KR20110077609A - A lower end plug for annular fuel rod along with a function of inner coolant channel blockage prevention due to debris - Google Patents

A lower end plug for annular fuel rod along with a function of inner coolant channel blockage prevention due to debris Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A lower end plug for an annular nuclear fuel is provided to continuously supply coolant into a groove between tooth protrusions by regularly arranging the tooth protrusions in the circumference of the annular lower end. CONSTITUTION: An upper end(407) is inserted between an external sheath tube and an internal sheath tube of a dual cooling type annular nuclear fuel rod. The upper end includes an annular protrusion(403) which seals the dual cooling type annular nuclear fuel rod. A body unit(406) has the same diameter as the diameter of the external sheath tube of the dual cooling type annular nuclear fuel rod. A tooth protrusion is arranged in the circumference of an annular lower end(408). The vertical cut shape of the tooth protrusion is a square, triangle, or trapezoid.

Description

이물질에 의한 내부 냉각수 통로 막힘 방지용 환형 핵연료 하단 봉단마개{A lower end plug for annular fuel rod along with a function of inner coolant channel blockage prevention due to debris}A lower end plug for annular fuel rod along with a function of inner coolant channel blockage prevention due to debris}

본 발명은 이중 냉각 핵연료봉의 하부 봉단 마개에 관한 것으로서, 특히 핵연료집합체를 구성하는 이중 냉각 핵연료봉의 하부에 결합되어 상기 이중 냉각 핵연료봉의 양 피복관 내부에 수용된 물질의 외부 누출을 방지하기 위한 하부 봉단 마개에 관한 것이다.The present invention relates to a lower end cap of a dual-cooled fuel rod, and more particularly, to a lower end cap to be coupled to a lower portion of a dual-cooled fuel rod constituting the fuel assembly to prevent external leakage of material contained in both cladding tubes of the dual-cooled fuel rod. It is about.

일반적으로, 상용 원자력 발전소에는 핵연료봉집합체가 설치되며, 도 1 및 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 핵연료봉집합체(100)는 핵연료봉(101)과 안내관(103)과 지지격자(105)와 하단 고정체(106)와 상단 고정체(107)로 구성된다.In general, a nuclear fuel rod assembly is installed in a commercial nuclear power plant, and as shown in FIGS. 1 and 2, the nuclear fuel rod assembly 100 includes a fuel rod 101, a guide tube 103, and a support grid 105. And a lower fixture 106 and an upper fixture 107.

그리고, 상기 핵연료봉(101)의 상, 하측 단부에는 상, 하부 봉단마개(108, 109)가 각각 구비된다.In addition, upper and lower end caps 108 and 109 are provided at upper and lower ends of the nuclear fuel rod 101, respectively.

여기서, 상기 핵연료봉(101)은 지르코늄 합금 피복관 내부에 실린더 형상의 우라늄 소결체가 포함되고, 이러한 우라늄 소결체의 핵분열에 의해 고온의 열이 발 생된다.Here, the nuclear fuel rod 101 includes a cylindrical uranium sintered body in the zirconium alloy cladding tube, the high temperature heat is generated by the nuclear fission of the uranium sintered body.

한편, 상기 지지격자(105)는 핵연료봉(101)을 지지하며, 봉(101)과 봉(101) 사이의 거리를 유지시키는 역할을 담당하며, 안내관(103)은 핵연료봉(101)에서 나오는 고온의 열을 제어하기 위하여 상, 하로 움직이는 제어봉의 통로로 이용된다.On the other hand, the support grid 105 supports the nuclear fuel rod 101, and serves to maintain the distance between the rod 101 and the rod 101, the guide tube 103 in the nuclear fuel rod 101 It is used as a passage of the control rod moving up and down to control the high temperature heat coming out.

그리고, 상단 고정체(107)와 하단 고정체(106)는 노심 상, 하부 구조물에 핵연료봉집합체(100)를 고정 및 지지하는 역할을 담당하며, 경우에 따라 하단 고정체(106)에는 노심 내부를 부유하는 이물질을 여과하기 위한 여과장치(미도시)를 포함한다.In addition, the upper fixture 107 and the lower fixture 106 serve to fix and support the nuclear fuel rod assembly 100 to the upper and lower structures. In some cases, the lower fixture 106 may have an inner core. It includes a filtration device (not shown) for filtering the foreign matter suspended.

한편, 핵연료봉의 상, 하부에 구비되는 상, 하부 봉단마개(108, 109)는 원추 형상으로 피복관(미도시)과 용접결합되어 제조시 피복관 내부에 충진되는 불활성 기체의 외부 누출을 방지한다. 뿐만 아니라 핵연료가 노심에서 연소될 때는 발생된 핵분열 물질의 방출을 차단하는 역할도 한다.On the other hand, the upper and lower end stoppers 108 and 109 provided on the upper and lower ends of the nuclear fuel rods are conical in shape and welded to the cladding tube (not shown) to prevent external leakage of inert gas filled in the cladding tube during manufacture. It also serves to block the release of fissile material generated when fuel is burned in the core.

여기서, 일반적으로 노심 내에는 150개 이상의 핵연료봉집합체(100)가 장전된다.Here, generally, more than 150 nuclear fuel rod assemblies 100 are loaded in the core.

한편, 핵연료봉집합체(100)에는 실린더 형상의 소결체가 구비되며, 냉각수는 4개의 봉으로 둘러졌거나, 3개의 봉(101)과 1개의 안내관(103)으로 둘러싸인 부수로(111)를 통하여 축방향으로 흐르거나, 봉(101)과 봉(101) 사이의 틈새를 통하여 횡방향으로 흐른다.On the other hand, the nuclear fuel rod assembly 100 is provided with a cylindrical sintered body, the cooling water is surrounded by four rods, or the shaft through the sub-channel 111 surrounded by three rods 101 and one guide tube 103 Direction, or transversely through the gap between the rod 101 and the rod 101.

이때, 부수로(111)는 봉(101)으로 둘러싸인 경우와 같이, 측면이 개방되어 있어서 유체가 자유로이 이웃된 유로로 이동할 수 있는 유로를 지칭하며, 원자력 산업체에서는 일반적으로 사용되는 용어다.At this time, the sub-channel 111 refers to the flow path that the fluid can freely move to the neighboring flow path because the side is open, as is surrounded by the rod 101, is a term generally used in the nuclear industry.

한편, 도 3, 도 4, 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 실린더 형상의 핵연료봉과 다른 형상을 갖되, 환형 구조를 갖는 핵연료봉(201)이 제안되었다[Roko Bujas, Annuler fuel element for high temperature reactor, 미국 특허 3,928,132(1975)].Meanwhile, as illustrated in FIGS. 3, 4, and 5, a nuclear fuel rod 201 having a shape different from that of a cylindrical nuclear fuel rod and having an annular structure has been proposed [Roko Bujas, Annuler fuel element for high temperature reactor] , US Patent 3,928,132 (1975).

여기서, 환형 구조를 갖는 이중 냉각 핵연료봉(201)은 환형으로 형성되는 소결체(203)와 상기 소결체(203)에 내주연에 구비되는 내부 피복관(205)과 외주연에 구비되는 외부 피복관(207)으로 구성된다.Here, the dual-cooled nuclear fuel rod 201 having an annular structure is a sintered body 203 formed in an annular shape, an inner cladding tube 205 provided at the inner circumference of the sintered body 203 and an outer cladding tube 207 provided at the outer circumference. It consists of.

이때, 냉각수는 외부의 부수로(213)와 이중 냉각 핵연료봉(201)의 내부 수로(211)를 통해 동시에 흐르며, 이중 냉각 핵연료봉(201)에서 발생되는 열을 전달받아 온도가 상승하나, 이중 냉각 핵연료봉(201)은 집합체당 열 면적이 증가하여 열유속을 감소시킴으로써 실린더 형상의 핵연료봉에 비하여 핵연료봉의 내부 표면 온도를 낮게 유지시킬 수 있다.At this time, the coolant flows simultaneously through the external sub-channel 213 and the internal channel 211 of the dual-cooled nuclear fuel rod 201, and receives a heat generated from the dual-cooled nuclear fuel rod 201 to increase the temperature, The cooling fuel rod 201 can maintain the inner surface temperature of the nuclear fuel rod lower than the cylindrical fuel rod by reducing the heat flux by increasing the heat area per assembly.

이렇게 핵연료봉(201)의 내부 표면 온도를 낮게 유지시킬 경우, 내부 표면 온도의 상승에 의한 연료 표면 손상의 가능성이 낮아져 핵연료봉(201)의 안전 여유를 증가시킬 수 있다.When the internal surface temperature of the nuclear fuel rod 201 is kept low, the possibility of fuel surface damage due to the increase of the internal surface temperature is lowered, thereby increasing the safety margin of the nuclear fuel rod 201.

상술한 바와 같은 실린더형 핵연료봉과 이중 냉각 핵연료봉에서 실린더형 핵연료봉은 냉각수가 부수로를 통하여 유동하기 때문에 이웃 부수로간의 냉각수 이동이 자유로우며, 부수로간의 냉각수 이동은 여러 요인에 의하여 발생되나, 대표적으 로 부수로 구간에서 발생되는 압력 손실이 평형을 이루기 위하여 냉각수의 이동이 발생된다.In the cylindrical fuel rod and the dual-cooled fuel rod as described above, the cylindrical fuel rod is free to move the coolant between neighboring subchannels because the coolant flows through the subchannels, and the coolant movement between subchannels is caused by various factors. As a result, the movement of the coolant takes place in order to balance the pressure loss occurring in the subsector section.

여기서, 임의의 부수로 구간에서 발생되는 압력 손실이 이웃 부수로에 비하여 크면 압력 손실이 높은 부수로의 냉각수가 압력 손실이 낮은 부수로로 이동하여 두 부수로 구간에서의 압력 손실이 평형을 이룬다.Here, when the pressure loss generated in any sub-channel section is larger than that of the neighboring sub-channel, the cooling water in the sub-channel with high pressure loss moves to the sub-channel with low pressure loss, so that the pressure loss in the two sub-channel sections is balanced.

한편, 이중 냉각 핵연료봉의 경우, 외부 부수로는 이웃 외부 부수로와의 냉각수 교환은 자유로우나, 내부 수로는 내부 피복관으로 둘러싸여 수로간의 냉각수 이동이 불가능하다.On the other hand, in the case of the dual-cooled nuclear fuel rod, the external sub-channel is free to exchange the cooling water with the neighboring external sub-channel, but the internal channel is surrounded by the inner sheathing tube, which makes it impossible to move the cooling water between the channels.

따라서, 냉각수를 따라 부유하는 이물질이 내부 수로에 걸려 유로를 막거나, 내부 수로 주 입구를 막을 경우, 이물질이 냉각수의 유동을 방해하여 내부 수로의 유량이 감소되고, 이로 인해 내부 수로의 벽면에서 발생하는 열을 충분히 냉각시킬 수 없어 수로 벽면의 온도가 상승되거나, 온도의 상승이 지속되어 내부 수로 벽면이 파손됨으로써 원자로 사고를 발생시키는 등 안전사고를 유발시킬 수 있어 이중 냉각 핵연료봉의 장점을 활용할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, when foreign matter floating along the coolant is caught in the inner channel and blocks the flow path, or blocks the main channel inlet, the foreign matter obstructs the flow of the coolant, thereby reducing the flow rate of the inner channel, which occurs at the wall of the inner channel. If the heat cannot be sufficiently cooled, the temperature of the water channel wall is increased, or the temperature rises and the internal water channel wall is damaged, which can cause a safety accident such as causing a nuclear reactor accident. There is a problem.

상술한 바와 같이, 수로 벽면의 온도 증가를 방지하기 위하여 수로 내의 원할한 냉각수 공급이 원자로를 운전하는데 중요하며, 이를 위하여 내부 수로로 유입되는 이물질을 최소화할 뿐만 아니라, 이물질이 이물질 여과장치에 걸려 내수 수로의 주 입구를 막고 있더라도 내부 수로 벽면을 냉각시킬 수 있는 냉각수를 공급하기 위한 유로의 확보가 중요하다.As mentioned above, the supply of coolant in the channel is important for operating the reactor in order to prevent the temperature increase of the wall of the channel, which not only minimizes foreign substances entering the internal channel, but also causes foreign substances to be caught in the foreign material filtering device. Even if the main inlet of the channel is blocked, it is important to secure a flow path for supplying cooling water that can cool the inner channel wall.

이를 위하여 내부 수로에 부유하는 이물질을 제거하기 위한 이물질 여과장치 가 적용되는 핵연료봉집합체에 대하여 대한민국 등록 특허 10-0074788(1994), 10-0077453(1994), 10-0074788(1994), 10-0010878(1999), 10-0453268(2004) 등에서 제안되어 있으나, 기존의 이물질 여과장치는 기존 실린더 형태의 집합체에 적용된 특허로 하단 고정체와 일체형으로 형성되는 구조로 이루어짐으로써 하단 고정체와 이웃 하단 고정체 사이의 틈과 하단 고정체와 노심의 벽 사이의 틈을 통하여 이물질이 빠져 나와 내부 수로로 유입될 수 있는 가능성이 있다.To this end, Korean Patent Registration No. 10-0074788 (1994), 10-0077453 (1994), 10-0074788 (1994), 10-0010878 for a nuclear fuel rod assembly to which a foreign matter filtering device is applied to remove foreign matter suspended in an internal waterway. (1999), 10-0453268 (2004), etc., but the existing foreign matter filtration device is a patent applied to the aggregate of the existing cylinder-like structure is formed integrally with the bottom fixture, the bottom fixture and the neighboring bottom fixture There is a possibility that foreign matter can escape through the gap between the bottom fixture and the wall of the core and enter the internal waterway.

또한, 핵연료봉집합체의 하단 고정체에 설치된 이물질 여과장치가 완벽하게 이물질을 여과할 수 없어 하단 고정체를 빠져 나온 이물질이 내부 수로로 유입되는 문제점이 있다.In addition, the foreign matter filtration device installed on the lower fixture of the nuclear fuel rod assembly is not able to completely filter the foreign matter, there is a problem that the foreign matter exiting the lower fixture is introduced into the inner channel.

원자로 노심에 존재하는 이물질은 여러 형태의 종류가 있다. 대개 발전소의 수리나 보수 기간 중에 발생된 것들로서 예를 들면 나사, 못, 금속 칩, 용접 Spatter, 철사 혹은 철판의 일부 등이다. 이것들이 운전 전에 제거되지 못했을 때 냉각수의 순환과 함께 원자로 계통을 돌아다니다가 노심으로 유입되는 것이다. 또 이들 중 일부가 환형핵연료의 내부 냉각수 통로로 우연히 진입해 입구의 일부 또는 전체를 막을 수 있다는 우려가 있다. There are several types of foreign material present in the reactor core. Usually generated during the repair or maintenance of a power plant, for example, screws, nails, metal chips, welding spatters, wires or parts of steel plates. When these are not removed prior to operation, they travel around the reactor system with circulation of coolant and enter the core. There is also concern that some of them may accidentally enter the internal coolant passages of the annular fuel and block some or all of the inlets.

도 6은 종래의 기술로는 이중냉각 환형 핵연료의 하부 환형 봉단마개의 몸통을 길게 하여(300) 그 측면 원주면에 내.외부를 관통하는 구멍(301)을 다수 만들어 주는 것이다. 이 구멍은 정상 중에는 거의 냉각수 흐름이 없지만 내부 냉각수 통로가 막힐 경우 냉각수 보조 통로로 활용될 수 있는 것이다. 그런데 이러한 보조 통로의 존재는 구조적으로 하부 봉단마개의 길이를 길어지게 하여 다른 단점을 야기할 수 있다. 즉 주어진 핵연료봉 전체 길이에서 봉단마개가 길어지면 핵연료봉 내의 소결체 장전 길이가 감소하게 된다. 이는 원자로 노심 내의 핵연료 장전량을 줄이는 결과이므로, 결국 원자로의 운전주기가 단축되어 원자로의 경제성을 떨어뜨리는 약점을 낳게 된다.6 is a conventional technique in which the body of the lower annular end stopper of the dual-cooled annular fuel is extended (300) to make a plurality of holes 301 penetrating the inner and outer sides of the circumferential surface of the side. This hole has very little coolant flow during normal operation but can be used as a coolant auxiliary passage if the internal coolant passage is blocked. However, the presence of such an auxiliary passage may increase the length of the lower end cap structurally, which may cause other disadvantages. In other words, if the end cap is longer in a given length of fuel rod, the length of sintered body loading in the fuel rod is reduced. This results in a reduction in the nuclear fuel loading in the reactor core, which in turn shortens the operating cycle of the reactor, resulting in a weakness of the reactor economy.

상기의 종래 기술이 가진 단점을 보완하고, 환형 핵연료봉들이 격자구조 형태로 배열된 핵연료집합체에서 봉과 봉 사이의 공간이 서로 통해 있는 외부 냉각수 통로와는 달리 각각 독립적으로 이루어진 내부 냉각수 통로가 이물질에 의해 입구를 일부 막더라도 충분한 냉각수가 공급될 수 있도록 여러 통로를 제공하면서도 기본적으로 길이가 짧은 하부 봉단마개를 제공하고, 또한 이러한 기술을 구현하면서 발생될 수 있는 봉단마개의 압력손실의 증가를 최소화할 수 있는 하부 봉단마개를 제공하고자 한다.To compensate for the disadvantages of the prior art, in the nuclear fuel assembly in which the annular fuel rods are arranged in a lattice structure, unlike the external coolant passages in which the spaces between the rods and the rods intersect with each other, Even if some of the inlet is blocked, it provides several passageways to provide sufficient cooling water, but also provides a basically shorter bottom end closure, and also minimizes the increase in pressure loss of the end closure that can occur in implementing this technique. To provide a lower end closure.

본 발명은 이중 냉각 환형 핵연료봉의 하단부를 밀봉하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개에 있어서, 이중 냉각 환형 핵연료봉의 외부 피복관과 내부 피복관 사이에 삽입되어, 상기 이중 냉각 환형 핵연료봉을 밀봉시키는 환형 돌출부가 위치한 상단부; 상기 이중 냉각 환형 핵연료봉의 상기 외부 피복관의 직경과 동일하거나 상기 외부 피복관의 직경보다 큰 원통형상의 몸통부; 및 복수개의 치형돌기가 위치한 환형 하단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a lower end cap for a dual cooling annular fuel rod for sealing a lower end of a dual cooling annular fuel rod, wherein the annular protrusion is inserted between an outer sheath and an inner sheath of the dual cooling annular fuel rod to seal the dual cooling annular fuel rod. Located upper part; A cylindrical body portion that is the same as or larger than the diameter of the outer sheath of the dual cooling annular fuel rod; And an annular lower end portion having a plurality of toothed protrusions.

또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 치형돌기는 환형 하단부의 원주상에 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, a plurality of the tooth projection is characterized in that arranged at a predetermined interval on the circumference of the annular lower end.

또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 치형돌기는 상기 환형 하단부의 원주상에 불규칙하게 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, a plurality of the teeth are characterized in that the irregularly arranged on the circumference of the annular lower end.

또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 치형돌기의 수직 절단면 형상은 사각형, 삼각형, 사다리꼴형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the vertical cutting surface shape of the plurality of tooth projections is characterized in that any one of the square, triangle, trapezoidal.

또한 본 발명에 따르면, 압력손실을 줄이고, 냉각수 유입을 늘리기 위해, 복수개의 상기 치형돌기의 내측면 벽 두께는 상기 몸통부로부터 상기 환형 하단부의 끝단으로 갈수록 얇아지는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, in order to reduce pressure loss and increase the coolant inflow, the inner side wall thicknesses of the plurality of tooth protrusions are thinner from the body portion toward the end of the annular lower end portion.

또한 본 발명에 따르면, 상기 치형돌기의 수직절단면 형상은 사각형이고, 상기 치형돌기는 상기 환형 하단부의 원주상에 일정간격으로 4개 배열된 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the vertical cutting surface shape of the tooth projection is a quadrangle, characterized in that the four teeth are arranged at regular intervals on the circumference of the annular lower end.

또한 본 발명에 따르면, 상기 몸통부는 외주면에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 취급홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the body portion is characterized in that it comprises a handling groove for coupling the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction on the outer peripheral surface.

또한 본 발명에 따르면, 복수개의 상기 치형들 사이의 홈은 상기 환형 하단부의 외부면에서 내부면으로 갈수록 폭이 줄어드는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the groove between the plurality of teeth is characterized in that the width decreases toward the inner surface from the outer surface of the annular lower end.

환형 핵연료봉의 하부 봉단마개가 기본적으로 봉을 밀봉시키는 역할을 하지만, 그와 병행하여 하부 봉단마개의 끝 부분이 치형돌기를 갖도록 하여 내부 통로를 막을 수 있는 얇은 판 형태의 이물질이 통로 정면을 완전히 막는 경우에도 측면의 열린 공간을 통해 냉각수가 유입될 수 있도록 한 것이다.The lower end cap of the annular fuel rod basically serves to seal the rod, but in parallel, the foreign material in the form of a thin plate that can block the inner passage by blocking the inner passage by allowing the end of the lower end cap to have a tooth protrusion. Even in this case, the coolant can be introduced through the open space on the side.

또한 치형돌기의 크기와 개수를 조절하면 측면 냉각수 통로도 크게 할 수 있 고 봉단마개의 전체 길이도 기존의 기술에 비해 짧게 할 수 있어 핵연료 장전량이 줄어드는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 한편 윗면의 환형 돌출부는 환형 핵연료봉의 내부로 삽입되어 환형 핵연료봉에 끼워지면서 밀봉되도록 하기 위해서다. In addition, by adjusting the size and number of teeth, the side cooling water passage can be increased, and the overall length of the end cap can be shorter than the existing technology, thereby minimizing the reduction of nuclear fuel loading. On the other hand, the annular protrusion of the upper surface is inserted into the annular fuel rod to be sealed while being inserted into the annular fuel rod.

그리고 몸통 외부면 둘레의 취급홈은 핵연료집합체 제작 시에 환형 핵연료봉을 잡아당기거나 밀어 넣을 때 그 취급을 용이하게 할 수 있도록 하기 위해서다.And the handling groove around the outer surface of the body to facilitate the handling when pulling or pushing the annular fuel rod in the manufacture of the fuel assembly.

한편 하부 봉단마개의 치형 돌기의 내부벽면을 경사지게 깎아내면, 내부 통로 쪽으로 더 많은 냉각수가 들어올 수 있으며, 또한 이러한 점진적 유로 면적 감소 형상이 압력손실 측면에서도 갑작스런 유로면적 감소의 경우보다 적으므로 유리하다.On the other hand, if the inner wall surface of the toothed projection of the lower end stopper is inclined, more coolant can enter the inner passage, and this gradual reduction in the flow path area is advantageous because it is smaller than the case of the sudden flow area decrease in terms of pressure loss.

이중냉각 환형 핵연료봉은 핵분열로 인해 발생하는 열을 내부 및 외부 표면으로 흐르는 냉각수로 전달하여 핵연료 온도를 크게 낮출 수 있는 장점을 가지고 있다. 그런데 원자로 냉각수 중에는 이물질이 존재하므로 혹 환형 핵연료봉의 내부 냉각수 통로 입구를 막게 되면, 안쪽으로 전달되는 열을 제거하기 위한 냉각수의 공급 부족으로 내부 피복관의 온도가 급격히 올라가 파손까지도 될 수 있다. The dual-cooled annular fuel rod has the advantage of significantly lowering the fuel temperature by transferring heat generated by the nuclear fission to the cooling water flowing to the inner and outer surfaces. However, since foreign matter is present in the coolant of the reactor, if the blockage of the inner coolant passage of the annular fuel rod is blocked, the temperature of the inner cladding pipe may increase rapidly due to insufficient supply of the coolant to remove the heat transferred to the inside.

이를 방지하기 위하여, 종래에는 하단 봉단마개의 환형 몸통을 길게 한 후, 그 측면에 내.외부를 관통하는 구멍을 뚫어 유사시 보조 냉각수 유입구로 활용되게 하였다. 그런데 이런 경우 구조적으로 봉단마개가 길어질 수 있는데 이로 인해 핵연료 장전량이 감소하게 되는 단점이 야기된다.In order to prevent this, in the related art, the annular body of the lower end end is lengthened, and then a hole penetrating the inner and outer sides thereof is used as an auxiliary cooling water inlet in case of emergency. In this case, however, the end cap may be lengthened structurally, which causes a disadvantage of reducing the fuel loading.

본 발명에서는 환형 핵연료의 하단 봉단마개가 짧은 길이를 가지면서 내부 냉각수 통로 막힘도 방지할 수 있는 향상을 고안하였다. 구체적으로는 봉단마개 하단의 끝을 기어 모형의 요철을 갖도록 하여 다양한 형상의 이물질이 막더라도 여러 경로로 냉각수가 내부 통로로 유입할 수 있도록 하였다. 한편 환형 봉단마개의 몸통 두께는 입구 끝에서부터 점차 두꺼워도록 하여 봉단마개로 인한 압력손실도 최소화하도록 하였다.In the present invention, while the lower end cap of the annular fuel has a short length, an improvement capable of preventing the blockage of the internal cooling water passage is devised. Specifically, the end of the end of the end cap to have the irregularities of the gear model to allow the coolant to flow into the inner passage in various ways even if foreign matters of various shapes are blocked. Meanwhile, the thickness of the torso of the annular end cap was gradually thickened from the end of the inlet to minimize the pressure loss due to the end cap.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개에 대한 상부 사시도이다. 7 is a top perspective view of a lower end cap of the annular fuel rod according to the present invention.

본 발명의 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개(400)는 기본적으로 환형 기둥 형상의 몸통부(406); 바닥 부분은 원주를 따라 치형 돌기(401)를 갖는 환형 하단부(408); 및 환형 돌출부(403)를 갖는 봉단마개의 상단부(407)를 포함하고, 환형 돌출부(403)는 환형 연료봉 안, 즉 이중 냉각 환형 핵연료봉의 외부 피복관과 내부 피복관 사이에 삽입되어 밀봉하면서 용접될 수 있도록 한다.Lower end cap 400 of the annular nuclear fuel rod of the present invention is basically an annular columnar body portion 406; The bottom portion includes an annular lower end 408 having toothed projections 401 along the circumference; And an upper end portion 407 of the end cap having an annular projection 403, the annular projection 403 being inserted into the annular fuel rod, ie between the outer cladding and the inner cladding of the dual cooling annular fuel rod, so that it can be welded and sealed. do.

몸통부(406)의 직경은 이중 냉각 환형 핵연료봉의 외부 피복관(207)의 직경 과 동일하거나 상기 외부 피복관의 직경보다 커서 핵연료봉을 밀봉하는데 유리하다. The diameter of the body portion 406 is equal to the diameter of the outer cladding 207 of the dual cooling annular fuel rod or larger than the diameter of the outer cladding, which is advantageous for sealing the nuclear fuel rod.

도 7에서는 복수개 치형돌기(401)는 환형 하단부(408)의 원주상에 일정 간격으로 배열되어 있으나, 이에 한정되지 않고 치형돌기(401)간의 간격이 불규칙하게 배열되거나 치형돌기(401)의 개수, 크기, 형상, 높이는 필요에 따라 다양하게 조합가능하다. In FIG. 7, the plurality of tooth protrusions 401 are arranged at regular intervals on the circumference of the annular lower end portion 408, but are not limited thereto, and the intervals between the tooth protrusions 401 are irregularly arranged or the number of the tooth protrusions 401. The size, shape and height can be variously combined as necessary.

복수개의 치형돌기(401)의 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 절단면의 형상이 사각형이고, 원주를 따라 4개가 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 삼각형, 사다리꼴형(미도시)등 다양한 형상일 수 있고, 개수도 다양할 수 있다. As shown in FIG. 7 of the plurality of toothed projections 401, the shape of the vertical cut surface is quadrangular, and four are formed along the circumference, but not limited thereto. And the number may vary.

치형 돌기(401)가 환형 하단부(408)에 위치함으로써 철사나 판형상등의 이물질이 냉각수를 통해 유입되더라도 치형돌기(401)에 걸리게 되고, 치형돌기(401)들 사이의 홈(402)으로 냉각수가 지속적으로 유입가능하다.Since the tooth protrusion 401 is located at the annular lower end portion 408, even if foreign matter such as wire or plate is introduced through the coolant, the tooth protrusion 401 is caught by the tooth protrusion 401, and the coolant flows into the groove 402 between the tooth protrusions 401. It can be continuously introduced.

도 8은 본 발명의 하부 봉단마개의 하부 사시도를 보여주는 것으로서, 치형돌기(401)는 압력손실을 줄이고 내부 통로로의 냉각수 유입을 늘리기 위해 내측면 벽(404)을 깎아 환형 하단부의 끝단으로 갈수록 점진적으로 직경이 커지도록 하였다. 8 is a bottom perspective view of the lower end cap according to the present invention, wherein the tooth protrusion 401 is gradually cut toward the end of the annular lower end by cutting the inner side wall 404 to reduce pressure loss and increase cooling water inflow into the inner passage. To increase the diameter.

도 9는 본 발명의 하부 봉단마개를 아래에서 정면으로 바라본 모양으로, 전체적으로 환형으로서 치형 돌기들 사이의 빈 공간 부분인 홈(402)은 환형 하단 부(408)의 외측면(409)쪽 폭은 넓고 내측면(410)쪽으로 들어오면서 폭이 좁아지는 형태를 갖는다.9 is a view of the lower end cap of the present invention from the bottom to the front, and the groove 402 which is a part of the void space between the toothed projections as a whole is annular, and the width of the outer side 409 of the annular lower end 408 is smaller than that of the groove. It has a wider and narrower shape as it enters the inner side 410.

도 10은 본 발명의 하부 봉단마개를 측면에서 바라 본 모양으로서, 치형 돌기(401)의 바로 윗 부분의 몸통부(406)에 원주를 따라 가면서 하부 취급홈(405)이 파져 있다.10 is a view of the lower end cap of the present invention as viewed from the side, the lower handling groove 405 is dug along the circumference of the body portion 406 of the upper portion of the toothed projection 401.

하부 봉단마개(400)의 외주연 적소에 원주방향으로 연료봉 취급공구가 결합되기 위한 하부 취급홈(405)이 형성된다. 즉, 핵연료봉집합체에서 핵연료봉(101)을 취급하기 위한 연료봉 취급공구가 결합되기 위하여 상기 하부 봉단마개의 외주연 적소에 원주방향으로 하부 취급홈(405)이 형성된다.A lower handling groove 405 is formed to couple the fuel rod handling tool in the circumferential direction to the outer circumferential position of the lower end cap 400. That is, the lower handling groove 405 is formed in the circumferential direction at the outer circumferential position of the lower rod end stopper to couple the fuel rod handling tool for handling the nuclear fuel rod 101 in the nuclear fuel rod assembly.

이로 인해, 연료봉 취급공구를 이용하여 상기 하부 봉단마개(400)의 이동 시 상기 연료봉 취급공구가 하부 봉단마개(400)의 하부 취급홈(405)에 형성되는 하부 취급공에 삽설되어 핵 연료봉이 이동된다. Therefore, when the lower end cap 400 is moved using a fuel rod handling tool, the fuel rod handling tool is inserted into the lower handling hole formed in the lower handling groove 405 of the lower end cap 400 to move the nuclear fuel rod. do.

이상과 같이 본 발명에 따른 하부 봉단마개를 예시한 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating the lower end closure according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, various modifications by those skilled in the art within the scope of the present invention Of course this can be done.

도 1은 종래 기술에 따른 실린더 형상의 핵연료봉집합체를 개략적으로 나타내는 정면도이다.1 is a front view schematically showing a cylindrical fuel rod assembly according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 실린더 형상의 핵연료봉집합체를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.Figure 2 is a plan sectional view schematically showing a cylindrical fuel rod assembly according to the prior art.

도 3은 종래 기술에 따른 이중 냉각 핵연료봉을 개략적으로 나타내는 평단면도이다.3 is a plan sectional view schematically showing a dual-cooled nuclear fuel rod according to the prior art.

도 4는 종래 기술에 따른 이중 냉각 핵연료봉에 설치되는 소결체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view schematically showing a sintered body installed in a dual cooling nuclear fuel rod according to the prior art.

도 5는 종래 기술에 따른 이중 냉각 핵연료봉집합체를 개략적으로 나타내는 평단면도이다.5 is a plan sectional view schematically showing a dual-cooled fuel rod assembly according to the prior art.

도 6는 종래 기술에 따른 보조 냉각수 통로를 가진 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개 예시도이다.6 is an exemplary end cap of an annular fuel rod having an auxiliary coolant passage according to the prior art.

도 7은 본 발명에 따른 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개에 대한 상부 사시도이다.7 is a top perspective view of a lower end cap of the annular fuel rod according to the present invention.

도 8는 본 발명에 따른 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개에 대한 하부 사시도이다.8 is a bottom perspective view of the lower end stopper of the annular fuel rod according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개에 대한 하부 정면도이다.9 is a bottom front view of the lower end stopper of the annular fuel rod according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 환형 핵연료봉의 하단 봉단마개에 대한 측면도이다. 10 is a side view of the lower end stopper of the annular fuel rod according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

300 : 측면 냉각수 통로를 가진 종래의 하부 봉단마개 300: Conventional lower end cap with side coolant passage

301 : 하단 봉단마개 측면 냉각수 유입 구멍301: lower end cap side coolant inlet hole

400 : 하부 봉단마개400: lower end cap

401 : 치형 돌기401: teeth projection

402 : 홈 403 : 돌출부402: groove 403: protrusion

404 : 치형돌기의 내측면 벽 405 : 하부 취급홈404: inner wall of the tooth projection 405: lower handling groove

Claims (8)

이중 냉각 환형 핵연료봉의 하단부를 밀봉하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개에 있어서,In the lower end cap for the dual cooling annular fuel rod sealing the lower end of the dual cooling annular fuel rod, 이중 냉각 환형 핵연료봉의 외부 피복관과 내부 피복관 사이에 삽입되어, 상기 이중 냉각 환형 핵연료봉을 밀봉시키는 환형 돌출부가 위치한 상단부;An upper end portion inserted between an outer cladding tube and an inner cladding tube of the dual cooling annular fuel rod to seal the dual cooling annular fuel rod; 상기 이중 냉각 환형 핵연료봉의 상기 외부 피복관의 직경과 동일하거나 상기 외부 피복관의 직경보다 큰 원통형상의 몸통부; 및A cylindrical body portion that is the same as or larger than the diameter of the outer sheath of the dual cooling annular fuel rod; And 복수개의 치형돌기가 위치한 환형 하단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개.A lower end cap for dual cooling annular fuel rods, characterized in that it comprises an annular lower end with a plurality of teeth. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 복수개의 상기 치형돌기는 환형 하단부의 원주상에 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개.The plurality of tooth protrusions is a lower end cap for dual cooling annular fuel rods, characterized in that arranged at a predetermined interval on the circumference of the annular lower end. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 복수개의 상기 치형돌기는 상기 환형 하단부의 원주상에 불규칙하게 배열된 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개.The lower end stopper for the dual cooling annular fuel rods, characterized in that the plurality of tooth projections are irregularly arranged on the circumference of the annular lower end. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 복수개의 상기 치형돌기의 수직 절단면 형상은 사각형, 삼각형, 사다리꼴형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개.The vertical cutting surface shape of the plurality of tooth projections is a lower end cap for dual cooling annular fuel rods, characterized in that any one of a rectangular, triangular, trapezoidal. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 압력손실을 줄이고, 냉각수 유입을 늘리기 위해, 복수개의 상기 치형돌기의 내측면 벽 두께는 상기 몸통부로부터 상기 환형 하단부의 끝단으로 갈수록 얇아지는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단마개.In order to reduce pressure loss and increase coolant inflow, the inner wall thicknesses of the plurality of tooth protrusions become thinner from the body portion toward the end portion of the annular lower end portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 치형돌기의 수직절단면 형상은 사각형이고, 상기 치형돌기는 상기 환형 하단부의 원주상에 일정간격으로 4개 배열된 것을 특징으로 하는 이중 냉각 환형 핵연료봉용 하부 봉단 마개The vertical cutting surface shape of the tooth protrusion is a square, the tooth protrusion is a lower end cap for dual cooling annular fuel rods, characterized in that arranged at a predetermined interval on the circumference of the annular lower end portion 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 몸통부는 외주면에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 하부 취급홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 핵연료봉용 하부 봉단마개.The body portion is a lower end cap for dual cooling fuel rods, characterized in that it comprises a lower handling groove for coupling the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction on the outer circumferential surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 복수개의 상기 치형들 사이의 홈은 상기 환형 하단부의 외부면에서 내부면으로 갈수록 폭이 줄어드는 것을 특징으로 하는 이중 냉각 핵연료봉용 하부 봉단마개.The groove between the plurality of teeth is a lower end cap for dual cooling nuclear fuel rods, characterized in that the width is reduced toward the inner surface from the outer surface of the annular lower end.
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