KR102649024B1 - 핵연료집합체 세척장치 - Google Patents

핵연료집합체 세척장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 핵연료집합체 세척장치는, 핵연료집합체를 향해 유체가 분사되는 노즐이 하나 이상 마련되는 분사 부재를 포함하는 분사 모듈부; 및 상기 분사 모듈부로 유체를 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 분사 부재는, 상기 핵연료집합체의 3면 이상의 둘레를 향해 상기 유체가 동시에 분사되도록, 상기 핵연료집합체의 둘레를 따라 절곡되거나 구부러지고, 상기 노즐은 상기 분사 부재의 내측 둘레를 따라 마련되어 상기 핵연료집합체의 전방면, 상면 및 후방면을 향해 배치될 수 있다.

Description

핵연료집합체 세척장치{CLEANING APPARATUS FOR NUCLEAR FUEL ASSEMBLIE}
본 발명은 핵연료집합체 세척장치에 관한 것이다.
원자력발전소는 설계시 설계수명 기간에 발생하지 않을 것으로 예상되는 사고에도 안전성을 보장하도록 다방면의 대응전략을 수립한다. 대형 냉각재 상실 사고는 이에 해당하는 중요한 설계 기준 사고이다. 냉각재 상실 사고시 발생할 수 있는 격납 건물 내 이물질이 원자로로 유입되는 경우를 가정하면, 이물질이 존재하는 상황에서 원자로 안전이 유지되는지 검증하는 실험이 필요하다. 이물질이 섞여 있는 냉각재를 핵연료집합체에 투입하는 실험은 실험 종류 후 핵연료 집합체에 축적된 이물질을 제거해야 후속실험을 수행할 수 있다.
다시 말해서 핵연료집합체(모의 핵연료집합체를 포함할 수 있음)를 이용하여 원자로 냉각재 상실 사고시 이물질에 의한 유로차단과 그에 따른 차압 측정 시험이 수행될 수 있는데, 이물질은 핵연료집합체에 축적되며, 차기 시험을 위해서는 축적된 이물질의 전면제거가 필요하다.
이물질 제거를 위해, 현재 2인 이상의 인력이 방수복을 착용하고, 고압세척기를 이용하여 이물질을 수동으로 세척한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 핵연료집합체를 용이하게 세척할 수 있는 핵연료집합체 세척장치를 제공하는 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 핵연료집합체 세척장치는, 핵연료집합체를 향해 유체가 분사되는 노즐이 하나 이상 마련되는 분사 부재를 포함하는 분사 모듈부; 및 상기 분사 모듈부로 유체를 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 분사 부재는, 상기 핵연료집합체의 3면 이상의 둘레를 향해 상기 유체가 동시에 분사되도록, 상기 핵연료집합체의 둘레를 따라 절곡되거나 구부러지고, 상기 노즐은 상기 분사 부재의 내측 둘레를 따라 마련되어 상기 핵연료집합체의 전방면, 상면 및 후방면을 향해 배치될 수 있다.
상기 분사 부재는 원호 형상을 가질 수 있다.
상기 핵연료집합체를 지지하며, 하부 방향으로 연장되는 다리 부재를 구비하는 받침부를 더 포함하고, 상기 분사 모듈부는, 상기 받침부의 폭 방향으로 상기 분사 부재로부터 연장되는 연장 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 받침부는, 상기 핵연료집합체의 길이를 따라 가이드 레일이 형성되고, 상기 분사 모듈부는, 상기 연장 부재가 관통되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 가이드 레일에 삽입되는 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 가이드 레일로부터 이탈되지 않도록, 하단부가 가이드 레일의 폭 방향으로 단면적이 확장될 수 있다.
상기 연장 부재는, 상기 가이드부에 축 회전 가능하게 마련될 수 있다.
상기 받침부는, 상기 가이드 레일과 평행한 위치에서 상기 핵연료집합체의 길이를 따라 단차가 형성되고, 상기 분사 부재의 일단은 상기 단차에 위치될 수 있다.
본 발명은, 상기 공급부에서 공급되는 유체가 액체로 이루어져, 상기 유체가 낙하되어 수거되는 수거부; 및 상기 수거부로 상기 유체가 가이드되도록, 상기 받침부 상의 분사 부재와 이격되게 상기 분사 부재를 둘러서 상기 수거부를 향해 연장되는 커버부를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부는, 후방으로부터 전방으로 상기 유체가 비산되지 않도록 상기 다리 부재의 전방으로 연장될 수 있다.
본 발명은, 상기 수거부에 연결되며, 상기 수거부로부터 상기 유체가 경유되되 상기 유체로부터 이물질이 걸러지는 거름망이 구비되고, 외부로 상기 유체가 배출되는 배출호스가 설치되는 이물질 거름통을 더 포함할 수 있다.
상기 수거부는, 상기 이물질 거름통으로 상기 유체가 배출시 잔량이 최소화되도록 경사면을 가질 수 있다.
상기 공급부는, 상기 노즐로부터 고압수가 분사되도록 고압 펌프를 포함할 수 있다.
상기 핵연료집합체는, 모의핵연료집합체를 이룰 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명의 핵연료집합체 세척장치에 따르면, 분사 모듈부의 노즐이 핵연료집합체(모의핵연료집합체)의 3면 이상을 동시에 분사하여 세척할 수 있어, 세척 작업이 간소하여 작업 효율이 향상될 수 있다.
또한 본 발명은, 핵연료집합체로부터 이물질을 제거하여 핵연료집합체의 안정성 검증시험과 준비시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치에서 커버부가 분리된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치의 분사 모듈부의 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치의 수거부의 모습을 도시한 도면이다.
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.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치에서 커버부가 분리된 모습을 도시한 도면이다. 더불어 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치의 분사 모듈부의 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치의 수거부의 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치(100)는, 핵연료집합체(10)를 세척하는 장치로서, 받침부(110), 분사 모듈부(120), 공급부(120P), 수거부(131), 이물질 거름통(132) 및 커버부(140)를 포함할 수 있다.
받침부(110)는 핵연료집합체(10)를 지지할 수 있다. 예를 들어 받침부(110)는 바닥면과 평행한 방향으로 소정의 면적을 가지는 판 구조를 가질 수 있다. 받침부(110)는 다리 부재(111L)를 구비할 수 있고, 가이드 레일(111R)이 형성될 수 있다.
다리 부재(111L)는 받침부(110)의 하부 방향으로 연장될 수 있고, 바(bar) 또는 봉으로 제공될 수 있다. 즉 다리 부재(111L)는 받침부(110)의 높이를 바닥면으로 부터 높이는 구성으로서, 예시적으로 작업자의 허리 높이까지 받침부(110)의 높이를 상승시킬 수 있다. 이에 따라 작업자는 허리를 숙이지 않고 핵연료집합체(10)를 세척할 수 있다.
가이드 레일(111R)은 분사 모듈부(120)의 이동 경로를 가이드하는 구성으로서, 핵연료집합체(10)의 길이를 따라 형성될 수 있으며, 장공의 홈 구조로 제공될 수 있다.
이러한 받침부(110)는, 가이드 레일(111R)과 평행한 위치에서 핵연료집합체(10)의 길이를 따라 단차(부호 도시하지 않음)가 형성되어, 분사 부재(121)의 일단이 받침부(110)에서 핵연료집합체(10)이 하단보다 낮은 위치에 배치되도록 할 수 있다. 따라서 노즐(121N)(도 3 참조)이 핵연료집합체(10)의 하단까지 대향될 수 있어 핵연료집합체(10)의 모서리까지 세척이 고르게 수행될 수 있다.
분사 모듈부(120)는, 핵연료집합체(10)로 고압수와 같은 유체를 분사하여 세척을 이루는 구성으로서, 분사 부재(121), 연장 부재(122) 및 가이드부(123)를 포함할 수 있다.
분사 부재(121)는, 핵연료집합체(10)의 3면 이상의 둘레를 향해 동시에 유체가 분사되도록, 핵연료집합체(10)의 둘레를 따라 절곡되거나 구부러질 수 있다. 예를 들어 분사 부재(121)는 원호의 형상을 가질 수 있다. 분사 부재(121)는 핵연료집합체(10)를 향해 유체가 분사되는 노즐(121N)이 하나 이상 마련될 수 있다.
노즐(121N)은 호 형상의 분사 부재(121)의 내측 둘레를 따라 마련되어, 핵연료집합체(10)의 전방면, 상면 및 후방면을 향해 배치될 수 있다. 이에 따라 분사 모듈부(120)는, 전후방으로 이동하지 않고도 한 번에 핵연료집합체(10)의 3면을 동시에 세척할 수 있어, 작업 시간이 단축되는 것은 물론 작업이 용이할 수 있다.
연장 부재(122)는 받침부(110)의 폭 방향으로 분사 부재(121)로부터 연장될 수 있으며, 손잡이로 제공될 수 있다. 연장 부재(122)는, 가이드부(123)에 축 회전 가능하게 마련될 수 있어, 가이드부(123)를 축으로 좌우 방향으로 회전할 수 있다.
다시 말해서 연장 부재(122)는 분사 부재(121)의 원호 방향이 상부 방향에서 좌측으로 기울어지거나 우측으로 기울어지도록 가이드부(123)를 축으로 회전될 수 있다. 이에 따라 분사 모듈부(120)는 연장 부재(122)의 좌우 회전만으로 핵연료집합체(10)의 좌면 및 우면을 세척할 수 있다.
가이드부(123)는 연장 부재(122)가 관통될 수 있다. 가이드부(123)는 연장 부재(122)의 회전 축을 이룰 수 있다. 가이드부(123)는 연장 부재(122)의 회전이 용이하도록, 가이드부(123)의 내주면에는 볼 베어링이 마련될 수도 있으나, 이는 예시에 불과하며 다양한 구성의 변경이 가능하다.
그리고 가이드부(123)는 가이드 레일(111R)을 따라 이동 가능하도록, 가이드 레일(111R)에 삽입될 수 있다. 예를 들어 가이드부(123)는 하단부가 가이드 레일(111R)의 폭 방향으로 단면적이 확장되어 이탈이 방지될 수도 있다(도 3 참조).
도면에 도시하지는 않았으나 가이드부(123)는 하부 내측에 롤러가 마련되어, 마찰력 감소될 수 있으므로 슬라이딩이 더욱 용이하게 이루어질 수도 있는 바와 같이, 다양한 구성의 변경이 가능하다.
공급부(120P)는 분사 모듈부(120)로 유체를 공급할 수 있다. 유체는 고압수일 수 있으며, 공급부(120P)는 노즐(121N)로부터 고압수가 분사되도록 고압 펌프로 제공될 수 있다.
공급부(120P)는 분사 모듈부(120)와 호스로 연결되어, 공급부(120P)로부터 분사 모듈부(120)로 유체가 공급될 수 있다. 더불어 공급부(120P)는 외부로부터 유체가 공급되도록 공급관(120H)이 설치될 수 있다.
수거부(131)는 공급부(120P)에서 공급되는 유체가 액체로 이루어져, 유체가 낙하되어 수거될 수 있다. 예를 들어 수거부(131)는 상단이 개구되는 다면체 구조를 가질 수 있고, 이물질 거름통(132)으로 유체가 배출되도록 관통홀(131H)이 형성될 수 있다.
더불어 도 4를 참조하는 바와 같이 수거부(131)는, 이물질 거름통(132)으로 유체가 배출시, 잔여량이 최소화되도록 하부는 경사면(S1, S2)을 가질 수 있다. 경사면(S1, S2)은 테이퍼지는 구조를 이루어 단면이 'V' 또는 'U'와 같은 구조를 이룰 수 있다.
이물질 거름통(132)은, 핵연료집합체(10)를 세척한 유체로부터 이물질을 거른 후 배출하도록 수거부(131)에 연결될 수 있다. 예를 들어 이물질 거름통(132)은 수거부(131)의 하부에 배치될 수 있다.
이물질 거름통(132)은 수거부(131)로부터 유체가 경유되되 유체로부터 이물질이 걸러지는 거름망(도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 더불어 이물질 거름통(132)은 외부로 유체가 배출되는 배출호스(133)가 설치될 수 있다.
커버부(140)는 수거부(131)로 유체가 가이드되도록, 받침부(110) 상의 분사 부재(121)와 이격되게 분사 부재(121)를 둘러서 수거부(131)를 향해 연장될 수 있다. 예시적으로 커버부(140)는 가이드부(123)는 노출시키고 노즐(121N)이 마련되는 분사 부재(121)는 내부에 배치되는 형태로 분사 모듈부(120)를 커버할 수 있다. 다만 이는 예시에 불과하며 비산을 방지하기 위한 다양한 배치가 가능하다.
게다가 커버부(140)는, 후방으로부터 전방으로 유체가 비산되지 않도록 다리 부재(111L)의 전방으로 연장될 수 있다. 예를 들어 받침부(110)의 하부로부터 수거부(131)까지 연장될 수 있다.
그리고 커버부(140)는 수거부(131)를 기준으로 2개의 방수 커버로 구분될 수 있다. 그러나 이는 예시에 불과하므로 이에 한정되지 않으며, 본 실시예에 상충되지 않는다면 다양한 구성의 변경이 가능하다.
예를 들어 커버부(140)는, 방수 코팅이 이루어져 유체의 침투가 방지될 수 있으므로, 반복적인 재사용이 가능하다. 아울러 커버부(140)는 비산을 방지하기 위한 충분한 길이를 가질 수 있으며, 받침부(110)의 길이보다 길게 형성될 수도 있다.
이와 같은 실시예에 따른 핵연료집합체 세척장치(100)는 분사 모듈부(120)의 노즐(121N)이 핵연료집합체(10)의 3면 이상을 동시에 분사하여 세척할 수 있어, 세척 작업이 간소하여 작업 효율이 향상될 수 있다.
또한 핵연료집합체 세척장치(100)는, 핵연료집합체(10)로부터 이물질을 제거하여 핵연료집합체(10)의 안정성 검증시험과 준비시간을 단축시킬 수 있다.
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.
100: 핵연료집합체 세척장치 110: 받침부
120: 분사 모듈부 120P: 공급부
131: 수거부 132: 이물질 거름통
140: 커버부

Claims (13)

  1. 핵연료집합체를 지지하며, 하부 방향으로 연장되는 다리 부재와 상기 핵연료집합체의 길이를 따라 가이드 레일이 형성된 받침부;
    상기 핵연료집합체를 향해 유체가 분사되는 노즐이 하나 이상 마련되는 분사 부재와, 상기 받침부의 폭 방향으로 상기 분사 부재로부터 연장되는 연장 부재와, 상기 연장 부재가 관통되며 상기 가이드 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 가이드 레일에 삽입되는 가이드부를 포함하는 분사 모듈부; 및
    상기 분사 모듈부로 유체를 공급하는 공급부를 포함하고,
    상기 분사 부재는,
    상기 핵연료집합체의 3면 이상의 둘레를 향해 상기 유체가 동시에 분사되도록, 상기 핵연료집합체의 둘레를 따라 절곡되거나 구부러지고, 상기 노즐은 상기 분사 부재의 내측 둘레를 따라 마련되어 상기 핵연료집합체의 전방면, 상면 및 후방면을 향해 배치되는, 핵연료집합체 세척장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사 부재는 원호 형상을 가지는, 핵연료집합체 세척장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는, 상기 가이드 레일로부터 이탈되지 않도록, 하단부가 가이드 레일의 폭 방향으로 단면적이 확장되는, 핵연료집합체 세척장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연장 부재는, 상기 가이드부에 축 회전 가능하게 마련되는, 핵연료집합체 세척장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 받침부는, 상기 가이드 레일과 평행한 위치에서 상기 핵연료집합체의 길이를 따라 단차가 형성되고,
    상기 분사 부재의 일단은 상기 단차에 위치되는, 핵연료집합체 세척장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급부에서 공급되는 유체가 액체로 이루어져, 상기 유체가 낙하되어 수거되는 수거부; 및
    상기 수거부로 상기 유체가 가이드되도록, 상기 받침부 상의 분사 부재와 이격되게 상기 분사 부재를 둘러서 상기 수거부를 향해 연장되는 커버부를 더 포함하는, 핵연료집합체 세척장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커버부는, 후방으로부터 전방으로 비산되지 않도록 상기 다리 부재의 전방으로 연장되는, 핵연료집합체 세척장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 수거부에 연결되며, 상기 수거부로부터 상기 유체가 경유되되 상기 유체로부터 이물질이 걸러지는 거름망이 구비되고, 외부로 상기 유체가 배출되는 배출호스가 설치되는 이물질 거름통을 더 포함하는, 핵연료집합체 세척장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수거부는, 상기 이물질 거름통으로 상기 유체가 배출시 잔량이 최소화되도록 경사면을 가지는, 핵연료집합체 세척장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공급부는, 상기 노즐로부터 고압수가 분사되도록 고압 펌프를 포함하는, 핵연료집합체 세척장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 핵연료집합체는, 모의핵연료집합체를 이루는, 핵연료집합체 세척장치.
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