KR101103883B1 - 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소의 사용 후 핵 연료 저장조에 있어서 라이너 플레이트의 결함을 확인하고 사용 후 연료 저장조의 수면 아래의 결함부를 정비하기 위하여 용접작업자가 직접 접근이 가능하도록 건조된 상태의 작업공간을 확보한 후 정비가 이루어지는 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 연료 저장조의 결함부가 위치하는 부위 상부에 댐지지용 보와 양측의 주프레임을 설치하는 제1단계와, 양측 주프레임의 상부에 정비용 댐의 상부구조물을 올려놓고 정비용 댐을 이동시켜 저장조 결함부를 포함하는 내벽에 압착 설치하는 제2단계와, 정비용 댐의 내부 물을 배수펌프로 외부로 배출시켜 정비용 댐이 수압에 의하여 저장조의 벽면에 밀착하면서 기밀이 유지되어 정비용 댐의 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 제3단계와, 정비용 댐 내부에서 결함부를 건조시키고 건조상태에서 용접작업에 의한 보수작업을 행하는 제4단계와, 그리 보수가 완료된 후에 정비용 댐의 내부에 펌프로 다시 물을 채우고 기밀 수압이 작용하는 것을 해제시킨 상태에서 작업용 댐을 분리 이송 철거시키는 제5단계를 포함하는 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법과 이를 구체화한 정비 장치를 제공한다.

원자력 발전소, 핵연료 저장조, 결함부, 결함부 정비

Description

사용 후 핵연료 저장조 정비 방법 및 장치{Maintenance Method and Apparaus for Liner Plates of Spent Fuel Pit in Nuclear Power Plant}

본 발명은 원자력 발전소에서 핵연료의 사용 후 핵연료 저장조에 있어서 라이너 플레이트의 정비에 관한 것으로, 특히 라이너 플레이트의 결함을 확인하고 사용 후 연료 저장조 수면 아래의 결함부를 정비하기 위하여 용접작업자가 직접 접근할 수 있도록 건조된 상태로서 작업공간을 확보한 다음 보수작업이 이루어지도록 한 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소에서 나오는 사용후 연료는 방사선과 열이 발생되기 때문에 재처리 혹은 직접적인 처분이 이루어지기 전까지 별도의 저장 관리가 필요하며, 이러한 저장 관리를 위한 종래의 방식으로서 원자력 발전소 사용 후 연료의 중간저장은 습식저장방식과 건식저장방식으로 나뉘는데 우리나라는 그 중 습식저장방식을 채택하고 있다.

이러한 습식저장방식은 사용 후 연료를 스테인레스 스틸로 라이닝된 콘크리트 저장조 내에 붕소가 함유된 스테인레스 스틸 저장대에 저장하는 방식으로서 사용 후 연료에서 발생되는 붕괴열은 열교환기를 이용한 강제냉각 방식으로 제거되며, 핵연료 피복관 온도를 30~40℃로 유지할 수 있어 저장밀도를 높일 수 있는 장점이 있는 반면, 냉각시스템의 가동에 따른 시설 운영비가 증가하며 2차 폐기물이 발생하게 되는 등의 단점이 있다.

또한, 사용 후 연료 저장조 라이너 플레이트의 모재나 용접부에서 어떠한 결함으로 인하여 누수가 발생하면 저장조 하부에 설치된 집수조로 수집되는 구조이지만, 사용 후 연료 저장조를 둘러싸고 있는 콘크리트 구조물로 붕산수가 스며들 수도 있기 때문에 누수가 확인되면 즉시 보수를 시행하고 있다.

그리하여 국내, 외에 있어서 사용 후 연료 저장조의 라이너 플레이트에서 어떠한 누설이 발생했을 때 종래에 적용되는 보수방법으로는 수중 다이버가 직접 수행하는 수중용접방법, 또는 에폭시를 이용한 에폭시 보수공법이 알려져 있다.

또한, 일반적으로 라이너 플레이트에서 발생되는 결함은 육안으로 식별하기 어려운 크기인 관계로, 수중카메라를 사용한 확대 육안검사와 1차 비파괴 검사를 실시하고, 수중 진공상자를 사용한 누설검사를 실시와 2차 비파괴 검사를 실시하여 결함부를 추정하며, 이러한 1, 2차의 비파괴 검사결과를 기준으로 보수 방법을 선정하여 보수작업을 진행하고 있다.

위와 같은 보수공법 중 수중용접을 선택할 경우 일반적인 건조 상태에서의 작업보다 붕산수 조건의 작업이므로 수중용접에 대한 신뢰성이 낮고 용접성이 떨어져 고품질의 보수작업을 기대할 수 없고, 용접작업자가 저장조로 접근하기 위하여 사용 후 연료를 작업공간에서 최대한 먼 곳으로 옮긴 후 실행하여야 하며, 작업자의 피폭가능성을 고려하여 많은 시간 동안 작업을 수행할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제를 해소하기 위하여 연구 개발이 이루어진 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명의 목적은 본 발명에서 적극 활용하고 있는 정비용 댐을 사용 후 연료 저장조의 결함부 보수작업에 적용하여 일반적인 건조 상태에서의 용접과 동일한 환경으로 보수 용접을 수행할 수 있도록 하고, 기존의 다른 보수방법에 비하여 작업이 완료된 다음엔 사용 후 연료 저장조의 건전성을 높일 수 있으며, 또한 원자력 발전소의 수명연장에도 크게 기여할 수 있도록 하고자 함에 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 사용 후 연료 저장조의 결함부가 위치하는 부위 상부에 댐지지용 보와 상기 댐지지용 보로부터 저장조 내측으로 수평 연장되는 양측의 주프레임을 설치하되 상기 양측의 주프레임 사이에 정비용 댐의 상부구조물을 올려 놓을 수 있게 설치하는 제1단계와, 상기 제1단계의 양측 주프레임의 상부에 정비용 댐의 상부구조물을 올려놓고 사용 후 연료 저장조의 내부에서 정비용 댐을 이동시켜 저장조 결함부를 포함하는 내벽에 압착시켜 설치하는 제2단계와, 정비용 댐의 내부 물을 배수펌프에 의하여 정비용 댐의 외부로서 사용 후 연료 저장조로 배출시켜 정비용 댐이 수압에 의하여 저장조의 벽면에 밀착하면서 기밀이 유지되어 정비용 댐의 내부로는 물이 스며들지 않도록 하는 제3단계와, 상기 제3단계의 정비용 댐 내부에서 결함부를 건조시키고 건조상태에서 용접 보수작업에 의한 정비를 행하는 제4단계와, 그리고 상기 제4단계에서 보수가 완료된 후에 정비용 댐의 내부에 펌프를 이용하여 다시 물을 채우고 기밀 수압이 작용하는 것을 해제시킨 상태에서 작업용 댐을 분리 이송 철거시키는 제5단계를 포함하여 이루어지는 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법을 제공한다.

또한, 위와 같은 정비방법을 실행하기 위하여 사용 후 연료 저장조의 결함부가 위치하는 부위 상부에 설치되는 댐지지용 보와, 상기 댐지지용 보로부터 저장조 내측으로 수평 연장되고 사이에 정비용 댐의 상부구조물을 올려 놓을 수 있게 이루어지는 양측의 주프레임과, 상기 양측의 주프레임 사이에 올려놓고 정비용 댐과 결합 설치되는 댐 상부구조물과, 그리고 상기 댐상부구조물의 하부에 결합 설치되고 연료 저장조의 내벽에 밀착 설치되는 정비용 댐을 포함하여 이루어지는 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 사용 후 연료 저장조의 결함부 보수작업에 정비용 댐을 채택 적용하여 일반적인 건조 상태에서의 용접과 동일한 환경으로 보수 용접작업을 수행할 수 있게 되므로, 기존의 다른 보수방법에 비하여 보다 확실한 보수작업이 가능하게 되고 보수작업이 완료된 다음엔 사용 후 연료 저장조의 건전성을 높일 수 있게 되고, 결국 원자력 발전소의 수명연장에도 크게 기여할 수 있게 되어 경제적이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명의 구체적인 예를 중심으로 상세하게 살펴 보기로 한다.

본 발명에 의한 바람직한 예로서, 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치의 경우 공통적으로, 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부가 위치하는 부위 상부에 설치되는 댐지지용 보(2)와, 상기 댐지지용 보(2)로부터 저장조(1) 내측으로 수평 연장되고 사이에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려 놓을 수 있게 이루어지는 양측의 주프레임(5,5)과, 상기 양측의 주프레임(5,5) 사이에 올려놓고 정비용 댐(3)과 결합 설치되는 댐 상부구조물(4)과, 그리고 상기 댐상부구조물(4)의 하부에 결합 설치되고 연료 저장조(1)의 내벽(10)에 밀착 설치되는 정비용 댐(3)을 포함하여 이루어지게 된다.

이때, 상기 댐지지용 보(2)와 양측의 주프레임(5,5)은 저장조(1)의 상부 일측에 H형강과 같은 형강을 이용하여 견고하게 고정 설치하여 시공하게 된다.

또한, 상기 정비용 댐(3)은 외측에 보강 및 지지용 강구조물(30)이 상부의 댐상부구조물(4)과 함께 결합한 상태로 설치되고, 상기 강구조물(30)의 내측으로서 정비용 댐(3)과의 사이엔 댐보조프레임(32)이 고정 설치되며, 정비용 댐(3)의 전면으로서 저장조(1)와 서로 맞닿게 되는 가장자리 부위엔 요철고무시일(34)이 고정 설치되어 저장조(1)와 정비용 댐(3) 사이의 기밀유지가 가능하게 이루어진다.

또한, 정비용 댐(3)의 내측엔 작업자가 출입할 수 있는 사다리(6)가 설치되고, 바닥에는 집수용 섬프(Sump)를 갖도록 그레이팅(7)을 마련하여 구성이 이루어지고, 상기 강구조물(30)엔 다수의 잭킹 툴(Jacking Tool)(36)이 설치되어 저장조(1) 내부에서 정비용 댐(3)을 내벽(10) 방향으로 가압 이동시 활용할 수 있도록 한다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명인 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치를 이용하여 정비가 이루어지는 과정을 살펴보기로 한다.

우선 시공 과정은 본 발명인 정비방법에서와 같이, 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부가 위치하는 부위 상부에 댐지지용 보(2)와 상기 댐지지용 보(2)로부터 저장조(1) 내측으로 수평 연장되는 양측의 주프레임(5,5)을 설치하되 상기 양측의 주프레임(5,5) 사이에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려 놓을 수 있게 설치하는 제1단계와, 상기 제1단계의 양측 주프레임(5,5)의 상부에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려놓고 사용 후 연료 저장조(1)의 내부에서 정비용 댐(3)을 이동시켜 저장조(1) 결함부를 포함하는 내벽(10)에 압착시켜 설치하는 제2단계와, 정비용 댐(3)의 내부 물을 배수펌프에 의하여 정비용 댐(3)의 외부로서 사용 후 연료 저장조(1)로 배출시켜 정비용 댐(3)이 수압에 의하여 저장조(1)의 내벽(10)에 밀착하면서 기밀이 유지되어 정비용 댐(3)의 내부로는 물이 스며들지 않도록 하는 제3단계와, 상기 제3단계의 정비용 댐(3) 내부에서 결함부를 건조시키고 건조상태에서 용접 보수작업에 의한 정비를 행하는 제4단계와, 그리고 상기 제4단계에서 보수가 완료된 후에 정비용 댐(3)의 내부에 펌프를 이용하여 다시 물을 채우고 기밀 수압이 작용하는 것을 해제시킨 상태에서 정비용 댐(3)을 분리 이송 철거시키는 제5단계를 포함하여 정비가 이루어지게 된다.

다음은 각각의 정비 단계별로 나누어 상세하게 살펴보기로 한다.

제1단계

제1단계는 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부가 위치하는 부위 상부에 댐지지용 보(2)와 상기 댐 지지용 보(2)로부터 저장조(1) 내측으로 수평 연장되는 양측의 주프레임(5,5)을 설치하되 상기 양측의 주프레임(5,5) 사이에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려놓을 수 있게 설치하는 단계로서, 연료 저장조(1) 중 결함부가 발생한 부위와 가장 근접한 상부 인접 부위에 정비용 댐(3)을 설치하기 위한 구조물로서 댐 지지용 보(2)와 주프레임(5,5)을 각각 설치하게 된다.

제2단계

다음, 제2단계는 상기 제1단계의 양측 주프레임(5,5)의 상부에 정비용 댐(2)의 상부구조물(4)을 올려놓고 사용 후 연료 저장조(1)의 내부에서 정비용 댐(3)을 이동시켜 저장조(1)의 결함부를 포함하는 내벽(10)에 압착시켜 설치하는 단계로서, 이는 제1단계에서 마련한 댐지지용 보(2)와 주프레임(5,5)을 이용하여 정비용 댐(3)을 저장조(1)에 밀착 설치하되, 정비용 댐(3)과 상부구조물(4)을 주프레임(5,5)의 사이 및 상부에 거치시키고 잭킹툴(36)을 활용하여 저장조(1)의 내벽(10) 방향으로 가압 밀착시켜 정비용 댐(3)의 설치작업을 행한다.

제3단계

다음, 제3단계는 정비용 댐(3)의 내부 물을 배출시켜 수압에 의하여 정비용 댐(3)이 저장조(1)의 내벽(10)에 더욱 밀착시켜 기밀을 유지시키는 단계로서, 정비 용 댐(3) 내부에 채워져 있던 물을 배수펌프에 의하여 정비용 댐(3)의 외부에 위치한 저장조(1) 측으로 배출시켜 정비용 댐(3)을 둘러싸게 되는 저장조(1) 내부 물이 수압에 의하여 저장조(1)를 가압하면서, 특히 저장조(1)의 내벽(10) 방향으로 정비용 댐(3)에 설치된 요철고무시일(34)이 더욱 가압 밀착하면서 기밀이 유지되어 정비용 댐(3) 내부로는 물이 스며들지 않도록 하고 정비용 댐(3) 내부에 작업용 공간이 확보될 수 있도록 하는 단계이다.

제4단계

다음, 제4단계는 정비용 댐(3) 내부에서 저장조(1) 내부 결함부를 정비하는 단계로서, 제3단계에서 확보된 정비용 댐(3) 내부의 작업용 공간을 활용하여 사다리(6)를 타고 작업자가 내부로 들어가 정비를 위한 결함부위를 확실하게 건조시키는 작업을 수행하고 결함부가 건조된 상태에서 용접 보수작업에 의한 정비를 행하는 단계이다.

제5단계

끝으로, 제5단계는 정비가 완료된 후에 정비용 댐(3) 내부에 다시 물을 채워 수압을 해제시키고 정비용 댐(3)을 분리 이송 철거하는 단계로서, 상기 제4단계에서 결함부의 건조 및 용접작업에 의한 보수정비가 완료된 사다리(6)나 그레이팅(7) 등 내부에 있던 설비를 외부로 인출하고 나서 펌프를 이용하여 정비용 댐(3) 내부에 다시 물을 채워 정비용 댐(3)의 내, 외부의 수압이 동일하게 유지한 다음, 잭킹 툴(36)을 이용하여 저장조(1) 내부에서 정비용 댐(3)을 분리 이송 철거시켜 정비작업을 완료하게 되는 단계이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부 보수작업에 정비용 댐(3)을 채택 적용하여 일반적인 건조 상태에서의 용접과 동일한 환경으로 보수 용접작업을 수행할 수 있게 되므로, 기존의 다른 보수방법에 비하여 보다 확실한 보수작업이 가능하게 되고 보수작업이 완료된 다음엔 사용 후 연료 저장조(1)의 건전성을 높일 수 있게 되고, 결국 원자력 발전소의 수명연장에도 크게 기여할 수 있게 되어 경제적임이 명백하다.

도 1은 본 발명 방법의 단계별로 나타낸 공정도,

도 2는 본 발명인 장치를 나타낸 일부 생략 사시도,

도 3은 도 2에 있어서 정비용 댐을 중심으로 분리하여 나타낸 일부 생략 사시도,

도 4는 도 2에 있어서, 잭킹 툴이 설치된 부분을 나타낸 요부확대도,

도 5는 도 3에 있어서 요철고무시일을 중심으로 나타낸 요부 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 저장조, 2: 댐지지용 보,

3: 정비용 댐, 4: 상부구조물,

5: 주프레임, 6: 사다리,

7: 그레이팅, 30: 강구조물,

32: 댐보조프레임, 34: 요철고무시일,

36: 잭킹툴

Claims (4)

1. 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부가 위치하는 부위 상부에 댐지지용 보(2)와 상기 댐지지용 보(2)로부터 저장조(1) 내측으로 수평 연장되는 양측의 주프레임(5,5)을 설치하되 상기 양측의 주프레임(5,5) 사이에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려 놓을 수 있게 설치하는 제1단계와,

   상기 제1단계의 양측 주프레임(5,5)의 상부에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려놓고 사용 후 연료 저장조(1)의 내부에서 정비용 댐(3)을 이동시켜 저장조(1) 결함부를 포함하는 내벽(10)에 압착시켜 설치하는 제2단계와,

   정비용 댐(3)의 내부 물을 배수펌프에 의하여 정비용 댐(3)의 외부로서 사용 후 연료 저장조(1)로 배출시켜 정비용 댐(3)이 수압에 의하여 저장조(1)의 내벽(10)에 밀착하면서 기밀이 유지되어 정비용 댐(3)의 내부로는 물이 스며들지 않도록 하는 제3단계와,

   상기 제3단계의 정비용 댐(3) 내부에서 결함부를 건조시키고 건조상태에서 용접 보수작업에 의한 정비를 행하는 제4단계와, 그리고

   상기 제4단계에서 보수가 완료된 후에 정비용 댐(3)의 내부에 펌프를 이용하여 다시 물을 채우고 기밀 수압이 작용하는 것을 해제시킨 상태에서 정비용 댐(3)을 분리 이송 철거시키는 제5단계를 포함하여 정비가 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용 후 핵연료 저장조 정비 방법.
2. 사용 후 연료 저장조(1)의 결함부가 위치하는 부위 상부에 설치되는 댐지지용 보(2)와,

   상기 댐지지용 보(2)로부터 저장조(1) 내측으로 수평 연장되고 사이에 정비용 댐(3)의 상부구조물(4)을 올려 놓을 수 있게 이루어지는 양측의 주프레임(5,5)과,

   상기 양측의 주프레임(5,5) 사이에 올려놓고 정비용 댐(3)과 결합 설치되는 댐 상부구조물(4)과, 그리고

   상기 댐상부구조물(4)의 하부에 결합 설치되고 연료 저장조(1)의 내벽(10)에 밀착 설치되는 정비용 댐(3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 정비용 댐(3)은 외측에 보강 및 지지용 강구조물(30)이 상부의 댐상부구조물(4)과 함께 결합한 상태로 설치되고, 상기 강구조물(30)의 내측으로서 정비용 댐(3)과의 사이엔 댐보조프레임(32)이 고정 설치되며,

   상기 정비용 댐(3)의 전면으로서 저장조(1)와 서로 맞닿게 되는 가장자리 부위엔 요철고무시일(34)이 고정 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 정비용 댐(3)의 내측엔 작업자가 출입할 수 있는 사다리(6)가 설치되고, 바닥에는 집수용 섬프(Sump)를 갖도록 그레이팅(7)을 마련하여 구성이 이루어지고,

   상기 강구조물(30)엔 다수의 잭킹 툴(Jacking Tool)(36)이 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용 후 핵연료 저장조 정비 장치.

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