KR102675511B1 - Method and apparatus for manufacturing multi-layered nuclear fuel cladding - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄환 형상의 삽입체를 이용한 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법은 제1 축 방향으로 연장된 내부관이 외부관 내에 배치된 예비 피복관을 마련하는 과정; 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체를 상기 내부관 내부에 삽입하는 과정; 상기 예비 피복관에 힘을 제공하여 상기 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정;을 포함하고, 상기 내부관과 상기 외부관은 서로 상이한 금속으로 형성될 수 있다.
The present invention relates to a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube and an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube. More specifically, it relates to a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube using a bullet-shaped insert and an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube.
A method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a preliminary cladding tube in which an inner tube extending in a first axis direction is disposed within an outer tube; A process of inserting a bullet-shaped insert having different outer diameters at both ends into the inner tube; A process of providing force to the preliminary cladding pipe to reduce the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe; wherein the inner tube and the outer tube may be formed of different metals.

Description

다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치{Method and apparatus for manufacturing multi-layered nuclear fuel cladding}Method and apparatus for manufacturing multi-layered nuclear fuel cladding}

본 발명은 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄환 형상의 삽입체를 이용한 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube and an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube. More specifically, it relates to a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube using a bullet-shaped insert and an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube.

일반적으로 원자력 발전소는 핵분열로 생기는 열로 증기를 발생시키고, 발생된 증기의 힘으로 터빈을 돌려 전기 에너지를 생산하는 곳으로서, 방사성 물질의 누출을 막고 원전의 안전을 지키기 위해 여러 겹의 방호벽으로 이루어져 있다. 그 중 제2 방호벽인 핵연료 피복관은 핵연료 소결체를 감싸서 원자로를 순환하는 1차 계통의 냉각수와 핵분열을 일으키는 핵연료를 격리시켜 핵분열 반응 중에 생성된 핵분열 생성물이 1차 계통의 냉각수로 옮겨가는 것을 방지하고, 핵분열에 의해 생성된 열을 효과적으로 1차 계통의 냉각수에 전달하는 역할을 한다.In general, a nuclear power plant generates steam using the heat generated from nuclear fission and uses the power of the generated steam to turn a turbine to produce electrical energy. It is made up of several layers of protective walls to prevent the leakage of radioactive materials and ensure the safety of the nuclear power plant. . Among them, the nuclear fuel cladding tube, which is the second protective wall, surrounds the nuclear fuel sinter and isolates the nuclear fuel that causes nuclear fission from the coolant of the primary system circulating in the reactor, preventing the fission products generated during the nuclear fission reaction from moving into the coolant of the primary system. It serves to effectively transfer the heat generated by nuclear fission to the cooling water of the primary system.

이러한 핵연료 피복관은 고온에서 수증기(H2O)와 반응하여 쉽게 산화되게 되며, 이러한 산화를 억제 또는 방지하고자 서로 다른 재료를 이용하여 이중 구조로 핵연료 피복관을 제작하고 있다.Such nuclear fuel cladding reacts with water vapor (H 2 O) at high temperatures and is easily oxidized. To suppress or prevent such oxidation, nuclear fuel cladding is manufactured in a double structure using different materials.

이중 구조의 핵연료 피복관은 외관과 내관 사이에 경계가 없이 제작하는 것이 필요하며, 종래에는 외측에서 내측으로 가해지는 압력을 지탱하는 힘을 내관에 충분히 제공하지 못하여 외관과 내관을 상호 밀착시키는 데에 한계가 있었다.The dual-structure nuclear fuel cladding tube needs to be manufactured without a boundary between the outer and inner tubes, and conventionally, it is not possible to provide sufficient force to the inner tube to support the pressure applied from the outside to the inside, so there is a limit to keeping the outer and inner tubes in close contact with each other. There was.

한국등록특허공보 제10-0963472호Korean Patent Publication No. 10-0963472

본 발명은 탄환 형상의 삽입체를 내부관 내에 삽입하여 내부관과 외부관을 상호 밀착시키는 다층구조 핵연료 피복관 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube in which a bullet-shaped insert is inserted into the inner tube and the inner tube and the outer tube are brought into close contact with each other.

본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법은 제1 축 방향으로 연장된 내부관이 외부관 내에 배치된 예비 피복관을 마련하는 과정; 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체를 상기 내부관 내부에 삽입하는 과정; 상기 예비 피복관에 힘을 제공하여 상기 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정;을 포함하고, 상기 내부관과 상기 외부관은 서로 상이한 금속으로 형성될 수 있다. A method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention includes the steps of providing a preliminary cladding tube in which an inner tube extending in a first axis direction is disposed within an outer tube; A process of inserting a bullet-shaped insert having different outer diameters at both ends into the inner tube; A process of providing force to the preliminary cladding pipe to reduce the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe; wherein the inner tube and the outer tube may be formed of different metals.

상기 삽입체는, 제1 외경을 갖는 원기둥 형상의 선단부; 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 원기둥 형상의 후단부; 및 상기 선단부 및 후단부를 연결하는 경사부;를 포함하고, 상기 삽입체를 상기 내부관 내부에 삽입하는 과정은 상기 선단부가 선두로 상기 내부관 내부에 삽입되어 수행될 수 있다. The insert includes a cylindrical tip having a first outer diameter; a cylindrical rear end having a second outer diameter larger than the first outer diameter; and an inclined portion connecting the front end and the rear end, and the process of inserting the insert into the inner tube may be performed with the front end inserted into the inner tube as the head.

상기 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정은, 상기 삽입체의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀을 구비하고 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부의 상기 관통홀에 상기 예비 피복관을 삽입하는 과정; 및 상기 제1 축 방향을 따라 상기 예비 피복관의 선단부를 견인하는 과정;을 포함할 수 있다. The process of reducing the thickness and diameter of the preliminary coating tube includes inserting the preliminary coating tube into the through hole of a die portion provided to be fixed at a predetermined position and having a through hole having an inner surface shape corresponding to the outer surface shape of the insert. The process of inserting; And a process of pulling the front end of the preliminary cladding pipe along the first axial direction.

상기 관통홀은, 제1 내경을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부; 상기 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부; 및 상기 제1 관통홀부 및 제2 관통홀부를 연결하는 경사관통홀부;를 포함하고, 상기 제1 내경은 상기 제1 외경보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제2 외경보다 크고, 상기 제2 외경은 상기 제1 내경보다 클 수 있다. The through hole includes a first through hole portion having a cylindrical shape and having a first inner diameter; a second through-hole portion having a cylindrical shape having a second inner diameter larger than the first inner diameter; and an inclined through-hole portion connecting the first through-hole portion and the second through-hole portion, wherein the first inner diameter is larger than the first outer diameter, the second inner diameter is larger than the second outer diameter, and the second outer diameter is larger. may be larger than the first inner diameter.

상기 예비 피복관의 선단부가 상기 관통홀에 삽입되어 상기 다이부의 선단부 외측으로 돌출될 수 있도록 상기 예비 피복관의 선단부를 축관하는 공정을 더 포함할 수 있다. The process may further include axializing the distal end of the preliminary cladding tube so that the distal end of the preliminary cladding tube can be inserted into the through hole and protrude to the outside of the distal end of the die unit.

상기 삽입체 및 다이부의 경도는 상기 예비 피복관의 평균 경도의 2배 내지 5배일 수 있다. The hardness of the insert and die portion may be 2 to 5 times the average hardness of the preliminary coating tube.

상기 삽입체의 표면을 연마하는 과정, 또는 상기 삽입체의 표면에 윤활제를 도포하는 과정 중에서 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. It may further include at least one of a process of polishing the surface of the insert or a process of applying a lubricant to the surface of the insert.

상기 제1 외경과 상기 제2 외경의 차이는 10mm이하일 수 있다. The difference between the first outer diameter and the second outer diameter may be 10 mm or less.

상기 경사부는 선단부 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 가질 수 있다. The inclined portion may have an inclination of 10° to 35° with respect to the extension line of the outer surface of the tip.

상기 선단부 높이는 상기 삽입체 전체 높이의 1/10 내지 1/3일 수 있다. The height of the tip may be 1/10 to 1/3 of the total height of the insert.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치는 내부관이 외부관 내에 배치되고, 제1 축 방향으로 연장된 예비 피복관의 상기 내부관 내부에 삽입되고, 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체; 상기 내부관 내부에 삽입되고, 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체; 상기 삽입체의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀을 구비하고, 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부; 및 상기 관통홀에 적어도 일부가 삽입된 상기 예비 피복관의 선단부를 상기 제1 축 방향을 따라 견인하는 견인부;를 포함할 수 있다. An apparatus for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to another embodiment of the present invention includes an inner tube disposed within an outer tube, a spare cladding tube extending in a first axis direction inserted into the inner tube, and both ends having different outer diameters. shaped insert; A bullet-shaped insert inserted into the inner tube and having both ends having different outer diameters; a die portion provided to be fixed at a predetermined position and provided with a through hole having an inner side shape corresponding to the outer side shape of the insert; And it may include a traction unit that pulls the front end of the preliminary coating tube, at least a portion of which is inserted into the through hole, along the first axial direction.

상기 삽입체는, 제1 외경을 갖는 원기둥 형상의 선단부; 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 원기둥 형상의 후단부; 및 상기 선단부 및 후단부를 연결하는 경사부;를 포함하고, 상기 삽입체는 상기 선단부가 선두로 상기 내부관 내부에 삽입될 수 있다. The insert includes a cylindrical tip having a first outer diameter; a cylindrical rear end having a second outer diameter larger than the first outer diameter; and an inclined portion connecting the front end and the rear end, wherein the insert can be inserted into the inner tube with the front end as the head.

상기 관통홀은, 제1 내경을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부; 상기 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부; 및 상기 제1 관통홀부 및 제2 관통홀부를 연결하는 경사관통홀부;를 포함하고, 상기 제1 내경은 상기 제1 외경보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제2 외경보다 크고, 상기 제2 외경은 상기 제1 내경보다 큰 수 있다. The through hole includes a first through hole portion having a cylindrical shape and having a first inner diameter; a second through-hole portion having a cylindrical shape having a second inner diameter larger than the first inner diameter; and an inclined through-hole portion connecting the first through-hole portion and the second through-hole portion, wherein the first inner diameter is larger than the first outer diameter, the second inner diameter is larger than the second outer diameter, and the second outer diameter is larger. may be larger than the first inner diameter.

상기 삽입체 및 다이부의 경도는 상기 예비 피복관의 평균 경도의 2배 내지 5배일 수 있다. The hardness of the insert and die portion may be 2 to 5 times the average hardness of the preliminary coating tube.

상기 제1 외경과 상기 제2 외경의 차이는 10mm이하일 수 있다. The difference between the first outer diameter and the second outer diameter may be 10 mm or less.

상기 경사부는 선단부 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 가질 수 있다. The inclined portion may have an inclination of 10° to 35° with respect to the extension line of the outer surface of the tip.

상기 선단부 높이는 상기 삽입체 전체 높이의 1/10 내지 1/3일 수 있다. The height of the tip may be 1/10 to 1/3 of the total height of the insert.

본 발명의 실시 형태에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 의하면 탄환 형상의 삽입체를 내부관 내에 삽입하고 예비 피복관에 힘을 가하여 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시킴으로써, 삽입체가 예비 피복관의 내측으로 가해지는 힘에 대한 반작용 힘을 내부관에 제공할 수 있으며, 이를 통해 내부관과 외부관을 상호 밀착 고정시킬 수 있고, 내부관과 외부관 사이에 경계가 없이 하나의 관으로 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다.According to the multilayer nuclear fuel cladding manufacturing method and the multilayer nuclear fuel cladding manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, a bullet-shaped insert is inserted into the inner tube and force is applied to the spare cladding tube to reduce the thickness and diameter of the spare cladding tube, thereby inserting the bullet-shaped insert into the inner tube. The sieve can provide a reaction force to the inner pipe against the force applied to the inside of the preliminary covering pipe, and through this, the inner pipe and the outer pipe can be tightly fixed to each other and form a single pipe without a boundary between the inner pipe and the outer pipe. It is possible to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube.

한편, 탄환 형상의 삽입체는 내부관의 내면이 모두 삽입체의 외부 표면에 접촉되었을 때부터 힘을 작용하여 삽입체가 예비 피복관과 동심축을 이루어 내부관의 중심에 위치되도록 할 수 있고, 삽입체, 내부관 및 외부관이 동심축을 이룬 상태에서 반작용 힘을 제공함으로써, 내부관과 외부관이 동심축을 이루는 하나의 관으로 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다.On the other hand, the bullet-shaped insert can apply a force when all the inner surfaces of the inner tube are in contact with the outer surface of the insert so that the insert is located at the center of the inner tube on a concentric axis with the preliminary covering tube, and the insert, By providing a reaction force with the inner and outer tubes forming a concentric axis, a multi-layer nuclear fuel cladding tube can be manufactured with a single tube in which the inner and outer tubes form a concentric axis.

또한, 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체는 예비 피복관의 외측에 제공되는 다이부에 의해서 고정되므로 예비 피복관의 길이에 제한 없이 무한대로 인발 등의 다층구조 핵연료 피복관 제조를 계속할 수 있어서 수 내지 수십m의 매우 긴 길이의 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다. 게다가 예비 피복관의 인발이 끝나면 예비 피복관 내부에 위치한 탄환 형상의 삽입체가 다이부에 걸려 다층구조 핵연료 피복관 제조 공정이 끝나면 추가적인 장치나 방법 없이도 간단하게 예비 피복관 외부로 제거될 수 있다. In addition, since the bullet-shaped inserts with different outer diameters are fixed by the die provided on the outside of the spare cladding tube, the production of multi-layered nuclear fuel cladding tubes, such as drawing, can be continued indefinitely without any limitation on the length of the spare cladding tube, so it is possible to continue manufacturing multi-layered nuclear fuel cladding tubes, such as drawing, indefinitely, without limiting the length of the spare cladding tube. It is possible to manufacture a multi-layered nuclear fuel cladding tube with a very long length of m. In addition, when the preliminary cladding tube is drawn, the bullet-shaped insert located inside the spare cladding tube is hung on the die and can be simply removed to the outside of the spare cladding tube without any additional devices or methods when the multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing process is completed.

핵분열 반응에 안정적인 재료로 이루어진 내부관과 내부식성이 우수한 재료로 이루어진 외부관의 다층구조 핵연료 피복관을 사용함으로써 원자로 냉각수를 공급할 수 없는 사고 상황 시에도 지르코늄 합금의 산화를 막아주어 수소폭발 사고의 위험성을 효과적으로 감소시킬 수 있다. By using a multi-layered nuclear fuel cladding tube with an inner tube made of a material stable for nuclear fission reaction and an outer tube made of a material with excellent corrosion resistance, oxidation of the zirconium alloy is prevented even in an accident situation where reactor coolant cannot be supplied, reducing the risk of a hydrogen explosion accident. can be effectively reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법을 도식적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법으로 제조된 다층구조 핵연료 피복관의 이미지.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄환 형상의 삽입체에 의한 반작용 힘을 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치를 나타낸 구성도.
1 is a flowchart showing a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an image of a multi-layer nuclear fuel cladding manufactured by a method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram for explaining the reaction force caused by the bullet-shaped insert according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram showing an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. This is provided to inform you. During the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size to accurately describe embodiments of the present invention. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법을 도식적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법으로 제조된 다층구조 핵연료 피복관의 이미지이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄환 형상의 삽입체에 의한 반작용 힘을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram schematically showing a method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a diagram showing a method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention. This is an image of a multi-layer nuclear fuel cladding tube manufactured by a multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing method according to an embodiment, and Figure 4 is a conceptual diagram for explaining the reaction force caused by a bullet-shaped insert according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법은 제1 축 방향으로 연장된 내부관(110)이 외부관(120) 내에 배치된 예비 피복관(100)을 마련하는 과정(S100); 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체(200)를 상기 내부관(110) 내부에 삽입하는 과정(S200); 및 상기 예비 피복관(100)에 힘을 제공하여 상기 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정(S300);을 포함할 수 있다. 이때, 상기 내부관(110)과 상기 외부관(120)은 서로 상이한 금속으로 형성될 수 있다. 1 to 4, the method for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention includes a preliminary cladding tube 100 in which an inner tube 110 extending in the first axis direction is disposed within an outer tube 120. Preparation process (S100); A process of inserting a bullet-shaped insert 200 having different outer diameters at both ends into the inner tube 110 (S200); and a process (S300) of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 by providing force to the preliminary cladding pipe 100. At this time, the inner tube 110 and the outer tube 120 may be formed of different metals.

본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법의 각 과정들은 반드시 시계열적으로 순서에 따라 수행될 필요는 없고, 필요에 따라서 각 과정들은 반대 순서로 수행될 수도 있고 혹은 동시에 수행될 수도 있다. 예를 들어, 내부관(110)이 외부관(120) 내에 배치된 예비 피복관(100)을 마련하는 과정(S100)과 탄환 형상의 삽입체(200)를 상기 내부관(110) 내부에 삽입하는 과정(S200)을 동시에 수행할 수도 있다. Each process of the method for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention does not necessarily need to be performed in chronological order, and each process may be performed in the opposite order or simultaneously as necessary. For example, the process of preparing a preliminary coating tube 100 in which the inner tube 110 is placed within the outer tube 120 (S100) and inserting the bullet-shaped insert 200 into the inner tube 110. The process (S200) can also be performed simultaneously.

먼저, 제1 축 방향으로 연장된 내부관(110)을 제1 축 방향으로 연장된 외부관(120) 내에 배치한 예비 피복관(100)을 마련한다(S100). 다층구조 핵연료 피복관을 제조하기 위한 중간재로서의 예비 피복관(100)은 제1 축 방향으로 연장된 내부관(110)을 제1 축 방향으로 연장된 외부관(120) 내에 삽입함으로써 다중관 형태를 이룰 수 있다. First, a preliminary cladding tube 100 is prepared in which the inner tube 110 extending in the first axis direction is disposed within the outer tube 120 extending in the first axis direction (S100). The preliminary cladding tube 100, which is an intermediate material for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube, can be formed in a multi-tube form by inserting the inner tube 110 extending in the first axis direction into the outer tube 120 extending in the first axis direction. there is.

다음으로, 예비 피복관(100)이 포함하는 내부관(110)의 내부에 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환(Bullet) 형상의 삽입체(200)를 삽입할 수 있다(S200). Next, a bullet-shaped insert 200 having different outer diameters at both ends can be inserted into the inner tube 110 included in the preliminary coating tube 100 (S200).

탄환 형상의 삽입체(200)는 내부관(110)이 외부관(120) 내에 배치(또는 삽입)된 상태에서 내부관(110) 내부에 삽입할 수도 있고, 내부관(110) 내부에 탄환 형상의 삽입체(200)를 먼저 삽입한 후에 삽입체(200)가 삽입된 내부관(110)을 외부관(120) 내에 배치할 수도 있다. The bullet-shaped insert 200 may be inserted into the inner tube 110 while the inner tube 110 is placed (or inserted) into the outer tube 120, and may be inserted into the inner tube 110 to form a bullet-shaped insert 200. After inserting the insert 200 first, the inner tube 110 into which the insert 200 is inserted may be placed in the outer tube 120.

마지막으로, 예비 피복관(100)에 힘을 제공하여 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시킬 수 있다(S300). Finally, force can be provided to the preliminary cladding pipe 100 to reduce the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 (S300).

예비 피복관(100)의 반경방향 외측에서 내측으로 제1 축 방향의 예비 피복관(100) 중심축을 향해 힘(F)을 제공하여 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 밀착 고정시킬 수 있다. 이때, 삽입체(200)는 예비 피복관(100)의 외측에서 내측으로 가해지는 힘(F)에 대해 내부관(110)을 지탱하는 힘을 제공할 수 있다. The thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 can be reduced by providing a force (F) toward the central axis of the preliminary cladding pipe 100 in the first axis direction from the radial outer side of the preliminary cladding pipe 100 to the inside, thereby reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100. The tube 110 and the external tube 120 can be tightly fixed to each other. At this time, the insert 200 can provide a force to support the inner tube 110 against the force F applied from the outside to the inside of the preliminary coating tube 100.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄환 형상의 삽입체에 의한 반작용 힘을 설명하기 위한 개념도로, 도 4(a)는 예비 피복관의 부분 확대 단면도이고, 도 4(b)는 예비 피복관의 단면도이다.Figure 4 is a conceptual diagram for explaining the reaction force caused by the bullet-shaped insert according to an embodiment of the present invention. Figure 4(a) is a partially enlarged cross-sectional view of the preliminary cladding pipe, and Figure 4(b) is a cross-sectional view of the preliminary cladding pipe. am.

도 4를 참조하면, 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정(S300)에서는 삽입체(200)가 내부관(110)을 향해 외측에서 제공되는 힘(F)에 대한 반작용 힘(-F) 또는 삽입체(200)가 내부관(110)을 지탱하는 힘(-F)을 제공할 수 있다. 즉, 삽입체(200)가 내측으로 가해지는 힘(F)에 대한 반작용 힘(-F)을 내부관(110)에 제공할 수 있으며, 이를 통해 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 밀착 고정시킬 수 있고, 내부관(110)과 외부관(120) 사이에 서로 분리될 수 있는 경계면이 없이 하나의 관으로 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있다.Referring to FIG. 4, in the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary covering tube (S300), the insert 200 uses a reaction force (-F) or The insert 200 may provide a force (-F) to support the inner tube 110. That is, the insert 200 can provide a reaction force (-F) to the inner tube 110 against the force (F) applied inward, and through this, the inner tube 110 and the outer tube 120 can be separated. They can be tightly fixed to each other, and a distortion-free multi-layered nuclear fuel cladding tube 100a can be manufactured with a single tube without a separable interface between the inner tube 110 and the outer tube 120.

다시말해, 삽입체(200)가 내부관(110)의 수용공간에 채워지므로, 인발 공정 등의 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 공정에서 내측으로 가해지는 힘(F)에 의해 예비 피복관(100)의 직경과 두께가 감소(또는 수축)할 때에 삽입체(200)가 내부관(110)을 지탱하고, 상기 힘(F)에 대한 반작용 힘(-F)을 반경방향으로(또는 외측으로) 내부관(110)에 제공할 수 있다. 상기 힘(F)에 의해 외부관(120)이 내부관(110)을 향해 가압되고, 상기 반작용 힘(-F)에 의해 내부관(110)이 외부관(120)을 향해 가압되어, 외부관(120)과 내부관(110)이 상호 밀착될 수 있고, 내부관(110)과 외부관(120) 사이에 분리 가능한 경계가 없는 충분한 상기 힘(F)과 상기 반작용 힘(-F)에 의해 내부관(110)과 외부관(120)이 하나의 관으로 상호 밀착 고정될 수 있다. 또한, 삽입체(200)로 인한 상기 반작용 힘(-F)에 의해 내부관(110)의 직경은 삽입체(200)의 외경에 의해서 결정되며 외부관(120)이 상대적으로 크게 수축되어 내부관(110)과 외부관(120)이 상호 밀착될 수 있다.In other words, since the insert 200 is filled in the receiving space of the inner tube 110, the preliminary cladding tube 100 is removed by the force F applied inward in a process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube, such as a drawing process. ) When the diameter and thickness of the insert 200 are reduced (or contracted), the insert 200 supports the inner tube 110, and the reaction force (-F) against the force (F) is applied radially (or outwardly). It can be provided to the inner tube (110). The outer tube 120 is pressed toward the inner tube 110 by the force (F), and the inner tube 110 is pressed toward the outer tube 120 by the reaction force (-F), (120) and the inner tube (110) can be brought into close contact with each other, and there is no separable boundary between the inner tube (110) and the outer tube (120) by sufficient force (F) and the reaction force (-F). The inner tube 110 and the outer tube 120 may be tightly fixed to each other as one tube. In addition, due to the reaction force (-F) caused by the insert 200, the diameter of the inner tube 110 is determined by the outer diameter of the insert 200, and the outer tube 120 is relatively greatly contracted to allow the inner tube 110 to expand. (110) and the outer tube 120 may be in close contact with each other.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법으로 제조된 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 단면을 확대 촬영한 현미경 사진의 이미지로 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내부관(110'')과 외부관(120'')이 서로 분리 가능한 경계를 이루지 않고 상호 밀착되어 고정된 것을 관찰할 수 있다. Figure 3 is a microscopic image of an enlarged cross-section of a multilayer nuclear fuel cladding tube 100a manufactured by a method for manufacturing a multilayer nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention, showing the inner tube 110' of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a. ') and the outer tube 120'' can be observed to be in close contact with each other and fixed without forming a separable boundary.

한편, 예비 피복관(100)에 힘을 제공하는 방식은 인발장치를 이용하여 예비 피복관(100)에 제1 축 방향을 따라 인장력을 인가함으로써 예비 피복관(100)의 반경방향 외측에서 내측으로 제1 축 방향의 예비 피복관(100) 중심축을 향해 힘(F)을 유도할 수도 있다. 또는 서로 짝을 이루는 복수의 롤러로 각각 이루어진 복수의 가압부재를 예비 피복관(100)의 제1 축 방향방향으로 배치하여, 상기 복수의 롤러 사이로 상기 예비 피복관(100a)을 이동시키면서 가압하여 예비 피복관(100) 중심축을 향해 힘(F)을 직접 제공할 수도 있다. 예비 피복관(100)에 힘을 제공하는 방식은 이들에 한정될 필요는 없고 다양한 변형이 가능하다. On the other hand, the method of providing force to the preliminary cladding pipe 100 is to apply a tensile force to the preliminary cladding pipe 100 along the first axis using a drawing device, thereby extending the first axis from the radial outer side to the inner side of the preliminary cladding pipe 100. The force (F) may be induced toward the central axis of the preliminary cladding pipe (100). Alternatively, a plurality of pressing members each composed of a plurality of rollers paired with each other are arranged in the first axial direction of the preliminary cladding pipe 100, and the preliminary cladding pipe 100a is moved between the plurality of rollers while pressing to form a preliminary cladding pipe ( 100) Force (F) can also be provided directly toward the central axis. The method of providing force to the preliminary cladding pipe 100 is not limited to these and various modifications are possible.

한편, 내부관(110)과 외부관(120)은 서로 상이한 금속(또는 금속 합금)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 내부관(110)은 지르코늄 합금(예를 들어, Zircaloy-4)으로 이루어질 수 있으며, 제1 축 방향(또는 길이방향)으로 양단부가 관통되어 내부에 핵연료 소결체가 수용될 수 있는 수용공간(또는 중공부)을 갖는 중공 원통(tube) 형상일 수 있다. 내부관(110)은 외부관(120) 내에 삽입되어 배치될 수 있으며, 다층구조 핵연료 피복관(100)의 가장 내부에 배치될 수 있다.Meanwhile, the inner tube 110 and the outer tube 120 may be formed of different metals (or metal alloys). For example, the inner tube 110 may be made of a zirconium alloy (e.g., Zircaloy-4), and both ends may be penetrated in the first axial direction (or longitudinal direction) to accommodate the nuclear fuel sintered material therein. It may be in the shape of a hollow cylinder (tube) having a space (or hollow portion). The inner tube 110 may be inserted and placed within the outer tube 120, and may be placed at the innermost part of the multi-layered nuclear fuel cladding tube 100.

외부관(120)은 지르코늄 합금의 내부관(110)과 상이한 금속(예를 들어, 알루미늄을 포함하는 금속)으로 형성될 수 있으며, 내부식 특성이 우수한 금속(예를 들어, 알루미늄, Cr-Al, FeCrAl 등의 알루미늄 합금 등)으로 형성되어 냉각 기능 상실로 인한 고온 및 고압의 분위기에서 내부관(110)이 고온의 수증기와 반응하여 수소를 발생시키는 것을 방지해줄 수 있고, 내부관(110)의 수용공간에 들어있는 핵연료 소결체를 고온 산화로부터 보호하여 원자력 운전 안정성을 높여줄 수 있다. 이때, 외부관(120)은 내부관(110)이 삽입되어 수용될 수 있도록 일방향으로 양단부가 관통되어 내부에 수용공간(또는 중공부)를 갖는 중공 원통 형상일 수 있다.The outer tube 120 may be formed of a different metal (e.g., a metal containing aluminum) than the inner tube 110 of zirconium alloy, and may be formed of a metal with excellent corrosion resistance properties (e.g., aluminum, Cr-Al , aluminum alloy such as FeCrAl, etc.), it can prevent the inner tube 110 from reacting with high-temperature water vapor and generating hydrogen in an atmosphere of high temperature and high pressure due to loss of cooling function, and the inner tube 110 It can increase the safety of nuclear power operation by protecting the nuclear fuel sintered body contained in the accommodation space from high-temperature oxidation. At this time, the outer tube 120 may have a hollow cylindrical shape with both ends penetrating in one direction so that the inner tube 110 can be inserted and accommodated, thereby having an accommodating space (or hollow portion) therein.

원자력 발전소에서 발생하는 수소 폭발사고는 지르코늄의 산화 특성과 연관성이 매우 깊으며, 내부관(110)을 외측에서 감싸도록 지르코늄을 포함하지 않는 상이한 금속으로 외부관(120)을 형성하면, 외부관(120)은 냉각수 부재에 대한 산화 저항성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 사고 상황에서 내부관(110)까지 산화되어 부식되는 것을 막아줄 수 있다.Hydrogen explosion accidents that occur in nuclear power plants are very closely related to the oxidation characteristics of zirconium, and if the outer tube 120 is formed with a different metal that does not contain zirconium to surround the inner tube 110 from the outside, the outer tube ( 120) can improve the oxidation resistance of the coolant member, and thus can prevent the inner tube 110 from being oxidized and corroded in an accident situation.

따라서, 내부관(110)과 외부관(120)의 장점을 취하여 제조된 다층구조 핵연료 피복관(100a)은 기계적 강도의 향상과 동시에 고온 산화에 대한 사고 위험성을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 원자로 사고로부터 내부관(110) 및/또는 내부관(110) 내에 수용된 핵연료를 보호해줄 수 있어 원자력의 안정적인 운전을 가능하게 할 수 있다.Therefore, the multi-layered nuclear fuel cladding tube 100a manufactured by taking the advantages of the inner tube 110 and the outer tube 120 can improve mechanical strength and simultaneously effectively reduce the risk of accidents due to high-temperature oxidation, and can prevent internal reactor accidents. The nuclear fuel contained within the tube 110 and/or the inner tube 110 can be protected, thereby enabling stable operation of nuclear power.

한편, 외부관(120)은 내부관(110)보다 연성이 클 수 있다. 외부관(120)은 다층구조 핵연료 피복관 제조 공정 중에 내부관(110)의 외부 표면에 완전히 밀착될 수 있도록 외부관(120)은 내부관(110)보다 연성이 클 수 있고, 이에 따라 외부관(120)은 다층구조 핵연료 피복관 제조 공정 중 내부관(110)과의 간격을 최소화할 수 있어 서로 밀착 고정될 수 있다. 즉, 외부관(120)을 내부관(110)보다 연성을 크게 하여 예비 피복관(100a)에 힘이 가해지는 중에 외부관(120)이 내부관(110)의 외부 표면에 완전히 밀착되도록 할 수 있다. 내부관(110)보다 연성이 큰 외부관(120)은 내부관(110)보다 충분한 연성을 가지므로, 내부관(110)과의 간격을 최소화할 수 있고, 이에 따라 내부관(110)과 상호 밀착 고정될 수 있다. 따라서, 외부관(120)은 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정(S300)에서 내부관(110)보다 크게 수축되어 내부관(100)과 상호 밀착 고정될 수 있다.Meanwhile, the outer tube 120 may have greater ductility than the inner tube 110. The outer tube 120 may have greater ductility than the inner tube 110 so that it can be completely adhered to the outer surface of the inner tube 110 during the multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing process, and accordingly, the outer tube ( 120) can minimize the gap with the inner tube 110 during the manufacturing process of the multi-layer nuclear fuel cladding tube, so they can be closely fixed to each other. That is, by making the outer tube 120 more ductile than the inner tube 110, the outer tube 120 can be completely adhered to the outer surface of the inner tube 110 while force is applied to the preliminary coating tube 100a. . The outer tube 120, which has greater ductility than the inner tube 110, has sufficient ductility than the inner tube 110, so that the gap between it and the inner tube 110 can be minimized, and thus the It can be tightly fixed. Accordingly, the outer tube 120 may shrink more than the inner tube 110 in the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary coating tube 100 (S300) and be closely fixed to the inner tube 100.

탄환(Bullet) 형상의 삽입체(200)는, 제1 외경(D1)을 갖는 원기둥 형상의 선단부(210); 상기 제1 외경(D1)보다 큰 제2 외경(D2)을 갖는 원기둥 형상의 후단부(220); 및 상기 선단부(210) 및 후단부(220)를 연결하는 경사부(230);를 포함할 수 있다. 이때, 삽입체(200)를 내부관(110) 내부에 삽입하는 과정은 상기 선단부가 선두로 상기 내부관 내부에 삽입되어 수행될 수 있다. The bullet-shaped insert 200 includes a cylindrical tip 210 having a first outer diameter D1; A cylindrical rear end 220 having a second outer diameter (D2) larger than the first outer diameter (D1); and an inclined portion 230 connecting the front end 210 and the rear end 220. At this time, the process of inserting the insert 200 into the inner tube 110 may be performed with the distal end inserted into the inner tube at the head.

예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정 동안에 예비 피복관(100)에 힘을 제공하면, 예비 피복관(100)의 반경방향 외측에서 내측으로 예비 피복관(100)의 중심축을 향해 힘(F)을 가하여 예비 피복관(100)의 직경과 두께를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 내관(110)과 외관(120)을 상호 밀착 고정시킬 수 있다. 즉, 예비 피복관(100)의 외측에서 내측으로 가해지는 힘(F)과 삽입체(200)가 내부관(110)을 지탱하는 힘에 의해 외부관(120)과 내부관(110)이 상호 밀착 고정될 수 있고, 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있다.When force is applied to the preliminary cladding pipe 100 during the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100, a force (F) is applied from the radial outer side of the preliminary cladding pipe 100 to the inner side toward the central axis of the preliminary cladding pipe 100. The diameter and thickness of the preliminary coating tube 100 can be reduced by adding, and through this, the inner tube 110 and the outer tube 120 can be fixed in close contact with each other. That is, the outer tube 120 and the inner tube 110 are in close contact with each other due to the force F applied from the outside to the inside of the preliminary covering tube 100 and the force of the insert 200 supporting the inner tube 110. It is possible to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube (100a) that can be fixed and is not distorted.

따라서, 삽입체(200)의 후단부(220)의 외경(D2)은 두께와 직경이 감소하기 전 상태인 예비 피복관(100)의 내부관(110)의 내경에 대응하고, 삽입체(200)의 선단부(210)의 외경(D1)은 두께와 직경이 감소하기 후 상태인 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내부관(110'')의 내경에 대응하도록 구성될 수 있다. 이때 동일한 외경(D2)을 유지하는 원기둥 형상의 후단부(220)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소하기 전에 예비 피복관(100)의 내부관(110)과 외부관(120)을 동심축으로 정렬시키면서 견고하게 지지할 수 있어서 두께와 직경을 감소하는 동안에 예비 피복관(100)의 내면에 반작용 힘을 균일하게 제공할 수 있도록 한다. Therefore, the outer diameter D2 of the rear end 220 of the insert 200 corresponds to the inner diameter of the inner tube 110 of the preliminary coating tube 100 before the thickness and diameter are reduced, and the insert 200 The outer diameter D1 of the tip 210 may be configured to correspond to the inner diameter of the inner tube 110'' of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a after the thickness and diameter are reduced. At this time, the cylindrical rear end 220, which maintains the same outer diameter D2, is concentric with the inner tube 110 and the outer tube 120 of the preliminary cladding tube 100 before reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100. It can be firmly supported while being aligned along the axis, so that a reaction force can be uniformly provided to the inner surface of the preliminary cladding pipe 100 while reducing the thickness and diameter.

동일한 외경(D1)을 유지하는 원기둥 형상의 선단부(210)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정이 안정적으로 충분히 진행될 수 있도록 하여 외주면을 따라 균일한 특성을 갖는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 다양한 외경(D1)을 갖는 선단부를 선택하여 사용함으로써 다층 구조 핵연료 피복관(100a)의 직경과 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 선단부(210)을 통과하는 동안에 내부관의 내면에 일정한 힘으로 가압함으로써 내부관(110'')의 내면을 매끄럽게 가공처리할 수 있다. The cylindrical tip 210, which maintains the same outer diameter D1, allows the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 to proceed stably and sufficiently, creating a multi-layer nuclear fuel cladding tube ( In addition to making it possible to manufacture 100a), the diameter and thickness of the multi-layer nuclear fuel cladding tube 100a can be easily adjusted by selecting and using a tip having a variety of outer diameters D1. Additionally, the inner surface of the inner tube 110'' can be processed smoothly by pressing the inner surface of the inner tube with a certain force while passing through the distal end 210.

한편, 예비 피복관(100)의 두께와 직경가 감소하는 과정은 서로 다른 외경을 갖는 원기동 형상의 선단부와 후단부 사이에서 삽입체(200)의 외경이 변화하는 구간에서 일어나는데, 삽입체(200)의 외경이 제2 외경(D2)에서 제1 외경(D1)으로 완만히 감소하여 예비 피복관에 급격한 스트레스 유발되지 않도록 선단부(210)와 후단부(220) 사이를 연결하는 경사부(230)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 occurs in a section where the outer diameter of the insert 200 changes between the front end and the rear end of the cylindrical shape having different outer diameters. The outer diameter gradually decreases from the second outer diameter (D2) to the first outer diameter (D1), so that an inclined portion 230 connecting the front end 210 and the rear end 220 may be included to prevent sudden stress from being caused to the preliminary cladding pipe. there is.

예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정(S300)은, 상기 삽입체(200)의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀(310)을 구비하고 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부(300)의 상기 관통홀(310)에 상기 예비 피복관(100)을 삽입하는 과정(S310); 및 상기 제1 축 방향을 따라 상기 예비 피복관(100)의 선단부를 견인하는 과정(S320);을 포함할 수 있다. The process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube (S300) is a die provided to be fixed at a predetermined position and having a through hole 310 having an inner surface shape corresponding to the outer surface shape of the insert 200. A process of inserting the spare coating pipe 100 into the through hole 310 of the unit 300 (S310); and a process (S320) of pulling the front end of the preliminary cladding pipe 100 along the first axial direction.

핵연료 피복관은 핵연료 소결체를 감사서 냉각수와 핵연료를 격리시키는 열할을 수행하므로, 핵연료 피복관의 둘레 방향으로 물리적 화학적 특성이 균일해야한다. 예비 피복관을 롤러 등의 가압부재를 이용하여 직접 가압하여 두께와 직경을 감소하는 경우에는 가압부재의 접촉 위치 혹은 접촉 상태에 따라서 핵연료 피복관의 특성 변화가 발생될 수 있다. 예비 피복관(100)의 일단부를 견인하여 인장력을 인가함으로써 예비 피복관(100)의 반경방향 외측에서 내측으로 예비 피복관(100) 중심축을 향해 균일하게 유도되는 힘(F)을 이용하면 둘레 방향으로 균일한 특성의 핵연료 피복관을 안정적으로 제조할 수 있다. Since the nuclear fuel cladding tube performs an important job of isolating the coolant and nuclear fuel by surrounding the nuclear fuel sinter, the physical and chemical properties must be uniform in the circumferential direction of the nuclear fuel cladding tube. When the thickness and diameter of the spare cladding tube are reduced by directly pressurizing it using a pressurizing member such as a roller, changes in the characteristics of the nuclear fuel cladding tube may occur depending on the contact position or contact state of the pressurizing member. By pulling one end of the preliminary cladding pipe 100 and applying a tensile force, the force (F) that is uniformly induced toward the central axis of the preliminary cladding pipe 100 from the radial outer side of the preliminary cladding pipe 100 to the inner side is used to create a uniform force in the circumferential direction. Nuclear fuel cladding with certain characteristics can be manufactured reliably.

소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부(300)의 양단부가 서로 다른 내경을 갖는 탄환 형상의 관통홀(310)에 예비 피복관(100)을 삽입한 후에 제1 축 방향을 따라 상기 예비 피복관(100)의 선단부를 견인하면, 예비 피복관(100)은 고정된 다이부(300)에 의해서 지지되므로 예비 피복관(100)에는 인장력이 인가될 수 있다. 이때, 다이부(300)는 예비 피복관(100)의 외측에서 내측으로 힘(F)를 가해주고, 삽입체(200)는 예비 피복관(100a)의 외측에서 내측으로 가해지는 힘에 대해 내부관(110)을 지탱하는 힘(-F)을 제공할 수 있어서, 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키면서 외부관(120)과 내부관(110)이 상호 밀착 고정될 수 있고, 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다. 제조되는 다층구조 핵연료 피복관의 두께와 직경은 삽입체(200)와 다이부의 관통홀(310)의 형상과 크기에 의해서 용이하게 결정될 수 있다. After inserting the preliminary coating pipe 100 into the bullet-shaped through hole 310 having different inner diameters at both ends of the die portion 300 provided to be fixed at a predetermined position, the preliminary coating pipe 100 is formed along the first axis direction. ), the preliminary cladding tube 100 is supported by the fixed die part 300, so a tensile force can be applied to the preliminary cladding tube 100. At this time, the die unit 300 applies a force (F) from the outside to the inside of the preliminary coating pipe 100, and the insert 200 applies the force F from the outside to the inside of the preliminary coating pipe 100a. 110), it is possible to provide a supporting force (-F), so that the outer tube 120 and the inner tube 110 can be tightly fixed to each other while reducing the thickness and diameter of the spare cladding tube, and a multi-layer nuclear fuel cladding tube without distortion can be manufactured. The thickness and diameter of the manufactured multi-layer nuclear fuel cladding tube can be easily determined by the shape and size of the insert 200 and the through hole 310 of the die portion.

다이부(300)의 관통홀(310)은, 제1 내경(D3)을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부(311); 상기 제1 내경(D3)보다 큰 제2 내경(D4)을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부(312); 및 상기 제1 관통홀부(311) 및 제2 관통홀부(312)를 연결하는 경사관통홀부(313);를 포함할 수 있다. The through hole 310 of the die unit 300 includes a first through hole portion 311 having a cylindrical shape having a first inner diameter D3; a second through-hole portion 312 having a cylindrical shape having a second inner diameter (D4) larger than the first inner diameter (D3); and an inclined through-hole portion 313 connecting the first through-hole portion 311 and the second through-hole portion 312.

삽입체(200)와 다이부(300)에 의해서 예비 피복관(100)에 균일한 힘이 인가되기 위해서는 삽입체(200)와 다이부(300)의 관통홀(310)이 갖는 형상이 서로 대응될 필요가 있다. In order for a uniform force to be applied to the preliminary coating tube 100 by the insert 200 and the die unit 300, the shapes of the through hole 310 of the insert 200 and the die unit 300 must correspond to each other. There is a need.

원기둥 형상을 갖는 제2 관통홀부(312)의 제2 내경(D4)와 원기둥 형상을 갖는 제1 관통홀부(311)의 제1 내경(D3)는 예비 피복관(100)의 외경과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 외경에 대응하여 각각 결정될 수 있다. The second inner diameter D4 of the second through-hole portion 312 having a cylindrical shape and the first inner diameter D3 of the first through-hole portion 311 having a cylindrical shape are the outer diameter of the preliminary cladding tube 100 and the multi-layered nuclear fuel cladding tube. Each can be determined corresponding to the outer diameter of (100a).

이때 동일한 내경(D4)을 유지하는 원기둥 형상의 제2 관통홀부(312)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소하기 전에 예비 피복관(100)의 내부관(110)과 외부관(120)을 동심축으로 정렬시키면서 견고하게 지지할 수 있어서 두께와 직경을 감소하는 동안에 예비 피복관(100)의 외면에 힘을 균일하게 제공할 수 있도록 한다. 동일한 내경(D3)을 유지하는 원기둥 형상의 제1 관통홀부(311)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정이 안정적으로 충분히 진행될 수 있도록 하여 둘레(또는 외주면)를 따라 균일한 특성(두께와 직격 등)을 갖는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 다양한 내경(D3)을 갖는 다이부(300)를 선택하여 사용함으로써 다층 구조 핵연료 피복관(100a)의 직경과 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 제1 관통홀부(311)를 통과하는 동안에 외부관의 외면에 일정한 힘으로 가압함으로써 외부관(120'')의 외면을 매끄럽게 가공처리할 수 있다. At this time, the second through-hole portion 312 of a cylindrical shape maintaining the same inner diameter (D4) is connected to the inner pipe 110 and the outer pipe 120 of the preliminary cladding pipe 100 before reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100. It can be firmly supported while aligned on the concentric axis, so that force can be uniformly provided to the outer surface of the preliminary cladding pipe 100 while reducing the thickness and diameter. The first through-hole portion 311 of a cylindrical shape maintaining the same inner diameter (D3) allows the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 to proceed stably and sufficiently, thereby providing uniform characteristics along the circumference (or outer peripheral surface). In addition to making it possible to manufacture a multi-layered nuclear fuel cladding tube (100a) with different dimensions (thickness, direct thickness, etc.), the diameter of the multi-layered nuclear fuel cladding tube (100a) can be increased by selecting and using die parts 300 having various inner diameters (D3). and thickness can be easily adjusted. In addition, the outer surface of the outer tube 120'' can be processed smoothly by pressing the outer surface of the outer tube with a certain force while passing through the first through-hole portion 311.

그리고, 예비 피복관(100)의 두께와 직경가 감소하는 과정은 서로 다른 외경을 갖는 원기동 형상의 제2 관통홀부(312)와 제1 관통홀부(311) 사이에서 관통홀부의 내경이 변화하는 구간에서 일어나는데, 관통홀부(300)의 내경이 제2 내경(D4)에서 제1 내경(D3)으로 완만히 감소하여 예비 피복관에 급격한 스트레스가 유발되지 않도록 제2 관통홀부(312)와 제1 관통홀부(311) 사이를 연결하는 경사관통홀부(313)을 포함할 수 있다. In addition, the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 occurs in the section where the inner diameter of the through-hole portion changes between the second through-hole portion 312 and the first through-hole portion 311 of a circular shape having different outer diameters. In this case, the inner diameter of the through-hole portion 300 gradually decreases from the second inner diameter (D4) to the first inner diameter (D3), so that the second through-hole portion 312 and the first through-hole portion 311 do not cause sudden stress on the preliminary cladding pipe. ) may include an inclined through-hole portion 313 connecting the space.

한편, 삽입체와 관통홀부(310) 사이에 예비 피복관(100)을 게재한 상태로 삽입체(200)가 관통홀부(310)에 삽입되므로, 제1 내경(D3)은 제1 외경(D1)보다 크고, 제2 내경(D4)은 제2 외경(D2)보다 클 수 있다. 제1 내경(D3)과 제1 외경(D1) 사이의 간격, 및 제2 내경(D4)과 제2 외경(D2) 사이의 간격은 각각 예비 피복관(100)의 두께와 직경, 및 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 두께와 직경에 의해서 결정될 수 있다. 종삽입체(200)가 예비 피복관(100)의 선단부가 견인되는 동안에 다이부(300)를 통과하지 않고 지지되면서 내부관에 힘을 제공하기 위해서 제2 외경(D2)은 제1 내경(D3)보다 클 수 있다. 삽입체(200)가 다이부(300)에 의해서 견인되는 예비 피복관과 함께 이동하지 않고 지지되면서 내부관(110)의 내면에 힘을 제공하게 됨으로써, 예비 피복관(100)의 길이와 상관없이 계속해서 예비 피복관의 두께와 직경을 감소키셔서 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 밀착 고정할 수 있게 된다. 견인되는 예비 피복관의 선단부에 대향하는 예비 피복관의 타단부가 다이부(300)를 통과하게 되면 삽입체(200)는 다이부(300)를 통과하지 못하고 별도의 장치가 공정을 필요로 하지 않고 자동적으로 예비 피복관 외부로 제거될 수 있다.Meanwhile, since the insert 200 is inserted into the through-hole portion 310 with the spare cladding pipe 100 placed between the insert and the through-hole portion 310, the first inner diameter D3 is equal to the first outer diameter D1. greater than that, and the second inner diameter (D4) may be larger than the second outer diameter (D2). The gap between the first inner diameter (D3) and the first outer diameter (D1) and the gap between the second inner diameter (D4) and the second outer diameter (D2) are respectively the thickness and diameter of the spare cladding tube 100 and the multilayer nuclear fuel. It can be determined by the thickness and diameter of the cladding pipe (100a). In order for the longitudinal insert 200 to be supported without passing through the die part 300 while the distal end of the preliminary covering tube 100 is pulled and to provide force to the inner tube, the second outer diameter D2 is the first inner diameter D3. It can be bigger than The insert 200 is supported without moving along with the spare cladding tube pulled by the die unit 300 and provides force to the inner surface of the inner tube 110, so that it continues regardless of the length of the spare cladding tube 100. By reducing the thickness and diameter of the preliminary covering tube, the inner tube 110 and the outer tube 120 can be tightly fixed to each other. When the other end of the spare coating tube opposite to the distal end of the towed spare coating tube passes through the die unit 300, the insert 200 does not pass through the die unit 300 and is automatically processed without the need for a separate device. It can be removed outside the spare cladding tube.

종래 기술에서 외부관 내에 내부관만을 삽입하여 예비 피복관의 내부가 비어있는 상태에서 축관(swaging) 공정을 수행하여 발생되는 내부관의 찌그러짐 등의 문제점을 해결하고자 KOH 등의 염(salt) 충진재 또는 막대 형상의 삽입체를 사용하여, 내관(110) 내에 충진재를 충진하고 축관 공정을 수행한 후에 염(salt) 충진재는 물 등의 용매로 충진재를 녹여 제거하고, 막대 형상의 삽입체는 기계를 사용해 강한 힘으로 잡아당겨 제거하였다. In the prior art, salt fillers such as KOH or rods were used to solve problems such as distortion of the inner tube caused by inserting only the inner tube into the outer tube and performing the swaging process while the inside of the preliminary covering tube was empty. After filling the inner tube 110 with a filler and performing the axial tube process using a shaped insert, the salt filler is removed by dissolving the filler with a solvent such as water, and the rod-shaped insert is removed using a strong machine. It was removed by pulling with force.

염(salt)을 충진재로 사용한 경우에는 사람이 직접 분말(powder) 형태의 충진재를 내관(110) 내에 채워 넣은 후, 기다란 봉을 쑤셔 넣어 힘을 가함으로써 밀도를 올렸으며, 이로 인해 내관(110)의 내부에 들어가는 상기 충진재(염)의 균일한 양을 보장할 수 없었고, 그로 인해 재현성의 보장이 어려웠다. In the case where salt was used as a filler, a person directly filled the filler in the form of powder into the inner tube 110, then inserted a long rod and applied force to increase the density, thereby increasing the density of the inner tube 110. It was not possible to guarantee a uniform amount of the filler (salt) entering the interior, and as a result, it was difficult to ensure reproducibility.

막대 형상의 삽입체의 경우 염을 사용한 충진재보다는 공정이 단순하고, 대량 생산에도 유리했지만, 소정 길이(예를 들어 4m)의 피복관에 사용하기 위해 소정 길이보다 긴 막대 형상의 삽입체를 구하기 어려울 뿐만 아니라, 매우 작은 외경의 막대 형상의 삽입체를 구하기는 더 어려웠다. 또한 축관 후 다층구조 핵연료 피복관에서 막대 형상의 삽입체를 제거하기 위해서는 강한 힘으로 잡아당겨야 했는데, 인력으로는 불가능했고, 기계의 힘으로 당겨 제거할 수 있었다. 이때 큰 외력으로 인해 막대 형상의 삽입체가 휘어 재사용이 불가능했다.In the case of rod-shaped inserts, the process is simpler and mass production is more advantageous than fillers using salt, but it is difficult to obtain rod-shaped inserts longer than a certain length for use in cladding pipes of a certain length (for example, 4 m). In addition, it was more difficult to obtain a rod-shaped insert with a very small outer diameter. In addition, in order to remove the rod-shaped insert from the multi-layer nuclear fuel cladding tube after the shaft pipe, it had to be pulled with strong force, which was not possible with manpower, but could be removed by pulling with mechanical force. At this time, the rod-shaped insert was bent due to a large external force, making reuse impossible.

하지만, 본 발명에서는 탄환 형상의 삽입체(200)가 예비 피복관의 선단부를 견인하는 동안 다이부(300)에 고정되어 있다가 예비 피복관의 견인이 끝나면서 내부관 내부의 삽입체(200)가 다이부(300)에 걸려 공정이 끝나면 자동으로 제거될 수 있다. 종래 기술과 달리 삽입체 또는 충진재 제거하는 공정 없이 자동으로 다층 구조 핵연료 피복관(100a)에서 삽입체(200)가 제거될 수 있어서, 종래기술 보다 경제성, 생산성을 모두 향상시킬 수 있다. However, in the present invention, the bullet-shaped insert 200 is fixed to the die unit 300 while pulling the distal end of the preliminary coating tube, and then when the pulling of the preliminary coating tube is completed, the insert 200 inside the inner tube is attached to the die unit. It may be caught at (300) and automatically removed at the end of the process. Unlike the prior art, the insert 200 can be automatically removed from the multi-layer nuclear fuel cladding tube 100a without a process of removing the insert or filler, thereby improving both economic efficiency and productivity compared to the prior art.

본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법은 예비 피복관(100)의 선단부가 상기 관통홀(310)에 삽입되어 상기 다이부(300)의 선단부 외측으로 돌출될 수 있도록 상기 예비 피복관(100)의 선단부를 축관하는 공정을 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention is such that the tip of the spare cladding tube 100 is inserted into the through hole 310 and protrudes out of the tip of the die unit 300. ) may further include the process of axializing the tip of the.

예비 피복관(100)의 선단부를 상기 제1 축 방향을 따라 견인하는 견인부가 예비 피복관의 선단부를 파지하여 견인하기 위해서는, 예비 피복관(100)의 선단부가 다이부(300)를 통과하여 다이부(300)의 선단부 외측으로 돌출될 수 있어야 한다. 이를 위해서 예비 피복관의 선단부를 견인하는 과정을 수행하기 전에 예비 피복관(100)의 선단부를 축관할 수 있다. In order for the traction unit, which pulls the distal end of the preliminary cladding tube 100, along the first axis direction, to grip and tow the distal end of the preliminary cladding tube, the distal end of the preliminary cladding tube 100 passes through the die unit 300 to form the die unit 300. ) must be able to protrude to the outside of the tip. To this end, the tip of the spare cladding tube 100 can be shafted before performing the process of pulling the tip of the spare cladding tube.

예비 피복관(100)의 직경과 두께가 감소되어 제조된 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 두께는 제1 외경(D1)과 제1 내경(D3)의 차이(D3-D1)로 결정되며, 이 차이가 적을수록 예비 피복관(100)에 가해지는 힘이 증가할 수 있다. 즉, 다층구조 핵연료 피복관을 제조하기 위해서 예비 피복관에 가해지는 힘에 의해서 예비 피복관은 변형이 일어나지만 삽입체(200) 및 다이부(300)는 대응하는 힘으로 인해 깨지거나 변형이 일어나지 않아야 한다. The thickness of the multi-layer nuclear fuel cladding tube (100a) manufactured by reducing the diameter and thickness of the preliminary cladding tube (100) is determined by the difference (D3-D1) between the first outer diameter (D1) and the first inner diameter (D3), and this difference The smaller the force applied to the spare cladding pipe 100 may increase. In other words, in order to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube, the preliminary cladding tube is deformed by the force applied to the preliminary cladding tube, but the insert 200 and die portion 300 must not be broken or deformed due to the corresponding force.

이를 위하여 예비 피복관(100)의 내부와 외부에서 힘을 인가하는 삽입체(200) 및 다이부(300)의 경도는 상기 예비 피복관(100)의 평균 경도의 2배 내지 5배일 수 있다. 반면에, 예비 피복관(100)의 평균 경도(내부관과 외부관의 평균 경도)의 2배보다 작은 경우에는 삽입체(200) 및 다이부(300)가 지속적인 기계적 스트레스가 누적되어 변형이 일어날 수 있고, 5배보다 큰 경우에는 탄환 형상의 삽입체(200)와 탄환 형상의 관통홀부를 갖는 다이부(300)의 정밀한 제작이 어려워 균일한 두께와 직경을 갖는 다층구조 핵연료 피복관을 제조하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어 예비 피복관의 평균 경도는 약 400HV 정도의 경도를 가질 수 있으므로, 삽입체(200) 및 다이부(300)는 800HV 내지 2000HV의 경도를 가질 수 있다. To this end, the hardness of the insert 200 and the die unit 300 that apply force from the inside and outside of the preliminary cladding pipe 100 may be 2 to 5 times the average hardness of the preliminary cladding pipe 100. On the other hand, if it is less than twice the average hardness of the preliminary covering pipe 100 (average hardness of the inner pipe and the outer pipe), the insert 200 and the die portion 300 may be deformed due to continuous mechanical stress accumulated. If it is larger than 5 times, it is difficult to precisely manufacture the bullet-shaped insert 200 and the die unit 300 having a bullet-shaped through-hole portion, making it difficult to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube with uniform thickness and diameter. You can. For example, since the average hardness of the preliminary cladding pipe may have a hardness of about 400 HV, the insert 200 and the die portion 300 may have a hardness of 800 HV to 2000 HV.

본 발명 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법은 상기 삽입체의 표면을 연마하는 과정, 또는 상기 삽입체의 표면에 윤활제를 도포하는 과정 중에서 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention may further include at least one of a process of polishing the surface of the insert or a process of applying a lubricant to the surface of the insert.

삽입체(200)의 표면이 거칠게 되면, 삽입체(200)의 거친 표면으로 인해 내부관(110)의 내면이 긁힐 수 있으며, 내부관(110)의 내면과 삽입체(200) 표면의 마찰에 의해 내부관(110)이 찢어지거나 파손될 수 있고, 내부관(110)에 결함이 발생할 수도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 삽입체(200)의 표면을 연마하거나 삽입체(200)의 표면에 윤활제를 도포할 수 있다. 추가적으로, 예비 피복관(100)의 선단부를 견인하는 과정에서 발생하는 열과 마찰력을 줄여주기 위해서 예비 피복관(100)과 다이부(300) 사이에 윤활유를 도포하는 과정을 더 포함할 수도 있다. If the surface of the insert 200 becomes rough, the inner surface of the inner tube 110 may be scratched due to the rough surface of the insert 200, and friction between the inner surface of the inner tube 110 and the surface of the insert 200 may cause scratches. As a result, the inner tube 110 may be torn or damaged, and a defect may occur in the inner tube 110. To solve this problem, the surface of the insert 200 can be polished or a lubricant can be applied to the surface of the insert 200. Additionally, the process of applying lubricant between the preliminary coating pipe 100 and the die portion 300 may be further included in order to reduce the heat and friction generated in the process of pulling the distal end of the preliminary coating pipe 100.

예비 피복관(100)의 내경에 의해 결정되는 후단부의 제2 외경(D2)과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내경에 의해 결정되는 선단부의 제1 외경(D1) 차이(D2-D1)는 10mm이하일 수 있다. 이러한 외경 차이(D2-D1)가 너무 크게 되면 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정중에 너무 큰 힘이 예비 피복관(100)에 인가되어 예비 피복관(100)에 큰 응력과 기계적 결함을 야기할 수 있다. 제1 외경과 제2 외경의 차이는 10mm이하로 함으로써 예비 피복관(100)에 야기될 수 있는 응력을 효과적으로 억제할 수 있다. The difference (D2-D1) between the second outer diameter (D2) of the rear end, which is determined by the inner diameter of the spare cladding tube (100), and the first outer diameter (D1) of the leading end, which is determined by the inner diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube (100a), is 10 mm or less. You can. If this difference in outer diameter (D2-D1) becomes too large, too much force is applied to the preliminary cladding pipe 100 during the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100, causing large stress and mechanical defects in the preliminary cladding pipe 100. can cause By setting the difference between the first outer diameter and the second outer diameter to 10 mm or less, stress that may be caused to the preliminary cladding pipe 100 can be effectively suppressed.

예비 피복관(100)의 내경과 요구되는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내경 차이가 너무 큰 경우에는 제1 외경(D1)과 제2 외경(D2)의 차이는 10mm이하인 복수개의 삽입체(200)를 외경 크기에 따라 순차적으로 사용하여 탄환 형상의 삽입체를 내부관 내부에 삽입하는 과정(S200)과 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정(S300)을 반복 수행하여 너무 큰 힘에 의해 생길 수 있는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 손상을 줄일 수 있다. 이를 통하여 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정을 1회 수행하는 동안에 예비 피복관의 내경 변화율은 5%이하로 유지할 수 있다. If the difference between the inner diameter of the spare cladding tube 100 and the required multi-layered nuclear fuel cladding tube 100a is too large, a plurality of inserts 200 where the difference between the first outer diameter D1 and the second outer diameter D2 is 10 mm or less is installed. The process of inserting a bullet-shaped insert into the inner tube by sequentially using the outer diameter size (S200) and the process of reducing the thickness and diameter of the spare coating tube (100) (S300) are repeated to prevent excessive force. Damage to the multi-layered nuclear fuel cladding tube (100a) that may occur due to damage can be reduced. Through this, while performing the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 once, the rate of change in the inner diameter of the preliminary cladding pipe 100 can be maintained at 5% or less.

마찬가지로, 예비 피복관(100)의 외경에 의해 결정되는 제2 관통홀부의 제2 내경(D4)과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 외경에 의해 결정되는 제1 관통홀부의 제1 내경(D3) 차이(D4-D3)는 10mm이하일 수 있고, 예비 피복관(100)의 외경과 요구되는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 외경 차이가 너무 큰 경우에는 제1 내경(D3)과 제2 내경(D4)의 차이는 10mm이하인 복수개의 다이부(300)를 내경 크기가 줄어드는 순서로 순차적으로 사용하여 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 손상을 줄일 수 있다. 이를 통하여 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정을 1회 수행하는 동안에 예비 피복관의 외경 변화율은 5%이하로 유지할 수 있다. Likewise, the difference between the second inner diameter (D4) of the second through-hole portion determined by the outer diameter of the preliminary cladding tube 100 and the first inner diameter (D3) of the first through-hole portion determined by the outer diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a. (D4-D3) may be 10 mm or less, and if the difference between the outer diameter of the spare cladding tube 100 and the outer diameter of the required multi-layer nuclear fuel cladding tube 100a is too large, the first inner diameter D3 and the second inner diameter D4 The difference is that damage to the multi-layer nuclear fuel cladding tube 100a can be reduced by sequentially using a plurality of die parts 300 with a difference of 10 mm or less in the order of decreasing inner diameter size. Through this, while performing the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe 100 once, the rate of change in the outer diameter of the preliminary cladding pipe can be maintained at 5% or less.

예비 피복관(100)의 내경에 대응하는 후단부(220)과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내경에 대응하는 선단부(210) 사이를 연결하는 경사부(230) 구간에서 예비 피복관(100)의 두께와 직경가 점진적으로 감소할 수 있다. 삽입체(200)의 외경이 제2 외경(D2)에서 제1 외경(D1)으로 완만히 감소하여 예비 피복관에 급격한 스트레스 유발되지 않도록 경사부(230)는 선단부(210) 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 가질 수 있다. Thickness of the spare cladding tube 100 in the inclined section 230 section connecting the rear end 220 corresponding to the inner diameter of the spare cladding tube 100 and the leading end 210 corresponding to the inner diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a. and diameter may gradually decrease. The outer diameter of the insert 200 gradually decreases from the second outer diameter (D2) to the first outer diameter (D1), so that the inclined portion 230 is formed by 10 degrees with respect to the extension line of the outer surface of the distal end 210 so as not to cause sudden stress in the preliminary covering tube. It may have an inclination of ° to 35°.

경사도가 10° 미만인 경우에는 후단부(220)과 선단부(210)를 연결하기 위하여 경사부(230) 구간이 너무 길어지게 되어 삽입체(200)의 전체 길이가 길어지게 되어 예비 피복관 내면과 삽입체 사이의 전체적인 마찰력을 증대시킬 수 있어서 예비 피복관 내면에 응력과 열을 많이 발생시킬 수 있다. 반면에 경사도가 35°를 초과하는 경우에는 삽입체의 외경이 급격하게 변화하면서 경사면 구간에서 예비 피복관에 급격한 응력의 집중되어 예피 피복관이 찢어지거나 내부에 기계적 손상을 발생시킬 수 있다. If the slope is less than 10°, the slope section 230 becomes too long to connect the rear end 220 and the front end 210, so the overall length of the insert 200 becomes longer, so that the inner surface of the spare cladding tube and the insert are The overall friction between them can be increased, which can generate a lot of stress and heat on the inner surface of the preliminary cladding pipe. On the other hand, when the inclination exceeds 35°, the outer diameter of the insert changes rapidly and a rapid concentration of stress is concentrated on the spare cladding pipe in the slope section, which may tear the spare cladding pipe or cause internal mechanical damage.

탄환 형상의 삽입체(200)의 높이(H200)는 다이부(300)의 높이(H300)보다 높지 않을 수 있다. 삽입체(200)의 높이(H200)가 다이부의 높이(H300)보다 높은 경우에는 예비 피복관(100)의 선단부를 견인하는 동안에 삽입체 후단부(220)의 일부가 다이부(300) 후단 외측으로 노출되어 예비 피복관(200)의 무게가 삽입체(200)만으로 지탱될 수 있다. 이런 경우에는 에비 피복관(200)이 휘거나 내면이 찌그러 질 수 있다. 삽입체(200)의 높이(H200)는 다이부(300)의 높이(H300)보다 높지 않게 함으로써 예비 피복관(200)의 내면과 외면이 삽입체(200)와 다이부(300)에 의해서 안정적으로 지지될 수 있다. The height H200 of the bullet-shaped insert 200 may not be higher than the height H300 of the die portion 300. When the height (H200) of the insert 200 is higher than the height (H300) of the die portion, a portion of the rear end portion 220 of the insert is moved to the outside of the rear end of the die portion 300 while the front end of the spare coating tube 100 is pulled. By being exposed, the weight of the spare cladding tube 200 can be supported only by the insert 200. In this case, the EB cladding tube 200 may be bent or its inner surface may be distorted. The height (H200) of the insert 200 is not higher than the height (H300) of the die unit 300, so that the inner and outer surfaces of the preliminary coating tube 200 are stably maintained by the insert 200 and the die unit 300. It can be supported.

한편, 삽입체의 선단부(210) 높이는 삽입체(200) 높이(H200)의 1/10 내지 1/3일 수 있다. Meanwhile, the height of the tip 210 of the insert may be 1/10 to 1/3 of the height (H200) of the insert 200.

동일한 외경(D1)을 유지하는 원기둥 형상의 선단부(210)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정이 안정적으로 충분히 진행될 수 있도록 하여 외주면을 따라 균일한 특성을 갖는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 선단부(210)을 통과하는 동안에 내부관의 내면에 일정한 힘으로 가압함으로써 내부관(110'')의 내면을 매끄럽게 가공처리할 수 있다. 이러한 선단부(210)의 작용을 위해서는 삽입체 높이(H200)의 1/10 내지 1/3 높이 구간에서 동일한 외경(D1)을 유지하여야 한다. 선단부(210)의 높이가 삽입체 높이(H200)의 1/10보다 작은 경우에는 예비 피복관(100)의 내경을 유지하면서 일정하게 예비 피복관이 내면을 가압하는 구간이 불충분할 수 있다. 반면에, 선단부(210)의 높이가 삽입체 높이(H200)의 1/3보다 큰 경우에는 삽입체의 후단부(220)과 경사부(230)의 길이(높이)가 상대적으로 줄어들 수 밖에 없어서 후단부(220)가 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소하기 전에 예비 피복관(100)의 내부관(110)과 외부관(120)을 동심축으로 정렬시키면서 견고하게 지지할 수 없고, 경사부(230)가 예비 피복관에 급격한 스트레스를 완화시키지 못할 수 있다. The cylindrical tip 210, which maintains the same outer diameter D1, allows the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 to proceed stably and sufficiently, creating a multi-layer nuclear fuel cladding tube ( In addition to making it possible to manufacture 100a), the inner surface of the inner tube 110'' can be processed smoothly by pressing the inner tube with a certain force while passing through the tip 210. In order for the distal end 210 to function, the same outer diameter D1 must be maintained in the 1/10 to 1/3 height range of the insert height H200. If the height of the distal end 210 is less than 1/10 of the height of the insert (H200), the section in which the spare cladding tube constantly presses the inner surface while maintaining the inner diameter of the spare cladding tube 100 may be insufficient. On the other hand, when the height of the front end 210 is greater than 1/3 of the height of the insert (H200), the length (height) of the rear end 220 and the inclined portion 230 of the insert is inevitably reduced relatively. The rear end 220 cannot firmly support the inner tube 110 and the outer tube 120 of the spare cladding tube 100 while aligning them on a concentric axis before the thickness and diameter of the spare cladding tube 100 are reduced. Part 230 may not relieve sudden stress on the spare cladding pipe.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치를 나타낸 구성도이다. Figure 5 is a configuration diagram showing an apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치를 설명함에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법과 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.In describing the apparatus for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to another embodiment of the present invention, details that overlap with those previously described in relation to the method for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube according to an embodiment of the present invention will be omitted.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치는 내부관(110)이 외부관(120) 내에 배치되고, 제1 축 방향으로 연장된 예비 피복관(100)의 상기 내부관(110) 내부에 삽입되고, 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체(200); 상기 삽입체(200)의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀(310)을 구비하고, 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부(300); 및 상기 관통홀(310)에 적어도 일부가 삽입된 상기 예비 피복관(100)의 선단부를 상기 제1 축 방향을 따라 견인하는 견인부(400);를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, in another embodiment of the present invention, an apparatus for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube has an inner tube 110 disposed within an outer tube 120, and the inside of the preliminary cladding tube 100 extending in the first axis direction. A bullet-shaped insert 200 inserted into the tube 110 and having both ends having different outer diameters; A die portion 300 provided to be fixed at a predetermined position and provided with a through hole 310 having an inner side shape corresponding to the outer side shape of the insert 200; And it may include a pulling part 400 that pulls the distal end of the preliminary coating tube 100, at least a portion of which is inserted into the through hole 310, along the first axial direction.

제1 축 방향으로 연장된 내부관(110)을 제1 축 방향으로 연장된 외부관(120) 내에 삽입함으로써 다중관 형태를 이루는 예비 피복관(100)의 내부관(110) 내부에 삽입되는 탄환 형상의 삽입체(200)는 양단부가 서로 다른 외경을 갖는데, 선단부는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내경에 대응하는 외경을 갖고 후단부는 예비 피복관(100)의 내경에 대응하는 외경을 가질 수 있다. A bullet shape inserted into the inner tube 110 of the preliminary coating tube 100, which forms a multi-tube shape by inserting the inner tube 110 extending in the first axis direction into the outer tube 120 extending in the first axis direction. The insert 200 has different outer diameters at both ends. The front end may have an outer diameter corresponding to the inner diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a, and the rear end may have an outer diameter corresponding to the inner diameter of the spare cladding tube 100.

외측에서 내부관(110)을 향해 힘(F)이 제공되면, 삽입체(200)가 삽입체(200)가 내부관(110)을 지탱하는 힘(-F)을 제공할 수 있다. 즉, 삽입체(200)가 내측으로 가해지는 힘(F)에 대한 반작용 힘(-F)을 내부관(110)에 제공할 수 있으며, 이를 통해 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 밀착 고정시킬 수 있고, 내부관(110)과 외부관(120) 사이에 서로 분리될 수 있는 경계면이 없이 하나의 관으로 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있다.When force (F) is provided from the outside toward the inner tube (110), the insert (200) may provide a force (-F) by which the insert (200) supports the inner tube (110). That is, the insert 200 can provide a reaction force (-F) to the inner tube 110 against the force (F) applied inward, and through this, the inner tube 110 and the outer tube 120 can be separated. They can be tightly fixed to each other, and a distortion-free multi-layered nuclear fuel cladding tube 100a can be manufactured with a single tube without a separable interface between the inner tube 110 and the outer tube 120.

다이부(300)는 삽입체(200)의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀(310)을 구비하여, 관통홀의 선단부는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 외경에 대응하는 내경을 갖고 관통홀의 후단부는 예비 피복관(100)의 외경에 대응하는 내경을 가질 수 있다. 다이부(300)는 프레임 등과 같은 소정의 위치에 고정되어 움직이지 않도록 제공될 수 있다. The die portion 300 is provided with a through hole 310 having an inner side shape corresponding to the outer side shape of the insert 200, and the tip of the through hole has an inner diameter corresponding to the outer diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a. The rear end of the through hole may have an inner diameter corresponding to the outer diameter of the preliminary cladding pipe 100. The die unit 300 may be provided so that it is fixed to a predetermined position, such as a frame, and does not move.

견인부(400)는 상기 관통홀(310)에 적어도 일부가 삽입된 상기 예비 피복관(100)의 선단부를 파지하여 상기 제1 축 방향을 따라 견인할 수 있다. 예비 피복관(100)의 선단부가 견인되면, 관통홀 후단부의 외경보다 작은 관통홀 선단부의 외경에 의해서 예비 피복관의 선단부가 지지되어 예비 피복관에 인장력을 제공하여 예비 피복관이 인발될 수 있다. 이때, 다이부(300)는 예비 피복관(100)의 외측에서 내측으로 힘(F)를 가해주고, 삽입체(200)는 예비 피복관(100a)의 외측에서 내측으로 가해지는 힘에 대해 내부관(110)을 지탱하는 힘(-F)을 제공할 수 있어서, 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키면서 외부관(120)과 내부관(110)이 상호 밀착 고정될 수 있고, 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다. 제조되는 다층구조 핵연료 피복관의 두께와 직경은 삽입체(200)와 다이부의 관통홀(310)의 형상과 크기에 의해서 용이하게 결정될 수 있다. The traction unit 400 may grip the distal end of the spare coating tube 100, at least a portion of which is inserted into the through hole 310, and traction it along the first axial direction. When the distal end of the spare cladding tube 100 is pulled, the distal end of the spare cladding tube is supported by the outer diameter of the distal end of the through hole, which is smaller than the outer diameter of the rear end of the through hole, thereby providing a tensile force to the spare cladding tube, so that the spare cladding tube can be pulled out. At this time, the die unit 300 applies a force (F) from the outside to the inside of the preliminary coating pipe 100, and the insert 200 applies the force F from the outside to the inside of the preliminary coating pipe 100a. 110), it is possible to provide a supporting force (-F), so that the outer tube 120 and the inner tube 110 can be tightly fixed to each other while reducing the thickness and diameter of the spare cladding tube, and a multi-layer nuclear fuel cladding tube without distortion can be manufactured. The thickness and diameter of the manufactured multi-layer nuclear fuel cladding tube can be easily determined by the shape and size of the insert 200 and the through hole 310 of the die portion.

도 5(a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치를 이용하여 예비 피복관(100)를 다층구조 핵연료 피복관을 제조하는 과정을 나타내는데, 제1 축 방향으로 견인되어 이동하는 예비 피복관(100) 또는 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 위치를 A, B, C로 구분하고, 각 위치에서의 단면도를 도 5(b)에 나타내었다. A위치의 예비 피복관(100)이 견인되는 동안에 삽입체(200)와 다이부(300)에 의해서 두께와 직경이 감소하여 최종적으로 C위치의 단면도에서와 같이 내부관(110'')과 외부관(120'')이 서로 밀착 고정되여 그 사이에 서로 분리될 수 있는 경계 없이 하나의 관으로 찌그러짐 없는 다층구조 핵연료 피복관(100a)으로 변화하는 것을 확인할 수 있다. Figure 5(a) shows the process of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube 100 using a multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention. The preliminary cladding tube 100 is towed and moved in the first axis direction. The positions of the cladding tube 100 or the multi-layered nuclear fuel cladding tube 100a are divided into A, B, and C, and a cross-sectional view at each position is shown in FIG. 5(b). While the preliminary covering pipe 100 at position A is being pulled, the thickness and diameter are reduced by the insert 200 and the die part 300, and finally, as shown in the cross-sectional view at position C, the inner tube 110'' and the outer tube are formed. It can be seen that (120'') is closely fixed to each other and changes into a single tube with no separable boundaries between them into a multi-layer nuclear fuel cladding tube (100a) without distortion.

한편, 예비 피복관(100)의 길이가 긴 경우에는 자중에 의한 휘엄짐 등이 발생되지 않도록 예비 피복관(100)을 지지하는 지지부(500)를 더 포함할 수도 있다. Meanwhile, when the length of the spare cladding tube 100 is long, it may further include a support part 500 for supporting the spare cladding tube 100 to prevent bending due to its own weight.

그리고, 예비 피복관(100)의 선단부를 견인하는 과정에서 발생하는 열과 마찰력을 줄여주기 위해서 예비 피복관(100)과 다이부(300) 사이에 윤활유를 도포하는 윤활유 도포부(600)를 더 포함할 수도 있다. In addition, in order to reduce the heat and friction generated in the process of pulling the distal end of the preliminary coating pipe 100, a lubricant application unit 600 may be further included for applying lubricating oil between the preliminary coating pipe 100 and the die portion 300. there is.

삽입체(200)는, 제1 외경을 갖는 원기둥 형상의 선단부(210); 상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 원기둥 형상의 후단부(220); 및 상기 선단부(210) 및 후단부(220)를 연결하는 경사부(230);를 포함하고, 삽입체(200)는 선단부(210)가 선두로 내부관(110) 내부에 삽입될 수 있다. The insert 200 includes a cylindrical tip 210 having a first outer diameter; A cylindrical rear end 220 having a second outer diameter larger than the first outer diameter; and an inclined portion 230 connecting the front end 210 and the rear end 220. The insert 200 may be inserted into the inner tube 110 with the front end 210 at the head.

삽입체(200)의 후단부(220)의 외경(D2)은 두께와 직경이 감소하기 전 상태인 예비 피복관(100)의 내부관(110)의 내경에 대응하고, 삽입체(200)의 선단부(210)의 외경(D1)은 두께와 직경이 감소하기 후 상태인 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내부관(110'')의 내경에 대응하도록 구성될 수 있다. 이때 동일한 외경(D2)을 유지하는 원기둥 형상의 후단부(220)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소하기 전에 예비 피복관(100)의 내부관(110)과 외부관(120)을 동심축으로 정렬시키면서 견고하게 지지할 수 있어서 두께와 직경을 감소하는 동안에 예비 피복관(100)의 내면에 반작용 힘을 균일하게 제공할 수 있도록 한다. The outer diameter D2 of the rear end 220 of the insert 200 corresponds to the inner diameter of the inner tube 110 of the preliminary coating tube 100 before the thickness and diameter are reduced, and the front end of the insert 200 The outer diameter D1 of 210 may be configured to correspond to the inner diameter of the inner tube 110'' of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a after the thickness and diameter are reduced. At this time, the cylindrical rear end 220, which maintains the same outer diameter D2, is concentric with the inner tube 110 and the outer tube 120 of the preliminary cladding tube 100 before reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100. It can be firmly supported while being aligned along the axis, so that a reaction force can be uniformly provided to the inner surface of the preliminary cladding pipe 100 while reducing the thickness and diameter.

동일한 외경(D1)을 유지하는 원기둥 형상의 선단부(210)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정이 안정적으로 충분히 진행될 수 있도록 하여 외주면을 따라 균일한 특성을 갖는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 다양한 외경(D1)을 갖는 선단부를 선택하여 사용함으로써 다층 구조 핵연료 피복관(100a)의 직경과 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 선단부(210)을 통과하는 동안에 내부관의 내면에 일정한 힘으로 가압함으로써 내부관(110'')의 내면을 매끄럽게 가공처리할 수 있다. The cylindrical tip 210, which maintains the same outer diameter D1, allows the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 to proceed stably and sufficiently, creating a multi-layer nuclear fuel cladding tube ( In addition to making it possible to manufacture 100a), the diameter and thickness of the multi-layer nuclear fuel cladding tube 100a can be easily adjusted by selecting and using a tip having a variety of outer diameters D1. Additionally, the inner surface of the inner tube 110'' can be processed smoothly by pressing the inner surface of the inner tube with a certain force while passing through the distal end 210.

한편, 예비 피복관(100)의 두께와 직경가 감소하는 과정은 서로 다른 외경을 갖는 원기동 형상의 선단부와 후단부 사이에서 삽입체(200)의 외경이 변화하는 구간에서 일어나는데, 삽입체(200)의 외경이 제2 외경(D2)에서 제1 외경(D1)으로 완만히 감소하여 예비 피복관에 급격한 스트레스 유발되지 않도록 선단부(210)와 후단부(220) 사이를 연결하는 경사부(230)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 occurs in a section where the outer diameter of the insert 200 changes between the front end and the rear end of the cylindrical shape having different outer diameters. The outer diameter gradually decreases from the second outer diameter (D2) to the first outer diameter (D1), so that an inclined portion 230 connecting the front end 210 and the rear end 220 may be included to prevent sudden stress from being caused to the preliminary cladding pipe. there is.

관통홀(310)은, 제1 내경을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부(311); 상기 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부(312); 및 상기 제1 관통홀부 및 제2 관통홀부를 연결하는 경사관통홀부(313);를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 내경은 상기 제1 외경보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제2 외경보다 크고, 상기 제2 외경은 상기 제1 내경보다 클 수 있다. The through hole 310 includes a first through hole portion 311 having a cylindrical shape having a first inner diameter; a second through-hole portion 312 having a cylindrical shape having a second inner diameter larger than the first inner diameter; and an inclined through-hole portion 313 connecting the first through-hole portion and the second through-hole portion. At this time, the first inner diameter may be larger than the first outer diameter, the second inner diameter may be larger than the second outer diameter, and the second outer diameter may be larger than the first inner diameter.

삽입체(200)와 다이부(300)에 의해서 예비 피복관(100)에 균일한 힘이 인가되기 위해서는 삽입체(200)와 다이부(300)의 관통홀(310)이 갖는 형상이 서로 대응될 필요가 있다. 원기둥 형상을 갖는 제2 관통홀부(312)의 제2 내경(D4)와 원기둥 형상을 갖는 제1 관통홀부(311)의 제1 내경(D3)는 예비 피복관(100)의 외경과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 외경에 대응하여 각각 결정될 수 있다. In order for a uniform force to be applied to the preliminary coating tube 100 by the insert 200 and the die unit 300, the shapes of the through hole 310 of the insert 200 and the die unit 300 must correspond to each other. There is a need. The second inner diameter D4 of the second through-hole portion 312 having a cylindrical shape and the first inner diameter D3 of the first through-hole portion 311 having a cylindrical shape are the outer diameter of the preliminary cladding tube 100 and the multi-layered nuclear fuel cladding tube. Each can be determined corresponding to the outer diameter of (100a).

삽입체와 관통홀부(310) 사이에 예비 피복관(100)을 게재한 상태로 삽입체(200)가 관통홀부(310)에 삽입되므로, 제1 내경(D3)은 제1 외경(D1)보다 크고, 제2 내경(D4)은 제2 외경(D2)보다 클 수 있다. 제1 내경(D3)과 제1 외경(D1) 사이의 간격, 및 제2 내경(D4)과 제2 외경(D2) 사이의 간격은 각각 예비 피복관(100)의 두께와 직경, 및 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 두께와 직경에 의해서 결정될 수 있다. 종삽입체(200)가 예비 피복관(100)의 선단부가 견인되는 동안에 다이부(300)를 통과하지 않고 지지되면서 내부관에 힘을 제공하기 위해서 제2 외경(D2)은 제1 내경(D3)보다 클 수 있다. 삽입체(200)가 다이부(300)에 의해서 견인되는 예비 피복관과 함께 이동하지 않고 지지되면서 내부관(110)의 내면에 힘을 제공하게 됨으로써, 예비 피복관(100)의 길이와 상관없이 계속해서 예비 피복관의 두께와 직경을 감소키셔서 내부관(110)과 외부관(120)을 상호 밀착 고정할 수 있게 된다. 견인되는 예비 피복관의 선단부에 대향하는 예비 피복관의 타단부가 다이부(300)를 통과하게 되면 삽입체(200)는 다이부(300)를 통과하지 못하고 별도의 장치가 공정을 필요로 하지 않고 자동적으로 예비 피복관 외부로 제거될 수 있다.Since the insert 200 is inserted into the through-hole portion 310 with the spare covering pipe 100 placed between the insert and the through-hole portion 310, the first inner diameter D3 is larger than the first outer diameter D1. , the second inner diameter D4 may be larger than the second outer diameter D2. The gap between the first inner diameter (D3) and the first outer diameter (D1) and the gap between the second inner diameter (D4) and the second outer diameter (D2) are respectively the thickness and diameter of the spare cladding tube 100 and the multilayer nuclear fuel. It can be determined by the thickness and diameter of the cladding pipe (100a). In order for the longitudinal insert 200 to be supported without passing through the die part 300 while the distal end of the preliminary covering tube 100 is pulled and to provide force to the inner tube, the second outer diameter D2 is the first inner diameter D3. It can be bigger than The insert 200 is supported without moving along with the spare cladding tube pulled by the die unit 300 and provides force to the inner surface of the inner tube 110, so that it continues regardless of the length of the spare cladding tube 100. By reducing the thickness and diameter of the preliminary covering tube, the inner tube 110 and the outer tube 120 can be tightly fixed to each other. When the other end of the spare coating tube opposite to the distal end of the towed spare coating tube passes through the die unit 300, the insert 200 does not pass through the die unit 300 and is automatically processed without the need for a separate device. It can be removed outside the spare cladding tube.

다층구조 핵연료 피복관을 제조하기 위해서 예비 피복관에 가해지는 힘에 의해서 예비 피복관은 변형이 일어나지만 삽입체(200) 및 다이부(300)는 대응하는 힘으로 인해 깨지거나 변형이 일어나지 않아야 한다. 따라서, 삽입체(200) 및 다이부(300)의 경도는 예비 피복관(100)의 평균 경도의 2배 내지 5배일 수 있다. In order to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube, the preliminary cladding tube is deformed by the force applied to the spare cladding tube, but the insert 200 and die portion 300 must not be broken or deformed due to the corresponding force. Accordingly, the hardness of the insert 200 and the die 300 may be 2 to 5 times the average hardness of the preliminary cladding tube 100.

삽입체(200)의 제1 외경(D1)과 제2 외경(D2)의 차이는 10mm이하일 수 있고, 경사부(230)는 선단부(210) 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 가질 수 있다. The difference between the first outer diameter (D1) and the second outer diameter (D2) of the insert 200 may be 10 mm or less, and the inclined portion 230 has an inclination of 10° to 35° with respect to the extension line of the outer surface of the distal end 210. You can have

삽입체 선단부(210)와 후단부의 외경 차이(D2-D1)가 너무 크게 되면 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정중에 너무 큰 힘이 예비 피복관(100)에 인가되어 예비 피복관(100)에 큰 응력과 기계적 결함을 야기할 수 있다. 제1 외경(D1)과 제2 외경(D2)의 차이는 10mm이하로 함으로써 예비 피복관(100)에 야기될 수 있는 응력을 효과적으로 억제할 수 있다. If the difference in outer diameter (D2-D1) between the front end of the insert 210 and the rear end is too large, too large a force is applied to the preliminary coating pipe 100 during the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary coating pipe 100. ) can cause great stress and mechanical defects. By setting the difference between the first outer diameter D1 and the second outer diameter D2 to 10 mm or less, stress that may be caused in the preliminary cladding pipe 100 can be effectively suppressed.

예비 피복관(100)의 내경에 대응하는 후단부(220)과 다층구조 핵연료 피복관(100a)의 내경에 대응하는 선단부(210) 사이를 연결하는 경사부(230) 구간에서 예비 피복관(100)의 두께와 직경가 점진적으로 감소할 수 있다. 삽입체(200)의 외경이 제2 외경(D2)에서 제1 외경(D1)으로 완만히 감소하여 예비 피복관에 급격한 스트레스 유발되지 않도록 경사부(230)는 선단부(210) 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 가질 수 있다. Thickness of the spare cladding tube 100 in the inclined section 230 section connecting the rear end 220 corresponding to the inner diameter of the spare cladding tube 100 and the leading end 210 corresponding to the inner diameter of the multilayer nuclear fuel cladding tube 100a. and diameter may gradually decrease. The outer diameter of the insert 200 gradually decreases from the second outer diameter (D2) to the first outer diameter (D1), so that the inclined portion 230 is formed by 10 degrees with respect to the extension line of the outer surface of the distal end 210 so as not to cause sudden stress in the preliminary covering tube. It may have an inclination of ° to 35°.

그리고, 선단부(210) 높이는 삽입체(200) 전체 높이의 1/10 내지 1/3일 수 있다. Additionally, the height of the tip 210 may be 1/10 to 1/3 of the total height of the insert 200.

동일한 외경(D1)을 유지하는 원기둥 형상의 선단부(210)는 예비 피복관(100)의 두께와 직경을 감소시키는 과정이 안정적으로 충분히 진행될 수 있도록 하여 외주면을 따라 균일한 특성을 갖는 다층구조 핵연료 피복관(100a)을 제조할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 선단부(210)을 통과하는 동안에 내부관의 내면에 일정한 힘으로 가압함으로써 내부관(110'')의 내면을 매끄럽게 가공처리할 수 있다. 이러한 선단부(210)의 작용을 위해서는 삽입체 높이(H200)의 1/10 내지 1/3 높이에 대응하는 높이의 선단부(210)는 동일한 외경(D1)을 유지하여야 한다. The cylindrical tip 210, which maintains the same outer diameter D1, allows the process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding tube 100 to proceed stably and sufficiently, creating a multi-layer nuclear fuel cladding tube ( In addition to making it possible to manufacture 100a), the inner surface of the inner tube 110'' can be processed smoothly by pressing the inner tube with a certain force while passing through the tip 210. For this function of the tip 210, the tip 210 whose height corresponds to 1/10 to 1/3 of the height of the insert H200 must maintain the same outer diameter D1.

본 발명의 실시 형태에 따른 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치에 의하면 탄환 형상의 삽입체를 내부관 내에 삽입하고 예비 피복관에 힘을 가하여 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시킴으로써, 삽입체가 예비 피복관의 내측으로 가해지는 힘에 대한 반작용 힘을 내부관에 제공할 수 있으며, 이를 통해 내부관과 외부관을 상호 밀착 고정시킬 수 있고, 내부관과 외부관 사이에 경계가 없이 하나의 관으로 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다.According to the multilayer nuclear fuel cladding manufacturing method and the multilayer nuclear fuel cladding manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, a bullet-shaped insert is inserted into the inner tube and force is applied to the spare cladding tube to reduce the thickness and diameter of the spare cladding tube, thereby inserting the bullet-shaped insert into the inner tube. The sieve can provide a reaction force to the inner pipe against the force applied to the inside of the preliminary covering pipe, and through this, the inner pipe and the outer pipe can be fixed in close contact with each other and form a single pipe without a boundary between the inner pipe and the outer pipe. It is possible to manufacture a multi-layer nuclear fuel cladding tube.

한편, 탄환 형상의 삽입체는 내부관의 내면이 모두 삽입체의 외부 표면에 접촉되었을 때부터 힘을 작용하여 삽입체가 예비 피복관과 동심축을 이루어 내부관의 중심에 위치되도록 할 수 있고, 삽입체, 내부관 및 외부관이 동심축을 이룬 상태에서 반작용 힘을 제공함으로써, 내부관과 외부관이 동심축을 이루는 하나의 관으로 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다.On the other hand, the bullet-shaped insert can apply a force when all the inner surfaces of the inner tube are in contact with the outer surface of the insert so that the insert is located at the center of the inner tube on a concentric axis with the preliminary covering tube, and the insert, By providing a reaction force with the inner and outer tubes forming a concentric axis, a multi-layer nuclear fuel cladding tube can be manufactured with a single tube in which the inner and outer tubes form a concentric axis.

또한, 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체는 예비 피복관의 외측에 제공되는 다이부에 의해서 고정되므로 예비 피복관의 길이에 제한 없이 무한대로 인발 등의 다층구조 핵연료 피복관 제조를 계속할 수 있어서 수 내지 수십m의 매우 긴 길이의 다층구조 핵연료 피복관을 제조할 수 있다. 게다가 예비 피복관의 인발이 끝나면 예비 피복관 내부에 위치한 탄환 형상의 삽입체가 다이부에 걸려 다층구조 핵연료 피복관 제조 공정이 끝나면 추가적인 장치나 방법 없이도 간단하게 예비 피복관 외부로 제거될 수 있다. In addition, since the bullet-shaped inserts with different outer diameters are fixed by the die provided on the outside of the spare cladding tube, the production of multi-layered nuclear fuel cladding tubes, such as drawing, can be continued indefinitely without any limitation on the length of the spare cladding tube, so it is possible to continue manufacturing multi-layered nuclear fuel cladding tubes, such as drawing, indefinitely, without limiting the length of the spare cladding tube. It is possible to manufacture a multi-layered nuclear fuel cladding tube with a very long length of m. In addition, when the preliminary cladding tube is drawn, the bullet-shaped insert located inside the spare cladding tube is hung on the die and can be simply removed to the outside of the spare cladding tube without any additional devices or methods when the multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing process is completed.

상기 설명에서 사용한 ‘~ 상에’라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다. 또한, 상기 살명에서 사용한 본 개시에서 사용한 ‘위’, ‘아래’, '선단', '후단', '상부', '하부', '상단', '하단' 등의 용어는 편의를 위하여 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의해 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.The meaning of 'on' used in the above description includes the case of direct contact and the case of not directly contacting, but located opposite to the upper or lower surface, and not only partially opposed to the entire upper or lower surface. It is also possible to be located oppositely, and it is used to mean that it faces away from itself or is in direct contact with the upper or lower surface. In addition, terms such as 'top', 'bottom', 'front end', 'rear end', 'top', 'bottom', 'top', 'bottom', etc. used in the present disclosure as used in the above description are used in the drawings for convenience. It is defined as a standard, and the shape and location of each component are not limited by this term.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is within the scope of common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Those who have will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.

100: 예비 피복관 100a: 다층구조 핵연료 피복관
110: 내부관 120: 외부관
200 : 삽입체 210: 선단부
220: 후단부 230: 경사부
300: 다이부 310: 관통홀
311: 제1 관통홀부 312: 제2 관통홀부
313: 경사관통홀부 400: 견인부
500: 지지부 600: 윤활유 도포부
100: spare cladding tube 100a: multi-layer nuclear fuel cladding tube
110: inner tube 120: outer tube
200: insert 210: tip
220: rear end 230: inclined portion
300: Die 310: Through hole
311: first through-hole portion 312: second through-hole portion
313: inclined through hole part 400: traction part
500: support part 600: lubricant application part

Claims (17)

제1 축 방향으로 연장된 내부관이 외부관 내에 배치된 예비 피복관을 마련하는 과정;
양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체를 상기 내부관 내부에 삽입하는 과정;
상기 예비 피복관에 힘을 제공하여 상기 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정;을 포함하고,
상기 내부관과 상기 외부관은 서로 상이한 금속으로 형성되고,
상기 삽입체는,
제1 외경을 갖는 원기둥 형상의 선단부;
상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 원기둥 형상의 후단부; 및
상기 선단부 및 후단부를 연결하는 경사부;를 포함하고,
상기 삽입체를 상기 내부관 내부에 삽입하는 과정은 상기 선단부가 선두로 상기 내부관 내부에 삽입되어 수행되고,
상기 예비 피복관의 두께와 직경을 감소시키는 과정은,
상기 삽입체의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀을 구비하고 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부의 상기 관통홀에 상기 예비 피복관을 삽입하는 과정; 및
상기 제1 축 방향을 따라 상기 예비 피복관의 선단부를 견인하는 과정;을 포함하고,
상기 관통홀은,
제1 내경을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부;
상기 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부; 및
상기 제1 관통홀부 및 제2 관통홀부를 연결하는 경사관통홀부;를 포함하고,
상기 제1 내경은 상기 제1 외경보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제2 외경보다 크고, 상기 제2 외경은 상기 제1 내경보다 큰 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
A process of providing a preliminary cladding pipe in which an inner pipe extending in a first axis direction is disposed within an outer pipe;
A process of inserting a bullet-shaped insert having different outer diameters at both ends into the inner tube;
A process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe by providing force to the preliminary cladding pipe,
The inner tube and the outer tube are formed of different metals,
The insert is,
A cylindrical tip having a first outer diameter;
a cylindrical rear end having a second outer diameter larger than the first outer diameter; and
Includes; an inclined portion connecting the front end and the rear end,
The process of inserting the insert into the inner tube is performed by inserting the distal end into the inner tube as the head,
The process of reducing the thickness and diameter of the preliminary cladding pipe is,
A process of inserting the preliminary cladding tube into the through hole of a die portion provided to be fixed at a predetermined position and having a through hole having an inner side shape corresponding to the outer side shape of the insert; and
A process of pulling the front end of the preliminary cladding pipe along the first axial direction,
The through hole is,
A first through-hole portion in the shape of a cylinder having a first inner diameter;
a second through-hole portion having a cylindrical shape having a second inner diameter larger than the first inner diameter; and
It includes; an inclined through-hole part connecting the first through-hole part and the second through-hole part;
Wherein the first inner diameter is larger than the first outer diameter, the second inner diameter is larger than the second outer diameter, and the second outer diameter is larger than the first inner diameter.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 예비 피복관의 선단부가 상기 관통홀에 삽입되어 상기 다이부의 선단부 외측으로 돌출될 수 있도록 상기 예비 피복관의 선단부를 축관하는 공정을 더 포함하는 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube, further comprising axializing the distal end of the preliminary cladding tube so that the distal end of the preliminary cladding tube can be inserted into the through hole and protrude outside the distal end of the die portion.
청구항 1에 있어서,
상기 삽입체 및 다이부의 경도는 상기 예비 피복관의 평균 경도의 2배 내지 5배인 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
In claim 1,
A method for manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube in which the hardness of the insert and die portion is 2 to 5 times the average hardness of the preliminary cladding tube.
청구항 1에 있어서,
상기 삽입체의 표면을 연마하는 과정, 또는 상기 삽입체의 표면에 윤활제를 도포하는 과정 중에서 적어도 어느 하나를 더 포함하는 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube further comprising at least one of a process of polishing the surface of the insert or a process of applying a lubricant to the surface of the insert.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 외경과 상기 제2 외경의 차이는 10mm이하인 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube in which the difference between the first outer diameter and the second outer diameter is 10 mm or less.
청구항 1에 있어서,
상기 경사부는 선단부 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 갖는 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube, wherein the inclined portion has an inclination of 10° to 35° with respect to the extension line of the outer surface of the tip.
청구항 1에 있어서,
상기 선단부 높이는 상기 삽입체 전체 높이의 1/10 내지 1/3인 다층구조 핵연료 피복관 제조방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a multi-layered nuclear fuel cladding tube in which the height of the tip is 1/10 to 1/3 of the total height of the insert.
내부관이 외부관 내에 배치되고, 제1 축 방향으로 연장된 예비 피복관의 상기 내부관 내부에 삽입되고, 양단부가 서로 다른 외경을 갖는 탄환 형상의 삽입체;
상기 삽입체의 외측면 형상에 대응하는 내측면 형상을 갖는 관통홀을 구비하고, 소정의 위치에 고정되도록 제공되는 다이부; 및
상기 관통홀에 적어도 일부가 삽입된 상기 예비 피복관의 선단부를 상기 제1 축 방향을 따라 견인하는 견인부;를 포함하고,
상기 삽입체는,
제1 외경을 갖는 원기둥 형상의 선단부;
상기 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 원기둥 형상의 후단부; 및
상기 선단부 및 후단부를 연결하는 경사부;를 포함하고,
상기 삽입체는 상기 선단부가 선두로 상기 내부관 내부에 삽입되고,
상기 관통홀은,
제1 내경을 갖는 원기둥 형상의 제1 관통홀부;
상기 제1 내경보다 큰 제2 내경을 갖는 원기둥 형상의 제2 관통홀부; 및
상기 제1 관통홀부 및 제2 관통홀부를 연결하는 경사관통홀부;를 포함하고,
상기 제1 내경은 상기 제1 외경보다 크고, 상기 제2 내경은 상기 제2 외경보다 크고, 상기 제2 외경은 상기 제1 내경보다 큰 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치.
An inner tube is disposed within an outer tube, a bullet-shaped insert inserted into the inner tube of a preliminary coating tube extending in a first axis direction, and having both ends having different outer diameters;
a die portion provided to be fixed at a predetermined position and provided with a through hole having an inner side shape corresponding to the outer side shape of the insert; and
It includes a traction unit that pulls the front end of the preliminary cladding tube, at least partially inserted into the through hole, along the first axial direction,
The insert is,
A cylindrical tip having a first outer diameter;
a cylindrical rear end having a second outer diameter larger than the first outer diameter; and
Includes; an inclined portion connecting the front end and the rear end,
The insert is inserted into the inner tube with the distal end as the head,
The through hole is,
A first through-hole portion in the shape of a cylinder having a first inner diameter;
a second through-hole portion having a cylindrical shape having a second inner diameter larger than the first inner diameter; and
It includes; an inclined through-hole part connecting the first through-hole part and the second through-hole part;
The first inner diameter is larger than the first outer diameter, the second inner diameter is larger than the second outer diameter, and the second outer diameter is larger than the first inner diameter.
삭제delete 삭제delete 청구항 11에 있어서,
상기 삽입체 및 다이부의 경도는 상기 예비 피복관의 평균 경도의 2배 내지 5배인 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치.
In claim 11,
The hardness of the insert and die is 2 to 5 times the average hardness of the preliminary cladding tube.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 외경과 상기 제2 외경의 차이는 10mm이하인 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치.
In claim 11,
A multi-layer nuclear fuel cladding manufacturing device wherein the difference between the first outer diameter and the second outer diameter is 10 mm or less.
청구항 11에 있어서,
상기 경사부는 선단부 외측면의 연장선에 대해서 10° 내지 35°의 경사도를 갖는 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치.
In claim 11,
An apparatus for manufacturing a multi-layer nuclear fuel cladding tube, wherein the inclined portion has an inclination of 10° to 35° with respect to the extension of the outer surface of the tip.
청구항 11에 있어서,
상기 선단부 높이는 상기 삽입체 전체 높이의 1/10 내지 1/3인 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치.
In claim 11,
A multi-layered nuclear fuel cladding tube manufacturing device wherein the height of the tip is 1/10 to 1/3 of the total height of the insert.
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