KR20030039063A - 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물 - Google Patents

핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물에 관한 것으로서, 원자로가 배치되는 격납구조물 내에 별도의 설치면적을 확장함이 없이 핵연료 재장전수조가 기밀유지가 보장된 상태로 구축되는 것을 목적으로 하고, 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명은 콘크리트 기초부; 콘크리트 기초부 상에 세워져 수조공간의 테두리를 이루는 콘크리트 수조외벽 및 콘크리트 수조내벽과, 수조외벽과 수조내벽에 지지되는 콘크리트 슬라브, 슬라브와 수조내벽과 수조외벽 및 기초부에 부착되어 수조공간의 기밀유지를 위한 차폐면을 이루는 수조틀로 이루어진 재장전수조; 재장전수조를 수용하여 기초부 상에 세워짐과 지붕을 지지하는 격납건물의 외부 벽으로 이루어진 것을 특징적 구성으로 한다. 이에 본 발명은 격납건물 내에 재장전수조가 구축되어 안전성 및 중대사고의 대처능력이 향상됨과, 벽체틀과 수조틀을 조립식에 의한 거푸집 대용으로 사용하고 벽체틀과 수조틀의 제작과 현장에서의 구조물 철근조립 작업이 별도의 장소에서 동시에 진행되기 때문에 공사기간 단축은 물론 시공 생산성을 매우 높일 수 있는 유용한 발명이다.

Description

핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물{Reactor structure inner type refueling water storage tank for nuclear fuel of nuclear power plant}
본 발명은 원자로가 배치되는 격납구조물 내에 별도의 설치면적을 확장함이 없이 핵연료 재장전수조가 구축되는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물에 관한 것이다.
일반적으로 핵연료 재장전수조는 보론수를 저장하는 것으로서, 원자력발전소의 운전중 정상시에는 저장된 보론수를 핵연료 저장 또는 취급 공간에 방사선 누출을 방지하기 위하여 공급되며, 사고시에는 원자로에서 발생하는 붕괴열을 제거하기 위하여 다양한 방법으로 원자로 및 원자로 건물 내에 공급된다.
그러나 이러한 기능을 갖는 종래의 핵연료 재장전수조는 원자로가 배치되는 격납건물의 밖에 배치함으로서, 설치의 어려움과 사고발생시 보다 신속하게 보론수를 공급하는데 어려움이 따르는 문제점이 있었다.
즉, 일반적으로 원자로에 장전되어 핵분열을 일으키는 핵연료는 시간이 지남에 따라 농축도가 낮아지기 때문에 주기적인 교체작업을 수행하여야 한다. 이러한 핵연료 교체작업은 방사선의 외부누출을 차단하여야 하기 때문에 수중에서 작업하여야 한다. 이때 사용되는 수용액은 핵분열 억제효과가 있는 보론수가 일반적으로 사용되며 이러한 목적으로 다량의 보론수를 저장할 수 있는 수조가 필요하며 이를 핵연료 재장전수조라고 한다.
이러한 핵연료 재장전수조에 저장된 보론수는 일차적으로 핵연료 교체작업시에 사용되지만 어떠한 원인으로 원자로의 핵분열 제어가 불가능한 사고가 발생할 경우 대량으로 원자로에 주입되거나 또는 원자로 건물 전체에 분사되어 사고를 완화시키는 기능을 갖는다.
이에 종래의 핵연료 재장전수조는 원자로가 배치되는 격납구조물 외부에 별도의 구조물로 설계됨과 원자로 등으로 공급되기 위한 별도의 공급경로를 갖게되어 설치의 어려움과 신속한 대처의 어려움이 있는 것이다.
이러한 문제점은 재장전수조를 원자로가 배치되는 격납건물 내에 구축함으로서, 해소가 가능하나, 이는 한정된 격납구조물의 공간 내에서 기밀유지를 위한 차단면적의 확장 없이 재장전수조의 설치 어려움과 설치 후 재장전수조의 구조물이 장해물로 작용하여 격납건물 벽체를 비롯한 주변구조물에 대한 시공의 어려움이 부가되는 또다른 문제점이 되었다.
본 발명은 상기한 제반문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 본 발명의 목적은 원자로가 배치되는 격납구조물 내에 별도의 설치면적을 확장함이 없이 핵연료 재장전수조가 구축되는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 재장전수조의 기밀유지를 위한 부재들의 설치를 포함한 격납구조물 벽체의 시공이 용이한 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 재장전수조의 기밀유지가 보장되는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명은 콘크리트 기초부; 콘크리트 기초부 상에 세워져 수조공간의 테두리를 이루는 콘크리트 수조외벽 및 콘크리트 수조내벽과, 수조외벽과 수조내벽에 지지되는 콘크리트 슬라브, 슬라브와 수조내벽과 수조외벽 및 기초부에 부착되어 수조공간의 기밀유지를 위한 차폐면을 이루는 수조틀로 이루어진 재장전수조; 재장전수조를 수용하여 기초부 상에 세워짐과 지붕을 지지하는 격납건물의 외부 벽으로 이루어진 것을 특징적 구성으로 한다.
도1a와 도1b는 본 발명에 의한 재장전수조 내장형 격납구조물의 구성을 나타낸 단면도로서,
도1a는 종단면도, 도1b는 평단면도,
도2는 본 발명의 재장전수조에 적용된 철판틀의 구성을 나타낸 사시도,
도3은 본 발명의 수조틀에 적용한 철골재의 구성을 나타낸 도2의 A-A선 단면도,
도4는 본 발명의 수조틀에 적용한 철골재의 구성을 나타낸 도2의 B-B선 단면도,
＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
10 : 격납구조물 20 : 기초부
30 : 외부 벽 32 : 벽체틀
40 : 재장전수조 41 : 수조외벽
42 : 수조내벽 43 : 슬라브
44 : 수조틀 45 : 수조공간
60 : 철골재 62 : 티형바
70 : 금속충진재 72 : 봉합재
442 : 수조내통 444 : 수조외통
446 : 수조상판 448 : 수조하판
이하 상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부한 도면 도1 내지도4를 참조하여 상세히 설명한다.
도1에서 부호 10은 본 발명에 의한 격납구조물을 나타낸다.
상기 격납구조물(10)은 지반 상에 구축되어 평활면을 이루는 콘크리트 기초부(20)와, 기초부(20) 상에 세워짐과 미도시한 지붕을 지지하는 원형 또는 환형과 같은 밀폐된 테두리를 이루는 외부 벽(30)과, 외부 벽(30) 내에 구축되는 재장전수조(40)와, 재장전수조(40)를 일부 구조물로 하여 원자로(4)와 증기발생기(2) 같은 설비기기가 별도의 독립된 공간으로 배치되기 위한 내부구조물(50)의 구성을 갖춘다.
상기 격납건물(10)은 외부 벽(30)의 내측면에 차폐면을 이루는 철재인 벽체틀(32)이 부착된다.
그리고 재장전수조(40)는 콘크리트 기초부(20) 상에 세워져 수조공간(45) 테두리를 이루는 콘크리트 수조외벽(41) 및 콘크리트 수조내벽(42)과, 수조외벽(41)과 수조내벽(42)에 지지되는 콘크리트 슬라브(43), 슬라브(43)와 수조내벽(42)과 수조외벽(41) 및 수조내벽(42)과 수조외벽(41)의 범위 내의 기초부(20)에 부착되어 수조공간(45)의 기밀유지를 위한 차폐면을 이루는 수조틀(44)로 이루어진다.
도2에서와 같이 수조틀(44)은 재장전수조(40) 내의 재장전수의 오염을 방지하기 위하여 스테인레스재로 하고, 수조공간(45)의 내측 둘레면을 이루는 수조내통(442)과 수조외통(444) 및 수조내통(442)과 수조외통(444)에 지지된 상태로 탑재되는 수조상판(446)과 수조공간(45)의 저면에 놓이는 수조하판(448)을 갖추고 있다. 그리고 수조내통(442)과 수조외통(444)에 수조상판(446)과 수조하판(448)이 용접에 의해 융착된다.
이때 수조상판(446)은 도2에서 4개소로 분할되어, 융착하는 것이나, 이러한 분할단위는 생산 및 조립의 용이성에 따라 적정 단위의 증감이 가능하다.
또한 수조내통(442)과 수조외통(444) 및 수조상판(446)에 콘크리트 수조내벽(42)과 수조외벽(41) 및 슬라브(43)에 매설되기 위한 철골재(60)가 융착되어, 들뜸현상을 방지한다.
이러한 철골재(60)는 도3과 도4에서와 같이 수조내통(442)과 수조외통(444) 그리고 수조상판(446)에 융착되어 돌출된 부재로서, 티형바(62), 벤딩플레이트(64), 바플레이트(66), 앵글(68)로 이루어지나, 이러한 형상에 한정함이 없이 콘크리트 유입이 간섭없이 이루어짐과 충진된 콘크리트와의 접합면적이 확보되기 위한 면적을 갖는 형상의 철골재(60)이면 실시가 가능하다.
즉, 도3에서와 같이 수조내통(442)과 수조외통(444)은 외측면에 철골재(60)인 티형바(62)들과 벤딩플레이트(64)들이 교번적으로 수조틀(44)에 융착되고, 이 벤딩플레이트(64)와 티형바(62)를 연결하여 융착되는 바플레이트(66)들로 구성하여, 도1a와 같이 수조외벽(41)과 수조내벽(42)의 타설시 바플레이트(66)와 벤딩플레이트(64)에 걸리는 측압을 균형있게 분산하여 접합을 양호하게 한다.
아울러 도4에서와 같이 수조상판(446)은 상부에 철골재(60)인 티형바(62)들과 앵글(68)이 일정간격을 두고 융착하며, 티형바(62)는 철근(80)이 배설되기 철근공(622)들이 형성된다. 이때 앵글(68)은 티형바(62)들에 융착되어 콘크리트 타설시 지지력이 확보되는 기능을 갖는다.
이러한 철골재는 도3과 같은 동구성으로 벽체틀의 외측면에도 갖추어지나, 이에 대한 도시는 도3을 인용하여 생략한다.
한편 재장전수조(40)는 도1a에서와 같이 지진 발생시의 구조적 안전성을 확보하기 위하여 격납구조물(10)의 외부 벽(30)과 일정 간격을 둔 상태에서 구축된다. 또한 양 벽체 사이에는 충진수단으로 열차폐효과가 있고 압축성이 있는 금속충진재(70)(Filler Material)를 삽입하고 그 상부에는 수분을 차단하기 위해 봉합재(72)(Sealant)를 도포한다.
그리고 내부구조물(50)은 증기발생기(2)와 원자로(4) 등의 배치 독립된 공간을 제공하는 것으로서, 도1에서와 같이 재장전수조(40)의 슬라브(43) 상부를 저면으로 증기발생기(2)가 수납되기 위한 수납공간(52)을 이루는 밀페된 테두리를 이루는 수납외벽(56) 및 수납내벽(54)이 구축된다.
이에 수납내벽(54)과 수납외벽(56) 사이에 증기발생기(2)가 배치되기 위한 수납공간(52)이 형성됨과, 재장전수조(40)의 수조내벽(42)과 수납내벽(54)을 포함한 테두리는 기초부(20)를 저면으로 원자로(4)가 수납되는 공간을 제공한다.
상기 구성에 의한 본 발명의 시공 및 그 작용은 다음과 같다.
우선 본 발명에 의한 격납구조물(10)은 콘크리트 기초부(20), 재장전수조(40), 내부구조물(50), 외부 벽(30)의 시공순으로 한다.
즉, 콘크리트 기초부(20) 시공 후 재장전수조(40)는 벽체공사, 바닥공사, 천장공사 순에 의한다.
재장전수조(40)의 벽체공사는 스테인레스재인 수조틀(44)을 제작장에서 환형 또는 원형의 밀폐된 테두리를 갖는 일체모듈로 사전에 제작한 다음 벽체 철근조립이 완료된 상태에서 인양설치하여 콘크리트를 타설한다.
즉, 수조틀(44)에서 수조내통(442)과 수조외통(444)은 직경을 달리하는 2개의 모듈로 사전제작하여 기초부(20) 상에 안치한 후 철근 작업을 포함한 기존의 외부거푸집을 외부 면에 설치한다.
이때 수조내통(442)과 수조외통(444)은 동심축이 기초부(20)의 동심축과 일치하도록 기초부(20)에 안치되어 그 내측면이 재장전수조(40)의 둘레면을 이루게 됨과 각각 외부거푸집에 대해 내부거푸집을 이루어 콘크리트 타설 시 수조외통(444)과 수조내통(442)이 철골재(60)에 의해 들뜸이 방지된 상태로 긴밀히 부착되는 콘크리트 수조외벽(41)과 수조내벽(42)이 구축되도록 한다.
이후 수조하판(448)을 수조외통(444)과 수조내통(442)에 용접으로 융착하여 내장전수조 내의 바닥공정을 수행한다.
천장공사는 4등분한 형태의 수조상판(446)을 제작장에서 사전조립한 뒤 벽체상단에 인양설치한 다음 철근을 조립하고 콘크리트를 타설한다. 이에 콘크리트 타설 시 수조상판(446) 상부에 융착된 철골재(60)에 의해 들뜸이 방지된 상태로 긴밀히 부착되는 콘크리트 슬라브(43)가 구축된다.
즉, 철골재(60)인 티형바(62)들, 벤딩플레이트(64)들, 바플레이트(66)들, 앵글(68)들이 수조외벽(41), 수조내벽(42), 수조상판(446), 외부벽의 타설시 측압을 균형있게 분산하여 접합을 양호하게 하는 접합면적으로 작용한다.
이후 외부거푸집을 탈형한 후 격납건물(10)의 콘크리트 외부 벽(30)을 구축하게 된다. 이는 재장전수조(40)를 수용한 상태의 벽체틀(32)이 재장전수조(40)의 수조외벽(41)과 일정간격을 유지하도록 기초부(20)의 동심축과 일치하도록 안치되어 그 내측면이 재장전수조(40)를 수용하는 둘레면을 이루게 된다. 이에 벽체틀(32)을 내부거푸집으로 하여 외부거푸집의 설치 후 콘크리트 타설 시 수조외통(444)과 수조내통(442)의 동 구성을 이루는 철골재(60)들에 의해 들뜸이 방지된 상태로 긴밀히 부착되는 콘크리트 외부 벽(30)을 구축한다.
아울러 벽체틀(32)과 재장전수조(40)의 수조외벽(41) 사이에 충진 수단으로 금속충진재(70)를 충진함과 금속충진재(70)의 상부에 수분차단을 위한 봉합재(72)를 도포하여 수분이 차단된 상태로 양 벽체 사이에 내진 및 열차폐의 구조를 갖춘다.
따라서 본 발명은 원자로 증기발생기 등과 같은 기기가 배치되는 원자력발전소의 격납건물 내에 재장전수조가 구축됨으로서, 안전성 및 중대사고의 대처능력이 향상되는 효과가 있다.
또한 원자로, 증기발생기 등과 같은 기기가 배치되는 원자력발전소의 격납건물 내에 재장전수조가 구축됨으로서, 종래의 별도 구조물로 상기 격납건물과 재장전수조가 구축되는 것에 대해 원자력발전소를 이루는 구조물의 시공물량 및 시공기간의 단축과 시공비용이 절감되는 효과가 있다.
그리고 이러한 시공은 벽체틀과 수조틀을 조립식에 의한 거푸집 대용으로 사용하고 이의 해체작업이 배제됨과 협소공간에서 순차적으로 외벽의 철골작업을 수행하게 되어 용이작업과 시공 단축을 이루는 효과가 있다.
아울러 상기 벽체틀과 수조틀의 제작과 현장에서의 구조물 철근조립 작업이 별도의 장소에서 동시에 진행되기 때문에 공사기간 단축은 물론 시공 생산성을 매우 높일 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (8)

  1. 콘크리트 기초부(20);
    콘크리트 기초부(20) 상에 세워져 수조공간(45) 테두리를 이루는 콘크리트 수조외벽(41) 및 콘크리트 수조내벽(42)과, 수조외벽(41)과 수조내벽(42)에 지지되는 콘크리트 슬라브(43), 슬라브(43)와 수조내벽(42)과 수조외벽(41) 및 기초부(20)에 부착되어 수조공간(45)의 기밀유지를 위한 차폐면을 이루는 수조틀(44)로 이루어진 재장전수조(40);
    재장전수조(40)를 수용하여 기초부(20) 상에 세워짐과 지붕을 지지하는 격납건물(10)의 외부 벽(30)으로 이루어진 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    수조틀(44)은 수조공간(45)의 내측둘레면을 이루는 수조내통(442)과 수조외통(444) 및 수조내통(442)에 지지된 상태로 탑재되는 수조상판(446)과 수조공간(45)의 저면에 놓이는 수조하판(448)을 갖추고, 상기 수조내통(442)과 수조외통(444)에 수조상판(446)과 수조하판(448)이 융착된 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    수조틀(44)은 수조내통(442)과 수조외통(444) 및 수조상판(446)에 수조내벽(42)과 수조외벽(41) 및 슬라브(43)에 매설되기 위한 철골재(60)가 융착된 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    수조상판(446)의 철골재(60)는 티형바(62)를 포함하고, 이 티형바(62)는 철근(80)이 관통된 상태로 조립되기 위한 철근공(622)들이 형성된 것을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    수조틀(44)은 스테인레스재인 것을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    외부 벽(30)은 내측면에 차폐면을 이루는 벽체틀(32)이 부착됨과, 이 벽체틀(32)은 외부 벽(30)에 매설되기 위한 철골재(60)가 융착된 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  7. 제1항에 있어서,
    외부 벽(30)과 재장전수조(40)의 사이에 기밀유지를 위한 충진수단으로 금속충진재(70)와, 금속충진재(70)의 상부에 수분차단을 위한 봉합재(72)가 도포된 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    재장전수조(40)는 슬라브(43) 상부를 저면으로 수납외벽(54) 및 수납내벽(54)이 구축되어, 수납외벽(54)과 수납내벽(54) 사이에 증기발생기(2)가 수납되기 위한 수납공간(52)을 제공하는 구성을 특징으로 하는 핵연료 재장전수조 내장형 원자력발전소의 격납구조물.
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