KR20080019876A - Upper and lower end plug of an annular nuclear fuel rod - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 실린더 형상 핵연료봉을 개략적으로 나타내는 정단면도,1 is a front sectional view schematically showing a cylindrical nuclear fuel rod according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 환형 핵연료봉을 개략적으로 나타내는 평단면도,Figure 2 is a plan cross-sectional view schematically showing an annular fuel rod in the prior art,
도 3은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도,Figure 3 is a perspective view schematically showing the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention installed on the annular fuel rod,
도 4는 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도,4 is a cross-sectional view schematically showing the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention installed on the annular fuel rod;
도 5는 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 중 하부 봉단마개에 적용되는 이물질 여과장치를 개략적으로 나타내는 평면도,5 is a plan view schematically showing a foreign matter filtering device applied to the lower end stopper of the upper and lower end stoppers of the annular fuel rod according to the present invention;
도 6은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 중 하부 봉단마개에 적용되는 이물질 여과장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 평면도,6 is a plan view schematically showing another embodiment of a foreign matter filtering device applied to the lower end stopper of the upper and lower end stoppers of the annular nuclear fuel rod according to the present invention;
도 7은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 내주연에 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 취급홈이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도,7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a handling groove for coupling a nuclear fuel rod handling tool is formed on the inner and outer edges of the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention;
도 8은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개의 다른 실시예가 적용된 환형 핵연료봉을 개략적으로 나타내는 사시도,8 is a perspective view schematically showing an annular fuel rod to which another embodiment of the upper and lower end plugs of the annular fuel rod according to the present invention is applied;
도 9는 본 실시예에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도,9 is a cross-sectional view schematically showing the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present embodiment installed on the annular fuel rod;
도 10은 본 실시예에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 내주연에 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 취급홈이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도.10 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a handling groove for coupling a nuclear fuel rod handling tool is formed on the inner and outer edges of the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present embodiment;
** 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of the drawing **
1 : 환형 핵연료봉, 3 : 소결체,1: annular nuclear fuel rod, 3: sintered body,
5 : 내부 수로, 7 : 내측 튜브,5: inner channel, 7: inner tube,
8 : 외측 튜브, 10 : 상부 봉단마개,8: outer tube, 10: upper end cap,
11 : 내부 수로 주 출구, 13 : 상부 결합편,11: main outlet of the inner channel, 13: upper coupling piece,
13a : 내측 접합면, 13b : 외측 접합면,13a: inner joining surface, 13b: outer joining surface,
15a : 상부 외측 결합홈, 15b : 상부 내측 결합홈,15a: upper outer coupling groove, 15b: upper inner coupling groove,
30 : 하부 봉단마개, 31 : 내부 수로 주 입구,30: lower end cap, 31: main entrance of the inner channel,
33 : 하부 결합편, 33a : 내측 접합면,33: lower coupling piece, 33a: inner joining surface,
33b : 외측 접합면, 35a : 하부 외측 결합홈,33b: outer joining surface, 35a: lower outer joining groove,
35b : 하부 내측 결합홈, 37 : 설치홈,35b: lower inner coupling groove, 37: mounting groove,
50 : 이물질 여과장치, 51 : 이물질 여과핀.50: foreign material filtering device, 51: foreign material filtering pin.
본 발명은 환형 핵연료봉에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환형 핵연료봉의 내측 튜브와 외측 튜브에 결합되는 상, 하부 봉단마개의 하부면 및 상부면에 결합편을 돌출형성하고, 각 결합편에 내, 외측 튜브를 외부에서 레이저 용접하거나, 전기 저항 용접함으로써 환형 핵연료봉의 제작이 용이하고, 용접부가 깨끗할 뿐만 아니라, 용접부의 밀봉 효율을 향상시킬 수 있으며, 하부 봉단마개의 내부 수로에 이물질 여과장치를 적용함으로써 냉각수의 유입 시 별도의 이물질 유입을 방지할 뿐만 아니라, 이물질 여과장치를 원형홈이나, 나선형홈에 설치함으로써 설치 및 제작이 용이한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개에 관한 것이다.The present invention relates to an annular fuel rod, and more particularly, to form a coupling piece protruding from the lower surface and the upper surface of the upper and lower end caps coupled to the inner tube and the outer tube of the annular fuel rod, and in each coupling piece, Laser welding of the outer tube from the outside or electric resistance welding makes it easy to manufacture the annular fuel rod, and it is possible to improve the sealing efficiency of the welded part as well as to clean the welded part. In addition to preventing the inflow of extraneous foreign matter when the inlet of the coolant, it relates to the upper and lower end caps of the annular nuclear fuel rods easy to install and manufacture by installing the foreign matter filtration device in a circular groove or a spiral groove.
현재, 상용 원자력 발전소에서는 원통(Cylinder) 형상의 핵연료봉이 적용된다. 여기서, 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 원통 형상의 핵연료봉(100)은 지르코늄 합금 피복관(101)과 소결체(103)로 구성되며, 상기 피복관(101)과 소결체(103) 사이에 간극이 형성된다.Currently, nuclear fuel rods of cylindrical shape are used in commercial nuclear power plants. Here, as shown in FIG. 1, the cylindrical
이때, 하나의 피복관 내에 원통(Cylinder) 형상을 갖는 소결체를 수백개를 장입한 후 별도로 구비되는 스프링으로 소결체를 누른 상태에서 피복관의 양 단부를 밀봉하는 구조로 이루어진다.In this case, after filling hundreds of sintered bodies having a cylindrical shape in one covering tube and pressing the sintered bodies with a spring provided separately, both ends of the covering tube are sealed.
일반적으로 소결체의 직경은 약 9mm이고, 길이는 약 10mm이며, 핵연료봉의 직경은 약 10mm이고, 핵연료봉의 길이는 약 4m인데, 이 중의 약 3.6m는 소결체를 장입한 것이고, 나머지는 스프링이다.In general, the diameter of the sintered body is about 9mm, the length is about 10mm, the diameter of the nuclear fuel rod is about 10mm, the length of the nuclear fuel rod is about 4m, of which about 3.6m is charged with the sintered body, the rest is a spring.
여기서, 핵연료봉에 적용되는 소결체는 통상 우라늄, 플루토늄 등의 핵분열성 물질을 함유하고 있는 세라믹 재료로서, 분말을 압축성형한 후 고온에서 소결하는 방법으로 제작된다.Here, the sintered body applied to the nuclear fuel rod is usually a ceramic material containing fissile materials such as uranium and plutonium, and is produced by a method of compression molding the powder and then sintering at high temperature.
원자로에서 핵연료봉이 연소하는 동안, 소결체에서 발생하는 열은 간극을 거쳐 피복관을 통하여 냉각수로 전달된다. 이때, 냉각수는 피복관과 접합하면서 핵연료봉의 외부를 흐른다.During the combustion of the fuel rods in the reactor, heat from the sintered body is transferred to the cooling water through the cladding through the gap. At this time, the coolant flows to the outside of the nuclear fuel rod while joining the cladding tube.
이러한 구성을 갖는 종래의 원통(Cylinder) 형상의 핵연료봉은 온도와 열 유속(Heat Flux)관점에서 성능의 제약을 받는다. 즉, 소결체의 열전도도가 낮기 때문에 핵분열에 의하여 생산된 열이 냉각수까지 빨리 전달되지 못하게 되고, 결국 소결체가 냉각수보다 매우 높은 온도를 갖게 된다.Conventional cylindrical fuel rods having such a configuration are limited in performance in terms of temperature and heat flux. That is, since the thermal conductivity of the sintered body is low, the heat produced by nuclear fission cannot be quickly transferred to the cooling water, and thus the sintered body has a much higher temperature than the cooling water.
여기서, 냉각수의 온도는 320℃ ~ 340℃ 범위에 있으며, 소결체의 온도는 중심이 가장 높고, 표면이 가장 낮으며, 정상적으로 연소하는 핵연료봉에서 소결체의 중심 온도는 1000℃ ~ 1500℃ 범위에 있다.Here, the temperature of the cooling water is in the range of 320 ℃ ~ 340 ℃, the temperature of the sintered body is the highest in the center, the surface is the lowest, the core temperature of the sintered body in the normally burning nuclear fuel rod is in the range of 1000 ℃ to 1500 ℃.
이때, 소결체의 온도는 높은 상태에 있기 때문에 온도에 의존하는 모든 반응은 가속되며, 이로 인해 재료의 성능이 저하된다. 특히, 연소도가 높아질 수록 성능의 저하가 심해지며, 소결체가 높은 온도 상태에 있을 경우, 여러 가상 원자로 사고에서 안전성에 대한 여유도(Margin)를 잠식하는 결과를 발생시킬 수 있다는 문제점이 있었다.At this time, since the temperature of the sintered body is in a high state, all reactions depending on the temperature are accelerated, thereby degrading the performance of the material. In particular, the higher the combustion degree, the worse the performance deterioration, there was a problem that can result in the margin of safety (Margin) in a number of virtual reactor accidents when the sintered body is in a high temperature state.
또한, 핵연료봉의 열 유속이 높아지면 핵 비등 이탈(Departure of Nucleate Boiling)이 발생될 수 있다. 여기서, 핵 비등 이탈이 발생되면 피복관 표면에 기포 막(Film)이 형성되기 때문에 열 전달이 심하게 저하되어 핵연료봉이 파손될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, when the heat flux of the nuclear fuel rod is increased, the departure of nucleate boiling may occur. Here, when the nuclear boiling departure occurs, since a bubble film is formed on the surface of the cladding tube, the heat transfer is severely lowered, and the nuclear fuel rod may be damaged.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 환형(Annular Type)의 구조를 갖되, 연료봉의 내부와 외부로 동시에 냉각수가 흐르는 핵연료봉이 제안되었다.In order to solve the problems as described above, a nuclear fuel rod having an annular type structure and cooling water flowing simultaneously into and out of the fuel rod has been proposed.
도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 내측과 외측에 각각 구비되는 내, 외측 튜브(201, 203)와 상기 내측 튜브(201)와 외측 튜브(203) 사이의 공간에 장입되는 환형 소결체(205)로 구성된다. 즉, 핵연료봉(200)은 환형으로 형성되는 소결체(205)의 내주연에 내측 튜브(201)가 구비되고, 그 외주연에 외측 튜브(203)가 둘러싸고 있는 구조로서, 상기 환형 소결체(205)를 스프링으로 가압한 상태에서 핵연료봉(200)의 양 단에 봉단마개를 각각 설치한 후 용접하여 밀봉하는 구조로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the inner and
여기서, 냉각수는 환형 핵연료봉(200)의 내측 튜브(201)의 내부에 수직방향으로 관통형성되는 내부 수로(207)와 외측 튜브(203)의 외부 공간을 흐르게 된다.Here, the coolant flows through the
상술한 바와 같이, 핵연료봉에서 가장 온도가 높은 중심을 따라서 냉각수를 추가로 흘려주기 때문에 핵연료봉의 온도는 크게 감소시키고, 핵연료봉의 열 전단 면적은 증가시킴으로써 열 유속(Heat Flux)을 감소시켜 열적 여유도의 향상을 기대할 수 있었다.As described above, since the coolant is additionally flowed along the hottest center of the nuclear fuel rod, the temperature of the nuclear fuel rod is greatly reduced, and the thermal shear area of the nuclear fuel rod is increased to reduce the heat flux and thus the thermal margin. Could expect an improvement.
여기서, 환형 핵연료봉의 양 단부에 각각 설치되는 상, 하부 봉단마개는 용접에 의하여 내측 튜브와 외측 튜브의 양 단부에 접합되나, 내, 외측 튜브의 단부와 상, 하부 봉단마개의 상, 하부면과의 용접작업 시 용접위치의 배열이 용이하지 않아, 내측 튜브와 외측 튜브 사이에 공간이 균일하지 않을 뿐만 아니라, 용접부위가 파손되는 등의 문제점이 있었다.Here, the upper and lower end caps respectively installed at both ends of the annular fuel rod are joined to both ends of the inner tube and the outer tube by welding, but the upper and lower ends of the inner and outer tubes and the upper and lower end caps In the welding operation of the welding position is not easy, there is a problem that the space between the inner tube and the outer tube is not uniform, and the welded portion is broken.
한편, 핵연료봉의 온도를 감소키기 위하여 환형 핵연료봉의 내부 수로로 냉각수의 유입 시 이물질이 유입되어 핵연료봉의 내부 수로를 막아 핵연료봉의 온도가 상승되는 문제점이 있었다. 즉, 냉각수를 따라 부유하는 이물질이 핵연료봉의 내부 수로에 걸려 유로를 막을 경우, 이물질이 냉각수의 유동을 방해하여 내부 수로의 유량이 감소됨으로써 핵연료봉의 내부 수로 벽면에서 발생되는 열을 냉각시킬 수 없어 수로 벽면의 온도가 상승되거나, 온도의 상승이 지속되어 내부 수로 벽면이 파손되며, 이로 인해 원자로 사고를 발생시킬 수 있는 등의 안전 사고를 유발시킬 수 있어 환형의 핵연료봉의 장점을 활용할 수 없다는 문제점이 있었다.On the other hand, in order to reduce the temperature of the nuclear fuel rods, there was a problem that the temperature of the nuclear fuel rods is increased by blocking foreign substances into the inner fuel rods when foreign matter flows into the inner channel of the annular fuel rods. That is, when foreign matter suspended along the coolant is caught in the inner channel of the nuclear fuel rods to block the flow path, the foreign matter blocks the flow of the cooling water and the flow rate of the inner channel decreases, so that the heat generated from the inner channel wall of the nuclear fuel rod cannot be cooled. As the temperature of the wall is increased or the temperature continues to rise, the wall of the internal waterway can be damaged, which can cause a safety accident such as a nuclear reactor accident. .
상술한 바와 같이 문제점을 해결하기 위하여 내부 수로에 부유하는 이물질을 제거하기 위한 이물질 여과장치가 적용되는 환형의 핵연료봉에 대하여 대한민국 등록 특허 10-0074788(1994), 10-0077453(1994), 10-0010878(1999), 10-0453268(2004) 등과 대한민국 출원 특허 66615(2006)에서 제안되었으나, 기존 이물질 여과장치의 대부분은 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 내 부 수로로 유입될 수 있는 가능성이 있다.In order to solve the problem as described above, the Republic of Korea Patent Registration No. 10-0074788 (1994), 10-0077453 (1994), 10- for the annular nuclear fuel rod to which the foreign matter filtering device for removing the foreign matter suspended in the inner channel 0010878 (1999), 10-0453268 (2004), etc. proposed in the Republic of Korea Patent No. 66615 (2006), but most of the existing foreign matter filtration device is a patent applied to the aggregate of the existing cylinder form consisting of a structure formed integrally with the lower fixture. As a result, foreign matter can escape through the gap between the bottom fixture and the neighboring bottom fixture and between the bottom fixture and the wall of the core.
또한, 핵연료봉집합체의 다발 하단 고정체의 이물질 여과장치가 완벽하게 이물질을 여과할 수 없어 하단 고정체를 빠져 나온 이물질이 내부 수로로 유입되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 구조가 복잡하고, 설치가 어렵다는 문제점이 있었다.In addition, the foreign matter filtering device of the lower end of the bundle of the nuclear fuel rod assembly is not able to completely filter the foreign matters, foreign matters coming out of the lower stationary body into the internal channel, as well as complicated structure, difficult installation There was a problem.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 환형 핵연료봉의 내측 튜브와 외측 튜브에 결합되는 상, 하부 봉단마개의 하부면 및 상부면에 결합편을 돌출형성하고, 각 결합편에 내, 외측 튜브를 외부에서 레이저 용접하거나, 전기 저항 용접함으로써 환형 핵연료봉의 제작이 용이하고, 용접부가 깨끗할 뿐만 아니라, 용접부의 밀봉 효율을 향상시킬 수 있으며, 하부 봉단마개의 내부 수로에 이물질 여과장치를 적용함으로써 냉각수의 유입 시 별도의 이물질 유입을 방지할 뿐만 아니라, 이물질 여과장치를 원형홈이나, 나선형홈에 설치함으로써 설치 및 제작이 용이한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, the upper and lower end caps coupled to the inner tube and the outer tube of the annular fuel rod protruding to form a coupling piece on the upper surface, and in each coupling piece, Laser welding of the outer tube from the outside or electric resistance welding makes it easy to manufacture the annular fuel rod, and it is possible to improve the sealing efficiency of the welded part as well as to clean the welded part. It is an object of the present invention to provide an upper and lower end cap of an annular nuclear fuel rod that is easy to install and manufacture by installing a foreign matter filtration device in a circular groove or a spiral groove, as well as preventing separate foreign matter from entering the cooling water.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 환형으로 형성되는 소결체와, 상기 소결체의 내, 외주연에 각각 설치되는 내, 외측 튜브 및 상기 내, 외측 튜브의 상, 하단부에 각각 구비되되, 그 중심부에 내부 수로 주 출구와 내부 수로 주 입구가 관통형성되는 상, 하부 봉단마개를 포함하여 구성되는 환형 핵연료봉 에 있어서, 상기 내부 수로 주 출구의 하측면 중심에 원주방향으로 상부 결합편이 돌출형성되되, 상기 내측 튜브의 상부면이 중심 정렬되어 접합되도록 상부 결합편의 내측에 형성되는 내측 접합면과, 상기 외측 튜브의 상부면이 중심 정렬되어 접합되도록 상부 결합편의 외측에 형성되는 외측 접합면을 갖는 상부 봉단마개; 및 상기 내부 수로 주 입구의 상측면 중심에 원주방향으로 하부 결합편이 돌출형성되되, 상기 내측 튜브의 하부면이 중심 정렬되어 접합되도록 하부 결합편의 내측에 형성되는 내측 접합면과, 상기 외측 튜브의 하부면이 중심 정렬되어 접합되도록 하부 결합편의 외측에 형성되는 외측 접합면을 갖는 하부 봉단마개; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the sintered body is formed in an annular shape, and the inner and outer tubes are respectively provided on the inner and outer periphery of the sintered body and the upper and lower ends of the inner and outer tubes, respectively, An annular nuclear fuel rod comprising an upper and lower end cap through which an inner channel main outlet and an inner channel main inlet are formed at a center thereof, wherein an upper coupling piece protrudes in a circumferential direction at a center of a lower side of the inner channel main outlet. And an inner joining surface formed inside the upper joining piece so that the upper surface of the inner tube is centered and joined, and an outer joining surface formed outside the upper joining piece so that the upper surface of the outer tube is centered and joined. Upper end closure; And an inner joining surface formed inside the lower joining piece so that the lower joining piece is protruded in the circumferential direction at the center of the upper surface of the inner channel main inlet, and the lower surface of the inner tube is aligned in the center and the lower joining piece; A lower end cap having an outer joining surface formed on an outer side of the lower joining piece so that the surfaces are aligned in a center; Characterized in that consisting of a configuration including a.
그리고, 상기 하부 봉단마개는 내부 수로 주 입구 하측 내주연에 형성되는 설치홈과, 상기 설치홈에 결합되는 이물질 여과장치를 더 포함하여 구성된다.The lower end cap further includes an installation groove formed at an inner circumference of the lower side of the inner channel main entrance, and a foreign matter filtering device coupled to the installation groove.
여기서, 상기 이물질 여과장치는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 십자형태로 상호 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.Here, the foreign matter filtration device is formed in an annular shape, consisting of a foreign matter filter pin that is interconnected in the cross shape in the vertical and horizontal direction at the center thereof.
대안적으로는, 상기 이물질 여과장치는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평으로 격자형태로 다수개 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.Alternatively, the foreign matter filtering device is formed in an annular shape, consisting of a plurality of foreign matter filtering pins connected in a grid form vertically and horizontally to the center thereof.
또한, 상기 이물질 여과장치는 중심부에 수직 및 수평방향으로 십자형태로 상호 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.In addition, the foreign material filtering device is composed of a foreign material filter pin that is interconnected in the cross shape in the vertical and horizontal direction at the center.
그리고, 상기 이물질 여과장치는 중심부에 수직 및 수평으로 격자형태로 다수개 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.In addition, the foreign material filtering device is composed of a foreign material filter pin connected in a plurality of grids vertically and horizontally in the center.
이때, 상기 설치홈이 원주형 또는 나선형으로 형성된다.At this time, the installation groove is formed in a columnar or spiral shape.
여기서, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 외주연 상, 하부 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 상부 외측 결합홈 및 하부 외측 결합홈이 형성된다.Here, an upper outer coupling groove and a lower outer coupling groove are formed on the outer circumferential edges of the upper end cap and the lower end stopper to engage the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction.
한편, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 내주연 상, 하부 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급 공구가 결합되기 위한 상부 내측 결합홈 및 하부 내측 결합홈이 형성되되, 상기 상, 하부 내측 결합홈이 상, 하부 봉단마개의 각 내측 접합면에 근접되게 형성된다.On the other hand, the upper inner end and the lower end of the inner end of the upper end stopper, the inner inner coupling groove and the lower inner coupling groove for coupling the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction is formed, the upper, lower inner coupling groove The upper and lower end caps are formed to be close to each inner joining surface.
여기서, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 내주연 및 외주연 각 끝단이 냉각수의 유체 저항을 감소시키기 위하여 경사지게 형성된다.Here, each end of the inner and outer circumference of the upper end cap and the lower end cap is inclined to reduce the fluid resistance of the cooling water.
환형으로 형성되는 소결체와, 상기 소결체의 내, 외주연에 각각 설치되는 내, 외측 튜브 및 상기 내, 외측 튜브의 상, 하단부에 각각 구비되되, 그 중심부에 내부 수로 주 출구와 내부 수로 주 입구가 관통형성되는 상, 하부 봉단마개를 포함하여 구성되는 환형 핵연료봉에 있어서, 상기 내부 수로 주 출구의 하측면 가장자리에 내측 튜브의 상부면이 접합되기 위한 상부 결합편이 돌출형성되고, 그 외측면에 외측 튜브의 내측면이 접합되는 상부 봉단마개; 및 상기 내부 수로 주 입구의 상측면 가장자리에 내측 튜브의 하부면이 접합되기 위한 하부 결합편이 돌출형성되고, 그 가장자리에 외측 튜브의 하부면이 접합되는 하부 봉단마개; 를 포함하는 구성으로 이루어진다.Sintered body formed in an annular shape, and the inner and outer tubes and the upper and lower ends of the inner and outer tubes respectively installed on the inner and outer periphery of the sintered body, respectively, the inner channel main outlet and the inner channel main inlet In the annular nuclear fuel rods including upper and lower end caps formed therethrough, the upper coupling piece for joining the upper surface of the inner tube to the lower edge of the inner channel main outlet is formed to protrude, and the outer surface of the outer nuclear fuel rod. An upper end cap to which the inner side of the tube is joined; And a lower end cap which protrudes a lower coupling piece for joining the lower surface of the inner tube to the upper edge of the inner channel main entrance, and the lower surface of the outer tube to the edge thereof; It consists of a configuration comprising a.
그리고, 상기 하부 봉단마개는 내부 수로 주 입구 하측 내주연에 형성되는 설치홈과, 상기 설치홈에 결합되는 이물질 여과장치를 더 포함하여 구성된다.The lower end cap further includes an installation groove formed at an inner circumference of the lower side of the inner channel main entrance, and a foreign matter filtering device coupled to the installation groove.
여기서, 상기 이물질 여과장치는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 십자형태로 상호 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.Here, the foreign matter filtration device is formed in an annular shape, consisting of a foreign matter filter pin that is interconnected in the cross shape in the vertical and horizontal direction at the center thereof.
대안적으로, 상기 이물질 여과장치는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평으로 격자형태로 다수개 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.Alternatively, the foreign matter filtering device is formed in an annular shape, consisting of a plurality of foreign matter filtering pins connected in a grid form vertically and horizontally to the center thereof.
또한, 상기 이물질 여과장치는 중심부에 수직 및 수평방향으로 십자형태로 상호 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.In addition, the foreign material filtering device is composed of a foreign material filter pin that is interconnected in the cross shape in the vertical and horizontal direction at the center.
그리고, 상기 이물질 여과장치는 중심부에 수직 및 수평으로 격자형태로 다수개 연결되는 이물질 여과핀으로 이루어진다.In addition, the foreign material filtering device is composed of a foreign material filter pin connected in a plurality of grids vertically and horizontally in the center.
이때, 상기 설치홈이 원주형 또는 나선형으로 형성된다.At this time, the installation groove is formed in a columnar or spiral shape.
여기서, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 외주연 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 상부 외측 결합홈 및 하부 외측 결합홈이 형성된다.Here, the upper outer coupling groove and the lower outer coupling groove for the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction is formed in the outer circumferential position of the upper end plug and the lower end plug.
한편, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 내주연 상, 하부 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급 공구가 결합되기 위한 상부 내측 결합홈 및 하부 내측 결합홈이 형성되되, 상기 상, 하부 내측 결합홈이 상, 하부 봉단마개의 상, 하부 결합편에 근접되게 형성된다.On the other hand, the upper inner end and the lower end of the inner end of the upper end stopper, the inner inner coupling groove and the lower inner coupling groove for coupling the nuclear fuel rod handling tool in the circumferential direction is formed, the upper, lower inner coupling groove The upper and lower end caps are formed to be close to the upper and lower coupling pieces.
여기서, 상기 상부 봉단마개와 하부 봉단마개의 내주연 및 외주연 각 끝단이 냉각수의 유체 저항을 감소시키기 위하여 경사지게 형성된다.Here, each end of the inner and outer circumference of the upper end cap and the lower end cap is inclined to reduce the fluid resistance of the cooling water.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설 명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment according to the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 중 하부 봉단마개에 적용되는 이물질 여과장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 중 하부 봉단마개에 적용되는 이물질 여과장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 내주연에 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 취급홈이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.3 is a perspective view schematically showing the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention installed in the annular fuel rod, and FIG. 4 is the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention installed in the annular fuel rod. Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing a state, Figure 5 is a plan view schematically showing a foreign matter filtering device applied to the lower end stopper of the upper and lower end stopper of the annular nuclear fuel rod according to the present invention, Figure 6 is a view of the annular
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 환형 핵연료봉(1)은 그 중심에 내부 수로(5)를 갖는 환형으로 형성되는 소결체(3)와 상기 소결체(3)의 내, 외주연에 각각 설치되는 내, 외측 튜브(7, 8)를 포함한다.As shown in the figure, the annular
여기서, 상기 환형 핵연료봉(1)의 상, 하부 봉단마개(10, 30) 중 상부 봉단마개(10)는 그 중심부에 내부 수로 주 출구(11)가 관통형성되되, 상기 내부 수로 주 출구(11)의 하측면 중심에 원주방향으로 상부 결합편(13)이 돌출형성되며, 상기 상부 결합편(13)의 내측에 내측 튜브(Inner Tube, 7)의 상부면이 접합되기 위한 내측 접합면(13a)이 형성되고, 그 외측에 외측 튜브(Outer Tube, 8)의 상부면이 접합되기 위한 외측 접합면(13b)이 형성된다.Here, the
그리고, 상기 환형 핵연료봉(1)의 하부 봉단마개(30)는 그 중심부에 내부 수 로 주 입구(31)가 관통형성되되, 상기 내부 수로 주 입구(31)의 상측면 중심에 원주방향으로 하부 결합편(33)이 돌출형성되며, 상기 하부 결합편(33)의 내측에 내측 튜브(7)의 하부면이 접합되기 위한 내측 접합면(33a)이 형성되고, 그 외측에 외측 튜브(8)의 하부면이 접합되기 위한 외측 접합면(33b)이 형성된다.In addition, the lower
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내부 수로 주 출구(11) 및 내부 수로 주 입구(31)의 하측면 및 상측면 중심에 원주방향으로 돌출형성되는 상, 하부 결합편(13, 33)에 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8)를 결합시킬 경우, 각 튜브들(7, 8)간의 중심 정렬(Alignment)이 용이해진다.The upper and
여기서, 상기 환형 핵연료봉(1)의 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 하측면 및 상측면에 돌출형성되는 상, 하부 결합편(13, 33)의 폭은 상기 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8) 사이에 장입되는 환형 소결체(3)의 폭과 대응되게 이루어진다.Here, the width of the upper and
상기한 바와 같은 구조 및 형태에 의하여 상기 하부 봉단마개(30)의 하부 수로 주 입구(31)를 통하여 유입되는 냉각수가 내측 튜브(7)의 내측에 형성되는 내부 수로(5) 및 상부 봉단마개(10)의 내수 수로 주 출구(11)를 통하여 유출되면서 핵연료봉(1)의 온도 상승을 방지한다.By the structure and shape as described above, the
여기서, 상기 하부 봉단마개(30)의 상기 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31) 하측 내주연에는 원주방향으로 설치홈(37)이 형성되고, 상기 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)가 구비된다.Here, an
이때, 상기 이물질 여과장치(50)는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 상호 연결되는 십자형태의 이물질 여과핀(51)으로 이루어진다. 즉, 상기 이물질 여과장치(50)는 원형의 단면을 갖는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 2개의 이물질 여과핀(51)이 십자형태로 연결되는 구조로 이루어진다.At this time, the foreign
본 발명의 일 실시예에서는 상기 이물질 여과장치(50)가 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 상호 연결되는 십자형태를 갖도록 이루어져 있으나, 상기 이물질 여과장치(50)가 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 다수개의 이물질 여과핀(51)이 격자형태로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, the foreign
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 이물질 여과장치(50)가 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 상호 연결되는 십자형태를 갖도록 이루어져 있으나, 상기 이물질 여과장치(50)가 2개의 이물질 여과핀(51)만으로 이루어지되, 수직 및 수평방향으로 그 중심부가 상호 연결되는 십자형태로 이루어지거나, 상기 이물질 여과장치(50)가 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 다수개의 이물질 여과핀(51)이 격자형태로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In addition, in one embodiment of the present invention, the foreign
여기서, 상기 이물질 여과장치(50)를 구성하는 이물질 여과핀(51)은 그 단면이 원형으로 형성되는 것이 바람직하나, 상기 이물질 여과핀(51)의 단면이 타원을 포함하는 유선형 또는 삼각형, 사각형 등 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.Here, the foreign
상기한 바와 같이, 상기 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31)에 설치되는 이물질 여과장치(50)에 의하여 핵연료봉(1)의 내부 수로(5)에 이물질을 제외한 냉각수만이 유입되며, 이로 인해 핵연료봉(1)의 내부 수로(5)가 이물질에 의하 여 막히는 것이 방지될 뿐만 아니라, 냉각수의 원할한 유입이 가능하여 핵연료봉(1)을 냉각을 돕는다.As described above, only the coolant except the foreign matter flows into the
한편, 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 위치시킨 후 이물질 여과장치(50)의 단부를 용접공정으로 설치홈(37)내에 고정시키는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to position the foreign
본 발명의 일 실시예에서는 상기 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31) 하측 내주연에 형성되는 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 결합시킨 후 용접으로 접합시키는 구조로 이루어져 있으나, 상기 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31) 하측 내주연에 설치홈(37)을 원주형 또는 나선형으로 형성한 후 이물질 여과장치(50)를 상기 설치홈(37)에 결합시키는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention has a structure in which the foreign
한편, 상기 상부 봉단마개(10)와 하부 봉단마개(30)의 내주연과 외주연 끝단이 경사지게 형성되며, 이로 인해 핵연료봉(1)에서 발생되는 고온을 방지하기 위하여 유입되는 냉각수의 유체 저항을 감소시키도록 이루어진다.On the other hand, the inner and outer periphery of the
여기서, 상기 상부 봉단마개(10)와 하부 봉단마개(30)의 외주연 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구(미도시)가 결합되기 위한 상부 외측 결합홈(15a) 및 하부 외측 결합홈(35a)이 형성된다.Here, the upper
본 발명의 일 실시예에서는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 외주연 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합 및 설치되기 위한 상, 하부 외측 결합홈(15a, 35a)이 형성되어 있으나, 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 상, 하 부 봉단마개(10, 30)의 내주연 적소에 핵연료봉 취급공구가 결합 및 설치되기 위한 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)가 형성되는 것도 바람직하며, 이때에는 상기 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)의 위치가 상기 내측 튜브(7)의 상, 하부면이 접합되는 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내측 접합면(13a, 33a)에 근접되게 형성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the upper and lower
상기한 바와 같이, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 각 내측 접합면(13a, 33a)에 근접되는 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)이 형성됨으로써 상기 각 내측 접합면(13a, 33a)에 맞닿아 접합되는 내측 튜브(7)가 길이방향으로 신장될 경우, 상기 내측 튜브(7)의 상, 하부면에 맞닿는 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내측 접합면(13b, 33b)이 탄성적으로 소정부분 변형되면서 내측 튜브(7)를 고정 및 지지하게 된다.As described above, the upper and lower
즉, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)을 형성하여 내, 외측 튜브(7, 8)의 각 상, 하부면이 맞닿아 레이저 용접 또는 전기 저항 용접되는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 각 내측 접합면(13a, 33a)과 각 외측 접합면(13b, 33b) 부분의 두께를 달리함으로써 원자로 운전 환경하에서 열팽창 또는 중성자 조사에 의한 성장 등으로 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8)의 길이방향 성장이 다를 경우, 환형 핵연료봉(1)의 힘(Bowing) 현상을 완화시킬 수 있다.That is, the upper and lower
본 발명의 일 실시예에서는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)을 형성하되, 내측 튜브(7)와 근접되는 적소에 형성함으로써 내측 튜브(7)가 맞닿는 각 내측 접합면(13a, 33a)이 핵연료봉(1)의 휨 현상 을 흡수하는 구조로 이루어져 있으나, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 외주연에 형성되는 상, 하부 외측 결합홈(15a, 35a)을 외측 튜브(8)의 상, 하부면와 맞닿는 각 외측 접합면(13b, 33b)의 근접되는 적소에 형성하여 외측 튜브(8)의 휨 현상까지도 흡수하는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the upper and lower
여기서, 도 4와 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 상, 하부 결합편(13, 33)의 각 내측 접합면(13a, 33a) 및 각 외측 접합면(13b, 33b)과 내, 외측 튜브(7, 8)의 상, 하부면의 접합부에 진하게 표시된 부분은 용접 부분을 나타낸다.Here, as shown in FIGS. 4 and 7, the inner joining
본 발명의 일 실시예에서는 상기 내, 외측 튜브(7, 8)에 하부 봉단마개(30)와 상부 봉단마개(10)를 순차적으로 결합시킨 후 레이저 용접이나, 전기 저항 용접으로 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8)의 상, 하부에 접합시킨 후 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 설치하는 것이 바람직하나, 상기 내, 외측 튜브(7, 8)에 상부 봉단마개(10)와 하부 봉단마개(30)를 순차적으로 결합시킨 후 레이저 용접이나, 전기 저항 용접으로 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8)의 상, 하부에 접합시킨 후 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 설치하는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the upper and
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 내, 외측 튜브(7, 8)에 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 용접한 후 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 용접하여 설치하도록 이루어져 있으나, 상기 하부 봉단마개(30)의 설치 홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 용접설치한 후 상기 내, 외측 튜브(7, 8)에 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 레이저 용접하거나, 전기 저항 용접하는 것도 가능하다.In addition, in an embodiment of the present invention, the upper and
도 8은 본 발명에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개의 다른 실시예가 적용된 환형 핵연료봉을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 9는 본 실시예에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개가 환형 핵연료봉에 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 10은 본 실시예에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개 내주연에 핵연료봉 취급공구가 결합되기 위한 취급홈이 형성된 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.8 is a perspective view schematically showing an annular fuel rod to which the upper and lower end caps of the annular fuel rod according to the present invention is applied, and FIG. 9 is an upper and lower end cap of the annular fuel rod according to the present embodiment. 10 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the handling grooves for coupling the nuclear fuel rod handling tool are formed on the inner circumference of the upper and lower end caps of the annular nuclear fuel rod according to the present embodiment.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시예에서는 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개(10, 30) 중 상부 봉단마개(10)의 중심부에 내부 수로 주 출구(11)가 관통형성되되, 상기 내부 수로 주 출구(11)의 하측면 가장자리에 내측 튜브(7)의 상부면에 접합되기 위한 상부 결합편(13)이 돌출형성되고, 상기 상부 봉단마개(10)의 외측면에 외측 튜브(8)의 내측면이 접합된다.As shown in the figure, in the present embodiment, the inner channel
그리고, 상기 하부 봉단마개(30)는 중심부에 내수 수로 주 입구(31)가 관통형성되되, 상기 내부 수로 주 입구(31)의 상측면 가장자리에 내측 튜브(7)의 하부면에 접합되기 위한 하부 결합편(33)이 돌출형성되고, 그 가장자리에 외측 튜브(8)의 하부면이 접합된다.In addition, the
이를 위하여 상기 상부 봉단마개(10)의 외경이 하부 봉단마개(30)의 외경보다 작게 형성되되, 외측 튜브(8)의 폭 만큼 차이를 갖도록 이루어진다. 상기한 바 와 같이, 상기 상부 봉단마개(10)의 외경과 하부 봉단마개(30)의 외경이 외측 튜브(8)의 폭 만큼 차이를 갖음으로써 상기 외측 튜브(8)의 상부 내측면에 상부 봉단마개(10)의 외측면이 맞닿아 접합되고, 상기 외측 튜브(8)의 하부면이 상기 하부 봉단마개(30)의 상측면 가장자리에 맞닿아 접합된다.To this end, the outer diameter of the
여기서, 본 실시예에 의한 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31) 하측 내주연에도 도 5, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 설치홈(37)이 형성되고, 상기 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)가 구비된다.Here, as shown in Figs. 5 and 6, the inner groove of the lower
이때, 상기 이물질 여과장치(50)는 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평방향으로 상호 연결되는 십자형태의 이물질 여과핀(51)으로 이루어지나, 상기 이물질 여과장치(50)가 환형으로 형성되되, 그 중심부에 수직 및 수평으로 다수개 연결되는 격자형태의 이물질 여과핀(51)으로 이루어지는 것도 가능하다.At this time, the foreign
또한, 상기 이물질 여과장치(50)가 수직 및 수평방향으로 그 중심부가 상호 연결되는 십자형태의 이물질 여과핀(51)으로 이루어지는 것도 가능하고, 상기 이물질 여과장치(50)가 수직 및 수평방향으로 그 중심부가 다수개 연결되는 격자형태의 이물질 여과핀(51)으로 이루어지는 것도 가능하다.In addition, the foreign
본 실시예에 의한 환형 핵연료봉(1)의 하부 봉단마개(30)에 설치되는 이물질 여과장치(50) 또한 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 용접으로 접합되는 것이 바람직하나, 상기 하부 봉단마개(30)의 내부 수로 주 입구(31) 하측 내주연에 설치홈(37)을 원주형 또는 나선형으로 형성한 후 이물질 여과장치(50)를 상기 설치홈(37)에 결합시키는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.The foreign
한편, 상기 상부 봉단마개(10)와 하부 봉단마개(30)의 내주연과 외주연 끝단이 경사지게 형성되며, 이로 인해 핵연료봉(1)에서 발생되는 고온을 방지하기 위하여 유입되는 냉각수의 유체 저항을 감소시키도록 이루어진다.On the other hand, the inner and outer periphery of the
여기서, 상기 상부 봉단마개(10)와 하부 봉단마개(30)의 외주연 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구(미도시)가 결합되기 위한 상부 외측 결합홈(15a) 및 하부 외측 결합홈(35a)이 형성된다.Here, the upper
본 발명의 일 실시예에서는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 외주연 적소에 원주방향으로 핵연료봉 취급공구가 결합 및 설치되기 위한 상, 하부 외측 결합홈(15a, 35a)이 형성되어 있으나, 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내주연 적소에 핵연료봉 취급공구가 결합 및 설치되기 위한 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)가 형성되는 것도 바람직하며, 이때에는 상기 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)의 위치가 상기 내측 튜브(7)의 상, 하부면이 접합되는 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 상, 하부 결합편(13, 33)에 근접되게 형성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the upper and lower
상기한 바와 같이, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 상, 하부 결합편(13, 33)의 근접되는 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)이 형성됨으로써 상기 상, 하부 결합편(13, 33)에 맞닿아 접합되는 내측 튜브(7)가 길이방향으로 신장될 경우, 상기 내측 튜브(7)의 상, 하부면에 맞닿는 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 상, 하부 결합편(13, 33)이 탄성적으로 소정부분 변형되면서 내측 튜브(7)를 고정 및 지지하게 된다.As described above, the upper and lower inner coupling grooves (15b, 35b) is formed on the inner peripheral edges of the upper and lower end caps (10, 30), the lower coupling pieces (13, 33), When the
즉, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)을 형성하여 내, 외측 튜브(7, 8)의 각 상, 하부면이 맞닿아 레이저 용접 또는 전기 저항 용접되는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 상, 하부 결합편(13, 33) 부분의 두께를 달리함으로써 원자로 운전 환경하에서 열팽창 또는 중성자 조사에 의한 성장 등으로 내측 튜브(7)와 외측 튜브(8)의 길이방향 성장이 다를 경우, 환형 핵연료봉(1)의 힘(Bowing) 현상을 완화시킬 수 있다.That is, the upper and lower
본 발명의 일 실시예에서는 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 내주연에 상, 하부 내측 결합홈(15b, 35b)을 형성하되, 내측 튜브(7)와 근접되는 적소에 형성함으로써 내측 튜브(7)가 맞닿는 상, 하부 결합편(13, 33)이 핵연료봉(1)의 휨 현상을 흡수하는 구조로 이루어져 있으나, 상기 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 외주연에 형성되는 상, 하부 외측 결합홈(15a, 35a)을 외측 튜브(8)의 상, 하부면과 맞닿는 상, 하부 봉단마개(10, 30)의 가장자리에 근접되는 적소에 형성하여 외측 튜브(8)의 휨 현상까지도 흡수하는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the upper and lower
이하, 본 실시예에 의한 환형 핵연료봉의 상, 하부 봉단마개를 설치하기 위한 용접방법을 설명한다.Hereinafter, a welding method for installing upper and lower end caps of the annular nuclear fuel rod according to the present embodiment will be described.
먼저, 상기 하부 봉단마개(30)의 하부 결합편(33) 상측면에 내측 튜브(7)의 하부면을 위치시킨 후 상기 하부 결합편(33)의 상측면과 내측 튜브(7)의 하부면을 외부에서 용접한다. First, a lower surface of the
그리고, 상기 상부 봉단마개(10)의 상부 결합편(13) 하측면에 내측 튜브(7) 의 상부면을 위치시킨 후 상기 상부 결합편(13)의 하측면에 내측 튜브(7)의 상부면을 외부에서 용접한다.Then, after placing the upper surface of the inner tube (7) on the lower side of the
이때, 용접을 위한 용접장치는 내부 수로를 통하여 삽입한 후 상기 상부 봉단마개(10)의 상부 결합편(13) 하측면과 내측 튜브(7)의 상부면을 용접하도록 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the welding device for welding is preferably made to weld the lower surface of the
여기서, 상기 내측 튜브(7)의 상, 하단부에 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 용접으로 각각 연결시키기 전에 내측 튜브(7)의 외측에 환형의 소결체(3)를 장입한 후 상기한 용접작업을 수행하는 것도 가능하다.Here, before connecting the upper and
상기한 바와 같이, 상기 내측 튜브(7)의 상, 하단부에 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 각각 용접으로 연결시킨 후 상기 하부 봉단마개(30)의 상측면 가장자리에 외측 튜브(8)의 하부면을 위치시켜 상기 하부 봉단마개(30)의 상측면 가장자리와 외측 튜브(8)의 하부면을 용접한다.As described above, after connecting the upper and
이때, 상기 상부 봉단마개(10)의 외경보다 하부 봉단마개(30)의 외경이 조금 크게 이루어짐으로써 상기 외측 튜브(8)를 하부 봉단마개(30)의 상측면 가장자리에 위치시킬 경우, 상기 외측 튜브(8)를 상부 봉단마개(10)를 통하여 삽입하여 위치시킨다.At this time, the outer diameter of the
이렇게 상기 하부 봉단마개(30)의 상측면 가장자리와 외측 튜브(8)의 하부면을 용접한 후 상기 상부 봉단마개(10)의 외측면과 외측 튜브(8)의 내측면을 용접한다.The upper edge of the
이때, 도 9, 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 상, 하부 봉단마 개(10, 30)의 하측면 및 상측면에 돌출형성되는 상, 하부 결합편(13, 33)과 내, 외측 튜브(7, 8)의 상, 하부에 형성되는 접합부 및 외측면에 형성되는 접합부에 진하게 표시된 부분은 용접 부분을 나타낸다.At this time, as shown in Figures 9 and 10, the upper and
여기서, 상기 하부 봉단마개(30)의 설치홈(37)에 이물질 여과장치(50)를 결합시키고, 상기 이물질 여과장치(50)의 각 단부와 설치홈(37)을 용접으로 접합함으로써 용접과정을 완료한다.Here, the foreign
본 실시예에서도 상기 하부 봉단마개(30)에 이물질 여과장치(50)를 용접설치한 후 상기 내, 외측 튜브(7, 8)에 상, 하부 봉단마개(10, 30)를 설치하여 환형 핵연료봉을 제조 및 제작하는 것도 가능하다.In this embodiment, after the foreign
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다. While the exemplary embodiments of the present invention have been described above by way of example, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments, and those skilled in the art are appropriate within the scope described in the claims of the present invention. It will be possible to change.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 환형 핵연료봉의 내측 튜브와 외측 튜브에 결합되는 상, 하부 봉단마개의 하부면 및 상부면에 결합편을 돌출형성하고, 각 결합편에 내, 외측 튜브를 외부에서 레이저 용접하거나, 전기 저항 용접함으로써 환형 핵연료봉의 제작이 용이하고, 용접부가 깨끗할 뿐만 아니라, 용접부의 밀봉 효율을 향상시킬 수 있으며, 하부 봉단마개의 내부 수로에 이물질 여과장치를 적용함으로써 냉각수의 유입 시 별도의 이물질 유입을 방지할 뿐만 아니라, 이물질 여과장치를 원형홈이나, 나선형홈에 설치함으로써 설치 및 제작이 용이하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above has a coupling piece protruding from the lower surface and the upper surface of the upper and lower end caps coupled to the inner tube and the outer tube of the annular nuclear fuel rods, Laser welding of the outer tube from the outside or electric resistance welding makes it easy to manufacture the annular fuel rod, and it is possible to improve the sealing efficiency of the welded part as well as to clean the welded part. When the inflow of the cooling water not only prevents the inflow of foreign matters, the foreign matter filtration device can be installed in a circular groove or a spiral groove, and the effect can be easily installed and manufactured.
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