KR102028592B1

KR102028592B1 - 분사 제염 장치

Info

Publication number: KR102028592B1
Application number: KR1020180009944A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-10-04
Also published as: KR20190091019A

Abstract

분사 제염 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치는 이물질이 내부에 적층된 제염 대상물(2)에 대한 분사 제염을 실시하기 위해 매질이 포함된 제염수가 유입되도록 내부가 개구되고, 상기 제염수가 이동하는 메인 통로(110)가 형성된 메인 바디부(100); 및 상기 메인 바디부(100)의 선단부에 결합되고, 상기 제염수가 상기 메인 통로(110)의 축 방향을 따라 이동될 때 소용돌이(Swirl) 형태의 회전력이 발생되도록 형성된 제1 회전 유도 발생부(210)와, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)를 경유한 제염수에 대해 축 방향에서 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 상이한 주기를 갖는 회전력이 발생되도록 형성된 제2 회전 유도 발생부(220)가 구비된 노즐 팁(200)을 포함한다.

Description

분사 제염 장치{Decontamination unit spin-off}

본 발명은 원자력 발전소에서 방사성 물질로 오염된 열교환기의 전열관에 대한 제염을 실시하기 위한 것으로 상기 전열관을 구성하는 다수개의 튜브에 대한 제염을 안정적으로 실시하기 위한 분사 제염 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 관련시설(예를 들어, 핵발전소, 원자력 연구소 등)에서 사용하고 수명을 다해 폐기해야 하는 원자로 장치나 설비, 구조물, 건축물들 중에는 방사능에 오염된 것들이 대부분이다.

이와 같이 방사능에 오염된 건축물, 설비, 기계장치, 구조물 등은 단순히 매립하거나 소각하지 못하고 반드시 방사능을 제거하는 제염 및 절단 등의 감용처리를 한 뒤에 원자력법 및 환경법상의 규정에 따라 처리되어야 하고, 이러한 규정에 따라 종래에 많은 제염처리들이 수행되어 왔다.

예를 들어 원자로 용기 내부에 위치된 열교환기에 대한 제염 작업을 실시할 때 적층된 오염물질이 외부로 확산되지 않고 안정적으로 회수되어야만 방사능으로 오염된 불질이 외부로 확산되지 않는다.

종래에는 상기 열교환기에 대한 제염 작업을 위해 상기 열교환기가 위치된 장소를 외부와 격리시키고, 상기 열교환기에 구비된 튜브를 향해 연마재가 포함된 유체를 분사하여 내측에 적층된 이물질을 제거하는 분사제염 방식을 이용하여 해당 작업을 실시하고 있다.

첨부된 도 4를 참조하면, 예를 들어 열교환기의 튜브는 내측에 이물질이 적층될 수 있고, 상기 이물질을 제거하기 위해 기존의 분사제염 방식을 이용한 제염 장치를 이용하여 제염을 실시할 경우 직관부(2a)를 경유하여 곡관부(2b)가 구비된 위치를 향해 유체의 유동이 집중되는 현상이 발생되었다.

상기 분사제염 방식 중 매질(알루미나, 실리콘 카바이트와 같은 연마재)을 이용하여 분사 제염을 실시할 경우 오염 물질의 확산 또는 외부 유출이 최소화 되면서 안정적인 제염 작업을 실시하기 위한 제염 장치가 필요하게 되었다.

종래의 제염 장치는 상기 튜브에 대한 제염을 위해 분사제염을 실시할 경우 상기 곡관부(2b)에 연마재가 충돌하면서 과도한 식각으로 파손 및 변형이 발생되는 문제점이 유발되었다.

이 경우 열교환기의 튜브에서는 방사성 물질이 포함된 오염물질이 외부로 누출되고 안정적인 회수가 어려운 문제점이 유발되었다.

대한민국등록특허 제10-0571564호

본 발명의 실시 예들은 원자력 발전소에서 회수된 제염 대상물에 대한 제염을 실시할 때 다량의 오염 물질이 외부로 누출되는 현상을 최소화 할 수 있는 분사 제염 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치는 이물질이 내부에 적층된 제염 대상물에 대한 분사 제염을 실시하기 위해 매질이 포함된 제염수가 유입되도록 내부가 개구되고, 상기 제염수가 이동하는 메인 통로(110)가 형성된 메인 바디부(100); 및 상기 메인 바디부(100)의 선단부에 결합되고, 상기 제염수가 상기 메인 통로(110)의 축 방향을 따라 이동될 때 소용돌이(Swirl) 형태의 회전력이 발생되도록 형성된 제1 회전 유도 발생부(210)와, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)를 경유한 제염수에 대해 축 방향에서 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 상이한 주기를 갖는 회전력이 발생되도록 형성된 제2 회전 유도 발생부(220)가 구비된 노즐 팁(200)을 포함한다.

상기 메인 바디부(100)는 선단부에 상기 제2 회전 유도 발생부(220)가 결합되고, 후단부에는 제염수가 유입되는 유입구(52)가 형성된 연결부(50)와 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 원주 방향 외측에서 상기 노즐 팁(200)을 향해 제1 주기(C1)를 갖고 나선 형태로 연장되고, 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 제2 주기(C2)를 갖고 축 방향에서 나선 형태로 연장되되, 상기 제2 주기(C2)는 상기 제1 주기(C1) 보다 길게 연장된다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 제1 직경(D1)으로 형성되고, 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 상기 제1 직경(D1) 보다 작은 제2 내경(d2)으로 구성된다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 메인 통로(110)의 축 방향 중앙에 위치되되, 상기 메인 통로(110)의 내측과 근접되어 위치된다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 유입구(52)를 향해 단부로 갈수록 경사면(211)이 형성되고, 상기 제염수는 상기 경사면(211)을 따라 상기 제1 회전 유도 발생부(210)의 원주 방향 외측으로 이동 흐름이 유도되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 축 방향 내측에 제1 통로(212)가 형성되고, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)에는 외측에서 상기 제1 통로(212)를 향해 제염수가 유입되도록 개구된 다수개의 통공(214)이 형성된다.

상기 노즐 팁(200)에는 상기 제2 회전 유도 발생부(220)와 연통되고, 외측을 향해 개구된 유출구(230)가 형성되고, 상기 유출구(230)는 상기 제2 회전 유도 발생부(220)의 축 방향으로 개구 되거나, 외측을 향해 경사지게 개구된 어느 하나의 개구 형태로 구성된다.

상기 제염수상기 는 노즐 팁(200)을 통해 분사된 이후에 상기 제염 대상물(2)의 연장된 단부에 구비되고, 상기 이물질이 회수되는 회수 유닛(300)을 통해 회수된다.

본 발명의 실시 예들은 열교환기의 전열관에 구비된 다수개의 튜브에 밀착된 상태로 제염이 이루어지므로 오염 물질의 확산 또는 외부 유출이 최소화 된다.

본 발명의 실시 예들은 제염 대상물의 외측에 밀착된 상태가 유지되므로 작업자의 안전성 향상과 작업 속도 향상을 동시에 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 제염 매질과 오염 물질이 안정적으로 회수될 수 있어 회수율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치가 설치된 구성을 간략히 도시한 개략도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치를 통해 제염수가 이동되는 상태를 종래와 비교 도시한 도면.

본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치가 설치된 구성을 간략히 도시한 개략도 이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 분사 제염 장치를 도시한 도면이다.

첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시 예에 의한 분사 제염 장치(1)는 이물질이 내부에 적층된 제염 대상물(2)에 대한 분사 제염을 실시하기 위해 매질이 포함된 제염수가 유입되도록 내부가 개구되고, 상기 제염수가 이동하는 메인 통로(110)가 형성된 메인 바디부(100) 및 상기 메인 바디부(100)의 선단부에 결합되고, 상기 제염수가 상기 메인 통로(110)의 축 방향을 따라 이동될 때 소용돌이(Swirl) 형태의 회전력이 발생되도록 형성된 제1 회전 유도 발생부(210)와, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)를 경유한 제염수에 대해 축 방향에서 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 상이한 주기를 갖는 회전력이 발생되도록 형성된 제2 회전 유도 발생부(220)가 구비된 노즐 팁(200)을 포함한다.

제염 대상물(2)은 소정의 길이로 길이로 연장된 직관부(2a)와, 상기 직관부(2a)의 연장된 단부에서 연장된 곡관부(2b)가 형성되고, 상기 곡관부(2b)의 단부에 직관부(2a)가 연장된다.

상기 제염 대상물(2)은 원자력 발전소에서 사용하는 증기 발생기 또는 열교환기 중의 어느 하나 일 수 있으나 이물질이 적층되는 각종 배관에 사용하는 것도 가능할 수 있다.

상기 메인 바디부(100)는 선단부에 상기 제2 회전 유도 발생부(220)가 결합되고, 후단부에는 제염수가 유입되는 유입구(52)가 형성된 연결부(50)와 결합된다.

상기 연결부(50)는 상기 메인 바디부(100)와 나사 결합 방식으로 결합되나 커플링 방식 또는 억지 끼움 방식 또는 열 박음 방식 중의 어느 하나로도 결합이 가능할 수 있다. 또한 전술한 결합 방식 이외에도 다른 방식으로도 결합될 수 있다.

상기 연결부(50)는 상기 유입구(52)를 통해 유입된 제염수를 상기 제1 회전 유도 발생부(210)로 이동되도록 가이드 하는 역할을 한다.

상기 메인 바디부(100)는 메인 통로(110)가 축 방향을 따라 개구되고, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)가 상기 메인 통로(110)의 내측으로 삽입된다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 원주 방향 외측에서 상기 노즐 팁(200)을 향해 제1 주기(C1)를 갖고 나선 형태로 연장된 회전 유도 치형(210a)이 형성된다. 상기 회전 유도 치형(210a)은 일 예로 나선 형태로 축 방향을 따라 연장 형성되고, 외측을 향해 소정의 두께와 폭으로 구성된다.

제염수는 상기 회전 유도 치형(210a)의 형상을 따라 도면 기준으로 상기 노즐 팁(200)의 제2 회전 유도 발생부(220)를 향해 축 방향으로 이동되면서 이동 흐름이 나선 형태로 변경된다.

본 실시 예는 상기 제염 대상물(2)로 제염수를 분사할 때, 상기 직관부(2a)와 곡관부(2b)를 경유해서 이동하는 이동 흐름을 직선 흐름이 아닌 나선 형태의 스월을 유발시키고자 한다.

이 경우 상기 제염수는 상기 곡관부(2b)가 형성된 위치에서 매질의 이동 흐름이 직진 형태로 이동하지 않고 나선 형태로 이동하는 이동 흐름이 유도된다.

이 경우 매질은 곡관부(2b)의 내측과 충돌되지 않고 내측 원주 방향을 따라 화살표로 도시된 바와 같은 이동 흐름이 유발된다.

매질은 알루미나와 실리콘 카바이트와 같은 연마재가 사용되는데, 상기 연마재는 곡관부(2b)의 내측에 직접적으로 충돌되는 이동 흐름 보다는 전술한 나선 형태의 이동 흐름이 특정 위치에서 과도한 식각이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 주기(C1)는 특정 주기로 한정하지 않으나, 상기 제염수의 이동에 따른 회전력을 특정 유속으로 부여하기 위해 특정 간격으로 설계된다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 메인 통로(110)의 축 방향 중앙에 위치되되, 상기 메인 통로(110)의 내측과 근접되어 위치된다. 이 경우 제염수는 이동 가능한 최소한의 공간에서 상기 회전 유도 치형(210a)에 의해 회전력이 발생되기 용이한 조건으로 유지된다.

즉 상기 제염수는 특정 유속이상으로 상기 유입구(52)를 경유하여 상기 메인 통로(110)로 유입될 경우 나선 형태의 회전력이 안정적으로 발생되고, 노즐 팁(200)을 경유하여 상기 제염 대상물(2)의 내측으로 분사될 수 있다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 유입구(52)를 향해 단부로 갈수록 경사면(211)이 형성되고, 상기 제염수는 상기 경사면(211)을 따라 상기 제1 회전 유도 발생부(210)의 원주 방향 외측으로 이동 흐름이 유도된다.

상기 경사면(211)은 메인 통로(110)에도 서로 마주보며 형성되어 있어 제염수가 확산 이동되기 용이한 구성을 갖는다.

제염수는 상기 회전 유도 치형(210a)과 접촉시 원주 방향 전체에서 접촉과 동시에 회전력이 발생되므로, 상기 회전 유도 치형(210a)의 길이가 길지 않아도 나선 형태의 이동 흐름이 발생될 수 있는 충분한 회전력이 유발된다.

상기 제염수는 상기 통공(214)을 경유하여 상기 제1 통로(212)로 유입된 후에 상기 제2 회전 유도 발생부(220)를 향해 이동된다.

상기 통공(214)은 도면에 도시된 바와 같이 축 방향을 따라 다수개가 형성되어 있어 제염수가 상기 통공(214)을 통해 제1 통로(212)로 안정적으로 유입된다.

상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 제2 주기(C2)를 갖고 축 방향에서 나선 형태로 연장되되, 상기 제2 주기(C2)는 상기 제1 주기(C1) 보다 길게 연장된다. 상기 제2 주기(C2)는 특별히 한정하지 않으나 제1 주기(C1)보다 길게 연장된다. 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 제2 주기(C2)로 구성되므로 제염수의 나선 형태를 갖는 이동 흐름에 따른 주기가 길어지게 된다.

이 경우 제염수는 직관부(2a)에서 곡관부(2b)를 향해 이동될 때 회전 반경이 증가될 수 있고, 상기 직관부(2a) 또는 곡관부(2b)의 내측에 적층된 이물질에 대한 식각 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서 이물질이 적층된 제염 대상물(2)에 대한 제염 효율을 증가시킬 수 있고, 상기 직관부(2a)와 곡관부(2b)의 길이가 길어지는 구간 또는 특정 위치에 위치된 이물질을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 제1 직경(D1)으로 형성되고, 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 상기 제1 직경(D1) 보다 작은 제2 내경(d2)으로 구성된다. 상기 제1 직경(D1)은 제명수의 회전력을 증가시키기 위해 도면에 도시된 직경으로 구성되고, 상기 제2 내경(d2)은 특정 치수로 한정하지 않으나 상기 제1 직경(D1) 보다는 짧은 길이로 구성된다.

노즐 팁(200)은 유출구(230)를 통해 제염수를 제염 대상물(2)의 내측으로 분사 시키는데, 상기 유출구(230)의 위치에 따라 제염수의 회전 형태가 변경될 수 있다.

본 실시 예는 축 방향 또는 경사진 개구 형태 중의 어느 하나의 형태로 구성되므로 제염대상물(2)의 이물질 제거 효율이 향상된다.

또한 상기 노즐 팁(200)은 축 방향으로 유출구(230)가 형성된 형태로만 구성되거나, 경사지게 개구된 타입으로 각각 개별 구성가능하고, 작업 조건에 따라 노즐 팁(200)만 현장에서 교체한 후에 제염 작업을 실시하는 방법도 가능할 수 있다.

상기 제염수 상기 노즐 팁(200)을 통해 분사된 이후에 상기 제염 대상물(2)의 연장된 단부에 구비되고, 상기 이물질이 회수되는 회수 유닛(300)을 통해 회수된다.

상기 회수 유닛(300)은 필터 유닛(미도시)이 구비되어 있어 이물질을 별도로 필터링 하고, 제염수는 회수된다. 따라서 이물질의 외부 누출이 방지되고, 작업자가 방사성 물질에 피폭되는 현상이 발생되지 않는다.

첨부된 도 4를 참조하면, 종래에 사용되었던 제염 분사 장치를 사용하여 제염수가 분사될 경우 이동 흐름이 본 실시 예와 같이 나선 형태의 이동 흐름이 유발되지 않고 직관부(2a)를 경유하여 곡관부(2b)에서 직선으로 이동하는 이동 흐름이 유발된다.

또한 제염수는 종래의 경우 곡관부(2b)에서 매질이 집중적으로 충돌되면서 내부 식각이 발생될 수 있으나 본 실시 예는 나선 형태의 이동 흐름이 유지되면서 이동되므로 곡관부(2b)의 위치에서 내부 식각으로 인한 문제점 발생이 발생되징 않고 스월 이도에 의한 이동 흐름이 유지된다.

따라서 직관부(2a)와 곡관부(2b)가 다수회 형성된 튜브(2)에서 내부 식각으로 인한 문제점이 예방되므로 안전한 제염을 실시할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 제염 대상물
50 : 연결부
52 : 유입구
100 : 메인 바디부
110 : 메인 통로
200 : 노즐 팁
210 : 제1 회전 유도 발생부
220 : 제2 회전 유도 발생부

Claims

이물질이 내부에 적층된 제염 대상물(2)에 대한 분사 제염을 실시하기 위해 매질이 포함된 제염수가 유입되도록 내부가 개구되고, 상기 제염수가 이동하는 메인 통로(110)가 형성된 메인 바디부(100); 및
상기 메인 바디부(100)의 선단부에 결합되고, 상기 제염수가 상기 메인 통로(110)의 축 방향을 따라 이동될 때 소용돌이(Swirl) 형태의 회전력이 발생되도록 형성된 제1 회전 유도 발생부(210)와, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)를 경유한 제염수에 대해 축 방향에서 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 상이한 주기를 갖는 회전력이 발생되도록 형성된 제2 회전 유도 발생부(220)가 구비된 노즐 팁(200)을 포함하되,
상기 제1,2 회전 유도 발생부(210,220)는 서로 다른 직경으로 가공된 나선 형태를 포함하고,
상기 메인 바디부(100)의 개구된 내부에는 상기 제1 회전 유도 발생부(210)가 배치되고,
상기 메인 바디부(100)의 선단부에는 상기 제2 회전 유도 발생부(220)가 결합되며 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 연결되고,
상기 메인 바디부(100)의 후단부에는 제염수가 유입되는 유입구(52)가 형성된 연결부(50)가 결합되고, 상기 유입구(52)는 상기 제1 회전 유도 발생부(210)와 연결되는 것을 특징으로 하는 분사 제염 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 원주 방향 외측에서 상기 노즐 팁(200)을 향해 제1 주기(C1)를 갖고 나선 형태로 연장되고, 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 제2 주기(C2)를 갖고 축 방향에서 나선 형태로 연장되되,
상기 제2 주기(C2)는 상기 제1 주기(C1) 보다 길게 연장된 분사 제염 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 제1 직경(D1)으로 형성되고, 상기 제2 회전 유도 발생부(220)는 상기 제1 직경(D1) 보다 작은 제2 내경(d2)으로 구성된 분사 제염 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 메인 통로(110)의 축 방향 중앙에 위치되되, 상기 메인 통로(110)의 내측과 근접되어 위치된 분사 제염 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 상기 유입구(52)를 향해 단부로 갈수록 경사면(211)이 형성되고, 상기 제염수는 상기 경사면(211)을 따라 상기 제1 회전 유도 발생부(210)의 원주 방향 외측으로 이동 흐름이 유도되는 분사 제염 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 유도 발생부(210)는 축 방향 내측에 제1 통로(212)가 형성되고, 상기 제1 회전 유도 발생부(210)에는 외측에서 상기 제1 통로(212)를 향해 제염수가 유입되도록 개구된 다수개의 통공(214)이 형성된 분사 제염 장치.
제7 항에 있어서,
상기 노즐 팁(200)에는 상기 제2 회전 유도 발생부(220)와 연통되고, 외측을 향해 개구된 유출구(230)가 형성되고, 상기 유출구(230)는 상기 제2 회전 유도 발생부(220)의 축 방향으로 개구 되거나, 외측을 향해 경사지게 개구된 어느 하나의 개구 형태로 구성된 분사 제염 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제염수는 노즐 팁(200)을 통해 분사된 이후에 상기 제염 대상물(2)의 연장된 단부에 구비되고, 상기 이물질이 회수되는 회수 유닛(300)을 통해 회수되는 분사 제염 장치.