KR20190049440A - 생체 차폐벽의 해체 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생체 차폐벽의 해체 방법에 관한 것으로, 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역이 존재하는 원자로용 생체 차폐벽의 해체 방법에 있어서, 상기 생체 차폐벽의 상기 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 복수의 영역 중 일부 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체한 후, 상기 복수의 영역 중 다른 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체함으로써 방사화 영역만을 해체하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 생체 차폐벽의 방사화된 부분만 해체할 수 있으므로 사용을 끝낸 원자력 시설의 생체 차폐벽 해체 시 방사성 폐기물의 양을 최소화할 수 있다.

Description

생체 차폐벽의 해체 방법{Removing method of bio-shield}

본 발명은 생체 차폐벽의 해체 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용을 끝낸 원자력 시설의 생체 차폐벽 해체 시 방사성 폐기물의 양을 최소화할 수 있는 생체 차폐벽의 해체 방법에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소와 같은 원자력 시설에는 강제 혹은 콘크리트 구조체로 구성되는 원자로 격납 용기가 설치되며, 격납 용기 내부에 설치된 생체 차폐벽(bio-shield) 내에 원자로가 수납된다.

생체 차폐벽은 원자로와 같이 대량으로 방사선을 방출하는 대상물에 생물체가 가까이 가지 못하도록 방사원을 적극적으로 차폐하는 것으로, 콘크리트나 강철, 납 등의 방사선 흡수 물질로 만든 차폐벽을 의미한다.

생체 차폐벽은 원자로를 둘러싸고 있고 운전 중 중성자 조사 때문에 방사화되어 방사능 레벨이 높아지므로, 사용을 끝낸 원자력 시설의 해체 시 방사능 폐기물 처리 시설에서 처리 가능한 크기로 절단해 해체해야 한다. 생체 차폐벽 해체 방법의 일 예가 일본특허등록 제3787808호에 개시되어 있다.

그런데 종래의 생체 차폐벽 해체 방법은 블록 형태로 생체 차폐벽을 절단하므로 방사화된 부분과 함께 방사화되지 않은 부분 역시 포함된 상태로 절단하게 된다. 따라서 종래의 해체 방법에 따르면 방사성 폐기물의 양이 증가하는 문제가 있다.

일본특허등록 제3787808호 (등록일 2006. 04. 07)

본 발명의 목적은 사용을 끝낸 원자력 시설의 생체 차폐벽 해체 시 방사성 폐기물의 양을 최소화할 수 있는 생체 차폐벽의 해체 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 생체 차폐벽의 해체 방법은, 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역이 존재하는 원자로용 생체 차폐벽의 해체 방법에 있어서, 상기 생체 차폐벽의 상기 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 복수의 영역 중 일부 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체한 후, 상기 복수의 영역 중 다른 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체함으로써 방사화 영역만을 해체하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 영역 중 일부 영역을 다단으로 절단하기 이전, 상기 방사화 영역 중 일부 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 영역 중 다른 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단하기 이전, 상기 방사화 영역 중 다른 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하는 것을 특징으로 한다.

상기 천공은 상기 방사화 영역의 깊이 및 높이에 대응하여 다단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 방사화 영역의 절단은 상기 천공된 영역의 1단에서 N단으로 순서대로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 방사화 영역의 절단은 상기 1단에서 N단까지의 각 단별로 상기 방사화 영역의 하부, 측면, 배면 순서로 절단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역이 존재하는 원자로용 생체 차폐벽의 해체 방법에 있어서, 상기 생체 차폐벽의 상기 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 복수의 영역 중 1차 영역(A)에 비계 또는 족장을 설치하는 제1 준비 단계와, 제1 준비 단계 이후 상기 1차 영역을 1단 내지 N단으로 복수회 천공하는 1차 천공 단계와, 상기 1차 천공 단계 이후 천공된 부위를 상기 1단 내지 N단 순서로 절단하는 제1 해체 단계를 포함하고, 상기 제1 해체 단계 이후 상기 복수의 영역 중 나머지 영역(B)를 해체하는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법을 제공한다.

상기 제1 해체 단계 이후 상기 나머지 영역에 비계 또는 족장을 설치하는 제2 준비 단계와, 상기 제2 준비 단계 이후 상기 나머지 영역을 1단 내지 N단으로 복수회 천공하는 2차 천공 단계와, 상기 2차 천공 단계 이후 천공된 부위를 상기 1단 내지 N단 순서로 절단하는 제2 해체 단계 내지 제N 해체 단계를 포함한다.

상기 1차 천공 단계 및 2차 천공 단계에서 상기 각 단은 복수의 영역으로 구분되도록 천공되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 해체 단계에서, 복수의 영역으로 구분되어 천공된 각 단은 천공된 부위별로 하부, 측면, 배면 순서로 절단되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 해체 단계에서, 상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법은 생체 차폐벽의 방사화된 부분만 해체할 수 있으므로 사용을 끝낸 원자력 시설의 생체 차폐벽 해체 시 방사성 폐기물의 양을 최소화할 수 있다.

도 1은 방사화된 생체 차폐벽을 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제1 준비 단계를 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 1차 천공 단계를 도시한 모식도,
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제1 해체 단계를 순서대로 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제2 준비 단계를 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 2차 천공 및 제2 해체 단계를 도시한 모식도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제3 해체 단계를 도시한 모식도이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 방사화된 생체 차폐벽을 도시한 모식도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제1 준비 단계를 도시한 모식도, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 1차 천공 단계를 도시한 모식도, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제1 해체 단계를 순서대로 도시한 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 원자로를 수용하는 생체 차폐벽(100)은 해체 시점에 내부 일부 영역이 방사화된 방사화 영역(110)일 수 있다.

방사화 영역(110)은 1차 영역(A) 및 2차 영역(B)에 걸쳐 존재할 수 있으며, 1차 영역(A) 및 2차 영역(B)은 생체 차폐벽(100)의 내벽면으로부터 서로 깊이를 달리하여 존재하는 영역이다(1차 영역은 내벽을 포함하는 부분, 2차 영역은 내벽의 내측에 존재하는 부분). 생체 차폐벽(100)의 방사화 영역(110)은 1차 영역(A)의 콘크리트를 먼저 절단해 해체한 후 2차 영역(B)의 콘크리트를 절단해 해체함으로써 제거된다.

1차 영역(A)의 해체는 다음과 같은 순서와 방법으로 이루어진다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 작업을 위한 비계 또는 족장(scaffold, 300)을 설치한다(제1 준비 단계). 족장은 인 코어 룸(in-core room, 130)의 바닥에서부터 캐비티(cavity) 하부까지 설치되며, 그 높이는 약 15~20m일 수 있다.

족장이 설치되면 1차 영역(A)에 해당하는 생체 차폐벽(100)을 천공한다(1차 천공 단계). 1차 천공은 1차 영역(A)의 형상을 따라 방사형으로 이루어지며, 천공 간격은 절단 장치로 절단할 수 있는 크기로 이루어지는 것이 바람직하다. 방사상으로 천공되는 깊이는 1차 영역(A)의 인 코어 룸(130) 내주면으로부터의 깊이에 대응된다.

또한, 1차 천공은 1차 영역(A)의 높이를 따라 다단으로 이루어진다. 즉, 1차 천공은 1차 영역(A)의 높이 방향을 따라 이루어지되, 후술할 절단 장치로 절단할 수 있는 높이에 대응하여 다단으로 이루어진다. 1차 영역(A)의 높이 방향을 다단으로 천공한 부분을 편의상 도 3의 상측에서부터 1단, 2단, N단으로 정의한다.

1차 천공 단계 이후 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 1단부터 N단까지 차례로 콘크리트의 절단을 수행한다(제1 해체 단계). 제1 해체 단계에서 1단부터 N단까지 콘크리트의 절단은 절단 장치(도 4 내지 6에 삼각형 모양으로 임의로 도시함)에 의해 수행되며, 절단 장치는 와이어 쏘(wire saw)가 사용된다. 각 단별 콘크리트의 절단은 먼저 하부를 절단하고, 그 후 측면을 절단하며, 마지막으로 배면을 절단하는 순서로 이루어진다. 절단 장치에 의해 절단되는 콘크리트의 영역은 도 4에 하부(a), 측면(b), 배면(c)으로 각각 표시하였다.

예를 들어, 1차 영역(A)이 인 코어 룸(130)의 형상에 따라 소정의 깊이를 갖는 원기둥 형상으로 방사화되고, 4단으로 천공이 되며, 각 단이 12개의 영역으로 구획되도록 천공될 수 있다(도 4 참조).

이때, 1단을 먼저 절단하되, 천공된 부분을 기준으로 12개의 구획된 부분 중 임의의 한 영역을 먼저 절단할 수 있다. 절단 순서는 콘크리트의 하부(a), 측면(b), 배면(c) 순이며, 12개의 구획된 부분 중 한 부분의 절단이 끝나면 나머지 부분도 동일한 순서로 절단하게 된다. 즉, 원주 방향으로 따라 방사상으로 천공한 부분 사이 사이의 영역을 절단하게 되는 것이다. 이렇게 1단의 콘크리트 절단이 완료되면 동일한 방법과 순서로 2단 내지 N단의 콘크리트를 절단하게 된다.

1차 영역(A)을 해체하는 제1 해체 단계가 완료되면, 2차 영역(B)을 해체한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제2 준비 단계를 도시한 모식도, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 2차 천공 및 제2 해체 단계를 도시한 모식도, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법 중 제3 해체 단계를 도시한 모식도이다(천공 및 절단 방법은 1차 영역의 처리와 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 함).

도 8에 도시된 바와 같이, 2차 영역(B)의 해체를 위해 비계 또는 족장(300)을 설치한다(제2 준비 단계). 이때 비계 또는 족장(300)은 인 코어 룸의 바닥에서부터 캐비티 하부까지 설치되고, 추가로 해체된 1차 영역(A)에 대응하는 부분에도 설치된다.

그 후 도 9에 도시된 바와 같이, 2차 영역(B)에 대응하는 영역에 천공을 실시하고(2차 천공 단계), 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 2차 영역(B)을 단계별로 절단해 해체한다(제2 해체 단계 및 제3 해체 단계).

2차 천공은 2차 영역(B)에 대응하는 위치에 실시되며, 천공 깊이는 절단된 1차 영역(A)의 표면으로부터 2차 영역(B)의 깊이에 대응하는 깊이로 실시된다. 또한, 2차 영역(B)의 높이에 대응하여 다단으로 천공된다.

제2 해체 단계에서 2차 영역(B)의 다단으로 천공된 부분 중 1단을 절단해 해체하고, 제3 해체 단계에서 2차 영역(B)의 다단으로 천공된 부분 중 2단을 절단해 해체한다. 절단 장치는 1차 해체 단계와 동일하게 와이어 쏘가 사용될 수 있으며, 콘크리트의 하부, 측면, 배면 순서로 절단된다.

도 9 및 도 10에서는 편의상 2차 영역(B)이 2단으로 절단되는 것을 예로 하여 설명하였으나, 방사화 영역의 크기에 따라 1단에서 N단으로 달라질 수 있다.

방사화 영역(110)의 해체가 완료되면 설치했던 비계 또는 족장을 모두 해체하고, 해체된 콘크리트는 처리 시설로 이동해 처리한다.

전술한 실시 예에서는 방사화 영역이 서로 크기가 다른 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어진 것을 예로 하여 설명하였으나, 방사화 영역의 크기에 따라 제1 영역만이 존재할 수도 있고, 제1 내지 제N 영역이 존재할 수도 있다. 본 발명은 방사화 영역의 크기와 위치에 따라 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 각 구획 영역 내의 방사화 콘크리트를 각각 절단해 해체하는 것을 그 특징으로 한다. 따라서 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역별로 방사화 콘크리트를 다단으로 절단해 해체하는 것은 본 발명의 기술 범주에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 차폐벽의 해체 방법은 생체 차폐벽의 방사화된 부분만 해체할 수 있으므로 사용을 끝낸 원자력 시설의 생체 차폐벽 해체 시 방사성 폐기물의 양을 최소화할 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.

100: 생체 차폐벽 110: 방사화 영역
130: 인 코어 룸 300: 비계 또는 족장
A: 1차 영역 B: 2차 영역

Claims (12)

1. 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역이 존재하는 원자로용 생체 차폐벽의 해체 방법에 있어서,
   상기 생체 차폐벽의 상기 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 복수의 영역 중 일부 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체한 후, 상기 복수의 영역 중 다른 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단해 해체함으로써 방사화 영역만을 해체하는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 영역 중 일부 영역을 다단으로 절단하기 이전, 상기 방사화 영역 중 일부 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 영역 중 다른 영역의 방사화된 부분을 다단으로 절단하기 이전, 상기 방사화 영역 중 다른 영역을 복수 회 천공한 후 천공한 부위를 기준으로 상기 방사화 영역을 절단하는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 천공은 상기 방사화 영역의 깊이 및 높이에 대응하여 다단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 방사화 영역의 절단은 상기 천공된 영역의 1단에서 N단으로 순서대로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 방사화 영역의 절단은 상기 1단에서 N단까지의 각 단별로 상기 방사화 영역의 하부, 측면, 배면 순서로 절단되는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
8. 중성자에 의해 방사화된 방사화 영역이 존재하는 원자로용 생체 차폐벽의 해체 방법에 있어서,
   상기 생체 차폐벽의 상기 방사화 영역을 복수의 영역으로 구획하고, 상기 복수의 영역 중 1차 영역(A)에 비계 또는 족장을 설치하는 제1 준비 단계와,
   제1 준비 단계 이후 상기 1차 영역을 1단 내지 N단으로 복수회 천공하는 1차 천공 단계와,
   상기 1차 천공 단계 이후 천공된 부위를 상기 1단 내지 N단 순서로 절단하는 제1 해체 단계를 포함하고,
   상기 제1 해체 단계 이후 상기 복수의 영역 중 나머지 영역(B)를 해체하는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 해체 단계 이후 상기 나머지 영역에 비계 또는 족장을 설치하는 제2 준비 단계와,
   상기 제2 준비 단계 이후 상기 나머지 영역을 1단 내지 N단으로 복수회 천공하는 2차 천공 단계와,
   상기 2차 천공 단계 이후 천공된 부위를 상기 1단 내지 N단 순서로 절단하는 제2 해체 단계 내지 제N 해체 단계를 포함하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 1차 천공 단계 및 2차 천공 단계에서 상기 각 단은 복수의 영역으로 구분되도록 천공되는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 해체 단계에서, 복수의 영역으로 구분되어 천공된 각 단은 천공된 부위별로 하부, 측면, 배면 순서로 절단되는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 해체 단계에서, 상기 방사화 영역의 절단은 와이어 쏘(wire saw)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 차폐벽의 해체 방법.

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