KR950011240B1

KR950011240B1 - 원자로 제어봉 구동장치

Info

Publication number: KR950011240B1
Application number: KR1019870006544A
Authority: KR
Inventors: 사베리 페르나드
Original assignee: 1995년09월29일; 샤르르 브루낭
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1995-09-29
Also published as: ZA874591B; JPS639892A; EP0252788B1; EP0252788A1; FR2600812B1; FR2600812A1; ES2021379B3; JPH0650357B2; DE3769219D1; US4816206A; CN87104421A; CN1010137B; CA1261979A; KR880000979A

Abstract

내용 없음.

Description

원자로 제어봉 구동장치

제1도는 종래 기술에 따른 제어봉 구동장치의 부분 단면 정면도.

제2도는 축을 통과하는 수직평면의 단면을 보인 본 발명에 따른 제어봉 구동장치의 부분 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부뚜껑 12 : 피복관

14 : 케이스 16 : 구동축

18 : 헤드 20 : 봉집합체

22 : 안내부 24 : 안내관

26,28 : 플레이트 30 : 용기덮개

34 : 슬리브 36 : 단부부재

38 : 칼라 40 : 밸브 폐쇄부재

42 : 시트 44 : 쇼울더

46 : 개구부 48 : 통로

본 발명은 원자로 노심상에 위치된 제어봉 안내부와, 구동기구를 구비하고 원자로 노심을 구비하는 용기의 뚜껑을 통해 밀봉 상태로 삽입되는 피복관에 의해 원자로 용기의 내부에 연결된 케이스와, 피복관 내부를 따라 수직이동 가능하며, 구동기구를 봉까지 연결하며 반경방향 틈새를 두고 안내부의 상부폐쇄 플레이트를 통해 삽입되는 구동축과, 구동축과 피복관 사이에 반경방향으로 삽입되고 냉각제 흐름을 제어하기 위해서 상기 상부 플레이트와 상호동작하는 단부부재를 가진 단열 슬리브를 구비하는 형태의, 가압유체에 의해 냉각된 원자로용 제어봉 구동장치에 관한 것이다.

위와 같은 형태의 장치는 가압수형 원자로에 설치되며 본 발명의 양수인에 의해 시공된 복수개의 가압수로를 포함하는 장치이다. 제1도는 상부뚜껑(10)에 의해 폐쇄된 용기를 가진 가압수형 원자로용 장치의 일예를 보인 것이다. 장치 각각은 용기내의 바닥과 제어봉 구동기구가 내장된 케이스(14)내의 상부에서 개구되는 뚜껑(10)에 고정부착되고 뚜껑까지 밀봉하여 돌출하는 피복관(12)을 포함한다. 예를들어 이미 공지된 전자기계적인 형태의, 이러한 구동기구는 중성자 흡수재를 함유하는 봉집합체(20)를 포함하는 제어봉의 끝부분 즉, 헤드(18)에 연결가능한 구동축(16)에 연결된다. 그 집합체는 종방향 이동시 하부 안내부(22)와 안내관(24)에 의해 축방향으로 안내된다. 상호 정렬된 안내부(22)와 안내관(24)은, 용기에 의해 지지되어 원자로의 상부내측 장치를 구성하는 상부 플레이트(26)에 고정된다. 안내관(24)의 상단부는 플레이트(28)에 의해 폐쇠되어 있으며, 상기 플레이트에는 구동축(16)을 삽입하기 위한 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부는 원활한 기계적 동작이 이루어질 수 있도록 어느 정도의 틈새, 실제로 축둘레에 7mm저도의 틈새를 제공한다.

위와 같은 가압수형 원자로에서, 냉각제와 감속제의 기능을 하는 경수(輕水)는 연료에 의해 공급된 열을 제거하기 위하여 노심을 통하여 위쪽으로 흐른다. 경수는 집합체 안내부(22)와 동일한 수평면 주위에 위치한 측면 파이프(도시하지 않음)를 통하여 용기로부터 배출된다. 플레이트(26)는 그 뚜껑 바로밑에 위치된, 종종 "융기덮개"라 불리우는, 다른 공간(30)으로부터 유출구 파이프를 통하여 유출되도록 냉각제가 방향을 바꾸는 공간을 분할한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 융기덮개는 예를들어, 노심의 유입구파이프 상류부문과 소통하는 지역으로부터 플레이트(26)에 형성된 통로(32)를 통하여 흐르는 물에 의해, 플레이트(26)밑에 위치된 공간에 비하여 다소높은 압력으로 유지된다. 용기덮개(30)에서의 초과압력으로 인하여, 물은 플레이트(26)밑에 위치된 공간쪽으로 유출되며 화살표(f0)로 도시된 경로를 따라 노심을 단락한다. 집합체 안내부(24)를 통한 이러한 유출은 집합체의 제어축의 진동을 일으키고 안내부(22)에 설치된 종래 횡단 안내부 플레이트와의 접촉으로 인하여 붕피복관의 마모를 일으킨다. 이러한 제어 불가능한 유출은 원자로의 열효율을 감소시키는 경향이 있다. 플레이트(28)에서 구동축(16)의 틈새를 감소시킴으로서 일정한계를 초과하여 그 유출을 감소시키는 것은 기계적 요구조건으로 인해 불가능하다.

그밖에, 용기덮개는 케이스(14)를 향하는 냉각제 흐름에 영향받기 쉽다. 열사이폰 효과로 인한 이 흐름은 구동기구 케이스로부터 대기중으로의 열손실을 증가시킨다.

열손실을 감소시키고 뚜껑을 통해 삽입되는 피복관(12)을 보호하기 위하여, 피복관(12)과 제어축(16) 사이에 단열 슬리브(34)를 배치하는 것도 이미 제안된 바 있다. 이때 슬리브는 제1도에 도시된 상부위치와, 상부칼라(38)가 케이스(14)의 유출구에 설치된 시트상에 놓이는 하부 위치사이에서 축방향으로 이동할 수 있다. 상기 하부위치에서, 슬리브(34)의 하부에 부착된 컵모양 단부부재(36)는 플레이트(28)에 근접하여 위치한다. 봉의 하강에 따라, 케이스(14)의 상측부에는 구동축(16)의 하강에 의해 부압이 발생하고, 이로 인하여 슬리브가 상승하게 됨과 동시에 화살표(f1)로 표시된 경로를 따라 압력의 균형을 맞추기 위하여 물이 흐를 수 있도록 통로가 개설된다.

그러나 이러한 해결책도 충분히 만족스러운 것은 아니다. 즉, 봉의 자유낙하는 케이스(14)내 부압이 슬리브(34)의 무게를 상쇄시킬 수 있는 값에 도달할 때까지 지연되고, 집합체 제어기구의 내부에 있어서 대류열의 흐름은 불규칙적이며 국부과열에 의해 좌우된다.

또한 구동축의 후방이동에 따라 구동축의 유동개구부를 폐쇄하기 위하여 제어봉의 관상형 구동축에 밸브수단을 설치하는 것이 독일특허 제1,951,418호에서 제안된 바 있다. 그러나, 그 장치 또한 상기 결점들을 극복하지 못한다.

본 발명의 목적은 제어봉 구동장치를 제공하는데 있다. 더 구체적인 목적은 원자로의 긴급정지시 봉의 낙하를 지연시키는 일 없이 대류열 손실을 절감할 수 있는 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 집합체안내부내의 물의 흐름을 감소시키고, 물의 흐름에 의해 생성되는 진동을 제어봉 집합체를 냉각시키는데 필요한 최소의 양으로 감소시키는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여,슬리브가 상부 플레이트에 접촉하도록 설치되고, 피복관밑에 위치되어 틈새를 통해 안내부로 흐르는 냉각액의 유입을 위한 교정수단과 같이 형성되며 역지 밸브가 슬리브와 슬리브에 대하여 수직으로 이동가능한 피복관사이에 설치되는, 상기에 명시된 형태의 장치가 제공된다. 위와 같은 밸브는 유체가 구동기구 쪽으로만 흐르도록 피복관의 시트와 상호동작하는 활주가능한 밸브부재를 구비할 수 있다.

이러한 설치로, 구동기구 케이스의 바닥은 밸브의 중량이 슬리브 중량의 아주 작은 기능을 표시하기 때문에 봉집합체가 하강할때 용기덮개와 더 신속하게 소통된다. 노심을 단락하는 흐름은 통로의 횡단지역을 수정함으로써 용이하게 조정될 수 있고 다른 장치 사이에서 흐름의 균형유지를 돕는다. 구동기구에서 열사이폰 효과에 의한 유량은 그로 인한 열손실과 마찬가지로 현저하게 감소된다.

통로는 상기 단부부재상 슬리브에 형성된 하나 또는 그 이상의 유입구로 형성될 수 있다. 상부 플레이트 밑에 위치된 공간쪽으로 흐르는 냉각수는 구동기구 쪽으로 흐르기 쉬운 열 대류흐름에 대한 장벽을 형성한다. 화살표(f0)를 따라 이렇게 조정된 흐름으로, 상부 플레이트내에 일련의 교정개구부를 설치함으로써 노심을 단락하는 유량을 조정하는 것이 가능하다. 이 증가된 측관 유수의 한 이점은 용기덮개의 함수율이, 예를들어 냉각제 상실사고로 인해, 1차 회로 고장의 경우 노심을 냉가시키기 위해 사용될 수 있다는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 특정한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 장치는 제1도에 도시된 장치와 유사한 일반적인 장치로 구성되고 따라서, 제1도와 제2도에서 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 표시한다.

제1도에 도시된 장치와는 달리, 제2도 장치의 단열 슬리브(34)는 그 컵모양 단부부재(36)가 안내관의 플레이트(28)상에 정지하여 있도록 설치된다. 그 상측부분은 밸브 폐쇄부재(40)의 상측이동을 제한하는 정지부로 작용하는 칼라(38)와 함께 형성된다. 밸브 폐쇄부재(40)는 피복관(12) 또는 케이스(14)의 하부상에 형성된 절두원추형 시트(42)상에 놓일 수 있는 일반적인 환상형의 하향 표면을 가진다.

밸브 폐쇄부재(40)의 중량은 시트(42)상에 거의 밀폐되어 전달되는 경향이 있다. 슬리브(34)에 대한 상측 이동은 칼라(38)와의 접촉에 의하여 제한된다. 슬리브(34)는, 정지된 위치에서 슬리브의 상측이동량이 소정의 값을 초과하게 되면, 그 시트로부터 밸브부재(40)를 올리기위한 상향 쇼울더(44)를 포함할 수 있다.

통로수단은 피복관(12)밑에 슬리브(34)내에 형성된다. 그 통로수단은 물을 용기덮개(30)에서 하부안내부(22)까지 통과시키는 다수의 교정개구부(46)의 형태가 될 수 있다. 컵모양 단부부재(36)와 폐쇄플레이트(28)의 맞대기결합으로 인해 이들 사이에는 자유공간이 없기 때문에, 노심을 단락하는 흐름은 적절한 값으로 조정될 수 있으며 다른 봉구동장치 사이에 균형이 유지될 수 있다.

구동기구에 의해 봉이 올라가거나 또는 제 위치에 있게 될 때, 밸브(40-42)는 피복관(12)과 다른 상태로 열사이폰 효과가 일어날 단열 슬리브(34) 사이에 있는 환상의 틈새를 통하여 흐르는 대류흐름을 억제한다. 플레이트(26)상의 단부부재(36)의 접촉과 개구부(46)의 존재는 고온의 물이 케이스(14) 쪽으로 올라오는 것을 막는데 도움이 되도록 물이 유입되게 하여 열 손실을 감소시킨다.

봉이 풀려 하강됨에 따라, 구동축(16)의 상부에서 부압이 발생하면 밸브부재(40)는 순간적으로 열린다. 용기덮개로부터 들어오는 물은 이리하여 봉의 하강을 지연시킬 별다른 낙차손실 없이 기계장치 방향으로 흐른다. 단부부재(36)는 단열 슬리브에서의 압력차이가 그 중량을 초과하는 상승력을 야기시켜 봉의 하강을 더욱 요이하게 한다.

본 발명에 의하여 가능하게 된 단락유통의 감소는 1차 회로 고장의 경우 노심냉각을 감소시키는 경향이 있다. 그러나 단지 예외조건에서 존재하는 이러한 결과를 극복하기 위하여, 다수의 교정된 통로(48)는 상부 플레이트(26)를 통하여 설치될 수 있다. 그 한 통로가 제1도에서 일점쇄선으로 도시되어 있다. 다음에 용기덮개(30)에 포함된 물은 만일 1차 회로의 고장이 일어날 경우 노심안에 침투될 수 있어 1차 냉각제의 손실을 일으킬 수 있다.

본 발명은 예시를 목적으로 도시되고 설명된 특정 실시예에 제한되지 않는다. 이 기계장치는 또한, 예를 들어 중성 자속평탄화 또는 중성자에너지 분광변이를 위하여 미세제어용이 아닌 다른 성질의 제어봉에 적용될 수 있다.

Claims

압축유체에 의하여 냉각되고 노심을 갖추고 뚜껑에 의하여 폐쇄된 압축용기를 구비한 원자로의 제어봉 구동장치에 있어서, 상기 제어봉 구동장치가, 노심상에 위치하고 상기 용기에 의해 지지된 제어봉 안내부와, 중앙개구부를 가지는 상기 안내부용 상부폐쇄 플레이트와, 구동기구를 구비하며, 용기의 뚜껑에 고정부착되어 뚜껑까지 밀봉상태로 돌출되고, 상기 안내부상의 용기안으로 열려있는, 피복관에 연결되는 케이스와, 피복관 내부를 따라 수직 이동가능하게 배치되어, 상기 구동기구를 제어봉에 연결하고 안내부의 상기 상부폐쇄 플레이트의 상기 개구부를 통하여 반경방향 틈새를 가지고 돌출되는 구동축과, 상기 구동축과 상기 피복관 사이에 반경방향으로 삽입되고, 상기 개구부주위에 있는 상기 상부플레이트상에 놓일 수 있도록 배열된 단부부재를 구비하며, 피복관 밑에 위치하고 틈새를 통하여 안내부안에 상기 압축유체가 유입되도록 배치된 교정통로 수단이 형성된, 수직이동 가능한 단열 슬리브와, 슬리브와 피복관 사이에 설치되어, 상기 단열슬리브와 상기 피복관 사이의 통로를 통해 구동기구까지 유체가 흐를 수 있도록 하지만 상기 구동기구에서 상기 용기로 유체가 흐르는 것을 막는 역지밸브수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 밸브수단은 상기 단열 슬리브를 따라 활주할 수 있는 환상 밸브 폐쇄부재를 포함하며, 상기 환상 밸브 폐쇄부재는 수직으로 상하이동하여 밸브 폐쇄부재 밑의 상기 피복관상에 형성된 시트로부터 멀어지거나 시트에 근접할 수 있도록 배치된 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉 구동장치.
제1항에 있어서, 통로수단은 상기 단부부재상의 슬리브내에 형성된 적어도 하나의 유입구로 구성되는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉 구동장치.
제2항에 있어서, 슬리브는 밸브 폐쇄부재가 시트에서 멀어지는 방향으로 이동할 때 그 이동정도를 제한하기 위한 정지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉 구동장치.
제1항에 있어서, 슬리브에는, 그 단부부재가 상부 플레이트와 접촉하는 위치로부터 슬리브가 이동하는 이동정도가 소정의 값을 초과할 때 상기 시트로부터 밸브 폐쇄부재를 강제로 올리기 위한 쇼울더가 제공되는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉 구동장치.