KR940003794B1

KR940003794B1 - 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체

Info

Publication number: KR940003794B1
Application number: KR1019860002585A
Authority: KR
Inventors: 리 스턱커 데이비드
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 디 · 제이 · 포베이실
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1994-05-03
Also published as: ES8800486A1; ES553687A0; CN86102234A; KR860008565A; JPS61231484A; EP0198281B1; US4702882A; JPH0545197B2; EP0198281A1; DE3667568D1

Abstract

내용 없음.

Description

제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체

제1도는 명확히 하기 위해 일부를 절개한 본 발명의 연료집합체의 정면도.

제2a도는 정부 간격자와 정부노즐 사이에 부착을 도시하는 제1도 연료집합체의 부분 정면도.

제2b도는 제2a도의 원으로 표시된 부분의 확대도.

제3도는 수정된 정부노즐과 상기 노즐과 함께 사용하기 위한 결합체 이완-계양 공구의 부분 정면도.

제4도는 수정된 부착 수단을 구비한 최상부 간격자의 정면도.

제5a도 및 제5b도는 제3도의 정부노즐 일부와 제4도의 간격자와, 정부노즐을 이완(제5a도)하고 계양(제5b도)하기 위해 사용된 결합체 공구의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료집합체 12 : 저부노즐

14 : 안내딤블 16, 38 : 간격자

18 : 연료봉 20 : 계기관

22 : 정부노즐 24 : 수용판

26 : 측벽 28 : 횡방향 플랜지

30 : 유지스프링 32 : 봉클러스터 제어조립체

36 : 제어봉 40 : 스커트

42, 46, 48 : 개구 44 : 칼라

50 : 탱 52 : 핀

56 : 후크부 60 : 슬롯

62 : 상향돌출부 64 : 방출 및 이격공구

66 : 편향부분 68 : 구멍

70 : 탱 포획부분

본 발명은 일반적으로 연료집합체에 관한 것이며, 특히 연료집합체의 골격 구조체에 정부노즐을 부착하기 위한 개선된 장치에 관한 것이다.

대부분의 원자로에 있어서, 노심부분은 골격 뼈대에 의하여 지지되어 있고 다발로 합쳐져 군을 이루고 있는 긴 연료요소를 포함하는 다수의 연료집합체로 구성된다. 연료집합체는 상부 및 하부 노심 지지판 사이에서 상부 및 하부 노심 지지판에 의하여 지지되는 긴 구조물이다. 관례적인 연료집합체와 같은 골격 구조체의 부분은 일반적으로 안내딤블에 부착되어 있고 연료집합체를 따라 일정한 간격을 두고 있는 가로 스페이서 격자에 의하여 지지되는 제어봉 안내딤블을 포함한다. 정부 및 저부노즐은 전형적으로 안내딤블의 대향단부에서 안내딤블에 속박되어 있다.

연료봉을 검사하거나 교체하기 위하여 연료봉에 접근하는 것이 필요하게 될때마다 예를 들면 안내딤블로부터 정부노즐을 분리하는 것을 필요로 하는 정부노즐을 제거하는 것은 필수적이다.

다양한 형태의 재구성 가능한 연료집합체가 발명되어 왔으며, 이러한 재구성 가능한 연료집합체는 대부분이 안내딤블에 정부노즐을 부착하기 위한 나선장치(예를들면 미합중국 특허 제3992259호와 제3828868호)를 사용한다. 나선 부착장치는 다소 값비싼 제조 비용을 필요로 하며, 사용시 연장된 방사선 피복 때문에 부식되어지기 쉬운 경향이 있다. 일단 부식되어지면, 그러한 나선장치는 반드시 나선장치를 재사용하기에 부적당하게 하는 상태까지 부착장치를 훼손시키는 파괴적인 힘을 작용시키는 것에 의하여 분리될 수 있게 된다. 더욱이 부식된 나선 연결부를 파괴하기 위하여 작용된 파괴적인 힘은 연료집합체의 골격 구조물을 파괴하며, 이에 따라 골격 구조물을 교체하는 것이 필요하게 된다. 연료집합체에 정부노즐을 부착하는 다른 방법은 영국특허 명세서 제1228610호에 서술되어 있다. 그것은 안내딤블의 단부부분을 정부노즐의 어댑터판내에 형성된 통로내부로 삽입시키고 그다음 통로의 벽내에 형성된 홈 또는 그와 같은 것내에서 삽입된 안내딤블 부분의 원주상 부분을 팽창시키는 과정으로 구성된다. 이러한 방법으로 안내딤블에 정부노즐을 벌지 끼워 맞춤하는 것은 나선 연결에 비해서는 양호한 것이지만, 그것은 역시 다음의 정부노즐 제거 작업에 많은 시간을 소비하게 하며 그러한 작업을 수행하기 위한 방법 역시 대체적으로 쉬운것만은 아니다.

본 발명의 주된 목적은 조립식 부분을 사용하지 않고 비교적 쉽고 급속하게 정부노즐을 제거하고 재고정되어지도록 하는 상단노즐장치를 제공하는데 있다.

따라서, 본 발명은 세로로 뻗어 있는 제어봉 안내딤블과, 가로로 뻗어 있는 스페이서 격자와, 정부노즐과, 연료 집합체상에 정부노즐을 제거가능하게 고정하기 위한 부착 구조체를 가지는 연료집합체에 관한 것이며, 본 발명은 부착 구조체가, 연료집합체상에서 정부노즐을 통하여 안내딤블에 직접적으로 압축하중을 전달하기 위한 제1장치와, 연료집합체상에서 스페이서 격자와 정부노즐을 통하여 안내딤블에 인장하중을 전달하기 위한 제2장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

안내딤블은 정부노즐의 어댑터판내의 개구내부에서 미끄럼 끼워 맞춤되며, 상기 제1장치는 어댑터판 아래에 놓여지고 정부노즐을 지지하도록 안내딤블상에 확고하게 배치되어 있는 칼라로 구성된다.

이와 같이, 유지 스프링에 의하여 정부노즐에 작용되는 압축하중은 연료집합체의 골격 구조물의 부분을 형성하는 안내딤블까지 칼라를 통하여 전달된다. 인장하중 전달장치는 스페이서 격자의 상부로 연장되는 스커트 부분과, 정부노즐에 작용되는 인장하중에 스페이서 격자의 스커트 부분과 상단노즐을 통하여 상단노즐에 부착되어 있는 안내딤블까지 전달되도록 하는 의미에서 상단노즐에 스커트 부분에 제거가능하게 체결하기 위한 연동장치로 구성된다.

본 발병을 구체화하는 연료집합체의 정부노즐의 제거는 주로 정부노즐과 함께 맞물려 있는 스커트 부분을 맞물림 상태로부터 스커트 부분을 방출시키는 것을 필요로 하며, 이것에 의하여 안내딤블에 미끄럼 끼워 맞춤되어 있는 정부노즐은 안내딤블로부터 이격되어 분리되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 양호한 실시예를 첨부도면을 관련하여 예로서 서술하면 다음과 같다.

다음 설명에서 동일한 참고번호는 동일하거나 상응하는 부분을 도면에서 지적하며, "전방", "후방", "좌측", "우측", "상향", "하향" 등과 같은 용어는 편의상 사용한 것이며 제한적인 용어로 생각해서는 안된다.

도면중 제1도에서 참고번호 (10)으로 지적된 연료집합체는 기본적으로 원자로(도시안됨)의 노심 지역내에 있는 하부 노심판(도시안됨)상에 집합체를 지지하기 위한 하단 구조물 또는 저부노즐(12)과, 연료집합체의 종방향으로 저부노즐(12)에서 위로 뻗어 있는 제어봉 안내딤블(14)과, 안내딤블(14)을 따라 떨어져 횡방향으로 간격진 연료봉 간격자(16)와, 간격자(16)에 의해 지지되고 횡방향으로 간격진 조직적인 배열의 긴 연료봉(18)과, 계기관(20)과, 충분히 후술될 방법으로 안내딤블(14)의 상단부에 설치된 상단 구조물 또는 정부노즐(22)로 구성되어 있다.

정부노즐(22)은 측벽(26)을 갖는 횡방향 수용판(24)을 포함하고 있으며, 상기 측벽(26)은 밀봉체 또는 하우징을 규정하기 위해 수용판의 주연부로부터 뻗어 있으며 그 정부에 횡방향 플랜지(28)를 가지고 있다. 플랜지(28)에 적절히 클램프 되어 있는 것은 상부 노심판(도시안됨)과 협동하도록 된 유지 스프링(30 : 단지 하나만 도시됨)이며, 이는 집합체를 통과하는 냉각제의 상향 흐름에 기인하는 연료집합체의 유압 계양을 방지하는 반면 노심의 열팽창 등에 기인하는 연료집합체의 길이의 변화를 허용한다. 정부노즐상에 지지되는 것은 방사상 플루크(fluke : 34)를 갖는 종래의 봉 클러스터 제어 조립체(32)이며, 상기 플루크는 공지된 바와 같이 축방향 운동을 위해 안내딤블(14)내에서 안내되는 제어봉(36)의 상단부에 연결되어 있다. 정부 간격자(38)를 제외한 간격자(16)들은 종래의 설계로 되어 있다.

연료집합체(10)를 조립하기 위해 간격자(16)는 축방향으로 간격진 설정 지점에서 안내딤블(14)에 부착되어 있으며, 연료봉(18)은 간격자(16)의 다양한 셀을 통해 삽입된다. 저부노즐(12)은 안내딤블(14)의 하단부에 적절히 고정되어 있으며, 정부노즐(22)은 다시 안내딤블(14)의 상단부에 설치되어 후술되는 방법으로 제위치에 고정된다.

본 발명을 실시하는 정부노즐 부착 구조물이 이제부터 제1도, 제2a도, 제2b도 및 제3도를 참고로 서술될 것이다. 기본적으로 상기 구조물은 제어봉 안내딤블(14), 간격자(16,38) 및 저부노즐(12)로 구성되는 나머지 골격 구조물과 저부노즐(22) 사이에 압축하중(유지 스프링(30)에 의해 가해지는 것과 같은)과 인장하중(전체 연료집합체가 정부노즐에 의해 전체적으로 움직이거나 계양될때 가해지는 것과 같은)을 전달하기 위한 압축하중 전달수단과 인장하중 전달수단을 포함하고 있다. 서술될 양호한 실시예에서 압축하중 전달수단은 다양한 안내딤블(14)상에 설치된 정부노즐 지지체 또는 하중칼라(44)를 포함하고 있으며, 인장하중 전달수단은 정부노즐(22)과 이완 상태로 결합되기에 적당한 최상부 간격자(38)상에 상향신장부 또는 스커트(40)를 포함하고 있다.

좀더 세부적으로 제1도, 제2a도 및 제5도에 도시된 바와 같이 안내딤블(14)은 정부노즐(22)의 수용판(24)에 형성된 통로 또는 개구(46)속으로 활주 활주 삽입(즉, 예를 들어 50마이크론의 방사상 간극을 가지고)되는 상단부를 가지고 있다. 각각의 노즐 지지 하중칼라(44)는 딤블의 상단부에 인접하여 간격진 하나의 안내딤블상에 설치되었으며, 수용판(24)의 하부면을 방사상으로 속박할 크기를 가지고 있기 때문에 여러 안내딤블(14)상에 정부노즐과 하중칼라(44)를 지지하게 되며, 물론 이들 모두는 동일한 수준에 설치된다. 최소한 각 안내딤블(14)의 상단부는 스테인레스 강으로 형성되는 것이 바람직하며, 스테인레스 강으로 만들어진 슬리이브로 일체로 형성되었거나 예를 들어 용접된 관련 하중칼라(44)를 가지고 있어도 된다.

전술한 바로부터 수용판(24)의 각 통로(46)속으로 미끄러져 끼워지도록 뻗어 있는 안내딤블 단부에 강직하게 연결되지 않고 정부노즐(22)은 하중칼라(44)상에 안착된다는 것을 알 수 있다. 이는 후술될 방식으로 제거를 위해 일단 이완되면 연료봉(18)에 접근하는 것이 필요할 때마다 정부노즐로 하여금 안내딤블에서 간단히 계양될 수 있게 해줄 것이다. 사용시 유지 스프링(30) 아래에 달려있는 상부 노심판(도시안됨)과 함께 수용판(24)에 의해 하중칼라(44)에 가해진 최후 압축 하중은 칼라를 통해 간격자(16,38)에 벌지-피트와 같은 종래 방식으로 부착된 안내딤블에 전달되며, 또한 저부노즐(12)에 고정되어 연료집합체의 프레임 일부를 형성한다.

전술한 바와 같이, 전체 연료집합체가 정부노즐에 의해 계양될 때 일어나는 장력 하중은 상술한 안내딤블(14)에 고정된 최상부 간격자(38)의 스커트(40)를 상향 신장함에 의해 골격 구조물에 전달된다. 스커트 부분은 장력 하중을 받는 연료집합체를 기계적으로 지지하는 반면 그를 통해 적절한 냉각제흐름을 허용하는 적당한 기하학적 구조를 가지고 있어야 한다.

예시된 실시예에서, 간격자(38)는 그 주변에 균일하게 간격진 4개의 그러한 스커트(40)(단지 3개만 도시됨)를 가지고 있으며, 각각의 스커트(40)는 정부노즐(22)의 측벽(26) 중 하나를 따라 간격자로부터 위로 뻗어 있으며, 간격자(38)가 인장 하중을 수용할 수 있는 방법으로 스커트(40)를 정부노즐에 느슨하게 고정시키기 위해 상호 체결 수단을 가지고 있다.

제1도에서 제2b도에 도시된 바와 같이, 각 스커트(40)와 연결된 상호 체결 수단은 스커트(40)의 상부에 형성된 개구(42)와, 정부노즐(22)의 측벽(26)에 형성되어 정부노즐이 제위치에 적절히 설치되었을 때 개구(42)와 축방향 일선상에 있게 되는 개구(48)와, 내부에 형성되어 관련 스커트(40)를 수용하도록 각 탱(50)과 인접 측벽 사이에 충분히 간격을 가지고 있는 개구(48)에 중첩되도록 정부노즐 측벽(26)상에 설치된 스프링-스틸 탱(50)으로 구성되었으며, 각 탱(50)은 스커트(40)의 개구(42)를 통해 인접 측벽(26)의 정렬된 개구(48)속으로 뻗어있는 핀(52)을 가지고 있다. 탱(50)은 각 측벽(26) 또는 횡방향 플랜지(28)에 일체로 형성되거나 용접등으로 고정되어도 좋다.

제2b도에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각 탱(50)은 그의 하연부에 풀-백 공구(58 : 제2a도)의 후크부(56)를 수용하기 위해 노치(54)를 형성하고 있다. 정부노즐(22)을 제거할 필요가 있을 때 풀-백 공구(58)는 그들의 핀(52)이 관련개구(48, 42)를 세정하기에 충분하도록 탱(50)을 뒤로 당기는데 사용되며, 동시에 정부노즐은 안내딤블(14)에서 자유롭게 계양될 것이다.

정부노즐을 재설치하기 위해 정부노즐은 수용판(24)내의 각 통로(46)속으로 안내딤블 상단부를 미끄러지게 하도록 하향되는 반면 탱(50)은 스커트(40)의 상연부가 핀(52) 아래로 미끄러질 때까지 뒤로 당겨지게 된다. 그런 다음 정부노즐이 하중칼라(44)에 안착됨에 따라 개구들이 서로 적절히 정렬되었을 때 탱은 그들의 핀(52)을 관련개구(42,48)로 스냅할 수 있도록 이완되어진다.

제3도 내지 제5a도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있으며, 여기서 간격자(38)의 각 상향 신장부 또는 스커트(40)는 정부노즐과 정부 간격자(38)를 상호 체결시키기 위해 정부노즐(22)의 인접 측벽(26)에 보충 술롯(60)을 속박하도록 설계된 상부후크를 갖는 탱(58)에서 종료한다. 각각의 탱(58)은 후술되는 목적을 위해서 탱상에 형성하고 있는 두개의 상향 돌출부(62)를 가진다.

상단노즐의 각각의 측벽(26)을 통하여 형성되어 있는 것은 상단노즐이 제위치에 있을 때 관련 탱(58) 배후에서 종료되고, 조합 방출 및 이격공구(64)의 핀과 같은 편향부분(66)을 그 내부에 삽입하기에 적당한 구멍(68)이다. 핀과 같은 편향부분(66)은, 제5a도에서 도시된 바와 같이 탱(58)을 슬롯(60)과 함게 연동되는 맞물림 상태로부터 편향되도록 하고 구멍내에 완전히 삽입되어 있을 때 구멍(68)으로부터 돌출되도록 할만큼 충분히 긴 것이다.

이와 같이 모든 스커트(40)의 탱(58)이 편향되어 풀려져 있을 때, 정부노즐은 안내딤블(14)로부터 이격되어 분리된다.

조합방출 및 이격 공구(64)는, 공구가 총괄적으로 연료집합체를 이격시키기 위하여 사용될 때 각각의 탱(58)의 상향 돌출부(62)와 함께 맞물려지기에 적당하고 그 하부단부내에 형성된 노치(72)를 가지는 탱 포획부분(70)을 포함한다.

제5b도에 있어서, 탱 포획부분(70)은, 편향부분(66)을 가지는 바깥쪽으로 각을 이루고 있는 공구의 방출부분이 탱(58)으로부터 철수되어 있지만 여전히 인접 어댑터판 측벽상의 횡방향 플랜지(28) 아래에 놓여있는 동안 탱(58)의 상향 돌출부(62)와 함께 맞물려 있는 상태로 도시되어 있다.

이와 같이 위치선정되어 있을 때, 공구(64)는 맞물려 있는 탱 포획부분(70)이 탱(58)을 정부노즐과 함께 확고하게 연동되는 상태로 유지함에 따라 연료집합체를 전체적으로 이격시키는 것으로 사용될 수 있다.

Claims

세로로 뻗어 있는 제어봉 안내딤블과, 가로로 뻗어 있는 스페이서 격자와, 정부노즐과, 연료봉상에 상단노즐을 제거가능하게 고정하기 위한 부착 구조체를 가지는 연료집합체에 있어서, 상기 부착 구조체는 연료집합체상에서 상기 정부노즐(22)을 통하여 상기 안내딤블(14)에 직접적으로 압축하중을 전달하기 위한 제1장치(44)와, 연료집합체상에서 상기 정부노즐(22)과 상기 스페이서 격자(38)을 통하여 상기 안내딤블(14)에 인장하중을 전달하기 위한 제2장치(40,42,48,52; 40,58,60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제1항에 있어서, 정부노즐은 판 내부에 형성된 개구를 가지는 가로로 뻗어 있는 판을 포함하며, 상기 안내딤블(14)은 상기 개구(46) 내부에 미끄럼 끼워 맞춤되어 있으며, 상기 제1장치는, 정부노즐을 지지하도록 상기 가로로 뻗어있는 판(24)의 맡면과 맞물리며 상기 안내딤블상에 확고하게 배치되어 있는 칼라(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2장치는 상기 스페이서 격자상의 상부로 뻗어 있는 스커트 부분(40)과, 정부노즐에 상기 스커트 부분(40)을 제거가능하게 체결하고 정부노즐과 스커트 부분사이에 인장하중을 전달하기 위한 연동장치(42,48-52; 58-60)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제3항에 있어서, 상기 연동장치(42,48-50)는 상기 스커트 부분(40)내에 형성된 개구(42)와, 정부노즐의 측벽(26)을 옆으로 대고 정부노즐(22)에 설치되어 있는 탱(50)으로 구성되어 있으며, 상기 스커트 부분은 탱과 상기 측벽 사이에 뻗어 있으며, 상기 탱(50)은 상기 개구(42) 속에서 철수가능하게 맞물려 있는 핀(52)을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제4항에 있어서, 상기 측벽(26)은 스커트 부분(40)내의 상기 개구(42)와 함께 일직선으로 정렬되어 있는 개구(48)을 가지며, 상기 핀(52)은 스커트 부분내의 개구(42)를 통하여 상기 측벽내의 개구(48) 내부로 뻗어있는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 탱(50)은 스프링 강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제3항에 있어서, 상기 연동장치(58,60)는, 정부노즐(22)의 측벽(26)내에 형성된 슬롯(60)과, 상기 슬롯(60)과 함게 이탈가능하게 맞물려 있고 상기 스커트 부분(40)상에 형성된 탱(58)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제7항에 있어서, 상기 측벽(26)은, 상기 탱(58)을 상기 슬롯(60)과 함께 맞물려 있는 상태로부터 밀어내도록 상기 구멍(68)을 통하여 상기 방출부분(66)을 삽입하도록 조종되기에 적당한 공구(64)의 방출부분(66)을 수용하기 위하여 정부노즐의 횡방향 플랜지(28)에 인접하게 상기 측벽(26)에서 측벽을 통하여 형성된 구멍(68)을 가지는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제8항에 있어서, 상기 탱(58)은, 공구가 연료집합체를 전체적으로 이격시키기 위하여 공구의 방출부분(66)을 상기 횡방향 플랜지(28)와 함께 협력되도록 조종되는 동안 상기 슬롯(60)과 확고하게 맞물려 있는 탱을 유지하기 위하여 상기 공구(64)의 탱 포획부분(70)과 함께 협력될 수 있는 상향 돌출부(62)를 가지는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.
제7항, 또는 제8항, 또는 제9항에 있어서, 상기 탱(58)은 스프링 강으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제거가능한 정부노즐을 갖는 핵연료집합체.