KR0156508B1

KR0156508B1 - 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치

Info

Publication number: KR0156508B1
Application number: KR1019940032356A
Authority: KR
Inventors: 이세엽
Original assignee: 이세엽
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1998-12-15
Also published as: WO1996017356A1; JPH10510625A; KR960025813A; US5867547A; EP0795178A1

Abstract

본 발명은 원자로와 증기발생기를 연통시키는 노즐관을 폐쇄하여 원자로와 증기발생기 간의 유체연통을 차단하기 위한 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치를 제공한다. 본 발명의 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치는 상기 노즐관의 내벽에 착탈 가능하도록 수축 및 팽창 가능하며, 길이방향으로 배열되는 복수개의 공기주머니(38,39,40), 상기 각각의 공기주머니(38,39,40)사이에 배치되어 상기 각각의 공기주머니를 연결하는 내부림(15) 및 상기 각각의 공기주머니(38,39,40)들 중 최외측 공기주머니(38,40)의 외측에 일체로 배치되는 외부림(12)을 구비한 공기튜브(14)와, 상기 공기튜브(14)의 각각의 외부림(12)과 내부림(15)을 상호 연결하는 지지선(16) 및 상기 각각의 공기주머니(38;39;40)에 각각 연통되어 공기를 공급하거나 배출하기 위한 복수개의 공기관(17;18;19)을 구비한 케이블(20)로 이루어진다.

Description

원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치

제1도는 원자력발전소의 증기발생기 및 종래의 노즐댐 위치를 보여주는 개략도.

제2도는 종래의 노즐댐의 정면도.

제3도는 종래의 노즐댐의 측면도.

제4도는 제2도의 선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 노즐관 막음장치의 설치상태를 보여주는 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 막음장치가 증기발생기 노즐관에 삽입된 경우 수축된 상태를 보여주는 단면도.

제7도는 본 발명에 따른 막음장치가 굴곡이 있으며 내경이 일정치 않은 노즐관에 설치된 상태를 보여주는 부분절취 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 노즐관 막음장치의 내부구조를 상세히 도시한 구성도.

제9도는 본 발명에 따른 노즐관 막음장치의 적용상태 및 제어방식을 보여주는 논리도.

제10도는 본 발명에 따른 막음장치를 노즐관내에 장착하기 위한 유도관의 사시도.

제11도는 유도관이 증기발생기 수실 내부에 설치된 상태를 보여주는 부분절취 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 원자로(reactor)

2 : 원자로 상부공간(reactor cavity : 핵연료 교체기간중에는 냉각수를 채워서 핵연료를 수중에서 이동할 수 있는 공간을 제공함.)

3 : 증기발생기(steam generator : 원자로에서 생성된 열을 이용하여 발

전용 터빈을 돌리도록 하는 증기를 만들어냄.)

4 : 수실(steam generator service area)

5 : 노즐댐(nozzle dam)

6 : 노즐댐 홀드다운 링(nozzle dam hold down ring)

7 : 작업자 출입구(man-way) 12 : 외부 림(rim)

13 : 노즐관(nozzle tube : steam generator leg tube)

17,18,19 : 공기관 22,23,24 : 압력 게이지(press gauge)

25,26,27 : 방출밸브(safety relief valve)

28,29,30,31,32,33 : 잠금밸브(on-off valve)

34,35 : 완충용기(accumulator) 36 : 진공펌프(air vacuum pump)

37 : 공기 압축펌프(air compress pump)

41 : 유도관

44,45,46 : 압력 조절기(pressure regulator)

본 발명은 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핵원료의 교체시 또는 원자로의 점검시 원자로의 노즐관을 일시적으로 폐쇄함으로써 냉매가 증기발생기 내로 유입되지 않도록 하기 위한 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치에 관한 것이다.

원자력을 이용한 에너지의 다른 새로운 에너지원으로의 대체가 기술적 또는 경제적으로 해결해야 할 문제가 많음에 따라, 부득이 원자력에 의한 에너지원의 확보는 현실적으로 불가피한 사실로 인식되고 있으며, 이러한 인식에 따라 원자력 발전의 안전성 및 작업자의 방사선 피폭에 대한 관심이 비등하게 되었다. 원자력발전소의 수의 증가와 노후화에 기인한 작업자의 방사선 피폭 선량이 증가하고 있으며 멘렘(Men-rem)당 비용이 급속히 증가하고 있어 미국의 경우 US $12,000가 소요되고 있으며, 한국의 경우 94년 현재 $13,000정도의 비용이 소모된 것으로 추정하고 있다. 또한 발전소의 하루 발전정지에 따른 비용이 매우 높으므로 작업자의 방사선 피폭선량의 저감 및 발전 정지 기간의 단축은 경제성 향상에 높은 기여를 할 수 있으며, 작업자의 안전성 측면에서 가능한한 방사선 피폭을 줄인다는 원칙인 ALARA(As Low As Reasonably Achievable)의 기본 방침을 실현하는 적극적인 방법으로 간주 되고 있다. 최근 NRC, OSHA, EPA 등의 각종 규제기관의 작업자의 방사선 피폭에 대한 심한 규제치를 해결하기 위하여 방사선 작업개선은 불가피한 것으로 인식되고 있다. 또한 발전소의 노후화 및 규제치의 강화에 따른 ISI(In Service Inspection) 작업이 점점 빈번해지고 있으며, 가동기간을 높이기 위하여 발전소 가동중 점검보수 작업이 요구되고 있으므로 본 발명과 같은 신기술을 이용한 각종 작업의 질적 향상에 의한 안전성의 제고는 수치적인 차원을 넘어 발전소의 안전성의 확보 및 원자력 발전에 대한 신뢰감의 고양에 큰 기여를 할 수 있다.

상기한 신기술 개발의 필요성에 입각하여, 로봇등이 개발되었으나 설치 및 유지, 보수 비용은 높지만 방사선 피폭 저감효과는 미비한 편이라서 사용이 보편화되지 않고 있다. 경수로(PWR)형 원자로의 경우 작업자의 총 방사선 피폭량중의 약 70%정도가 보수 작업과 관련된 피폭량이며, 원자력발전소 역시 다른 종류의 발전소와 마찬가지로 년중 약 60일간의 전면 보수작업(Over-Haul)을 시행하고 있다.

그러나, 증기발생기(Steam Generator)는 원자력발전소의 여러 시스템 중에서 가장 많은 점검 및 유지보수를 요하는 부분으로 증기발생기 내부가 고방사선으로 오염되어 있어 작업자에 대한 방사선 피폭의 정도가 심하며, 각종 점검 및 유지보수가 장시간에 걸쳐 수행되어야 하기 때문에 증기발생기 내부에서의 작업에 대한 관심이 오래전부터 전세계적으로 매우 높았다. 또한 최근 국제 방사선 방어학회(ICRP)의 권고(ICRP-60)는 작업자의 방사선 피폭에 대한 허용수치를 점차 엄격하게 함으로 인하여 원자력 선진국의 대부분의 국가들의 ALARA 개념에 입각하여 증기발생기 내부에서의 작업자의 방사선 피폭을 전혀 받지 않는 소위 No jumper in S/G 혹은 Zero entry in S/G를 목적으로 연구하고 있으며 주로 원격작업용 로봇의 개발에 주력하고 있는 실정에 있다.

원자력 발전과 관련된 작업중 유지보수 작업의 수행시 피폭되는 방사선량과 유지보수 작업중 증기발생기의 노즐댐(Nozzle Dam)작업과 피폭정도를 국내 및 국외의 경우에 대하여 분석하면 원자력발전소의 총 방사선 피폭선량의 약 20%에 이른다. 이러한 증기발생기의 노즐댐 작업은, 증기발생기의 수실 내부에서 시행하는 전열관의 와전류 시험(Eddy Current Test of U-tube) 및 공기튜브 플러깅(tube plugging : 전열관의 결함정도가 심하여 더 이상의 사용이 불가능한 경우 전열관의 입구를 봉하는 작업), 또는 슬리빙(Sleeving : 전열관의 특정 결함부위를 잘라내고 새로운 재질로 잘라낸 부위를 교환하는 작업) 등을 핵연료 교체기간중에 수행하기 위한 필수적인 작업이다.

물론, 전술한 바와 같이 증기발생기의 유지보수시 전열관 관련 로봇에 대한 기술개발이 활발히 추진되고 있으나, 노즐댐과 관련된 작업환경의 개선 즉, 작업자의 방사선 피폭방지에 대한 개발은 미비한 상태이다. 그 이유는 증기발생기의 노즐댐 설치 작업의 실행이 근래에 시작되었기 때문으로 사료된다. 참고로 국내의 경우 1986년에 고리 원천 2호기에 노즐댐 설치를 위한 노즐링이 처음으로 부착되었다.

최근 국외는 물론 국내의 경우, 방사선 피폭에 대한 작업자의 기피 현상이 점점 심화되고 있으며 특히 증기발생기의 수실과 같은 고방사선 구역에서의 작업에 대한 기피의 정도는 더욱 심각하여 수실 내부 등에서 이루어지는 작업의 개선 및 원격작업의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

노즐댐은 일차 냉각 루프(Primary Coolent Loop)로부터 일차측의 증기발생기의 채널헤드를 분리시켜 침수된 원자로에서 행해지는 핵연료 재장전(Refueling) 및 각종 검사 작업과 병행하여 증기발생기와 관련된 점검, 보수작업을 가능하게 하기 위해 개발되었다. 따라서 원자력발전소의 유지보수 기간을 줄여 가동율을 높이는 중요한 역할을 한다.

즉, 이같은 노즐댐 및 그것의 설치작업을 상세히 설명하면, 제1도와 같이 핵연료 재장전 등의 원자로(1)에서 이루어지는 작업을 수행하기 위해 원자로(1)의 상부공간(Reactor Cavity)(2)내부에 물을 채우게 되는데, 이때 물은 노즐관(13)을 통해 증기발생기(3)의 수실(4)내부로 유입될 수 있는바, 이같은 물의 유입으로 인한 증기발생기(3)의 수실(4)의 침수를 방지하기 위해 노즐댐(5)을 설치하고 있다. 노즐댐(5)은 증기발생기(3)의 내부에 미리 부착된 노즐링(6)에 볼트를 이용하여 부착하게 되는데 원자로 상부공간(2)을 채우는 냉각수의 수압에 견딜수 있어야 한다. 노즐링(6), 보다 상세하게는 노즐댐 홀드다운 링(Nozzle Dam Hold Down Ring)은 노즐댐(5) 고정용 트래드(Thread) 구멍이 형성되어 있으며, 링의 재질로는 316 스테인레스스틸 또는 인코넬 600 등의 금속이 있다.

제2,3 및 4도에서와 같이 종래의 노즐댐(5)은 실제로 2개의 폴딩커버(Folding Cover)(8)와, 손잡이(9a)가 형성된 중앙판(Center Section)(9)으로 구성되어 있다. 각각의 폴딩커버(8)는 방수용 가스켓(10)이 부착된 두 개의 알루미늄 판으로 형성되며, 또한 중앙판(9)의 양측에 힌지(11)에 의해 접철식으로 장착되어 있다. 이와 같이 각각의 폴딩커버(8)가 중앙판(9)에 힌지(11)에 의해 접철식으로 장착되는 이유는, 실제로 작업자 출입구(Man-Way)(7)는 16인치 정도에 불과하여 정형화된 단일체형의 노즐댐인 경우에는 이를 통해 증기발생기(3)의 수실(4) 내로 용이하게 운반할 수 없기 때문이다. 폴딩커버(8)에는 짧은 볼트구멍이 형성되어 있으며, 중앙판(9)에는 긴 볼트구멍이 형성되어 있다.

이같은 노즐댐(5)의 장착작업을 설명하면, 먼저 작업자는 작업자 출입구(Man-Way)(7)를 통하여 증기발생기(3)의 수실(4) 내부로 접힌 상태의 노즐댐(5)을 넣은후 수실 내부(4)로 들어간다.

이후, 접힌 노즐댐(5)을 펼쳐 중앙판(9)에 형성된 손잡이(9a)를 잡고 노즐 링(6)에 위치시킨 상태에서 공압 스크루-드라이브를 이용하여 볼트 및 너트로 노즐댐(5)을 링(6)에 장착한후 작업자는 수실(4)에서 빠져 나온다.

그러나 증기발생기(3)의 수실(4) 내부에서는 고방사선으로 오염되어 있어 방사선에 피폭될 위험이 있으며 또한 공간이 좁기 때문에 작업수행이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 노즐링(6)에 의해 원자로 냉각수의 와류가 발생될 수 있으며, 이같은 와류는 유압 및 유체 에너지의 손실을 초래하는 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 작업자가 방사선 피폭의 위험에 노출되지 않도록 냉매 도입 노즐관을 폐쇄할 수 있는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 다른 목적은 작업자가 방사성 물질로 오염된 증기발생기의 내부로 들어가지 않고도 냉매 도입 노즐관 내로 간편하게 집어넣거나 꺼낼 수 있도록 구성되는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉매 도입 노즐관의 하류단에 형성되는 홀드 다운 노즐링을 생략할 수 있도록 구성된 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적들은, 원자로와 증기발생기를 연통시키는 노즐관을 폐쇄하여 그 원자로와 증기발생기간의 유체연통을 차단하기 위한 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치에 있어서, 상기 노즐관의 내벽에 착탈 가능하도록 수축 및 팽창 가능하며, 길이방향으로 배열되는 복수개의 공기주머니, 상기 각각의 공기주머니사이에 배치되어 상기 각각의 공기주머니를 연결하는 내부림 및 상기 각각의 공기주머니들 중 최외측 공기주머니의 외측에 일체로 배치되는 외부림을 구비한 공기튜브와, 상기 공기튜브의 각각의 외부림과 내부림과 상호 연결하는 지지선, 상기 각각의 공기주머니에 각각 연통되어 공기를 공급하거나 배출하기 위한 복수개의 공기관을 구비한 케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치를 첨부도면을 참조로 하여 설명할 것이며, 종래의 구성과 동일한 부품에는 동일 참조번호를 사용하였다.

먼저, 제5도에서와 같이 본 발명에 따른 노즐관 막음장치는 증기발생기(3)의 노즐관(13)을 막기위해 복수개의 공기주머니(38,39,40)를 포함하는 공기튜브(14)를 구비한다. 그 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니(38,39,40)의 재질은 탄력이 있는 고무로 형성되며 필요시 과다팽창을 방지하고 파열을 방지하기 위하여 비드(bead) 또는 카커스(carcuss)를 내장할 수 있다.

상기 각각의 공기주머니(38,39,40)의 두께는 팽창 및 수축이 용이하도록 설정되며, 또한 노즐관(13)의 내벽에 접착되어 마찰력을 제공하는 부분은 얇게 형성되고 냉각수의 압력을 견제하는 부분은 두껍게 형성된다. 즉, 각각의 공기주머니의 전체적인 형상은 양측곡부에서 중앙을 향해 멀어질수록 감소하도록 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 이들 복수개의 공기주머니(38,39,40)는 상호 순차적으로 중복 설치되는데, 이는 그 중 하나가 파열되더라도 냉각수의 흐름을 차단하는 기능의 상실을 예방하기 위함이다. 물론 공기주머니의 개수는 필요에 따라 즉, 노즐관의 크기 및 용량에 따라 증감되어 설정될 수 있다.

한편, 각각의 공기주머니(38,39,40)중 최외측 공기주머니(38,40)의 외측에는 외부림(12)이 제공되고, 또한 각각의 공기주머니(38,39,40)사이에는 이들을 상호 연결시킬 수 있는 내부림(15)이 제공되어 있다. 상기 외부림(12)은 각각의 공기주머니(38,39,40)의 과다 팽창을 방지하며 또한 공기튜브(14)의 내부를 관통하는 지지선(16)을 견착시켜 주는 역할을 한다. 내부림(15)은 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니(38,39,40) 사이에 설치되어 각각의 공기주머니 사이를 이격시키고 또한 지지선(16)을 견착시킨다.

또한 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니(38,39,40)에 공기를 출입시키기 위해 상기 각각의 내,외부림(12,15)을 통과하는 복수개의 공기관(17,18,19)이 구비된다. 이들 각각의 공기관(17,18,19)은 케이블(20)에 내장되어 있으며, 그 케이블(20)은 자체적으로 인장력 및 탄성력을 지닐 수 있으므로 강선(Steel wire)(21)이 내포될 수 있으며, 또한 방사선 물질에 의한 오염을 방지하기 위해 고무 또는 폴리에틸렌류의 공기튜브로 도포되는 것이 바람직하다.

각각의 공기관(17,18,19)은 각각의 공기주머니(38,39,40)에 연결되어 공기를 공급하고 또한 배출하는데 사용한다. 이들 각각의 공기관은 또한 강한 공기압력에도 수축되거나 막히는 등의 부작용이 없도록 굽힘 가능한 금속제 주름관을 내장하여 사용할 수 있다. 지지선(16)은 각각의 외부림(12)과 내부림(15)에 연결되어 있으며, 이같은 지지선(16)은 공기튜브(14)의 팽창시에는 과다팽창을 방지하도록 충분한 장력을 제공하며, 공기튜브(14)의 수축시에는 공기튜브(14)가 노즐관(13)의 종방향으로 수축되어 탈착이 쉽도록 인장력을 제공한다. 이같은 지지선(16)의 재질은 강철와이어로 형성되며 휘어지지 않도록 금속재 봉을 연결 또는 삽입하는 것이 바람직하다. 단, 각각의 외부림(12)과 내부림(15)에 인접한 부분은 다소간 굽혀질 수 있도록 금속재 봉을 연결 또는 삽입하지 않는 것이 바람직하다.

제6도는 본 발명에 따른 막음장치를 노즐관(13)으로부터 장착 또는 탈착시키기 위하여 각 공기튜브(14)로부터 공기를 배출하여 공기튜브(14)가 수축된 상태를 단면으로 보여준다. 각각의 공기관(17,18,19)을 통하여 각각의 공기주머니(38,39,40)가 공기를 배출하여 공기튜브(14)의 공기를 배출하면, 공기튜브(14) 내부에는 부압이 형성되며 공기튜브(14)가 수축하게 되는데 이때 각각의 공기주머니(38,39,40)의 막이 얇은쪽, 즉, 중앙부가 우선적으로 수축하게 되어 제6도에 도시된 형태로 되는 것이다. 공기튜브(14)가 수축된 상태의 본 발명에 따른 막음장치는 증기발생기(13)외부에서 케이블(20)을 잡아당김으로써 노즐관(13)으로부터 쉽게 인출될 수 있다.

본 발명에 따른 막음장치는 노즐관(13)의 내경이 일정하지 않거나 굴곡이 있는 경우라도 사용이 가능하며, 제7도에는 그러한 상태에서 장착된 본 발명의 막음장치의 설치상태를 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 이같은 변형적 실시는 공기튜브(14)를 형성하는 각각의 구성요소들의 신축성에 의해 노즐관(13) 내부의 형태에 따라 용이하게 변형될 수 있기 때문이다.

제8도는 각각의 림(12,15)과 지지선(16), 그리고 각각의 공기관(17,18,19)의 설치상태를 이해하기 쉽도록 확대하여 도시한 도면이다. 각각의 공기관(17,18,19)은 그들 각각이 연통하는 공기주머니(38,39,40)중 하나의 공기주머니에만 공기를 공급하고 배출함으로써 공기주머니(38,39,40)중 하나의 공기주머니가 손상되거나 또는 공기관(17,18,19)중 어느 한 개의 공기관이 손상되거나 막힌 경우에도 나머지 다른 공기주머니 또는 나머지 다른 공기관에 영향을 주지 않게 되는 것이다.

제9도에는 본 발명에 따른 노즐관 막음장치를 조작하기 위한 제어장치의 논리도면이다. 증기발생기(3)와는 거리를 두고 설치될 수 있는 공기압력 조정장치는 케이블(20)에 의해 공기튜브(14)에 연결된다. 케이블(20)에 인장력을 제공하는 강선(wire)(21)은 분리되며, 각각의 공기관(17,18,19)에는, 각각 압력게이지(22,23,24)와 일정압력을 초과할 때 작동되는 방출밸브(25,26,27) 및 잠금밸브(28,29,30)가 연계 설치된다. 또한 각각의 공기관(17,18,19)을 통하여 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니내의 공기압력을 조절할 수 있는 압력 조절기(44,45,46)가 각각 설치되어 있다.

한편, 공기튜브(14)에 공기를 충전할 경우 사용하는 공기압축 펌프(37) 및 그것에 연결되는 완충용기(accumulator)(35)가 설치되고, 또한 공기튜브(14)내의 공기를 배출할 때 사용하는 진공펌프(36) 및 그것에 연결되는 완충용기(accumulator)(34)가 설치되며, 이들에 의한 공기의 공급 및 배출을 조절할 수 있도록 다수의 잠금 밸브(31,32,33)가 설치된다. 여기서, 잠금밸브(31)는 각각의 공기관(17;18;19)이 합류되는 합류라인에 설치되어 상기 각각의 공기관으로의 공기압의 출입을 조절하기 위한 것이며, 잠금밸브(33)는 상기 합류라인으로부터 분기되는 일측 분기라인에 설치되어 그 일측 분기라인의 단부에 연계설치된 공기 압축펌프(37) 및 완충용기(35)로부터 공급되는 공기의 상기 합류라인으로의 공급을 조절하기 위한 것이며, 잠금밸브(32)는 상기 합류라인으로부터 분기되는 타측 분기라인에 설치되어 상기 합류라인으로부터 배출되는 공기를 그 타측 분기라인의 단부에 연계설치된 완충용기(34) 및 진공펌프(35)로의 배출을 조절하기 위한 것이다.

제10도는 본 발명에 따른 막음장치를 노즐관(13)내로 용이하게 설치하기 위한 유도관(41)을 나타낸 사시도이다. 유도관(41)의 하단부에는 다수의 후크(42)가 형성되어 있어 작업자 출입구(7)의 외부 홀드링에 체결될 수 있다. 또한 그 유도관(41)의 몸체에는 노즐관(13)내부에 공기튜브(14)를 설치한 후 유도관(41)을 증기발생기(3)의 수실(4)내부에서 빼낸 다음 케이블(20)을 유도관(41)으로부터 인출시키기 위한 홈(43)이 길이방향으로 절취 형성되어 있다.

제11도는 공기튜브(14)장착용 유도관(41)을 증기발생기(3)의 수실(4)내부에 설치한 상태를 나타낸 개략도이다. 유도관(41)은 작업자 출입구(7)로부터 증기발생기(3)의 노즐관(13)입구까지 연결되어 공기튜브(14)를 노즐관(13)에 쉽게 삽입시킬 수 있도록 유도하는 연결관 역할을 한다.

이같은 본 발명에 따른 노즐관 막음장치의 보관방식 및 공기튜브(14)를 노즐관(13)내에 장착하는 방식에 의하면, 먼저 본 발명에 따른 막음장치의 설치전의 공기튜브(14)에는 적정상태의 공기를 주입하여 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니(38,39,40)가 변형되지 않도록 평평한 곳에 보관하는 것이 바람직하다.

또한, 막음장치의 설치전에 우선적으로 원자로의 모든 장치를 점검하고 특히 공기튜브(14) 및 연결부위의 공기누설 여부를 점검한다. 이후 증기발생기(3)의 작업자 출입구(7)의 뚜껑을 제거하고 수실(4)을 제염하고 공기튜브 유도관(41)을 작업자 출입구(7)로 밀어넣고 유도관(41)의 앞부분을 노즐관(13) 입구에 고정시키고, 유도관(41) 하부에 연결된 후크(42)를 작업자 출입구(7)의 홀드 다운 링에 걸어서 견착시킨다.

이후, 제어장치의 모든 밸브(28,29,30,31,32,33) 및 조절기(44,45,46)를 폐쇄하고, 진공펌프(36)를 가동시켜 완충용기(34)에 부압(Minus Pressure)이 형성되게 한 후 잠금밸브(31,32)를 서서히 개방하고 또한 각 공기관(17,18,19)에 연결된 잠금밸브(28,29,30)를 서서히 개방한다.

이어서, 각각의 공기관(17,18,19)에 연결된 압력조절기(44,45,46)를 조정하여 제2공기주머니(39) 내부의 공기부터 서서히 배출시키는데 이때 운전자는 제2공기주머니(39)의 공기튜브(14)상태를 살피며 조절기(45)를 조정해야 한다.

동일방법으로 제1공기주머니(38) 및 제3공기주머니(40)의 공기를 배출하여 공기튜브(14)를 유도관(41)내부로 충분히 들어갈 수 있도록 수축시키고, 공기튜브(14)가 충분히 수축 되었으면 조절기(44,45,46)와 잠금밸브(28,29,30,31,32)를 폐쇄한다.

이후 수축된 공기튜브(14)를 유도관(41)의 하부로부터 위로 밀어넣는데, 이때 공기튜브(14)의 외부 고무막과 유도관(41) 내부 사이의 마찰을 감소시키기 위해서 물을 분사하면서 작업할 수도 있으며, 공기튜브(14)가 유도관(41)을 통과하여 노즐관(13) 내부로 삽입되면 케이블(20)을 이용하여 공기튜브(14)의 적정 설치위치를 결정한 후, 위치가 설정되면 유도관(41)의 후크(42)를 작업자 출입구(7)의 홀드 다운 링에서 벗겨내고, 유도관(41)을 증기발생기(3)의 수실(4) 내부에서 빼어내어 유도관(41)의 케이블 이탈 홈(43)으로부터 케이블(20)을 빼낸후 유도관(41)을 일정장소에 보관한다.

이어서, 공기 압축펌프(37)를 가동하여 완충용기(35)에 정압(Plus Pressure)이 걸리면 밸브(33,31)를 서서히 개방시키고, 각각의 공기관(17,18,19)에 연결된 밸브(28,29,30)를 서서히 개방한다.

그리고 제2공기주머니(39)에 연결된 조절기(45)를 조정하여 제2공기주머니(39) 내부의 공기압력을 대기압 상태로 하고, 다른 조절기(44,46)를 이용하여 제1공기주머니(38) 및 제3공기주머니(40)의 압력을 대기압 상태로 한 후 서서히 공기튜브(14)내의 압력을 동시에 높이고, 조절기(44,45,46)를 이용하여 공기튜브(14) 내의 공기압력이 계산된 설정 압력까지 되도록 조정하는바, 이때 설정 압력은 공기튜브(14)의 외벽과 노즐관(13)의 내벽간의 마찰력이 원자로 상부공간(2)을 점유하는 수압보다 충분히 크도록 설정해야 하며, 또한 공기튜브(14) 내의 공기압력을 압력 게이지(22,23,24)를 통하여 재확인하고 조절기(44,45,46) 및 밸브(28,29,30,31,32)를 잠그고 압력변화를 점검 및 감시한 후 이상이 없을 경우 펌프(36,37)의 가동을 중단한다.

한편, 작업을 완료한 후 노즐관(13)으로부터 공기튜브(14)를 탈거 또는 인출하는 방식에 의하면, 먼저 원자로의 상부공간(2)의 냉각수가 배수되었는지를 확인하고, 냉각수가 완전 배수된 상태이면 진공펌프(36)를 가동시켜 완충용기(34)를 부압상태로 한다.

이후, 잠금밸브(32,31)를 개방하고 또한 각 공기관(17,18,19)에 연결된 잠금밸브(28,29,30)를 개방한다.

이어서, 각각의 공기관(17,18,19)에 연결된 압력 조절기(44,45,46)를 조정하여, 제2공기주머니(39) 내부의 공기부터 서서히 배출시키는데, 이때는 제1공기주머니(38) 및 제3공기주머니(40)과의 공기압력 차이가 심하지 않도록 조절기(44,45,46)를 교대로 조절하여 점차적으로 압력을 감소시키는 것이 바람직하다.

그리고 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니의 압력이 설정된 압력을 유지하는지를 압력게이지(22,23,24)로 확인하는데, 그 설정된 압력이란 작업자 출입구(7)를 충분히 빠져 나올 수 있도록 공기튜브가 수축되어지는 상태의 압력을 의미한다.

이어서, 밸브(28,29,30,31,32) 및 조절기(44,45,46)를 폐쇄하고, 증기발생기(3)의 작업자 출입구(7) 외부에서 케이블(20)을 잡아당겨 공기튜브(14)를 노즐관(13)으로부터 인출해 내는데, 이때 필요한 경우 유도관(41)을 재사용할 수도 있다.

이후, 빼어낸 공기튜브(14)를 일정 보관장소로 옮기고, 공기튜브(14)의 변형을 방지하기 위하여 공기튜브(14)에 적절한 공기를 주입한 후 보관하는데, 필요한 경우 제어장치를 공기튜브(14)로부터 보관할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 증기발생기의 노즐관 막음장치는 모든 형태의 증기발생기 그리고 모든 형태의 노즐관에 적용할 수 있는 장점이 있다. 또한 종래와 같이 작업자가 증기발생기(3)의 수실(4) 내부에 직접 들어가서 작업을 행하지 않아도 되므로 방사선 피폭량을 현저히 감소시킬 수 있으며, 또한 작업시간을 감소시켜 작업공기를 단축시킬 수 있다. 그리고 종래와 같이 수실내에 노즐댐을 설치하기 위한 홀드 다운링을 설치할 필요가 없어 유체 즉 냉각수의 흐름을 방해하거나 와류를 형성하지 않으므로 증기발생기의 효율을 최적상태로 유지할 수 있다.

선택적으로, 공기튜브의 각각의 공기주머니을 노즐관내에서 팽창시키기 위해서 고압의 질소가스를 공기 대신 사용할 수도 있다. 이 경우, 공기주머니의 수축은 질소가스 스트림의 작용시 그 공기주머니 내에 부압을 발생시키는 벤츄리를 이용하여 행할 수 있다. 물론 본 발명의 장치는 원자력발전소에서만 사용되는 것이 아니며, 다른 용도, 예를 들면, 화학공장의 파이프 라인을 폐쇄하기 위한 용도로서 사용해도 좋다.

이상에서는 바람직한 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하였으나, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 요지 및 범주를 일탈하는 일없이 다른 여러 가지의 형태로 본 발명을 실시할 수도 있을 것이다.

Claims

원자로의 증기발생기를 연통시키는 노즐관을 폐쇄하여 원자로와 증기발생기 간의 유체연통을 차단하기 위한 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치에 있어서, 상기 노즐관의 내벽에 착탈 가능하도록 수축 및 팽창 가능하며, 길이방향으로 배열되는 복수개의 공기주머니(38,39,40), 상기 각각의 공기주머니(38,39,40)사이에 배치되어 상기 각각의 공기주머니를 연결하는 내부림(15) 및 상기 각각의 공기주머니(38,39,40)들 중 최외측 공기주머니(38,40)의 외측에 배치되는 외부림(12)을 구비한 공기튜브(14)와, 상기 공기튜브(14)의 각각의 외부림(12)과 내부림(15)을 상호 연결하는 지지선(16) 및 상기 각각의 공기주머니(38;39;40)에 각각 연통되어 공기를 공급하거나 배출하기 위한 복수개의 공기관(17;18;19)을 구비한 케이블(20)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.
제1항에 있어서, 상기 각각의 공기주머니(38;39;40)에 공기를 압입 공급하거나 그로부터 공기를 배출시켜 공기압을 조절할 수 있도록 상기 케이블(20)에 접속되는 공기압력 조정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐관에 대한 공기튜브의 출입통로를 제공하며, 수축상태의 상기 공기튜브(14)가 삽탈가능하고, 증기발생기의 작업자 출입구(7)에 제거가능하게 설치되는 유도관(41)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.
제1항에 있어서, 상기 공기튜브(14)의 각각의 공기주머니(38,39,40)의 두께는 양측 곡부에서 중앙을 향해 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.
제2항에 있어서, 상기 공기압력 조정장치는, 상기 케이블(20)내의 각각의 공기관(17;18;19)의 연장부에 각각 순차적으로 설치되는 상기 각각의 공기주머니(38,39,40)내의 압력을 검출하기 위한 압력게이지(22;23;24), 상기 각각의 공기주머니내의 공기를 배출시키기 위한 방출밸브(25;26;27), 상기 각각의 공기주머니내의 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(44;45;46) 및 상기 각각의 공기주머니내의 압력을 유지시키기 위한 잠금밸브(28;29;30)와; 상기 각각의 공기관(17;18;19)이 합류되는 합류라인에 설치되어 상기 각각의 공기관으로의 공기압의 출입을 조절하기 위한 잠금밸브(31)와; 상기 합류라인으로부터 분기되는 일측 분기라인에 설치되며, 그 일측 분기라인의 단부에 연계설치된 공기 압축펌프(37) 및 완충용기(35)로부터 공급되는 공기의 상기 합류라인으로의 공급을 조절하기 위한 잠금밸브(33)와; 상기 합류라인으로부터 분기된 타측 분기라인에 설치되며, 상기 합류라인으로부터 배출되는 공기를 그 타측 분기라인의 단부에 연계설치된 완충용기(34) 및 진공펌프(35)로의 배출을 조절하기 위한 잠금밸브(32);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.
제3항에 있어서, 상기 유도관(41)에는 상기 공기튜브(14)에 접속되는 케이블(20)을 인출시킬 수 있도록 전체 길이방향을 따라 홈(43)이 철취형성되는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기의 노즐관 막음장치.