KR101741572B1

KR101741572B1 - 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치

Info

Publication number: KR101741572B1
Application number: KR1020170029892A
Authority: KR
Inventors: 박준현; 배희수; 노영진; 성지훈
Original assignee: 주식회사 스탠더드시험연구소
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2017-05-30

Abstract

본 발명은 원자력발전소 주제어실 등과 같은 운전원이 상주하는 공간에 대한 기밀도 시험이 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위해, 시험원들이 다양한 모드의 기밀도 시험에 대한 연습 및 훈련을 충분히 할 수 있는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 기밀도 시험 모사장치는 기밀도 시험 챔버(100)와; 상기 챔버(100) 내부에 구비된 추적가스 유입관(10), 급기관(20), 배기관(30) 및 다수의 샘플가스 채취튜브(50)와; 상기 챔버(100)의 외부로 노출되는 샘플가스 이송튜브(55); 및 상기 챔버(100) 내부의 공기를 선택적으로 순환시킬 수 있는 급·배기 연결모듈(40);을 포함하고 있다.

Description

원자력 시설 기밀도 시험 모사장치{Simulator for Airtight Test for Nuclear Facility}

본 발명은 원자력 시설과 같이 유해 물질이 누출될 수 있는 시설에서 운전원이 상주하는 공간의 기밀도 시험을 연습하고 훈련할 수 있는 모사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기밀도 시험 챔버(100)와; 상기 챔버(100) 내부에 구비된 추적가스 유입관(10), 급기관(20), 배기관(30) 및 다수의 샘플가스 채취튜브(50)와; 상기 챔버(100)의 외부로 노출되는 샘플가스 이송튜브(55); 및 상기 챔버(100) 내부의 공기를 선택적으로 순환시킬 수 있으며 탈부착 가능한 급·배기 연결모듈(40);을 포함하는 원자력시설 기밀도 시험 모사장치에 관한 발명이다.

원자력 시설에는 중앙제어실과 같이 운전원이 상주하는 공간이 있다. 이처럼 운전원이 상주하는 공간은 원자력 시설에 방사성 물질이나 다른 유해성 물질 또는 연기 등이 누출되는 사고가 발생하더라도 운전원이 상주하는 공간 내부로 유입되는 것을 차단하여 운전원이 시설을 안전하게 운전할 수 있도록 형성되어 있어야 한다. 운전원이 안전하게 상주하기 위해서는 상주 공간이 기본적으로 기밀(氣密) 유지가 가능하도록 설계되어야 하고, 사고가 발생하지 않더라도 기밀 유지가 되는지 여부를 주기적으로 점검하여 만약의 사고에 대비할 필요가 있다.

이처럼 운전원이 상주하는 공간은 안전을 위해 기밀도 시험을 주기적으로 수행하고 있는데, 실제 원자력 시설에서의 기밀도 시험을 위해 본 발명자들은 도 1에 도시된 바와 같이 중앙 제어 모듈(400)에서 시험 수행에 필요한 제어를 하며 특정 추적가스(30), 예를 들면 육불화 황(SF6)을 시험 공간(100)의 내부로 유입시키고, 시험 공간 내부 공기의 샘플(40)을 순차적으로 가스 샘플링 모듈(300)에서 흡입펌프(320)로 흡입하여 샘플링을 한 후, 채취한 샘플가스의 농도를 가스분석기(500)로 분석하며 기밀도 시험을 수행하며 외부공기 유입량을 계산하는 방법을 사용한다. 이 때, 원자력발전소 주제어실 등에는 항온항습 및 압력을 측정할 수 있는 장치(120)가 통상적으로 설치되어 있는데, 시험을 수행할 때 이들의 신호(332)를 모니터링하면서 수행하는 것이 보다 바람직할 것이다. 또한, 원자력발전소 주제어실 등과 같이 실제 운전원이 상주하는 공간(100)에 추적가스를 유입시키는 방법으로는 시험 공간(100)과 연결된 공기조화 덕트의 내부에서 추적가스를 분사하여 시험 공간(100) 내부로 추적가스가 유입되도록 하는 방법을 통상적으로 사용한다.

이와 같은 실제 원전 주제어실 기밀도 시험은 원전 주제어실 공조계통의 2가지 운전모드와 다중성 설계에 따른 2개 트레인에 대해 조합하여 수행해야 하므로 원자력발전소 1개 호기 당 총 4회의 시험을 수행하여야 하고, 원자력발전소의 운영 특성상 원전 주제어실 기밀도 시험은 계획예방정비 기간인 약 5주내에만 수행해야 하는 문제점이 있다.

시험방법의 특성상 주제어실 내부에 시험장치를 설치하는 시간, 4회에 걸쳐 추적가스를 주입하고 샘플링 및 분석하는 시험시간, 시험 종료 후 시험장치를 철거하는 시간 등을 고려할 때 원자력발전소 1개 호기당 최소한 약 4주의 시간이 소요되어야 한다. 즉, 시간적 한계로 인해 한 번의 실수 또는 실패가 있는 경우에는 원전 주제어실 기밀도 시험을 완료할 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 또한, 실제 원자력발전소 주제어실에서 연습 또는 훈련을 수행하는 것도 불가능하다.

따라서, 시험을 수행하는 시험원들이 시간에 구애받지 않고 원전 주제어실 기밀도 시험에 대한 숙련도를 향상시킬 수 있는 연습과 훈련을 수행할 수 있는 기밀도 시험 모사장치가 요구되고 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 원자력발전소 주제어실 등과 같은 운전원이 상주하는 공간에 대한 기밀도 시험을 원활하게 수행할 수 있도록 하기 위해, 시험원들이 다양한 모드의 기밀도 시험에 대한 연습과 훈련을 충분히 할 수 있는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치는 기밀도 시험 챔버(100)와, 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 추적가스 분사구(11)가 위치하도록 설치된 추적가스 유입관(10)과, 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 급기구(22)가 위치하도록 설치된 급기관(20)과, 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 배기구(32)가 위치하도록 설치된 배기관(30)과, 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 위치하는 다수의 샘플가스 채취부(51)에서 샘플가스를 채취할 수 있도록 설치된 다수의 샘플가스 채취튜브(50)와, 상기 샘플가스 채취튜브(50)와 연결되어 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 외부로 노출되는 샘플가스 이송튜브(55), 및 상기 샘플가스 이송튜브(55)와 연결되는 추적가스 샘플링 장치(300)를 포함하고 있으며, 상기 추적가스 유입관(10)에는 기밀도 시험 챔버(100)의 내부로 공급되는 추적가스가 선택적으로 급기관(20)을 통해서도 공급될 수 있도록 상기 급기관(20)과 연결되는 추적가스 이송관(12)이 추가로 형성되어 있고, 기밀도 시험 챔버(100) 내부 공기의 일부 또는 전부를 선택적으로 순환시킬 수 있도록 상기 급기관(20)과 상기 배기관(30)을 연결하는 급·배기 연결모듈(40)이 구비되어 있다.

다른 실시예로, 상기 다수의 샘플가스 채취튜브(50)는 샘플가스튜브 연결모듈(60)을 매개로 하나의 샘플가스 이송튜브(55)와 연결되어 있으며, 상기 샘플가스튜브 연결모듈(60)은 각각의 샘플가스 채취튜브(50)와 일단이 결합되고 타단은 하나로 모아져 상기 샘플가스 이송튜브(55)와 결합되도록 형성되어 있는 다수의 제어밸브(61); 상기 제어밸브(61)의 타단과 상기 샘플가스 이송튜브(55) 사이에 구비된 배기펌프(62) 및 연결모듈 압력계(63)를 포함하고 있을 수 있다.

또한, 상기 급기관(20)과 상기 배기관(30)은 각각 급기팬(21) 및 배기팬(31)를 매개로 급·배기 연결모듈(40)과 연결되어 있으며, 상기 급·배기 연결모듈(40)은 탈부착 가능하도록 결합되어 있을 수 있다.

또한, 상기 급기팬(21)과 배기팬(31)에는 각각 급기 유량조절기(24) 및 배기 유량조절기(34)가 추가로 구비되어 있을 수 있다.

본 발명에 나타난 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치에 따르면, 기밀도 시험을 수행할 수 있는 기간이 한정되어 있는 원자력발전소 주제어실 등의 공간에 대한 기밀도 시험을 수행하기 전에, 시험원들이 다양한 모드의 기밀도 시험에 대한 연습 및 훈련을 충분히 할 수 있도록 하여, 원자력발전소 주제어실 등에 대한 실제의 기밀도 시험에서, 시험 성공률을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 보다 정밀도가 높은 시험 결과를 도출해 낼 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 기밀도 시험 모사장치는 챔버(100) 내부의 공기를 순환시킬 수 있는 급· 배기 연결모듈(40)이 구비되어 있어 원자력발전소 주제어실 등의 공조장치의 운전모드인 정상운전모드와 비상가압모드와 비상격리모드(재순환모드)를 모두 모사할 수 있어서 시험원들에게 실제 주제어실 등에서의 다양한 시험환경을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 급기팬(21)의 흡입 공기유량을 늘임으로써 챔버(100) 내부로 원치 않는 외부 공기의 누입(비여과 공기 유입, In-leakage)을 모사할 수 있어서 실제 원자력발전소 주제어실 등에서의 다양한 비여과 공기 유입 현상을 모사할 수 있으며 이를 통해 다양한 형태의 데이터를 취득하여 처리하고 분석할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 다른 실시예에 나타난 기밀도 시험 모사장치에서는 챔버(100) 내부에 다수의 샘플가스 채취튜브(50)와 연결되는 샘플가스튜브 연결모듈(60)이 형성되어 있고, 상기 샘플가스튜브 연결모듈(60)로부터 하나의 샘플가스 이송튜브(55)가 챔버(100)의 외부로 연결되어 가스 샘플링 장치(300)와 연결되도록 구성하여, 다수의 샘플가스 채취부(51)에서 샘플가스를 채취할 수 있는 장치에서도 하나의 샘플가스 이송튜브(55)만이 챔버(100)의 외부로 노출되도록 하여 기밀도 시험을 할 때 챔버(100)의 밀폐를 용이하게 구성할 수 있고, 모사장치의 설치가 용이할 뿐 아니라 샘플가스 이송튜브(55) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1. 원자력 시설의 주제어실과 같은 공간에 대한 기밀도 시험장치의 개략도.
도 2. 본 발명 제1 실시예의 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치의 개략도.
도 3. 본 발명의 급·배기 모듈의 개략도.
도 4. 본 발명 제2 실시예의 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치의 개략도.
도 5. 본 발명 제2 실시예의 샘플가스튜브 연결모듈(60)의 개략도.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예로, 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치의 개략도이다.

본 발명의 기밀도 시험 모사장치는 도 2에 도시된 바와 같이 기밀도 시험 챔버(100); 추적가스 유입관(10); 급기관(20); 배기관(30); 다수의 샘플가스 채취튜브(50); 샘플가스 이송튜브(55); 추적가스 샘플링 장치(300)를 포함하고 있다.

기밀도 시험 챔버(100)는 원자력 시설에서 주제어실 등과 같이 운전원이 상주하는 공간을 모사한 구성이다. 상기 챔버(100)는 기밀도 시험을 모사하기 위한 공간이므로 밀폐 가능한 공간이어야 하고, 챔버(100)의 내부로 시험원이 출입을 할 수 있어야 하므로, 밀폐 가능하도록 제작된 출입구(110)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 챔버(100)에는 추적가스 유입관(10)과 급기관(20)과 배기관(30) 및 샘플가스 이송튜브(55)를 설치하기 위한 관통구인 제1, 2, 3, 4 관통구(13, 23, 33, 56)가 형성되어 있는데, 각 관통구(13, 23, 33, 56)는 최종적으로 밀봉처리를 하여 출입구(110)를 폐쇄했을 때 챔버(100)가 밀폐될 수 있도록 하는 것은 자명한 사항이다.

추적가스 유입관(10)은 상기 챔버(100)에 마련된 제1 관통구(13)를 통해 챔버(100)의 내부에 설치되어 있다. 추적가스 유입관(10)의 일단은 챔버(100)의 외부로 노출되어 있고, 노출된 추적가스 유입관(10)의 일단은 추적가스 주입장치(200)와 연결되어 추적가스를 챔버(100)의 내부로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 추적가스 주입장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 추적가스가 저장된 가스실린더(미도시)와 원하는 유량으로 추적가스를 분사할 수 있는 분사모듈(미도시)을 포함하는 것이 바람직하다.

추적가스 유입관(10)을 통해 챔버(100)의 내부로 유입된 추적가스는 도 2에 도시된 바와 같이 유입관(10)의 타단에 형성된 추적가스 분사구(11)를 통해 직접 챔버(100)에 공급될 수 있다. 또, 다른 방법으로는 추적가스가 유입관(10)에서 후술하는 급기관(20)으로 공급되어 최종적으로 상기 급기관(20)에서 챔버(100)로 공급될 수도 있다. 이를 위해 유입관(10)에는 추적가스 분사구(11)와 별도로 후술하는 급기관(20)과 연결된 추적가스 이송관(12)이 추가로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 추적가스가 추적가스 분사구(11)와 추적가스 이송관(12) 중의 하나를 통해서 공급되도록 구성되는 것이 필요한 경우도 있을 텐데, 이를 위해서 유입관에 3 방향 밸브(미도시)를 설치하는 것도 가능할 것이다.

도 2에 도시된 급기관(20)은 챔버(100)의 내부로 외부의 공기를 공급하는 구성으로 실제 원자력발전소의 주제어실 등에서 공조장치에 해당하는 것이다. 급기관(20)에는 다수의 급기구(22)가 형성되어 있으며 상기 급기구(22)는 챔버(100)의 내부에 형성되어 있다. 또한, 상기 급기관(20)의 일단은 챔버(100)에 형성된 제2 관통구(21)를 통해 외부로 노출되어 있으며, 급기팬(21)과 연결되어 있다. 상기 급기팬(21)의 작동에 따라 챔버(100) 외부의 공기가 급기구(22)를 통해 챔버(100)로 공급된다.

위에서 살펴본 바와 같이 상기 급기관(20)은 추적가스 이송관(12)과 연결되어 있으므로, 추적가스 이송관(12)으로 추적가스가 공급되는 모드에서는 외부 공기와 함께 추적가스가 공급관(20)을 따라 이동하며 챔버(100)의 내부로 공급된다.

도 2에 도시된 바와 같이 챔버(100)의 내부에는 배기관(30)이 상기 급기관(20)과 이격되어 설치되어 있다. 상기 배기관(30)에는 다수의 배기구(32)가 형성되어 있으며, 상기 배기구(32)는 챔버(100) 내부에 형성되어 있다. 또한, 상기 배기관(30)의 일단은 챔버(100)에 형성된 제3 관통구(31)를 통해 외부로 노출되어 있으며 배기팬(31)와 연결되어 있다.

이처럼, 도 2에 도시된 바와 같이 급기팬(21)과 배기팬(31)를 통해서 챔버(100)에 외부 공기가 공급될 수도 있고 챔버(100) 내부의 공기가 외부로 배출될 수도 있다.

한편, 원자력발전소 주제어실 공조계통은 정상운전 시에는 급기 및 배기계통이 작동되어 외부의 신선한 공기를 급기하여 주제어실 내부로 순환시킨 후 배기시키도록 설계되어 있으며, 사고 시에는 발생한 사고의 유형에 따라 비상가압모드 또는 비상격리모드 (재순환모드)로 전환되도록 설계되어 있다.

비상가압모드는 주제어실 내부를 순환하는 총 공기유량의 약 10%가 급기계통을 통해서 외부에서 유입되고 나머지 90%의 공기는 주제어실 내부에서 순환되도록 설계되어 있으며, 비상격리모드(재순환모드)는 외부로부터의 공기유입은 없이 100% 모두 주제어실 내부공기로만 순환시키도록 설계되어 있다.

본 발명의 모사장치는 이러한 공조계통의 다양한 모드도 모사할 수 있도록 하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 급기팬(21)과 배기팬(31)를 연결시키는 배기 연결모듈(40)을 추가로 형성하였다. 도 3에 도시된 바와 같이 급·배기 연결모듈(40)은 급·배기 연결관(41)과 급기팬측 밀폐부재(42) 및 배기팬측 밀폐부재(43)를 포함하고 있으며, 상기 급·배기 연결모듈(40)은 급기팬(21)과 배기팬(31)에 일체로 연결할 수도 있지만, 탈부착 가능하게 결합시킬 수도 있다.

이 때, 급기팬(21) 및 배기팬(31)은 공기유량을 제어할 수 있도록 가변저항장치 등을 이용한 급기 및 배기 유량조절기(24, 34)를 포함하는 급, 배기팬(21, 31)을 사용할 수도 있다. 또 다른 방법으로는 여러 대의 소용량 팬(미도시)을 설치하여 On/Off 스위치(미도시) 등으로 한 대씩 개별적으로 운전시킬 수 있도록 구성하여 사용할 수도 있다. 여러 대의 소용량 팬을 사용할 경우 필요한 경우 다양한 유량 조절이 가능하도록 적은 용량의 팬을 사용하고 팬의 고장을 대비하여 필요한 최대 용량보다 여유 있게 소용량 팬을 추가하여 구성할 수도 있을 것이다. 급기팬(21) 및 배기팬(31)의 유량조절기(24, 24) 또는 On/Off 스위치(미도시)는 모사장치의 외부에 설치하여 모사장치 내부에 출입하지 않고 제어가 가능하도록 형성하는 것이 바람직하다.

위에서 살펴본 바와 같은 일부의 공기는 외부로부터 공급받고 나머지는 순환시키는 모드인 비상가압모드를 모사하고자 하는 경우에 급기팬(21)에 설치된 급기 유량조절기(24)를 조절하여 모사할 수도 있고, 급기팬(21)을 적어도 2대 이상의 소용량 팬으로 구성하여 하나의 팬은 외부 공기를 유입하도록 구성하고, 나머지 팬은 배기팬(31)과 연결시켜 챔버(100) 내부의 공기를 순환시키도록 하여 비상가압모드를 모사할 수도 있다.

원자력발전소 주제어실 등의 공조계통에서의 그 외의 다양한 운전모드도 급기팬(21)과 배기팬(31)의 공기 유량을 각각 조절하거나, 밀폐부재(42, 43)를 여닫거나, 급·배기 연결관(41)을 탈부착하는 여러 가지 작업을 조합함으로써 주제어실 공조계통 운전모드에 적합하게 모사할 수 있다.

또한 원전의 주제어실 등과 같은 공간에 원하지 않는 외부 공기의 누입이 있는 경우에 대한 데이터를 분석하는 것도 중요한데, 본 발명의 모사장치는 급기유량을 원하는 만큼 증가시켜가며 이를 모사할 수도 있다.

기밀도 시험 챔버(100)의 내부에는 원자력 발전소 주제어실 등과 같이 항온항습을 모사하기 위하여 항온항습장치(80)가 구비되어 있을 수 있으며, 또한, 챔버 내부의 압력을 측정할 수 있는 압력계(90)가 설치되어 있을 수 있다.

유입된 추적가스는 시험에 필요한 농도 또는 특정 시간동안 또는 지속적으로 기밀도 시험 챔버(100)의 내부로 유입되어 전체 공간에서 일정한 농도가 되도록 한 후 시험을 수행한다. 추적가스를 빠르게 확산시키고 챔버(100) 내부에서 전체적으로 추적가스가 균일한 농도가 될 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 순환팬(70)을 설치하는 것이 바람직하다.

챔버(100) 내부가 일정한 추적가스 농도가 되는 것 등과 같은 시험의 초기조건이 되었는지 여부는 시험원이 출입하지 않고, 각 샘플가스 채취부(51)에 구비된 샘플가스 채취튜브(50)로부터 샘플가스를 채취하여 가스분석기(400)를 통해 확인할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 샘플가스 채취는 챔버(100)의 내부의 여러 곳에서 채취하는데, 다수 개의 샘플가스 채취부(51)를 설정하고 각 위치에 샘플가스 채취튜브(50)를 위치시켜서 샘플가스를 채취할 수 있도록 한다. 이 때, 샘플가스 채취튜브(50)는 스탠드(52) 등을 이용하여 위치시킬 수 있다. 각 샘플가스 채취튜브(50)를 통해 채취된 샘플가스는 샘플가스 이송튜브(55)을 통해 추적가스 샘플링 장치(300)로 보내진다.

본 모사장치(300)에서의 샘플링장치(300)는 도 1에 나타난 바와 같은 원자력 시설 시험장치에서의 샘플링 모듈(300)과 마찬가지로 샘플가스를 흡입할 수 있는 흡입펌프(320) 등이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

샘플가스 이송튜브(55)는 도 2에 도시된 바와 같이 샘플가스 채취튜브(50)와 일체로 이루어져 있을 수 있다. 즉, 샘플가스 채취튜브(50)와 이송튜브(55)가 동일한 튜브로 이루어져 있을 수 있다. 이 경우는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 샘플가스 이송튜브(55)가 챔버(100)에 형성된 제4 관통구(56)를 통해 챔버(100)의 외부로 노출되어 추적가스 샘플링 장치(300)와 연결되는 것이다. 이 경우에는 다수 개의 샘플가스 이송튜브(55)가 챔버(100)에 형성된 제4 관통구(56)를 통해 노출되어야 하고, 다수 개의 이송튜브(55)가 추적가스 샘플링 장치(300)와 연결되도록 구성되어야 한다.

하지만, 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(100)에 형성된 제4 관통구(56)를 통해 다수의 샘플가스 이송튜브(55)가 챔버(100)의 외부로 노출되는 경우, 제4 관통구(56)를 밀봉하기 용이하지 않을 뿐 아니라, 노출된 다수의 샘플가스 이송튜브(55)를 설치하고 관리하는데 어려움이 있고, 샘플가스 이송튜브(55) 자체의 손상 가능성도 높아진다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 4에서는 샘플가스 채취튜브(50)와 이송튜브(55)와 관련된 또 다른 실시예가 나타나 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에서는 다수의 샘플가스 채취튜브(50)의 일단이 샘플가스튜브 연결모듈(60)의 일단에 연결되고, 상기 튜브 연결모듈(60)의 타단에는 하나의 샘플가스 이송튜브(55)가 연결되는 구성으로 형성하였다.

상기 샘플가스튜브 연결모듈(60)은 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 제어밸브(61)가 구비되어 있고 상기 제어밸브(61)의 일단에 각 샘플가스 채취튜브(50)가 연결되는 것이고, 상기 제어밸브(61)의 타단은 서로 연결되도록 하여 하나의 샘플가스 이송튜브(55)가 연결되도록 구성되어 있는 것이다.

이러한 구성을 통해 모사장치에 다수의 샘플가스 채취튜브(50)가 형성되어 있지만, 하나의 샘플가스 이송튜브(55)만 구비하면 되므로, 챔버(100)에 제4 관통구(56)를 크게 형성할 필요도 없고, 시험을 할 때 밀봉도 용이하며, 샘플링 장치(300) 및/또는 가스분석기(400)와의 거리가 멀어도 설치가 용이하며 샘플가스 이송튜브(55)의 손상도 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 다수의 제어밸브(61)의 타단이 서로 연결되어 하나의 샘플가스 이송튜브(55)와 연결되어 있으므로, 하나의 제어밸브(61)를 개방하고 추적가스 샘플링장치(300)를 구동시켜 가스분석기(400)로 샘플가스를 유입시킨 후 추적가스의 농도를 분석한 후, 다음 차례의 제어밸브(61)를 통해 샘플가스의 추적가스 농도를 분석하고자 할 때, 제어밸브(61)와 샘플링장치(300) 사이에 이전의 샘플가스 잔류물 등이 남아 있을 수 있으므로, 각 샘플채취 위치에서의 샘플가스에 대한 시험 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 제어밸브(61)의 타단과 샘플가스 이송튜브(55) 사이에 추가로 배기펌프(62)와 연결모듈 압력계(63)를 설치하여 제어밸브(61)를 개방하기 전에 제어밸브(61)와 샘플링장치(300) 사이에 존재할 수 있는 가스를 배기펌프(62)를 통해 배기시키는 단계를 수행할 수 있도록 구성하였다. 샘플가스 채취튜브(50)에서 샘플가스를 채취할 때에는 챔버(100)의 내부가 일정한 추적가스 농도가 된 이후이므로, 배기펌프(62)를 통해 배기되는 챔버(100) 내에 배기하여도 추적가스의 농도 변화에 영향이 거의 없다. 따라서, 시험을 할 때, 배기펌프(62)를 통해 배기되는 가스는 챔버(100)의 내부에 배기되도록 구성하였는데, 필요에 따라 챔버(100)의 외부로 배기되도록 구성할 수도 있을 것이다. 또한, 연결모듈 압력계(63)를 통해 배기펌프(62)가 작동할 때의 압력변화 또는 제어밸브(61)가 개방되었을 때의 압력 변화를 측정할 수 있고, 적합한 압력상태에서 샘플링장치(300)를 작동하여 가스분석기(400)로 샘플가스를 보내어 추적가스 농도를 분석할 수도 있을 것이다.

본 발명의 기밀도 시험 모사장치는 추적가스 주입과 추적가스 샘플링 및 추적가스 농도 분석 등의 여러 단계를 거치게 되는데 각 단계에서 필요한 제어 및/또는 데이터 수집 및 분석 등은 도 1에 나타난 기밀도 시험장치에 나타난 중앙제어 모듈(400)과 같은 중앙 제어 모듈(미도시)을 설치하여 시험원이 수동 또는 자동으로 제어하고 데이터 수집 및 분석 등을 하면서 모사시험을 수행할 수 있을 것이다.

위에서 살펴본 바와 같이 구성된 본 발명의 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치의 작동관계를 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 추적가스 분사 단계를 수행한다. 이를 통해, 추적가스 주입장치(200)에서 추적가스 유입관(10)을 통해 기밀도 시험 챔버(100)의 내부로 추적가스가 유입된다. 이 때, 추적가스는 추적가스 분사구(11)를 통해 챔버(100)로 공급될 수도 있으며, 추적가스 이송관(12)을 따라 급기관(20)에 공급되어 급기관(20)에 형성된 다수의 급기구(22)를 통해 챔버(100)로 공급될 수도 있다. 이 때 급기관(20)으로는 급기팬(21)으로부터 외부의 공기를 공급받아서 추적가스와 외부 공기가 혼합된 상태로 챔버(100)로 공급된다.

추적가스가 공급될 때 챔버(100)의 내부에 구비된 순환 팬(70)은 챔버 내부 공기를 순환시키면서 추적가스가 챔버(100)의 내부에서 균일하게 분포되도록 한다.

추적가스는 챔버(100) 내에 원하는 농도가 될 때까지 분사한 후에 추적가스 주입 단계를 종료할 수 있다. 한편, 다른 조건으로 시험을 하여 가스 샘플링 단계에서도 지속적으로 추적가스를 유입하는 것이 필요한 시험조건일 경우에는 시험 조건에 맞게 추적가스를 지속적으로 유입되도록 하면서 시험을 수행할 수도 있을 것이다.

기밀도 시험 챔버(100) 내의 추적가스 농도가 시험 조건에 부합되는 여부를 확인하거나 챔버(100) 내에 추적가스가 시험 조건에 맞게 유입되어 있어 기밀도 시험을 위해 샘플가스를 채취하고자 할 때, 추적가스 샘플링장치(300)로 가스 샘플링 단계를 수행한다. 다수의 샘플가스 채취튜브(50) 중에서 순차적으로 샘플가스를 흡입하도록 샘플링 장치(300)를 작동시키고, 흡입된 샘플가스는 가스분석기(400)로 유입된다. 가스분석기(400)로 일정량의 샘플가스가 유입되면 샘플링 장치(300)의 작동을 중지시킨다.

가스분석기(400)에서는 샘플가스 중에 추적가스의 농도를 분석하여 그 결과 데이터를 중앙 제어 모듈(미도시)에 송신하고, 이를 원하는 형태의 데이터로 출력을 하는데, 출력부는 가스분석기(400)에 형성되어 있을 수도 있고 중앙 제어 모듈(미도시)에 형성되어 있을 수도 있다. 분석된 샘플가스는 배출되는데, 통상적으로 샘플가스 중에 추적가스의 농도가 아주 낮으므로, 대기로 방출할 수도 있으나, 별도의 저장탱크(미도시)로 보내어 향후 처리할 수도 있다.

하나의 샘플가스에 대한 가스 분석이 완료되면, 다른 샘플가스 채취튜브(50)로부터 샘플가스를 흡입하기 위해 샘플링 장치(300)를 작동시키고, 흡입된 샘플가스는 샘플링 장치(300)를 거쳐 가스분석기(400)로 유입된다. 이후 단계는 앞서 살펴본 바와 동일하게 진행된다.

이처럼, 순차적으로 샘플가스를 흡입하고 분석하는 과정을 모든 샘플가스 채취튜브(50)에 대하여 수행하여 추적가스의 농도를 분석한다. 이 때, 챔버(100)의 내부가 기밀도 시험을 위한 초기 조건을 설정하는 단계에서는, 농도 측정 결과를 이용하여 추적가스 주입장치(200)로부터 추적가스 주입 여부 및 유량을 결정하는데 사용하게 된다. 그리고, 챔버(100)의 기밀도를 시험하는 단계인 경우에는, 그 결과를 이용하여 챔버(100)가 기밀도를 유지하고 있는지 여부를 판단하게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 샘플가스 채취튜브(50)와 샘플가스 이송튜브(55)가 샘플가스튜브 연결모듈(60)을 매개로 연결되어 있는 경우에는, 상기 샘플가스튜브 연결모듈(60)에 다수의 제어밸브(61)과 배기펌프(62) 및 연결모듈 압력계(63)가 추가로 설치되어 있으므로 상기 제어밸브(61)와 샘플링 장치(300)를 작동시키기 전에 배기펌프(62)를 구동하여 제어밸브(61)와 샘플링 장치(300) 사이에 존재할 수 있는 잔류 기체를 배기시키는 단계를 추가할 수 있다.

그 후에 제어밸브(61)를 개방하고, 샘플링 장치(300)를 작동시켜 가스분석기(400)로 샘플가스를 유입시켜 추적가스의 농도를 분석한다.

이 때, 제어밸브(61)를 개방하고 연결모듈 압력계(63)의 압력이 일정 압력이 된 후에 샘플링 장치(320)를 작동시킬 수도 있다.

다음으로 비상격리모드(재순환모드)와 비상가압모드로 주제어실 등의 공조계통을 운전하는 모드에 따른 시험 모사방법을 살펴보면 아래와 같다. 이처럼 비상모드를 모사하기 위해서는 위에서 살펴본 급·배기 연결모듈(40)을 추가로 설치하는 것이 필요하다.

먼저, 비상격리모드(재순환모드)는 주제어실 등의 내부로 외부의 공기 유입 없이 100% 모두 주제어실 내부공기로만 순환시키는 모드를 나타내는데, 이는 도 3에 나타난 바와 같은 급·배기 연결모듈(40)을 급기팬(21)과 배기팬(31)에 연결하여 완전히 챔버(100)의 내부 공기로 순환시키며 시험을 수행할 수 있다.

다음으로, 비상가압모드는 주제어실 등의 내부로 총 공기유량의 약 10%는 외부에서 유입되고 약 90%는 주제어실 내부 공기로 순환시키는 모드를 나타내는데, 이는 도 3에 나타난 급·배기 연결모듈(40)을 급기팬(21)과 배기팬(31)에 연결시키는데, 급기팬(21)에서는 외부로부터 공기가 함께 유입될 수 있도록 하여 설치하여 시험을 수행할 수 있다. 이 때, 급기팬(21)은 급기 유량조절기(24)를 조절하여 급기 유량을 배기팬(31)의 유량과 차이가 나게 하는 방식으로 설치할 수 있다. 또 다른 방법으로는, 급기팬(21)을 다수 개 설치, 예를 들면 2개 이상의 급기팬(21)을 설치하여 하나의 급기팬(21)은 외부 공기를 흡입할 수 있도록 구성하고, 나머지 급기팬(21)은 배기팬(31)과 연결된 급·배기 연결모듈(40)과 연결시켜 챔배(100) 내부의 공기를 순환시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.

마지막으로, 원하지 않는 외부 공기가 누입되는 경우에 나타나는 현상을 모사할 수도 있는데, 이 경우에는 급기관(20)으로 유입되는 외부 공기를 급기 유량을 증가시켜서 이에 대한 모사를 수행할 수 있다. 이 때, 급기팬(21)의 유량을 원하는 만큼 증가시켜 모사시험을 수행하고, 시험 조건 등에 따라 배기팬(31)은 배기팬측 밀폐부재(43)를 이용하여 밀폐시킬 수도 있을 것이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 추적가스 유입관 11 : 추적가스 분사구
12 : 추적가스 이송관 13 : 제1 관통구
20 : 급기관 21 : 급기팬
22 : 급기구 23 : 제2 관통구
24 : 급기 유량조절기 25 : 급기 유량조절기 스위치
30 : 배기관 31 : 배기팬
32 : 배기구 33 : 제3 관통구
34 : 배기 유량조절기 35 : 배기 유량조절기 스위치
40 : 급· 배기 연결모듈 41 : 급, 배기 연결관
42 : 급기팬측 밀폐부재 43 : 배기팬측 밀폐부재
50 : 샘플가스 채취튜브 51 : 샘플가스 채취부
52 : 튜브 스탠드 55 : 샘플가스 이송튜브
56 : 제4 관통구 60 : 샘플가스튜브 연결모듈
61 : 제어 밸브 62 : 배기 펌프
63 : 연결모듈 압력계 70 : 순환 팬
80 : 항온항습계 90 : 압력계
100 : 기밀도 시험 챔버 110 : 출입문
200 : 추적가스 주입장치 300 : 추적가스 샘플링 장치
310 : 온도/압력 신호 400 : 가스 분석기

Claims

기밀도 시험 챔버(100); 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 추적가스 분사구(11)가 위치하도록 설치된 추적가스 유입관(10); 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 급기구(22)가 위치하도록 설치된 급기관(20); 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 배기구(32)가 위치하도록 설치된 배기관(30); 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 내부에 위치하는 다수의 샘플가스 채취부(51)에서 샘플가스를 채취할 수 있도록 설치된 다수의 샘플가스 채취튜브(50); 상기 샘플가스 채취튜브(50)와 연결되어 상기 기밀도 시험 챔버(100)의 외부로 노출되는 샘플가스 이송튜브(55); 상기 샘플가스 이송튜브(55)와 연결되는 추적가스 샘플링 장치(300)를 포함하고,
상기 추적가스 유입관(10)에는 기밀도 시험 챔버(100)의 내부로 공급되는 추적가스가 선택적으로 급기관(20)을 통해서도 공급될 수 있도록 상기 급기관(20)과 연결되는 추적가스 이송관(12)이 추가로 형성되어 있고, 기밀도 시험 챔버(100) 내부 공기의 일부 또는 전부를 선택적으로 순환시킬 수 있도록 상기 급기관(20)과 상기 배기관(30)을 연결하는 급·배기 연결모듈(40)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치에 있어서,
상기 다수의 샘플가스 채취튜브(50)는 하나의 샘플가스 이송튜브(55)와 샘플가스튜브 연결모듈(60)을 매개로 연결되어 있으며,
상기 샘플가스튜브 연결모듈(60)은 각각의 샘플가스 채취튜브(50)와 일단이 결합되고 타단은 하나로 모아져 상기 샘플가스 이송튜브(55)와 결합되도록 형성되어 있는 다수의 제어밸브(61); 상기 제어밸브(61)의 타단과 상기 샘플가스 이송튜브(55) 사이에 구비된 배기펌프(62) 및 연결모듈 압력계(63)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 급기관(20)과 상기 배기관(30)은 각각 급기팬(21) 및 배기팬(31)를 매개로 급·배기 연결모듈(40)과 연결되어 있으며, 상기 급·배기 연결모듈(40)은 탈부착 가능하도록 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치.
제3항에서 있어서,
상기 급기팬(21)과 배기팬(31)에는 각각 급기 유량조절기(24) 및 배기 유량조절기(34)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 원자력 시설 기밀도 시험 모사장치.