KR101675077B1 - 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템에 관한 것으로, 원자로와 증기발생기 사이의 고온관 연결시 용접수축량을 제어하여 증기발생기 지지대에 대한 잔류하중의 영향을 제거함으로써 원자로 설비 운전시 열팽창에 따른 마찰저항 및 진동으로 인한 전열관의 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에 다수의 유압장치를 설치하는 단계; 상기 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계; 상기 슬라이딩 베이스 위에 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계; 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계와; 상기 슬라이딩 베이스의 설치 후 상기 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스가 변위된 변위량만큼 역변위시키는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템{CONSTRUCTION METHOD AND DISPLACEMENT SYSTEM FOR CONSTRUCTING THE REACTOR COOLANT PIPING AND STEAM GENERATOR OF PRESSURIZED WATER REACTOR OF 2 LOOP TYPE}

본 발명은 2루프 가압경수로형 증기발생기의 원자로 배관 역변위 시스템을 이용한 시공방법에 관한 것으로, 특히 원자로와 증기발생기 사이의 고온관 연결시 용접수축량을 제어하여 증기발생기 지지대에 대한 잔류하중의 영향을 제거함으로써 원자로 설비 운전시 열팽창에 따른 마찰저항 및 진동으로 인한 전열관의 손상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력 발전소에는 격납 건물 내에 원자로 냉각재계통(RCS: Reactor Coolant System)이 구비된다.

이같은 원자로 냉각재계통은 원자로를 담고 있는 반응기와, 이에 연결된 두개의 열전달 회로를 가지며, 각 회로는 증기발생기와, 반응기 및 증기발생기 사이에서 냉각재를 순환시키는 두개의 냉각재 펌프를 포함한다.

이에 더하여 회로는 냉각재의 온도 및 압력을 일정하게 유지하도록 하는 가압기를 포함한다.

첫 번째 대구경 배관 또는 고온관(hot leg)은 반응기의 일측과, 증기발생기의 냉각재 챔버의 흡입부 일측에 연결되어 반응기 내의 노심(core)과 접촉되어 가열된 냉각재를 증기발생기로 전송한다.

크로스 오버 레그(cross-over leg)로 불리는 순환관은 증기발생기의 냉각재 챔버의 토출부 일측 및 냉각재 펌프의 와류실 흡입부 일측을 연결한다.

그리고, 저온관(Cold leg)은 냉각재 펌프의 와류실과 반응기 사이를 연결한다. 또한, 증기발생기에서 냉각되고 냉각재 펌프에 의해 인출된 냉각재는 순환관, 저온관을 통하여 반응기로 전송되어 노심을 냉각한다.

이같은 원자력 발전소에서, 각각의 증기발생기는 고온 상태로 유지되는 스테이 실린더(Stay cylinder)를 구비하고, 그 하부에서 이를 떠받치는 원통형 구조의 스커트 지지대(skirt support)를 구비한다.

상기 스커트 지지대는 그 하부측의 슬라이딩 베이스 상에 다수의 스터드 앵커에 의해서 고정 지지되며, 이같은 슬라이딩 베이스는 포지드 앵커 플레이트상에 마련된 다수의, 예를 들면 4개의 반구형 슬라이더상에서 지지되어 원자로의 운전 중에 발생하는 미세한 움직임을 수용하도록 되어 있다.

한편, 증기발생기는 세관수명이 다하여 운전이 불가한 수준에 도달하면 교체 작업을 실시하게 되는데, 이같은 종래기술에 의한 증기발생기의 교체 공정(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적으로 배관의 절단 및 용접과정에서 임시 지지대 또는 체인들을 활용하여 배관을 완전 고정시키고, 절단 및 용접이 이루어지는 공정을 포함한다.

즉, 종래의 증기발생기의 교체 공정(1)은, 도 1에 단계적으로 도시된 바와 같이, 먼저 기존 증기발생기의 노즐 본뜨기 1차 측정 단계(G1)가 이루어진다. 그 다음으로는 임시 지지대의 설치 단계(G2)가 이루어지는데, 이는 임시 지지대(10)를 이용하여 고온관을 완전 고정시키고, 중간관을 완전 고정시키는 방식이다.

도 2는 CE형 원자로형중 배관 비산 방지(PWR:PIPE WHIP RESTRAINT) 구조가 없는 경우에 임시 지지대(10)를 설치한 예를 나타내는 설명도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기존에는 임시 지지대(10) 또는 체인 등을 이용해서 절단된 배관이 움직이지 않도록 단단히 고정한 상태에서 증기발생기만 교체하는 방식이다. 이러한 방식은 CE형 원전중 PWR 있는 경우와, 없는 경우 모두 기존 PWR과, 임시 지지대(10)를 조합하여 절단시 배관 및 각종 장치의 움직임이 발생되지 않도록 완전히 고정한다.

그리고, 2-루프형 PWR 구조물이 없는 한국표준형, AP 1000에서는, 클램핑 장치, 나사 잭등을 이용하여 기존 콘크리트 구조물과 철골에 배관 절단전, 완전히 배관을 완전히 고정하는 방식이다. 즉, 고온관 측 클램핑은 완전 고정하고 중간관측은 역변위를 주기 위하여 미세 조정을 할 수 있도록 고정시킨다.

이같은 기존의 증기발생기 교체 공정(1)은, 절단전 클램프와 임시 지지대(10)를 사용하여 배관을 완전 고정시키게 되는데, 연결 배관을 임시 지지대(10)로 완전 고정하게 되면, 배관 절단 후에 움직임을 불허하여 구속이 가해지게 된다.

이러한 구속력은 시공완료 후에도 남게 되어 구조적 진동(structural vibration)을 유발시키고, 증기발생기 세관 마모과 관련설비에 진동이 가해져, 구조적 마모 또는 서비스 마모(SERVICE WEAR)는 전열관에 진동피로(Vibration fatigue)를 일으켜 전열관 누설 또는 균열을 일으키는 문제가 있다.

그리고, 종래기술에 의한 증기발생기의 교체 공정(1)은 임시 지지대(10)의 설치 다음에는, 신규 증기발생기의 노즐 본뜨기 결과를 이용해 2차 측정단계(G3)가 이루어진다. 이같은 2차 측정 단계(G3)에서는 배관 절단전의 1차 측정과 비교 목적으로도 이용되지만 교체용 증기발생기(신증기발생기) 가공 치수와 기존 배관간의최적화를 위해 이루어진다.

즉, 1차 측정 단계(G1)에서 원자로 증기발생기의 교체 전 위치, 높이, 키이 간극 등에 대한 정밀 측정하여 1차측 배관 위치에 일치하도록 본뜨기(templating)하고, 2차 측정 단계(G3)에서 신규 증기발생기의 노즐을 본뜨기한 결과에 합치되도록 최적화하여 절단된 원자로의 냉각재 배관을 가공한다.

그 다음으로는 방진기 분해 단계(G4)가 이루어진다. 즉, 크레인 등의 인양 설비를 이용하여 기존 증기발생기 및 방진기를 분해하여 제거시키고, 기존의 슬라이딩 베이스는 그대로 둔다. 다음으로는 제염 단계(G5)가 이루어지는데, 기존의 고온관과 중간관을 제염 작업하여 방사능을 제거시킨다.

또한, 다음으로는 고온관, 중간관의 노즐 가공단계(G6)가 이루어진다. 이같은 단계에서는 노즐 가공 중 정밀 측정을 병행한다.

그리고, 다음으로는 슬라이딩 베이스 위에 고도 조정을 위한 심플레이트를 설치하는 단계(G7)가 이루어진다. 또한, 다음으로는 슬라이딩 베이스 상에 신규 증기발생기를 설치하고 정렬시키는 단계(G8)가 이루어진다.

그리고, 다음으로는 배관 용접 연결 및 방진기 설치 단계(G9)가 이루어진다. 이같은 단계에서는 2개의 루프 배관 및 6개소 용접부를 동시 용접하고, 용접 과정에서 1/3 두께 용접 완료후 방진기를 재조립하게 된다.

또한 다음으로는 이같은 용접 연결 완료 후에, 임시 지지대(10)를 제거시키는 단계(G10)가 이루어진다.

그리고 다음으로는 증기발생기의 고온관 및 펌프 위치를 측정하여 교체 전 후의 위치를 비교하는 단계(G11)가 이루어진다.

또한, 마지막으로 위치를 정렬시키는 미세 간극 조정 단계(G12)를 거쳐서 증기발생기의 교체 공정을 완료한다.

이같은 종래기술에 의한 증기발생기의 교체 공정에서 발생하는 문제점은, 도 2에 도시된 바와 같은 임시 지지대(10) 또는 체인 고정 방식을 이용하여 배관 절단 및 용접시 움직임이 발생되지 않도록 단단히 고정시키는 과정에서 발생된다.

즉, 종래의 공정은 배관의 절단 작업뿐만 아니라, 용접 작업에서도 용접 수축이 발생하는데, 이러한 용접 수축은 임시 지대대의 설계 하중을 초과한 잔류 하중이 기존 배관에 존재할 경우, 이후에 배관 절단 후 배관의 움직임을 발생시키고, 배관 정렬에 악영향을 준다. 원자로 배관에서, 임시 지지대(10) 또는 체인을 활용하여 완전 고정한 상태로 중간관과 증기발생기 노즐을 최종 연결하면, 용접 중 발생하는 용접 수축으로 인하여 슬라이딩 베이스와 펌프 수직 지지대에 잔류 하중이 발생하게 된다.

이러한 잔류 하중의 결과로서, 임시 지지대(10)를 제거시키면, 용접수축에 의한 슬라이딩 베이스의 침하가 발생되며, 증기발생기의 설치 후와, 최종연결 용접 후에는 통상적으로 약 1mm 범위내의 슬라이딩 베이스의 침하가 발생한다.

이러한 침하량이 슬라이딩 베이스에 잔류하는 하중으로 볼 수 있으며, 이러한 잔류 하중은 원자로의 기동 초기에 슬라이더에 마찰력을 증가시켜서 횡방향의 미끌림 작동을 크게 저해하는 특성이 있다.

즉, 상기 슬라이딩 베이스는 설치공차(레벨공차 ＋/- 0.889mm 이내)를 만족해야 하는 것이 설계 요건이다. 그러나 증기발생기의 저온관 노즐과 중간관의 연결 용접시에는 2개소 용접을 동시에 수행하는 관계로 수직 방향(Y 방향)의 용접 수축력이 슬라이딩 베이스에 압축력으로 작용하게 된다. 이러한 용접 공정은 용접 수축으로 인해 수직 방향(Y 방향)으로 설계 허용치 보다 약 0.9~1.1mm 의 마이너스 방향(-Y)의 용접 변위가 발생하며, 이는 슬라이딩 베이스에 압축력으로 잔류하게 된다. 이 압축력은 기동초기에 슬라이더에 마찰력을 증가시켜 횡방향(X방향)의 미끌림을 억제하는 특성이 있다. 이와 같이, 슬라이더에 X 방향의 미끌림을 억제하면, 기동시험에서 증기발생기가 슬라이더 상에서 경사지게 이동되는 문제점을 발생시킨다.

결과적으로, 기존의 증기발생기 교체 공정(1)은 임시 지지대(10)를 사용하여 배관을 완전 고정시킨 상태에서 배관 절단을 절단하고, 용접 작업을 하게 되므로, 임시 지지대(10)를 제거하게 되면, 잔류 하중이 장치 상에 존재하는 현상을 회피할 수 없게 된다.

또한, 원자로의 증기발생기는 운전 중에 고열이 발생하므로, 이같은 고열이 하부의 슬라이딩 베이스로 전달되는 것을 방지하기 위한 보온재를 스테이 실린더와 스커트 지지대 부분에 장착하고 있다.

이같은 증기발생기는 운전 중에 통상적으로 300℃ 이상의 고열이 스테이 실린더의 내부에서 발생되며, 이러한 고열은 하부측으로 전달되어 슬라이딩 베이스를 열변형시킨다.

이를 방지하기 위하여 스테이 실린더의 하부에 보온재가 장착되어 있지만, 이러한 보온재가 완벽하게 열을 차단하지는 못하는 실정이고, 스커트 지지대를 통하여 직접적으로 열전도 되는 현상 등 여러 가지 요인으로 슬라이딩 베이스가 가열되고, 열변형된다.

특히, 증기발생기의 스커트 지지대(skirt support)는 원통형의 지지 강재 구조물로서, 그 내측에는 공기 정체 구역(stagnated air area)이 형성되는 구조이다.

즉, 이러한 공기 정체 구역은 그 상부측으로는 스테이 실린더의 보온재가 위치하고, 그 둘레로는 스커트 지지대가 위치하며, 그 하부측으로는 슬라이딩 베이스의 상부면 중앙 구역이 배치되어 결과적으로 폐쇄 공간을 형성한다.

이러한 공기 정체 구역은 증기발생기의 고열을 복사시키는 공간으로서 작용하여, 이를 통해서 슬라이딩 베이스에 심각한 열변형을 초래하는 문제점이 있다.

즉, 원자로의 증기발생기 스커트 지지대와 슬라이딩 베이스(Sliding Base) 사이의 공기 정체 구역(stagnated air area)에 있는 보온재는 원자로의 냉각재 배관의 시공적인 요인과, 진동에 의해 국부적 탈락이 생기게 된다.

이와 같이, 원자로의 운전 중에 발생하는 진동으로 인하여 보온재에 틈새가 발생하면, 슬라이딩 베이스에 국부적으로 열전달(복사) 현상이 생겨서 열적변형을 가중시키게 되는데, 통상 보온재 틈새로 약 300℃의 고열이 스테이 실린더로부터 슬라이딩 베이스(sliding base)로 전달되어 열응력을 일으키고, 슬라이딩 베이스의 열적변형 문제점을 야기한다.

이러한 열적변형은 원자력 발전소 운전 중 발생하는 슬라이딩 베이스의 열팽창에 따른 자유로운 이동을 억제하거나, 증기발생기 상부의 주변 구조물과 간섭을 발생시키고, 결과적으로 증기발생기와 냉각재 펌프의 구조적 진동을 유발시키게 된다.

결과적으로, 이러한 구조적 진동은 증기발생기의 세관 마모(wear)와 진동 응력(vibration stress)을 일으키고, 장주기 운전하면 붕산 누적으로 붕산취화 현상 있는 소구경 배관의 피로를 유발하여 붕산수 누설이 된다.

뿐만 아니라, 슬라이딩 베이스가 열변형되면, 그로 인해 증기발생기가 기울어져 운전되고, 상온 정지 후에도 부품간의 어긋남 현상이 연이어 나타날 수 있다.

이와 같이 슬라이딩 베이스가 변형되어 수평을 유지 못하면, 증기발생기가 기울어지고, 결과적으로 원자로 냉각재 펌프와 증기발생기의 관련 지지구조물의 변형과 간섭으로 인해 진동응력(Vibration stress)을 더욱 가중시키게 된다.

이러한 진동응력은 증기발생기의 세관 마모의 원인이 될 뿐만 아니라, 원자로 냉각재 펌프의 내장품 마모, RCS 계통에 연결된 배관에 피로를 가중시켜서 피로 균열을 유발시키는 것이 해외 원자력 발전소 운전 중 자주 발생되고 있다.

이러한 상태로 장주기 운전되면, 원자로 냉각재 펌프의 메카니컬 실(mechnical seal)과 소구경 배관의 누설로 이어진다.

따라서, 당업계에서는 증기발생기의 교체 작업 중에, 임시 지지대를 활용하는 기존의 교체 공정에서 발생하는 잔류 하중으로 인한 슬라이딩 베이스의 침하 방지와 슬라이더의 작동 불일치를 방지하고, 용접 잔류하중으로 인한 진동으로 인해 보온재의 국부적 탈락이 발생되는 것을 방지하여 증기발생기로부터 스커트 지지대와 슬라이딩 베이스(Sliding Base) 사이의 공기 정체 구역(stagnated air area)을 통해서 하부로 전달되는 고열로 인한 슬라이딩 베이스의 열변형을 방지하며, 결과적으로 원자로의 구조적 진동을 최소화하여 증기발생기의 세관 마모와, 원자로 냉각재계통 설비의 마모(wear)를 방지할 수 있는 기술 개발이 절실하게 요구되는 실정이다.

한국공개특허공보 제2014-0103380호(2014.08.27.)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 원자로와 증기발생기 사이의 고온관, 순환관을 동시 연결시 용접수축량을 제어하여 증기발생기 지지대에 대한 잔류하중의 영향을 제거함으로써 원자로 설비 운전시 열팽창에 따른 마찰저항 및 진동으로 인한 전열관의 손상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법은, 포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에 다수의 유압장치를 설치하는 단계; 상기 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계; 상기 슬라이딩 베이스 위에 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계;

상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계와; 상기 슬라이딩 베이스의 설치 후 상기 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스가 변위된 변위량 만큼 역변위시키는 보정 단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 보정 단계는, 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관들의 용접으로 발생되는 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스를 역변위시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 보정 단계는, 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관의 매 용접 패스 후, 상기 슬라이딩 베이스에 발생된 변위량을 변위센서들로 파악하고, 상기 유압장치에 의하여 선행 패스에서 발생된 변위를 감쇄 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관에 대한 전용착 두께 1/3의 용접 후, 상기 유압장치의 압력을 해제하고, 전용착 두께 용접을 실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 보정 단계는, 상기 슬라이딩 베이스 위에서 증기발생기의 세팅 시 상기 슬라이딩 베이스가 하강한 수축량을 고려하여 상기 슬라이딩 베이스를 재상승시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 증기발생기의 상온정지 상태의 형상을 측정하는 외에 잔류응력측정, 건설기록과 비교 분석하여 잔류응력을 정량적 산출하는 것을 포함하는 교체 전 제1단계; 상기 증기발생기에 변위센서와 온도센서를 부착하여 운전 중 거동을 모니터링 하는 것을 포함하는 교체 전 제2단계; 및 상기 증기발생기의 배관 절단시 움직임을 완전히 허용하여 잔류 하중이 없도록 하고, 구속력을 완전히 배제한 자유로운 상태에서 절단하는 것을 포함하는 증기발생기 배관 절단 단계;를 사전에 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 다수의 유압 장치를 설치하는 단계는, 방사상으로 배치된 다수의 슬라이더의 내측으로 유압장치들을 설치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계는, 상기 슬라이딩 베이스의 중앙에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 일치하게 상하방향으로 공기 순환 슬리브를 장착하는 공정을 추가 포함하여, 상기 공기 순환 슬리브를 통해서 상기 슬라이딩 베이스 하부의 외기를 슬라이딩 베이스와 스커트 지지대 내측의 공기 정체 구역으로 유입시켜서 자연 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩 베이스 상에 심 플레이트를 추가 장착하는 단계를 더 포함하고, 그 장착된 심 플레이트 위에 증기발생기를 세팅 및 정렬시키며, 상기 심 플레이트를 장착하는 단계는, 스터드 앵커가 각각 통과하는 다수의 앵커홀들이 형성되고, 상부면에는 다수의 벤트 노치(Vent Notches)들이 방사상 방향으로 원주방향 등간격으로 오목하게 형성된 심 플레이트를 장착하여 상기 심 플레이트의 다수의 벤트 노치들을 통해서 스커트 지지대 외측의 공기를 슬라이딩 베이스와 스커트 지지대 내측의 공기 정체 구역으로 유입시켜서 자연 냉각시키도록 구성된 것임을 특징으로 할 수 있다.

또한, 증기발생기 하부에 보온재를 장착시키는 단계를 더 포함하고, 상기 증기발생기 하부에 보온재를 장착시키는 단계는, 원자로 증기발생기의 스테이 실린더 하부면과 스커트 지지대의 내측 상부면을 따라서 보온재를 배치하고, 상기 보온재를 스테이 실린더의 하부면에 밀착시키는 다수의 조각편으로 이루어진 지지 플레이트와, 상기 스커트 지지대의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하는 다수의 고정 볼트들을 이용하여 고정시킴으로써, 원자로의 운전중 진동에 따른 보온재의 처짐을 방지하도록 구성된 것임을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명의 원자로 배관 시공용 역변위 시스템은, 포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에서 방사상 배치된 슬라이더 인근에 설치된 다수의 유압장치와; 상기 유압장치 인근에 설치되어 슬라이딩 베이스의 변위량을 측정하는 다수의 변위센서와; 상기 변위센서로부터 전달되는 상기 슬라이딩 베이스의 변위량 수치에 근거하여 상기 유압장치를 제어하여 상기 슬라이딩 베이스를 역변위시키는 제어기로 이루어진 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

본 발명에 의한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 정밀시공용 역변위 시스템는 원자로와 증기발생기 사이의 고온관 연결시 용접수축량을 제어하여 증기발생기 지지대에 대한 잔류하중의 영향을 제거함으로써 원자로 설비 운전시 열팽창에 따른 마찰저항 및 진동으로 인한 전열관의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 원자로에 구비된 증기 발생기를 교체 시공하되, 증기 발생기의 배관 절단 및 용접시에, 기존의 임시 지지대 또는 체인을 활용하여 구속하지 않은 상태에서, 움직임을 완전히 허용하여 구속력을 완전히 배제한 자유로운 상태에서 절단 및 용접을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 설비 진동에 따른 보온재의 국부적인 처짐을 완벽하게 방지할 수 있으며, 공기 정체 구역의 고열 정체를 해소시켜서 온도를 크게 낮출 수 있고, 증기 발생기 하부의 스커트 지지대로부터 슬라이딩 베이스로 직접 전도되는 고열을 심플레이트의 노치들을 통과하는 증기발생기 외측 외기가 유입되어 공기 정체 구역(Stagnated Air Area)을 냉각시킬 있으므로 증기발생기의 슬라이딩 베이스의 변형을 방지할 수 있어 원자로 계통설비의 구조적 진동을, 결과적으로 증기 발생기의 세관 마모와, 원자로 냉각재계통 설비의 마모(wear)를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 증기발생기의 시공방법을 설명하기 위한 공정 순서도
도 2는 종래의 기술에 따른 증기발생기의 시공방법에서, 배관의 절단 및 용접 작업 중에 임시 지지대를 활용하여 배관을 구속하고, 작업이 이루어지는 상태도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법을 설명하기 위한 공정 순서도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에서, 포지드 앵커 플레이트와 베어링 플레이트 상에 유압장치 및 로더셀을 설치한 후, 슬라이딩 베이스를 유압장치 상에 하강시키는 공정을 도시한 참조도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에서, 슬라이딩 베이스 상에 공기 순환 슬리브를 설치하는 공정을 도시한 참조도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에서, 슬라이딩 베이스 상에 외기 유입 심 플레이트를 장착하는 공정을 도시한 참조도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에서, 유압장치에 의해 이루어지는 역변위 보정 공정을 설명하기 위한 참조도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에 역변위 보정 공정을 위해 사용되는 배관 정밀시공용 역변위 시스템의 구성도
도 9는 본 발명에 따른 증기발생기의 시공방법에서, 증기발생기의 하부에 보온재, 열 차단판 및 다수의 지지 플레이트들을 고정시키는 공정을 도시한 참조도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법 및 이를 위한 원자로 배관 시공용 역변위 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법(100)은, 증기발생기의 상온정지 상태에서 각종 테이터 취득하는 것을 포함하는 교체 전 제1 단계(S1)와, 온도센서 등을 부착하여 운전 중 거동 모니터링 하는 것을 포함하는 교체 전 제2 단계(S2)와, 기존 증기발생기의 배관 절단 및 방진기 분해단계(S3)와, 남아 있는 고온관과 중간관으로부터 방사능을 제거하는 제염 단계(S4)와, 포지드 앵커 플레이트 상에 다수의 유압장치 및 변위센서를 설치하는 단계(S5)와, 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계(S6)와, 슬라이딩 베이스 상에 심 플레이트를 장착하는 단계(S7)와, 심 플레이트 위에 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계(S8)와, 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계(S9)와, 슬라이딩 베이스의 변위량에 따라 역변위 보정하는 단계(S10)와, 증기발생기 하부에 보온재(190)를 장착시키는 단계(S11)로 이루어진다.

이같은 단계들로 이루어진 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에 의해 원자로와 증기발생기 사이의 고온관, 순환관을 동시 연결시 용접수축량을 효과적으로 제어할 수 있게 되어 증기발생기 지지대에 대한 잔류하중의 영향을 제거하고 원자로 설비 운전시 열팽창에 따른 마찰저항 및 진동으로 인한 전열관의 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

이하, 상기 각 단계들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 증기발생기의 시공방법에 대해 첨부한 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 교체 전 제1단계(S1)에서는, 최초 증기발생기의 건설 당시의 현장(As-built) 치수(증기발생기 제작 치수 확인 포함)를 기록하고 분석하고, 교체될 기존 증기발생기의 상온정지 상태의 각종 테이터 취득하며, 최초 건설 기록과 변위변동 값 분석 및 잔류응력을 평가하는 것을 포함한다.

상기 교체 전 제2 단계(S2)에서는, 교체될 기존 증기발생기에 변위센서, 온도센서 등을 부착하여 운전 중 거동을 모니터링하고, 증기발생기의 내부, 외면에서 발생하는 진동을 모니터링하는 것을 포함한다. 또한 새롭게 설치할 신규 증기발생기의 제작 치수 및 허용치수에 대한 엔지니어링을 검토하고, 신규 증기발생기의 가공은 제시된 제작자 표준으로 제작하게 된다. 또한, 이 단계(S2)에서는 이후에 설치될 보온재(190) 고정을 위한 홀들을 증기발생기의 스커트 지지대(160)에 가공하게 된다.

상기 기존 증기발생기의 배관 절단 및 방진기 분해단계(S3)에서는, 종래 방식과는 다르게, 기존 증기발생기의 배관 절단시 움직임을 완전히 허용하여 잔류 하중이 없도록 하고, 구속력을 완전히 배제한 자유로운 상태에서 절단하는 것을 포함한다. 이같은 기존 증기발생기 배관 절단 및 방진기 분해 단계(S3)는, 배관의 절단전 위치 및 간극을 측정하여 기록하고, 배관 절단 후에는 기존의 증기발생기를 인양하여 제거시킨 다음, 절단된 배관의 변위량 데이터를 분석(절단 전, 후)하며, 배관에 잔류응력 상태를 평가한다.

상기 제염 단계(S4)에서는, 남아 있는 고온관과 중간관으로부터 방사능을 제거한다. 상기 제염 단계(S4)는 기존의 방식과 동일하게 실행된다.

상기 유압장치(120) 및 변위센서(120a)를 설치하는 단계(S5)에서는, 도 4에 도시된 것처럼 슬라이딩 베이스(140)를 대략 5cm 인양한 후, 포지드 앵커 플레이트(110)상의 4개의 슬라이더(130)를 교체하고, 유압장치(120) 및 로더셀을 설치한 후, 슬라이딩 베이스(140)를 유압장치(120) 상에 하강시킨다. 즉, 유압장치(120) 및 변위센서를 설치하는 단계(S5)는, 포지드 앵커 플레이트(110)상에 다수의 유압장치(120) 및 변위센서(120a 도 5 참조)를 설치하게 되는데, 예를 들면, 유압장치(120)와 변위센서(120a)를 6 세트(APR 1400은 8세트) 설치하되, 도 4와 같이 방사상으로 배치된 다수의 슬라이더(130) 인근에 설치된다.

상기 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계(S6)에서는, 도 5에 도시된 것처럼 인양된 슬라이딩 베이스(140)를 다수의 유압장치(120) 및 변위센서(120a) 상에 안착시켜서 유압장치(120)에 의해서 승하강이 가능하도록 한다. 또한, 상기 슬라이딩 베이스(140)의 중앙에 관통공(142)을 형성하고, 상기 관통공(142)에 일치하여 상하방향으로 공기 순환 슬리브(150)를 장착하는 공정을 추가 포함한다. 상기 공기 순환 슬리브(150)는, 슬라이딩 베이스(140) 하부의 외기를 슬라이딩 베이스(140)와 스커트 지지대(160) 내측의 공기 정체 구역(162)으로 유입시켜서 자연 냉각시키기 위한 것이다. 상기 순환 슬리브(150)는 파이프 형태의 단일 부재(one piece), 또는 상,하방향으로 분할된 이중 부재(two piece)의 형태일 수 있다. 여기서 상기 슬리브(150)가 단일 부재인 경우, 그 상,하단부는 슬라이딩 베이스(140)의 상,하부측으로 각각 일정길이 돌출된 파이프 형태이고, 그 외측면 중간에는 장착 플랜지(152)가 형성되어 슬라이딩 베이스(140)에 고정된 구조이다.

이와 같이 슬리브(150)가 슬라이딩 베이스(140)의 상,하부측으로 각각 일정길이 돌출된 긴 파이프 형태이면, 그 상,하단부에서는 높이 차이가 유지되고, 이는 굴뚝 효과(Chimney Effect)를 발생시켜서 그 상,하단부 사이에서 자연적인 공기 흐름을 형성시킨다.

한편, 상기 슬리브(150)가 이중 부재인 경우, 이는 슬라이딩 베이스(140)의 상부측으로 돌출된 상부관과, 슬라이딩 베이스(140)의 하부측으로 돌출된 하부관의 이중 파이프 형태이고, 상,하부관의 접속 부분에는 각각 연결 플랜지가 형성되어 볼트 고정됨으로써, 하부관이 슬라이딩 베이스(140)에 고정된 상태에서, 상부관의 탈부착이 가능한 분해 조립식 구조이다. 이와 같이 슬리브(150)가 이중 부재(Two Pieces)로 이루어진 구조에서도, 상,하부관이 서로 연결되면 긴 파이프의 형태를 이루게 되어 굴뚝 효과가 발생된다. 뿐만 아니라, 이같은 이중 부재의 구조는 증기발생기 설비의 검사 및 유지 보수시에 특히 유용하다. 예를 들면, 증기발생기 설비의 스테이 실린더(182)와 스커트 지지대(160)의 용접 부위에 대해서 가동 중 검사주기에 용접부를 체적검사(초음파탐상검사:UT)를 실시하는데, 이때에는 각종 장비들이 슬라이딩 베이스(140)의 중앙에 배치되는 경우가 있다. 이러한 경우에는 상부관을 하부관으로부터 분리시켜서, 검사 장비의 활용을 방해하지 않고, 검사작업이 종료된 후에는 이를 다시 복구시킬 수 있음으로써 이중 부재의 탈착식 구조가 매우 유용하다.

이같은 슬리브(150)는 모두, 그 내부를 흐르는 공기 순환을 가속시키기 위하여, 그 내부에 벤투리 유로(154)가 형성되며, 슬리브(150)의 상단부에 인접한 내경측에 직경이 축소된 목부(156)가 형성되어 슬리브(150)의 상단부, 즉 공기 정체 구역(162)에 인접하여 벤투리 효과가 발생되도록 한다. 이러한 벤투리 유로(154)는 통상적인 구조로서, 슬리브(150)의 상, 하단부로부터 각각 목부(156)를 향하여 그 내경이 점차적으로 축소되는 전형적인 것이다. 따라서, 상기 벤투리 유로(154)는 그 내부를 공기가 흐르는 과정에서 상기 목부(156)에서 속도가 최대로 형성되어 빠른 공기 흐름을 형성하고, 공기 정체 구역(162) 내의 고열의 공기를 크게 산란시킨다.

이같은 구성에 따르면 슬라이딩 베이스(140)와 스커트 지지대(160) 내측의 공기 정체 구역(162)과, 슬라이딩 베이스(140) 하부 외기와의 온도 차이에 의한 대류 현상으로 슬라이딩 베이스(140) 하부의 외기가 공기 정체 구역(162)으로 유입되면, 슬리브(150)의 상단측, 공기 정체 구역(162)에서 가속됨으로써 더욱더 공기 순환효과를 높여서 자연 냉각효과를 증대시킬 수 있다.

한편, 상기 스커트 지지대(160) 상에는 적어도 하나의 통풍구(164)를 포함하여 슬라이딩 베이스(140)와 스커트 지지대(160) 내측의 공기 정체 구역(162)이 스커트 지지대(160)의 외측 대기에 연통되도록 한다. 이같은 통풍구(164)는 스커트 지지대(160)의 둘레를 따라서 형성된 개방구의 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 통풍구(164)를 통해서 작업자가 스커트 지지대(160)의 내측으로 진입하는 출입구(man-way)로서 기능하기도 한다. 따라서, 이같은 통풍구(164)는 슬라이딩 베이스(140)에 마련된 슬리브(150)와 함께, 슬라이딩 베이스(140) 하부의 외기가 공기 정체 구역(162)을 거쳐서 스커트 지지대(160)의 외측으로 흐르는 자연 순환경로를 형성한다.

상기 심 플레이트를 장착하는 단계(S7)에서는, 도 6에 도시된 것처럼 스터드 앵커(172)가 각각 통과하는 다수의 앵커홀(174)들이 형성되고, 상부면에는 다수의 벤트 노치(Vent Notches)(176)들이 방사상 방향으로 원주방향 등간격으로 오목하게 형성된 심 플레이트(170)를 장착하는 것을 포함한다. 여기서 심 플레이트(170)들은 다수의 벤트 노치(176)들을 통해서 스커트 지지대(160) 외측의 공기를 슬라이딩 베이스(140)와 스커트 지지대(160) 내측의 공기 정체 구역(162)으로 유입시켜서 자연 냉각시키도록 구성된 것이다. 상기 심 플레이트(170)는 원판 고리형의 구조를 갖는 것으로서, 상기 스커트 지지대(160)의 하부면과, 슬라이딩 베이스(140)의 상부면 사이에 형성되는 결합면에 일치하는 평면 구조를 갖고, 스터드 앵커(172)가 각각 통과하는 다수의 앵커홀(174)들이 원주방향 등간격으로 형성된다.

또한, 심 플레이트(170)는 그 상부면에 다수의 벤트 노치(Vent Notches)(176)들을 구비한다. 여기서 벤트 노치(176)들은, 바람직하게는 각각 "V"형 단면의 홈으로 형성되고, 상기 심 플레이트(170)의 앵커홀(174) 사이사이 및 각각의 앵커홀(174) 상에 원주방향 등간격으로 다수 형성된 구조일 수 있다. 이같은 구조에서는 심 플레이트(170)의 앵커홀(174) 사이사이에 형성된 벤트 노치(176)들이 스커트 지지대(160)로부터 슬라이딩 베이스(140)로 열전도되는 고열을 냉각시켜서 차단시키는 기능을 하게 되고, 각각의 앵커홀(174) 상에 형성된 벤트 노치(176)들은 스터드 앵커(172)를 외기에 노출시킴으로써, 스터드 앵커(172)들을 통하여 스커트 지지대(160)로부터 슬라이딩 베이스(140)로 열전도되는 고열을 냉각시킬 수 있다. 따라서, 다수의 벤트 노치(176)들을 통해서 공기 정체 구역(162)으로 유입된 스커트 지지대(160) 외측의 공기가, 스커트 지지대(160)의 통풍구(164)를 통해서 배출되어 공기의 자연 순환이 이루어지도록 한다.

상기 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계(S8)에서는 심 플레이트(170) 위에 증기발생기(180)를 세팅하고 정렬시키게 된다. 이 단계(S8)에서는 슬라이딩 베이스(140) 하부의 유압장치(120)를 대략 3mm 정도 상승시키고, 이러한 상태에서 슬라이딩 베이스(140) 상에 증기발생기(180)를 인양 및 하강시켜 세팅시키며, 상기 증기발생기(180)의 세팅 후 유압장치(120)를 재하강시켜준다. 상기 정렬 후에도 용접수축으로 인해 슬라이딩 베이스의 변위가 발생되기 때문에 그 변위량에 따라 역변위 보정하는 단계(S10)가 상기 슬라이딩 베이스(140)의 수축량을 고려하여 이루어지며 상기 슬라이딩 베이스(140)의 수축량을 고려한 역변위만큼 재상승시킨다.

상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계(S9)는 슬라이딩 베이스의 변위량에 따라 역변위 보정하는 단계(S10)와 함께 진행된다. 여기서 상기 슬라이딩 베이스의 변위량을 역변위 보정하는 단계(S10)를 수행하기 위해서는 도 8에 도시된 것처럼 제어기(120b)를 중심으로 변위센서(120a), 유압장치(120) 및 컴프레셔로 이루어진 원자로 배관 시공용 역변위 시스템이 중추적인 역할을 수행한다. 이같은 구성에 의하면 증기발생기의 배관에 대한 용접 연결과정에서 발생하는 슬라이딩 베이스(140)의 변위량을 변위센서(120a)가 실시간으로 측정하여 그 변위량 수치를 제어기(120b)로 전달하고, 상기 제어기(120b)는 설정된 프로그램에 따라 유압장치(120)를 제어하여 변위된 상기 슬라이딩 베이스(140)를 역변위시켜 실시간 보정 또는 보상한다. 좀 더 상세히 설명하면 배관 용접 연결 작업 중, 슬라이딩 베이스(140) 및 냉각재 펌프의 서포터에 가해지는 변위를 상기 변위센서(120a)가 실시간 측정하여 모니터링하고, 일차측 배관 용접 시공 중에 발생되는 변위로 인해 기계 설치 공차를 초과하는 변위가 발생하면, 매 용접 패스후 발생되는 변위량을 파악하여 후행 용접 패스에서는 선행된 변위를 감쇄시키는 방향으로 용접 연결 작업을 실행한다. 이때 배관에 대한 전용착 두께 1/3의 용접 후, 상기 유압장치의 압력을 해제하고, 전용착 두께 용접이 완료되면 유압장치(120) 및 변위센서(120a)는 제거한다. 또는, 유압장치(120) 및 변위센서(120a)는 보수 유지(Return-to-Service) 동안에 슬라이딩 베이스(140) 하중상태를 확인한 후에 제거할 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계(S9)와 슬라이딩 베이스의 변위량에 따라 역변위 보정하는 단계(S10)가 함께 이루어지며, 기존의 임시 지지대(10) 고정방식이 아닌 탄성 설계 개념을 이용하여 증기발생기 배관의 움직임을 허용하여 잔류 하중을 완전히 제거시키는 방식이 적용되므로, 기존의 임시 지지대 설치로 인한 잔류 하중이 용접 시공 완료 후에 더 이상 남아 있지 않게 된다.

상기 보온재를 장착시키는 단계(S11)에서는, 도 9에 도시된 것처럼 원자로 증기발생기(180)의 스테이 실린더(182) 하부면과, 스커트 지지대(160)의 내측 상부면을 따라서 보온재(190)를 배치하고, 상기 보온재(190)를 스테이 실린더(182)의 하부면에 밀착시키는 다수의 조각편으로 이루어진 지지 플레이트(194)와, 상기 스커트 지지대(160)의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하는 다수의 고정 볼트(196)들을 이용하여 고정시킴으로써, 원자로의 운전중 진동에 따른 보온재(190)의 처짐을 방지하도록 시공하는 것을 포함한다.

여기서, 상기 지지 플레이트(194)들은 각각 원호형의 만곡된 단면을 갖는 강재로 이루어지는데, 스커트 지지대(160)의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하는 다수의 고정 볼트(196)들을 통하여 보온재(190)와 열 차단판(192)을 스테이 실린더(182)의 하부면에 일체로 고정시킨다. 또한, 이러한 지지 플레이트(194)들은 바람직하게는, 상기 스테이실린더(182)와 스커트 지지대(160)의 연결 부분이 형성하는 원주에 대해, 90도의 원주 각도를 구비하며, 4개가 상기 원주 전체에 배치되어 보온재(190)의 테두리 전체를 따라서 고정된다. 그리고 이러한 지지 플레이트(194)는 각각, 상기 스테이 실린더(182)와 스커트 지지대(160)의 연결 부분이 형성하는 윤곽에 일치하는 만곡형 단면구조로 기계 가공되어 제작된다.또한, 상기 스테이 실린더(182)와 스커트 지지대(160)의 연결 부분이 형성하는 원주에 대해, 30도의 원주 각도로 볼트 공들이 다수 형성되어 고정 볼트(196)가 장착된다.

상기 고정 볼트(196)는 스커트 지지대(160)의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하도록 배치되는데, 이같은 고정 볼트(196)는 그 머리부가 상기 스커트 지지대(160)의 내측 공간에 배치되어 상기 스커트 지지대(160)의 내측 공간으로부터 순차적으로 지지 플레이트(194), 보온재(190) 및 스커트 지지대(160)를 외측으로 관통하도록 배치된다. 또한 이같은 고정 볼트(196)는 상기 스커트 지지대(160)를 관통한 나사부가 스커트 지지대(160)의 외측에서 와셔와 너트로 고정되며, 이같은 와셔는 스커트 지지대(160)의 윤곽에 일치하는 표면을 갖도록 기계 가공된 대구경 와셔로 이루어짐으로써, 고정 볼트(196)의 당김 응력을 효과적으로 분산시키고, 너트에 의해서 더욱 안정적으로 고정되어지도록 한다.

이와 같이 다수의 지지 플레이트(194)들을 이용하여 보온재(190)를 고정시키게 되면, 스테이 실린더(182)의 하부면 전체에는 보온재(190)가 열 차단판(192)에 의해서 밀착된 상태이며, 보온재(190)의 테두리는 지지 플레이트(194)들에 의해서 원주방향 전체에 걸쳐서 스테이 실린더(182)와 스커트 지지대(160)의 연결부분에 견고히 고정된다. 또한, 지지 플레이트(194)들을 고정시킨 고정 볼트(196)들은 그 장착 방향이, 스커트 지지대(160)의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하도록 배치되기 때문에, 시공 작업이 간편하고, 매우 용이하다.

상기와 같이 교체 시공된 증기발생기는 그 교체 과정에서, 스커트 지지대(160)를 통해서 전달되는 압축력을 받는 위치에서, 하중을 균일하게 지지할 수 있는 다수의 유압장치(120)를 이용하게 되며, 용접 수축력으로 인하여 하중에 편차가 발생하면 유압장치(120)에 의해 반력을 주어 슬라이딩 베이스(140)에 가해지는 하중을 상쇄하고, 용접 수축으로 인한 잔류하중을 해소하여 용접으로 인한 변형을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 원자로 배관의 절단 전에 움직임을 방지하는 클램핑 장치 또는 임시 지지대(10)를 설치하고, 증기발생기에 연결된 일차측 배관과 이차측 배관을 절단하는 기존의 방식과는 달리, 연결 배관에 어떤 구속도 주지 않은 상태에서 증기발생기 2차측에 연결된 배관을 먼저 절단하고, 슬라이딩 베이스(140)의 스터드 앵커도 완전히 분해한 후에 일차측 배관을 절단하는 시공 절차를 포함한다.

따라서, 본 발명은 장치에 잔류 응력을 완전히 제거한 상태로 시공이 이루어질 수 있기 때문에 증기발생기 교체공사 후에 발생되는 구조적인 진동을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 신규 증기발생기의 최초 본뜨기는 운전 중인 원자로 냉각재계통의 현장설치 상태를 반영하여 가공을 하는데 참조가 된다. 원자로 냉각재계통은 탄성설계를 적용한 설계이기 때문에, 배관 절단 후 움직임을 허용하면 잔류응력이 해소된다.

그리고, 본 발명은 신규 증기발생기의 제작시, 공급자 도면과 같이 동일하게 제작하므로, 종래의 교체 공정에서 기존 증기발생기의 본뜨기에 따른 신규 증기발생기 노즐가공을 위한 본뜨기를 생략하고, 제작된 상태의 증기발생기를 본뜨기를 하여 절단된 배관을 신규 증기발생기의 제작 치수에 맞추는 측정을 하므로 주공정 단축과 비용을 절감할 수도 있다.

또한 본 발명에 의하면 증기발생기의 재기동 및 정지시에, 기존의 공법에 비하여 슬라이더(130)의 마찰저항이 적어지므로, 증기발생기의 움직임이 완만하고 원활하게 형성되며, 고온기능시험에서 키이(key)의 고온간격 불량으로 인한 시운전 문제점을 방지 할 수 있으며, 운전중에도 키이 간섭을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110: 포지드 앵커 플레이트 120: 유압장치
120a : 변위센서 120b : 제어기
130: 슬라이더 140: 슬라이딩 베이스
142: 관통공 150: 공기 순환 슬리브
154: 벤투리 유로 156: 목부
160: 스커트 지지대 162: 공기 정체 구역
164: 통풍구 170: 심 플레이트
172: 스터드 앵커 174: 앵커홀
176: 벤트 노치(Vent Notches) 180: 증기발생기
182: 스테이 실린더 190: 보온재
192: 열 차단판 194: 지지 플레이트

Claims (9)

1. 원자력 발전소의 가압경수로에서 증기발생기를 시공하기 위한 증기발생기의 시공방법에 있어서,
   포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에 다수의 유압장치를 설치하는 단계;
   상기 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계;
   상기 슬라이딩 베이스 위에 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계;
   상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계와;
   상기 슬라이딩 베이스의 설치 후 상기 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스가 변위된 변위량만큼 역변위시키는 보정 단계를 포함하며,
   상기 보정 단계는, 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관들의 용접으로 발생되는 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스를 역변위시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 보정 단계는, 상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관의 매 용접 패스 후, 상기 슬라이딩 베이스에 발생된 변위량을 변위센서들로 파악하고, 상기 유압장치에 의하여 선행 패스에서 발생된 변위를 감쇄 조정하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계에서 배관에 대한 전용착 두께 1/3의 용접 후, 상기 유압장치의 압력을 해제하고, 전용착 두께 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
5. 원자력 발전소의 가압경수로에서 증기발생기를 시공하기 위한 증기발생기의 시공방법에 있어서,
   포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에 다수의 유압장치를 설치하는 단계;
   상기 유압장치 상에 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계;
   상기 슬라이딩 베이스 위에 증기발생기를 세팅하고 정렬시키는 단계;
   상기 증기발생기의 배관들을 용접 연결시키는 단계와;
   상기 슬라이딩 베이스의 설치 후 상기 슬라이딩 베이스의 변위량을 변위센서들로 파악한 후, 상기 유압장치에 의해 상기 슬라이딩 베이스가 변위된 변위량만큼 역변위시키는 보정 단계를 포함하며,
   상기 보정 단계는, 상기 슬라이딩 베이스 위에서 증기발생기의 세팅 시 상기 슬라이딩 베이스가 하강한 수축량을 고려하여 상기 슬라이딩 베이스를 재상승시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 증기발생기의 상온정지 상태의 형상을 측정하는 외에 잔류응력측정, 건설기록과 비교 분석하여 잔류응력을 정량적 산출하는 것을 포함하는 교체 전 제1단계;
   상기 증기발생기에 변위센서와 온도센서를 부착하여 운전 중 거동을 모니터링하여 하는 것을 포함하는 교체 전 제2단계; 및
   상기 증기발생기의 배관 절단시 움직임을 완전히 허용하여 잔류 하중이 없도록 하고, 구속력을 완전히 배제한 자유로운 상태에서 절단하는 것을 포함하는 증기발생기 배관 절단 단계;를 사전에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 다수의 유압 장치를 설치하는 단계는, 방사상으로 배치된 다수의 슬라이더의 내측으로 유압장치들을 설치하는 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
8. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 슬라이딩 베이스를 설치하는 단계는, 상기 슬라이딩 베이스의 중앙에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 일치하게 상하방향으로 공기 순환 슬리브를 장착하는 공정을 추가 포함하여, 상기 공기 순환 슬리브를 통해서 상기 슬라이딩 베이스 하부의 외기를 슬라이딩 베이스와 스커트 지지대 내측의 공기 정체 구역으로 유입시켜서 자연 냉각시키도록 하며,
   상기 슬라이딩 베이스 상에 심 플레이트를 추가 장착하는 단계를 더 포함하고, 그 장착된 심 플레이트 위에 증기발생기를 세팅 및 정렬시키며, 상기 심 플레이트를 장착하는 단계는, 스터드 앵커가 각각 통과하는 다수의 앵커홀들이 형성되고, 상부면에는 다수의 벤트 노치(Vent Notches)들이 방사상 방향으로 원주방향 등간격으로 오목하게 형성된 심 플레이트를 장착하여 상기 심 플레이트의 다수의 벤트 노치들을 통해서 스커트 지지대 외측의 공기를 슬라이딩 베이스와 스커트 지지대 내측의 공기 정체 구역으로 유입시켜서 자연 냉각시키도록 하며,
   상기 증기발생기 하부에 보온재를 장착시키는 단계를 더 포함하고, 상기 증기발생기 하부에 보온재를 장착시키는 단계는, 원자로 증기발생기의 스테이 실린더 하부면과 스커트 지지대의 내측 상부면을 따라서 보온재를 배치하고, 상기 보온재를 스테이 실린더의 하부면에 밀착시키는 다수의 조각편으로 이루어진 지지 플레이트와, 상기 스커트 지지대의 내측 공간으로부터 외측으로 관통하는 다수의 고정 볼트들을 이용하여 고정시킴으로써, 원자로의 운전중 진동에 따른 보온재의 처짐을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법.
9. 포지드 앵커 플레이트 및 베어링 플레이트 상에서 방사상 배치된 슬라이더 인근에 설치된 다수의 유압장치와;
   상기 유압장치 인근에 설치되어 슬라이딩 베이스의 변위량을 측정하는 다수의 변위센서와;
   상기 변위센서로부터 전달되는 상기 슬라이딩 베이스의 변위량 수치에 근거하여 상기 유압장치를 제어하여 상기 슬라이딩 베이스를 역변위시키는 제어기를 포함하여,
   제1항 또는 제5항의 2루프 가압경수로형 증기발생기의 시공방법에 포함된 각 단계들을 진행하는 것을 특징으로 하는 원자로 배관 시공용 역변위 시스템.

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