상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
원자로 헤드의 상부에 설치되어, 원자로 헤드와 제어봉 구동장치의 인양 및 삽입, 제어봉 구동장치의 냉각, 비산물의 차폐, 지진하중에 대한 지지의 기능을 수 행하고 상기 제어봉 구동장치에 가해지는 하중을 분산하기 위한 내진지지구조물을 포함하는 원자로 상부집합체에 있어서,
상기 제어봉 구동장치용 내진지지구조물의 상측에 위치한 구성품의 조립체인 상부모듈과 상기 제어봉 구동장치용 내진지지구조물의 하측에 위치한 구성품의 조립체인 하부모듈로 구성되고,
상기 제어봉 구동장치의 유지 및 보수를 용이하게 할 수 있도록, 상기 상부모듈과 하부모듈은 서로 분리가능하도록 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 원자로 상부집합체를 제공한다.
상기 상부모듈은,
상하가 개방된 원통형상의 상부 슈라우드쉘;
상기 상부 슈라우드쉘의 내부에 고정되어 지지가 되며, 상기 제어봉 구동장치를 냉각하기 위한 공기통로를 형성하는 상부 배플;
상기 제어봉 구동장치를 냉각하기 위한 냉각팬과 크레인과 연결되어 힘을 전달하기 위한 쉐클 및 그 쉐클에 연결된 삼각대 및 상기 냉각팬, 쉐클 및 삼각대를 지지하며, 상기 상부 슈라우드쉘의 상부에 결합하는 플레넘
상기 제어봉 구동장치와 연결되어 전력을 공급하고, 원자로 내에 설치된 계측기에서 발생하는 신호를 전달하는 케이블; 및
상기 케이블을 지지하기 위한 것으로서, 상기 상부 슈라우드쉘에 고정되는 케이블 지지링빔과 케이블 지지와이어를 구비한 케이블 지지유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하부모듈은,
상하가 개방된 원통형상의 하부 슈라우드쉘;
상기 하부 슈라우드쉘의 내부에 고정되어 지지가 되는 하부 배플;
상기 하부 슈라우드쉘의 내부에 마련되며 원자로의 제어봉을 인양 또는 삽입하기 위한 여러 개의 제어봉 구동장치; 및
상기 하부 슈라우드쉘의 상부에 마련되어 제어봉 구동장치에 가해지는 하중을 외부구조물로 전달하기 위한 제어봉 구동장치용 내진지지판, 내진지지대 및 내진지지링빔을을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 상부 슈라우드쉘과 상기 상부 배플은 상기 내진지지링빔에 서로 분리가능하게 고정되는 것이 바람직하다.
상기 상부 슈라우드쉘과 상기 상부 배플의 하단부에는 각각 플렌지가 형성되어 있고,
상기 상부 슈라우드쉘과 상기 상부 배플에 마련된 각각의 플렌지는 상기 내진지지링빔에 볼트에 결합하고 있어서, 상기 볼트를 해체함으로써 상부모듈을 하부모듈로부터 분리해낼 수 있는 것이 바람직하다.
상기 케이블 지지링빔은 상기 상부 슈라우드쉘의 외부에 고정되어 있으며, 상기 케이블 지지와이어는 상기 상부 슈라우드쉘과 상기 상부 배플을 관통한 후 상기 케이블을 지지하는 것을 특징으로 하는 모듈형 원자로 상부집합체.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 원자로 상부집합체의 상부모듈을 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 5에 도시된 상부모듈에서 상부 슈라우드쉘을 제거한 상태를 도시한 도면, 도 7은 도 5에 도시된 케이블 지지유닛을 설명하기 위한 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 원자로 상부집합체의 하부모듈을 설명하기 위한 도면, 도 9는 도 8에 도시된 상부모듈과 도 6에 도시된 하부모듈이 결합된 상태를 도시한 도면, 도 10은 도 6에 도시된 하부모듈 중 제어봉 구동장치용 내진지지판을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 모듈형 원자로 상부집합체는 크게 상부모듈과 하부모듈로 구분된다.
원자로 상부집합체는 잘 알려진 바와 같이, 원자로 헤드(0; 도 1 참조)의 상부에 설치된다. 원자로 상부집합체는 제어봉 구동장치의 인양 및 삽입, 제어봉 구동장치의 냉각, 비산물의 차폐 기능과 함께 제어봉 구동장치를 지진하중으로부터 지지하는 기능을 수행한다.
상기 원자로 상부집합체에는 상기 원자로 상부집합체에 가해지는 하중을 분산하기 위한 내진지지구조물이 마련되어 있다. 상기 내진지지구조물에는 내진지지판(240; 도 6), 내진지지링빔(250) 등이 포함되어 있다.
상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)에는 상기 제어봉 구동장치의 상단부를 보호하기 위한 캡(241)과 케이블과의 연결을 위한 케이블 연결단자(242)가 마련되어 있다. 상기 케이블 연결단자(242)에는 제어봉 구동장치에 전원을 공급하는 전원 케이블과 제어봉의 위치를 파악하기 위한 위치지시기(미도시)의 케이블이 연 결되는데, 위치지시기는 제어봉 구동장치의 내부에 그 중간부터 상단까지 수직으로 설치되는 센서이다.
상기 제어봉 구동장치와 관련된 작업으로는 전술한 바와 같이, 모터집합체의 교체나 수리 등의 유지보수, 위치지시기의 교체나 수리 등의 유지보수, 위치지시기의 최초설치 혹은 재설치 시의 캘리브레이션 작업 등의 작업이 있으며, 이러한 작업을 효과적으로 수행하기 위해서는 작업자가 제어봉 구동장치용 내진지지판의 바로 위에서 충분한 공간을 확보한 상태에서 작업을 할 필요가 있고, 따라서 제어봉 구동장치용 내진지지구조물의 상부에 있는 구조물을 완전히 제거하는 것이 매우 효과적이라고 할 수 있다.
이러한 요구로 인해 본 발명의 모듈형 원자로 상부집합체는 제어봉 구동장치용 내진지지구조물의 상측에 위치한 구성품의 조립체인 상부모듈(100)과, 제어봉 구동장치용 내진지지구조물의 하측에 위치한 구성품의 조립체인 하부모듈(200)로 이루어진다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하면서 상부모듈(100)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 상부모듈(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 슈라우드쉘(110), 상부 배플(120), 플레넘(130), 케이블 및 케이블 지지유닛(150)을 포함하고 있다.
상부 슈라우드쉘(110)은 상하가 개방된 원통형의 구조물로서 전체가 하나의 쉘로 제작될 수 있다. 상부 슈라우드쉘(110)은 원자로 상부집합체의 최외곽을 둘러싸는 커버역할을 수행함과 동시에 상부 배플(120), 플레넘(130), 케이블 및 케이블 지지유닛(150) 등의 구성을 전체적으로 지지하는 역할을 하게 된다.
상기 상부 슈라우드쉘(110)의 하단부에는 외주측방향으로 돌출된 플렌지(111)가 형성되어 있으며, 그 플렌지(111)에는 일정한 간격으로 관통공이 형성되어 있다.
한편, 상기 상부 슈라우드쉘(110)의 일부에는 도어(112)가 설치되어 원자로 상부집합체의 내부로 들어가 케이블을 상기 케이블 연결단자(242)로부터 분리하는 등의 임무를 수행할 수 있게 한다. 또한, 상기 도어(112)를 통하여 상부모듈(100)의 내부에 마련되는 케이블이 외부로 연결된다. 상부 슈라우드쉘(110)에 마련된 도어(112)의 외측에는 케이블 연결판(113)이 설치되어 있어서, 상기 케이블과 연결되어 있다.
상기 상부 배플(120)은 도 6에 도시되어 있는데, 도 6은 도 5에 도시된 상부모듈에서 상부 슈라우드쉘(110)을 제거한 상태를 도시한 것이다.
상기 상부 배플(120)은 제어봉 구동장치를 감싸는 다각형 형태의 얇은 판형구조물로서, 쉘 형상인 상부 슈라우드쉘(110)의 내측에 고정되어 지지가 된다.
상기 상부 슈라우드쉘(110)과 상부 배플(120) 사이의 공간을 통하여 제어봉 구동장치를 냉각한 더운 공기가 냉각팬으로 안내되며, 따라서 상부 배플(120)은 제어봉 구동장치를 냉각하기 위한 공기통로를 형성하는 역할을 한다.
상기 상부 배플(120)의 하단부에도 상기 상부 슈라우드쉘(110)과 마찬가지로 플렌지가 형성되어 있으며, 다만 그 방향이 상부 슈라우드쉘(110)과 반대로 내주측으로 돌출되어 있다.
상기 플레넘(130)은 냉각판(131), 쉐클(132) 및 삼각대(133)를 지지하는 구조물로서, 상기 상부 슈라우드쉘(110)의 상부에 설치된다. 플레넘(130)은 상부 슈라우드쉘(110)과 상부 배플(120) 사이의 공간을 통해 상승한 공기가 냉각팬(131)의 흡입구에 들어가기 전에 합류하는 공간을 제공하는 역할도 아울러 수행한다.
상기 냉각팬(131), 쉐클(132) 및 삼각대(133)에 대하여는 종래기술 부분에서 이미 설명이 되었고, 본 발명에서의 냉각팬(131), 쉐클(132) 및 삼각대(133)는 이미 설명된 부분과 실질적으로 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 케이블은 종래기술을 설명하는 부분에서 설명된 도 4에 상세히 도시되어 있는데, 본 발명에서의 케이블 역시 종래의 케이블과 동일하게 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)에 마련된 케이블 연결단자(242)를 통하여 제어봉 구동장치와 연결된다. 상기 케이블은 제어봉 구동장치에 전원을 공급하는 케이블과, 원자로 내에 설치된 위치지시기에서 발생하는 신호를 상기 도어(112) 및 상기 케이블 연결판(113)을 통하여 원자로 상부집합체의 외부로 전달하는 케이블로 나눌 수 있다.
상기 케이블 지지유닛(150)은 케이블 지지링빔(151)과 케이블 지지와이어(152)를 포함하고 있다. 상기 케이블 지지유닛(150)은 도 5 및 도 7에 도시되어 있는데, 도 7은 케이블 지지유닛(150)만을 도시한 도면이다.
상기 케이블 지지링빔(151)은 도 5에 도시된 바와 같이 상부 슈라우드쉘(110)의 외부에 고정되어 있다.
상기 케이블 지지와이어(152)는 그 양단이 상기 케이블 지지링빔(151)에 고 정되며, 실질적으로 상기 케이블을 지지하는 역할을 담당한다. 케이블 지지와이어(152)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 격자형태로 배열되며, 아래위로 여러 층으로 배열된다. 케이블 지지와이어(152)의 일단부는 케이블 지지링빔(151)에 고정되고, 상부 슈라우드쉘(110), 상부 배플(120)을 차례로 관통한 상태에서 케이블을 지지하게 되며, 다시 상부 배플(120) 및 상부 슈라우드쉘(110)을 차례로 관통한 후 그 타단부가 케이블 지지링빔(151)에 고정되는 형태를 취한다.
이하에서는 도 8 및 도 10을 참조하면서 하부모듈(200)에 대하여 상세히 설명한다.
하부모듈(200)은 하부 슈라우드쉘(210), 하부 배플(220), 제어봉 구동장치, 내진지지판(240), 내진지지대(252), 내진지지링빔(250), 메인 칼럼(260)을 포함하고 있다.
상기 하부 슈라우드쉘(210)은 상기 상부 슈라우드쉘(110)과 마찬가지로 상하가 개방된 원통형상의 쉘로서, 그 하단부에는 플렌지(미도시)가 형성되어 있어서 원자로 헤드(0)의 상부에 결합하게 된다. 한편, 하부 슈라우드쉘(210)에는 냉각 공기가 유입되는 창과 제어봉 구동장치와 원자로 헤드를 점검하는 작업자의 출입을 위한 하부 문이 마련되어 있다.
상기 하부 슈라우드쉘(210)의 상부에는 작업자가 작업을 하기 위한 작업대(211)와 난간(212)이 마련되어 있다.
상기 하부 배플(220)은 상기 하부 슈라우드쉘(210)의 내부에 고정되어 지지가 되며, 그 구조, 기능 및 하부 슈라우드쉘(210)과의 연결관계는 상기 상부 배 플(120)의 구조, 기능 및 상기 상부 배플(120)과 상부 슈라우드쉘(110) 사이의 연결관계와 거의 유사하고, 그 관계는 이미 도 6을 참조하면서 설명되었으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제어봉 구동장치는 상기 하부 배플(220)의 내부에 여러 개가 설치되어 있고, 도 8에는 하부 배플(220)에 가려진 상태라 도시되어 있지 않은데, 이미 도 1 내지 도 4와 관련된 종래 기술 분야에서 설명된 부분이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)은 이미 설명된 바와 같이, 제어봉 구동장치의 상부에 설치되는 구조물로서 제어봉 구동장치의 상단부를 보호하는 캡(241)과 케이블과의 연결을 위한 케이블 연결단자(242)가 설치되어 있으며, 제어봉 구동장치의 운전중의 진동이나 지진발생시에 전달되는 하중 등을 수평적으로 상기 내진지지링빔(250)으로 전달하게 된다.
상기 내진지지링빔(250)은 상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)에서 전달된 하중을 내진지지대(252)를 통하여 원자로 상부집합체의 외부에 마련된 구조물인 격납고로 전달하기 위한 구성이다.
상기 내진지지링빔(250)에는 볼트공(251)이 여러 개 마련되어 있어서, 상기 상부 슈라우드쉘(110)에 마련된 플렌지(111)에 형성된 관통공을 관통한 볼트에 의해 상부 슈라우드쉘(110)과 분리가능하게 결합한다.
한편, 상부 배플(120)에도 플렌지가 마련되어 있고, 관통공이 형성되어 있으므로, 상부 배플(120)도 내진지지링빔(250)과 볼트에 의해 결합할 수 있다. 다만, 상부 슈라우드쉘(110)의 경우에는 하중을 지지하는 역할을 함에 반해, 상부 배플(120)은 하중을 지지하지 않는 대신 단순히 공기통로를 제공하는 목적이 있고, 상부 슈라우드쉘(110)에 고정되어 있으므로 내진지지링빔(250)의 상부에 거치 되는 방식으로 내진지지링빔(250)과 결합할 수도 있다.
상기 내진지지링빔(250)의 높이는 상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)과 동일하며, 역시 동일한 높이에 상기 작업대(211)가 마련되어 있다.
제어봉 구동장치와 관련된 여러 가지 작업을 하기 위해서는 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)이 노출된 상태가 되는 것이 가장 바람직한데, 상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)의 높이와 상기 제어봉 구동장치용 내진지지판(240)의 높이가 동일하므로, 상기 내진지지링빔(250)과 상부모듈(100)의 상부 슈라우드쉘(110)과 상부 배플(120)이 결합하게 하는 것이다. 또한, 내진지지링빔(250)은 비교적 강성이 큰(rigid) 구조물이므로 내진지지링빔(250)에 부모듈(100)의 상부 슈라우드쉘(110)과 상부 배플(120)을 결합하는 것이 구조적으로도 매우 안정적인 효과가 발생하게 된다.
상기 메인 칼럼(260)은 원자로 헤드(0)와 직접 연결되어 상부모듈(100)과 하부모듈(200)을 관통한 후 삼각대(133)와 연결되는 구조물로써, 도 9에 도시된 바와 같이 상부모듈(100)과 하부모듈(200)이 조립된 상태에서 원자로 상부집합체 전체를 인양할 때 원자로 상부집합체에 미치는 하중을 지탱하는 봉 형상의 구조물이다. 메인 칼럼(260)은 상부모듈(100)을 인양할 경우 원자로 헤드(0)에 고정된 채로 하부모듈(200)과 함께 남게 된다.
이하에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상부모듈(100)과 하부모듈(200)이 서로 결합한 상태에서 제어봉 구동장치와 관련된 작업을 하기 위해 상부모듈(100)을 하부모듈(200)로부터 분리하는 방법의 일 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
상부모듈(100)과 하부모듈(200)을 서로 분리하기 위해서는 우선 상부 슈라우드쉘(110)의 외부에 마련된 케이블 연결판(113)으로부터 케이블을 우선 분리하고, 작업자가 상부 슈라우드쉘(110)에 마련된 도어(112)를 통하여 상부 슈라우드쉘(110)의 내부로 들어간 후 케이블과 케이블 연결단자(242)와의 결합을 분리해야한다.
케이블과 케이블 연결단자(242)의 결합이 해제되면, 플래넘(130) 상부의 삼각대(133)와 메인 컬럼(260)의 연결을 해제한다.
삼각대(133)와 메인 컬럼(260)이 서로 분리되면, 상부 슈라우드쉘(110)의 내부에서 상부 배플(120)과 내진지지링빔(250)의 볼트결합을 해제하는데, 전술한 바와 같잉 상부 배플(120)의 플렌지가 단순히 내진지지링빔(250)에 거치되는 방식으로 결합되는 경우라면 볼트결합을 해제할 필요가 없다.
이후에는 작업대(211)에서 상부 슈라우드쉘(110)과 내진지지링빔(250) 사이의 볼트결합을 해제하며, 그 작업이 마무리되면, 상부모듈(100)과 하부모듈(200)의 결합이 모두 해제되어 서로 분리할 수 있는 상태가 된다.
이 상태에서 쉐클(132)에 크레인을 연결하여 상측 방향의 힘을 가하면 상부모듈(100)이 제거되고, 도 8에 도시된 바와 같이 상태가 된다. 이때 메인 칼럼(260)은 전술한 바와 같이 원자로 헤드(0)와 연결된 상태를 유지하며 내진지지링 빔(250)에 비하여 상부로 돌출된 상태로 남게 된다.
이 상태가 되면 제어봉 구동장치와 관련된 작업을 하기 위한 작업공간이 충분히 확보되며 아주 편안한 상태에서 작업을 할 수 있게 된다.
상기에서는 내진지지링빔이 하부모듈에 포함되고 상부모듈이 내진지지링빔에 서로 분리가능하게 결합하는 실시예에 대하여 설명하였으나, 반드시 그러한 구성을 취해야 하는 것은 아니며, 내진지지링빔이 상부모듈에 포함되고, 하부모듈과 내진지지링빔이 서로 분리가능하게 결합하는 실시예도 가능하며, 그 경우에도 제어봉 구동장치용 내진지지판을 노출함으로써 제어봉 구동장치와 관련된 작업을 용이하게 할 수 있다는 본 발명의 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 내에서 다양한 형태의 모듈형 원자로 상부집합체로 구체화될 수 있다.