KR101429601B1 - laser peening apparatus of nuclear reactor - Google Patents

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Abstract

반구형의 원자로 하부 노즐 및 노즐 용접부의 응력 개선을 위해 구비된 원자로의 레이저 피닝 장치 및 레이저 피닝 장치의 레이저 조사유닛에 관한 것으로, 본 발명에 따른 원자로의 레이저 피닝 장치는: 상기 원자로의 내주연을 따라 구비된 내주 레일; 상기 내주 레일을 따라 이송되는 이송부; 상기 이송부에 구비되어 상기 이송부가 상기 원자로의 반경 방향으로 이송되는 것을 안내하도록 구비된 레이디얼 레일; 및, 상기 이송부에 구비되어 상기 원자로의 내부 구면에 형성된 용접부를 향해 레이저 빔을 조사하되, 용접부의 형상에 따라 레이저 빔의 조사 각도가 틸팅 구동에 의해 변경되어 조사되도록 구비된 레이저 조사유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 원자로의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부까지도 용이하게 응력 개선을 할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. The present invention relates to a laser beam peening apparatus for a nuclear reactor and a laser irradiating unit of a laser peening apparatus for improving the stress of a hemispherical reactor lower nozzle and a nozzle weld, An inner peripheral rail provided; A conveying part conveyed along the inner peripheral rail; A radial rail provided on the conveyance unit to guide the conveyance unit in a radial direction of the reactor; And a laser irradiating unit provided in the transferring part and irradiating a laser beam toward a welding part formed on the inner spherical surface of the reactor, wherein the irradiation angle of the laser beam is changed by tilting driving according to the shape of the welding part, .
Thus, it is possible to provide a reactor laser pinning apparatus capable of easily improving the stress even from the inner spherical surface of the reactor to the welded portion formed around the region where the outermost nozzle penetrates.

Description

원자로의 레이저 피닝 장치{laser peening apparatus of nuclear reactor}[0001] The present invention relates to a laser peening apparatus for nuclear reactor,

본 발명은 원자로의 레이저 피닝 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원자로의 하부 노즐 및 노즐 용접부에 레이저 숏 피닝을 통해 표면 개질 하도록 구비된 원자로의 레이저 피닝 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser pinning apparatus for a nuclear reactor, and more particularly, to a laser pinning apparatus for a nuclear reactor, which is provided for surface modification through laser shot peening on a lower nozzle and a nozzle weld of a nuclear reactor.

레이저광은 그 높은 에너지 밀도와 코히어런스성으로 다분야에서 이용되고 있고, 원자력 발전소의 원자로 내 보전에 있어서도 검사, 예방 보전, 보수 등의 수단으로서 레이저 응용 기술이 적용되고 있다. 그 예로서, 구조물 등의 균열을 보수하는 레이저 덧살올림 용접이나, 노(爐) 내 구조물 등의 응력 부식 균열을 방지하는 레이저 피닝(laser peening)이 있다. Laser light has been used in various fields with its high energy density and coherence. Laser application technology has also been applied as a means of inspection, preventive maintenance, and repair in nuclear reactor nuclear reactor maintenance. For example, there is laser peening for repairing cracks in structures and the like, and laser peening for preventing stress corrosion cracking of structures in furnaces and the like.

레이저 피닝은 Nd:YAG(네오디뮴: 야그) 레이저를 이용하는 예방 보전 기술이다. 레이저광을 렌즈 등에 의해 집광해서, 재료 표면에 조사함으로써 플라즈마를 발생시켜, 플라즈마의 충격파로 재료에 압축 잔류 응력을 부여한다. 응력 부식 균열은 재료 조건, 환경 조건, 응력 조건의 3가지가 갖춰지면 발생하지만, 레이저 피닝에 의해 인장 응력 상태나 낮은 압축 응력을 높은 압축 응력 상태로 만들어, 모재나 용접부에 응력 부식 균열을 방지할 수 있다. Laser pinning is a preventive maintenance technique that uses Nd: YAG (neodymium: YAG) lasers. The laser light is condensed by a lens or the like, and is irradiated to the surface of the material to generate a plasma, and compression residual stress is imparted to the material by the shock wave of the plasma. Stress corrosion cracking occurs when material condition, environmental condition, and stress condition are satisfied. However, by laser peening, tensile stress or low compressive stress is put into a high compressive stress state, and stress corrosion cracking is prevented in the base material or weld .

레이저 피닝을 원자로 내 구조물에 적용하는 경우는, 오퍼레이션 플로어(floor) 상에 레이저 발진기를 배치하여 원자로 바닥부에 설치된 레이저 조사 헤드까지 레이저광을 전송한다. 레이저광을 전송하기 위한 수단으로서는, 중공의 도광관 내부에 미러를 배치하여 광을 전송하는 것, 광파이버를 이용하여 광을 전송하는 것이 있다. When laser peening is applied to structures in nuclear reactors, a laser oscillator is placed on an operation floor to transfer laser light to a laser irradiation head installed at the bottom of the reactor. As a means for transmitting the laser light, there is a device in which a mirror is disposed inside a hollow light pipe, light is transmitted, and light is transmitted using an optical fiber.

이러한 원자로의 레이저 피닝 장치의 일 예가 대한민국 특허공개번호 제10-2012-0048692호(2012년05월15일자 공개, 이하 '특허문헌1'이라 함) 등에 개시되어 있다. An example of such a reactor laser pinning apparatus is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2012-0048692 (published on May 15, 2012, hereinafter referred to as "Patent Document 1").

종래에는 원자로의 하부가 구체로 형성되고, 원자로의 내부 구면에는 다수의 노즐들이 외부로 노출되게 관통 설치되며, 이렇게 관통 설치된 노즐들 각각의 주위에는 내부 구면과의 사이에 용접작업에 의해 용접부가 형성되는데, 이 노즐들 중 최 외곽의 노즐들 주변에 형성된 용접부는 원자로의 내부 구면에서 경사도가 비교적 매우 높은 위치에 형성되고, 상부에 배치된 플로우 배플(flow baffle) 및 플로우 배플 인너 링(flow baffle inner ring)과 같은 구조물들에 의해 피닝 작업을 어렵게 하는 간섭이 발생하게 된다. Conventionally, a lower portion of a reactor is formed as a sphere, and a plurality of nozzles are penetrated through the inner spherical surface of the reactor so as to be exposed to the outside, and a weld is formed around each of the through- The welds formed around the outermost nozzles of the nozzles are formed at a relatively high inclination in the inner spherical surface of the reactor. The flow baffle and the flow baffle inner rings, etc., interference occurs which makes the pinning operation difficult.

그러나, 종래기술에 따른 원자로의 레이저 피닝 장치는 수직방향으로 고정되게 레이저광이 조사되도록 구비되기 때문에 원자로의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부를 제대로 응력 보수할 수 없다는 문제점이 있다. However, since the laser pinning apparatus according to the prior art is provided so as to be irradiated with the laser beam so as to be fixed in the vertical direction, it is difficult to properly repair the weld formed around the region where the outermost nozzle penetrates from the inner spherical surface of the reactor. .

또한, 용접부들의 형상은 원자로의 내부 구면의 형상을 비롯한 작업 조건 등에 따라 상이하게 형성되는데 이러한 용접부의 상이한 형상과 조건에 맞게 레이저 피닝 작업이 능동적으로 이뤄지지 못하고 획일적으로 수행될 수 있다는 문제점이 있다. In addition, the shape of the welded portions is different according to working conditions including the shape of the inner spherical surface of the reactor, and the laser peening operation can not be actively performed according to different shapes and conditions of the welded portion, and can be performed uniformly.

아울러, 레이저광이 조사되는 수단을 자유롭게 이송시키는 구조가 별도로 없기 때문에 원자로의 내부 구면에서 각각 상이한 위치에 형성된 용접부들 모두에 대하여 레이저 피닝 장치가 원활하게 근접하여 레이저 피닝 작업을 수행할 수 없다는 문제점이 있다. In addition, since there is no separate mechanism for freely transferring the means for irradiating the laser beam, there is a problem in that the laser pinning apparatus can smoothly come close to all the welding portions formed at different positions on the inner spherical surface of the reactor, have.

대한민국 특허공개번호 제10-2012-0048692호(2012년05월15일자 공개)Korean Patent Publication No. 10-2012-0048692 (published on May 15, 2012)

본 발명의 목적은, 원자로의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부까지도 용이하게 응력 개선을 할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a reactor laser pinning apparatus capable of easily improving stress even from a welded portion formed around a region where an outermost nozzle penetrates the inner spherical surface of the reactor.

또한, 원자로의 내부 구면에 형성되는 용접부들의 상이한 형상과 조건에 맞게 레이저 피닝 작업이 능동적으로 수행될 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a reactor laser peening apparatus capable of actively performing a laser peening operation in accordance with different shapes and conditions of welds formed on the inner spherical surface of a nuclear reactor.

아울러, 원자로의 내부 구면에서 각각 상이한 위치에 형성된 용접부들 모두에 대하여 원활하게 근접하여 레이저 피닝 작업을 수행할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a reactor laser peening apparatus capable of performing a laser peening operation smoothly close to all welds formed at different positions on the inner spherical surface of a reactor.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 원자로 내부 구면의 최외각 노즐 주변에 형성된 용접부를 보수하는 원자로의 레이저 피닝 장치에 있어서, 레이저 조사유닛; 및 상기 레이저 조사유닛을 용접부로 이동시키는 이송부를 포함하며, 상기 레이저 조사유닛은 상기 원자로의 내주연에 구비된 내주 레일를 따라 보수하려는 노즐 근처로 회전 이동시키고, 상기 원자로 내부 구면의 플로우 배플 및 플로우 배플 인너 링과 간섭되지 않도록 상기 레이저 조사유닛을 승강시키며, 승강된 위치에서 상기 레이저 조사유닛을 원자로의 반경 방향으로 전후 이동시킴으로써 용접부에 근접시키는 이송 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a laser beam peening apparatus for a reactor for repairing a weld formed around an outermost nozzle of a reactor inner spherical surface, the apparatus comprising: a laser irradiation unit; And a transferring unit for moving the laser irradiation unit to a welded portion, wherein the laser irradiation unit rotates along an inner circumferential rail provided at an inner periphery of the reactor toward a nozzle to be repaired, and the flow baffle and the flow baffle And a transfer driving unit for moving the laser irradiating unit up and down so as not to interfere with the inner ring and moving the laser irradiating unit back and forth in the radial direction of the reactor at the elevated position so as to approach the weld.

여기서, 상기 레이저 조사유닛은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 오실레이터를 포함하는 것이 바람직하다. Here, the laser irradiation unit preferably includes a laser oscillator for generating a laser beam.

상기 레이저 조사유닛은, 상기 레이저 오실레이터에서 발생된 레이저 빔의 조사 방향이 안내되도록 내부에 복수의 미러가 구비된 광 안내부와, 상기 광 안내부에 의해 안내되어 입사되는 레이저 빔이 모아져 한 방향으로 조사되도록 구비된 광 조사부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The laser irradiating unit includes a light guide portion having a plurality of mirrors therein so as to guide the irradiation direction of the laser beam generated in the laser oscillator, and a light guide portion guided by the light guide portion, It is preferable to further include a light irradiating part provided to be irradiated.

상기 레이저 조사유닛은 상기 광 조사부에 의한 레이저 빔의 조사 각도가 가변 되도록 상기 광 조사부를 회전시키도록 구비된 광 틸팅 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The laser irradiation unit may further include an optical tilting driving unit configured to rotate the light irradiating unit such that an irradiation angle of the laser beam by the light irradiating unit is variable.

상기 레이저 조사유닛은 상기 원자로의 내부 구면에 형성된 용접부의 형상을 측정하도록 구비된 프로파일 스캐너를 더 포함하는 것이 바람직하다. The laser irradiation unit may further include a profile scanner provided to measure a shape of a weld formed on an inner spherical surface of the reactor.

그리고, 상기 레이저 조사유닛은 상기 프로파일 스캐너를 통해 측정된 용접부의 형상에 기초하여 상기 광 틸팅 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The laser irradiating unit may further include a controller for controlling the optical tilting driver based on the shape of the welded portion measured through the profile scanner.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라, 원자로의 내부 구면에 형성된 용접부를 보수하는 레이저 피닝 장치의 레이저 조사유닛에 있어서, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 오실레이터; 상기 레이저 오실레이터에서 발생된 레이저 빔의 조사 방향이 안내되도록 내부에 복수의 미러가 구비된 광 안내부; 및, 상기 광 안내부에 의해 안내되어 입사되는 레이저 빔이 모아져 한 방향으로 조사되도록 구비된 광 조사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a laser irradiation unit of a laser pinning apparatus for repairing a weld formed on an inner spherical surface of a reactor, the laser irradiation unit comprising: a laser oscillator for generating a laser beam; A light guiding part having a plurality of mirrors provided therein so as to guide the irradiation direction of the laser beam generated from the laser oscillator; And a light irradiating part which is guided by the light guiding part and is arranged so that the incident laser beam is collected and irradiated in one direction.

여기서, 본 발명에 따른 레이저 피닝 장치의 레이저 조사유닛은 상기 광 조사부에 의한 레이저 빔의 조사 각도가 가변 되도록 상기 광 조사부를 회전시키도록 구비된 광 틸팅 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The laser irradiation unit of the laser pinning apparatus according to the present invention may further include an optical tilting driving unit configured to rotate the light irradiating unit such that an irradiation angle of the laser beam by the light irradiating unit is variable.

상기 레이저 피닝 장치의 레이저 조사유닛은 상기 원자로의 내부 구면에 형성된 용접부의 형상을 측정하도록 구비된 프로파일 스캐너를 더 포함하는 것이 바람직하다.The laser irradiation unit of the laser peening apparatus may further include a profile scanner configured to measure a shape of a weld formed on an inner spherical surface of the reactor.

그리고, 상기 레이저 피닝 장치의 레이저 조사유닛은 상기 프로파일 스캐너의 스캐닝 각도가 가변 되도록 상기 프로파일 스캐너를 회전시키도록 구비된 스캐너 틸팅 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다. The laser irradiation unit of the laser pinning apparatus may further include a scanner tilting driving unit configured to rotate the profile scanner so that the scanning angle of the profile scanner varies.

본 발명에 따르면, 원자로의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부까지도 용이하게 응력 개선을 할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a reactor laser peening apparatus capable of easily improving the stress even from the inner spherical surface of the reactor to the welded portion formed around the region where the outermost nozzle penetrates.

또한, 프로파일 스캐너가 구비됨으로써 원자로의 내부 구면에 형성되는 용접부들의 상이한 형상과 조건에 맞게 레이저 피닝 작업이 능동적으로 수행될 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. Also, by providing a profile scanner, it is possible to provide a reactor laser peening apparatus capable of actively performing a laser peening operation in accordance with different shapes and conditions of welds formed on the inner spherical surface of a reactor.

아울러, 원자로의 내부 구면에서 각각 상이한 위치에 형성된 용접부들 모두에 대하여 원활하게 근접하여 레이저 피닝 작업을 수행할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. In addition, it is possible to provide a reactor laser peening apparatus capable of performing a laser peening operation smoothly close to all the welding portions formed at different positions on the inner spherical surface of the reactor.

또한, 광 틸팅 구동부에 의해 레이저 빔의 조사 각도가 가변되게 함으로써 원자로의 내부 구면에서 경사도가 비교적 매우 높은 위치에 형성된 용접부까지도 정밀하게 응력 개선을 할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. Further, the laser peening apparatus of a nuclear reactor capable of precisely improving the stress even at the welded portion formed at the position where the inclination degree is relatively high at the inner spherical surface of the reactor by changing the irradiation angle of the laser beam by the optical tilting drive unit can be provided.

그리고, 이송 구동부에 의해 레이저 조사유닛이 전후 수평 구동, 상하 승강 구동, 및 회전 구동의 3자유도로 구동되게 구비됨으로써 원자로 내부에 배치된 플로우 배플 및 플로우 배플 인너 링과 같은 구조물들에 의한 간섭이 발생 되더라도 이러한 간섭을 회피하여 레이저 피닝 작업을 용이하게 수행할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. Further, the laser irradiation unit is driven by the feed driving unit so as to be driven at three degrees of freedom, that is, front and rear horizontal driving, up / down driving, and rotary driving so that interference due to structures such as flow baffle and flow baffle inner ring disposed inside the reactor occurs It is possible to provide a reactor laser pinning apparatus capable of easily performing the laser pinning work by avoiding such interference.

나아가, 제어부에 의해 광 틸팅 구동부가 제어되게 구비됨으로써 레이저 피닝 작업이 자동으로 편리하게 수행될 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치를 제공할 수 있다. Furthermore, since the optical tilting drive unit is controlled by the control unit, it is possible to provide a laser pinning apparatus for a nuclear reactor capable of automatically and conveniently performing a laser peening operation.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 피닝 장치가 원자로에 적용된 상태를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 레이저 조사유닛의 사시도,
도 3은 도 2의 레이저 조사유닛의 하부에 구비된 광 조사부 및 광 틸팅 구동부의 구성을 도시한 구성도,
도 4는 도 3의 광 틸팅 구동부에 의해 광 조사부가 틸팅 회전되는 작동 상태를 도시한 측면도,
도 5는 도 2의 레이저 조사유닛의 하부에 구비된 프로파일 스캐너 및 스캐너 틸팅 구동부를 도시한 구성도,
도 6은 도 5의 스캐너 틸팅 구동부에 의해 프로파일 스캐너가 틸팅 회전되는 작동 상태를 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 레이저 피닝 장치의 제어 블록도이다. 1 is a perspective view showing a state where a laser pinning apparatus according to the present invention is applied to a nuclear reactor,
Fig. 2 is a perspective view of the laser irradiation unit of Fig. 1,
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a light irradiating unit and an optical tilting driving unit provided below the laser irradiation unit of FIG. 2;
FIG. 4 is a side view showing an operating state in which the light irradiation unit is tilted by the optical tilting driving unit of FIG. 3,
FIG. 5 is a diagram showing a profile scanner and a scanner tilting driving unit provided at a lower portion of the laser irradiation unit of FIG. 2;
FIG. 6 is a side view showing an operating state in which the profile scanner is tilted by the scanner tilting driving unit of FIG. 5;
7 is a control block diagram of a laser pinning apparatus according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 원자로의 레이저 피닝 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부가 구체로 형성된 가압 경수형 원자로(1)에 마련되어 상기 원자로(1)의 내부 구면에 형성된 용접부를 보수하도록 구비된 것으로서, 상기 원자로(1)의 내주연을 따라 구비된 내주 레일(20)과, 내주 레일(20)을 따라 이송되는 이송부(40)와, 이송부(40)에 구비되어 이송부(40)가 상기 원자로(1)의 반경 방향으로 이송되는 것을 안내하도록 구비된 레이디얼 레일(radial rail)(30)과, 이송부(40)에 구비되어 상기 원자로(1)의 내부 구면에 형성된 용접부를 향해 레이저 빔을 조사하되 용접부의 형상에 따라 레이저 빔의 조사 각도가 틸팅(tilting) 구동에 의해 변경되어 조사되도록 구비된 레이저 조사유닛(50)을 포함한다. As shown in FIG. 1, the laser pinning apparatus 10 for a reactor according to the present invention is provided in a pressurized water reactor 1 having a lower portion formed in a spherical shape so as to repair welds formed on the inner spherical surface of the reactor 1 A conveying unit 40 that is conveyed along the inner circumference rail 20 and a conveying unit 40 that is provided in the conveying unit 40. The conveying unit 40 includes a conveying unit 40, A radial rail 30 provided to guide the transfer of the laser beam 1 in the radial direction of the reactor 1 and a laser beam And a laser irradiating unit (50) adapted to irradiate the laser beam with a changing angle of the laser beam by a tilting drive according to the shape of the welded portion.

이에 따라, 원자로(1)의 내부 구면에서 각각 상이한 위치에 형성된 용접부들 모두에 대하여 원활하게 근접하여 각 용접부들의 낮은 인장 응력을 높은 압축 응력으로 만들어주는 레이저 피닝 작업을 효율적으로 수행할 수 있고, 원자로(1)의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부까지도 용이하게 응력 보수할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다. Accordingly, it is possible to efficiently perform a laser peening operation that smoothly comes close to all the welding portions formed at different positions on the inner spherical surface of the reactor 1, thereby making the low tensile stress of each welding portion high compressive stress, It is possible to provide a reactor laser pinning apparatus 10 capable of easily performing stress repairing even to a welded portion formed around the portion where the outermost nozzle penetrates from the inner spherical surface of the reactor 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 원자로(1)의 하부가 구체로 형성된 경우, 하부의 내부 구면에는 다수의 BMI(Bottom Mounted Instrument) 노즐들이 외부로 노출되게 관통 설치되며, 이렇게 관통 설치된 노즐들 각각의 주위에는 내부 구면과의 사이의 그루브(groove)를 용접작업으로 메운 용접부가 형성된다. As shown in FIG. 1, when the lower part of the reactor 1 is formed into a sphere, a plurality of BMI (bottom mounted instrument) nozzles are installed in the lower inner spherical surface so as to be exposed to the outside, A weld is formed around the inner spherical surface by filling the groove with a welding operation.

이러한 용접부들은 원자로(1)의 하부가 구면으로 형성되어 있기 때문에 각각 상이한 위치에 형성된 용접부들의 형상은 각각 상이하게 형성되고, 노즐들 중 최 외곽의 노즐들 주변에 형성된 용접부는 원자로(1)의 내부 구면에서 경사도가 비교적 매우 높은 위치에 형성되며, 상부에는 플로우 배플(3) 및 플로우 배플 인너 링(5)과 같은 구조물들이 설치된다. 그리고, 본 발명에 따른 내주 레일(20)은 플로우 배플 인너 링(5)의 상부에 설치된다. Since the welding portions are formed in spherical surfaces at the lower portion of the reactor 1, welds formed at different positions are formed to be different from each other, and welding portions formed around the outermost nozzles among the nozzles are formed inside the reactor 1 And a structure such as a flow baffle 3 and a flow baffle inner ring 5 is installed on the upper portion. The inner peripheral rail 20 according to the present invention is installed on the upper portion of the flow baffle inner ring 5.

이송부(40)는 내주 레일(20) 및 레이디얼 레일(30)을 따라 슬라이딩 이송되게 내주 레일(20) 및 레이디얼 레일(30)에 하부가 맞물리게 결합되고, 이송부(40)의 일측에는 레이저 조사유닛(50)이 결합된다. The transfer unit 40 is coupled to the inner rail 20 and the radial rail 30 so as to be slidably conveyed along the inner rail 20 and the radial rail 30, Unit 50 is coupled.

레이저 조사유닛(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 빔(laser beam)을 발생시키는 레이저 오실레이터(laser oscillator)(60)와, 레이저 오실레이터(60)로부터 발생된 레이저 빔이 전후 수평 구동, 상하 승강 구동, 및 회전 구동의 3자유도를 갖는 이송에 의해 조사되도록 구비된 이송 구동부(53)를 포함한다. 2, the laser irradiating unit 50 includes a laser oscillator 60 for generating a laser beam, a laser oscillator 60 for generating a laser beam from the laser oscillator 60, And a feed drive unit 53 which is provided to be irradiated by a feed with three degrees of freedom such as up-down lift driving and rotary drive.

이에 따라, 이송 구동부(53)에 의해 레이저 조사유닛(50)의 후술할 광 안내부(61)에 연결된 광 조사부(65)가 내주 레일(20) 및 레이디얼 레일(30)을 따라 이동되는 전후 수평 구동, 상하 승강 구동, 및 회전 구동의 3자유도로 구동되게 구비됨으로써 원자로(1) 내부에 배치된 플로우 배플(3) 및 플로우 배플 인너 링(5)과 같은 구조물들에 의한 간섭이 발생 되더라도 이러한 간섭을 회피하여 용접부에 대한 레이저 피닝 작업을 용이하게 수행할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다. The light irradiating unit 65 connected to the light guiding unit 61 of the laser irradiating unit 50 to be described later is moved forward and backward along the inner rail 20 and the radial rail 30 by the feed driving unit 53 Even if interference is caused by structures such as the flow baffle 3 and the flow baffle inner ring 5 disposed inside the reactor 1 due to being provided to be driven at three degrees of freedom such as horizontal drive, It is possible to provide a laser pinning apparatus 10 of a nuclear reactor capable of easily avoiding interference and performing laser peening work on a welded portion.

본 발명의 일실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 조사유닛(50)의 레이저 오실레이터(60)는 유닛 케이싱(51)의 내부에 구비되고, 이송 구동부(53)는 유닛 케이싱(51)에 결합 구비된 것이 바람직하다. 2, the laser oscillator 60 of the laser irradiation unit 50 is provided inside the unit casing 51, and the feed drive part 53 is provided in the unit casing 51 As shown in Fig.

이송 구동부(53)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 안내부(61)가 전후 수평방향으로 이송되도록 구비된 전후구동모터(53a)와, 광 안내부(61)가 상하로 승강 되도록 구비된 승강구동모터(53b)와, 광 안내부(61)가 회전 이송되도록 구비된 회전구동모터(53c)를 포함한다. 2, the feed driving section 53 includes a front and rear driving motor 53a provided so as to feed the light guide section 61 in the forward and backward horizontal directions, And a rotation drive motor 53c provided so that the light guide portion 61 is rotatably transported.

이에 따라, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이송 구동부(53)에 의해 레이저 조사유닛(50)의 광 안내부(61)에 연결된 광 조사부(65)가 전후 수평 구동, 상하 승강 구동, 및 회전 구동의 3자유도로 구동될 수 있다. 2 and 3, the light irradiating unit 65 connected to the light guiding unit 61 of the laser irradiation unit 50 by the feed driving unit 53 performs the front-back horizontal driving, the vertical lift driving, And rotational drive.

본 발명의 일실시예로서, 전후구동모터(53a)는 대략 50mm 정도의 이송을 구동하도록 구비되고, 승강구동모터(53b)는 대략 565 mm 정도의 승강을 구동하도록 구비되며, 회전구동모터(53c)는 대략 370°정도의 회전을 구동하도록 구비될 수 있다. In the embodiment of the present invention, the front and rear drive motor 53a is provided to drive the conveyance of approximately 50 mm, the elevation drive motor 53b is provided to drive the elevation of approximately 565 mm, May be provided to drive rotation of about 370 degrees.

한편, 레이저 조사유닛(50)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 오실레이터(60)에서 발생된 레이저 빔의 조사 방향이 안내되도록 내부에서 상호 경사지게 대향 배치된 복수의 미러(63)가 구비된 광 안내부(61)와, 광 안내부(61)에 의해 안내되어 입사되는 레이저 빔이 모아져 한 방향으로 조사되도록 집광 렌즈(focusing lens)로 구비된 광 조사부(65)를 더 포함한다. 3, the laser irradiation unit 50 is provided with a plurality of mirrors 63 disposed so as to face each other in an inclined manner so as to guide the irradiation direction of the laser beam generated in the laser oscillator 60 And a light irradiating unit 65 provided with a focusing lens such that the laser beam guided and guided by the light guiding unit 61 is gathered and irradiated in one direction.

이에 따라, 레이저 오실레이터(60)에서 발생된 레이저 빔이 광 안내부(61)의 미러(63)들에서 굴절 및 반사에 의해 안내되고 광 조사부(65)에서 집광되어 피닝 작업이 수행될 용접부로 조사되도록 광 안내부(61)를 통해 레이저 빔의 경로가 변경되게 안내될 수 있다. Thereby, the laser beam generated in the laser oscillator 60 is guided by refraction and reflection in the mirrors 63 of the light guide portion 61, is condensed in the light irradiation portion 65, The path of the laser beam can be guided to be changed through the light guide portion 61 as much as possible.

본 발명의 일실시예로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 조사유닛(50)은 광 조사부(65)에 의한 레이저 빔의 조사 각도가 가변 되도록 광 조사부(65)를 회전시키도록 모터로 구비된 광 틸팅 구동부(70)를 더 포함할 수 있다. 2 and 3, the laser irradiation unit 50 is configured to rotate the irradiation unit 65 such that the irradiation angle of the laser beam by the irradiation unit 65 is varied And an optical tilting driving unit 70 provided as a motor.

이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 광 틸팅 구동부(70)에 의해 레이저 빔의 조사 각도가 틸팅 회전으로 가변되게 구비됨으로써 원자로(1)의 내부 구면에서 경사도가 비교적 매우 높은 위치에 형성된 용접부까지도 정밀하게 응력 보수할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다. 4, the irradiation angle of the laser beam is changed by the optical tilting driving unit 70 so as to be changed in tilting rotation, so that the welded portion formed at the position where the inclination degree is relatively high in the inner spherical surface of the reactor 1 It is possible to provide a laser pinning apparatus 10 of a reactor capable of precisely performing stress repairing.

또한, 노즐 주변의 J-그루브의 형상에 따라 최적의 초점거리로 레이저 빔이 용접부로 조사되도록 광 틸팅 구동부(70)에 의해 광 조사부(65)를 틸팅 회전시킬 수 있다. In addition, the light irradiating unit 65 can be tilted and rotated by the optical tilting driving unit 70 so that the laser beam is irradiated to the welded portion with the optimum focal distance according to the shape of the J-groove around the nozzle.

광 틸팅 구동부(70)와 광 조사부(65)의 사이에는 감속기, 워엄 기어 등으로 구비된 틸팅 전동부가 구비될 수 있다. A tilting drive unit including a reduction gear, a worm gear, and the like may be provided between the optical tilting drive unit 70 and the light irradiation unit 65.

또한, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 조사유닛(50)은 원자로(1)의 내부 구면에 형성된 용접부의 형상을 측정하도록 구비된 프로파일 스캐너(profile scanner)(80)를 더 포함할 수 있다. 2 and 5, the laser irradiation unit 50 further includes a profile scanner 80, which is provided to measure the shape of the weld formed on the inner spherical surface of the reactor 1 .

이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 용접부의 형상을 다 각도로 측정할 수 있게 틸팅 회전되는 프로파일 스캐너(80)가 구비됨으로써 원자로(1)의 내부 구면에 형성되는 용접부들의 상이한 형상과 조건에 맞게 레이저 피닝 작업이 능동적으로 수행될 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다. 6, there is provided a profile scanner 80 which is rotated in a tilting manner so as to measure the shape of the welded portion at a plurality of angles, so that the welded portions formed on the inner spherical surface of the reactor 1 have different shapes and conditions It is possible to provide the laser pinning apparatus 10 of the reactor in which the laser pinning operation can be actively performed.

프로파일 스캐너(80)는 또 다른 모터로 구비된 스캐너 틸팅 구동부(81)에 의해 틸팅 회전 구동되는 것이 바람직하고, 스캐너 틸팅 구동부(81)와 프로파일 스캐너(80)의 사이에도 별도의 전동수단이 구비될 수 있다. 즉, 레이저 조사유닛(50)은 프로파일 스캐너(80)의 스캐닝 각도가 가변 되도록 프로파일 스캐너(80)를 회전시키도록 구비된 스캐너 틸팅 구동부(81)를 더 포함할 수 있다. The profile scanner 80 is preferably tilted and rotated by a scanner tilting drive unit 81 provided with another motor and a separate transfer means is also provided between the scanner tilting drive unit 81 and the profile scanner 80 . That is, the laser irradiation unit 50 may further include a scanner tilting driving unit 81 configured to rotate the profile scanner 80 such that the scanning angle of the profile scanner 80 is variable.

도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 레이저 조사유닛(50)의 각 구동부에는 전원부가 연결되어 전원부로부터 공급되는 전원에 의해 작동되는 것은 물론이다. Although not shown, it goes without saying that the respective driving parts of the laser irradiation unit 50 according to the present invention are operated by a power source connected to the respective driving parts and supplied from the power source part.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 조사유닛(50)의 유닛 케이싱(51) 하부에는 광 안내부(61)와 나란하게 노즐 클램프(nozzle clamp)(55)가 구비된다. 2, a nozzle clamp 55 is provided on the lower portion of the unit casing 51 of the laser irradiation unit 50 so as to be in parallel with the light guide portion 61. As shown in FIG.

이에 따라, 노즐 클램프(55)가 하강 되어 피닝 작업이 수행되는 용접부의 중심에 있는 노즐의 상부에 밀착 고정됨으로써 레이저 조사유닛(50)이 노즐 클램프(55)에 의해 노즐에 고정된 상태에서 용접부에 대한 레이저 피닝 작업이 안정적으로 수행될 수 있다. Thus, the nozzle clamp 55 is lowered and fixed to the upper portion of the nozzle at the center of the welding portion where the pinning operation is performed, so that the laser irradiation unit 50 is fixed to the nozzle by the nozzle clamp 55, The laser peening operation can be performed stably.

또한, 본 발명의 일실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 조사유닛(50)은 프로파일 스캐너(80)를 통해 측정된 용접부의 형상에 기초하여 광 틸팅 구동부(70)를 제어하는 제어부(90)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 7, the laser irradiation unit 50 includes a control unit 70 for controlling the optical tilting driving unit 70 based on the shape of the welded portion measured through the profile scanner 80, (90).

이에 따라, 프로파일 스캐너(80)로부터 측정결과를 입력받는 제어부(90)에 의해 광 틸팅 구동부(70), 레이저 오실레이터(60) 및 스캐너 틸팅 구동부(81)가 제어되게 구비됨으로써 레이저 피닝 작업이 자동으로 편리하게 수행될 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다.
Accordingly, the optical tilting driving unit 70, the laser oscillator 60, and the scanner tilting driving unit 81 are controlled by the control unit 90 that receives the measurement result from the profile scanner 80, It is possible to provide a reactor laser pinning apparatus 10 that can be conveniently performed.

이에, 본 발명에 따르면, 원자로(1)의 내부 구면에서 최 외곽의 노즐이 관통된 부위 주변에 형성된 용접부까지도 용이하게 응력 보수할 수 있는 원자로의 레이저 피닝 장치(10)를 제공할 수 있다.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a reactor laser pinning apparatus (10) capable of easily performing stress repairing even to a welded portion formed around a portion where an outermost nozzle penetrates from an inner spherical surface of the reactor (1).

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

20 : 내주 레일 30 : 레이디얼 레일
40 : 이송부 50 : 레이저 조사유닛
53 : 이송 구동부 60 : 레이저 오실레이터
61 : 광 안내부 63 : 미러
65 : 광 조사부 70 : 광 틸팅 구동부
80 : 프로파일 스캐너 90 : 제어부 20: inner peripheral rail 30: radial rail
40: transfer part 50: laser irradiation unit
53: feed drive part 60: laser oscillator
61: light guide portion 63: mirror
65: light irradiating unit 70: optical tilting driving unit
80: profile scanner 90:

Claims (12)

원자로(1) 내부 구면의 최외각 노즐 주변에 형성된 용접부를 보수하는 원자로의 레이저 피닝 장치에 있어서,
레이저 조사유닛(50); 및
상기 레이저 조사유닛(50)을 용접부로 이동시키는 이송부(40)를 포함하며,
상기 레이저 조사유닛(50)은,
상기 원자로(1)의 내주연에 구비된 내주 레일(20)를 따라 보수하려는 노즐 근처로 회전 이동시키고, 상기 원자로(1) 내부 구면의 플로우 배플 및 플로우 배플 인너 링과 간섭되지 않도록 상기 레이저 조사유닛(50)을 승강시키며, 승강된 위치에서 상기 레이저 조사유닛(50)을 원자로의 반경 방향으로 전후 이동시킴으로써 용접부에 근접시키는 이송 구동부(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. A laser pinning apparatus for a reactor for repairing a weld formed around an outermost nozzle of an inner spherical surface of a reactor (1)
A laser irradiation unit (50); And
And a transfer unit (40) for transferring the laser irradiation unit (50) to a welded portion,
The laser irradiation unit (50)
The laser irradiating unit is rotated around the nozzle to be repaired along the inner circumference rail 20 provided at the inner periphery of the reactor 1 so as not to interfere with the flow baffle and the flow baffle inner ring of the inner surface of the reactor 1, And a transfer driving unit (53) for moving the laser irradiating unit (50) up and down in the radial direction of the reactor to move the laser irradiating unit (50) back and forth in the radial direction of the reactor. 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)은,
레이저 빔을 발생시키는 레이저 오실레이터(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. The method according to claim 1,
The laser irradiation unit (50)
And a laser oscillator (60) for generating a laser beam. 제2항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)은,
상기 레이저 오실레이터(60)에서 발생된 레이저 빔의 조사 방향이 안내되도록 내부에 복수의 미러(63)가 구비된 광 안내부(61)와,
상기 광 안내부(61)에 의해 안내되어 입사되는 레이저 빔이 모아져 한 방향으로 조사되도록 구비된 광 조사부(65)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. 3. The method of claim 2,
The laser irradiation unit (50)
A light guiding part 61 having a plurality of mirrors 63 provided therein so as to guide the irradiation direction of the laser beam generated from the laser oscillator 60,
Further comprising a light irradiating unit (65) arranged to irradiate the laser beam guided and guided by the light guiding unit (61) in one direction. 제3항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)은 상기 광 조사부(65)에 의한 레이저 빔의 조사 각도가 가변 되도록 상기 광 조사부(65)를 회전시키도록 구비된 광 틸팅 구동부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. The method of claim 3,
The laser irradiating unit 50 includes an optical tilting driving unit 70 configured to rotate the light irradiating unit 65 such that an irradiation angle of the laser beam by the light irradiating unit 65 is varied. / RTI > 제4항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)은 상기 원자로(1)의 내부 구면에 형성된 용접부의 형상을 측정하도록 구비된 프로파일 스캐너(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the laser irradiation unit (50) further comprises a profile scanner (80) arranged to measure a shape of a weld formed on an inner spherical surface of the reactor (1). 제5항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)은 상기 프로파일 스캐너(80)를 통해 측정된 용접부의 형상에 기초하여 상기 광 틸팅 구동부(70)를 제어하는 제어부(90)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. 6. The method of claim 5,
The laser irradiating unit (50) further includes a controller (90) for controlling the optical tilting driver (70) based on the shape of the welded portion measured through the profile scanner (80) Device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이송부(40)에는 그 이송부(40)가 상기 원자로(1)의 반경 방향으로 이송되는 것을 안내하도록 레이디얼 레일(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치. The method according to claim 1,
Further comprising a radial rail (30) for guiding the transferring unit (40) to be transferred in the radial direction of the reactor (1) to the transferring unit (40). 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사유닛(50)의 하부에 피닝작업이 수행되는 용접부의 노즐로 하강되어 그 노즐의 상부에 밀착 고정되는 노즐 클램프(55)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로의 레이저 피닝 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a nozzle clamp (55) that is lowered by a nozzle of a welding portion where a pinning operation is performed and is closely fixed to an upper portion of the nozzle, below the laser irradiation unit (50).
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