KR102128053B1 - 원자력 시설의 해체 방법 - Google Patents

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KR102128053B1
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황석주
이미현
김천우
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Abstract

원자력 시설의 해체 방법은 원자로 압력 용기를 캐비티 상에 플로팅(floating)시키는 단계, 생체 보호 콘크리트 상에 안착 장치를 위치시켜 상기 캐비티를 상기 안착 장치로 커버하는 단계, 상기 안착 장치에 상기 원자로 압력 용기의 하부를 안착시키는 단계, 및 상기 안착 장치에 안착된 상기 원자로 압력 용기를 절단 및 해체하는 단계를 포함한다.

Description

원자력 시설의 해체 방법{METHOD FOR DECOMMISSIONING NUCLEAR FACILITIES}
본 기재는 원자력 시설의 해체 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전에 이용되는 원자력 시설 중 가압 경수로형 원자력 발전소는 원자로 압력 용기 및 원자로 압력 용기를 감싸는 생체 보호 콘크리트를 포함한다.
원자력 시설의 해체 시, 원자로 압력 용기를 생체 보호 콘크리트로부터 분리하고 원자로 압력 용기를 절단 및 해체할 필요가 있다.
일 실시예는, 생체 보호 콘크리트로부터 분리된 원자로 압력 용기를 용이하게 절단 및 해체하는 원자력 시설의 해체 방법을 제공하고자 한다.
일 측면은 원자로 압력 용기 및 상기 원자로 압력 용기가 위치하는 캐비티를 포함하는 생체 보호 콘크리트를 포함하는 원자력 시설의 해체 방법에 있어서, 상기 원자로 압력 용기를 상기 캐비티 상에 플로팅(floating)시키는 단계, 상기 생체 보호 콘크리트 상에 안착 장치를 위치시켜 상기 캐비티를 상기 안착 장치로 커버하는 단계, 상기 안착 장치에 상기 원자로 압력 용기의 하부를 안착시키는 단계, 및 상기 안착 장치에 안착된 상기 원자로 압력 용기를 절단 및 해체하는 단계를 포함하는 원자력 시설의 해체 방법을 제공한다.
상기 안착 장치는 상기 원자로 압력 용기의 하부와 대응하는 안착부를 포함할 수 있다.
상기 안착부는 곡면을 포함할 수 있다.
상기 안착부는 계단면을 포함할 수 있다.
상기 안착 장치는 상기 안착부의 중앙을 관통하는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
상기 안착 장치는 상기 안착부의 표면에 코팅된 탄성 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 시설은 상기 원자로 압력 용기와 직접 연결된 복수의 배관들을 더 포함하며, 상기 원자력 시설의 해체 방법은 상기 캐비티를 형성하는 상기 생체 보호 콘크리트의 내벽을 확장하는 단계, 및 상기 복수의 배관들을 상기 원자로 압력 용기로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 원자력 시설은 상기 생체 보호 콘크리트 상에 위치하는 크레인(crane)을 더 포함하며, 상기 원자로 압력 용기를 상기 캐비티 상에 플로팅(floating)시키는 단계는 상기 크레인을 이용해 상기 원자로 압력 용기를 상기 생체 보호 콘크리트로부터 인양하여 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 생체 보호 콘크리트로부터 분리된 원자로 압력 용기를 용이하게 절단 및 해체하는 원자력 시설의 해체 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 10은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명한다.
이하에서는, 원자력 시설로서 가압 경수로형(PWR) 원자력 발전소를 일례로 설명하나, 이에 한정되지 않지 않고 원자력 시설은 비등 경수로형(BWR) 원자력 발전소일 수 있다.
가압 경수로형 원자력 발전소는 냉각재와 감속재로 경수를 사용하고 핵연료는 우라늄 235를 약 2% 내지 4%로 농축하여 사용한다. 가압 경수로형 원자력 발전소는 원자로 내에서 핵분열로 발생되는 열을 증기 발생기로 보내 열 교환시키는 원자로 계통에 관련되는 시설과, 증기 발생기에서 발생된 증기로 터빈을 돌린 후 복수기를 거쳐 물로 환원시킨 다음, 다시 증기 발생기로 순환되는 터빈 및 발전기 계통에 관련되는 시설로 구분될 수 있다.
일반적으로 원자로 계통의 열전달 매체인 냉각재(경수)는 원자로에서 약 320℃까지 가열되며, 비등하지 않도록 약 153 기압으로 가압된다. 계통을 구성하는 기기로는 일정한 엔탈피를 유지하기 위하여 압력을 조정하는 가압기, 원자로와 증기발생기 사이에 냉각재를 순환시켜 주는 냉각재 펌프가 있다. 증기 발생기에서 발생된 증기가 터빈을 돌려 터빈 축에 연결된 발전기에서 전력을 생산하는 계통은 일반 화력 발전소의 원리와 동일할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 10은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 생체 보호 콘크리트(300)의 내벽(301)을 확장한다(S100).
도 2는 원자력 시설의 일부를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 원자력 시설은 원자로 압력 용기(100), 원자로 압력 용기(100)와 직접 연결된 복수의 배관들(200), 원자로 압력 용기(100) 및 배관들(200)을 감싸며 원자로 압력 용기(100)를 지지하는 생체 보호 콘크리트(300), 크레인(400)을 포함한다. 원자력 시설은 도 2에 도시된 구성들에 더해서 공지된 다양한 구성들을 더 포함할 수 있다.
원자로 압력 용기(100)는 가압 경수로형일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 원자로 압력 용기(100)는 비등 경수로형일 수 있다. 원자로 압력 용기(100)의 내벽에는 공지된 다양한 형태의 노심을 지지하는 돌출부(110)가 돌출되어 있다.
복수의 배관들(200)은 공지된 다양한 형태의 증기 발생기와 연결된다. 배관들(200) 중 일 배관에는 온수가 통할 수 있으며, 타 배관에는 냉수가 통할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
생체 보호 콘크리트(300)는 원자로 압력 용기(100)가 위치하는 캐비티(310) 및 캐비티(310)를 형성하여 원자로 압력 용기(100)와 대향하는 내벽(301)을 포함한다.
크레인(400)은 생체 보호 콘크리트(300) 상에 위치한다. 크레인(400)은 최초 원자력 시설의 설치 시 이용된 크레인(400)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 3은 도 2에 도시된 원자력 시설에서 생체 보호 콘크리트의 내벽을 확장하고 배관들을 원자로 압력 용기로부터 분리한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2 및 3을 참조하면, 와이어 쏘(saw) 또는 원형 쏘 등의 절단 수단을 이용해 캐비티(310)를 형성하는 생체 보호 콘크리트(300)의 내벽(301)을 절단하여 확장한다. 도 3에서는 원자로 압력 용기(100)와 대응하는 내벽(301)의 일부를 확장하였으나, 이에 한정되지 않고 배관들(200)의 상부에 대응하는 내벽(301)의 일부를 확장할 수 있다.
생체 보호 콘크리트(300)의 내벽(301)이 확장됨으로써, 배관들(200)이 상부로 노출된다.
한편, 생체 보호 콘크리트(300)의 내벽(301)을 확장하기 전에, 원자로 압력 용기(100)를 둘러싸고 있는 인슐레이션(insulation)을 제거할 수 있다.
다음, 배관들(200)을 원자로 압력 용기(100)로부터 분리한다(S200).
구체적으로, 생체 보호 콘크리트(300)의 확장된 내벽(301)을 통해 노출된 배관들(200)을 배관들(200)의 직경 방향으로 절단하고, 배관들(200)을 원자로 압력 용기(100)로부터 분리한다.
배관들(200)의 절단은 와이어 쏘를 이용해 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형 쏘 등의 다른 절단 수단을 이용해 수행될 수 있다.
배관들(200)이 확장된 내벽(301)을 통해 완전히 노출된 상태이므로, 절단 수단을 이용해 확장된 내벽(301)을 통해 용이하게 배관들(200)을 절단할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 원자력 시설에서 원자로 압력 용기를 캐비티(cavity) 상에 플로팅시킨 도면이다.
다음, 도 4를 참조하면, 원자로 압력 용기(100)를 캐비티(310) 상에 플로팅(floating)시킨다(S300).
구체적으로, 생체 보호 콘크리트(300)의 확장된 내벽(301)을 통해 배관들이 절단된 원자로 압력 용기(100)를 크레인(400)을 이용해 생체 보호 콘크리트(300)로부터 인양하여 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310) 상에 플로팅시킨다. 이때, 크레인(400)은 원자로 압력 용기(100)의 내벽에 돌출된 돌출부(110)를 지지하여 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(300)로부터 인양할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일례로, 크레인(400)은 원자로 압력 용기(100)의 상부를 지지하여 생체 보호 콘크리트(300)로부터 원자로 압력 용기(100)를 인양할 수 있다.
원자로 압력 용기(100)와 연결된 배관들이 확장된 내벽(301)을 통해 절단 및 분리된 상태이므로, 생체 보호 콘크리트(300)와 배관들의 간섭 없이 생체 보호 콘크리트(300)로부터 원자로 압력 용기(100)를 용이하게 인양할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 원자력 시설에서 생체 보호 콘크리트의 캐비티 상에 안착 장치를 위치시킨 도면이다.
다음, 도 5를 참조하면, 생체 보호 콘크리트(300) 상에 안착 장치(600)를 위치시킨다(S400).
구체적으로, 생체 보호 콘크리트(300) 상에 안착 장치(600)를 위치시켜 캐비티(310)를 안착 장치(600)로 커버한다.
안착 장치(600)를 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)와 플로팅된 원자로 압력 용기(100) 사이에 위치시켜 캐비티(310)를 안착 장치(600)로 커버한다.
안착 장치(600)는 원자로 압력 용기(100)의 하부와 대응하는 안착부(610)를 포함한다. 안착부(610)는 원자로 압력 용기(100)의 하부와 대응하는 곡면을 포함한다. 안착부(610)의 곡면은 원자로 압력 용기(100)의 하부의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 가질 수 있다.
한편, 다른 실시예에서 안착부(610)의 곡면의 곡률은 원자로 압력 용기(100)의 하부의 곡률 대비 크거나 작을 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 안착 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 안착 장치(600)는 안착부(610) 및 탄성 코팅층(620)을 포함한다.
탄성 코팅층(620)은 안착부(610)의 표면에 코팅된다. 탄성 코팅층(620)은 안착부(610)의 표면으로부터 안착 장치(600)의 상부 표면까지 연장될 수 있다.
한편, 탄성 코팅층(620)은 안착 장치(600)의 표면 전체에 코팅될 수 있다.
탄성 코팅층(620)은 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 탄성 코팅층(620)은 러버(rubber), 우레탄 등의 폴리머를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 탄성을 가지는 공지된 다양한 재료를 포함할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 안착 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 안착 장치(600)는 안착부(610), 탄성 코팅층(620), 관통홀(630)을 포함한다.
탄성 코팅층(620)은 안착부(610)의 표면에 코팅된다. 탄성 코팅층(620)은 안착부(610)의 표면으로부터 안착 장치(600)의 상부 표면까지 연장될 수 있다.
한편, 탄성 코팅층(620)은 안착 장치(600)의 표면 전체에 코팅될 수 있다.
탄성 코팅층(620)은 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 탄성 코팅층(620)은 러버(rubber), 우레탄 등의 폴리머를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않고 탄성을 가지는 공지된 다양한 재료를 포함할 수 있다.
관통홀(630)은 안착부(610)의 중앙을 관통한다. 관통홀(630)은 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)와 연통한다. 관통홀(630)은 평면적으로 원형일 수 있으며, 이로 인해 안착 장치(600)는 평면적으로 도넛(donut) 형태를 가질 수 있다.
도 8은 도 5에 도시된 안착 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 안착 장치(600)는 원자로 압력 용기(100)의 하부와 대응하는 안착부(610)를 포함한다. 안착부(610)는 원자로 압력 용기(100)의 하부와 대응하는 계단면을 포함한다.
안착부(610)의 계단면을 형성하는 계단들의 코너(corner)들은 원자로 압력 용기(100)의 하부의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 가지는 가상선에 배치될 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 원자력 시설에서 안착 장치에 원자로 압력 용기를 안착시킨 도면이다.
다음, 도 9를 참조하면, 안착 장치(600)에 원자로 압력 용기(100)를 안착시킨다(S500).
구체적으로, 크레인(400)을 이용해 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)를 커버하는 안착 장치(600)의 안착부(610)에 원자로 압력 용기(100)의 하부를 안착시킨다.
안착 장치(600)의 안착부(610)는 원자로 압력 용기(100)의 하부와 접촉하여 원자로 압력 용기(100)를 지지한다.
안착 장치(600)가 원자로 압력 용기(100)의 하부를 지지함으로써, 원자로 압력 용기(100)가 흔들림 없이 생체 보호 콘크리트(300) 의 캐비티(310) 상에 지지된다.
도 10은 도 9에 도시된 원자력 시설에서 안착 장치에 안착된 원자로 압력 용기를 절단 장치를 이용해 일부 절단 및 해체한 도면이다.
다음, 도 10을 참조하면, 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체한다(S600).
구체적으로, 안착 장치(600)에 안착된 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체한다.
생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)를 커버하는 안착 장치(600)에 지지된 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(300) 상에 설치된 절단 장치(10)를 이용해 원자로 압력 용기(100)의 상측 부분으로부터 하측 부분으로 절단 및 해체하여 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체할 수 있다.
절단 장치(10)는 레이저 절단기 등의 커팅(cutting) 수단 및 그리퍼(gripper) 등의 그립(grip) 수단을 포함하는 엔드 이펙터(end effector)를 포함할 수 있다. 절단 장치(10)는 원자로 압력 용기(100)로부터 절단 및 해체된 압력 용기 조각(101)을 규격 사이즈의 포장 용기(20)에 수납할 수 있다. 압력 용기 조각(101)이 수납된 포장 용기(20)는 밀봉되어 원자력 설비 외부로 반출될 수 있다.
절단 장치(10)를 이용한 원자로 압력 용기(100)의 절단 및 해체는 크레인(400)이 원자로 압력 용기(100)로부터 분리된 상태로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 크레인(400)이 원자로 압력 용기(100)를 지지하는 상태로 수행될 수 있다.
다음, 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체한 후, 생체 보호 콘크리트(300)를 절단 및 해체할 수 있다.
공지된 다양한 절단 수단을 이용해 생체 보호 콘크리트(300)를 절단 및 해체할 수 있다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법은, 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)로부터 분리한 후 다른 장소로 이동시켜 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체하는 것이 아니라, 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(300)의 캐비티(310)를 커버하는 안착 장치(600)에 안착시킨 후 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체함으로써, 원자로 압력 용기(100)를 절단 및 해체하는 공간 활용이 용이하다. 이는 전체적인 원자력 시설의 해체 시간 및 해체 비용을 절감하는 요인으로서 작용된다.
즉, 생체 보호 콘크리트(300)로부터 분리된 원자로 압력 용기(100)를 용이하게 절단 및 해체하는 원자력 시설의 해체 방법이 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
원자로 압력 용기(100), 캐비티(310), 생체 보호 콘크리트(300), 안착 장치(600)

Claims (8)

  1. 원자로 압력 용기 및 상기 원자로 압력 용기가 위치하는 캐비티를 포함하는 생체 보호 콘크리트를 포함하는 원자력 시설의 해체 방법에 있어서,
    상기 원자로 압력 용기를 상기 캐비티 상에 플로팅(floating)시키는 단계;
    상기 생체 보호 콘크리트 상에 안착 장치를 위치시켜 상기 캐비티를 상기 안착 장치로 커버하는 단계;
    상기 안착 장치에 상기 원자로 압력 용기의 하부를 안착시키는 단계; 및
    상기 안착 장치에 안착된 상기 원자로 압력 용기를 절단 및 해체하는 단계
    를 포함하며,
    상기 안착 장치는,
    상기 원자로 압력 용기의 하부와 대응하는 안착부; 및
    상기 안착부의 표면에 코팅된 탄성 코팅층
    을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 안착부는 곡면을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 안착부는 계단면을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 안착 장치는 상기 안착부의 중앙을 관통하는 관통홀을 더 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 원자력 시설은 상기 원자로 압력 용기와 직접 연결된 복수의 배관들을 더 포함하며,
    상기 캐비티를 형성하는 상기 생체 보호 콘크리트의 내벽을 확장하는 단계; 및
    상기 복수의 배관들을 상기 원자로 압력 용기로부터 분리하는 단계
    를 더 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 원자력 시설은 상기 생체 보호 콘크리트 상에 위치하는 크레인(crane)을 더 포함하며,
    상기 원자로 압력 용기를 상기 캐비티 상에 플로팅(floating)시키는 단계는 상기 크레인을 이용해 상기 원자로 압력 용기를 상기 생체 보호 콘크리트로부터 인양하여 수행하는 원자력 시설의 해체 방법.
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