KR930005578B1 - 중성자 소스봉의 위치 선정 기구 - Google Patents

중성자 소스봉의 위치 선정 기구 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

중성자 소스봉의 위치 선정 기구
제1도는 명확히 하기 위해 일부를 절개하고 수직으로 축소시킨 연료 집합체의 상부 노심 지지판의 정면도.
제2도는 2차 소스봉중 하나와 본 발명을 실시하는 관련 위치 선정 기구의 확대 단면도.
제3도는 2차 소스봉의 상단부에 연결되어 도시된 제1도의 개별적인 소스 위치 선정 기구의 확대 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 상부노심판 16 : 안내 딤블
24 : 흐름개구 26 : 중성자 소스봉
34 : 챔퍼 혹은 시이트 36 : 보스 혹은 위치장치
44 : 외부 스프링 유지체 56 : 내부 스프링 유지체
66 : 코일 스프링
본 발명은 노심 시동을 용이하게 하기 위한 원자로내의 중성자 소스 설비에 관한 것이며, 특히 안내 딤블내에 2차 소스에 위치시키기 위한 기구에 관한 것이다.
가압수형 원자로(PWR)는 다수의 연료 집합체를 포함하고 있으며, 이들 각각의 연료집합체는 정부 및 저부 노즐과 함께 이들 노즐 사이에서 신장되어 횡방향으로 각격진 다수의 긴 안내 딤블과 안내 딤블을 따라 축방향으로 간격진 다수의 횡방향 격자로 구성되어 있다. 또한 긴 연료봉은 조직적인 배열로 정부 및 저부 노즐 사이의 격자에 의해 횡방향으로 간격져 지지된다.
연료집합체의 구조적인 부품에 추가하여, 안내딤블은 원자로심 속으로 가연성 독물봉, 중성자 흡수체 제어봉, 딤블 플러그, 그리고 1차 및 2차 중성자 소스 조립체를 삽입하기 위한 채널을 구비하고 있다. 중성자 소스 조립체의 목적은 원자로심의 시동을 용이하게 하는 것이다.
1차 소스는 초기 노심 연료 장진 및 원자로 시동중 자연적으로 중성자를 방출한다. 1차 소스가 필요한 중성자속 레벨을 지나 붕괴한 후 중성자는 2차 소스에 의해 공급된다. 상기 2차 소스는 연료교체시 그리고 다음 시동시와 같은 저중성자속 주기동안 중상자 소스가 된다.
종래의 표준 PWR 설계에서, 원자로심은 2개의 1차 소스 조립체와 2개의 2차 소스 조립체등 4개의 소스조립체를 사용한다. 각각의 1차 소스 조립체는 하나의 1차 소스봉과 많은 가연성 독물봉을 포함한다.
각각의 2차 소스 조립체는 4개의 2차 소스봉과 몇몇 가연성 독물봉의 대칭 그룹을 포함하고 있다. 2차 소스봉 및 동물봉은 정부 노즐과 상부 노심판 사이에 위치된 스파이더에 현수되어 있다. 스파이더는 상부 노심지지판과 함께 작용하는 유지스프링에 의해 제위치에 간직된다.
그러나 원자로심 시동을 위한 2차 소스를 필요로 하는 좀더 최신의 PWR 설계에서, 상부 노심 지지판과 정부 노즐 사이에 스파이더를 놓아둘 장소가 있다. 따라서, 안내딤블내에 2차 소스봉을 위치시키는 또다른 기술의 필요성이 존재하며, 본 발명의 주목적은 이와같은 필요성을 만족시키기 위한 것이다.
따라서, 본 발명은 횡방향 및 축방향으로 2차 소스봉을 독립적으로 위치시키는 상부 노심 지지판의 현존 구조상의 특징을 이용하는 2차 소스위치 선정 기구에 있다. 위치선정기구는 상부 노심판의 하측상에 있는 챔퍼(chamfer)에 끼워지는 보스와, 축방향 및 횡방향으로 2차 소스봉의 상단부를 위치시킴에 있어 상부노심판에 대향 작용을 하도록 하기 위해 2차 소스봉의 상단부에 연결되었으며 또한 위치보스에 연결된 스프링 작동 유지장치를 포함하고 있다. 따라서 본 발명은 연료 집합체와 상부 노심판에 특별한 수정을 가하지 않고도 그 목적을 달성하게 된다.
좀더 세부적으로 말해 본 발명에 다른 2차 소스위치선정 기구는 정부노즐의 인접상부에 위치한 상부노심판과 노즐을 결합하며 또한 이들 사이에 뻗어있는 다수의 안내딤블을 구비한 정부 및 자부 노즐을 포함하는 연료집합체를 위한 것이다.
상부노심판은 냉각제가 노심을 통해 상류하도록 하는 다수의 흐름 개구를 포함하고 있으며, 최소한 이들 개구의 일부는 안내 딤블위에 노심판을 통해 하향 관통하며, 연료집합체의 일부안내 딤블속으로 삽입되도록 한다. 노심의 연부 근처에 위치한 다른 빈 안내 딤블은 2차 소스를 포함하는 봉을 수용한다.
위치 선정 기구는 상부노심판을 통해 규정된 개구와 정열된 각 안내 딤블내에 2차 소스봉의 하나하나를 위치시킨다. 개구는 노심판의 하측상에서 그에 관해 규정된 안착장치를 가지고 있다. 위치 선정 기구는 노심판 안착 장치에 대향하여 삽입되는 위치 장치와, 횡방향으로 상단부를 속박하여 축방향으로 2차 소스봉을 위치시키도록 된 탄성 유지 장치를 가지고 있다.
탄성 유지장치는 안내 딤블의 상부에 달려있는 외향 돌출레지를 가지며 2차 소스봉의 상단에 부착된 외부 스프링 유지체를 포함하고 있다. 내부 스프링 안내 유지체는 그 상단부가 위치 장치에 연결되어 있으며, 그 하단부는 외부 스프링 유지체에 관해 활주한다. 마지막으로 유지장치는 위치장치의 하측에 대해 예비하중 상태를 만들고 외부 유지체의 내측 환상 레지와 접하도록 하기 위하여 외부 스프링 유지체를 둘러싸고 있다. 그러한 상태에서, 유지스프링은 2차 소스봉과 외부 유지체 상에서 아래로 밀며, 위치 장치 상에서 위로 밀게 된다. 따라서 소스봉은 상부 노심판에 대해 작용하는 스프링에 의해 간직된다.
본 발명의 양호한 실시예가 부수도면을 참고로 서술될 것이다.
하기 설명에서, 동일한 참고번호는 전체도면을 통해 동일하거나 상응하는 부품을 지적하며, “전방”, “후방”, “좌측”, “우측”, “상향”, “하향”등과 같은 용어는 제한적으로 사용된 것이 아니라 편의상 사용되었다.
제1도에서 일반적인 참고번호(10)으로 지적된 연료집합체는 원자로(도시안됨)의 노심지역에서 집합체를 하부 노심판(도시안됨)상에 지지하기 위한 하단 구조물 혹은 저부노즐(14)과, 저부노즐(14)로부터 상향 돌출된 다수의 제어봉 안내관 혹은 딤블(16)과, 안내딤블(16)을 따라 축방향으로 간격진 몇몇 횡방향 격자(18)와, 격자(18)에 의해 지지되어 횡방향으로 간격진 조직적인 배열의 긴 연료봉(20)과, 안내딤블(16)의 상단부에 부착된 상단 구조물 또는 정부노즐(22)로 구성되어 있다. 연료집합체(10)는 집합체 부품을 손상하지 않고 종래와 같이 취급될 수 있는 종합 장치이다.
상부 노심 지지판(12)은 연료 집합체(10)의 정부를 가로질러 그리고 원자로심내에 설치된 다른 동일한 연료 집합체(도시안됨)의 정부를 가로질러 뻗어있다. 노심판(12)은 냉각재가 노심을 통해 상류하도록 개구(24)와 같은 흐름개구를 가지고 있다. 최소한 이들 개구의 일부는 그를 통해 그리고 안내 딤블(16)속으로 제어봉(도시안됨)을 삽입할 수 있도록 안내 딤블(16)과 축방향으로 정열되어 있다.
원자로의 출력을 조절하기 위해 사용되는 제어봉을 수용하는 것외에 안내딤블은 원자로심 속으로 중성자 소스를 삽입하기 위한 채널을 제공한다. 특히 노심의 연부 근처에 위치한 안내딤블(16)중 임의의 하나는 2차 중성자 소스(28)를 포함하는 봉을 수용한다. 통상 소스(28)는 긴 봉내에 쌓여있는 안티몬-베릴륨 펠릿의 형태이다. 상술한 바와같이 소스(28)의 목적은 원자로심의 시동을 용이하게 하기 위한 것이다.
제2도 및 3도를 참고하면, 본 발명은 연료집합체(10)의 관련 안내 딤블(16)내에 개개의 중성자 소스봉(26)을 위치시키기 위한 기구(30)를 제공한다. 각각의 딤블(16)과 정열된 냉각재 흐름 개구(24)에 관해 노심판(12)은 그 하측(32)에서 기구(30)를 안착시키기 위한 소켓 역할을 하는 챔퍼 혹은 시이트(34)를 가지고 있다.(이에 대해서는 상세히 후술될 것임).
기본적으로 위치 선정 기구(30)는 시이트(34)에 안착되며 하단부(38)에서 개구(24)속으로 뻗어 있는 뾰족한 또는 원추형 보스 혹은 위치장치(36)의 형태인 장치를 포함하고 있다. 기구(30)는 또한 횡방향으로 소스봉의 상단을 탄성 속박하고 축방향으로 소스봉(26)을 위치시키는 방식으로 2차 소스봉(26)의 상단플러그(42)를 위치보스 혹은 위치장치(36)에 연결하는 탄성 유지장치(40)를 포함하고 있다.
탄성 유지장치(40)는 관형외부 스프링 유지체(44)를 포함하고 있으며, 상기 유지체(44)는 그 하단부(46)가 동체 둘레용접부(48)에 의해 소스봉(26)의 상단 플러그(42)에 결합되어 있으며 또한 그 상단부에는 환상플랜지(50)를 가지고 있으며, 상기 플랜지(50)는 안내 딤블(16)의 상부 신장부(54)의 일부인 노즐팽창 칼라(52)에 매달려 방사상 외측으로 뻗어 있다.
유지장치(40)는 또한 긴 내측 스프링 안내 유지체(56)를 포함하고 있으며, 상기 유지체(56)는 그의 상단부(58)로 뻗어 있는 내부 나선 축방향 보어를 가지고 있으며, 여기서 유지체(56)는 위치장치(36)의 하부(60)에 달려있는 외부 나선 슬리이브(59)에 연결되어 있다. 제3도에 도시된 바와같이, 토크핀(62)은 설치 슬리이브(59)와 유지체 상단부(58)의 나선 연결을 통해 횡방향으로 뻗어 있다. 실제 원통형인 내부 유지체(56)는 외부 유지체(44)와의 사이에 방사상 간극을 가지면서 외부유지체(44)내에 아래로 뻗어 있으며, 또한 내부 유지체의 나머지의 직경보다 좀더 큰 직경을 갖는 하단부(64)를 가지고 있다.
마지막으로 유지장치(40)는 내부 유지체(56)와 외부유지체(44) 사이에 끼워지는 유지코일스프링(66)을 포함하고 있다. 그 하단부(68)에서 유지스프링(66)은 상부플랜지(50)로부터 아래로 외부 유지체(44) 길이의 약 1/4지점에서 외부 유지체(44)의 내측벽 (72)상에 형성된 환상플랜지(70)에 대향하여 달려있다. 그 상단부(74)에서 유지스프링(66)은 위치 장치(36)의 하부(60)에 대향하고 있다. 정상적인 상태에서 유지스프링(66)은 시이트(34)에 대해 축방향 상부로 위치장치(36)에 예비하중을 가하고 유지체(44)의 플랜지(70)로 밀려내려 가도록 하기 위해 부분적으로 압축된다.
따라서 소스봉(26)은 위치 장치(36)를 통해 상부 노심 지지판(12)에 대향 작용을 하는 스프링(66)에 의해 간직된다. 스프링은 상류하는 유체 압력에 대해 소스봉(26)을 간직하고 열 성장 및 조사 성장하는 것을 보상하기 위해 충분한 힘을 제공하도록 설계된다. 축방향 운동은 외부 유지체(44)가 내부 유지체(56)에 관해 이동할 수 있기 때문에 위치 선정 기구(30)의 유지장치(40)에 의해 수용된다.
위치선정 기구(30)의 상단부는 위치보스(36)의 정부에 연결되었으며 흐름개구(24)에서 상부로 뻗어 있는 핸들링-공구 피팅(76)을 가지고 있다. 상기 피팅(76)은 종래 기술을 사용한 핸들링 공구(도시안됨)에 의해 지배된다. 안내 딤블(16) 밖으로 흘러나온 냉각제는 내부 유지체(56)내의 축방향 보어 혹은 통로(78)를 통해 상류하며, 설치 슬리이브(59), 위치장치(36) 및 핸들링 피팅(76)을 통과하여 지지판(12)의 냉각제 흐름 개구(24)로 들어간다.
전술한 바와 같이, 안내딤블(16) 및 상부노심판(12)과 작용하는 위치 선정 기구(30)는 봉의 축에 횡방향으로 소스봉(26)의 상단부를 속박하고 축방향으로 소스봉(26)을 위치시키기 위해 효과적인 탄성 유지력을 제공하게 되며, 연료 집합체(10) 또는 상부 노심 지지판(12)에 어떠한 수정도 가하지 않고 사용될 수 있다는 것을 알수 있다.

Claims (6)

  1. 핵연료 집합체의 일부를 형성하며, 연료집합체 위에 횡방향으로 뻗어 있는 원자로 노심판을 관통하는 냉각제 흐름 개구와 정열되어 있는 안내 딤블 속에서 개개의 중성자 소스봉을 위치시키기 위한 위치 선정 기구에 있어서, 원자로 노심판(12)의 하측상에서 흐름 개구(24)에 관해 형성된 시이트(34)와, 상기 시이트(34)에 도입되어 간직되는 위치장치(36)와, 중성자 소스봉을 횡방향으로 속박하고 축방향으로 위치시키도록 중성사 소스봉(26)을 위치장치(36)에 연결하는 탄성 유지장치(44, 56, 66)로 구성됨을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
  2. 제1항에 있어서, 위치 장치(36)는 상기 시이트(34)에 안착되는 기부를 가지며 흐름개구(24) 속으로 상향 돌출된 뾰족한 보스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보스(36)는 보스에 연결되어 흐름 개구(24) 속으로 상향 신장된 핸들링-공구 피팅(76)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
  4. 제1항, 2항 또는 3항에 있어서, 상기 탄성 유지장치(44, 56, 66)는 중성자 소스봉에 유지력을 가하기 위해 위치 장치(36)와 중성자 소스봉(26) 사이에 삽입된 유지 스프링(66)을 포함하며, 상기 유지스프링(66)은 노심판(12)에 대향 작용을 하며 위치장치에 기대어 안착되는 것을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄성 유지장치(44, 56, 66)는 상단부가 안내딤블의 상부 신장부(54)에 고정되어 있으며 하단부가 중성자 소스봉(26)에 연결된 관형 외부 스프링 유지체(44)와, 상단부가 위치 장치(36)에 연결되어 관형 외부 스프링 유지체 속으로 하향 신장되어 있는 긴 내부 스프링 유지체(56)를 포함하며, 상기 외부 및 내부 유지체(44, 56) 사이에는 방사상 간극이 형성되어 있으며, 상기 유지스프링(66)은 관형 외부 스프링 유지체(56)의 내측에 형성된 스프링 시이트(70)와 위치 장치(36) 사이에 부분 압축을 받으며 긴 내부 스프링 유지체 상에 설치된 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
  6. 제5항에 있어서, 긴 내부 스프링 유지체(56)와 위치 장치(36)는 그 속에 형성되어 노심판(12)내에 흐름개구(24)와 냉각제 유통관계로 안내딤블(16)의 내측에 위치한 축방향 통로(78, 80)를 갖는 것을 특징으로 하는 위치 선정 기구.
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