KR910007919B1 - 원자로 노심 구조물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 노심 구조물

제1도는 본 발명을 실시하는 원자로의 종단면도.

제2도는 본 발명에 따른 원자로 연료 집합체의 등방도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ 방향에서 본 상기 연료 집합체의 평면도.

제4도는 제2도에 도시된 연료 집합체의 저부 노즐의 평면도.

제5도는 제4도의 Ⅴ-Ⅴ 방향에서 본 저부 노즐의 종단면의 측면도.

제5a도는 핀 구조물을 도시하는 저부 노즐의 사시도.

제6도는 제5도의 Ⅵ-Ⅵ 방향에서 본 저부 노즐의 저면도.

제7도는 원자로의 노심을 형성하기 위해 안착된 다수의 연료 집합체의 노즐을 도시하는 평면도.

제8도는 제7도의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 취한 단면도.

제9도는 본 발명에 따른 원자로의 노심 지지판의 평면도.

제9a도는 제9도에 도시된 노심 지지판의 일부 평면도.

제10도는 제9도의 선 Ⅹ-Ⅹ를 따른 단면도.

제11도는 제9도의 XI-XI 방향에서 취한 노심 지지판의 측면도.

제12도는 제11도의 선 XII-XII를 따라 취한 단면도.

제13도는 6각 횡단면을 갖는 안착된 연료 집합체 핀들이 설치되는 방식을 도시하는 횡 단면도.

본 발명은 원자로에 관한 것으로, 특히 원자로의 노심 지지체와 노심 구조에 관한 것이다.

원자로의 노심은 다수의 연료 집합체를 가지고 있다.

이들 각 집합체는 보통 다각형 횡단면을 갖는 신장된 부재로 되어 있다.

전형적으로 단면은 정방형 또는 직사각형이며, 연료 집합체는 정방형 또는 직사각형의 평행육면체 형태를 갖는다.

또한 단면은 6각형일수도 있다.

노심을 형성함에 있어서, 연료 집합체는 인접한 배열로 설치되거나 안착된다.

연료 집합체가 작동중에 일어나는 강력한 온도 변화의 냉각재에 의해 발생되는 상당한 힘에도 불구하고 위치와 배열이 유지되도록 정교하게 배열되고 확고히 지지되어야 하는 것은 매우 중요하다.

전형적인 종래 기술은 미합중국 특허 제4,192,716호에 설명되어 있다.

원자로에서 보통 핀들은 노심 지지판에 제공되어 있고 구멍은 각 연료 집합체에 구비되어 있거나, 혹은 핀들이 각 연료 집합체에 구비되어 있고 구멍이 노심 지지판에 구비되어 있다.

두가지 구조에서 연료 집합체는 각 핀과 함께 설비되어 있거나, 구멍과 함께 설치될수도 있다. 미합중국 특허 제4,192,716호는 이러한 구조의 문제점과 결점의 일부를 설명하고 있다.

제작 및 가격상의 문제점은 중요한 인자이다.

전형적인 원자로에서는 192개의 연료 집합체가 있으며, 각 집합체에는 두 개의 배열핀이 있다.

각각 384개의 핀을 제공하기 위해 핀 수용 부재는 구멍이 만들어지고 나선핀이 구멍으로 들어가게 된다.

상기 특허에서 언급되지 않은 중요한 결점은 연료 집합체의 위치와 배열을 확실히 유지하기에 필요한 만큼 효과적으로 핀이 연료 집합체를 위치하고 배열하지 못한다는 것이다.

미합중국 특허 제4,192,716호에는 노심 지지판에 핀을 제공하는 것을 제안하고 있으며, 각 연료 집합체의 하단 피팅의 구석에서 억압되며, 각 구석은 핀의 1/4을 속박하고, 연료 집합체는 정방형 횡단면을 갖는다.

이러한 구조의 결점은 집합체가 속박을 위해 하향할 때 핀이 휘거나 변형되는 것이다.

그렇게 휘거나 변형된 핀을 수선하기 위해 노심 지지판과 그가 간직한 노심 배럴이 가압 용기로부터 제거되는 것이 필요하며, 다수의 연료 집합체가 노심 지지판에 결합된 후 핀에 손상이 생겼다면 엄청난 사건이 발생하게 되는 것이다.

본 발명의 주 목적은 상기 언급한 문제점과 결점을 극복하기 위한 것이며, 종래의 구조물보다 싼 가격으로 쉽게 제작되며, 연료 집합체의 설치시 손상이 있을 경우 가압용기로부터 노심 지지판을 제거할 필요가 없는 원자로 연료 집합체용 위치 잡이 및 배열 구조물을 제공하는 것이다.

이러한 목적에 따라 본 발명은 노심 지지판상에 지지되며 보통 다각형 횡단면을 갖는 다수의 연료 집합체로 구성된 노심을 포함하는 원자로dp 있으며, 각 집합체는 설정된 배열로 상호 인접하여 안착되고 하향 돌출핀을 구비한 저부 노즐 구조물을 포함하고 있으며, 각핀이 각 연료 집합체의 저부 구석으로부터 하향 돌출하는 것과, 다수의 연료 집합체의 인접 구석 지역으로부터 신장된 핀이 일단의 인접핀을 형성하는 것과, 상기 노심 지지판은 집합체의 구석지역에 배열된 구멍을 가지고 있으며, 인접핀의 그룹중 하나를 수용하기 위한 크기를 가지고 있어서 연료 집합체를 상기 지지판상에 적절히 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.

각 홈 지역에 끼워지는 핀은 접촉하며, 그들은 서로 외부 연속 곡면을 갖는 본체를 규정하기 위한 형태로 되어 있다.

일반적으로 표면은 노심내의 지역에서는 완전한 원형실린더이며, 노심의 주변을 따라서는 반 실린더형 또는 2/3 실린더형이며, 구석에서는 1/4 실린더형 또는 1/3실린더형이다.

노심 지지판은 매트릭스형 구멍을 구비하고 있으며, 각 구멍은 핀을 수용하는 구멍에 미끄러져 끼워 지지판 핀에 의해 스너그(Snug)를 형성하는 각 연속면에 일단의 핀을 수용하기 위한 위치와 크기로 되어 있다.

연료 집합체는 따라서 확고히 위치되고, 지지되며, 배열되게 한다.

구석이나 주변에 위치하는 그룹의 경우에 구멍은 보통 주변그룹에 대해 절반 또는 1/3 실린더 그리고 구석 그룹에 대해 3/4 또는 2/3 실린더로 적절한 간격자에 의해 부분적으로 채워진다.

몇몇 경우 간격자는 노심내에 있는 구석 또는 주변 집합체의 두내부 핀 그룹에 의해 배열되고 지지체상에 위치되어 분포하고 있다.

결제적 및 제작상 이점에 추가하여 본 발명의 지지 및 배열구조물은 만약 핀이 휘거나 그렇지 않으면 손상 되었을 경우 노심 지지판이 제거될 필요가 없다는 이점을 가지고 있다. 손상된 핀을 갖는 집합체는 꺼내서 보수를 할 수 있게 되었다.

본 발명은 단지 예로써 주어진 부수 도면을 참고로한 양호한 실시예의 하기 설명으로부터 좀더 명백하게 될 것이다.

제1도에 도시된 장치는 원자로(21)이다.

원자로에 대해 루시아노 베로네시 등이 1983년 4월 29일에 출원되고, 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이손에 양도된 미합중국 출원번호 제490,099호를 참고할 수 있을 것이다.

상기 원자로는 냉각재용으로 다수의 입구 노즐(25)과 다수의 출구 노즐(27)을 갖는 원통형 가압용기(23)를 포함하고 있다(단지 하나씩만 도시됨).

용기 내에는 다수의 연료 집합체(제2도)가 내장되어 있는 노심배럴(31)을 포함하는 노심(29)이 있다.

연료 집합체는 저부 노즐(35)과 상부노즐(37) 사이에 설치되어 고정되었다.

노즐(35,37)은 입구 및 출구 노즐(25,27)과 혼동해서는 안된다.

노즐(35,37)은 노심(29)의 주요 부분을 형성한다.

그들이 노즐로 불리는 이유는 연료 집합체(33)을 적시는 냉각재용 입구 및 출구로 사용되기 때문이다.

단지 두 연료 집합체만 도시되었지만 실제로는 배열(38)(제7도)을 형성하기 위해 인접하여 안착된 다수의 연료 집합체가 존재한다.

연료 집합체(33)가 정방형 횡단면을 가지고 있는 경우 보통 한 배열에는 193개의 집합체가 존재한다.

노심(29)은 보통 원형판(제9도, 11도)으로 노심 지지판(39)상에 설치된다.

링(41)은 지지판(39)의 외주에 용접되어 있으며, 노심배럴(31)은 링에 용접되어 있다.

원자로(21)의 노심(29)의 상부에는 냉각재 변위봉(도시안됨)과 제어봉(도시안됨)을 위한 가이드(45)를 포함하고 있는 상부 내측(43)이 있으며, 지지판(39)은 천공되어 있어(제9도) 냉각재를 통과시킨다.

냉각재는 입구 노즐(25)을 통해 흘러 들어오며, 노심배럴(31)과 용기(23) 벽 사이의 환상 공간을 통해 하류하며, 노심 지지판(39)과 저부 노즐(35)을 통해 상류하며, 연료 집합체(33)를 적시고 집합체(33)로부터 열을 회수한 다음 정부노즐(37), 상부 내측(43) 및 출구노즐(27)을 통해 배출된다.

저부노즐(35) 및 정부노즐(37)에 추가하여 각 집합체(제2도, 3도)는 수직 격실을 규정하는 서로엇갈려 싸여진 홈파진 스트랩(53), 즉 달걀 상자와 유사한 격자(51)를 포함하고 있다.

스트랩은 한 측면에 스프링(도시안됨)을 구비하고 있으며, 반대 측면에 돌출부(54)(앤드류의 미합중국 Re 28079호 참조)를 구비하고 있다.

연료봉(55)과 냉각재 변위봉 딤블(57)(제3도) 및 제어봉 딤블(59)은 스프링과 돌출부에 의해 수직 격실내에 확고히 위치하여 고정되어 있다.

정부 노즐(37)은 종래의 것이며, 더 이상 자세한 설명은 하지 않을 것이다.

정보 노즐(37)은 변위봉과 제어봉 딤블(57,59)을 둘러싸는 안내관(61)을 포함하며, 팽창부(63)에 의해 딤블에 고정되어 있다.

또한, 정부 노즐은 냉각재가 흐르는 흐름 구멍(65)을 포함하고 있다.

저부노즐(35)은 주조로부터 만들어지며, 스커트(73)가 달려있는 정부판(71)을 포함하고 있다(제4도, 5도).

정부판(71)은 냉각재가 통과하도록 천공되었으며, 추가로 냉각재 변위봉 딤블(57)과 제어봉 딤블이 내부에 고정된 구멍(75,76)의 매트릭스를 가지고 있다.

제5도는 변위봉 딤블(57)을 고정한 전형적인 구멍(75)의 종단면도이다.

상기 구멍(75)은 가늘어진 상부(79)와 결합되는 하부(77)를 포함하고 있다.

정부에는 홈(81)이 구멍에서 횡방향으로 신장되어 있다.

딤블(57)(제5도의 점선 참조)은 보통 용접에 의해 내부 나선 헤드(85)에 결합되는 외피(83)를 포함하고 있다.

헤드(85)는 홈(81)을 속박되는 돌출부(87)를 가지고 있다. 딤블(57)은 나사(89)에 의해 헤드(85)에 고정되며, 나사는 헤드내의 내부 나선에 속박되며, 쇼울더에 대해 잠겨진다. 제어봉 딤블은 유사하게 저부 노즐(35)에 고정된다.

레그 또는 핀(91)은 스커트(73)의 구석에 달려있다. 각 핀(91)은 원추부(95)에 의해 저부에 결합된 원통부(93)로 구성되어 있다. 핀(91)의 횡단면은 절두 원추형이다.

노심(29)에 인접하여 안착된 연료 집합체(33)와 다수의 인접연료 집합체의 내주 구석은 지역(101)로 수렴한다. 핀(91)의 그룹이나 다발은 각 지역(101)으로부터 하향 신장되어 있으며, 각 그룹이 핀(91)은 인접하여 원통형 단면을 갖는 핀의 부분(93)은 제12도에 횡단면으로 도시된 것과 같이 대략 원통형 외부 표면을 형성한다.

"대략"이란 용어는 위에서 특별한 의미를 가지고 있는데 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다발의 인접핀 사이에 신장된 틈이 있어야 하기 때문이다.

연료 집합체(33)의 배열(101)의 주위를 따라 반 원통형 표면이 형성되어 있으며, 그 구석에는 단지 1/4 원통형 표면이 존재한다.

노심 지지판(39)(제9도 ,10도, 11도)은 냉각재용 흐름 구멍(103)과 저부 노즐(35)에 달려있는 핀(91)다발을 수용하는 구멍(105)의 매트릭스를 포함하고 있다.

각 구멍(105)은 쇼울더형 상부(107)와 가늘어지는 하부(109)를 가지고 있다.(제10도)

상부(107)는 핀(91)의 다발을 수용하기 위한 크기로 되어 있다.

각 다발은 상부(107)로 미끄러져 들어가지만 그 속에서 결합되는 것이 바람직하다.

간격자는 주변 및 구석 구멍(105)을 위해 제공된다. 냉각재가 구멍(105)을 통해 흐른다.

본 발명에 따른지지 및 배열 구조물은 연료 집합체(33)를 효과적으로 위치시키며, 지지하고 배열시킨다.

연료 집합체(111)(제13도)가 6각형인 경우 연료 집합체의 구석이 수렴하는 지역에서 핀(113)의 다발 또는 그룹은 3개의 핀을 포함하고 있다.

각 핀의 원통형 부분의 횡단면은 120°의 아아크 위로 제13도에 도시된 것처럼 뻗어있다.

주변 수렴부는 240°의 아아크 위로 뻗어있는 두 개의 핀을 포함하고 있으며, 구석부는 120°위로 뻗어있는 단지 하나의 핀을 포함하고 있다.

본 발명의 양호한 실시예가 여기에 설명되었지만 많은 수정이 가능하다.

본 발명은 종전 기술의 개념에 필요한 것을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (5)

1. 노심 지지판(39)상에 지지되며 각각 다각형 횡단단면을 갖는 다수의 연료 집합체(33)를 갖는 노심(29)을 포함하는 원자로에서, 상기 집합체는 설정된 배열로 서로 인접하여 안착되어 있으며, 각 연료 집합체는 하향 돌출핀(91)을 구비한 저부 노즐(35)을 포함하고 있으며, 각 핀(91)은 각 연료 집합체(33)의 저부 구석근처에서 하향으로 뻗어있는 것과, 다수의 연료 집합체(33)의 인접 구석에서 돌출된 핀(91)은 인접핀(91)의 그룹을 형성하는 것과, 노심 지지판(39)은 집합체(33)의 구석에 배열된 구멍(105)을 가지고 있으며, 인접핀(91)의 그룹중 하나를 수용하기 위한 크기로 되어 있어서 연료 집합체(33)를 가진 지지판(39)상에 적절히 위치하는 것을 특징으로 하는 원자로의 노심 구조물.
2. 제1항에 있어서, 각 연료 집합체(33)는 다각형 횡단면을 갖는 저부 노즐(35)을 포함하고 있으며, 각 집합체의 핀(91)은 각 집합체(33)의 저부 노즐(35) 구석 근처에서 하향으로 뻗어 있으며 그 구석이 인접핀(91)의 그룹에서 수렴하는 다수의 저부 노즐(35)의 구석 근처에서 뻗어있는 것을 특징으로 하는 원자로 노심 구조물.
3. 제2항에 있어서, 각 연료 집합체(33)은 4각형 횡단면을 가지고 있으며, 지지판(39)이 각 구멍(105)은 일반적으로 원형 단면을 가지고 있으며, 그룹의 각 핀(91)의 외부 표면은 약 90°의 아아크 위로 뻗어있는 원형 실린더의 단면을 가지고 있어서, 핀(91)의 각 그룹으로 형성된 연속 표면은 그룹에서 핀(1)의 수에 따르는 원형 실린더의 아아크 또는 원형 실린더 인것을 특징으로 하는 원자로의 노심 구조물.
4. 제2항에 있어서, 각 연료 집합체(33)는 6각형 횡단면을 가지고 있으며, 지지판(39)의 각 구멍(105)은 원형 횡단면을 가지고 있으며, 그룹의 각 핀(91)의 외부 표면은 약 120°의 아아크 위로 뻗어있는 원형 실린더의 단면을 가지고 잇어서 핀(91)의 각 그룹에 의해 형성된 연속 표면은 그룹의 핀(91)의 수에 따른 원형 실린더의 아아크 또는 원형 실린더 인것을 특징으로 하는 원자로의 노심 구조물.
5. 제2항, 3항 또는 4항에 있어서, 각 저부 노즐(35)은 주조이며, 핀(91)은 저부 노즐(35)상에 레그에 따라 주조되는 것을 특징으로 하는 원자로의 노심 구조물.

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