KR100395364B1 - 폐기핵연료를 이송하고 저장하기 위한 카스크 - Google Patents

폐기핵연료를 이송하고 저장하기 위한 카스크 Download PDF

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KR100395364B1
KR100395364B1 KR10-2002-7009769A KR20027009769A KR100395364B1 KR 100395364 B1 KR100395364 B1 KR 100395364B1 KR 20027009769 A KR20027009769 A KR 20027009769A KR 100395364 B1 KR100395364 B1 KR 100395364B1
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shell
cask
annular
container
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KR10-2002-7009769A
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존스카일비.
리너트로버트에이.
맥인니스이안디.
퀸로버트디.
시슬레스티븐이.
테뮤스찰스제이.
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트랜스뉴클리어 인코퍼레이티드
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/08—Shock-absorbers, e.g. impact buffers for containers

Abstract

본 발명은 폐기핵연료의 운송 및 단기간 저장을 위한 카스크(10)를 제공하는 것이다.
카스크(10)는 폐기핵연료를 수용하는 공동(40)을 구획형성하는 구조상의 쉘(14)을 포함하고있다. 이 쉘은 제1 금속으로 형성된 상부쉘부(16)와 제2 금속으로 형성된 하부쉘부(18)로 구성된다. 상부쉘부를 형성시키는데 이용된 제1 금속은 하부쉘부를 형성시키는데 이용된 제2 금속보다 높은 하중 지지 강도를 갖고 있다. 지지표면은 상부쉘부에 고정된 슬리브(32)내에 장착된 이축(30)에 의해 상부쉘부상에 구획형성된다.
이축(30)의 각각은 카스크의 승강을 가능하게 하도록 맞물림가능한 지지돌출부(160)를 형성하고 있어 카스크의 승강에 대한 인장응력과 전단응력이 이축에서 이축장착슬리브로, 그결과 구조상의 쉘의 상부쉘부로 전달된다. 카스크는 쉘의 하단부에 고정된 하단폐쇄판과 쉘의 상단부에 해제가능하게 고정가능한 상단부 폐쇄판을 더 포함하고 있다.
중성자 방사선 흡수차폐자켓(28)이 구조상의 쉘의 외부주위에 형성되어 있다.

Description

폐기핵연료를 이송하고 저장하기 위한 카스크{TRANSPORTATION AND STORAGE CASK FOR SPENT NUCLEAR FUELS}
본 발명은 폐기핵연료의 운반과 짧은 기간의 저장을 위해 사용되는 컨테이너에 관한 것이다.
발명의 배경
핵유틸리티 산업이 성숙됨에 따라, 폐기핵연료를 안전하게 담기위한 부가적인 저장공간의 필요성이 더욱 증가하게 되었다. 폐기핵연료의 저장을 위해 최근에 개발된 하나의 방법은 담겨진 폐기연료가 한정된 기간동안 저장되어 모니터되는 차폐된 벙커에 의해 수평저장모드율에 건조저장하는 것이다.
폐기핵연료봉의 수평모드율 건조저장을 위한 하나의 종래방법이 피처등에 의한 미합중국 특허 제 4,780,269호에 개시되어 있다.
폐기핵연료의 건조저장을 위한 기본적인 조치는 건조차폐캐니스터를 차폐운송카스크 안으로 위치시키는 것이다. 캐니스터와 카스크는 탈이온화된 물로 채워져서 폐기핵연료를 담고있는 풀(pool)안으로 하향한다. 그다음 폐기연료조립체가 캐니스터안으로 위치되고 차폐단부플러그가 캐니스터를 폐쇄하도록 위치된다.
그다음 이 캐니스터와 카스크는 풀에서 제거되고 드레인되어 건조된다.
카스크의 외부는 오염이 제거되고 폐쇄판으로 카스크를 폐쇄시킨다.
폐쇄된 운반 카스크는 운반 트레일러상으로 위치되고 고정장치에 의해 고정된다.
운반 트레일러는 수평건조저장모드율로 카스크를 운반한다.
이 카스크는 개방되어 건조저장모드율의 입구와 도킹된다.
그후 캐니스터는 건조저장모드율을 통하여 입구와 마주하는 단부로부터 입구를 통하여 개방 카스크 안으로 램을 통과시킴으로써 카스크로부터 모드율안으로 운반된다.
그후 이 캐니스터는 파지되어 건조저장모드율안으로 잡아당겨지고 그후 입구와 접근포트가 밀봉된다.
이 공정의 중요한 태양은 원래의 풀저장소에서 최종건조수평저장소로 캐니스터내의 폐기핵연료의 운반과 안전한 수용이다. 운반 카스크는 캐니스터 운반과 운송시 인원의 방사선 감염을 최소화하기 위한 생물학적 차폐를 제공하고 그 내에 있는 건조차폐캐니스터를 물리적으로 보호하도록 적당한 구조강도와 차폐물로 구조되어야 한다.
캐니스터 이송과 운송시, 카스크는 운송 트레일러로부터 카스크의 우연한 낙하 또는 폭풍이나 어떤 다른 자연재앙에 의해 발생할 수 있는 예지가능한 충격에 저항할 수 있어야 한다. 미합중국에서, 운송 카스크에 대한 연방규제가 부칙 G를 포함하는 10 C.F.R. 72 뿐만아니라 10 C.F.R. 71과 10 C.F.R. 50에 나타나 있다.
특히, 카스크는 구조적인 피로없이 항복하지 않는 편평수평표면상으로 30°의 낙하로 인한충격에 저항할 수 있어야 한다.
구조적으로 손상되어도 카스크로부터 내용물의 어떠한 누출도 허용되지 않는다.
그러므로, 높은 구조적 일체성을 갖춘 카스크를 설계하는 것은 중요하다.
동시에, 주어진 시간에 카스크내에 운송될 수 있는 폐기연료의 양을 최대화하고 카스크의 구조비용을 최소화하는 것은 바람직하다.
강도를 고려하여 금속과 다른 재료의 두꺼운 부위로부터 카스크를 구조한다면 카스크내에서 운송될 수 있는 폐기연료의 양은 줄어들게 된다.
카스크의 외부 규격은 선적되는 카스크의 전중량의 규제 그리고 터널, 다리, 고가도로 등을 통하여 카스크를 운반하는데 필요되는 공차에 의해 제한을 받는다.
일반적으로, 종래의 카스크는 부식방지를 위해 304 스테인레스 스틸과 같은 연마된 스테인레스 스틸로 흔히 구조된다.
그러나 스테인레스 스틸은 강도에 제한을 받고 큰 응력에 파괴될 수도 있다.
이러한 잠재적인 문제점을 극복하기 위해서, 종래의 카스크는 두꺼운 금속부로 구조되고 거싯판이나 다른 보강부재로 보강되어야 한다. 또한, 운송시 힘을 받는 카스크상의 부위가 카스크 구조물에 용접된 부가적인 금속판으로 보강되어야 한다.
예를들면, 종래의 카스크는 직경상으로 마주하는 위치에서 카스크의 원통형 구조의 쉘에 직접 용접되거나 볼트체결되는 원통형 이축으로 외장된다. 이들 이축은 후크에 의해 파지되고, 운송시 카스크를 들어올리는 동안 피벗지점으로서 작용한다.
사용시 이축으로부터 카스크 구조물에 전달된 응력으로 인하여, 쉘은 이축을 에워싸는 부위에서 부가적인 금속판을 용접함으로써 보강된다.
이축 자체는 쉘에 직접 용접되거나 볼트체결됨으로써 카스크의 구조적인 쉘에 종래식으로 영구고정된다. 용접인 경우에 용접이음부는 카스크의 승강시 실제 응력을 받는다.
이축을 적소에 볼트체결한 경우에는, 볼트가 카스크의 승강시 극한전단응력과 인장응력을 받는다. 또한, 이축은 이러한 하중에 견디기 위해 상당히 강화될 필요가 있어 카스크의 무게와 전체의 규격이 증가하게 되며 폐기연료수용용량을 줄이고, 제조비용을 증가시킨다.
탄성중합체 (예를들면 O-링)시일이나 금속시일과 같은 밀봉된 이음부가 이용될 때, 구조상의 쉘을 형성하는데 사용되는 베이스 금속은 밀봉표면을 형성하도록 종래식으로 가공된다. 그결과, 예를들면, 304 스테인레스 스틸이 쉘을 구조하는데 이용되면, 쉘상의 환형표면은 밀봉표면을 형성하도록 가공되고 연마된다.
대부분의 조건에 적절하게 기능을 하지만, 힘이 밀봉부위상에 집중하게 하는 카스크의 우연적인 비스듬한 낙하에 의한 밀봉부위로의 극한 충격은 금속밀봉표면의 영속변형과 이에따른 누출잠재성을 초래할 수 있다.
본 발명은 폐기핵연료의 운송과 단기간 저장을 위한 카스크로서 사용되는 것으로 디자인된 컨테이너를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 태양은 컨테이너가 폐기핵연료를 수용하는 공동을 구획형성하는 구조상의 쉘과 그 공동으로 개방되는 제1 및 제2 단부구멍으로 형성된다는 것이다.
쉘은 제1 재료로 형성된 제1 단부와 제2 재료로 형성된 제2 단부를 가지고 있다.
제1 단부는 구조상의 쉘을 형성하도록 제2 단부에 이음된다. 지지 표면은 쉘의 제1 단부상에 구획형성되고 컨테이너의 승강을 가능하게 하도록 맞물림가능하다.
쉘의 제1 단부는 제2 재료보다 높은 하중에 견디는 강도를 가진 제1 재료로부터 구조되어 승강에 의한 응력을 견디도록 한다.
컨테이너는 제1 단부구멍을 밀봉시키도록 쉘의 제1 단부에 고정가능한 제1 폐쇄부와 제2 단부구멍을 밀봉시키도록 쉘의 제2 단부에 고정가능한 제2 폐쇄부를 또한 포함한다.
컨테이너는 감마 방사선과 중성자 방사선 흡수재를 포함할 수 있는 방사선 흡수차폐층을 또한 갖고 있다.
그결과, 컨테이너는 예를들면 제1 단부와 같이 가장 큰 응력을 받는 컨테이너의 일부 부위가 고강도 금속합금과 같은 강력한 재질로 구조되도록 구조된다.
그러나, 높은 응력에 노출되지 않는 카스크의 일부분은 일부분상에 부과되는 낮은 하중에 적합한 강도를 가진 저렴한 비용의 재료로 제조된다.
본 발명의 또다른 태양은 카스크가 폐기핵연료를 수용하는 공동과 제1 및 제2 단부를 구획형성하는 관형 내부쉘을 포함하고 있다는 것이다. 제1 및 제2 단부를 가진 관형 외부쉘은 그 사이에서 환형공간을 구획형성하도록 내부쉘 위에서 동축으로 조립되어 있다.
방사선 흡수재가 환형공간을 채운다.
중앙구멍과 제1 환형밀봉표면을 구획형성하는 환형부재는 내부쉘과 외부쉘과의 기밀한 이음부를 만들도록 그 둘레주위에서 내부쉘과 외부쉘의 제1 단부들에 고정된다.
제1 폐쇄판은 환형부재에 의해 구획형성된 제1 환형밀봉표면에 상응하는 제2 환형밀봉표면을 구획형성하고 환형부재에 해제가능하게 고정되어 있다.
시일이 제1 폐쇄판의 제2 환형밀봉표면과 환형부재의 제1 환형밀봉표면사이에 위치되어 제1 폐쇄판과 환형부재 사이의 기밀한 밀봉을 만든다.
카스크는 그 둘레에 접근하여 내부쉘의 제2 단부에 고정된 제2 폐쇄판을 또한 포함하고 있어 내부쉘과의 기밀한 이음부를 만든다.
본 발명의 또다른 태양은 카스크가 폐기핵연료를 수용하는 공동과 제1 및 제2 단부구멍을 구획형성하는 구조상의 쉘을 포함하고 있다는 것이다.
제1 폐쇄부는 쉘에 고정가능하여 제1 단부구멍을 밀봉한다.
제2 폐쇄부는 쉘에 고정가능하여 제2 단부구멍을 밀봉한다.
방사선 흡수차폐층은 쉘에 고정된다. 바람직하게 관형 슬리브와 같이 만들어진 제1 및 제2쌍의 이축장착구조물들은 구조상의 쉘에 형성된 구멍내에 마주하는 배치로 고정된다.
각각 베이스와 지지표면을 구획형성하는 제1 및 제2 이축이 포함되어 있다.
각각의 이축의 베이스는 이축장착구조물들중 상응하는 하나에 해제가능하게 고정되어, 이에의해 제1 이축의 지지표면이 컨테이너를 승강시키기 위해 파지될 수 있다.
제2 이축은 카스크를 수송기로부터 내리고 싣기 위한 회전과 지지 지점을 제공하는데 이용된다.
바람직한 실시예에서, 이축장착구조물은 카스크의 구조상의 쉘에 용접된 환형슬리브와 같이 만들어지고, 이 슬리브내에 이축의 베이스가 수용된다.
이러한 구조로 인하여, 이축을 장착구조물에 고정하는데 이용되는 볼트와 같은 고정구는 인장과 전단부하에 실제로 격리되어 있다.
본 발명의 또다른 태양은, 제1 이축이 장착되는 외부쉘의 부분을 형성시키는데 사용되는 고강도 재료로 이축장착구조물이 바람직하게 형성되고 이에의해 부가적인 판보강의 필요성이 없이 강력한 이축장착을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또다른 태양은, 개량된 밀봉이음부가 카스크에 포함된다는 것이다.
카스크의 밀봉표면은 경화된 금속용접층을 이용하여 형성되고, 이에의해 카스크의 충격시 영구변형을 쉽게 받지않는 밀봉표면을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 카스크상에 있는 폐쇄판의 밀봉표면은 시일을 수용하기 위해 반쪽열장이음된 단면을 형성하도록 형성된 홈을 포함하고 있다.
이것은 이음부에 있는 금속이나 탄성중합체 시일의 이용을 가능하게 하고 카스크를 수평이나 수직으로 배치하는 상태에서 이음부의 조립을 가능하게 한다.
본 발명의 또다른 태양은, 카스크가 폐기핵연료를 수용하는 공동과 제1 및 제2 개방단부를 구획형성하는 관형 구조상의 쉘을 포함하고 있다는 것이다.
제1 폐쇄판은 쉘의 제1 개방단부에 해제가능하게 고정되어, 이에의해 쉘에 고정될 때 쉘의 제1 개방단부가 밀봉되고, 쉘로부터 해제될 때, 제1 개방단부를 통하여 공동안으로 폐기핵연료의 투입 및 꺼냄이 허용된다. 제2 폐쇄판이 쉘의 제2 개방단부에 고정되어 이 단부를 밀봉한다. 제2 폐쇄판이 중앙접근구멍을 구획형성한다.
접근커버판이 중앙접근구멍을 밀봉하도록 제2 폐쇄판에 해제가능하게 고정된다.
제2 폐쇄판으로부터 해제될 때, 쉘의 제1 개방단부를 통하여 폐기핵연료의 꺼냄을 용이하게 하도록 접근구멍을 통하여 쉘의 공동안으로의 램의 유입이 허용된다.
방사선 흡수재료로 채워진 차폐 플러그는 단기간 저장과 운송시 카스크에 형성되어 있는 중앙접근구멍과 이축장착구조물을 덮도록 제공된다.
또다른 태양에 있어서, 본 발명은 핵폐기연료운송카스크와 보호용기를 운송하기 위한 미끄럼 막이장치에 관한 것이다.
이 미끄럼막이장치는 중성자 방사선 차폐재료주위에서 카스크를 지지한다.
이 미끄럼막이장치는 카스크의 길이방향 축선에 평행한 복수의 길이방향 핀(fin)에 의해 연결된 카스크의 길이방향 축선에 수직인 평면들에 놓여진 평행하게 이격된 복수의 판을 각각 포함하고 있는 지지부재와 유지부재를 포함하고 있다.
길이방향 핀은 중성자 방사선 차폐재료와 결합된 구조상의 요소와 짝을 이루도록 위치결정되어 부하를 카스크로부터 미끄럼막이장치로 전달한다.
그결과, 본 발명은 구조하는데 비용이 덜 들면서도 충격시 향상된 안전성을 제공하는 카스크를 제공하는 것이다. 운송시 방사선에 작업자가 노출되는 정도가 또한 감소된다.
본 발명과 이에 대한 장점은 첨부된 도면과 연관하여 보면 다음의 설명으로부터 보다 더 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명을 따라 구조된 카스크의 사시도이며, 카스크의 일부가 절결되어 카스크내에 설치된 폐기핵연료를 보호하기 위한 건조차폐캐니스터를 도시하고 있고 고정구멍용 차폐플러그가 카스크로부터 분해되어 도시되어 있는 사시도,
도 2는 제 1도의 카스크의 단면도이며, 내부건조차폐캐니스터를 배제하고 제 1도에 있는 선(2-2)에 의해 지시된 바와 같이 카스크의 길이방향 축선을 교차하는 평면을 따라 취한 것이며, 접근구멍 폐쇄판과 상단부 폐쇄판이 카스크로부터 분해되어 도시되어 있는 단면도,
도 3a는 제 2도의 카스크 몸체의 서로 짝이되는 상단부와 상단부 폐쇄판에 대하여 제 2도에서와 같은 평면을 따라 취한 상세단면도,
도 3b는 제3a도에 도시된 상단부 폐쇄판 밀봉표면에 대한 상세단면도,
도 4는 용접된 바닥판 폐쇄부와 조립된 접근구멍 폐쇄판에 대하여 제 2도에서와 같은 평면을 따라 취한 상세단면도,
도 5a는 바닥폐쇄판의 짝을 이룬 표면들로부터 분해된 램폐쇄판에 대하여 제 2도에서와 같은 평면을 따라 취한 상세단면도,
도 5b는 제5a도에 도시된 바와 같은, 램폐쇄판 밀봉부위에 대한 상세단면도,
도 6은 카스크의 상단부를 예시하기 위한 제 1도의 카스크에 대한 단면도이고, 중성자 차폐자켓과 카스크 몸체의 내부 구조를 도시하기 위하여 카스크의 길이방향 축선에 직각으로 방향잡힌 평면을 따라 취한 부분단면도이다.
도 7은 제 1도의 카스크의 전단구멍구조물에 대하여 제 2도에와 같은 평면을 따라 취한 상세단면도,
도 8은 제 1도의 카스크의 전단구멍구조물에 대하여 카스크의 길이방향 축선에 직각으로 방향잡힌 평면을 따라 취한 상세단면도,
도 9는 제 1도의 카스크의 상부이축과 이축장착슬리브에 대하여, 카스크의 길이방향축선에 직각으로 방향잡히고 상단이축의 중심축선과 맞추어진 평면을 따라 취한 상세분해도,
도 10은 제 1도의 카스크의 하부이축과 이축장착슬리브에 대하여, 카스크의 길이방향축선에 직각으로 방향잡히고 하단이축의 중심축선과 맞추어진 평면을 따라 취한 상세분해도,
도 11a는 차폐플러그가 이축장착슬리브와 접근구멍포트를 덮도록 설치된 상태에서 그리고 전단구멍구조물이 구멍차폐플러그의 배치를 예시하기 위해 단면으로 도시된 상태에서, 카스크의 긴 쪽을 예시하는 제 1도의 카스크에 대한 입면도,
도 11b는 접근구멍 차폐플러그 조립체에 대하여, 카스크의 길이방향 축선과 맞추어진 평면을 따라 취해진 부분단면으로 도시된 상세측면도,
도 12는 충격 리미터에 의해 보호되고 본 발명에 따라 형성된 미끄럼막이장치에 의해 지지되어 통상의 트레일러상에 유지되어 있는 운송 카스크에 대한 도면,
도 13은 제12도에 있는 미끄럼막이 장치에 대한 사시도,
도 14도 제12도에 있는 미끄럼막이 장치에 대한 정면도.
바람직한 실시예의 상세한 설명
폐기핵연료의 단기간 저장과 운송을 위한 카스크(10)의 바람직한 실시예가 제 1도에 도시되어 있다. 카스크(10)는 상부쉘부(16)와 하부쉘부(18)를 갖는 관형 구조의 쉘(14)로부터 구조된 몸체(12)를 포함한다. 하부쉘부(18)는 접근커버판(24)과 밀봉된 중앙접근구멍(22)을 가지고 있는 하단폐쇄판(20)에 의해 밀봉된다.
상부쉘부(16)는 상단 폐쇄판(26)과 밀봉된다.
구조상의 쉘(14)의 외부는 중성자 흡수차폐자켓(28)으로 차폐된다.
2 개의 직경상으로 마주하는 상부이축(30)(단지 하나만 도시됨)은 상부이축장착슬리브(32)내에서 상부쉘부(16)의 외부에 고정된다. 2개의 하부이축(34)은 하부이축장착슬리브(36)내에서 하부쉘부(18)에 직경상으로 마주하여 고정되어 있다.
설명상에서 카스크(10)의 단부와 그리고 하단폐쇄판(20)에 가장 근접한 카스크(10)의 단부와 구성요소에 "하단" 과 "하부" 가 언급되고 "상단"과 "상부" 는 상단 폐쇄판(26)에 근접한 마주하는 단부를 언급한다. 폐기핵연료용 건조저장캐니스터(38)는 카스크(10)의 내부공동(40)내에 설치되는 것으로 도시되어 있다. 건조저장캐니스터(38)의 구조는 "폐기핵연료의 저장과 운반을 위한 컨테이너" 라고 제목이 붙고, 알. 에이. 레너트, 알. 디. 퀸, 에스. 이. 시슬리, 및 비. 디. 토마스가 발명자인, 1993년 10월 8일 출원된 미합중국 특허출원서에 완전히 설명되어 있고 이 개시내용이 참조로 여기에 개재될 것이다.
복수의 러그(42)는 구조상의 쉘(14)에 고정되고 차폐자켓(28)의 하부 및 상부 (도시되지 않음)단부상에서 카스크(10)의 원주상 주위의 차폐자켓(28)의 환형단부에 고정된다.
러그(42)의 목적은 운송시 충격 리미터와의 카스크(10)의 맞물림을 가능하게 하는 것이다. 카스크(10)를 운송하는데 이용하기에 적합한 충격 리미터와 운송미끄럼막이 장치는 "폐기핵연료 운송카스크용 충격 리미터" 로 제목이 붙고, 알. 에이. 존슨, 아이. 디. 맥이네스, 알. 디. 퀸, 및 씨. 제이. 테머스가 발명자인, 1993년 10월 8일 출원된 미합중국 특허출원서에 완전히 개시되어 있고 이 개시내용이 여기에 참조로 개재될 것이다.
제 2도를 참조하여, 몸체(12)의 구조가 설명될 것이다.
몸체(12)는 전체가 원통형 구성을 갖고 있고 구조상의 쉘(14)을 포함하고 있다.
구조상의 쉘(14)은 관형 구성을 갖고 있고 하기되는 바와 같이 몸체(12)의 다른 환형구성요소의 중심 길이방향 축선과 맞추어진 중심 길이방향 축선(44)들을구획형성하고 있다.
구조상의 쉘(14)의 하부쉘부(18)는 원주상 하단엣지(46)와 원주상 상단엣지(48)를 구획형성하는 관형 구성을 또한 갖고 있다.
하부쉘부(18)의 길이는 구조상 쉘(14)의 길이에 2/3이다. 상부쉘부(16)는 나머지 1/3의 길이로 뻗어있으며, 원주상 하부엣지(50)와 원주상 상단 엣지(52)를 구획형성하고 있다.
하부쉘부(18)의 상단엣지(48)는 맞닿음하여 상부쉘부(16)의 하부엣지(50)에 구조상의 쉘(14)의 전 원주상 주위의 완전관통용접을 사용하여 용접되어 있다.
상·하부쉘부(16, 18)각각은 길이방향 축선(44)과 맞추어진 중심축선을 갖고 있고 바른 원통형 형상을 구획형성하고 있다.
하부쉘부(18)는 강성재질로 형성되어 있고 바람직하게 내식성 금속이며 가장 바람직하게 ASME SA-240 형의 304 오스테나이트계 스테인레스 스틸과 같은 스테인레스 스틸로 형성된다. 그러나 상부쉘부(16)는 바람직하게 높은 부하 지지강도를 가지며 또한 바람직하게 ASME SA-240 형의 XM-19 고합금 스테인레스 스틸과 같은 스테인레스 스틸을 갖는 재료로 형성된다.
XM 19 스테인레스 스틸은 오스테나이트계이지만 304 타입의 대략 2배 강도를 가지고 있다.
제 1도에 도시된 바와 같이, 상부이축(30)은 상부쉘부(16)에 고정되어 있다.
상부이축(30)은 카스크(10)가 비어 있을 때나 완전히 캐니스터(38)로 채워졌을 때나 상관없이 카스크(10)를 승강시키는데 이용되도록 의도된 것이다.
그결과, 사용중에 상부이축(30)은 상부쉘부(16)에 전단 및 인장하중을 전달한다.
하부쉘부(18)는 순차적으로 하기되는 바와 같이 운송시 카스크(10)를 직립시켜 안정화시키는데 사용되는 하부이축(34)을 지지하므로, 보다 낮은 하중을 받는다.
XM-19 타입의 스테인레스 스틸이 304 스테인레스 스틸보다 비싸기 때문에, 제조비용은 카스크(10)의 하중지지부에 대하여 XM-19를 사용함으로써 감소된다.
구조상의 쉘(14)의 양부분은 롤링된 판으로부터 형성되어 용접될 수 있다.
제 2도를 참조하면, 구조상의 쉘(14)내에 동축으로 설치되어 있는 것은 내부쉘(54)이고 이 쉘은 304 스테인레스 스틸 또는 다른 적합한 내식성의 구조상의 재료로 또한 형성될 수 있다. 내부쉘(54)은 구조상의 쉘(14)의 내부보다 외경에서 약간 작고 이들 사이에서 환형공간을 형성하고 있다.
환형공간은 ASTM B-29 납화물과 같은 감마 방사선 흡수재료(56)로 채워진다.
구조상의 쉘(14)과 내부 쉘(54)뿐만아니라 하단폐쇄판(20)과 상단 폐쇄판(26)에 포함된 스틸은 또한 감마 방사선을 흡수하는 작용을 한다.
차폐자켓(28)은 관형 구조를 갖고 있고 구조상의 쉘(14)의 길이의 대부분에 걸쳐 설치되어 에워싸고 있다. 차폐자켓(28)은 관형 외판(58)으로 형성된다.
외판(58)의 내경은 쉘(14)의 외경보다 커서, 중성자 방사선 흡수차폐재료(60)로 채워진 환형공간을 구획형성하고 있다.
하나의 적합한 중성자 방사선 흡수차폐재료(60)는 시멘타이트식 주조가능형중성자 흡수재료와 같은 수소성분을 함유한 고체 중성자 흡수재료이다.
차폐자켓(28)의 상·하단부는 상·하부 환형지지링(62, 63)각각에 의해 폐쇄되어 외판(58)의 엣지와 구조상의 쉘(14)의 외부에 용접된다. 하부환형지지링(63)은 차폐자켓(28)의 과도한 가압을 방지하는 스테인레스 스틸 파열 디스크를 포함하고 있다.
한쌍의 길다란 레일(64)은 용접 또는 다른 수단에 의해서 몸체(12)의 내부쉘(54)의 내부에 고정된다. 레일(64)은 카스크(10)의 중심 길이방향 축선(44)에 평행하게 방향잡혀 내부쉘(54)의 길이로 뻗어있다.
제 6도에 또한 도시된 각각의 레일(64)은 편평쉬트의 스트립으로부터 형성된다. 레일(64)은 내부쉘(54)의 동일한 방사상의 사분면내에 서로로부터 방사상으로 이격되어 있다.
레일(64)은 카스크(10)가 수평으로 놓이게 되면 트레일러 또는 다른 지지표면상에 놓인 카스크 몸체(12)의 측상에 위치된다.
각각의 레일(64)은 카스크(10)로부터 캐니스터(38)의 제거 또는 설치시 캐니스터가 미끄럼하도록 매끈한 저마찰표면을 제공하는 경화된 스테인레스 스틸과 같은 내부쉘(54)을 구조하는데 사용되는 재료보다 강성인 재료로 형성된다. 적합한 재료는 니트로 60, 냉강판, ASTM A-240, 그레이드 UN5, 521800, RC29.35 스테인레스 스틸이다.
하부쉘부(18)의 하단엣지(46)와 내부쉘(54)의 하단엣지는 하단폐쇄판(20)에 각각 용접되어 있어, 차후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 몸체(12)의 바닥단부를 밀봉한다.
상부쉘부(16)의 상단 엣지(52)와 내부쉘(54)의 상단 엣지는 환형밀봉링(66)에 각각 용접된다. 상단폐쇄판(26)은 몸체(12)의 상단부를 선택적으로 폐쇄하도록 환형밀봉링(66)에 고정될 수 있다.
환형밀봉링(66)의 구조를 설명하기 위해 제 2도 및 제3a도가 참조될 것이다.
밀봉링(66)은 장방형 단면을 가진 본체를 갖는다. 환형하부플랜지(70)는 링(66)의 내부엣지에 인접한 몸체부(68)의 하부표면으로부터 하향으로 뻗어있다.
하부플랜지(70)는 내부쉘(54)의 내경과 동등한 내경을 갖고있다.
상부쉘부(16)의 상단엣지(52)는 환형밀봉링(66)의 본체(68)에 용접되는 한편, 하부 플랜지(70)의 하부엣지는 내부쉘(54)의 상단엣지에 용접된다.
용접부 양자는 환형밀봉링(66)의 전 원주상 주위에 뻗어있는 완전관통용접부이다.
몸체부(68)의 상부표면은 환형맞닿음표면(74)을 구획형성한다. 환형상단플랜지(76)는 환형밀봉링(66)의 외부둘레를 따라 맞닿음표면(74)으로부터 상향으로 돌출하고 있다.
경화된 밀봉표면은 경화된 환형금속인레이(78)에 의해 맞닿음표면(74)상에 형성된다.
인레이(78)는 환형밀봉링(66)의 베이스 금속상에 경화금속의 용접 오우버레이부에 의해 바람직하게 형성된다. 환형밀봉링(66)은 304 스테인레스 스틸을 단조하여 가공된 링으로 형성된다. 인레이(78)는 환형밀봉링(66)의 몸체부(68)의 안쪽상부 코너를 감싸고 있어, 몸체부(68)의 내경의 상부와 맞닿음 표면(74)의 내부 양자상에 경화연마된 표면을 제공한다. 인레이(78)에 의해 제공된 경화표면은 카스크(10)의 이음부의 충격시 영구변형에 상당히 높게 저항한다.
제 2도 및 제3a도를 참조하면, 상단 폐쇄판(26)은 고형 디스크로서 구성된다.
상단부판(26)은 환형밀봉표면(80)을 구획형성하는 하단부측내의 둘레부 주위에 형성된 환형오목부를 가지고 있다.
환형밀봉표면(80)은 환형밀봉링(66)의 맞닿음표면(74)에 규격상에서 상응한다.
제3a도에 도시된 바와 같이, 상단 폐쇄판(26)은 환형밀봉링(66)의 환형상부플랜지(76)내에 상단 폐쇄판(26)을 미끄럼운동시킴으로써 몸체상에 설치된다.
이렇게 설치되면, 상단부 폐쇄판(26)의 밀봉표면(80)은 환형밀봉링(76)의 맞닿음표면(74)을맞닿음한다. 상단 폐쇄판(26)의 하단측의 매끈한 중앙부(82)는 환형밀봉링(66)의 몸체부(68)의 내경부내에 수용된다.
인레이(78)는 환형밀봉링(66)에 밀봉표면을 제공한다. 2개의 환형홈(84)은 인레이(78)위에 놓인 상단 폐쇄판(26)의 밀봉표면(80)의 일부에 형성된다.
제3a도에 도시된 바와 같이, 시일(86)은 각각의 홈(84)내에 수용된다.
시일은 변형가능한 금속시일이나 탄성중합체시일, 예를들면 O-링이 될 수 있고 또는 다르게 구조된 탄성중합체 시일이 될 수 있다.
시일(86)은 상단부 폐쇄판(26)과 환형밀봉링(66)사이에 형성되어 홈(84)내에유지된다.
제3b도를 참조하면, 각각의 홈(84)은 하단표면(88), 제1 직교측 표면(90)및 안쪽으로 각이진 제2 측표면(92)을 가진 반쪽열장이음단면을 구획형성한다.
홈(84)의 반쪽열장이음구성은 몸체(12)가 수평으로나 수직으로 위치되고 상단 폐쇄판(26)이 제거될 때 시일(86)이 홈(84)내에 유지되도록 한다.
환형밀봉링(68)과 내부쉘(54)사이의 용접부는 기밀적이다.
환형밀봉링(68)과 상부쉘부(16)사이의 용접부는 또한 기밀적일 것이라고 믿어지지만 그 특성이 테스트되지 않았다. 유사하게, 밀봉표면(80), 맞닿음표면(74), 및 시일(86)에 의해 형성된 밀봉이음부는 또한 기밀적이다.
상단 폐쇄판(26)은 상단부 폐쇄판(26)의 둘레부에 대하여 일정하게 이격된 간격으로 형성된 오목구멍(96)을 통하여 환형밀봉링(66)의 맞닿음표면(74)에 형성되어 상응하게 위치된 나사산이 있는 통로(98)안으로 복수의 볼트(94)를 설치함으로써 환형밀봉링(66)에 선택적으로 고정된다. 드레인 구멍 (도시되지 않음)은 각각 나사산이 있는 통로(98)의 베이스에 제공된다. 제 6도를 참조하면, 2개의 모니터 포트(100)는 상부 폐쇄판에 형성되고 플러그(102)에 의해 선택적으로 밀봉된다.
하단폐쇄판(20)과 구조상의 쉘(14)과 내부쉘(54)과의 사이에 형성된 기밀이음부들을 설명하기 위해 제 2도 및 제 4도가 참조된다.
하단쉘(20)은 고형 디스크로서 또한 구조되어 있다.
환형플랜지(104)는 상단부 폐쇄판(20)의 외부둘레로부터 방사상 안쪽으로 이격된 위치에서 하단폐쇄판(20)의 상단 (즉 내부)표면으로부터 상향으로 돌출해 있다.
하단폐쇄판(20)이 몸체(12)의 하단부 위에 위치되면, 플랜지(104)의 상부엣지는 내부쉘(54)의 하부엣지와 맞닿음한다. 플랜지(104)의 상부엣지는 내부쉘(54)의 하부엣지에 용접된다. 하부쉘부(18)의 하단엣지(46)는 하단폐쇄판(20)에 용접된다.
용접부들 양자는 하단폐쇄판(20)의 전 원주상 주위에 형성된 완전관통용접부이고, 내부쉘(54)과 플랜지(104)사이의 용접부는 기밀하다. 하부쉘부(18)와 플랜지(104)사이의 용접부는 또한 기밀한 것으로 믿어지지만 그 특성에 대해 테스트된 것은 없다.
드레인 포트(106)는 판의 상단 (내부)표면으로부터 판의 외부 원주상면으로 하단폐쇄판(20)을 통하여 형성되어 있고 나사산이 나있는 플러그(110)에 의해 덮혀진 나사산이 나있는 볼트(108)로 밀봉된다. 나사산이 나있는 볼트(108)와 나사산이 나있는 플러그(110)각각은 누출을 방지하는 시일 (도시되지 않음)을 포함하고 있다.
포트(106)는 카스크(10)의 내부공동(40)으로부터 액체의 드레인을 허용한다.
이 드레인 포트(106)는 임의방향으로 카스크의 하단부상에 위치될 수 있다.
제 2도 및 제5a도를 참조하면, 중앙접근구멍(22)은 하단폐쇄판(20)을 통하여 중앙에 형성된다. 환형오목부(112)는 하단폐쇄판(20)의 하단 (즉 외부)측면에 형성되어 중앙접근구멍(22)의 하단부의 직경을 효과적으로 크게한다.
오목부(112)는 환형맞닿음표면(114)을 구획형성한다. 인코넬과 같은 경화금속의 용접오우버레이부에 의해 형성될 수 있는 경화된 인레이(116)는 접근구멍(22)에 인접하는 맞닿음표면(114)의 맨 안쪽부 주위에 각이지게 형성되어 있다.
인레이(116)는 밀봉표면을 구획형성하도록 연마되어 있다.
접근커버판(24)은 오목부(112)내에 수용되는 크기로 된 외경을 지닌 고형디스크로서 구성된다. 환형오목부는 밀봉표면(118)을 구획형성하도록 판의 둘레 주위의 접근커버판(24)의 상단 (내부)측면에 형성된다.
매끈한 중앙부(120)는 밀봉표면(118)에 의해 경계가 나있다.
접근커버판(24)이 하단폐쇄판(20)에 조립되면, 접근커버판(24)은 하단폐쇄판(20)의 오목부(112)내에 수용되면서, 접근판(24)의 중앙부(120)가 중앙접근구멍(22)내에 수용된다.
밀봉표면(118)은 이와 같이 설치된 구조에서 인레이(116)상에 놓여있다.
제5a도 및 제5b도를 참조하면, 상단 폐쇄판(26)에 있는 상기된 홈(84)과 유사하게 구성된 2개의 반쪽열장이음환형홈(122)이 밀봉표면(118)에 형성된다.
또한, 시일 (도시되지 않음)이 홈(122)내에 수용되고 램폐쇄판(24)과 하단폐쇄판(20)사이의 기밀한 밀봉을 형성하도록 밀봉표면(118)과 인레이(116)사이에서 가압된다.
램폐쇄판(24)은 접근커버판(24)의 둘레 주위에서 이격된 간격으로 형성된 오목구멍(126)을 통하여 삽입된 복수의 볼트(124)에 의해 정위치에 유지되고 하단폐쇄판(20)의 맞닿음표면(114)에서 상응하는 위치에 형성된 나사산이 있는 통로(128)내에 수용된다.
하단폐쇄판(20)은 304 스테인레스 스틸을 단조하는 단조기계로부터 바람직하게 형성된다.
램폐쇄판은 XM-19 스테인레스 스틸과 같은 보다 강한 재료로 바람직하게 형성된다.
제 6도를 참조하면, 차폐자켓(28)의 구조가 이제 보다 상세하게 설명될 것이다.
상기된 바와 같이, 차폐자켓(28)의 외판(58)은 상부쉘부(16)와 하부쉘부(18)의 외경보다 크다. 이들 사이에 만들어진 환형공간은 중성자 방사선 흡수차폐재료(60)로 채워져 있다.
중성자 방사선 차폐재료(60)는 강한 하중을 지지하는 재료가 아니며, 그결과 복수의 길다란 보강부재(130)가 차폐재료(60)내에 끼워넣어진다. 길다란 보강부재(130)는 카스크 몸체(12)의 중심축선(44)에 평행하게 되도록 방향잡혀있다.
제 8도 및 제 9도에 또한 예시된 각각의 보강부재(130)는 2개의 접힘선상에서 그 길이를 따라 중심으로 굽혀져 있어 각각의 부재(130)가 편평하게 된 V자형상의 단면을 구획형성하고 있다. 그결과 각각의 부재(130)는 길다란 중앙부(132)와 그리고 중앙부(132)로부터 바깥방향으로 각이지게 돌출한 제1 및 제2 길다란 레그부(134)를 가지고 있다.
각각의 부재(130)의 중앙부(132)는 차폐자켓(28)의 외판(58)의 내부에 용접된다.
2 개의 레그부(134)각각의 돌출엣지는 구조상의 쉘(14)의 외측에 접촉하여서 용접되어 있다. 이것은 차폐자켓(28)의 구조에 골판지식 보강효과를 준다.
이 보강부재(130)는 카스크(10)내에 담겨진 폐기연료의 폐열을 제거하도록 구조상의 쉘(14)로부터 차폐자켓(28)을 통하여 카스크(10)의 외부로 열을 전달하고, 운송시 카스크를 지지하는 일체구조시스템을 또한 제공한다.
제 1도, 제 7도 및 제 8도를 참조하여 카스크(10)의 부가적인 특징이 설명될 것이다.
카스크(10)는 고정구멍구조물(136)을 포함한다.
이 고정구정구조물(136)은 안전한 운송을 위한 운송미끄럼막이장치에 카스크(10)를 고정하는 고정구에 대한 앵커지점으로서 작용한다.
이 고정구멍구조물(136)은 몸체(12)의 대략 중간길이로 차폐자켓(28)을 통하여 형성된 길다란 아치형 개구를 형성하고 있다.
이 고정구멍구조물(136)은 방사상으로 방향잡힌 길이와 축선상으로 방향잡힌 폭을 가지고 있고 구조상의 쉘(14)에 직접 용접된 4개의 프레임 부재로 형성된다.
제 7도 및 제 8도를 참조하면, 고정구멍구조물(136)의 긴 측면은 하부쉘부(18)상에 이격된 배치로 아치형으로 장착된 아치형 지지블럭(138)에 의해 형성된다.
고정구멍구조물(136)의 둘레 프레임은 지지 블럭(138)의 마주하는 단부들을 가로질러 용접되어 길이방향으로 방향잡힌 2개의 타이바아 부재(140)에 의해 완성된다.
각각의 지지블럭(138)과 타이바아(140)는 하부쉘부(18)에 용접되고, 장방형 프레임을 협력하여 구획형성하고 있다. 오목부(142)는 이에의해 구획형성된 프레임의 내부 둘레를 둘러싸서 각각의 지지블럭(138)과 타이바아(140)의 외부표면에 형성된다.
지지블럭(138)과 타이바아(140)에 의해 구획형성된 둘레 프레임은 지지블럭(138)과 타이바아(140)위로 끼워맞춤한 아치형 패드판(144)에 의해 더 보강된다.
패드판(144)은 차폐자켓(28)의 내부내에 배치되고 하부쉘부(18)뿐만아니라 지지블럭(138)과 타이바아(140)에 직접 용접되어 있다.
차폐자켓(28)의 외판(58)은 타이바아(140)와 지지블럭(138)에 또한 용접된다.
패드판(144), 타이바아(140), 및 지지블럭(138)은 사용시 이들상에 부과되는 하중으로 인하여 XM-19 스테인레스 스틸과 같은 고강도 금속으로 바람직하게 형성된다.
고정구멍구조물(136)에 과도한 하중이 작용될 경우에 오히려 구조상의 쉘(14)의 일체보다는 고정구멍구조물(136)이 희생되는 것이 바람직하기 때문에 고정구멍구조물(136)과 하부쉘부(18)사이와 차폐자켓(28)의 외판(58)사이의 용접부는 상대적으로 작을 것이다.
이러한 것은 고정구멍구조물(136)상에 극한하중이 작용할 경우에 고정구멍구조물(136)이 구조상의 쉘(14)의 파손에 앞서 파괴되는 것을 보장한다.
상부이축(30)과 하부이축(34)의 구조는 제 9도 및 제10도를 각각 참조하여 설명될 것이다. 상부이축(30)과 하부이축(34)은 언급되는 것 이외에는 유사한 구조로 되어 있다.
따라서, 단지 상부이축(30)만이 설명될 것이고 하부이축(34)에 동일한 설명이 적용된다는 것이 이해될 것이다. 상부이축(30)은 원통형 몸체(146)를 지니고 있다.
환형플랜지(148)는 몸체(146)의 중간부 주위에 형성되어 있다.
오목부(150)는 몸체(146)의 원형면(152)들중 하나에 형성되고 공동(154)을 구획형성하도록 몸체(146)의 내부안으로 완전히 뻗어있다. 따라서 몸체(146)는 속이 빈 구조를 가지고 있다. 플랜지(148)와 제1 면(152)사이의 이축몸체(146)의 일부가 원통형 베이스(156)를 구획형성하고 있다.
내부공동(154)은 중성자 방사선 흡수차폐재료(60)로 채워져 있다. 중성자 차폐재료(60)는 오목부(150)내에 수용되어 제위치에 용접되어 있는 원형 뒷판에 의해 덮혀서 유지되어 있다. 중성자 차폐재료(60)가 상부이축(30)을 통하여 중성자의 흐름을 감소시킨다.
원통형 지지돌출부(160)는 이축몸체(146)의 제2 원형면(162)으로부터 돌출해 있다.
환형 플랜지(164)는 지지돌출부(160)의 단부주위에 형성되어 있다.
지지돌출부(160), 플랜지(164), 및 제2 원형면(162)은 카스크(10)의 운송을 위하여 상응하게 윤곽이 잡힌 훅에 의해 파지될 수 있는 지지홈을 협동적으로 구획형성하고 있다. 복수의 구멍(166)은 볼트(168)에 의해 카스크(10)를 고정시킬 목적으로 상부이축의 둘레에 대하여 이격된 간격에서 플랜지(48)를 통하여 형성되어 있다.
하부이축(34)은 어떠한 원통형 지지돌출부(160)도 이축몸체(146)로부터 돌출하지 않았다는 것을 제외하고는, 상부이축(30)과 유사하게 구조되어 있다. 또한, 내부공동(154)은 중성자 차폐재료로 채워지지 않고 뒷판(158)은 또한 포함되지 않았다.
상부이축(30)은 상부이축장착슬리브(32)와의 맞물림에 의해 카스크 몸체(12)에 선택적으로 그리고 해제가능하게 고정될 수 있다. 상부이축장착슬리브(32)는 상부쉘부(16)를 통하여 돌출하여 상부쉘부(16)에 용접되어 있는 관형 슬리브로 이루어져 있다.
원형구멍(170)은 상부이축장착슬리브(32)를 위해 소정된 위치에서 상부쉘부(16)를 통하여형성되어 있다.
유사하게 방향이 잡힌 구멍은 차폐자켓(28)의 외판(58)을 통하여 형성되어 있다.
상부이축장착슬리브(32)는 차폐자켓(28)과 상부쉘부(16)를 통하여 설치되어 상부이축장착 슬리브(32)의 중심축선 (도시되지 않음)이 카스크 몸체(12)의 길이방향 축선에 대하여 방사상으로 방향잡혀있다.
상부이축장착슬리브(32)는 그 둘레에 대하여 상부쉘부(16)에 완전히 용접되어 있다.
또한, 용접부가 차폐부(16)의 외판(58)과 상부이축장착슬리브(30)사이에 형성된다.
원형이축필러판(171)은 상부이축장착슬리브(32)내에 설치되고 그 이축장착슬리브(30)의 방사상 안쪽단부내에 위치결정되어 상부쉘부(16)의 아치부에 정렬되어 있도록 한다.
이축필러판(170)은 상부이축장착슬리브(32)의 내부에 용접되어 상부이축장착슬리브(32)의방사상 안쪽단부를 밀봉하도록 한다.
환형오목부(172)는 상부이축장착슬리브(32)로의 입구주위에 형성되어 있다.
카스크(10)상에 상부이축(30)을 제위치에 고정시키기 위해 상부이축(30)의 원형 베이스(156)는 상부이축장착슬리브(32)에 의해 구획형성된 내부통로(174)내에 미끄럼가능하게 수용되고, 상부이축(30)의 플랜지(148)가 오목부(172)내에 수용된다.
상부이축장착슬리브(30)의 내부통로(174)와 오목부(172)뿐만아니라, 상부이축(30)의 플랜지(148)와 베이스(156)의 치수공차가 엄격하게 다루어져 매우 정밀한 미끄럼끼워맞춤이 상부이축(30)과 상부이축장착슬리브(32)사이에 형성된다.
이것은 상부이축(30)이 상부이축장착슬리브(32)내에서 치켜올라 오지 못하도록 한다.
볼트(168)는 상부이축(30)의 플랜지(148)와 구멍(166)을 통하여, 상부이축장착슬리브(32)의 오목부(172)내로 형성되고 상응하게 배열되어 나사산이 있는 통로(176)안으로 설치된다.
별개의 상부이축(30)과 상부이축장착슬리브(32)를 이용하여 상부이축(30)의 2개의 단편장착으로 인하여, 상부이축(30)은 카스크(10)의 승강이 필요되지 않을 때 제거될 수 있다.
또한, 상부이축장착슬리브(32)가 상부이축(30)을 수용하여 포획하고 있기 때문에 볼트(168)는 전단 및 인장하중에 격리되고, 이것은 오히려 상부이축(30)으로부터 상부이축장착슬리브(32)로 해서 구조상의 쉘(14)로 전달된다. 이러한 구조는 상부이축(30)이 카스크(10)와 그 카스크내의 내용물을 승강시키도록 파지될 때 상부이축(30)이 구조상의 쉘(14)에서 찢김을 방지시키는데 도움을 준다.
상부이축장착슬리브(32)와 상부이축(30)은 XM-19 스테인레스 스틸과 같은 고강도 재료로바람직하게 형성된다.
이축 뒷판(158)은 304 스테인레스 스틸 또는 다른 적합한 금속으로 형성될 수 있다.
제10도를 참조하면, 하부이축장착슬리브(36)는 하기되는 것을 제외하고 상부이축슬리브(32)가 구조되어 상부쉘부(16)에 고정되는 바와 같이 동일하게 구조되어 하부쉘부(18)에 고정된다.
하부이축(34)상에 부과된 응력이 상부이축(30)상에 부과된 응력보다 크지 않기 때문에, 오목부(172)는 하부이축(34)의 플랜지(148)를 수용하도록 하부이축장착슬리브(36)의 외면에 형성되지 않는다.
그 대신, 하부이축장착슬리브(36)의 축선길이는 상응하게 감소되고, 하부이축(34)의 플랜지(148)는 하부이축장착슬리브(36)의 환형외면(178)을 맞닿음한다.
제 11a도를 참조하면, 카스크(10)가 캐니스터(38)로 채워질 때, 카스크(10)는 일시적으로 현지에서 정지되어 있다.
이럴 때 카스크(10)상에 상부이축(30)과 하부이축(34)을 장착시키는 것이 필요되지 않다.
이런 경우, 이축(30, 34)을 제거하고 상부이축장착슬리브(32)를 이축차폐부(180)로 덮고 이축장착슬리브(36)를 이축차폐부(181)로 덮음으로써 이축(30)을 지나 흐르는 중성자와 이축(34)을 지나 흐르는 감마선을 줄이는 것이 바람직하다. 이축차폐부(180)는 중성자 차폐재료(60)(도시되지 않음)로 채워지고 상부이축장착슬리브(32)에 볼트로 체결된 금속디스크이다. 이축차폐부(180)는 상부이축장착슬리브에 볼트로 체결된 고형금속디스크이다.
또한, 운송되지 않을 때, 구멍구조물(136)은 이용되지 않는다.
이때에 구멍구조물(136)을 덮도록 구멍차폐부(182)(제 1도에 도시된 바와 같이)를 장착시키는 것은 바람직하다. 구멍차폐부(182)는 중성자 차폐재료(60)로 다시 채워지고 상단부판(184)을 구멍구조물(136)의 프레임에 볼트체결함으로써 고정된다.
이것은 다시 구멍구조물(136)을 통하여 흐르는 중성자를 감소시킨다.
마지막으로, 카스크(10)로부터 캐니스터(38)를 빼내는 동안, 간결하게 하기되는 바와 같이 하단폐쇄판(20)으로부터 접근커버판(24)을 제거하는 것은 필요하다.
접근커버판(24)이 카스크(10)로부터 제거되고 램을 중앙접근구멍(22)을 통하여 설명되는 바와 같이 삽입하는 것이 실제로 필요되지 않을 때, 접근구멍차폐조립체(186)는 하단폐쇄판(20)중앙에 고정되어 접근구멍(22)을 덮는다.
제 11b도를 참조하면, 접근구멍차폐조립체(186)는 환형링(192)에 의해 함께 고정된 2개의 환형판(190)으로 형성된 환형 제1 차폐부재(188)로 이루어진다.
구멍(194)은 판(190)을 통하여 중앙에 형성되고 내부링(196)은 이 구멍(194)과 경계를 이룬다. 제1 차폐부재(188)의 내부는 중성자 흡수차폐부재(60)로 채워진다.
유사한 구조의 제2 차폐부재(198)가 또한 이용된다.
차폐부재(198)는 디스크로서 또한 형성되지만, 차폐부재(188)보다 직경이 작고 어떠한
중앙구멍도 포함하고 있지 않다.
이것은 또한 중성자 흡수차폐재료(60)로 채워진다.
차폐부재(198)는 차폐부재(188)에 있는 구멍(194)주위에서 제1 차폐부재(188)로부터 바깥방향으로 뻗어있는 복수의 행거(200)에 의해 지지된다.
차폐부재(198)와 차폐부재(188)양자가 이용될 때, 중앙접근구멍(22)의 전부위가 차폐된다.
또다른 태양에 있어서, 제12도, 제13도 및 제14도를 참조하면, 본 발명은 운송시 폐기핵연료용 운송카스크를 지지하고 보호하는 미끄럼막이장치에 관한 것이다.
제12도는 폐기핵연료 운송카스크용 충격리미터가 제목으로된 본 출원에 설명된 발명에 따라 형성된 한쌍의 충격리미터(222)와 본 발명에 따라 형성된 미끄럼막이장치(220)에 의해 둘러싸여진 운송카스크를 포함하는 종래의 트레일러(226)를 예시하고 있다.
제12도에서, 운송카스크는 미끄럼막이장치(220)와 충격리미터(222)에 의해 완전히 싸여 있기 때문에 볼 수가 없다. 미끄럼막이장치(220)는 펼쳐진 금속부(224)에 의해 더 에워싸여 있고, 이 금속부는 미끄럼막이장치(220)와 운송카스크를 덮고 있다.
이 펼쳐진 금속부(224)는 햇빛으로부터 미끄럼막이장치(220)와 운송카스크를 차폐하도록 미끄럼막이장치(220)주위에 제공된다.
제12도에서, 운송카스크의 길이방향 축선은 트레일러(226)의 길이에 평행하다.
충격리미터(222)는 전체적으로 원통형인 운송카스크의 마주하는 단부상에 위치된다.
미끄럼막이장치(220)는 보다 상세하게 하기되는 바와 같이 그 길이를 따라 충격 리미터(222)사이에서 운송카스크를 지지한다.
제13도 및 제14도를 참조하면, 운송미끄럼막이장치(220)는 하부지지부재(290)와 상부유지부재(292)로 이루어져 있다.
하부지지부재(290)는 수직과 측면의 카스크 하중을 지지하고, 운송카스크의 길이방향축선에 수직으로 놓인 평행하게 이격된 복수의 판(294)을 포함하고 있다.
판(294)은 운송 트레일러의 베드상에 사용시 휴지상태에 있고 사각형인 외주부를 포함하고 있다. 판(294)의 내주부는 운송카스크의 외부표면의 일부와 짝을 이루어 결합하고 있고 예시된 실시예에서 반원형으로된 홈통을 포함하고 있다.
지지부재(290)에 있는 홈통의 하단에는 홈통의 하단을 따라 길이방향으로 뻗어있고 홈통의 측면을 따라 폭방향으로 뻗어있는 판으로 구성된 새들(291)이 있다.
예시된 실시예에서, 새들(291)은 홈통의 하단 반경의 ⅓을 차지하고 있다.
새들(291)의 길이를 따라 중앙에 위치된 홈통의 하단에는 운송카스크상에 고정구멍구조물 (제 1도에 136)과 짝이되어 결합한 시어키이(shear key)로서 작용하는 상향돌출장방형블럭(296)이 있다. 블럭(296)은 카스크에 대한 축선상의 전단 하중을 지지하는데 독립수단을 제공하도록 운송카스크와 협력한다. 하부지지부재(290)의 이격된 판(294)은 운송카스크의 길이방향 축선에 평행하게 있는 복수의 길이방향 핀(fin; 201)에 의해 연결된다. 예시된 실시예에서, 판(294)은 1인치 강판으로 만들어졌고 핀(201)은 1/2 인치 두께의 강판으로 되어 있다. 판(294)은 카스크로부터의 하향, 수직 및 횡방향 하중에 대해 운송카스크의 지지를 제공한다.
상부유지부재(292)는 운송카스크의 길이방향 축선에 수직으로 놓인 복수의 이격된 판(298)을 포함하고 카스크에 대한 수직상향하중을 지지한다.
예시된 실시예에서, 판(298)의 내주부는 지지부재(290)에 있는 홈통의 거울상인 뒤집힌 반원형 홈통을 포함한다. 판(298)의 외주부는 그 내주부와 동심이다.
상부유지부재(292)는 운송카스크의 길이방향 축선에 평행하게 위치된 복수의 평행한 길이방향 핀(202)을 또한 포함하고 있다.
예시된 실시예에서, 판(298)과 핀(202)은 알루미늄과 같은 금속으로 만들어진다.
상부유지부재(292)와 하부지지부재(290)는 중성자 차폐재료 (제 2도에서 60)를 완전히 에워싸는 원통형 공동을 형성하도록 서로 짝을 이루어 결합한다.
상기된 바와 같이, 중성자 차폐재료는 큰 부하를 지지하는 재료가 아니며, 따라서 복수의 길다란 보강부재 (제 6도에서 130)가 차폐재료내에 박혀 있다.
길다란 보강부재는 카스크 몸체의 중심축선에 평행하게 되도록 방향잡혀 있다.
핀(201)과 핀(202)사이의 방사상 이격 간격은 운송카스크가 장방형 블럭(296)과 짝을 이루어 결합될 때 중성자 방사선 차폐재료에 있는 길다란 보강부재(130)의 중앙부(132)가 길이방향 핀(201, 202)을 따라 맞추어져 휴지상태가 되도록 한다.
따라서, 중성자 차폐재료가 카스크의 하중을 지지하는 것이 아니고, 오히려 길이방향판상에 놓인 길다란 보강부재가 카스크의 하중을 지지하는 작용을 한다.
카스크(10)에 대한 이용이 이제 간략하게 설명될 것이다.
카스크(10)안으로 캐니스터(38)를 설치하는 것이 요구될 때, 접근커버판(24)은 하단폐쇄판(20)에 고정되고 상단 폐쇄판(26)이 카스크 몸체(12)로부터 제거된다.
캐니스터(38)는 카스크 몸체(12)의 내부공동(40)안에 설치된다.
이들 작업은 제조실행조건에 따라 풀안에서 수행되거나 또는 다른 방식으로수행된다.
이때에 개방 카스크의 운송은 상부이축(30)을 파지하여 카스크(10)를 승강함으로써 이루어진다. 물이 카스크(10)의 내부로부터 드레인되고 카스크(10)가 표준 제조실행조건에 따라 건조된 후, 상단 폐쇄판(26)은 카스크 몸체(12)에 고정된다.
카스크(10)는 다시 상부이축(30)을 걸어들어올림으로써 승강되어 카스크(10)를 운송트레일러에 이송시킨다.
승강되는동안, 카스크(10)는 카스크의 무게가 상부이축(30)에 의해 지지되면서 수직으로 방향잡힌다. 카스크(10)는 트레일러상에 수평으로 재위치되고, 이 작업을 하는 동안 하부이축(34)은 카스크(10)를 안정시키고 재위치시키는 것에 이용된다. 카스크(10)는 캐니스터(38)가 수평저장모드율 또는 다른 저장모드율에 설치되도록 되어 있는 위치로 운송될 수 있다.
카스크(10)가 저장현장에 일단 도달되면, 상단 폐쇄판(26)은 제거되고 개방 카스크몸체(12)의 상단부는 의도된 저장모드율과 결합된다. 그후, 접근커버판(24)이 제거되고 중성자 흐름을 감소시키도록 접근구멍차폐조립체(186)로 교체된다.
카스크(10)로부터 저장모드율로 캐니스터(38)를 이송시킬 때, 제2 차폐부재(198)는 접근구멍차폐조립체(186)로부터 제거된다. 그후, 램은 나머지 차폐부재(198)와 접근구멍(22)을 통하여 카스크 몸체(12)의 내부공동(40)안으로 삽입될 수 있다.
그후 램은 카스크 몸체(12)의 환형 밀봉링(66)에 의해 구획형성된 개방단부를 통하여 이동될 때에 레일(64)상에서 미끄럼 운동하는 캐니스터(38)를 밀어낸다.그결과, 캐니스터(38)는 저장모드율안으로 이동된다. 캐니스터(38)의 이송이 일단 완료되면, 카스크(10)는 재조립가능하게 되어 재이용될 수 있다.
운송을 위해 상기된 작업에 반대의 작업이 수행되어 캐니스터를 카스크안으로 삽입시킨다. 그후, 카스크는 트레일러로부터 승강되고 상기된 바와 같이 구멍구조물(136)을 맞물림하는 전단구멍을 갖춘 적합한 운송미끄럼막이장치상에 위치된다.
이축(30, 34)은 제거되고 이축차폐부(180, 181)가 설치된다.
본 발명이 바람직한 실시예로 설명되어 있지만, 본 발명의 범주내에서 여러변경, 수정, 대체가 만들어질 수 있다는 것이 당해분야에 종사하는 사람들에게는 당연한 것이다.
예를들면, 상기된 것과 다른 재료가 여기에서 설명하는 조건에 합당하다면 카스크(10)의 구성요소를 형성하는데 이용될 수 있다. 그결과 본 발명의 범주가 첨부된 청구범위에 담겨져 있는 한정에 의해서만 제한된다는 것이 의도되어 있다.
상기와 같은 본 발명에 의해 폐기핵연료의 운송 및 단기간 저장을 위한 카스크가 제공될 수 있다.

Claims (16)

  1. 폐기핵연료를 담고 운송하기 위한 컨테이너에 있어서,
    폐기핵연료를 수용하는 공동과 제1 및 제2 단부를 구획형성하는 관형내부쉘,
    제1 및 제2 단부를 가지고 있고 내부쉘둘레에서 동축으로 조립되어 이들 사이에서 환형공간을 구획형성하고 있는 관형외부쉘,
    환형공간을 채우는 방사선 흡수재료,
    중앙구멍과 경화된 금속 인레이를 포함하는 제1 환형밀봉표면을 구획형성하고 있고, 내부쉘과 외부쉘중 적어도 하나와 기밀한 이음부를 만들도록 둘레부에 인접하여 내부쉘과 외부쉘의 제1 단부에 고정되어 있는 환형부재,
    환형부재에 해제가능하게 고정가능하고 그리고 환형부재에 의해 구획형성된 제1 환형밀봉표면에 상응하는 제2 환형밀봉표면을 구획형성하고 있는 제1 폐쇄판,
    제1 폐쇄판의 제2 환형밀봉표면과 환형부재의 제1 환형밀봉표면 사이에서 위치결정가능하여 제1 폐쇄판과 환형부재 사이의 기밀한 밀봉을 만드는 시일, 그리고
    내부쉘과 외부쉘 양자와 기밀한 이음부를 만들도록 둘레부에 인접하여 내부쉘과 외부쉘의 제2 단부에 고정되어 있는 제2 폐쇄판
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  2. 제1항에 있어서, 환형부재는 그 둘레부의 전길이에 인접하여 내부쉘과 외부쉘의 제1 단부에 용접되어 있고, 그리고 제2 폐쇄판은 그 둘레부의 전길이에 인접하여 내부쉘과 외부쉘의 제2 단부에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 경화된 금속인레이는 용접 오우버레이를 용착시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  5. 제4항에 있어서, 용접 오우버레이는 인코넬 625 용접 오우버레이로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  6. 제1항에 있어서, 환형홈은 제1 폐쇄판의 제2 환형밀봉표면에 형성되고 반쪽열장이음 단면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  7. 제5항에 있어서, 시일은 금속시일과 탄성중합체 시일로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  8. 폐기핵연료를 담고 운송하기 위한 컨테이너에 있어서,
    폐기핵연료를 수용하는 공동과 제1 및 제2 단부구멍을 구획형성하는 구조상의 쉘,
    제1 단부구멍을 밀봉시키도록 쉘에 고정가능한 제1 폐쇄부,
    제2 단부구멍을 밀봉시키도록 쉘에 고정가능한 제2 폐쇄부,
    쉘에 고정된 방사선 흡수차폐층,
    쉘의 외부표면에 마주하는 배치로 고정되고, 각각이 쉘에 고정된 환형 슬리브 및 상기 각각의 슬리브의 외부환형표면에 형성되고, 상응하는 이축에 의해 구획형성된 환형플랜지를 수용할 수 있는 크기로 되어 있는 환형오목부를 포함하는 제1 및 제2 이축장착구조물, 그리고
    각각이 베이스와 지지면을 구획형성하고 있으며, 각각의 이축의 베이스가 이축장착구조물들중 상응하는 하나에 고정가능하여, 이에 의해 이축의 지지면이 컨테이너를 승강시키도록 파지될 수 있으며, 상기 베이스와 지지면 사이에 형성되고, 각각의 슬리브의 외부 환형 표면에 형성된 환형오목부를 맞물림할 수 있는 크기로 되어 있는 환형 플랜지를 구획형성하고 있으며, 중성자 흡수차폐재료로 채워져 있는 내부이축공동을 구획형성하고 있는 제1 및 제2 이축을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서, 슬리브의 내부, 슬리브에 있는 오목부, 이축의 원통형 베이스, 및 이축의 플랜지의 치수공차는 이축과 슬리브 사이에서 정밀 미끄럼 끼워맞춤을 제공하도록 세밀하게 규정되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  13. 제8항에 있어서, 슬리브의 내부와 이축의 원통형 베이스의 치수공차는 이축과 슬리브 사이에서 정밀 미끄럼 끼워맞춤을 제공하도록 세밀하게 규정되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  14. 제8항에 있어서, 제1 및 제2 이축장착슬리브는 구조상의 쉘의 제1 단부구멍에 인접한 구조상의 쉘에 고정되며,
    쉘의 제2 단부구멍에 인접한 구조상의 쉘에 마주하는 배치로 고정된 제3 및 제4 이축장착슬리브, 그리고
    제3 및 제4 이축장착슬리브내에 고정가능한 제3 및 제4 이축
    을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  15. 삭제
  16. 제8항에 있어서, 각각의 제1 및 제2 이축의 내부이축공동은 이축의 베이스를 통하여 형성된 오목부에 의해 구획형성되며, 중성자 흡수차폐재료는 오목부내에 고정되어 오목부를 덮는 뒤판에 의해 이축공동내에 에워싸여져 있는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
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