KR101103581B1 - 원자로용 제어봉구동장치(cedm) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치 - Google Patents

원자로용 제어봉구동장치(cedm) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원자로용 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치에 관한 것으로, 일단에는 삽입부가 형성되어 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면에 삽입 결합되어 수압을 유지해 주는 몸체; 상기 몸체의 상단에 결합되며, 수압펌프로부터 수압을 제공받도록 수압라인이 연결되는 커넥터를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, CEDM Vent System Special Device를 사용하여 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징 밀봉면에 대한 의심부위 및 결함부위에 대한 건전성을 사전에 점검 및 조치하여 RCS의 가압 및 가열시 누설 발생 가능성을 완벽하게 차단함으로써, 누설로 인한 RCS 감압 및 배수에 기인한 경제적 손실을 예방하고 원전 운영의 경제성과 안전성을 확보할 수 있다.
원자로, CEDM, 누설, 래핑

Description

원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치{Leak Sensing Device for CEDM Upper Pressure Housing on Reactor Coolant Pressure Boundary}
본 발명은 원자력 발전소의 원자로(Reactor Vessel) 구성품 중 원자로 헤드(Reactor Head) 상부에 설치되어 원자로 냉각재 계통(Reactor Coolant System : 이하 RCS)의 압력경계부인 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(CEDM Upper Pressure Housing)에 대한 밀봉면의 건전성을 확인하기 위한 누설감지장치에 관한 것이다.
원자력 발전소는 보통 100개 이상의 개별적 기능을 가진 계통으로 구성된다. 이들은 크게 원자로를 중심으로 한 핵증기 공급계통과 이 증기를 공급받아 발전기를 돌리는 터빈, 발전기계통 및 기타 부수설비로 구분된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 원자로(1)는 핵폭발시 순간적으로 방출되는 다량의 에너지가 서서히 방출되도록 조절함으로써 핵에너지를 실생활에 활용할 수 있도록 하는 기능을 가지며, 특히 원자로는 핵분열성 물질의 연쇄 핵분열반응을 인공적으로 제어하여 열을 발생시키거나 방사성 동위원소 및 플루토늄의 생산, 또는 방사 선장 형성 등의 여러 목적에 사용할 수 있도록 만들어진 장치이다.
일반적으로 원자력 발전소에는 비상시 노심을 냉각시키는 동시에 이 노심의 반응도를 제어하기 위해 원자로 노심에 붕산수를 주입하여 원자로의 안전을 확보하고 발전소 정지시 원자로 냉각재를 냉각시키기 위한 안전주입계통이 설계되어 있다. 이 계통에는 도 2에 도시된 바와 같이, 정상 운전 중 고온, 고압 및 고방사성 원자로 냉각재 계통(Reactor Coolant System;RCS)이 안전주입계통으로 역류하는 것을 방지하기 위한 각종의 밸브가 설치되어 있으며 이러한 밸브들의 내, 외부 누설이 발생하지 않도록 관리되고 있다.
한편, 원자로는 2개의 냉각재 회로를 가진 가압경수로로서 원자로 냉각재 계통은 폐쇄회로 내에서 냉각수를 순환하는데, 가압 경수로형 원자력 발전소에서는 원자로 냉각재 계통의 압력을 일정하게 유지하는 가압기 계통의 안전밸브의 성능시험을 실시하게 되는데, 이와 같이 RCS 압력경계 분해점검을 위한 종래 원자로 냉각재계통의 배수방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 원자력 발전소는 계획예방정비 후 원자로의 출력 운전을 위해 선행되는 작업으로 RCS의 공기를 배출하는 작업을 수행한다.
그리고 RCS의 공기배출을 위해서는 정적배기와 동적배기가 수행되며 동적배기 시(RCS 온도 65.5℃, 압력 35㎏/㎠ 이하) 원자로 헤드 상부에 CEDM(Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 VERSA Vent System(20)에 의한 배기작업이 수행된다.
한편, 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)은 VERSA Vent System(20)의 벤트 볼(Vent Ball)(11)과 벤트 스템(Vent Stem)(12)에 의해 밀봉되어 RCS 압력(정상 운전 중 RCS 압력 158㎏/㎠) 경계부를 형성하며, VERSA Vent System(20)은 매 3주기마다 벤트 볼과 오링(O-Ring) 등을 교체하고 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 밀봉면를 육안으로 점검한다.
하지만, 기존에는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면에 대해 육안 점검만을 수행함으로써 의심부위 및 결함부위에 대한 건전성을 사전에 확인하는 방법이 마련되어 있지 않아, 재 정비작업을 위해서는 RCS의 감압 및 배수 작업 후 Plugging 조치를 취하게 되는데, 이러한 경우 공정지연으로 인한 발전소의 경제적 손실을 초래할 수 있다.
예컨대, 과거 RCS 동적 배기 시 원자로 상부 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 VERSA Vent System에 의한 배기작업 후 벤트 시스템(Vent System)의 누수(Leak) 발생으로 인하여 RCS 감압 및 배수(140' 이하) 작업 후 해당부위를 Plugging 조치한 작업사례가 있었으며, 관련 작업으로 인해 주공정이 7시간 이상 지연되었다.
이와 같이 기존에는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징 밀봉면의 육안 점검 후 벤트 볼과 벤트 스템 등 VERSA Vent System을 조립하고 RCS의 가압시 누설 여부를 확인하여 누설 발생시 감압 및 배수 후 Plugging 조치하는 방법이었으나, 본 발명은 CEDM Vent System Special Device를 사용하여 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징 밀봉면에 대한 의심부위 및 결함부위에 대한 건전성을 사전에 점검 및 조치하여 RCS의 가압 및 가열시 누설 발생 가능성을 완벽하게 차단함으로써, 누설로 인한 RCS 감압 및 배수에 기인한 경제적 손실을 예방하고 원전 운영의 경제성과 안전성을 확보할 수 있는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 일단에는 삽입부가 형성되어 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면에 삽입 결합되어 수압을 유지해 주는 몸체; 상기 몸체의 상단에 결합되며, 수압펌프로부터 수압을 제공받도록 수압라인이 연결되는 커넥터를 포함하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치가 제공된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, RCS 압력경계부 누설시험 및 조치방법의 신뢰성 및 품질을 확보함으로 써 원전 운전의 안전성 제고 및 계획예방정비 주공정 지연 예방에 기여할 수 있다.
둘째, 원자로 구성품 및 원전연료의 손상예방으로 원자력 발전 이용률을 향상시킬 수 있다.
셋째, 원자로 압력경계부 사전 점검을 통해 원자력 발전 산업의 안전성을 도모할 수 있고, 작업자와 작업공정의 안전성을 확보하며, 밀봉면 건전성 확인 시험을 조기에 수행하여 기기 손상을 예방함으로써 고객으로부터 기술능력 및 정비 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 의한 원자로용 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 본 발명의 누설감지장치는 내부에 통로가 형성된 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 밀봉면에 금속재로 이루어진 벤트 볼(11)과 벤트 스템(12)의 조립 후 밀봉면의 건전성 및 벤트 볼(11)과 벤트 스템(12)의 조립상태를 수압(테스트 압력 30㎏/㎠)으로 확인하기 위한 장치로서 그 주요 구성품은 다음과 같다.
즉, 본 실시예의 누설감지장치는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)에 결합되어 수압을 유지해 주는 몸체(30), 몸체(30)의 상단에 결합되어 수압라인(35)을 연결하기 위한 커넥터(32), 커넥터(32)에 연결되는 수압라인(35)을 통해 수압을 제공하는 수압펌프(도시 생략)를 포함한다.
이때, 몸체(30)의 상단에는 수평으로 핸들(34)이 관통 결합되어 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)에 누설감지장치의 결합을 용이하게 하며, 몸체(30)의 하단에는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 밀봉면에 삽입되도록 삽입부(31)가 일체로 형성되고, 몸체(30)와 삽입부(31)의 경계 부위에는 그 둘레를 따라 소정 깊이로 오목하게 안착홈(30a)이 형성되며, 이 안착홈(30a)에는 오링(33)이 결합됨으로써 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10) 내의 수압을 유지해 준다.
수압펌프에는 밸브 및 압력게이지가 구비되며, 따라서 몸체(30) 내로 수압을 공급하고 압력게이지를 통해 누설 유무를 확인할 수 있다.
또한, 본 실시예의 누설감지장치는 커넥터(32)에 장착되는 블라인드 플러그(36), 블라인드 플러그(36)를 커넥터(32)에 고정시켜 주는 락 와이어(37)를 더 포함한다. 블라인드 플러그(36)는 누설감지장치를 사용하지 않을 경우 커넥터(32) 부위에 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 락 와이어(37)는 그 일단은 블라인드 플러그에 연결되고 타단은 커넥터에 연결됨으로써 블라인드 플러그를 커넥터에 고정시켜 주는 역할을 한다.
이와 같이, 본 발명에서는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10) 밀봉면의 건전성 및 벤트 볼(11)과 벤트 스템(12)의 조립상태를 확인하기 위하여 누설감지장치(Leak Test Device)와 수압펌프를 이용하여 30㎏/㎠ 수압시험으로 누설의 유무를 확인하며, 만약 누설이 확인되면 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 밀봉면을 래핑장치(Lapping Device)를 이용하여 래핑(Lapping)을 수행하고 수압시험으로 누설 유무를 확인한다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 누설감지장치를 이용한 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 건전성을 확인하고 조치하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)의 건전성을 확인하기 위해 육안점검을 수행하고 벤트 볼(11)과 벤트 스템(12)이 조립(토오크 300±25 in-lbs)된 상태에서 VERSA Vent System(20)을 분리하고, 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)에 누설감지장치를 설치한 후 수압펌프와 압력게이지를 이용하여 누설시험[Test 압력 30㎏/㎠]을 수행하여 건전성을 확인한다.
이때, 누설이 확인되면 누설감지장치를 제거하고, 벤트 스템(12)과 벤트 볼(11)을 분리한 후, 래핑장치(도시 생략)에 래핑제를 바르고 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징(10)에 설치하며, 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면을 래핑한다.
래핑 후에는 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징에서 래핑장치를 제거하고, 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징에 벤트 볼과 벤트 스템을 재조립하고 누설시험을 수행하여 건전성을 재확인한다.
도 1은 일반적인 원자로를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 따른 CEDM VERSA Vent System을 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치를 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치가 적용된 제어봉구동장치(CEDM)을 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치를 사용하지 않을 때의 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 ; 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징 20 ; VERSA Vent System
30 ; 누설감지장치 몸체 30a ; 안착홈
31 ; 삽입부 32 ; 커넥터
33 ; 오링 34 ; 핸들
35 ; 수압라인 36 ; 블라인드 플러그
37 ; 락 와이어

Claims (5)

  1. 일단에는 삽입부가 형성되어 제어봉구동장치(CEDM, Control Element Drive Mechanism) 압력하우징의 밀봉면에 삽입 결합되어 수압을 유지해 주는 몸체;
    상기 몸체의 상단에 결합되며, 압력게이지가 구비된 수압펌프로부터 수압을 제공받도록 수압라인이 연결되는 커넥터를 포함하여, 상기 압력게이지를 통해 냉각수의 누설 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커넥터에 장착되어 이물질 유입을 방지하는 블라인드 플러그;
    상기 블라인드 플러그를 커넥터에 고정시켜 주는 락 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 몸체의 삽입부 경계 부위에는 둘레 방향으로 안착홈이 형성되고, 상기 안착홈에는 오링이 결합되는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 몸체에는 핸들이 결합되는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 삽입부는 몸체에 일체로 형성되되, 몸체의 타 부분보다 작은 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원자로용 제어봉구동장치(CEDM) 압력하우징의 밀봉면 누설감지장치.
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