KR102071567B1 - 원자력 시설의 해체 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 상부 관통구들을 커버하는 복수의 샌드 박스들을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법은 상기 복수의 샌드 박스들을 제거하여 상기 복수의 상부 관통구들을 통해 복수의 배관들을 노출시키는 단계, 및 상기 복수의 상부 관통구들을 통해 상기 복수의 배관들을 절단하는 단계를 포함한다.

Description

원자력 시설의 해체 방법{METHOD FOR DECOMMISSIONING NUCLEAR FACILITIES}
본 기재는 원자력 시설의 해체 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전에 이용되는 원자력 시설 중 가압 경수로형 원자력 발전소는 원자로 압력 용기, 원자로 압력 용기와 직접 연결된 연결된 배관들, 원자로 압력 용기 및 배관들을 감싸는 생체 보호 콘크리트를 포함한다.
원자력 시설의 해체 시, 원자로 압력 용기를 생체 보호 콘크리트로부터 용이하게 분리하기 위해서는 생체 보호 콘크리트에 감싸져 있는 배관들을 절단할 필요가 있다.
일 실시예는, 원자로 압력 용기에 직접 연결되어 생체 보호 콘크리트에 감싸져 있는 배관들을 용이하게 절단하는 원자력 시설의 해체 방법을 제공하고자 한다.
일 측면은 원자로 압력 용기, 상기 원자로 압력 용기와 직접 연결된 복수의 배관들, 상기 원자로 압력 용기 및 상기 복수의 배관들을 감싸며 상기 복수의 배관들과 중첩하는 복수의 상부 관통구들을 포함하는 생체 보호 콘크리트, 및 상기 복수의 상부 관통구들을 커버하는 복수의 샌드 박스들을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법은 상기 복수의 샌드 박스들을 제거하여 상기 복수의 상부 관통구들을 통해 상기 복수의 배관들을 노출시키는 단계, 및 상기 복수의 상부 관통구들을 통해 상기 복수의 배관들을 절단하는 단계를 포함하는 원자력 시설의 해체 방법을 제공한다.
상기 복수의 배관들을 노출시키는 단계는, 상기 복수의 샌드 박스들과 상기 생체 보호 콘크리트의 상부 사이를 밀봉하는 밀봉제를 제거하고, 상기 복수의 상부 관통구들로부터 상기 복수의 샌드 박스들을 분리하여 수행할 수 있다.
상기 복수의 상부 관통구들은 상기 복수의 배관들을 너비 방향으로 완전히 노출할 수 있다.
상기 복수의 배관들을 절단하는 단계는 와이어 쏘(wire saw) 또는 원형 쏘를 이용해 상기 복수의 배관들을 상기 너비 방향으로 절단하여 수행할 수 있다.
상기 생체 보호 콘크리트로부터 상기 원자로 압력 용기를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 원자로 압력 용기는 가압 경수로형일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 원자로 압력 용기에 직접 연결되어 생체 보호 콘크리트에 감싸져 있는 배관들을 용이하게 절단하는 원자력 시설의 해체 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 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 일 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명한다.
이하에서는, 원자력 시설로서 가압 경수로형(PWR) 원자력 발전소를 일례로 설명하나, 이에 한정되지 않지 않고 원자력 시설은 비등 경수로형(BWR) 원자력 발전소일 수 있다.
가압 경수로형 원자력 발전소는 냉각재와 감속재로 경수를 사용하고 핵연료는 우라늄 235를 약 2% 내지 4%로 농축하여 사용한다. 가압 경수로형 원자력 발전소는 원자로 내에서 핵분열로 발생되는 열을 증기 발생기로 보내 열 교환시키는 원자로 계통에 관련되는 시설과, 증기 발생기에서 발생된 증기로 터빈을 돌린 후 복수기를 거쳐 물로 환원시킨 다음, 다시 증기 발생기로 순환되는 터빈 및 발전기 계통에 관련되는 시설로 구분될 수 있다.
일반적으로 원자로 계통의 열전달 매체인 냉각재(경수)는 원자로에서 약 320℃까지 가열되며, 비등하지 않도록 약 153 기압으로 가압된다. 계통을 구성하는 기기로는 일정한 엔탈피를 유지하기 위하여 압력을 조정하는 가압기, 원자로와 증기발생기 사이에 냉각재를 순환시켜 주는 냉각재 펌프가 있다. 증기 발생기에서 발생된 증기가 터빈을 돌려 터빈 축에 연결된 발전기에서 전력을 생산하는 계통은 일반 화력 발전소의 원리와 동일할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수의 샌드 박스들(500)을 제거하여 복수의 상부 관통구들(420)을 통해 복수의 배관들(200)을 노출시킨다(S100).
도 2는 원자력 시설을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 원자력 시설(1000)은 원자로 압력 용기(100), 원자로 압력 용기(100)와 직접 연결된 복수의 배관들(200), 배관들(200)을 통해 원자로 압력 용기(100)와 연결된 증기 발생기(300), 원자로 압력 용기(100) 및 배관들(200)을 감싸며 원자로 압력 용기(100)를 지지하는 생체 보호 콘크리트(400), 및 복수의 샌드 박스들(500)을 포함한다.
원자로 압력 용기(100)는 가압 경수로형일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 원자로 압력 용기(100)는 비등 경수로형일 수 있다.
원자력 시설(1000)은 원자로 압력 용기(100), 배관들(200), 생체 보호 콘크리트(400), 샌드 박스들(500)을 포함한다면 다양한 형태일 수 있다.
생체 보호 콘크리트(400)는 원자로 압력 용기(100)가 위치하는 캐비티(410) 및 배관들(200)과 중첩하여 배관들(200)을 노출하는 복수의 상부 관통구들(420)을 포함한다.
생체 보호 콘크리트(400)의 상부 관통구들(420)은 배관들(200)과 원자로 압력 용기(100)의 노즐(nozzle) 사이의 용접 부분에 대응할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
샌드 박스들(500)은 상부 관통구들(420)을 커버한다. 샌드 박스들(500)은 내부에 샌드(sand)가 채워진 박스 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
샌드 박스들(500)의 생체 보호 콘크리트(400)의 상부에 지지되기 위한 상부 플랜지(flange)를 포함할 수 있으며, 상부 플랜지가 생체 보호 콘크리트(400)의 상부에 지지될 수 있다.
샌드 박스들(500)은 생체 보호 콘크리트(400)의 상부에 지지되며, 샌드 박스들(500)과 생체 보호 콘크리트(400)의 상부 사이에는 밀봉제가 위치할 수 있다.
샌드 박스들(500)은 원자로 압력 용기(100)와 직접 연결된 배관들(200)의 건전성을 용이하게 확인하기 위한 구조물일 수 있다.
일례로, 원자력 시설(1000)의 운영이 중단된 경우, 샌드 박스들(500)을 생체 보호 콘크리트(400)의 상부 관통구들(420)로부터 분리하고, 상부 관통구들(420)에 의해 노출된 배관들(200)의 건전성을 확인할 수 있다.
상술한 원자로 압력 용기(100), 배관들(200), 증기 발생기(300), 생체 보호 콘크리트(400), 및 샌드 박스들(500)은 격납 용기 내부에 위치할 수 있다.
도 3은 원자력 시설의 생체 보호 콘크리트의 상부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 생체 보호 콘크리트(400)의 캐비티(410) 내부에 위치하는 원자로 압력 용기(100)에 연결된 배관들(200)은 제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204)을 포함한다. 제1 배관(201) 및 제2 배관(202)은 일 증기 발생기와 연결되며, 제3 배관(203) 및 제4 배관(204)은 타 증기 발생기와 연결된다. 제1 배관(201) 및 제3 배관(203)에는 온수가 통할 수 있으며, 제2 배관(202) 및 제4 배관(204)에는 냉수가 통할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
생체 보호 콘크리트(400)의 상부 관통구들(420)은 생체 보호 콘크리트(400)의 상부에서 서로 이격되어 있다. 상부 관통구들(420)은 평면적으로 사각형 형태를 가진다. 상부 관통구들(420)은 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424)를 포함한다.
제1 상부 관통구(421)는 제1 배관(201)과 중첩하여 제1 배관(201)을 노출한다. 제2 상부 관통구(422)는 제2 배관(202)과 중첩하여 제2 배관(202)을 노출한다. 제3 상부 관통구(423)는 제3 배관(203)과 중첩하여 제3 배관(203)을 노출한다. 제4 상부 관통구(424)는 제4 배관(204)과 중첩하여 제4 배관(204)을 노출한다.
상부 관통구들(420)은 배관들(200)을 각 배관의 너비 방향으로 완전히 노출한다. 구체적으로, 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각은 제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204) 각각을 각 배관의 너비 방향으로 완전히 노출한다.
샌드 박스들(500)은 생체 보호 콘크리트(400)의 상부에서 서로 이격되어 있다. 샌드 박스들(500)은 평면적으로 사각형 형태를 가진다. 샌드 박스들(500)은 제1 샌드 박스(501), 제2 샌드 박스(502), 제3 샌드 박스(503), 제4 샌드 박스(504)를 포함한다.
제1 샌드 박스(501)는 제1 상부 관통구(421) 내부에 위치하여 제1 상부 관통구(421)를 커버한다. 제2 샌드 박스(502)는 제2 상부 관통구(422) 내부에 위치하여 제2 상부 관통구(422)를 커버한다. 제3 샌드 박스(503)는 제3 상부 관통구(423) 내부에 위치하여 제3 상부 관통구(423)를 커버한다. 제4 샌드 박스(504)는 제4 상부 관통구(424) 내부에 위치하여 제4 상부 관통구(424)를 커버한다.
제1 샌드 박스(501), 제2 샌드 박스(502), 제3 샌드 박스(503), 제4 샌드 박스(504) 각각은 제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204) 각각의 건전성을 확인하기 위한 구조물이다.
일례로, 원자력 시설(1000)의 운영이 중단된 경우, 제1 샌드 박스(501), 제2 샌드 박스(502), 제3 샌드 박스(503), 제4 샌드 박스(504) 각각을 생체 보호 콘크리트(400)의 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각으로부터 분리하고, 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각에 의해 노출된 제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204) 각각의 건전성을 확인할 수 있다.
우선, 원자력 시설(1000)의 해체를 위해, 복수의 샌드 박스들(500)인 제1 샌드 박스(501), 제2 샌드 박스(502), 제3 샌드 박스(503), 제4 샌드 박스(504) 각각을 복수의 상부 관통구들(420)인 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각으로부터 분리한다. 이때, 샌드 박스들(500)과 생체 보호 콘크리트(400)의 상부 사이에 위치하는 밀봉제를 제거한다.
이로 인해, 복수의 상부 관통구들(420)인 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각이 노출되며, 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각을 통해 제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204) 각각이 노출된다.
제1 배관(201), 제2 배관(202), 제3 배관(203), 제4 배관(204) 각각은 제1 상부 관통구(421), 제2 상부 관통구(422), 제3 상부 관통구(423), 제4 상부 관통구(424) 각각을 통해 너비 방향으로 완전히 노출된다.
다음, 도 4를 참조하면, 복수의 상부 관통구들(420)을 통해 노출된 복수의 배관들(200)을 절단한다(S200).
구체적으로, 상부 관통구들(420)을 통해 너비 방향으로 완전히 노출된 배관들(200)을 배관들(200)의 너비 방향으로 연장된 가상의 절단선(CL)을 따라 절단한다.
제1 상부 관통구들(420)을 통해 노출된 제1 배관(201)을 제1 배관(201)의 너비 방향으로 연장된 절단선(CL)을 따라 절단하고, 제2 상부 관통구들(420)을 통해 노출된 제2 배관(202)을 제2 배관(202)의 너비 방향으로 연장된 절단선(CL)을 따라 절단하고, 제3 상부 관통구들(420)을 통해 노출된 제3 배관(203)을 제3 배관(203)의 너비 방향으로 연장된 절단선(CL)을 따라 절단하고, 제4 상부 관통구들(420)을 통해 노출된 제4 배관(204)을 제4 배관(204)의 너비 방향으로 연장된 절단선(CL)을 따라 절단한다.
배관들(200)의 절단은 와이어 쏘(wire saw)를 이용해 절단할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형 쏘 등의 다른 절단 수단을 이용해 배관들(200)을 절단할 수 있다.
배관들(200)이 너비 방향으로 상부 관통구들(420)을 통해 완전히 노출된 상태이므로, 절단 수단을 이용해 상부 관통구들(420)을 통해 용이하게 배관들(200)을 절단할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하면, 생체 보호 콘크리트(400)로부터 원자로 압력 용기(100)를 분리한다(S300).
구체적으로, 생체 보호 콘크리트(400)의 캐비티(410)의 확대된 상측 공간을 통해 배관들이 절단된 원자로 압력 용기(100)를 생체 보호 콘크리트(400)로부터 분리한다.
원자로 압력 용기(100)와 연결된 배관들이 상부 관통구들(420)을 통해 절단된 상태이므로, 생체 보호 콘크리트(400)와 배관들 간의 간섭 없이 생체 보호 콘크리트(400)로부터 원자로 압력 용기(100)를 용이하게 분리할 수 있다.
또한, 원자로 압력 용기(100)와 증기 발생기와 연결된 배관들이 상부 관통구들(420)을 통해 절단된 상태이므로, 생체 보호 콘크리트(400)와 배관들 간의 간섭 없이 생체 보호 콘크리트(400)로부터 증기 발생기를 용이하게 분리할 수 있다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법은, 원자로 압력 용기(100)에 직접 연결된 배관들(200)을 절단할 때, 생체 보호 콘크리트(400)에 별도의 홀(hole)을 형성할 필요 없이, 배관들(200)의 건전성을 확인하기 위한 샌드 박스들(500)을 생체 보호 콘크리트(400)의 상부 관통구들(420)로부터 분리하여 상부 관통구들(420)을 통해 배관들(200)을 너비 방향으로 완전히 노출함으로써, 배관들(200)을 절단하기 위한 작업 공간이 확보되어 원자로 압력 용기(100)와 연결된 배관들(200)을 용이하게 절단할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 원자력 시설의 해체 방법은, 샌드 박스들(500)을 분리하여 노출된 상부 관통구들(420)을 통해 생체 보호 콘크리트(400) 내부에 위치하는 배관들(200)을 절단하고, 생체 보호 콘크리트(400)로부터 원자로 압력 용기(100) 및 증기 발생기를 분리함으로써, 생체 보호 콘크리트(400) 해체를 위한 별도의 작업을 수행하지 않고 샌드 박스들(500)을 활용하여 해체 공정 시간을 단축할 수 있다.
즉, 원자로 압력 용기(100)에 직접 연결되어 생체 보호 콘크리트(400)에 감싸져 있는 배관들(200)을 용이하게 절단하여 원자력 시설의 해체 시간 및 비용을 절감하는 원자력 시설의 해체 방법이 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
원자로 압력 용기(100), 배관들(200), 생체 보호 콘크리트(400), 상부 관통구들(420), 샌드 박스들(500)

Claims (6)

  1. 원자로 압력 용기, 상기 원자로 압력 용기와 직접 연결된 복수의 배관들, 상기 원자로 압력 용기 및 상기 복수의 배관들을 감싸며 상기 복수의 배관들과 중첩하는 복수의 상부 관통구들을 포함하는 생체 보호 콘크리트, 및 상기 복수의 상부 관통구들을 커버하는 복수의 샌드 박스들을 포함하는 원자력 시설의 해체 방법에 있어서,
    상기 복수의 샌드 박스들을 제거하여 상기 복수의 상부 관통구들을 통해 상기 복수의 배관들을 노출시키는 단계; 및
    상기 복수의 상부 관통구들을 통해 상기 복수의 배관들을 절단하는 단계
    를 포함하며,
    상기 복수의 상부 관통구들은 상기 복수의 배관들을 너비 방향으로 완전히 노출하는 원자력 시설의 해체 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 배관들을 노출시키는 단계는,
    상기 복수의 샌드 박스들과 상기 생체 보호 콘크리트의 상부 사이를 밀봉하는 밀봉제를 제거하고, 상기 복수의 상부 관통구들로부터 상기 복수의 샌드 박스들을 분리하여 수행하는 원자력 시설의 해체 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 배관들을 절단하는 단계는 와이어 쏘(wire saw) 또는 원형 쏘를 이용해 상기 복수의 배관들을 상기 너비 방향으로 절단하여 수행하는 원자력 시설의 해체 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 생체 보호 콘크리트로부터 상기 원자로 압력 용기를 분리하는 단계를 더 포함하는 원자력 시설의 해체 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 원자로 압력 용기는 가압 경수로형인 원자력 시설의 해체 방법.
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