KR102244627B1

KR102244627B1 - 원자로의 해체 방법

Info

Publication number: KR102244627B1
Application number: KR1020190120855A
Authority: KR
Inventors: 김해웅; 박광수; 장규호; 임한솔
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-27
Also published as: KR20210038121A; KR102244627B9

Abstract

본 발명은 원자로의 해체 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 원자로 압력용기를 종래 수중 절단 해체 방식이 아닌 공기 중 현장 절단 해체 방식을 적용함에 따라 물을 투입하고 제거하는 공정을 제외할 수 있으며, 이에 따라 부수적으로 행해지는 수중 절단 해체 관련 공정 절차를 생략할 수 있어, 공정 절차가 감소되고 공정 효율이 개선되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

원자로의 해체 방법{METHOD FOR DISMANTLING REACTOR VESSEL}

본 발명은 원자로의 해체 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로 용기에 대해 공기 중 현장 해체 방식을 적용하여 해체 공정을 줄이고 경제적인 철거를 가능하게 하는 원자로의 해체 방법에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소 등의 원자로 시설에서는 운전이 종료되면 폐지 조치가 취해진다. 상기 폐지 조치는 계통제염, 핵연료 안전 저장, 해체 철거의 순으로 실시된다.

상기 해체 철거에서는 내부의 배관이나 기기류를 철거한 후에, 건물을 철거한다. 해체 철거에 있어서는 방사성 물질을 외부에 비산 시키지 않아야 되고, 해체 철거에 종사하는 작업자에의 방사능 노출을 방지할 것이 필요하다.

기기류 중에서는 원자로 압력용기의 철거가 가장 어려운데 종래에는 캐비티(Cavity) 내에 물을 채우고 노내구조물을 절단 장치에 의해 반출 및 해체한 뒤 원자로 압력 용기를 절단 장치에 의해 절단해 반출하였다.

그러나 노내구조믈을 해체한 뒤 원자로 압력용기를 해체하는 등 해체 작업의 공정수가 많아서 해체기간이 장기화하고 해체 비용도 높아지는 문제점이 유발되었다.

국내특허 등록번호:10-1754538

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원자로 용기에 대해 공기 중 현장 해체 방식을 적용하여 해체 공정을 줄이고 경제적인 철거를 가능하게 하는 원자로의 해체 방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 원자로의 해체 방법에 관한 것으로, 원자로 용기 주변부에 차폐판을 설치하는 단계;와, 상기 차폐판의 내부에 집진장치, 제염장치 및 절단장치를 설치하는 단계;와, 상기 차폐판의 내부에서 상기 원자로 용기의 상부에 차폐텐트를 설치하는 단계; 및, 상기 집진장치와 상기 차폐텐트를 연결하는 단계;를 포함하는 원자로 용기 해체 준비단계; 상기 원자로 용기의 단열재를 처리하는 제1 단열재 처리단계;와, 상기 원자로 용기의 노즐을 처리하는 노즐 처리단계; 및, 상기 원자로 용기를 조각으로 절단 해제하는 원자로 용기 절단 해체단계;를 포함하는 원자로 용기 처리단계; 및 상기 원자로 용기의 조각을 회수하고 포장하는 원자로 용기 해체 정리단계;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 해체 준비단계는, 상기 원자로 용기의 실(seal)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 해체 준비단계는, 상기 원자로 용기의 주변부에 배치된 바이오쉴드 콘크리트(bio-shield concrete)를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 단열재 처리단계는, 상기 원자로 용기의 상부 단열재를 제거하는 단계; 상기 원자로 용기의 하부헤드 단열재를 제거하는 단계; 및 상기 원자로 용기의 냉각수 노즐 단열재를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 제1 단열재 처리단계는, 상기 원자로 용기의 바디부 단열재 위치를 고정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 절단 해체단계 이후에, 상기 원자로 용기의 바디부 단열재를 절단하여 제거하는 제2 단열재 처리단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 노즐 처리단계는, 상기 절단장치를 이용하여 상기 냉각수 노즐을 절단하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 노즐 처리단계는, 상기 제염장치를 이용하여 계측노즐을 제염하는 단계; 및 상기 계측노즐을 절단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 절단 해체단계는, 상기 원자로 용기에 리깅툴 장치를 연결하는 단계; 및 상기 리깅툴 장치를 이용하여 상기 원자로 용기를 승강시키며, 상기 절단장치를 이용하여 상기 원자로 용기를 조각 절단하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 절단 해체단계는, 서포트지그를 설치하여 상기 원자로 용기의 하부헤드를 지지하는 단계; 상기 원자로 용기에 연결된 상기 리깅툴 장치를 제거하는 단계; 상기 원자로 용기의 하부헤드의 관통관을 제거하는 단계; 및 상기 절단장치를 이용하여 상기 원자로 용기의 하부헤드를 절단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 해체 정리단계는, 상기 원자로 용기의 조각을 회수하고 포장하는 단계; 상기 집진장치와 상기 차폐텐트의 연결을 해체하고 상기 차폐텐트를 제거하는 단계; 상기 차폐판의 내부에서 집진장치, 제염장치 및 절단장치를 제거하는 단계; 및 상기 원자로 용기의 주변부에서 차폐판을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기의 처리단계는, 원자로 용기의 캐비티내에서 원자로 용기를 절단 해체하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 절단장치는 와이어 쏘(wire saw) 절단기, 열적(thermal) 절단기 또는 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기는, 중앙부에는 냉각수 노즐이 배치되는 바디부가 형성되고, 상부에는 플랜지부가 형성되며, 하부에는 계측노즐이 배치되는 하부헤드가 형성되되, 상기 플랜지부와 상기 냉각수 노즐은 와이어 쏘 절단기로 절단하고, 상기 바디부와 상기 하부헤드는 열적 절단기로 절단하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기는, 상기 플랜지부, 바디부, 냉각수 노즐, 하부헤드 및 계측노즐의 외측을 감싸며 배치되는 단열재가 형성되되, 상기 단열재는 서큘러 쏘 절단기로 절단하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 바이오쉴드 콘크리트는 원자로 용기에 배치된 냉각수 노즐을 기준으로, 상부 바이오쉴드 콘크리트와 하부 바이오쉴드 콘크리트로 구획되고, 상기 원자로 용기의 주변부에 배치된 바이오쉴드 콘크리트(bio-shield concrete)를 제거하는 단계는, 상기 상부 바이오쉴드 콘크리트는 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하며, 상기 방사화 영역의 절단은 상기 방사화 영역의 배면, 측면, 하부 순서로 절단되도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 원자로 용기 해체 정리단계에서, 상기 하부 바이오쉴드 콘크리트를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 하부 바이오쉴드 콘크리트는 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 방사화 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 하부 바이오쉴드 콘크리트에서 방사화 영역의 절단은, 1단에서 N단으로 복수의 열과 행으로 천공영역을 형성하여 이루어질 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 하부 바이오쉴드 콘크리트에서 방사화 영역의 절단은, 상기 1단에서 N단까지의 각 단별로 상기 방사화 영역의 하부, 측면, 배면 순서로 절단되도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 상기 절단장치는 와이어 쏘(wire saw) 절단기와 열적(thermal) 절단기 및 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 포함하고, 상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw) 절단기로 절단되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 원자로 압력용기를 종래 수중 절단 해체 방식이 아닌 공기 중 현장 절단 해체 방식을 적용함에 따라 물을 투입하고 제거하는 공정을 제외할 수 있으며, 이에 따라 부수적으로 행해지는 수중 절단 해체 관련 공정 절차를 생략할 수 있어, 공정 절차가 감소되고 공정 효율이 개선되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명인 원자로의 해체 방법에 대한 공정순서도.
도 4는 본 발명에서 차폐판이 원자로 용기 주변부에 배치된 상태를 상부에서 바라본 도면.
도 5는 본 발명에서 차폐판이 원자로 용기 주변부에 배치된 상태를 측면에서 바라본 도면.
도 6은 본 발명에서 원자로 용기의 주변부에 배치된 격벽, 바이오쉴드 콘트리트(bio-shield concrete) 및 실(seal) 구조의 배치상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에서 원자로 용기 상부에 차폐텐트 및 절단장치가 배치되는 상태를 나타낸 도면.
도 8 내지 도 11은 본 발명인 원자로의 해체 방법에 따른 공정 순서로 원자로 용기를 해체하는 과정을 나타낸 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에서 바이오쉴드 콘크리트를 해제하는 방식을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 원자로의 해체 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명인 원자로 용기(10)의 해체 방법에 대한 공정순서도이고, 도 4는 본 발명에서 차폐판(100)이 원자로 용기(10) 주변부에 배치된 상태를 상부에서 바라본 도면이며, 도 5는 본 발명에서 차폐판(100)이 원자로 용기(10) 주변부에 배치된 상태를 측면에서 바라본 도면이고, 도 6은 본 발명에서 원자로 용기(10)의 주변부에 배치된 격벽, 바이오쉴드 콘트리트(bio-shield concrete) 및 실(seal) 구조의 배치상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에서 원자로 용기(10) 상부에 차폐텐트(400) 및 절단장치(300)가 배치되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 8 내지 도 11은 본 발명인 원자로 용기(10)의 해체 방법에 따른 공정 순서로 원자로 용기(10)를 해체하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 12a 및 도 12b는 본 발명에서 바이오쉴드 콘크리트를 해제하는 방식을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3를 참고하면, 본 발명인 원자로 용기(10)의 해체 방법은 크게 원자로 용기(10) 해체 준비단계(S100), 원자로 용기(10) 처리단계(S200) 및 원자로 용기(10) 해체 정리단계(S300)로 구성될 수 있으며, 각각 세부단계를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 특징 중의 하나는, 종래에는 캐비티에서 원자로 용기를 인양하여 별도의 구획된 수중 공간에서 원자로 용기의 절단 해체 작업을 진행하였으나, 본 발명은 공기 중에서 해체 작업을 진행하므로, 캐비티(9) 내에서 원자로 용기(10)를 바로 절단 해체할 수 있다는 점이다.

이는 수중 공간을 형성하는 공정, 원자로 용기를 인양하는 공정 등을 생략할 수 있어 해체 작업의 소요시간을 절약하고, 공정에 소요되는 비용을 절감하는 등의 효과를 기대할 수 있다.

우선 원자로 용기(10) 해체 준비단계(S100)는, 원자로 용기(10) 주변부에 차폐판(100)을 설치하는 단계(S101)와, 상기 차폐판(100)의 내부에 집진장치(200), 제염장치(미도시) 및 절단장치(300)를 설치하는 단계(S102)와, 상기 차폐판(100)의 내부에서 상기 원자로 용기(10)의 상부에 차폐텐트(400)를 설치하는 단계(S103)와, 상기 집진장치(200)와 상기 차폐텐트(400)를 연결하는 단계(S104)와, 상기 원자로 용기(10)의 실(seal)을 제거하는 단계(S105) 및, 상기 원자로 용기(10) 주변부의 바이오쉴드 콘크리트(bio-shield concrete)를 제거하는 단계(S106)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원자로 용기(10) 주변부에 차폐판(100)을 설치하는 단계(S101)는, 도 4를 참고하면, 원자로 용기(10)의 캐비티(9)를 포함하여 해체 작업 영역을 형성하는 차폐판(100)을 설치하는 단계일 수 있다. 원자로 용기(10)는 고농도의 방사성 물질을 노출하므로 해체 작업 영역 이외의 외부로 방사성 물질이 유출되는 것을 차단하기 위해 차폐판(100)을 설치한다.

그리고 도 5를 참고하면, 차폐판(100)을 설치하여 원자로 용기(10)의 캐비티(9)를 포함하여 해체 작업 영역을 형성한 상태를 확인할 수 있다. 도 5에서는 차폐판(100)이 원자로 용기(10)의 상부로 일정 높이를 가지며 형성되어 있어, 원자로 용기(10)의 상부에 배치되는 각종 장치의 해체 작업 영역에서의 배치공간을 확보할 수 있다.

다음 상기 차폐판(100)의 내부에 집진장치(200), 제염장치(미도시) 및 절단장치(300)를 설치하는 단계(S102)는, 도 4,5를 참고하면, 차폐판(100)의 내부에서 원자로 용기(10)의 캐비티(9)의 측부에 일정 공간(H)이 형성되어 있고, 이 일정 공간(H)에 집진장치(200)가 배치될 수 있다.

종래에는 원자로 용기(10)의 내부 구조물을 인양하여 이 일정 공간(H)에 방수벽을 설치하여 수중 해체 작업을 진행하였으나, 본 발명은 공기 중 절단 해체 방식을 적용하므로, 이 일정 공간에 집진장치(200)를 설치할 수 있다.

그리고 도면으로 도시하지는 않았으나, 일반적으로 알려진 제염장치(미도시)가 차폐판(100)의 내부에 설치되고 원자로 용기(10)에 남아있는 방사성 물질을 제염하게 된다.

또한 상기 절단장치(300)는 차폐판(100)의 내부에서 원자로 용기(10)의 상부에 배치될 수 있다. 도 8를 참고하면, 절단장치(300)가 원자로 용기(10)의 상부에 배치되어 절단 작업이 준비된 상태를 확인할 수 있다.

다음 상기 차폐판(100)의 내부에서 상기 원자로 용기(10)의 상부에 차폐텐트(400)를 설치하는 단계(S103)와 상기 집진장치(200)와 상기 차폐텐트(400)를 연결하는 단계(S104)는, 도 8를 참고하면, 원자로 용기(10)의 상부에서 원자로 용기(10) 및 절단장치(300)를 감싸면서 차폐텐트(400)가 설치될 수 있다.

공기 중 현장 절단 해체 작업은 수중 작업에 비해 절단과정에서 미세조각 이물질이 다량 발생할 수 있으며, 이는 공기 중으로 퍼져 대기에 방사성 물질 오염을 일으킬 수 있다. 따라서 작업 중에 절단 미세조각 이물질 및 방사성 물질이 대기 중으로 유출되지 않도록 공기 중 절단 작업이 행해지는 영역을 차폐텐트(400)로 밀폐하게 된다.

여기서 상기 집진장치(200)는 상기 차폐텐트(400)와 연결될 수 있으며, 해체 작업 중 발생되는 다량의 절단 미세조각 이물질을 집진장치(200)를 이용하여 흡입하여 별도로 안전하게 제거할 수 있다.

다음 상기 원자로 용기(10)의 실(2;seal)을 제거하는 단계(S105) 및 상기 원자로 용기(10) 주변부의 바이오쉴드 콘크리트(5;bio-shield concrete)를 제거하는 단계(S106)는, 도 6를 참고하면, 원자로 용기(10)의 해체작업에 앞서, 작업을 원활하게 하기 위해 원자로 용기(10)를 밀봉하고 있는 실링커버(4;sealing cover) 및 실엣지(3;seal edge)를 제거하고, 이후 방사성 물질의 노출을 방지하기 위해 원자로 용기(10)의 주변을 따라 이격되어 설치되어 있던 바이오쉴드 콘크리트(6)를 제거하는 단계일 수 있다.

이제 상술한 원자로 용기(10) 해체 준비공정이 완료되면, 본격적으로 원자로 용기(10)를 절단 해체하는 공정으로 진행하게 된다.

다음으로, 상기 원자로 용기(10) 처리단계(S200)는, 상기 원자로 용기(10)의 단열재를 처리하는 제1 단열재 처리단계(S210)와, 상기 원자로 용기(10)의 노즐을 처리하는 노즐 처리단계(S220)와, 상기 원자로 용기(10)를 조각으로 절단 해제하는 원자로 용기(10) 절단 해체단계(S230) 및, 상기 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77)를 절단하여 제거하는 제2 단열재 처리단계(S240)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선 상기 제1 단열재 처리단계(S210)는, 도 8 및 도 9를 참고하면, 1차적으로 상기 원자로 용기(10)를 감싸고 있는 단열재를 처리하는 단계로서, 상기 원자로 용기(10)의 상부 단열재(71)를 제거하는 단계(S211)와, 상기 원자로 용기(10)의 하부헤드 단열재(75)를 제거하는 단계(S212)와, 상기 원자로 용기(10)의 냉각수 노즐 단열재(73)를 제거하는 단계(S213) 및, 상기 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77) 위치를 고정하는 단계(S214)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원자로 용기(10)는 단열재로 감싸져 있으며, 원자로 용기(10)를 원활하게 절단 해체하기 위해 원자로 용기(10)를 감싸고 있는 단열재를 제거해야 한다. 본 발명에서는 리깅툴(rigging tool) 장치원자로 용기(10)를 원활하게 들어올리면서 절단 해체하기 위해, 우선 원자로 용기(10)의 상부 단열재(71)를 제거한다. 그리고 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)에 배치된 계측노즐(40)을 원활하게 제거하기 위해 우선 하부헤드 단열재(75)를 제거한다. 또한 냉각수 노즐(20)을 원활히 제거하기 위해, 우선 냉각수 노즐 단열재(73)를 제거하게 된다.

여기서 제1 단열재 처리단계(S210)에서는 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77)는 제거하지 않고 위치를 고정해 둘 수 있다. 원자로 용기(10)는 리깅툴 장치(700)를 이용하여 들어올리면서 절단 해체하므로, 원자로 용기(10)를 들어올리며 절단 해체 후에, 위치가 고정되어 남아 있는 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77)를 절단장치(300)를 이용하여 절단할 수 있다.

다음 상기 노즐 처리단계(S220)는, 도 7 내지 도 9를 참고하면, 상기 절단장치(300)를 이용하여 상기 냉각수 노즐(20)을 절단하는 단계(S221)와, 상기 제염장치를 이용하여 계측노즐(40)을 제염하는 단계(S222) 및, 상기 계측노즐(40)을 절단하는 단계(S223)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선 냉각수 노즐(20) 절단단계(S221)는, 원자로 용기(10)의 상부에 배치된 절단장치(300)를 이용하여 원자로 용기(10)의 냉각수 노즐(20)을 절단하는 단계일 수 있다. 절단장치(300)의 절단기가 원자로 용기(10)의 상부에서 회전하거나 또는 상하방향으로 움직이면서 냉각수 노즐(20)을 절단하게 된다.

이때 본 발명에서 도 9에 게시된 것과 같이 냉각수 노즐(20)의 M 부위에서 절단하게 된다. 종래에는 냉각수 노즐(20)의 N 부위에서 절단하였으나, 냉각수 노즐(20)의 M 부위에서 절단하더라도 도 7에 게시된 것과 같이, 원자로 용기(10)를 둘러싸고 있는 격벽(5)이 냉각수 노즐(20) 부위의 상부를 개방하고 있어, 리깅툴 장치(700)를 이용하여 원자로 용기(10)를 들어올리는데 냉각수 노즐(20)이 방해를 하지 않는다. 냉각수 노즐(20)의 M 부위에서 절단하므로, 냉각수 노즐(20)이 절단되더라도 원자로 용기(10)가 안정적으로 지지될 수 있도록, 지지블록이 냉각수 노즐(20)의 하단에 배치될 수 있다.

다음 계측노즐(40)을 제염하는 단계(S222)는, 계측노즐(40)을 절단하여 제거하기 전에 계측노즐(40)에 오염된 방사성 물질을 제염장치(미도시)를 이용하여 제거하는 단계일 수 있다. 그리고 계측노즐(40) 절단단계(S223)는, 제염 처리가 완료된 후 원자로 용기(10)를 리프팅하며 제거하기 전에 계측노즐(40)을 우선 절단하여 제거하는 단계일 수 있다. 도 8 및 도 9를 참고하면, 계측노즐(40)이 절단된 상태를 확인할 수 있다. 여기서 계측노즐(40)은 ICI노즐(In Core Instrumentation nozzle)을 의미할 수 있다.

다음 원자로 용기(10) 절단 해체단계(S230)는, 도 10 및 도 11를 참고하면, 상기 원자로 용기(10)에 리깅툴 장치(700)를 연결하는 단계(S231)와, 상기 리깅툴 장치(700)를 이용하여 상기 원자로 용기(10)를 승강시키며, 상기 절단장치(300)를 이용하여 상기 원자로 용기(10)를 조각(P) 절단하는 단계(S232)와, 서포트지그(600)를 설치하여 상기 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)를 지지하는 단계(S233)와, 상기 원자로 용기(10)에 연결된 상기 리깅툴 장치(700)를 제거하는 단계(S234)와, 상기 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)의 관통관(50)을 제거하는 단계(S235) 및, 상기 절단장치(300)를 이용하여 상기 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)를 절단하는 단계(S236)를 포함하여 구성될 수 있다.

원자로 용기(10)를 절단 해체하기 위해, 상기 리깅툴 장치(700)를 원자로 용기(10) 내부에 연결부(30)를 형성하여 연결한다. 크레인(미도시)를 이용하여 리깅툴 장치(700)를 상승시켜 원자로 용기(10)가 일체로 상승되도록 한다.

그리고 일정 간격으로 상승을 정지시키고, 절단장치(300)를 이용하여 원자로 용기(10)를 상부에서 하부로 절단하며 조각(P) 해체 작업을 수행한다. 이때 발생되는 원자로 용기(10)의 조각(P)은 그리퍼(500)를 이용하여 이송하고 안전하게 포장하여 제거하도록 한다.

원자로 용기(10)의 상부, 냉각수 노즐(20) 부위, 바디부에 대한 절단 작업이 어느 정도 완료되면, 도 11에 게시된 것과 같이 원자로 용기(10) 하부헤드(60)에 대한 절단 해체 작업을 수행한다.

우선 격벽(5)의 상부에 서포트지그(600)를 설치하여 리깅툴 장치(700)로 들어올린 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)를 지지한다. 그리고 원자로 용기(10)에 연결된 리깅툴 장치(700)를 제거하고, 하부헤드(60)에 설치된 관통관(50)을 제거한다. 여기서 관통관(50)은 BMI노즐(Bottom Mounted Instrumentation nozzle)을 의미할 수 있다.

다음 상기 절단장치(300)를 이용하여 원자로 용기(10)의 하부헤드(60)를 절단하며 조각 해체하게 된다. 하부헤드(60)의 조각들은 그리퍼(500)를 이용하여 이송하고 안전하게 포장하여 제거한다.

이때 상기 제2 단열재 처리단계(S240)는, 상기 원자로 용기(10) 절단 해체단계 이후에, 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77)를 절단하여 제거하는 단계일 수 있다. 도 11를 참고하면, 원자로 용기(10)의 하부헤드(60) 절단 해체 작업이 완료되면, 절단장치(300)를 하강시켜 제1 단열재 처리단계에서 위치 고정한 원자로 용기(10)의 바디부 단열재(77)를 절단하여 제거하게 된다.

상술한 공정순서에 따라 전체 원자로 용기(10)를 절단 해체하여 안정하게 포장하게 된다. 여기서 본 발명은 수중 작업이 아니라 공기 중 현장 작업을 통해 원자로 용기(10)를 해체하므로, 수중 작업과 관련된 공정을 줄일 수 있어, 작업효율은 높아지게 된다.

다음으로 원자로 용기(10) 해체 정리단계(S300)는, 상기 원자로 용기의 조각(P)을 회수하고 포장하는 단계(S301)와, 상기 집진장치(200)와 상기 차폐텐트(400)의 연결을 해체하고 상기 차폐텐트(400)를 제거하는 단계(S302)와, 상기 차폐판(100)의 내부에서 집진장치(200), 제염장치 및 절단장치(300)를 제거하는 단계(S303) 및, 상기 원자로 용기(10)의 주변부에서 차폐판(100)을 제거하는 단계(S304)를 포함하여 구성될 수 있다.

원자로 용기(10)의 해체 작업이 완료되면, 집진장치(200)와 차폐텐트(400)의 연결을 해체하고 차폐텐트(400)를 제거한다. 그리고 차폐판(100)의 내부에서 집진장치(200), 제염장치 및 절단장치(300)를 제거하고, 원자로 용기(10)의 주변부에서 차폐판(100)을 제거할 수 있다. 필요시 작업현장 주변에 대해 제염작업을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에서 적용되는 절단장치(300)는 와이어 쏘(wire saw) 절단기, 열적(thermal) 절단기 또는 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 포함하여 구성될 수 있다.

와이어 쏘 절단기는 다이아몬드 와이어를 이용하여 대상물을 절단하는 장치일 수 있으며, 열적 절단기는 열선, 화염, 레이저 등을 이용하여 대상물을 녹여서 절단하는 장치일 수 있으며, 서큘러 쏘 절단기는 원판형 회전날을 이용하여 대상물을 절단하는 장치일 수 있다. 특히 서큘러 쏘 절단기는 대상물에 대해 수평방향 또는 수직방향으로 배치되는 복수개의 절단기로 구성될 수 있다.

여기서 도 5를 참고하면, 상기 원자로 용기(10)는 중앙부에는 냉각수 노즐(20)이 배치되는 바디부(13)가 형성되고, 상부에는 플랜지부(11)가 형성되며, 하부에는 계측노즐(40)이 배치되는 하부헤드(60)가 형성되게 구성될 수 있다.

그리고 본 발명에서 상기 절단장치(300)는 와이어 쏘(wire saw) 절단기, 열적(thermal) 절단기 또는 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 모두 포함하고 있음에 따라, 상기 플랜지부(11)와 상기 냉각수 노즐(20)은 와이어 쏘 절단기로 절단하고, 상기 바디부(13)와 상기 하부헤드(60)는 열적 절단기로 절단하도록 구성될 수 있다.

상기 플랜지부(11)는 와이어 쏘 절단기를 이용하여 복수회의 측면절단을 실행하여 복수의 구획으로 나누고, 다음 하부 절단을 실행하여 복수의 해체된 조각을 회수하는 방식이 공정상 유리할 수 있다. 그리고 냉각수 노즐(20)은 와이어 쏘 절단기를 하방향으로 이동시키는 간단한 조작을 통해 간편하게 절단할 수 있어, 와이어 쏘 절단기를 선택하는 것이 유리하다.

특히 상기 플랜지부(11)와 상기 냉각수 노즐(20)이 배치되는 부분은 공간이 좁으므로, 열적 절단기나 서큘러 쏘 절단기를 조작하기에는 불리할 수 있어, 와이어 쏘 절단기를 선택하는 것이 절단공정상 유리할 수 있다.

다음 상기 바디부(13)와 상기 하부헤드(60)는 천천히 들어 올리면서 절단하게 되고, 이때 해체 조각이 구획되는 부분이 상당히 많으므로, 기계적 절단을 실행하는 경우 미세먼지, 방사성 물질 등의 많은 절단 이물질이 발생할 수 있다.

따라서 열적 절단기를 사용하여 상기 바디부(13)와 상기 하부헤드(60)를 절단하는 것이 이물질 발생을 최소화하는데 유리할 수 있다.

또한 상기 원자로 용기(10)는, 상기 플랜지부(11), 바디부(13), 냉각수 노즐(20), 하부헤드(60) 및 계측노즐의 외측을 감싸며 배치되는 단열재(71,73,75,77)가 형성되어 있으며, 이때 상기 단열재(71,73,75,77)는 서큘러 쏘 절단기로 절단하도록 구성될 수 있다.

상기 단열재(71,73,75,77)는 원자로 용기(10)의 외부를 감싸고 있으므로, 상기 단열재(71,73,75,77)의 외측에서 작업하는 것은 용이하나, 상기 단열재(71,73,75,77)의 내측에는 원자로 용기(10)에 접하고 있어, 작업하는 것이 용이하지 않다. 따라서 서큘러 쏘 절단기를 이용하여 상기 단열재(71,73,75,77)의 외측에서 기계적 절단을 실행하여 작업공정이 선택될 수 있다.

한편, 도 7, 도 8, 도 12a 및 도 12b를 참고하면, 본 발명의 원자로 해체공정에 포함되는 바이오쉴드 해체공정이 개시되어 있다.

본 발명에서 상기 바이오쉴드 콘크리트(6)는 원자로 용기(10)에 배치된 냉각수 노즐(20)을 기준으로, 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)와 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)로 구획될 수 있다.

이에 따라 본 발명인 원자로의 해체방법에 있어서, 상기 원자로 용기(10)의 주변부에 배치된 바이오쉴드 콘크리트(6;bio-shield concrete)를 제거하는 단계는, 상기 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)는 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하며, 상기 방사화 영역의 절단은 상기 방사화 영역의 배면(6a), 측면(6b), 하부(6c) 순서로 절단하는 공정이 추가될 수 있다. 여기서 방사화 영역은 방사능 물질에 오염된 부분을 의미할 수 있다.

도 7 및 도 8를 참고하면, 작업자는 상기 원자로 용기(10)의 냉각수 노즐(20)을 노출시키기 위해 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)의 일부를 절단할 수 있다. 이때 절단작업은 배면(6a), 측면(6b), 하부(6c)를 절단해야 하므로, 작업용이성을 고려하여 와이어 쏘 절단기가 사용될 수 있다.

본 발명에서는 작업자는 우선 와이어 쏘 절단기를 이용하여 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)의 배면(6a)을 절단한다. 그리고 와이어 쏘 절단기를 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)의 측면(6b)에서 하방향으로 이동시켜 절단한다. 이때 측면(6b) 절단을 복수의 구획으로 나눠 진행할 수 있으며, 최종 측면(6b) 절단에서는 와이어 쏘 절단기는 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)의 하부(6c)에 위치하게 된다. 다음 작업자는 와이어 쏘 절단기를 하면을 따라 이동시키며 절단하게 된다. 이후 각 해체 조각을 회수하고 포장하여 마무리하게 된다.

다음으로, 도 12a 및 도 12b를 참고하면, 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)에 대한 절단 공정이 개시되어 있다.

본 발명에서 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 절단공정은 원자로 용기(10) 해체 정리단계에서 진행될 수 있다. 본 발명에서는 원자로 용기(10)의 절단 공정을 캐비티(9) 내부에서 진행하므로, 원자로 용기(10)가 완전히 절단 해체하고 캐비티(9) 내에서 반출한 이후에 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)에 대한 절단공정을 진행할 수 있다. 따라서 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 절단공정은 원자로 용기(10) 해체 정리단계에서 진행될 수 있다.

물론 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 원자로 용기(10)를 해체 전에 들어올리고, 상부/하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)에 대한 전반적인 해체를 우선 완료하고, 원자로 용기(10)의 해체 절단 작업을 진행할 수도 있다.

상기 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)에서 방사화 영역의 절단은, 1단에서 N단으로 복수의 열과 행으로 천공영역(6-3)을 형성하여 이루어질 수 있다.

즉 작업자는 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)에서 방사화 영역을 복수의 열과 행으로 소정 간격으로 구획하고, 각 구획된 지점에 천공영역(6-3)을 형성한다. 그리고 천공영역(6-3)을 기준으로 와이어 쏘 절단기를 이용하여 절단공정을 진행할 수 있다.

이때 작업자는 천공영역(6-3)을 기준으로 하여, 와이어 쏘 절단기를 이용하여 구획된 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 하부(6d)부터 절단 공정을 실행한다. 이는 상부 바이오쉴드 콘크리트(6-1)와 같이 배면(6f) 절단 공정부터 진행하는 것이 용이하지 않기 때문이다. 따라서 천공영역(6-3)을 기준으로 하여 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 하부(6d)부터 절단하고, 이후 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 측면(6e) 절단공정을 역시 복수의 열과 행으로 배치된 천공영역(6-3)을 기준으로 실행한다.

그리고 마지막으로 역시 천공영역(6-3)을 기준으로 각각 하부(6d) 및 측면(6e)이 절단되어 있는 하부 바이오쉴드 콘크리트(6-2)의 배면(6f)을 상방향에서 하방향으로 와이어 쏘 절단기를 이동시켜 절단공정을 실행한다.

절단공정이 마무리되면, 복수의 열과 행으로 형성된 천공영역(6-3)을 기준으로 절단된 복수개의 조각들이 형성되고, 이는 회수 및 포장되어 반출된다.

본 발명에서의 바이오쉴드 콘크리트 절단공정은 상술한 공정순서를 따라 작업시간을 절약하고 작업비용 및 부하를 절감할 수 있게 된다.

이상의 사항은 원자로의 해체 방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

2:실 3;실엣지
4:실링커버 5:격벽
6:바이오쉴드 콘크리트 6-1:상부 바이오쉴드 콘크리트
6a,6b,6c:상부 바이외쉴드 콘크리트의 배면, 측면, 하부
6-2:하부 바이오쉴드 콘크리트 6-3:천공영역
6d,6e,6f:상부 바이외쉴드 콘크리트의 하부, 측면, 배면
7:지지블록 9:캐비티(cavity)
10:원자로 용기 11:플랜지부
13:바디부
20:냉각수 노즐 30:연결부
40:계측 노즐(ICI;In Core Instrumentation nozzle)
50:관통관(BMI;Bottom Mounted Instrumentation nozzle)
60:하부헤드
71:상부 단열재 73:냉각수 노즐 단열재
75:하부헤드 단열재 77:바디부 단열재
100:차폐판 200:집진장치
300:절단장치 400;차폐텐트
500:그리퍼(gripper) 600;서포트지그
700:리깅툴(rigging tool)장치
P:원자로 용기 조각

Claims

원자로 용기 주변부에 차폐판을 설치하는 단계;와, 상기 차폐판의 내부에 집진장치, 제염장치 및 절단장치를 설치하는 단계;와, 상기 차폐판의 내부에서 상기 원자로 용기의 상부와 상기 절단장치의 상부에 차폐텐트를 설치하는 단계; 및, 상기 집진장치와 상기 차폐텐트를 연결하는 단계;를 포함하는 원자로 용기 해체 준비단계;
상기 원자로 용기의 단열재를 처리하는 제1 단열재 처리단계;와, 상기 원자로 용기의 노즐을 처리하는 노즐 처리단계; 및, 상기 원자로 용기를 조각으로 절단 해제하는 원자로 용기 절단 해체단계;를 포함하는 원자로 용기 처리단계; 및
상기 원자로 용기의 조각을 회수하고 포장하는 원자로 용기 해체 정리단계;
를 포함하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 원자로 용기 해체 준비단계는,
상기 원자로 용기의 실(seal)을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제2항에 있어서,
상기 원자로 용기 해체 준비단계는,
상기 원자로 용기의 주변부에 배치된 바이오쉴드 콘크리트(bio-shield concrete)를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단열재 처리단계는,
상기 원자로 용기의 상부 단열재를 제거하는 단계;
상기 원자로 용기의 하부헤드 단열재를 제거하는 단계; 및
상기 원자로 용기의 냉각수 노즐 단열재를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 단열재 처리단계는,
상기 원자로 용기의 바디부 단열재 위치를 고정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제5항에 있어서,
상기 원자로 용기 절단 해체단계 이후에, 상기 원자로 용기의 바디부 단열재를 절단하여 제거하는 제2 단열재 처리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 노즐 처리단계는,
상기 절단장치를 이용하여 냉각수 노즐을 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제7항에 있어서,
상기 노즐 처리단계는,
상기 제염장치를 이용하여 계측노즐을 제염하는 단계; 및
상기 계측노즐을 절단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 원자로 용기 절단 해체단계는,
상기 원자로 용기에 리깅툴 장치를 연결하는 단계; 및
상기 리깅툴 장치를 이용하여 상기 원자로 용기를 승강시키며, 상기 절단장치를 이용하여 상기 원자로 용기를 조각 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제9항에 있어서,
상기 원자로 용기 절단 해체단계는,
서포트지그를 설치하여 상기 원자로 용기의 하부헤드를 지지하는 단계;
상기 원자로 용기에 연결된 상기 리깅툴 장치를 제거하는 단계;
상기 원자로 용기의 하부헤드의 관통관을 제거하는 단계; 및
상기 절단장치를 이용하여 상기 원자로 용기의 하부헤드를 절단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 원자로 용기 해체 정리단계는,
상기 원자로 용기의 조각을 회수하고 포장하는 단계;
상기 집진장치와 상기 차폐텐트의 연결을 해체하고 상기 차폐텐트를 제거하는 단계;
상기 차폐판의 내부에서 집진장치, 제염장치 및 절단장치를 제거하는 단계; 및
상기 원자로 용기의 주변부에서 차폐판을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 원자로 용기의 처리단계는, 원자로 용기의 캐비티내에서 원자로 용기를 절단 해체하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제1항에 있어서,
상기 절단장치는 와이어 쏘(wire saw) 절단기, 열적(thermal) 절단기 또는 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제13항에 있어서,
상기 원자로 용기는, 중앙부에는 냉각수 노즐이 배치되는 바디부가 형성되고, 상부에는 플랜지부가 형성되며, 하부에는 계측노즐이 배치되는 하부헤드가 형성되되,
상기 플랜지부와 상기 냉각수 노즐은 와이어 쏘 절단기로 절단하고, 상기 바디부와 상기 하부헤드는 열적 절단기로 절단하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제14항에 있어서,
상기 원자로 용기는, 상기 플랜지부, 바디부, 냉각수 노즐, 하부헤드 및 계측노즐의 외측을 감싸며 배치되는 단열재가 형성되되,
상기 단열재는 서큘러 쏘 절단기로 절단하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제3항에 있어서,
상기 바이오쉴드 콘크리트는 원자로 용기에 배치된 냉각수 노즐을 기준으로, 상부 바이오쉴드 콘크리트와 하부 바이오쉴드 콘크리트로 구획되고,
상기 원자로 용기의 주변부에 배치된 바이오쉴드 콘크리트(bio-shield concrete)를 제거하는 단계는,
상기 상부 바이오쉴드 콘크리트는 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하며,
상기 방사화 영역의 절단은 상기 방사화 영역의 배면, 측면, 하부 순서로 절단되는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제16항에 있어서,
상기 원자로 용기 해체 정리단계에서, 상기 하부 바이오쉴드 콘크리트를 제거하는 단계를 포함하되,
상기 하부 바이오쉴드 콘크리트는 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고,
상기 방사화 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제17항에 있어서,
상기 하부 바이오쉴드 콘크리트에서 방사화 영역의 절단은, 1단에서 N단으로 복수의 열과 행으로 천공영역을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제18항에 있어서,
상기 하부 바이오쉴드 콘크리트에서 방사화 영역의 절단은, 상기 1단에서 N단까지의 각 단별로 상기 방사화 영역의 하부, 측면, 배면 순서로 절단되는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.
제19항에 있어서,
상기 절단장치는 와이어 쏘(wire saw) 절단기와 열적(thermal) 절단기 및 서큘러 쏘(circular saw) 절단기를 포함하고,
상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw) 절단기로 절단되는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체방법.