KR101545401B1 - 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부로 삽입되고, 내부에 유로가 형성된 세정관, 상기 세정관의 일측에 형성되는 적어도 하나의 분사홀 및 상기 세정관의 타측에 형성되고, 이산화탄소 입자를 상기 유로에 유입할 수 있는 유입구를 포함하고, 상기 유로로 유입된 상기 이산화탄소 입자는 상기 분사홀을 통해 상기 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내벽을 향해 제트 분사된다.

Description

원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 세정방법{STEAM GENERATOR TUBE CLEANER AND STEAM GENERATOR TUBE CLEANNING METHOD FOR PRESSUIZED HEAVY WATER REACTOR}
본 발명은 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 세정방법에 관한 것으로써, 구체적으로는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내벽에 이산화탄소 입자를 제트 분사하여 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관을 세정하는 세정장치 및 세정방법에 관한 것이다.
원자로의 증기발생기는 일차측에서 발생한 열출력을 이차측으로 전달하는 역할을 수행하므로, 증기발생기에서의 열전달 효율은 매우 중요하다.
중수로 시스템의 경우, 피더관 내면에서 이탈되어 나온 마그네타이트 입자가 증기발생기의 세관 내벽에 흡착되는 현상이 발생하는데, 흡착된 마그네타이트의 두께가 두꺼워질수록 열전달 효율이 저하되게 되므로, 이러한 마그네타이트 입자를 제거하기 위하여 주기적으로 원자로의 중수로 증기발생기의 세관 내부를 세정하는 것은 필수적이다.
원자로의 중수로 증기발생기의 세관 내벽에 흡착된 마그네타이트를 제거하는 방법으로써 종래에는 화학물질을 사용하여 증기발생기의 세관 내벽의 마그네타이트를 녹여서 제거하는 방법이 있었으며, 또한 강철 입자를 세관내 표면에 부딪치게 함으로써 마그네타이트를 제거하는 방법이 있었다.
상기 두가지 방법 모두 많은 방사성 폐기물을 발생시키게 되고, 특히 강철입자를 이용하여 제거하는 경우 강철입자로 인하여 세관에 충격이 가해지게 되므로 세관 균열이 발생할 수 있는 문제가 있다.
아래 선행기술문헌에는 원자력 발전소에서 사용되는 증기발생기에서의 철산화물 등의 퇴적 슬러지를 배관에서 제거하기 위하여 세정액에 드라이아이스 등을 이용하는 기술이 개시되어 있으나, 본 발명과 같이 세관 내에 삽입되어 세관 내벽에 이산화탄소 입자를 제트분사하는 기술적 특징은 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제2012-0032089
본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세정방법은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 내벽에 흡착된 마그네타이트를 제거하는데 있어서 세관의 세정시 폐기물량을 대폭 줄일 수 있고, 세관 건전성에 영향을 최소화할 수 있는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 세정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부로 삽입되고, 내부에 유로가 형성된 세정관, 상기 세정관의 일측에 형성되는 적어도 하나의 분사홀 및 상기 세정관의 타측에 형성되고, 이산화탄소 입자를 상기 유로에 유입할 수 있는 유입구를 포함하고, 상기 유로로 유입된 상기 이산화탄소 입자는 상기 분사홀을 통해 상기 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내벽을 향해 제트 분사된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법은 내부에 유로가 형성된 세정관을 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부에 삽입하는 제 1단계, 상기 세정관의 일측에 형성된 유입구를 통해 상기 유로에 이산화탄소 입자를 유입하는 제 2단계 및 상기 이산화탄소 입자를 상기 세정관의 타측에 형성된 분사홀을 통해 제트분사하는 제 3단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세정방법은 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관에 세정관을 삽입한 후 상기 세정관에 형성된 분사홀을 통하여 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내벽을 향해 이산화탄소 입자를 제트분사하여 세관 내벽에 흡착된 마그네타이트를 제거한다.
이 경우 이산화탄소 고체입자는 상온에서 기체로 존재하므로 마그네타이트의 제거 후 즉시 증발하게 되므로 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정시 폐기물량을 대폭 줄일 수 있으며, 수차례 세정을 반복하더라도 세관 건전성에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
나아가, 간단하고 사용이 용이한 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치를 제공함으로써 중수로용 증기발생기 세관 세정의 경제성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 용이하게 증기발생기의 세관 세정이 가능하게 됨으로써 증기발생기의 유지 보수비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치가 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부를 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치가 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부를 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치의 각 구성에 대해서 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치가 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부를 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
또한 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치가 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 내부를 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치는 세정관(200), 분사홀(210) 및 유입구(220)를 포함한다.
세정관(200)은 내부에 유로가 형성되고, 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내부로 삽입된다.
이때 세정관(200)의 외경은 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내부로 용이하게 삽입이 가능할 수 있도록 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100)의 내직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 세정관(200)의 길이는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 전체를 세정 가능할 수 있도록 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100)의 길이보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
특히 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100)의 굴곡부 내에도 용이하게 삽입이 가능할 수 있도록 세정관(200)은 굴곡이 가능할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하며, 쉽게 파손되지 않도록 스틸 플렉서블 튜브(Steel Flexible Tube)로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 분사홀(210)은 세정관(200)의 일측에 형성되는데, 분사홀(210)은 세정관(200)의 외측면을 따라 환형으로 복수개가 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 도 2와 같이 세정관 내벽의 전방향 세정이 가능할 수 있게 된다.
또한 분사홀(210)은 고체 이산화탄소 입자의 분사량, 분사속도 및 분사각도 등을 종합적으로 고려하여 세정관(200) 일측에 형성되는 것이 바람직하다.
유입구(220)는 세정관(200)의 타측에 형성되고, 세정관(200)의 내부에 형성된 유로에 이산화탄소 입자가 유입할 수 있는 기능을 수행한다.
유입구(220)를 통해서 세정관(200) 내부에 형성된 유로로 유입된 이산화탄소 입자는 분사홀(210)을 통해 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내벽을 향해 제트 분사된다.
이렇게 제트 분사된 고체 이산화탄소 입자는 세관(100) 내벽에 제트 분사되어 세관(100) 내벽에 있는 마그네타이트와 흡착되게 된다.
이때, 세관(100) 내벽은 상온이므로, 고체 이산화탄소 입자는 마그네타이트와 흡착된 채로 마그네타이트와 함께 기화되어 증발함으로써 세관(100) 내벽에 흡착된 마그네타이트를 용이하게 제거할 수 있게 된다.
즉, 이산화탄소 고체입자는 상온에서 기체로 존재하므로 마그네타이트의 제거 후 즉시 증발하게 되고, 이를 통해 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 세정시 폐기물량을 대폭 줄일 수 있으며, 수차례 세정을 반복하더라도 세관 건전성에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치는 세정관(200)의 외주면에 형성되는 링부재(230)를 더 포함할 수 있다.
이러한 링부재(230)를 세정관(200)의 외주면에 하나 또는 복수개를 형성시킴으로써, 세정관(200)은 세관(100) 내벽과 일정한 간격을 유지하면서 세관(100) 내벽에 삽입할 수 있게 된다.
따라서 세정관(200)이 세관(100) 내부에 삽입되어 세관(100) 내부를 이동하는 경우, 세정관(200)에 의한 세관(100) 내벽의 충격을 감소시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
아울러, 세정관(200)의 일측에 환형으로 복수개 형성된 각각의 분사홀(210)과 세관(100) 내벽간의 간격이 일정해지므로 세관(100) 내벽을 균일하게 세정할 수 있는 효과가 있다.
특히, 링부재(230)는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(200) 내벽을 손상시키지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직할 것이며, 링부재(230)로 슬라이딩 베어링(Sliding Bearing)을 사용할 수도 있을 것이다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법에 대하여 살펴보되, 앞서 구체적으로 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법은, 내부에 유로가 형성된 세정관(200)을 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내부에 삽입하는 제 1단계(S100), 상기 세정관(200)의 일측에 형성된 유입구(220)를 통해 상기 유로에 이산화탄소 입자를 유입하는 제 2단계(S200) 및 상기 이산화탄소 입자를 상기 세정관(200)의 타측에 형성된 분사홀(210)을 통해 제트분사하는 제 3단계(S300)를 포함한다.
특히, 상기 세정관(200)은 굴곡이 가능하도록 형성되는 것이 바람직하고, 스틸 플렉서블 튜브(Steel Flexible Tube)를 사용할 수 있다.
또한, 분사홀(210)은 복수개가 형성되고, 상기 세정관(200)의 외측면을 따라 환형으로 형성될 수 있다.
나아가, 세정관(200)의 외주면에는 링부재(230)를 형성시킬 수 있으며, 이러한 링부재(230)로써 슬라이딩 베어링(Sliding Bearing)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관
200: 세정관
210: 분사홀
220: 유입구
230: 링부재

Claims (10)

  1. 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내부로 삽입되고, 내부에 유로가 형성된 세정관(200);
    상기 세정관(200)의 일측에 형성되는 적어도 하나의 분사홀(210);
    상기 세정관(200)의 타측에 형성되고, 고체 이산화탄소 입자를 상기 유로에 유입할 수 있는 유입구(220); 및
    상기 세정관(300)의 외주면에 형성되는 링부재(230);
    를 포함하고,
    상기 유로로 유입된 상기 고체 이산화탄소 입자는 상기 분사홀(210)을 통해 상기 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내벽을 향해 제트 분사되고,
    상기 세관(100) 내벽에 분사된 고체 이산화탄소 입자는 상기 세관(100) 내벽에 부착된 마그네타이트와 흡착된 후, 상기 마그네타이트와 함께 기화되어 증발되고,
    상기 분사홀(210)은 복수 개가 형성되되, 상기 세정관(200)의 외측면을 따라 환형으로 형성되고, 상기 세정관(200)은 상기 링부재(230)에 의하여 상기 세관(100) 내벽과 일정한 간격을 유지하면서 상기 세관(100) 내부에 삽입됨으로써 상기 분사홀(210)과 상기 세관(100) 내벽간의 간격이 일정해지는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정관(200)은 굴곡이 가능한 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 링부재(230)는 슬라이딩 베어링인 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정장치.
  6. 내부에 유로가 형성된 세정관(200)을 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관(100) 내부에 삽입하는 제 1단계(S100);
    상기 세정관(200)의 일측에 형성된 유입구(220)를 통해 상기 유로에 고체 이산화탄소 입자를 유입하는 제 2단계(S200); 및
    상기 고체 이산화탄소 입자를 상기 세정관(200)의 타측에 형성된 분사홀(210)을 통해 제트분사하는 제 3단계(S300);
    를 포함하고,
    상기 세관(100) 내벽에 분사된 고체 이산화탄소 입자는 상기 세관(100) 내벽에 부착된 마그네타이트와 흡착된 후, 상기 마그네타이트와 함께 기화되어 증발되고,
    상기 분사홀(210)은 복수 개가 형성되되, 상기 세정관(200)의 외측면을 따라 환형으로 형성되고,
    상기 세정관(200)의 외주면에는 링부재(230)가 구비되고,
    상기 세정관(200)은 상기 링부재(230)에 의하여 상기 세관(100) 내벽과 일정한 간격을 유지하면서 상기 세관(100) 내부에 삽입됨으로써 상기 분사홀(210)과 상기 세관(100) 내벽 간의 간격이 일정해지는 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 세정관(200)은 굴곡이 가능한 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 링부재(230)는 슬라이딩 베어링인 원자력 발전소의 중수로 증기발생기의 세관 세정방법.
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