KR101546523B1 - 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치에 관한 것이다. 이러한 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 원자로헤드로부터 돌출되어 상기 원자로 내부와 연통되는 관통관; 상기 관통관에 삽입되는 지지관; 외주면이 상기 관통관의 내주면에 접촉되고, 내주면이 상기 지지관의 외주면과 접촉하도록 상기 지지관과 상기 관통관 사이에 배치되는 삽입부재; 상기 지지관과 상기 삽입부재의 사이 및 상기 관통관과 상기 삽입부재의 사이에 배치되는 밀봉부재; 상기 삽입부재와 상기 지지관을 고정하는 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치{Sealing Mechanism of RV Head Penetration Pipe for Top Mounted In-core Instrument}

본 발명은 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치에 관한 것으로, 특히 원자로냉각재가 관통관을 통해 누설되지 않도록 하고, 일정 주기 동안 원자로를 운전한 후 핵연료 교체 및 계획예방정비를 위해 원자로를 정지시키고 밀봉장치를 분해 조립할 때 안전하고 신속 정확하게 작업을 수행할 수 있도록 한 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부의 에너지기술개발사업[과제고유번호:20131510101680, 연구과제명: 중대사고 설계 적용을 위한 상부탑재형 노내계측기 계통 및 내장형 제어봉구동장치 개발]의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.

본 발명은 고온, 고압, 고방사능의 환경조건에서 운전되는 원자로압력용기(원자로헤드)의 관통관에 대한 밀봉장치에 관한 것이다. 원자로압력용기는 일정기간 운전한 후 핵연료 교체 및 계통의 설비 점검을 위해 주기적으로 밀봉장치를 분해 조립하여야 한다. 원자로압력용기의 관통관은 원자로가 운전 중에는 원자로냉각재가 누설되지 않도록 밀봉되어야 하며, 계획예방정비를 위해서는 원자로 운전을 정지시키고, 관통관의 밀봉장치를 신속하게 분해 조립할 수 있어야 한다. 만약 분해 및 조립 과정에서 작업자의 실수 또는 부품의 손상으로 인하여 밀봉 기능이 상실되는 경우 고가의 부품을 폐기해야 하거나 고방사선에 노출될 염려가 있다. 등록특허공보 제10-0812871호(이하, 선행문헌)는 노내 계장 안내관 지지 장치에 관하여 개시하는데, 상기 선행문헌의 지지 장치는 상기 안내관이 원자로 내부에 배치되어 분해 및 조립시, 작업 시간이 과하게 소요되고 고방사선 노출의 우려가 있다.

등록특허공보 제10-0812871호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 원자로냉각재가 관통관을 통해 누설되지 않도록 하고, 일정 주기 동안 원자로를 운전한 후 핵연료 교체 및 계획예방정비를 위해 원자로를 정지시키고 밀봉장치를 분해 조립할 때 안전하고 신속 정확하게 작업을 수행할 수 있도록 한 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 원자로헤드로부터 돌출되어 상기 원자로 내부와 연통되는 관통관; 상기 관통관에 삽입되는 지지관; 외주면이 상기 관통관의 내주면에 접촉되고, 내주면이 상기 지지관의 외주면과 접촉하도록 상기 지지관과 상기 관통관 사이에 배치되는 삽입부재; 상기 지지관과 상기 삽입부재의 사이 및 상기 관통관과 상기 삽입부재의 사이에 배치되는 밀봉부재; 상기 삽입부재와 상기 지지관을 고정하는 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 노내계측기가 삽입되는 안내관이 관통되는 설치공이 형성되며, 상기 관통관의 상부를 덮는 덮개부재; 상기 덮개부재와 상기 관통관을 클램핑하는 클램핑부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밀봉부재는, 상기 지지관의 외주면과 상기 삽입부재의 내주면 사이에 배치되는 제1 오링(O-Ring)과, 상기 관통관의 내주면과 상기 삽입부재의 외주면 사이에 배치되는 제2 오링(O-Ring)을 포함하며, 상기 제1 오링과 상기 제2 오링은 교대로 배치된 것이 바람직하다.

또한, 노내계측기가 삽입되는 안내관이 관통하도록, 상기 지지관의 상단부에는 복수의 지지공이 형성되고, 상기 지지관과 상기 안내관은 용접되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 관통관은 상기 원자로헤드와 일체로 형성되는 제1 관과, 상기 제1 관의 단부에 용접되는 제2 관을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지관의 상단부 내주면은 상 방향으로 볼록한 돔 형상으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 클램핑부재에 의해 상기 덮개부재와 상기 관통관이 클램핑될 때, 상기 덮개부재의 하면과 상기 삽입부재의 상면은 이격되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 원자로냉각재가 관통관을 통해 누설되지 않도록 하여 방사성 피폭을 획기적으로 저감하고, 구조적 건전성이 향상되고 취급이 간편한 획기적인 장치이다.

소요 부품을 단순화하여 일정 주기 동안 원자로를 운전한 후 핵연료 교체 및 계획예방정비를 위해 원자로를 정지시키고 밀봉장치를 분해 조립할 때 안전하고 신속 정확하게 작업을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 소요 부품의 단순화를 통해 비용을 절감하는 효과를 제공한다.

또한, 관통관 주변에서 연계 작업, 예컨대, 노내계측기의 인출 및 삽입 등의 업무를 수행할 때, 본 발명에 따른 밀봉장치는 장비를 거치하는 지지대로서 기능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 밀봉장치는, 소요 부품이 단순화되고, 구조적 건전성이 향상되어 내구성이 향상되는 효과를 제공한다.

도1은 본 발명 실시예에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치의 단면도,
도2 및 도3은 도1의 요부를 발췌한 도면,
도4는 도3의 요부를 확대하여 도시한 도면이다.

본 발명은 원자로압력용기의 상측에서 관통관을 경유하여 노내계측기를 삽입할 때, 상기 관통관을 밀봉하는 장치에 관한 것이다. 상기 노내계측기(In-core Instrument)는 원자로 내부 노심의 중성자속 분포 및 온도 등을 측정하여 원자로의 출력을 계측하기 위한 장치이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명 실시예에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치의 단면도이고, 도2 및 도3은 도1의 요부를 발췌한 도면이며, 도4는 도3의 요부를 확대하여 도시한 도면이다.

먼저 도1을 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 관통관(10), 지지관(20), 삽입부재(30), 밀봉부재(40), 및 고정부재(50)를 포함한다.

상기 관통관(10)은 원자로헤드(100)로부터 돌출되어 상기 원자로 내부와 연통된다. 본 실시예에 있어서, 상기 관통관(10)은 원자로헤드(100)(원자로압력용기)와 일체로 형성되는 제1 관(11)과, 상기 제1 관(11)의 단부에 용접되는 제2 관(12)을 포함한다. 상기 제1 관(11)과 제2 관(12)은 2개의 관형 튜브를 맞대어 용접하는 완전 용입으로 용접된다.

도1에는 관통관(10)이 하나만이 형성된 예가 도시되고 있으나, 상기 관통관(10)은 상기 원자로헤드(100)에 복수개가 형성된다. 상기 관통관(10)이 원자로헤드(100)의 상측에 설치되므로, 상기 관통관(10)과 지지관(20) 사이를 통하여 원자로 냉각재의 누출을 차단하여야 한다.

상기 지지관(20)은 상기 관통관(10)에 삽입된다. 상기 노내계측기(80)는 안내관(90)에 삽입된 형태로 설치되고, 상기 안내관(90)으로부터 인출될 수 있다. 상기 안내관(90)은 상기 지지관(20)을 관통한다.

따라서, 상기 지지관(20)에는 노내계측기(80)가 삽입되는 안내관(90)이 관통하도록 그 상단부에 지지공(21)이 형성된다. 상기 지지공(21)은 상기 지지관(20)에 복수개가 마련된다. 도1에는 설명의 편의상 상기 지지공(21)을 1개만이 도시한 것이다. 실질적으로 상기 안내관(90)은 상기 지지관(20)에 7개 내지 8개가 삽입된다.

본 실시예에 따르면, 상기 지지관(20)과 상기 안내관(90)은 용접된다. 따라서, 상기 안내관(90)은 상기 지지관(20)에 의해 지지된다. 상기 지지관(20)의 지지공(21)을 관통한 상기 안내관(90)은 상기 지지공(21)의 주위에 용접되어 상기 지지공(21)의 내주면과 상기 안내관(90)의 외주면 사이로 원자로냉각재 또는 방사능이 누설되지 않도록 한다. 또한, 상기 지지관(20)의 상단부 내주면은 상 방향으로 볼록한 돔 형상으로 형성된다. 상기 원자로헤드(100)의 압력이 분산되도록 한다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 삽입부재(30)는 상기 지지관(20)과 관통관(10) 사이에 배치된다. 구체적으로, 상기 삽입부재(30)의 외주면은 상기 관통관(10)의 내주면에 접촉되고, 상기 삽입부재(30)의 내주면은 상기 지지관(20)의 외주면에 접촉한다.

상기 삽입부재(30)는 상면에 상기 안내관(90)이 통과하는 삽입공(31)이 형성되고, 상기 상면으로부터 하측 방향으로 관 형상의 측면이 구비된다. 상기 상면은 지지관(20)에 볼팅으로 고정 결합되고, 상기 측면은 상기 지지관(20)과 상기 관통관(10) 사이에 배치된다.

상기 밀봉부재(40)는 상기 지지관(20)과 상기 삽입부재(30) 사이 및 상기 관통관(10)과 상기 삽입부재(30)의 사이에 배치되어 원자로 냉각재 및 방사능의 누설을 차단한다.

구체적으로, 상기 밀봉부재(40)는 제1 오링(41)(O-Ring) 및 제2 오링(42)을 포함한다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 오링(41)은 상기 지지관(20)의 외주면과 상기 삽입부재(30)의 내주면 사이에 배치된다. 상기 제1 오링(41)은 일정 간격 이격되어 복수개 마련된다.

상기 제2 오링(42)은 상기 관통관(10)의 내주면과 상기 삽입부재(30)의 외주면 사이에 배치된다. 상기 제2 오링(42) 역시 상기 제1 오링(41)과 마찬가지로 일정 간격 이격되어 복수개가 마련된다. 상기 삽입부재(30)의 두께로 인하여 제2 오링(42)의 내경(삽입공(31)의 중심으로부터 제2 오링(42) 내주까지의 거리)는 제1 오링(41)의 내경(삽입공(31)의 중심으로부터 제1 오링(41) 내주까지의 거리)보다 다소 크다.

본 실시예에 따르면, 상기 제1 오링(41)과 상기 제2 오링(42)은 교대로 배치된다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이, 최상측에 제1 오링(41)이 배치되고, 그 아래로 제2 오링(42), 그 아래로 제1 오링(41) 등의 순으로 교대로 배치된다.

물론, 제1 오링(41)과 제2 오링(42)의 배치는 도2에 한정되지 않는다. 예컨대, 최상측에 제2 오링(42)이 배치될 수 있으며, 또는 제1 오링(41)이 2 개 연속 배치되고, 그 아래로 제2 오링(42)이 2 개 연속 배치되는 형태도 가능하다.

상기 고정부재(50)는 상기 삽입부재(30)와 상기 지지관(20)을 고정한다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 상기 고정부재(50)는 볼트로서, 상기 삽입부재(30)의 상면과 상기 지지관(20)의 상면을 체결한다.

본 실시예에 따르면, 덮개부재(60) 및 클램핑부재(70)를 더 포함한다.

상기 덮개부재(60)는 상기 관통관(10)의 상부를 덮는다. 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 상기 덮개부재(60)에는 상기 노내계측기(80)가 삽입된 안내관(90)이 관통하는 설치공(63)이 형성된다.

상기 클램핑부재(70)는 상기 덮개부재(60)와 상기 관통관(10)을 클램핑한다. 상기 클램핑부재(70)는 2개의 반원형 부재를 양단부에서 볼팅하는 방식으로 이루어지며, 상기 각 반향원 부재에 마련된 홈부(71)에 상기 덮개부재(60)와 관통관(10)이 함께 삽입된 후, 볼팅에 의해 상기 덮개부재(60)와 관통관(10)은 완전히 기밀하게 유지된다.

도2에 도시된 바와 같이, 상기 클램핑부재(70)에 의해 상기 덮개부재(60)와 관통관(10)이 클램핑되면, 상기 덮개부재의 하면(61)과 상기 삽입부재의 상면(32)은 간극을 두고 이격된다. 상기 간극은 상기 지지관(20)이 열팽창에 의해 상 방향으로 움직이는 것을 보정할 수 있는 정도로 마련된다.

상기 덮개부재(60)와 상기 클램핑부재(70)는 고온, 고압에 의한 삽입부재(30)의 이탈 가능성을 완전히 배제하고, 원자로 냉각재 및 방사능의 누설을 2차적으로 차단하기 위해서 다중보호개념으로 마련된 것이다.

한편, 상기 덮개부재(60)와 상기 클램핑부재(70)는 노내계측기(80)를 인출하거나 삽입하는 작업을 할 때, 이를 수행하는 공구를 거치하는 지지대 역할을 수행할 수 있다. 작업자는 소정의 공구를 상기 덮개부재(60)에 설치하여 상기 노내계측기(80)를 인출하거나 삽입하는 것을 편리하게 수행할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치는, 원자로냉각재가 관통관(10)을 통해 누설되지 않도록 하여 방사선 피폭을 획기적으로 저감하고, 소요 부품을 단순화하여 일정 주기 동안 원자로를 운전한 후 핵연료 교체 및 계획예방정비를 위해 원자로를 정지시키고 밀봉장치를 분해 조립할 때 안전하고 신속 정확하게 작업을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 소요 부품의 간소화로 인하여 비용을 절감한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10... 관통관 11... 제1 관
12... 제2 관 20... 지지관
21... 지지공 30... 삽입부재
31... 삽입공 32... 삽입부재의 상면
40... 밀봉부재 41... 제1 오링
42... 제2 오링 50... 고정부재
60... 덮개부재 61... 덮개부재의 하면
63... 설치공 70... 클램핑부재
71... 홈부 80... 노내계측기
90... 안내관 100... 원자로헤드

Claims (7)

1. 원자로헤드(100)로부터 돌출되어 상기 원자로 내부와 연통되는 관통관(10);
   상기 관통관(10)에 삽입되는 지지관(20);
   외주면이 상기 관통관(10)의 내주면에 접촉되고, 내주면이 상기 지지관(20)의 외주면과 접촉하도록 상기 지지관(20)과 상기 관통관(10) 사이에 배치되는 삽입부재(30);
   상기 지지관(20)과 상기 삽입부재(30)의 사이 및 상기 관통관(10)과 상기 삽입부재(30)의 사이에 배치되는 밀봉부재(40);
   상기 삽입부재(30)와 상기 지지관(20)을 고정하는 고정부재(50);
   노내계측기(80)가 삽입되는 안내관(90)이 관통되는 설치공(63)이 형성되며, 상기 관통관(10)의 상부를 덮는 덮개부재(60); 및
   상기 덮개부재(60)와 상기 관통관(10)을 클램핑하는 클램핑부재(70)를 포함하고,
   상기 클램핑부재(70)에 의해 상기 덮개부재(60)와 상기 관통관(10)이 클램핑될 때, 상기 덮개부재의 하면(61)과 상기 삽입부재의 상면(32)은 이격되는 것을 특징으로 하는 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 밀봉부재(40)는, 상기 지지관(20)의 외주면과 상기 삽입부재(30)의 내주면 사이에 배치되는 제1 오링(41)(O-Ring)과, 상기 관통관(10)의 내주면과 상기 삽입부재(30)의 외주면 사이에 배치되는 제2 오링(42)(O-Ring)을 포함하며,
   상기 제1 오링(41)과 상기 제2 오링(42)은 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치.
4. 제1항에 있어서,
   노내계측기(80)가 삽입되는 안내관(90)이 관통하도록, 상기 지지관(20)의 상단부에는 복수의 지지공(21) 형성되고, 상기 지지관(20)과 상기 안내관(90)은 용접되는 것을 특징으로 하는 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 관통관(10)은 상기 원자로헤드(100)와 일체로 형성되는 제1 관(11)과, 상기 제1 관(11)의 단부에 용접되는 제2 관(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지관(20)의 상단부 내주면은 상 방향으로 볼록한 돔 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 원자로헤드 상부탑재형 노내계측기 관통관 밀봉장치.
7. 삭제

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