KR200438808Y1 - 원자로 용기 하부 관통관 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 원자로 하부 관통관(BMI : Bottom Mounted Instrumentation Nozzle)을 비파괴 검사 기법중 하나인 체적 및 육안 검사를 하기 위하여 개발된 장비로서, 로자-파이브 (ROSA-V: Remotely Operated Service Arm - V) 6축의 퀵 커넥터(Quick connector)에 부착되어 자동으로 검사를 수행하는 자동 검사장치에 관한 것으로, 로자-파이브의 6축 퀵 커넥터 하부 브라켓의 트랜스미션에 부착되어서 수직 구동을 조정하는 모터; 상기 모터의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 검사용 프로브를 수직왕복운동 시키는 볼나사; 상기 프로브를 관통관에 삽입할 때에 발생하는 편심을 없애기 위해 강제로 축선 정렬시키기 위한 가이드; 및 상기 가이드의 상부에 장착되어서 장비의 충격전파를 방지하기 위한 코일 스프링;을 포함하여 구성함으로써 원자로 하부에 설치된 관통관의 용접부위를 검사하게 하여 원자로의 전반적인 건전성을 확보할 수 있게 하는 효과를 제공한다.
원자로, BMI(Bottom Mounted Instrumentation), 로자-파이브, ROSA-V, 하 부헤드 관통관, 프로브

Description

원자로 용기 하부 관통관 검사장치{Inspecting apparatus of penetration tube under reactor vessel}
도 1은 원자로 주변의 주요 계통도.
도 2는 본 고안에 따른 관통관 검사장치가 장착된 원자로를 도시한 부분 절단 사시도.
도 3은 본 고안에 따른 관통관 검사장치가 원자로의 로자-파이브에 장착된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통관 검사장치의 상세도.
도 5는 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통관 검사장치의 실시예를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명*
1: 원자로 5: 지지대
5-1: 지지 다리 6: 로자-파이브
7: 퀵 커넥터 8: 관통관
9: 브라켓 10: 모터
11: 트랜스미션 15: 프로브
20: 볼 나사 25: 수직 안내 가이드
30: 가이드 40: 코일 스프링
50: 유니버셜 조인트 60: 부레
70: 엔드 이펙터 80: 십자형 가이드
90: 용접부
본 고안은 원자로 용기 하부 관통관 자동검사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로자-파이브(ROSA-V)의 6축에 자동검사장치를 부착하여 원자로 내의 하부 관통관의 용접부 결함이나 용기 모재의 미세 크랙 결함 검사를 자동으로 수행할 수 있도록 하기 위한 원자로 용기 하부 관통관 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 원자로(1)의 주변에는 많은 기기들이 설치되어 있지만 그의 주요 핵심 기기들로는 원자로(1) 주위의 증기 발생기(2), 냉각 펌프(3), 및 가압기(4)가 구비되어 있으며, 상기 기기들 각각은 고압의 배관(3-5)으로 연결되어있다.
여기서, 상기 기기들의 주요 역할은 이미 공지되고 본 고안에 속한 당업자들 이 용이하게 인지할 수 있는 것으로, 그들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기의 원자로(1)를 상당한 압력과 고온으로 장기적으로 운전할 때 그의 내부에서는 상당한 응력이 발생하게 되고, 그로 인하여 용접부나 모재에서 피로에 의 한 미세 크랙이나 결함들이 발생하게 되며, 결과적으로 미세 크랙이나 결함이 발생된 후에는 크랙 및 결함이 성장하여 치명적인 결과를 가져와 원자로 내부의 경수가 누설하는 일이 발생하게 된다.
상기와 같은 원자로 내부에서 발생될 수 있는 미세 크랙이나 결함들을 미리 방지하고 제거하기 위하여 일반적으로 비파괴 검사를 수행한다.
따라서, 원자로 헤드부는 종래의 DERI 또는 ROHIS라는 장비를 통해서 검사를 수행하고 있고, 원자로의 입구 및 출구 배관용접부위와 용기 내부의 용접부는 SUPREEM이라는 장비를 이용하여 비파괴 검사를 수행하고 있다.
상기와 같이 원자로의 대부분의 용접부는 주기적으로 검사를 수행해오고 있으나, 원자로 하부에 설치된 관통관의 경우에 있어서는 장비의 개발 및 크기가 제한되어 있어 현재까지 용접부 및 모재의 검사가 전혀 이루어지지 못하고 있는 실정에 놓여 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 원자로 내부를 검사하기 위해 설치된 로자-파이브(ROSA-V)의 6축에 자동검사장치를 부착하여 원자로 내의 하부 관통관의 용접부 결함이나 용기 모재의 미세 크랙 결함 검사를 자동으로 수행할 수 있도록 하기 위한 원자로 용기 하부 관통관 검사장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따르면, 로자- 파이브(ROSA-V) 6축의 퀵 커넥터(Quick connector)에 부착되어 원자로 하부 내부에 장착된 관통관을 자동으로 검사하기 위한 원자로 용기 하부 관통관 검사장치에 있어서, 로자-파이브의 6축 퀵 커넥터 하부 브라켓의 트랜스미션에 부착되어서 수직 구동을 조장하는 모터; 상기 모터의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 검사용 프로브를 수직왕복운동시키는 볼나사; 상기 프로브를 관통관에 삽입할 때에 발생하는 편심을 없애기 위해 강제로 축선 정렬시키기 위한 가이드; 및 상기 가이드의 상부에 장착되어서 장비의 충격전파를 방지하기 위한 코일 스프링;을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 실시예에 따르면, 상기 프로브를 관통관에 삽입하여 회전 스캐닝할 때 편심으로 인한 회전 저항을 줄여주기 위해 상기 프로브의 상부에 부착된 두 개의 유니버셜 조인트를 추가로 포함한다.
본 고안의 실시예에 따르면, 상기 로자-파이브의 엔드 이펙터의 자중으로 인한 처짐을 방지하기 위해 상기 모터의 하부에 부착된 부레를 추가로 포함한다.
본 고안의 실시예에 따르면, 상기 볼 나사의 하단부에는 상기 프로브의 사방 이동을 안내하는 십자형 가이드가 장착된다.
이하, 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통관 검사장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 관통관 검사장치가 장착된 원자로를 도시한 부분 절단 사시도이고, 도 3은 본 고안에 따른 관통관 검사장치가 원자로의 로자-파이브에 장착된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통 관 검사장치의 상세도이며, 도 5는 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통관 검사장치의 실시예를 도시한 도면이다.
일반적으로, 원자로(1) 내부는 핵반응 시 발생하는 고온의 열과 압력으로 인하여 원자로(1) 용기에 상당한 응력이 발생하게 되는데 이를 견디기 위해 아주 견고한 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 원자로(1) 용기는 헤드부와 하부로 나누어지고 그들에는 수십 개의 관통관(8)이 용접이 되어 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 관통관(8) 검사장치가 원자로(1) 하부에 구비된 지지대(5)를 통해서 설치된다.
상기 지지대(5)는 SUPRIM이라는 원자로 내부 비파괴 검사장치가 부착되어 사용되게 하는 기구로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보통 4개 또는 3개의 지지대(5)에 동일한 수의 다리(5-1)가 달려 있고, 상기 다리(5-1)에는 다관절 로봇인 로자-파이브(6)이 장착되어 있으며, 상기 로자-파이브(6)의 끝 부분에 검사장치가 부착된다.
즉, 상기 원자로(1) 용기 내부는 작업자의 방사능 피폭을 억제하기 위하여 물이 약 수심 2미터 가량 채워진 상태에서 검사를 수행하며, 원자로 하부에는 수십 개의 관통관(8)과 각종 용접부(90, 도 5 참조)가 있으며, 이들을 검사하기 위하여 로자-파이브(6)를 이용하여 검사를 수행하는데 그의 끝 부분에 관통관(8)을 위한 검사장치가 부착된다.
상기 관통관(8)의 용접부(90)는 원자로 용기 내부가 용접에 의해 밀폐되는 구조로 이루어져 있으며, 상기 관통관(8)의 숫자는 원자로의 크기에 따라 다르게 설계된다.
따라서, 상기와 같이 로자-파이브(6)에 장착된 검사장치는 상하 및 좌우로 자유자재로 이동하는 것을 가능하게 한다.
상기 원자로(1) 내부에 설치된 로자-파이브(ROSA-V, 6) 6축의 퀵 커넥터(Quick connector, 7)에 부착되어서, 원자로(1) 하부에서 내부와 관통되게 장착된 관통관(8)의 결합부 및 모재의 상태를 자동으로 검사하는 본 고안에 따른 원자로(1) 용기의 하부 관통관(8)을 검사하기 위한 장치의 주요 구성요소는, 도면에 도시된 바와 같이, 모터(10), 볼 나사(20), 가이드(30), 코일 스프링(40), 유니버셜 조인트(50), 부레(60) 및 십자형 가이드(80)로 구성된다.
상기 모터(10)는 로자-파이브(6)의 6축 퀵 커넥터(7) 하부 브라켓(9)의 트랜스미션(11)에 부착되어서 검사용 프로브(15)의 수직 구동을 조장한다.
상기 검사장치의 회전 운동을 조장하는 모터는 엔드 이펙터(end effector, 70)에는 설치되지 않기 때문에 로자-파이브(6)의 6축에 의해 이루어진다.
상기 볼 나사(20)는 브라켓(9)에 고정되어 검사를 위한 프로브(15)의 수직운동을 안내하도록 구성되어 있는 두 개의 수직 안내 가이드(25)의 사이에 설치되며, 모터(10)의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜준다.
따라서, 상기 볼 나사(20)는 모터(10)의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 검사용 프로브(15)를 수직왕복운동시키는 역할을 한다.
상기 가이드(30)는 관통관(8)의 검사를 위해서 프로브(15)를 관통관(8)에 삽입할 때에 발생하는 편심을 없애기 위해 강제로 축선 정렬시키기 위한 역할을 한 다.
상기 가이드(30)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 깔때기 모양으로 설치되어서 관통관(8)을 검사할 때에 프로브(15)가 수월하게 정렬될 수 있게 한다.
상기 코일 스프링(40)은 가이드(30)의 상부에 장착되어서 관통관(8)의 검사시 프로브(15)가 관통관(8) 또는 다른 기구들과 부딪힐 때 발생되는 장비의 충격전파를 방지해 주는 역할을 한다.
상기 유니버셜 조인트(50)는 두 개로 구성되며, 검사용 프로브(15)를 관통관(8)에 삽입하여 회전 스캐닝할 때 편심으로 인한 회전 저항을 줄여주기 위해 프로브(15)의 상부에 부착된다.
여기서, 상기 프로브(15)는 로자-파이브(6)의 6축과 그의 중심이 일치되도록 설계되어야 한다.
상기 부레(bladder, 60)는 로자-파이브(6)의 엔드 이펙터(70)의 자중으로 인한 처짐을 방지하기 위해 모터(10)의 하부에 부착된다.
따라서, 상기 부레(60)로 인하여 물속에서 부력만큼 무게의 감소 효과를 제공하는 것이 가능하다.
상기 십자형 가이드(80)는 볼 나사(20) 및 엔드 이펙터(70)의 하단부에 설치되어서 프로브(15)의 사방 이동을 안내해 주는 역할을 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 고안에 따른 원자로(1) 하부에 설치된 관통관(8)을 검사하기 위한 장치의 작동상태를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 상기 관통관(8) 및 모재의 미세 크랙과 관통관(8)의 용접부 결함을 검사하기 위해 해당 관통관(8)을 선택한다.
상기와 같이 검사를 하기 위해 선택된 관통관(8)으로 로자-파이브(6)를 회전시키고, 프로브(15)를 위치시키기 위해서 모터(10)를 자동으로 구동시킨다.
상기 모터(10)가 구동되면 그와 연동되어 있는 볼 나사(20)가 수직 하향 이동하고, 해당 관통관(8)의 상부로 프로브(15)를 이동시킨다.
상기 프로브(15)가 해당 관통관(8)의 상부로 이동한 후 내부로 삽입되어 정렬될 수 있도록 가이드(30)의 도움을 받는다.
상기 프로브(15)가 관통관(8) 내부로 삽입되어 검사를 행한 후에는 다시 모터(10)를 역회전시켜 볼 나사(20)가 수직 상향 이동될 수 있도록 한다.
상기 볼 나사(20)가 수직 상향 이동하면 프로브(15)는 원래의 복귀되고, 그 결과 관통관(8)의 검사가 완료된다.
이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구된 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 고안에 따른 원자로 용기 하부 관통관 검사장치를 이용하게 되면, 장기간 운전하고 있는 원자로의 경우 지금까지 검사를 보류하고 있었던 원자로 하부 관통관의 검사를 통해서 원자로의 전체 용접부위 결함 발견 및 상태 파악할 수 있게 될 뿐만 아니라 모재의 상태를 검사 및 파악할 수 있게 되는 것이 가능하여 원자로의 전반적인 건전성을 확보할 수 있게 되는 효과를 제공한다.

Claims (4)

  1. 로자-파이브(ROSA-V, 6) 6축의 퀵 커넥터(Quick connector, 7)에 부착되어 원자로 하부 내부에 장착된 관통관(8)을 자동으로 검사하기 위한 원자로 용기 하부 관통관 검사장치에 있어서,
    로자-파이브(6)의 6축 퀵 커넥터(7) 하부 브라켓(9)의 트랜스미션(11)에 부착되어서 수직 구동을 조장하는 모터(10);
    상기 모터(10)의 회전운동을 수직운동으로 변환시켜 검사용 프로브(15)를 수직왕복운동시키는 볼나사(20);
    상기 프로브(15)를 관통관(8)에 삽입할 때에 발생하는 편심을 없애기 위해 강제로 축선 정렬시키기 위한 가이드(30); 및
    상기 가이드(30)의 상부에 장착되어서 장비의 충격전파를 방지하기 위한 코일 스프링(40);을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기 하부 관통관 검사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로브(15)를 관통관(8)에 삽입하여 회전 스캐닝할 때 편심으로 인한 회전 저항을 줄여주기 위해 상기 프로브(15)의 상부에 부착된 두 개의 유니버셜 조인트(50)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기 하부 관통관 검사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로자-파이브(6)의 엔드 이펙터(70)의 자중으로 인한 처짐을 방지하기 위해 상기 모터(10)의 하부에 부착된 부레(60)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기 하부 관통관 검사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 볼 나사(20)의 하단부에는 상기 프로브(15)의 사방 이동을 안내하는 십자형 가이드(80)가 장착되는 것을 특징으로 하는 원자로 용기 하부 관통관 검사장치.
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