원자력 발전 이후에 누적되는 사용후핵연료를 해소하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있으며, 특히 건식으로 사용후핵연료를 재활용하는 파이로 공정이 주목되고 있다. 파이로 공정의 공학규모 실증을 위하여 대형 공정셀을 구비한 PRIDE 시설이 구축되었다. 파이로 공정에 사용되는 용융염의 화학반응성을 고려하여, 공정셀 내부는 아르곤 분위기를 유지한다. 결과적으로, 작업자가 공정셀 내부에 진입할 수 없으며, 공정셀 내부에 설치된 모든 공정장치는 원격수단에 의해 공정셀 밖에서 원격조작을 통해 수행한다. 따라서, 공정셀에 설치되는 공정장치는, 설계단계에서 부터 원격작업을 고려하여 설계되어야 하며, 공정셀에 반입하기 전에 원격으로 작동이 가능한지 철저히 검증하여야 한다. 만약, 공정셀에 반입되어 작동하는 단계에서 문제가 발생하는 경우, 장치를 반출하여 수정한 후 재반입하기까지 많은 비용과 시간을 허비하게 된다. 공정장치의 원격성 검증을 위하여, 물리적인 목업을 사용할 뿐 아니라, 설계단계에서 3D 모델을 활용한 가상 검증이 가능하다. 본 연구는, 가상공간에 PRIDE 공정셀을 구성하고, 설계된 공정장치 3D 모델을 입력하여, 원격조작성을 검증하기 위한 PRIDE 3D시뮬레이터 개발에 관한 것이다. 실제 PRIDE 공정셀의 형상과 공정셀에 설치되는 원격운전 및 유지보수 장치의 움직임을 가상공간에 구현하고, 공정장치의 3D 모델을 실제 설치할 장소에 위치할 수 있도록 하였다. PRIDE 공정셀에 설치될 전해공정장치의 전극교체 작업을 시뮬레이션 시나리오로 설정하여, 개발된 PRIDE 3D 시뮬레이터의 사용성을 검증하고자 하였다. 8단계로 이루어진 원격작업 시나리오를 구성하여, 각 단계의 원격작업을 성공적으로 모사함으로써, PRIDE 공정셀의 원격성 평가를 성공적으로 수행하였다.
원자력 발전 이후에 누적되는 사용후핵연료를 해소하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있으며, 특히 건식으로 사용후핵연료를 재활용하는 파이로 공정이 주목되고 있다. 파이로 공정의 공학규모 실증을 위하여 대형 공정셀을 구비한 PRIDE 시설이 구축되었다. 파이로 공정에 사용되는 용융염의 화학반응성을 고려하여, 공정셀 내부는 아르곤 분위기를 유지한다. 결과적으로, 작업자가 공정셀 내부에 진입할 수 없으며, 공정셀 내부에 설치된 모든 공정장치는 원격수단에 의해 공정셀 밖에서 원격조작을 통해 수행한다. 따라서, 공정셀에 설치되는 공정장치는, 설계단계에서 부터 원격작업을 고려하여 설계되어야 하며, 공정셀에 반입하기 전에 원격으로 작동이 가능한지 철저히 검증하여야 한다. 만약, 공정셀에 반입되어 작동하는 단계에서 문제가 발생하는 경우, 장치를 반출하여 수정한 후 재반입하기까지 많은 비용과 시간을 허비하게 된다. 공정장치의 원격성 검증을 위하여, 물리적인 목업을 사용할 뿐 아니라, 설계단계에서 3D 모델을 활용한 가상 검증이 가능하다. 본 연구는, 가상공간에 PRIDE 공정셀을 구성하고, 설계된 공정장치 3D 모델을 입력하여, 원격조작성을 검증하기 위한 PRIDE 3D 시뮬레이터 개발에 관한 것이다. 실제 PRIDE 공정셀의 형상과 공정셀에 설치되는 원격운전 및 유지보수 장치의 움직임을 가상공간에 구현하고, 공정장치의 3D 모델을 실제 설치할 장소에 위치할 수 있도록 하였다. PRIDE 공정셀에 설치될 전해공정장치의 전극교체 작업을 시뮬레이션 시나리오로 설정하여, 개발된 PRIDE 3D 시뮬레이터의 사용성을 검증하고자 하였다. 8단계로 이루어진 원격작업 시나리오를 구성하여, 각 단계의 원격작업을 성공적으로 모사함으로써, PRIDE 공정셀의 원격성 평가를 성공적으로 수행하였다.
The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) constructed the PyRoprocessing Integrated inactive Demonstration facility (PRIDE) to carry out experiments on engineering scale pyroprocessing. PRIDE has a large processing cell that human workers are not allowed to access, and thus the equipment in...
The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) constructed the PyRoprocessing Integrated inactive Demonstration facility (PRIDE) to carry out experiments on engineering scale pyroprocessing. PRIDE has a large processing cell that human workers are not allowed to access, and thus the equipment inside is operated from outside using remote handling systems. It is therefore essential to examine the operability and maintainability of the equipment in view of remote handling systems, and the equipment is thoroughly examined in a mockup cell before it is installed in the processing cell. If the equipment is tested in a virtual mockup rather than in a mockup cell, the development cost can be significantly reduced. The PRIDE 3D simulator was integrated for virtual verification of equipment that will be installed in the processing cell. All remote handling devices in the actual PRIDE were also virtually installed in the PRIDE 3D simulator. The 3D model of the equipment was loaded and located in the exact position in the virtual processing cell. A scenario to replace an actual electrode was implemented in the PRIDE 3D simulator. The design of the equipment and the working procedures in the scenario were successfully evaluated. The results demonstrated that the PRIDE 3D simulator can be used successfully as an alternative to actual mockup testing.
The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) constructed the PyRoprocessing Integrated inactive Demonstration facility (PRIDE) to carry out experiments on engineering scale pyroprocessing. PRIDE has a large processing cell that human workers are not allowed to access, and thus the equipment inside is operated from outside using remote handling systems. It is therefore essential to examine the operability and maintainability of the equipment in view of remote handling systems, and the equipment is thoroughly examined in a mockup cell before it is installed in the processing cell. If the equipment is tested in a virtual mockup rather than in a mockup cell, the development cost can be significantly reduced. The PRIDE 3D simulator was integrated for virtual verification of equipment that will be installed in the processing cell. All remote handling devices in the actual PRIDE were also virtually installed in the PRIDE 3D simulator. The 3D model of the equipment was loaded and located in the exact position in the virtual processing cell. A scenario to replace an actual electrode was implemented in the PRIDE 3D simulator. The design of the equipment and the working procedures in the scenario were successfully evaluated. The results demonstrated that the PRIDE 3D simulator can be used successfully as an alternative to actual mockup testing.
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문제 정의
This paper shows a virtual verification of the PRIDE facility using a 3D simulator in advance of fabricating the equipment. Chapter 2 introduces the PRIDE facility.
제안 방법
Most of the 3D CAD data were acquired, and the rest were easily modeled from the as-built 2D drawings. The acquired 3D model was simplified to reduce the complex features for faster handling during the simulation. For example, bolts, bearings, and fasteners were removed.
Curvatures and surfaces were adjusted as linear and flat. Finally, the simplified 3D model was converted into JT format, the only accepted format in Technomatix, which reduces the data size of the 3D CAD model by extracting its essential parameters.
The main purpose of the simulation is to verify the feasibility of the operating procedure for each task and to give feedback for updating the existing operations manual. In each task, the related remote handling system was enabled.
성능/효과
8 were captured while the operator demonstrated each task. After completing the prepared scenario, the results were fed back to update the equipment design and the procedure manuals, and the usefulness of the PRIDE 3D simulator was sufficiently proven.
The operator controlled the appropriate remote system to transport and replace the electrode in each stage. Finally, the operator successfully completed the procedures, and the results were incorporated to update the equipment and manual, and thus the usefulness of the PRIDE 3D simulator was sufficiently proven.
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