KR970003779B1 - 핵연료조립체의 연료봉들을 제거하고 합체시키기 위한 시스템과 방법 - Google Patents

Abstract

요약없음.

Description

핵연료조립체의 연료봉들을 제거하고 합체시키기 위한 시스템과 방법

제1도는 이 발명의 실시예의 전체적 시스템에 대한 사시도.

제2A도는 본 시스템의 푸싱 조립체의 정면도.

제2B도는 제2A도에 도시된 푸싱 조립체중 밀대봉의 봉결합 선단의 확대도.

제2C도는 연료봉 조립체내의 소정 연료봉 위로 밀대봉을 위치시키는데 사용되는 인덱서(indexer)의 평면도.

제3A도는 밀대봉이 소정 연료봉을 연료 조립체 밖으로 밀어내거나 본 시스템의 봉 포획 격자만으로 밀어넣는 방식을 예시하기 위해, 삼부노즐 및 저부노즐이 제거되어 있는 연료 조립체의 부분 사시도.

제3B도는 상기 격차의 개별저인 봉 보유 셀(cell)들에 들어 있는 스프링 클립(clip)들을 나타내기 위해 봉 포획격자의 둥그런 귀퉁이의 확대 평면도.

제4A도는 내부의 안내 튜브들이 상기 봉 포획 격자에서 본 시스템의 정렬판 안으로 연료봉들을 받아들일때의 안내 방식을 나타내기 위한 본 시스템의 천이 캐니스터(cannister)의 측면도.

제4B도는 제4A도에 도시된 천이 캐니스터의 상부 평면도.

제4C도는 연료봉들이 없는 천이 캐니스터 안내관들이 상단부들을 예시하기 위한, 제4B도에 도시된 상기 캐니스터의 상부 좌측 귀퉁이 부위의 확대도.

제4D도는 제4A도의 선 4D-4D에 따라 연료봉들이 없이 도시된 천이 캐니스터의 저부도.

제4E도는 제4D도의 도시된 천이 캐니스터의 상부 좌측 귀퉁이를 역시 연료봉들이 없이 도시한 확대도.

제5A도는 본 시스템의 정렬판의 사시도.

제5B도는 제5A도에 도시한 상기 정렬판을 선 5B-5B를 따라 도시한 측단면도.

제6A도는 포지셔너(positioner)의 바구니들이 본 시스템의 봉 포획 격자 및 천이 캐니스터 모두 위로 연료 조립체를 유지시키는 방식을 나타내기 위한, 본 시스템의 연료 조합체 포지셔너의 정면도.

제6B도는 본 시스템의 연료 조립체의 포지셔너, 봉 포획격자, 천이 캐니스터, 및 푸싱 조립체의 측면도.

제6C도는 천이 캐니스터의 분리 가능한 정렬판이 저장 캐니스터 안으로 하강되어 상기 저장 캐니스터의 바닥을 형성하는데 사용되는 이 발명의 한 방법에 따라서, 천이 캐니스터안에 장전된 연료봉들이 연료봉 저장 캐니스터안에 장전되는 방식을 나타내는 도면.

제7A및 7B도는 천이 캐니스터와 저장 캐니스터 모두가 정렬 프레임에 의해 동시에 상승되는 동안 상기 정렬판이 천이 캐니스터에서 떨어져 고정 상태로 유지되는 이 발명의 두번째 바람직한 방법에 따라 이 연2봉들이 저장 캐니스터에 장전되는 방식을 나타내는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 연료봉 제거 및 합체 시스템2 : 사용제 연료푸울

3 : 봉 푸싱 조립체5 : 밀대봉

7 : 구동기구8 : 인덱서(indexer)

9 : X축 테이블10 : Y축 테이블

17a,17b : 바구니19 : 바구니 반전기구

21 : 봉 포획 격자23: 천이 캐니스터(cannister)

31 : 저장 캐니스터29 : 정렬판

39 : 상부노즐41 : 저부노즐

47 : 연료봉36 : 연료조립체

194 : 정렬판 하강기구210 : 정렬 프레임

232 : 봉 정리 조립체227 : 윈치(winch)조립체

146,148 : 뚜껑

본 발명은 일반적으로 사용이 끝난 연료봉들을 연료봉 조립체에서 제거하여 이 봉들을 저장 캐니스터(cannister)안에 최대밀도 배열로 합체시키는 시스템과 방법에 관한 것이다.

연료봉들을 핵연료봉 조립체에서 제거하는 공구설비시스템들은 종래기술에 알려져 있다.

그러한 공구들은, 사용제(使用濟) 연료봉들이 저장 캐니스터 안에 합체되어 결국 핵발전 시설의 사용제 연료 푸울에 모이도록, 상기 연료봉들을 연료봉 조립체에서 제거하는데 자주 쓰인다.

이를 위하여, 그러한 공구 설비 시스템들은 연료봉 조립체의 상부 노즐이 제거된 후에 이 조립체내의 연료봉들을 하나 이상 선택적으로 꽉 죄거나 놓아주는 봉 파지 기구를 포함하는 것이 보통이다.

그러한 봉 파지 기구들은 크레인형 기구에 연결되어 있고, 작동시에 인장력이나 견인력을 가하여 상기 조립체 밖으로 봉들을 들어올리고 이 봉들을 저장 캐니스터안에 내려놓는다.

연료봉 파지 기구의 일에가 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이손에 양도된 EPC 특허 0146808(출원 제84114384.5호)에 개시되고 청구되어 있다.

그러한 연료봉 제거 시스템들은 사용제 연료 합체공정과 관련하여 가장 흔히 사용되면서도, 제조립식 수선에 흔히 생기는 손상된 연료봉 조립체에서 소모안된 연료봉들을 제거하는데도 사용될수 있다.

불행하게도, 연료봉들을 그 각자 조립체들에서 잡아 당겨내어 제거하는 공구 설비 시스템들의 성능에는 여러가지 단점들이 있다. 그러나, 이런 단점들이 충분히 평가되기 전에 그러한 연료봉 조립체들의 구조, 작동 및 주변에 대한 간단한 배경 설명이 약간 필요하다.

일반적으로, 핵 연료봉 조립체들은 골격내에 정사각형 배열로 장착된 200-290개의 연료봉들로 구성된다. 이어서 이 지지 골격은 상부 및 저부 노즐들로 형성되어 있고, 이 노즐들은 균일하게 배열된 16-24개의 딤블관(thimble tube)들로 서로 상호 연결되어 있다. 상부 및 저부 노즐들은 8-9 평방인치이고, 딤블관들은 길이가 약13피이트이므로, 연료 조립체의 전체 형상은 대개 기다란 장방형 프리즘 형태로 되어 있다(제1도 참조). 연료봉 그 자체는 길이가 약12피이트이다. 길고 비교적 얄팍한 연료봉들이 지지 골격내에 등간격으로 이격시키기 위해서, 이 골격은 7-9개의 격자들을 포함하고, 각 격자에는 연료봉들을 수납하여 이격시키기 위해 정방향으로 배열된 개발 셀들이 있다. 이런 격자들은 맞물린 판 금속의 평편한 판들로 부터 ·달걀 운반상자(eggcrate) ·형태로 형성되는 것이 보통이고, 이런 형태는 최소한의 중량으로 이 격자들에 압축강도를 제공한다.

그러한 연료봉 조립체들이 우선 배치되어 작동하려면 크레인에 의해 원자로 코어 안으로 하강되고, 연료봉들 사이에 띄엄띄엄 배치된 중성자 흡수 제어봉들이 미끄러질수 있게 제거된다. 그 다음에, 연료봉들 사이에서 일어나는 핵반응에 의해 생긴 열을 균일하게 흡수하기 위해 가압수가 연료 조립체들이 저부 노즐들을 통해 보내어진다. 일정한 시간 주기에 걸쳐 연료봉들내의 핵연료가 고갈되므로 사용제 연료조립체를 핵 코어에서 제거하고 핵발전 설비의 사용제 연료 푸울에 그 연료봉들을 처분할 필요가 있다. 그러나 사용제 연료 푸울에서 이용 가능한 한정된 양의 저장 공간을 최대한 활용하기 위해서는 이 사용제 연료조합체가 우선 합체를 위해 푸울의 카스크(cast)장전 지역으로 보내진다. 이 푸울의 카스크 장전 지역은 길이가 대략 40피이트이며 물로 채워진다. 이 물은 보통 푸울위에 위치한 덱크 위에 서 있는 작업자들을 방사선으로부터 차폐시킨다. 일단 사용제 연료 조립체가 카스크 장전 샤프트안에 장전되면, 작업자들은 적어도 이 조립체의 상부 노즐들을 제거하고 나서, 이 사용제 연료봉들을 저장 캐니스터안에 적재하기 위해 파지기주(전술한 EPC 특허 0146808호에 개시된 기구와 가은 파지장치)를 사용하여 이 봉들 모두를 연료 조립체에서 잡아 끌어낸다.

사용제 연료봉들의 비교적 낮은 열출력 때문에, 실험적 연구결과에 의하면, 이 사용제 연료봉들이 "t삼각형" 배열(제4E도에 단면으로 나타냄)로 서로 접촉한채 평행하게 묶일 수 있다고 밝혀졌으며, 이런 3각형 배열은 봉모양 물체들 여러개를 가장 조밀하게 배열할 수 있는 것이다. 그러한 배열에서 평단면도에서 보아 이 봉들의 히전축선들은 정삼각형 코너들을 형성하는 것처럼 보이므로, 이른바 "삼각형"배열이라 한다.

이와같은 사용제 연료봉들의 3각형 배열은 유리하게도 이 봉들이 연료 조립체내에서 차지했던 용적율 50%정도 감소시키므로, 따라서 사용제 연료 푸울이 사용제 연료봉들을 2배 이상 보유할 수 있게 된다.

종래 기술의 공구설비 시스템들은 연료봉들을 사용제 연료조립체들로부터 효과적으로 제거하여 저장 캐니스터 안에 합체시킬 수 있는 것으로 알려져 있으나, 그러한 시스템들은 작동에 비용과 위험부담이 없는 것은 아니다.

예를들어, 그러한 조립체들로 부터 사용제 연료봉들을 쥐어 들어올리고 내리는 과정은 느리고 지루한 공정이다. 푸울의 카스크 장전 지역에 있는 물이 합체되고 있는 연료에서 나오는 대부분의 방사선에 대한 효과적인 차폐물이 된다고 할지라도, 덱크위의 작업자들은 합체 작업을 완수하는데 필요한 시간 길이에 주로 기인하여 잠재적으로 위험한 상당량의 방사선을 여전히 받게 된다.

추가적으로, 사용제 연료봉들이 연료봉 조립체들의 격자들 밖으로 강제적으로 끌려 나오고 있을 때 이 사용제 연료봉에 가해진 인장력으로 인하여 Zircaloy

연료피복중 비교적 깨어지기 쉬운 의측 튜브가 부서지게 되어 사용제 연료 푸울의 물이 방사능 산학 우라늄의 작은 알갱이들로 오염된다.

마지막으로, 사용제 연료봉들을 연료 조립체에서 완전히 꺼내기 위해서는 이 봉들이 사용제 연료 카스크내에서 적어도 대략 4.75m 위로 당겨 올려져야 한다.

이 봉들을 붙드는 그립퍼 기구들중 어느 것이라도 이 순간에 슬쩍 미끄러지기라도 하면, 이 봉들중 1개 이상의 푸울의 바닥으로 떨어져 깨어질수도 있다.

분명히, 연료봉 조립체에서 연료봉들을 제거하기 위한 시스템을 종래기술의 시스템들보다 안전성과 신속성에 있어서 보다 나을 필요가 있다. 이상적으로는 연료봉 제거 시스템은 현재 상업용인 연료봉 조립체의 어떤 크기나 어떤 형식에도 적용할 수 있어야 한다.

마지막으로 연료 합체 작업중에 부러지는 경우를 최소화 하기 위해서는 개별 연료봉들의 크기 차이에도 불구하고 그러한 시스템이 기계적으로는 간단하지만 매우 안전한 것이 바람직한 것이다.

요컨데, 일반적으로 말하자면, 이 발명은 연료봉 조립체내에 연료봉들은 보유하고 이격시키는 다수의 격자들이 있는 형식의 연료봉 조립체의 연료봉들을 제거하고 합체시키는 개량된 시스템 및 방법을 모두 제공하는 것이고, 각 격자는 연료봉을 감싸서 보유하고 봉 수납 셀들의 배열을 포함한다.

이 발명의 시스템은 선택된 봉을 그것을 수용하여 보유하는 각 격자 셀 밖으로 밀어내는 밀대봉을 포함하는 푸싱 조립체로 구성된다.

이 밀대봉은 선택된 봉의 끝과 결합하는 결합 수단을 가진 말단부를 포함할 수 있다.

이 발명의 광범위한 형태에 따르면, 다수의 딤블봉(thimble rod) 수단에 의해 상호 연결된 다수의 격자들이 있는 형식의 연료봉 조립체에서 연료봉들을 제거하는 시스템이 있는데, 상기 각 격자는 연료봉 수납 셀들의 배열을 포함하고 각 셀은 연료봉을 수용하여 보유하고, 상기 시스템은 소정 연료봉 수납셀 밖으로 소정 연료봉을 밀어내는 푸싱 조립체로 구성되고, 상기 시스템은 수평기부판 위의 위치 조정기구를 특징으로 하며, 상기 위치 조정기구는 내리 눌려질 소정 연료봉상에 상기 밀대봉을 정렬시키기 위한 X및 Y축선좌표들을 선택하는 수단을 구비하고, 상기 밀대봉에는 연료봉 상부부위와 맞물리는 결합수단이 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 결합수단은 연료봉의 테이퍼 단부를 수용하는 요흠부를 포함한다.

격자의 셀들을 통해 밀대봉이 잘 삽입되게 하려면, 밀대봉의 직경이 상기 소정 연료봉의 직경보다 작게 만들어지는 것이 좋다.

추가로, 상기 밀대봉은 연료봉의 익부를 형성하는 Zircaloy

관보다 상대적으로 더 뻣뻣한 구조를 가질수도 있다. 바람직한 실시예에서, 속이 찬 스테인레스강으로 된 봉이 사용된다.

격자들이 셀들을 통해 상기 밀대봉을 선택적으로 돌출시키거나 철회시키기 위하여, 상기 푸싱 조립체는 상기 밀대봉의 말단부에 장착된 랙(rack), 이 랙과 맞물리는 피니언, 그리고 이 피니언을 구동시키는 가역모터 수단으로 형성된 구동 수단을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 모터 수단은 표준품 공압식 너트러너(nut runner)이다. 소정 연료봉 위에 밀대봉을 적절히 위치시키기 위해서, 상기 푸싱 조립체는 기부판에 대해 미끄럼 운동할 수 있는 X축 테이블 Y축 테이블을 갖춘 인덱서(indexer)를 더 포함할 수 있다.

이 인덱서는, 상기 테이블들이 밀대봉을 정확하게 위치시키기 위해 "앉혀가는 너트" 방식으로 움직일 수 있도록 각 테이블내의 보어에 맞물리는 수동회전식의 나사진 봉으로 형성된 X및 Y위치 조정 기구들이 더 있다.

이 발명의 시스템은 연료봉 조립체를 편리한 작업위치로 올리고 내리는 승강기를 더 포함한다. 이 승강기는 그 위에 회전할 수 있게 장착되어 연료 조립체를 수용하고 보유하는 바구니가 달린 운반대와, 연료 조립체의 상부 및 저부 노즐들에 쉽게 접근하여 이 노즐들의 제거를 용이하게 하도록 바구니를 선택적으로 뒤집어 주는 반전 기구를 포함하는 것이 바람직하다.

밀려나온 봉들이 연료 조립체의 저부를 통해 완전히 미끄러져 사용제 연료 푸울의 마루위로 떨어지는 것을 막기 위해, 상시 시스템은 또한 다수의 봉 수납셀들이 있는 격자 형태의 봉 포획 수단을 포함하고, 상기 각 봉 수납셀은 그안에 수납된 어떤 봉과도 마찰 결합하는 스프링 클립들을 포함한다.

상기 밀려나온 봉들을 조밀하게 배열하려면, 상기 시스템은 상기 봉들을 조밀한 3각형 배열로 집중시키는 천이 캐니스터를 더 포함한다. 바람직하게 상기 천이 캐니스터에는, 격자의 셀들과 정렬하여 상기 봉 포획수단을 형성하는 다수의 봉 안내관들이 있는 입구단부와, 상기 봉 안내관들이 밀집배열로 함께 모이게 되는 출구단부가 있다. 상기 모아진 단부들은 서로 더욱 가까이 결합되도록 형철로 구부려질수 있다. 추가로, 천이 캐니스터를 통과하는 연료봉들을 가능한한 조밀하게 묶인 배열로 안내하기 위한 안내선들이 안내도관들의 하부 단부들을 따라 용접될수 있다. 이 천이 캐니스터는 하나의 연료봉이거나 다수의 연료봉들을 한꺼번에 합체시킬 수 있다.

상기 천이 캐니스터의 바닥은 상기 밀려나온 봉들을 조밀하게 묶인 배열로 합체시키도록 천이 캐니스터의 레이퍼 형상과 협동하는 분리가능한 정렬판으로 형성될 수 있다.

이 정렬판은 상기 밀려나온 연료봉들이 천이 캐니스터의 안내관들을 통해 보내질적에 이 연료봉들의 저부 경사진 단부들을 수용하기 위한 다수의 밀집배열된 요흠부들을 포함하는 것이 바람직하다.

이 발명의 방법에 있어서, 상기 정렬판은 저장 캐니스터의 상부 개방 단부위로 정렬되도록 위치된다. 이 발명의 바람직한 한가지 방법에 있어서, 상기 정렬판은 천이 캐니스터의 바닥에서 분리되어 저장 캐니스터의 상부 개방 단부 안으로 하강된다. 상기 봉들의 하중 때문에, 이 정렬판이 저장 캐니스터의 하부 단부에 이를때까지 봉들은 정렬판을 따라 아래로 미끄러지게 된다.

이 바람직한 방법에 있어서, 주변에 위치한 연료봉들과 결합하여 이 봉들을 저장 캐니스터 안으로 밀어넣는데 탄력적인 로울러들이 사용될수 있다.

이 발명의 두번째 방법에 있어서, 저장 캐니스터와 천이 캐니스터는 수직운동 가능한 정렬 프레임 위해 정착되지만, 상기 정렬판은 정지 상태로 보유된다. 이런 특별한 방법이 이용되면, 이 시스템에는 한데 얽히거나 그렇지 않으면 천이 캐니스터에 들어박히는 어떤 연료봉들을 밀어내는 역할을 하는 다수의 정리봉들로 형성된 봉 정리 조립체가 더 설치될수 있다. 상기 연료봉들이 인장력보다는 압축력을 받기 때문에, 더우기 연료봉들이 시스템의 작업중에 어떤 지점에서 위로 올려지는 것이 아니라 오히려 사용제 연료 푸울의 바닥을 향해 아래로 계속해서 보내지기 때문에 이 발명의 연료봉 제거 시스템은 종래기술의 공구설비 시스템들보다 더 안전하고 더 믿을만한 방식으로 연료봉들을 연료조립체로 부터 제거하여 합체시킬 수 있다. 가장 중요하게도, 이 시스템은 조작자들에게 노출될 방사선 량을 극소화시키도록 공지된 종래 시스템들에서보다 더 빠른 속도로 그러한 연료봉들을 제거하여 합체시키고, 공지된 종래 시스템들에서 보다 더 간단하고 더 안정한 기계적 시스템에 의해 조작될수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 이 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서는 바람직한 실시예의 연료봉 제거 및 합체시스템(1)의 주요 부품들이 도시되어 있고, 이 시스템(1)은 원자력 발전 시설내의 사용제 연료 푸울(2)의 카스크 장전지역에 설치되어 있는 것 같다. 일반적으로 이 시스템(1)은 연료봉들을 연료 조립체 밖으로 밀어내는 봉 푸싱 조립체(3), 연료 조립체를 봉 푸싱 조립체(3)에 대해 편리한 작업위치로 수직으로 배치시키는 연료 조립체 포지셔너(positioner)(12), 연료조립체 밖으로 밀어낸 연료봉들을 잡는 봉 포획 격자(21), 그리고 상기 연료봉들을 저장 캐니스터(31)내에 합체된 형태로 집중시키는 천이 캐니스터(23)로 구성된다.

이 봉 푸싱 조립체(3)는 밀대봉(5)(단1개, 2개 또는 여러개로도 가능함), 밀대봉(5)을 선택적으로 돌출시키거나 철회시키는 전동식 구동기구(7), 그리고 인덱서(8)로 형성된다.

이 인덱서(8)는 가동 X축 테이블(9), 가동 Y테이블(10), 그리고 밀대봉(5)의 봉 결합단부를 연료봉 조립체내의 소정 연료봉위로 놓는 고정 기부판(11)으로 형성된다.

연료 조립체에 포지셔너(12)는 수직으로 움직일 수 있는 운반대(15)가 있는 승강기(13)을 포함하고, 이 운반대(15)는 샤프트에 의해 이 운반대(15)에 회전 연결된 2개의 장방형 바구니들이(17a)(17b)이 있다. 각 바구니(17a)(17b)의 장방형 내부의 치수는 최소한 느슨한 공간으로 연료봉 조립체를 담을 수 있게 되어 있다. 연료 조립체 포지셔너(12)는 바구니들이(17a)(17b)을 운반대(15)에 연결하는 회전 샤프트를 회전시키는 구동봉(도시안됨)에 연결된 위업기어(worm gear)가 있는 기어열을 포함하는 바구니 반전기구(19)를 더 포함한다. 이 바구니 반전기구(19)에 의해서 그 안에 담긴 연료 조립체들을 선택적으로 뒤집을 수 있게 된다. 나중에 더 자세히 설명되겠지만, 이 연료 조립체들을 뒤집을수 있기 때문에 이 연료 조립체들의 어느 한끝에 있는 상부 및 저부 노즐들의 제거가 크게 쉬워지고, 따라서 노즐들 사이에 담긴 연료봉들에 접근이 허용된다.

상부 및 저부 노즐들이 그 안에 든 연료 조립체에서 제거된 후에, 봉 포획 격자(21)는 연료 조립체 포지셔너(12)의 바구니들(17a)(17b)중 어느 한개나 둘 모두의 바닥에 뗄수 있게 연결할 수 있다. 봉 포획 격자(21)는 상기 봉들이 사용제연료 푸울(2)의 밑바닥을 향해 아래로 각 연료 조립체 밖으로 밀려날 적에 푸울(2)의 딱딱한 콘크리트 바닥위에 떨어져 손상되지 않도록 상기 봉들 위로 저항력을 가하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여, 상기 봉 포획 격자는 봉 수납 셀들의 배열을 포함하고, 각 셀에는 연료봉이 셀을 통해 밀릴때 이 연료봉과 마찰결합하는 1개이상의 스프링 클립들이 있다.

이 시스템(1)의 천이 캐니스터(23)는 연료 조립체들 밖으로 상기 봉 포획 격자(21)를 통해 밀려나온 연료봉들을 수용하는 입구단부(25)와, 바람직하게 이 연료봉들을 조밀하게 합체된 배열로 저장 캐니스터(31)안으로 집중시키는 제거 가능한 정렬판(29)에 의해 덮힌 출구단부(27)을 포함한다. 나중에 더 상세히 설명되겠지만, 천이 캐니스터(23)는 개방 단부들이 봉 포획 격자(21)의 셀들과 정렬하여 있는 안내관들의 오므라든 배열에 의해 그 목적을 달성한다.

연료봉 제거 작업중에 천이 캐니스터(23)의 위치 조정을 쉽게 하기 위해서, 이 시스템(1)은 상,하부 평행레일들이 있는 프레임(32)을 더 포함한다. 상기 하부 레일들은 푸싱 조립체(3)의 작업중에 어느한 바구니(17a)(17b)밑에 천이 캐니스터(23)를 보유하고, 상부 레일들은 모든 연료봉들이 특정 연료 조립체 밖으로 완전히 밀려난 후에 저장 캐니스터(31)위로 캐니스터(23)를 지지한다. 마지막으로, 시스템(1)은 시스템 조작원이 들어설수 있는 작업대(33)를 포함한다. 바람직하게 이 작업대(33)는 작업자들이 사고로 사용제 연료 푸울(2)안에 떨어지는 것을 막아주는 1개 이상의 손잡이 레일들(34)과, 연료조립체 포지셔너(12), 캐니스터(23), 저장 캐니스터(31) 및 프레임(32)을 그 처음 설치중에 푸울(2)내의 제자리에 위치시키는 트롤리(trolley)형 크레인(35)를 포함한다.

시스템(1)의 일반적인 목적은, 당기는 작용보다는 미는 작용을 통해 사용제 연료봉들을 연료 조립체(36)로부터 제거하고 합체시키는 것이다. 일반적으로 그러한 연료 조립체들(36)은 일렬의 딤블관들(43)에 의해 저부 노즐(41)에 연결된 상부노즐(39)로 형성된 지지 골격을 포함한다. 다수의 격자들(45)이 딤블관들(43)의 종축선들을 따라 균일하게 이격되어 있다. 이어서, 각 격자(45)는 "달걀운반상자"배열로 형성된 다수의 맞물린 장방형 판금속 조각들로 형성되어 있어 격자모양의 봉 수납 정방형 셀들을 형성한다. 이 봉수납 셀들은 상부 및 저부 노즐(39)(41) 사이에 포획되는 조립체(36)의 연료봉들(47)을 등간격으로 이격시켜 지지하는 역할을 한다.

이 발명의 방법에 있어서, 상부노즐들(39)은 2개의 연료 조립체들(36)에게 제거된다. 그리고 나서 이 조립체들(36)은 푸울(2)의 밑바닥에서 위로 들어올려져 연료 조립체 포지셔너(12)의 바구니들(17a)(17b) 안으로 끼워진다. 상부 뚜껑들(제6A및 6B도에 도시함)이 바구니들(17a)(17b)의 꼭대기들 위에 분리 가능하게 정착되고, 두 바구니들이 바구니 반전기구(19)에 의해 180°회전된다. 그리고 나서 저부 뚜껑들(제6A 및 6B도에 도시함)이 제거되어 시스템 조작원이 각 연료 조립체(36)의 저부 노즐들(41)에 접근할수 있게 한다. 시스템 조작원은 긴 손잡이가 달린 렌치(werch)로 저부노즐(41)을 각 연료 조립체(36)에서 제거한다. 그리고 나서 시스템 조작원은 연료 조립체(36)의 각 바구니(17a)(17b)의 저부단부위로 봉 포획 격자(21)를 분리 가능하게 연결하고, 바구니들(17a)(17b)을 바구니 반전기구(19)로 180°회전시켜 조립체(36)를 직립 위치로 재위치시킨다. 그 다음에 각 바구니(17a)(17b)의 상부 뚜껑들이 홱열려 각 조립체(36)의 연료봉들(47)에 접근이 가능하게 한다. 그리고 나서 천이 캐니스터(23)는 제1도에 도시한 대로 바구니들(17a)(17b)중 하나의 봉 포획격자(21)바로 밑의 제자리에 배치된다.

그러면 이제 시스템 조작원(1)은 사용제 연료봉들(47)을 연료 조립체(36)에서 제거하기 시작한다. 이를 위해서, 인덱서(8)의 X축 테이블(9)과 Y축 테이블(10)위의 핸들들을 돌려 밀대봉(5)의 말단부를 소정 연료봉 위로 놓으면 된다. 일단 밀대봉(5)이 소정 연료봉(47)에 놓이면, 밀대봉(5)을 아래로 돌출시켜 연료봉(47)을 조립체(36)내에 감싸고 있는 각 봉 수납격자 셀들 밖으로 이 봉을 밀어내기 위하여 구동기구(7)가 작동된다. 그 동안에 연료봉은 봉 포획 격자(21)을 통해 천이 캐니스터(23)의 입구단부(25)에 위치한 안내관의 개방단부 안으로 미끄러져 들어가고, 이 입구단부에서 연료봉은 결국 비교적 더 작은 출구단부(27)를 향해 집중되게 된다.

바구니(17a)에 담긴 연료 조립체(36)의 지지 골격 밖으로 연료봉들(47) 모두가 완전히 밀려날때까지 상기 방법이 반복된다.

제6C도에 도시된 이 발명의 한가지 방법에 있어서, 출구단부(27)가 저장 캐니스터(31)의 상부 개방 단부위에 있는채 천이 캐니스터(23)를 제1도의 가상선 위치로 들어올리는데 크레인(35)이 사용된다. 그리고 나서, 천이 캐니스터(23)의 바닥을 덮은 정렬판이 정렬판 하강기구(194)(제6C도에 도시함)에 의해 저장 캐니스터(31)의 개방 단부 안으로 하강된다. 이 정렬판 하강기구(194)에는, 주변에 위치한 연료봉들이 이와같은 장전작업중에 한데 얽히지 않게 하기 위하여 정렬판(29)이 하강될적에 이 연료봉들과 결합하여 이 봉들을 내리 누르는 탄려적인 4개의 로울러들(208a, 208b, 208c, 208d)이 직교하게 배치되어 있다(그중 208d는 도시되지 않음).

제7A및 제7B도에 도시한 이 발명의 다른 방법에 있어서, 천이 캐니스터(23)를 정렬 프레임(210)의 상부 부위안으로 저장 캐니스터(31)위에 들어올리는데 크레인(35)이 사용된다. 이 정렬판(29)은 천이 캐니스터(23)의 바닥에서 분리되고 지지기동(220)에 부착된다.

정렬프레임(210)이 제7B도에 나타난 위치로 수식 상승되는 반면에, 정렬판(29)는 저장 캐니스터의 개방단부를 연료봉들(47)위로 끌어당기기 위해 정지상태로 보유된다. 다수의 정리봉들(234)이 있는 봉 정리 조립체(232)는 어떤 연료봉들이 한데 얽히거나 그렇지 않으면 들어박히는 것을 막기 위해 천이 캐니스터(23)위에 마련될 수 있다.

상술한 두가지 방법들에 있어서, 정렬판(29)은 시간을 절약하기 위해 천이 캐니스터(31)에 남아 그 바닥판을 형성한다. 연료봉들(47)이 천이 캐니스터(23)에서 저장 캐니스터(31)안으로 장전되고 있는 동안에, 다른 천이 캐니스터(도시안됨)는 바람직하게 바구니(17b)밑에 놓여 있어 시스템 조작원이 다른 연료 조립체(36)에 대해 봉 밀기 작업을 시작할수 있도록 한다.

상기 방법을 완료했을적에, 두 조립체들의 사용제 연료봉들(47)은 두 연료 조립체들(36)내의 연료봉들(47)배열 용적의 단지 약 절반을 취하는 조밀한 3각형 배열로 저장 캐니스터(31)안에 합체된다.

이제 제2A,2B및 2C도를 참조하면, 시스템(1)의 푸싱조립체(3)은 인덱서(8)위에 위치한 기단부(50)와, 인덱서(8)밑에 위치한 말단부(52)를 포함한다. 전술한 구동기구(7)는 밀대봉(5)의 기단부(50)의 종축선을 따라 용접되거나 연결된 렉(54)을 포함한다. 이 랙(54)은 다수의 등간격 기어치들(56)을 포함한다. 렉(54)의 치들(56)과 교합하는 기어치들(60)이 있는 피니언(58)도 포함된다.

자축(61)이 피니언(58)의 회전축선을 통해 뻗어있다. 자축(61)은 U형 브래킷(62)의 다리들을 가로질러 회전 가능하게 장착된다. 이어서 이 브래킷(62)은 밀대봉(5)의 기단부를 감싸는 관형하우징(63)에 연결된다. 관형하우징(63)의 상단부는 크레인(35)과 같은 크레인의 갈고리에 걸리는 죔출(64)로 끝난다.

하우징(63)은 밀대봉(5)의 기단부(50)를 하우징(63)내에 동심정렬 상대로 유지하기 위한 상,하 안내부싱(bushing)들 (65a)(65b)을 더 포함한다.

가역모터(66)은 밀대봉(5)을 돌출시키고 철회시키기 위해 피니언(58)에 결합된다. 바람직한 실시예에서, 이 가역모터(66)는 출력샤프트(68), 공기모터(70), 압축공기를 모터(70)에 보내는 호오스(72)및 제어 핸들(74)를 포함하는 여러개의 시판 니트 드라이버들중 어느 하나일 수 있다.

밀대봉(5)의 말단부(52)는 소정 연료봉(47)의 끝과 결합하는 결합선단(77)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 결합선단(77)에는 연료봉(47)의 테이퍼 단부(48)에 형상적으로 보족적인 절두원추형 요흠부(79)가 있다. 그와같이 보족적인 요흠부(79)를 제공하므로써, 밀기 작업중에 밀대봉이 연료봉(47)의 단부에서 미끄러지는 일이 방지된다. 추가로, 밀대봉(5), 말단부(52)의 직영 D₁은 연료봉 직경 D₂보다 바람직하게 더 작게 되어 있어, 밀대봉(5)이 연료 조립체 격자들(45)의 봉 수납체들의 측면들을 스치지 못하게 한다. 마지막으로, 이 밀대봉(5)은 속이 꽉찬 제307호 스레인 레스강과 같이, 대부분의 연료봉들(47)의 관형 케이싱을 형성하는 Zircaloy

보다 실질적으로 더 뻣뻣한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그와같이 비교적 뻣뻣한 구조로 형성된 밀대봉(5)은 밀기 작업중에 옆과 옆으로 휘어지는 것에 저항하게 되는데, 이러한 휘어짐으로 인하여 밀대봉(5)의 말단부(52)가 연료조립체 격자들(45)의 봉 수납셀들에 대해 불필요하게 스쳐지나가게 될수도 있다.

결합수단(77)은 여러가지 형태들이 가능하지만, 이런 절두원추형 요흠부(79)로 인하여, 밀기 작업의 발동행정중에는 연료봉(47)의 테이퍼 단부위로 결합하지만, 밀대봉이 밀기 행정의 완료후에 쑥들어가면 상기 테이퍼 단부(48)로부터 완전히 분리될수 있는 구조물이 얻어진다. 매끄러운 선단(77)인 경우에는, 밀대봉(5)의 밀기 행정과 복귀행정 모두에서 연료 조립체 격자들(45)의 봉수납셀들에 대해 선단(77)이 얽히거나 문질러지는 것을 막기가 쉬워진다.

푸싱 조립체(3)는 이 발명의 연료 합체 방법의 봉 제거부분을 촉진하기 위해서 2개 이상의 밀대봉들(5)을 포함할수도 있다. 푸싱 조립체(3)의 그와같이 다른 실시예에 있어서, 평행하게 배열된 2개 이상의 밀대봉들(5)은 단일 구동기구(7)에 연결될수 있다. 이 봉들을 평행하게 유지시키기 위해서, 2개 이상의 안내보어(bore)들이 있는 판(도시안됨)이 인덱서(8)의 X축 테이블(9)밑에 브래킷(bracket)에 의해 정착될 수 있다.

제2C도는 푸싱 조립체(3)의 인덱서(8)를 나타낸다. 인덱서(8)의 X축 테이블(9)은 구동기구(7)의 관형하우징(63)의 바닥단부를 수용하는 장착 슬라이브(85)를 포함한다. 두가지 이유 때문에, 관형 하우징(63)의 바닥단부와 인덱서(8)의 장착 슬리이브(85)사이가 미끄러지는 신축 자재한 끼워 맞춤이 바람직하다.

첫째로, 구동기구(7)와 인덱서(8) 사이에 그와같이 수직운동 가능한 이음매를 두면, 밀대봉(5)과 연료봉(47)사이가 오정렬된 경우에 가역모터(66)가 연료봉(47)을 우연히 구부려 부러뜨리는 것을 막아준다. 중력은 정상적으로 인덱서(8)의 슬리이브(85)내에 구동기구(7)를 고정시키는 작용을 한다. 그러나, 밀대봉(5)이 밀기 작업중에 얽히거나 그렇지 않으면 보통을 넘게 저항을 받기 시작하면 하우징(63)의 바닥 단부가 슬리이브(85)내에 치켜 올라가서 오작동 상태를 시스템 조작원에게 주지시켜 준다.

둘째로, 시스템(1)의 이와같은 두 요소들 사이에 그와같이 간단하고 신축자제한 이음매를 사용하면, 사용제 연료푸울(2)내에 푸싱 조립체(3)를 처음 실시하는 것이 빨라지고 쉬워진다.

인덱서(8)의 X축 테이블(9)은 테이블(9)의 나사진 보어(92)내에 결합되는 나시진 봉(90)으로 형성된 X축 위치 조정기구(88)를 포함한다. 이 나사진 봉(90)은 1쌍의 장착 브래킷들(94a)(94b)에 의해 X축 테이블(9)의 종축선을 따라 회전 가능하게 장착된다. 스핀들(98)이 있는 핸들(96)이 상기 나시진 봉(50) 한끝에 설치된다. 시스템 조작원이 스핀들(98)을 시계방향이나 반시계방향으로 돌리면, X축 테이블(9)은 핸들(96)쪽이나 이 핸들과 반대쪽으로 Y축 테이블(10)을 가로질러 미끄러진다.

시스템 조작원이 X축 테이블(9)을 한 격자셀에서 다른 격자셀로 이동시키는 것을 돕기 위해, 격자 셀 위치들에 상응하는 섹인선들이 있는 눈금이 도시된 테이블(9) 하부 좌측면을 가로질러 마련되어 있다.

Y축 테이블(10)의 종축선을 따라 부드럽게 활주하는 것을 보장하기 위해, X축 위치 조정기구(88)는 상기 나사진보어(92)에 평행한 X축 테이블(9)내의 매끄러운 보어(102)를 통해 돌출하는 안내봉(100)을 포함하기도 한다.

이 안내봉(100)은 장착 브래킷들(104a)(104b)에 의해 Y축 테이블(10)을 가로질러 장착된다. 마지막으로, X축 테이블(9)은 장착 슬리이브(85)의 바로 밑에 위치하여 밀대봉(5)의 자유 통과를 허용하는 안내슬롯(106)을 포함한다.

마찬가지로, Y축 테이블(10)은 전술한 X축 위치 조정기구(88)와 구조상 유사한 Y축 위조 조정기구(108)를 포함한다. 기본적으로 이 기구(108)은 X축 위치조정기구(88)의 나사진 보어(90)에 대해 직교하게 배치된 나사진 보어(112)에 결합되는 나사진 봉(110)으로 형성된다. 이 나사진 봉(110)은 도시된 대로 장착 브래킷들(114a)(114b) 위로 회전 장착되고, 스핀들(118)이 있는 핸들(116)을 포함한다.

시스템 조작원은 스핀들(118)을 시계방향이나 반시계방향으로 돌려 X축 테이블(10)을 핸들(116)쪽이나 이 핸들 반대쪽으로 활주시킬수 있다. Y축 테이블(10)과 기부판(11)사이가 걸림없이 확실히 활주하도록, 상기 나사진 봉(110)에 평행하게 1쌍의 안내봉들(120)(121)이 설치된다. 이 안내봉들(120)(121)은 Y축 테이블(10)에 도시한 위치들에 있는 보어들(122)(123)을 통해 뻗어있고, 브래킷들(124a)(124b)(125a,125b)에 의해 각각 기부판(11)위에 고정된다.

제1.6A 및 6B도는 시스템(1) 연료 조립체 포지셔너(12)를 예시한다. 전술한 대로, 연료 조립체 포지셔너(12)는 1쌍의 바구니들(17a)(17b)이 연결되어 있는 운반대(15)를 수직으로 이동시키는 승강기(13)을 포함한다. 이 승강기(13)은 카스크 장전지역의 한 벽을 따라 수직으로 정착된 1쌍의 평행 안내레일들(126a)(126b)을 포함한다. 작업대(33)바로 밑 평행 안내레일들(126a,126b)의 꼭대기에 모터 및 전동유니트(127)가 장착된다.

이 모터 및 전동 유니트(127)의 출력측은 1쌍의 평행한 케이블 길이들(129a)(129b)을 감아 올리거나 풀수 있는 드럼(128)에 기계적으로 연결된다. 이 두 케이블 길이들(129a)(129b)의 단부들은 운반대(15)의 상자형 프레임(132)의 꼭대기에 연결된다. 운반대 프레임(132)은 승강기(13)의 평행안내 레일들(126a)(126b)의 내측플랜지들내에 포획된 1쌍의 상부 휘일들 및 저부 휘일들(134a)(134b)(136a,136b)을 포함한다.

전술한 바구니 반전기구(19)는 운반대(15)의 바닥 근처에 장착되고, 그 회전축(142)이 도시되어 있다. 반전기구(19)에 대한 완전한 설명과, 승강기(1), 운반대(15)및 바구니들(17a)(17b)에 관한 여러가지 다른 세부사항들은 "핵연료봉 조립체를 위한 개량된 재구성 및 수리 시스템"으로 1987. 9. 17자 출원되고 웨스팅하우스 일레트릭 코오포레이숀에 양도된 EPC 특허원 제87113619.8호에 나와있고, 그 전체 명세서가 여기서 참고된다. 회전축(142)이 장착된(144)에 의해 맨뒤 바구니(17b)위로 장착된다. 추가로 각 바구니(17a)(17b)는 상부 뚜껑(146)과 저부 뚜껑(148)을 포함한다(바구니(17b)만을 참조해서 도시함).

바람직한 실시예에서, 상부 및 저부 뚜껑들(146)(148)은 바구니들(17a)(17b)에 분리 가능하게 연결된다. 추가로, 상부뚜껑(146)은 연료 조립체(36)가 바구니들안에 장전된 후에 이 바구니들(17a)(17b)의 상단부들에서 일어날수 있는 어떤 느슨한 공간도 유리하게 제거하는 축방향 클램프(clamp)(15)를 포함한다.

그러한 느슨한 공간을 제거하게 되면 연료 조립체들(36)의 상부 또는 저부노즐들(39)(41)에 접근이 가능하도록 이 바구니들(17a)(17b)이 뒤집혀질때 연료 조립체가 바구니들(17a)(17b)안에서 미끄러지지 않게 된다.

제3A및 3B도는 시스템(1)의 봉 포획격자(21)의 구조와 작동을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 봉 포획격자(21)는 연료조립체들(36)에 사용되는 격자들(45)과 구조상 매우 유사하다. 그러한 격자들은 내부에 다수의 정방향 봉 수납셀들(153)을 포함한다.

셀들(153)의 4벽돌 각자는 셀(153)에 삽입된 어떤 연료봉(47)에 중심조정력을 가하는 스프링 클립(155a-155d)를 포함한다.

그러나, 격자들(45)과는 달리, 봉 포획격자(21)의 스프링 클립들(155a-155d)은 그들의 각 셀들의 중심들에 충분히 근접하게 뻗어 있으므로, 어느 한 셀(153)내에 담긴 어떤 연료봉(47)에도 확실한 저항력이 가해진다.

그러므로, 연료봉(47)이 제3A도에 도시한 대로 연료조립체(36)를 통해 밀리면 봉 포획격자(21)는 봉(47)위로 확실한 보유력을 가하여, 봉(47)이 사용재 연료 푸울(2)의 딱딱한 콘크리트 바닥에 떨어져 부딪히지 않게 한다. 봉 포획격자(21)는 그 외부에서 이 격자를 바구니들(17a,17b)의 바닥전부위에 분리가능하게 장착하는 1쌍의 평행브래킷들(156a, 156b)을 포함한다.

제4A,4B,4C,4D 및 4E도는 시스템(1)의 천이 캐니스터(23)를 나타낸다.

일반적으로 천이 캐니스터(23)는 매우 얕게 경사진 피라미드 구조물을 형성하도록 단면이 정사각형이나 그 꼭대기에서 바닥까지 약간 테이퍼가 지는 하우징(159)으로 형성된다.

1쌍의 대항 장착 러그(lug)들 (161a)(161b)이 도시된 위치에서 하우징(159)의 윗끝에 장착되는 것이 바람직하다.

이러한 장착 러그들(161a,161b)에 의해 캐니스터(23)는 제1도에 도시한 위치에서 프레임(32)의 평행 바아(bar)들 사이에 매달려 있게 한다.

원한다면, 캐니스터(23)가 프레임(32)의 레일들을 따라 쉽게 구를수 있도록 작은 바퀴들(도시안됨)이 장착 러그들(161)의 저단부들에 장착될수도 있다. 하우징(159)의 저단부는 크레인(35)의 갈고리에 걸릴수 있는 하부러그(163)을 포함한다.

제4A,4B,4C도에 도시한 대로, 천이 캐니스터(23)는 봉 포획격자(21)로 부터 수용된 연료봉들(47)을 보다 조밀한 배열로 집중시키는 다수의 봉 안내관들(165)을 포함한다. 캐니스터(23)의 입구단부(25)에서, 이 안내관들(165)은 봉 포획격자(21) 셀들(153)의 구성에 꼭 맞게 배열되어 있다. 안내관들(165)의 윗끝들을 이 셀들(153)과 정렬하게 유지키시기 위해서, 캐니스터(23)의 맨위 입구단부에(25) 격자판(167)이 설치된다.

이 격자판(167)은 안내관들(165)의 윗끝들을 보내어 원하는 배열로 이격시키는 다수의 보어들(168)을 포함한다. 그와 대조적으로, 캐니스터(23)의 출구단부(27)에서는, 안내관들(165)의 저단부들은 제4D및 4E도에 도시한 대로, 가능한한 가장 조밀한 배열로 함께 모아진다. 그러한 배열은 어떤 3개의 인접한 판단부드의 중심선들이 도시한바 대로 정삼각형을 이룬다는 것을 특징으로 한다. 안내관들(165)의 저단부들 사이의 공간을 최소화 시키기 위하여, 이 저단부들 각각은 육각형 모양으로 모서리가 잘릴수 있다. 최종 장전 작업중에 흔히 일어나듯이 관들(165)을 통해 미끄러지는 연료봉들(47)을 추가로 안내하기 위해서 여러가지 짧은 길이의 안내선(168)이 이 안내관(165)의 바닥 모서리들 위에 용접될수 있다.

제5A 및 5B도는 시스템(1)의 정렬판(29)을 나타낸다. 이 발명의 방법에 대하여 더 상세히 설명되겠지만, 처음에 정렬판(29)은 천이 캐니스터(23)의 바닥을 형성하나 결국에는 저장 캐니스터(31)의 바닥을 형성한다. 두가지 경우에, 정렬판(29)의 주요 기능은 사용재 연료봉들(47)을 가능한한 밀집배열로 배열하여 유지하는 것이다. 이를 위해, 정렬판(29)은 연료봉들(47)의 테이퍼형 단부들(48)과 형상에 있어서 보족하는 다수의 절두원추형 요흠부들(170)을 포함한다. 이 요흠부들(170)을 안내관들(165)의 저단부들과 정렬될수 있게 하기 위하여 이 요흠부들(170)은 3각형 핏치(pitch)를 갖도록 배열된다.

바닥이 결국 정렬판(29)에 의해 형성되는 저장 캐니스터(31)를 통해 냉각수가 흐를수 있게 하기 위하여, 다수의 냉각보어들(172)이 도시된 대로 설치된다.

추가로, 정렬판(29)이 천이 캐니스터(23)의 바닥 안으로 삽입되거나 저장 캐니스터(31)의 상부 개방 단부를 통해 삽입될때의 높이를 유지하는 것을 돕기 위하여, 정렬판(29)은 안내 플랜지(174)에 의해 경계 지워진다. 판(29)의 바닥 모서리는 저장 캐니스터(31)의 개방 단부를 통해 판(29)이 삽입되는 것을 쉽게 하는 테이퍼(175)로 끝난다.

제1및 6C도는 시스템(1)의 저장 캐니스터(31), 프레임(32), 및 안내판 하강기구(194)를 나타낸다.

일반적으로 저장 캐니스터(31)는 정사각형 단면의 장방형 하우징(176)으로 형성되고, 그 내경은 천이 캐니스터(23)의 출구단부(27)과 거의 같은 크기이다. 안내 플랜지(178)가 장방형 하우징(176)의 맨위 모서리를 경계 짓는다.

안내플랜지(178)는 정렬판(29)의 전술한 테이퍼 부위(175)와 협동하여, 정렬판(29)를 캐니스터(31)의 맨윗 끝 안으로 삽입하는 것을 돕는다.

시스템(1)의 프레임(32)은 3세트의 평준화패드(pad)들을 포함한다. 이 평준화 패드를 각각은 시계 방향이나 반시계 방향으로 돌려지므로써 프레임(32)의 받침대에 대해 올려지거나 내려질수 있다. 이 프레임(32)은 제6A 및 6B도에 도시된 위치들에서 천이 캐니스터(23)를 지지하는 1쌍의 평행한 하부 지지레일들(187a)(187b)을 더 포함한다. 평행한 지지 레일들(187a)(187b)사이의 간격은, 전술한 상부 장착 러그들(161)이 도시한 바와같이 이 레일들의 위에 걸치도록 정해진다. 프레임(32)은 또한 1쌍의 평행한 상부 지지레일들(189a,189b)를 포함한다. 전술한 하부 지지레일들(187a,187b)과 똑같은 방식으로 이 레일들(189a,189b)은 천이 캐니스터(23)가 위에 걸치도록 서로 이격되어 있다. 이 상부 지지레일들(189a,189b)은 안내판 하강기구(194)에 대해 천이 캐니스터(23)를 특정위치에 고정시키기 위한 1쌍의 러그 슬롯(lug slot)들 (191a,191b)을 더 포함한다.

안내판 하강기구(194)는 차축(198)이 있는 이중케이블 리일(reel)(196)과, 리일의 양끝에 위치한 1쌍의 케이블 드럼들(199a,199b)로 형성된다. 차축(198)은 1쌍의 L형 브래킷들(200a,200b)사이에 회전 장착된다. 도시된 바와같이 회전 차축(198)의 한끝에 손잡이(202)가 달려있다. 각 케이블 드럼(199a, 199b)주위에 케이블(204a)(204b)이 각각 감긴다. 이 케이블들(204a)(204b)은 풀리 조립체들(206a)(206b)에 분리 가능하게 연결되고, 이 풀리 조립체들(206a)(206b)은 대향 지점들에서 정렬판(29)의 안내 플랜지(174)에 연결된다. 작동시에, 천이 캐니스터(23)의 출구단부(27)가 저장 캐니스터(31)의 맨 윗끝 위에 배치된 후에 시스템 조작원은 안내판 하강기구(194)의 손잡이(202)를 돌린다. 그러면, 천이 캐니스터안에 담긴 정렬판(29)가 연료봉들(47)이 최대 밀도 배치로 저장 캐니스터(31)안으로 떨어지게 된다.

이 정렬판(29)이 판 정지구(180a,180b)에 부딪힐때 이 판(29)의 하향운동이 정지되고, 이때 판(29)은 저장 캐니스터(31)의 바닥이 된다. 외부 위치한 연료봉들(47) 모두가 저장 캐니스터(31)안으로 제자리에 부드럽게 낙하하는 것을 보장하기 위해서, 4개의 로울러 조립체들(208a-208d)(그중 208a, 208b, 208c만이 도시됨)이 도시된 위치들에서 천이 캐니스터(23)의 출구단부(27) 주위에 배치될수 있다. 이 로울러 조립체(208) 각각은 외부열이 연료봉들(47) 각각에 결합할 수 있는 탄력적인 로울러를 포함한다. 외부열의 봉들(47)은 수직에 대해 가장 많이 기울어져 있기 때문에 가장 얽히기 쉽고, 그래서 장전작업중에 각 외부열의 봉들(47)에 하향력을 걸어주므로써 각 로울러 조립체들(208a-208b)들의 탄력적인 로울러가 그러한 얽힘을 막아준다.

제7A및 7B도를 참조하면, 이 발명의 시스템(1)은 수평 프레임 부재들(214a-214b)에 의해 적소에 보유되는 다수의 수직 프레임 부재들(212a, 212b)로 형성된 정렬 프레임(210)을 더 포함한다. 이 정렬 프레임(210)은 기부판(216)에 대해 수직이동할수 있고, 제7A도에 도시한 대로, 기부판(216)위에 설수도 있다.

기부판(216)바닥면에는 그 각 귀퉁이들에서 수평선에 의해 기부판(216)의 위치를 조정하기 위한 평준화 패드를 (218a,218b)(다른 두개는 도시안됨)이 있다. 기부판(216)의 윗면에서 기부판(216)은 그 도형 중심에 정렬판 지지기둥(220)을 포함한다.

도시한 대로 이 기둥(220)은 정렬프레임(210)의 수직 프레임 부재들(212a,212b) 사이에 서 있다. 프레임(210)이 기부판(216)에 대해 수직 이동될때 기둥(220)이 정렬 프레임(210)의 어느 부위에도 걸리지 않도록 수평 프레임 부재들(214a-214d)에 각각 구멍들(221, 222, 223, 224)이 마련된다.

더 자세히 말하자면, 구멍들(221)(222)은 천이 캐니스터(23)의 입구단부(25)및 출구단부(27)를 수용하는 치수로 되어 있고, 구멍들(223)(224)은 저장 캐니스터(31)의 위, 아래 끝들을 수용하는 치수로 되어있다.

여기서, 구멍(224)은 저장 캐니스터(31)의 하부 모서리를 지지하는 오프셋(offset) 부위(225)를 포함한다는 것에 유의해야 한다.

시스템(1)은 정렬프레임(210)의 수직프레임 부재들(212a, 212b)에 연결된 1쌍의 케이블들(230a, 230b)을 연장시키고 철회시키는 1쌍의 케이블 리일들(229a, 229b)을 갖춘 별도의 윈치(winch) 조립체(227)를 더 포함한다. 이 발명의 한가지 방법에 있어서, 이 윈치 조립체(227)는 정렬 프레임(210)을 제7B도의 위치로 수직상승시켜, 천이 캐니스터(23)를 통해 활주하는 연료봉들(47)의 아래 단부들 위로 저장 캐니스터(31)의 상부 개방 단부들을 당기는데 사용된다.

연료봉들(47)중 어느것도 얽히거나 그렇지 않으면 천이 캐니스터(23)내의 각 안내관에 들어 박히지 않도록 보장하기 위해서, 시스템(1)은 맨위 지지판(233)으로 형성되는 봉 정리 조립체(232)와, 이판 밑에 매달린 다수의 정리봉들(234)을 포함할수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 봉 정리 조립체(232)는 천이 캐니스터(23)의 안내관들(165)중 각 1개의 안내관안에 삽입될 수 있는 정리봉을 가진다.

전체 봉정리 조립체(232)는 연결봉(236)에 의해 윈치 조립체(227)의 중앙에서 매달려 있다.

제1,6A및 6B도에서, 이 발명 방법의 제1단계는 사용제 연료 푸울(2)의 바닥에 서 있는 1쌍의 연료조립체(36)의 상부노즐(39)의 제거를 포함한다. 이것이 완수된 후에는, 운반대(15)를 그 최하 기능 위치까지 하강시키는데 승강기(13)가 사용된다. 그 다음에 바구니들(17a,17b)의 맨위 뚜껑(146)이 제거된다.

상부노즐이 없는 연료조립체를 각 바구니(17a)(17b)안으로 올리고 내리는데 크레인(35)이 쓰인다. 상부뚜껑들(146)이 각자의 바구니들(17a)(17b)위에 다시 연결되고, 승강기는 이 바구니들(17a, 17b)을 위로 올리는데 사용되어 바구니의 맨위 끝이 푸울(2)내 수면 밑으로 단지 약5피이트 정도에 있게 된다. 각 뚜껑(146)위의 축방향 클램프(clamp)(150)를 돌려 바구니들(17a,17b)내의 모든 축방향 느슨한 공간을 제거한 다음, 바구니 반전기구(19)를 사용하여 바구니들을 회전시켜 뒤집는다.

이 시점에서, 아래 뚜껑들(148)이 각 바구니들(17a)(17b)에서 제거되어 각 연료 조립체(36)의 저부 노즐들(41)에 쉽게 접근이 가능하게 된다. 저부노즐들(41)은, 각 연료 조립체(36)의 딤블관들(43)에 보통 연결되어 있는 6각머리 나사들(도시안됨)을 풀어 내므로써 제거된다.

그 다음에 이 저부노즐들(41)이 각 바구니들에서 제거된다. 이어서, 봉 포획 격자(21)는 전술한 브래킷들(156a,156b)에 의해 각 바구니(17a)(17b)의 아래끝 위에 분리 가능하게 연결된다. 봉 포획격자(21)의 설치가 끝난후에, 바구니 반전기구(19)가 다시 사용되어 바구니들(17a,17b)을 180°돌려 이 바구니들을 원래의 직립 위치로 돌려 놓는다. 연료 조립체를 담은 각 바구니의 상부 뚜껑(146)이 다시 제거되어, 그 연료 조립체안에 담긴 연료봉들(47)의 상단부에 접근할수 있게 된다.

그 다음에, 시스템 조작원은 제1및 6B도의 위치에서 시스템(1)의 푸싱 조립체(3)를 작업대(33)위로 설치한다. 인덱서(8)의 X축 및 Y축의 위치 조정기구들(88)(108)은 바구니(17a)내의 연료 조립체에 있는 소정 연료봉(47)위로 밀대봉(5)의 결합 선단(77)을 위치시키는데 전술한 방식대로 사용된다. 그 다음에 푸싱 조립체(3)의 가역모터(66)는 작동되어 상기 소정 연료봉(47)을 천이 캐니스터(23)에 밀어 넣고, 상기 결합선단(77)을 다시 연료봉들(47)의 위 끝 위에 되돌린다. 한 조립체(36)의 연료봉들(47)모두가 천이 캐니스터(23)안에 밀려 들어갈때까지 이런 공정이 되풀이된다. 원한다면, 1개 이상의 연료봉(47)이 일시에 연료 조립체(36)의 격자들(45)을 통해 밀려나게 하여 봉 제거 작업에 필요한 시간을 크게 단축시킬수 있도록 복수개의 밀대봉들(5)이 설치될수도 있다.

바구니(17a)내의 연료조립체(36)에서 모든 연료봉들(47)이 제거된 후에, 크레인(35)을 사용하여 천이 캐니스터(23)를 하부 지지 레일들(187a)(187b)에서 상부 지지 레일들(189a,189b)까지 상승시킨다(제1도 참조). 제6C도에 도시한 대로, 상부 장착 러그들(161a, 161b)이 상부 지지레일들(189a,189b)의 러그 슬롯들(191a,191b)안에 삽입된다. 이 크레인이 천이 캐니스터(23)를 바구니(17a) 밑에서 밖으로 이동시키기 시작하자마자, 다른 천이 캐니스터(23)는 시스템 조작원이 푸싱 조립체(3)로 봉들을 그 연료 조립체 밖으로 밀어내기 시작할수 있도록, 아직 봉들이 제거되지 않은 연료 조립체를 담은 바구니(17b)밑에 위치된다. 그러한 두 바구니들을 전술한 방식으로 사용하면, 둘 이상의 연료 조립체들의 사용제 연료봉들이 저장 캐니스터(31)안으로 운반될때 봉 제거 방법의 위험 경로가 단축된다.

제6C도에 도시된 이 발명의 방법에 있어서, 이제까지 천이 캐니스터(23)의 바닥을 형성했던 정렬판(29)이 캐니스터(23)에서 분리되고 풀리 조립체들(206a,206b) 각각에 연결된다.

시스템 조작원은, 판(29)의 판 정지구들(180a,180b)에 맞닿을때까지, 정렬판 하강기구(194)의 손잡이(202)를 회전시킨다. 그와 동시에, 로울러 조립체들(208a-208d)이 작동되면, 가장 바깥쪽 연료봉들(47) 모두가 전술한 밀집 3각형 배열로 저장 캐니스터(31)안에 부드럽게 장전된다. 마지막으로 정렬판(29)은 풀리 조립체들(206a,206b)에서 분리되고, 저장 캐니스터(31)는 시설의 사용제 연료 푸울(2)안에 배치된다.

제7A및 7B도에 도시한 이 발명의 방법에 있어서, 크레인(35)은 정렬프레임(210)의 수평프레임 부재들(214a,214b)에 있는 구멍들(221)(222)을 통해 천이 캐니스터(23)를 하강시키는데 사용된다. 천이 캐니스터(23)를 그와같이 위치시키기 전에, 바닥이 없는 저장 캐니스터(31)가 수평프레임 부재들(214c,214d)내의 구멍들(223)(224)을 통해 정렬 프레임(210)안으로 미끄러져 들어간다.

전술한 대로, 구멍(224)의 오프셋 부위(225)는 저장 캐니스터(31)의 바닥 모서리를 정렬 프레임(210)에 지지한다.

그 다음에 정렬판(29)이 천이 캐니스터(23)의 출구단부(27)에서 분리되고 정렬판 지지기둥(220)위에 연결된다. 마지막으로 크레인(35)은 봉 정리 조립체(232)를 윈치 조립체(227)의 중간안에 위치시키는데 사용된다. 이 순간에, 조작원은 봉 정리 조립체(232)의 각 정리봉들(234)이 적절히 정렬되는지 그리고 천이 캐니스터(23)의 각 안내관(165)내에 부분적으로라도 삽입되었는지를 주의깊게 확인해야 한다. 이런일이 끝난후에, 시스템 조작원은 윈치 조립체(227)을 사용하여 정렬 프레임(210)을 서서히 수직으로 상승시켜 저장 캐니스터(31)의 상부 개방단부를 정렬판(23)과 연료봉들(47)의 저단부들 위로 당긴다. 정렬 프레임(210)이 윈치 조립체(227)에 더 가까이 당겨짐에 따라, 봉 정리 조립체(232)의 정리봉들(234)은 천이 캐니스터(23)의 안내관들(165)안으로 더 깊숙히 뻗는다. 물론, 이 정리봉들(234)은 천이 캐니스터(23)내에 얽히거나 처박힐지 모를 어떤 연료봉도 확실히 밀어낸다. 정렬프레임(210)이 윈치 조립체(227)에 대해 맨위 수직 위치로 당겨지면, 정렬판(29)은 저장 캐니스터(31)의 바닥 모서리에 걸리어 판 정지구들(180a,180b)에 의해 낙하되지 못하게 된다. 그리고 나서 이 정렬판(29)은 지지기둥(220)에서 분리되고, 장전된 저장 캐니스터(31)가 정렬 프레임(210)에서 제거되어 시설의 사용제 푸울(2)안에 놓인다.

Claims (18)

1. 다수의 딤블(thimble) 봉 수단에 의해 상호 연결된 다수의 격자들을 지닌 형식의 연료봉 조립체에서 연료봉들을 제거하는 시스템으로서, 상기 각 격자가 일렬의 연료봉 수납셀(cell)들을 포함하고, 상기 각 셀이 연료봉을 수용하여 보유하여, 상기 시스템은 소정 연료봉을 수납셀 밖으로 밀어내기 위한 푸싱(pushing) 조립체로 구성되는 상기 연료봉 제거 시스템에 있어서 : 수평 기부판 위에 위치 조정기구가 있으며, 상기 위치 조정기구에는 아래로 밀려날 소정 연료봉 위에 밀대봉을 정렬시키기 위해 X축 및 Y축 좌표들을 선정하는 수단이 있고, 상기 밀대봉에는 연료봉의 맨위 부위와 결합하는 결합 수단이 있는 것을 특징으로 하는 핵연료 조립체의 연료봉을 제거하고 합체시키기 위한 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 결합수단은 상기 소정 연료봉의 맨위 끝을 수용하는 요흠부를 포함하고, 상기 맨위 끝이 테이퍼 형태로 되어있는 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 밀대봉의 직경은, 상기 소정 연료봉을 수용하여 보유하는 상기 셀들을 통한 상기 밀대봉의 삽입을 촉진하기 위해 상기 연료봉의 직경보다 더 작은 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 밀대봉의 굽힘 강도가 상기 연료봉의 굽힙 강도보다 더 큰 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 푸싱 조립체는 상기 밀대봉을 선택적으로 돌출시키거나 철회시키는 구동 수단을 더 포함하는 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 밀대봉의 말단부에 장착된 랙(rack), 피니언, 및 이 피니언을 구동시키는 모터 수단을 포함하는 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 푸싱 조립체는 소정 연료봉 위로 상기 밀대봉을 위치시키는 인덱서 수단을 더 포함하는 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 푸싱 조립체에 대해 연료봉 조립체로서 접근을 용이하게 하기 위해 연료봉 조립체를 올리고, 내리며 선택적으로 뒤집는 연료 조립체 위치 조정 수단을 더 포함하는 시스템.
9. 제7항에 있어서, 상기 푸싱 조립체에 의해 상기 연료조립체 밖으로 밀려난 봉들을 포획하여 잡아두는 봉 포획 수단을 더 포함하는 시스템.
10. 제7항에 있어서, 상기 연료 조립체의 격자들에서 밀려난 봉들을 수용하고, 상기 연료 조립체내의 연료봉 배열보다 더 밀집한 배열로 이 봉들을 집중시키는 천이 캐니스터 수단을 더 포함하는 시스템.
11. 제7항에 있어서, 상기 연료 조립체의 격자들에서 밀려난 봉들을 수용하고 정렬시키는 정렬판을 더 포함하는 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 정렬판은 상기 봉들을 위한 저장 캐니스터의 바닥도 형성하는 시스템.
13. 연료봉들을 연료 조립체에서 천이 캐니스터로 그리고 다시 저장 캐니스터로 옮기는 방법에 있어서, 상기 연료 조립체는 상,하부 노즐들, 이 노즐들 사이에 있는 다수의 연료봉들, 및 상기 봉들을 서로 균일하게 이격시키는 다수의 격자들을 포함하고, 상기 각 격자는 연료봉을 수용하는 봉 수납 셀들의 배열을 포함하여, 상기 천이 캐니스터는 연료봉들을 수용하는 입구단부와 분리 가능한 바닥을 포함하고, 상기 저장 캐니스터에는 상기 천이 캐니스터의 바닥을 수용할수 있는 입구단부가 있으며, 상기 방법은 (a) 상기 연료 조립체의 상,하부 노즐들을 제거하는 단계, (b) 상기 봉들을 상기 천이 캐니스터의 입구단부안에 수용하는 상기 격자들의 셀들 밖으로 상기 봉들을 선택적으로 밀어내는 단계, (c) 상기 저장 캐니스터의 입구단부를 상기 천이 캐니스터의 분리 가능한 바닥과 정렬시키는 단계, (d) 상기 천이 캐니스터의 바닥을 떼어놓는 단계, 및 (e) 상기 연료봉들을 천이 캐니스터에서 저장 캐니스터 안에 수용하는 단계로 구성되는 것을 특징으로하는 핵연료 조립체의 연료봉들을 제거하고 합체시키기 위한 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 천이 캐니스터의 바닥이 상기 저장 캐니스터의 입구단부 안으로 하강되어, 상기 봉들의 중량으로 인하여 상기 봉들이 상기 저장 캐니스터 안에 떨어지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 천이 캐니스터와 저장 캐니스터가 동시에 상승되는 동안 상기 천이 캐니스터의 바닥은 고정되어 있어 상기 저장 캐니스터의 입구단부가 상기 봉들 위로 당겨지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
16. 제14항에 있어서, 주변에 위치한 상기 봉들을 천이 캐니스터의 바닥이 저장 캐니스터안에 하강될 덕에 동시에 아래로 밀리어 상기 봉들이 저장 캐니스터 안으로 하향 이동하는 것이 촉진되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
17. 제15항에 있어서, 다수의 정리봉들이 있는 조립체에 의해 상기 봉들이 상기 천이 캐니스터와 함께 이동하는 것이 저지되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
18. 제13항에 있어서, 상기 분리 가능한 바닥은 상기 천이 캐니스터의 하단부에서 상기 봉들을 더 조밀한 배열로 정렬시키는 정렬판을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.

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