KR101513776B1 - 원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 세관과 세관의 사이에 금속재질의 이물질이 유입되면 이를 비파괴 검사를 통해 이물질의 위치를 검출하고, 검출된 이물질을 외부로 배출시키기 위한 최단 경로를 탐색한 후 탐촉자를 이용하여 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 하므로써, 증기발생기 내부의 이물질 제거에 따른 구동 안전성 확보와 이물질에 의한 세관의 폐쇄를 해결함에 따른 발전용량을 최대화 시킬 수 있도록 한 원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 증기발생기의 세관 형상을 출력하여 금속재질의 이물질이 세관과 세관 사이에서의 위치를 확인하여 표시하는 비파괴 검사장비와; 상기 세관과 세관의 사이에 위치된 이물질을 각 세관의 외면을 경유하여 배출시키기 위한 가장 최단 경유거리를 검출하기 위한 경로탐색장비와; 상기 경로탐색장비에 의해 검출된 최단 경유거리에 근거하여 상기 경유되는 각 세관에 순차적으로 투입되어 자성에 의해 금속재질의 이물질이 각 세관의 외면에 경유되도록 하며 이물질을 외부로 배출시키는 탐촉장비;를 포함하여 구성된다.

Description

원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템{Foreign removal system for steam generator of nuclear power plant}

본 발명은 원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템에 관한 것이다. 상세하게 본 발명은, 세관과 세관의 사이에 금속재질의 이물질이 유입되면 이를 비파괴 검사를 통해 이물질의 위치를 검출하고, 검출된 이물질을 외부로 배출시키기 위한 최단 경로를 탐색한 후 탐촉자를 이용하여 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 하므로써, 증기발생기 내부의 이물질 제거에 따른 구동 안전성 확보와 이물질에 의한 세관의 폐쇄를 해결함에 따른 발전용량을 최대화 시킬 수 있도록 한 원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템에 관한 것이다.

원자력 발전은 핵분열을 이용하여 막대한 열을 발생시키고, 그 열을 이용하여 터빈을 구동하여 에너지를 생성하는 것임은 주지된 것과 같다. 이와 같은 원자력 발전을 수행하기 위한 설비가 구축된 원자력 발전소는 1차계통과 2차계통으로 구분되어 설비가 설치된다.

이중 1차계통에 설치된 증기발생기는 원자로를 통해 가열된 급수를 고압의 증기로 변환시켜 2차계통에 설치된 터빈을 회전시킬 수 있도록 하기 위한 열교환 설비가 된다. 이를 위해 급수를 보다 신속하게 증기로 변환시키기 위해서는 가열된 급수가 진행되는 통로를 상당한 개수의 세관으로 구비하게 된다.

상기 세관은 원자력 발전시의 구동 안전성과, 세관의 설치개수에 따라 급수가 증기로 변환되어 공급되는 량이 결정되기 때문에 정기적인 안전검사를 실시하게 된다. 이와 같은 안전검사는 주로 초음파를 통해 내부의 대략적인 검사를 수행한 후, 세관 내부로 “탐촉자”라 지칭되는 검사체를 세관의 내부로 투입시켜 세관의 내부를 확인하여 수행된다.

대한민국 특허출원 제10-2003-0017565호(명칭: 가스순환에 의한 관류식 증기발생기의 누설검사장치, 이하 선출원발명)는 증기발생기의 검사장치 및 이에 따른 검사과정을 제시하고 있다.

상기 선출원발명은「원자로에서 일차냉각재가 전열관 밖으로 흐르는 원자로의 증기발생기에 설치된 전열관에 대해 순환전가스저장탱크에 저장된 가스를 전열관에 공급하여 이차냉각재유로로 순환시켜 순환후가스저장탱크에 저장하되, 순환후가스저장탱크 전단에방사능측정기를 설치하여 순환된 가스의 방사능을 측정토록 장치구성하고, 상기 전열관이 개별 전열관으로 구성된 증기발생기일 경우, 개별 전열관의 입구쪽과 출구쪽에 가스공급관연결장치를 삽입하여 직접 가스순환배관을 연결하고, 상기 전열관이 몇 개의 전열관이 합쳐져서 모듈로 구성된 증기발생기일 경우, 모듈급수관과 모듈증기관에 연결되는 단위모듈에 가스공급관연결장치를 삽입하여 가스순환배관을 연결하는 구성 중에서 선택된 하나로 구성함으로써, 원자로 운전 중에 핵연료의 손상과 확산에 의해 생성된 방사능물질, 일차냉각재에 접하고 있는 니켈합금으로부터 생성된 코발트, 그리고 일차냉각재의 용존산소 및 질소로부터 생성되는 N16등과 같이 원자로에서 일차냉각재에 생성될 수 있는 방사능 물질이 순환된 가스에 포함되는지를 탐지하여 누설전열관을 찾아내도록 검사」하고 있다.

이러한 검사를 실시한 후 증기발생기를 구동시킬 수 있게 되는데, 이때 증기발생기가 구동됨은 그 내부의 환경이 대단히 고온 고압의 상태가 되기 때문에 다수장착된 세관과 세관의 사이에 금속재질의 이물질이 유입될 경우 스파크가 발생되어 안전성에 심각한 악영향을 끼치게 되므로, 이물질이 존재하는 주변의 세관은 급수가 진행되지 않도록 밀폐하여 폐쇄시키게 된다.

상기와 같이 이물질에 의해 세관을 폐쇄시킬 경우, 급수량의 저하에 따른 열교환효율 및 증기발생량도 당연히 감소되기 때문에 발전용량이 현격하게 낮아지는 문제점이 노출된다.
상기 대한민국 특허출원 제10-2003-0017565호에는, 방사능 물질의 누설 여부만을 탐지하는 기술이 개시되어 있을 뿐, 세관과 세관 사이에 금속재질의 이물질이 유입되었는지 여부를 검출하여 이물질을 신속하게 배출하기 위한 구성을 포함하고 있지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, 세관과 세관의 사이에 금속재질의 이물질이 유입되면 이를 비파괴 검사를 통해 이물질의 위치를 검출하고, 검출된 이물질을 외부로 배출시키기 위한 최단 경로를 탐색한 후 탐촉자를 이용하여 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 하므로써, 증기발생기 내부의 이물질 제거에 따른 구동 안전성 확보와 이물질에 의한 세관의 폐쇄를 해결함에 따른 발전용량을 최대화 시킬 수 있도록 한 이물질 제거 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 증기발생기의 세관 형상을 출력하여 금속재질의 이물질이 세관과 세관 사이에서의 위치를 확인하여 표시하는 비파괴 검사장비와; 상기 세관과 세관의 사이에 위치된 이물질을 각 세관의 외면을 경유하여 배출시키기 위한 가장 최단 경유거리를 검출하기 위한 경로탐색장비와; 상기 경로탐색장비에 의해 검출된 최단 경유거리에 근거하여 상기 경유되는 각 세관에 순차적으로 투입되어 자성에 의해 금속재질의 이물질이 각 세관의 외면에 경유되도록 하며 이물질을 외부로 배출시키는 탐촉장비;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 경로탐색장비는: 비파괴 검사장비에 의해 검출된 이물질의 위치를 세관의 배치영상과 함께 표시하기 위한 영상표시부와; 상기 영상표시부의 배치영상에서 이물질이 외부로 이송되도록 하기 위해 이물질과 세관의 외부까지의 최단거리를 연산하고, 이물질이 상기 최단거리 상에서 경유되어야 하는 세관 및 세관의 개수를 지정하여 영상표시부로 데이터를 전송하는 중앙처리부;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 탐촉장비는: 외부에서 전원을 공급하며 세관의 내부로 장비를 투입시키기 위한 연결라인의 끝단에 결합되어 세관의 이상여부를 탐상하는 탐촉자와; 상기 탐촉자의 일측에 장착되어 세관의 내부에 투입되어 금속재질의 이물질을 세관의 외면에 부착되도록 하는 마그네트와; 상기 탐촉자가 분할되고 상기 분할된 일측에 설치되어, 마그네트를 세관 내에서 회전시킴에 의해 이물질이 세관의 외면에서 위치이동되도록 하는 구동기구;를 포함하여 구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 증기발생기의 세관과 세관 사이에 유입된 금속재질의 이물질을 최단시간에 배출시킬 수 있도록 하므로써, 원자력 발전시 구동 안전성 확보에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 이물질의 제거에 따른 세관을 밀폐가 해결되어 급수시킬 수 있는 세관을 최대한 확보하게 되므로써, 원자력 발전소의 가동에 따른 발전용량을 최대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 이물질 제거과정 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 탐촉자 예시도.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 블록도, 도 2는 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 이물질 제거과정 예시도, 도 3은 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템의 탐촉자 예시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 이물질 제거 시스템은 비파괴 검사장비(10)와, 경로탐색장비(20)와, 탐촉장비(30)로 이루어진다. 여기서, 상기 비파괴 검사장비(10)와, 경로탐색장비(20)는 검사영상 및 경로탐색영상을 시각적으로 표시하기 위한 모니터(40)를 포함하며, 이들 비파괴 검사장비(10)와 경로탐색장비(20)는 데이터 처리를 위해 PC와 연동되어 설치됨은 당연하다.

상기 비파괴 검사장비(10)는 주로 초음파 검사기(기타의 비파괴 검사장비 가능)로 적용되며, 이는 세관(2)이 장착된 증기발생기(1)로 초음파 등을 방출시켜 반사되는 지점의 형상을 출력하여 이물질(3)이 세관(2)과 세관(2) 사이에서의 위치를 확인할 수 있게 된다.

상기 경로탐색장비(20)는 미리 입력된 증기발생기(1)의 형상에서 세관(2)과 세관(2)의 사이에 위치된 이물질(3)이 외부(구체적으로는 증기 발생기의 케이스와 세관의 공간 사이, 세관(2)과 세관(2)을 2분할 하는 공간 사이)로 가장 근접된 위치를 연산하고 검출하기 위한 구성이다. 이를 위해, 상기 경로탐색장비(20)는 영상표시부(21), 중앙처리부(22)로 이루어진다.

상기 영상표시부(21)는 비파괴 검사장비(10)에 의해 검출된 이물질(3)의 위치를 세관(2)의 배치영상과 함께 이물질(3)이 배출되기 위한 경로 등을 표시하기 위한 구성이다. 이와 같은 영상표시부(21)는 상기 영상을 전술된 모니터(40)에 표시하기 위한 프로그램 등의 형태로 제공된다.

상기 중앙처리부(22)는 영상표시부(21)의 배치영상에서 이물질(3)이 외부로 이송되도록 하기 위해 이물질(3)과 세관(2)의 외부까지의 최단거리를 연산하고, 이물질(3)이 상기 최단거리 상에서 경유되어야 하는 세관(2) 및 세관(2)의 개수를 지정하여 영상표시부(21)로 데이터를 전송하기 위한 구성이다. 이를 위해 상기 중앙처리부(22)는 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터 등의 구성이 적용된다.

이와 같은 경로탐색장비(20)는 후술될 탐촉장비(30)의 탐촉자(31)가 금속재질의 이물질(3)을 자성에 의해 세관(2) 외부로 접촉시켜 각각의 세관(2)을 통해 외부로 배출시킬 수 있도록 하기 위한 세관(2)의 진행경로를 의미하게 된다. 즉, 상기 이물질 배출은 도 2에서와 같이 탐촉자(31)가 농묵표시된 각 세관(2)에 순차적으로 투입되어 경로탐색장비(20)에서 설정된 각 세관(2)에 이물질이 순차적으로 접촉 이송되어 외부로 배출되는 것이다.

상기 탐촉장비(30)는 도 3에서와 같이 탐촉자(31)와 탐촉자(31)에 전원을 공급하며 투입시키기 위한 연결라인(32)으로 이루어지며, 상기 탐촉자(31)는 본체(33)와 센서(34) 등의 기본 구성이 갖추어지고, 전술된 금속재질의 이물질(3)을 자성에 의해 세관(2)의 외면에 접촉시키기 위한 마그네트(35)가 본체(33)에 결합되며, 상기 본체(33)는 2분할 되어 구동기구로 적용되는 소형의 모터(36)에 의해 마그네트(35)를 회전시켜 이물질(3)을 세관(2)의 외면에서 이동시킬 수 있도록 한 구성을 갖는다.

이와 같은 탐촉자(31)는 세관(2)의 내부로 투입될 수 있도록 하기 위해 세관(2)의 내경보다 작은 외경을 가지며, 상기 마그네트(35)는 영구자석을 적용할 수도 있지만 세관(2) 내에서 원할한 진행을 위해 외부의 전원에 의해 자력을 발생시킬 수 있도록 한 전기자석으로 적용됨이 바람직하다.

추가되는 구성으로, 상기 이물질 제거 시스템은 이물질 제거시 작업자가 이물질(3)의 배출상태를 육안으로 확인하며 작업을 실시하도록 하기 위해 상기 모니터(40)와 연동하는 실시간 영상표시부(50)를 갖추게 된다.

이와 같은 실시간 영상표시부(50)는 상기 비파괴 검사장비(10), 경로탐색장비(20)와 연동되어 비파괴 검사 결과 출력, 경로탐색 결과 출력 등의 구동을 수행할 수 있도록 한 회로구성 또는 프로그램 등의 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 실시간 영상표시부(50)에 의해 작업자는 모니터(40)에 출력된 화상을 기반으로 이물질(3)의 배출상태를 확인하며 작업을 실시할 수 있게 된다.

10: 비파괴 검사장비 20: 경로탐색장비
21: 영상표시부 22: 중앙처리부
30: 탐색장비 31: 탐촉자
32: 연결라인 35: 마그네트
36: 모터

Claims (3)

1. 증기발생기(1)의 세관(2) 형상을 출력하여 금속재질의 이물질(3)이 세관(2)과 세관(2) 사이에서의 위치를 확인하여 표시하는 비파괴 검사장비(10)와;
   상기 세관(2)과 세관(2)의 사이에 위치된 이물질(3)을 각 세관(2)의 외면을 경유하여 배출시키기 위한 가장 최단 경유거리를 검출하기 위한 경로탐색장비(20)와;
   상기 경로탐색장비(20)에 의해 검출된 최단 경유거리에 근거하여 상기 경유되는 각 세관(2)에 순차적으로 투입되어 자성에 의해 금속재질의 이물질이 각 세관(2)의 외면에 경유되도록 하며 이물질(3)을 외부로 배출시키는 탐촉장비(30);를 포함하되,
   상기 경로탐색장비(20)는,
   비파괴 검사장비(10)에 의해 검출된 이물질(3)의 위치를 세관(2)의 배치영상과 함께 표시하기 위한 영상표시부(21)와;
   상기 영상표시부(21)의 배치영상에서 이물질(3)이 외부로 이송되도록 하기 위해 이물질(3)과 세관(2)의 외부까지의 최단거리를 연산하고, 이물질(3)이 상기 최단거리 상에서 경유되어야 하는 세관(2) 및 세관(2)의 개수를 지정하여 영상표시부(21)로 데이터를 전송하는 중앙처리부(22);를 포함하고,
   상기 탐촉장비(30)는,
   외부에서 전원을 공급하며 세관(2)의 내부로 장비를 투입시키기 위한 연결라인(32)의 끝단에 결합되어 세관(2)의 이상여부를 탐상하는 탐촉자(31)와;
   상기 탐촉자(31)의 일측에 장착되어 세관(2)의 내부에 투입되어 금속재질의 이물질(3)을 세관(2)의 외면에 부착되도록 하는 마그네트(35)와;
   상기 탐촉자(31)가 분할되고 상기 분할된 일측에 설치되어, 마그네트(35)를 세관(2) 내에서 회전시킴에 의해 이물질(3)이 세관(2)의 외면에서 위치이동되도록 하는 구동기구(36);를 포함하며,
   상기 비파괴 검사장비(10)와 경로탐색장비(20)는, 검사영상과 경로탐색영상을 시각적으로 표시하기 위한 모니터(40)를 포함하고,
   상기 이물질(3)의 제거시 작업자가 이물질(3)의 배출상태를 육안으로 확인하며 작업을 실시할 수 있도록 하기 위해 상기 모니터(40)와 연동하는 실시간 영상표시부(50)를 더 포함하는 원자력 발전소의 증기발생기용 이물질 제거 시스템.
2. 삭제
3. 삭제

Images