KR100378865B1 - 폐기핵연료의운반및저장을위한콘테이너 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 핵연료봉 조립체를 운반 및 저장하기 위한 운반 및 저장 조립체가 개시되어 있다.

운반 및 저장 조립체는 파손된 핵연료봉 조립체용으로 설계된 바스켓 조립체(24) 또는 손상되지 않은 핵연료봉 조립체용으로 설계된 바스켓 조립체(122) 를 포함한다.

바스켓 조립체(24,122)는 캐니스터(22)내로 삽입된다. 캐니스터(22)는 바스켓 조립체(24,122)를 수용하고 둘러싸는 셀(26)과 셀(26)을 폐쇄하는 리드(28,96) 를 포함한다. 바스켓 조립체(24,122)는 판(36,124)에 있는 구멍(38,126)을 축선방향으로 맞추어서 복수의 열로 만들은 상태에서 이격된 관계로 판(36,124)을 유지하는 구조상의 부재(42,88) 에 의해서 상호연결되는 구멍이 있는 복수의 판(36,124)을 포함한다. 파손된 핵연료봉 조립체를위한 바스켓 조립체(24)에서 드레인 통로(104)를 가지고 있는 콘테이너(44)는 축선방향으로 맞추어진 구멍(122) 의 열 내로 삽입된다.

손상되지 않은 핵연료봉 조립체용 바스켓 조립체(122) 에서 복수의 안내슬리브 조립체(132)는 구조상의 부재(134,138) 와 중성자 해독재료를 포함하는 층(136) 으로부터 형성된다. 콘테이너(44)와 안내슬리브 조립체(132) 는 각각 핵연료봉 조립체를 수용하기 위한 것이다.

Description

폐기핵연료의 운반 및 저장을 위한 콘테이너

핵원자로안에서 핵분열물질은 점차적으로 폐기되고 제거되어야 한다. 폐기연료는 방사성이 강하고 다량의 열을 발생시키는 생성물에 의한 핵분열을 포함하기 때문에 폐기연료는 일반적으로 원자로의 폐기연료풀 안에 임시로 저장된다.

폐기연료풀은 유해한 방사선의 누출을 방지하고, 자연적으로 붕괴하는 핵분열물질에 의해서 발생되는 열을 흡수하고 방산하기에 충분한 체적의 물의 풀이다.

대안적으로, 폐기연료는 방사성물질 취급실 안에 임시로 저장될 수도 있다.

이것은, 유해한 방사선의 누출을 방지할 수 있는 능력을 갖는 한편 폐기연료에 의해서 발생된 열을 흡수하고 방산하는 강하게 차폐된 구조이다.

통상적으로, 핵원자로의 폐기연료풀 안의 또는 그 방사성물질 취급실 안의 저장공간은 제한되어 있다. 따라서, 폐기연료는 추가적인 폐기연료를 위한 자리를 만들도록 저장소로 옮겨져야 한다.

어떤 경우에는 핵원자로를 정지시키고 모든 핵분열물질을 제거하는 것이 요구되고 있으며 이 경우에서 핵분열물질의 전부는 저장소에서 제거되어야 한다.

폐기연료의 운반에는 2가지 우선적인 문제가 있다.

가장 어려운 문제점은 파손된 연료봉 조립체를 포함하는 폐기연료의 운반이다.

통상적으로, 핵연료는 중공봉 안에 삽입된 다수의 펠릿으로 형성된다.

어떤 경우에는 이러한 봉이 손상되어 소량의 핵연료 펠릿을 이탈하게 한다. 이러한 손상된 봉은 파손된 연료봉으로서 알려져 있다. 또한, 어떤 경우에는 연료의 핵반응시 펠릿은 파손된 연료봉으로부터 쉽게 누출될 수 있는 모래알크기 입자로 붕괴한다. 연료봉 자체는 다수의 연료봉을 포함하는 조립체로 배열된다.

따라서, 파손된 연료봉을 포함하는 연료봉 조립체는 파손된 연료봉 조립체라고 명명된다.

폐기연료 운반 및 저장의 중요 부분은 임계 상태를 피하는 것이다.

이것은 임계상태까지 중성자 증가현상이 발생하는 것의 가능성을 희박하게 하기 위하여 각각의 조립체 사이의 거리가 최소가 되도록 폐기연료봉 조립체를 신중히 배열함으로써 성취된다.

하지만, 파손된 연료봉 조립체의 경우에 핵분열물질은 파손된 봉으로부터 이탈하여 다른 핵분열물질에 충분히 가깝게 잠재적으로 축적함으로써 임계상태가 달성되도록 할 수 있다.

상기 문제점에 대하여 시도된 해결책은 단순하게 핵원자로의 폐기연료풀 또는 방사성 물질 취급실 안에서 파손된 연료봉 조립체를 무기한으로 저장하는 것이다.

하지만, 무기한으로 파손된 연료봉 조립체를 저장하는 것에 대한 문제점은 핵원자로의 폐기연료풀 안의 또는 그 방사성물질 취급실 안의 저장공간이 제한되어 있다는 점이고, 어떤 경우에는 완전히 핵원자로를 정지시키고, 파손된 연료봉 조립체 안에 수용된 것을 포함한 모든 핵분열물질을 제거하는 것이 요구되고 있다.

시도된 다른 해결책은 손상되지 않은 연료봉 조립체를 위하여 설계된 연료운반 콘테이너안에 파손된 연료봉 조립체를 운반하는 것이다. 하지만, 상기 시도된 해결책은 동일한 콘테이너 안에서 운반될 수 있는 손상되지 않은 연료봉 조립체의 수와 비교하여 콘테이너당 파손된 연료봉 조립체가 더 적게 운반되는 것이 불가피하다.

소량의 파손된 연료봉 조립체를 운반함으로써, 소량의 핵분열물질이 파손된 연료봉으로부터 누출되고 콘테이너안의 다른 핵분열물질 부근에 축적되더라도 전체 콘테이너안에는 임계상태의 위험을 야기할 핵분열물질이 충분하지 않다. 그러나, 상기 해결책의 문제는 동일한 콘테이너 안에서 운반될 수 있는 파손되지 않은 연료봉 조립체의 수와 비교하여 콘테이너당 두드러지게 적은수의 손상된 연료봉 조립체만이 운반될 수 있기 때문에 자원의 낭비라는 것이다.

시도된 다른 해결책은 부스러기(rubble)형태로 핵분열물질 운반을 위하여 설계된 연료운반 콘테이너 안에 파손된 연료봉 조립체를 운반하는 것이다.

다시 말하면, 핵분열물질은 봉의 형태가 아니고 작은 입자의 형태이다.

따라서, 파손된 연료봉은 부스러기 상태로 분해되어 콘테이너 안에 위치된다.

하지만, 이 해결책의 문제점은 3가지 근본적인 이유에 있어서 그 방법이 효과적이지 않다는 것이다.

첫번째는 파손된 연료봉 조립체가 분해된다는 점이다.

두번째는 이러한 용기는 비교적 적은 수의 파손된 연료봉 조립체만을 운반시킬수 있다는 점이다. 최종적으로, 이 운반콘테이너는 운반용으로 설계된 것이지 저장용으로 설계된 것이 아니라는 점이다.

따라서, 일단 핵분열물질이 다른 장소로 운반되면 콘테이너는 연료풀 안에서, 또는 방사성 물질 취급실 안에서 꺼내져야 하고, 핵분열물질을 저장하기 위해서 다른 조치를 취해야 한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하고 폐기연료풀 또는 방사성물질 취급실이 아닌 저장현장에서 파손된 연료봉 조립체를 운반하고 저장하기 위한 장치를 제공한다.

폐기핵연료를 운반하는 다른 주요 문제점은 미합중국법률이 손상되지 않은 연료봉 조립체를 운반하는데 사용되는 콘테이너에도 엄격한 안전조건을 부여한다는 점이다.

관련 법률은 대중이 접근하기 어려운 지역에 반해 대중이 접근하기 쉬운 지역을 지나는 폐기핵연료의 운반에 대하여 두드러지게 더 제한적인 조건을 부여한다.

대중이 접근하기 쉬운 지역을 위한 현폐기핵연료 운반콘테이너는 각각의 칸막이를 갖춘 캐스크이다. 연료봉 조립체는 폐기연료풀 또는 방사성물질 취급실 안의 캐스크안에서 각각의 칸막이에 투입된다.

각각의 캐스크내에 있는 각각의 칸막이의 목적은 임계상태의 위험성을 피하도록 인접한 연료봉 조립체사이에 적절한 간격을 확보하는 것이다.

연료봉 조립체는 폐기연료풀 또는 방사성물질 취급실에서 캐스크내로 채워진다.

저장위치에 도달함에 따라, 연료봉 조립체는 폐기연료풀 또는 방사성물질 취급실에서 캐스크로부터 제거되어야하며 그후에 저장되어야 한다.

대조적으로, 대중이 접근하기 어려운 지역을 위한 현 폐기핵연료 운반콘테이너는 통상적으로 캐스크내에 위치되는 밀봉된 캐니스터이다. 연료봉 조립체는 폐기연료를 또는 방사성물질 취급실에서 캐니스터에 있는 각각의 칸막이 내에 투입된다.

그 후, 캐니스터는 밀봉되고 캐스크안에 위치된다. 캐스크/ 캐니스터 조립체가 저장현장에 도달하면, 캐니스터는 캐스크로부터 제거되고, 저장되며 캐스크는 재사용될 수 있으며 이것은 훨씬 더 효과적인 방법이다.

그럼에도 불구하고 캐스크/ 캐니스터 방법은 이들이 미합중국법률에 의해서 부여된 조건을 충족하지 못하기 때문에 대중이 접근하기 쉬운 지역에서의 운반에 사용될 수 없다.

이에 따라, 대중이 접근하기 쉬운 지역을 지나는 파손된 연료봉 조립체의 운반 및 저장을 고려하고, 그리고 폐기연료의 운반 및 저장용 캐스크/ 캐니스티 장치를 고려한 발명이 필요하다. 본 발명은 캐스크/ 캐니스터 장치가 사용될 수 있고, 추가로 기존 캐스크가 사용될 수도 있어서 폐기핵연료의 공공도로로의 운반 및 저장에 있어서 보다 좋은 효율을 가져다주는 해결책을 제공한다.

발명의 개요

하나의 태양에 있어서, 본 발명은 구조적으로 손상된 핵연료 조립체를 수용하기 위한 콘테이너에 관한 것이며, 이 콘테이너는 핵연료 조립체의 후속저장 및 운반을 위한 것이다. 핵연료 조립체는 핵분열물질을 포함하고 있으며, 연료풀 내에서 용기에 의해 수용된다.

콘테이너는 밀봉 상태를 형성하는 길다란 용기를 포함한다. 용기는 구조적으로 손상된 핵연료 조립체를 수용하기 위한 개방단부를 포함한다. 커버는 용기의 개방단부와 짝을 이루어 결합하여 이를 폐쇄하기 위하여 제공된다. 또한, 드레인 통로가 콘테이너안에 구획형성되어 액체가 용기의 내부로부터 외부로 배출될 수 있게 한다.

추가적으로, 드레인 통로는 이를 통하여 핵분열물질의 통과를 방지하는 제한부를 포함한다. 콘테이너는 또한 콘테이너를 취급하는데 사용되는 연료취급공구를 수용하기 위한 외부돌출부를 포함한다.

또 하나의 태양에서 있어서, 본 발명은 구조적으로 손상된 핵연료 조립체를 수용하기 위한, 그리고 핵연료 조립체의 후속저장 및 운반을 위한 캐너스터에 관한 것이다.

핵연료 조립체는 핵분열물질을 포함하고, 연료풀 내에서 캐니스터에 의해 수용된다.

캐니스터는 구멍이 있는 복수의 판과 이 구멍이 있는 판을 상호연결하는 구조상의 부재를 갖는 바스켓 조립체를 포함한다.

구조상의 부재는 각각의 판내의 구멍을 복수의 열로 축선방향으로 맞추어서 이격된 관계로 판을 유지한다. 바스켓 조립체는 한쪽 단부에서 개방된 폐쇄부를 형성하는 외부셀에 수용된다. 바스켓 조립체는 셀에 의해서 둘러싸여 있고 각각의 열의 길이방향축선이 셀의 길이방향축선에 평행이 되도록 맞추어져 있다.

콘테이너는 축선방향으로 맞추어진 구멍의 각각의 열 내로 삽입된다.

각각의 콘테이너는 손상된 핵연료 조립체를 수용하기 위한 것이고, 개방된 단부를 가지고 있는 폐쇄부를 형성하는 길다란 용기를 포함한다. 구조적으로 손상된 핵연료 조립체는 폐쇄부의 개방된 단부를 통하여 용기 내로 삽입된다.

커버는 용기의 개방단부와 짝을 이루어 결합하여 용기의 개방단부를 폐쇄하도록 제공된다. 또한, 드레인 통로는 콘테이너의 외부로 액체를 배출하기 위해서 각각의 콘테이너에 구획형성된다. 드레인 통로는 핵분열물질의 통과를 막는 제한부를 포함한다.

리드(lid)는 또한 셀의 개방단부와 짝을 이루어 결합되도록 제공되며 이에 의해 셀의 개방단부를 폐쇄한다. 더하여, 각각의 콘테이너의 외부는 또한 캐니스터내로 콘테이너를 삽입하고 제거하도록 연료취급공구를 수용하기 위해서 돌출부를 포함한다.

또 하나의 태양에 있어서, 본 발명은 바스켓 조립체를 포함하는 핵연료 조립체를 저장 및 운반하기 위한 캐니스터를 포함한다.

바스켓 조립체는 복수의 구멍이 있는 판과 구멍이 있는 판을 상호 연결하는 구조상의 부재를 포함한다. 구조상의 부재는 각각의 판내의 구멍을 복수의 열로 축선방향으로 맞추어서 이격된 관계로 판을 유지한다.

한쪽 단부에서 개방된 폐쇄부를 형성하는 외부셀은 바스켓 조립체를 수용하고 둘러싼다. 바스켓 조립체는 각각의 열의 길이방향축선이 셀의 길이방향축선과 평행이 되도록 셀 내에서 맞추어진다. 복수의 안내슬리브는 바스켓 조립체에 제공되며 안내슬리브의 수는 축선방향으로 맞추어진 판 구멍의 열의 수에 상응한다.

각각의 안내슬리브는 상응하는 열과 일치하는 길이방향축선을 가지며, 제 1구조층, 제 1구조층에 의해서 지지된 중성자 흡수층 그리고 제 1구조층과 마주하여 있는 중성자 해독층의 측면을 구조적으로 지지하는 제 2구조층을 포함한다.

리드는 셀의 개방단부와 짝을 이루어 결합하기 위하여 포함되고 이에 의해 셀의 개방단부를 폐쇄한다.

바람직하게, 제 1구조층은 축선방향으로 맞추어진 구멍의 각각의 열 내로 삽입된 중공강철자켓을 포함하고 있다. 본 발명의 다른 특징은 다음의 상세한 설명으로부티 명백해질 것이다.

본 발명의 상기 태양 및 많은 장점은 첨부한 도면과 함께 하기의 상세한 설명을 참고로 하여 더 쉽게 인식될 것이며 보다 명확히 이해될 것이다.

본 발명은 전반적으로 폐기핵연료의 저장 및 운반용 콘테이너에 관한 것이고, 특히 대중이 접근하기 쉬운 지역을 지나는 폐기핵연료의 운반을 위한 콘테이너에 관한 것이다.

제 1도는 본 발명에 따라 폐기핵연료를 운반하고 저장하기 위한 콘테이너의한 양태의 부분 분해 사사도;

제1A도는 다른 측면에서 본 제 1도에 도시된 콘테이너 일부의 사시도;

제2A도는 제 1도에 도시된 콘테이너 일부의 부분 분해 사시도; 그리고

제2B도 및 제2C도는 제 1도에 도시된 콘테이너 리드(lid)의 사시도;

제3도는 본 발명에 따라 형성된 바스켓의 다른 양태의 부분 분해 사시도;

제4A도는 제 3도에 도시된 바스켓 일부의 부분 분해 사시도;

제5A도, 제5B도, 제6A도 및 제6B도는 본 발명에 따라 형성된 차폐플러그의 단면도;

제7도는 제 3도에 도시된 바스켓을 위한 구멍이 있는 디스크의 평면도;

제8A도는 본 발명에 따라 형성된 자켓과 중성자 흡수층 일부의 부분 분해 사시도;

제8B도는 제 3도의 조립된 자켓과 중성자 흡수층 일부의 사시도;

제9A도는 제 1도에 도시된 셀 일부의 평면도;

제9B도는 제9A도의 9B-9B선에 따라 취해진 제 1도에서의 셀의 단면도;

제10A도는 본 발명에 따라 형성된 사이펀 튜브장착블록의 사시도; 그리고

제10B도는 제10A 도의 10A-10A선에 따라 취해진 제 1도에서의 사이펀 튜브장착블록의 단면도이다.

" 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 "

22 : 캐니스터 24, 122: 바스켓 조립체

26: 셀 28, 96: 리드

36, 124: 판 38, 126: 구멍

42, 88: 구조상의 부재 44: 콘테이너

104: 드레인 통로 132: 안내슬리브조립체

파손된 연료봉 조립체의 운반 및 저장

제 1도는 본 발명에 따라 형성된 참조번호 20으로 지시되는 운반 및 저장 조립체를 도시한다.

운반 및 저장 조립체(20)는 바람직하게 핵원자로용 파손된 연료봉 조립체의 저장 및 운반을 위한 것이다. 하지만, 조립체(20)가 손상되지 않은 핵연료봉 조립체의 운반 및 저장을 위해서도 역시 사용될 수 있음은 당해 분야의 종사자에 의해서 쉽게 인정될 것이다.

편리한 참조를 위하여 운반 및 저장 조립체(20)는 참조번호 22로 지시된 캐니스터와 참조번호 24로 지시된 바스켓 조립체인 2개의 주요구성요소로 나누어졌다.

캐니스터(22)는 실질적으로 원통형 중공 셀(26)을 포함한다. 하단리드(28)는 셀(26)의 하단을 덮어서 베이스를 형성한다. 하단리드(28)는 셀(26)의 내부직경과 거의 동일한 직경의 원형단면을 갖는다. 하단리드(28)는 평면인 리드(28)의 하단표면이 셀(26)의 하단 엣지와 동일 평면이 될때까지 셀(26)의 하단부 내로 삽입된다.

하단리드(28)는 용접과 같은 종래의 수단에 의해서 기밀한 밀봉을 형성하도록 셀(26)에 고정된다.

하단리드(28)가 정위치에 용접된 후, 바스켓 조립체(24)는 셀(26)의 상단 개방단부 내로 삽입된다.

바스켓 조립체(24)는 관통하여 복수의 정방형 구멍(38)을 가지고 있는 복수의 원형판(36)을 포함한다. 판(36)은 바람직하게 스테인레스강으로 만들어진다.

판(36)은 거의 동일한 간격으로 각각의 판(36)의 외부가장자리 둘레에 대칭으로 형성된 4개의 장방형 오목부(40)를 포함한다. 장방형 오목부(40)는 각각의 장방형 오목부의 긴 엣지가 각각의 판(36)의 대각선에 수직이 되도록 배열된다.

바람직하게, 판(36)은 8개의 길다란 장방형판(42)에 의해서 서로에 대하여 이격되어 있는 축선방향 맞춤으로 유지된다. 장방형 판(42)은 판(36)의 각각의 장방형 오목부의 내부 길이와 동일한 폭을 가진다.

따라서, 장방형 오목부(40)는 장방형 판(42)을 수용한다. 그러므로, 판(36)을 이격되어 있는 축선방향 맞춤으로 단단하게 유지하기 위하여 판(36)은 용접과 같은 종래의 수단에 의해서 각각의 장방형판(42)에 부착된다.

예시된 실시예에서, 2개의 판(42)은 각각의 장방형 오목부(40)가 2개의 장방형판(42)을 수용하도록 서로 포개진다. 대안적으로, 각각의 오목부(40)는 더 큰 두께의 단일 장방형판(42)을 수용할 수 있다. 따라서, 변경된 실시예에서, 4개의 보다 두꺼운 장방형판(42)은 8개의 판 대신 사용될 수 있다.

장방형판 (42) 의 단부는 제1A도에서 가장 잘 도시된 바와같이 첫번째와 마지막 판(36)의 표면을 조금 너머 돌출한다.

각각의 판(36)은 동일한 배열의 정방형 구멍(38)을 포함한다.

따라서, 판이 판(42)에 의해서 서로에 대하여 축선방향으로 맞추어질 때 구멍(38)의 복수의 열로 축선방향으로 맞추어진다. 각각의 열안에 삽입된 것은 제 1도의 참조번호 44로 나타낸 파손된 연료콘테이너이다.

제2A도를 참조하면, 각각의 파손된 연료콘테이너(44)는 길다란 정방형 슬리브(46)를 포함한다.

정방형 슬리브(46)는 슬리브(46)에 용접된 정방형 리드(48)에 의해서 그 하단부가 덮여 있다. 슬리브(46)의 상단부에 용접된 것은 슬리브(46)보다 더 짧은 정방형 슬리브(50)이다. 정방형 슬리브(50)는 슬리브(46)의 외부폭 치수와 동일한 내부폭 치수를 가진다. 따라서, 긴 슬리브(46)의 상단부는 짧은 슬리브(50)의 하단부에 삽입되고, 여기에서 2 개의 슬리브는 용접된다. 슬리브(50)의 개방단부는 파손된 연료콘테이너(44)를 덮는 역할을 하는 상단 리드(52)를 수용한다.

리드(52)는 제2B도에서 가장 잘 도시된 바와같이 립(lip)(54)이 슬리브(50)의 상부 엣지와 접촉할 때까지 짧은 슬리브(50)내로 삽입된다.(제2B도는 리드(52)의 하부표면을 향하여 바라보는 사시도이다.)

제2B도를 참조하면, 리드(52)는 정방형 형상의 삽입가능한 부분(56)을 가지며, 짧은 정방형 슬리드(50)의 내부 폭 치수보다 약간 더 작은 폭 치수를 가진다.

따라서, 리드(52)의 삽입가능한 부분(56)은 짧은 슬리브(50)내로 미끄럼가능하게 끼워진다. 리드(52)는 짧은 슬리브(50)의 정위치로 리드(52)가 미끄러지는 것을 원활하게 하도록 경사면 가공된 부분(58)을 포함한다.

제2A도를 다시 참조하면, 리드(52)는 리드(52)의 상부표면으로부터 방사상으로 돌출하는 중심에 장착된 핀틀(60)을 포함한다. 핀틀(60)은 종래의 제어로드 클러스터 핀틀과 동일하여서 핵원자로에서 이용가능한 표준연료취급공구가 리드(52)를 제거하는 것과 더불어 짧은 슬리브(50)내로 리드(52)를 삽입하는데 사용될 수 있게 한다.

주가적으로, 리드(52)는 제2B도에서 가장 잘 도시된 바와같이 리드(52)의 삽입가능한 부분(56)을 구획형성하는 각각의 수직벽에 대칭으로 형성된 4개의 타원형 슬롯(62)을 포함한다.

리드(52)가 짧은 슬리브(50)내에 삽입될때 타원형 슬롯(62)은 짧은 슬리브(50)의 각각의 수직벽안에 형성된 상응하는 타원형 슬롯(63)과 일직선상에 놓인다. 그러므로, 취급공구상의 뾰족한 끝은 리드(52)가 정위치에 있을 때 슬롯(62,63)을 맞물리게 하는데 사용될 수 있어서 파손된 연료콘테이너(44) 전체는 공구로 조작될 수 있다.

또한, 슬롯(62,63)은 리드(52)를 짧은 슬리브(50)상의 정위치에 잠금하도록 핀(도시되지 않음)으로 선택적으로 끼워질 수도 있다.

당해 분야의 종사자가 잘 아는 바와같이, 미합중국에서 핵원자로에 사용되는 연료봉은 복수의 정방형 형상의 브래킷에 의하여 방사상으로 이격된 관계로 유지되어 조립체에서 각각의 연료봉을 지지하는 내부격자를 가지고 있는 복수의 봉을 포함하고 있다.

정방형 슬리브(46)의 내부폭치수는 바람직하게 조립체에서 연료봉을 결합하여 유지하는 정방형 브래킷과 정방형 슬리브(46)의 내부벽 사이에서 미끄럼 끼워맞춤이 되는 크기로 된다. 미끄럼 끼워맞춤은 연료봉을 결합하여 유지하는 정방형 브래킷과 슬리브(46)의 내부벽 사이에 작은 틈이 있는 정도로 된다. 바람직하게, 슬리브(46)는 스테인레스강으로 만들어 지지만, 그것을 통하여 중성자의 통과를 두드러지게 방해하는 능력을 가진 충분한 구조적 경도의 어떠한 물질로도 만들수 있다. 사용될 수 있는 다른 물질은 카드뮴, 붕산염으로 처리된 스테인레스강, 붕산염 처리된 세라믹재료, 및 손상되지 않은 연료봉 조립체의 운반 및 저장의 설명에서 하기될 바와 같이, 구조상의 부재 사이에 샌드위치된 붕산염 처리된 알루미늄 층을 포함할 수 있다.

제 1도와 제1A도를 다시 참조하면, 파손된 연료콘테이너(44)는 축선방향으로 맞추어진 구멍(38)의 각각의 열 내로 길이방향으로 삽입된다. 정방형 구멍(38)의 내부 폭치수는 미끄럼 끼워맞춤이 되도록 정방형 슬리브(46)의 외부폭 치수와 대체로 동일하며 파손된 연료콘테이너(44)는 짧은 슬리브(50)의 하단표면이 상부판(36)의 상부표면과 접촉할때까지 축선방향으로 맞추어진 구멍(38)의 열 내로 각각 삽입된다.

따라서, 짧은 슬리브(50)는 파손된 연료콘테이너(44)가 구멍(38)의 축선방향으로 맞추어진 열 내로 삽입될 수 있는 깊이를 제한하는 역할을 한다.

바스켓 조립체(24)가 셀(26)에 삽입될때, 바스켓 조립체(24)는 제1A도에서 가장 잘 도시된 바와같이 마직막 판(36)의 표면을 너머 돌출하는 장방형 판(42)의 하단부 상에 놓여 있다.

셀(26)에 삽입되면 바스켓 조립체(24)는 상단부 셀(26)에 용접된 일련의 요소들에 의해서 정위치에 밀봉된다. 정위치에 용접된 제 1요소는 사이편 튜브장착블록(64)이다. 사이펀 튜브장착블록(64)은 상단 판(36)의 상부표면에 인접한 셀(26)의 내부에 용접된다.

사이펀 튜브장착블록(64)의 상부와 하부표면 중간의 높이에서 셀(26)의 내부둘레에 용접된 것은 링(66)이다.

링(66)은 사이펀 튜브장착블록을 위한 절결부를 포함한다.

다음 요소는 환경으로 유해한 방사선의 누출을 막기 위한 차폐플러그(68)이다.

바람직하게, 차폐 플러그(68)는 강철층(72)에 의해서 하부와 방사상측 면이 둘러싸여진 납층(70)을 포함한다. 납층(70)은 제6A도에서 도시된 바와같이 보다 얇은 강철층(74)에 의해서 상부표면이 밀봉된다.

차폐 플러그(68)는 다음의 이유에 있어서 셀(26)에 용접되지 않는 것이 바람직하다. 차폐 플러그(68)가 정위치에 있을때 이것은 셀(26)의 내부로부터 유해한 방사선의 누출에 대항하여 차폐하고 있다. 따라서, 방사선으로의 사람의 노출이 최소화되어야 함에 따라, 셀(26)은 최소의 시간안에 밀봉되는 것이 요구된다. 그러므로, 차폐 플러그(68)는 신속히 정위치되고, 내부 상단 커버판(80)이 차폐 플러그(68)위에서 정위치에 용접된다.

내부 상단 커버판(80)은 스테인레스강으로만 만드는 것이 바람직함에 따라, 단순용접이 납을 용융시켜서 용접부의 오염을 초래할 위험이 없기 때문에 요구된다.

대조적으로, 차폐 플러그(68)의 용접은 상기와 같은 위험을 초래한다.

내부 상단 커버판(80)의 둘레 엣지는 제 1도에서 예시된 사이펀 튜브장착블록(64)을 수용하는 반드시 장방향인 오목부(82)를 포함한다.

저장 및 운반 조립체(20)를 구성하는 재료의 유형에 있어서 셀(26)은 바람직하게 스테인레스강으로 만들어진다.

재료의 다른 타입, 예를들어 탄소강이 사용될 수도 있으나, 스테인레스강이 후속 열처리를 요구하면서 구조적 강도, 부식을 견디는 능력, 중성자의 통과를 두드러지게 방해하는 능력, 및 연성의 손실없이 용접을 견디는 능력 때문에 바람직하다.

추가적으로, 용접되는 모든 구성요소는 상이한 열패창율과 같은 상이한 특성을 갖는 상이한 재료로부터 오는 까다로움을 피하기 위해서 동일한 타입의 재료로 바람직하게 이루어져 있다. 그러므로, 사이펀 튜브장착블록(64), 링(66), 내부 상단 커버판(80)등과 같이 셀(26)에 용접되는 요소도 또한 바람직하게 스테인레스강으로 만들어진다.

대조적으로, 원형판(36)과 상호연결하는 장방형 판(42)은 고강도 지지골조를 제공하기 위하여 바람직하게 고강도 탄소강으로 만들어진다.

차폐 플러그(68)는 셀(26)에 용접되지 않기 때문에 강철층(72 와 74)으로 구성된 차폐 플러그(68)는 탄소강과 같은 스테인레스강보다 저렴한 다른 재료로 만들수 있다.

대안적으로, 차폐 플러그는 제5A도의 차폐 플러그(76)에서 도시된 바와같이단단한 강철로 만들 수 있다. 그럼에도 불구하고, 단단한 강철 차폐 플러그(76)는 납이 강보다 더 큰 차폐능력을 가지기 때문에 내부 납층(70)을 갖춘 차폐 플러그(68)보다 더 두껍다.

제 1도를 참조하면 차폐 플러그(68)의 둘레 엣지는 차폐 플러그(68)가 사이펀 튜브장착블록(64)의 상단으로 미끄러지도록 반드시 장방형인 오목부(78)를 포함한다.

상기 위치에서 차폐 플러그(68)는 링(66)과 사이펀 튜브장착블록(64)에 있는 제10A도에서 도시된 스텝(79)에 의해서 지지된다.

차폐 플러그(68)가 링(66)과 스텝(79)상에서 정위치에 있을 때 차폐 플러그(68)의 하부표면과 각각의 파손된 연료콘테이너(44)사이의 공차는 각각의 파손된 연료콘테이너로부터 상단리드(52)의 이동을 방지할 정도로 충분히 작다.

통상적으로, 연료봉 조립체는 핵원자로의 연료풀 내에서 저장 조립체(20)내로 채워진다. 따라서, 연료봉 조립체는 수중에서 저장 조립체(20)내로 투입된다.

수중투입은 운반 및 저장 조립체(20)가 연료풀로부터 제거된 후 캐니스터(22)로부터 물을 제거할 필요가 있게 한다. 이 목적 때문에 사이펀 튜브배열은 본 발명에 따라 제공되었다. 사이펀 튜브배열은 내부 상단 커버판(80)에 인접한 셀(26)의 상부에 부착된 사이펀 튜브장착블록(64)을 포함한다.

사이펀 튜브장착블록(64)을 통하여 길이방향으로 구획형성된 것은 제10A 도와 제10B 도에서 도시된 2개의 통로(84,86)이다. 통로(84,86)는 직각부분을 포함하고 있어 방사선 흐름을 막고 유해한 방사선의 누출을 최소화하도록 일직선 관통 통로가 아니다.

추가적으로, 통로(86)는 "T"의 한쪽 가지가 막힌 T자형 부분을 포함한다.

T자힝 부분은 통로(86,84)가 보링 또는 드릴링에 의해서 형성되는 것이 바람직하기 때문에 단순히 제조를 용이하게 하기 위한 목적으로 포함된다.

내부 상단 커버판(80)이 정위치에 용접되면 기밀적인 내부공동은 셀(26)의 내부에 형성되며 유일한 접근은 사이펀 튜브장착블록(64)안의 통로(84,86)를 통하여 된다.

사이펀 튜브배열은 사이펀 튜브장착블록(64)에 있는 통로(86)와 연결된 사이펀 튜브(88)를 포함한다. 제 1도에서 도시되는 바와같이, 사이펀 튜브(88)는 각각의 판(36)에 구획형성된 원형구멍(90)을 통과한다. 바스켓 조립체(24)의 확대도는 제1A도에 의해서 제공되며 사이펀 튜브(88)의 확대도도 또한 포함된다.

상기 사이펀배열은 하기된 방식으로 캐니스터(22)로부터 액체를 제거하는데 사용된다. 공기호스(도시되지 않음)는 사이펀 튜브장착블록(64)에 있는 통로(84)에 연결된다.

바람직하게, 통로(84)는 나사산 가공되고 "신속 연결 및 해제" 끼워맞춤으로 끼워져서, 공기호스가 통로로부터 신속히 연결 및 해제될 수 있게 한다.

그 후, 압축공기 또는 다른 가스는 셀(26) 내로 강제유입되고, 이에 의해 캐니스터 안의 유체는 사이펀 튜브(88)를 통하여 입구로 강제배출된다. 모든 액체를 셀(26)의 밖으로 강제배출되도록 하기 위하여 카운터보어(92)는 제6B도에서 도시된 바와같이 하단리드(28)의 상부표면에 형성된다. 사이펀 튜브(88)의 하단부는 카운터보어(92) 내로 하단리드(28)의 상부표면 아래로 뻗어서 셀(22)내의 모든 유체가 사이펀 튜브를 통하여 외부로 강제배출될 수 있는 것을 보장한다.

대부분의 액체가 셀(22)의 밖으로 강제배출되면 압축공기 또는 다른 가스는 남아 있는 액체가 증발될 때까지 통로(84)를 통하여 연속적으로 강제 유입되어, 사이펀 튜브(88)의 밖으로 강제배출될 수 있다. 그 후, 제10A 도에서 도시된 단부캡(94)은 각각의 통로(84,86)위에 용접되어 셀(26)의 내부에서 완전하게 기밀적인 밀봉을 형성한다.

그 후, 셀(26)은 제 1도에서 도시된 바와같이 셀(26)의 내부 둘레주위에 원형인 외부 상단 커버판(96)을 용접함으로써 더 밀봉된다.

제 1도에서 도시된 바와같이, 외부 상단 커버판(96)은 사이펀 튜브장착블록(64)과 내부 상단 키버판(80)의 상부표면을 덮은 상태로 용접된다.

당해 분야의 종사자가 쉽게 인정할 바와같이, 캐니스터(22)는 두드러진 양의 강철을 포함하고 있고 무겁다.

그러므로, 캐니스터(22)는 제9A도와 제9B도에서 도시된 바와같이 장비로 캐니스터를 용이하게 취급하도록 승강러그(lug)(98)를 포함한다. 바람직하게, 4개의 승강러그(98)는 셀(26)의 내부둘레에 동일한 간격과 높이로 대칭으로 부착된다.

제9A도와 제9B도에서 승강러그(98)는 링(66)의 내부 방사상표면에 용접된다.

통상적으로 연료운반 및 저장 조립체(20)는 조립체가 운반을 위해 사용될 때 캐스크(도시되지 않음)내부에 위치된다.

따라서, 승강러그(98)는 캐스크 내로 캐니스터(22)의 삽입을 용이하게 한다.

캐스크는 유해한 방사선으로부터 환경의 추가적인 보호 및 지지를 제공하고, 캐스크는 장비로 캐스크의 조작을 용이하게 하는 승강이축을 포함한다. 이러한 캐스크는 제목이 폐기핵연료용 운송 및 저장 캐스크이고 1993년 10월 8일에 출원되고 카일비. 존스 등 (kyle B. Jones, Robert A. Lehnert, Ian D. Mclunes, Robert D. Quinn, Steven E. Sisley, and Charles J. Temus) 이 양도한 미합중국 출원일련번호 제 08/131,973 호인 출원에 기술되어 있다. 상기와 동일한 출원의 내용은 참조로써 여기에서 명백하게 개재된다.

캐스크/ 캐니스터 결합체가 차량으로 운반될때, 이것은 통상적으로 추가적인 안전을 위하여 충격리미터 안에 위치된다. 충격리미터는 운반시, 예를들어 차량사고시 발생하는 쇼크를 감쇠하여서 캐스크/ 캐니스터 결합체를 손상으로부터 보호하고 환경을 유해한 방사선의 누출로부터 보호한다. 이러한 충격리미터는 제목이 폐기핵연료운송 캐스크를 위한 충격리미터이고 1993년 10월 8일에 출원되고 로버트 에이. 존슨 등 (Robert A. Johnson, Ian D. Mclnnes, Robert D. Quinn and Charles J. Temus)이 양도한 미합중국 출원일련번호 제 08/131,972 호인 출원에 기술되어 있다.

상기와 동일한 출원의 내용은 참조로써 여기에서 명백하게 개재된다.

하단커버판(28)은 제6B도에서 도시된 바와같이 샌드위치된 층 구조이다.

상단층(108) 은 강철인 반면에 중간층(110) 은 납이며, 그 다음은 강철인 하단층(112)이다. 통상적으로, 상단 강철층(108)은 우선적으로 셀(26)의 내부표면에 용접된다. 이어서, 납이 하단 강철층(112) 위에 부어져서 납층(110) 을 형성한다.그 후, 층(110,112)이 삽입되고 층(112)은 셀(26)에 용접된다. 용접은 하단리드가 삽입될때 셀이 연료봉 조립체를 포함하고 있지 않기 때문에 하단리드(28)내에 납이 편입된 상태로 수행될 수도 있다.

따라서, 유해한 방사선으로의 노출의 위험없이 더 많은 시간을 소모하는 용접작업이 수행될 수 있는데 이것은 차폐 플러그(68)와는 대조적으로 용접부에 대한 납오염의 위험을 감소시킨다.

대안적으로, 하단리드(28)는 제5B도에서 도시된 바와같이 모두 강철층으로 이루어질 수 있다.

하지만, 강철은 납의 차폐능력을 가지지 않아서 제5B도의 하단리드(28)는 제6A도의 하단리드(28)에 비하여 더 두껍다.

제5B도에서 제 1층(116) 은 바람직하게 셀(26)의 내부 표면에 용접시키기 위해서 스테인레스강층이다. 그 다음층(118) 은 차폐를 제공하기 위한 보다 저렴한 탄소강인데, 이것은 셀(26)과 유사하지 않은 재료이므로 셀(26)에 용접되지 않는다. 최 상단층은 셀(26)에 용접되는 또 하나의 스테인레스강층(120)이다.

최종적으로, 하단리드(28)는 제 1도, 제5B도 및 제6B도에서의 램맞물림링(114) 을 포함한다.

랠맞물림링(114) 은 길이방향축선을 따라 캐니스터(22)를 예를 들어, 저장위치내로 삽입하거나 저장위치로부터 제거시키기 위하여 밀고 당기기 위해서 유압램(도시되지 않음)과 짝을 이룬다.

바스켓 조립체(24)가 캐니스터(22)내에 삽입될때 캐니스터(22)에 대한 바스켓 조립체(24)의 회전은 제9A도와 제9B도에서 도시된 셀(26)의 내부 방사상표면과 링(66)으로부터 방사상으로 돌출하는 2개의 장방형 키(100) 에 의해서 방지된다.

바람직하게 키(100) 는 셀(26)의 내부둘레에 동일한 높이와 180° 의 이격 간격으로 셀(26)의 내부 방사상표면에 용접된다. 방사상으로 돌출하는 키(100) 는 제1A도에서 예시된 바와같이 바스켓 조립체(24)의 최상단 판(36)의 외부엣지에 형성된 2개의 장방형 슬롯(102)에 의해 수용된다. 제1A도에서, 하나의 슬롯(102)만 볼 수 있고 다른 슬롯은 슬롯(102)으로부터 약 180° 이격되어 있다.

바람직하게, 바스켓 조립체(24)가 셀(26)안에 먼저 삽입되고 그후 키(100) 는 슬롯(102)에 위치되어 셀(26)에 용접된다. 따라서, 키(100) 는 최상단 판(36)의 슬롯(102)에 기대어 지지함으로써 캐니스터(22)에 대한 바스켓 조립체(24)의 회전을 방지하는 역할을 한다.

상기된 바와같이, 운반 및 저장 조립체(20)는 바람직하게 파손된 연료봉 조립체와 함께 사용한다. 당해 분야에서 잘 공지된 바와같이, 연료봉은 핵분열물질을 포함하는 복수의 펠릿을 폐쇄하는 클래딩(cladding)층이라 명명되는 중공튜브를 포함한다.

봉 자체는 상기된 바와 같이 다수의 봉의 조립체로 배열된다.

어떤 경우에는, 층이 손상되어 파손된 연료봉이라 명명된다.

파손된 연료봉은 그 봉으로부터 핵분열물질의 누출을 가능하게 할 수 있다.

또한, 어떤 경우에는, 연료의 핵반응시 펠릿은 파손된 연료봉으로부터 쉽게 누출될 수 있는 모래알 크기입자로 붕괴한다.

발명의 배경에서 언급된 바와같이, 폐기연료운반의 중요한 부분은 임계상태를 피하는 것이다.

이것은 임계상태까지로의 중성자 증가현상 발생 가능성이 희박하도록 각각의 조립체 사이의 거리가 최소가 되도록 폐기연료봉 조립체를 신중히 배열함으로써 성취될 수 있다.

하지만, 파손된 연료봉 조립체의 경우에는 핵분열물질이 파손된 봉으로부터 누출되어 임계상태에 도달하도록 다른 핵분열물질에 충분히 가깝게 잠재적으로 축적할 수 있다.

그러나, 저장 및 운반 조립체(20)는 파손된 연료봉 조립체의 모든 핵분열물질이 단일 파손된 연료콘테이너(44)에 갇히도록 함으로써 상기 문제점을 해결한다. 이 목적을 위해서 상단 및 하단리드(52,48)는 각각 제2B도와 제2C도에 가장 잘 도시된 바와같이 4개의 스크린된 통로(104) 를 포함한다.

제2B도와 제3C도에서 도시된 바와같이, 통로는 상단과 하단리드(52,48)의 표면에 위치결정되며 캐니스터(22)의 상단와 하단에 평행하다. (제2B도와 제2C도는 상단과 하단리드(52,48)의 하부표면을 향하여 바라보는 사시도이다.)

액체가 캐니스터(22)로부터 제거될때, 파손된 연료콘테이너(44)내의 액체는 하단리드(48)에 있는 4개의 스키린된 통로(104) 를 통하여 밖으로 배출될 수 있다.

하지만, 통로(104) 의 스크리닝은 충분히 미세하여 파손된 연료봉으로부터 누출된 핵분열 물질이 스크린된 통로(104) 를 통과하는 것이 방지된다.

추가적으로, 제2C도에서 도시된 하단리드(48)의 하부표면상에 리드(48)의 각각의 엣지를 따라 있는 4개의 수직 장방형 돌출부(106) 는 캐니스터(22)를 위한 스크린된 통로(104) 와 하단리드(28)의 상부표면 사이에서 최소의 간격이 유지되는 것을 보장한다.

대안적으로, 단일 정방형 수직 돌출부는 리드(48)의 하부표면상의 중심에서 사용될 수도 있다. 따라서, 충분한 간격이 유지되어 파손된 연료콘테이너(44)에 있는 액체가 통로(104)를 통하여 쉽게 배출될 수 있도록 한다.

또한, 상단 리드(52)의 스크린된 통로(104) 는 파손된 연료콘테이너(44)안의 액체가 배출되면서 파손된 연료콘테이너(44)의 내부로 공기 또는 다른 가스가 들어오는 것을 허용하여 파손된 연료콘테이너로부터 액체의 배출을 원활하게 한다.

상기된 바와같이, 각각의 파손된 연료콘테이너(44)와 차폐 플러그(68)사이의 틈새는 차폐 플러그(68)가 정위치에 있을때 각각의 파손된 연료콘테이너로부터 상단 리드(52)의 제거를 방지하는 정도이다. 그럼에도 불구하고, 스크린된 통로(104) 가 형성된 각각의 상단 리드(52)의 표면은 제2A도와 제2B도에서 도시된 바와같이 립(54) 아래로 오목한 부분이 만들어진다.

따라서 상기 배열은 액체가 배출되면서 공기 또는 다른 가스가 각각의 파손된 연료콘테이너(44)의 내부로 들어갈 수 있도록 각각의 상단 리드(52)의 스크린된 통로(104) 와 차폐 플러그(68)의 하부표면 사이에 충분한 간격을 보장한다.

또한, 리드(52)의 통로(104) 의 스크리닝은 상단 리드(52)의 상부표면이 수평이 아니거나 하단리드(48)의 높이보다 낮은 높이가 되는 위치로 콘테이너가 맞추어진다면 핵분열물질이 콘테이너(44)로부터 누출될 수 없도록 하는 것을 보장한다.

손상되지 않은 연료봉 조립체의 운반 및 저장

바스켓 조립체(24)는 파손된 연료봉 조립체용으로 바람직하지만, 제 3도에서 도시된 바스켓 조립체(122, 주로 참조번호 122로 나타냄) 는 손상되지 않은 연료봉 조립체의 운반 및 저장용으로 설계된다. 바스켓 조립체(122) 는 제 1도와 제1A도의 바스켓 조립체(24)가 삽입되는 것과 동일한 방식으로 제 1도, 제9A도 및 제9B도에 도시된 캐니스터(22)내로 삽입된다. 또한, 캐니스터(22)내로 바스켓 조립체(122) 를 밀봉하는 방식은 바스켓 조립체(24)에 대하여 설명된 것과 동일하다.

바스켓 조립체(122) 는 관통하여 형성된 복수의 정방형 구멍(126)을 가지고 있는 복수의 원형판(124) 을 포함한다. 단일판(124) 의 상면도는 제 7도에서 도시된다. 판(124)은 각각의 판을 통과하는 4개의 봉(128) 에 의해서 서로에 대하여 축선방향으로 이격되어 맞추어져 유지된다. 각각의 봉(128) 은 각각의 판(124) 에 형성된 4개의 구멍(130) 중 하나를 통과한다.

봉(128) 은 봉(128) 에 대한 판(124) 의 움직임을 방지하도록 각각의 판(124) 에 용접된다. 판(124) 은 바람직하게 고강도 탄소강으로 만들어지고, 상호연결시키는 봉(128)은 바람직하게 스테인레스강으로 만들어진다. 구멍(130) 은 바람직하게 고강도 탄소강에 스테인레스강을 용접함으로써 발생되는 까다로움을 완화하도록 삽입물을 포함한다.

각각의 판(124) 은 동일한 배열의 정방형 구멍(126) 을 포함한다.

따라서, 판(124) 이 봉(128) 에 의해서 서로에 대하여 축선방향으로 맞추어질 때 구멍(126)은 복수의 열로 맞추어진다. 각각의 열 내로 삽입된 것은 제 3도에서 참조번호132 로 지시된 안내슬리브조립체(132) 이다. 각각의 봉(128) 의 상단 및 하단부는 각각의 안내슬리브조립체(132) 의 상단 및 하단부 너머로 뻗는다.

따라서, 바스켓 조립체(122) 가 셀(26)내로 삽입될때 봉(128) 의 하단부는 하단리드(28)의 상부표면과 접촉하여 안내슬리브조립체(132) 의 하단부와 하단리드(28)사이에서 공간을 유지한다. 추가적으로, 차폐 플러그(68)가 셀(26)내에 있는 동안 바스켓 조립체(122)상에 위치될 때 봉(128) 의 상단부와 링(66)은 안내슬리브조립체(132) 상단부 위에서 차폐 플러그(68)를 지지한다.

안내슬리브조립체(132) 의 일부의 확대도는 제8A도에서 도시되어 있다. 제8A도의 조립체의 조립된 상태를 나타내는 도면은 제8B도에서 도시된다. 각각의 안내슬리브조립체(132) 는 제8A도에서 도시된 길다란 정방형 내부안내슬리브(134) 를 포함한다. 내부안내슬리브(134) 는 바람직하게 스테인레스강으로 만들어지고 축선방향으로 맞추어진 정방형 구멍(126) 의 각각의 열로 삽입되어서 각각의 판(124) 을 통과한다.

각각의 안내슬리브(134) 의 상단부는 하기된 바와 같이 연료봉조립체의 삽입을 원활하게 하도록 플레이(flare)(140) 를 포함한다.

내부안내슬리브(134) 의 각각의 외면에 인접해서 배치된 것은 그 위치에 따라 중성자흡수재료 또는 알루미늄으로 된 정방형시트(136) 이다.

장방형시트(136) 가 제 7도에서 도시된 바와 같이 축선방향으로 맞추어진 구멍(126) 의 또 하나의 열을 바로 향하는 위치 A에 있으면, 장방형 시트는 중성자흡수재료로 만든다.

그러나, 장방형시트(136) 가 축선방향으로 맞추어진 구멍(126) 의 또 하나의 열을 바로 향하지 않는, 예를들어 제 7도의 위치 B이면, 장방형시트는 중성자 해독 재료로 만들 필요가 없고 알루미늄, 강 또는 다른 구조지지재료로 만들수도 있다.

장방형시트가 중성자 해독 재료로 만들어진다면 재료는 붕산염 처리된 알루미늄이 바람직하다. 하지만, 중성자 해독 재료로는 카드뮴, 붕산염 처리된 스테인레스강, 붕산염 처리된 세라믹재료등과 같은 것도 사용될 수 있다.

이러한 4개의 장방형시트(136) 는 축선방향으로 맞추어진 구멍(126) 의 각각의 열에 삽입되어서 하나의 장방형시트(136) 는 각각의 내부안내슬리브(134) 의 각각의 외면과 각각의 판(124) 사이에 배치된다.

장방형 시트(136) 와 내부안내슬리브(134) 를 둘러싸는 것은 일련의 짧은 외부안내슬리브(138) 이다. 외부안내슬리브(136) 는 인접한 한쌍의 판(124) 사이에 노출된 내부안내슬리브(134)의 각각의 부위와 상응하는 장방형 시트(136)를 둘러싼다.

따라서, 외부안내슬리브(138) 는 인접한 한쌍의 판(124) 사이의 상이한 간격을 따르기 위하여 서로 다른 길이로 만들어질 수 있다.

각각의 외부안내슬리브(138) 의 단부는 제4A도에서 가장 잘 도시된 각각의 판(124) 의 표면에 대항하여 지지하도록 플레어(140) 를 포함한다.

상단 및 하단판(124) 너머로 돌출하는 각각의 내부안내슬리브(134) 의 단부는 외부안내슬리브(138)에 의해서 둘러싸여지지 않는다. 각각의 내부안내슬리브의 상단돌출단부는 바람직하게 강철로 만들어진 피니싱캡(142) 에 의해서 둘러싸여진다.

각각의 내부안내슬리브의 하단부는 제4A도에서 도시된 바와 같다.

제4A도에서 가장 잘 도시된 바와 같이 각각의 장방형시트(136) 의 하단부가 L자형 브래킷(148) 을 수용하기 위해서 장방형노치(146) 를 포함한다. 각각의 브래킷(148) 은 내부안내슬리브(134) 에 그리고 하단판(124) 에 고정되어 판(124) 에 대한 내부안내슬리브(134)와 장방형시트(136) 의 수직움직임을 방지한다. 브래킷(148) 은 용접, 나사 또는 다른 공지된 방식에 의해서 내부안내슬리브(134) 와 하단판(124) 에 고정된 수 있다. 상기된 바와 같이, 용접된 요소들은 서로 다른 재질을 가지고 있는 요소들에 대한 까다로움을 피하도록 동일한 재료로 만드는 것이 바람직하다.

내부안내슬리브(134) 는 스테인레스강으로 만드는 것이 바람직하기 때문에, 브래킷(148) 은 스테인레스강으로 만들어져 내부안내슬리브에 용접될 수 있고, 그리고 고강도 탄소강으로 만드는 것이 바람직한 하단판(124) 에 나사결합될 수 있다.

상기된 바와 같이, 바스켓 조립체(122) 는 파손된 연료봉조립체용 다스켓조립체(24)와 동일한 방식으로 캐니스터(22)내로 삽입된다. 일단 손상되지 않은 연료봉조립체용 바스켓 조립체(122) 가 캐니스터(22)내로 삽입되면, 손상되지 않은 연료봉조립체는 각각의 안내슬리브조립체(132) 내로 삽입되고, 캐니스터(22)는 상기된 바와 같이 밀봉되어 사이펀 처리된다.

상기된 바와 같이 "A"위치에서 중성자 해독층(장방형시트(136))을 포함하는안내슬리브조립체(132) 의 다층 구조는 임계수준으로 중성자가 증가하는 것의 위험에 대하여 추가적인 안전성을 제공한다. 따라서, 캐니스터(22)와 결합한 바스켓 조립체(122) 는 상기된 바와 같이 캐스크 내로 삽입될 수도 있고, 캐스크/ 캐니스터 결합체는 대중이 접근하기 쉬운 지역을 통하여 연료봉조립체를 운반하는데 사용될 수도 있다.

연료봉조립체 그리고 제어요소를 포함하는 연료봉조립체의 대비

당해 분야에서 잘 공지된 바와 같이, 연료만을 포함하는 연료봉조립체는 제어요소를 포함하는 연료봉조립체 보다 길이가 더 짧다. 본 발명에 따라, 캐니스터(22)와 바스켓조립체(122) 는 캐니스터(22)의 외부치수의 어떠한 변화 없이 양 유형의 연료봉조립체로 사용될 수도 있다.

상기된 바는 각각 제5A도와 제6A도에서 도시된 2개의 상이한 차폐플러그(76,68) 의 사용에 의해서 성취된다. 캐니스터(22)와 바스켓조립체(122) 가 연료만 포함하는 보다 짧은 연료봉조립체로 사용될 때 전체가 강철로된 차폐플러그(76)가 사용된다. 전체가 강철인 차폐플러그(76)는 납층을 더불어 포함하는 차폐플러그(68)보다 더 두껍다. 따라서, 보다 두꺼운 차폐플러그(76)는 캐니스터(22)에서 수직공간을 더 많이 차지하고 연료전용 연료봉조립체의 짧은 길이를 보상한다.

보다 두꺼운 차폐플러그(76)는 상기된 바와 같이 바람직하게 강철층(166, 118 및 120)만을 포함하는 제5B도에서 도시된 보다 두꺼운 하단리드(28)와 함께 사용된다.

모두 강철층으로 이루어진 두꺼운 하단리드(28)는 납층(110) 을 더불어 포함하는 제6B도에서 도시된 보다 얇은 하단리드(28)에 비하여 캐니스터(22)에서 수직공간을 더 많이 차지한다.

바스켓조립체(122) 가 제어요소를 포함하는 더 긴 연료봉조립체와 함께 사용될 때 보다 얇은 차폐플러그(68)가 사용되고 납층(70)을 포함한다. 납은 보다 우수한 차폐능력을 가지고 있어서 얇은 차폐플러그(68)가 모두 강철로 된 차폐플러그(76)에 비하여 두드러지게 더 얇지만 납이 없는 플러그와 동일한 차폐량을 제공한다.

납층(110)을 포함한 얇은 하단리드(28)는 바람직하게 얇은 차폐플러그(68)와 결합하여 사용된다.

보다 두꺼운 차폐플러그(76)를 사용하지 않고 스페이서가 각각의 안내슬리브조립체(132)내로 삽입될 수 있어 짧은 연료봉조립체를 보상한다.

또한, 이러한 스페이서는 동일한 바스켓조립체에서 긴 연료봉조립체와 짧은 연료봉조립체를 겸용하는데 사용될 수 있다. 최종적으로, 이러한 스페이서는 또한 상이한 길이의 파손된 연료봉조립체용 바스켓조립체(24)와 함께 사용될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예가 예시 및 설명되었지만 다양한 변경이 본 발명의 정신 및 범주로 부터 벗어나지 않으면서 행해질수 있음이 인정되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 핵분열 물질을 포함하는 구조적으로 손상된 핵연료조립체를 수용하고 핵연료조립체의 후속저장 및 운반을 위한 콘테이너에 있어서,

   (a)제 1 개방단부, 및 반대편의 제2 개방단부를 가지고 있으며 폐쇄부를 형성하고 있는 길다란 용기;

   (b)제1개방단부, 및 반대편의 제2개방단부를 가지고 있으며 내부폭치수가 상기 용기의 외부폭치수와 동일한 슬리브;

   (c)상기 용기의 제2 개방단부나 상기 슬리브의 제2 개방단부와 짝을 이루어 상기 슬리브나 상기 용기의 제2 개방단부를 폐쇄하는 커버; 및

   (d)상기 커버내에 구획형성되어 용기의 내부로부터 용기의 외부로의 유체연통상태인 경로를 형성하며 유체는 흐르도록 하는 반면 핵분열물질의 통과를 방지하도록 제한부를 포함하는 드레인 통로를 포함하고 있으며,

   상기 용기의 제1개방단부는 상기 슬리브의 제1개방단부로 끼워지고, 상기 슬리브의 제2 개방단부나 상기 용기의 제2 개방단부로 상기 구조적으로 손상된 핵연료 조립체를 수용하는 것을 특징으로 하는 콘테이너.
2. 제 1항에 있어서, 상기 콘테이너를 취급하는데 사용되는 연료취급공구를 수용하기 위해서 콘테이너의 외부 상에 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘테이너.
3. 제 2항에 있어서, 상기 돌출부는 연료취급공구가 커버만을 취급하는데 사용되고, 그리고 커버가 용기 상에서 정위치에 있을 때 전체 콘테이너를 취급하는데 사용될 수 있도록 커버 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 콘테이너.
4. 제 1항에 있어서, 상기 드레인통로는 상기 커버내에 구획형성된 적어도 하나의 구멍에 의해서 형성되며 이 구멍을 덮는 미세한 메시스크린을 가지는 것을 특징으로 하는 콘테이너.
5. 제 1항에 있어서, 콘테이너가 제1길이방향 단부와 제2길이방향 단부를 더 포함하고 있으며, 여기에서 콘테이너의 제1길이방향 단부에 적어도 하나의 드레인 통로가 구획형성되어, 길이방향축선이 수직으로 되는 상태로 콘테이너가 방향잡혀서 제1길이방향 단부가 제2길이방향 단부보다 아래에 있으면 콘테이너 내의 액체가 배출되게 되는 것을 특징으로 하는 콘테이너.
6. 핵분열 물질을 포함하는 구조적으로 손상된 핵연료조립체를 수용하고 핵연료조립체의 후속저장 및 운반을 하기 위한 캐니스터에 있어서,

   (a)(i) 구멍이 있는 복수의 판; 및

   (ii) 상기 구멍이 있는 복수의 판을 상호연결하여, 각각의 판에 있는 구멍을 축선방향으로 맞추어서 복수의 열로 만들은 상태에서 이격된 관계로 판을 유지하는구조상의 부재;

   를 포함하는 바스켓 조립체;

   (b) 한쪽 단부에서 개방된 폐쇄부를 형성하여 바스켓 조립체를 수용하여 둘러싸고 있고, 상기 바스켓 조립체가 셀 내에 맞추어져 각각의 열의 길이방향축선이 셀의 길이방향축선에 평행하게 되는 외부 셀;

   (c)(i) 구조적으로 손상된 핵연료 조립체를 수용하는 개방단부를 가지고 있는 폐쇄부를 형성하는 길다란 용기;

   (ii) 상기 용기의 개방단부와 짝을 이루어 결합하기에 적합하게 되어 용기의 개방단부를 폐쇄하는 커버; 및

   (iii) 상기 커버내에 구획형성되어 용기의 내부로부터 용기의 외부로의 유체 연통상태인 경로를 형성하며 유체는 흐르게 하는 반면 핵분열물질의 통과를 방지하도록 제한부를 포함하는 드레인 통로;

   를 각각 포함하고 있고, 손상된 핵연료 조립체를 각각 수용하고, 축선상으로 맞추어진 구멍의 각각의 열내로 각각 삽입되는 복수의 콘테이너; 및

   (d)셀의 개방단부와 짝을 이루어 결합하기에 적합하게 되어 셀의 개방단부를 폐쇄하는 리드;

   를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
7. 제 6항에 있어서, 상기 캐니스터에서 상기 콘테이너를 제거하고 삽입하기 위한 연료취급 공구를 수용하기 위해서 각각의 콘테이너의 외부 상에 돌출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
8. 제 7항에 있어서, 상기 돌출부는 연료취급 공구가 커버만을 취급하는데 사용되고, 그리고 커버가 용기 상에서 정위치에 있을 때 전체 콘테이너를 취급하는데 사용될 수 있도록 상기 커버 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
9. 제 6항에 있어서, 상기 드레인 통로는 각각의 콘테이너 내에 구획형성된 적어도 하나의 개구부에 의해서 형성되며 이 개구부를 덮는 미세한 메시스크린을 가지는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
10. 제 6항에 있어서, 각각의 콘테이너는 각각의 콘테이너의 개방단부와 마주하는 폐쇄단부를 더 포함하고 있으며, 폐쇄단부와 개방단부는 각각의 콘테이너가 삽입되는 열의 길이방향 축선과 일치하는 중심 축선을 따라 맞추어져 있으며, 각각의 콘테이너가 열로 삽입될 때 각각의 콘테이너의 개방단부가 캐니스터의 개방단부에 더 근접하며, 여기에서 각각의 콘테이너의 폐쇄 단부에 제1드레인 통로가 구획형성되어 있고, 각각의 콘테이너가 열로 삽입되어 각각의 콘테이너의 길이방향축선이 수직이 되고 폐쇄단부가 개방단부보다 높이에 있어서 보다 아래에 있도록 캐니스터가 방향 잡혀져 있을 때 각각의 콘테이너 내의 어떠한 액체도 배출되게 되는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
11. 제10항에 있어서, 각각의 콘테이너는 커버 내에 구획형성된 제 2드레인 통로를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 캐니스터.
12. 제 6항에 있어서, 각각의 콘테이너는 축선방향으로 맞추어진 구멍의 각각의 열로부터 제거 가능한 것을 특징으로 하는 캐니스터.