WO2020149567A1 - 중수로 시설의 해체 장치 및 방법 - Google Patents

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황영환
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    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for dismantling a heavy water reactor facility.
  • the heavy water reactor facility includes Calandria and a Calandria vault that stores the Calandria therein.
  • Calandria is a nuclear fuel injection cylinder of a nuclear reactor of a heavy water reactor type nuclear power plant, and has a cylindrical pipe structure that injects nuclear fuel during normal operation of the power plant and discharges a bundle of burnt nuclear fuel.
  • This embodiment relates to an apparatus and a method for dismantling a heavy water reactor facility capable of easily lifting and dismantling a guide tube and a poison injection tube installed inside Kalandria.
  • the apparatus for dismantling a heavy water reactor facility includes a first cutting device for cutting a periphery of the first nozzle part of Callandria connected to an upper end of a first pipe located inside Kalandria of the heavy water reactor facility; A second cutting device for cutting the first support portion of the calandia connected to the lower end of the first pipe connected to the first nozzle portion; And a fixing and drawing device for fixing and drawing out the first nozzle portion cut by the first cutting device.
  • the first nozzle portion may be formed on the outer wall of Kalandria, and the first support portion may be formed on the inner wall of Kalandria.
  • the first cutting device is rotatable and includes a coring body having a through hole therein, and a first cutting part installed on an inner wall of the coring body, wherein the first cutting device is along the periphery of the first nozzle part.
  • the outer wall of the Kalandria can be cut.
  • the heavy water reactor facility further includes a second pipe crossing the first pipe, and a second nozzle portion of Kalandria connected to one end of the second pipe, and the first cutting device surrounds the second nozzle portion. Can be cut.
  • the kalandria includes a main shell, a sub-shell connected to both ends of the main shell, and a termination shield connected to the sub-shell, and the second cutting device moves along the pressure pipe penetration formed in the termination shield to move the first It may include a second cutting portion for cutting between the lower end of the pipe and the first support, and a movement adjusting portion for controlling the movement of the second cutting portion.
  • the second cutting part is an end effector located at an end of the second cutting part, a support part supporting the end effector, a cutting joint part connected to the support part to change the direction of the end effector, and a support driving part driving the support part It can contain.
  • the movement adjustment unit may include a forward and backward movement adjustment unit that adjusts the forward and backward movement of the second cutting unit, and a vertical movement adjustment unit that adjusts the vertical movement of the second cutting unit.
  • the heavy water reactor facility further includes a second support portion of Kalandria connected to the other end of the second pipe, and the second cutting device can cut the second support portion.
  • the fixing and drawing device may include a fixing portion fixing the first nozzle portion, and a drawing portion moving the fixing portion.
  • the method of dismantling a heavy water reactor facility includes a main shell, a sub-shell connected to both ends of the main shell, and a calandria including a termination shield connected to the sub-shell, the calandria A calandria vault accommodated therein, a cover assembly positioned above the kalandria bolt to cover the kalandria, a pressure tube tube horizontally penetrating the inside of the kalandria, and a callan surrounding the pressure tube tube
  • a method for dismantling a heavy water reactor facility including a dry tube the method comprising: removing the pressure tube tube and the calandria tube; Disassembling the cover assembly by opening the upper portion of the calandria bolt; Cutting a periphery of the first nozzle portion of the calandia connected to an upper end of the first pipe located inside the calandia using a first cutting device; Fixing the cut first nozzle unit using
  • the outer wall of the calandia may be cut along the periphery of the first nozzle unit by using the first cutting unit installed therein by rotating the coring body of the first cutting device.
  • the second cutting device includes a second cutting unit for cutting between the lower end of the first pipe and the first support unit, and a movement adjusting unit for controlling movement of the second cutting unit, and cutting the first support unit Inserting the end effector of the cutting portion into the interior of the kalandria through the pressure pipe penetration formed in the terminal shield, positioning the end effector adjacent to the first support portion using the cutting joint portion of the cutting portion, and And cutting between the lower end of the first pipe and the first support using an end effector.
  • the method may further include drawing out the second nozzle unit and the second pipe using the fixing and drawing device.
  • the guide tube and the poison injection tube installed inside of Kalandria can be easily lifted to the outside and disassembled.
  • the Kalandria can be dismantled safely and quickly without exposure to workers by remote control.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic side view of a heavy water reactor facility according to one embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a view specifically explaining an operation state of a first cutting device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a view specifically explaining an operation of drawing out a poisonous material injection pipe using a first cutting device and a fixing and drawing device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a view specifically explaining an operation state of a second cutting device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the first support of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a flowchart of a dismantling method of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heavy water facility according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic side view of a heavy water facility according to an embodiment
  • FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2.
  • CANDU-type heavy water reactor facility including calandria as a heavy water facility will be described as an example, but the heavy water facility is not limited thereto.
  • the heavy water reactor facility includes a cylindrical Calandria 10, a Calandria vault 20 for storing the Calandria 10 in its interior 21, Located on the upper portion 22 of the calandria bolt 20 includes a cover assembly 30 covering the calandria 10, a reactor tube 40 installed in the calandria 10.
  • Calandria 10 is a centrally located main shell 11 and a sub-shell 12 connected to both ends of the main shell 11, and an end shield 13 connected to the sub-shell 12 ).
  • the end shield 13 is a facing tube sheet (Fueling tube sheet) (13a) and a calandria tube sheet (Calandria tube sheet) (13b), calandria tube sheet (13b) and the fueling tube sheet (13a) It may include a plurality of shielding balls (13c) and the number of shielding (13d) filling the gap.
  • the shielding ball 13c may be a ball made of carbon steel, and the shielding water 13d may be hard water.
  • the calandria vault 20 supports the termination shield 13 of the calandria 10 to store the calandria 10 in the interior 21.
  • the cover assembly 30 is supported on the upper portion of the Kalandria bolt 20 to cover the Kalandria 10 reactivity mechanism deck (reactivity mechanism deck) 31, the Reactivity mechanism deck 31 and Kalandria 10
  • Upper guide tube (32) connected vertically, side guide tube (33) horizontally connected to Callandia (10), which is connected to the upper part of Callandia (10) and discharges the pressure inside the Callandia (10) to the outside.
  • Pressure relief pipes (34) may be connected to the side and bottom of the calandria (10) and may include a moderator pipe (moderator pipe) 35 through which the moderator flows. Control devices such as an adjusting rod and an absorbing rod may be inserted into the upper guide tube 32 and the side guide tube 33.
  • the reactor pipe 40 is a coolant supplier pipe 41 for supplying coolant to the calandria 10, a pressure tube 42 horizontally penetrating the calandria 10, a pressure tube tube 42 ) May include a Calandria tube 43 surrounding the end shield 13 and an end fitting part 44 connected to one surface of the end shield 13.
  • the calandria tube 43 may be connected to the calandria tube sheet 13b of the terminal shield 13.
  • FIG. 4 is a plan view of a heavy water facility according to an embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a heavy water facility according to an embodiment.
  • the heavy water reactor facility is a state in which the pipes such as the pressure tube tube 42 and the Kalandria tube 43 connected to the Kalandria 10 are separated from the Kalandria 10.
  • a control device such as a control rod and an absorbing rod connected to the calandria 10 through the cover assembly 30 is separated from the calandia 10.
  • an upper guide tube 32 and a cut first nozzle part 111 are formed on the upper outer wall of the cylindrical calandia 10.
  • a side guide tube 33 and a cut second nozzle part 113 are formed on an outer wall of one side of the calandia 10.
  • the first nozzle unit 111 is connected to the upper end of the guide pipe 51 which is the first pipe vertically disposed, and the second nozzle unit 113 is a poisonous material injection pipe 52 that is the second pipe horizontally disposed. It can be connected with one end of.
  • the guide pipe 51 is a pipe for guiding the device for controlling and monitoring the reactivity, and the poisonous substance injection pipe 52 is a pipe for injecting poisonous substances for stopping the reactor.
  • a first support portion 112 connected to the guide tube 51 is formed on the lower inner wall 11b of the calandia 10.
  • a second support portion 114 is formed on the inner wall 11b of the other side of the calandria 10 that is connected to the poison injection pipe 52.
  • the first support part 112 is connected to the lower end of the guide tube 51, and the second support part 114 can be connected to the other end of the poisonous material injection tube 52.
  • the first nozzle unit 111 and the first support unit 112 are located at both ends of the guide tube 51 to fix the guide tube 51.
  • the second nozzle unit 113 and the second support 114 are located at both ends of the poison injection pipe 52 to fix the poison injection pipe 52.
  • the guide tube 51 and the poison injection tube 52 which are highly radioactive materials installed inside the calandria 10 of the heavy water reactor facility, are dismantled Is done.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment
  • FIG. 7 is a view specifically explaining an operation state of a first cutting device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • the dismantling device of a heavy water reactor facility includes a first cutting device 100, a second cutting device 200, and a fixing and drawing device 300.
  • the first cutting device 100 is rotatable and may include a coring body 110 having a through hole therein, and a first cutting part 120 installed on an inner wall of the coring body 110.
  • the first cutting device 100 may circularly cut the periphery of the first nozzle unit 111 connected to the upper end of the guide tube 51 located inside the calandria 10.
  • the first cutting portion 120 located therein cuts the outer wall 11a of the calandia 10 along the periphery of the first nozzle portion 111. .
  • FIG. 8 is a view specifically illustrating an operation of drawing out a poisonous material injection tube using a first cutting device and a fixing and drawing device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • the first cutting device 100 circularly surrounds the second nozzle unit 113 connected to one end of the poison injection tube 52 located inside the calandia 10. Can be cut.
  • the first cutting device 100 may be inserted into the Kalandria bolt 20 by using the through pipes 20a formed in the Kalandria bolt 20.
  • These through-tubes 20a are openings that occur in the Kalandria bolt 20 after the side guide tube 33 is removed from the Kalandria bolt 20, or formed in the Kalandria bolt 20 using a direct penetrating tool. It can be an opening.
  • FIG. 9 is a view specifically explaining an operation state of a second cutting device of a dismantling device of a heavy water reactor facility according to an embodiment
  • FIG. 10 is an enlarged view of the first support part of FIG. 8.
  • the second cutting device 200 is a second cutting unit 210 cutting the lower end of the guide tube 51, and a movement adjustment to control the movement of the second cutting unit 210 Includes unit 220.
  • the second cutting portion 210 moves along the pressure pipe through portion 13e formed in the termination shield 13 of the calandia 10 to cut the line CL between the lower end of the guide pipe 51 and the first support portion 112. ).
  • the second cutting part 210 is connected to the end effector 211 for cutting the lower end of the guide tube 51, a plurality of support parts 212 for supporting the end effector 211, and the support part 212 and ends It may include a cutting joint 213 for changing the direction of the effector 211, and a support driving unit 214 for driving the support 212.
  • the end effector 211 may include cutting means including an oscillator for irradiating a laser beam, but is not limited thereto, and may include cutting means such as a rotating saw.
  • the plurality of support parts 212 have a rod shape and may be connected by a cutting joint part 213.
  • the cutting joint 213 may include multi-joint arms, but is not limited thereto.
  • the movement adjusting unit 220 may include a front and rear movement adjusting unit 221 that controls the front-rear movement of the second cutting unit 210, and a vertical movement adjusting unit 222 that controls the vertical movement of the second cutting unit 210. Can. The position of the second cutting unit 210 may be adjusted by using the movement adjusting unit 220.
  • the second cutting device 200 may cut between the other end of the poison injection tube 52 and the second support 114 located inside the calandia 10.
  • the end effector 211 is located between the other end of the poison injection tube 52 and the second support 114 using the movement adjustment unit 220 and the second cutting unit 210, thereby causing the poison injection tube ( It can be cut between the other end of the 52) and the second support (114).
  • the fixing and drawing device 300 includes a fixing part 310 fixing the first nozzle part 111 separated from the outer wall of the calandia 10, and a drawing part for moving the fixing part 320.
  • the fixing and drawing device 300 secures the first nozzle portion 111 cut by the first cutting device 100 using the fixing portion 310 and the second cutting device using the drawing portion 320
  • the first nozzle unit 111 together with the guide tube 51 cut by the 200 may be taken out of the calandria 10.
  • the fixing and drawing device 300 secures the second nozzle portion 113 cut by the first cutting device 100 using the fixing portion 310, and the second using the drawing portion 320
  • the second nozzle unit 113 may be taken out of the calandria 10 together with the poisonous material injection pipe 52 cut by the cutting device 200.
  • FIG. 11 is a flowchart of a dismantling method of a heavy water reactor facility according to an embodiment.
  • the pressure tube tube 42 that horizontally passes through the calandia 10 and the calandia tube 43 surrounding the pressure tube tube 42 can be removed. have. In this way, by removing the pressure tube tube 42 and calandria tube 43, which are highly irradiated in advance, it is possible to minimize the exposure of workers.
  • the second cutting device 200 can be inserted into the interior of the calandia 10 through the pressure pipe through portion 13e.
  • the cover assembly 30 is removed from the calandria bolt 20. Then, the upper portion 22 of the Kalandria bolt 20 is expanded.
  • a cutting means such as a wire saw may be used to extend the opening area of the upper portion 22 of the calandian bolt 20 from which the cover assembly 30 is separated.
  • the first cutting unit 100 is used to cut the periphery of the first nozzle unit 111 connected to the upper end of the guide tube 51 ( S30).
  • the first cutting unit 120 positioned inside the coring body 110 of the first cutting device 100 rotates at a high speed along the periphery of the first nozzle unit 111, the calandia 10
  • the outer wall (11a) of the will be cut. Therefore, by cutting the periphery of the first nozzle portion 111 in a circular shape, the first nozzle portion 111 can be separated from the outer wall of the calandria 10.
  • the first nozzle unit 111 is fixed so that the cut first nozzle unit 111 does not move using the fixing and drawing device 300 (S40). .
  • the second cutting device 200 is used to connect the lower end of the guide pipe 51 connected to the first nozzle unit 111 1 Cut the support 112 (S50).
  • the end effector 211 of the second cutting part 210 is inserted into the inside of the calandia 10 through the pressure tube penetration part 13e of the terminal shield 13.
  • end effector 211 may be positioned adjacent to the lower end of the guide tube 51 and the first support part 112 by using the cutting joint part 213 of the second cutting part 210.
  • the end effector 211 may be used to cut between the lower end of the guide tube 51 and the first support 112.
  • the guide tube 51 is separated from the calandria 10.
  • the first nozzle unit 111 and the guide tube 51 are taken out of the calandria 10 by using the fixing and drawing device 300 (S60). ).
  • the poisonous substance injection pipe 52 may be disassembled in the same manner as the disassembly method of the guide pipe 51. That is, the first cutting device 100 is used to cut the periphery of the second nozzle portion 113 of the calandria 10 that is connected to one end of the poisonous material injection pipe 52. Then, the cut second nozzle unit 113 is fixed by using the fixing and drawing device 300. Then, using the second cutting device 200, the second support portion 114 of the calandria 10 connected to the other end of the poison injection tube 52 connected to the second nozzle portion 113 is cut. Then, the second nozzle unit 113 and the second pipe are drawn out using the fixing and drawing device 300.
  • the dismantling method of the poison injector tube 52 may proceed after dismantling the guide tube 51, but is not limited thereto, and may be simultaneously performed with dismantling of the guide tube 51.
  • the method of dismantling a heavy water reactor facility uses the first cutting device 100, the second cutting device 200, and the fixing and drawing device 300 when dismantling the heavy water reactor facility. It is possible to easily lift and dismantle the guide tube 51 and the poison injection tube 52, which are highly-radiated structures accommodated in the interior of the 10), to the outside of the Kalandria 10 preferentially.

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Abstract

일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치는 중수로 시설의 칼란드리아의 내부에 위치하는 제1 배관의 상단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 노즐부의 주변을 절단하는 제1 절단 장치; 상기 제1 노즐부에 연결된 상기 제1 배관의 하단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 지지부를 절단하는 제2 절단 장치; 그리고 상기 제1 절단 장치에 의해 절단된 상기 제1 노즐부를 고정 및 인출하는 고정 및 인출 장치를 포함한다.

Description

중수로 시설의 해체 장치 및 방법
본 발명은 중수로 시설의 해체 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전에 이용되는 원자력 시설 중 중수로 시설은 칼란드리아(Calandria) 및 칼란드리아를 내부에 수납하는 칼란드리아 볼트(calandria vault)를 포함한다.
칼란드리아(Calandria)는 중수로형 원자력 발전소의 원자로의 핵연료 주입 실린더로서, 발전소의 정상 가동 중에 핵연료를 주입하고, 연소된 핵연료 다발을 배출하는 원통 형태의 파이프 구조를 가진다.
중수로 시설의 해체 시, 칼란드리아의 내부에 수납된 고방사화 구조물인 안내관 및 독물질 주입관을 해체할 경우 작업자의 피폭 및 방사능 누출 등의 우려가 있다.
본 실시예는 칼란드리아 내부에 설치된 안내관 및 독물질 주입관을 용이하게 외부로 인양하여 해체할 수 있는 중수로 시설의 해체 장치 및 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치는 중수로 시설의 칼란드리아의 내부에 위치하는 제1 배관의 상단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 노즐부의 주변을 절단하는 제1 절단 장치; 상기 제1 노즐부에 연결된 상기 제1 배관의 하단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 지지부를 절단하는 제2 절단 장치; 그리고 상기 제1 절단 장치에 의해 절단된 상기 제1 노즐부를 고정 및 인출하는 고정 및 인출 장치를 포함한다.
상기 제1 노즐부는 상기 칼란드리아의 외벽에 형성되고, 상기 제1 지지부는 상기 칼란드리아의 내벽에 형성될 수 있다.
상기 제1 절단 장치는 회전가능하며 내부에 관통 홀을 가지는 코어링 몸체, 그리고 상기 코어링 몸체의 내벽에 설치되는 제1 절단부를 포함하고, 상기 제1 절단 장치는 상기 제1 노즐부의 주변을 따라 상기 칼란드리아의 외벽을 절단할 수 있다.
상기 중수로 시설은 상기 제1 배관과 교차하는 제2 배관, 그리고 상기 제2 배관의 일단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 노즐부를 더 포함하고, 상기 제1 절단 장치는 상기 제2 노즐부의 주변을 절단할 수 있다.
상기 칼란드리아는 메인 쉘, 상기 메인 쉘의 양 단부에 연결된 서브 쉘, 그리고 상기 서브 쉘에 연결된 종단 차폐체를 포함하고, 상기 제2 절단 장치는 상기 종단 차폐체에 형성된 압력관 관통부를 따라 이동하여 상기 제1 배관의 하단과 상기 제1 지지부 사이를 절단하는 제2 절단부, 그리고 상기 제2 절단부의 이동을 조절하는 이동 조절부를 포함할 수 있다.
상기 제2 절단부는 상기 제2 절단부의 단부에 위치하는 엔드 이펙터, 상기 엔드 이펙터를 지지하는 지지부, 상기 지지부에 연결되며 상기 엔드 이펙터의 방향을 변경시키는 절단 관절부, 그리고 상기 지지부를 구동하는 지지 구동부를 포함할 수 있다.
상기 이동 조절부는 상기 제2 절단부의 전후 이동을 조절하는 전후 이동 조절부, 그리고 상기 제2 절단부의 상하 이동을 조절하는 상하 이동 조절부를 포함할 수 있다.
상기 중수로 시설은 상기 제2 배관의 타단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 지지부를 더 포함하고, 상기 제2 절단 장치는 상기 제2 지지부를 절단할 수 있다.
상기 고정 및 인출 장치는 상기 제1 노즐부를 고정하는 고정부, 그리고 상기 고정부를 이동시키는 인출부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 방법은 메인 쉘, 상기 메인 쉘의 양단에 연결된 서브 쉘, 그리고 서브 쉘과 연결되는 종단 차폐체를 포함하는 칼란드리아(calandria), 상기 칼란드리아를 내부에 수납하는 칼란드리아 볼트(calandria vault), 상기 칼란드리아 볼트의 상부에 위치하여 상기 칼란드리아를 커버하는 커버 조립체, 상기 칼란드리아의 내부를 수평으로 관통하는 압력관 튜브 및 상기 압력관 튜브를 둘러싸는 칼란드리아 튜브를 포함하는 중수로 시설의 해체 방법에 있어서, 상기 압력관 튜브 및 상기 칼란드리아 튜브를 제거하는 단계; 상기 칼란드리아 볼트의 상부를 오픈하여 상기 커버 조립체를 해체하는 단계; 제1 절단 장치를 이용하여 상기 칼란드리아의 내부에 위치하는 제1 배관의 상단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 노즐부의 주변을 절단하는 단계; 고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 절단된 제1 노즐부를 고정하는 단계; 제2 절단 장치를 이용하여 상기 제1 노즐부에 연결된 상기 제1 배관의 하단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 지지부를 절단하는 단계; 그리고 고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 제1 노즐부 및 상기 제1 배관을 인출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐부를 절단하는 단계는 상기 제1 절단 장치의 코어링 몸체를 회전하여 그 내부에 설치된 제1 절단부를 이용하여 상기 제1 노즐부의 주변을 따라 상기 칼란드리아의 외벽을 절단할 수 있다.
상기 제2 절단 장치는 상기 제1 배관의 하단과 상기 제1 지지부 사이를 절단하는 제2 절단부, 그리고 상기 제2 절단부의 이동을 조절하는 이동 조절부를 포함하고, 상기 제1 지지부를 절단하는 단계는 상기 절단부의 엔드 이펙터를 상기 종단 차폐체에 형성된 압력관 관통부를 통해 상기 칼란드리아의 내부로 삽입하는 단계, 상기 절단부의 절단 관절부를 이용하여 상기 엔드 이펙터를 상기 제1 지지부 에 인접하게 위치시키는 단계, 그리고 상기 엔드 이펙터를 이용하여 상기 제1 배관의 하단과 상기 제1 지지부 사이를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 절단 장치를 이용하여 상기 제1 배관과 교차하는 제2 배관의 일단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 노즐부의 주변을 절단하는 단계; 상기 고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 절단된 제2 노즐부를 고정하는 단계; 상기 제2 절단 장치를 이용하여 상기 제2 노즐부에 연결된 상기 제2 배관의 타단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 지지부를 절단하는 단계; 그리고 상기 고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 제2 노즐부 및 상기 제2 배관을 인출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 칼란드리아의 내부에 설치된 안내관 및 독물질 주입관을 용이하게 외부로 인양하여 해체할 수 있다.
또한, 중수로 시설의 해체 방법을 이용하여 원격 조정으로 작업자의 피폭 없이 안전하고 신속하게 칼란드리아를 해체할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 개략적인 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제1 절단 장치의 동작 상태를 구체적으로 설명한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제1 절단 장치, 그리고 고정 및 인출 장치를 이용하여 독물질 주입관을 인출하는 동작을 구체적으로 설명한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제2 절단 장치의 동작 상태를 구체적으로 설명한 도면이다.
도 10은 도 8의 제1 지지부의 확대도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 개략적인 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 개략적인 측면도이며, 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
이하에서는, 중수로 시설로서 칼란드리아(calandria)를 포함하는 캔두형(CANDU)형 중수로 시설을 일례로 설명하나, 중수로 시설은 이에 한정되지는 않는다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 중수로 시설은 원통형의 칼란드리아(Calandria)(10), 칼란드리아(10)를 그 내부(21)에 수납하는 칼란드리아 볼트(Calandria vault)(20), 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)에 위치하여 칼란드리아(10)를 커버하는 커버 조립체(30), 칼란드리아(10)에 설치된 원자로관(40)을 포함한다.
칼란드리아(Calandria)(10)는 중앙에 위치하는 메인 쉘(11) 및 메인 쉘(11)의 양 단부에 연결된 서브 쉘(12), 서브 쉘(12)에 연결된 종단 차폐체(End shield)(13)를 포함할 수 있다.
종단 차폐체(13)는 서로 마주보는 퓨얼링 튜브 시트(Fueling tube sheet)(13a) 및 칼란드리아 튜브 시트(Calandria tube sheet)(13b), 칼란드리아 튜브 시트(13b)와 퓨얼링 튜브 시트(13a) 사이를 채우는 복수개의 차폐 볼(13c) 및 차폐수(13d)를 포함할 수 있다. 차폐 볼(13c)은 탄소강으로 이루어진 볼(ball)일 수 있고, 차폐수(13d)는 경수일 수 있다.
칼란드리아 볼트(Calandria vault)(20)는 칼란드리아(10)의 종단 차폐체(13)를 지지하여 칼란드리아(10)를 내부(21)에 수납할 수 있다.
커버 조립체(30)는 칼란드리아 볼트(20)의 상부에 지지되어 칼란드리아(10)를 커버하는 반응도 장치 갑판(reactivity mechanism deck)(31), 반응도 장치 갑판(31)과 칼란드리아(10)를 수직으로 연결하는 상부 가이드 튜브(32), 칼란드리아(10)에 수평으로 연결된 측면 가이드 튜브(33), 칼란드리아(10)의 상부와 연결되며 칼란드리아(10) 내부의 압력을 외부로 방출하는 압력 방출 배관(pressure relief pipes)(34), 칼란드리아(10)의 측면 및 하부와 연결되며 감속재가 흐르는 감속재 배관(moderator pipe)(35)을 포함할 수 있다. 상부 가이드 튜브(32) 및 측면 가이드 튜브(33)에 조절봉 및 흡수봉과 같은 제어 장치가 삽입될 수 있다.
원자로관(40)은 칼란드리아(10)에 냉각재를 공급하는 냉각재 공급자관(Feeder)(41), 칼란드리아(10)를 수평으로 관통하는 압력관 튜브(Pressure tube)(42), 압력관 튜브(42)를 둘러싸며 종단 차폐체(13)와 연결되는 칼란드리아 튜브(Calandria tube)(43), 종단 차폐체(13)의 일면에 연결된 엔드 피팅부(End fitting part)(44)를 포함할 수 있다.
칼란드리아 튜브(43)는 종단 차폐체(13)의 칼란드리아 튜브 시트(13b)와 연결될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 평면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 중수로 시설은 칼란드리아(10)에 연결된 압력관 튜브(42) 및 칼란드리아 튜브(43) 등의 배관들이 칼란드리아(10)로부터 분리된 상태이다.
그리고, 중수로 시설은 커버 조립체(30)를 통해 칼란드리아(10)와 연결된 조절봉 및 흡수봉 등의 제어 장치가 칼란드리아(10)로부터 분리된 상태이다.
따라서, 원통형의 칼란드리아(10)의 상부 외벽에는 상부 가이드 튜브(32)와 절단된 제1 노즐부(111)가 형성되어 있다. 그리고 칼란드리아(10)의 일측면 외벽에는 측면 가이드 튜브(33)와 절단된 제2 노즐부(113)가 형성되어 있다.
제1 노즐부(111)는 수직으로 배치된 제1 배관인 안내관(51)의 상단과 연결되며, 제2 노즐부(113)는 수평으로 배치된 제2 배관인 독물질 주입관(52)의 일단과 연결될 수 있다. 안내관(51)은 반응도 조절 및 감시 장치를 안내하기 위한 배관이며, 독물질 주입관(52)은 원자로 정지를 위한 독물질을 주입하기 위한 배관이다.
또한, 칼란드리아(10)의 하부 내벽(11b)에는 안내관(51)과 연결되는 제1 지지부(112)가 형성된다. 그리고, 칼란드리아(10)의 타측면 내벽(11b)에는 독물질 주입관(52)과 연결되는 제2 지지부(114)가 형성된다. 제1 지지부(112)는 안내관(51)의 하단과 연결되며, 제2 지지부(114)는 독물질 주입관(52)의 타단과 연결될 수 있다.
이와 같이, 제1 노즐부(111) 및 제1 지지부(112)는 안내관(51)의 양단에 위치하여 안내관(51)을 고정한다. 그리고, 제2 노즐부(113) 및 제2 지지부(114)는 독물질 주입관(52)의 양단에 위치하여 독물질 주입관(52)을 고정한다.
이러한 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치를 이용하여 중수로 시설의 칼란드리아(10)의 내부에 설치된 고방사화 물질인 안내관(51) 및 독물질 주입관(52)을 해체하게 된다.
도 6은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 개략적인 도면이고, 도 7은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제1 절단 장치의 동작 상태를 구체적으로 설명한 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치는 제1 절단 장치(100), 제2 절단 장치(200), 그리고 고정 및 인출 장치(300)를 포함한다.
제1 절단 장치(100)는 회전가능하며 내부에 관통 홀을 가지는 코어링 몸체(110), 그리고 코어링 몸체(110)의 내벽에 설치되는 제1 절단부(120)를 포함할 수 있다.
제1 절단 장치(100)는 칼란드리아(10)의 내부에 위치하는 안내관(51)의 상단과 연결되는 제1 노즐부(111)의 주변을 원형으로 절단할 수 있다.
코어링 몸체(110)가 고속으로 회전하는 경우, 그 내부에 위치하는 제1 절단부(120)가 제1 노즐부(111)의 주변을 따라 칼란드리아(10)의 외벽(11a)을 절단하게 된다.
도 8은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제1 절단 장치, 그리고 고정 및 인출 장치를 이용하여 독물질 주입관을 인출하는 동작을 구체적으로 설명한 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 절단 장치(100)는 칼란드리아(10)의 내부에 위치하는 독물질 주입관(52)의 일단과 연결되는 제2 노즐부(113)의 주변을 원형으로 절단할 수 있다. 이 때, 칼란드리아 볼트(20)에 형성된 관통관들(20a)을 이용하여 제1 절단 장치(100)를 칼란드리아 볼트(20) 내부로 삽입할 수 있다. 이러한 관통관들(20a)은 측면 가이드 튜브(33)가 칼란드리아 볼트(20)에서 제거된 후에 칼란드리아 볼트(20)에 발생하는 개구이거나 직접 관통 도구를 이용하여 칼란드리아 볼트(20)에 형성한 개구일 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치의 제2 절단 장치의 동작 상태를 구체적으로 설명한 도면이고, 도 10은 도 8의 제1 지지부의 확대도이다.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 절단 장치(200)는 안내관(51)의 하단을 절단하는 제2 절단부(210), 그리고 제2 절단부(210)의 이동을 조절하는 이동 조절부(220)를 포함한다.
제2 절단부(210)는 칼란드리아(10)의 종단 차폐체(13)에 형성된 압력관 관통부(13e)를 따라 이동하여 안내관(51)의 하단과 제1 지지부(112) 사이를 절단선(CL)을 따라 절단할 수 있다.
제2 절단부(210)는 안내관(51)의 하단을 절단하는 엔드 이펙터(end effector)(211), 엔드 이펙터(211)를 지지하는 복수개의 지지부(212), 지지부(212)에 연결되며 엔드 이펙터(211)의 방향을 변경시키는 절단 관절부(213), 그리고 지지부(212)를 구동하는 지지 구동부(214)를 포함할 수 있다.
엔드 이펙터(211)는 레이저 빔을 조사하는 오실레이터(oscillator)를 포함하는 절단 수단을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 회전 톱 등의 절단 수단을 포함할 수 있다.
복수개의 지지부(212)는 막대 형상을 가지며, 절단 관절부(213)에 의해 연결될 수 있다.
절단 관절부(213)는 다관절 암(arm)들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이동 조절부(220)는 제2 절단부(210)의 전후 이동을 조절하는 전후 이동 조절부(221), 그리고 제2 절단부(210)의 상하 이동을 조절하는 상하 이동 조절부(222)를 포함할 수 있다. 이러한 이동 조절부(220)를 이용하여 제2 절단부(210)의 위치를 조절할 수 있다.
한편, 제2 절단 장치(200)는 칼란드리아(10)의 내부에 위치하는 독물질 주입관(52)의 타단과 제2 지지부(114) 사이를 절단할 수도 있다. 이 경우 이동 조절부(220) 및 제2 절단부(210)를 이용하여 엔드 이펙터(211)을 독물질 주입관(52)의 타단과 제2 지지부(114) 사이에 위치시켜, 독물질 주입관(52)의 타단과 제2 지지부(114) 사이를 절단할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 고정 및 인출 장치(300)는 칼란드리아(10)의 외벽으로부터 분리된 제1 노즐부(111)를 고정하는 고정부(310), 그리고 고정부를 이동시키는 인출부(320)를 포함한다.
고정 및 인출 장치(300)는 제1 절단 장치(100)에 의해 절단된 제1 노즐부(111)를 고정부(310)를 이용하여 고정하고, 인출부(320)를 이용하여 제2 절단 장치(200)에 의해 절단된 안내관(51)과 함께 제1 노즐부(111)를 칼란드리아(10)의 외부로 인출할 수 있다.
또한, 고정 및 인출 장치(300)는 제1 절단 장치(100)에 의해 절단된 제2 노즐부(113)를 고정부(310)를 이용하여 고정하고, 인출부(320)를 이용하여 제2 절단 장치(200)에 의해 절단된 독물질 주입관(52)과 함께 제2 노즐부(113)를 칼란드리아(10)의 외부로 인출할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 장치를 이용한 해체 방법에 대해 도면을 참고로 상세히 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 방법의 순서도이다.
도 4, 도 5 및 도 11에 도시한 바와 같이, 우선, 칼란드리아(10)를 수평으로 관통하는 압력관 튜브(42) 및 압력관 튜브(42)를 둘러싸는 칼란드리아 튜브(43)를 제거할 수 있다. 이와 같이, 방사화가 심한 압력관 튜브(42) 및 칼란드리아 튜브(43)를 미리 제거함으로써 작업자의 피폭을 최소화할 수 있다.
또한, 압력관 튜브(42) 및 칼란드리아 튜브(43)를 제거함으로써, 칼란드리아(10)의 종단 차폐체(13)에 압력관 관통부(13e)를 마련하게 된다. 따라서, 제2 절단 장치(200)를 압력관 관통부(13e)를 통해 칼란드리아(10)의 내부로 삽입할 수 있다.
다음으로, 도 2 및 도 11에 도시한 바와 같이, 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)를 오픈(open)한다(S10).
칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)를 오픈하기 위해, 칼란드리아 볼트(20)로부터 커버 조립체(30)를 분리한다. 그리고, 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)를 확장한다. 와이어 쏘(wire saw) 등의 절단 수단을 이용해 커버 조립체(30)가 분리된 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)의 개구 영역을 확장할 수 있다. 칼란드리아 볼트(20)의 상부(22)가 확장됨으로써, 제1 절단 장치(100) 그리고 고정 및 인출 장치(300)가 용이하게 칼란드리아 볼트(20)의 내부(21)로 삽입될 수 있으며, 칼란드리아(10) 내부의 안내관(51)을 칼란드리아 볼트(20)의 외부로 용이하게 인출할 수 있다.
다음으로, 도 6, 도 7 및 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 절단 장치(100)를 이용하여 안내관(51)의 상단과 연결되는 제1 노즐부(111)의 주변을 절단한다(S30).
구체적으로, 제1 절단 장치(100)의 코어링 몸체(110)가 고속으로 회전하면서 그 내부에 위치하는 제1 절단부(120)가 제1 노즐부(111)의 주변을 따라 칼란드리아(10)의 외벽(11a)을 절단하게 된다. 따라서, 제1 노즐부(111)의 주변을 원형으로 절단하여 제1 노즐부(111)를 칼란드리아(10)의 외벽과 분리할 수 있다.
다음으로, 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같이, 고정 및 인출 장치(300)를 이용하여 절단된 제1 노즐부(111)가 움직이지 않도록 제1 노즐부(111)를 고정한다(S40).
다음으로, 도 6, 도 9, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 절단 장치(200)를 이용하여 제1 노즐부(111)에 연결된 안내관(51)의 하단과 연결되는 제1 지지부(112)를 절단한다(S50).
구체적으로, 제2 절단부(210)의 엔드 이펙터(211)를 종단 차폐체(13)의 압력관 관통부(13e)를 통해 칼란드리아(10)의 내부로 삽입한다.
그리고, 제2 절단부(210)의 절단 관절부(213)를 이용하여 엔드 이펙터(211)를 안내관(51)의 하단과 제1 지지부(112) 사이에 인접하게 위치시킬 수 있다.
그리고, 엔드 이펙터(211)를 이용하여 안내관(51)의 하단과 제1 지지부(112) 사이를 절단할 수 있다. 따라서, 안내관(51)은 칼란드리아(10)로부터 분리된다.
다음으로, 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같이, 고정 및 인출 장치(300)를 이용하여 제1 노즐부(111) 및 안내관(51)을 칼란드리아(10)의 외부로 인출한다(S60).
한편, 안내관(51)의 해체 방법과 동일한 방법으로 독물질 주입관(52)을 해체할 수 있다. 즉, 제1 절단 장치(100)를 이용하여 독물질 주입관(52)의 일단과 연결되는 칼란드리아(10)의 제2 노즐부(113)의 주변을 절단한다. 그리고, 고정 및 인출 장치(300)를 이용하여 절단된 제2 노즐부(113)를 고정한다. 그리고, 제2 절단 장치(200)를 이용하여 제2 노즐부(113)에 연결된 독물질 주입관(52)의 타단과 연결되는 칼란드리아(10)의 제2 지지부(114)를 절단한다. 그리고, 고정 및 인출 장치(300)를 이용하여 제2 노즐부(113) 및 제2 배관을 인출한다.
이러한 독물질 주입관(52)의 해체 방법은 안내관(51)의 해체 후 진행할 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 안내관(51)의 해체와 동시에 진행할 수도 있다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 중수로 시설의 해체 방법은 중수로 시설의 해체 시, 제1 절단 장치(100), 제2 절단 장치(200), 그리고 고정 및 인출 장치(300)를 이용해 칼란드리아(10)의 내부에 수납된 고방사화 구조물인 안내관(51) 및 독물질 주입관(52)을 우선적으로 칼란드리아(10)의 외부로 용이하게 인양 및 해체할 수 있다.
본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 중수로 시설의 칼란드리아의 내부에 위치하는 제1 배관의 상단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 노즐부의 주변을 절단하는 제1 절단 장치;
    상기 제1 노즐부에 연결된 상기 제1 배관의 하단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 지지부를 절단하는 제2 절단 장치; 그리고
    상기 제1 절단 장치에 의해 절단된 상기 제1 노즐부를 고정 및 인출하는 고정 및 인출 장치
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 노즐부는 상기 칼란드리아의 외벽에 형성되고,
    상기 제1 지지부는 상기 칼란드리아의 내벽에 형성되는 중수로 시설의 해체 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 절단 장치는
    회전가능하며 내부에 관통 홀을 가지는 코어링 몸체, 그리고
    상기 코어링 몸체의 내벽에 설치되는 제1 절단부
    를 포함하고,
    상기 제1 절단 장치는 상기 제1 노즐부의 주변을 따라 상기 칼란드리아의 외벽을 절단하는 중수로 시설의 해체 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 중수로 시설은 상기 제1 배관과 교차하는 제2 배관, 그리고 상기 제2 배관의 일단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 노즐부를 더 포함하고,
    상기 제1 절단 장치는 상기 제2 노즐부의 주변을 절단하는 중수로 시설의 해체 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 칼란드리아는 메인 쉘, 상기 메인 쉘의 양 단부에 연결된 서브 쉘, 그리고 상기 서브 쉘에 연결된 종단 차폐체를 포함하고,
    상기 제2 절단 장치는
    상기 종단 차폐체에 형성된 압력관 관통부를 따라 이동하여 상기 제1 배관의 하단과 상기 제1 지지부 사이를 절단하는 제2 절단부, 그리고
    상기 절단부의 이동을 조절하는 이동 조절부
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 절단부는
    상기 제2 절단부의 단부에 위치하는 엔드 이펙터,
    상기 엔드 이펙터를 지지하는 지지부,
    상기 지지부에 연결되며 상기 엔드 이펙터의 방향을 변경시키는 절단 관절부, 그리고
    상기 지지부를 구동하는 지지 구동부
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 이동 조절부는
    상기 제2 절단부의 전후 이동을 조절하는 전후 이동 조절부, 그리고
    상기 제2 절단부의 상하 이동을 조절하는 상하 이동 조절부
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 중수로 시설은 상기 제2 배관의 타단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제2 지지부를 더 포함하고,
    상기 제2 절단 장치는 상기 제2 지지부를 절단하는 중수로 시설의 해체 장치.
  9. 제5항에서,
    상기 고정 및 인출 장치는
    상기 제1 노즐부를 고정하는 고정부, 그리고
    상기 고정부를 이동시키는 인출부
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 장치.
  10. 메인 쉘, 상기 메인 쉘의 양단에 연결된 서브 쉘, 그리고 서브 쉘과 연결되는 종단 차폐체를 포함하는 칼란드리아(calandria), 상기 칼란드리아를 내부에 수납하는 칼란드리아 볼트(calandria vault), 상기 칼란드리아 볼트의 상부에 위치하여 상기 칼란드리아를 커버하는 커버 조립체, 상기 칼란드리아의 내부를 수평으로 관통하는 압력관 튜브 및 상기 압력관 튜브를 둘러싸는 칼란드리아 튜브를 포함하는 중수로 시설의 해체 방법에 있어서,
    상기 압력관 튜브 및 상기 칼란드리아 튜브를 제거하는 단계;
    상기 칼란드리아 볼트의 상부를 오픈하여 상기 커버 조립체를 해체하는 단계;
    제1 절단 장치를 이용하여 상기 칼란드리아의 내부에 위치하는 제1 배관의 상단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 노즐부의 주변을 절단하는 단계;
    고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 절단된 제1 노즐부를 고정하는 단계;
    제2 절단 장치를 이용하여 상기 제1 노즐부에 연결된 상기 제1 배관의 하단과 연결되는 상기 칼란드리아의 제1 지지부를 절단하는 단계; 그리고
    고정 및 인출 장치를 이용하여 상기 제1 노즐부 및 상기 제1 배관을 인출하는 단계
    를 포함하는 중수로 시설의 해체 방법.
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