KR910005137B1 - 제어봉 클러스터 작동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

제어봉 클러스터 작동장치

제1a도는 작동장치 하부단부의 수직단면도.

제1b는 제1a도의 F방향에서 본 수직단면도.

제2a도는 작동장치 상부의 수직단면도.

제2b도는 제2a도의 피보팅 핑거와 이들 작동장치의 부분확대도.

제2c도는 제2a도의 제2작동봉 상단부의 부분확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유체 밀폐부 2, 3 : 작동봉

4 : 환상형 공간 5, 20 : 부싱

7 : 놉 10 : 스터드

12 : 로킹 슬리브 19 : 타원형 놉

22 : 로울러 24, 46 : 스프링

27, 28 및 29 : 전자기 코일 30, 34 : 포올

41 : 핑거 45 : 작동장치

53: 후킹홈 60 : 베어링면

본 발명은 원자로 노심내에 위치하는 연료 집합체내로 이동하는 두 개의 제어봉 클러스터를 작동시키는 장치에 관한 것이다.

가압수형 원자로를 더욱 높은 연료 이용율로 작동시키기 위한 한 방법으로, 원자로 작동 사이클동안 원자로 노심내의 중성자 에너지 스펙트럼을 변화시키는 방법이 제안되었다. 예로써, 프라마토메사가 1982년 10월 27일자로 출원한 프랑스공화국 특허출원 제8218011호에는 중성자 흡수 물질로 구성되는 봉 클러스터가 원자로 작동 사이클의 제1기간동안에 노심내로 삽입되는 한 방법이 소개되어 있다. 이와 같은 방법에서 중성자 스펙트럼은 노심내 감속재 용량 감소와 저-에너지 중성자 흡수에 의해 경화된다. 원자로 작동 사이클의 제2기간동안, 흡수봉 클러스터는 원자로 노심으로부터 추출되고 제1기간동안 형성된 핵분열성 물질이 소모된다. 상기 봉은 중성자 충격에 의해 핵분열성 물질로 전환되는 핵친화성 물질로 구성된다.

1982년 10월 27일 출원한 프랑스공화국 특허출원 제8218012호에는, 특히 핵친화성 물질로 구성된 봉 클러스터 조합체를 이용하여 원자로 작동 사이클동안 중성자 스펙트럼을 변화시킴으로써 높은 효율을 갖는 원자로가 소개되어 있다.

이와 같은 원자로에 있어서, 연료 집합체내로 삽입되는 중성자 흡수봉 클러스터로 구성된 제어봉은 작동사이클의 제1기간동안 원자로 노심을 형성하는 연료 집합체내로 완전히 삽입되는 핵친화성 봉 클러스터와 함께 사용된다. 특히, 원자로 작동을 제어하는 흡수봉 클러스터와 핵친화성 봉 클러스터는 원자로 노심내에 위치한 동일한 연료 집합체에 연결된다.

사실, 원자로 노심은 가압수로 가득 채워진 원자로 용기내에서 수직으로 나란히 배치되는 길다란 연료봉 다발로 형성되는 연료 집합체로 구성된다.

상기 다발에서 일부 연료봉은, 제어 바아를 형성하는 제어봉 조합체 또는 핵친화성 봉 조합체가 수직으로 이동되는 안내관으로 대체된다. 노심내에 배치되는 두종류의 연료 집합체중 하나의 연료 집합체에는 흡수 제어봉 클러스터와 핵친화성 봉 클러스터가 동시에 삽입되는 반면, 다른 연료 집합체에는 노심이 안내관에 의해 통과되는 것을 방지하는 플러그 클러스터를 제외하고 제어봉 및 핵친화성 봉 클러스터가 삽입되지 않는다. 상기 흡수봉은 연료 집합체내에 위치하는 안내관의 제1조합체내로 삽입되는 한편, 상기 핵친화성 봉은 안내관의 제2조합체내로 삽입된다.

원자로 작동을 제어하는데 사용되는 흡수봉 클러스터는, 이들을 위로 연장시켜 원자로 용기의 내부와 서로 통하는 유체 밀폐부내로 이동시키는 길다란 작동봉에 연결된다. 상기 유체 밀폐부내에는 작동봉과 이의 하단부에 연결된 흡수봉 클러스터의 수직 운동을 제어하고 이를 유지하는 장치가 배치된다. 클러스터의 수직 운동을 제어하는 이러한 장치는, 일반적으로, 이동 포올(pawl)과, 전자기적 코일에 의해 활성화되는 유지 포올의 조합체로 구성된다. 또한, 상기 작동봉은 상기 작동봉을 유지하거나 이동시키기 위해 포올의 톱니와 맞물리는 흠이 외면에 형성되도록 설계된다.

흡수봉 조합체의 작동봉은 상기 봉과 상기 클러스터를 분리할 수 있게 연결시키는 연결장치를 하부에 포함하여, 서로 연결된 상기 봉과 클러스터는 예로써, 연료 교체동안 감압되어진후 상기 원자로 용기를 개방시킴으로써 서로 분리된다.

두 클러스터가 동일한 집합체에 연결될 경우, 제2클러스터는 분리되는 상기 클러스터의 작동봉에 의해 위로 연장된다.

제어봉 클러스터는 이들 운동을 보장하는 안내관의 네트워크와 동일한 네트워크에 배치되고 상부에 조합체 놉을 포함하는 고정부에 연결될 평행봉으로 구성된다.

연료 집합체가 두 형태의 클러스터를 구비할 경우, 두 개의 놉은 동축으로 배치되고 핵친화성 봉의 고정부는 흡수봉의 고정부 아래에 배치된다. 따라서, 원자로 작동 사이클의 제1기간동안 핵친화성 봉이 완전히 삽입될 때, 상기 흡수봉은 상기 핵친화성 봉과는 독립적으로 이동하게 된다.

작동봉과 클러스터의 고정부를 분리할 수 있게 연결시키는 연결장치는 클러스터의 놉내에서 연장되는 부싱(bushing)으로 구성되며, 상기 부싱은 작동봉내에 이와 동축으로 중앙에 배치된 핸들링 봉에 의해 연장되며, 타원형 놉을 구비한 핸들링봉 단부는 상기 연장부싱을 분리시킨다.

한편, 프랑스공화국 특허공보 제2, 106, 373호에는, 하나의 연료 집합체를 위해 두종류의 동축 클러스터, 즉 원자로 노심내에서 제어적으로 이동되는 제어 클러스터와, 원자로 작동을 정지시키기 위해 노심내로 최대 위치까지 삽입되는 차단 클러스터를 포함하는 원자로용 제어장치가 이미 공개되어 있다.

여기에 공개되어 있는 이러한 장치는 이미 이전에 언급된 개선된 원자로에 적용되지 않는다는 사실외에도, 상기 장치는 아주 복잡할 뿐아니라 상기 차단봉을 상부 위치에 유지시키기 위해선 부가적인 전자기 코일을 필요로 한다.

상기 차단봉은 원자로가 작동하는 동안은 항상 상부 위치에 배치되어야 하므로 작동봉 위에 배치되는 반면, 이전에 언급된 원자로에서의 핵친화성 봉은 원자로 작동 사이클의 제1기간동안 연료 집합체내로 완전히 삽입되는 하부 위치에 놓여진다.

따라서, 동일한 연료 집합체에 관련되는 두종류의 제어봉 클러스터의 수직 방향에는 배치되지 않지만, 하나의 클러스터를 연료 집합체내에 완전히 삽입되어 있는 다른 클러스터에 대해 독립적으로 이동시키며, 제1제어봉 클러스터를 제어 이동시키는데 있어서, 어떠한 부가적인 모터 구동수단도 포함하지 않는 간단한 구조를 갖는 작동 장치가 본 발명에 의해 기술된다.

본 발명은 원자로 동작동안, 클러스터가 삽입되는 수직 배열된 연료봉 다발로 형성된 집합체로 이루어진 원자로 노심에 가압수가 채워진 용기를 포함하며 원자로 노심내에 위치하는 동일한 연료 집합체내에서 수직으로 이동가능한 두종류의 제어봉 클러스터를 작동시키는 작동장치에 관한 것으로, 상기 클러스터중 하나는 흡수봉 삽입을 수정하는 수직운동으로 원자로 작동을 효과적으로 제어하는 중성자 흡수봉을 포함하며, 다른 하나는 상기 제1클러스터와는 독립적인 운동으로 일부작동 사이클 동안만 연료 집합체내에 완전히 삽입된 상태로 유지된다. 각각의 클러스터는 서로 평행하게 배치되어 고정부에 부착되는 봉조립체로 구성되며, 상기 장치는 상기 제1 및 제2클러스터에 각각 연결되는 수직으로 연장된 두 개의 작동봉과, 제1클러스터의 작동봉을 유체 밀폐부내로 수직이동시키고 이를 유지시키는 장치와, 각각의 클러스터에 연결되는 각각의 작동봉을 분리할 수 있게 연결시키는 연결장치를 포함하여, 상기 제1클러스터를 제어 이동시키고 상기 제2클러스터를 연료 집합체내로 완전히 삽입시키며 또한 부가적인 모터 구동장치를 포함함이 없이 두 개의 클러스터를 위치 제어토록 한다.

이를 위해, 제1클러스터의 작동봉, 즉, 제1작동봉은 상부에서 혹핑거를 상기 작동봉의 내부 공간으로나 이와는 반대의 후퇴위치를 돌출시키기 위해 이를 가로방향으로 이동시키는 실린더형 슬리브와, 상기 작동장치가 스프링에 의해 작동봉에 대해 상부위치로 유지되는 핑거의 폐쇄위치와 제1작동봉의 상향운동이 종결될 때, 유체 밀폐부의 일부 내면상에 접하게 되는 베어링 면에 힘입어 작동장치가 하부 위치로 이동되는 핑거의 개방위치 사이에서 축방향으로 미끄러져서 작동봉 상단부에 계합되는 핑거의 작동장치를 포함한다.

또한, 제2클러스터의 작동봉, 또는 제2작동봉은 두 개의 작동봉 사이에 형성된 환상형 공간내의 가압수 통로를 제한하고 제1작동봉내에서 피스톤으로 구성되어 제2작동봉을 효과적으로 안내하는 최소한 두 개의 밀폐부와 계합하는 넓은 부분과, 상기 제1작동봉에 의해 작동하는 핑거를 위한 훅 홈과, 제2봉의 상향운동이 종결될 때 핑거의 훅 위치에서 제2작동봉을 정지시키는 돌출부를 포함한다.

최종적으로, 상기 유체 밀폐부는 상부에 감압 밸브를 포함한다.

본 발명에 대한 이해를 도모키 위해 수반된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1a도는 일부 유체 밀폐부(1)를 도시한 것으로, 상기 밀폐부의 하부 단부(도시안됨)는 유체 밀폐부 내부와 가압수로 가득 채워진 용기 내부로 서로 통하도록 용기 커버에 부착된다.

제어 클러스터와 스펙트럼 변화 클러스터의 작동봉(2, 3)은 유체 밀폐부(1)의 축을 따라 중심에 배치된다.

내부 작동봉(3)의 외경은 두 작동봉 사이에 환상형 공간(4)이 생기도록 결정된다.

하부 단부에 두 개의 유연한 날개깃(5a, 5b)을 포함하는 결합부싱(5)은 작동봉(2) 하부에 부착된다. 상기 유연한 날개깃(5a, 5b)은 제어 클러스터의 놉(7)에 형성된 홈내로 삽입되는 내부 표면 돌출부(6)를 포함한다. 상기 놉(7)은 실린더형 슬리브(8)에 의해 제1도에 도시된 장치아래에 수직으로 배치되는 연료 집합체의 안내관의 제1조합체로 삽입되는 장치로서 제어봉이 부착되는 크로쓰 헤드(도시안됨)에 연결된다.

부싱(5)의 외면으로 튀어나온 두 개의 스터드(10)는 상기 부싱에 부착되며, 제1a도 및 1b도에 도시된 로킹 슬리브(12)는 상기 스터드상에 삽입된다.

상기 부싱(5)처럼, 도면의 평면에 대해 수직을 이루는 축면에 대해 대칭적으로 위치하는 상기 로킹 슬리브(12)는 상기의 유연한 날개깃(5a, 5b)을 축방향으로 해체시키는 두 개의 부분(13)과 상기 스터드(10)의 통로가 되는 두 개의 U형 부분(14)을 포함한다. 또한, 상기 로킹 슬리브(12)는 미끄러져서 상기 부싱(5)상에 위치되고 상기 봉(2)의 하부와 슬리브(12)사이에 배치된 스프링(15)에 의해 아래위치에서 유지된다. 한편, 상기 로킹 슬리브(12) 외면으로 약간 돌출한 작동 스터드(17)는 상기 로킹 슬리브에 부착된다.

핸들링 봉(18)은 전체 길이를 따라 상기 봉(3)내에 끼워지며, 이들 하부에서는 부싱(20)을 형성하는 작동봉(3)의 하부 내경에 계합된 타원형 놉(19)이 배치된다. 상기 부싱(20)은 반경방향으로 연장되는 다수의 유연한 날개깃으로 구성된다. 상기 유연한 날개깃 각각은 스펙트럼 변화 클러스터의 놉(23)내에 형성된 홈에 계합되는 외면돌출부(21)를 포함한다. 상기 놉(23)은 핵친화성봉(도시안됨)을 작동시키는 크로쓰 헤드에 연결되며, 상기 핵친화성봉의 고정부는 흡수 제어봉의 고정부 아래에 배치되어 작동봉(2)에 연결된다.

상기 핸들링봉(18)은 스프링(69)에 의해 아래로 눌려져서 봉(3)의 일부 내면에 접하게 되는 상부에 형성된 연결부(68)를 포함한다. 상기 타원형 놉(19)은 상기 부싱(20)을 연장시키고 또한 핸들링봉이 제1a도에 도시된 하부 위치에 위치할 때 상기 놉(23)의 중간을 통해 핵친화성 성 클러스터를 훅시킬 수 있는 충분한 직경을 갖는다. 한편, 상기 부싱의 날개깃은 상기 스프링(24)에 의해 반발되는 로울러(22)에 의해 충분히 분리된다.

제2a도는 유체 밀폐부(1)내에 위치하는 봉(2, 3)의 상부를 도시하고 있다.

작동봉(2) 외면에는 클러스터의 길이, 다시 말하자면, 연료 집합체의 높이에 대응하는 작동봉 길이에 걸쳐 규칙적으로 서로 이격된 플루트(25)가 형성된다.

상기 유체 밀폐부 주변에는 세 개의 전자기 코일(27, 28, 29)이 배치된다. 상기 코일(27) 즉, 유지 코일로 불리우는 코일(27)은 한쪽 단부는 포올상에서 다른 한쪽 단부는 이동 자기부(32)상에 관절로 이어진 링크(31)의 중간을 통해 한 세트의 유지 포올(30)을 작동시킨다. 상기 코일(27)은 에너지화 되어서 상기 이동 기둥(32)을 고정된 자기부 또는 고정된 유기 기둥(33)에 부착시켜 이를 상부위치에서 유지시킨다. 이중 톱니 포올(30)은 제2a도에서 작동봉(2)이 고정된 수직 위치로 유지되는 밀폐위치로 도시되어 있다.

코일(28)은 자기부(35)상에 피보트적으로 끼워진 이동 포올(34)을 밀폐시킨다. 상기 포올(34)은 링크(36)와 자기부(37)에 의해 밀폐되며 또한 이에 대해 이동하게 된다.

상기 코일(29)은 상기 자기부(35)를 자기적 힘이 고정부(38)를 공격하게 되는 상부 위치와 스프링(39)에 의해 제자리로 되돌려지는 하부 위치 사이에서 이동된다. 일반적으로 말하자면, 이동 자기부는 스프링에 의해 하부 위치로 복귀된다.

세 코일(27, 28, 29)을 포함하는 봉(2)의 운동 메카니즘과 이동 및 고정 자기부의 운동 메카니즘은 이미 널리 알려져 있을뿐만 아니라 현재에도 가압수형 원자로에서는 널리 이용되고 있다.

두 플루트간의 거리만큼 이동하는 이동 포올(34)은, 작동봉(2)과 이에 연결된 피보트 클러스터를 작동봉(2)이 두 플루트간의 거리만큼의 피치로 수직으로 상하운동시킨다. 각 피치 또는 스텝다음, 상기 유지 포올(30)이 코일(28)에 의해 개방되어지면, 이동 포올(34)을 최초 위치로 복귀시키기 위해 상기 봉을 다시 충전시킨다. 상기 작동봉(2)은 연속적으로 에너지화되는 코일(27, 28, 29) 전체에 의해 연속적으로 이동된다.

제2a도 및 2b도에 도시된 바와 같이, 상기 작동봉(2)은 노치(40)내에서 수평축(42)상에 고정된 피보팅 핑거(41)를 작동시킨다. 피보팅으로 인해, 상기 핑거(41)단부는 작동봉(2)의 내부 공간내로 약간 돌출하게 된다. 상기 제2a도 및 2b도에는 단지 두 개의 피보팅 핑거(41)만이 도시되어 있지만, 실제로는, 작동봉(2)을 형성하는 길다란 실린더형 슬리브의 엔벨로프내에 90°의 각도로 4개의 핑거(41)가 배치된다.

상기 핑거(41)위에서, 작동봉(2)은 바깥쪽으로 약간 돌출한 스터드(44)를 작동시킨다. 상기 핑거(41)의 작동장치를 구성하는 작동 슬리브(45)는, 상기 작동봉(2)의 상부 단부상에 미끄러지면서 끼워지며, 또한 상기 작동봉(2)에 대해 상기 슬리브(45)를 상부 위치에서 유지시키기 위해 상기 슬리브(45)의 일부 작동봉(2) 사이에 스프링(46)이 배치된다. 상기 스터드(44)는 상기 작동 슬리브(45)가 작동봉(2) 상에서 회전할 수 있도록 고정시키기 위해 슬리브(45)의 일부벽(47)에 계합된다. 한편, 상기 스터드(44)는, 상기 슬리브(45)가 하부 위치로 도시되어 있는 제2b도에서 알수 있는 바와 같이, 상기봉(2)에 관련되는 작동 슬리브(45)의 상향 운동을 제한하는 두 개의 정지부를 형성한다. 상기 작동 슬리브(45)의 하향운동은 작동봉(2) 상부에 형성된 정지부(43)에 의해 제한된다. 또한, 상기 슬리브(45)는 슬리브(45)의 내부 표면에서 두께가 환상적으로 증가되며 형성된 상기 핑거(41)를 위한 작동 캠(48)을 하부에서 포함한다. 제2b도에 도시된 슬리브(45)의 하부 위치에서, 상기 캠(48)은 축(42)에 연결된 스프링에 의해 개방위치로 배치되어 있는 파보팅 핑거(41)를 작동시키지 않는다. 이와는 반대로, 제2a도에 도시된 바와 같이, 상기 슬리브(45)과 스프링(46)에 의해 상위치로 유지될 때, 상기 캠(48)은 상기 핑거(41)를 작동봉(2)의 내부 공간내로 상기 핑거가 돌출하게 되는 폐쇄위치로 유지시키도록 상기 핑거(41)를 작동시킨다.

제1a도 및 제2a도는 작동봉(3)과 작동봉(2)이 이들 전체 길이에 걸쳐 동일한 축으로 끼워져 있음을 도시하고 있다. 원자로 작동동안, 상기 작동봉(2, 3)사이에 있는 환상형 통로에 가압수가 가득 채워지면, 상기 유체 밀폐부(1)의 내부는 가압수로 가득 채워진 용기의 내부와 서로 통하게 된다. 상기의 환상형 통로는, 상기봉의 일부 길이에 대해 연속적이며 상기봉(2)의 내부 공간내에 위치하는 봉 안내(2a-3a) 레벨에서 불연속 부채형태로 형성된다.

또한, 작동(3)은 두 개의 밀폐부(50)가 배치되긴 하지만 작동봉(2, 3)간의 환상형 공간내에 존재하는 가압 냉각수의 통로를 제한하는 넓은 부분(3b)를 포함한다. 상기 밀폐부(50)는 작동봉(3)을 축방향으로 안내하며, 상기 넓은 부분(3b)은 상기봉(2)의 구멍내에 이동 피스톤을 형성한다.

또 다른 한편으로는, 상기 작동봉(3)은 상부 쇼올더(55)를 포함하는 돌출부(54)에 의해 제한되는 상부에 플루트(53)를 포함한다. 제2b도는 제2a도 및 2b도에 도시된 작동봉(3)의 상부 위치에서 상부 쇼올더(55)가 작동봉(2)의 내면상에 형성된 베어링면(56)과 접하게 되는 것을 도시하고 있다. 내부 작동봉(3)의 이러한 위치에서, 플루트(53)는 핑거(41)의 후킹 단부 반대편에 배치된다.

또한, 작동 슬리브(45)는 상기 슬리브(45)를 작동시키는 상기 봉(2)의 상향운동이 종결될 때 스프링의 힘에 반발하여, 제2b도에 도시된 바와 같이, 상기 작동 슬리브(45)를 하부 위치로 복귀시키는 유체 챔버(1) 상에 형성된 베어링면(61)과 접하게 되는 상부 쇼올더(60)를 포함한다. 이러한 위치에서 상기 핑거(41)는 제2b도에 도시된 바와 같이 분리된다.

상기 챔버(1)의 상부는 감압밸브(65)가 배치되는 파이프(64)에 연결된다. 상기 감압밸브를 열게되면, 상기 챔버(1)의 상부, 특히 밀폐부(50)상에 위치한 작동봉(2, 3)간의 환상형 공간내의 압력은 급격하게 감압된다. 이때, 피스톤(3b)의 하부면은 상기 밀폐부(50)의 어느 한쪽면에 작용하는 유압차로 인해 밀려지게 된다. 이는 상기 쇼올더(55)가 베어링 면(56)에 접하게 되는 순간까지 상기 작동봉(3)을 상향 운동시키게 된다.

상기 봉(18)은, 제2a도 및 2c도에 도시된 바와 같이, 작동봉(3)에 의해 동작되는 피보성 캠(72)의 작동을 허용하는 램프에 의해 종결되는 소경부(70)를 상부에서 포함하며, 상기 핸들링봉(18)에 대한 상기 작동봉의 베어링면은 상기 봉(18)이 제2c도에 도시된 바와 같이, 상부 위치에 위치할때와 상기 봉이 제2a도에 도시된 바와 같이 하부 위치에 위치하게 되는 후퇴 위치에 있을 때, 캠(72)이 바깥쪽으로 약간 돌출하도록 배치된다. 상기 봉(18)이 하부 위치에 있을 때, 다시 말하자면, 상기 작동봉(3)이 클러스터 놉(23)에 로크된 로킹 위치에 있을 때, 상기 캠(72)의 돌출내부는 상기 핸들링봉(18)의 소경부(70) 레벨에 배치되며 이것은 단부가 작동봉(3) 외부로 돌출하지 못하는 후퇴위치로의 복귀를 허용한다.

작동봉(3)은 상부에 두 개의 짧은 슬롯(73)과 측벽에 형성된 두 개의 긴 슬롯(74)을 포함하며, 이들 슬롯은 작동봉(3)의 상부까지 연장된다. 상기 슬롯(73, 74)는 90°로 배치되며, 상기 핸들링봉(18)은 상기 슬롯(73)이나 상기 슬롯(74)에 계합되는 두 개의 스터드(75)를 포함한다. 상기 스프링은 상기 핸들링봉(18)을 아래로 구동시켜, 상기 스터드(75)의 중개를 통해 작동봉(3)에 대한 핸들링봉(18)의 위치에 따라 상기 슬롯(73) 하부나 또는 상기 슬롯(74) 하부로 상기 봉(18)을 개합시킨다.

상기 핸들링봉(18)은 외면에 형성된 홈(78)에서 작동봉에 부착되는 핸들링봉용 작동장치의 그리핑 요소에 계합시키기 위해 상단부에서 플루트(77)를 포함한다.

원자로 작동동안 요구되는 상기 장치의 작동에 대해 언급하면 아래와 같다.

원자로 연료 교체가 막 실행될 때, 상기 클러스터는 이에 대응하는 연료 집합체내로 삽입되어지므로, 작동봉과 제어봉 클러스터는 서로 결합 작동하게 된다. 상기 작동봉은 노심 바로위의 원자로 용기내에 배치되는 상부 내장장치의 클러스터 안내부에 배치된다.

두 개의 작동봉의 결합부싱(5, 20)은 해제위치로 배치되고, 로킹 슬리브(12)는 제1b도에 도시된 바와 같이 위치하며, 핸들링봉(18)은 짧은 슬롯(73)에서 스터드(75)의 중개를 통해 형성된 상부 위치에 놓여진다.

우선적으로, 원자로의 제어 클러스터와 작동봉(2)이 결합된다. 이를 위해, 원자로의 장전 크레인의 위치로부터 들어올려지는 장치가, 상부 내부장치의 클러스터의 안내부내의 작동봉(2) 상부로 옮겨진다. 상기 장치는 작동봉과 상기 장치의 무게에 의해 상기 부싱(5)이 스트로크의 단부에 결합되는 클러스터 놉위의 위치로 상기 작동봉을 하향시키는 길다란 망원관을 포함한다. 상기 부싱(5)과 스트로크 단부간의 결합은, 이들 날개깃의 돌출부가 클러스터 놉(7)의 홈내로 계합될 때까지 유연한 날개깃(5a, 5b)의 측면 방향으로의 미소편향에 의해 실행된다.

상기 망원관의 하부에는 상기 장치의 망원관과 로킹 슬리브(12)간을 강제로 연결시키기 위해 상기 스터드(17)상에 계합되는 J형 슬롯이 형성된다. 상기 장치의 회전 및 이동을 통해, 상기 슬리브(12)은 상기 스터드(10)를 한 부재로부터 다른 U형 부재(14)까지 이동시키기 위해 이동하게 된다. 따라서, 상기 유연한 날개깃(5a, 5b)의 로킹은 이들 날개깃 반대편에 로킹 슬리브(12)의 고정부를 배치함으로써 이루어진다. 이때, 상기 망원관은 상기 스터드(17)를 상기 장치의 J형 슬롯으로부터 해제시키기 위해 이동된다. 상기 장치는 뒤로 이동되고 결합부싱의 로킹은 상기 장치가 올려질 때 작동봉과 그의 클러스터가 동시에 실려지는 웨잉(weighing) 장치를 저지함으로써 이루어진다.

이러한 작동은 제어 클러스터를 형성하는 모든 집합체 각각을 위해 반복된다.

다음에는, 작동봉(3)과 스펙트럼 변화 클러스터 놉(23)이 결합된다. 이를위해, 원자로의 장전 크레인의 위치로부터 들어올려지는 제2장치가 접근 홈(78)을 이용하는 작동봉(3)의 상부위에 배치된다. 상기 작동봉(3)은 사실상 작동봉(2)내에 배치되므로, 상기 장치는 상기 부싱(20)이 스펙트럼 변환 클러스터 놉(23)에 계합될때까지 상기 작동봉(3)를 하향시키는 데에만 사용된다. 다음, 상기 부싱(20)의 로킹은 상기 장치에 의해 올려져서 상기 스터드(75)를 긴 슬롯(72)내에 계합시키기 위해

회전하는 핸들링봉(18)에 의해 실행된다. 이 다음에는 상기 봉이 스프링 작용에 의해 또다시 내려지므로, 상기 타원형 놉(19)은 제1a도에 도시된 바와 같이 연장부싱(20)의 분리위치에 있게 된다.

이와 같은 작동은, 제어 클러스터와 스펙트럼 변화 클러스터를 모두 포함하는 각각이 연료 집합체를 위해 실시된다.

각각의 작동후, 상기 부싱의 정확한 로킹은 두 개의 작동봉과 두 개의 클러스터를 조합체가 실제로 들어올려지는 웨잉장치를 저지시키고 상기 장치를 들어올림으로써 이루어진다.

두 작동봉의 조합체가 재결합하게 되면, 유체 밀폐부(1)가 고정되는 용기 커버가 제자리에 놓여짐으로써, 원자로가 작동을 시작하기 전에, 작동봉의 운동 메카니즘이 실시된다.

원자로 작동 사이클의 제1부분동안, 핵친화성 봉으로 구성되는 스펙트럼 변화 클러스터는 연료 집합체내로 최대 위치까지 삽입되는 반면, 제어 클러스터는 원자로 작동을 위해 사용된다. 사실상, 상기 작동봉(2)과 작동봉(3)은 완전히 독립된 것으로, 상기 작동봉(2)의 운동은 작동봉(3)과 스펙트럼 변화 클러스터의 운동을 포함하지 않게 된다. 한편, 원자로 작동에 영향을 미치는 제어봉 삽입시간이, 스펙트럼 변화 클러스터를 연장시키는 작동봉(3)의 존재에도 불구하고 스펙트럼 변화 클러스터를 포함하지 않는 원자로에 기록되는 시간과 사실상 동일함을 발견하게 된다.

원자로의 1사이클중

사이클에 대응하는 작동 사이클의 제1부분이 종결되면, 상기 스펙트럼 변화 클러스터는 점차로 추출되어져야 하므로, 이들중 어느 하나는 원자로 작동을 제어하기 위해 상부 위치에 이미 배치된 작동봉에 관련되는 클러스터와 함께 작동하게 된다, 상기 상부 위치에서 상기 작동봉(2)은 약간 오버스트록 되어져서 상기 슬리브(45)의 베어링면(60)을 유체 밀폐부(1)의 쇼올더에 계합시키게 된다. 상기 오버스트록은 상기 슬리브(45)와 작동봉(2)를 연결 이동시키며, 이때 상기 스프링(46)은 캠(48)의 핑거를 해제시키기 위해 눌려진다. 이때, 상기 핑거(41)는 개방위치로 위치되며 그다음, 감압밸브(65)가 열려진다. 또한, 작동봉(3)은 작동봉(2)내에서 상부로 운동하면서 연료 집합체로부터 추출되는 스펙트럼 변화 클러스터를 운반하게 된다.

상기 작동봉(3)은 상기 쇼올더(55)가 베어링면(56)과 접할때까지 연속적으로 상향 운동한다. 이때, 상기 플루트(53)는 핑거(41)의 훅 단부 반대편에 배치된다. 다음, 상기 작동봉(2)은 이들 작동봉의 운동을 전자기적으로 제어하는 2 또는 3 정지부에 의해 또다시 하향된다. 이는 상기 핑거를 상기 플루트(53)내에 밀폐시키는 밀폐 캠(48) 반대편에서 상기 핑거를 회전시킨다. 이 다음, 상기 두 개의 작동봉(2, 3)은 함께 고정된다.

따라서, 상기 작동봉(2)의 운동은 제어봉의 클러스터와 스펙트럼 변화봉의 클러스터를 동시에 운반하게 된다. 고로, 포올 장치에 의해 이동되는 질량체는 가압수형 원자로의 실제 작동에서보다 더욱 큰 질량을 갖게 되므로 포올은 더욱 신속하게 회전하게 된다. 그러나, 전 사이클중

작동 사이클동안, 상기 원자로는 기본 발전으로 동작하여 클러스터 운동은 아주 제한되므로, 상기 포올의 회전력 증가는 약간만 남게 된다.

원자로를 비상 정지시킬 경우, 상기 코일에 인가되는 전원을 차단하게 되면, 상기 포올(30, 34)은 개방상태가 된다, 따라서, 두 클러스터의 조합체는 자체무게에 의해 최대 삽입 위치까지 삽입된다.

원자로의 작동 사이클이 종결되면, 우선적으로 핵친화성 클러스터의 작동봉(3)이 해제된다, 이를위해, 상기 작동봉(2)은 또다시 상부 오버스트록으로 가서 상기 핑거 작동 슬리브(45)를 아래로 이동시켜 상기 핑거(41)를 개방시키게 된다.

이때, 상기 작동봉(3)은 최대 삽입 위치로 이들 클러스터와 함께 떨어지게 된다. 이러한 하강 운동은 아주 천천히 이뤄진다. 왜냐하면, 상기 작동봉(3)이 떨어지는 동안 제거되는 가압수가, 제2b도에 도시된 바와 같이, 작동봉(2)의 상부와 베어링면(61) 상부에 위치한 유체 밀폐부(1)의 구멍사이에 형성된 소공간내로 힘을 가하기 때문이다.

이때, 원자로의 제어봉 작동은 종래 형태의 가압수형 원자로에서 제어봉이 연료 교체전에 행하는 바와 동일하다.

원자로 용기내의 압력이 감압되고 용기 커버가 제거되고 나면, 작동봉을 이에 대응하는 클러스터에 결합시키고 록시키는데 요구되는 장치를 사용하여 상기 작동봉을 해제시키고 분리시킨다.

상기 핸들링봉(18)이 해제위치에 놓여지면, 상기 스터드(75)는 짧은 슬롯(73)내로 삽입되고 상기 캠(72)의 단부는 상기 작동봉(3)의 외면에 비해 약간 돌출하게 된다. 작동봉 모두가 해제되고 내부 장치내에 위치하는 작동봉(2)을 운반하는 상부 내부 장치가 들어올려지면, 이때 캠(72)의 중개를 통해 작동봉(2)의 상단부에 놓여진 작동봉(3)도 동시에 운반된다.

그러므로, 본 발명에 의한 장치는 제어 클러스터와 스펙트럼 변화 클러스터를 추출하고 삽입하는데 따르는 모든 문제를 해결할 뿐 아니라 종래의 가압수형 원자로에서도 부가적인 모터 구동장치를 요구함이 없이 상기 작동봉을 이들 클러스터에 장착시키고 분해시키는데 수반되는 모든 문제점을 해결함을 명백히 이해할 수 있다.

특히, 원자로 작동 사이클 후반기동안 상기 스펙트럼 변화 클러스터의 작동봉을 상부 위치로 훅시키기 위한 부가적인 전자기 유지 코일을 필요로 하지 않는다. 또 다른 한편으로는, 스펙트럼 변화 클러스터를 추출하기 위한 어떠한 형태의 부가적인 모터 구동 수단도 필요로 하지 않는다.

본 발명은 지금까지 언급된 실시예에만 국한되는 것이 아니라 여러 형태로 수정 변경될 수 있다.

따라서, 포올 및 전자기적 코일을 이용하는 이동 장치 대신, 제어 클러스터의 작동봉을 이동시키는데에는 나사 및 너트, 또는 자기 결합 장치와 같은 다른 여러 형태의 장치도 사용될 수 있다.

또한, 상기 작동봉의 하단부를 상기 클러스터의 놉에 부착시키는데도 다른 모드가 가능할 뿐아니라 상기 작동봉(2)의 상부에 장착된 핑거(41)도 다른 작동 원리로 작동할 수 있다.

최종적으로, 본 발명에 따른 작동장치는 가압수형 원자로에서 더욱 높은 효율로 상기 제어 클러스터와 스펙트럼 변화 클러스터를 작동시킬 뿐만아니라 원자로의 일부 작동 사이클동안 제한 운동으로 제어 클러스터를 최대 삽입위치까지 충분히 삽입시키게 된다.

Claims (3)

1. 원자로 동작동안, 클러스터가 삽입되는 수직 배치된 연료봉 다발로 형성된 집합체로 이루어진 원자로 노심에 가압수가 채워진 용기가 포함되고, 원자로 노심내에 위치하는 동일한 연료 집합체내에서 수직으로 이동가능한 두 개의 제어용 클러스터를 작동시키는 작동장치에서, 상기 클러스터중 하나는 흡수봉 삽입을 수정하는 수직운동으로 원자로 작동을 효과적으로 제어하는 중성자 흡수봉을 포함하며, 다른 하나는 상기 제1클러스터와는 독립적인 운동으로 일부 작동 사이클 동안만 연료 집합체내에 완전히 삽입된 상태로 유지되며 각각의 클러스터는 서로 평행하게 배치되어 고정부에 부착되는 봉조립체로 구성되며, 상기 장치는 상기 제1 및 제2클러스터에 각각 연결되는 두 개의 길다란 작동봉(2, 3)과, 제1클러스터의 작동봉(2)의 유체 밀폐부내에 유지시키고 이의 수직 이동을 제어하는 유지 및 제어 수직 이동장치(27, 28, 29, 30)와, 각각의 클러스터와 이에 대응하는 작동봉(2, 3)을 분리할 수 있게 연결시키는 연결장치를 포함하는 제어봉 클러스터 작동장치에 있어서, 제1클러스터의 작동봉(2) 즉 제1작동봉은 상부에서 혹핑거를 상기 작동봉(2)의 내부 공간으로나 이와는 반대의 후퇴위치로 돌출시키기 위해 이를 가로방향으로 이동시키는 실린더형 슬리브와, 상기 작동장치(45)가 스프링(46)에 의해 상기 작동봉(2)에 대해 상부 위치에서 유지되는 핑거(41)의 폐쇄위치와 제1작동봉(2)의 상향 운동이 종결될 때 유체 밀폐부(1)의 일부 내면(61)상에 인접하게 되는 베어링면(60)에 힘입어 상기 작동장치가 하부 위치로 이동되는 핑거(41)의 개방 위치사이에서 축방향으로 미끄러져서 작동봉 상단부에 계합되는 핑거의 작동장치(45)를 포함하며, 제2클러스터의 작동봉(3), 즉, 제2작동봉은 두 개의 작동봉(2, 3) 사이에 형성된 환상형 공간내의 가압수 통로를 제한하고 제1작동봉(2)내에서 피스톤으로 구성되어 제2작동봉(3)을 효과적으로 안내하는 최소한 두 개의 밀폐부(50)와 계합하는 넓은 부분(3b)과, 상기 제1작동봉(2)에 의해 움직이는 핑거(41)를 위한 훅홈(53)과 제2봉(3)의 상향운동이 종결될 때 핑거의 훅 위치에서 제2작동봉을 정지시키는 돌출부를 포함하며, 상기 유체 밀폐부(1)는 상부에서 감압밸브(65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어봉 클러스터 작동장치.
2. 제1항에 있어서, 제1작동봉(2)은 하부에 제1클러스터의 고정부 외면상에 형성된 홈과 상호 작용하는 내면 훅 돌출부(6)상에 위치하는 축방향으로 연장가능한 부싱과, 상기 부싱(5) 위에 위치하는 작동봉(2)의 단부에 고정되고 회전 및 축방향으로 이동가능한 클러스터의 후킹 위치에서 상기 부싱(5)의 로킹 슬리브(12)를 포함하며, 제2클러스터의 작동봉(3)은 클러스터의 고정부에 형성된 구멍내로 삽입되는 외부 돌출부를 구비하는 연장 부싱(20)을 포함하는 클러스터 후킹 장치와, 상기 연장부싱을 로크시키기 위해 하단부에 타원형 놉(19)을 포함하는 중앙봉(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어봉 클러스터 작동장치.
3. 제2항에 있어서, 제1작동봉(2)에 부착된 연장부싱(5)의 로킹 슬리브(12)는, 개방 위치에서 연장부싱(5)을 형성하는 유연한 날개깃(5a, 5b)의 통로를 만드는 두 부분과 상기 제1작동봉(2)에 부착되는 스터드(10)와 상호 작용하는 두 개의 U형 부분(14)을 포함하며, 상기 작동봉(2)과 로킹 슬리브(12)사이에 배치되는 스프링(15)에 의해 아래로 이동되는 것을 특징으로 하는 제어봉 클러스터 작동장치.

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