KR100319076B1 - 폐기핵연료운송카스크용충격리미터 - Google Patents

Abstract

비원형 외주부(28, 30)를 가진 충격 리미터(22, 23)가 핵연료 운송카스크를 보호하도록 사용하기 위해 설명되어 있다. 충격 리미터는 충격 흡수재료로서 2개의 상이한 재료를 포함한다. 충격 리미터는 다측면(32, 34)과 테이퍼진 캡(30)을 포함하고 있다.

Description

폐기핵연료운송 카스크용 충격 리미터

도면의 간단한 설명

제 1도는 본발명에 따라 형성된 핵연료운송 카스크(cask)의 전방단부 및 후방단부상에 위치된 전·후방 충격 리미터에 대한 사시도;

제2A도는 제 1도의 전방 충격 리미터의 한 측면에 대한 단면도;

제2B도는 제 1도의 후방 충격 리미터의 한 측면에 대한 단면도;

제 3도는 일부가 제2A도의 충격 리미터의 절결부이고 제2B도의 충격 리미터의 평면도와 동일한 상태에서 외판단부에 대한 평면도;

제4A도는 제2A도의 충격 리미터의 내판 단부에 대한 평면도;

제4B도는 제2B도의 충격 리미터의 내판 단부에 대한 평면도;

제 5도는 제 3도에 있는 단면(5-5) 을 따라 취한 단면도;

제 6도는 본발명에 따라 형성된 제2B도의 충격 리미터내에 수용되어 교차 적층된 주름부를 갖춘 벌집 형상의 4개의 층에 대한 분해개략도, 그리고

제 7도는 본발명에 따라 조립된 구성에서 제 6도의 벌집형상의 단면에 대한 사시도.

발명의 상세한 설명

(발명의 분야)

본 발명은 핵연료운송 카스크용 충격 리미터에 관한 것이다. 충격 리미터는카스크의 운송시, 예를들면, 하나의 저장소에서 다른 하나의 저장소로 운송시 발생할 수 있는 충격에, 밀봉된 운송 카스크를 손상으로 부터 보호한다.

(발명의 배경)

폐기핵연료의 현지 저장을 위한 하나의 시스템은 환기식 콘크리트 수평저장 모드율을 이용하여 건조차폐 캐니스터(canister) 보호용기에 밀봉된 폐기연료 어셈블리를 수동적으로 저장한다. 건조차폐 캐니스터 보호용기는 각각이 폐기연료 어셈블리를 유지시키는 연료선반의 위치와 유사한 연료저장 위치를 갖춘 내부 바구니 조립체를 가지고 있다. 장전된 건조차폐 캐니스터는 운송트레일러를 포함하는 이송시스템을 사용하여 플랜트의 폐기연료 풀(pool)로부터 독립된 폐기연료 저장설비에 위치된 수평저장 모드율로 이송된다. 이 이송시스템은 건조차폐 캐니스터 보호용기를 연료 풀로 부터 수평저장 모드율로 이송시키면서 담기 위한 현지 이송 카스크를 또한 포함하고 있다.

일단 저장설비로 이송되면 건조차폐 캐니스터 보호용기는 이송 카스크로부터 제거되고 모니터식 검색가능한 저장설비 또는 영구저장설비가 이용가능하게 될때까지 수평저장 모드율에 저장된다.

영구저장설비가 이용가능하게 될때, 건조차폐 캐니스터 보호용기가 현지 임시 저장설비로부터 타지저장 또는 처리설비로 이송되는 것이 필요하게 된다. 타지운송은 건조차폐 캐니스터용기를 담는데에 운송 카스크를 이용할 것이다. 타지설비로 폐기핵연료를 운송하는 것은 건조차폐 캐니스터 보호용기 및 운송 카스크가 간선도로, 수로 및 철로와 같은 대중통로를 이용하여 운송되는 것을 필요로 한다.

운송시, 카스크내의 보호용기와 밀봉된 카스크로부터 방사능물질의 누출을 방지하는 조치들이 취해지는 것은 절대적인 것이다. 보호용기와 카스크가 누출을 방지하도록 차폐되고 밀봉되어 있어도, 운송시 발생될 수 있는 가설의 돌발적인 충격에 의해 야기되는 카스크와 보호용기의 손상 위험이 항상 존재한다. 이러한 충격은 카스크를 싣은 차량이 연루된 충돌시 발생될 수 있고 또는 카스크가 운송시 운송차량으로부터 분리되는 경우에 발생될 수 있다.

충격으로 인한 손상으로부터 운송카스크와 보호용기를 보호하기 위한 하나의 종래 다지인은 원통형 운송카스크의 각각의 단부상에 지지된 둥글고 원통형인 요소를 포함하는 "충격리미터" 를 포함하는 것이다. 각각의 충격 리미터는 카스크의 하나의 단부의 일부를 덮는 환형부위를 포함하고 있다. 이러한 충격 리미터는 강성 내부쉘과 강성 외부쉘 사이에 샌드위치된 발포재, 목재 또는 벌집재를 포함한다. 이들 충격 리미터는 충격시 에너지를 흡수하여 손상으로부터 운송 카스크와 보호용기를 보호하도록 설계되어 있다.

충격 리미터가 공공도로상에서 운송 카스크에 동반되어야 하기 때문에 터널, 다리, 그리고 다른 대로, 수로, 및 철로를 충격 리미터가 지나가게 할수 있는 공간은 충격 리미터의 전체의 크기를 제한한다. 둥글고 원통형인 요소를 갖춘 충격 리미터의 에너지 흡수특성은 크기 제한으로 인하여 폐기핵연료의 소정된 양을 나를수 있는 운송 카스크를 적절하게 보호할 수 없는 충격 리미터를 흔히 초래한다. 따라서 폐기핵연료의 소정된 양을 운송하는데에는 돌발사고의 위험성과 그 폐기핵연료에 대한 대중의 노출을 증가시키는 추가적인 운송이 따르게 된다. 또한, 통상적으로 이러한 종래의 충격 리미터에는 외부쉘과 내부쉘 사이의 주어진 평면에서 방향성 분쇄 특성을 갖춘 발포재, 목재, 또는 벌집재와 같은 재료 중 한 종류의 재료가 채용된다. 발포재, 목재 또는 벌집재의 상이한 밀도는 분쇄특성을 가변시키도록 임의 방향으로 충격 리미터를 완화시키는데 사용된다. 또한, 종래의 충격 리미터에 사용된 충격 흡수재는 그 재료의 가장 강력한 방향에서 분쇄특성의 장점을 갖도록 내부쉘과 외부쉘 사이에서 방사상으로 방향맞추어져 있다.

상기한 충격 리미터 디자인의 존재에도 불구하고, 운송 카스크와 보호용기가 파괴되어 폐기핵 연료로부터의 방사선이 노출되는 사건의 재해로 부터 대중을 보호하도록 충격 리미터를 개량하는 것이 계속 필요하게 되었다. 또한, 주어진 양의 연료를 운반시키는 횟수가 감소되어 대중에 대한 전반적인 위험을 최소화하도록 운송 카스크와 보호용기에 의해 운송될 수 있는 연료의 양을 최대화 하는 것이 계속 필요되었다.

(발명의 개요)

일 태양에 있어서 본발명은 특히 공공도로를 통해 운송될 때에 핵연료운송 카스크와 보호용기를 보호하는 충격 리미터에 관한 것이다. 충격 리미터는 핵연료운송 카스크와 보호용기의 일체성이 충격시 파괴되는 위험을 최소화함으로써 방사선으로부터 대중을 보호하기위하여 지정한 규제요건을 충족 또는 초과하도록 설계되어 있다.

본 발명의 상기 태양을 따라 형성된 충격 리미터는 비원형인 외부쉘에 의해 구획 형성된 외주부와 그리고 운송 카스크와 짝을 이루어 결합하는 내부쉘에 의해구획 형성된 내주부를 가진 환형몸체를 포함하고 있다, 이 환형몸체는 내부쉘과 외부쉘 사이에 샌드위치된 충격흡수재료를 포함하고 있다. 하나의 테이퍼진 캡은 환형 몸체의 단부들 중 하나로부터 돌출하고 있으며 비원형인 외부쉘에 의해 구획형성되는 외부둘레를 포함하고 있다. 테이진퍼 캡은 외부쉘내에 충격흡수재를 또한 포함하고 있다.

본발명의 이러한 태양에 대한 바람직한 실시예에 있어서, 환형몸체의 외부쉘은 8각형과 비슷한 다측면으로 되어 있다. 유사하게, 바람직한 실시예에서, 주어진 단면에서 테이퍼진 캡의 외부쉘은 예를 들면 8각형과 비슷한 다측면으로 되어 있다.

본 발명의 이러한 태양에 대한 특정한 실시예에 있어서, 환형몸체의 내부쉘과 외부쉘 사이에 샌드위치된 충격 흡수재는 테이퍼진 캡의 외부쉘내에 있는 충격흡수재와 상이하다. 2개의 타입의 충격흡수재의 사용은 복수의 방향으로의 충격에 의한 손상으로부터 핵연료운송 카스크와 보호용기를 효과적으로 보호할 수 있는 충격 리미터의 디자인을 허용한다.

본 발명의 이러한 특징에 대한 또다른 실시예는 환형몸체 내에 충격흡수재로서 교차 적층주름부를 갖춘 알루미늄 벌집재의 이용에 관한 것이며, 보다 상세하게는 카스크가 벌집재의 조심스러운 부분을 분리하는 것을 방지하도록 교차적층 주름부를 갖춘 알루미늄 벌집재의 브릭(칸)들이 내부쉘과 외부쉘 사이에 위치되는 축선상의 방식에 관한 것이다.

본 발명의 상기된 특징과 여러 장점들은 첨부된 도면에 연관하여 다음의 상세한 설명을 참조하면 보다 쉽게 이해될 수 있다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

본 발명에 따라 형성된 충격 리미터는 복수의 폐기핵연료 조립체를 담고 있는 캐니스터를 수용하는 대형 카스크의 운송에 사용된다. 폐기핵연료 조립체는 바구니에 의해 캐니스터내에 수용된 길다란 로드(rod) 이다. 캐니스터는 바구니 주위에서 밀봉된 봉입물로서 작용을 한다. 이 캐니스터는 전체적으로 원통형 형상으로 되어 있다.

공공도로상에서 폐기핵연료를 운송하는데 캐니스터를 사용하는것 이외에, 이러한 캐니스터와 바구니는 폐기핵연료를 핵발전소와 같은 현장에서 저장하고 운송시키는데 채용된다. 이러한 캐니스터와 바구니의 결합체는 제목이 폐기핵연료의 운송과 저장을 위한 컨테이너이고 1993년 10월 8일 출원되어 미국출원번호 08/131,971호를 부여받고 로버트 에이, 레너트, 로버트 디. 퀀, 스티븐 이, 시슬리, 및 브랜던 디, 토마스가 발명자로된 출원서에 개시되어 있다. 상기된 출원서의 주내용은 참조로서 본 문서에 명백히 개재된다.

폐기핵연료를 담고 있는 캐니스터가 공공도로상에서 타지로 운송되기 위한 준비가 갖추어지면, 캐니스터는 임시 저장설비로 부터 제거되어 원통형형상이고 밀봉된 강철용기인 운송 카스크내에 위치된다. 캐니스터는 운송카스크 내에 수용되어 밀봉된다. 캐니스터를 운송하기 위한 하나의 운송카스크가 제목이 폐기핵연료용 운송 및 저장카스크이고, 1993년 10월 8일 출원되어 미국출원번호 제08/131,973호를 부여받고, 키일리 비. 존스, 로버트 이. 레너트, 아이앤 디. 맥인네스, 로버트 디.퀀, 스티븐 이. 시슬리, 및 찰스 테뮤스가 발명자로 된 출원서에 개시되어 있다. 상기된 출원서의 주된 내용은 참조로서 본 문서에 명백히 개재된다.

본 출원서의 제 1도를 참조하면, 캐니스터/ 바구니 결합체를 수용하고 있는 운송카스크(제 2도에서 가상선) 는 미끄럼 막이장치(20)에 의해 둘러싸여 있고 본발명에 따라 형성된 전 ·후방 충격 리미터(22, 23)는 종래의 트레일러(26)상에 수평으로 놓여 있다. 제 1도에서, 운송카스크는 미끄럼 막이장치(20)와 충격 리미터(22, 23)에 의해 완전히 덮혀 있기 때문에 보여질 수가 없다. 미끄럼 막이장치(20)는 운송카스크와 미끄럼 막이 장치(20)를 더 덮어 감추는 펼쳐진 금속(24)의 커튼에 의해 더 둘러싸여 있다.

이 펼쳐진 금속(24)의 커튼은 미끄럼 막이장치(20)와 운송카스크를 햇빛으로 부터 차폐하도록 미끄럼 막이장치(20) 주위에 제공된다.

제 1도에서, 운송카스크의 길이방향 축선은 트레일러(26)의 길이에 평행하다. 전방충격 리미터(22)는 원통형 운송 카스크의 전방단부상에 위치결정되고 후방 충격 리미터(23)는 마주하는 훈방 단부상에 위치결정된다. 미끄럼 막이장치(20)는 그 길이를 따라 충격 리미터(22, 23) 사이에서 운송카스크를 지지한다.

본발명에 따라, 충격 리미터(22, 23)는 비원형인 예를들면 다측면으로된 둘레 외부표면을 포함하고 있다. 예시된 실시예에서, 충격 리미터(22, 23)는 8각형과 비슷한 운송카스크의 길이방향 축선에 수직인 단면에서 돌레부를 가진 테이퍼진 캡(30)과 그러고 환형이고 8각형인 몸체(28)를 포함하는 8각형 요소들이다. 충격 리미터(22, 23)의 외부표면은 동일하다. 충격 리미터(22)에 관한 다음의 설명이 충격 리미터(23)에 동등하게 적용된다. 유사한 요소에 대하여 동일 참조번호가 충격 리미터(22, 23)에 사용된다.

예시된 실시예에서, 환형몸체(28)의 외부는 각각이 보다 작은 제 2측면(34)에 의해 분리되는 4개의 제 1측면(34)을 포함한다. 테이퍼진 캡(30)의 외부는 복수의 측면을 갖춘 절두형 원뿔대부재이다. 예시된 실시예의 다음의 설명에서, 각각의 규격이 제공되며, 그러나 운송카스크의 특정 크기와 그리고 충격저항, 공간덮개 이용도, 및 구조상의 재료와 같은 다른 설계상 변수에 따라 이들 상대적인 규격이 가변될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다음의 설명은 예시적인 구조상의 재료를 포함하고 있으며 이것은 위에서 언급된 바와 같이 일련의 변수에 의하여 또한 변경될 수 있다.

제2A도, 제4A도 및 제 5도를 부가적으로 참조하면, 충격 리미터(22)의 제 1측면(32)과 제2측면(34) 각각은 동등하게 운송카스크의 길이방향 축선에 평행한 방향으로 뻗어 있는 폭을 가지고 있다. 운송카스크의 길이방향 축선을 횡단하는 방향에서의 제 1측면(32)의 길이는 운송카스크의 길이방향 축선을 횡단하는 방향에서의 제 2측면(34)의 길이보다 크다. 예시된 실시예에서, 제 1측면(32)은 제 2측면(34)의 길이보다 대략 4배 더 길다.

예시된 실시예에서, 제 1측면(32)의 길이는 대략 95인치이고 제 2측면(34)의 길이는 대략 23인치이다. 운송카스크의 길이방향 축선에 평행한 방향에서의 제 1측면(32)과 제 2측면(34)의 폭은 대략 35.5인치이다.

제 3도를 부가적으로 참조하면, 환형몸체(28)와 유사하게 충격 리미터(22)의테이퍼진 캡(30)은 각각 제 2측면(38)에 의해 분리된 4개의 제 1측면(36)에 의해 구획형성된 외부쉘을 포함하고 있다. 테이퍼진 캡(30)은 환형몸체(28)와 마주하는 4각형 단부판(40)을 또한 포함하고 있다. 테이퍼진 캡(30)은 운송카스크와 마주하는 환형몸체(28)의 단부로부터 운송카스크의 길이방향 축선에 평행한 방향으로 뻗어 있다. 사각형단부판(40)은 운송카스크의 길이방향 축선을 따라 환형몸체(28)로부터 이격된다. 단부판(40)은 길이가 제 1측면(36)의 길이 보다 작은 측면을 가지고 있다. 예시된 실시예에서, 단부판(40)의 측면은 길이가 약 70인치이고 단부판(40)은 환형몸체(28)로부터 약 49인치로 이격되어 있다. 사다리꼴 형상의 제 1측면(36)의 평행한 측면들은 운송카스크와 마주하는 제 1측면(36)의 엣지와 사각형 단부판(40)의 하나의 단부에 의해 구획형성된다. 보다 긴 2개의 평행한 측면은 제 1측면(36)의 엣지에 상응한다. 사다리꼴 형상의 제 1측면(36)의 평행하지 않은 단부는 길이가 동등하다. 제 2측면(38)은 삼각형 형상이고 운송카스크와 마주하는 제 2측면(34)의 엣지에 의해 그리고 제 2측면(38)의 양측상에 있는 2개의 제 1폭면(36)으로부터 하나의 평행하지 않은 단부에 의해 구획형성된 베이스를 포함한다. 따라서, 제 1측면(36), 제 2측면(38) 및 단부판(40)의 결합체는 8각형과 비슷한 단부판(40)에 평행한 평면에서 외주부를 갖고 있는 절두대 원뿔꼴의 요소의 형상으로 테이퍼진 캡(30)을 제공한다.

제2B도 및 제4B도를 부가적으로 참조하면, 후방 충격 리미터(23)가 예시되어 있고 상기된 바와같이 충격 리미터(22)에 관하여 위에서 설명된 외측면과 동일한 외측면을 포함하고 있다.

제4A도를 참조하면, 충격 리미터(22)의 환형몸체(28)는 상기된 제 1 및 제 2측면(32, 34)으로 구성된 외부쉘(42)과 그리고 외부쉘(32)에 대하여 동심으로 위치된 등근 내부쉘(44)을 포함하고 있다. 제4A도에 예시된 실시예에서, 내부쉘(44)은 원형이고 약 84인치의 직경과 약 32.5인치의 높이를 가지고 있다. 테이퍼진 캡(30)과 마주하는 내부쉘(44)의 단부는 예시된 실시예에서 대략 3인치 폭과 3인치 깊이이고 동등하게 이격된 12개의 노치 (제 5도에서 45) 를 포함하고 있다. 노치(45) 사이의 이격간격은 충격 리미터(22)를 운송카스크에 고정시키는 하기된 볼트 도관(56) 및 노치(49, 49a, 49b 및 49c)와 맞추어져 있다. 내부쉘(44)과 외부쉘(42)은 이들 사이에서 환형공간을 구획형성하고 있다. 환형몸체(28) 및 테이퍼진 캡(30)의 여러 요소와 각각의 측면들은 용접과 같은 종래의 수단에 의해 약 1/4인치의 두께를 지닌 304 스테인레스 스틸과 같은 개개의 금속 판들을 연결시킴으로써 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

단부과 캡(40)과 마주하는 환형몸체(28)의 단부는 외부쉘(42)과 내부쉘(44) 사이에 뻗어 있는 환형링인 커버판(48)에 의해 폐쇄된다. 커버판(48)은 환형몸체(28)의 외주부를 맞물림하는 외주부를 가지고 있다. 커버판(48)의 내주부는 예시된 실시예에서 약 84인치인 직경을 가진 보어를 포함한다. 이 보어는 볼트도관(56) (아래에서 보다 상세하게 설명됨) 이 커버판(48)을 통과하게 하는 사각형 노치(49, 49a, 49b 및 49c)를 포함하고 있다. 예시된 실시예에서, 노치(49)는 약 30°서로 이격되어 있다.

노치(49a) 는 인접한 노치(49)로부터 약 30°이격되어 있고 노치(49b) 로부터 약 35°이격되어 있다, 노치(49b) 는 노치(49c) 로 부터 약 25°이격되어 있다.

노치(49c) 는 인접한 노치(49)로 부터 약 30°이격되어 있다. 충격 리미터(22)에 있는 노치(49, 49a, 49b 및 49c) 사이의 가변가능한 이격 간격은 요구되지 않으며 동등 이격간격과 같은 다른 이격간격은 본발명의 범주 내에 있다. 커버판(48)은 외주부 주위에 환형몸체(28)의 외부쉘(42)이 용접과 같은 종래의 수단에 의해 고정될 수 있는 금속의 90°엘보우를 포함하고 있다. 커버판(48)과 마주하는 내부쉘(44)의 단부에 부착된 것은 원형판(50)이다. 원형반(50)은 내부쉘(44)의 축선을 따라 중심이 있다. 예시된 실시예에서, 판(50)은 91인치의 직경을 가진다. 단부판(50)을 향하여 판(50)의 주변부로부터 90°로 뻗어 있는 것은 시어스톱부 (제 5도에서 52) 를 형성하는 금속의 립이다.

시어스톱부(52)는 벌집충격흡수재와 발포 충격 흡수재가 만나는 평면을 따라 발포 충격 흡수재의 전단에 대항하여 작용하는 립을 제공한다. 예시된 실시예에서, 판(50)은 약 0.5인치 두께를 가진 304 스테인레스 스틸이다. 시어스톱부(52)는 0.5 인치 두께의 304 스테인레스 스틸로 형성되고 약 3.5인치의 길이를 가지고 있다. 그 주변부에 인접한 원형판(50)은 동등하게 이격된 12개의 보어를 포함하고 있는데 이들을 통하여 볼트 (제 5도에서 58) 가 관통된다. 이들 보어들 사이의 이격간격은 노치(49, 49a, 49b 및 49c)와 맞추어질 수 있게 되어 있다. 예시는 되지 않았지만, 그 노출된 표면상의 판(50)은 운송카스크를 판(50)으로 부터 격리시키는 수단을 포함하고 있다. 이러한 격리를 성취하기 위한 하나의 방식은 판(50)에 대하여 약 1/4인치 높이와 1/4 인치 폭을 지닌 동심의 스페이서링을 부착하는 방식이다. 판(50)이 밑에 있는 발포재를 손상시키기에 충분히 뜨겁게 되도록 야기하는 운송카스크로부터의 열이 발생하는 위험성을 줄이기 위하여 운송카스크를 판(50)으로 부터 이격시키는 것은 바람직하며, 이와같은 것은 아래에 보다 상세하게 설명되어 있다. 거꾸로 말하면 운송카스크를 판(50)으로부터 이격시키는 것은 예를들면 화재사건시 고온에 노출되는 충격 리미터의 외부가 과열됨으로써 야기되는 손상으로부터 운송카스크상의 시일을 보호하는 에어갭을 제공한다.

내부쉘(44)과 외부쉘(42) 사이의 환형공간 내에서 내부쉘(44)의 외부표면에 고정된 것은 볼트(58)를 수용하는 12개의 볼트도관(56)이다. 볼트도관(56)은 예시된 실시예에서 약 32.75인치 길이를 가진 관형요소이다. 볼트토관(56)은 상기된 판(50)에 있는 12개의 보어중 하나의 보어와 맞추어진 판(50)의 노출표면에 고정된 볼트(58)를 수용하는 수용단추를 포함하고 있다. 볼트도관(56)은 커버판(48)으로 뻗어 있고 그리고 노치(45)와 맞추어진 노치(49, 49a, 49b 및 49c) 내의 커버판(48)에 부착되어 있다.

볼트도관(56)은 3개의 측면으로된 길다란 부재이며 이 3개의 측면이 사각형 튜브의 3/4를 형성하고 있다. 볼트도관(56)을 구획형성하는 사각형 튜브의 제 4의 측면은 내부셀(44)에 의해 제공된다.

상기된 바와 같이, 볼트도관(56)은 보다 상세하게 아래에 설명되는 바와 같은 충격 리미터(22)를 운송카스크에 고정시키는 작용을 하는 복수의 긴목이 있는 볼트(58)에 통로를 제공한다. 노치(45)와 볼트도관(56)은 제 2도 및 제 5도에서 운송카스크상에 있는 참조번호(53)에 의해 지시된 러그를 수용하는 크기로 되어 있다. 볼트도관(56)과 노치(45)에 의해 형성된 포켓과 러그 사이의 협동은 카스크에 대한 충격 리미터의 회전을 방지하는 작용을 한다. 이것은 볼트 상의 전단응력을 감소시키는 작용을 하는데, 이것은 그렇지 않으면 러그와 노치의 결합이 없는 경우에 회전을 방지하기 위한 유일한 수단이 된다. 커버판(48)에 인접한 개구에서 각각의 볼트도관(56) 내에 위치된 것은 볼트(58)의 나사산이 있는 단부를 운송카스크상의 러그(53)에서 상응하는 나사산이 있는 암부재와 맞추어진 볼트가이드(60)이다. 볼트가이드(60)는 중앙에 위치된 관통구멍을 가진 사각형 판이다. 볼트가이드(60)는 볼트도관(56) 내에 끼워맞춤되어 볼트도관(56)에 고정되는 크기로 되어 있다. 볼트가이드(60)는 용접과 같은 종래의 수단에 의해 볼트도관(56)내에 고정된다.

상기된 바와같이, 충격 리미터(23)는 충격 리미터(22)와 동일하다. 제2B도 및 제4B도를 참조하면, 서로로부터 180°편위된 위치에서 충격 리미터(23)의 내부쉘(44)은 커버판(48)에 인접한 내부쉘(44)의 단부로부터 운송카스크를 수용하는 보어 거의 반 안에 있는 위치로 뻗어 있는 장방형 슬롯(104) 을 포함하고 있다. 커버판(48)과 마주하는 슬롯(104)은 아치형 단부를 포함하고 있다. 슬롯(104) 은 운송카스크상에 위치된 지지 이축과 같은 구조상의 요소를 수용하는 공간을 제공하고 충격 리미터(23)에 대한 내부쉘(44)의 원형형상을 와해시킨다. 충격 리미터(22)가 위치 결정된 단부는 충격 리미터(22) 내에 이축이 수용될 위치에서 이축을 포함하고 있지 않기 때문에, 충격 리미터(22)는 이러한 슬롯을 포함하고 있지 않다.

예시된 실시예에서, 슬롯(104)은 대략 19인치 폭과 10인치 길이를 가진다.

제 3도 및 제 5도를 참조하면, 예시된 실시예에서 테이퍼진 캡(30)은볼트(58)를 수용하는 동등하게 이격된 12개의 도관(62)을 포함한다. 도관(62)들 사이의 이격간격은 상기된 노치(49, 49a, 49b 및 49c)의 이격간격에 상응한다. 도관(62)은 볼트도관(56)과 축선상으로 맞추어져 있고 그리고 예시된 실시예에는 테이퍼진 캡(30)의 외부쉘로부터 판(50)의 노출되지 않은 측면으로 뻗기에 충분한 길이와 대략 2" 직경을 가진 300 시리즈 스테인레스 스틸로된 얇은 벽의 관이다. 도관(62)은 볼트도관(56)이 환형몸체(28)내에 중심이 있는 원의 직경과 일치하는 직경을 가진 원상에 중심이 있다.

따라서, 제 3도에 예시된 바와같이, 4개의 볼트도관(62)은 단부판(40)으로부터 판(50)으로 뻗어 있고 8개의 볼트도관(62)은 각각의 제 1측면(36)으로부터 판(50)으로 뻗어 있다. 상기된 바와 같이, 볼트도관(62)과 맞추어진 위치에서 판(50)은 12개의 구멍을 포함하고 있어 볼트(58)의 좁은 목부가 이 구멍을 통과할 수 있도록 하고 볼트(58)의 머리부가 이 구멍을 관통하지 못하게 한다. 따라서, 충격 리미터(22)는 볼트상에 높은 전단력을 발휘할 수 있는 충격에 직접 노출되지 않는 볼트(58)를 사용하여 운송카스크에 고정된다.

테이퍼진 캡(30)의 외부 쉘은 여러개의 다른 포트를 포함하고 있다. 단부판(40)은 볼트도관(62)이외에도 충격 리미터(22)내의 압력이 소정된 레벨을 초과하면 파괴되도록 설계된 4개의 안전밸브(66)를 포함하고 있다. 충격 리미터(22)내의 압력이 소정된 레벨을 초과할 수 있는 일예의 조건은 상승한 외부온도에 의해 야기된 충격 리미터(22)내의 발포재의 가열을 포함한다. 충격 리미터(22)내의 압력형성은 가스가 통기되지 않으면 충격 리미터의 파열을 초래할 수 있다. 예시된 실시예에서의 안전밸브(66)는 용접과 같은 종래의 수단에 의해 외부쉘(30)을 관통하는 보어 내에 고정된 파이프 피팅부이다. 파이프 피팅부는 상승한 온도로 느슨하게 되는 종래의 플라스틱 파이프 플러그로 막힌다. 충격 리미터(22, 23)내에 형성된 압력과 더불어 파이프 플러그의 느슨함은 프러그를 파열시켜 리미터 내의 압력을 경감시킨다. 요구되지 않지만, 추가적인 안전밸브(64)는 제 1측면(36)에 제공될 수 있다.

단부판(40)의 4개의 모서리에 위치된 것은 통기구멍(68)이고, 이것은 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와같이, 발포재가 유입하여 발포재의 실제적인 거품이 이는 동안에 형성되는 압력을 경감하도록 제시된 것이다.

단부판(40)내의 중앙에 위치된 것은 아래에 설명되는 바와같이 발포재가 통하여 유입되는 접근포트(70)이다.

제 5도를 참조하면, 충격 리미터(22, 23)가 충격시 에너지를 흡수하여 운송카스크를 보호하도록, 충격흡수재(72)가 환형몸체(28)내에 담겨져 있고 상이하고 특이한 충격 리미팅 재료(74)가 테이퍼진 캡(30)내에 위치되어 있다. 상이한 타입의 충격흡수재의 사용은 하나의 재료 이상의 분쇄특성을 완전히 이용하는 수단을 제공한다. 상이한 재료들을 사용함으로써, 각각의 최적 특성은 장점적인 디자인을 제공하는데 이용될 수 있다.

예를들면, 예시된 실시예에서, 교차적층 주름부를 갖춘 벌집재료는 충격흡수재(72)로서 사용되고 발포재는 충격흡수재(74)로서 사용된다. 제 5도에서, 벌집충격흡수재(72)가 교차적층주름부를 예시하지 않고 개략적으로 도시되어 있다. 또한,제 5도는 충격 리미터(22)의 단면을 도시하고 있고 충격 리미터(23)의 동일 단면이 슬롯(104) 을 포함하고 있다는 것이 이해되어야 한다.

상승된 온도가 발생될 수 있는 운송카스크 주위의 환형몸체 내에 교차적층 주름부를 갖춘 벌집을 이용하는 것은 벌집이 최소의 온도 의존성을 나타내는 재료로 가공되어 보다 넓은 범위의 온도에 걸쳐 보다 균일한 결과를 주기 때문에 장점적이다.

또한, 교차 적층 주름부를 갖춘 벌집은 분쇄가능한 재료용 공간이 제한되는 위치에서 바람직한 분쇄특성을 나타낸다.

예시된 실시예에서 제 5도, 제 6도 및 제 7도를 참조하면, 바람직한 벌집재료는 하나의 평면내에서 어느방향으로든 균일한 분쇄강도를 갖고 있고 그 평면에 수직한 방향으로 보다작은 분쇄강도를 가진 다방향의 알루미늄 벌집이다. 이 타입의 벌집 재료는 주어진 평면에서 단일 방향성만 있는 종래의 벌집과는 다른 것이다.

이러한 벌집재료는 교호층들로 교차 적층된 주름부를 가진다. 이러한 알루미늄 벌집의 예시적인 타입으로서, 매리랜드 벨캠프에 있는 알코레 인코퍼레이티드에서 나온 "트루시그리드 하니코움" 이 될 수 있다. 알루미늄 벌집재료의 다른 타입으로서는, 캘리포니아 더블린에 있는 헥셀 코오퍼레이션에서 나온 "크로스 코어" 가 될수 있다.

예시적인 벌집재료는 1,650PSI의 공칭정적 분쇄강도, 200깁와 67피트/ 초 동적분쇄율(FPS)에서 테스트될때 약 1,400PSI 보다 작지 않은 최소의 강도, 그리고 -20깁와 67FPS에서 테스트될때 약 1,950PSI 보다 크지않은 최대강도를 가지고 있다.

예시된 실시예에서, 충격 리미터(23)용 벌집재료는 카스크에 관련하여 축선방향으로 적층된 4개의 별개의 층(76, 78, 80, 82)의 형태로 제공된다. 층(76, 78, 80, 82)은 환형몸체(28)의 외부쉘(42)과 내부쉘(44) 사이에 끼워맞춤되는 크기로 되어 있다.

층(78, 80, 82)은 슬롯(104) 에 대하여 내주부상에 장방형 절결부(106) 를 포함하고 있다. 예시되지 않았지만, 충격 리미터(22)용 층(76, 78, 80, 82)은 슬롯(104) 을 수용하는 장방형 절결부(106) 가 불필요하다는 것을 제외하고는 충격 리미터(23)에 사용된 층과 동일하다. 예시된 실시예에서, 벌집재료의 개개의 층(76, 78, 80, 82)은 각각 대략 8.8인치 두께이다. 층(76, 80)은 장방형을 가진 4개의 블럭(84)으로 형성된다. 층(76, 80)을 형성하는 각각의 4개의 블럭(84)은 충(80)의 2개의 블럭(84)이 상기된 바와같은 절결부를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 동일하다. 각각의 블럭(84)은 알루미늄 벌집재료의 보다 작은 부위로 만들어진다. 층(76, 80)에 있는 인접한 블럭(84) 사이의 이음부는 고착을 제공하는 에폭시수지를 갖춘 이음부에 위치된 알루미늄 쉬트 (도시되지 않음) 에 의해 형성된다. 예시된 실시예에서, 알루미늄 쉬트 재료는 28표준 두께이다.

층(78, 82)은 알루미늄 디바이더 쉬트와 에폭시수지를 사용하여 서로에 또한 이음된 4개의 삼각형 블럭(86)으로 각각 구성된다. 층(82)의 블럭(86)은 상술된 바와 같은 절결부를 포함한다. 이음부를 형성하는데 사용되는 알루미늄의 쉬트는 각각의 층(76, 78, 80, 82)을 위한 셀단부를 그 주변부에서 각각의 층을 덮음으로써밀봉시키는데 또한 사용된다. 인접한 층(76, 78, 80, 82)은 에폭시수지와 알루미늄의 쉬트를 사용하여 서로에 고착된다.

제 6도에 예시된 실시예에서, 알루미늄의 쉬트(81)는 블록(84)의 형상으로 절결되고 알루미늄(83)의 쉬트는 블럭(86)의 형상으로 절결된다.

또한, 알루미늄의 단일 쉬트는 인접한 층들을 함께 고착시키는데 필요되는 접합라인을 제공하도록 개개의 층의 형상으로 절결될 수 있다. 각각의 층(76, 78, 80, 82)은 개개의 층들이 내부쉘(44)을 둘러싸서 포위하는 크기로된 중앙에 위치된 보어(85)를 포함하고 있다. 또한, 보어(85)는 볼트도관(56)과 짝이되어 결합하는 노치가 있는 절결부(87)를 포함한다. 벌집재료의 층(82)은 층(78)과는 약간 상이하고 충격 리미터(22, 23)의 쉘과 짝이되어 결합하기 위한 보어(85)에 인접한 시이트(89)를 포함한다.

층(76, 80)은 층(78, 82)의 인접한 블럭(86) 사이의 이음라인으로 부터 45°치우친 인접한 블럭(84) 사이의 이음라인을 포함하고 있다. 이음라인을 치우치게 함으로써, 모든 층에 있는 개개의 블럭을 카스크가 쇄기고정하여 이들을 떨어지게할 위험성은 이음라인의 불연속으로 인하여 감소된다. 개개의 층은 개개의 블럭을 연결시키는 동일한 에폭시를 사용하여 서로에 고착된다. 형성된 벌집재료의 블럭은 환형몸체(28)내에 끼워맞춤되도록 크기설정되어 있다. 하지만, 벌집재료의 블록은 외부쉘(42)이나 내부쉘(44)에 고정 또는 고착되지 않는다.

예시된 실시예에서, 벌집재료의 블럭은 벌집블럭의 전체 외부표면의 대략 45% 에 해당하는 외부쉘의 내부표면과 벌집재료 사이의 접촉표면을 만들도록 이격된 0.75인치 깊이의 홈을 두 열로 그 외측 주변부상에 포함하고 있다. 벌집블럭 주위에 홈(88)을 제공함으로써 환형몸체의 외부상에 있는 분쇄력에 대한 저항은 감소된다. 환언하면, 홈(88)은 적어도 벌집/ 외부쉘 접촉면 부근에서 충격 리미터를 완화시키는 경향이 있다.

이러한 접촉면 부근에서의 완화는 바람직한 것이어서 충격 리미터나 카스크에 어떠한 손상도 없이 그 푸트(foot)낙하와 같은 약한 충격이 쉽게 흡수되는 한편 보다 큰 크기의 충격이 발생될 때 카스크를 보호하는 충격흡수 구조물을 제공한다.

강도를 가진 벌집재료의 평면은 운송카스크의 길이방향 축선에 수직이 되도록 위치되어야 한다. 충격 리미터의 내측으로부터의 분쇄와 결합될 때 알루미늄 벌집이 그 작용 분쇄 구역에 걸쳐 피로경화를 나타내지 않기 때문에, 필연적으로 일정한 힘- 굽힘분쇄가 성취된다. 충격 리미터에 의해 수용된 충격의 특정방향에 따라, 벌집재료는 충격의 일부 또는 모두를 흡수할 수 있다. 예를들면, 제 1측면(36) 또는 제 2측면(30)상에 수용된 편평한 충격은 주로 벌집에 의해서 우선적으로 흡수된다. 반대로, 단부판(40)상에 수용된 편평한 충격은 하기된 발포재료에 의해 필연적으로 흡수되고 벌집재료는 작용되지 않는다.

상기된 바와같이, 충격 리미터(22)의 테이퍼진 캡(30)은 충격흡수재료(72)와는 다른 충격흡수재료(74)를 둘러싸고 있다. 예시된 실시예에서, 충격흡수재료(74)는 15pouud/ft³공칭밀도의 폐쇄된 셀 폴리우레탄 발포재이다. 바람직한 발포재는 소정된 평면에서 등방성 특성을 가진다. 폐쇄된 셀 폴리우레탄 발포재는 불에 저항성이 있고 낮은 물흡수 특정을 가지고 있으며, 범용적인 분쇄특성을 가진다. 발포재는 접근포트(70)를 통하여 테이퍼진캡(30)안으로 도입된다. 테이퍼진캡(30)의 내측표면 및 충격흡수재료(72)와 발포재와의 고착을 피하기 위해, 왁스와 같은 릴리스(release) 화합물이 발포재의 도입에 앞서 이들 표면에 도포된다. 발포재와 밑에 있는 벌집 사이의 고착을 방지함으로써 접착부에 대한 충격 작용과 접착된 재료의 분쇄특성에 대한 두드러진 불확실성을 생성하는 재료들의 고착을 피할 수 있다. 접착이 요구되지 않는 디자인을 이룸으로써, 제공되는 이음부의 질에 관심을 기울일 필요가 없다. 발포재가 테이퍼진 캡(30)안으로 유출되면, 이것은 팽창하여서 테이퍼진 캡(30)내를 채운다. 일단 발포재의 팽창이 완료되면, 통기구(68)와 접근포트(70)가 밀봉된다. 테이퍼진 캡(30)내에 발포재를 사용하는 것은 온도의 변화에 분쇄특성이 가변하는 재료를 도입하는 것이다.

예를들면, 온도가 상승함에 따라 충격 리미터가 단부판(40)상에 떨어지면, 발포재는 완화되어 충격으로 인한 카스크상의 낮은 부하를 초래하는 긴거리 또는 행정에 걸쳐 발포재가 충격을 흡수하도록 한다. 발포재는 온도가 떨어지면서 경화되는 한편, 발포재가 보호하도록 설계된 카스크의 구조적 특징은 또한 보다 낮은 온도로 경화하여, 이에 따라, 낮은 온도에서 감소된 행정에 의해 부하가 보다 높아질 때, 보호되어야 하는 구조는 보다 낮은 온도로 인하여 보다 높은 부하에 또한 견딜 수 있다.

제 1도를 다시 참조하면, 본 발명에 따라 형성된 충격 리미터의 다측면 디자인은 충격을 수용하는 복수의 표면을 제공한다. 이러한 표면이 평면이기 때문에, 충격시 원형의 주변부를 가진 충격 리미터와 비교되게 보다 큰 표면이 작용된다.

이 "작용부위" 는 충격이 흡수될 때 분쇄되는 충격흡수재료의 면적이다. 환언하면, 원형 주변부를 가진 충격 리미터는 접촉부의 접선 라인을 따라 충격을 수용하여 원형 충격 리미터의 작은 면적만이 초기적으로 작용된다. 이러한 작은 면적의 작용에 보상하기 위해서 충격력을 흡수하는데 필수적인 충격흡수 재료의 행정은 증가되어야 하는데 이것은 운송카스크상의 잠재적 부하를 증가시키는 효과를 갖는 충격 리미터의 크기 증가 또는 충격 흡수 재료의 강성 증가를 초래한다. 반대로, 복수의 평면표면이 제공되면, 충격시 작용되는 면적이 보다 크게 될 것이다. 충격시 보다 큰 면적을 작용시키는 것은 바람직하여 층격흡수재료의 보다 많은 부위가 충격력을 흡수하는데 이용될 수 있다. 부여된 충격시 작용되는 면적의 양을 증가시킴으로써, 충격흡수에 필요한 행정 길이는 감소될 수 있어 충격 리미터의 전체의 크기를 감소시킨다.

또한, 충격흡수 재료의 강성은 감소될 수 있어 충격이 흡수될 때에 카스크상의 부하를 감소시킨다. 더우기, 충격 리미터의 외부상의 보다 큰 면적에 걸쳐 충격력이 일정 방향들로 분산됨으로써, 어떠한 방향에 대하여 분쇄 메카니즘은 외측에서 안으로 보다는 내측에서 밖으로 발생할 것이다. 내측에서 밖으로의 분쇄메카니즘은 작용되는 충격흡수 재료의 보다 큰 면적으로 인하여 바람직하다.

충격 리미터의 테이퍼진 캡은 충격 리미터의 크기가 규제받지 않는 곳에서 낙하방향으로 보다 긴 행정을 허용한다. 또한 테이퍼진 캡은 카스크를 넘어 뻗어 있는 단부가 측면 낙하나 모서리 낙하를 유도하는 것을 두드러지게 방지한다.

상기된 실시예에 의해 표시된 바와 같이 테이퍼의 알맞은 선택에 의하여, 기울어진 낙하에 대한 카스크상의 부하 그리고 초기에 충격받지 않은 단부의 결과적인 투하는 최소화될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시되어 설명되어 있지만, 본 발명의 정신과 범주에 벗어남없이 여러가지 변경이 만들어 질 수 있는 것은 당연하다. 예를들면, 여러 타입의 금속이 충격 리미터의 여러 구성상의 요소에 그리고 본 발명의 미끄럼 막이 장치에 사용될 수 있다. 또한 다른 타입의 벌집재료 또는 발표재료가 본발명에 따라 채용될 수 있다. 마지막으로, 상기된 규격들은 본 발명에 따라 충격 리미터를 형성하도록 사용된 특정 재료와 카스크의 특정 크기에 따라서 채용될 수 있는 여러 상이한 규격들의 일예이다.

Claims (17)

1. 핵연료운송 카스크용 충격 리미터에 있어서,

   운송 카스크와 짝을 이루어 결합하는 내부쉘에 의해 구획형성된 내주부와 비원형인 외부 쉘에 의해 구획형성된 외주부를 가지고 있으며 내부쉘과 외부쉘 사이에 충격흡수재료를 포함하고 있는 환형몸체, 그리고

   환형몸체로부터 돌출해 있고, 비원형인 외부쉘에 의해 구획형성된 외주부를 가지고 있으며 이 외부쉘 내에 충격흡수재료를 포함하고 있는 테이퍼진 캡으로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
2. 제 1항에 있어서, 환형몸체의 외부쉘은 다측면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
3. 제 2항에 있어서, 환형몸체의 다측면으로된 외부쉘은 교호패턴으로 배열된 4개의 제 1측면과 4개의 제 2측면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
4. 제 3항에 있어서, 제 1측면은 표면면적에 있어서 제 2측면 보다 큰 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
5. 제 1항에 있어서, 테이퍼진 캡의 외부쉘은 다측면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
6. 제 5항에 있어서, 테이퍼진 캡의 다측면으로 된 외부쉘은 교호패턴으로 배열된 4개의 제 1측면과 4개의 제 2측면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
7. 제 6항에 있어서, 제 1측면은 표면면적에 있어서 제 2측면 보다 큰 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
8. 제 1항에 있어서, 환형몸체의 내부쉘과 외부쉘 사이의 충격흡수재료는 소정된 평면에서 등방성 분쇄특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
9. 제 8항에 있어서, 환형몸체에 있는 충격흡수재료는 교차적층 주름부를 갖춘 알루미늄 벌집부인 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
10. 제 9항에 있어서, 알루미늄 벌집부는 다층으로 배열되어 있고, 각각의 층은 교차 적층 주름부를 갖춘 알루미늄 벌집부로 부터 형성된 복수의 블럭을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
11. 제10항에 있어서, 알루미늄 벌집부의 별개의 2개 층의 외주부는 환형몸체의외부쉘의 내주부로부터 이격되어 있으며, 다른 별개의 2개 층의 외주부는 환형몸체의 외부쉘의 내주부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
12. 제 1항에 있어서, 테이퍼진 캡의 충격흡수재료는 발포재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
13. 제12항에 있어서, 발포재료는 폐쇄된 셀 폴리우레탄 발포재인 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
14. 제12항에 있어서, 발포재는 외부쉘의 내부표면과 접촉하고 있으며, 접촉표면은 발포재와 외부쉘 사이의 고착이 없는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
15. 제12항에 있어서, 환형몸체의 충격흡수재료와 발포재는 분리판에 의해 분리되고, 발포재는 접촉표면을 따라 분리판과 접촉하며, 접촉표면은 발포재와 분리판 사이의 고착이 없는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
16. 제12항에 있어서, 운송 카스크로부터 발포재료로의 열절달을 감소시키기 위해 스페이서로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.
17. 제 1항에 있어서, 외부쉘 내의 충격흡수재료에 적용된 힘에 대항하기 위하여그리고 내부쉘과 외부쉘 사이의 충격흡수재료로부터 외부쉘 내의 충격흡수재료의 전단을 방지 하기 위해 시어핀으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 충격 리미터.