KR102414758B1 - 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법 - Google Patents

Abstract

칼란드리아, 상기 칼란드리아의 내부 영역과 연결되며 상기 칼란드리아의 내부 영역의 압력을 외부로 방출하는 압력 방출 배관, 그리고 상기 칼란드리아와 연결되며 냉각재를 공급하는 냉각재 공급관을 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 있어서, 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법은 상기 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계, 상기 내부 영역에 위치하는 압력관 튜브를 고화시켜 고화 칼란드리아를 제조하는 단계; 그리고 상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법{DISMANTLING METHOD FOR CALANDRIA OF HEAVY WATER REACTOR FACILITIES}

본 발명은 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 원자력 발전에 이용되는 원자력 시설 중 중수로 시설은 칼란드리아(Calandria) 및 칼란드리아를 내부에 수납하는 칼란드리아 볼트(Calandria vault)를 포함한다.

칼란드리아(Calandria)는 중수로형 원자력 발전소의 원자로의 핵연료 주입 실린더로서, 발전소의 정상 가동 중에 핵연료를 주입하고, 연소된 핵연료 다발을 배출하는 복수개의 원통 형태의 파이프를 내장한 구조를 가진다.

특히, 중수로 시설은 칼란드리아 및 칼란드리아 볼트 외에 복수개의 압력관, 수직 반응도 검출 및 제어기, 수평 반응도 검출 및 제어기, 냉각재 공급관(Feeder), 종단 차폐체 등이 설치되므로, 경수로 시설 대비하여 복잡한 구조와 형상을 가지게 된다.

따라서, 복잡한 구조와 형상을 가지는 중수로 시설을 해체하기 위해서는 별도의 해체 장치가 필요하고, 해체를 위한 별도의 부속 장치도 요구되므로, 해체 비용이 상승하게 된다.

또한, 중수로 시설이 복잡한 형상과 구조를 가지므로, 해체 공정을 진행하는 경우, 장비간 간섭과 공정간 간섭 등 많은 간섭이 발생하게 되어, 해체 시간도 증가하게 된다.

본 실시예는 해체 비용 및 해체 시간을 줄이고, 방사능 피폭을 최소화할 수 있는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 관한 것이다.

칼란드리아, 상기 칼란드리아의 내부 영역과 연결되며 상기 칼란드리아의 내부 영역의 압력을 외부로 방출하는 압력 방출 배관, 그리고 상기 칼란드리아와 연결되며 냉각재를 공급하는 냉각재 공급관을 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 있어서, 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법은 상기 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계, 상기 내부 영역에 위치하는 압력관 튜브를 고화시켜 고화 칼란드리아를 제조하는 단계; 그리고 상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계는 상기 압력 방출 배관의 파열판을 제거하는 단계, 상기 압력 방출 배관을 통해 상기 칼란드리아의 내부 영역으로 제1 충진재를 충진하는 단계, 그리고 상기 제1 충진재를 고화시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 고화 칼란드리아를 제조하는 단계는 상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계, 상기 압력관 튜브의 내부로 제2 충진재를 충진하는 단계, 그리고 상기 제2 충진재를 고화시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계는 상기 압력관 튜브의 압력관 마개를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계는 상기 냉각제 공급관의 일부를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 충진재 및 상기 제2 충진재는 콘크리트를 포함할 수 있다.

상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계는 절단 장치를 이용하여 상기 고화 칼란드리아를 제1 방향으로 반복하여 절단하는 단계, 상기 절단 장치를 이용하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 고화 칼란드리아를 반복하여 절단하는 단계, 그리고 상기 절단 장치를 이용하여 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 상기 고화 칼란드리아를 반복하여 절단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계에서, 상기 고화 칼란드리아을 이루는 상기 칼란드리아 및 상기 압력관 튜브를 동시에 절단할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 고화 칼란드리아을 제조함으로써, 압력관 튜브, 안내관, 독물질 주입관 등을 포함하는 복잡한 구조의 칼란드리아 내부의 공극을 최소화하고 칼란드리아를 하나의 공정으로 절단할 수 있으므로, 절단 효율을 향상시키고, 작업자의 피폭을 최소화할 수 있다.

또한, 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성함으로써, 복잡한 구조의 칼란드리아를 하나의 공정으로 절단할 수 있으므로 방사선 피폭을 최소화하고, 해체 폐기물을 최소화할 수 있다.

또한, 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물로 형성함으로써, 해체 비용 및 해체 시간을 줄이고, 해체 폐기물의 이송을 최적화시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법으로 해체하는 중수로 시설의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 일 단계로서, 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 4의 다음 단계로서, 냉각제 공급관의 압력관 마개를 제거하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 공급하는 상태를 설명하는 칼란드리아의 측면도이다.
도 6은 도 5의 다음 단계를 설명하는 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 일 단계로서, 냉각제 공급관의 일부를 절단하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 공급하는 상태를 설명하는 칼란드리아의 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 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 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법으로 해체하는 중수로 시설의 개략적인 사시도이며, 도 2는 도 1의 개략적인 측면도이다.

아래에서 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법으로 해체하는 중수로 시설에 대해 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 중수로 시설은 원통형의 칼란드리아(Calandria)(10), 칼란드리아(10)를 그 내부(21)에 수납하는 칼란드리아 볼트(Calandria vault)(20), 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)에 위치하여 칼란드리아(10)를 커버하는 커버 조립체(30), 칼란드리아(10)에 설치된 원자로관(40)을 포함한다.

칼란드리아(Calandria)(10)는 중앙에 위치하는 메인 쉘(11) 및 메인 쉘(11)의 양 단부에 연결된 서브 쉘(12), 서브 쉘(12)에 연결된 종단 차폐링(End shield ring)(13)를 포함할 수 있다.

칼란드리아 볼트(Calandria vault)(20)는 칼란드리아(10)의 종단 차폐체(90)를 지지하여 칼란드리아(10)를 내부(21)에 수납할 수 있다. 칼란드리아 볼트(20)와 칼란드리아(10)는 서로 이격되어 위치하므로, 칼란드리아 볼트(20)와 칼란드리아(10) 사이에는 공간(P)이 형성될 수 있다. 칼란드리아 볼트(20)의 내벽에 위치하는 라이너 플레이트(60)는 앵커(anchor)를 이용하여 칼란드리아 볼트(20)에 고정되어 있다. 이러한 라이너 플레이트(60)는 칼란드리아 볼트(20) 내부에 채워진 경수가 누수되는 것을 방지하기 위해 칼란드리아 볼트(20) 내벽 전체에 설치된다. 라이너 플레이트(60)는 탄소강으로 이루어질 수 있다.

커버 조립체(30)는 칼란드리아 볼트(20)의 상부에 지지되어 칼란드리아(10)를 커버하는 반응도 장치 갑판(reactivity mechanism deck)(31), 반응도 장치 갑판(31)과 칼란드리아(10)를 수직으로 연결하는 상부 가이드 튜브(32), 칼란드리아(10)에 수평으로 연결된 측면 가이드 튜브(33), 칼란드리아(10)의 내부 영역(P, 도 4 참조)과 연결되며 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)의 압력을 외부로 방출하는 압력 방출 배관(pressure relief pipes)(34), 칼란드리아(10)의 측면 및 하부와 연결되며 감속재가 흐르는 감속재 배관(moderator pipe)(35)을 포함할 수 있다. 압력 방출 배관(34)에는 파열판(rupture disk)(34a)이 설치될 수 있다. 파열판(34a)은 칼란드리아(10) 내부의 압력이 급격히 상승하여 칼란드리아(10)가 파열되는 것을 막기 위하여 소정 압력 이상에서 터지도록 설치된 금속막일 수 있다. 압력 방출 배관(34)과 칼란드리아 볼트(20) 사이에 실링부(10a)가 형성되어 칼란드리아 볼트(20) 내부를 외부와 밀봉시킬 수 있다.

상부 가이드 튜브(32)에 조절봉 및 흡수봉과 같은 제어 장치가 삽입될 수 있다.

원자로관(40)은 칼란드리아(10)에 냉각재를 공급하는 냉각재 공급관(Feeder)(41), 칼란드리아(10)를 수평으로 관통하는 압력관 튜브(Pressure tube)(42), 압력관 튜브(42)를 둘러싸며 종단 차폐체(90)와 연결되는 칼란드리아 튜브(Calandria tube)(43), 종단 차폐체(90)의 일면에 연결된 엔드 피팅부(End fitting part)(44)를 포함할 수 있다. 냉각재 공급관(41)은 압력관 튜브(42)의 양단에 연결되어 압력관 튜브(42)로 냉각재를 공급할 수 있다. 압력관 튜브(42)의 양단에는 압력관 마개(42a)가 설치될 수 있다.

안내관(51)은 반응도 조절 및 감시 장치를 안내하기 위한 배관으로서 수직으로 배치되며, 독물질 주입관(52)은 원자로 정지를 위한 독물질을 주입하기 위한 배관으로서 수평으로 배치될 수 있다. 칼란드리아(10)의 양측면에는 종단 차폐체(90)가 설치될 수 있다. 종단 차폐체(90)는 핵연료 교체를 위해 칼란드리아(10)의 외부로 노출된 엔드 피팅부(End fitting part)(44)의 표면을 덮을 수 있다. 종단 차폐체(90) 내에서 튜브시트와 격자튜브가 이루는 공간은 탄소강볼로 채워질 수 있다. 이러한 종단 차폐체(90)는 스테인레스강 등으로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기에서는, 중수로 시설로서 칼란드리아를 포함하는 캔두형(CANDU)형 중수로 시설을 일례로 설명하나, 중수로 시설이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 대해 이하에서 도면을 참고로 상세하게 설명한다.

도 3은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 순서도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 일 단계로서, 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계를 설명하는 도면이며, 도 5는 도 4의 다음 단계로서, 냉각제 공급관의 압력관 마개를 제거하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 공급하는 상태를 설명하는 칼란드리아의 측면도이고, 도 6은 도 5의 다음 단계를 설명하는 도면이다.

우선, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)을 고화시킨다(S10). 즉, 칼란드리아(10)에 연결된 압력 방출 배관(34)의 파열판(34a)을 제거한다. 그리고, 압력 방출 배관(34)은 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)과 연결되므로, 압력 방출 배관(34)을 통해 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)을 제1 충진재(1)로 충진한다.

압력 방출 배관(34)은 대형 배관이므로 제1 충진재(1)를 충진하기 용이하며, 칼란드리아(10)의 상부에 연결되므로 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)의 바닥부터 상부까지 완전히 충진할 수 있다. 그리고, 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)에 충진된 제1 충진재(1)를 고화시킨다. 이러한 제1 충진재(1)는 콘크리트, 고화제 등을 포함할 수 있다.

다음으로, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내부 영역(P)에 위치하는 압력관 튜브(42)를 고화시켜 고화 칼란드리아(100)를 제조한다(S20). 즉, 압력관 튜브(42)의 내부를 오픈한다. 이를 위해 압력관 튜브(42)의 압력관 마개(42a)를 제거할 수 있다. 그리고, 압력관 튜브(42)의 내부로 제2 충진재(2)를 충진한다. 그리고, 제2 충진재(2)를 고화시킨다. 이러한 제2 충진재(200)는 콘크리트, 고화재 등을 포함할 수 있다.

따라서, 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)에 고화된 제1 충진재(1), 압력관 튜브(42)에 고화된 제2 충진재(2), 안내관(51), 독물질 주입관(52) 등을 포함하는 고화 칼란드리아(100)를 제조할 수 있다.

다음으로, 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 칼란드리아 볼트(20)의 외부로 고화 칼란드리아(100)를 이동시키고, 고화 칼란드리아(100)를 절단하여 복수개의 폐기물(400)을 형성한다(S30). 즉, 절단 장치(300)를 이용하여 고화 칼란드리아(100)를 제1 방향(X)으로 반복하여 절단한다. 따라서, 고화 칼란드리아(100)를 이루는 압력관 튜브(42), 안내관(51), 독물질 주입관(52) 등을 포함하는 칼란드리아(10)를 동시에 절단할 수 있다. 이와 같이, 고화 칼란드리아(100)을 제조함으로써, 압력관 튜브(42), 안내관(51), 독물질 주입관(52) 등을 포함하는 복잡한 구조의 칼란드리아(10)를 하나의 공정으로 절단할 수 있으므로, 작업자의 피폭을 최소화할 수 있다. 절단 장치(300)는 와이어 쏘(wire saw)와 같은 기계적 절단 장치일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 절단 장치가 가능하다.

그리고, 절단 장치(300)를 이용하여 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 고화 칼란드리아(100)를 반복하여 절단한다. 그리고, 절단 장치(300)를 이용하여 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 교차하는 제3 방향(Z)으로 고화 칼란드리아(100)를 반복하여 절단하여 복수개의 폐기물(400)을 제조할 수 있다.

이와 같이, 고화 칼란드리아(100)를 절단하여 복수개의 폐기물(400)을 형성함으로써, 복잡한 구조의 칼란드리아(10)를 하나의 공정으로 절단할 수 있으므로 방사선 피폭을 최소화하고, 해체 폐기물을 최소화할 수 있다.

또한, 고화 칼란드리아(100)를 절단하여 복수개의 폐기물(400)로 형성함으로써, 해체 비용 및 해체 시간을 줄이고, 해체 폐기물의 이송을 최적화시킬 수 있다.

한편, 상기 일 실시예에서는 냉각제 공급관의 압력관 마개를 제거하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 충진하였으나, 냉각제 공급관의 일부를 절단하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 충진하는 다른 실시예도 가능하다.

이하에서, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 7은 다른 실시예에 따른 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법의 일 단계로서, 냉각제 공급관의 일부를 절단하여 압력관 튜브로 제2 충진재를 공급하는 상태를 설명하는 칼란드리아의 측면도이다.

도 7에 도시된 다른 실시예는 도 3 내지 도 6에 도시된 일 실시예와 비교하여 제2 충진재를 충진하는 방법만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 방법은 우선, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)을 고화시킨다(S10).

다음으로, 도 3 및 도 7에 도시한 바와 같이, 내부 영역(P)에 위치하는 압력관 튜브(42)를 고화시켜 고화 칼란드리아(100)를 제조한다(S20). 즉, 압력관 튜브(42)의 내부를 오픈한다. 이를 위해 압력관 튜브(42)의 일단에 연결되는 냉각제 공급관(41)의 일부를 절단할 수 있다. 그리고, 냉각재 공급관(41)에 연결된 압력관 튜브(42)의 내부로 제2 충진재(2)를 충진한다. 그리고, 제2 충진재(2)를 고화시킨다. 이러한 제2 충진재(200)는 콘크리트, 고화재 등을 포함할 수 있다. 따라서, 칼란드리아(10)의 내부 영역(P)에 고화된 제1 충진재(1)와 압력관 튜브(42)에 고화된 제2 충진재(2)를 포함하는 고화 칼란드리아(100)를 제조할 수 있다.

다음으로, 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 칼란드리아 볼트(20)의 외부로 고화 칼란드리아(100)를 이동시키고, 고화 칼란드리아(100)를 절단하여 복수개의 폐기물(400)을 형성한다(S30).

본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 칼란드리아 20: 칼란드리아 볼트
34: 압력 방출 배관 42: 압력관 튜브
100: 고화 칼란드리아 300: 절단 장치
400: 폐기물

Claims (8)

1. 칼란드리아, 상기 칼란드리아의 내부 영역과 연결되며 상기 칼란드리아의 내부 영역의 압력을 외부로 방출하는 압력 방출 배관, 그리고 상기 칼란드리아와 연결되며 냉각재를 공급하는 냉각재 공급관을 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법에 있어서,
   상기 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계,
   상기 내부 영역에 위치하는 압력관 튜브를 고화시켜 고화 칼란드리아를 제조하는 단계; 그리고
   상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계는
   절단 장치를 이용하여 상기 고화 칼란드리아를 제1 방향으로 반복하여 절단하는 단계,
   상기 절단 장치를 이용하여 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 고화 칼란드리아를 반복하여 절단하는 단계, 그리고
   상기 절단 장치를 이용하여 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 상기 고화 칼란드리아를 반복하여 절단하는 단계
   를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
2. 제1항에서,
   상기 칼란드리아의 내부 영역을 고화시키는 단계는
   상기 압력 방출 배관의 파열판을 제거하는 단계,
   상기 압력 방출 배관을 통해 상기 칼란드리아의 내부 영역으로 제1 충진재를 충진하는 단계, 그리고
   상기 제1 충진재를 고화시키는 단계
   를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
3. 제2항에서,
   상기 고화 칼란드리아를 제조하는 단계는
   상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계,
   상기 압력관 튜브의 내부로 제2 충진재를 충진하는 단계, 그리고
   상기 제2 충진재를 고화시키는 단계
   를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
4. 제3항에서,
   상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계는
   상기 압력관 튜브의 압력관 마개를 제거하는 단계를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
5. 제3항에서,
   상기 압력관 튜브의 내부를 오픈하는 단계는
   상기 냉각재 공급관의 일부를 절단하는 단계를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
6. 제3항에서,
   상기 제1 충진재 및 상기 제2 충진재는 콘크리트를 포함하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.
7. 삭제
8. 제1항에서,
   상기 고화 칼란드리아를 절단하여 복수개의 폐기물을 형성하는 단계에서,
   상기 고화 칼란드리아을 이루는 상기 칼란드리아 및 상기 압력관 튜브를 동시에 절단하는 중수로 시설의 칼란드리아의 해체 방법.

Images