KR100950397B1 - Main Oxidation Device for Simulated Spent Fuel Rod-Cut - Google Patents

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KR100950397B1 KR1020070139129A KR20070139129A KR100950397B1 KR 100950397 B1 KR100950397 B1 KR 100950397B1 KR 1020070139129 A KR1020070139129 A KR 1020070139129A KR 20070139129 A KR20070139129 A KR 20070139129A KR 100950397 B1 KR100950397 B1 KR 100950397B1
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Abstract

본 발명은 휘발성 가스을 제거하고 분말입도를 조절할 수 있는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 제공하고자 한다. 투입구로부터 공급된 사용후 핵연료가 모터에 의해 구동되는 회전축에 장착된 나선형 스크류에 의해 산화용기 내로 운송되어, 진공상태로 감압한 상태에서 산화제와 세라믹 볼의 사용과 함께 고온 가열됨으로써, 산화시간 단축은 물론 사용후 핵연료는 펠릿 분말과 헐로 분리되어 이들을 선택적으로 배출하고, 휘발성 가스을 선택적으로 제거한다. 이러한 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 사용함으로써, 휘발성 가스을 제거하여 후속 공정의 방사선 부하를 감소시킬 수 있으며, 사용후 핵연료 분말 입도를 조절할 수 있고, 균질밀도를 향상시켜 전해환원 공정의 처리 성능을 증대시킬 수 있다.

Figure R1020070139129

사용후 핵연료, 고온, 산화, 휘발성 가스, 분말화.

The present invention seeks to provide a spent fuel rod cut core oxide device capable of removing volatile gases and controlling powder particle size. The spent fuel supplied from the inlet is transported into the oxidation vessel by a helical screw mounted on a rotating shaft driven by a motor, and heated at high temperature with the use of an oxidant and a ceramic ball under reduced pressure in a vacuum state, thereby reducing the oxidation time. The spent fuel, of course, is separated into pellet powder and hull, which selectively discharges them and selectively removes volatile gases. By using the spent fuel rod cut core device, the volatile gas can be removed to reduce the radiation load of the subsequent process, the spent fuel powder particle size can be adjusted, and the homogeneous density can be improved to improve the treatment performance of the electrolytic reduction process. You can increase it.

Figure R1020070139129

Spent fuel, high temperature, oxidation, volatile gases, powdered.

Description

사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치{Main Oxidation Device for Simulated Spent Fuel Rod-Cut}Main Oxidation Device for Simulated Spent Fuel Rod-Cut}

본 발명은 사용후 핵연료를 진공 상태에서 고온 산화할 수 있는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치에 관한 것으로, 구체적으로 사용후 핵연료를 진공, 고온 산화함으로써, 휘발성 가스을 제거하여 후속 공정의 방사선 부하를 감소시키고 사용후 핵연료를 분말화하여 처리 용량을 증대시킬 수 있는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spent fuel rod cut core device capable of high-temperature oxidation of spent nuclear fuel in a vacuum state. Specifically, by vacuum and high-temperature oxidation of spent nuclear fuel, volatile gases are removed to reduce radiation load in subsequent processes. The present invention relates to a spent nuclear fuel rod cut core device capable of increasing the processing capacity by pulverizing spent nuclear fuel.

핵연료는 원자로 안에 장입(裝入)하여 핵분열을 연쇄적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 사용후 핵연료는 핵분열을 일으킨 후에 남은 물질을 말한다.Nuclear fuel refers to a substance that can be charged into a nuclear reactor and get energy available by chaining nuclear fission, and spent fuel refers to a substance remaining after nuclear fission.

사용후 핵연료의 관리에는 대략 두 가지 방법이 있다. 한가지는 사용후 핵연료를 지하 500미터 이상의 암반에 넣고 인간생태계와 철저히 격리시키는 방법이다. 이를 영구처분이라고 부른다. 또 하나의 방법은 사용후 핵연료로부터 재활용 물질을 분리하여 핵연료 물질을 다시 사용하고 고방사성 물질은 영구 처분하는 방법이다.There are roughly two ways to manage spent fuel. One is to put spent nuclear fuel in rocks over 500 meters underground and thoroughly isolate it from the human ecosystem. This is called permanent disposal. Another method is to separate the recycled material from the spent fuel, reuse the fuel material and permanently dispose of the radioactive material.

종래의 방식에 따르면, 원자력발전소에서 연소시킨 사용된 핵연료 집합체는 더 이상 처리하지 않은 상태로 수조에 보관·저장하고 있으나, 원자력 발전을 가동하는 기간이 길어질수록 사용된 핵연료봉의 양이 점차 누적되어 방대한 저장 공간을 필요로 하고 있다. 또한, 이렇게 누적된 폐기물을 처리해야 하는 필요성 및 위험성이 계속 지적되고 있다.According to the conventional method, the spent fuel assembly burned in a nuclear power plant is stored and stored in a tank without further processing, but as the period of operation of the nuclear power plant becomes longer, the amount of used fuel rods gradually accumulates, causing a huge amount of spent fuel rods. It needs storage space. In addition, the necessity and danger of dealing with this accumulated waste continues to be pointed out.

따라서, 고체 형태의 사용후 핵연료의 재활용을 위한 관리 기술의 개발이 시급한 실정이며, 이에 대하여는 사용후 핵연료를 분말화하여 이를 산화시켜 후속 공정으로 보내는 일부 공정장치가 개발되어 있다.Therefore, there is an urgent need to develop a management technology for recycling spent fuel in the form of a solid. Some process apparatuses have been developed for pulverizing spent fuel and oxidizing it to a subsequent process.

하지만, 종래의 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치들에 의한 산화 공정은 사용후 핵연료 물질을 약 500℃ 산화 분위기에서 분말화를 진행하므로, 이러한 산화 공정 중 삼중수소(H-3)가 제거되고, 크립톤(Kr), 요오드(I) 등과 같은 휘발성 가스는 일부만 제거되어 후속 공정에서 방사선 부하를 감소시키기 위해 이러한 휘발성 가스들을 처리하기 위해 많은 어려움이 따르는 문제가 있다.However, the oxidation process by conventional spent nuclear fuel rod cut core devices is used to powder the spent fuel material in an oxidizing atmosphere of about 500 ℃, tritium (H-3) is removed during this oxidation process, Volatile gases such as krypton (Kr), iodine (I), etc., are only partially removed, which causes a lot of difficulties in treating these volatile gases to reduce the radiation load in subsequent processes.

또한, 종래의 사용후 핵연료 산화 장치에 의해 사용후 핵연료 분말의 균질 밀도가 충족되지 못해서 후속 공정의 처리 성능을 증대에 한계가 있다.In addition, the homogeneous density of the spent fuel powder is not satisfied by the conventional spent fuel oxidizing apparatus, so that there is a limit to increase the processing performance of subsequent processes.

또 다른 문제점으로 종래의 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치로 사용후 핵연료를 주입하여 분말화를 하기 위해서는, 투입 전에 별도로 사용후 핵연료에서 헐(hull)을 분리하여야 한다. 그러므로, 산화 공정 전에 전처리 공정이 부가되어 전체 공정이 늘어난다는 문제점이 있다.Another problem is that in order to inject the spent fuel into the conventional spent fuel rod cut core device to be powdered, it is necessary to separate the hull from the spent fuel separately before the injection. Therefore, there is a problem in that the pretreatment step is added before the oxidation step so that the entire step is increased.

따라서, 본 발명은 상술한 종래 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 산화제(산소 등)를 공급하고 감압(약 1torr)된 상태에서 약 1250℃로 사용후 핵연료를 가열함으로써 크립톤, 세슘, 요오드, 테크네튬, 루테늄, 삼중 수소 등의 휘발성 가스를 대부분 제거하여 후속 공정에서 이러한 휘발성 가스들을 제거해야 하는 불편을 덜어주는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the conventional spent nuclear fuel rod cut core device described above, the object of the present invention is to supply an oxidizing agent (oxygen, etc.) and use at about 1250 ℃ under reduced pressure (about 1torr) By heating the post-fuel, most of the volatile gases such as krypton, cesium, iodine, technetium, ruthenium, and tritium are removed, providing a spent nuclear fuel rod cut core device that relieves the inconvenience of removing these volatile gases in subsequent processes. have.

또한, 본 발명의 다른 목적은 세라믹 볼을 사용하여 헐과 연료를 쉽게 분리하여 산화시간을 단축시키고, 진공 상태에서 고온 산화 공정을 통해 사용후 핵연료의 분말 입도를 조절하여 균질밀도를 향상시켜 후속 공정의 처리 성능을 증대시킬 수 있는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to easily separate the hull and the fuel by using a ceramic ball to shorten the oxidation time, and to improve the homogeneous density by controlling the particle size of the spent fuel through a high temperature oxidation process in a vacuum state to a subsequent process To provide a spent fuel rod cut core oxide device that can increase the processing performance of.

본 발명의 또 다른 목적은 산화 공정 전 사용후 핵연료에서 헐을 분리해야 하는 전처리 공정을 거치지 않아서 처리 공정 효율을 향상시키는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a spent nuclear fuel rod cut core device which does not undergo a pretreatment process in which hulls have to be separated from spent nuclear fuel before an oxidation process, thereby improving processing efficiency.

본 발명의 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치는 산화 유닛, 구동유닛, 배출유닛, 가스제거유닛, 및 감압유닛을 포함하고, 산화 유닛은 회전축을 구비하고 사용후 핵연료가 투입되어 산화되며, 구동유닛은 회전축으로 구동력을 전달하고, 배출유닛은 산화 유닛의 하부에 위치하여 산화된 사용후 핵연료를 배출하며, 가스 제거유닛에서는 산화시 생성되는 가스 형태의 휘발성 가스를 선택적으로 배출하고, 감압유닛은 산화 유닛 내부를 감압하는 역할을 수행한다.The spent fuel rod cut core device of the present invention includes an oxidation unit, a drive unit, an exhaust unit, a gas removal unit, and a decompression unit, and the oxidation unit has a rotating shaft, and the spent fuel is oxidized by being injected into the drive unit. The driving force is transmitted to the rotating shaft, and the discharge unit is located at the bottom of the oxidation unit to discharge the oxidized spent nuclear fuel. Depressurizes the inside of the unit.

산화 유닛은 내부에서 사용후 핵연료의 산화가 일어나고 분말화되는 산화용기, 산화후 핵연료가 투입되는 투입구, 산화용기를 가열하는 가열부, 사용후 핵연료를 산화용기 내부로 이송하는 운송부, 및 산화제를 산화용기 내부로 공급하는 산화제 공급튜브로 이루어지며, 상기 운송부는 회전축 상에 장착되는 나선형 스크류 형상으로서 투입구와 연결된 산화용기의 일단에서 타단까지 연결되어 있다.The oxidation unit includes an oxidizing vessel in which the spent fuel is oxidized and powdered, an inlet into which the oxidized fuel is injected, a heating unit for heating the oxidizing vessel, a transport unit for transferring spent nuclear fuel into the oxidizing vessel, and an oxidizing agent. It consists of an oxidant supply tube for feeding into the oxidation vessel, the transport portion is a spiral screw shape mounted on the rotating shaft is connected from one end to the other end of the oxidation vessel connected to the inlet.

산화용기는 속이 빈 원기둥 형상으로, 둘레가 망으로 형성되어 있기 때문에 분말화된 사용후 핵연료 분말은 망을 통과할 수 있다.Since the oxidizing vessel has a hollow cylindrical shape and a perimeter is formed into a net, the powdered spent fuel powder may pass through the net.

투입구는 튜브 형상으로 되어 있고, 일단에 사용후 핵연료의 출입을 통제하여 투입구를 밀폐시키는 마개가 설치되며, 타단은 산화용기에 연결되어 있다.The inlet has a tube shape, and a stopper is installed at one end to control the entry and exit of the spent fuel to seal the inlet, and the other end is connected to the oxidation vessel.

가열부는 산화용기를 1250℃까지 가열할 수 있으며, 바람직하게는 산화용기를 감싸있는 형상이다. 본 발명의 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치는 사용후 핵연료의 샘플을 채취하는 모니터링유닛을 더 포함하며, 모니터링유닛은 산화 유닛으로부터 외부로 연장하는 긴 튜브 형상이고, 산화 유닛의 외부로 돌출된 일단에는 이중마개 및 샘플 수거 용기가 설치되어 있다.The heating unit may heat the oxidation vessel to 1250 ° C., and preferably has a shape surrounding the oxidation vessel. The spent fuel rod cut core device of the present invention further includes a monitoring unit for taking a sample of the spent fuel, the monitoring unit having a long tube shape extending outward from the oxidation unit, and once protruded out of the oxidation unit. It is equipped with a double stopper and a sample collection container.

구동유닛은 모터, 회전축, 및 모터와 회전축을 연결하는 연결요소를 포함하고, 모터는 산화 유닛의 외부에 위치하여 연결요소를 통해 구동력을 회전축으로 전달한다. 바람직하게, 모터의 구동축과 회전축이 평행하게 위치한다면 연결요소는 벨트일 수 있으며, 모터의 구동축과 회전축이 동일 평면상에서 수직하게 위치한다 면 연결요소는 베벨기어일 수 있다.The drive unit includes a motor, a rotating shaft, and a connecting element connecting the motor and the rotating shaft, and the motor is located outside the oxidation unit to transmit the driving force to the rotating shaft through the connecting element. Preferably, the connecting element may be a belt if the drive shaft and the rotating shaft of the motor are located in parallel, and the connecting element may be a bevel gear if the driving shaft and the rotating shaft of the motor are located vertically on the same plane.

배출유닛은 깔떼기 형상이고, 하부에는 사용후 핵연료의 배출을 통제하는 밸브가 설치되어 있다. 바람직하게, 배출유닛은 분말 받이부를 더 포함하는데, 이러한 분말 받이부는 속이 빈 반구형 원기둥 형상이고 회전축을 중심으로 회전할 수 있게 하는 회전요소를 포함하고 있다.The discharge unit has a funnel shape and a valve is installed at the bottom to control the discharge of spent nuclear fuel. Preferably, the discharge unit further comprises a powder receiver, which comprises a hollow hemispherical cylindrical shape and a rotating element that allows rotation about the axis of rotation.

가스제거유닛의 일단에는 가스 출입을 통제하는 밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하다.One end of the degassing unit is preferably provided with a valve for controlling gas entry.

감압유닛은 감압펌프와 감압통로를 포함하는데, 감압통로의 일단은 산화 유닛과 연결되고 타단은 감압펌프와 연결되어 있다. 바람직하게, 감압펌프는 산화 유닛을 진공 상태가 될때까지 압력을 감압시킬 수 있다.The decompression unit includes a decompression pump and a decompression passage, one end of which is connected to the oxidation unit and the other end of which is connected to the decompression pump. Preferably, the depressurization pump may depressurize the pressure until the oxidation unit is vacuumed.

또한, 본 발명은 사용후 핵연료의 산화방법을 제시한다. The present invention also provides a method for oxidizing spent nuclear fuel.

본 발명에 따른 사용후 핵연료의 산화방법은 회전축을 구비한 산화 장치로 사용후 핵연료를 공급하는 단계, 사용후 핵연료를 가열함으로써 산화 공정을 진행하여 사용후 핵연료를 분말화하면서 펠릿(pellet) 분말과 헐(hull)로 분리하는 단계, 사용후 핵연료의 헐을 배출하는 단계, 산화 장치 내부를 감압하고 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여 배출되는 가스 형태의 휘발성 가스를 선택적으로 제거하는 단계, 및 분말화된 사용후 핵연료를 배출하는 단계를 포함한다.The method of oxidizing spent nuclear fuel according to the present invention comprises the steps of supplying spent fuel to an oxidizing apparatus having a rotating shaft, and heating the spent fuel to perform an oxidation process to powder the spent fuel while pelletizing pellet powder and Separating into hulls, discharging hulls of spent nuclear fuel, depressurizing the inside of the oxidizing device and selectively removing volatile gases in the form of gas discharged by heating the spent fuel powder at high temperature, and powdering Exhausting the spent spent fuel.

사용후 핵연료를 가열하여 산화 공정을 진행하여 사용후 핵연료를 분말화하면서 펠릿 분말과 헐로 분리하는 단계는, 회전축 상에 장착된 나선형 스크류를 회전시켜서 사용후 핵연료를 상기 산화 장치 내부로 운송하는 단계, 회전 마찰력에 의해 세라믹 볼이 라드 컷에 낙하충격을 주는 단계 및 산화 장치에 산화제를 공급하고 500℃ 내지 550℃까지 가열하면서 산화 공정을 진행하는 단계로 이루어지고, 상기 단계들이 진행되는 동안 사용후 핵연료가 분말화되어 펠릿 분말과 헐로 분리된다.The process of oxidizing the spent nuclear fuel and oxidizing the spent nuclear fuel to separate the pellet powder and the hull while pulverizing the spent nuclear fuel may include rotating the helical screw mounted on the rotating shaft to transport the spent nuclear fuel into the oxidation apparatus. The ceramic ball is subjected to a drop impact on the rod cut by the rotational friction force and to supply the oxidant to the oxidation device and to proceed with the oxidation process while heating to 500 ℃ to 550 ℃, spent nuclear fuel during the steps Is powdered and separated into pellet powder and hull.

산화 장치 내부를 감압하고 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여 배출되는 휘발성 가스를 선택적으로 제거하는 단계는, 산화 장치 내부를 1토르(torr)까지 감압하고 1200℃ 내지 1250℃까지 가열하면서 배출되는 휘발성 가스를 선택적으로 제거함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.Depressurizing the inside of the oxidizer and selectively removing the volatile gas discharged by heating the spent fuel powder at a high temperature, the volatile gas discharged while depressurizing the inside of the oxidizer to 1 torr and heating to 1200 to 1250 ° C. It is preferred to achieve by selectively removing.

또는, 산화 장치 내부를 감압하고 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여 배출되는 휘발성 가스를 선택적으로 제거하는 단계는, 산화 장치 내부에 진공이 형성되도록 감압하고 1200℃ 내지 1250℃까지 가열하면서 배출되는 휘발성 가스를 선택적으로 제거함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.Alternatively, the step of depressurizing the inside of the oxidizing device and selectively removing the volatile gas discharged by heating the spent fuel powder at a high temperature may be carried out while decompressing the vacuum to form a inside of the oxidizing device and heating to 1200 to 1250 ° C. It is preferred to achieve by selectively removing.

본 발명에 따르면 산화제를 공급하여 진공 상태에서 사용후 핵연료를 고온 산화함으로써 크립톤, 세슘, 요오드 등의 핵종들이 대부분 가스 형태로 거의 제거되기 때문에, 후속 공정에서 이들 휘발성 가스를 제거하지 않아도 되는 효과가 있다.According to the present invention, since nuclear species such as krypton, cesium, and iodine are almost removed in the form of gas by high temperature oxidation of spent nuclear fuel in a vacuum state by supplying an oxidant, there is an effect of eliminating these volatile gases in a subsequent process. .

또한 본 발명은 회전 마찰력에 의해 세라믹 볼이 라드 컷에 낙하충격을 줌으로써 분말과 헐의 분리를 쉽게 하고 산화시간을 단축함으로써 라드컷의 대용량처리를 효율적으로 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that the large capacity treatment of the rod cut can be efficiently carried out by making the ceramic ball drop impact on the rod cut by the rotational friction to facilitate the separation of powder and hull and shorten the oxidation time.

또한, 본 발명에 따르면 진공 상태에서의 고온 산화를 통해 사용후 핵연료의 분말 입도를 조절하여 균질밀도를 향상시킴으로써 후속 공정에서의 처리 성능을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, by controlling the particle size of the spent nuclear fuel through high temperature oxidation in a vacuum state, there is an advantage of increasing the processing performance in a subsequent process by improving the homogeneous density.

또한, 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 사용하면, 산화 공정 전 사용후 핵연료에서 헐을 분리하지 않아도 되므로, 전체 처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, using the spent nuclear fuel rod cut core device according to the present invention, there is no need to separate the hull from the spent nuclear fuel before the oxidation process, there is an effect that can improve the efficiency of the entire treatment process.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under the above-mentioned rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 정면 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 측면도이다.1 is a schematic front view of a spent fuel rod cut core oxide device according to the present invention. 2 is a front configuration diagram of a spent fuel rod cut core device according to the present invention, FIG. 3 is a plan view of a spent fuel load cut core device according to the present invention, and FIG. 4 is a spent fuel rod according to the present invention. Side view of the rod cut core oxide device.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치는 산화유닛(100), 구동유닛(200), 배출유닛(300), 가스제거유닛(400), 감압유닛(500), 및 모니터링유닛(600)을 포함하여, 사용후 핵연료를 진공 상태에서 고온 가열하여 산화시키는 공정을 수행한다.1 and 2, the spent nuclear fuel rod cut core device according to the present invention is the oxidation unit 100, drive unit 200, discharge unit 300, gas removal unit 400, decompression Including the unit 500 and the monitoring unit 600, a process of oxidizing the spent nuclear fuel by heating at a high temperature in a vacuum state.

산화 유닛(100)은 산화용기(110), 투입구(120), 가열부(130), 운송부(140), 및 산화제공급튜브(150)로 이루어지며, 사용후 핵연료가 투입구(120)를 통해 들어오면 운송부(140)가 이를 산화용기(110) 내부로 이송시키며, 가열부(130)가 산화용기(110)를 고온 가열함으로써 산화제공급튜브(150)를 통해 들어온 산화제와 함께 사용후 핵연료의 산화 공정이 수행된다.Oxidation unit 100 is composed of an oxidizing vessel 110, the inlet 120, the heating unit 130, the transport unit 140, and the oxidant supply tube 150, the spent fuel through the inlet 120 When the transport unit 140 transfers it into the oxidizing vessel 110, the heating unit 130 heats the oxidizing vessel 110 at a high temperature so that the spent fuel together with the oxidant introduced through the oxidant supply tube 150 is used. An oxidation process is performed.

산화용기(110)는 속이 빈 원기둥 형상이며, 둘레가 망(mesh)으로 형성되어 있다. 이는 도 5를 참조하여 확인할 수 있는 바와 같이, 산화용기(110)의 둘레가 망구조로 되어 있기 때문에 산화된 사용후 핵연료가 분말화(사용후 핵연료는 펠릿과 헐로 이루어져 있으며, 산화 후 사용후 핵연료는 펠릿 분말과 헐로 분리되는데, 본 명세서에는 일반적으로 펠렛 분말을 사용후 핵연료의 분말이라고 칭하기로 한다) 되었을 때 이러한 분말이 산화용기(110)의 망을 통과하여 중력에 의해 아래로 배출될 수 있도록 형상화되어 있다. 산화용기(110)의 일단은 사용후 핵연료가 투입되는 투입구(120)와 연결되어 있고, 타단은 산화되어 분말화 되기 전의 사용후 핵연료가 산화용기(110) 바깥으로 빠져나가지 못하도록 막혀 있는 형상으로 되어 있다. Oxidation vessel 110 is a hollow cylindrical shape, the perimeter is formed of a mesh (mesh). As can be seen with reference to Figure 5, since the circumference of the oxidation vessel 110 has a network structure, the oxidized spent fuel is powdered (the spent fuel is composed of pellets and hulls, the spent nuclear fuel after oxidation Is separated into pellet powder and hull, which is generally referred to herein as a powder of spent nuclear fuel) so that such powder can be discharged down by gravity through the mesh of the oxidation vessel 110. It is shaped. One end of the oxidizing vessel 110 is connected to the inlet 120 through which the spent nuclear fuel is input, and the other end has a shape in which the spent nuclear fuel before being oxidized and powdered is prevented from escaping out of the oxidizing vessel 110. have.

투입구(120)는 튜브 형상으로서 사용후 핵연료가 외부에서 산화용기(110) 내부로 들어올 수 있도록 하는 통로 역할을 수행한다. 투입구(120)의 일단은 산화용기(110)의 외부로 돌출되어 있으며, 사용후 핵연료의 출입을 통제하는 투입구마개(121)가 설치되어 있어서 투입구(120)를 밀폐시킴과 동시에 투입구(120)와 연결 된 산화용기(110) 내부를 밀폐시킬 수 있도록 한다. 투입구마개(121)로부터 산화용기(110)까지는 투입튜브(122)가 위치하여 산화용기(110) 외부로부터 내부까지 사용후 핵연료가 이동할 수 있는 통로를 제공한다.Inlet 120 is a tube shape serves as a passage for allowing spent nuclear fuel to enter the oxidation vessel 110 from the outside. One end of the inlet 120 is protruded to the outside of the oxidation vessel 110, the inlet stopper 121 is installed to control the entry and exit of the spent fuel is sealed the inlet 120 and at the same time the inlet 120 and It is possible to seal the inside of the oxidation vessel 110 is connected. From the inlet stopper 121 to the oxidizing vessel 110, the inlet tube 122 is positioned to provide a passage through which spent nuclear fuel can move from the outside of the oxidizing vessel 110 to the inside.

가열부(130)는 산화용기(110) 둘레를 감싸고 있는 형상이며, 산화용기(110)를 1250℃ 이상까지 가열할 수 있어서 고온 산화 공정을 수행할 수 있도록 한다. 가열부(130)가 산화용기(110)를 감싸고 있는 형상이지만, 산화용기(110)와 연결되는 회전축(160)의 일부, 투입구(120)의 일부, 산화제공급튜브(150)의 일부, 가스제거유닛(400)의 일부, 및 모니터링유닛(600)의 일부는 가열부 바깥으로 돌출되도록 형성되어 있다. 가열부(130)는 높은 온도에도 형상이 크게 변하지 않도록 하기 위해 열팽창계수가 작은 재질로 구성되어야 하는 것이 바람직하다.The heating unit 130 has a shape surrounding the oxidation vessel 110, and may heat the oxidation vessel 110 to 1250 ° C. or more to perform a high temperature oxidation process. Although the heating unit 130 has a shape surrounding the oxidation vessel 110, a part of the rotation shaft 160 connected to the oxidation vessel 110, a part of the inlet 120, a part of the oxidant supply tube 150, and gas removal A part of the unit 400 and a part of the monitoring unit 600 are formed to protrude out of the heating unit. The heating unit 130 should be made of a material having a small coefficient of thermal expansion in order not to significantly change its shape even at high temperatures.

운송부(140)는 산화용기(110) 내부에 위치하는 나선형 스크류 모양으로서, 이러한 형상은 도 5에 도시되어 있다. 운송부(140)인 나선형 스크류는 회전축(160) 상에 장착되어, 투입구(120)와 연결되는 산화용기(110)의 일단에서 시작하여 산화용기(110)의 타단까지 연결되어 있다. 회전축(160)이 구동유닛(200)으로부터 구동력을 공급받아 회전하게 되면, 운송부(140)인 나선형 스크류도 회전축(160)의 회전방향에 따라 회전한다. 운송부(140)인 나선형 스크류의 직경은 산화용기(110)의 단면 직경보다 작아야 하며, 나선형 스크류와 산화용기(110) 사이의 간격은 작으면 작을수록 좋다.The transport unit 140 is a spiral screw shape located inside the oxidation vessel 110, which is illustrated in FIG. 5. The spiral screw, which is the transportation unit 140, is mounted on the rotation shaft 160 and is connected to the other end of the oxidation vessel 110 starting from one end of the oxidation vessel 110 connected to the inlet 120. When the rotary shaft 160 is rotated by the driving force supplied from the drive unit 200, the spiral screw which is the transport unit 140 also rotates in accordance with the rotation direction of the rotary shaft 160. The diameter of the spiral screw that is the transport unit 140 should be smaller than the cross-sectional diameter of the oxidation vessel 110, the smaller the distance between the spiral screw and the oxidation vessel 110 is smaller.

산화제공급튜브(150)는 산화용기(110) 내부로 산화제를 공급하기 위한 통 로이다. 일반적으로 산화제로 산소(O2)가 사용되므로 산화제공급튜브(150)는 산소를 공급할 수 있는 직경을 가지는 튜브 형상으로 되어 있다. 외부로 연결된 산화제공급튜브(150)의 일단에는 고온 가열시 산화용기(110) 내부를 진공상태로 만들 수 있도록 하기 위해 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. The oxidant supply tube 150 is a passage for supplying the oxidant into the oxidation vessel 110. In general, since oxygen (O 2 ) is used as an oxidant, the oxidant supply tube 150 has a tube shape having a diameter capable of supplying oxygen. One end of the oxidant supply tube 150 connected to the outside may be provided with a valve (not shown) to make the inside of the oxidation vessel 110 in a vacuum state at high temperature heating.

구동유닛(200)은 모터(210), 회전축(160), 및 연결요소(220)로 이루어져 있으며, 연결요소(220)는 모터(210)와 회전축(160)을 연결하여 모터(210)로부터 발생한 구동력을 회전축(160)으로 전달하는 역할을 수행한다. The drive unit 200 is composed of a motor 210, a rotating shaft 160, and the connecting element 220, the connecting element 220 is generated from the motor 210 by connecting the motor 210 and the rotating shaft 160 It serves to transmit the driving force to the rotating shaft (160).

모터(210)는 산화유닛(100)의 외부에 위치하며, 모터(210)의 구동축이 회전축(160)과 다른 평면 상에서 평행하게 배치될 수 있다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 연결요소(220)로 벨트(belt)를 사용하여 모터(210)와 회전축(160)을 벨트 연결함으로써 구동력을 전달한다. 회전축(160)과 모터(210)의 구동축이 동일 평면에 놓여지고 서로 수직하게 배치된다면, 연결요소(220)로 베벨기어(bevel gear)를 사용하여 구동력을 전달시킬 수 있다. The motor 210 may be located outside the oxidation unit 100, and the driving shaft of the motor 210 may be disposed in parallel with the rotating shaft 160 on a different plane. At this time, as shown in Figure 1, by using a belt (belt) as a connecting element 220 by connecting the motor 210 and the rotating shaft 160 to the belt transfers the driving force. If the rotating shaft 160 and the driving shaft of the motor 210 are placed on the same plane and disposed perpendicular to each other, the driving force may be transmitted to the connecting element 220 by using a bevel gear.

회전축(160)은 산화용기(110) 및 가열부(130)를 관통하고 있으며, 가열부(130)의 외부에 설치된 두 개의 받침대 상에 각각 회전가능하게 고정되어 있다. 회전축(160)을 받침대 상에 회전가능하게 장착할 때에 베어링이 사용되어 회전축(160)의 회전이 원활하도록 돕는다. 회전축(160)의 일단은 구동력을 전달하는 모터(210)와 연결되어 있어서, 모터(210)에 의해 회전축(160)은 회전한다. 상술한 바와 같이, 회전축(160) 상에는 운송부(140)인 나선형 스크류가 장착되어 있어서 회 전축(160)과 함께 회전한다.The rotating shaft 160 penetrates the oxidation vessel 110 and the heating unit 130, and is rotatably fixed to two pedestals installed outside the heating unit 130. When rotatably mounting the rotating shaft 160 on the pedestal, a bearing is used to help smoothly rotate the rotating shaft 160. One end of the rotation shaft 160 is connected to the motor 210 for transmitting the driving force, the rotation shaft 160 is rotated by the motor 210. As described above, a spiral screw, which is a transport unit 140, is mounted on the rotation shaft 160 to rotate together with the rotation shaft 160.

배출유닛(300)은 산화유닛(100)에서 산화된 사용후 핵연료를 이 곳을 통해 배출시킨다. 배출유닛(300)은 배출용기(310), 배출밸브(320), 및 분말받이부(330)로 구성된다. The discharge unit 300 discharges spent nuclear fuel oxidized in the oxidation unit 100 through this place. Discharge unit 300 is composed of a discharge vessel 310, the discharge valve 320, and the powder receiving portion (330).

배출용기(310)는 깔떼기 형상의 용기로서 산화유닛(100)의 하부에 배치되어 있다. 사용후 핵연료로부터 분리된 펠릿 분말과 헐은 배출용기(310)를 통해 배출된다. 배출용기(310)의 하단에는 배출밸브(320)가 설치되어 있으며, 배출밸브(320)의 개방과 닫힘으로 펠릿 분말 및 헐의 배출이 단속된다. The discharge vessel 310 is disposed in the lower portion of the oxidation unit 100 as a funnel-shaped container. Pellet powder and hull separated from the spent nuclear fuel is discharged through the discharge vessel (310). Discharge valve 320 is installed at the lower end of the discharge vessel 310, the discharge of the pellet powder and hull by the opening and closing of the discharge valve 320 is intermittent.

분말받이부(330)는 속이 빈 반구형 원기둥 형상으로서, 이러한 형상은 도 5에 잘 도시되어 있다. 분말받이부(330)가 산화용기(110) 아래에 배치되어 있어서, 산화용기(110)의 망을 통과해 빠져 나오는 사용후 핵연료 분말은 분말받이부(330)에 모이게 된다. 분말받이부(330)가 회전축(160)을 중심으로 회전할 수 있도록 하는 회전요소(미도시)가 설치되어, 분말받이부(330)가 산화용기(110)의 하부에서 상부로 180° 회전할 수 있도록 한다. 이렇게 회전요소를 이용하여 분말받이부(330)를 뒤집는 것은 분말받이부(330)에 수거된 사용후 핵연료 분말을 이후에 배출용기(310)를 통해 배출시키기 위함이다.The powder receiver 330 is a hollow hemispherical cylindrical shape, which is well illustrated in FIG. 5. Since the powder receiving unit 330 is disposed under the oxidation container 110, the spent fuel powder that passes through the network of the oxidation container 110 is collected in the powder receiving unit 330. A rotating element (not shown) is installed to allow the powder receiving unit 330 to rotate about the rotation shaft 160, so that the powder receiving unit 330 may be rotated 180 ° from the bottom of the oxidation container 110 to the top. To help. Inverting the powder receiving part 330 using the rotating element is for discharging the spent fuel powder collected in the powder receiving part 330 through the discharge container 310 afterwards.

가스제거유닛(400)은 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치(10)의 상부로 돌출된 다수의 튜브 형상을 가진다. 가스제거유닛(400)의 일단은 산화유닛(110)과 연결되어 있고 타단은 외부로 연결되어 있어서, 고온 산화 공정 동안 사용후 핵연료로부터 발생한 가스 형태의 크립톤(Kr), 세슘(Cs), 요오드(I), 테오네튬(Tc), 루테 늄(Ru), 삼중수소(H-3) 등의 휘발성 가스를 제거한다. 외부로 연결된 가스제거유닛(400)의 일단에는 밸브(미도시)가 설치되어 있어서, 고온 산화 공정 동안 각 온도별로 발생하는 가스들을 선택적으로 제거할 수 있도록 한다. The gas removal unit 400 has a plurality of tube shapes protruding to the upper portion of the spent nuclear fuel rod cut core device 10. One end of the degassing unit 400 is connected to the oxidation unit 110 and the other end is connected to the outside, so that krypton (Kr), cesium (Cs), iodine (Gr) in the form of gas generated from spent fuel during the high temperature oxidation process I), volatile gases such as theonetium (Tc), ruthenium (Ru) and tritium (H-3) are removed. One end of the gas removal unit 400 connected to the outside is provided with a valve (not shown), to selectively remove the gas generated at each temperature during the high temperature oxidation process.

감압유닛(500)은 감압펌프(510)와 감압통로(520)로 구성되어 있어서, 산화유닛(100)에 의한 고온 산화 공정이 감압된 상태에서 진행될 수 있도록 한다. The decompression unit 500 is composed of a decompression pump 510 and a decompression passage 520, so that the high temperature oxidation process by the oxidation unit 100 can proceed in a reduced pressure state.

도 1에 도시된 바와 같이, 감압펌프(510)는 산화유닛(100)의 외부에 위치하고 있으며, 산화유닛(100)이 진공상태에서 고온 산화 공정을 진행할 수 있도록 진공상태까지 감압할 수 있도록 한다. 감압통로(520)는 일단이 산화용기(110)까지 연결되고 타단은 산화유닛(100)의 외부로 돌출된 튜브 형상의 통로로서, 감압펌프(510)가 감압통로(520)의 타단과 연결되어 산화유닛(100) 내부를 진공상태까지 가압시킨다.As shown in FIG. 1, the decompression pump 510 is located outside the oxidation unit 100 and allows the oxidation unit 100 to depressurize to a vacuum state so that a high temperature oxidation process may be performed in a vacuum state. Decompression passage 520 is one end is connected to the oxidation vessel 110 and the other end is a tube-shaped passage protruding to the outside of the oxidation unit 100, the decompression pump 510 is connected to the other end of the decompression passage 520 The inside of the oxidation unit 100 is pressurized to a vacuum state.

모니터링(monitoring)유닛(600)은 사용후 핵연료의 샘플(sample)을 채취하여 모니터링을 하기 위한 구성요소이다. 모니터링유닛(600)은 모니터링튜브(610), 제1 모니터링밸브(621), 제2 모니터링밸브(622), 및 샘플수거용기(630)로 이루어져 있다.The monitoring unit 600 is a component for monitoring by taking a sample of spent nuclear fuel. The monitoring unit 600 includes a monitoring tube 610, a first monitoring valve 621, a second monitoring valve 622, and a sample collection container 630.

도 2에 도시된 바와 같이, 모니터링튜브(610)는 산화유닛(100)의 내부에서 외부로 연장하는 긴 튜브 형상이다. 외부로 돌출된 모니터링튜브(610)의 단부에는 제1 모니터링밸브(621) 및 제2 모니터링밸브(622)로 이루어지는 이중밸브가 구비되며, 또한 샘플수거용기(630)가 설치되어 있다. 이중밸브 구조는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치(10) 내부와 외부를 차단하기 위한 구조로서, 장치의 내부 상태와 외부 상태가 다르기 때문에 긴 막대 형상의 샘플채취기구(미도시)가 장치 내부의 샘플을 채취하면 제2 모니터링밸브(622)가 닫힌 상태에서 제1 모니터링밸브(621)가 열려서 샘플이 제1 모니터링밸브(621)를 통과하여 운반되고, 이어서 제1 모니터링밸브(621)가 닫히고 제2 모니터링밸브(622)가 열려서 샘플을 샘플수거용기(630)로 채취하게 된다.As shown in FIG. 2, the monitoring tube 610 has a long tube shape extending from the inside of the oxidation unit 100 to the outside. An end of the monitoring tube 610 protruding to the outside is provided with a double valve consisting of the first monitoring valve 621 and the second monitoring valve 622, the sample collection container 630 is also provided. The double valve structure is a structure for blocking the inside and outside of the spent nuclear fuel rod cut core device 10. Since the internal state and the external state of the device are different, a long rod-shaped sampling device (not shown) is provided. When the sample is taken, the first monitoring valve 621 is opened while the second monitoring valve 622 is closed, and the sample is transported through the first monitoring valve 621. Then, the first monitoring valve 621 is closed and the first monitoring valve 621 is closed. 2 monitoring valve 622 is opened to take a sample to the sample collection container (630).

도 5는 본 발명의 산화용기(110), 분말받이부(330) 및 운송부(140)를 도시한 절개 사시도로서, 도 5를 참조하여 운송부(140)인 나선형 스크류에 의한 사용후 핵연료의 이송을 조금 더 설명하면, 사용후 핵연료가 투입구(120)를 통해 산화용기(110)로 투입되며 이러한 사용후 핵연료는 회전축(160)의 회전에 따른 나선형 스크류의 회전에 의해 산화용기(110) 내부로 이송된다. 고온 가열에 의한 산화 공정 중에도 나선형 스크류가 회전할 수 있는데, 이는 사용후 핵연료의 반응성을 더욱 향상시킨다는 이점이 있기 때문이다. 또한, 운송부(140)인 나선형 스크류는 사용후 핵연료에서 분리된 헐을 산화용기(110) 바깥으로 배출하도록 하기도 하는데, 이는 나선형 스크류를 역회전함으로써 산화용기(110) 내부의 헐들을 산화용기(110) 바깥으로 빼낼 수 있기 때문이다. 5 is a cutaway perspective view of the oxidation container 110, the powder receiving unit 330 and the transport unit 140 of the present invention, with reference to Figure 5 of the spent nuclear fuel by the helical screw transport unit 140 In more detail, the spent nuclear fuel is introduced into the oxidizing vessel 110 through the inlet 120, and the spent nuclear fuel is oxidized inside the oxidizing vessel 110 by the rotation of the spiral screw in accordance with the rotation of the rotating shaft 160. Is transferred to. The spiral screw can also rotate during the oxidation process by high temperature heating, because it has the advantage of further improving the reactivity of spent nuclear fuel. In addition, the helical screw of the transport unit 140 to discharge the hull separated from the spent nuclear fuel to the outside of the oxidation vessel 110, which rotates the helical screw in the hull inside the oxidation vessel 110 by rotating the spiral screw ( 110) because it can be pulled out.

일반적으로 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치 (10)는 진공 상태 및 고온 상태를 견뎌야 하므로, 1250℃ 이상의 고온에서도 부피가 크게 변하지 않도록 하기 위해 열팽창 계수가 작으면서, 진공 상태를 견딜 수 있도록 단단한 재질로 제작되어야 하는 것이 바람직하다. In general, since the spent nuclear fuel rod cut core device 10 according to the present invention must withstand a vacuum state and a high temperature state, the thermal expansion coefficient is small so that the volume does not change significantly even at a high temperature of 1250 ° C. or higher, and thus can withstand a vacuum state. It is desirable to be made of a hard material.

이하에서는, 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치(10)에 의 한 사용후 핵연료의 산화공정을 설명한다.Hereinafter, the oxidation process of spent nuclear fuel by the spent nuclear fuel rod cut core device 10 according to the present invention will be described.

봉 형태의 사용후 핵연료를 3cm, 5cm, 또는 7cm로 절단되어 투입구(120)를 통해 산화용기(110) 쪽으로 공급된다. 산화용기(110)의 일단에 도달한 사용후 핵연료는 운송부(140)인 나선형 스크류의 회전으로 산화용기(110) 내부로 이송된다. 산화용기(110) 내에 산소와 같은 산화제가 공급되어 가열부(130)가 약 500℃ 내지 약 550℃까지 사용후 핵연료를 가열하여 산화공정을 진행한다. 이러한 산화 공정이 진행되는 동안, 사용후 핵연료는 펠릿이 분말화 되면서 헐과 분리되어 사용후 핵연료의 분말화가 일어난다. 분말화 된 사용후 핵연료는 산화용기(110)의 망을 통해 빠져나가서 분말받이부(330)에 수거된다. 사용후 핵연료에서 분리된 헐은 산화용기(110)의 망보다 큰 부피를 가지므로 산화용기(110) 내에 계속 머무르게 된다. 산화 공정 동안 운송부(140)인 나선형 스크류를 선택적으로 회전시킬 수 있는데, 이는 사용후 핵연료의 반응성을 향상시키는 이점이 있기 때문이다.The spent nuclear fuel in the form of rods is cut into 3 cm, 5 cm, or 7 cm and is supplied toward the oxidation vessel 110 through the inlet 120. The spent nuclear fuel that reaches one end of the oxidizing vessel 110 is transferred into the oxidizing vessel 110 by the rotation of the spiral screw, which is the transport unit 140. An oxidizing agent such as oxygen is supplied into the oxidizing vessel 110 so that the heating unit 130 heats the used nuclear fuel to about 500 ° C. to about 550 ° C. to proceed with the oxidation process. During this oxidation process, the spent fuel is separated from the hull as the pellet is powdered, and the spent fuel is powdered. The powdered spent nuclear fuel is collected through the network of the oxidation vessel 110 and collected in the powder receiving portion 330. The hull separated from the spent nuclear fuel has a larger volume than that of the oxidation vessel 110, and thus remains in the oxidation vessel 110. It is possible to selectively rotate the helical screw, which is the transport unit 140 during the oxidation process, because it has the advantage of improving the reactivity of the spent nuclear fuel.

사용후 핵연료로부터 분리된 헐을 배출하는 공정이 이어서 일어난다. 나선형 스크류를 반대 방향으로 회전시켜 헐들을 산화용기(110) 외부로 빼내게 된다. 이 때 산화용기(110)로부터 빠져나온 헐들은 중력에 의해 배출용기(310)로 모이게 되고, 이후에 배출 밸브(320)를 개방함으로써 헐들을 배출시킨다.The process of discharging the hull separated from the spent nuclear fuel then takes place. The helical screw is rotated in the opposite direction to pull the hulls out of the oxidation vessel 110. At this time, the hulls escaping from the oxidation vessel 110 are collected into the discharge vessel 310 by gravity, and then the hulls are discharged by opening the discharge valve 320.

이어서, 본 발명의 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치(10) 내부를 밀폐시키고 감압펌프(510)에 의해 내부 압력을 낮추는 공정이 일어난다. 내부 압력은 약 1토르(torr)까지 감압하며, 바람직하게는 진공을 형성한다. 이 상태에서 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치(10) 내부를 약 1250℃까지 고온 가열한 다. 이 때, 온도에 따라 사용후 핵연료에서는 가스 형태로 크립톤, 세슘, 요오드, 테크네튬, 루테늄, 삼중수소 등의 핵종이 발생하는데 이들은 가스제거유닛(400)의 밸브를 단속함으로써 선택적으로 제거된다. Subsequently, a process of sealing the inside of the spent fuel rod cut core device 10 of the present invention and lowering the internal pressure by the pressure reducing pump 510 takes place. The internal pressure is reduced to about 1 torr, and preferably forms a vacuum. In this state, the spent fuel rod cut core oxide device 10 according to the present invention is heated to about 1250 ° C. at a high temperature. At this time, depending on the temperature, in the spent nuclear fuel, nuclides such as krypton, cesium, iodine, technetium, ruthenium, tritium, etc. are generated in the form of gas, and these are selectively removed by intermittent valves of the gas removal unit 400.

상술한 바와 같은 진공상태의 고온 산화 공정이 끝나게 되면, 사용후 핵연료는 분말받이부(330) 내에 분말의 형태로 남게 된다. 이후에, 분말받이부(330)를 180° 회전시켜 사용후 핵연료 분말을 중력에 의해 배출용기(310)로 떨어뜨려서, 배출밸브(320)의 개방에 의해 사용후 핵연료 분말을 배출시킨다. 사용후 핵연료 분말을 배출용기(310)로 떨어뜨릴 때 진동을 가하거나 고속 공기를 주입함으로써 분말이 분말받이부(330)로부터 쉽게 떨어지는 것을 도울 수 있다.When the high temperature oxidation process in the vacuum state as described above is completed, the spent nuclear fuel remains in the form of powder in the powder receiving unit 330. Thereafter, the powder receiving unit 330 is rotated by 180 ° to drop the spent fuel powder into the discharge container 310 by gravity, thereby discharging the spent fuel powder by opening the discharge valve 320. When the spent fuel powder is dropped into the discharge container 310, the powder may be easily dropped from the powder receiving part 330 by applying vibration or injecting high-speed air.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

본 명세서 내에 포함되어 있음.Included in this specification.

도 1은 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치를 개략적으로 도시한 정면도이다;1 is a schematic front view of a spent fuel rod cut core oxide device according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 정면 구성도이다;2 is a front configuration diagram of a spent fuel rod cut core device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 평면도이다;3 is a plan view of a spent nuclear fuel rod cut core device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치의 측면도이다;4 is a side view of a spent nuclear fuel rod cut core device according to the present invention;

도 5는 본 발명의 산화용기, 분말받이부 및 운송부를 도시한 절개 사시도.Figure 5 is a perspective view of the incision showing the oxidation vessel, powder receiving portion and the transport portion of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치 10: spent fuel rod cut core device

100 : 산화유닛 110 : 산화용기 100: oxidation unit 110: oxidation vessel

120 : 투입구 121 : 투입구마개120: inlet 121: inlet stopper

122 : 투입튜브 130 : 가열부122: injection tube 130: heating unit

140 : 운송부 150 : 산화제공급튜브140: transport unit 150: oxidant supply tube

160 : 회전축 200 : 구동유닛160: rotating shaft 200: drive unit

210 : 모터 220 : 연결요소 210: motor 220: connection element

300 : 배출유닛 310 : 배출용기300: discharge unit 310: discharge container

320 : 배출밸브 330 : 분말받이부320: discharge valve 330: powder receiving unit

400 : 가스제거유닛 500 : 감압유닛400: gas removal unit 500: decompression unit

510 : 감압펌프 520 : 감압통로510: decompression pump 520: decompression passage

600 : 모니터링유닛 610 : 모니터링튜브600: monitoring unit 610: monitoring tube

621 : 제1 모니터링밸브 622 : 제2 모니터링밸브621: first monitoring valve 622: second monitoring valve

630 : 샘플수거용기630: sample collection container

Claims (19)

회전축을 구비하며, 사용후 핵연료가 투입되어 산화되는 산화유닛;An oxidation unit having a rotating shaft, and used nuclear fuel is oxidized; 상기 회전축에 구동력을 전달하는 구동유닛;A driving unit for transmitting a driving force to the rotating shaft; 상기 산화 유닛의 하부에 위치하여, 산화된 상기 사용후 핵연료를 상기 산화 유닛에서 배출하는 배출유닛;A discharge unit disposed below the oxidation unit and discharging the oxidized spent nuclear fuel from the oxidation unit; 산화시 생성되는 가스 형태의 휘발성 가스를 선택적으로 배출하는 가스제거유닛; 및A gas removal unit for selectively discharging a volatile gas in the form of a gas generated during oxidation; And 상기 산화 유닛 내부를 감압하는 감압유닛;A decompression unit for depressurizing the inside of the oxidation unit; 을 포함하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.Spent nuclear fuel rod cut core device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산화유닛은,The oxidation unit, 상기 사용후 핵연료의 산화 공정이 일어나고 분말화 되는 산화용기;An oxidation vessel in which an oxidation process of the spent fuel occurs and powdered; 상기 산화용기에 상기 사용후 핵연료가 투입되는 투입구;An inlet through which the spent nuclear fuel is introduced into the oxidation vessel; 상기 산화용기를 가열하는 가열부;A heating unit for heating the oxidation vessel; 상기 회전축 상에 장착되어, 상기 투입구로부터 공급받은 사용후 핵연료를 상기 산화용기 내부로 이송하는 운송부; 및A transport unit mounted on the rotating shaft to transfer spent nuclear fuel supplied from the inlet into the oxidation vessel; And 상기 산화용기 내로 산화제를 공급하는 산화제공급튜브;An oxidant supply tube for supplying an oxidant into the oxidizing vessel; 를 포함하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.Spent nuclear fuel rod cut core device comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 산화용기는 속이 빈 원기둥 형상이며, 둘레가 망으로 형성되어 있어서, 산화된 사용후 핵연료 분말이 상기 망을 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The oxidation container is a hollow cylindrical shape, the periphery is formed in a net, the spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that the oxidized spent fuel powder can pass through the net. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 투입구는 튜브 형상으로, 일단에 사용후 핵연료의 출입을 통제하여 상기 투입구를 밀폐시키는 마개가 설치되고, 타단은 상기 산화용기에 연결되는 것을 특징으로 하는사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The inlet is tube-shaped, one end of the spent nuclear fuel rodcut oxidation core device, characterized in that the stopper is installed to control the entrance of the spent fuel to seal the inlet, the other end is connected to the oxidation vessel. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 가열부는 상기 산화용기를 1350℃까지 가열할 수 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The heating unit is a spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that for heating the oxidation vessel to 1350 ℃. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 운송부는 상기 산화용기 내에 위치하고, 상기 회전축 상에 장착된 나선형 스크류 형상으로서, 상기 투입구와 연결된 산화용기의 일단에서 타단까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The transport unit is located in the oxidation vessel, the spiral screw shape is mounted on the rotating shaft, the spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that formed from one end to the other end of the oxidation vessel connected to the inlet. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 사용후 핵연료의 샘플(sample)을 채취하는 모니터링(monitoring) 유닛을 더 포함하고,It further comprises a monitoring unit for taking a sample of the spent nuclear fuel, 상기 모니터링유닛은 상기 산화 유닛으로부터 상기 산화 유닛의 외부로 연장하는 긴 튜브 형상이고, 상기 산화 유닛의 외부로 돌출된 일단에는 이중밸브 및 샘플 수거 용기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The monitoring unit has a long tube shape extending from the oxidation unit to the outside of the oxidation unit, and a double valve and a sample collection container are installed at one end protruding to the outside of the oxidation unit. Core oxide device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동유닛은 모터, 회전축, 및 상기 모터와 회전축을 연결하는 연결요소를 포함하고, 상기 모터는 상기 산화 유닛의 외부에 위치하여, 연결요소를 통해 구동력을 회전축으로 전달하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The driving unit includes a motor, a rotating shaft, and a connecting element connecting the motor and the rotating shaft, wherein the motor is located outside of the oxidation unit, and uses the connecting element to transmit driving force to the rotating shaft through the used element. Nuclear fuel rod cut core device. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 모터의 구동축과 상기 회전축은 평행하여서, 상기 연결요소는 벨트(belt)인 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.And the driving shaft of the motor and the rotating shaft are parallel, so that the connecting element is a belt. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 모터의 구동축과 상기 회전축은 수직하여서, 상기 연결요소는 베벨기어 인 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.And the driving shaft of the motor and the rotating shaft are perpendicular so that the connecting element is a bevel gear. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배출유닛은 깔떼기 형상의 배출용기로 구성되고, 상기 배출유닛의 하부에는 사용후 핵연료의 배출을 통제하는 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The discharge unit is composed of a funnel-shaped discharge vessel, the lower end of the discharge unit is a spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that a valve for controlling the discharge of spent nuclear fuel is installed. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 배출유닛은 분말받이부를 더 포함하고, The discharge unit further includes a powder receiving unit, 상기 분말받이부는 속이 빈 반구형 원기둥 형상이고, 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있게 하는 회전요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The powder receiving part is a hollow hemispherical cylindrical shape, the spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that it comprises a rotating element to rotate about the axis of rotation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스제거유닛의 일단에는 가스 출입을 통제하는 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.A spent fuel rod cut core device, characterized in that a valve is installed at one end of the gas removal unit to control gas entry. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감압유닛은 감압펌프, 및 감압통로를 포함하고, The decompression unit includes a decompression pump, and a decompression passage, 상기 감압통로의 일단은 상기 산화 유닛과 연결되고 타단은 상기 감압펌프와 연결되는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that one end of the decompression passage is connected to the oxidation unit and the other end is connected to the decompression pump. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 감압펌프는 진공상태까지 압력을 감압시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 로드컷 산화핵심장치.The decompression pump is a spent nuclear fuel rod cut core device, characterized in that to reduce the pressure to a vacuum state. 회전축을 구비한 산화 장치로 사용후 핵연료를 공급하는 단계;Supplying spent nuclear fuel to an oxidation apparatus having a rotating shaft; 상기 사용후 핵연료를 가열하여 산화 공정을 진행하여, 상기 사용후 핵연료를 분말화 하면서 펠릿(pellet) 분말과 헐(hull)로 분리하는 단계;Heating the spent nuclear fuel to perform an oxidation process, and separating the spent nuclear fuel into pellet powder and hull; 상기 사용후 핵연료의 헐을 배출하는 단계;Discharging the hull of the spent nuclear fuel; 상기 산화 장치 내부를 감압하고, 상기 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여, 배출되는 가스를 선택적으로 제거하는 단계; 및Depressurizing the inside of the oxidation apparatus and heating the spent nuclear fuel powder at a high temperature to selectively remove the discharged gas; And 상기 분말화 된 사용후 핵연료를 배출하는 단계;Discharging the powdered spent nuclear fuel; 를 포함하는 사용후 핵연료 산화방법.Spent fuel oxidation method comprising a. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 사용후 핵연료를 가열하여 산화 공정을 진행하여, 상기 사용후 핵연료를 분말화 하면서 펠릿 분말과 헐로 분리하는 단계는,The step of separating the pellets and hull while heating the spent nuclear fuel to proceed the oxidation process, the powdered spent nuclear fuel, 상기 회전축 상에 장착된 나선형 스크류를 회전시켜, 상기 공급받은 사용후 핵연료를 상기 산화 장치 내부로 운송하는 단계; 및Rotating the helical screw mounted on the rotating shaft to transport the supplied spent fuel into the oxidation apparatus; And 산화용기에 산화제를 공급하고, 500℃ 내지 550℃까지 가열하면서 산화 공정을 진행하는 단계; Supplying an oxidant to the oxidizing vessel, and performing an oxidation process while heating to 500 ° C. to 550 ° C .; 로 이루어지고, 상기 단계들이 진행되는 동안 상기 사용후 핵연료가 분말화되어 분말과 헐로 분리되는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 산화방법.Wherein the spent fuel is powdered and separated into powder and hull during the steps. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 상기 산화 장치 내부를 감압하고, 상기 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여, 배출되는 가스를 선택적으로 제거하는 단계는, Depressurizing the inside of the oxidizing apparatus, and heating the spent nuclear fuel powder at a high temperature to selectively remove the discharged gas, 상기 산화 장치 내부를 1 토르(torr)까지 감압하고, 1200℃ 내지 1250℃까지 가열하면서 배출 가스를 선택적으로 제거함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 산화방법.And depressurizing the inside of the oxidation apparatus to 1 torr and selectively removing the exhaust gas while heating to 1200 to 1250 ° C. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 산화 장치 내부를 감압하고, 상기 사용후 핵연료 분말을 고온 가열하여, 배출되는 가스를 선택적으로 제거하는 단계는, Depressurizing the inside of the oxidizing apparatus, and heating the spent nuclear fuel powder at a high temperature to selectively remove the discharged gas, 상기 산화 장치 내부에 진공이 형성되도록 감압하고, 1200℃ 내지 1250℃까지 가열하면서 배출 가스를 선택적으로 제거함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 산화방법.And depressurizing the vacuum to form a vacuum in the oxidizing apparatus, and selectively removing the exhaust gas while heating to 1200 ° C to 1250 ° C.
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