원자로 용기 및 내부 구조물

원자로 용기 및 내장품은 연료를 장전하여 연쇄반응을 일으켜 출력생산 영역을 제공하는 장소로 방사선의 영향과 고온 및 고압의 상태에서 견딜 수 있도록 설계되었다.

원자로의 주요 구성품은 다음과 같다.

① 원자로 용기(Reactor Vessel)

② 원자로 헤드(Reactor Vessel)

③ 노심 지지 통(Core Support Barrel)

④ 하부 지지 구조물(Lower Support Structure Assembly)

⑤ 상부 안내 구조물(Upper Guide Structure Assembly)

원자로는 반구형 하부헤드와 플랜지 및 오-링 홈이 있는 분리 가능한 상부헤드로 이루어 진 원통형 용기와 여기에 내장된 연료집합체, 노심 지지 구조물, 제어봉 집합체 및 기타 관련 설비로 구성되어 있다.

원자로 내부구조물은 원자로 내장 설비들을 지지하며 원자로용기를 통과하는 냉각재의 안 내 역할을 한다. 원자로내부 구조물은 원자로 용기내의 동적 및 정적부하를 흡수하여 원자 로 용기 플랜지에 전달하며 원자로 내부 구조물은 노심 지지 통, 하부 지지 구조물, 노내 계측기 집합체, 노심 보호벽, 그리고 상부안내구조물로 구성된다.

노심 지지 동체는 원통 구조물로서 상부의 환형 플랜지가 원자로용기의 턱(ledge)에 놓임으로 써 지지된다. 노심 지지 통 하부에는 완충기(Snubber)가 설치되어 있어 측면운동과 비틀림 운동을 제한한다.

하부지지 구조물은 노심의 중량을 보(Beam) 구조물을 통해 노심 지지 통에 전달한다.

노심 보호벽은 노심을 둘러싸고 있으며 노심의 우회유량을 최소화시킨다.

상부안내구조물은 냉각재의 유동으로부터 제어봉 집합체를 보호하고 압력 과도상태 동안 핵연료집합체가 떠오르는 것을 막아준다.

가. 원자로 용기(Reactor Vessel)

(1) 원자로 용기의 기능

원자로 용기는 연료집합체, 제어봉 집합체(Control Element Assembly) 및 노심 지지에 필요한 내부 구조물들을 내장한다.

원자로 용기는 중성자와 감마선에 견디고 높은 강도를 유지할 수 있는 탄소강 재질로 제작되었으며 내면은 부식방지를 위해 오스테나이트 계 스테인레스 강으로 피복되어 있다.

원자로 용기는 상부헤드(Upper Head), 하부헤드(Lower Head) 2개의 반구형 헤드와 용 기 몸통(Rx Vessel Body)으로 구성되어 있다.

(2) 원자로 용기 하부 헤드(Rx Vessel Lower Head)

하부헤드는 원자로용기 몸통 (Shell)에 용접되었으며 노내 핵계측용 관통관 노즐이 45 개 설치되어 있다.

원자로용기 뚜껑은 제어봉 구동계통(CEDM)과 가열접점 열전대(HJTC) 노즐과 원자로 용기의 증기 및 비응축 기체 제거용 (RGVS) 노즐을 포함한다.

〔그림 1-1〕원자로 헤드와 원자로 용기(Rx Head & Reactor Vessel)

〔그림 1-2〕원자로의 구조

또한 원자로용기 뚜껑은 운전 중에는 54개의 스터트 볼트로 체결되는 플랜지로써 용기에 부착되고 원자로 내장품을 취급하는 경우에는 원자로용기 뚜껑 제거가 가능하도록 설계되 어 있다.

원자로용기 몸통의 내부 하부에 있는 6개의 스너버(Snubber)들은 노심지지통(CSB)의 반경 반향 변위를 제한하며 노심지지통의 하향 낙하시 그 변위를 제한하기 위해 4개의 노심 멈춤 쇠(Core Stop)가 원자로 용기 하부헤드 내측에 위치한다.

하부헤드에는 유량분배를 위해 유량분배환(Flow Skirt)이 둘러져 있으며 그 안으로 노내 핵 계측설비 인입용 노즐들이 용접되어 있다.

원자로 용기 내면의 노심 부분에는 감시 시편 캡슐 호울더가 위치하며 냉각재 입출구 배관을 비롯한 이상의 모든 구성 품들은 용접으로 부착되었다.

인코넬 유량 분배환은 원통형이며 유량형성을 위한 구멍들이 가공되어 있고 두 개의 보강링으로 강화처리 되었다. 유량 분배환은 노심내로 유입되는 유량을 균일하게 분배하여 하부 공동(Lower Plenum)에서의 큰 와류형성을 방지해 준다. 이것은 압력용기 하부 헤드에 균일한 간격으로 용접 부착된 9개의 가공부위에 의해 지지된다.

(3) 원자로 용기 몸통(Rx Vessel Body)

원자로용기 플랜지는 안쪽표면에 걸림쇠(Ledge)가 가공된 단조 링으로서 노심지지통을지지하고 노심지지통은 노심과 내장설비를 지지하도록 설계 되었다. 또한 원자로용기 플랜지에는 원자로 용기 뚜껑을 체결하는 54개의 스터드 볼트를 받아들이도록 구멍이 뚫어져서 나사산이 가공되어 있다.

원자로 용기 몸통에는 두껍고 구배가 형성되어 있는 6개의 입구 및 출구 노즐이 있다. 이중 4개의 입구관의 내경은 30″(76.2cm)이고, 2개의 출구관의 내경은 42″(106.7cm)이다.

각 출구노즐 주변의 원자로용기 내부로 돌출된 환형 턱(Boss)은 노심지지통 면과 맞닿아서 고온과 저온지역을 분리시켜주며 약간의 틈을 둠으로서 열팽창이 허용되고 노심 우회유량이 적절하게 조절된다.

원자로용기와 헤드 플랜지 사이에는 2개의 은도금(Coating)된 인코넬 재질의 오-링이 설치 되어 누설을 방지하며 이는 속이 빈 오-링 노심 측 내면의 클립(Clip) 구멍을 통한 냉각재 계통 압력이 증가함에 따라 더욱 밀착되는 원리(Self-Energized)에 의해 밀봉이 수행된다.

두 오-링 중 어느 하나라도 100% 누설을 방지할 수 있으나 보통 내측 링이 밀봉을 수행하 고 외측 링은 보조역할을 하며 두 오-링 사이의 공간에는 누설 탐지용 관이 설치되어 있다.

이들은 헤드 플랜지의 2개 동심 홈에 특수클립을 사용하여 고정하되 은도금을 하여 불균일 한 표면에 따라 변형되도록 함으로서 확실한 밀봉이 이루어지도록 한다.

원자로용기의 입구노즐 아래에는 4개의 수직기둥들이 설치되어 원자로용기를 지지하고 있으며 이들은 수평 열팽창에 대한 유연성을 가지고 있어 원자로의 가열과 냉각시 응력을 받지 않도록 한다.

원자로용기 하부헤드에는 4개의 수평 키가 용접되어 있으며 수직기둥의 밑판(Base Plant)은 용기의 아래 부분을 고정시키도록 키 웨이(Key Way) 역할을 수행한다.

〔그림 1-3〕원자로 헤드 플랜지 오-링(Rx Head Flange O-Ring)

〔그림 1-4〕원자로 용기 몸통

〔그림 1-5〕원자로 용기 지지대(Rx Vessel Support)

〔그림 1-6〕원자로 용기 걸림쇠(Ledge)와 내장물의 조립 형태

〔그림 1-7〕원자로 용기 노즐 부위

(4) 원자로 노심(Reactor Core)

원자로 노심은 177개의 연료집합체와 73개의 제어봉 집합체가 150＂(3.8m) 길이에 걸쳐서 등가직경 123＂(3.12m)로 둥글게 배치되어 있다.

연료집합체는 16×16 배치로서 236개의 연료봉과 스페이서 그리드(Spacer Grid)에 용접된 5 개의 안내관으로 이루어지고 상하부는 엔드 피팅(End Filting)으로 막혀 있다.

각 안내관은 연료봉 4개의 공간과 동일한 크기를 차지하며 전체 길이에 걸쳐 제어봉 집합체의 안내통로 역할을 한다. 노내 핵계측 설비는 45개의 핵연료 집합체의 중앙 안내관에 설치되며 이는 원자로용기 하부를 통과하여 핵연료 집합체의 하부로 연결된다.

원자로 내장설비들은 핵연료 집합체와 제어봉 집합체 및 노내 중성자속 감시 설비들을 지지하고 원자로용기를 통하는 냉각재를 안내함과 동시에 용기내의 정적 및 동적 부하를 흡수하여 원자로용기의 플랜지로 전달한다.

원자로 용기와 관련되는 열 및 수력양식은 다음과 같다.

〔그림 1-8〕원자로 용기 내부 구조물

(5) 원자로용기 재질 감시설비

방사선 조사 감시 프로그램에 의해 중성자 조사로 인한 무연성 이온도(RT : 기준온도) 의 변화와 원자로용기 재질의 기계적 성질변화 여부가 평가된다. 재질의 충격(Impact) 및 기계적 성질의 변화는 조사전과 조사후의 시험결과가 비교평가 된다.

원자로용기 재질의 특성 변화를 유발시키는 중성자를 감시하기 위해 사용되는 감시용 시편이 내장된 통(Capsules)은 실제적으로 원자로용기와 조사조건과 매우 흡사한 조건 에서 조사되도록 설치되었다.

(가) 시험 재료의 선택

감시시편은 원자로용기의 중간부위 제작에 이용된 실제적인 재질이 사용되며 3가지 의 서로 다른 재질로 구성되어 있다.

① 기본금속(Base Metal)

② 용접금속(Weld Metal)

③ 열 영향을 받은(HAZ : Heat-Affected Zone) 금속

이 감시시편은 원자로용기(Reactor Vessel)안쪽에 중간높이 위치로 설치되어 있다.

(나) 시험근거

감시시편에 대한 시험은 낙하시험(Drop Weight), 샤르피 충격시험(Charpy Impact), 인장 시험(Tensile Test)등이 있다.

Drop Weight Test는 ASTM E-208에 따라 수행하고 Charpy Impact Test는 AST M-E23, 인장시험은 ASTME-8 및 E-21에 따라 수행한다.

무연성 천이온도 (RT NDT)를 결정하기 위한 Drop Weight Test 및 Charpy Impact Test 사이의 상호관계는 ASME Code Section Ⅲ NB-2300에 따른다.

〔그림 1-9〕조사시편 위치

(다) 시편 내장 용기 (Surveillance Capsule)

방사선 조사과정 중 냉각재로부터 시편을 보호하기 위해 내식성 용기가 사용된다. 또한 이 용기는 시편이 원자로용기 내측의 선정된 장소에 물리적으로 잘 위치하도록 하며 일정한 방사선 조사 후 시편을 제거할 수 있도록 해준다.

원자로 용기에는 6개의 감시시편 내장용기가 설치되어 있으며 각 감시시편 내장용기에 내장된 시편의 형태 및 수량은 아래와 같다.

조사시편 내장 용기는 일렬로 구성된 3개의 시편 부품 통(Specimen Compartments) 이 웨지 커플링(Wedge Coupling)을 통해 잠금장치(Lock Assembly)에 연결되어 있 다. 각 시편 통은 그 내측에서 감시시편에 의해 지지되고 최종 제작과정에서 3,125psia(219.7kg/cm2. A)의 외압시험을 거친다.

웨지 커플링은 시편통들의 마개(End Caps)로 쓰이며 원자로 용기벽에 부착된 용기 고정대(Capsule Holdders)안에 시편통들이 정렬되도록 해준다.

잠금장치는 웨지 커플링에 작용하는 수직방향 힘을 이용해 고정대 안에 위치 및 고 정되도록 해주면 용기를 제거할 때 취급공구가 부착되는 곳이기도 하다. 조사시편 내장용기에는 2개의 샤르피(Charpy)+중성자 속(Neutron Flux) 및 인장감시 시편통 (Compact Tension Compartment)와 1개의 온도(Temperature)+중성자 속(Flux)+인 장(Tension) 및 샤르피+중성자 속 및 인장감시 시편통에는 15개의 충격시편(Impact Specimens), 5개로 구성된 중성자속 감시기 한 세트, 9개의 결함(Pre-cracked) 샤르 피 시편, 5개의 1/2 t 인장감시 시편이 들어 있다. 냉각재와 시편간의 온도차는 시편 과 시편통 사이에 설치된 스페이서(Spacers) 및 밀봉된 내부 헬륨가스에 의해 최소 화된다. 또한 하나의 온도+중성자 속+인장 및 샤르피 시편통에는 6개의 인장시편, 1 8개의 충격시편, 9개로 구성된 중성자속 감시기 한 세트, 온도감시기 한 세트가 내 장되어 있으며 헬륨기체가 봉입되어 있다.

(라) 중성자 조사 및 온도감시

원자로용기의 무연성 천이온도 (RTNDT) 변화는 중성자 에너지 및 조사온도에 관계 된다.

속중자 속은 6개의 시편 내자용기에 넣어진 문턱 값 감지기(Threshold Detector)로 측정하며 이 감지기는 유효문턱 에너지 0.5～15MeV 에서 잘 작용한다. 이 중성자 문턱감지기들과 열중성자 감지기들은 시편에 가해지는 열중성자 및 속중성자를 에 너지 감시하기 위한 것이다. 이 감지기들은 충분한 반감기와 요구되는 중성자 에너 지 범위를 감당 할 수 있는 활성 단면적을 가지고 있다.

중성자속 감지기 3세트가 각 용기에 내장되어 있으며 각 감지기는 서로 이격되어 작은 통(Sheath) 속에 들어가게 된다. 중성자 포획작용을 일으키는 재질들(우라늄, 니켈, 구리, 코발트 등)은 카드뮴 도포처리 되어 있다. 조사 후 시편은 인출되어 분 해된 후 문턱 감시기 활성도(Activities)가 측정되고 중성자속 및 에너지가 분석되며 감지기에 사용되는 재질은 아래와 같다.

조사시편의 기계적 및 충격성질은 조사온도에 매우 높은 의존성을 가지므로 조사 기간 중 저융점 합금 및 순수금속 파편을 이용한 최대 조사온도를 비교적 정확히 계산한다.

온도 감지기는 봉인된 석영(Quartz)관 내에 저 용융 합금 와이어를 꼬은(Helix)것으 로서 재질의 융용점에 도달하는 경우 스테인레스강 중량에 의해 와이어가 절단된다.

사용재질은 아래와 같다.

〔그림 1-10〕조사시편 내장용기 집합체

〔그림 1-11〕조사시편 내장물 집합체

(마) 시편 인출

최초의 감시시편 인출은 시편의 경험적 예상 무연성 천이 온도(RTNDT)가 50℉ (27.8℃) 전이되고 발전소 예상수명의 1/4이 경과하지 않은 때에 실시한다.

두 번째 인출은 무연성 천이온도(RTNDT)가 100。F(55.6℃) 전이되고 발전소 예상수 명의 1/2이 경과하지 않은 때에 실시한다.

세 번째 인출은 발전소 예상 수명의 3/4에 이르렀을 때 실시한다.

나. 원자로 용기 헤드(Rx Vessel Head)

원자로 용기 상부 헤드(Rx Vessel Upper Head)에는 총 84개의 관통구가 있으며 이는 73 개의 제어봉 구동 장치 하우징(CEDM Housing), 사고의 경우 기포제거도 자연순환에 의 한 노심 냉각능력을 제공하기 위한 1개의 원자로용기 헤드 배기구, 2개의 가열접점 열전 대(HJTC)용 관통부 및 8개의 예비용으로 구성된다.

제어봉 구동장치 하우징과 배기관은 상부 헤드 내면에 용접되고 상부헤드는 54개의 스 터드 볼트에 의해 원자로용기 플랜지에 고정된다.

원자로헤드의 54개 스터드 볼트(Stud Bolt) 체결의 안전여유와 신장치(Elongation)는 다음

과 같다.

(1) 스터드 볼트(Stud Bolt) 체결의 안전여유

① 이웃하는 4개의 스터드 볼트나 대칭되는 16개의 스터드 볼트가 전단되는 경우에는 원자로 헤드 플랜지(Flange)의 누설이 발생한다.

② 지퍼링 효과(Zippering Effect)

연이어 16개의 스터드 볼트가 전달될 경우 나머지 스터드 볼트도 잇달아 급속하게 전단 된다.

(2) 스터드 볼트(Stud Bolt)의 신장치(Elongation)

① 수압시험의 신장치(Hydrostatic Elongation)

압 력(Pressure)	신장치(Elongation)	허용범위
220㎏/㎠(3125 psia)	0.057±0.002＂(1.45±0.05㎜)	0.055＂～0.059(1.40～1.50㎜)

② 정상운전의 신장치(Operational Elongation)

압 력(Pressure)	신장치(Elongation)	허용범위
176㎏/㎠(2500 psia)	0.046±0.002＂(1.17±0.05㎜)	0.044＂～0.048(1.12～1.22㎜)

〔그림 1-12〕원자로 용기 헤드(Rx Vessel Head)

원자로용기 상부 헤드의 중앙부위에 ¾＂크기의 배관으로 배기 계통(Rx Vessel Head Vent System)이 설치되어 있다.

원자로 용기 헤드 배기 계통 배관의 내부에는 7/32＂×1＂의 오리피스(Orifice)가 설치 되어 있다. 이 오리피스는 유량을 제한하여 압력과도 현상을 방지하며 배기관 절단의 경 우 냉각재 상실을 3대의 충전펌프 용량(132GPM)이내로 제한하여 냉각재 상실사고 (LOCA : Loss of Coolant Accident)를 방지한다.

원자로 용기 헤드 배기 계통 배관의 재질은 인코넬(Inconel)이다.

〔그림 1-13〕원자로 용기 헤드 배기 계통(Rx Vessel Head Vent Line)

〔그림 1-14〕Rx Head Nozzle Guide Cone

다. 노심지지통 집합체(Core Support Barrel Assembly)

노심지지통 집합체의 재질은 오스테나이트 스테인레스 강이며 노심지지통 (Core Support Barrel) 하부지지 구조물(Lower Support Structure), 노심 쉬라우드 (Core Shroud) 계기용 노 즐 뭉치 (Instrument Nozzle Assembly)로 구성되어 있다.

노심 지지통 집합체는 노심지지통의 상부 플랜지(Upper Flange)에 의해 지지되는데 이 상부 플랜지는 원자로용기 턱(Ledge)에 걸쳐져 있다.

상부 플랜지에는 4개의 동일한 키 홈이 가공되고 원자로용기 턱 및 외부 링 플랜지에는 4개 의 정렬키(Alignment Key)가 설치되어 서로 끼워져 정렬이 이루어진다. 노심 지지통의 하부 플랜지는 하부지지 구조물(Lower Support Structure)을 지지 및 보호하고 정위치 시키고 용 접부의 만곡형(Flexural) 접촉방법으로 하부지지 구조물에 부착된다.

하부지지 구조물은 부하를 노심지지통 하부 플랜지에 전달하는 지지 빔(Support Beam)에 의해 노심을 지지할 수 있도록 해주며 지지 빔에 설치된 위치 핀(Locating Pin)은 핵연료 집합체의 하부를 정위치 시켜준다.

노심 쉬라우드(Core Shroud)는 노심지지통 내부에 조합되는 구조물로 노심의 측면을 둘러싸서 냉각재의 유로를 형성한다.

또한 노심 쉬라우드는 냉각재의 노심 우회유량을 제한하고 하부 지지 구조물에 의해 지지되고 정렬된다.

노심 쉬라우드는 냉각재의 유로 방향을 정해주도록 용접된 수직판과 수평지지를 위한 주변링 및 상단과 하단 판으로 구성된다. 5개의 주변링은 노심 쉬라우드의 전체 길이에 걸친 용접골 격에 의하여 수직판에 부착되어 있다.

노심 쉬라우드 외면과 노심지지통 사이에는 작은 공간이 형성되어 있으며 이 환형공간을 따라 냉각재가 상향이동하여 노심 쉬라우드에 가해지는 열 응력을 최소로 감소시킨다.

노심 쉬라우드의 상단에는 90°간격으로 수직 돌출된 4개의 정렬 러그(Lug)가 상부 안내 구조 물, 노심 쉬라우드, 하부지지 구조물 사이의 정렬을 위하여 상부 안내 구조물 연료 정렬 판 (Fuel Alignment Plate)의 경화 처리된 홈(Slot)들과 맞도록 설치되어 있다.

노심지지통의 하단 외측에는 균등한 간격으로 6개의 스너버(Snubber)가 설치되어 있어 압력용 (Pressure Vessel)의 상대 러그(Lug)들과 요철 조합을 이루게 됨으로서 측면(원주방향) 또는 뒤틀림에 의한 잉여운동을 제한한다.

〔그림 1-15〕원자로 용기와 노심지지통 스너버 집합체

〔그림 1-16〕노심지지통 뭉치(CSB Assembly)

노심지지통은 원통형으로서 상부에는 외부형 플랜지 및 하부에는 내부 링 플랜지로 구성 되어 있다. 또한 압력용기 턱에 얹혀져 지지되고 핵연료 집합체가 놓여지는 하부 지지 구조물을 지지한다.

노심지지통의 플랜지에는 4개의 정렬키가 90。간격으로 설치(Press-fitted)되어 있어 원자 로 용기와 상부 안내구조물 뭉치 및 플랜지 등이 이 정렬키에 대응하여 삽입됨으로서 상 호 정렬된다. 노심지지통의 상부에는 두 개의 출구 노즐이 있는데 압력용기 노즐부위와 잘 접촉되어 있어 입구 노즐에는 출구 노즐로의 냉각재 누설유량을 최소화시킨다.

노심지지통의 자체하중은 그 상부에서 지지되므로 냉각재의 흐름에 의한 구조물 내부에 서의 진동이 증가할 수 있다. 따라서 진폭제한 장치로 스너버(Snubbers)가 노심지지통 외부의 하단에 설치되어 있다. 스너버는 노심통 주위에 균등한 간격으로 6개가 있으며 원자로용기 측의 상대 러그(Lugs)들과 요철 조합 형태로 되어있어 측면 또는 뒤틀림에 의 한 잉여운동 및 진동크기를 최소화한다.

노심지지통 조립과정에서 내부구조물이 압력용기 내 하단에 장착되면서 압력용기측의 러 그들은 노심지지통의 러그들과 축방향으로 맞춰진다. 노심지지통의 반경방향 및 축방향 팽창은 약간 허용되지만 측면(원주방향)운동은 제한되는 것이다.

압력용기측 러그(Shims)들은 볼트로 조여져 부착되며 노심지지통측의 러그들은 마모를 줄이기 위해 스텔라이트(Satellite)로 된 경화표면(Hard-face)으로 되어 있다.

〔그림 1-17〕노심 쉬라우드 뭉치(Core Shroud Assembly)

라. 하부지지구조물(Lower Support Structure) 및 계측기 노즐 뭉치(ICI Nozzle Assembly)

(1) 하부지지구조물

하부지지구조물은 연료 다발과 노심 쉬라우드 및 노내 핵계측 노즐의 위치를 지정해 주 고 이를 지지한다. 이 구조물은 지지원통(Cylinder), 지지빔(Support Beam), 바닥(Bottom Plates)으로 구성되어 있다.

지지원통은 계란판형(Egg-crate Fashion)으로 배열된 격자 빔(Grid Beams) 조합체를 감싸고 있고 이들 빔들의 끝 부분은 원통에 용접되어 있으며 빔에는 핵연료 다발의 위치를 정해주는 핀(Fuel Locating Pins)이 붙어 있다.

이 빔들의 밑 부분은 바닥 판(Bottom Plate)에 용접되어 있으며 바닥 판에는 적절한 유량분배 가 이루어지도록 구멍들이 가공되어 있다. 이 판들에 의하여 노내 중성자속 감시노즐 및 지지기 둥(Support Column)을 통해 노내 중성자속 감시노즐 지지판에 지지된다.

또한 지지원통은 유체흐름을 안내하고 지지원통바닥근처에 위치된 구멍들을 통해 형성되는 노심 쉬라우드(Core Shroud)의 우회유량(0.22%)을 제한한다.

인코넬 유량 분배 환(Flow Skirt)은 원통형이며 유량형성을 위한 구멍들이 가공되어 있 다. 유량 분배 환은 노심입구에서 유량분배를 균일화하여 하부공동에서의 큰 와류발생 을 방지해주며 이는 하부헤드에 균등한 위치로 용접되어 있다.

(2) 계측기 노즐 뭉치 (ICI Nozzle Assembly)

노내 핵계측기(ICI) 노즐뭉치는 노내 핵계측 노즐과 노내 핵계측 노즐 지지판(ICI Nozzle Support Plate) 및 지지기둥(Support Column)등으로 구성되어 있으며 이것들은 바닥 판 (Bottom Plate)에 의해 지지된다.

노내 핵계측 노즐 지지 판은 노즐의 측면지지 역할을 하며 구멍을 통해 적절한 유량 분 배가 이루어지도록 유도한다.

(3) 노내 계측기 안내통로 및 지지장치

노내 중성자속 감시설비는 자체동작(Self-Powered) 노내 계측장치, 안내관 및 안내관 지지물, 감지신호를 위한 증폭기등으로 구성되어 있다. 노내 계측기 안내통로 및 안내 관 지지물은 압력용기 외부로부터 시작되어 용기바닥을 관통한 후 핵연료 다발 상부 끝까지 이어진다.

각 노내 계측기는 전 길이에 걸쳐서 안내되는데 외부 안내관(External Guide Tube)- 압력용기-하부지지 구조물의 노내 핵계측노즐-핵연료 다발의 계측기 안내관으로 구성 된 통로가 확보되어 있다.

각 계측기의 압력경계는 원자로의 외부인 밀봉 하우징(Seal Housing)이며 여기에서 외 부의 전기적 장치와 연결된다. 감지기 및 열전대의 표면적 보호관(Sheath Tube)으로 피복되어 있는데 보호관은 감지기나 열전대가 냉각재와 직접 접촉되는 것을 방지해 주 는 방벽역할을 하며 압력경계로 작용한다.

밀봉 하우징 테이블에는 밀봉 마개(Seal Plug)가 설치되어 노내 계측설비의 건전성을 유지시켜 주며 신호케이블이 이것을 통과하도록 되어 있다. 운전압력에 견딜 수 있는 고정형 O-링 밀봉이 사용된다.

〔그림 1-18〕하부 지지 구조물 및 계측기 노즐 뭉치

〔그림 1-19〕가열접점 열전대(HJTC) 안내통로

〔그림 1-20〕노내 계측기 안내통로

마. 상부 안내 구조물(Upper Guide Structure)

상부 안내 구조물 집합체는 연료집합체 상단을 측면에서 지지하고 이를 정렬시키며 제어 봉 이동공간을 형성한다. 또한 정상운전 중에 핵연료 집합체를 눌러주어 가상 사고의 경 우 핵연료 집합체가 위로 올려지지 않도록 해줄 뿐만 아니라 상부공동(Upper Plenum)에 서 냉각재의 방향변경(Cross Flow)에 의한 제어봉의 손상을 보호한다.

상부 안내구조물 집합체는 상부 안내구조물 지지통(USG Support Barrel), 제어봉 안내 튜브(CEA Guide Tube) 및 연료 정렬판(Fuel Alignment Plate)등으로 구성되어 있 다. 상부 안내구조물 지지통은 상부 끝에서 링 플랜지(Ring Flange)에 용접되고 하 부 끝에서 원형판(UGS 바닥판)에 용접된 수직원통이다.

(1) 상부 안내 구조물 플랜지 (UGS Flange)

상부 안내 구조물 플랜지는 상부 안내구조물 전체 뭉치를 지지하며 플랜지 상부는 정 상운전 중에 압력용기 헤드부분을 차지하게 된다. 플랜지의 하부는 노심지지통 상부플 랜지에 안착되는 홀드다운 링(Hold Down Ring)에 의해 지지된다.

상부 안내 구조물 플랜지(UGS Flange)와 홀드 다운 링은 90。간격으로 균등하게 설치 된 키 홈(Key Way)이 노심지지통의 정렬키(Alignment Keys)에 정확히 정렬된다.

이 키(Key)와 홈(Slot)들은 상부헤드와 일치되어 제어봉 구동장치(CEDM)가 노심과 정확히 정렬되도록 한다.

(2) 제어봉 쉬라우드 집합체

제어봉 쉬라우드 관은 핵연료 다발 홀드다운 장치의 상향력을 감당해 내는데 상향 력은 정렬판으로부터 제어봉 쉬라우드 튜브를 통해 상부 안내구조물 지지통 바닥판 에 전달된다.

제어봉 쉬라우드 뭉치는 냉각재 방향변경(Cross Flow)을 제한하고 제어봉 뭉치들을 서로 분리시키는 기능을 가지고 있다.

이 뭉치는 격자구조로 된 수직 판(Vertical Plates)으로 연결된 큰 수직관(Vertical Tubes)들의 조합으로서 상부 안내구조물 바닥 판에 연결되어 부착되어 있다. 또한 이 뭉치는 12개의 연결봉 장치(The Rod Tube Assembly)에 의해지지 및 고정되는 데 연결봉 장치는 그 하부가 상부 안내구조물 바닥판에 용접되어 있고 노심 쉬라우 드 뭉치의 상단 끝 부위에 볼트 조임 된다. 이 봉(Tubes)들과 연결관(Connecting Plate) 에는 유체의 통과를 위해 수많은 구멍들이 가공되어 있다.

제어봉 연장축(CEA Extension Shafts)의 안내를 위해 안내구조물 지지장치(GSSS : Guide Structure Support System)가 있다.

홀드 다운 링은 상부 안내구조물 뭉치(Upper Guide Assembly)와 노심 지지구조물 (Core Support Structure)이 유체의 이동력에 의해 축방향으로 움직이는 것을 제한 해준다. 홀드다운 링은 압력용기와 용기 가장자리 영역의 내장물 사이에 일어나는 차동 열적 팽창(Differential Thermal Expansion)에 적응할 수 있도록 설계되어 있 다.

(3) 연료 정렬 판 (Fuel Alignment Plate)

연료 정렬판 (Fuel Alignment Plate)은 핵연료 상부에 위치한 제어봉 쉬라우드 관 (Control Element Shroud Tubes)의 아래 부분에 정렬되도록 설계되어 있다.

또한 연료 정렬 판의 외측 가장자리 부분에는 균등하게 위치한 4개의 홈(Slots)이 있어 노심 쉬라우드의 스텔라이트 경화 러그 (Satellite Hardfaced Lugs)와 맞추어져 정렬 된다.