KR910005069B1 - 핵연료봉 단부 플러그 용접장치 - Google Patents

핵연료봉 단부 플러그 용접장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

핵연료봉 단부 플러그 용접장치
제1도는 피복관이 용접챔버내로 들어갈 수 있도록 방해가 안되게 이동되는 하우징과 함께 본 발명 실시예의 입면도.
제2도는 용접위치에 있는 피복관과 동축으로 일렬로 정렬된 하우징의 오리피스와 함께 제1도의 도면.
제3도는 용접위치에 있는 피복관과 밀봉적으로 속박되는 동축으로 일렬배열된 오리피스의 봉인과 함께 제2도의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 핵연료봉 피복관 16 : 단부플러그
18 : 하우징 26 : 진공펌프
28 : 아암 62 : 제어기
본 발명은 일반적으로 원자로 연료봉 피복관에 단부 플러그를 용접하는 데에 관계하며, 특히 핵연료봉 피복관이 이와같은 용접을 하기 위한 위치에 있을 때 핵연료봉 피복관 내부에 진공을 만들기 위한 장치 및 이 진공장치와 통합하여 이와같은 용접을 하기 위한 시스템에 관계한다.
원자로의 노심은 다수의 연료집합체로 이루어져 있으며 각 연료집합체는 다수의 연료봉으로 이루어져 있다. 전형적인 원자로 핵연료봉의 관계적인 제조단계는 피복관에 핵연료 펠릿을 적재시키는 것으로 시작된다. 그런다음 하부단부 플러그가 피복관의 하부에 삽입되며 상부단부 플러그가 피복관의 상부에 삽입된다. 상부단부플러그는 축방향의 구멍을 포함한다.
삽입된 상부단부플러그와 함께 피복관의 상부가 용접 챔버내에 배치된다. 축방향의 구멍은 용접챔버 회전 정지부내의 호울에 인접한다. 연료봉내의 공기가 용접하는 동안 용접챔버내의 공기를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 용접챔버회전정지부내의 호울을 통하여 진공상태가 이루어진다. 이것은 진공펌프에 접속된 진공호오스의 한단부와 회전정지부내의 호울에 접속된 다른 단부를 가짐으로써 수행된다. 피복관은 상부단부 플러그의 원주용접이 수행됨에 따라서 회전된다. 그런다음 피복관은 하부단부플러그를 원주용접하기 위하여 별도 위치로 이동된다.
하부단부플러그가 피복관내의 대기를 용접챔버로 보내기 위한 축방향의 구멍이 없기 때문에 피복관내부에 진공을 만들지 않고 수행될 수 있다. 다음에 상부단부플러그의 축방향의 구멍을 통해 헬륨으로 연료봉의 내부를 가압하고 밀봉용접으로 축방향 구멍을 밀폐시키기 위해 또다른 위치로 이송된다. 상기 단계들은 갖가지 작업의 수행을 돕기 위하여 기계를 사용하는 것을 포함한다.
원주용접을 하는 동안 일어나는 보통의 결함은 피복관 내부직경의 언더커팅이다. 상부단부플러그를 원주용접하는 동안 연료봉의 내측에 진공을 만드는 것에 대한 부가적인 이익은 이와같은 결함을 최소화하는 것이다.
그러므로, 하부단부플러그의 원주용접을 하는동안 이 단부플러그에 대한 피복관 내경의 언더커팅을 최소화하기 위하여 피복관에 자동적으로 진공을 만드는 장치를 마련하는 것이 본 발명의 주요목적이다.
고려중인 이러한 목적에 대하여, 본 발명은 피복관이 상기 피복관의 다른 한 단부에 한 단부 플러그를 용접하기 위하여 적소에 있을 때 상기 피복관의 개방단부를 통해 상기 피복관 내부에 진공을 만들기 위한 장치에 관계하며, 상기 장치는 고정밑판으로 이루어지며, 테이블이 상기 밑판에 이동가능하게 배치되며, 상기 테이블이 상기 밑판상을 이동하도록 함께 결합되는 수단을 갖는 것에 있어서, 하우징이 상기 용접위치에 있는 피복관과 원형 오리피스를 동축으로 일렬배열하기 위하여 아암을 선회시킴으로써 상기 하우징이 이동가능하도록 적어도 하나의 상기 아암에 의하여 상기 밑판에 선회적으로 지지되는 상기 피복관의 상기 개방단부와 개방단부를 수용하는 제1위치와 상기 하우징이 상기 피복관으로부터 멀리 이동되는 제2위치 사이에 상기 아암을 선회시키기 위한 수단이 마련되며, 상기 하우징이 진공호오스에 의하여 진공펌프에 연결되며, 상기 테이블의 상기 아암회전과 상기 진공펌프와 작동을 미리 정해진 순서로 제어하기 위한 수단이 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첨부한 도면에서 단지 예시에 의하여 도시된 양호한 실시예의 다음 기술로부터 보다 쉽게 명백해질 것이다.
도면에 도시된 바와 같이 핵연료봉 피복관(10)은 피복관(10)의 하부단부에 삽입된 하부단부플러그(16)를 갖는다. 피복관의 상부단부는 개방되어 있지만 축방향의 구멍(14)을 가진 상부단부플러그(12)를 가질 수 있다. 삽입된 하부 단부 플러그(16)와 함께 피복관(10)을 용접챔버(48)내의 용접위치로부터 이리저리 이송시키기 위한 수단이 마련된다. 양호하게도 이와같은 피복관 이송수단은 피복관(10)의 종방향 이동을 위하여 피동로울러(50)집합을 포함한다. 이와같은 수단의 다른 것들에는 가동(可動)트레이, 콘베이어 벨트, 또는 그와 유사한 것들이 있다.
또한 피복관(10)이 용접위치에 있을 때 감지하기 위한 수단이 마련된다. 양호하게도 이와같은 수단은 연속 스위치(54)를 포함한다. 또 다른 양호한 수단은 용접위치에 있는 피복관의 하부단부플러그에 의하여 밀봉적으로 봉쇄될 용접챔버벽에 오리피스를 포함한다. 오리피스에 접속된 진공장치(진공펌프, 진공계 및 진공호오스)는 피복관이 하부단부플러그를 원주용접하기 위하여 적소에 있을 때 진공상태를 지시한다. 이와같은 수단의 다른것들에는 통상의 위치지시 스위치 및 그와 유사한 것들이 포함된다.
용접위치에 있는 피복관(10)을 종축에 관하여 회전시키기 위한 수단이 포함된다. 양호하게도 이와같은 피복관 회전수단은 동력회전가능 척(52)을 포함한다. 다른 수단에는 모우터 또는 유사한 것에 의하여 구동되는 인장벨트가 있다.
용접챔버(48)는 용접기(56)의 부분인 용접 팁(58)을 갖는다. 또한 용접기(56)는 전원장치(60)을 갖는다. 전형적으로 용접은 TIG(tungsten inert gas)용접법에 의하여 수행된다. 피복관이 피복관 감지수단에 의하여 지시된 바와 같이 용접을 위한 적소에 있을 때 삽입된 하부단부플러그(16)를 피복관(10)에 원주 용접하기 위하여 용접립(58)이 배치된다. 그러므로, 용접 팁(58)은 삽입된 하부 단부 플러그(16)와 용접위치에 있는 피복관(10)과의 보통원형으로 노출된 공동경계위치에 근접하여 배치된다.
핵연료봉피복관(10) 내부를 진공시키기 위한 장치는 앞절애 기술한 것과는 다른 용접장치 및 피복관 급송(急送)으로 사용될 수 있다. 진공장치는 진공관이 삽입된 단부플러그를 진공관의 다른 단부에 용접시키기 위하여 적소에 있을 때 진공관의 개방단부를 통해 진공을 이룬다. 본 발명의 진공장치는 기밀하우징(18), 진공호오스(24), 진공펌프(26), 하우징 위치 조정 수단 및 제어기로 이루어진다.
기밀하우징(18)은 피복관(10)의 개방단부와 밀봉적으로 속박가능한 밀봉부(22)와 함께 보통 원형 오리피스(20)를 갖는다. 밀봉부(22)는 종측방향으로 피복관(10)을 회전할 수 있어야 하며 이러한 목적을 위하여 ＂0＂링 부재를 가질 수 있다.
진공호오스(24)는 하우징(18)에 연결된 한단부와 진공펌프(26)에 연결된 다른 한 단부를 갖는다.
기계화된 하우징 위치조정수단이 용접위치에 있는 피복관(10)의 개방단부와 오리피스의 밀봉부(22)를 밀봉적으로 속박하는 제1위치와 피복관(10)으로부터 밀봉부(22)를 분리하는 제2위치사이에 하우징(18)을 배치한다. 양호하게도 이와같은 하우징 위치조정 또는 배치수단은 고정밑판(40), 가동테이블(38), 아암(28), 아암회전접속수단, 아암회전수단 및 테이블이동수단을 갖는다. 가동테이블(38)은 고정밑판(40) 상부에 배치된다.
아암회전접속수단이 아암(28)의 한 단부를 테이블(38)에 접속시킨다. 양호하게도 이와같은 수단에는 힌지접속장치(30)가 포함된다. 아암(28)의 다른 한 단부가 하우징(18)에 접속되며 하우징(18)은 테이블(38)에 관하여 아암(28)을 아암회전접속수단(예로써, 힌지접속장치(30)) 둘레를 회전시킴으로써 용접위치에 있는 피복관(10)과 오리피스(20)를 동축으로 일련배열하기 위하여 위치조정이 가능하다. 단지 하나의 아암으로 하우징에 확고하게 접속시킴으로써 오리피스(20)와 피복관(10)의 동축정렬을 가능케 한다. 양호하게도 세 개의 링크(29)(덧붙이자면, 아암(28))가 한 단부에서 테이블(38)에 힌지로 움직일 수 있도록 접속되며 다른 한 단부에서 하우징(18)에 힌지로 움직일 수 있도록 접속된 링크(29) 및 아암(28)의 각각과 함께 사용되며 일반적인 평행육면체의 정점을 형성하기 위하여 배치된 힌지접속장치(30)가 함께 사용된다. 이와같은 양호한 배열로 링크(29) 및 아암(28)이 힌지접속장치(30)에 관하여 회전하는 동안 하우징(18)이 테이블(38)과 보통 평행으로 남아있을 것이다.
아암회전수단은 테이블(38)에 관하여 아암(28)이 아암회전 접속수단(예로써 결합된 힌지접속장치(30))둘레를 회전하도록 한다. 용접위치에 있는 피복관(10)과 오리피스(20)를 동축으로 일렬배열하기 위하여 하우징(18)을 배치시키는 제1위치와 종방향으로 확장된 용접위치에 있는 피복관(10)과의 교차를 피하기 위해 하우징(18)을 배치하는 제2위치 사이에 회전수단이 마련된다. 제2위치는 피복관(10)이 용접후에 용접챔버(48)내에 존재할 때 하우징(18)과 피복관(10)사이의 충돌을 방지한다.
양호하게도, 아암(28)은 종방향의 슬롯(32)을 가지며 아암회전수단은 피스톤(34)이 슬롯(32)에서 아암(28)에 이동가능하게 접속된 자유단부를 갖는 수압실린더와 같은 테이블(38)에 고착된 동력실린더(예로써 압축공기식, 수압식 등)를 갖는다. 다른 아암 회전수단에는 테이블에 고착되어 있으며 샤프트를 가지며 힌지 접속장치를 회전시키는 모우터 또는 그와 유사한 것이 포함된다.
테이블 이동수단은 용접위치에 있는 피복관910)에 평행하며 공면인 선을 따라 밑판(40)위에서 앞뒤로 테이블(38)을 이동시킨다. 용접위치에 있는 피복관의 개방단부와 동축으로 정렬된 오리피스(20)의 밀봉부(22)를 밀봉적으로 결합하는 제1위치와 용접위치에 있는 피복관(10)의 개방단부로부터 동축으로 정렬된 오리피스(20)의 밀봉부(22)를 분리하는 제2위치 사이로 테이블(38)이 이동된다. 양호하게도, 테이블 이동수단은 피스톤(42)이 테이블(38)에 접속된 자유단부를 갖는 수압실린더(44)와 같은 고정시킨 동력실린더를 갖는다.
진공장치는 미리 정해진 방법으로 아암회전수단, 테이블이동수단, 및 진공펌프(26)를 제어하기 위한 제어기를 갖는다. 예로써, 피복관(10)이 용접을 하기 위하여 적소에 있을때 제어기는 아암회전수단에 대하여 피복관(즉, 제1위치)과 오리피스(20)를 동축으로 정렬하도록 명령하며 그런다음 테이블회전수단에 대하여 테이블(즉, 제1위치)의 개방단부와 동축으로 정렬된 오리피스(20)의 밀봉부(22)를 밀봉적으로 결합시키도록 명령하며 다음에 진공펌프를 작동시킨다. 용접이 완수될 때 제어기는 진공펌프를 정지시키며 다음에 테이블 이동수단으로 하여금 피복관(즉, 제2위치)으로부터 밀봉부(22)를 분리시키도록 명령하며 아암회전수단에 대하여 작동개시위치(즉 제2위치)로 귀환하도록 명령한다. 양호하게도 이와같은 제어기는 본 기술에 숙련된 사람들에게 잘 알려진 바와같이 미이크로프로세서를 진공펌프 및 수압실린더와 결부시키기 위하여 관련된 주변장치와 함께 마이크로프로세서를 갖는다.
이와 같은 제어기의 다른 것으로서는 본 기술에 숙련된 사람들에게 잘 알려진 바와같이 위치지시 스위치, 릴레이, 및 그와 유사한 것들이 있다.
또한 진공장치는 동축으로 정렬된 오리피스(20)의 밀봉부(22)가 용접위치에 있는 피복관(10)과 밀봉적으로 결합될 때 용접위치에 있는 피복관(10)내부의 진공을 측정하기 위한 수단을 갖는다. 진공측정수단은 하우징(18)과 진공펌프(26)사이의 진공호오스(24)에 연결된 진공계(46)를 포함한다.
진공장치는 또한 이전에 논의된 단부플러그 원주용접장치를 포함하며, 제어기는 진공측정수단 및 피복관의 감지수단을 감시하며, 피복관 이송수단과 연료봉 회전수단 및 용접전원장치를 미리 정해진 방법으로 제어한다. 예로써, 앞절에서 제어수단을 더욱 한정하기 위하여 논의된 것과 유사한 부가적인 장치로서 확장된 제어기는 다음 방법으로 용접작업 및 진공조절을 할 수 있다. 제어기(60)는 용접되지 않은 피복관을 용접위치에 이송하기 위하여 피복관 이송수단(로울러; 50)을 작동시키며(제1도); 그 다음에 제어기(62)는 제1위치에서 하우징(18)을 회전시키기 위하여 아암회전수단(수압실린더; 36)을 작동시키며(제2도); 그런다음 제1위치로 테이블(38)을 이동시키기 위하여 테이블 이동수단(수압실린더; 44)을 작동시키며(제3도), 피복관(10)을 종방향으로 회전시키기 위하여 피복관회전수단(척; 52)을 작동시키며, 피복관용접위치감지수단(스위치; 54)이 피복관이 용접위치에 있음을 지시할 때 진공상태를 이루기 위하여 진공펌프(26)를 작동시키며; 그런다음에 제어장치(62)는 진공감지수단(진공계; 46)이 미리 계산된 진공수준을 지시할 때 용접전원장치(60)를 작동시킨다. 마찬가지로 제어기(62)는 용접전원장치(60)를 정지시키며, 피복관 회전장치(턱; 52)를 정지시키며, 진공펌프를 정지시키며, 테이블을 제2위치로 이동시키기 위하여 테이블 이동수단(수압실린더; 44)을 작동시킨 다음에(제2도), 삽입된 단부플러그(16)가 용접위치에 있는 피복관(10)에 원주용접될 때 하우징(18)을 제2위치로 회전시키기 위하여 아암회전수단(수압실린더; 36)을 작동시키며(제1도); 그런다음 제어기(62)는 하우징이 제2위치에 있을 때 용접된 피복관을 용접위치로부터 이송시키기 위하여 피복관이송수단(로울러; 50)을 작동시킨다. 예로써 용접의 완수는 용접전원장치가 작동된 후 연료봉 회전수단의 완전한 회전에 의하여 신호된다.

Claims (7)

  1. 핵연료봉 피복관(10)이 그 피복관(10)의 한단부에 단부플러그(16)를 용접하기 위한 위치에 있는 경우, 그 피복관(10)의 한 개방단부를 통해 그 내부에 진공을 이루게 하며, 고정밑판(40)과 그 밑판(40)에 이동 가능하게 배치된 테이블(38)로 이루어지며, 상기 밑판(40)에 상기 테이블을 이동시키기 위하여 함께 결합된 수단(42,44)을 갖는 장치에 있어서, 적어도 하나의 아암(28)에 의하여 상기 밑판(40)에 회전적으로 지지되는 상기 피복관(10)의 상기 개방 단부와 밀봉적으로 결합 가능한 밀봉부(22)와 함께 보통 원형 오리피스(20)를 가져서, 상기 용접위치에 있는 피복관(10)과 상기 오리피스(20)를 동축 정렬하기 위하여 상기 아암(28)의 회전에 의하여 이동 가능하도록 되어 있는 하우징(18); 상기 오리피스가 상기 피복관(10)의 개방단부를 수용하는 제1위치와 상기 하우징이 상기 피복관(10)으로부터 이동된 제2위치 사이에 상기 아암(28)을 회전시키기 위한 수단을 포함하는데, 상기 하우징(18)은 진공호오스(24)에 의하여 진공펌프(26)에 연결되며; 상기 회전 수단은 상기 아암(28)의 회전, 상기 테이블(38)의 이동 및 상기 진공펌프(26)의 작동을 미리 정해진 순서로 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 단부플러그 용접장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동축으로 정렬된 오리피스(20)의 상기 밀봉부(22)가 상기 용접위치에 있는 피복관(10)과 밀봉적으로 결합될 때, 상기 용접위치에 있는 피복관(10) 내부의 진공상태를 측정하기 위한 수단(46)이 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하우징(18)은 3개의 평행링크(28,29)에 의하여 상기 테이블(38)에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아암(28)중 어느 하나가 종방향의 슬롯(32)을 가지며, 상기 테이블(38)에 고착된 작동 실린더(36)는 상기 슬롯(32)에 결합된 자유단부를 갖는 연료봉(34)을 구비한 피스톤을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 테이블은 그 테이블(38)에 접속된 연료봉(42)을 구비한 피스톤을 갖는 고정된 작동 실린더(44)에 의하여 이동 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 피복관(10)이 용접을 위해 적합한 위치에 있는 경우를 감지하기 위한 수단(54); 축 주위로 상기 용접위치에 있는 피복관을 회전시키기 위한 수단; 및 상기 삽입된 단부플러그(16)와 상기 용접위치에 있는 피복관(10)과의 연결부 근처에 배치된 용접팁(58)을 갖는 용접기(56)를 구비하는데, 상기 제어기(62)는 상기 진공측정수단(54)를 감독하며, 상기 피복관 위치 감지수단은 미리 정해진 순서로 상기 피복관 이송수단(50) 상기 피복관 회전 수단 및 용접 작업을 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어기(62)는 용접되지 않은 피복관(10)을 순서적으로 상기 용접 위치로 이송시키도록 상기 아암(28,29)을 하여금 상기 피복관 용접위치 감지 수단(54)에 의해 상기 피복관(10)이 상기 용접위치에 있음이 지시될 때, 상기 하우징(18)을 상기 제1위치로 이동시키게 하고, 상기 테이블을 상기 제1위치로 이동시키게 하며, 상기 피복관(10)을 회전시키게 하고, 진공상태를 끌어들이도록 하며, 그리고 상기 진공감지수단(46)이 미리 소정의 진공 수준을 지시할 때, 용접전원장치(60)를 작동시키게 하며, 원주용접이 끝난 후 상기 용접전원장치(60)와 상기 피복관회전수단 및 상기 진공펌프(26)를 정지시키게 한 다음, 상기 테이블(38)을 상기 제2위치로 이동시키게 하며, 상기 하우징(18)을 상기 제2위치로 회전시키게 하며, 끝으로 상기 용접위치로부터 상기 용접된 피복관(10)을 이동시키게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1019840001033A 1983-03-01 1984-02-29 핵연료봉 단부 플러그 용접장치 KR910005069B1 (ko)

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KR840008198A KR840008198A (ko) 1984-12-13
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