KR101086301B1 - Shock absorber for the control element drive mechanism in nuclear reactor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자로 제어봉구동장치용 완충 장치에 관한 것으로서, 원자로의 출력 제어 및 긴급 정지를 위해 제어봉을 자유 낙하시, 제어봉을 포함한 낙하체의 낙하 충격을 충분히 완충시킬 수 있는 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 관한 것으로서, 원자로 상측에 연통되게 연결되는 압력 용기 내부에서 고정 앵커와 댐퍼 하우징 사이에 형성되는 수력 댐퍼와 함께 고정 앵커와 댐퍼 하우징 사이에 개재되는 코일 스프링의 탄성력을 이용해 제어봉 낙하시 낙하 충격을 완충시킬 수 있도록 보강함으로써 낙하 충격에 의한 제어봉 및 제어봉 구동 장치 내부 부품의 파손을 좀더 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 것이다. The present invention relates to a shock absorber for a nuclear reactor control rod driving apparatus, and a shock absorber for a nuclear reactor control rod driving apparatus capable of sufficiently buffering a drop impact of a falling body including a control rod when the control rod is freely dropped for output control and emergency stop of the reactor. A hydraulic damper is formed between a fixed anchor and a damper housing in a pressure vessel connected in communication with an upper side of a reactor, and a fall shock is prevented when a control rod falls by using an elastic force of a coil spring interposed between the fixed anchor and a damper housing. By reinforcing to make it possible to more effectively prevent damage to the control rod and the control rod drive parts due to the drop impact.

Description

원자로 제어봉구동장치용 완충장치{SHOCK ABSORBER FOR THE CONTROL ELEMENT DRIVE MECHANISM IN NUCLEAR REACTOR}SHOCK ABSORBER FOR THE CONTROL ELEMENT DRIVE MECHANISM IN NUCLEAR REACTOR}

본 발명은 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 원자로의 출력 제어 및 긴급 정지를 위해 제어봉을 자유 낙하시 발생하는 낙하 충격을 완충시키기 위한 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a shock absorber for a nuclear reactor control rod drive device, and more particularly, to a shock absorber for a nuclear reactor control rod drive device for buffering the drop impact generated when the control rod is free fall for output control and emergency stop of the reactor. .

주지된 바와 같이, 제어봉은 열중성자를 잘 흡수하는 재료로 피복된 봉상의 형태로, 원자로의 노심에 삽, 탈하면서 핵연료의 반응도를 조절하는 작용을 한다. As is well known, the control rod is in the form of a rod coated with a material that absorbs thermal neutrons well, and serves to control the reactivity of the nuclear fuel while inserting and removing the core of the reactor.

즉, 제어봉 구동 장치를 이용해 제어봉을 원자로의 노심에 넣으면 열중성자를 흡수하여 노의 반응도가 낮아지게 되고, 반대로 제어봉을 노심에서 빼면 노의 반응도가 높아지게 된다. 이처럼, 제어봉 구동 장치는 주로 원자로 출력 제어나 긴급 정지를 위해 사용된다. In other words, when the control rod is inserted into the core of the reactor using the control rod drive device, the reactivity of the furnace is lowered by absorbing thermal neutrons. As such, the control rod drive is mainly used for reactor output control or emergency stop.

상용로나 연구로에서 사용되는 제어봉 구동 장치는 주로 원자로의 출력 제어 및 긴급 정지를 위해 제어봉을 자유 낙하시키도록 구성된다. 따라서 제어봉의 자유낙하 최종 행정에서 낙하 속도를 줄여 낙하 충격을 완충시킬 수 있는 제어봉구동장치용 완충장치가 필요하게 된다.Control rod drive devices used in commercial or research furnaces are mainly configured to freely drop the control rods for reactor power control and emergency stop. Therefore, there is a need for a shock absorber for the control rod drive device that can cushion the drop impact by reducing the drop speed in the free stroke final stroke of the control rod.

종래 상용로나 연구로에 사용되는 제어봉구동장치는 주로 전자석을 이용하여 긴급 낙하가 가능토록 하였으며, 제어봉구동장치의 내부가 아닌 원자로 내부에 설치된 제어봉 안내관을 이용한 수력 댐퍼로 완충이 이루어졌다. 그러나 볼스크류형 제어봉구동장치는 제어봉을 포함한 낙하체가 자유 낙하할 때 스크류의 그루브를 따라 낙하하여 회전 관성이 크기 때문에 수력 댐퍼 만으로는 충격하중을 완충시킬 수 없는 단점을 가진다.The control rod driving device used in the conventional commercial furnace or the research furnace was mainly capable of emergency fall using an electromagnet, and was damped by a hydraulic damper using a control rod guide tube installed inside the reactor, not inside the control rod driving device. However, the ball screw type control rod driving device has a disadvantage that the hydraulic damper alone cannot buffer the impact load because the rotating inertia is large because the falling body including the control rod falls along the groove of the screw when the falling body including the control rod falls freely.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 원자로의 출력 제어 및 긴급 정지를 위해 제어봉을 자유 낙하시, 회전 관성에 의한 낙하하중이 큰 볼스크류형 제어봉구동장치의 낙하충격을 완화하기 위하여 제어봉구동장치의 내부에 스프링과 수력 댐퍼를 이용한 원자로 제어봉구동장치용 완충장치를 제공하는 것이다.
An object of the present invention for solving the above problems, the control rod to mitigate the drop impact of the ball screw type control rod drive device with a large drop load due to rotational inertia when the control rod free fall for output control and emergency stop of the reactor To provide a shock absorber for the reactor control rod drive device using a spring and a hydraulic damper inside the drive unit.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원자로 제어봉구동장치용 완충장치는, 원자로 상측에 연통되게 고정 설치되는 압력 용기; 상기 압력 용기의 내주면 상에 고정 설치되는 고정 앵커; 상기 고정 앵커에 대응하는 상기 압력 용기 외주면 상에 고정 설치되는 전자석; 상기 전자석에 의해 상기 고정 앵커 하측에서 착탈되며 상기 압력 용기 내부 하측에 수직 이동 가능하게 수용되는 이동 앵커; 상기 이동 앵커의 중심부를 관통하며 일체로 결합되고, 상기 압력 용기의 내부 하측에서 스텝 모터에 의해 수직 이송 가능하게 설치되는 볼 스크류; 상기 볼 스크류 하단에서 연장축을 통해 상기 원자로 내부의 노심으로 삽입 가능하게 연장 결합되는 제어봉; 상기 볼 스크류의 상측 단부에서 상기 고정 앵커를 관통하는 연결봉을 통해 상기 압력 용기 상측으로 연장 결합되는 안내축; 및 상기 압력 용기 내부에서 상기 고정 앵커와 상기 안내축의 하부 걸림턱 사이에 구비되어, 상기 제어봉이 상기 노심으로 삽입되도록 자유 낙하시 발생하는 낙하 충격을 완충시키는 완충기를 포함하고, 상기 완충기는 중공 통형상의 몸체부가 상기 연결봉의 외주상에 끼워져 상기 안내축과 상기 고정 앵커 사이에 개재되고, 상기 고정 앵커 내부에 형성되는 수력 댐핑 홈 내부에 삽입되어 상기 제어봉 낙하시 낙하 충격을 흡수하도록 상기 수력 댐핑 홈 내부에 채워진 유체의 흐름을 조절하기 위한 유량 조절 홈이 상기 몸체부 하단에 테이퍼져 형성되는 댐퍼 하우징; 및 상기 댐퍼 하우징의 몸체부의 상단부에 연장 형성된 댐핑 가이드와 상기 고정 앵커 사이에 끼워져 상기 제어봉의 낙하 충격을 완충시키는 코일 스프링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. A buffer device for a nuclear reactor control rod drive device of the present invention for achieving the above object, the pressure vessel is fixedly installed in communication with the upper side of the reactor; A fixing anchor fixedly installed on an inner circumferential surface of the pressure vessel; An electromagnet fixedly installed on the outer circumferential surface of the pressure vessel corresponding to the fixed anchor; A moving anchor detachable from the lower side of the fixed anchor by the electromagnet and accommodated vertically in the lower side of the pressure vessel; A ball screw that is integrally coupled to and penetrates the center of the moving anchor and is vertically transportable by a stepper motor in the lower side of the pressure vessel; A control rod extending from the bottom of the ball screw to be inserted into the core of the reactor through an extension shaft; A guide shaft extending upwardly through the pressure vessel through a connecting rod passing through the fixing anchor at an upper end of the ball screw; And a shock absorber provided between the fixed anchor and the lower locking jaw of the guide shaft in the pressure vessel to cushion a drop impact generated during free fall so that the control rod is inserted into the core. The shock absorber includes a hollow cylindrical shape. A body portion of the hydraulic damping groove inserted into an outer circumference of the connecting rod and interposed between the guide shaft and the fixing anchor and inserted into a hydraulic damping groove formed inside the fixing anchor to absorb a drop impact when the control rod falls. A damper housing in which a flow rate adjusting groove for adjusting the flow of fluid filled in the tapered portion is formed at the bottom of the body portion; And a coil spring inserted between the damping guide extending from the upper end of the body portion of the damper housing and the fixing anchor to cushion the dropping shock of the control rod.

여기서, 상기 코일 스프링은 직경이 서로 다른 적어도 2개 이상이 병렬로 조합되어 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the coil spring is preferably formed by combining at least two or more different diameters in parallel.

또한, 상기 수력 댐핑 홈의 상측 내주면 상에는 상기 댐퍼 하우징의 몸체부 외주면 사이에 개재되는 하부 마찰 베어링이 고정 설치되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the lower friction bearing interposed between the outer peripheral surface of the body portion of the damper housing is fixedly installed on the upper inner peripheral surface of the hydraulic damping groove.

또한, 상기 댐핑 가이드의 외주면 상에는 상기 압력 용기의 내주면과의 사이에 개재되는 상부 마찰 베어링이 고정 설치되는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the upper friction bearing interposed between the inner peripheral surface of the pressure vessel is fixedly installed on the outer peripheral surface of the damping guide.

상기한 본 발명의 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 따르면, 고정 앵커와 댐퍼 하우징 사이에 형성되는 수력 댐퍼와 함께 고정 앵커와 댐퍼 하우징 사이에 개재되는 코일 스프링의 탄성력을 이용해 제어봉 낙하시 낙하 충격을 완충시킬 수 있도록 보강함으로써 낙하 충격에 의한 제어봉 및 제어봉구동장치 내부 부품의 파손을 좀더 효과적으로 방지할 수 있도록 한다. According to the shock absorber for the reactor control rod drive device of the present invention, a shock absorber when the control rod falls by using the elastic force of the coil spring interposed between the fixed anchor and the damper housing together with a hydraulic damper formed between the fixed anchor and the damper housing. Reinforcement to prevent damage to the control rod and internal parts of the control rod drive system due to the drop impact can be more effectively prevented.

또한, 상기한 본 발명의 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 따르면, 코일 스프링을 적어도 2개 이상을 병렬로 조합하여, 제어봉의 자유 낙하시 발생하는 낙하 충격을 완충시키는 데 필요한 탄성 강도를 충분히 보강할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. Further, according to the shock absorber for the reactor control rod drive device of the present invention described above, by combining at least two coil springs in parallel, it is possible to sufficiently reinforce the elastic strength required to cushion the drop impact generated during free fall of the control rod. It has the effect of making it possible.

또한, 상기한 본 발명의 원자로 제어봉구동장치용 완충장치에 따르면, 고정앵커의 수력 댐핑 홈 상측 내주면 상에 댐퍼 하우징의 몸체부 외주면 사이에 개재되는 하부 마찰 베어링을 고정 설치하고, 아울러 댐핑 가이드의 외주면 상에는 압력 용기의 내주면과의 사이에 개재되도록 상부 마찰 베어링을 고정 설치하여, 제어봉의 자유 낙하시 수력 댐퍼 및 코일 스프링에 의한 완충 작용이 좀더 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
In addition, according to the shock absorber for the reactor control rod drive device of the present invention, the lower friction bearing interposed between the outer peripheral surface of the body portion of the damper housing on the hydraulic damping groove upper inner peripheral surface of the fixed anchor fixedly, and also the outer peripheral surface of the damping guide The upper friction bearing is fixedly installed so as to be interposed between the inner circumferential surface of the pressure vessel, and the damping action by the hydraulic damper and the coil spring can be more stably made during free fall of the control rod.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치를 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ을 확대하여 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 댐퍼 하우징 및 코일 스프링을 분리하여 도시한 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치의 작동 상태를 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view showing a shock absorber for the reactor control rod drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side cross-sectional view of II of FIG. 1.
3 is an exploded perspective view illustrating the damper housing and the coil spring of FIG. 2 separately.
Figure 4 is a side cross-sectional view showing an operating state of the shock absorber for the reactor control rod drive device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치를 도시한 측단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ부분을 확대하여 도시한 측단면도이다. 1 is a side cross-sectional view showing a shock absorber for the reactor control rod drive device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view showing an enlarged portion II of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 원자로 제어봉구동장치용 완충장치는 원자로(10), 압력 용기(20), 고정 앵커(30), 전자석(40), 이동 앵커(50), 볼 스크류(60), 연장축(70), 제어봉(80), 연결봉(90), 안내축(100), 완충기(110), 댐퍼 하우징(120), 코일 스프링(130), 하부 마찰 베어링(140), 상부 마찰 베어링(150), 및 체결 너트(160)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the shock absorber for the reactor control rod drive device of the present embodiment is a reactor 10, pressure vessel 20, fixed anchor 30, electromagnet 40, moving anchor 50, Ball screw 60, extension shaft 70, control rod 80, connecting rod 90, guide shaft 100, shock absorber 110, damper housing 120, coil spring 130, lower friction bearing 140 ), An upper friction bearing 150, and a fastening nut 160.

압력 용기(20)는 원자로(10) 상측을 덮는 압력 용기 해드(15) 상측에서 이를관통하는 노즐을 통해 원자로(10)와 연통되게 고정 설치된다.The pressure vessel 20 is fixedly installed in communication with the reactor 10 through a nozzle passing through the pressure vessel head 15 that covers the upper portion of the reactor 10.

한편, 압력 용기(20) 내부에는 원자로(10)에서 사용되는 작업 유체 즉, 물(중수 또는 경수)이 내부를 채우도록 구성된다.On the other hand, the pressure vessel 20 is configured such that the working fluid used in the reactor 10, that is, water (heavy water or hard water), fills the interior.

여기서, 압력 용기(20) 내부에 채워지는 물은 후술하는 제어봉(80)이 고정되는 낙하체 즉, 볼 스크류 어셈블리의 낙하 충격을 완충시키기 위한 수력 댐퍼의 작업 유체로도 사용된다. 볼 스크류 어셈블리는 볼 스크류(60), 연장축(70), 제어봉(80), 연결봉(90), 안내축(100)이 서로 결합되어 자유 낙하시 하나의 단위체를 구성한다.Here, the water filled in the pressure vessel 20 is also used as a working fluid of a hydraulic damper for cushioning the dropping impact of the control rod 80 to be described later, that is, the ball screw assembly. The ball screw assembly, the ball screw 60, the extension shaft 70, the control rod 80, the connecting rod 90, the guide shaft 100 is coupled to each other to form a unit during free fall.

고정 앵커(30)는 압력 용기(20)의 높이 방향으로 대략 중심부의 내주면 상에 고정 설치된다. 그리고 고정 앵커(30)는 내부에 볼 스크류(60)와 연결봉(90)을 연결하도록 내부 통공(31)이 수직 방향으로 관통되게 형성되며, 내부 통공(31)에 연통되게 수력 댐퍼의 실린더 역할을 하는 수력 댐핑 홈(35)이 형성된다.The fixing anchor 30 is fixedly installed on the inner circumferential surface of the central portion in the height direction of the pressure vessel 20. In addition, the fixing anchor 30 is formed so that the inner through-hole 31 penetrates in the vertical direction to connect the ball screw 60 and the connecting rod 90 therein, and serves as a cylinder of the hydraulic damper to communicate with the inner through-hole 31. A hydraulic damping groove 35 is formed.

그리고, 수력 댐핑 홈(35) 상측 내주면 상에는 수력 댐퍼의 피스톤 역할을 하는 댐퍼 하우징(120)의 몸체부(121) 외주면과의 윤활을 위한 하부 마찰 베어링(140)이 설치된다. 여기서, 하부 마찰 베어링(140)은 흑연 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, a lower friction bearing 140 for lubrication with the outer circumferential surface of the body portion 121 of the damper housing 120 serving as a piston of the hydraulic damper is installed on the upper inner circumferential surface of the hydraulic damping groove 35. Here, the lower friction bearing 140 is preferably made of a graphite material.

이동 앵커(50)는 압력 용기(20) 내부의 고정 앵커(30)의 하측에서 수직 방향으로 볼 스크류(60)와 함께 이동 가능하게 설치된다.The moving anchor 50 is installed to be movable together with the ball screw 60 in the vertical direction from the lower side of the fixed anchor 30 in the pressure vessel 20.

전자석(40)은 고정 앵커(30)에 대응하는 압력 용기(20)의 외주면 상에 고정 설치되어, 이동 앵커(50)가 고정 앵커(30) 하측에 착, 탈되도록 한다.The electromagnet 40 is fixedly installed on the outer circumferential surface of the pressure vessel 20 corresponding to the fixing anchor 30, so that the moving anchor 50 is attached to and detached from the lower side of the fixing anchor 30.

전자석(40)과 스텝 모터(65)의 전원을 차단하여 원자로(10) 출력의 긴급 정지를 위해 제어봉(80)을 원자로(10)의 노심(11) 내로 자유 낙하시킬 수 있게 된다. It is possible to freely drop the control rod 80 into the core 11 of the reactor 10 for emergency stop of the output of the reactor 10 by shutting off the power of the electromagnet 40 and the step motor 65.

즉, 전자석(40)에 공급되는 전원을 차단하게 되면 고정 앵커(30)와 이동 앵커(50)에 걸린 자력을 제거하여 고정 앵커(30)로부터 이동 앵커(50)가 분리되고. 스크류(60)는 압력 용기(20) 내부 하측에서 스탭 모터(65)와 베벨 기어로 연결되어 수직 이송 가능하게 설치된다. That is, when the power supplied to the electromagnet 40 is cut off, the moving anchor 50 is separated from the fixing anchor 30 by removing the magnetic force applied to the fixing anchor 30 and the moving anchor 50. The screw 60 is connected to the stepper motor 65 and the bevel gear in the lower side of the pressure vessel 20 so as to be vertically transportable.

한편, 볼 스크류(60)의 상측 단부가 이동 앵커(50)의 중심을 수직 관통하며 연동 가능하게 일체로 결합되고, 이동 앵커(50)를 관통한 상측 단부에는 연결봉(90)을 통해 안내축(100)과 연결되며, 노즐(16)을 관통하여 원자로(10) 내부로 연장되는 하측 단부는 연장축(70)을 통해 제어봉(80)과 연결된다.On the other hand, the upper end of the ball screw 60 vertically penetrates the center of the moving anchor 50 and is integrally coupled to each other, the upper end penetrating the moving anchor 50 through the connecting rod 90 through the guide shaft ( The lower end, which is connected to 100 and extends into the reactor 10 through the nozzle 16, is connected to the control rod 80 through the extension shaft 70.

연결봉(90)은 상기한 고정 앵커(30)의 내부 통공(31)을 통해 이동 앵커(50)를 관통하는 볼 스크류(60)의 상단부와 안내축(100)을 연결한다.The connecting rod 90 connects the upper end of the ball screw 60 and the guide shaft 100 passing through the moving anchor 50 through the inner hole 31 of the fixing anchor 30.

완충기(110)는 압력 용기(20) 내부에서 고정 앵커(30)와 안내축(100)의 하부 걸림턱(101) 사이에 개재되며 제어봉(80)이 노심(11)으로 삽입되도록 자유 낙하시 발생하는 낙하충격을 완충시키도록 구성된다.The shock absorber 110 is interposed between the fixed anchor 30 and the lower locking jaw 101 of the guide shaft 100 in the pressure vessel 20, and occurs when the control rod 80 is freely inserted into the core 11. It is configured to cushion the drop shock.

본 실시예에서 완충기(110)는 고정 앵커의 수력 댐퍼 홈(35) 내부에 채워진 작업 유체의 유량 변화를 이용한 수력 댐퍼, 및 코일 스프링(130)의 탄성력에 의해 제어봉(80)이 고정된 볼 스크류 어셈블리의 낙하 충격을 완충시킬 수 있도록 상기한 고정 앵커(30), 댐퍼 하우징(120), 코일 스프링(130), 및 체결 너트(160)의 조합으로 이루어진다.In the present embodiment, the shock absorber 110 is a hydrostatic damper using a flow rate change of the working fluid filled in the hydraulic damper groove 35 of the fixed anchor, and a ball screw having the control rod 80 fixed by the elastic force of the coil spring 130. It is composed of a combination of the fixing anchor 30, the damper housing 120, the coil spring 130, and the fastening nut 160 to cushion the drop impact of the assembly.

도 3은 도 2의 댐퍼 하우징 및 코일 스프링을 도시한 분리 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating the damper housing and the coil spring of FIG. 2.

도 2와 함께 도 3을 참조하여 설명하면, 댐퍼 하우징(120)은 중공 원통 형상의 몸체부(121)와, 몸체부(121) 상단 단부에서 안내축(100) 하부의 걸림턱(101)이 걸리도록 돌출 형성되며, 코일 스프링(130)의 일측 단부가 끼워져 결합하도록 연장 형성된 댐핑 가이드부(122)로 이루어진다.Referring to FIG. 2 and FIG. 3, the damper housing 120 includes a hollow cylindrical body 121 and a locking jaw 101 below the guide shaft 100 at an upper end of the body 121. It is formed to protrude so that the end portion of the coil spring 130 is made of a damping guide portion 122 is formed to extend to fit.

여기서, 댐퍼 하우징(120)은 몸체부(121)가 연결봉(90)의 외주상에 끼워져 상기한 안내축(100)과 상기한 고정 앵커(30) 사이에 위치하도록 개재된다.Here, the damper housing 120 is interposed so that the body portion 121 is fitted on the outer circumference of the connecting rod 90 and positioned between the guide shaft 100 and the fixing anchor 30.

그리고, 고정 앵커(30)에 형성되는 수력 댐핑 홈(35) 내부에 끼워진 댐퍼 하우징(120) 몸체부(121) 하단부에는 제어봉(80) 낙하시 상기한 수력 댐핑 홈(35) 내부의 채워진 작업 유체의 흐름을 조절하기 위해 유량 조절 홈(125)이 상측으로 갈수록 단면적이 좁아지게 테이퍼져 형성된다.Then, the lower end of the body portion 121 of the damper housing 120 formed in the hydraulic damping groove 35 formed in the fixed anchor 30, the working fluid filled inside the hydraulic damping groove 35 when the control rod 80 falls. In order to control the flow of the flow rate adjusting groove 125 is tapered so that the cross-sectional area becomes narrower toward the upper side.

그리고, 코일 스프링(130)은 상기한 댐퍼 하우징(120)의 몸체부(121)의 상단부에 연장 형성된 댐퍼 가이드부(122)와 상기한 고정 앵커(30) 사이에 끼워져 상기한 제어봉(80)의 자유 낙하시 충격을 완충시키도록 한다.In addition, the coil spring 130 is inserted between the damper guide portion 122 and the fixed anchor 30 formed at the upper end of the body portion 121 of the damper housing 120 and the control rod 80. Make sure to cushion the impact during free fall.

본 실시예에서 코일 스프링(130)은 제어봉(80)과 함께 자유 낙하하는 낙하체 즉, 볼 스크류 어셈블리의 하중에 따라 서로 다른 직경을 가지며 2개의 코일 스프링(131, 132)이 서로 병렬로 조합되며 이루어지는 것을 예시한다. 그러나 본 발명이 반드시 이로 한정되는 것은 아니며 좀더 다양한 형태의 코일 스프링 조합으로 이루어질 수도 있다.In this embodiment, the coil spring 130 has a different diameter according to the load of the free fall with the control rod 80, that is, the ball screw assembly, and the two coil springs 131 and 132 are combined in parallel with each other. Illustrate what is done. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be made of a coil spring combination of more various forms.

이때, 코일 스프링(130)은 제어봉을 연결하는 가동부의 자유 낙하 하중을 고려하는 경우에도 완전 압축 상태가 되지 않도록 설계되는 것이 바람직하며, 코일 스프링(130)의 최대 행정은 제어봉 구동장치 조립시 볼 스크류(60)와 연장봉(70)이 연결될 수 있도록 결정되는 것이 바람직하다. At this time, the coil spring 130 is preferably designed not to be in a fully compressed state even when considering the free fall load of the movable part connecting the control rod, the maximum stroke of the coil spring 130 is ball screw when assembling the control rod drive device It is preferable that the 60 and the extension rod 70 are determined to be connected.

한편, 댐핑 가이드부(122)는 몸체부(121)의 상단부에서 폭 방향으로 연장된 후 횡단면상 몸체부(121)와 동심원을 이루도록 절곡 형성되고, 그 외주면 상에는 압력 용기(20)의 내주면과의 사이에 위치하도록 상부 마찰 베이링(150)이 구비된다.On the other hand, the damping guide portion 122 extends in the width direction from the upper end of the body portion 121 and is bent to form a concentric circle with the body portion 121 in the cross-section, on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the pressure vessel 20 The upper friction bearing 150 is provided to be located therebetween.

여기서, 상부 마찰 베어링(150)은 상기한 하부 마찰 베어링(140)과 마찬가지로 흑연 재질로 이루어질 수 있다. Here, the upper friction bearing 150 may be made of a graphite material similar to the lower friction bearing 140 described above.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치의 작동 상태를 도시한 측단면도이다.Figure 4 is a side cross-sectional view showing an operating state of the shock absorber for the reactor control rod drive device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치는 원자로(10)의 긴급정지를 위해 제어봉(80)을 노심(11) 내부로 자유 낙하시켜야 하는 경우, 먼저, 스텝 모터(65)와 전자석(40)의 전원을 차단하면 이동 앵커(50)가 고정 앵커(30)로부터 분리되어 일정거리만큼 긴급낙하 한 후, 제어봉(80)과 연결되는 볼 스크류 어셈블리가 자유 낙하하게 되고, 볼 스크류(60)와 연결봉(90)을 통해 연결되는 안내축(100)의 하단부에 형성된 걸림턱부(101)가 상기한 댐퍼 하우징(120)의 댐핑 가이드부(122) 상측과 충돌하면서 낙하 충격을 전달하게 된다.Referring to FIG. 4, when the shock absorber for the reactor control rod driving apparatus according to the present embodiment needs to freely drop the control rod 80 into the core 11 for emergency stop of the reactor 10, first, a step is performed. When the power source of the motor 65 and the electromagnet 40 are cut off, the moving anchor 50 is separated from the fixed anchor 30 and dropped down by a predetermined distance, and then the ball screw assembly connected to the control rod 80 freely falls. And the locking jaw portion 101 formed at the lower end of the guide shaft 100 connected through the ball screw 60 and the connecting rod 90 collides with the upper side of the damping guide portion 122 of the damper housing 120. It delivers a shock.

댐퍼 하우징(120)과 안내축(100)의 충돌 후에는 댐퍼 하우징(120)의 댐핑 가이드부(122)와 고정 앵커(30) 사이에 개재된 코일 스프링(131, 132)이 탄성 영역에서 압축되면서 제어봉(80)과 결합된 볼 스크류 어셈블리의 낙하 충격을 완충시키게 된다.After the collision between the damper housing 120 and the guide shaft 100, the coil springs 131 and 132 interposed between the damping guide portion 122 and the fixing anchor 30 of the damper housing 120 are compressed in the elastic region. It is to cushion the drop impact of the ball screw assembly coupled to the control rod (80).

이와 동시에 댐퍼 하우징(120)의 몸체부(121) 하단에 테이퍼지게 형성되는 유량 조절 홈(125)을 통해 수력 댐퍼 홈(35) 내부에 채워진 물이 상부에 있는 코일스프링(130)의 설치 공간으로 이동하게 되는데, 코일 스프링 (130)의 압축과 동시에 댐퍼 하우징 (120)이 하부로 이동하면서 유량 조절 홈 (35)의 면적이 점차 줄어들어 작업 유체의 유동을 차단함으로서 제어봉(80)이 연결된 볼 스크류 어셈블리의 낙하속도를 줄여 제어봉의 낙하 최종 행정에서 발생하는 낙하 충격을 완충시킨다. At the same time, the water filled in the hydraulic damper groove 35 is installed to the installation space of the coil spring 130 through the flow control groove 125 formed to be tapered at the bottom of the body portion 121 of the damper housing 120. When the damper housing 120 moves downward at the same time as the coil spring 130 is compressed, the area of the flow regulating groove 35 gradually decreases to block the flow of the working fluid so that the control rod 80 is connected to the ball screw assembly. Reduce the falling speed of the shock absorber to cushion the drop impact that occurs at the final stroke of the control rod.

이처럼, 본 실시예에 따른 원자로 제어봉구동장치용 완충장치는 고정 앵커(30)와 댐퍼 하우징(120)으로 이루어지는 수력 댐퍼와, 고정 앵커(30)와 댐퍼 하우징(120) 사이에 개재되는 코일 스프링(130)의 조합에 의해 원자로(10)의 출력 제어 및 긴급 정지를 위해 제어봉을 자유 낙하시 낙하 충격에 의해 발생할 수 있는 파손 등을 방지할 수 있도록 한다. As such, the shock absorber for the reactor control rod driving apparatus according to the present embodiment includes a hydraulic damper consisting of a fixed anchor 30 and a damper housing 120, and a coil spring interposed between the fixed anchor 30 and the damper housing 120. The combination of 130) prevents damage to the control rod, which may be caused by a dropping impact, during free fall for the output control and emergency stop of the reactor 10.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications or changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. In addition, it is natural that it belongs to the scope of the present invention.

10: 원자로 11: 노심
15: 압력 용기 해드 16: 노즐
20: 압력 용기 30: 고정 앵커
31: 통공 35: 수력 댐핑 홈
40: 전자석 50: 이동 앵커
60: 볼 스크류 65: 스텝 모터
70: 연장축 80: 제어봉
90: 연결봉 100: 안내축
101: 안내축 하부 걸림턱 110:완충기
120: 댐퍼 하우징 121: 몸체부
122: 댐핑 가이드부 125: 유량 조절 홈
130: 코일 스프링 140: 하부 마찰 베어링
150: 상부 마찰 베어링 160: 체결 너트10: reactor 11: core
15: pressure vessel head 16: nozzle
20: pressure vessel 30: fixed anchor
31: through hole 35: hydraulic damping groove
40: electromagnet 50: moving anchor
60: ball screw 65: step motor
70: extended shaft 80: control rod
90: connecting rod 100: guide shaft
101: guide shaft lower locking jaw 110: shock absorber
120: damper housing 121: body portion
122: damping guide portion 125: flow control groove
130: coil spring 140: lower friction bearing
150: upper friction bearing 160: tightening nut

Claims (4)

원자로 상측에 연통되게 고정 설치되는 압력 용기;
상기 압력 용기의 내주면 상에 고정 설치되는 고정 앵커;
상기 고정 앵커에 대응하는 상기 압력 용기 외주면 상에 고정 설치되는 전자석;
상기 전자석에 의해 상기 고정 앵커 하측에서 착탈되며 상기 압력 용기 내부 하측에 수직 이동 가능하게 수용되는 이동 앵커;
상기 이동 앵커의 중심부를 관통하며 일체로 결합되고, 상기 압력 용기의 내부 하측에서 스텝 모터에 의해 수직 이송 가능하게 설치되는 볼 스크류;
상기 볼 스크류 하단에서 연장축을 통해 상기 원자로 내부의 노심으로 삽입 가능하게 연장 결합되는 제어봉;
상기 볼 스크류의 상측 단부에서 상기 고정 앵커를 관통하는 연결봉을 통해 상기 압력 용기 상측으로 연장 결합되는 안내축; 및
상기 압력 용기 내부에서 상기 고정 앵커와 상기 안내축의 하부 걸림턱 사이에 구비되어, 상기 제어봉이 상기 노심으로 삽입되도록 자유 낙하시 발생하는 낙하 충격을 완충시키는 완충기를 포함하고,

상기 완충기는,
중공 통형상의 몸체부가 상기 연결봉의 외주상에 끼워져 상기 안내축과 상기 고정 앵커 사이에 개재되고,
상기 고정 앵커 내부에 형성되는 수력 댐핑 홈 내부에 삽입되어 상기 제어봉 낙하시 낙하 충격을 흡수하도록 상기 수력 댐핑 홈 내부에 채워진 유체의 흐름을 조절하기 위한 유량 조절 홈이 상기 몸체부 하단에 테이퍼져 형성되는 댐퍼 하우징; 및
상기 댐퍼 하우징의 몸체부의 상단부에 연장 형성된 댐핑 가이드와 상기 고정 앵커 사이에 끼워져 상기 제어봉의 낙하 충격을 완충시키는 코일 스프링;을 포함하고,

상기 코일 스프링은,
직경이 서로 다른 적어도 2개 이상이 병렬로 조합되어 이루어지는 원자로 제어봉구동장치용 완충장치.
A pressure vessel fixedly installed in communication with the upper side of the reactor;
A fixing anchor fixedly installed on an inner circumferential surface of the pressure vessel;
An electromagnet fixedly installed on the outer circumferential surface of the pressure vessel corresponding to the fixed anchor;
A moving anchor detachable from the lower side of the fixed anchor by the electromagnet and accommodated vertically in the lower side of the pressure vessel;
A ball screw that is integrally coupled to and penetrates the center of the moving anchor and is vertically transportable by a stepper motor in the lower side of the pressure vessel;
A control rod extending from the bottom of the ball screw to be inserted into the core of the reactor through an extension shaft;
A guide shaft extending upwardly through the pressure vessel through a connecting rod passing through the fixing anchor at an upper end of the ball screw; And
A shock absorber provided between the fixed anchor and the lower locking jaw of the guide shaft in the pressure vessel to cushion a drop impact generated during free fall so that the control rod is inserted into the core;

The buffer,
The hollow cylindrical body portion is inserted on the outer circumference of the connecting rod is interposed between the guide shaft and the fixing anchor,
A flow rate adjusting groove is inserted into the hydraulic damping groove formed in the fixed anchor and is tapered at the bottom of the body to adjust the flow of the fluid filled in the hydraulic damping groove to absorb the drop shock when the control rod falls. Damper housing; And
And a coil spring inserted between the damping guide extending from the upper end of the body portion of the damper housing and the fixing anchor to cushion a drop shock of the control rod.

The coil spring,
A shock absorber for a nuclear reactor control rod drive device, wherein at least two or more different diameters are combined in parallel.
삭제delete 제1항에서,
상기 수력 댐핑 홈의 상측 내주면 상에는 상기 댐퍼 하우징의 몸체부 외주면 사이에 개재되는 하부 마찰 베어링이 고정 설치되는 원자로 제어봉구동장치용 완충장치.
In claim 1,
And a lower friction bearing interposed between the outer circumferential surface of the body portion of the damper housing on the upper inner circumferential surface of the hydraulic damping groove.
제1항에서,
상기 댐핑 가이드의 외주면 상에는 상기 압력 용기의 내주면과의 사이에 개재되도록 상부 마찰 베어링이 고정 설치되는 원자로 제어봉구동장치용 완충장치.
In claim 1,
A shock absorber for a nuclear reactor control rod drive device, wherein an upper friction bearing is fixedly installed on an outer circumferential surface of the damping guide so as to be interposed between an inner circumferential surface of the pressure vessel.
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