KR100666886B1 - 방사성 물질의 밀폐용기, 밀폐용기의 밀폐용접방법, 및밀폐용접방법에 사용하는 배기장치 - Google Patents

방사성 물질의 밀폐용기, 밀폐용기의 밀폐용접방법, 및밀폐용접방법에 사용하는 배기장치 Download PDF

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Abstract

방사성 물질을 수납한 용기 본체의 상단 개구부내에 차폐체가 장착되어 용기 본체의 상단 개구를 폐쇄하고 있다. 차폐판의 주변 가장자리부에는 O자 형상 링이 형성되어 용기 본체의 내주면과 차폐체의 간극을 밀폐하고 있다. 용기 본체의 상단 개구부내에는 차폐판에 겹치게 1차 덮개가 장착되고, 그 주변 가장자리부는 용기 본체의 내주면에 용접되어 있다. 1차 덮개를 용접할 때, 1차 덮개 및 차폐판에 형성된 배출구멍으로부터 용기 본체내의 수증기를 외부로 배출함과 동시에, 1차 덮개의 외주부에 형성된 공간에 실드가스를 충전 또는 유동시켜 용접부로의 수증기의 유입을 차폐한다.

Description

방사성 물질의 밀폐용기, 밀폐용기의 밀폐용접방법, 및 밀폐용접방법에 사용하는 배기장치 {CLOSED VESSEL FOR RADIOACTIVE SUBSTANCE, SEAL-WELDING METHOD FOR CLOSED VESSEL, AND EXHAUST SYSTEM USED FOR SEAL-WELDING METHOD}
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 캐니스터를 일부 파단하여 나타내는 사시도이고,
도 2 는 상기 캐니스터를 상단 부분을 파단하여 나타내는 측면도이고,
도 3 은 사용이 끝난 연료의 장전공정 및 덮개의 용접공정을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 4 는 상기 캐니스터의 차폐판 및 1차 덮개의 장착공정을 나타내는 단면도이고,
도 5 는 상기 캐니스터의 1차 덮개를 일부 파단하여 나타내는 사시도이고,
도 6 은 상기 1차 덮개의 외주부를 확대하여 나타내는 단면도이고,
도 7 은 상기 캐니스터의 1차 덮개를 용접하는 공정을 나타내는 단면도이고,
도 8 은 상기 캐니스터의 덮개 용접시에 사용하는 배기장치를 나타내는 단면도이고,
도 9 는 상기 캐니스터의 밀폐공정에서 용기 본체내의 냉각수를 배수하는 공정을 나타내는 단면도이고, 그리고
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 캐니스터의 주요부를 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
14 : 캐니스터 16 : 바스킷
18 : 연료집합체 38 : 지지판
40 : 용기 본체 42 : 지지대
44 : 차폐판 46 : O자 형상 링
48 : 1차 덮개 50 : 배출구멍
52 : 2차 덮개 63 : 수송용 캐스크
본 발명은 발열을 수반하는 방사성 물질을 봉입하는 밀폐금속용기, 이른바 캐니스터, 밀폐용기의 밀폐용접방법, 및 밀폐용접방법에 사용하는 배기장치에 관한 것이다.
원자로의 사용이 끝난 연료로 대표되는 고방사성 물질은, 해체처리됨과 동시에 플루토늄 등과 같이 연료로서 재사용이 가능한 유용물질을 회수하기 위해 재처리된다. 그리고, 이들 사용이 끝난 연료는 재처리를 실시할 때까지 밀폐된 상태로 저장되어 있다. 이와 같은 고방사성 물질의 저장방법으로서는, 저장풀 등에 의한 습식법, 또는 캐스크 (casks) 등에 의한 건식법이 알려져 있다.
건식법은, 물 대신에 공기에 의해 자연냉각시키는 저장방법으로, 습식법과 비교하여 운전비용이 낮은 점에 주목하여 개발이 진행되고 있다. 건식법에 사용하는 캐스크로서는, 콘크리트구조물에 의해 사용이 끝난 연료를 차폐하는 콘크리트캐스크, 또는 금속캐스크 등이 알려져 있다. 이들 캐스크는 상부 및 저부가 폐쇄된 통형상의 용기 본체를 구비하고 있다. 그리고, 사용이 끝난 연료는 통형상의 금속 밀폐용기, 이른바 캐니스터 안에 봉입되고, 또한 이 캐니스터를 상기 서술한 캐스크의 용기 본체에 수납배치함으로써, 방사성 물질이 차폐된 상태로 저장된다.
통상, 캐니스터는 저면이 폐쇄된 통형상의 용기 본체와, 용기 본체의 상부 개구를 폐쇄한 덮개를 구비하고 있다. 용기 본체내에는 바스킷이 배치되고, 또 사용이 끝난 연료는 바스킷에 의해 지지된 상태로 용기 본체에 복수 개 봉입되어 있다. 이와 같은 캐니스터는 통상, 이하의 공정에 의해 사용이 끝난 연료의 봉입이 실시된다.
우선, 상부 개구가 열린 캐니스터의 용기 본체를 냉각수내에 침지시켜 용기 본체내를 냉각수로 채운다. 이 상태에서 용기 본체내에 바스킷 및 사용이 끝난 연료를 수납한다. 그럼으로써, 사용이 끝난 연료를 냉각수에 의해 일시적으로 차폐하여 방사선의 누설을 방지한다.
계속해서, 용기 본체의 상부 개구에 1차 덮개 (primary lid) 를 떨어뜨려 닫고, 용기 본체내로부터 적당한 양의 물을 뺀 후, 1차 덮개를 용기 본체에 용접하여 용기 본체의 상부 개구를 밀폐한다. 그리고, 1차 덮개에 형성된 배수구를 통하 여 용기 본체내로부터 냉각수를 완전하게 배수시킨 후, 이 배수구를 밀봉한다. 또한, 1차 덮개에 겹치게 2차 덮개 (secondary lid) 를 배치하여 용기 본체에 용접한다. 그럼으로써, 고밀폐성을 갖춰 사용이 끝난 연료를 봉입한 캐니스터가 형성된다.
상기와 같은 캐니스터의 밀폐공정에서, 용기 본체에 대한 1차 덮개의 용접작업은 사용이 끝난 연료로부터의 방사선을 차폐하기 위해, 용기 본체내에 냉각수를 넘치게 한 상태에서 실시된다. 그러나, 용접작업은 매우 긴 시간을 필요로 하여, 이 용접작업 동안, 용기 본체내의 냉각수는 사용이 끝난 연료에 의해 가열되어 서서히 증발된다. 그리고, 발생된 수증기는 용기 본체내에 가득차고, 용기 본체의 내면과 1차 덮개의 간극을 통하여 용기 본체의 외측으로 유출된다.
통상, 실링 용접에서는 용융된 용착금속이 중력에 의해 자연낙하되어 용입비드 (penetration beads) 를 형성하도록 시공한다. 그러나, 이 때 용접부분인 용기 본체의 내면과 1차 덮개의 간극으로 수증기가 침입하여 용접부에 보이드결함 등과 같은 용접결함이 발생하게 된다. 이와 같은 용접결함이 있는 경우, 용접부의 강도저하를 초래함과 동시에, 이 결함부분으로부터 방사성 물질이 누설하여 캐니스터의 건전성, 즉 캐니스터의 방사성 물질 밀봉성능을 유지하기 곤란해진다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 용접결함의 발생을 방지하여 밀폐성이 우수한 밀폐금속용기, 이 밀폐용기의 밀폐용접방법 및, 밀폐용접방법에 사용하는 배기장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 양태에 관련되는 밀폐용기는, 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구부를 갖고, 방사성 물질을 수납하는 대략 통형상의 용기 본체와; 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 주변 가장자리부가 용기 본체의 내주면에 용접된 덮개체를 구비하고, 상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부를 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성되고, 상기 용접부의 용접시, 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부를 용기 본체 내부에 대해 실드하기 위한 공간부를 갖고 있다.
또, 본 발명의 다른 양태에 관련되는 밀폐용기는, 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구부를 갖고, 방사성 물질을 수납하는 대략 통형상의 용기 본체와; 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 상기 상단 개구를 폐쇄한 차폐판과; 상기 용기 본체의 내주면과 상기 차폐판의 간극을 밀폐시킨 실링재와; 상기 차폐판에 겹치게 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 주변 가장자리부가 용기 본체의 내주면에 용접되는 덮개체를 구비하고, 상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향하는 외주부를 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성되고, 상기 용접부의 용접시, 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부를 용기 본체 내부에 대해 실드하기 위한 공간부를 갖고 있다.
상기와 같이 구성된 방사성 물질의 밀폐용기에 의하면, 덮개체의 용접시, 덮개체의 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시킴으로써 용접부로의 수증기 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 수증기에 기인하는 용접결함을 발생시키지 않고 덮개체를 확실하게 용접할 수 있게 된다.
또, 차폐덮개와 용기 본체의 간극을 실링재에 의해 밀폐시킴으로써, 덮개체를 용접할 때, 수증기가 이 간극을 통하여 용접부분으로 칩입하는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 수증기에 기인하는 용접결함을 발생시키지 않고 덮개체를 확실하게 용접할 수 있고, 밀폐성이 향상되어 방사성 물질 밀봉성이 우수한 밀폐용기를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에 다른 양태에 관련되는 방사성 물질을 수납한 밀폐용기의 밀폐용접방법은, 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구를 갖는 대략 통형상의 용기 본체에 물을 충전하고, 상기 용기 본체내에 방사성 물질을 배치하여 물에 침지시키고, 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 덮개체를 장착하여 상기 상단 개구부를 폐쇄하고, 상기 덮개체에 형성된 배출구멍을 통하여 상기 용기 본체내로 급기하면서, 이 배출구멍을 통하여 용기 본체내를 동시에 배기하고, 용기 본체내에 발생한 수증기를 외부로 배출하고, 상기 수증기를 외부로 배출하면서, 상기 덮개체의 주변 가장자리부를 상기 용기 본체에 용접하여 용기 본체의 상단 개구부를 밀폐한다.
또, 본 발명의 다른 양태에 관련되는 밀폐용기의 밀폐용접방법은, 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구를 갖는 대략 통형상의 용기 본체에 물을 충전하고, 상기 용기 본체내에 방사성 물질을 배치하여 물에 침지시키고, 상기 용기 본체의 상단부내에 차폐판을 장착하여 상기 상단 개구를 폐쇄함과 동시에, 실링재에 의해, 상기 용기 본체의 내주면과 상기 차폐판의 간극을 밀폐하고, 상기 차폐판에 겹 치게 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 덮개체를 장착하여 상기 상단 개구부를 폐쇄하고, 상기 덮개체 및 차폐판에 형성된 배출구멍을 통하여 상기 용기 본체내로 급기하면서, 이 배출구멍을 통하여 용기 본체내를 동시에 배기하고, 용기 본체내에 발생한 수증기를 외부로 배출하고, 상기 수증기를 외부로 배출하면서, 상기 덮개체의 주변 가장자리부를 상기 용기 본체에 용접하여 용기 본체의 상단 개구부를 밀폐한다.
또한, 본 발명에 관련되는 밀폐용기의 밀폐용접방법에 의하면, 상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부을 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성되어 공간부를 갖고, 상기 덮개체의 용접시, 상기 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부로의 수증기 침입을 방지한다.
상기와 같은 밀폐용기의 밀폐용접방법에 의하면, 용기 본체내를 배기하여 수증기를 배출하면서 덮개체를 용접함으로써, 용접부로의 수증기 침입을 방지하여 용접결함을 발생시키지 않고 덮개체를 확실하게 용접할 수 있게 된다.
또, 덮개체의 용접시, 덮개체의 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시킴으로써, 용접부로의 수증기 침입을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 용접결함이 없고 밀폐성이 높아 방사성 물질 밀봉성이 우수한 밀폐용기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관련되는 배기장치는, 덮개체 및/또는 차폐판의 배출구멍에 삽입통과가 가능하게 형성되고, 상기 용기 본체내에 개구하는 급기구와 상기 용기 본체의 외부에 개구하는 흡기구를 갖는 급기관과, 상기 급기관내에 배치되어 이중 관 구조를 이루고 있음과 동시에, 상기 용기 본체내에 개구하는 배기구와 상기 용기 본체의 외부로 연장된 연장부를 갖는 배기관과, 상기 배기관의 연장부에 접속되고, 이 배기관을 통하여 상기 용기 본체내를 배기함과 동시에, 급기관을 통하여 상기 용기 본체내로 외부 공기를 급기하는 흡인수단을 구비하고 있다.
상기 구성의 배기장치에 의하면, 하나의 배출구멍을 이용하여 용기 본체내를 동시에 배기 및 급기할 수 있게 된다. 즉, 흡인수단에 의해 배기구로부터 용기 본체내의 수증기를 함유하는 공기를 배기하고, 이와 함께 급기관으로부터 용기 본체내로 급기하여 용기 본체의 내부압을 조정함으로써, 용기 본체내에서 발생한 수증기를 용기 본체의 외부로 배출하여 용접부로 다량의 수증기가 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 방사성 물질로부터의 방사선을 물에 의해 차폐시킨 상태에서 용접한 경우에도, 용접부에 보이드결함이 발생하지 않는 양호한 주변환경을 만들 수 있게 되어 용접정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
본 발명의 추가의 목적 및 이점은 하기의 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 명확해지거나 본 발명의 실시에 의해서 체득될 수도 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 특히 하기에 지적된 수단 및 조합에 의해서 얻어질 수도 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 캐니스터에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 금속 밀폐용기로서의 캐니스터 (14) 는 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구 (14a) 를 갖는 대략 원통형상의 용기 본체 (40) 를 구비하고 있다. 용기 본체 (40) 는, 예컨대 스테인리스강 등의 금속으로 형성되어 있다. 그리고, 용기 본체 (40) 내에는 바스킷 (16) 에 의해 지지된 상태로 사용이 끝난 연료집합체 (18) 가 복수 개 봉입되어 있다. 이들 사용이 끝난 연료집합체 (18) 는, 예컨대 원자로의 사용이 끝난 연료이며, 붕괴열에 수반되는 발열과, 방사선의 발생을 수반하는 방사성 물질을 포함하고 있다. 그리고, 캐니스터 (14) 는 봉입된 방사성 물질이 외부로 누설되지 않도록 용접밀폐구조를 갖고 있다.
즉, 용기 본체 (40) 의 상단부 내주면에는 복수, 예컨대 4 개의 지지대 (42) 가 고정되고, 원주방향을 따라 서로 등간격으로 이간되어 형성되어 있다. 이 지지대 (42) 위에는 원환형상의 지지판 (38) 이 탑재되어 있다. 이 지지판 (38) 은 용기 본체 (40) 의 내경과 거의 동등한 외경을 갖고 있다.
또, 지지판 (38) 위에는 원반형상의 차폐판 (44) 이 탑재되어 용기 본체 (40) 의 상단 개구부를 폐쇄하고 있다. 차폐판 (44) 의 하면 외주부에는 전체 둘레에 걸쳐 홈이 형성되고, 이 홈에는 실링재로서 내열성 탄성재, 세라믹 등으로 이루어지는 O자 형상 링 (46) 이 끼워맞춰져 있다. 그리고, O자 형상 링 (46) 은 지지판 (38) 의 상면에 밀착되어 용기 본체 (40) 의 내주면과 차폐판 (44) 의 간극을 기밀하게 밀폐하고 있다.
용기 본체 (40) 의 상단 개구부 내에는 차폐판 (44) 에 겹치게 원반형상의 1차 덮개 (48) 가 장착되어 용기 본체의 상단 개구를 폐쇄하고 있다. 그리고, 1 차 덮개 (48) 의 외주부의 상단측 부분은 전체 둘레에 걸쳐 용기 본체 (40) 의 내주면에 용접되어 있다. 차폐판 (44) 및 1차 덮개 (48) 에는 후술하는 바와 같이 용기 본체 (40) 내의 배기, 배수 및 용기 본체 내로의 급기에 이용되는 배출구멍 (50) 이 형성되어 있다. 이 배출구멍 (50) 은 1차 덮개 (48) 에 고정된 플러그 (51) 로 밀봉되어 있다. 또한, 1차 덮개 (48) 의 외주부에는 후술하는 바와 같이 용접시에 실드가스를 충전 또는 유동시키기 위한 공간을 규정하는 홈이 전체 둘레에 걸쳐 형성되고 용접부의 하측에 위치하고 있다.
또, 용기 본체 (40) 의 상단 개구부 내에는 1차 덮개 (48) 에 겹치게 원반형상의 2차 덮개 (52) 가 장착되어 있다. 2차 덮개 (52) 의 상단측 주변 가장자리부는 용기 본체 (40) 의 내주면에 용접됨으로써, 2차 덮개는 용기 본체 (40) 의 상단 개구를 폐쇄하고 있다. 2차 덮개 (52) 는 그 하면에 형성된 복수의 볼록부 (55) 를 가지고, 이들 볼록부(55) 를 통해 1차 덮개 (48) 의 상면에 직접 맞닿고 있다.
이렇게 용기 본체 (40) 의 상단 개구 (14a) 는 차폐판 (44), 1차 덮개 (48) 및 2차 덮개 (52) 에 의해 기밀하게 폐쇄되어 있다. 이들 차폐판 (44), 1차 덮개 (48) 및 2차 덮개 (52) 는 예컨대 스테인리스강 등의 금속으로 형성되어 있다. 또, 1차 덮개 (48) 와 2차 덮개 (52) 사이의 밀폐공간 내에는 헬륨 등의 가스가 소정 압력으로 봉입되어 있다.
상기와 같이 구성된 캐니스터 (14) 에 대한 사용이 끝난 연료집합체 (18) 의 장전방법 및 캐니스터의 덮개밀폐 용접방법에 대해서 이하에 설명한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이 제염피트 (decontamination pit; 62) 에서 캐니스터 (14) 의 용기 본체 (40) 를, 그 상단이 개구된 상태에서 수송용 캐스크 (63) 에 수납하고 연료장전을 준비한다. 또, 용기 본체 (40) 내에는 미리 바스킷 (16) 을 장착해 둔다. 계속해서, 용기 본체 (40) 가 수납된 수송용 캐스크 (63) 를, 도시하지 않은 천정 크레인으로 냉각수 (64) 가 넘친 캐스크 로딩 피트 (65) 에 이송하여 냉각수 내에 침지시킨다.
이 캐스크 로딩 피트 (65) 에서는 사용이 끝난 연료피트 (66) 내의 사용이 끝난 연료래크 (60) 에 보관되어 있던 사용이 끝난 연료집합체 (18) 를, 피트크레인 (67) 으로 하나씩 인출하여 용기 본체 (40) 내의 바스킷 (16) 에 순차적으로 장전한다. 그리고, 소정 개수의 사용이 끝난 연료집합체 (18) 를 용기 본체 (40) 내에 장전한 후, 용기 본체 (40) 의 상단 개구부 내에 지지판 (38) 및 차폐판 (44) 을 순차적으로 장착한다.
계속해서, 천정 크레인으로 수송용 캐스크 (63) 를 캐스크 로딩 피트 (65) 에서 끌어올려 전술한 제염피트 (62) 에 이송한다. 그리고, 제염피트 (62) 에서 냉각수 (64) 의 수면이 사용이 끝난 연료집합체 (18) 의 약간 상측에 위치하도록 용기 본체 (40) 내에서 적당량의 냉각수를 빼낸다. 그 다음에, 용기 본체 (40) 에 대하여 1차 덮개 (48) 의 용접, 완전 탈수, 진공 건조, 불활성가스 치환, 밀봉 작업 및 기밀누설 검사를 행한다. 또한, 2차 덮개 (52) 의 용접 및 1차 덮개 (48) 와 2차 덮개 (52) 사이의 공간에서 불활성가스 치환, 밀봉작업, 기밀 누설 검사를 행한다. 그럼으로써, 캐니스터 (14) 의 덮개밀폐 용접이 종료되고, 사용이 끝난 연료를 수납한 캐니스터가 완성된다.
그 다음에, 캐스크 (63) 의 상단 개구를 덮개 (75) 로 폐쇄하고 반출전 확인 검사를 행함으로써 발송전 준비가 완료된다. 그리고, 이렇게 캐니스터 (14) 를 수납한 수송용 캐스크 (63) 는 발전소에서 저장시설까지 수송된다.
이어서, 캐니스터 (14) 에서의 덮개의 밀폐 용접방법에 대해서 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이 용기 본체 (40) 의 상단 개구부 내에 지지판 (42) 및 차폐판 (44) 을 장전하고 적당량의 냉각수 (64) 를 빼낸 후, 도 4 에 나타내는 바와 같이 용기 본체의 상단 개구부 내에 1차 덮개 (48) 를 장전한다. 여기에서, 전술한 바와 같이 차폐판 (44) 의 하면 외주에는 O자 형상 링 (46) 이 형성되고 지지판 (38) 에 밀착되어 있다는 점에서, 차폐판 (44) 과 용기 본체 (40) 내면의 간극은 이 O자 형상 링에 의해 용기 본체의 내부에 대하여 밀봉되어 있다.
또, 도 4 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이 1차 덮개 (48) 의 외주부에서 그 상단부는 용접부 (34) 를 형성하는 동시에, 이 용접부 하측에는, 즉 용접부에 대하여 용기 본체 (40) 의 하단측에는 전체 둘레에 걸쳐 연장된 홈 (36) 이 형성되어 있다. 또한, 1차 덮개 (48) 의 외주부에는 홈 (36) 에 연통되어 있는 동시에 1차 덮개 (48) 의 상면에 개구된 급기구멍 (32) 이 형성되어 있다. 이 급기구멍 (32) 은 1차 덮개 (48) 의 원주방향으로 이간되어 예컨대 두개 형성되어 있다.
1차 덮개 (48) 를 장전한 상태에서 1차 덮개의 외주부는 용기 본체 (40) 의 내주면에 인접 대향하여 위치하고, 용접부 (34) 의 하측에는 홈 (36) 에 의해 거의 밀폐된 고리형상의 공간 (30) 이 형성된다.
그리고, 도 7 에 나타내는 바와 같이 1차 덮개 (48) 를 장착한 후, 용접장치 (70) 에 의해 1차 덮개의 상단측 주변 가장자리부를 용기 본체 (40) 의 내주면에 순차적으로 용접하게 된다. 이 용접 작업은 사용이 끝난 연료집합체 (18) 로부터의 방사선을 차폐하기 위해서 용기 본체 (40) 내에 냉각수 (64) 가 넘친 상태에서 행한다. 1차 덮개 (48) 의 용접에는 장시간을 필요로 하기 때문에 용접 작업 동안 용기 본체 (40) 내의 냉각수 (64) 는 사용이 끝난 연료집합체 (18) 로부터의 열에 의해 가열되며 서서히 증발된다. 그리고, 발생된 수증기는 용기 본체 (40) 의 내주면과 1차 덮개 (48) 의 간극을 통해 용기 본체의 상단 개구측으로 유출하고자 한다. 그러나, 용기 본체 (40) 의 내주면과 1차 덮개 (48) 의 간극은 1차 덮개에 형성된 O자 형상 링 (46) 에 의해 밀폐되어 있기 때문에, 이 간극으로 유입되는 수증기는 대폭 저감된다. 따라서, 수증기에서 기인되는 용접 결함을 발생시키지 않고 1차 덮개 (48) 를 용접할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면 상기 용접 작업을 행할 때에, 차폐판 (44) 및 1차 덮개 (48) 의 배출구멍 (50) 을 이용하여 후술되는 배기장치 (5) 를 장착하는 동시에, 실드가스 공급장치 (20) 를 1차 덮개 (48) 의 급기구멍 (32) 에 접속한다. 그리고, 배기장치 (5) 에 의해 용기 본체 (40) 내에서 발생되는 수증기를 용기 본체 밖으로 배기하면서, 또한 실드가스 공급장치 (20) 로 1차 덮개 (48) 의 홈 (36) 으로 형성된 공간 (30) 에 실드가스를 흐르게 한 상태에서 용접장치 (70) 로 1차 덮개 (48) 를 용접한다.
여기에서, 배기장치 (5) 에 대해 설명한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이 이 배기장치 (5) 는 1차 덮개 (48) 및 차폐판 (44) 의 배출구멍 (50) 에 삽입통과가 가능하게 형성된 급기관 (8) 과 이 급기관 (8) 내에 거의 동축으로 배치되고 이중관 구조를 이룬 배기관 (9) 을 구비하고 있다. 급기관 (8) 은 배출구멍 (50) 에 삽입통과되었을 때에 용기 본체 (40) 내에 개구된 급기구 (8a) 와 용기 본체의 외부에 개구된 흡기구 (8b) 를 갖고 있다. 또, 배기관 (9) 은 용기 본체 (40) 내에 개구된 배기구 (9a) 와 용기 본체의 외부로 연장된 연장부 (9b) 를 갖고 있다. 급기관 (8) 의 급기구 (8a) 및 배기관 (9) 의 배기구 (9a) 는 각각 나팔형상으로 형성되고, 서로 거의 동축으로 배치되어 있다.
급기관 (8) 의 외주에는 플랜지를 갖는 고리형상의 어댑터 (7) 가 고정되어 있다. 그리고, 배출구멍 (50) 에 배기관 (8) 을 삽입통과한 상태에서 어댑터 (7) 를 1차 덮개 (48) 의 배기구멍에 끼워맞추고 O자 형상 링 (6) 을 통해 밀착시킴으로써, 배출구멍 (50) 을 기밀하게 폐쇄시킬 수 있다.
또, 배기장치 (5) 는 배기관 (9) 의 연장부 (9a) 에 접속된 흡인펌프 (10) 를 구비하고, 이 흡인펌프는 배기관 (9) 을 통해 용기 본체 (40) 내를 배기하는 동시에, 급기관 (8) 을 통해 용기 본체 내에 외부 공기를 급기하는 흡인수단으로 기능한다. 또한, 배기장치 (5) 는 흡기구 (8b) 근방에서 급기관 (8) 내에 설치된 버터플라이밸브 (11) 와 이 버터플라이밸브의 개방도를 조정하여 용기 본체 (40) 내로의 급기량을 조정하는 유량조정부 (12) 를 구비하고 있다.
그리고, 용접 작업 동안 배기장치 (5) 의 흡인펌프 (10) 를 작동시켜 배기관 (9) 의 배기구 (9a) 로부터 용기 본체 (40) 내에서 발생된 수증기를 함유한 공기를 배기한다. 이 배기에 의해 급기관 (8) 을 통해 외부 공기가 용기 본체 (40) 내로 공급된다. 이 때, 급기관 (8) 에 설치된 버터플라이밸브 (11) 의 개방도를 유량조정부 (12) 로 조정하고 외부 공기의 급기량을 조정함으로써, 용기 본체 (40) 의 내부압을 조정한다. 그럼으로써, 용기 본체 (40) 내부에서 발생된 수증기를 용기 본체 밖으로 효율적으로 배출할 수 있고, 수증기가 1차 덮개 (48) 의 용접부 (34) 로 유입되는 것을 확실히 방지할 수 있게 된다.
한편, 실드가스 공급장치 (20) 는 도 7 에 나타내는 바와 같이 실드가스로서, 예컨대 아르곤 등의 불활성가스를 저장한 저장탱크 (22) 와, 1차 덮개 (48) 의 급기구멍 (32) 에 접속된 가스공급관 (26) 과, 저장탱크 (22) 내의 실드가스를 가스공급관 (26) 을 통해 급기구멍 (32) 으로 공급하는 펌프 (24) 를 구비하고 있다.
그리고, 용접 작업 동안 1차 덮개 (48) 의 용접부 (34) 하측에 형성된 공간 (30) 에 실드가스 공급장치 (20) 에 의해 실드가스를 공급하고, 이 공간 (30) 에 실드가스를 충만시키거나 또는 실드가스를 유동시킨다. 따라서, 이 실드가스에 의해 용접부 (34) 로 유입하고자 하는 수증기를 차폐할 수 있고, 용접부로의 수증기 유입을 더욱 확실히 방지할 수 있게 된다.
전술한 방법으로 1차 덮개 (48) 를 용접한 후, 용기 본체 (40) 내의 물을 배출한다. 이 경우, 예컨대 도 9 에 나타내는 바와 같이 가압펌프 (72) 로 1차 덮개 (48) 및 차폐판 (44) 의 배출구멍 (50) 을 통해 용기 본체 (40) 내를 가압하고, 배출구멍 (50) 을 통해 용기 본체 내에 삽입된 배수파이프 (73) 로 용기 본체 내의 물을 외부로 배수한다.
계속해서, 용기 본체 (40) 내의 진공건조, 불활성가스 치환, 밀봉작업 및 기밀누설 검사를 행한 후, 도 2 에 나타내는 바와 같이 플러그 (51) 로 1차 덮개 (48) 의 배출구멍 (50) 을 밀봉한다. 그 다음에, 용기 본체 (40) 의 상단 개구부 내에 2차 덮개 (52) 를 장착하는데, 1차 덮개 (48) 위에 겹치게 배치한다. 그리고, 전술한 용접장치 (70) 에 의해 2차 덮개 (52) 의 주변 가장자리부를 용기 본체 (40) 의 내주면에 용접한다. 그 다음에, 1차 덮개 (48) 와 2차 덮개 (52) 사이의 공간에 대해서 불활성가스 치환, 밀봉작업, 기밀누설 검사를 행함으로써 캐니스터 (14) 의 덮개밀폐 용접 작업이 종료된다.
이상과 같이 구성된 캐니스터 (14) 및 그 덮개밀폐 용접방법에 의하면, 차폐판 (44) 과 용기 본체 (40) 의 간극을 O자 형상 링 (46) 으로 밀폐함으로써, 1차 덮개 (48) 를 용접할 때에 수증기가 이 간극을 통해 용접 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 수증기에서 기인되는 용접 결함을 발생시키지 않고 1차 덮개 (48) 를 확실히 용접할 수 있어, 밀폐성이 향상되고 방사선 차폐성이 우수한 캐니스터를 얻을 수 있다.
또, 1차 덮개 (48) 를 용접할 때 배기장치 (5) 에 의해 용기 본체 (40) 내를 배기하고 수증기를 배출하면서 1차 덮개를 용접함으로써, 용접부로의 수증기 침입을 더욱 확실히 방지하며 1차 덮개를 확실히 용접할 수 있게 된다.
이 때 상기 구성의 배기장치 (5) 에 의하면 하나의 배출구멍 (50) 을 이용하여 용기 본체 (40) 내를 동시에 배기 및 급기할 수 있게 된다. 즉, 흡인펌프 (10) 에 의해 배기구 (9a) 로부터 용기 본체 (40) 내의 수증기를 포함한 공기를 배기하고, 이와 함께 급기관 (8) 에서 용기 본체 내로 급기되어 용기 본체의 내부압을 조정한다. 그럼으로써, 용기 본체 (40) 내에서 발생된 수증기를 용기 본체의 외부로 효율적으로 배출하고, 용접부에 다량의 수증기가 들어가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 사용이 끝난 연료집합체 (18) 로부터의 방사선을 냉각수 (64) 에 의해 차폐된 상태에서 용접 작업을 하는 경우라도, 용접부에 보이드 결함이 발생하지 않는 양호한 주변 환경을 만들 수 있으며 용접 정밀도 향상을 기대할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면 1차 덮개 (48) 를 용접할 때 1차 덮개의 외주부에 형성된 공간 (30) 에 실드가스를 충만 또는 유동시킴으로써 용접부로의 수증기 침입을 한층 더 확실히 방지할 수 있다. 그 결과, 용접 결함이 없고 밀폐성이 높으며 방사선 차폐성이 우수한 캐니스터를 얻을 수 있다.
또, 전술한 실시형태에서는 1차 덮개를 용접할 때 배기장치 (5) 에 의한 수증기 배출과 실드가스에 의한 수증기 차폐를 동시에 행하는 구성으로 하였으나, 어느 한가지만 행하는 방법으로 해도 된다. 이 경우에도 수증기에서 기인되는 용접 결함의 발생을 방지하여 밀폐성이 높은 캐니스터를 얻을 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 캐니스터 (14) 에 대해서 설명한다. 도 10 에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태에 의하면 용기 본체 (40) 의 상단 개구부는 1차 덮개 (48) 및 2차 덮개 (52) 만으로 폐쇄되고, 차폐판 (44) 이 생략되어 있다. 다른 구성은 전술한 제 1 실시형태와 동일하고, 동일한 부분에 는 동일한 참조부호를 붙여 그 상세한 설명을 설명한다.
그리고, 제 2 실시형태에서 1차 덮개 (48) 의 밀폐 용접방법은 전술한 제 1 실시형태와 동일하고, 사용이 끝난 연료집합체 (18) 를 냉각수로 넘치게 한 상태에서 용접장치에 의해 1차 덮개의 상단 주변 가장자리부를 순차적으로 용접하게 된다. 이 때 전술한 배기장치 (5) 를 사용하여 용기 본체 (40) 내의 수증기를 외부로 배출하는 동시에 실드가스 공급장치 (20) 에 의해 1차 덮개 (48) 의 외주부에 형성된 공간 (30) 에 실드가스를 충전 또는 유동시킨다.
따라서, 제 2 실시형태에서도 1차 덮개 (48) 를 용접할 때 수증기가 용접 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 수증기에 기인하는 용접 결함을 발생시키지 않고 1차 덮개 (48) 를 확실히 용접할 수 있어 밀폐성이 향상된 캐니스터를 얻을 수 있다.
그리고, 제 2 실시형태에서도 1차 덮개를 용접할 때 배기장치 (5) 에 의한 수증기 배출 및 실드가스에 의한 수증기 차폐 중 어느 한가지만 행하는 방법으로 해도 되고, 이 경우에도 용접부에 수증기가 도달하는 것을 방지하여 용접 결함의 발생을 방지할 수 있고 밀폐성이 높은 캐니스터를 얻을 수 있다.
또 다른 이점 및 변형은 이 분야의 숙련자에 의해서 용이하게 이루어질 것이다. 그러므로, 보다 광범위한 국면에서의 본 발명은 여기에 도시되고 개시된 특정한 설명 및 실시예로 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 변형은 첨부된 청구범위 및 이에 상응하는 것에 의해서 한정된 바와 같이, 발명의 일반적인 개념의 취지 또는 범위로부터 일탈함이 없이 이루어질 수 있다.
예컨대, 제 1 실시형태에서 사용한 실링재는 O자 형상 링에 한정되지 않고 필요에 따라 다양하게 선택할 수 있으며, 예컨대 금속 와이어, 실링 테이프, 내열 튜브 또는 내열 페이스트 등을 사용해도 된다.
따라서, 본원 발명에 관련된 밀폐용기 및 그의 밀폐용접방법에 의하면, 덮개체의 용접시, 덮개체의 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시킴으로써 용접부로의 수증기 침입을 방지할 수 있으므로, 수증기에 기인하는 용접결함을 발생시키지 않고 덮개체를 확실하게 용접할 수 있게 된다.
또, 차폐덮개와 용기 본체의 간극을 실링재에 의해 밀폐시킴으로써, 덮개체를 용접할 때, 수증기가 이 간극을 통하여 용접부분으로 칩입하는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다. 그 결과, 수증기에 기인하는 용접결함을 발생시키지 않고 덮개체를 확실하게 용접할 수 있고, 밀폐성이 향상되어 방사성 물질 밀봉성이 우수한 밀폐용기를 제공할 수 있다.
또한, 본원 발명에 관련된 배기장치에 의하면, 흡인수단에 의해 배기구로부터 용기 본체내의 수증기를 함유하는 공기를 배기하고, 이와 함께 급기관으로부터 용기 본체내로 급기하여 용기 본체의 내부압을 조정함으로써, 용기 본체내에서 발생한 수증기를 용기 본체의 외부로 배출하여 용접부로 다량의 수증기가 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 방사성 물질로부터의 방사선을 물에 의해 차폐시킨 상태에서 용접한 경우에도, 용접부에 보이드결함이 발생하지 않는 양호한 주변환경을 만들 수 있게 되어 용접정밀도의 향상을 기대할 수 있다.

Claims (16)

  1. 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구부를 갖고, 방사성 물질을 수납하는 대략 통형상의 용기 본체와;
    상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 주변 가장자리부가 용기 본체의 내주면에 용접된 덮개체와 ;
    상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부를 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성되고, 상기 용접부의 용접시, 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부를 용기 본체 내부에 대해 실드하기 위한 공간부를 갖고 있는 방사성 물질의 밀폐용기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개체는 상기 용접부의 용접시, 상기 용기 본체내로의 급기 및 용기 본체내의 배기를 동시에 실시하기 위한 배출구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 밀폐용기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개체는 상기 외주부의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 상기 공간부를 규정한 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 밀폐용기.
  4. 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구부를 갖고, 방사성 물질을 수납하는 대략 통형상의 용기 본체와;
    상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 상기 상단 개구를 폐쇄한 차폐판과;
    상기 용기 본체의 내주면과 상기 차폐판의 간극을 밀폐시킨 실링재와;
    상기 차폐판에 겹치게 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 장착되고, 주변 가장자리부가 용기 본체의 내주면에 용접되는 덮개체와;
    상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부를 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성되고, 상기 용접부의 용접시, 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부를 용기 본체 내부에 대해 실드하기 위한 공간부를 갖고 있는 방사성 물질의 밀폐용기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 덮개체 및 차폐판은 상기 용접부의 용접시, 상기 용기 본체내로의 급기 및 용기 본체내의 배기를 동시에 실시하기 위한 배출구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 밀폐용기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 상단 개구부 근방에서 상기 용기 본체의 내주면에 설치된 지지부와, 상기 지지부 위에 탑재된 테두리형상의 지지판을 구비하고,
    상기 차폐판은 상기 지지판 위에 탑재되고, 상기 실링재는 상기 차폐판과 상기 지지판 사이에 설치된 O자 형상 링을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 밀폐용기.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 덮개체는 상기 외주부의 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 상기 공간부를 규정한 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 물질의 밀폐용기.
  8. 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구를 갖는 대략 통형상의 용기 본체에 물을 충전하고,
    상기 용기 본체내에 방사성 물질을 배치하여 물에 침지시키며,
    상기 용기 본체의 상단 개구부내에 덮개체를 장착하여 상기 상단 개구부를 폐쇄하고,
    상기 덮개체에 형성된 배출구멍을 통하여 상기 용기 본체내로 급기하면서, 이 배출구멍을 통하여 용기 본체내를 배기하고, 용기 본체내에 발생한 수증기를 외부로 배출하며,
    상기 수증기를 외부로 배출하면서, 상기 덮개체의 주변 가장자리부를 상기 용기 본체에 용접하여 용기 본체의 상단 개구부를 밀폐하되,
    상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부을 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성된 공간부를 가지며,
    상기 덮개체의 용접시, 상기 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부로의 수증기 침입을 방지하는, 방사성 물질을 수납한 밀폐용기의 밀폐용접방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 실드가스로서 불활성 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 밀폐용접방법.
  11. 하단이 폐쇄되어 있음과 동시에 상단 개구를 갖는 대략 통형상의 용기 본체내에 물을 충전하고,
    상기 용기 본체내에 방사성 물질을 배치하여 물에 침지시키며,
    상기 용기 본체의 상단부내에 차폐판을 장착하여 상기 상단 개구를 폐쇄함과 동시에, 실링재에 의해, 상기 용기 본체의 내주면과 상기 차폐판의 간극을 밀폐하고,
    상기 차폐판에 겹치게 상기 용기 본체의 상단 개구부내에 덮개체를 장착하여 상기 상단 개구부를 폐쇄하며,
    상기 덮개체 및 차폐판에 형성된 배출구멍을 통하여 상기 용기 본체내로 급기하면서, 이 배출구멍을 통하여 용기 본체내를 배기하고, 용기 본체내에 발생한 수증기를 외부로 배출하고,
    상기 수증기를 외부로 배출하면서, 상기 덮개체의 주변 가장자리부를 상기 용기 본체에 용접하여 용기 본체의 상단 개구부를 밀폐하되,
    상기 덮개체는 상기 용기 본체의 내주면에 인접 대향한 외주부을 갖고, 이 외주부는 상기 용기 본체의 내주면에 용접된 용접부와, 상기 용접부에 대해 상기 용기 본체의 하단측에 형성된 공간부를 가지며,
    상기 덮개체의 용접시, 상기 공간부에 실드가스를 충전 또는 유동시켜 상기 용접부로의 수증기 침입을 방지하는, 방사성 물질을 수납한 밀폐용기의 밀폐용접방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 실드가스로서 불활성 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 밀폐용접방법.
  14. 배출구멍에 삽입통과가 가능하게 형성되고, 용기 본체내에 개구하는 급기구와 상기 용기 본체의 외부에 개구하는 흡기구를 갖는 급기관과,
    상기 급기관내에 배치되어 이중관 구조를 이루고 있음과 동시에, 상기 용기 본체내에 개구하는 배기구와 상기 용기 본체의 외부로 연장된 연장부를 갖는 배기관과,
    상기 배기관의 연장부에 접속되고, 이 배기관을 통하여 상기 용기 본체내를 배기함과 동시에, 급기관을 통하여 상기 용기 본체내로 외부 공기를 급기하는 흡인수단을 구비하는, 제 8 항에 기재된 밀폐용기의 밀폐용접방법에 사용하는 배기장 치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 급기관의 급기구 및 상기 배기관의 배기구는 각각 나팔형상으로 형성되고, 서로 거의 동축으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 흡기구 근방에서 상기 급기관내에 설치되고, 상기 용기 본체내로의 급기량을 조정하는 유량조정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배기장치.
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