바와같은 분리 위치에 있을 때 노브인 고정부재(23)내부에 제공된 표면(33)과 접촉하게 되는 원추형 표면을 갖는다.

이 위치에서, 바아(25)의 하부 종단에 고정된 타원형 노브(38)는 가요성판(24a,24b)의 분리를 지속할 수 있게 해준다. 그러므로 적소에 타원형 노브(38)를 유지하는 것은 매우 고속으로 순환하는 냉각액의 영향을 받아 판(18)에 대하여 조립체가 수직으로 전위되는 것을 막는다.

하부 노심 지지판(18)에 의해 이송된 중앙 설정 스터드(비도시)의 길이는 이 가요성판(24a,24b)을 노브인 고정부재(23)내의 개구(31)안으로 삽입하기 전에 개구(19)에 대하여, 결과적으로 노브(23)에 대하여 연료조립체를 초기 중앙 설정할만한 크기이다. 허브(34)는 최종적으로 안내해주고, 또 수동 조작시 이 가요성판(24a,24b)을 보호한다. 이 허브(34)는 작동시 냉각액의 흐름에 의하여 발생된 진동으로부터 이 가요성판(24a,24b)을 보호한다.

슬라이딩 바아(25)는 고정부재(40)에 의하여 너트(41)에 단단히 고정되며, 상기 너트(41)는 그 중앙부에서 나사 이음으로 소켓(26)에 고정되고 작은 검사판(42)에 의해 검사된다.

따라서, 소켓(26), 바아(25) 및 타원형 노브(38)는 연료조립체에 대하여 축방향 전달 이동을 받을 수 있는 조립체를 형성한다.

상부 종단(1)에 고정된 스톱부(43)는 이러한 이동가능한 조립체의 상향 이동을 제한할 수 있게 한다.

제1도에 도시된 바와같이 이 조립체가 낮은 위치에 있을 때, 소켓(26)은 종단(1)의 상부 표면상에 놓이게 된다.

조립체가 높은 위치에 있을 때에는, 타원형 노브(38)가 신장가능한 슬리브의 헤드로부터 방출되며, 그 결과 얇은 가요성판(24a,24b)은 탄성력이나 수직방향에서 바닥으로부터 최상부로 연료조립체에 가해진 견인력의 영향을 받아 서로 접근할 수 있다.

노심에 연료조립체를 위치 설정하기 위하여, 노심이 하부 노심판상의 위치로 가게되고, 개구(19) 주위에 배열된 중앙 설정 스터드가 하부종단(3)과 계합하게 되고, 그리고 타원형 노브(38)가 신장가능한 슬리브의 헤드에 대하여 방출된 위치에서 유지되므로, 연료조립체가 하부 노심판상에 놓이게될 때, 슬리브는 연료조립체 무게의 영향을 받아 노브(23)에 계합한다. 그리고, 소켓(26), 바아(25) 및 타원형 노브(38)로 구성된 조립체는 판(18)에 연료조립체를 고정하기 위하여, 제1도에 도시한 바와같이 낮은 위치까지 낮추어진다.

노심의 장전이 완료되면, 판(20)은 노심위에서 제위치로 되돌려지고, 중앙 설정 스터드(21)는 연료조립체의 상부 종단에서 대응 개구(22)에 위치하게 된다.

소켓(26)이 연료조립체에 대하여 상부에서 약간 돌출한다면, 하부에서 타원형 노브(38)를 이송하는 가동조립체의 하향 이동에 의한 연료조립체의 고정 슬리브의 고정은 상부 노심판이 위치할 때 효과적일 수 있다.

연료조립체의 고정은 가압수의 순환에 영향을 받아 연료조립체가 수직 방향과 상방향으로 전위하는 것을 막을 수 있다.

연료조립체를 분해하기 위하여, 상부 노심판(20)이 상승한 후, 소켓(26)의 상부와 계합하게 되는 승강기구에 의하여 높은 위치로 이동가능한 조립체(26-25-38)를 상승시키는데 충분한다.

높은 위치에서, 타원형 노브(38)는 슬리브의 헤드로부터 방출되며, 그 결과 연료조립체가 노심으로부터 그것을 제거하기 위하여 상승되면 얇은 가요성판(24a,24b)은 서로 접근할 수 있다.

노브(23)내의 중앙 개구는 작은 검사판(42)이 철회된 후 타원형 노브(38)가 긴 바아와 함께 내부에서 밀릴수 있는 연장부(45)와, 슬라이딩 바아(25)가 파손될 경우에 풀려진 너트(41)를 구비한다. 이는 바아(25)가 파손된 경우에 슬리브를 고정하지 않을 수 있는데, 이 바아는 다음에 비작동되고 아마도 이 연료조립체를 제거할 수 없을 것이다. 중력이나 상술한 바와같은 드러스트에 의하여 타원형 노브(38)를 하우징(45)내로 떨어뜨리는 것은 모든 파손 경우에 슬리브의 가요성판(24a,24b)의 철회를 가능케한다.

그러므로, 본 발명에 따른 장치의 주요한 장점은 연료조립체 및 하부 지지판내의 개구의 중앙부에서 전체가 배열된 소용적의 장치를 사용하여 극히 간단한 방향조정에 의해 연료조립체를 매우 효과적으로 고정함과 동시에 제어 바아가 파손된 경우에 연료조립체를 제거할 가능성을 제공해주는 것이다.

본 발명은 지금까지 설명한 실시예로 국한되지 않고 모든 그의 변형체를 포함한다.

따라서, 신장가능한 슬리브는 두개 이상의 얇은 판을 구비하며, 이 얇은 판은 마디 접합되어 있고 유연하지 않으며, 신장 가능한 슬리브는 연료조립체의 하부 종단에 다른 방식으로 고정될 수 있으며, 또 소켓(26)은 제2도에 도시된 6각 형태와는 다른 형태로 될 수 있다. 이렇게 하면 이 소켓과 연료조립체 상부 종단의 내부 표면사이를 충분히 효과적으로 안내하게 된다.

마지막으로, 본 발명에 따른 장치는 저 감속된 원자로에 사용된 것과 같은 6각 횡단면의 연료조립체의 경우에 뿐만 아니라, 통상적인 가압 수형 원자로에 사용된 6각형 연료조립체 경우에 혹은 가압수형 원자로의 가장 공통적인 형태에 사용된 것과 같은 4각 횡단면의 연료조립체의 경우에 적용할 수 있다.

본 발명은 또한 액체 나트륨에 의해 냉각된 급핵분열성 원자로 연료조립체의 경우에 적용할 수 있다.

Claims (2)

1. 연료조립체의 종방향 또는 축방향으로 상부 및 하부 종단(1,3) 사이에 설치된 평행한 연료봉(16) 다발로 각각 구성되어, 판(18)에 제공된 개구(19)와 소통되어 하부종단(3)을 거쳐 하부 노심 지지판(18)상에 수직으로 놓여있으며, 상기 연료조립체의 각각은 개구(19)의 중심 부분에 고정된 고정부재(23)를 거쳐 상기 하부 노심 지지판에 연결되는 원자로 용기 내부에 나란히 배열된 프리즘 형상의 연료조립체와, 상기 하부 종단에 고정된 신장가능한 슬리브, 축방향으로 상기 연료조립체를 거쳐 통과하는 안내관내에 활주가능하게 주입되고 그 하단부에 바아의 축방향 이동에 의하여 상기 고정부재(23)상에 상기 슬리브를 연장하여 고정하기 위하여 충분한 지름을 갖는 타원형 노브(38)로 고정된 바아(25), 그리고 상기 바아(25)의 상단부와 고정되고 상기 바아(25)의 이동을 가능하게 하는 승강 기구를 위하여 고정 표면을 갖는 소켓(26)을 포함하는 유니트에 의하여 형성된 노심을 구비하는 원자로내의 하부 노심 지지판(18)에 연료조립체를 정착하기 위한 장치에 있어서, 상기 고정부재(23)는 그 하단에 폐쇄된 축방향 개구(31)를 갖고 상기 신장가능한 슬리브에 대한 고정 표면(33)을 제공하고, 상기 슬라이딩 바아(25)가 파손될 경우에 상기 신장가능한 슬리브를 고정하기 위한 타원형 노브(38)를 유지시키기에 충분한 크기의 하부에 연장부(45)를 갖는 것을 특징으로 하는 연료조립체 정착용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 신장가능한 슬리브는 상기 하부 종단(3)의 축과 내부를 따라 배열된 중앙 허브(34) 내부에 고정되고, 상기 허브(34)는 신장가능한 슬리브가 고정부재(23)내로 삽입될 때 슬리브를 보호 및 안내할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료조립체 정착용 장치.

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