KR-20260061790-A - Reactor vibration measurement device

Abstract

본 발명은 스터드 체결수단에 의해 헤드와 몸체가 결합된 원자로의 진동을 측정하는 원자로 진동 측정 장치에 있어서, 상기 헤드에 밀착되며 브라켓에 의해 지지되는 가속도센서; 상기 헤드 측에서 상기 헤드와 몸체를 결합하는 복수개의 상기 스터드 체결수단의 사이에 고정되는 고정부; 상기 고정부의 상부와 회동 가능하게 결합되는 회동부; 및 상기 회동부의 일측에 연결되어 상기 회동부의 일측에서 승하강하면서 상기 가속도센서를 지지하는 상기 브라켓을 지지하는 브라켓 지지부를 포함하는 원자로 진동 측정 장치를 제공한다.

Inventors

• 김용환
• 남기성
• 서민철
• 왕진민

Assignees

• 두산에너빌리티 주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (9)

1. 스터드 체결수단에 의해 헤드와 몸체가 결합된 원자로의 진동을 측정하는 원자로 진동 측정 장치에 있어서, 상기 헤드에 밀착되며 브라켓에 의해 지지되는 가속도센서; 상기 헤드 측에서 상기 헤드와 몸체를 결합하는 복수개의 상기 스터드 체결수단의 사이에 고정되는 고정부; 상기 고정부의 상부와 회동 가능하게 결합되는 회동부; 및 상기 회동부의 일측에 연결되어 상기 회동부의 일측에서 승하강하면서 상기 가속도센서를 지지하는 상기 브라켓을 지지하는 브라켓 지지부를 포함하는 원자로 진동 측정 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 회동부의 타측에 연결되어 상기 회동부의 타측에서 승하강하며, 일단이 상기 헤드에 밀착되어 상기 회동부의 타측을 지지하면서 상기 회동부의 위치를 고정하는 위치고정부를 더 포함하는 원자로 진동 측정 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 고정부는, 인접하게 배치되는 상기 스터드 체결수단 사이에 끼워져 고정되는 고정단과, 상기 고정단과 일체로 형성되고 상기 고정단의 상부로 돌출되며 상기 회동부가 회동 가능하게 체결되는 체결단을 포함하고, 상기 체결단에는 회동핀이 장착되는 장착홀이 형성되는 원자로 진동 측정 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 회동부는, 상기 체결단에 회동 가능하게 장착되는 장착몸체와, 상기 장착몸체의 양단에 대응되게 형성되며 상기 브라켓 지지부 및 상기 위치고정부가 연결되는 제1연결몸체 및 제2연결몸체를 포함하며, 상기 제1연결몸체 및 제2연결몸체에는 각각 상기 브라켓 지지부와 상기 위치고정부가 연결되는 제1연결홀 및 제2연결홀이 형성되는 원자로 진동 측정 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 장착몸체의 하부에는 상기 체결단과 회동 가능하게 결합되는 결합단이 돌출되게 형성되고, 상기 결합단에는 상기 회동핀이 장착되는 장착공이 형성되는 원자로 진동 측정 장치.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 장착몸체는 막대형상을 가지고, 상기 제1연결몸체 및 상기 제2연결몸체는 상기 장착몸체의 양단에서 외측으로 도출되며, 상기 회동부는 'I'자 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 원자로진동 측정 장치.
7. 청구항 4에 있어서, 상기 브라켓 지지부는, 상기 브라켓을 지지하는 지지본체와, 일단이 상기 제1연결홀을 관통하여 상기 지지본체와 체결되며 상기 회동부의 일측에서 승하강하는 지지본체 체결볼트와, 상기 회동부를 중심으로 상기 지지본체 체결볼트에 대응되도록 이격되게 장착되는 제1볼트를 포함하는 원자로 진동 측정 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 지지본체의 상부면에는 상기 지지본체 체결볼트가 결합되는 결합홀이 형성되고, 상기 지지본체의 하부면에는 상기 브라켓이 장착되는 장착홈이 형성되는 원자로 진동 측정 장치.
9. 청구항 4에 있어서, 상기 위치고정부는, 일단이 상기 제2연결홀을 관통하여 상기 헤드에 밀착되며 상기 회동부의 타측에서 승하강하는 승하강 볼트와, 상기 회동부를 중심으로 상기 승하강 볼트에 대응되도록 이격되게 장착되는 제2볼트를 포함하는 원자로 진동 측정 장치.

Description

원자로 진동 측정 장치{Reactor vibration measurement device} 본 발명은 원자로 진동 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스터드 체결수단에 의해 헤드와 몸체가 결합된 원자로의 진동을 측정하는 원자로 진동 측정 장치에 관한 것이다. 원자로 내부구조물(reactor vessel internals : RVI)은 원자로(reactor vessel)의 정상(steady) 및 과도(transient) 운전 조건하에서 원자로 냉각재 유동에 의해 진동을 겪게 되므로 원자력 발전소의 전 수명기간 동안 그 건전성이 유지되고, 안전 여유도가 확보되고 있음을 실제 원자로를 대상으로 입증해야 한다. 이를 위해서 원자로 내부구조물에 대한 종합진동평가(Comprehensive vibration assessment program; CVAP)가 수행된다. 원자로 내부구조물 종합진동평가는 해석(analysis), 측정(measurement) 그리고 검사(inspection)로 구성되는데, 측정은 시운전 시험 중에 핵연료가 장전되기 전(pre-core)의 원자로에 대해 원자로 고온기능시험(hot functional test; HFT)시 수행되며, 해석으로부터 산출된 원자로의 정상운전 및 과도운전 상태에서의 진동 예측값을 확인하고, 60년의 전 수명기간 동안의 운전에 대한 안전 여유도를 결정하기 위한 것이다. 원자로 내부구조물 종합진동평가를 위한 진동 측정장치 및 측정용 구조물의 설계와 제작을 위해서는 측정위치와 측정항목을 사전에 신중하게 선정해야 한다. 원자로 내부구조물 종합진동평가는 진동 해석결과와 측정결과를 비교, 평가해야 하므로 해석결과에 근거하여 측정위치와 측정항목을 선정하여야 한다. 기존에는 원자로 내부구조물 종합진동평가를 위해서 진동 측정센서를 원자로 내부구조물에 부착하고, 원자로 상부 헤드에 위치한 압력경계관통부에서 데이터취득시스템까지 측정케이블로 연결되었다. 그런데, 원자로 내부의 구조가 복잡하여, 진동 측정센서를 설치하고 측정 케이블을 연결하기 위해서는 원자로 내부구조물의 구조를 변경해야 하고, 이를 원자로 내부구조물에 설치하기 위한 측정용 구조물을 추가적으로 설계, 제작 및 설치해야 하며, 측정 후에는 이를 제거해야 하는 등 많은 문제점이 있었다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원자로 진동 측정 장치가 원자로의 헤드와 몸체를 결합하는 스터드 체결수단에 의해 고정된 상태를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 고정부, 회동부, 브라켓 지지부, 및 위치고정부를 확대하여 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 고정부, 회동부, 브라켓 지지부, 및 위치고정부를 이용하여 원자로의 헤드에 부착되는 브라켓을 고정하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은본 발명에 따른 원자 진동 측정 장치의 변형 예를 도시한 도면이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원자로 진동 측정 장치(100)는 스터드 체결수단(30)에 의해 헤드(10)와 몸체(20)가 결합된 원자로(1)의 진동을 측정하기 위한 것으로, 가속도센서(110)와, 고정부(120)와, 회동부(130)와, 브라켓 지지부(140)를 포함하고, 위치고정부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 원자로(1)의 연료로 사용되는 핵연료는 일정한 주기 마다 교체하여야 하고, 핵연료를 교체 시 상기 스터드 체결수단(30)을 분리 후 상기 몸체(20)를 커버하는 헤드(10)를 이탈시킨 후 상기 몸체(20)의 내부에 있는 핵연료를 교체하게 되며, 상기 스터드 체결수단(30)은 상기 헤드(10)와 상기 몸체(20)를 결합하기 위해 상기 원자로(1)에 필수적으로 설치되어야 한다. 상기 헤드(10)에는 진동을 측정하는 가속도센서(110)가 밀착되고, 상기 가속도센서(110)는 브라켓(B)에 의해 지지된다. 상기 가속도센서(110)는 상기 브라켓(B) 내에 위치하며, 상기 브라켓(B)은 상기 가속도센서(110)를 지지하는 역할 및 상기 가속도센서(110)에 외부의 충격이 가해지는 것을 방지하기 위해 상기 가속도센서(110)를 보호하는 역할을 한다. 상기 헤드(10) 측에 고정부(120)가 구비되는데, 상기 고정부(120)는 상기 헤드(10)와 상기 몸체(20)를 결합하는 복수개의 스터드 체결수단(30) 사이에 배치되어 인접하게 배치되는 상기 스터드 체결수단(30)에 의하여 끼워짐으로써 고정되게 된다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 고정부(120)는 고정단(121)과, 체결단(122)을 포함한다. 상기 고정단(121)은 얇은 사각형상의 판재로 상기 헤드(10)에 인접하게 배치되는 상기 스터드 체결수단(30)의 사이에 끼워지며, 상기 스터드 체결수단(30)의 외주에는 상기 고정단(121)이 끼위지는 끼움홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 고정단(121)이 상기 끼움홈(미도시)에 삽입됨으로 인해 상기 고정단(121)이 상기 스터드 체결수단(30)의 사이에 고정되게 된다. 상기 고정단(121)의 상부로는 체결단(122)이 돌출되며, 상기 체결단(122)은 상기 고정단(121)과 일체로 형성되고, 상기 체결단(122)에는 상기 회동부(130)가 회동 가능하게 체결된다. 상기 체결단(122)에는 상기 회동부(130)를 회동 가능하게 체결하는 회동핀(P)이 장착되는 장착홀(122a)이 형성되고, 상기 체결단(122)은 상기 고정단(121)의 상부에서 상부로 삼각형상을 가지도록 돌출되며, 상기 체결단(122)에는 상기 회동부(130)의 하부가 삽입되는 삽입홈(122b)이 상기 체결단(122)의 폭방향으로 형성되는 것이 바람직하다, 상기 고정단(121)의 상부에 상기 삽입홈(122b)이 형성된 상기 체결단(122)이 상기 고정단(121)에 일체로 형성되는 것으로 기재하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 체결단(122)은 장착홀이 형성된 제1체결단(미도시)과, 제2체결단(미도시)을 포함하고, 제1체결단(미도시)과 제2체결단(미도시)이 상기 고정단(121)의 상부에 이격되게 배치된 후 용접에 의해 장착될 수도 있다. 상기 고정부(120)의 상부에는 회동부(130)가 상기 회동핀(P)을 이용하여 회동 가능하게 결합되며, 상기 회동부(130)는 장착몸체(131)와, 제1연결몸체(132)와, 제2연결몸체(133)를 포함한다. 상기 장착몸체(131)는 상기 회동핀(P)에 의해 상기 체결단(122)에 회동 가능하게 장착되며, 상기 장착몸체(131)의 하부에는 상기 체결단(122)과 회동 가능하게 결합되는 삼각형상을 가지는 결합단(131a)이 돌출되고, 상기 결합단(131a)에는 상기 회동핀(P)이 장착되는 장착공(131b)이 형성된다. 상기 결합단(131a)은 상기 체결단(122)에 형성되는 삽입홈(122b)에 삽입되거나 이격되게 구비되는 제1체결단(미도시)과 제2체결단(미도시) 사이로 삽입되는 것이 바람직하다. 상기 장착몸체(131)의 양단에는 제1연결몸체(132)와 제2연결몸체(133)가 대응되게 형성되며, 상기 제1연결몸체(132)와 상기 제2연결몸체(133)에는 각각 브라켓 지지부(140)와 위치고정부(150)가 연결된다. 상기 장착몸체(131)는 막대형상을 가지고, 상기 제1연결몸체(132) 및 상기 제2연결몸체(133)는 상기 장착몸체(131)의 양단에서 외측으로 도출되며, 상기 회동부(130)는 'I'자 형상의 단면을 가지는 것이 바람직하다. 상기 장착몸체(131)의 양단에 대응되게 형성되는 상기 제1연결몸체(132)와 상기 제2연결몸체(133)는 상기 장착몸체(131)와 일체로 형성되고, 상기 제1연결몸체(132)와 상기 제2연결몸체(133)에는 각각 제1연결홀(132a)과 제2연결홀(133a)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제1연결홀(132a)에는 브라켓 지지부(140)가 삽입되어 연결되고, 상기 제2연결홀(133a)에는 위치고정부(150)가 삽입되어 연결되며, 상기 브라켓 지지부(140)는 상기 제1연결홀(132a)을 통해 상기 회동부(130)의 일측에 연결되어 상기 회동부(130)의 일측에서 승하강하면서 상기 가속도센서(110)를 지지하는 상기 브라켓(B)을 지지한다. 상기 브라켓 지지부(140)는 지지본체(141)와, 지지본체 체결볼트(142)와, 제1볼트(143)를 포함하며, 상기 지지본체(141)는 상기 가속도센서(110)를 지지하는 상기 브라켓(B)을 지지하는 역할을 한다. 상기 지지본체(141)는 상기 제1연결몸체(132)에 형성된 제1연결홀(132a)을 관통한 지지본체 체결볼트(142)의 일단과 체결되며, 상기 지지본체 체결볼트(142)는 상기 회동부(130)의 일측에 형성된 상기 제1연결홀(132a)에서 승하강한다. 상기 지지본체 체결볼트(142)에는 상기 회동부(130)를 중심으로 대응되도록 제1볼트(143)가 이격되게 장착되는 것이 바람직하며, 상기 지지본체 체결볼트(142)가 정회전 또는 역회전함에 따라 상기 지지본체 체결본체(141)가 상기 제1연결몸체(132)에서 승하강하게 되고, 상기 제1볼트(143)는 상기 지지본체 체결볼트(142)가 상기 제1연결홀(132a)에서 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 지지본체(141)의 상부면에는 제1연결홀(132a)을 관통한 상기 지지본체 체결볼트(142)의 일단이 결합되는 결합홀(141a)이 형성되고, 상기 지지본체(141)의 하부면에는 상기 브라켓(B)이 장착되는 장착홈(141b)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제2연결몸체(133)에 형성된 상기 제2연결홀(133a)에는 위치고정부(150)가 삽입되어 연결되고, 상기 위치고정부(150)는 상기 회동부(130)의 타측에서 승하강하며, 일단이 상기 헤드(10)에 밀착되어 상기