KR810000034B1 - 증기 발생기 슬러지 제거 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기 발생기 슬러지 제거 방법

제1도는 전형적인 증기 발생기의 부분 단면도.

제2도는 관판의 평면도.

제3도는 관판 부근의 전형적인 증기 발생기의 단면도.

제4도는 전형적인 냉각재 랜스(lance)의 도면.

본 발명은 증기 발생기, 특히 증기 발생기의 관판에서 슬러지(Sludge) 침전물을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.

전형적인 원자로 증기 발생기는 수직으로 향한 셀(Shel), 관다발을 형성하도록 셀내에 수직으로 위치한 다수의

자관,

자곡면의 반대측 말단부에 관을 지지하기 위한 관판, 관다발의 한 말만부에 1차 냉각재 입구헤더를 형성하고, 다른 말단부에 1차 냉각재 출구를 형성하는 관판과 결합된 분할판, 1차 냉각재 입구 헤더와 냉각재로 통하는 1차 냉각재 출구 노즐로 구성되어 있다. 또한 증기 발생기에는 셀에 인접하여 환형 챔버를 형성하도록 관다발과 셀 사이에 배치된 덮개와 관다발의

자곡면 말단부 상에 배치된 급수(水) 링으로 구성되어 있다. 원자로심을 통해 순환하여 가열된 1차 냉각재는 1차 냉각재 입구 노즐을 통해 증기 발생기에 들어온다. 1차 냉각재 입구 노즐로부터 1차 냉각재는 1차 냉각재 입구 헤더를 통해 인도되고,

자관 다발을 통해서 1차 냉각재 출구헤더 밖으로 인도되며, 1차각재출구 노즐을 통해서 원자로 냉각계의 나머지로 인도된다. 동시에, 공급수는 긍급수 링을 통해 증기 발생기에 주입된다. 공급수는 셀의 인접부에 있는 환형 챔버를 따라 하부로 전달되어 환형 챔버의 하부의 관판에 의해 공급수가 반대방향으로

자 관의 외측과 열전달 관계로 흐르며 덮개의 내측을 통해 상부로 흘러간다. 공급수가 관다발과 열전달 관계로 순환되는 동안, 관의 1차 냉각재에서 관 주위의 공급수로 열이 전달되어 공급수의 일부가 증기로 변환된다. 그때 증기는 상부로 올라가고 본 기술에서 공지된 바와 같이 전기를 발생하는 전기 발전 설비를 통해 순환된다.

1차 냉각재는 방사성 입자를 포함하고, 단지 인코넬로 제조되는

자관에 의해서 공급수로 부터 격리 되므로,

자관벽은 이러한 방사성 입자를 멀리하기 위해 1차 경계부를 형성한다. 따라서,

자관은 어떤 균열도

자관내에서 발생하지 않도륵 못결함을 유지하는 것은 중요하다.

그러나, 경험에 의하면, 어떤 조건하에서는

자관내에 누출이 발생하여 방사성 입자들이 급수를 오염시키는 매우 기대치 않는 결과를 초래하는 경우도 있다.

증기 발생기에서 된 누출의 원인은 2개 이상이 있는 것으로 사료된다. 이들 누출의 한 원인은 관의 공급수측의 화학적 환경에 관련되는 것으로 생각된다. 누출이 일어나는 가동 증기 발생기에서 취한 관 샘플의 분석 결과 이들 누출이 입자 내부의 부식으로부터 관의 결함에 의한 것으로 나타났다. 가동 증기 발생기에서 추출한 관재료의 균열 부근에서 발견된 높은 부식성 레벨과 제어된 실험실 조건하에서 부식에 의해 발생한 이들 균열과 고장의 유사성을 입자내의 부식의 원인으로 인식되며 따라서 관 균열의 원인이 된다.

관 누출의 다른 원인은 관의 두께가 얇아지는 것이다.

관을 와전류(渦電流) 검사한 결과 관판에 축적된 슬러지의 레벨에 해당하는 레벨에서 관판 부근에서 관의 두께가 얇아짐이 발견되었다. 슬러지는 주로 철 산화물과 구리 혼합물이며 공급수에서 관판에 부착된 다른 금속으로 되어 있다. 슬러지의 축적의 레벨은 슬러지에 있는 자철광에 민감한 저주파 신호의 와전류 테스트에 의해 추측할 수 있다. 슬러지 레벨과 관벽의 얇아지는 위치 사이의 상호 관계는 슬러지 침전물이 관벽에 인산액이나 다른 부식제(腐蝕劑)의 농축처를 제공하여 결과적으로 관의 두께가 얇아진다.

이러한 슬러지를 제거하기 위한 한 공지된 방법은 슬러지 랜스-흡입 방법으로 일컬어진다. 슬러리 랜스는 처리와 재순환을 위해 냉각수 설러지-혼합물을 제거하는 흡입과 여과장치와 함께 슬러지를 헤체하고 슬러리(Slurry)를 만들기 위해 고압수를 사용한다.

슬러지 랜싱 방법에서 15cm 손 구멍이 있는 것은 2개의 유연하고 구멍이 뚫린 흡입 헤더가 관다발 주위의 관판 주위를 따라 배치되도록 입구를 제공하기 위해 사용된다. 그후 고속도의 물 랜스가 손구멍을 통해 주입되어 관 열 사이에서 정돈된다. 그때 랜스는 2개의 고속물 분자가 랜스의 이동 방향에 수직으로 형성되는 동안 관판을 따라 이동한다. 물 분사는 슬러지를 관판의 주위로 향하게 하여 물-슬러지 혼합물이 유연한 흡입 헤더로 흡입된다. 이론적으로는 슬러지 랜스-흡입법이 슬러지 침전물을 제거할 수 있으나 실험 결과에 의하여 그렇게 효과적이지 못하다.

슬러지 랜스-흡입법의 문제점 중 하나는 반사 및 물부피의 증가에 의한 물의 넓은 슬로트가 관다발을 관판의 주위에 보내며 흡입헤더의 용량을 능가하는 것이다. 결과적으로, 슬러지는 덮개 주위에 재침전되거나 관판으로 되돌려 씻어진다. 또한 발생기의 2차측이 랜스될 동안 1차로 랜스된 부분에 상당량의 물이 되돌려진다. 더우기, 흡입 헤더에 많은 구멍이 있기 때문에 헤더의 말단부에서는 충분한 흡입을 유지할 수 없다. 더우기 유연한 헤더에서 구멍을 적절히 정열하기가 기계 구조적으로 불가능하여 원자로 증기 발생기에서 특히 제한된다.

본 발명의 주 목적은 증기 발생기에 축적된 슬러지를 제거하기 위한 간단하고 효과적인 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명은 수직 셀의 하단부에 있는 관판과 관판에 부착되어 상부로 연장된 다수의 열교환 관으로 구성되어 셀은 관판 상부에 개구부를 가지고 상측으로 연장하는 슬러지 침전물을 제거하는 방법에 있어서, 액체 분사류가 상기 관판 34상의 셀 12에 직각으로 인가되어 관판 34의 외측 끝에 액체의 원주형 유출을 발생하며, 상기 유출은 흡입 장치(66, 74)에 의해 셀에서 포착 제거되며, 동시에 액체 분사 출구 84를 갖는 랜스 76이 액체 분사가 관 38로 향하고 상기 원주형 액체 유출은 향한체로 관판 34상의 관을 가로질러 이동되어 관 38의 하단부에서 침전물을 세척, 제거하여 흡입장치(66, 74)를 통해 즉각적으로 제거하는 특징이 있다.

본 발명은 일실시예로서, 부수적 도면에 도시된 양호한 실시예의 하기 설명에 의해, 더욱 명백해질 것이다.

제1도를 참조하면, 원자력 증기 발생기 10은 하부 셀 12를 상부 셀 16에 연결하는 절두체(截頭體) 셀 14에 연결된 하부 셀 12로 구성되어 있다. 접시 형태의 헤드 18은 증기 노즐 20을 가지며 상부 셀 16을 덮고 구(球)형 헤드 22는 입구 노즐 24와 출구 노즐 26을 가지며 하부 셀 12를 덮는다. 분할 판 28은 구형헤드 22내의 중앙에 위치하며, 구형 헤드 22를 입구 격실 30과 출구 격실 32로 분할한다. 입구 격실 30은 입구 노즐 24와 유동성 관계로 위치하며 출구 격실 32는 출구 노즐 26과 유동성 관계로 위치한다. 관판 34는 하부 셀 12에 부착된 관 구멍 36과 구형 헤드 22를 가지며 증기 발생기 10의 관판 34의 상부와 하부를 구분한다. 열전달 관인 관 38은

자곡면을 가지며 관 구멍 36에 배치되어 있다. 약 7,000개로 구성된 관 38은 관다발 40을 형성한다. 분할 판 28은 관판 34에 부착되어 입구 격실 30이 출구 격실 38로 부터 분리되어 있다. 각각의 관 38은 한 관 38이 입구 격실 30과 유동관계로 위치한 관판 34에서 각 관 38이

자 구조로 형성된 구조로 연장되어 각 관 38의 다른 끝이 출구 격실 32와 유동관계로 위치한 관판 24로 연장되어 있다. 운전시, 원자로 노심을 통해 순환하는 동안 가열된 원자로 냉각재는 입구 노즐 24를 통해 증기 발생기 10으로 들어오고 입구 격실 30으로 흘러 들어온다. 입구 격실 30에서, 원자로 냉각체 관판 34에 있는 관 38을 통해 흐르고

자곡면 관 38을 통해 상부로 가고, 관 38을 통해 출구 격실 32로 나간다. 출구 격실 32에서 원자로 냉각재는 본 기술에서 공지된 방법으로 원자로 냉각 계의 다른 부분을 통해 순환된다.

제1도를 재참조하면, 관다발 40은 관판 34에서 변이 셀 14의 영역으로 연장되는 덮개 42에 의해 둘러쌓여 있다. 하부 셀 12와 함께 덮개 42는 환형 챔버 44를 형성한다. 2차 냉각재나 공급수 입구 노즐 46이 관다발 40의 상부에 상부 셀 16상에 위치한다. 크로버 잎 형태의 링을 형성하는 3개의 루프로 구성된 공급수 헤더 48은 공급수 입구 노즐 46에 부착되어 있다. 공급수 헤더 48은 매우 많은 수의 배출부 50이 다른곳으로 향하는 것보다 환형 챔버 44로 향하도록 배치된 다수의 배출부 50을 가지고 있다.

운전중, 공급수는 공급수 입구 노즐 46을 통해 증기 발생기 10에 들어오며, 공급수 헤더 48을 통해 흐르며, 배출부 50을 통해 공급수 헤더 48외부로 나온다. 관판 34부근의 환형 챔버 44의 하부에 일단 도달하면, 공급수는 관다발 40의 관 38주위 내부로 향하게 되며, 그곳에서 공급수는 관 38과 열전달 관계로 통과한다. 관 38내에 있는 고온 원자로 냉각재는 관 38을 통해 공급수에 열을 전달하며 고로 공급수를 가열시킨다. 가열된 공급수는 자연적인 순환에 의해 관다발 40위로 올라간다. 관다발 40을 주위로 이동하는 동안, 공급수는 가열되어 결국에는 공지된 바와 같이 열이 발생한다.

제1도의 상부를 참조하면, 덮개 42는 관다발 40상에 배치된 상부 덮개 헤드 52를 갖고 있다. 덮개 헤드 52상에는 관다발 40에서 발생된 증기와 유동관계로 위치하고 원심력 소용돌이 날개 56이 배치된 슬리브 54가 있다. 슬리브 54의 상에는

자수분 분리기인 수분 분리기 58이 있다. 관다발 40부근에서 발생한 증기는 슬리브 54를 통해 상부로 올라가고 그곳에서 원심력 소용돌이 날개 56은 증기내에 있는 수분을 제거한다. 슬리브 54에서, 증기는 수분 분리기 58을 통해 계속 상부로 올라가고 그곳에서 더많은 수분이 제거된다. 결국에는 증기는 증기노즐 20을 통해 상부로 가고 그곳에서 공지된 바와 같이 전기를 발생하는 종전의 기계를 통해 전달된다.

제1도의 하부를 차조하면, 관 38의 곡면에 의하여, 관판 34의 직선부분 사이에는 관이 없다. 이들 직선부는 관 레인(lane) 60이라 불리운다. 관 60과 함께, 2개의 손구멍 62(하나만 도시됨)이 서로 반대측에 관 레인 60과 동일 직선상에 배치된다. 손구멍 62는 관판 34에 제한된 접근 영역을 제공한다.

경험에 의하면, 증기 발생기 작동시 슬러지가 관 38 주위의 관판 34에 형성될 수 있다. 주로 철 산화물, 구리 혼합물과 다른 금속들로 구성된 이들 슬러지는 공급수에서 관판 34로 부착되는 이들 물질에 의해 형성된다. 슬러지는 관 38내에 포함된 원자로 냉각재 내의 방사성 입자들이 증기 발생기의 공급수와 증기로 누출하게 하는 관 38의 결점, 즉 매우 바람직하지 못한 결과를 발생한다.

제2도를 참조하면, 연료 교체시와 같이 원자로가 운전하지 않을 때에, 증기 발생기가 해체되고 공급수가 제거된다. 2개의 손구멍 62가 개방되어 증기 발생기 내부에 접근할 수 있게 한다. 분사 헤더 64는 손구멍 62중의 하나에 위치하며 흡입 헤더 66이 다른측 손구멍 62를 통해 위치한다. 분사헤더 64 흡입 헤더 66은 손구멍 62에 맞도록 모양을 갖추며 손구멍 62의 주위에 있는 관 레인 차단 장치 68과 같은 장애물 주위에 맞도록 되어 있다. 분사 헤더 64는 2개의 출구 70이 관판 34에 축적된 슬러지 레벨 주위에 닿도록 형성된다. 더우기 약 1.4cm 정도의 노즐인 출구 70은 관다발 40의 주위에 형성된 주위 레인 72 방향에서 서로 대향한다.

같은 방법으로, 흡입 헤더 66의 입구 74는 주위 레인 72를 직면하여 서로 대향한다. 분사 헤더 64는 물 공급과 같은 냉각재 공급기에 연결되고 흡입 헤더 66은 공기 다이어프램 흡입 펌프와 같은 흡입펌프(도시 안됨)에 연결되어 있다.

그 후 본 기술에서 공지된 바와 같이 고압수 렌스와 같은 렌스 76은 손 구멍 62의 하나를 둘러싸는 영역에 볼트되어 있고 관 레인 60으로 연장된다. 제4도에 도시된 바와 같은 전형적인 랜스 76은 손구멍 62 를 둘러쌓는 영역에 볼트될 수 있는 마운팅 장치 78과 마운팅 장치 78의 봉함 장치 82를 통해 연장되는 관형 샤프트 80과 관형 샤프트 80상에 위치한 하나 이상의 분사구 노즐 84로 구성되어 있다. 랜스 76에 제 위치에 놓이게 되면, 분사 헤더 64에 대한 물 공급은 구동되며, 흡입 헤더 66과 관련된 흡입 펌프가 또한 작동된다. 노즐당 55-801/min 정도인 출구 70에서의 유속은 출구 70에서 물의 주위 유통을 일으키고, 주위 레인 72를 통해 흡입 헤더 66의 입구 74로 통하게 한다.

그후 랜스 76이 구동된다. 관형 샤프트 80은 물 공급원에서 분사 노즐구 84로 물을 전달하며, 분사 노즐 84는 관형 샤프트 80에서 직각 방향으로 2개의 고속 분사를 발생한다. 그후 수동적으로나 기계적으로 관형 샤프트 80이 관 레인 60을 통해 관다발 40의 중앙으로 이동하며 동시에 관형 샤프트 80은 진동하여 분사구 노즐 84가 관 38에 평행인 평면에서 진동하도록 한다. 랜스 76이 전방으로 이동하면, 분사 노즐 84는 관 38의 횡열 사이의 공간에 의해 형성된 관 열 레인 86과 일열 정돈된다. 각 관 열 86과 정돈되면서 랜스 76은 약 1분가량 진동한다. 분사구 노즐 84에서의 물의 분사는 관 38주위에 축적된 슬러지에 접촉하게 되어 슬러지가 물 분사중에 뜨게 한다. 약 110ℓ/min 정도의 고속유출 속도를 갖는 물 분사는 부유된 슬러지를 주위 레인 72로 옮겨가서 그곳에서 물-슬러지 혼합물이 물 주위 증기에서 포착된다. 주위증기는 그후 부유 슬러지를 흡입 헤더 66으로 이동시키며 그곳에서 물-슬러지 혼합물이 증기 발생기에서 제거된다.

랜스 76은 관판 34의 중앙에 도달할때까지 또는 중앙에서 약간 지난 거리만큼 진행할때까지 이동한다. 그후 랜스 76은 볼트를 풀고 제1손구멍 62에서 빼내고 다른 손구멍 62에 삽입하여 볼트된다. 제2손구멍, 즉 더 좋게는 흡입헤드쪽에, 일단 들어가면, 랜스 76은 구동되기 전에 재빨리 관다발 40의 중앙으로 이동한다. 그러나 관 레인 60에 장애물이 없는 증기 발생기에서는, 랜스 76은 관다발 40의 중앙에서 약간 더 진행한다. 랜스 76을 중앙에서 약간 더욱 이동시키면 슬러지가 관판의 전반부에서 후반부로 재순환되는 것을 방지하면서 관판 34를 완전히 세척한다. 그후, 분사 노즐 84가 흡입 헤더 66쪽으로 이동하도록 관형 샤프트 80이 천천히 후방으로 이동하면서 랜스 76이 구동된다. 분사구 노즐 84가 흡입헤더 66에 도달하면 그 과정이 완성된다. 랜스 76, 흡입헤더 66 그리고 분사헤더 64가 제거되고 증기 발생기가 재 구동된다. 고로 본 시스템으로 물 유출 시스템을 이용하여 증기 발생기의 관판에서 열전달 관 주위에서 슬러지를 제거하는 방법을 제공하고 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술에 숙련된 사람들에게는 많은 수정과 변경을 할 수 있음은 명백하다. 고로 특허청구 범위는 본 발명의 진정한 이념과 범위에 해당하는 모든 수정과 변경을 포함하고 있다. 예를 들어 구조는 다르나 유사한 기능을 하는 랜스도 사용될 수 있다. 더우기 관판 주위의 여러 위치에 위치한 여러가지의 냉각수를 사용하는 다수의 랜스도 상기 기술한 랜스와 함께 사용할 수 있다. 더우기 관판을 횡단하는 방법은 문제시되는 관판의 특정 기하학적 구조에 따라 변화될 수 있다.

Claims (1)

1. 수직 셀의 하단에 관판과 관판에 부착되어 상측으로 연장하는 대다수의 열교환관을 포함하며, 셀이 관 판상에 개구를 가지고 있는 증기 발생기로부터 슬러지 침전물을 제거하는 방법에 있어서, 냉각재 분사류가 관판 34의 외측 끝에 냉각제 원주형 유출을 발생하기 위해 관판 34상의 셀 12에 직각으로 적용되며, 상기 유출이 흡입장치(66, 74)에 의해 셀로부터 포획되고 제거되며, 동시에 냉각수 본사구 노즐 84를 가진 랜스 76이 관 38에 반대 방향으로 되었고 관 38의 하단분에서 침전물을 세척하기 위해 원주형 냉각수 흐름방향으로 향하여 흡입장치(68, 74)를 통해 즉시 제거되도록 원주형 냉각수 흐름방향 속으로 들어간 냉각수 분사를 가지고 관판 34상의 관 38을 가로질러 이동하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기로부터 슬러지 침전물을 제거하는 방법.

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