KR102403272B1 - 폐 원자로 구조물의 해체방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부가 빈 원자로 격납 건물의 측벽 상에서 원주방향을 따라서 서로 이격 배치되는 적어도 세 개의 기둥부가 남겨질 영역을 설정하는 기둥부 설정단계; 각 상기 기둥부 및 각 상기 기둥부의 상부를 모두 연결하는 돔부를 제외하고, 상기 기둥부 사이로 구분되는 제1영역 내지 제3영역을 단계적으로 절단하여 제거하는 측벽 제거단계; 및 상기 측벽 제거단계 이후, 상기 세 개의 기둥부 중 하나인 제1기둥을 제거하여 나머지 기둥과 돔부를 전도시키는 전도단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법을 제공한다.

Description

폐 원자로 구조물의 해체방법{A dismantlement method of a closed reactor building}

본 발명은 폐 원자로 구조물의 해체방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대규모의 구조물로 이루어진 예컨대 원자로 격납건물과 같은 폐 원자로 구조물의 해체방법에 관한 것이다.

일반적으로, 원자로 격납건물(containment building)은 원자력 발전소에서 원자력발전소의 주 기기인 핵 반응조와 증기발생기 등을 내부에 수납하는 밀폐 건물이다.

이러한 원자로 격납건물 라이너 플레이트 건설 시 지상에서 조각들로 이루어진 플레이트(Plate) 조각들을 정반에서 조립 완성하여 2단 내지 3단 완성 후 시공현장에 인양 설치를 하게 된다.

기존 시공 방법으로 이러한 과정 중에 완성된 라이너 플레이트 조립체는 인양 툴을 라이너 플레이트의 주의에 용접하고, 대용량 크레인으로 현장에 인양하여 설치하게 된다.

이후에 하단에 미리 시공된 라이너 플레이트와 새로 인용하여 설치한 라이터 플레이트를 현장에서 용접한 후, 인양을 위해 설치되었던 인양 툴들은 절단 작업을 통해 제거하게 된다.

한편, 이러한 원전을 해체하는 작업은 제염(오염 제거)과 구조물 철거로 구분할 수 있다. 제염은 특정 시설이나 지역의 방사성 물질을 제거하거나 감소시키는 과정이다. 기계와 화학적인 방법을 동원한 다양한 기술을 적용한다. 이러한 제염 작업이 끝나면 구조물 철거를 진행한다. 원전 시설 내부는 높은 방사선으로 인해 작업자의 접근이 사실상 불가능하다. 로봇을 활용한 원격 해체 시스템이 요구된다. 이후, 해체가 완료된 부지는 원래의 자연 상태로 되돌리기 위한 복원 작업 등 사후 관리로 마무리 된다.

종래의 기술에 따른 원자로 격납건물 해체 작업은 격납건물의 절단대상 부위에 와이어 로프를 감고, 와이어 로프를 구동시켜 원전 구조물을 절단하는 방법으로 진행된다. 즉, 종래의 해체 작업은 다이아몬드 와이어 쏘, 자주식 구동장치, 집진커버, 분진수거통, 자주식 집진장치 및 음압장치가 유기적으로 결합되어 이루어진다.

그러나, 종래의 원자로 격납건물 해체방법은 구조물의 원주방향을 따라서 설정 높이만큼 절단한 후, 유압잭을 이용하여 절단된 설정 높이만큼 구조물을 하강시키는 것을 반복하여 하단부부터 선차적으로 절단 해체하는 방법으로 이루어지기 때문에 많은 시간이 소요되고, 이에 따른 해체 비용이 현저하게 증가하는 문제점이 지적되고 있다.

한국등록특허공보 제10-2144080호(2020.08.06 등록)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 사용기한이 지난 원자로 격납건물의 일부 측벽을 제거하고, 나머지 일부 측벽을 폭파에 의해 전도시켜 해체할 수 있는 폐 원자로 구조물의 해체방법을 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은 내부가 빈 원자로 격납 건물의 측벽 상에서 원주방향을 따라서 서로 이격 배치되는 적어도 세 개의 기둥부가 남겨질 영역을 설정하는 기둥부 설정단계; 각 상기 기둥부 및 각 상기 기둥부의 상부를 모두 연결하는 돔부를 제외하고, 상기 기둥부 사이로 구분되는 제1영역 내지 제3영역을 단계적으로 절단하여 제거하는 측벽 제거단계; 및 상기 측벽 제거단계 이후, 상기 세 개의 기둥부 중 하나인 제1기둥을 제거하여 나머지 기둥과 돔부를 전도시키는 전도단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법을 제공한다.

상기 폐 원자로 구조물의 해체방법은 상기 전도단계 보다 선행되며, 상기 제1기둥의 밑단을 일부 제거한 제1제거영역에 서포터를 설치하는 단계와, 상기 제1기둥의 상단과 돔부 사이를 절개하는 단계를 포함하는 제1기둥 전처리 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측벽 제거단계는 상기 제1기둥 내지 제3기둥의 각 일 측면과 면접하는 밑단을 일부 제거하여 제2제거영역을 형성하는 단계와, 상기 제2제거영역 내부에 제1지지단을 설치하는 단계와, 상기 제2제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단한 제1블록을 가공하는 단계와, 상기 원자로 격납 건물 내부에서 상기 제1블록을 외부 방향으로 가압하여 상기 제1지지단 상에서 상기 제1블록이 슬라이딩 배출시키는 제1가압단계를 포함하는 제1블록 제거단계를 포함할 수 있다.

상기 측벽 제거단계는 상기 제1블록 제거단계 이후, 상기 제1블록의 일 측면에 면접하는 밑단을 일부 제거하여 제3제거영역을 형성하는 단계와, 상기 제3제거영역 내부에 제2지지단을 설치하는 단계와, 상기 제3제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단한 제2블록을 가공하는 단계와, 상기 원자로 격납 건물 내부에서 상기 제2블록을 외부 방향으로 가압하여 상기 제2지지단 상에서 상기 제2블록을 슬라이딩 배출시키는 제2가압단계를 포함하는 제2블록 제거단계를 포함하고, 상기 제1영역 내지 제3영역을 모두 제거할 때까지 상기 제2블록 제거단계를 반복될 수 있다.

상기 제1지지단 및 제2지지단은 지면으로부터 각 상기 블록의 저면 사이의 높이로 이루어지는 지지대와, 상기 지지대 상면에서 외측 방향으로 적어도 일부 높이가 낮아지도록 형성된 경사면과, 상기 경사면 상에 배치되며, 적어도 마찰계수 0.3 이하로 이루어진 미끄럼판과, 상기 미끄럼판 상면에 형성된 마찰 감소층을 포함할 수 있다.

상기 미끄럼판은 경사면 상에서 상기 원자로 격납 건물의 내부 중심을 기준으로 상기 제2제거영역에서 법선 방향으로 배치되거나, 또는 상기 제3제거영역에서 법선 방향과 상기 제2제거영역 방향 사이의 각도로 배치될 수 있다.

상기 측벽 제거단계는 상기 제1블록을 가공하는 단계 또는 제2블록을 가공하는 단계 이전에 상기 제1지지단 또는 제2지지단에 인접하여 유압잭을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전도단계는 상기 서포터를 폭파하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법에 의하면,

첫째, 원자로 격납 건물의 수직방향을 따라서 측벽을 제거하기 때문에 원자로 격납 건물의 측벽을 수평방향을 따라서 단계적으로 제거하는 방식에 비하여 안전한 작업이 가능하고,

둘째, 기둥부를 중심으로 구획된 각 영역을 동시에 제거할 수 있어 공사기간을 월등히 단축시킬 수 있으며,

셋째, 지지단 상에서 블록의 슬라이딩 이송 방향을 소정 각도로 틀어서 보다 수월하면서도 안전한 블록의 전도가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법을 통하여 해체할 원자로 격납건물을 도시하는 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 원자로 격납건물의 수평방향 절단과정을 도시하는 사시도이다.
도 1c는 도 1b에 나타낸 와이어 쏘가 측벽을 절단하는 부분의 종단면을 도시하는 단면도이다.
도 2a는 도 1에 나타낸 원자로 격납건물의 정면을 도시하는 정면도이다.
도 2b는 도 2에 나타낸 원자로 격납건물의 I-I' 단면을 도시하는 평단면도이다.
도 3은 도 2a에 나타낸 원자로 격납건물의 제1기둥을 해체 순서에 따라서 도시하는 참고도이다.
도 4는 도 2a에 나타낸 원자로 격납건물의 제2기둥을 해체 순서에 따라서 도시하는 참고도이다.
도 5는 도 3d에 나타낸 원자로 격납건물의 측벽 하부 제거영역에 설치되는 지지단 및 유압잭을 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 원자로 격납건물의 기둥부 중 하나가 폭파되면서 기둥부와 돔부가 전도되는 상태를 도시하는 참고도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법을 도시하는 플로우차트이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 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 출원에서, "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, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법을 통하여 해체할 원자로 격납건물을 도시하는 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 나타낸 원자로 격납건물의 수평방향 절단과정을 도시하는 사시도이다.

도 1a 및 도 1b를을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원자로 격납건물 (100)은 상부가 돔(dome) 형상으로 이루어지고, 하부가 원통형상으로 이루어진다. 예컨대, 폐 원자로 구조물은 원자력 발전소의 원자로 격납 건물일 수 있다. 이러한 원자로 격납 건물(100)은 복수의 라이너 플레이트를 적층하고 그 외부에 콘크리트를 타설하여 만들어질 수 있다. 또한, 격납 건물의 내측에는 스테인리스 스틸 등의 강재 플레이트가 라이닝 될 수 있다. 이하에서는 폐 원자로 구조물이 원자로 격납 건물인 것을 일 예로써 설명한다.

이러한 원자로 격납 건물(100)은 반 구 형상의 돔부(1)와, 돔부(1)를 지면(G)으로부터 지지하는 측벽(2)을 포함한다.

원자로 격납 건물(100)은 지름이 약 40m 정도이고, 측벽(2)의 두께가 약 1.2m로 그 규모가 방대하여, 단순 폭파 또는 종래 측벽의 하단부부터 단계적으로 절단하게 해체하는 방법으로는 불가능하거나 또는 해체 기간이 너무 올래 걸리는 문제가 있다. 때문에, 이하에서는 원자로 격납 건물(100) 측벽(2)의 설정된 영역을 일부 절단하고, 나머지 측벽 일부 영역을 폭파하여 돔부(1)와 함께 전도시키는 기술을 제시한다.

도 1b와 같이, 원자로 격납 건물은 먼저 지면(G)으로부터 측벽(2)을 수평방향을 따라서 소정의 높이로 절단된다. 이때, 측벽(2) 상에는 측벽(2)을 내부 방향으로 관통하도록 형성된 적어도 둘 이상의 관통공(10-1, 10-2, 10-3)이 마련되고, 관통공에 와이어 쏘(wire saw; WS1, WS2, WS3)가 삽입되면서 측벽(2)의 절단이 이루어진다. 본 발명의 실시예에서는 각 기둥부(10, 20, 30)가 형성될 위치의 하부에 대응하여 관통공(10-1, 10-2, 10-3)이 형성되고, 수평방향으로 인접한 각 관통공에 와이어 쏘가 연결되도록 삽입되면서 측벽(2)을 세 번에 걸쳐서 절단하는 것을 일 예로써 설명한다. 물론, 측벽(2)의 수평방향 절단은 넷 이상의 관통공과 이들을 연결하는 와이어 쏘를 통해서 절단이 이루어질 수도 있다.

따라서, 측벽(2)은 지면(G)과 인접하여 소정의 높이를 갖는 절단면(HS)이 형성되면서 하부 절단이 이루어진다.

도 1c는 도 1b에 나타낸 와이어 쏘가 측벽을 절단하는 부분의 종단면을 도시하는 단면도이다.

측벽(2)은 도 1c의 (a)와 같이 와이어 쏘(WS)에 의해 수평방향으로 절단이 이루어진다. 이때, 와이어 쏘(WS)는 원자로 격납건물의 내측 또는 외측에서 선택적으로 절단이 이루어질 수 있으며, 도 1c는 원자로 격납건물의 외측에서 내측 방향으로 절단이 이루어지는 것을 도시한다. 물론, 와이어 쏘(WS)는 원자로 격납건물의 내측에서 외측방향으로 절단이 이루어질 수도 있다.

측벽(2)의 일부가 와이어 쏘(WS)에 의해 절단되면 측벽(2)의 절단면에 소정의 간극이 형성되는데, 도 1c의 (b)와 같이 이 간극 사이에 철판(steel plate; SP)를 삽입함으로써 측벽(2)이 간극 방향으로 무너지는 것을 방지할 수 있다. 이러한 간극에 삽입되는 철판은 대략 원자로 격납건물의 외주면 또는 내주면의 형상에 대응하는 호(弧) 형상으로 이루어질 수 있고, 또는 복수개의 조각으로 분할된 형상으로 이루어질 수도 있다.

도 2a는 원자로 격납 건물의 정면을 도시하는 정면도이고, 도 2b는 원자로 격납 건물의 I-I' 단면을 도시하는 단면도이다.

원자로 격납 건물(100)의 측벽(2)은 원주방향으로 서로 이격 배치되는 적어도 세 개의 기둥부(10, 20, 30)와, 각 기둥부 사이로 구분되는 제1영역(A1) 내지 제3영역(A3)을 포함한다.

제1영역(A1) 내지 제3영역(A3)은 1차적으로 제거되는 부분이고, 각각의 기둥부(10, 20, 30)는 측벽(2) 상에서 2차적으로 제거되는 부분이다.

기둥부(10, 20, 30)는 제1영역(A1) 내지 제3영역(A3)을 제거한 후에, 기둥부 중 하나인 제1기둥(10)이 폭파에 의해 파괴되면서 나머지 제2기둥(20)과 제3기둥(30) 및 돔부(1)의 해체가 이루어진다.

제1영역(A1) 내지 제3영역(A3)의 해체과정은 동일하되, 제1영역(A1) 내지 제3영역(A3)의 크기가 다를 수 있기 때문에 반복되는 해체공정의 주기(cycle)는 차이가 있을 수 있다. 이하에서는 제1영역(A1)의 해체과정에 대해서 설명하며, 제2영역(A2) 및 제3영역(A3)의 해체과정은 제1영역(A1)과 동일하기 때문에 중복 설명은 생략한다.

제1영역(A1)은 제1기둥(10)과 제2기둥(20) 사이의 영역이고, 제2영역(A2)은 제2기둥(20)과 제3기둥(30) 사이의 영역이며, 제3영역(A3)은 제3기둥(30)과 제1기둥(10) 사이의 영역이다.

제1기둥(10) 내지 제3기둥(30)은 측벽(2) 상에서 측벽의 내부 중심(C)을 기준으로 상호 등 각 도는 등 간격으로 배치될 수 있으며, 본 실시예에서는 제1기둥(10)과 제2기둥(20)이 100°를 이루고, 제2기둥(20)과 제3기둥(30)이 160°를 이루며, 제3기둥(30)과 제1기둥(10)이 100°를 이루도록 배치된 것을 일 예로써 설명한다.

도 3a는 원자로 격납 건물의 제1기둥을 가공하는 과정을 나타내는 정면도이고, 도 3b는 도 3a에서 제1기둥의 종단면을 도시한다.

제1기둥(10)의 밑단에는 일부를 제거하여 제1제거영역(10a)이 형성된다. 제1제거영역(10a)은 설정 높이를 가지는 사각형의 빈 공간으로, 제1제거영역(10a)의 내부에는 서포터(10b)가 설치된다. 그리고, 제1기둥(10)과 돔부(1) 사이 영역을 미리 절개한다. 서포터(10b)는 대략 “I” 또는 “H” 단면 형상을 가지는 빔 구조가 적용될 수 있다.

제1영역(A1)은 제1기둥(10)에서 제2기둥(20) 방향으로 소정의 폭을 가지는 n개의 블록으로 구분(도 2a 또는 도 2b 참조)된다. 폭의 크기에 따라서 n개의 블록 수는 증감될 수 있다.

도 3c는 측벽에서 제2제거영역 제거 후 제1지지단이 설치된 정면도이고, 도 3d 내지 도 3gf는 제1블록이 제거되는 상태를 도시하는 참고도이다.

제1기둥(10)의 일 측(제2기둥 방향으로)에 면접한 제1블록(11)의 밑단에는 일부를 제거하여 제2제거영역(11a)이 형성된다. 제2제거영역(11a)은 제1제거영역(10a)과 동일한 높이 또는 형상을 가질 수 있다. 제2제거영역(11a)에는 제1지지단(11b)이 설치된다. 제1지지단(11b)은 지면(G)으로부터 제1블록(11)을 지지한다. 그리고, 제2제거영역(11a)에는 제1유압잭(미도시)이 설치된다.

제1지지단(11b)과 제1유압잭의 구조는 후기하기로 한다.

그리고, 제1기둥(10)과 면접하는 제1블록(11)의 측면과 돔부(1)와 이웃하는 상면을 절개하여 제1블록(11)을 가공한다. 그러면, 측벽(2) 상에서 제1블록(11)은 모든 측면이 지지 또는 접촉하지만 분리되지는 않는다.

도 3d는 제1블록(11)의 하부에 형성된 제2제거영역(11a)에 제1지지단(11b)이 설치되는 과정을 순차적으로 도시한다. 제1지지단(11b)은 제1유압잭(11c)과, 미끄럼 받침대(11d)를 포함한다.

도 3d를 살펴보면, 도 3d의 (a)는 제1블록(11)의 하부에 제2제거영역(11a)이 형성된 상태를 나타낸다. 제2제거영역(11a)은 설정된 위치의 각 꼭지점 영역을 천공한 후 와이어 쏘를 삽입하여 절단이 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제2제거영역(11a)이 대략 사각형의 단면을 가지며, 4개의 꼭지점 영역을 타공한 후 와이어 쏘를 이용하여 절단한 것을 일 예로써 설명한다.

그리고, 도 3d의 (b)는 제2제거영역(11a)에 복수개의 제1유압잭(11c)이 설치된 상태를 나타낸다.

제1유압잭(11c)은 도 5의 설명에서 후기하겠지만, 제2제거영역(11a) 내에 동일 높이로 지지하도록 4개가 설치될 수 있다. 물론, 제1유압잭(11c)의 설치 개수는 이에 한정되지 않고, 적어도 하나 이상이 배치될 수 있다.

도 3d의 (c)는 제1유압잭(11c) 외측에 한 쌍의 미끄럼 받침대(11d)가 설치된 상태를 나타낸다. 이때, 제1유압잭(11c)의 상면 높이는 미끄럼 받침대(11d)의 상면 보다 높은 높이에 위치하여 제1블록(11)의 하부를 지지하여, 미끄럼 받침대(11d)의 설치가 용이할 수 있다.

도 3d의 (d)는 제1유압잭(11c)의 높이가 감소하여 제1블록(11)의 하부가 미끄럼 받침대(11d) 상면에 지지되도록 접촉하는 상태를 나타낸다.

도면에 도시하지는 않았지만, 제1블록(11)의 하부를 가공하면서 삽입된 철판이 미끄럼 받침대(11d)와 제1블록(11) 사이에 개재된 채로 제1블록(11)과 미끄럼 받침대(11d)가 접촉할 수 있다.

이때, 도 3e와 같이, 측벽(2)의 내부측에는 제1블록(11)의 내측면과 마주하도록 반력대(110)가 설치된다. 반력대(110)에는 제1블록(11)을 바깥쪽으로 가압할 수 있는 유압잭(111)이 설치된다. 유압잭(111)은 반력대(110)의 높이방향을 따라서 승강되도록 배치된다.

반력대(110) 상에서 유압잭(111)이 제1블록(11)의 내측을 가압하되, 제1블록(11)의 상부에서 하부 방향으로 가압하면서 하강하고, 제2제거영역(11a) 내에서 제1유압잭이 하강하면, 제1블록(11)이 측벽(2) 상에서 외측으로 기울어지면서 배출된다. 그리고, 제1블록(11)은 제1지지단(11b)의 상면에 경사면을 타고 슬라이딩 되면서 제1블록(11)의 제거가 완료된다.

이제 측벽(2)은 제1블록(11)이 있었던 영역이 텅 비게 되면서, 도 3g와 같이 제1슬릿(11e)이 형성된다.

도 4a는 원자로 격납 건물의 제2기둥을 가공하는 과정을 나타내는 정면도이고, 도 4b는 도 4a의 제2기둥 밑단에 제2지지단을 설치한 평단면도이며, 도 4c 및 도 4d는 3d 내지 도 3f는 제2블록이 제거되는 상태를 도시하는 참고도이다.

다음으로, 제1블록(도 3c 참조, 11)의 일 측(제2기둥 방향으로)에 면접하던 제2블록(12)의 밑단에는 제2블록(12)의 일부를 제거하여 제3제거영역(12a)이 형성된다. 제3제거영역(12a)은 제1제거영역(10b) 또는 제2제거영역(11b)과 동일한 높이 또는 형상을 가질 수 있고, 또한 제거방법도 동일하게 이루어질 수 있다. 제3제거영역(12a)에는 제2지지단(12b)이 설치된다. 제2지지단(12b)은 지면(G)으로부터 제2블록(12)을 지지한다. 그리고, 제3제거영역(12a)에는 제2유압잭이 설치된다. 여기서 제2지지단(12b)은 제1지지단(11b)과 동일한 구조일 수 있다.

제2지지단(12b)과 제2유압잭의 구조는 후기하기로 한다.

그리고, 제2블록(12)의 측면과 돔부와 이웃하는 상면을 절개하여 제2블록(12)을 가공한다.

이때, 측벽(2)의 내부에는 제2블록(12)의 내측과 마주하도록 반력대(110)가 설치된다.

반력대(110) 상에서 유압잭(111)이 제2블록(12)의 내측을 가압하되, 제2블록(12)은의 상부에서 하부 방향으로 가압하면서 하강하고, 제2유압잭(12c)이 하강하면, 이때, 제2블록(12)은이 측벽 상에서 모든 외측면이 절단된 상태이다. 그리고, 제2블록(12)의 하부에서 제2유압잭(12c)의 높이를 줄이면, 미끄럼 받침대(12d)의 상면에 제2블록(12)의 하부가 접촉하고, 동시에 외측으로 기울어지면서 배출된다. 그리고, 제2블록(12)은 제2지지단미끄럼 받침대(12d)(12b)의 상면에 경사면을 타고 슬라이딩 되면서 제2블록(12)의 제거가 완료된다.

이제 측벽(2)은 제2블록(12)이 있었던 영역이 텅 비게 되면서, 제2슬릿(12e)이 형성된다.

이후, 제1영역(A1)에서 제2기둥(20)과 면접하는 블록을 제거할 때까지 각 블록을 가공하는 과정은 반복될 수 있다.

물론, 제2영역(A2) 및 제3영역(A3)에서도 제1영역(A1)의 제거과정과 동일한 순서를 통하여 제거가 이루어질 수 있다.

도 5는 도 3d에 나타낸 원자로 격납 건물의 측벽 하부 제거영역에 설치되는 지지단 및 유압잭을 도시하는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 제1지지단(11b)은 제1유압잭(11c) 및 미끄럼 받침대(11d)를 포함한다. 제1지지단(11b)은 제2지지단(12b)와 동일 구조를 가지며, 중복 설명은 생략한다.

미끄럼 받침대(11d)는 일 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 이루어진다. 미끄럼 받침대(11d)는 지지대(11d-1)와, 경사면(11d-2)과, 미끄럼판(11d-3)과 마찰 감소층(11d-4)을 포함한다.

지지대(11d-1)는 제1블록의 저면과 지면 사이를 지지하는 구조물로써, 설정 높이를 가지는 프레임 조립체로 이루어질 수 있다. 지지대(11d-1)는 서로 나란히 한 쌍이 이격되도록 배치될 수 있다.

지지대(11d-1) 상면에는 경사면(11d-2)이 형성된다. 경사면(11d-2)은 원자로 격납 건물(100)의 원주 방향을 따라서 외측으로 그 높이가 낮아지는 형상으로 이루어질 수 있다. 물론, 경사면(11d-2)은 지지대(11d-1)와 일체로 이루어질 수 있다. 또한, 경사면(11d-2)은 지지대(11d-1)의 상면으로부터 곡면으로 연결될 수 있다. 이는 지지대(11d-1)의 상면에서 경사면(11d-2) 방향으로 기울어지는 블록의 마찰력을 감소시킴과 동시에 블록의 이동에 따른 자유도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

미끄럼판(11d-3)은 경사면(11d-2) 상에 메탈 재질의 판재 형상으로 마련된다. 예컨대, 미끄럼판(11d-3)은 경사면(11d-2)에 올려질 블록의 마찰계수를 저감시켜 블록의 슬라이딩이 용이해지도록 도와줄 수 있다. 또한, 미끄럼판(11d-3)은 마찰계수가 0.3 이하 범위로 형성될 수 있다.

마찰 감소층(11d-4)은 미끄럼판(11d-3) 상면에 부착, 코팅, 도포 중 하나의 방식으로 마련될 수 있다. 예컨대, 마찰 감소층(11d-4)을 도포하는 방식은 엔진오일과 같은 마찰을 감소시키는 오일을 발라 놓고, 블록이 경사면(11d-3)에서 쉽게 미끄러지도록 도와줄 수 있다.

여기서, 도 4를 함께 참조하여 살펴보면, 미끄럼 받침대(11d)는 제1블록의 하부에 배치된 제2제거영역에서 원자로 격납 건물의 원주방향(또는, 법선 방향)을 따라서 배치될 수 있다. 그리고, 미끄럼 받침대(11d)는 제2블록(12)의 하부에 배치된 제3제거영역(12a)에서 원자로 격납 건물(100)의 원주 방향과 제2제거영역(11a) 또는 제1슬릿(11e) 사이의 각도로 배치될 수 있다. 즉, 제2블록(12)이 제거되는 공정에서는 제1슬릿(11e)이 이미 형성되어 있어 제2블록(12)의 일 측면에서 간섭이 없기 때문에 제2블록(12)의 타 측면에서 간섭을 최소화하면서 제2블록(12)을 배출하기 위해서, 제2블록(12)의 전도 방향을 제3제거영역(12a)과 제2제거영역(11a) 사이 방향으로(또는, 제3제거영역(12a)와 제1슬릿(11e) 사이 방향으로) 소정 각도를 틀어서 제2블록(12)의 내측에서 가압이 이루어질 수 있다. 때문에, 미끄럼 받침대(12d)는 제2제거영역(11a)과 나머지 제거영역에 배치되는 각도가 서로 다를 수 있다.

유압잭(11c)은 한 쌍의 미끄럼 받침대(11d) 사이에 배치된다. 유압잭(11c)은 서로 동일한 구조로 4개가 마련된 것을 일 예로써 설명한다. 유압잭(11c)의 개수나 배치 위치는 이에 한정되지 않는다. 유압잭(11c)은 높이 조절이 가능하며, 외측에 배치된 유압잭의 높이가 먼저 낮아지도록 제어될 수 있다. 이는 유압잭(11c) 상에 배치된 블록이 외측 방향으로 전도되도록 함과 동시에 블록의 밑단이 지지대(11d-1) 상면에서 경사면(11d-2)으로 자연스럽게 슬라이딩 이동하도록 유도할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 유압잭(11c)의 상면(11c-1)은 높이 조절이 이루어지는 유압 실린더(11c-2) 상에서 회동 가능하도록 배치된다. 이는 유압잭(11c)이 하강하는 과정에서, 블록의 하부와 접촉하는 유압잭(11c)의 상면(11c-1)이 회동됨으로 인해서, 블록이 미끄럼 받침대(11d) 상에서 미끄럼판(11d-3) 상면으로 보다 용이하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다. 예컨대, 유압잭의 상면(11c-1)과 유압 실린더(11c-2) 사이는 서로 상대회동이 가능한 힌지 구조로 연결될 수 있다.

도 6은 도 1에 나타낸 원자로 격납 건물의 기둥부 중 하나가 폭파되면서 기둥부와 돔부가 전도되는 상태를 도시하는 참고도이다.

제1영역 내지 제3영역이 모두 제거되면, 측벽에는 제1기둥(10) 내지 제3기둥(30)만 남게 되고, 제1기둥(10) 내지 제3기둥(30) 상부에 돔부(1)가 남게 된다.

제1기둥(10)의 하부에는 서포터(10b)가 설치되어 있는데, 서포터(10b) 내부 또는 서포터(10b)와 제1기둥(10) 사이에는 폭약이 설치될 수 있다.

도 6a와 같이 폭약이 발파되면, 제1기둥(10)이 파괴되면서 제1기둥(10) 내지 제3기둥(30)으로 하중이 분산된 상태를 유지하지 못하고, 도 6b와 같이 파괴된 제1기둥(10) 방향으로 돔부(1)와 함께 나머지 기둥들(20, 30)이 전도될 수 있다.

이렇게 기둥들(20, 30)과 돔부(1)가 전도되면, 이들 잔해를 다시 브레이커(breaker)로 파쇄하여 해체가 마무리 된다.

이하에서는, 폐 원자로 구조물의 해체방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법을 도시하는 플로우차트이다.

본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법(S100)은 기둥부 설정단계(S110)와, 제1기둥 전처리 단계(S120)와, 측벽 제거단계(S130) 및 전도단계(S140)를 포함한다.

기둥부 설정단계(S110)는 원자로 격납 건물의 측벽 상에서 원주방향을 따라서 복수개의 기둥부가 남겨질 영역을 설정한다. 즉, 제1영역 내지 제3영역을 제거한 후 제1기둥 내지 제3기둥이 남겨질 영역을 설정한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 기둥부 설정단계(S110)는 지면 상에 측벽의 밑단 일부가 남겨지도록 측벽의 밑단을 절단하는 밑단 절단단계를 포함할 수 있다. 밑단 절단단계는 도 1b 및 도 1c에 도시된 공정을 통하여 이루어질 수 있다.

제1기둥 전처리 단계(S120)는 제1기둥의 밑단을 일부 제거하는 제1제거영역 형성단계와, 제1제거영역에 서포터를 설치하는 단계(S121)와, 제1기둥의 상단과 돔부 사이를 절개하는 단계(S122)를 포함한다.

제1제거영역 형성단계는 제1기둥의 밑단에 서포터를 설치하기 위한 과정이다.

서포터를 설치하는 단계(S121)는 제1제거영역 내부에 제1기둥을 지지하도록 서포터를 설치한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 제1제거영역, 또는 서포터와 제1기둥 사이에 폭약을 설치하는 단계(미도시)가 추가될 수 있다.

제1기둥의 상단과 돔부 사이를 절개하는 단계(S122)는 제1기둥을 중심으로 제1영역과 제3영역이 모두 제거되었을 때, 제1기둥이 돔부와 분리된 상태가 될 수 있도록 절개한다. 물론, 제1기둥과 돔부가 절개된 상태에서도 돔부의 하중에 의해서 제1기둥은 전도되지 않고 돔부를 지지할 수 있다.

다음으로, 측벽 제거단계(S130)는 각 기둥들 사이로 구분되는 제1영역 내지 제3영역을 제거하는 공정이다.

측벽 제거단계(S130)는 제1영역 내지 제3영역 내에서 각각 제1블록 제거단계(S131)와, 제2블록 제거단계(S132) 및 유압잭 설치단계(S133)를 포함한다.

제1블록 제거단계(S131)는 제2제거영역을 형성하는 단계(S1311)와, 제1지지단을 설치하는 단계(S1312)와, 제1블록을 가공하는 단계(S1313) 및 제1가압단계(S1314)를 포함한다.

제2제거영역을 형성하는 단계(S1311)는 제1기둥의 일 측면과 면접하는 밑단을 일부 제거한다. 제2제거영역을 형성하는 단계(S1311)는 제2제거영역에 제1지지단을 설치하기 위해서 선행된다.

제1블록을 가공하는 단계(S1313)는 제2제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단하고, 제1기둥과 대향하는 반대측 측면을 절단하여 제1블록을 만든다. 제1블록은 밑단에 제1지지단이 받치고 있기 때문에 제1블록을 가공하는 단계가 완료된 후에도 스스로 전도되지 않는다.

제1가압단계(S1314)는 원자로 격납 건물 내부에서 제1블록을 외부 방향으로 가압함으로써 슬라이딩 배출시킨다. 제1가압단계(S1314)는 원자로 격납 건물 내부에 반력대와 유압잭을 설치하여 제1블록을 외부 방향으로 가압할 수 있다.

이때, 제1블록은 제2제거영역 내부의 유압잭이 하강하면서 미끄럼 받침대의 경사면을 따라서 슬라이딩 이동하면서 전도될 수 있다.

여기서, 제1블록의 슬라이딩 방향과 제1지지단의 경사면 방향은 동일한 방향으로 배치될 수 있다.

제2블록 제거단계(S132)는 제3제거영역을 형성하는 단계(S1321)와, 제2지지단을 설치하는 단계(S1322)와, 제2블록을 가공하는 단계(S1323) 및 제2가압단계(S1324)를 포함한다.

제3제거영역을 형성하는 단계(S1321)는 제2기둥의 타 측면과 면접하는 밑단을 일부 제거한다. 제3제거영역을 형성하는 단계(S1321)는 제2제거영역에 제1지지단을 설치하기 위해서 선행된다.

제2블록을 가공하는 단계(S1323)는 제3제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단하고, 제2기둥과 대향하는 반대측 측면을 절단하여 제2블록을 만든다. 제2블록은 하부에 제2지지단이 받치고 있기 때문에 제2블록을 가공하는 단계가 완료된 후에도 스스로 전도되지 않는다.

제2가압단계(S1324)는 제2지지단의 유압잭을 하강하는 단계이다. 유압잭이 하강하면, 제2블록의 밑단이 미끄럼 받침대의 상면으로부터 경사면 방향으로 기울어지면서 슬라이딩 배출이 이루어진다.

이때, 제2블록은 제3제거영역 내부의 유압잭이 하강하면서 미끄럼 받침대의 경사면을 따라서 슬라이딩 이동하면서 전도될 수 있다.

여기서, 제2블록의 슬라이딩 방향과 제2지지단의 미끄럼 받침대의 경사면 방향은 제1지지단의 미끄럼 받침대의 경사면과 달리 제2제거영역 방향으로 소정각도 틀어진 방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 제2블록은 원자로 격납 건물의 내부 중심을 기준으로 제3제거영역 중심의 법선 방향으로부터 제2제거영역 방향(또는, 제1슬릿 방향)으로 소정 각도 기울어지도록 배출된다.

이러한 제2블록 제거단계(S132)는 제1영역을 모두 제거할 때까지 반복된다. 따라서, 제2블록 제거단계(S132)가 반복되는 과정에서는 제3블록 제거단계, 제4블록 제거단계 등으로 진행될 수 있다.

이렇게 복수번의 제2블록 제거단계(S132)가 수행되면 제1영역이 모두 제거된다. 또한, 제2영역 내지 제3영역 역시 제1영역을 제거하는 방법을 통해서 각각 또는 동시에 제거가 이루어질 수 있다.

유압잭 설치단계(S133)는 제1블록을 가공하는 단계(S1313) 또는 제2블록을 가공하는 단계(S1323) 이전에 제2제거영역 또는 제3제거영역 내측에 유압잭을 설치한다. 설치된 유압잭은 제1블록 또는 제2블록을 제거한 후에 설치 해제단계에서 제거될 수 있다.

제1영역 내지 제3영역이 모두 제거되면 전도단계(S140)가 이루어진다.

전도단계(S140)는 서포터 폭파단계(S141)를 포함한다. 서포터 폭파단계(S141)는 서포터 내부나, 서포터와 제1기둥의 밑단 사이에 폭약을 설치하고, 이 폭약을 발파하여 제1기둥을 파괴시킨다.

폭약이 발파되면, 제1기둥이 파괴되거나 또는 제1기둥과 서포터가 분리되면서, 제1기둥이 쓰러진 방향으로 제2기둥과 제3기둥 및 돔부가 기울어지면서 나머지 구조물이 전도될 수 있다.

이렇게 기둥들과 돔부가 모두 전도되면, 이들 잔해를 다시 브레이커로 파쇄하여 해체가 마무리 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 폐 원자로 구조물의 해체방법에 의하면, 원자로 격납 건물의 수직방향을 따라서 측벽을 제거하기 때문에 원자로 격납 건물의 측벽을 수평방향을 따라서 단계적으로 제거하는 방식에 비하여 안전한 작업이 가능하고, 기둥부를 중심으로 구획된 각 영역을 동시에 제거할 수 있어 공사기간을 월등히 단축시킬 수 있으며, 지지단 상에서 블록의 슬라이딩 이송 방향을 소정 각도로 틀어서 보다 수월하면서도 안전한 블록의 전도가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위+에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100: 원자로 격납 건물
1: 돔부
2: 측벽
10: 제1기둥
20: 제2기둥
30: 제3기둥

Claims (8)

1. 내부가 빈 원자로 격납 건물의 측벽 상에서 원주방향을 따라서 서로 이격 배치되는 적어도 세 개의 기둥부가 남겨질 영역을 설정하는 기둥부 설정단계;
   상기 기둥부 중 제1기둥의 밑단을 일부 제거한 제1제거영역에 서포터를 설치하는 단계;
   상기 제1기둥의 상단과 돔부 사이를 절개하는 단계를 포함하는 제1기둥 전처리 단계;
   각 상기 기둥부 및 각 상기 기둥부의 상부를 모두 연결하는 돔부를 제외하고, 상기 기둥부 사이로 구분되는 제1영역 내지 제3영역을 단계적으로 절단하여 제거하는 측벽 제거단계;
   상기 측벽 제거단계 이후, 상기 세 개의 기둥부 중 하나인 제1기둥을 제거하여 나머지 기둥과 돔부를 전도시키는 전도단계; 를 포함하고,
   상기 측벽 제거단계는 상기 제1기둥 내지 제3기둥의 각 일 측면과 면접하는 밑단을 일부 제거하여 제2제거영역을 형성하는 단계와, 상기 제2제거영역 내부에 제1지지단을 설치하는 단계와, 상기 제1지지단에 인접하여 유압잭을 설치하는 단계와, 상기 제2제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단한 제1블록을 가공하는 단계와, 상기 원자로 격납 건물 내부에서 상기 제1블록을 외부 방향으로 가압하여 상기 제1지지단 상에서 상기 제1블록을 슬라이딩 배출시키는 제1가압단계를 포함하는 제1블록 제거단계를 포함하며,
   상기 제1지지단은 지면으로부터 상기 제1블록의 저면 사이의 높이로 이루어지는 지지대와, 상기 지지대 상면에서 외측 방향으로 적어도 일부 높이가 낮아지도록 형성된 경사면과, 상기 경사면 상에 배치되는 미끄럼판과, 상기 미끄럼판 상면에 형성된 마찰 감소층을 포함하고,
   상기 미끄럼판은 경사면 상에서 상기 원자로 격납 건물의 내부 중심을 기준으로 상기 제2제거영역에서 법선 방향으로 배치되거나, 또는 상기 제2제거영역의 측방향에 인접하여 형성될 제3제거영역에서 법선 방향과 상기 제2제거영역 방향 사이의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 측벽 제거단계는,
   상기 제1블록 제거단계 이후, 상기 제1블록의 일 측면에 면접하는 밑단을 일부 제거하여 상기 제3제거영역을 형성하는 단계와,
   상기 제3제거영역 내부에 제2지지단을 설치하는 단계와,
   상기 제3제거영역과 돔부 사이의 측벽을 절단한 제2블록을 가공하는 단계와,
   상기 원자로 격납 건물 내부에서 상기 제2블록을 외부 방향으로 가압하여 상기 제2지지단 상에서 상기 제2블록을 슬라이딩 배출시키는 제2가압단계를 포함하는 제2블록 제거단계를 포함하고,
   상기 제1영역 내지 제3영역을 모두 제거할 때까지 상기 제2블록 제거단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2지지단은,
   지면으로부터 상기 제2블록의 저면 사이의 높이로 이루어지는 지지대와,
   상기 지지대 상면에서 외측 방향으로 적어도 일부 높이가 낮아지도록 형성된 경사면과,
   상기 경사면 상에 배치되며, 적어도 마찰계수 0.3 이하로 이루어진 미끄럼판과,
   상기 미끄럼판 상면에 형성된 마찰 감소층을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법.
6. 삭제
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 측벽 제거단계는,
   상기 제2블록을 가공하는 단계 이전에 상기 제2지지단에 인접하여 유압잭을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 전도단계는,
   상기 서포터를 폭파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 원자로 구조물의 해체방법.

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