KR100447454B1 - 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지자동 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소에서 격납용기 건물과 사용후연료 건물간에 설치된 핵연료 이송용 튜브의 격납용기측 플랜지를 밀폐하기 위한 블라인드 플랜지를 신속하고 안전하게 개폐할 수 있는 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치를 제공하기 위한 것으로서, 핵연료를 이송하거나 블라인드 플랜지에 밀착된 실(23)이 떨어지도록 블라인드 플랜지(2)를 요동시키는 링기어(22)를 가진 블라인드 플랜지로 하고, 튜브(6)의 플랜지(61) 앞에는 상기한 링기어(22) 장착형 블라인드 플랜지(2)가 수직으로 드나들 수 있게 안장시키는 블라인드 플랜지 시트(1)를 부착하며, 튜브(6)의 플랜지(61) 앞 좌우에는 나란히 안내기둥(5)을 설치하여 블라인드 플랜지(2)가 매달린 블라인드 플랜지 잠금수단(3)을 수직으로 정숙하게 오르내릴 수 있도록 설치함과 동시에 상기 블라인드 잠금수단(3) 위쪽에 블라인드 플랜지 잠금수단(3)과 블라인드 플랜지(2)를 인상 또는 인하시키는 블라인드 플랜지 인상수단(4)을 설치한 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치를 특징으로 한다.

Description

원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치{Automatic open-close apparatus of blind flange for nuclear fuel forwarding tube for nuclear power plant}

본 발명은 원자력 발전소의 격납용기 건물과 사용후연료 건물간에 설치된 핵연료 이송용 튜브의 격납용기측 플랜지를 밀봉하는 블라인드 플랜지의 개폐작업과 실 교체작업을 안전하고 신속하게 수행할 수 있게 한 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치에 관한 것이다.

도 1에서, 원자력 발전소의 격납용기 건물(a)과 사용후연료 건물(b)간에는 핵연료 이송용 튜브(c)가 설치되어 있다. 또, 격납용기 건물(a)쪽 튜브에는 게이트밸브(d)를 설치하고 사용후연료 건물(b)쪽 튜브단에는 블라인드 플랜지(e)를 설치한다. 블라인드 플랜지(e)는 격납용기 건물(a)의 내외부를 방사능적으로 안전하게차단하는 플랜지 커버이다.

그리고 사용후연료 건물(b)쪽에는 작업자가 내려가서 보울트를 풀고 블라인드 플랜지(e)를 열어 연료를 이송시킨 다음에 다시 내려가 블라인드 플랜지(e)로 튜브(c)를 차단하는 작업을 수행하기 위한 맨홀(f)도 설치되어 있다.

도 2에서, 종래에는 튜브(c)의 플랜지(g)에 힌지(h)를 부착하여 스윙아암(i)을 설치하고, 스윙아암(i)에 블라인드 플랜지(e)의 정점을 부착하며, 플랜지(g)와 블라인드 플랜지(e)는 가장자리에 방사상으로 천공된 체결공을 맞추고 보울트(j)로 체결하도록 되어 있다. 보울트(j)의 체결수는 무려 20개에 이른다.

이런 구조의 종래 원자로의 핵연료 이송 블라인드 플랜지는 작업자에

의해 개폐되는 수동식으로서, 핵연료 이송 작업이 더디기 때문에 비능률적이다. 또, 블라인드 플랜지는 핵연료를 재장전하는 수조 중에서도 가장 낮은 곳에 위치하므로 핵연료를 이송하기 전에 사전조치로 방사능 유출을 방지하기 위해 채워 넣은 물을 배수하더라도 완전 배수는 곤란하다. 그래서 방사능 오염도가 가장 높다. 이런 곳에서 블라인드 플랜지를 개폐하는 데 장시간을 소요하면 작업자가 방사능에 피복될 개연성이 다분하고, 공간선량율도 상대적으로 높기 때문에 우려하지 않을 수 없다. 블라인드 플랜지에 설치된 실을 교체할 때도 마찬가지다. 대규모 원자력 발전소의 경우에는 반경이 더 큰 튜브와 블라인드 플랜지를 사용하는 관계로 보울트 체결수가 더많기 때문에 방사능의 과피폭이 심히 우려된다.

본 발명은 원자력 발전소에서 격납용기 건물과 사용후연료 건물간에 설치된 핵연료 이송용 튜브의 격납용기측 플랜지를 밀폐하기 위한 블라인드 플랜지를 신속하고 안전하게 개폐할 수 있는 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치를 제공하기 위한 것이다.

이 과제는, 핵연료를 이송하거나 블라인드 플랜지 튜브의 플랜지에 밀착된 실이 떨어지도록 블라인드 플랜지를 요동시키는 링기어를 가진 블라인드 플랜지로 하고, 튜브의 플랜지 앞에는 상기한 링기어 장착형 블라인드 플랜지가 수직으로 드나들게 안장시킬 수 있는 블라인드 플랜지 시트를 부착하며, 튜브의 플랜지 앞 좌우에는 안내기둥을 설치하여 블라인드 플랜지가 매달린 블라인드 플랜지 잠금수단을 수직으로 정숙하게 오르내릴 수 있도록 설치함과 동시에 상기 블라인드 잠금수단과 함께 블라인드 플랜지를 인상 또는 인하시키는 블라인드 플랜지 인상수단을 설치한 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치로 달성하게 된다.

도 1은 격납용기 건물과 사용후연료 건물 사이에 설치된 핵연료이송 튜브의 구조도

도 2는 종래 블라인드 플랜지의 설치예시도

도 3은 핵연료 이송 튜브의 플랜지측에 본 발명에 의한 블라인드 플 랜지 자동 개폐장치가 설치된 상태의 종단측면도

도 4는 도 3의 우측에서 본 비절개 정면도

도 5는 블라인드 플랜지 시트에 블라인드 플랜지가 들어 앉아 밀폐한 상태의 단면확대도

도 6은 블라인드 플랜지 시트의 사시도

도 7은 블라인드 플랜지가 인상된 상태의 정면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 블라인드 플랜지 시트 2 : 블라인드 플랜지

3 : 블라인드 플랜지 잠금수단 4 : 블라인드 플랜지 인상수단

5 : 안내기둥 6 : 튜브

8 : 현수보울트 11 : 플랜지좌

12 : 기어좌 13 : 턱

14,24 : 구배면 21 : 축

22 : 링기어 31 : 대차

32 : 에어모터 34a,b : 에어 실린더

35 : 시트 가이드 41 : 모터

42 : 드럼 43 : 로우프

61 : 플랜지

도 3과 도 4에서, 본 발명에서 제안하는 블라인드 플랜지 자동 개폐장치는 블라인드 플랜지 시트(1)와 개량형 블라인드 플랜지(2), 블라인드 플랜지 잠금수단(3) 그리고 블라인드 플랜지 인상수단(4) 및 안내기둥(5)과의 조합체다.

도 5 및 도 6과 함께 살펴 보면, 블라인드 플랜지 시트(1)는 튜브(6)의 플랜지(61)에 하반부를 체결하여 블라인드 플랜지(2)를 수직으로 내려 앉히고 또한 수직으로 인상될 수 있게 지지하는 것으로, 내측단에는 블라인드 플랜지(2)의 하반부가 밀착되게 들어 앉을 하반원형 블라인드 플랜지좌(11)가 형성되어 있고, 블라인드 플랜지좌(11)의 외측에는 하반원형 기어좌(12)가 형성되어 있다. 기어좌(12)는 블라인드 플랜지(2)의 외면에 결합된 링기어(22)가 들어가 앉을 자리다.

또, 링기어좌(12)의 외곽에 형성되어 링기어좌(12)에 들어 앉은 링기어가 외측으로 빠지지 못하게 보호하는 턱(13)은 블라인드 플랜지좌(11)와 기어좌(12)와는 달리 환상으로 형성하여 거기에 들어 앉은 링기어(22)의 외면을 지지토록 한다. 상기 턱(13)의 내측 모서리는 구배면(14)으로 형성한다. 이 구배면(14)은 링기어 결합형 블라인드 플랜지(2)를 들어 앉혔을 때 링기어(22)의 외면 모서리에 부여된 구배면(24)이 튜브(6)의 플랜지(61)쪽으로 미끄러져 블라인드 플랜지(2)가 플랜지(61)에 밀착되도록 유도한다. 그리고 블라인드 플랜지 시트(1)의 내측면에는 기존의 플랜지(61)의 하반부에 천공된 체결공(62)에 상응하는 체결공(15)을 천공한다.

도 3과 도 5에서, 블라인드 플랜지(2)는 이면에 축(21)을 갖고 있다. 축(21)은 링기어(22)를 끼워 붙이는데 쓰인다. 블라인드 플랜지(2)의 내측면에 부착된 것은 환상 실(23)이다.

링기어(22)는 블라인드 플랜지 잠금수단(3)의 구동기어(33)에 맞물려 에어모터(32)의 구동력으로 블라인드 플랜지(2)를 원주방향으로 엇갈리게 반복 회전시켜 플랜지(51)에 대한 이맞춤 및 밀착과 밀착상태를 해제하는 데 쓰이는 동력중계수단이다. 링기어(22)의 외면 바깥 모서리는 상기한 구배면(14)에 대응하는 구배면(24)으로 형성한다. 이 구배면(24)은 블라인드 플랜지 시트(1)에 블라인드 플랜지(2)를 들어 앉힐 때 그 구배면(14)을 미끄럼타고 플랜지(51)쪽으로 접근케 하므로서 자동으로 조심되고 또한 밀착되도록 유도도 하는 것이다.

도 3과 도 4에서, 블라인드 플랜지 잠금수단(3)은 블라인드 플랜지 시트(1)에 들어 앉은 블라인드 플랜지(2)를 튜브(6)의 플랜지(61)에 밀착되도록 잠그고, 블라인드 플랜지(2)를 인상하기 전에는 좌우에서 압을 가해 튜브(6)의 플랜지(61)에 실이 밀착된 블라인드 플랜지(2)가 떨어지게 하여 인상하기 쉽게 조작하기 위한 것으로서, 대차(31)와 에어모터(32), 구동기어(33), 에어 실린더(34a,b), 시트 가이드(35) 그리고 로우프 걸이(36)와 슬리브(37a,b)로 구성된다.

대차(31)는 블라인드 플랜지 잠금수단(3)의 모든 구성요소를 탑재하면서 블라인드 플랜지(2)를 매달아 지지하는 것으로, 인상수단(4)에 의해 수직으로 올려지고 내려진다. 대차(31)의 바닥 복판에는 블라인드 플랜지(2)를 매단현수보울트(8)를 헐겁게 내리 끼워서 지지하는 현수공(38)을 천공한다.

에어모터(32)는 구동기어(33)를 정역회전시켜 링기어(22)를 구동함으로서 플랜지(61)에 밀착된 블라인드 플랜지(2)를 자동조심되도록 밀착시키고 또는 플랜지(61)로부터 블라인드 플랜지(2)를 떨어지게 하는 구동수단이다. 구동기어(33)는 에어모터(32)의 모터축에 설치된다. 구동기어(33)의 동력은 감속기어(39a,b)를 거쳐 감속된 후 링기어(22)에 전달되도록 한다.

에어 실린더(34a,b)는 대차(31) 상에서 블라인드 플랜지(2)를 원주방향으로움직여 플랜지(61)의 중심에 블라인드 플랜지(2)의 중심을 맞추는 원점조절용이며, 블라인드 플랜지(2)의 정점을 기준으로 원주방향으로 등거리에서 향심방향으로 설치하고, 각 에어 실린더(34a,b)의 램(38′) 선단은 블라인드 플랜지(2)의 주면에 상시 닿아 있게 한다.

블라인드 플랜지 시트(1)의 하반부는 튜브(6)의 플랜지(61)에 보울트(7)에 의해 체결되어 든든하지만, 상반부는 아무데도 고정되어 있지 아니하므로 하반부에 비해 안정감이 낮다. 특히 블라인드 플랜지(2)가 안착된 상태에서는 더 그렇다. 시트 가이드(35)는 이런 우려를 불식하는 데 필요하다. 시트 가이드(35)는 블라인드 플랜지 잠금수단(3)이 내려진 상태에서 블라인드 플랜지 시트(1)의 상반부 외면을 지지하여 블라인드 플랜지(2)에 의한 플랜지(61) 밀폐상태를 안정시키는 것이다. 이러한 시트 가이드(35)는 블라인드 플랜지 시트(1)의 상반부만 지지하면 되므로 원형 링의 상반부를 취한 형태로 한다. 이 시트 가이드(35)는 대차(1)의 외면 하단에 보울트(9)로 체결한다.

대차(31)의 정점에 부착된 로우프 걸이(36)는 블라인드 플랜지 인상수단(4)에서 내려진 로우프(43)에 매단다. 그리고 대차(31)와 시트 가이드(35)의 양측에는 안내기둥(5)을 타고 다니는 슬리브(37a,b)를 부착하여 정숙하게 승강토록 한다.

블라인드 플랜지 인상수단(4)은 안내기둥(5)의 상단부에 고정배치하여 블라인드 플랜지(2)가 매달린 블라인드 플랜지 잠금수단(3)을 끌어올리고 또는 내려주는 것으로, 모터(41)와 로우프 드럼(42) 및 로우프 드럼(42)에 감긴 로우프(43)로 이루어진 윈치이다.

안내기둥(5)은 튜브(6)의 플랜지(61)의 양옆 바로 앞에 나란히 세워서 블라인드 플랜지 잠금수단(3)이 승강할 때 바른 자세로 순탄하게 오르내리도록 안내하는 것이다.

현수보울트(8)는 머리(81)를 대차(31)의 현수공(38)에 턱걸림되도록 내리 끼워서 블라인드 플랜지(2)의 정부에 체결하는 것이다.

도 7에서, 인상수단(4)을 가동하여 로우프(43)를 감아들이면 블라인드 플랜지 잠금수단(3)이 인상되고, 블라인드 플랜지 잠금수단(3)은 블라인드 플랜지(2)를 끌고 간다. 이러한 블라인드 플랜지(2)의 인상은 플랜지(61)가 완전히 개방될 때까지 실시하여 튜브(6)를 통하여 이루어지는 핵연료의 이송작업에 장애가 없도록 하고, 실(23)을 교체할 경우에는 플랜지(61) 위로 완전히 블라인드 플랜지(2)를 인상한다.

플랜지(61)를 밀폐하고 있던 블라인드 플랜지(2)는 곧바로 인상하는 것은 무리다. 플랜지(61)에 대한 블라인드 플랜지(2)의 밀폐상태는 대부분 플랜지(61)에 실(23)이 달라붙어 있다. 그러므로 인상하기 전에 플랜지(61)에서 블라인드 플랜지(2)를 떨어 뜨려야 한다. 이럴 때, 에어모터(32)를 활용한다. 즉, 에어모터(32)를 정역구동한다. 그러면 그 동력은 구동기어(33)와 감속기어(39a,b)를 거쳐 링기어(22)에 전달돼 블라인드 플랜지(2)를 좌우로 흔들어서 플랜지(61)에 달라붙은 실(23)이 떨어지게 한다. 이렇게 실(23)이 완전히 떨어진 후에 인상수단(4)으로 인상해야만 실(23)도 보호되고 블라인드 플랜지(2)도 수월하게 인상할 수 있게 된다.

핵연료를 이송한 후, 또는 실(23)을 교체 장전한 후에는 끌어 올려진 블라인드 플랜지(2)를 내려서 도 3과 같이 블라인드 플랜지 시트(1)에 들어 앉히고 플랜지(61)를 밀폐하게 된다. 이렇게 플랜지(61)가 밀폐되는 과정에서, 블라인드 플랜지 시트(1)의 블라인드 플랜지좌(11)에는 블라인드 플랜지(2)가 안착되고 기어좌(12)에는 링기어(22)가 들어 앉는다. 이때, 링기어(22)의 구배면(24)은 블라인드 플랜지 시트(1)의 구배면(14)에서 미끄러져 플랜지(61)로 다가서게 된다. 이에 따라 블라인드 플랜지(2)는 저절로 플랜지(61)에 바짝 다가서 밀착되어 그대로 잠가지게 된다.

또한, 이때 블라인드 플랜지(2)의 중심이 플랜지(61)의 중심에 일치되지 아니한 경우에는 에어실린더(34a,b)에 축차적으로 공압을 가해 블라인드 플랜지(2)가 원주방향으로 요동치게 하는 조작을 통하여 원점을 맞춘다.

이상 설명한대로, 본 발명에 의하면 원자력 발전소에서 격납용기 건물과 사용후연료 건물간에 설치된 핵연료 이송용 튜브의 격납용기측 플랜지를 개폐하는 블라인드 플랜지를, 지상에서의 블라인드 플랜지 잠금수단과 인상수단을 활용하여 매우 신속하게 여닫을 수 있다.

또, 지상에서 짧은 시간에 블라인드 플랜지를 열어 핵연료를 이송하거나 노휴된 실을 교체 장전할 수 있어 핵연료 이송작업 또는 실 교체장전작업시간 동안 작업자가 방사능에 피복될 개연성이 아주 낮으므로 안전하다.

Claims (3)

1. 하반원형 블라인드 플랜지좌(11)의 외측에 하반원형 기어좌(12)를 갖고 상기 기어좌(12)의 외측에는 안쪽 모서리가 구배면(14)으로 된 환상 턱(13)을 가지며 튜브(6)의 플랜지(61)에 하반부를 고정하도록 된 블라인드 플랜지 시트(1)와;

   외면에 동심원상으로 형성된 축(21)에 상기 구배면(14)에 대응하는 구배면(24)이 형성된 링기어(22)를 끼워 고정한 블라인드 플랜지(2)와;

   대차(31)에 상기 링기어(22) 구동용 에어모터(32)와 블라인드 플랜지(2)의 원점조절용 에어 실린더(34a,b), 외면에 부착된 상반원형 시트 가이드(35) 및 정점에 부착된 로우프 걸이(36)로 이루어진 블라인드 플랜지 잠금수단(3)과;

   모터(41)와 드럼(42) 및 로우프(43)로 이루어진 블라인드 플랜지 인상수단(4)과;

   튜브(6)의 플랜지(61) 앞 좌우에 나란히 설치되어 블라인드 플랜지 잠금수단(3)과 블라인드 플랜지(2)의 승강을 안내하는 안내기둥(5)과;

   상기 대차(31)의 바닥에 천공된 현수공(38)에 내리끼워 걸쳐서 블라인드 플랜지(2)의 정점에 체결하는 현수보울트(8)로 구성한 것을 특징으로 하는 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 대차(31)에 안내기둥(5)용 슬리브(37a)를 부착한 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 시트 가이드(35)에 안내기둥(5)용 슬리브(37b)를 부착한 원자력 발전소의 핵연료 이송 튜브용 블라인드 플랜지 자동 개폐장치.