KR102643938B1 - 핵연료 집합체 해체시스템 및 해체방법 - Google Patents

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Abstract

핵연료 집합체 해체시스템 및 해체방법을 제공한다. 핵연료 집합체 해체시스템은 대상물과 인접하는 연료핸들링유닛; 연료핸들링유닛과 연계되는 적재유닛; 및 상기 적재유닛에 연계되며, 엔드이펙터를 통해 대상물에 대한 가공작업을 수행하는 작업유닛을 포함하되, 상기 작업유닛은, 상기 적재유닛에 출몰동작이 가능하게 구비되며, 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물을 상기 적재유닛 내부로 인출하여 위치시킨다.

Description

핵연료 집합체 해체시스템 및 해체방법{Nuclear fuel assembly dismantling system and dismantling method}
본 발명은 핵연료 집합체 해체시스템 및 해체방법에 관한 것이다.
핵연료집합체를 해체하기 위해서는 각 대상 구조물에 대한 절단 또는 해체 장치가 필요하다. 예컨데 벨로우즈 용접부 가공장치, 압력관 절단 장치, 슬리브 인덕션 히팅장치, 압력관 인출장치 등의 각 장치는 독립적인 장치들로 구성되어 있다. 이러한 장치들은 발전소의 연료취급장치(Fuel Handling Machine)에 설치되어 각 구조물을 해체하는데 적용될 수 있다. 이러한 장치들은 독립적인 장치 구성을 가지고 있어 연료취급장치에 매번 설치 및 해체를 해야 한다. 이로 인해 작업자의 피폭 증가 및 작 업 일정 등이 증가하는 문제가 있다. 또한 각 장치들이 연료취급장치에 설치되기 대문에 연료취급장치 자체의 크기가 증가하고, 이에 대한 문제 발생 시 전체적인 장치를 해체하여 수정/보완해야 한다. 때문에 유지/보수 시 시간소모와 작업자 안전 등에 문제가 유발될 수 있는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1546814호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 핵연료집합체 구조물을 해체하기 위한 해체수단으로서 발전소에 구비되는 연료취급수단에 연동되는 각각의 파츠를 적용하여 제작비용 절감 및 운용 효율성 확보가 가능하도록 하는 것이다.
또한 해체수단을 이루는 각 파츠를 작업 위치로 정확하게 위치시켜 작업자의 원격 제어 효율성과 정밀성을 제고할 수 있도록 하는 것이다.
또한 파츠 중 일부에 폐기물을 적재 및 차폐하여 작업자 피폭 저감 및 효율적인 폐기물 핸들링이 가능하도록 하는 것이다.
또한 핵연료집합체 구조물을 해체하기 위한 파츠로서 대형의 장비를 탑재하는 것이 아닌 중/소형의 엔드이펙터로 탑재함으로써 중량물 취급 상의 산업 안전 확보 등이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 핵연료 집합체 해체시스템은, 대상물과 인접하는 연료핸들링유닛; 연료핸들링유닛과 연계되는 적재유닛; 및 상기 적재유닛에 연계되며, 엔드이펙터를 통해 대상물에 대한 가공작업을 수행하는 작업유닛을 포함하되, 상기 작업유닛은, 상기 적재유닛에 출몰동작이 가능하게 구비되며, 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물을 상기 적재유닛 내부로 인출하여 위치시킨다.
또한 상기 연료핸들링유닛과 연계되며, 상기 대상물을 상기 적재유닛으로부터 인출하여 기 설정된 보관위치로 이송하기 위한 이송유닛을 더 포함하며, 상기 이송유닛은 상기 적재유닛의 상부로 상기 대상물을 인출한다.
또한 상기 적재유닛은 상부에 개구영역이 형성되며, 상기 이송유닛은 상기 개구영역으로의 진입을 통해 상기 대상물을 인출한다.
또한 상기 적재유닛은 상기 개구영역을 개폐하기 위한 개폐모듈이 구비되며, 상기 개폐모듈은, 상기 적재유닛 내부의 상기 대상물을 차폐하기 위하여 상기 개구영역를 닫거나, 상기 이송유닛의 진입을 위하여 상기 개구영역을 오픈시킨다.
또한 상기 연료핸들링유닛에 구비되며, 상기 대상물을 촬영하여 촬영정보를 생성하는 비전촬영체를 더 포함하며, 상기 엔드이펙터는 상기 비전촬영체의 상기 촬영정보를 기반으로 상기 대상물에 대한 내부진입이 이루어진다.
또한 엔드이펙터는, 상기 대상물의 제1위치에 진입되어 작업을 수행하는 제1엔드이펙터와, 상기 대상물의 제1위치와 다른 제2위치 진입되어 작업을 수행하는 제2엔드이펙터와, 상기 대상물의 제2위치와 다른 제3위치 진입되어 작업을 수행하는 제3엔드이펙터를 포함하며, 상기 작업유닛은, 상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터가 상기 제1위치 내지 상기 제3위치 상에 각각 진입된 상태에서, 상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터 각각에 장착되어 상기 대상물에 대한 작업을 수행한다.
또한 상기 작업유닛은, 상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터에 로테이션(rotation) 장착되며, 상기 로테이션 장착은, 상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터 각각의 상기 제1위치 내지 상기 제3위치에 대한 작업 진척정도, 작업 순서, 작업 중요도 중 어느 하나를 기반으로 수행된다.
또한 상기 대상물은 외부에 위치되는 외장체와, 상기 외장체 내부에 위치되는 내장체를 포함하며, 상기 작업유닛은, 상기 내장체를 상기 외장체상에서 절단한 뒤, 상기 적재유닛에서 후속절단하며, 상기 이송유닛은, 상기 작업유닛에 의하여 후속절단된 상기 내장체를 상부로 인출한다.
또한 상기 이송유닛은 상기 후속절단을 위하여 상기 내장체를 고정시키며, 상기 작업유닛은 상기 이송유닛에 의하여 고정된 상기 내장체를 절단하여 상기 후속절단을 수행한다.
또한 상기 외장체는 칼란드리아 볼트를 포함하며, 상기 내장체는 연료관채널, 엔드피팅, 원자로관 중 어느 하나를 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 취급을 위한 대상물이 선정되는 단계; 및 핵연료 집합체 해체시스템이 상기 대상물에 대한 해체를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 핵연료 집합체 해체시스템은, 핵연료 집합체 해체시스템으로서, 대상물과 인접하는 연료핸들링유닛; 연료핸들링유닛과 연계되는 적재유닛; 및 상기 적재유닛에 연계되며, 엔드이펙터를 통해 대상물에 대한 가공작업을 수행하는 작업유닛을 포함하되, 상기 작업유닛은, 상기 적재유닛에 출몰동작이 가능하게 구비되며, 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물을 상기 적재유닛 내부로 인출하여 위치시킨다.
상기와 같은 본 발명의 핵연료 집합체 해체시스템 및 해체방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 핵연료집합체 구조물을 해체하기 위한 해체수단으로서 발전소에 구비되는 연료취급수단에 연동되는 각각의 파츠를 적용하여 제작비용 절감 및 운용 효율성 확보가 가능하다.
또한 해체수단을 이루는 각 파츠를 작업 위치로 정확하게 위치시켜 작업자의 원격 제어 효율성과 정밀성을 제고할 수 있다.
또한 파츠 중 일부에 폐기물을 적재 및 차폐하여 작업자 피폭 저감 및 효율적인 폐기물 핸들링이 가능하다.
또한 핵연료집합체 구조물을 해체하기 위한 파츠로서 대형의 장비를 탑재하는 것이 아닌 중/소형의 엔드이펙터로 탑재함으로써 중량물 취급 상의 산업 안전 확보 등이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료 집합체 해체시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3은 도 1에 따른 핵연료 집합체 해체시스템의 구성을 도시한 도면들이다.
도 4 내지 도 5는 도 1에 따른 핵연료 집합체 해체시스템의 구성이 동작되는 상태를 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료 집합체 해체방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료 집합체 해체시스템(100)은 연료핸들링유닛(110), 적재유닛(120), 작업유닛(130), 이송유닛(140) 및 촬영모듈(150)을 포함한다. 상기 적재유닛(120)은 개폐모듈(125)을 포함한다.
도 2를 참조하면 상기 연료핸들링유닛(110)은 해체를 위한 대상물(10)과 인접하도록 높이이동과 위치이동이 가능하도록 구비된다. 상기 작업유닛(130)은 상기 적재유닛(120)에 연계되도록 장착된다.
여기서 상기 작업유닛(130)은 엔드이펙터(135)를 통해 상기 대상물(10)에 대한 가공작업을 수행한다. 상기 엔드이펙터(135)는 상기 대상물(10)에 대한 파지, 절단, 인출 등의 기능을 갖추도록 구비된다.
상기 작업유닛(130)은 상기 적재유닛(120)에 적어도 전후로의 출몰동작이 가능하게 구비된다. 상기 작업유닛(130)은 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물(10)을 상기 적재유닛(120) 내부로 인출하여 외부에 위치되도록 한다.
아울러 상기 이송유닛(140)은 상기 연료핸들링유닛(110)과 연계되도록 장착된다. 상기 이송유닛(140)은 상기 대상물(10)을 상기 적재유닛(120)으로부터 인출하여 기 설정된 보관위치로 이송시킨다.
상기 이송유닛(140)은 예컨데 상기 적재유닛(120)의 상부로 상기 대상물(10)을 인출한다. 상기 적재유닛(120)은 상부에 개구영역(120S)이 형성된다. 여기서 상기 이송유닛(140)은 상기 개구영역(120S)으로의 진입을 통해 상기 대상물(10)을 인출한다. 상기 촬영모듈(150)은 상기 연료핸들링유닛(110)에 구비된다.
상기 촬영모듈(150)은 상기 대상물(10)을 촬영하여 촬영정보를 생성한다. 상기 엔드이펙터(135)는 상기 촬영모듈(150)의 상기 촬영정보를 기반으로 상기 대상물(10)에 대한 내부진입을 수행한다.
상기 엔드이펙터(135)의 상기 제1엔드이펙터(135)는 상기 대상물(10)의 제1위치에 진입되어 작업을 수행한다. 상기 엔드이펙터(135)의 상기 제2엔드이펙터(135)는 상기 대상물(10)의 제1위치와 다른 제2위치 진입되어 작업을 수행한다.상기 엔드이펙터(135)의 상기 제3엔드이펙터(135)는 상기 대상물(10)의 제2위치와 다른 제3위치 진입되어 작업을 수행한다.
도 3을 참조하면 상기 제1엔드이펙터(135) 내지 상기 제3엔드이펙터(135)가 상기 제1위치 내지 상기 제3위치 상에 각각 진입 될 수 있다. 이러한 상태에서 상기 작업유닛(130)은 상기 제1엔드이펙터(135) 내지 상기 제3엔드이펙터(135) 각각에 장착되어 상기 대상물(10)에 대한 작업을 수행한다.
상기 작업유닛(130)은 상기 제1엔드이펙터(135) 내지 상기 제3엔드이펙터(135)에 로테이션(rotation) 장착된다. 상기 로테이션 장착은 기 설정된 조건을 기반으로 수행된다.
예컨데 상기 로데이션 장착은 상기 제1엔드이펙터(135) 내지 상기 제3엔드이펙터(135) 각각의 상기 제1위치 내지 상기 제3위치에 대한 작업 진척정도, 작업 순서, 작업 중요도 중 어느 하나를 기반으로 수행된다.
상기 대상물(10)은 외부에 위치되는 외장체(11)와, 상기 외장체(11) 내부에 위치되는 내장체(12)를 포함한다. 상기 작업유닛(130)은 상기 내장체(12)를 상기 외장체(11)상에서 절단한 뒤, 상기 적재유닛(120)에서 후속절단한다.
아울러 상기 이송유닛(140)은 상기 작업유닛(130)에 의하여 후속절단된 상기 내장체(12)를 상부로 인출한다. 상기 이송유닛(140)은 상기 후속절단을 위하여 상기 내장체(12)를 고정시킨다.
상기 작업유닛(130)은 상기 이송유닛(140)에 의하여 고정된 상기 내장체(12)를 절단하여 상기 후속절단을 수행한다. 상기 외장체(11)는 칼란드리아 볼트를 포함한다.
이러한 상기 내장체(12)는 연료관채널, 엔드피팅, 원자로관 중 어느 하나를 포함한다. 한편 상기 적재유닛(120)의 상기 개폐모듈(125)은 상기 개구영역(120S)을 개폐하기 위한 동작을 수행한다.
도 4 내지 도 5를 참조하면 상기 개폐모듈(125)은 클로즈동작을 통해 상기 적재유닛(120) 내부의 상기 대상물(10)을 차폐시킨다. 상기 개폐모듈(125)은 열림동작을 통해 상기 적재유닛(120) 내부의 상기 대상물(10)이 노출되도록 한다.
도 6을 참조하면 핵연료 집합체 해체방법(S100)은 먼저 취급을 위한 대상물이 선정된다. 이어서 핵연료 집합체 해체시스템이 상기 대상물에 대한 해체를 수행하게 된다.
여기서 상기 핵연료 집합체 해체시스템(100)은 대상물(10)과 인접하는 연료핸들링유닛(110)과, 연료핸들링유닛(110)과 연계되는 적재유닛(120) 및 상기 적재유닛(120)에 연계되며, 엔드이펙터(135)를 통해 대상물(10)에 대한 가공작업을 수행하는 작업유닛(130)을 포함한다.
상기 작업유닛(130)은 상기 적재유닛(120)에 출몰동작이 가능하게 구비된다. 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물을 상기 적재유닛(120) 내부로 인출하여 위치시킨다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 대상물
11: 외장체
12: 내장체
110: 연료핸들링유닛
120: 적재유닛
130: 작업유닛
135: 엔드이펙터
140: 이송유닛
150: 촬영모듈

Claims (10)

  1. 핵연료 집합체 해체시스템으로서,
    대상물과 인접하는 연료핸들링유닛;
    연료핸들링유닛과 연계되는 적재유닛; 및
    상기 적재유닛에 연계되며, 엔드이펙터를 통해 상기 대상물에 대한 가공작업을 수행하는 작업유닛을 포함하되,
    상기 엔드이펙터는,
    상기 대상물의 제1위치에 진입되어 작업을 수행하는 제1엔드이펙터와,
    상기 대상물의 제1위치와 다른 제2위치 진입되어 작업을 수행하는 제2엔드이펙터와,
    상기 대상물의 제2위치와 다른 제3위치 진입되어 작업을 수행하는 제3엔드이펙터를 포함하며,
    상기 작업유닛은,
    상기 적재유닛에 출몰동작이 가능하게 구비되며, 상기 출몰동작을 기반으로 상기 대상물을 상기 적재유닛 내부로 인출하여 위치시키고,
    상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터가 상기 제1위치 내지 상기 제3위치 상에 각각 진입된 상태에서,
    상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터 각각에 장착되어 상기 대상물에 대한 작업을 수행하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료핸들링유닛과 연계되며, 상기 대상물을 상기 적재유닛으로부터 인출하여 기 설정된 보관위치로 이송하기 위한 이송유닛을 더 포함하며,
    상기 이송유닛은 상기 적재유닛의 상부로 상기 대상물을 인출하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적재유닛은 상부에 개구영역이 형성되며,
    상기 이송유닛은 상기 개구영역으로의 진입을 통해 상기 대상물 을 인출하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료핸들링유닛에 구비되며, 상기 대상물을 촬영하여 촬영정보를 생성하는 비전촬영체를 더 포함하며,
    상기 엔드이펙터는 상기 비전촬영체의 상기 촬영정보를 기반으로 상기 대상물에 대한 내부진입이 이루어지는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작업유닛은,
    상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터에 로테이션(rotation) 장착되며,
    상기 로테이션 장착은,
    상기 제1엔드이펙터 내지 상기 제3엔드이펙터 각각의 상기 제1위치 내지 상기 제3위치에 대한 작업 진척정도를 기반으로 수행되는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 대상물은
    외부에 위치되는 외장체와, 상기 외장체 내부에 위치되는 내장체를 포함하며,
    상기 작업유닛은,
    상기 내장체를 상기 외장체상에서 절단한 뒤, 상기 적재유닛에서 후속절단하며,
    상기 이송유닛은,
    상기 작업유닛에 의하여 후속절단된 상기 내장체를 상부로 인출하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이송유닛은 상기 후속절단을 위하여 상기 내장체를 고정시키며,
    상기 작업유닛은 상기 이송유닛에 의하여 고정된 상기 내장체를 절단하여 상기 후속절단을 수행하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 외장체는 칼란드리아 볼트를 포함하며, 상기 내장체는 연료관채널, 엔드피팅, 원자로관 중 어느 하나를 포함하는 포함하는, 핵연료 집합체 해체시스템.
  10. 삭제
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