KR20070057063A - 원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템 및 클리닝 방법과,가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의완화 시스템 및 방법 - Google Patents

원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템 및 클리닝 방법과,가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의완화 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20070057063A
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Abstract

본 발명은 가압수형 원자로 용기(12)상을 검사하고 수리하며 그상의 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 원자로 용기는 입구 노즐(13), 출구 노즐(14) 및 하부 장착식 계장 노즐(15)을 포함한다. 상기 방법은 원자로 용기내에서 코어 배럴을 제거하는 단계와, 원자로 용기내에 방사선 차폐체(30)를 장착하는 단계와, 코퍼 댐(40)을 장착하는 단계와, 원자로 용기를 배수하는 단계와, 툴링 이송 로봇(70)을 원자로 용기내로 하강시키는 단계와, 툴링 이송 로봇을 원자로 용기의 표면에 부착하는 단계와, 원자로 용기내로 공구 크레이들(75)을 하강시키는 단계와, 공구 크레이들을 원자로 용기의 표면에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템 및 클리닝 방법과, 가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의 완화 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MULTIPLE USAGE TOOLING FOR PRESSURIZED WATER REACTOR}
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기의 개략도,
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 코어 배럴이 제거된 원자로 압력 용기의 개략도,
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방사선 차폐체의 개략도,
도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 용기에 장착된 방사선 차폐체의 개략도,
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기상에 장착된 코퍼 댐의 개략도,
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 작업 데크의 개략도,
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기 및 필터의 개략도,
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 내부 구성품을 갖는 하부 용기 벽의 개략도,
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 툴링 이송 로봇의 설치를 나타내는 흐름도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 원자로 용기 13 : 입구 노즐
14 : 출구 노즐 15 : 하부 장착식 계장 노즐
30 : 방사선 차폐체 40 : 코퍼 댐
49 : 코퍼 댐 지지부 50 : 작업 데크
51, 53 : 개구부 70 : 툴링 이송 로봇
75 : 공구 크레이들
본 발명은 일반적으로 가압수형 원자로 용기를 검사하고 수리하며 그상의 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 공구(tool)에 관한 것이다.
가압수형 원자로(PRW; pressurized water reactor)의 원자로 압력 용기(RPV)는 전형적으로 거의 원통형 형상을 가지며, 예를 들어 바닥 헤드 및 제거가능한 상부 헤드에 의해 양단부에서 밀폐된다.
원자로의 작동 수명중 많은 경우에, 원자로 용기로부터 상부 헤드를 거쳐서 코어 및 내장품을 제거할 필요가 있다. 이러한 경우는 연료보급(refueling), 검 사, 어닐링, 수리 및 응력 부식 균열(SCC; stress corrosion cracking)의 완화를 포함한다.
SCC는 고온수에 노출된 구조 부재, 배관(piping), 패스너(fastener) 및 용접부 등의 원자로 구성품에서 발생하는 공지된 현상이다. 원자로 구성품은 다양한 응력을 받을 수 있다. 이들 응력은 예를 들어 열팽창 차이, 원자로 냉각수의 격납에 필요한 작동 압력, 및 용접, 냉간 작업 및 다른 불균질 금속 처리로 인한 잔류 응력 등의 다른 응력원과 연관될 수 있다. 또한, 수화학(water chemistry), 용접, 열처리 및 방사선은 SCC에 대한 구성품에서의 금속의 민감성에 영향을 미칠 수 있다.
원자로 냉각제와 접촉하는 원자로 구성품은 SCC로 인한 파손으로 인해서 종종 교체될 수 있다. 내부 구성품을 교체하기 위해서는 전형적으로 코어 내장품을 원자로 용기로부터 제거하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 안전단(safe end) 및 상호접속 냉각제 파이프를 교체할 필요가 있는 경우에는, 원자로는 유지보수를 위해 정지되고, 노즐 안전단의 높이 아래의 높이까지 배수되어야 한다. 다음에, 안전단 및/또는 상호접속 냉각제 파이프가 제거되고, 교체용 안전단 및/또는 상호접속 냉각제 파이프가 RPV 노즐에 용접된다. 전형적으로, 안전단 및/또는 상호접속 냉각제 파이프를 교체하는 것은 이러한 교체에 일반적으로 원자로의 정지 시간이 장시간 필요하므로 시간 소모적이고 비용이 많이 든다.
그러나, 원자로 작동 동안에, 원주방향 용접 조인트는 원자로 구성품의 구조적 완전성(structural integrity)을 저해할 수 있는 용접 열영향 구역에서 입계 응 력 부식 균열(IGSCC; intergranular SCC) 및 조사유기 응력 부식 균열(IASCC; irradiation-assisted SCC)이 생길 수 있다.
IGSCC 및 IASCC에 대해 원주방향 용접부를 검사하는 공지된 방법은 용접 조인트에서 외면상에 위치된 초음파 프로브를 이용하는 것이다. 일련의 스캔은 구성품의 외측부로부터 구성품의 내측부까지 용접부를 관통하여 초음파 빔을 투사하면서 수행된다. 다른 방법은 초음파 또는 와전류 프로브를 구성품의 내면상에 위치시키고, 구성품의 내면으로부터 구성품의 외면을 향해서 초음파 빔을 투사하여 수행된다. 모든 경우에, 대부분의 검사 방법은 원자로 용기의 일시적인 정지를 필요로 한다.
또한, 내식성 클래딩(CRC; corrosion resistance cladding)을 원자로 구성품에 도포하기 위해, 원자로는 용접 공정 동안에 건조한 상태로 유지되어야 한다. 이러한 경우에, 용접 영역을 건조하게 유지하기 위해 원자로내의 연료보급 풀(refueling pool)을 배수할 필요가 있다. 그러나, 고선량(high dose) 원자로 구성품이 동시에 연료보급 풀로 개방된 원자로 용기와 함께 풀 내측에 격납되기 때문에, 연료보급 풀은 배수하기 어려울 수 있다.
따라서, 원자로 용기의 내장품에 대하여 신뢰성있고 비교적 용이하게 일시적으로 차폐하고 접근하여, 원자로 용기를 배수시키며 작업자에게 안전한 작업 장소를 제공하는 것이 필요하다.
본 발명의 예시적인 실시예는 내부 원자로 용기 벽 및 부착된 구성품으로부터 고선량을 차폐하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 원자로 용기내에 위치된 방사선 차폐체 및 코퍼 댐(coffer dam)을 포함할 수 있다. 방사선 차폐체는 용기로부터 방사된 방사선 선량을 감소시킨다. 코퍼 댐은 용기를 배수시키며, 물로 충전된 상태로 연료보급 풀을 유지한다.
다른 예시적인 실시예는 작업 데크(working deck)를 갖는 코퍼 댐과, 작업 데크를 지지하기 위한 코퍼 댐 지지부를 제공한다. 작업 데크는 회전가능한 접근 리드(access lid)를 포함할 수 있다. 회전가능한 접근 리드는 원자로 용기의 내부에 접근하도록 복수의 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 서비스를 위한 원자로 용기의 준비 방법을 제공한다. 이 방법은 원자로 용기내에서 코어 배럴(core barrel)을 제거하는 단계와, 원자로 용기내에 방사선 차폐체를 장착하는 단계와, 코어 댐을 장착하는 단계와, 원자로 용기를 배수하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 가압수형 원자로 용기상을 검사하고 수리하며 그상의 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 원자로 용기는 입구 노즐, 출구 노즐 및 하부 장착식 계장(BMI; bottom mounted instrumentation) 노즐을 포함한다. 이 시스템은 원자로 용기내에 위치된 방사선 차폐체와, 코퍼 댐과, 원자로 용기내로 하강되는 툴링 이송 로봇(tooling delivery robot)과, 공구를 유지하기 위한 공구 크레이들(tool cradle)을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 가압수형 원자로 용기상을 검사하고 수리하며 그상의 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 방법은 원자로 용기내에서 코어 배럴을 제거하는 단계와, 원자로 용기내에 방사선 차폐체를 장착하는 단계와, 코퍼 댐을 장착하는 단계와, 원자로 용기를 배수하는 단계와, 툴링 이송 로봇을 원자로 용기내로 하강시키는 단계와, 툴링 이송 로봇을 원자로 용기의 표면에 부착하는 단계와, 공구를 원자로 용기내에 유지하는 공구 크레이들을 하강시키는 단계와, 공구 크레이들을 원자로 용기의 표면에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면(유사 구성요소가 동일 참조부호로 표시됨)을 참조하여 그 예시적인 실시예를 상세하게 설명함으로써 보다 명백해질 것이며, 이들 실시예는 단지 예시로서 주어진 것이므로 본 발명을 한정하지는 않는다.
본 도면은 본원에서 그 예시적인 실시예를 설명하기 위해서 본 발명의 예시적인 실시예의 방법 및 장치의 일반적인 특징을 도시하고자 의도된 것임을 알아야 한다. 그러나, 이들 도면은, 동일 스케일이 아니며, 본 발명의 범위내에서 예시적인 실시예의 가치 또는 특성의 범위를 한정 또는 제한하는 것으로 해석되지는 않아야 한다. 동일한 참조부호는 여러 도면의 동일 또는 대응 부분에 사용된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기의 개략도이다. 특히, 도 1은 격납 빌딩(10)의 사시도로서, 격납 빌딩내의 원자로 용기(12), 연료보급 풀(16a) 및 원자로 풀(16b)이 보이도록 격납 벽(11)을 절개하여 도시하고 있 다. 원자로 용기(12)는 기다랗고 대체로 원통형인 부재이다. 원자로 용기(12)는 통상의 반구형 바닥부와, 1차 시스템수(system water)용 복수의 입구 및 출구 노즐을 구비한다. 하나의 예시적인 실시예로서, 입구 노즐은 열을 발생하는 원자로 코어를 냉각하도록 냉각제 펌프를 원자로 용기내로 도입할 수 있으며, 출구 노즐은 열을 증기 발생기(20)로 운반하도록 1차 냉각제 루프에 있어서의 가열된 가압수를 배출한다. 증기 발생기(20)는 2차 루프내의 물을 증발시켜서 터빈(도시하지 않음)을 구동하여, 궁극적으로 전기를 생성한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 코어 배럴이 제거된 원자로 압력 용기의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 연료(도시하지 않음) 및 원자로 용기(12)의 밀폐 헤드가 제거되어 있다. 또한, 방사성의 하부 및 상부 내장품(internals)이 제거 및 격납되어 있다. 원자로 용기(12)는 냉각제 입구용 입구 노즐(13)과, 증기 발생기(20)(도 1에 도시됨)용 에너지를 생성하기 위한 고온 가압수의 출구용 출구 노즐(14)을 구비할 수 있다. 원자로 용기(12)는 하부 장착식 계장 노즐(BMI)(15)을 더 포함한다. BMI 노즐(15)은 용기(12)의 바닥 헤드에 부착된 관통 튜브이다. BMI 노즐(15)은 용기(12)에 (J-그루브 용접부에 의해) 용접될 수 있다.
격납 빌딩(10)내에서의 검사, 수리, 및/또는 응력 부식 균열(SCC)에 대한 완화를 수행하기 전에, 격납된 내장품에 의해 방출된 방사선이 인간에게 미치는 것을 방지하기 위한 사전조치를 취하여야 한다. 이와 관련하여, 격납된 내장품의 일시적인 방사선 차폐체(30)가 채용되어야 하며, 또한 연료보급 풀(16a) 및 원자로 풀(16b)내의 물로부터 용기의 내부를 밀봉하기 위해 원자로 용기(12)상에 조립된 코퍼 댐(40)(도 4에 도시됨)이 채용되어야 한다.
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방사선 차폐체(30)의 개략도이며, 도 3b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기내에 장착된 방사선 차폐체(30)의 개략도이다. 방사선 차폐체(30)에 의해 제공되는 효과중의 하나는 용기(12)로부터 방사되는 방사선량을 최소화한다는 것이다.
방사선 차폐체(30)는 원자로 용기의 형상에 순응하는 대체로 원통형이다. 즉, 방사선 차폐체(30)의 외주가 원자로 용기(12)의 내주와 거의 유사하여야 한다. 방사선 차폐체(30)는 원자로 압력 용기(12)내의 노즐(13)과 일치하도록 상단부 근처에 복수의 개구부(31)를 포함한다. 개구부(31)는 원자로 용기내에 있는 대응 노즐의 개수 및 크기에 따라 달라질 수 있다. 방사선 차폐체(30)는 노치(33)를 차폐체(30)의 외면상에 포함할 수 있다. 노치(33)는 원자로 용기(12)내의 내부 브래킷(도시하지 않음)상에 위치될 때 방사선 차폐체(30)용 지지부를 제공한다. 또한, 노치(33)는 원자로 용기(12)내에 위치될 때 방사선 차폐체(30)의 위치를 위치결정하기 위한 위치결정 수단으로서 작용할 수 있다. 방사선 차폐체(30)는 강철로 제조될 수 있다. 그러나, 본 기술분야에 숙련된 자라면, 그에 한정되지는 않지만 스테인리스강 등의 다른 재료가 채용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
방사선 차폐체(30)의 디자인은 그에 한정되지는 않지만 예를 들어 원자로 용기의 형상, 방사선 측정값, 열 데이터에 따라 달라질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
방사선 차폐체(30)가 원자로 용기(12)내에 장착되면, 코퍼 댐은 일시적인 차폐를 제공하도록 원자로 용기상에 장착될 수 있고, 원자로 용기를 배수시키고 물로 충전된 연료보급 풀 및 원자로 풀을 유지하도록 구성될 수 있다. 이하, 코퍼 댐의 구성이 도 4를 참조하여 설명되며, 코퍼 댐은 포괄적으로 참조부호(40)로 지칭된다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원자로 압력 용기(12)에 장착된 코퍼 댐(40)의 개략도를 도시하고 있다.
코퍼 댐(40)은 대체로 원통형이고, 복수의 세그먼트(40a, 40b, 40c)를 포함한다. 복수의 세그먼트(40a, 40b, 40c)는 인접 세그먼트(40a, 40b, 40c)의 가설 플랜지(fit up flange) 또는 에지(41a, 41b, 41c) 사이에 위치되는 밀봉 수단(도시하지 않음)을 거쳐서 밀봉될 수도 있다. 인접한 세그먼트(40a, 40b, 40c)의 에지(41a, 41b, 41c)를 함께 부착하기 위한 패스너(도시하지 않음)가 포함될 수도 있다. 또한, 밀봉 수단(도시하지 않음)은 완성된 코퍼 댐(40)의 하부 플랜지(41a)와 원자로 용기 상부 플랜지(22)의 사이에 위치될 수도 있고, 패스너(도시하지 않음)는 하부 플랜지(41a)를 원자로 용기 상부 플랜지(22)에 부착하는데 사용될 수도 있다.
각 세그먼트(40a, 40b, 40c)는 기다란 수직 원통부이다(예컨대, 각 세그먼트는 전체의 원통형 코퍼 댐의 동일한 종방향 만곡부이다). 4개의 세그먼트가 사용되는 경우, 각 세그먼트는 90°로 만곡될 수도 있고, 3개의 세그먼트가 사용되는 경우는 120°로 만곡될 수 있다. 변형 실시예에서, 각 세그먼트(40a, 40b, 40c)는 수평 원통부일 수도 있다(예컨대, 각 세그먼트는 원통부의 단면 부분이다).
또한, 소망하는 경우, 코퍼 댐(40)은 함께 연결된 수직 및 수평부의 조합으로 제조될 수 있다.
모든 경우에서, 코퍼 댐(40)의 크기는 격납 빌딩(10)의 설치 해치(도시하지 않음)를 통해 끼워맞춤되도록 선택되면서도 원자로 용기(12)의 크기와 일치한다. 다시 말해서, 세그먼트의 외주는 원자로 용기(12)의 내주와 거의 유사하여야 한다. 코퍼 댐(40)의 세그먼트의 선택 크기 및 양은 다른 제작, 반송 및 공장 특정 조건을 충족하도록 변경될 수도 있다.
각 세그먼트(40a, 40b, 40c)는 수직 또는 수평 가설 플랜지 또는 에지(41a, 41b, 41c)를 포함한다. 인접 에지(41a, 41b, 41c)는, 예컨대 볼트와 너트 조합체와 같은 패스너에 의해 짝맞춤되고 연결된다. 수평 가설 플랜지 또는 에지의 최하측 세트(41a)는 완성된 코퍼 댐(40)의 하부 플랜지를 형성할 수도 있는 반면에, 수평 가설 플랜지 또는 에지의 최상측 세트(41c)는 코퍼 댐(40)의 상부 플랜지를 형성할 수도 있다.
세그먼트(40a, 40b, 40c)의 각각은 후술하는 밀봉 수단을 수용하도록 미리 조립될 수도 있다. 변형예로, 세그먼트(40a, 40b, 40c)가 작업 플로어상에 조립될 때 밀봉 수단의 전체 또는 일부가 장착될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 밀봉 수단은 금속제 및 비 금속제 O 링과 조합된 단열기 개스킷형 시일일 수도 있다. 밀봉 수단은, 복수의 세그먼트(40a, 40b, 40c)를 해치로 통과시켜서 완성된 코퍼 댐(40)을 형성하게 함으로써, 상당히 실행가능한 과제를 해결하게 한다. 밀봉 형 상부를 갖는 조인트를 통한 임의의 누설을 방지하기 위해서, 2개의 밀봉 장치 사이에 형성된 공간은 건조형 원자로 용기내로의 임의의 냉각제 누출을 방지하고 및/또는 감소시키도록 가압될 수 있다.
세그먼트(40a, 40b, 40c)가 함께 연결되어 완성된 코퍼 댐(40)을 형성하면, 코퍼 댐(40)은 원자로 용기 플랜지(22)로 이동되어 부착된다.
코퍼 댐(40)의 하부 플랜지(41a)는 패스너(도시하지 않음), 예를 들어 그에 한정되지는 않지만 나사 볼트 장치를 거쳐서 원자로 용기 플랜지(22)에 연결될 수도 있다. 보다 상세하게는, 코퍼 댐(40)의 하부 플랜지(32)는 완성된 코퍼 댐(40)을 원자로 용기(12)에 형성된 나사 구멍에 나사결합하여 밀폐 헤드를 수납할 수 있도록 하기 위하여 복수의 구멍을 가질 수도 있다. 플랜지(41a, 41b, 41c)는 긴밀하게 접촉하고 있기 때문에 이러한 볼트 결합 장치는 파국적인 시일 파괴를 방지한다.
따라서, 코퍼 댐(40)이 원자로 용기(12)에 설치된 상태에서, 격납된 내장품으로부터 방출되는 방사선을 감소 및/또는 차단하고, 및/또는 원자로 용기(12)의 배수를 허용하고 또 물로 충전된 연료보급 풀을 유지하기 위한 일시적 차폐체가 제공된다.
세그먼트(40a, 40b, 40c)가 공장에서 미리 조립될 수 있거나 또는 각 세그먼트가 격납 빌딩(10)내로 반입되어 바람직하게는 작업 플로어의 저 방사선 영역에서 인간이 조립할 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
코퍼 댐(40)의 상부에는 작업 데크(50)가 있는데, 여기에 코퍼 댐(40)이 도 4에 도시된 지지체(49)에 장착된다. 작업 데크(50)는 사용자가 원자로 용기(12)의 내부에 접근하기 위한 복수의 접근 구멍(51, 53)(도 5에 도시됨)을 포함할 수도 있다. 예컨대, 이 접근 구멍(51, 53)은 용기의 바닥 헤드에 있는 임의의 노즐 및/또는 용기의 측면에 있는 노즐을 검사/수리하는데 사용될 수도 있다. 접근 구멍(51, 53)은 원자로 용기(12)의 내측으로부터 부품의 유지보수, 수리, 검사 및 설치/분리를 용이하게 할 수도 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 작업 데크(50)는 대형 공구를 용기(12)에 접근하기 위한 2개의 대형 접근 개구부(51, 53)를 포함한다. 대형 접근 개구부(51, 53)는 대형 플러그(52, 54)를 각각 수용하고 있고, 이들 플러그는 접근 개구부로부터 분리 가능할 수도 있다. 플러그(52)의 크기는 원자로 용기(12)의 내경의 크기의 1/2일 수도 있다. 그 결과, 이것은 기구가 원자로의 중심 및/또는 원자로의 에지 근방에 도달되게 한다. 플러그(54)의 크기는, 작업 데크(50)의 상부로부터 원자로 용기(12)내로 공구를 접근하도록 설계되어 있으므로 특정한 공구에 의해 결정될 수도 있다. 그러나, 플러그(52, 54) 및 개구부(51, 53)의 크기는 필요한 작업에 따라 변화될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 대형 플러그(52)는 소형 공구의 접근을 위한 작은 개구부(55)를 더 포함할 수도 있다. 작은 개구부(55)는 그 안에 삽입될 제거가능한 소형 플러그(56)를 포함할 수도 있다. 제거가능한 소형 플러그(56)는, 예컨대 직경이 8 내지 16인치일 수도 있다. 그러나, 이용되는 공구의 크기에 따라서 다른 직경이 이용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 마찬가지로, 소형 플러그(54)는 공구의 접근을 위한 작은 개구부를 포함할 수도 있다. 작 은 개구부(57)는 그 안에 삽입될 제거가능한 소형 플러그(58)를 포함할 수도 있다.
작업 데크(50)는 코퍼 댐(40)에 대해 회전(예컨대, 360°)한다. 또한, 대형 플러그(52) 및 소형 플러그(54)는 그들 각각의 개구부내에서 회전한다. 그 결과, 원자로 용기(12)내의 부품으로의 접근이 용이하게 취급 및 조작될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 작업 데크(50)는 격납 빌딩(10)내의 장비 해치(도시하지 않음)를 통해 도입된다. 작업 데크(50)는 패스너에 의해 그리고 회전 기구(도시하지 않음)로 코퍼 댐 지지부(49)에 고정될 수 있다.
또한, 작업 데크(50)는 후술하는 이송 로봇과 제휴하여 작동하도록 360°회전될 수 있다. 작업 데크(50)의 회전은 검사, 수리, 용접 및/또는 기계 작동으로 구성된 응용 로봇의 하강 및 복귀시에 용이성을 제공한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 코퍼 댐(40)은 원자로 용기(12)내의 공중 입자의 효과적인 제어를 위한 필터(59)를 구비할 수 있다. 필터(59)는 접근 개구부 근방의 코퍼 댐 지지부(49)상에 위치된다. 또한, 필터(59)는 작업 플로어상에 위치될 수도 있다. 가요성 배기 덕트는 접근 개구부로부터 필터(59)의 입구까지 연결될 수 있다.
또한, 용기 배수를 공중 입자 문제없이 유지하기 위해, 필터(59)는 작업시에 용기(12)내를 부압으로 유지할 수 있다. 용기(12)내의 부압은 작업 플로어로의 공중 확산을 방지하고 오염을 최소화할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 필터(59)는 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터일 수 있다.
일시적인 방사선 차폐체(30) 및 코퍼 댐(40)이 원자로 용기(12)내에 장착되면, HEPA 필터(59)가 작동하여, 원자로 용기에서 모든 유체가 배출된다.
원자로 용기(12)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 작업 데크(50)내의 접근 개구부(55, 57)를 거쳐 펌프(도시하지 않음)를 용기내로 하강시킴으로써 배수될 수 있다. 배수 동작은 용기가 건조할 때까지 계속된다.
용기가 완전히 건조되면, 보호 장치(protector)(17)(도 7에 도시됨)는 모든 하부 장착식 계장(BMI) 노즐(15)상에 장착된다. 보호 장치(17)는 BMI 노즐(15) 표면이 BMI 노즐(15)의 상부상에서의 장착 툴링에 의해 손상되는 것을 방지하는데 이용된다. 또한, 보호 장치(17)의 설계는 검사, 수리 및/또는 SCC의 완화를 위한 도구와 결합하도록 채용될 수 있다.
보호 장치(17)가 BMI 노즐(15)상에 장착되면, 후술하는 바와 같이 원자로 용기(12)의 내부를 클리닝할 준비 작업을 진행한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 툴링 이송 로봇의 설치를 나타내는 흐름도이다.
작업을 수행하기 위해, 툴링 이송 로봇이 원자로 용기내로 하강되고(S100), 용기 벽(또는 용기 브래킷)의 표면에 장착된다(S200). 그 다음, 작업을 위한 공구를 유지하는 공구 크레이들이 용기내로 하강되고(S300), 용기 벽의 표면에 부착된다(S400). 그 후, 이송 로봇이 공구 크레이들을 향해서 이동하여 공구 크레이들로부터 클리닝 공구를 취출한다(S500). 그 다음, 이송 로봇은 도구와 함께 공구 크레이들로부터 멀리 이동되고, 작업을 개시한다(S600).
도 7을 다시 참조하면, 원자로 용기(12)내의 툴링 이송 로봇(70) 및 공구 크레이들(75)은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도시되어 있다.
툴링 이송 로봇(70)은 장착될 원자로 용기(12)내로 하강된다. 툴링 이송 로봇(70)은 이에 한정되지는 않지만 예를 들어 지그(jig), 호이스트, 로프 및/또는 기둥을 이용하여 하강될 수 있다. 툴링 이송 로봇(70)의 하강은 이송 로봇(70)을 적절한 위치에 위치시키도록 회전식 작업 데크(50)와 제휴하여 작동할 수도 있다. 다시 말하면, 툴링 이송 로봇(70)은 작업 데크(50)내의 개구부(51, 53)를 거쳐 하강될 수 있으며, 작업 데크(50)는 장착을 위해 원자로 용기(12)내에 툴링 이송 로봇(70)을 위치시킬 때에 용이성을 제공하기 위해 회전한다.
툴링 이송 로봇(70)은 통상 2개의 세그먼트 아암(70A, 70B)으로 구성될 수 있다. 세그먼트 아암(70A)은 연결 수단(71)과 세그먼트 아암(70B)의 단부 사이에 개재된다. 세그먼트 아암(70B)은 세그먼트 아암(70A)의 단부와 공구 커넥터(72) 사이에 개재된다. 각 세그먼트 아암(70A, 70B)의 하나의 단부는 연결 조인트(74)에서 회전 가능하다. 아암(70A, 70B)은 360° 회전할 수 있다. 또한, 툴링 이송 로봇(70)은 필요한 병진 이동을 제공하여 원자로 용기(12)의 전체 바닥 영역을 커버할 수 있다.
로봇 아암에 요구되는 각도 및 위치에 따라 툴링 이송 로봇을 보상하기 위해 2개 이상의 세그먼트가 적용될 수 있음을 인식하여야 한다.
툴링 이송 로봇(70)이 하강되면, 연결 수단(71)은 용기 벽의 표면에 부착된 소형 플랫폼(77)에 장착된다. 연결 수단(71)은 이에 한정되지는 않지만 예를 들어 너트 및 볼트를 사용하여 플랫폼(77)에 부착될 수 있다.
이후, 공구 크레이들(75)이 원자로 용기(12)내로 하강된다. 공구 크레이들(75)은 예를 들어 SCC 수리용 용접 고정 공구(81) 및 SCC 클리닝용 표면 개선 공구(82)와 같은 공구를 포함할 수 있다. 그러나, 요구되는 작업에 따라 다른 공구들이 공구 크레이들에 포함될 수 있음을 인식하여야 한다.
공구 크레이들(75)이 원자로 용기(12)에 위치되어 장착되면, 툴링 이송 로봇(70)은 공구 크레이들(75)의 공구와 결합하도록 이동한다. 예시적인 실시예로서, 이 작업이 BMI 노즐(15)내에서의 SCC를 완화하는 것이라면, 툴링 이송 로봇(70)은 공구 용접 헤드(81)와 결합하고 BMI 노즐(15)상에서 수리 작업을 수행한다.
검사, 클리닝, 수리 및/또는 기계가공과 같은 다른 작업을 수행하기 위해, 공구 용접 헤드 이외에 다른 공구들이 적용될 수 있음을 인식하여야 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 툴링 이송 로봇(70) 및 2개의 공구 크레이들(75)이 원자로 용기(12)에 제공된다. 2개의 툴링 이송 로봇(70)은 전체 BMI 노즐(15) 위치를 커버하기 위해, 원자로 용기(12) 내에서 충분한 이동 및 적용범위를 제공하여야 한다. 다시 말해, 툴링 이송 로봇(70)은 모든 BMI 노즐(15)에 대한 검사, 수리, 용접 및/또는 기계가공을 위해 공구(80)를 안내하도록 작동한다.
또한, 툴링 이송 로봇(70)은 동시에 상이한 IGSCC 완화 기능을 수행하는 능력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 제 1 툴링 이송 로봇은 평행 경로 작업 흐름(parallel path work flow)을 생성하기 위해, 상이한 BMI에서 검사, 용접 및 기 계가공 작업 중 적어도 하나를 동시에 실행할 수 있으며, 동시에 제 2 툴링 이송 로봇(70)은 제 1 툴링 이송 로봇이 그 작업을 완료할 때 공구를 회수할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예가 설명되었으며, 이는 다양한 방식으로 변형될 수 있음은 자명할 것이다. 이러한 변형예들은 본 발명의 예시적인 실시예의 범위 및 취지에서 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 하며, 당업자에게 자명할 이러한 모든 변형예들은 이하의 특허청구범위의 범위내에 포함시키고자 한다.
본 발명에 따르면, 원자로 용기의 내장품에 대하여 신뢰성있고 비교적 용이하게 일시적으로 차폐하고 접근하여서, 원자로 용기를 배수시키며 작업자에게 안전한 작업 장소를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 원자로 용기(12)내에 격납된 내장품을 차폐하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 원자로 용기내에 위치된 방사선 차폐체(30)와,
    상기 방사선 차폐체상에 위치된 코퍼 댐(40)을 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코퍼 댐은, 작업 데크(50)와, 상기 코퍼 댐 및 작업 데크를 지지하기 위한 코퍼 댐 지지부(49)를 더 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 작업 데크는 접근 리드를 포함하며, 상기 접근 리드는 상기 원자로 용기의 내부에 접근하기 위한 복수의 개구부(51, 53)를 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 차폐 시스템.
  4. 원자로 용기(12)의 내장품을 클리닝하는 방법에 있어서,
    상기 원자로 용기내에서 코어 배럴을 제거하는 단계와,
    상기 원자로 용기내에 방사선 차폐체(30)를 장착하는 단계와,
    코퍼 댐(40)을 장착하는 단계와,
    상기 원자로 용기를 배수하는 단계를 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 클리닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코퍼 댐의 장착 단계는, 작업 데크(50)를 제공하는 단계와, 상기 작업 데크를 지지하기 위한 코퍼 댐 지지부(49)를 장착하는 단계를 더 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 클리닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 작업 데크는 접근 리드를 포함하며, 상기 접근 리드는 상기 원자로 용기의 내부에 접근하기 위한 복수의 개구부(51, 53)를 포함하는
    원자로 용기의 내장품의 클리닝 방법.
  7. 입구 노즐(13), 출구 노즐(14) 및 하부 장착식 계장 노즐(15)을 포함하는 가압수형 원자로 용기(12)상을 검사하고 수리하며 응력 부식 균열을 완화시키기 위한 시스템에 있어서,
    상기 원자로 용기내에 위치된 방사선 차폐체(30)와,
    코퍼 댐(40)과,
    상기 원자로 용기내로 하강되는 툴링 이송 로봇(70)과,
    공구를 유지하는 공구 크레이들(75)을 포함하는
    가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의 완화 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코퍼 댐은, 상기 원자로 용기의 내부에 접근하기 위한 복수의 개구부(51, 53)를 포함한 회전가능한 접근 리드를 구비하는 작업 데크(50)와, 상기 작업 데크를 지지하기 위한 코퍼 댐 지지부(49)를 더 포함하는
    가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의 완화 시스템.
  9. 입구 노즐(13), 출구 노즐(14) 및 하부 장착식 계장 노즐(15)을 포함하는 가압수형 원자로 용기(12)상을 검사하고 수리하며 응력 부식 균열을 완화시키는 방법에 있어서,
    상기 원자로 용기내에서 코어 배럴을 제거하는 단계와,
    원자로 용기내에 방사선 차폐체(30)를 장착하는 단계와,
    코퍼 댐(40)을 장착하는 단계와,
    상기 원자로 용기를 배수하는 단계와,
    상기 원자로 용기내로 툴링 이송 로봇(70)을 하강시키는 단계와,
    상기 원자로 용기의 표면에 상기 툴링 이송 로봇을 부착하는 단계와,
    공구를 유지하는 공구 크레이들(75)을 상기 원자로 용기내로 하강시키는 단계와,
    상기 원자로 용기의 표면에 상기 공구 크레이들을 부착시키는 단계를 포함하는
    가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의 완화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코퍼 댐의 장착 단계는, 작업 데크(50)를 제공하는 단계와, 상기 작업 데크를 지지하기 위한 코퍼 댐 지지부(49)를 장착하는 단계를 더 포함하는
    가압수형 원자로 용기의 검사, 수리 및 응력 부식 균열의 완화 방법.
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