KR890000667B1 - 원자력발전소 가압기용 밸브지지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원자력발전소 가압기용 밸브지지장치

제1도는 안정성과 신뢰도를 가진 가압기가 사용된 원자력 발전소의 개략도.

제2도는 본 발명의 원리에 따라 릴리프밸브와 안전밸브를 지지하는 지지장치의 투시도.

제3도는 밸브지지장치의 상측 평면도.

제4도는 가압기와 밸브지지장치의 상부를 도시한 입면도.

제5도는 밸브로 사용된 폐쇄루프를 예시하는 확대부분 입면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가압기 14-18 : 압력릴리프밸브

22-26 : 격리밸브 32-36 : 안전밸브

50 : 밸브지지장치 60 : 헤더

본 발명은 가압수형 원자력 발전소에 관한것이며, 특히 과압력에 대해 발전소를 보호하고 안전한 발전소 작동에 신뢰성을 제공하는 밸브지지장치에 관한것이다.

가압수형 원자력 발전소에서, 가압기는 냉각재 가압에 대한 신뢰를 제공하기위해 사용되는 것으로 통상, 이 가압기는 반구형 헤드와 플랜지스커트로 지지된 하단을 가진 두꺼운 벽의 수직 용기로 되어있다.

응용가능한 코드 요건에따라, 릴리프(relief)밸브는 과압보호의 제1레벨로 제공되며 안전밸브는 가압보호의 제2레벨로 제공되어야한다.

보호밸브의 갯수와 크기는 증기방출량과 속도에 의해 결정된다. 그리고, 발전소 부하제거 요건은 증기방출 요건을 결정한다.

일반적으로, 3개의 안전밸브(보통 15cm밸브)와 3개의 릴리프밸브(보통 7.5cm밸브)는 모든 표준 동력 발전소, 즉 약 3m 노심을 가진 2, 3, 4루프발전소에서 100% 부하제거를 위한 증기방출요건을 충족시키기위해 사용된다. 80% 부하 제거를 제공할때는 릴리프밸브 2개만이 각종 발전소에 제공되는 것이 일반적이다. 실제에 있어 릴리프 밸브 유지보수를 제공하기 위해 각 릴리프밸브와 직렬로 격리밸브를 제공하는 것이다.

일반적으로, 단일노즐이 모든 격리 밸브 및 릴리프밸브의 공동연결을 위해 가압기헤드에 제공된다. 그러나, 격리노즐은 각 안전밸브와의 연결을 위해 가압기 헤드에 제공된다. 따라서 발전소 안정성은 다중 밸브와 다중 노즐 시스템 설계로 인한 리던던시에 의해 보강된다.

종래의 기술에 있어서는 릴리프밸브 및 안전밸브에 관한 파이핑 및 지지장치가 발전소에 많은 영향을 미쳤다. 보통, 발전소 설계자/엔지니어는 1)노즐에서 밸브까지 그리고 밸브에서 공동다운컴머에 이르는 파이핑과 2)파이핑 및 밸브설계용 지지장치를 설계할 책임을 가지고 있다.

설계자나 엔지니어는 가압기 부하제한값의 허용값을 따르면서 대규모 밸브배출력을 조절하기위해 파이핑과 밸브를 배열하고 지지함에있어 문제를 가지고 있다. 과압 보호실행요건을 충족시키는 발전소용 밸브지지장치를 개발함에 있어, 표준규격화 하지 않으면, 표준화되고 잘 설계된 밸브지지장치보다 발전소 건설비용이 더 들고 밸브유지 보수 및 서어비스가 어려워지고, 밸브 이용 및 수명도가 떨어질수도 있다.

배출파이핑 설계는 타발전소와 시스템의 설계요건이 충족된후 이용가능한 스페이스에 의존하므로 특별히 노력이 필요하다. 더우기, 지진보호 기준을 충족시키기 위한 밸브지지장치의 설계는 보통 가압기가 배치된 격납용기의 측벽과 지지장치의 구조적인 체결로 인해 더 복잡하고 비용이 훨씬 고가로 되었다.

배출 파이프의 공간제한으로 인해, 거의 모든 발전소는 다른 발전소에서 중복될 수 없는 다른 유일한 설계를 요구했다. 이것 때문에, 파이핑의 과잉량은 실행요건과 구조요건을 충족시키면서 용기에 끼워지는 구조체를 만드는데 이용되어왔다. 각 밸브 지지장치는 다소 주문식 구조체이므로, 일에 따른 고가의 수정 및 특별한 해석 요건이 가압기 밸브 지지대의 제조 및 설치시에 부여되었다. 더우기, 보조지지대는 사장무게, 수력, 열 및 지진부하요건을 충족시켜야하고 이러한 지지대는 콘크리트에 결합되므로 공간이나 간섭문제로 더욱 복잡하게 되었다.

따라서, 본 발명의 주목적은 사전조립되어 가압기용기에 쉽게 연결될수 있는 지지조립체를 제공하는 것이다.

이런 목적에 비추어볼때, 본 발명은 가압수형 원자력 발전소의 가압기용기의 헤드에서 노즐과의 연결을 위해 다수의 증기배출밸브를 지지하는 장치에 관한 것이며, 상기 지지장치는 배출구와 파이핑을 가진 공통헤더와, 헤더파이핑의 가까운 위치에서 헤더와 관련한 각 밸브를 지지하기위한 수단과, 가압기 노즐과 헤더파이핑에 각 밸브를 연결하기 위한 파이프 수단과, 가압기 용기의 측벽에 헤더를 고정하기 위한 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 기술되는 하기의 양호한 실시예에 관한 다음 설명으로부터 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

제1도에 도시된것 같이, 가압수형원자로(11)의 가압기(10) 및 과압밸브 보호시스템(12)에서, 냉각수는 증기발생기(13), 급수펌프(15) 및 전냉각재 루프(17)에 압력을 가하게끔 가열된다. 다른 냉각재 회로(도시안됨)도 가압수형 원자로(11)에 제공되는데, 일반적으로는 단일 가압기(10)만이 제공된다. 가압기(10)는 원자로 냉각 과압의 안전과 원자로 냉각재의 주입을 위해 원자로 냉각재 압력을 유지하는데 필요한 루프(17)에 냉각재를 제공한다.

이런 경우에 밸브 보호시스템(12)은 작동 조건이 요구될때 증기유출을 안전하게 발생시키기위해, 공동가압기 헤드 노즐(20)에 연결된 3개의 압력릴리프밸브 (RV)(14, 16 및 18)를 포함한다. 각 격리밸브(IV)(22, 24, 26)는 릴리프 밸브 유지보수가 요구될때 릴리프 밸브를 분리시키기 위해 이 릴리프밸브(14, 16, 18)와 직렬로 연결된다.

릴리프밸브(14, 16, 18)는 가압기(10)내의 증기압력이 제1과압값(압력조절과 안정성 목적을 위해 제1레벨 보호가 요구되는 값)에 도달할때 종전릴리프 밸브제어기 (RV 제어기)(28)의 제어하에서 개방하도록 모터 작동된다. 하나이상의 적절한 압력센서(30)(보통 4개의 센서(30)가 제공됨)가 밸브제어기(28)의 작동용 증기압을 지시하는 신호를 발생시키기 위해, 가압기 헤드에 존재한다.

이 경우에서도 마찬가지로, 3개의 안전밸브(32, 34 및 36)는 작동조건이 요구될때 증기유출을 안전하게 제공하기 위해 각 가압기 헤드노즐(38, 40, 42)에 연결된다. 종전 안전 밸브제어기(SV 제어기)(44)는 증기 과압이 안전을 위해 증기의 대량유출이 요구되는 상기 제1과압값보다 큰 과압값에 도달했음을 압력센서(30)가 인식했을때 안전밸브를 개방시킨다.

밸브 지지장치(50)는 밸브지지대가 원자로 격납용기와 가압기 용기 둘다에 제공되는 종전의 장치에서 지진충격이 가압기 구조체와 가압기 격납 용기구조체를 통해 전달되는 경우 존재하는 또다른 보호의무를 피하기 위해, 가압기(10)에 의해서만 제1지지대에 제공된다. 더우기, 가압기 1차 지지대는 가압기의 헤드(67)에 대립배치된 가압기 측벽(51)에 의해 제공된다. 따라서, 이런 경우에 제2도와 제5도에 도시된것같이, 4개의 브래킷(52, 54, 56 및 58)모두는 가압기 측벽주변에 균일하게 간격을 두고 배치되며 가압기 측벽(51)에 단단하게 용접되거나 고정된다.

밸브지지장치(50)는 가압기헤드(67)위에 배치되고 각 칼럼지지대(62, 64, 66 및 68)에 의해 각 브래킷(52, 54, 56 및 58)에 지지된 공동링 헤더(60)를 포함한다. 헤더(60)는 여러 가압기 헤드노즐로부터의 증기를 릴리프밸브 및 안전밸브를 통해 공동콜렉터 즉, 다운컴머관(45)(제3도)에 전달하기위해 상기 증기를 수거하는데 사용되는 파이프를 짧게 하는 것을 가능하게 한다.

헤더(60)는 링모양의 장치로서 가압기 헤드(67)주위에 배치된 여러밸브를 통해 헤드노즐로부터의 공동유출을 제공한다. 전술한 헤더의 수거작용에 관계없이 일반적으로, 파이프는 각 노즐에서 관련밸브를 거쳐 공동 다운컴머배출콜렉터까지 신장하는 긴 파이프가 요구되는데 이로 인해, 제한된 작업공간을 불리하게 점유하게 되어 밸브보수유지를 어렵게 하고 감소된 방사선 노출의 차폐를 어렵게한다.

헤더(60)는 릴리프밸브와 안전밸브로부터의 유출을 위한 공동통로를 제공하기 위해 30cm파이핑으로 형성될 수 있다. 다운 컴머관(45)은 가압기(10)으로부터 배출을 수행하기 위해 헤더(60)에 연결된다.

일반적으로, 릴리프밸브 및 안전밸브는 링모양의 공동헤더내와 헤더두껑위에 배치되므로, 비교적 짧아진 직선파이프는 가압기 헤드(53)위에서의 공간이용을 효과적으로 제공하면서 헤더(60)내의 증기수거를 효과적으로 제공하게 되므로, 밸브의 보수 유지를 편리하게 하고, 상기 가압기 헤드(67)와 이 헤드위의 밸브스페이스간에서의 방사선 차폐를 간편하게 제공하여 밸브 유지보수가 수행되는 동안 개인방사노출을 줄일수 있게 된다.

이런 방법에 의해 줄어든 배출 파이프길이는 배출 압력하락을 줄이고 파이프 설계시 응력을 줄이는 동등한 효과를 갖게 한다. 더우기, 헤더(60)내와 헤드위에 존재하는 밸브 배열은 격납 용기내의 가압기 헤드(67)아래의 점으로부터 임의로 나타날수도 있는 미사일로부터 밸브를 보호할 수 있다.

각 브래킷(52, 54)은 용기측벽에 용접되거나 혹은 다른 방법으로 부착된 한쌍의 격리된 돌기(47, 49)를 구비하며 이것은 용기에서 외측으로 돌출하여 있다. 지지대 패드(57, 59)는 각 칼럼지지대(62, 649의 하부에 있으며 돌기(47과 49)간에 끼워진 수직 크로스바아(55)과 함께“H”단면을 형성한다.

각 칼럼지지대(62, 64, 66 및 68)는 지지대 패드(53)에 용접해서 고정된후 관련된 돌기(47, 49)에 용접되거나 다른 방식으로 고정된 노심 지주(70)를 포함한다. 각 노심지주는 헤더(60)에 고정된 상단을 향해 수직으로 뻗어있다. 양호한 실시예에서, 헤더(60)위에서 짧은 관접속이 형성되고, 부착이나 용접을 위해 각 노심지주(70)는 아랫쪽으로 뻗게된다. 헤더(60)에 증가되고 분배되며 단단한 지지대를 제공하기위해, 2개의 칼럼스트러트(72와 74)가 용접되거나 고정되는데, 이스트러트는 헤더(60)로부터 하측으로 뻗어있는 브래킷(76)과의 부착을 위해 임의 각도를 이루며 각 노심지주(70)의 밑면으로부터 상측으로 뻗어있다. 양호하게 세개의 크로스비임(78)은 1)각 안전밸브(32, 34, 36)(제3도)가 가압기헤드(53)위에 배치될 수 있는 보호지지대 구조를 제공하고, 2)전체밸브 지지대 구조도 아울러 강화할 수 있도록 인접한 컬럼지지대(62)의 스트러트(72와 74)사이에 수평으로 뻗어있다.

가압기위의 모든 증기배출밸브에 대한 지지는 외부 격납벽 구조물에 의한 지지를 필요로하는 일없이 용기의 돌기를 통해 가압기 측벽에 지지된 칼럼지지구조물에 의해 제공된다. 결과적으로, 지진력 전달은 가압이 구조물을 통해서만 일어나므로 지진력 요건은 어느정도 감소된다.

각 안전밸브(32, 34 혹은 36)는 관련된 가압기 노즐에 접근하여 공동 헤더뚜껑과 헤더(60)의 코너근처에 배치된다. 제3도는 이런 밸브설계의 가장 좋은 일예를 나타낸 것이다. 안전밸브는 보통 경우와 같은 각도를 갖는 밸브이나 인라인밸브가 요구되는 경우엔 인라인밸브가 사용될 수 있다.

더우기 각 안전밸브는 배출파이프(80, 82 혹은 84)가 공동 분기관 헤더 파이핑에 대해 약 45°로 각이지도록 배향된다. 결과적으로, 헤더(60)에서 밸브 배출력은 비교적 감소되고, 공지된 바 있고 예견할 수 있는 증기 유출방향이 제공된다.

안전밸브 배치때문에, 짧은 파이프(86, 88 혹은 90)는 모두 안전밸브(32, 34 및 36)의 입구에 용기헤드 노즐(40, 42)을 접합하도록 요구한다. 양호하게, 격리 루프 폐쇄는 각 안전밸브(32, 34 혹은 36)의 입구 근처에 놓인 트랩(92, 94 혹은 96)에 의해 각 안전밸브(38, 40 혹은 42)에 제공된다.

냉각수 회로밸브 폐쇄는 트랩에 의해 제공되는데, 그 이유는 농축점이 발전소의 정상동작중 냉각수가 수거되는 곳에 제공되기 때문이다. 증기압은 폐쇄된 밸브에 대해 냉각수 퇴적에 힘을 가하므로 밸브시트는 정상발전소 작동중 증기의 침식과 파손효과를 덜받게 된다. 만약, 안전밸브가 증기압력보호중에 개방되면 퇴적 냉각수는 가압기 증기 배출로서 밸브를 통해 증기로 날라간다.

세 안전밸브(32, 34 및 36)에 대한 지지는 이미 지시된 각 크로스 비임(78)에 의해 직접 제공된다. 상측으로 돌출하는 한쌍의 레그(98, 100)는 기술된 위치에서 관련된 안전밸브의 고정된 지지를 위해 각 비임(78)에 제공된다. 이런 지지구조는 냉각수 폐쇄 설계의 단순성과 역배출을 위해 짧아진 아암을 제공한다.

3개의 릴리프 밸브 및 관련 인라인 격리 밸브는 인라인 밸브이며, 헤더위의 위치에 직접 지지된다. 모든 릴리프, 격리 및 안전밸브는 헤더 뚜껑내에서 헤더(60)의 코너 근처나 헤더(60)위에 직접 배치되므로, 헤더 뚜껑내의 제한된 공간은 일반적으로 블랭킷 방사선 차폐를 훨씬 더 용이하게 하고 밸브, 기구등 등을 유지 보수 및 조사 목적에 더욱 접근할 수 있게하도록 열려진다.

더우기, 제3도에서 알수 있듯이, 노즐-밸브 파이프관은 수리와 조사목적을 위해 그 길이를 짧게 하여 한정된 공간을 유지한다. 보통, 헤더(60)는 약 100평방 피트의 면적을 점유한다. 모든 노즐에서 배출 밸브까지의 짧은 파이프관은 통상의 파이프에서 경험하는 압력 및 열강하를 보다 줄일 수 있으므로 파이프 설계시 응력 요건을 줄일 수 있다.

릴리프 노즐은 브랜치 파이프(104)가 격리밸브 및 릴리프 밸브(26과 18)를 향해 배향된 짧은 공동파이프관(102)를 통해 릴리프 밸브(14, 16 및 18)에 결합된다. 공동 파이프관(102)은 짧은 파이프관(108과 110)이 격리 밸브 및 릴리프 밸브(22, 14, 24, 16)를 향해 헤더(60)을 따라 배향된 T-접속기(106)에 결합되어 있다. 제2도에 도시된것과 같이, 각 트랩(112, 114 및 116)은 안전밸브와 관련하여 기술된바 있는 밸브 시트 완충화 이유를 위해, 격리 밸브 및 릴리프 밸브의 각세트용 파이프(104, 108, 110)에 제공된다. 릴리프 밸브(14, 16 및 18)로부터 나온 인라인 배출 파이프(118, 120 및 122)는 하한 헤더 파이프를 따라 배향되고 헤더 파이프에 결합되도록 45°의 각도를 갖는다. 따라서, 밸브 배출력은 감소되고 배출의 방향은 안전밸브의 관련설명에서 기술된것 같이 예견할 수 있다.

적절히 윗쪽으로 돌출한 레그(124 와 126)쌍은 각 격리밸브와 릴리프 밸브를 지지하기 위해 즉 헤드 파이핑위에 직접 제공된다. 각 레그(125, 126)는 헤더 파이핑에 용접되거나 아니면 고정되고 밸브 근처의 입구나 출구 파이프를 직접 지지하고, 휨 운동에 대하여 밸브 몸체를 윗쪽으로 뻗어 있게하는 가로 지지대를 제공하기 위해 적절하게 구성된 그 상단부(128, 130)를 갖고 있다.

적절한 기구, 신호라인 및 이와 유사한 것들(도면에 설명되지 않음)은 헤더 뚜껑과 가압기 헤드(67)위에도 배치된다.

단열재(132)는 가압기 헤드(67)근처의 배출파이핑용 지지대로서 종전에 사용된 형태의 가압기 측벽 용기(134)에 매달려 있다. 이런 방법으로, 종전의 에너지 보존 단열재(132)의 중력부하는 종전기술의 대표적인 헤드 크라운 지지대를 가진 경우와 같이 가압기 헤드(53)가 아닌 가압기 측벽에 존재한다.

기술된 구조는 모든 밸브를 한 레벨에 있게 하기 때문에 밸브의 유지 보수 및 조사를 용이하게 한다. 통로(도시안됨)는 사람이 파이프와 밸브 구조 주위로 움직이도록 헤더 공간내에 쉽게 배치될 수 있다. 방사선 차폐 블랭킷(도시안됨)은 가압헤드 위와 이미 고려된바 있는 상기 통로 아래에 쉽게 배치될 수 있다. (블랭킹이 없는 대표적인 방사선 노출은 보호장치가 사용되지 않으면 작업시간을 약 1시간으로 제한하는 800-900millirem이 될것이다).

요약해서, 상세한 실시예의 밸브 지지 장치는 안전밸브와 압력 릴리프 밸브로부터 증기가 배출되는 12인치 파이핑의 평방 분기관을 포함한다. 각 안전밸브는 6인치 라인 회로 폐쇄 배열을 통해 가압기 노즐에 연결된다. 안전밸브 증기 배출은 공동헤더에서 직접 이루어진다. 릴리프 밸브에 관한 노즐 연결은 공동6인치 파이핑 배열을 통해 이루어진다. 접속기는 흐름을 세통로 즉, 각 압력 릴리프 밸브에 하나씩 분리한다. 접속기에서 각 릴리프 밸브까지의 파이핑 길이는 7.5cm이다. 각 압력 릴리프 통로는 3인치 파이핑, 모터작동 격리나 게이트 밸브 및 압력 릴리프 밸브로 구성된다. 각 압력 릴리프 밸브로부터 배출은 12인치 분기관으로 이루어진다.

수직 지지대는 90°떨어져 위치된 4개의 지주에 의해 헤더에 제공되는데, 이는 용기 측벽 돌기위의 패드에 의해 지지된다. 공동 헤더 배출 티이(136)는 사용자에 의해 다운컴머의 연결용 공동헤더를 따라 어디에나 위치될 수 있다. 본 장치는 일반적인 구조 분석에 유용하며 파이프와 밸브 지지대를 일체로 결합시킨 독립적인 부품이란 점에서 유일무일한 장치라 할 수 있다.

본 제품은 고객과 설계자와 엔지니어를 적게 요구하며 노선 밸브 장치 수리를 쉽게 할 수 있고 근무중 조사가능하며 모듈제조에 유용하므로 상업적으로도 상당한 것이다. 밸브 지지 구조는 기술된 바와같은 수리의 장점을 제공하면서 증기 배출력을 효과적으로 지탱한다. 밸브 폐쇄 보호를 제공하고 지진력을 가압기 용기를 통해 전달된 힘으로 제한할 수 있다.

모든 파이핑은 오스테 나이트 스테인레스 스틸일수도 있고 컬럼 지지대는 탄소강일수도 있다. 지지대 장치는 모듈로 쉽게 제조되는데 즉, 일 실시예에서 5개의 파이프로 여러 제조될 수 있다. 12인치 헤더와 3인치 구원 파이핑과 관련된 밸브는 완료된 하나의 부조립체이다. 안전밸브용 6인치 파이핑은 가압기 노즐 방위에서 부조립체로 제조될 수 있다. 칼럼 지지대는 또한 사전절단 및 사전제조가 가능하다.

Claims (8)

1. 가압수형 원자력 발전소에서 가압기(10)의 헤드에 있는 노즐과 연결하기 위한 다수의 증기배출 밸브(14-18, 32-36)를 지지하는 지지장치에 있어서, 상기 지지장치 (50)가 배출구와 파이핑을 가진 공동헤더(60)와, 헤더(60)의 파이핑 근접위치에서 상기 헤더에 관련하여 각 밸브를 지지하는 수단과, 가압기 노즐(38-40)과 헤더(60)의 파이핑에 각 밸브를 연결하는 파이프 수단과, 가압기(10)의 측벽에 상기 헤더(60)를 고정시키는 수단(62-68)을 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브 지지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤더는 링 형태이며, 상기 각 밸브(14-18, 32-36)는 헤더(60)의 주변 뚜껑내에 실질적으로 위치되어 있고, 상기 헤더는 가압기 측벽에 고정된 하단부와 상기 가압기 헤드위에 배치 되어 상기 헤더(60)에 고정된 상단부를 가지는 다수의 수직 노심 지주(70)와, 이 수직 노심 지주(70)와 상기 헤더(60)간에서 각을 이루면서 뻗어있는 한쌍의 스트러트(74)에 의해 지지된 것을 특징으로 하는 밸브 지지 장치.
3. 제2항에 있어서, 배출 밸브는 다수의 안전밸브(32-36)와 격리 및 릴리프 밸브(14-18)을 포함하며, 크로스비임(78)은 인접한 스트러트(72, 74)사이에서 뻗어있고, 상기 안전밸브(32-36)는 크로스 비임(78)위에 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브 지지장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 릴리프 밸브(14-18)가 링모양의 헤더(60)의 파이핑위에 실제로 직접 지지되는 것을 특징으로 하는 밸브 지지 장치.
5. 제4항에 있어서, 각 밸브가 헤더(60)에 의해 구분된 주변 뚜껑내에 실제로 위치되고, 각 릴리프 밸브(14-18)와 관련된 격리밸브(22-26) 각각은 링모양의 헤더(60)의 파이핑위에 실제로 직접 지지된 것을 특징으로 하는 밸브 지지장치.
6. 제2항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 링모양의 헤더는 실제로 사각형을 가지며, 각각의 안전 밸브(32-36)가 헤더 뚜껑내의 코너 공간에 배치된 것을 특징으로 하는 밸브 지지 장치.
7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 밸브와 헤더사이의 연결 파이프 수단은 링모양 파이핑의 축에 45°로 배치된 것을 특징으로 하는 밸브 지지 장치.
8. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 돌기수단(47, 49)은 컬럼 지지대 (62, 64)를 지지하는 가압기 헤드(53)근처의 가압기 측벽에 연결된 것을 특징으로 하는 밸브 지지장치.

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