KR20090032480A - 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의육안검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력발전소 증기발생기 내부 구조물 중 하나인 유량분배판을 고정시키는 볼트의 이상 유무를 외부에서 시각적으로 검사하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치에 관한 것이다.

증기 발생기는 원자로에서 발생한 열을 증기로 변환시키는 열교환기로서 내부에는 다수의 전열관이 있고, 이 전열관을 고정시키기 위한 격자 모양의 에그크레이트(eggcrate)가 있다. 상기 에그크레이트의 중앙에는 유속을 제어하기 위한 다수의 구멍이 있는 유량분배판이 볼트로 고정되어 있으며, 이 유량분배판의 고정볼트는 유체의 유동 현상으로 발생하는 진동으로 손상될 가능성이 있고, 손상 여부를 시각적으로 검사할 필요가 있다.

유량분배판이 설치된 위치는 증기발생기의 중앙부분으로 이것에 접근하기 위해서는 좁은 틈새를 지나 수직으로 방향을 바꾸어야 하는 등 기구적으로 많은 어려움이 있다. 이러한 어려움으로 인해 아직까지 유량분배판의 고정볼트를 시각적으로 검사할 수 있는 방법 및 장비는 개발되어 있지 않다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 검사하고자 하는 에그크레이트가 있는 위치까지는 곧게 편 형태로 접근한 후 원격조작에 의해 수직으로 경로를 바꾸어 유량분배판 고정볼트 검사부위로 비디오프로브(videoprobe) 등 시각 장비를 안내하여, 증기발생기 외부에서 볼트의 이상 유무를 시각적으로 검사할 수 있도록 되어 있다.

Description

원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치{A visual inspection device of the flow distribution plate bolts of the stem generator for nuclear power plants}

본 발명은 원자력발전소 증기발생기 내부 구조물중 하나인 유량분배판을 고정시킨 고정 볼트의 이상 유무를 관리자가 시각적으로 외부에서 확인 검사하는 원자력발전소 증기 발생기 유량분배판 고정볼트 육안검사장치에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 원자력발전소 증기발생기(1)의 내부에는 다수의 전열관이 조밀하게 배치되어 원자로에서 발생하는 열을 증기로 변환시킨다.

그런데 증기발생기 내부에는 전열관을 고정시키기 위한 에그크레이트(eggcrate, 2)를 비롯한 다수의 부품들이 설치되어 있어서, 이들 부품이 구조물에서 분리되어 증기발생기 내부를 돌아다니면서 전열관에 손상을 주지 않도록 발전소 예방정비 기간 중 여러 가지 방법으로 이물질 존재 여부를 검사하고 있다.

통상적으로 증기발생기(1) 내부의 이물질 존재여부를 검사하는 방법으로 가장 일반적인 것은 검사하고자 하는 부분에 카메라나 비디오프로브(video probe, 3)를 투입하여 시각적으로 검사하는 것이다. 증기발생기 내부 형상이 복잡하여 접근 하기가 용이하지 않은 경우에는 그 목적에 맞게 특수한 검사장치를 개발하여 활용하기도 한다.

종래 증기발생기 검사 장치로는 미국특허 제6543392호 및 제6820575호에서 기술한 상부 다발 검사장치가 있는데, 두 경우 모두 검사장비를 증기발생기 하부에 있는 작업구(handhole)를 통해 진입시켜 상부로 이동할 수 있도록 고안된 것이 특징이다.

또한 증기 발생기 튜브 내부를 검사하는 장치로는 미국특허 제4231419호가 제안되었는바, 이 장치는 하부 수실(4)에 투입하여 전열관 내부에 이상이 있는지를 검사하도록 구성되어 있다. 또 다른 사례로 미국특허공개 제2003-0169419호의 경우는 증기발생기 하부 작업구(5)로 투입되어 튜브시트(tubesheet, 6) 부분을 검사할 수 있도록 되어 있다.

이들 검사장치의 공통점은 증기발생기 비디오프로브 또는 카메라를 시각장치로 활용하여 육안검사가 가능하도록 되어 있다는 것이다.

한편, 증기발생기 내의 이물질을 검사하는 다른 방법으로는 초음파를 이용한 비파괴적인 방법이 활용되고 있다. 이 방법은 초음파 탐촉자를 전열관 내부에 투입하여 전열관의 손상여부를 검사하기 위해 많이 활용되나, 종종 신호분석을 통해 전열관 외부에 이물질이 존재하는지 여부를 판독하도록 한다.

그러나 종래 이러한 방법은 전열관 외부 접촉면의 상태를 간접적으로 파악할 수 있을 뿐이며, 이물질의 종류 및 형태를 알 수 없다는 것이 한계점이다. 따라서 초음파 탐촉자를 이용한 이물질 검사의 경우, 의심이 가는 위치에 카메라나 비디오 프로브 등을 투입하여 이물질 존재여부를 확인하고 있다.

이에 본 발명은 증기발생기 내부 구조물의 시각적 검사(visual inspection)에 관한 것으로, 기존의 장치 및 방법으로는 검사가 불가능하였던 유량분배판 고정볼트(8)를 육안으로 확인 검사할 수 있는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원자력발전소 증기발생기 내부에 있는 이물질을 시각적으로 검사하기 위해 증기발생기의 상부 작업구를 통하여 비디오프로브가 투입되어 증기발생기의 내부를 외부에서 시각적으로 검사하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치에 있어서, 상기 비디오프로브를 검사 부위로 안내하는 굽힘성이 있는 비디오프로브 안내부와, 이 비디오프로브 안내부의 끝단에 부착되어 비디오프로브를 검사부위로 향하게 90° 방향전환을 시키는 방향 전환부로 이루어지되, 상기 비디오프로브는 비디오프로브 안내부와 방향 전환부를 관통하는 프로브용 안내 관통구멍을 통하여 투입되어 유량분배판의 고정볼트를 외부에서 시각적으로 확인 검사할 수 있도록 되어 있다.

이와 같은 본 발명을 이용한 증기발생기 유량분배판 고정볼트 육안검사장치는 기존의 방식으로는 시각적인 검사가 불가능했던 유량분배판 고정볼트(8)의 이상 유무를 시각적으로 확인 할 수 있는 수단을 제공한다. 또한 유량분배판 고정볼 트(8)는 증기발생기 내부에서 분리될 경우 전열관(20)에 손상을 주어 방사능 물질을 환경에 유출시킬 수도 있으므로 고정볼트(8)의 손상 여부를 시각적으로 확인하는 것은 원자력발전소의 안전운전을 위해 매우 중요한 사항이며, 이를 본 발명의 장치를 이용하여 고정볼트(8)의 이상 유무를 시각적으로 확인할 수 있도록 되어 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 육안검사장치의 전체 구성도로서, 본 발명은 증기발생기(1)의 상부 작업구(23)를 통하여 비디오프로브(3)가 투입되어 증기발생기(1)의 내부를 외부에서 시각적으로 검사하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치에 있어서, 상기 비디오프로브(3)를 검사부위로 안내하는 굽힘성이 있는 비디오프로브 안내부(9)와, 이 비디오프로브 안내부(9)의 끝단에 부착되어 비디오프로브(3)를 검사부위로 향하게 90° 방향전환을 시키는 방향 전환부(10)로 이루어지되, 상기 비디오프로브(3)는 비디오프로브 안내부(9)와 방향 전환부(10)를 관통하는 프로브용 안내 관통구멍(15)을 통하여 투입되어 유량분배판(11)의 고정볼트(7)를 시각적으로 검사할 수 있도록 되어 있다.

여기서 도 5에 도시된 바와 같이 상기 방향 전환부(10)는 동일한 구조로 여러 개가 힌지 연결방식으로 연결되되, 각각의 구조는 비디오프로브용 안내 관통구멍(15)이 형성된 부품들이 힌지(14)를 매개로 연속으로 연결되고, 이의 사각모서리 부위에 형성된 탄성 강선 안내구멍(16)과 형상기억합금 강선 안내구멍(22)들을 통 하여 비디오프로브 안내부(9)로부터 연장된 탄성강선(18)과 형상기억합금 강선(17)들이 관통되어 설치되어 있다.

여기서 상기 방향 전환부(10)의 방향을 변경시키기 위한 수단으로 사용하는 형상기억합금 강선(17)과 탄성강선(18)은 이들 강선에 인장력을 가하지 않을 경우 이들 형상기억합금 강선(17)과 탄성강선(18)의 형상 복원력으로 이 방향 전환부(10)가 원래의 곧게 펴진 형태로 복귀되고, 반면에 인장력을 가하게 되면 도 7과 같이 90° 각도 변경되어 진다.

그리고 상기 비디오프로브 안내부(9)는 굽힘성이 있는 플라스틱 재질 또는 탄성이 있는 금속으로 제작되며, 형상은 띠 모양이고, 비디오프로브(3)가 지나갈 수 있도록 비디오프로브용 안내 관통구멍(15)과 방향 전환부(10)의 관절형 부품(13)을 강선들(17,18)로 조절할 수 있는 와이어용 구멍들이 가공되어 있다.

상기 방향 전환부(10)는 다수의 관절형 부품(13)으로 구성되며, 각 관절형 부품(13)은 힌지(14)로 연결되어 있고, 관절형 부품(13)의 한면에는 비디오프로브용 안내 관통구멍(15), 일반 강선 안내 관통구멍(16), 그리고 형상기억합금 강선 안내 관통구멍(22)이 가공되어 있는 구조이고, 형상기억합금 강선 안내 관통구멍(22)에는 형상기억합금 강선(17) 등 탄성이 있는 강선이 다수의 관절형 부품(13)을 모두 관통하도록 되어 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명은 증기발생기 상부 작업구(23)와 덮개(24) 상부의 덮개구멍(25)을 통해 증기발생기 내부로 투입된다. 증기발생기 내부에서 방향 전환부(10)는 탄성이 있는 형상기억합금 강선(17)에 의해 곧게 펴진 상태에서 증기발생기 전열관(20)을 지지하고 있는 에그크레이트(2)와 덮개(24) 사이의 좁은 틈새를 통과시킨 후 검사 부위에 근접하면, 탄성이 있는 형상기억합금 강선(17)을 당겨 방향 전환부(10)가 검사부위인 유량분배판 고정볼트(8)를 향해 90° 방향을 전환한다.

여기서 탄성이 있는 탄성 강선(18)을 당기게 되면 각 관절형 부품(13) 사이의 틈새(21)가 좁혀지면서 유량분배판 고정볼트(8)가 있는 방향으로 방향 전환부(10)의 끝부분이 향하게 된다. 강선에 가했던 인장력을 제거하면 굽혀져 있던 강선이 탄성력에 의해 곧게 펴지면서 다수의 관절형 부품(13)도 곧게 펴지게 된다.

이어 본 발명의 작동에 대해 설명한다.

상기 유량분배판(17)의 고정볼트(8)를 검사하고자 할 때에는 방향 전환부(10)가 곧게 펴진 상태에서 방향 전환부(10)를 앞으로 하여 검사장치(100)를 검사하고자 하는 증기발생기 유량분배판(7) 인근으로 삽입한다. 상기 방향 전환부(10)의 끝 부분이 검사하고자 하는 유량분배판(7) 인근에 도달하면 탄성이 있는탄성 강선(18)에 인장력을 가해 방향 전환부(1)가 90°방향을 바꾸어 유량분배판(7) 쪽을 향하도록 한다. 이 상태에서 비디오프로브 안내부(9)와 방향 전환부(10)를 관통하고 있는 프로브용 구멍(11)을 통해 비디오프로브(3)를 투입한다.

상기 비디오프로브(3)를 비디오프로브 안내부(9)의 프로브용 구멍(11)으로 밀어 넣으면 비디오프로브 안내부(9)와 방향 전환부(10)의 구멍을 따라 유량분배판(7) 가장자리에 도달하며, 계속해서 삽입하면 증기발생기의 사각튜브(19)와 전열관(20)의 틈새를 따라 유량분배판 고정볼트(8)가 있는 위치에 도달한다.

이 상태에서 비디오프로브(3) 끝 부분의 각도조절(angulation) 기능을 검사하고자 하는 볼트를 시각적으로 검사하고 그 결과를 기록한다.

도 1은 통상적인 원자력발전소에 설치된 증기발생기의 내부를 보여주는 부분 절개 사시도,

도 2는 도 1에서 에그크레이트 부분의 확대 사시도,

도 3은 도 2의 A-A선 확대 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 증기발생기 유량분배판 고정볼트를 육안으로 검사하는 육안검사장치의 구성도,

도 5는 도 4의 부분 확대도로서, 관절형 부품의 확대 구성 사시도,

도 6은 본 발명이 증기발생기의 유량분배판 인근에 설치된 상태도,

도 7은 본 발명의 방향 전환부가 90°전환된 상태를 보여주는 도면이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 증기발생기, 2 : 에그크레이트(Eggcrate),

3 : 비디오 프로브(Video probe), 4 : 하부 수실,

5 : 하부 작업구, 6 : 튜브시트(Tubesheet),

7 : 유량분배판, 8 : 고정볼트,

9 : 비디오 프로브 안내부, 10 : 방향 전환부,

13 : 관절형 부품, 14 : 힌지,

15 : 비디오 프로브용 안내 관통구멍,

16 : 탄성 강선 안내 관통 구멍,

17 : 형상기억합금 강선, 18 : 탄성 강선,

19 : 사각 튜브, 20 : 전열관,

21 : 틈새,

22 : 형상기억합금 강선 안내 관통구멍,

23 : 증기발생기 상부 작업구,

24 : 덮개, 25 : 덮개 구멍.

Claims (3)

1. 증기발생기(1)의 상부 작업구(23)를 통하여 비디오프로브(3)가 투입되어 이 증기발생기(1)의 내부를 외부에서 시각적으로 검사하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치에 있어서,

   상기 비디오프로브(3)를 검사부위로 안내하는 굽힘성이 있는 비디오프로브 안내부(9)와, 이 비디오프로브 안내부(9)의 끝단에 부착되어 비디오프로브(3)를 검사부위로 향하게 90° 방향전환을 시키는 방향 전환부(10)로 이루어지되, 상기 비디오프로브(3)는 비디오프로브 안내부(9)와 방향 전환부(10)를 관통하는 프로브용 안내 관통구멍(15)을 통하여 투입되어 유량분배판(11)의 고정볼트(7)를 시각적으로 검사할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방향 전환부(10)는 동일한 구조의 여러 개가 힌지 연결방식으로 연결되되, 각각 구조는 비디오프로브용 안내 관통구멍(15)이 형성된 부품들이 힌지(14)를 매개로 연속으로 연결되고 이의 사각모서리 부위에 형성된 탄성 강선 안내구멍(16)과 형상기억합금 강선 안내구멍(22)들을 통하여 비디오프로브 안내부(9)로부터 연장된 탄성강선(18)과 형상기억합금 강선(17)들이 관통되어 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방향 전환부(10)의 방향을 변경시키기 위한 수단으로 사용하는 형상기억합금 강선(17)과 탄성강선(18)은 이들 강선에 인장력을 가하지 않을 경우 이들 형상기억합금 강선(17)과 탄성강선(18)의 형상 복원력으로 이 방향 전환부(10)가 원래의 곧게 펴진 형태로 복귀되고, 반면에 인장력을 가하게 되면 90° 각도 변경되어지는 것을 특징으로 하는 원자력발전소 증기발생기 유량분배판 고정볼트의 육안검사장치.

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