KR101547765B1

KR101547765B1 - 원자로 내부의 볼트 교체 장치

Info

Publication number: KR101547765B1
Application number: KR1020140052476A
Authority: KR
Inventors: 김남균; 엄수호; 이충규
Original assignee: 한전케이피에스 주식회사
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-08-26

Abstract

본 발명은 원자로 내부의 볼트 교체 장치에 관한 것으로서, 특히 원자로(1) 내부에 수직방향으로 설치되는 가이드레일(100)과; 상기 가이드레일(100)을 따라 수직방향으로 이동되는 캐리어(110)와; 상기 캐리어(110)에 설치되어 볼트를 제거 및 체결하는 볼트교체수단(200)과; 상기 캐리어(110)에 구비되어 상기 볼트교체수단(200)의 위치를 미세 조절하는 미세조정수단(120)으로 구성되어, 원자로(1) 내부의 배플 포머 볼트를 교체할 수 있게 하여 원자로(1) 내부 구조물 전체를 교체하는 비용을 저감시키는 동시에 검사 및 정비 신뢰도를 향상시키고 작업 안전성을 증대시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

원자로 내부의 볼트 교체 장치{Changing device of bolt for inside of nuclear reactor}

본 발명은 원자로 내부의 볼트 교체 장치에 관한 것으로서, 특히 원자로 내부 구조물인 배플 플레이트와 포머 플레이트를 체결하는 배플 포머 볼트를 교체하기 위한 원자로 내부의 볼트 교체 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자로는 열을 방출하기 위해 제어된 상태에서 핵분열이 일어나는 밀폐된 구역이다.

종래의 원자로는 도 1에 도시된 바와 같이 배플 플레이트(baffle plate, 11)와 포머 플레이트(former plate, 10)가 형성되고, 배플 플레이트(11)와 포머 플레이트(10)를 고정 체결시키는 배플 포머 볼트(baffle former bolt, 20)가 구비된다.

이때, 포머 플레이트(10)는 원자로를 형성하는 원통형 하부 내장물 구조이며, 배플 플레이트(11)는 포머 플레이트(10)로부터 사각형인 연료집합체의 저장공간을 형성하고 연료집합체를 측면에서 지지하도록 하는 구조이고, 배플 포머 볼트(20)는 포머 플레이트(10)의 내벽과 배플 플레이트(11)를 연결 및 지지시키는 고정 부품이다.

그러나, 종래에는 원자로 내부의 배플 포머 볼트(이하, 볼트)에 대해 비파괴 검사를 실시할 수 있는 장치는 개발되어 있으나, 원자로 내부의 볼트를 교체할 수 있는 장치는 개발되어 있지 않다.

따라서, 원자로 내부 구조물 전체를 교체해야 하므로 비용 발생이 높아지게 되고, 고방사능으로 인해 작업 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 원자로 내부의 볼트 교체 장치에 관한 것으로서, 특히 원자로 내부 구조물인 배플 플레이트와 포머 플레이트를 체결하는 배플 포머 볼트를 교체하기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 원자로 내부에 수직방향으로 설치되는 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라 수직방향으로 이동되는 캐리어와; 상기 캐리어에 설치되어 볼트를 제거 및 체결하는 볼트교체수단과; 상기 캐리어에 구비되어 상기 볼트교체수단의 위치를 미세 조절하는 미세조정수단;을 포함함으로써 달성된다.

상기 가이드레일의 하부에 마련되어 상기 볼트교체수단의 하중을 지지하는 베이스를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 캐리어는 상기 볼트교체수단과 미세조정수단이 장착되는 플레이트를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 미세조정수단은 상기 볼트교체수단을 좌우방향으로 이동시키는 제1미세조정부와; 상기 볼트교체수단을 전후방향으로 이동시키는 제2미세조정부;를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 볼트교체수단은 상기 원자로에 구볼트를 고정시키고 있는 록킹바를 제거하는 EDM헤드와; 상기 EDM헤드와 연결되어 구볼트를 탈거하고 상기 원자로 내부에 신볼트를 삽입하는 로테이팅헤드와; 상기 로테이팅헤드와 연결되어 상기 원자로 내부에 삽입된 신볼트를 체결시키는 롤링헤드;를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 볼트교체수단은 상기 로테이팅헤드와 롤링헤드를 작동시키며 모터와 감속기로 이루어진 작동부를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 볼트교체수단은 볼트 제거 및 교체 시 볼트와의 거리를 측정할 수 있는 센서를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 원자로 내부의 배플 포머 볼트를 교체할 수 있게 하여 원자로 내부 구조물 전체를 교체하는 비용을 저감시키는 동시에 검사 및 정비 신뢰도를 향상시키고 작업 안전성을 증대시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 원자로 내부 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 장치가 장착된 원자로 내부를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 장치를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 장치의 볼트교체수단을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 방법을 도시하는 흐름도.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 원자로(1) 내부에 설치된 가이드레일(100)을 따라 이동하는 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 설치되는 볼트교체수단(200)과, 볼트교체수단(200)의 위치를 조절하는 미세조정수단(120)을 포함한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드레일(100)은 원자로(1) 내부에 수직방향으로 설치되어 후술하게 될 캐리어(110)가 이동하는 것이 가능하게 한다.

캐리어(110)는 가이드레일(100)을 따라 수직방향으로 이동할 수 있게 구비된다.

또한, 캐리어(110)의 전면에는 플레이트(111)가 구비되어 볼트교체수단(200)과 미세조정수단(120)이 장착될 수 있게 하며, 후면에는 이동가이드(미도시)가 형성되어 가이드레일(100)을 따라 이동하는 것이 가능하게 한다.

한편, 캐리어(110)가 이동가이드를 따라 이동하는 것은 캐리어(110)가 제어부(미도시)를 통해 외부와 연결되도록 하여 관리자가 원자로(1) 외부에서 조정함으로 인해 캐리어(110)의 이동이 가능하게 한다.

볼트교체수단(200)은 캐리어(110)에 설치되어 원자로(1) 내부에 체결된 구(舊)볼트를 제거하고, 새롭게 제공되는 신(新)볼트를 구볼트가 제거된 위치에 체결시킨다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 미세조정수단(120)은 캐리어(110)에 구비되어 볼트교체수단(200)의 위치를 미세하게 조절할 수 있게 한다.

또한, 가이드레일(100)의 하부에는 베이스(101)가 마련되어 볼트교체수단(200)의 하중을 지지하고, 작업 시 발생하는 이물질이 원자로(1) 저부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이때, 미세조정수단(120)은 볼트교체수단(200)을 좌우방향으로 이동시키는 제1미세조정부(121)와, 볼트교체수단(200)을 전후방향으로 이동시키는 제2미세조정부(122)로 이루어져 볼트교체수단(200)을 좌우방향 및 전후방향으로 미세하게 이동시킬 수 있게 하여 원자로(1) 내부의 볼트 교체 작업을 정밀하게 수행할 수 있게 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 볼트교체수단(200)은 록킹바(미도시)를 제거하는 EDM헤드(210)와, 구볼트를 제거하고 신볼트를 삽입시키는 로테이팅헤드(220)와, 신볼트를 고정 체결시키는 롤링헤드(230)로 이루어진다.

EDM헤드(210)는 원자로(1)에 구볼트를 고정시키고 있는 풀림방지용 록킹바를 제거하는 구성으로, 양단에 형성된 전극을 이용한 방전가공(Electric Discharge Machining)을 통해 록킹바의 용접 부위를 제거하여 로테이팅헤드(220)를 통한 구볼트 탈거가 용이하게 한다.

로테이팅헤드(220)는 EDM헤드(210)와 연결되어 록킹바를 제거한 다음 구볼트를 탈거하고 상기 원자로(1) 내부에 신볼트를 삽입하도록 한다.

이때, 로테이팅헤드(220)를 포함하는 볼트교체수단(200)은 구볼트 탈거 후 신볼트를 삽입시키기 위해 가이드레일(100)을 따라 이동하여 신볼트를 공급하는 곳(미도시)으로 이동하여 신볼트를 공급받은 다음 구볼트가 탈거된 위치로 복귀하여 신볼트를 삽입시킬 수 있게 한다.

여기서, 제거된 구볼트는 고방사능 물질이므로 원자로(1) 내부에 그대로 방치하고 추후에 연료 처리할 때 일괄적으로 처리하도록 한다.

롤링헤드(230)는 로테이팅헤드(220)와 연결되어 구볼트가 제거된 위치에 삽입된 신볼트를 체결시킨다.

즉, 볼트교체수단(200)은 원자로(1) 내부의 구볼트를 제거하고 신볼트를 체결시키기 위해 EDM헤드(210)를 통해 구볼트의 록킹바를 제거한 다음 로테이팅헤드(220)를 통해 구볼트를 제거하고, 구볼트가 제거되면 로테이팅헤드(220)를 이동시켜 신볼트를 공급받은 후 구볼트가 제거된 위치로 복귀하여 신볼트를 삽입시키고 롤링헤드(230)를 통해 신볼트 체결을 완료한다.

한편, 볼트교체수단(200)은 모터와 감속기로 이루어진 작동부(240)가 구비되도록 하여 로테이팅헤드(220)와 롤링헤드(230) 작동 속도를 조절할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 볼트교체수단(200)은 센서(250)가 장착되도록 하여 구볼트를 제거하고 신볼트로 교체할 때 볼트와 볼트교체수단(200)과의 거리를 측정할 수 있게 하여 작업 신뢰도를 향상시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 원자로 내부의 볼트 교체 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 볼트교체수단(200)이 가이드레일(100)을 따라 이동하는 제1단계(S10)와, 원자로(1) 내부의 구볼트의 록킹바를 제거하는 제2단계(S20)와, 구볼트를 제거하는 제3단계(S30)와, 신볼트를 삽입시키는 제4단계(S40)와, 신볼트를 체결시키는 제5단계(S50)를 포함한다. 한편, 원자로 내부의 볼트 교체 장치와 관련된 구성은 도 2 내지 도 4를 참조하도록 한다.

제1단계(S10)는 원자로(1) 내부에 체결된 볼트를 교체할 수 있도록 볼트교체수단(200)이 가이드레일(100)을 따라 이동한다.

이때, 제1단계(S10)에서는 볼트교체수단(200)의 위치를 미세하게 조절할 수 있게 하여 원자로(1) 내부에서의 볼트 교체 작업을 정밀하게 수행할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

제2단계(S20)는 볼트교체수단(200)의 EDM헤드(210)를 통해 원자로(1)에 체결된 구볼트의 록킹바를 제거하여 다음 단계에서 구볼트 제거가 용이하게 한다.

제3단계(S30)는 볼트교체수단(200)의 로테이팅헤드(220)를 통해 구볼트를 제거한다.

이때, 제3단계(S30)에서 구볼트 제거 후 볼트구멍을 브러시하는 제3-1단계(S31)를 포함하도록 하여 구볼트 제거 후 신볼트 삽입이 용이하게 하는 것이 바람직하다.

제4단계(S40)는 신볼트를 삽입시키는 단계로, 제3단계(S30)에서 구볼트 제거 후 로테이팅헤드(220)를 이동시켜 신볼트를 공급받은 다음 구볼트가 탈거된 원래 위치로 복귀하여 신볼트를 원자로(1) 내부에 삽입시킨다.

또한, 제4단계(S40)에서 신볼트 삽입 시 신볼트의 손상 여부를 판단하여 손상된 신볼트를 제거할 수 있게 하는 제4-1단계(S41)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

제5단계(S50)는 삽입된 신볼트를 볼트교체수단(200)의 롤링헤드(230)를 통해 고정 체결시킨다.

즉, 제1단계(S10)를 통해 볼트교체수단(200)이 볼트 교체 위치로 이동한 다음 제2단계(S20)에서 구볼트의 록킹바를 제거하고, 제3단계(S30)에서 구볼트를 제거하며, 구볼트가 제거되면 제4단계(S40)에서 신볼트를 공급받은 후 구볼트가 제거된 위치에 신볼트를 삽입시키고, 제5단계(S50)에서 신볼트를 체결을 완료한다.

이처럼, 본 발명은 원자로(1) 내부를 가이드레일(100)을 따라 볼트교체수단(200)이 캐리어(110)와 함께 수직방향으로 이동할 수 있게 하면서 EDM헤드(210)를 통해 구볼트의 록킹바를 제거한 다음 로테이팅헤드(220)를 통해 구볼트 제거 및 신볼트를 삽입이 가능하게 하고, 롤링헤드(230)를 통해 원자로(1) 내부에 신볼트 체결을 완료하여 원자로(1) 내부의 구볼트를 제거하고 신볼트를 고정 체결시키는 것이 가능하게 함으로써 원자로(1) 내부 구조물 교체 비용을 저감시키는 동시에 검사 및 정비 신뢰도를 향상시키고 작업 안전성을 증대시킬 수 있게 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 원자로 100 : 가이드레일
101 : 베이스 110 : 캐리어
111 : 플레이트 120 : 미세조정수단
121 : 제1미세조정수단 122 : 제2미세조정수단
200 : 볼트교체수단 210 : EDM헤드
221 : 로테이팅헤드 230 : 롤링헤드
240 : 작동부 250 : 센서
S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계 S40 : 제4단계
S50 : 제5단계

Claims

원자로 내부에 수직방향으로 설치되는 가이드레일과;
상기 가이드레일을 따라 수직방향으로 이동되는 캐리어와;
상기 캐리어에 설치되어 볼트를 제거 및 체결하는 볼트교체수단과;
상기 캐리어에 구비되어 상기 볼트교체수단의 위치를 미세 조절하는 미세조정수단을 포함하되;
상기 캐리어는 상기 볼트교체수단과 미세조정수단이 장착되는 플레이트를 포함하고,
상기 미세조정수단은
상기 플레이트에 구비되어 상기 볼트교체수단을 좌우방향으로 이동시키는 제1미세조정부와;
상기 볼트교체수단을 전후방향으로 이동시키는 제2미세조정부를 포함하고,
상기 볼트교체수단은
상기 플레이트 하부에 구비되어 상기 원자로에 구볼트를 고정시키고 있는 록킹바를 제거하는 EDM헤드와;
상기 EDM헤드 상부에 위치하며, 상기 EDM헤드와 연결되어 구볼트를 탈거하고 상기 원자로 내부에 신볼트를 삽입하는 로테이팅헤드와;
상기 로테이팅헤드 상부에 위치하며, 상기 로테이팅헤드와 연결되어 상기 원자로 내부에 삽입된 신볼트를 체결시키는 롤링헤드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 내부의 볼트 교체 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드레일의 하부에 마련되어 상기 볼트교체수단의 하중을 지지하는 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 내부의 볼트 교체 장치.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 볼트교체수단은 상기 로테이팅헤드와 롤링헤드를 작동시키며 모터와 감속기로 이루어진 작동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 내부의 볼트 교체 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 볼트교체수단은 볼트 제거 및 교체 시 볼트와의 거리를 측정할 수 있는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 내부의 볼트 교체 장치.