KR960012051B1 - 수냉식 원자로의 노심 - Google Patents

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Description

수냉식 원자로의 노심

제1도는 노심(Core internals)를 설지한 원자로 압력용기(Reactor pressure ves sel)의 종단면도,

제2도는 상부코어구조로 설치한 연료 저장풀(Fuel storage pool)의 절삭단면도,

제3도는 센터링핀(Centering pin)를 고정시킨 상부코어구조 그리드판(Grid plate)의 부분영역 확대단면도,

제4도는 센터링핀을 고정하기전 센터링핀을 확대한 제3도의 Ⅳ부분 상세도,

제5도는 그 센터링핀을 고정시킨 후 제4도에 의한 센터링핀의 단면도,

제6도는 제4도에 의한 요홈의 다른 구성 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원자로 압력용기(Reactor pressure vessel) 2 : 노심(Core internals)

3 : 저부코어구조(Lower core structure)

4 : 상부코어구조(Upper core structure)

5 : 연료조립체(Fuel assembly) 6 : 격자(Grating)

7,8 : 연료조립체단편(Fuel assembly endpiece)

9 : 그리드판(Grid plate) 10 : 센터링핀(Centering pin)

11 : 연료저장풀(Fuel storage pool) 12 : 랙(Rack)

13 : 지지판(Supporting plate) 14 : 지지부재(Support)

15 : 나사스템(Threaded stem) 16 : 너트(Nut)

17,17a : 용착부(Weld) 18 : 구멍(Bore)

19 : 캡(Cap), 20 : 샹크(Shank)

21,28 : 쇼울더(Shoulaer) 22 : 중심공(Centre bore)

23 : 계단식 구멍(Stepped bore) 24 : 플러그(Plug)

25 : 그루빙(Grooving) 26 : 챔버(Chamfer)

27,29 : 리세스(Recess) 30 : 영역(Region)

31 : 칼라(Collar) 32 : 태핏(Tappet)

33 : 막힌구멍(Blind bore) 34 : 주변홈(Peripheral grooves)

35 : 비드형성부(Bead formation) 36 ; 홈(Groove)

37 : 환상홈(Annular groove) 38 : 중간편(Intermediate piece)

39 : 셋-백(Set-back)

본 발명은 상부와 저부고어구조가 연료조립체 단편 리세스내에서 자유단으로 돌출시킨 다수의 센터링핀을 가진 수냉식 원자로의 고어내부구조에 관한 것이다.

상기와 같은 고어내부구조는 원자력 발전소의 가압수형 원자로(1974년 간행, 88-92페이지)라는 티밍포켓 단행본(Thieming pocket book)에서 공지되어 있다.

통상적인 이 분야에 관련된 센터링핀(Centering pin)은 그리드판(Grid plate)을 관통하는 단부에 너트로 그 센터링을 체결(Bracing)을 하도록 하는 나사스템(Threaded stem)을 구비하고 있다. 체결을 견고히 하기 위하여 그 너트와 코어구조 그리드판 사이와, 그 너트와 나사스템 사이에 용착부(Weld)를 형성한다.

상부코어구조의 경우, 특히 다수의 체결너트는 코어내부구조의 다른 구성요소에 의해 커버되기 때문에 손상된 센터링핀을 차례로 대치시킬 경우 그 다수의 체결너트는 서로 접근시킬 수 없다. 본 발명의 목적은 센터링핀을 고정하기 위한 체결너트없이 구성되는 상기에 언급한 타입의 코어내부구조를 특정화 하는데 있다.

본 발명의 목적은 센터링핀이 그 센터링핀을 관통하는 중심공(Centre bore)을 구비하며, 그 중심공은 원추형상으로 점점 적어지는 계단식 구멍(Steped bore)으로써 그 연료조립체에서 떨어져 있는 그 중심공의 단부에 구성되어 있고, 그 계단식 구멍은 플러그(Plug)을 수용하여 그 센터링핀에 대하여 축 방향으로 이동시킬 수 있고, 그 센터링핀의 원주면을 동일방향에서 계단식 구멍과 동일한 피치로써 원추형상으로 되며 셀프록킹 원추형 접속을 형성하며, 그 센티링핀은 그 센터링핀을 수용하는 구멍으로 가급적 헐거움(Play)이 없도록 고정접속(Fitting connection)을 하고, 그 단상구멍의 레벨에서 그 센터링핀의 원주면은 그루빙(Grooving)을 구성하여 그 그루빙은 플러그의 상대운동을 발생시킨 후 그리드판(Grid plate)에 형성된 구멍벽과 접속시켜 구성함으로서 본 발명에 의해 달성된다.

가급적 헐거움(Play)이 거의 없는 체결접속은 그 그루빙(Grooving)영역에서 접속을 견고하게 한다. 그 체결접속이 이루어졌을때 헐거움이 실제로 없는 고정접속에 의해 센터링의 횡방향운동을 방지함으로서 바람직하지 않은 응력을 피할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구조에 의해 하나의 태핏(Tappet)은 플러그를 축방향으로 변위하도록 작동하며, 그 태핏은 중심공을 통하여 그 플러그의 막힌 구멍에 연장되어 있다.

그러한 충격력은, 센터링핀(Centering pin)의 그루빙과 그리드판(Grid plate)구멍벽의 그루빙간의 경도(Hardness)차이에 따라 선택된다.

플러그와 단상구멍사이의 콘접속(Cone connection)의 다른 구조에 의해, 그 플러그는 적어도 하나의 주변홈을 구비하며, 그 주변홈은 그 그루빙으로 누르는 플러그의 상대운동으로 그 계단식 구멍영역에서 센터링핀의 재질로된 비드(Bead)형성부를 수용할 수 있다.

그결과, 상기 큰접속은 셀프-록킹(Self-locking)이외에 셴더링핀 고정의 풀어짐 장치를 안전하게 한다. 그 그루빙 상하에 센터링핀의 주변면은 하나의 리세스를 구비함으로서 그 구멍벽으로 그 홈의 침입을 용이하게 한다.

파열(Rupture)의 염려가 있는 센더링핀 영역에서 응력집중을 최소화하기 위하여, 하나의 홈이 그리드판과 대향한 쇼울더내에 형성되고 하나의 환상홈을 예정된 거리에서 배치되도록 구성되어 있다. 또다른 그 체결된 접속구조에 의해, 그 센터링핀은 셋-백(Set-back)을 가지며 그 셋백은 그 접속을 체결할 수 있게하는 중간핀을 수용한다.

본 발명에 의한 노심을 제1도 내지 제6도의 실시예에 따라 구체적으로 설명한다.

제1도는 수냉식 원자로 플랜트의 원자로 압력용기(1)을 종단면도로 나타낸 것이다.

녹심(2)은 저부코어구조(3)과 상부코어구조(4)로 구성시켜 그 원자로코어의 지지구조를 형성한다. 그 원자로코어를 형성하는 다수의 연료조립체(5)중 하나만을 도면에서 나타낸다.

그 연료조립체는 격자(Grating)에 설정되며, 센터링핀(도시생략)은 그 격자에 고정되고 그 연료조립체단편(7)(저부면단면)의 구멍으로 돌출되어 있다.

연료조립체단편(8)(상부면단면)은 체결스프링(도시생략)을 배치시켜 그 상부코어구조의 그리드판(9)에 대하여 연료조립체를 지지한다.

다수의 센터링핀(10)(제3도)은 연료조립체의 방향으로 형성되어 그리드판(9)에 고정되고, 각 연료조립체는 일반적으로 2개의 센터링핀을 배정받으며, 이들의 센터링핀을 연료조립체단편(8)의 리세스내로 돌출시켜 연료조립체를 정착하여 센터링(Centering)하도록 한다.

제2도에서, 상부코어구조(4)는 랙(Rack)(12)을 설치한 원자로 플랜트의 연료저장풀(1l)내에 설치한다. 상부코어구조(4)는 주요 상기 잭에 지지시킨 지지판(13)과, 제어조립체안내심볼(Thimbles)을 포위하여 그리드판(9)을 지지하는 지지부재(14)로 구성되어 있는 상기 랙(12)의 바로 아래에는 머니플레이터(manipulator)(도시생략)을 배치시킬 수 있고 이것은 조사장치(viewing equipment)를 갖고 있다.

검사할때 파열된 센터링핀이 발견될때 그리드판(9)에 고정된 센터링핀의 단편(Fragment)을 작동공구와 처리장치에 의해 제거시켜 새 센터링핀으로 대치시킨다.

그 머니플레이터(도시생략)는 동일하며 그 작동공구와 처리장치의 지지대(Bearer)로서 작용한다. 제3도는 센터링핀(10)을 삽입시킨 그리드판(9)의 단면을 확대시킨 단면도를 나타낸다.

공지타입의 센터링핀은 이미 그리드판(9)에 삽입하였으나 파열되어 제거시켜야 했다.

너트(16)로 그리드판(9)에 대해 지지된 공지타입 핀의 나사스템(Threaded stem )(15)단편은 아직 볼 수 있다. 공지된 그 센터링핀은 그 핀은 풀러짐을 방지하고 고정시키기 위하여 그 너트(16)과 그리드판(9) 사이와, 그 너트와, 나사스템(15) 사이에서 그 핀 주위에 용착부(Weld)(17)(17a)를 구성하였다.

상기 그리드판에 남아 있는 파열된 센터링핀단편은 상기 머니플레이터에 의해, 용착부(17)(17a)가 손상을 입지 않으며 캡(19)와 너트(16)으로 구성되고 그 나사스템(15)의 잉여부분이 남아있을때까지만 너트(16)에 연장한 원통형 구멍(18)이 형성되도록 그 그리드판의 저면에서 구멍을 뚫도록 한다. 새로 삽입시킨 센터링핀의 가정된 파열의 경우, 캡(19)은 그리드판(9)의 상부측에서 원자로 플랜드의 1차 냉각회로로 파편들(Fragments)이 들어가는 것을 신뢰성있게 방지한다. 그리드판(9)의 구멍(18)과 센터링핀(10)의 샹크(Shank)(18)에 의해 피팁(Fitting)크기가 형성되고, 이것은 그리드판(9)의 밑면이 있는 쇼울더(21)가 접촉될 때까지 센터링핀(10)을 밀어 넣은 다음 헐거움이 없는 고정접속(견고한 삽입)을 한다.

센터링핀(10)은 그 핀을 관통시키는 중심공(22)을 구성하며, 그 중심공(22)는 그리드판(9)으로 돌출되는 중심공 단부에 있는 계단식 구멍(23)에서 폭이 넓어진다.

그 계단식 구멍(23)의 주면을 하나의 콘(Cone)으로 구성되어 캡(19)쪽으로 점점 적어지게 구성되어 있다. 그 단계식 구멍(23)과 같은 방식으로 그 주면상에 원추형상으로 구성된 플러그(24)는 그 계단식 구멍에 의해 접경된 공간에 삽입된다.

그리고 그 샹크(20)는 특히 제4도에서 볼 수 있는 상기의 피팅크기와 표면구조를 형성한다. 실제로 그루빙(Grooving)(25)는 원주면의 일부영역에 형성되어 있으며, 그루빙위에는 샹크(20)에 의해 챔버(26)가 형성되고, 그루빙밑에는 단계식 구멍(23)의 쇼울더(28)밑에 연장된 리세스(27)가 구성되어 있다.

제3도에 의해, 또다른 하나의 리세스(29)가 샹크(20)의 중간영역에 배치되어 있다.

이와 같이 샹크(20)은 필요한 피팅크기를 구비하여 영역(30)(제3도)가 칼라(collar)(31)(제4도)에 있는 원통상구멍과 헐거움없는 전고한 체결을 형성하고 있다.

그루빙(25)의 외측직경은 동일하게 그 피팅크기를 가질 수 있다.

그러나, 일반적으로 그 구멍(18)내에 센터링핀을 용이하게 밀어 넣기 위하여 약 0.03∼0.10mm 정도 약간 뒤로 설정한다.

어느 경우이든간에, 그 체결영역은 센터링을 그 구멍(18)으로 밀어넣은 후 센터링핀 그 자체가 일치하는 위치에 남게끔 충분히 큰 크기를 가진다.

그 센터링핀(10)은 그 쇼울더(21)가 접속될 때까지 구멍(18)에 설정공구(도시생략)에 의해 밀어 넣는다. 이 위치에서, 플러그(24)의 막힌 구멍(35)내에 있는 제4 및 5도에 표시되고 며니플레이터(도시생략)에 의해 지탱된 설정공구의 태핏(32)은 후자(막힌 구멍)와 결합하여 유압작동에 의해 제5도에 나타낸 위치로 이동 한다.

계단식 구멍(23)과 플러그(24)의 영역에 있는 센터링핀의 원추형구조에 의해 구루빙(25)는 구멍(18)의 벽으로 압입되어 견고한 접속이 형성된다.

그 태핏(32)에 의해 플러그(24)에 가한 힘은 그리드판(9)와 그루빙(25)의 재질간의 정도차이에 따라 선택된다. 상기 플러그와 계단식 구멍사이의 콘접속(Cone connection )에 대하여 셀프-록 작동을 하므로 그 체결접속에 대한 어떠한 풀어짐도 있을 수 없다.

또, 주변홈(34)는 그 플러그의 상태운동이 발생된 후에는 계단식 구멍(23)의 재질로된 작은 비트형성부(Bead formature)를 수용하기 때문에, 그 체결접속의 풀어짐을 방지하는 안정장치(Safeguard)를 형성한다.

그 센터링핀(10)은 그 쇼울더(21)상에 하나의 홈(36)을 구비하며, 그 홈(36)은 그 쇼울더 바로 아래에 형성된 환상홈(37)과 협력하여 파일의 염려가 있는 영역의 응력집중을 최소로 한다.

대표적인 실시예는 파열핀을 대치하도록 구성되어 있다.

그러나, 본 발명에 의한 센터링핀은 그리드판을 초기에 장치할때와 동일한 방식으로 삽입시킬 수 있다. 수리시에 표시된 캡(19)은 너트(16)의 잉여부는 존재않으나, 보호를 필요로 할 경우에는, 나사스템(15)을 하나의 일체적인 구성요소로서 그리드판에 결합할 수 있다.

또, 제6도에 의해 그루빙(25)대신 샹크(20)는 체결접속을 하는 중간핀(38)을 수용하는 셋백(Set-back)(39)을 설치시킨다.

예로서, 중간편(38)은 그 중간편과 대응하는 경도의 밀접히 감은 스프링와이어로서 그 자제 그루빙을 형성한다.

Claims (6)

1. 연료조립체단편(Fuel assemble endpiece)(7)(8)의 리세스내에 자유단(Free ends )으로 돌출된 센터링핀(Centering pin)(l0)을 지탱하는 저부코어구조(Lower core structure)(3)와 상부코어구조(Upper core shucture)(4)를 가진 수냉식 원자료의 노심(Core internals)(2)에 있어서, 중심(Center core)(22)은 원추 형상으로 점점 적어진 단계식 구멍(Stepped bore), (23)으로써 그 연료조립체(5)에서 떨어져 있는 그 단부에 구성되고, 그 계단식 구멍(23)은 센터링핀(10)과 계단식 구멍과 동일한 피치(putch)로 그리고 동일한 방향으로 원추형으로 구성되는 센터링 핀의 원주면에 대해서 측방향으로 이동시킬 수 있는 플러그(Plug)(24)를 수용하며, 그 센터링 핀은 이것을 수용할 수 있는 구멍(18)에서 헐거움(Play)이 거의 없는 피팅접속(Fltting connection)을 하고, 그 계단식 구멍(23)의 레벨에서 센터링핀의 원주면은 그루빙(grooving)(25)을 구성시켜, 그 그루빙(25)는 플러그(24)의 상태운동이 발생한 후에 그리드판(Grid plate)(9)에 형성된 구멍(18)벽과 체결접촉(Positure connection)을 하도록 구성함을 특징으로 하는 상기 수냉식 원자로의 노심.
2. 제1항에 있어서, 상기 센터링핀(10)을 피팅(Fitting)할때에는 상기 중심구멍(22)을 통하여 상기 플러그(24)의 막힌구멍(Blind bore)으로 하나의 태핏(Tappet)(32)이 연장되고, 상기 태핏의 충격력은 센더링핀(10)의 그루빙(25)과 구멍(18)벽의 그루빙사이의 경도 차이에 따라 선택하도록 구성함을 특징으로 하는 상기 수냉식 원자로의 노심.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플러그(24)는 상기 플러그(24)의 상대적 운동이 발생한후, 계단식 구멍(Stepped bore)(23)의 소재를 누름으로서, 작은 비드(Slight bead )(35)를 받는 적어도 하나의 주변홈(34)를 구비함을 특징으로 하는 수냉식 원자로의 노심.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 센터링핀(10)의 원주면은그루빙(25)의 상하에 하나의 리세스(27)(29)를 구비함을 특징으로 하는 수냉식 원자로의 노심.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 홈(36)은 그리드판(9)와 대향하는 쇼울더(21)에 형성시켜 소정 거리에 환상홈(37)을 배치함을 특징으로 하는 수냉식 원자로의 노심.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 센터링핀(10)은 하나의 셋배(Set-back)(39)를 구비하며, 그 셋백은 체결접속(Positure connection)을 하고 중간편(38)을 구비함을 특징으로 하는 수냉식 원자로의 노심.

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