KR101015733B1 - 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙 - Google Patents

핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙 Download PDF

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Abstract

기저부가 개방되고 중공인 사각기둥을 형성하고 종방향의 변부를 따라 연결되는 네 개의 판(2)들에 의해 개별 셀(1)들이 구성되며, 네 개의 코너들이 일치되어 용접되고 개별 셀들에 의해 형성되고 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙에 있어서, 직사각형 형상, 가변길이 및 적어도 판(2)의 두께와 동일한 폭 및 필렛용접된 지지부를 가지는 돌출부(21)를 가지며 총안형상부품을 가지는 종방향의 변부들이 상기 판들에 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙이 제공된다.

Description

핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙{RACK TO STORE FUELS FROM NUCLEAR REACTORS}
도 1 및 도 2는 돌출부가 형성된 변부들을 가진 네 개의 판들로 구성되는 셀들을 도시한 사시도.
도 3은, 셀의 간격이 코너에서 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성되는 간격과 동일하게 구성된 랙을 도시한 평면도 및 사시도.
도 4는 랙의 셀들사이에 중간간격이 구성되는 랙을 도시한 평면도 및 사시도.
도 5는 셀들사이에 형성된 간격이 돌출요소와 요홈을 가진 격자에 의해 점유되는 랙을 도시한 사시도.
도 6은 서로 다른 간격이 형성된 랙의 평면도와 사시도.
도 7은 L 자형상의 구부러진 판들에 의해 셀들이 형성되는 또 다른 실시예의 랙을 도시한 도면.
도 8은 셀들이 후크형상의 돌출부분에 의해 연결되는 또 다른 실시예를 도시한 도면.
*부호설명*
1 : 셀 2 : 판
5 : 격자 21 : 돌출부
본 발명은, 네 개의 부품들의 코너가 일치되고 용접된 개별 셀들로부터 형성되는 랙(rack) 구조물에 관한 것이고, 개별 셀들은 상기 코너들에서 용접되고 돌출부를 가진 네 개의 판들로 구성된다.
상기 랙들이 냉각매체와 방사선 차폐매체로서 작용하는 충분한 양의 물 또는 붕소처리된 물이 채워진 저장조내에 방사선이 방출되는 새로운 연료를 저장하기 위해 핵발전소에서 이용된다. 상기 랙들은 임계효과를 방지하는 중성자독(neutronic poison)을 가진다. 상기 연료요소는 각기둥형상의 요소이며 다른 치수들에 비해 높이가 상당히 크다.
핵프로그램을 개발하고 핵발전소를 건설하고 있는 국가들에서, 조사된 핵연료를 저장하는 구역에서 저장조 랙(strage pool rack)들을 콤팩트하게 구성해야 하는 문제가 제기되었고, 상기 목적을 위해 핵발전소에서는 종래기술의 랙과 유사한 스테인레스강 재질의 랙이 이용되며, 연료들은 더욱 근접하게 배열되어 결국 저장용량이 증가된다. 70 년대 말기와 80년대 초기에, 랙들은 중성자독으로서 작용하는 추가 재료없이 스테인레스강 재질의 셀(cell)들로 제조되었는 데, 상기 셀들사이의 공간 또는 거리가 매우 커서 셀들사이(물간격)에 존재하는 물 또는 붕소가 처리된 물이 아임계 연료요소들의 세트를 유지할 수 있었기 때문이다. 셀들은 연료요소들을 지지하는 하부의 격자를 가지고 저장조의 하부와 측부들에 고정되어 서로 구속된 단일 조립체를 형성하므로 지진에 대해서 효과적으로 작용한다.
저장용량을 증가시키기 위해 저장된 연료요소들이 더욱 근접하게 배열되기 때문에, 임계치를 제어하기 위한 재료가 추가로 필요하다. 일반적으로, 랙의 설계에서 중성자독으로서 이용되는 재료는 붕소로 처리된 물이외에 붕소로 처리된 강 및 Boral®이다.
단위 셀을 형성하고 랙을 구성하기 위해 단위셀들을 연결하는 다른 방법이 제공된다. 예를 들어, 상기 방법에 의하면, 셀을 구성하기 위해 U 자형상인 두 개의 채널들이 제공되고, 두 개의 자유변부들에서 상기 채널들이 용접된다. 또 다른 구성예에 의하면, 채널을 형성하기 위해 네 개의 변부들에서 두께를 가지고 용접된 네 개의 직사각형 판들로부터 셀들이 구성된다. 랙을 형성하는 셀 매트릭스를 구성하기 위해 상기 채널들 또는 셀들은 종방향 용접부들에 의해 서로 결합된다.
일반적으로, 체스판형상의 배열에 의해 채널들이 셀들을 형성하고, 셀을 둘러싸는 네 개의 채널들에 의해 셀이 추가로 구성된다. 셀들사이에 분리공간이 증가되어야 할 때 중간의 막대 또는 측부판들이 추가로 이용되고 상기 종방향 용접부들이 구성되지만, 필요한 용접 량에 의해 비용이 많이 든다.
본 발명에 의하면, 돌출부가 형성된 종방향 변부들을 가진 네 개의 판들로 구성된 조립체가 제공된다. 상기 돌출부들은 직사각형 구조를 가지고 변부들위에 구성된다. 상기 돌출부들은 다양한 길이를 가지고, 돌출부들의 폭은 적어도 판의 두께 및 필렛용접을 위한 지지부의 폭의 합에 해당한다. 판에 형성된 돌출부들은 근접한 판위에서 돌출부를 포함하지 않는 영역과 일치하게 배열되어 코너를 형성한다. 각각의 판에서 돌출부들은 돌출부를 포함하지 않은 동일한 길이의 영역과 교대로 구성될 수 있다. 상기 돌출부들은 판들의 전체 길이 또는 판의 특정 영역에 걸쳐서 마주보게 배열될 수 있다.
채널 또는 단위 셀을 형성하기 위하여, 단순한 필렛용접부들에 의해 상기 네 개의 판들이 결합된다. 상기 종방향 필렛용접부의 길이는, 상기 랙이 지지해야 하는 부하 또는 지진과 같은 외적 작용에 의존한다.
랙조립체를 구성하기 위해 중간부품없이 상기 단위셀들은 필렛용접부에 의해 체스판구조로 다른 셀과 결합된다.
여러 개의 실시예들이 제공된다. 가장 간단한 실시예에 의하면, 셀의 구성 재료가 중성자독으로서 작용하는 재료, 즉 붕소로 처리된 강이 이용될 때, 코너에서 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격과 상기 셀의 간격이 동일하게 배열된다. 상기 구성에 있어서, 개별 판들위에 음의 수용부가 제공되고, 상기 수용부는 코너에서 용접되는 다른 셀의 판에 형성된 돌출부들을 수용한다. 상기 수용부들에 의해 중성자 임계 산출값이 영향을 받지 않고 개별 셀들의 판들사이에서 코너가 필렛용접되고 매우 간단하게 셀들이 연결되도록 상기 수용부의 폭이 결정된다. 코너에서 셀들을 결합하는 종방향 필렛용접부의 체적(길이)은 각 경우 외부요건에 의존한다.
돌출부들을 가지고 필렛용접되는 판들에 의해 셀들이 형성되고 판들사이에 중간판들을 삽입하지 않고도 필렛용접에 의해 셀들이 연결되는 상기 방법이, 셀들사이에 중간간격이 형성되어야 하는 랙의 구성에 적용될 수 있다. 중성자감속능력을 증가시키기 위해 판들사이에 간격이 형성된다. 물간격의 폭이 작을 때, 물간격에 의해 결정되는 길이( 보일러형 발전소에 대해 물간격의 크기는 5mm이다.)를 따라 돌출부가 연장구성되고, 셀들이 근접한 셀들과 필렛용접에 의해 결합될 수 있다. 상기 형태의 결합은 구조적인 측면에서 충분한다. 물간격의 폭이 중요할 때(가압형 발전소에 대해 40mm일 때), 상기 방법에 따라 돌출부가 형성된 셀들이 돌출요소와 요홈을 가진 이중벽구조의 격자들내부로 삽입된다. 상기 이중벽구조의 격자에 의해 물간격의 최소폭이 보장된다. 일반적으로, 용접에 의해 셀들이 상기 격자와 연결되지만, 다른 결합방법이 이용될 수 있다.
채널의 구성재료가 중성자독을 가진 재료와 상이할 때, 코너에서 용접되고 셀을 형성하는 네 개의 채널들에 의해 형성되는 간격보다 채널의 간격이 작은 실시예가 구성될 수 있다. 일반적으로, 돌출부를 가지고 필렛용접되는 판들에 의해 개별 셀들이 형성된다. 다음에(또는 이전에) 중성자독을 형성하는 랩(일반적으로 Boral®)이 판에 용접된다. 조립단계에 따라 접근가능한 부품내에서 코너내부의 종방향용접부들에 의해 개별 셀들이 용접되어, 상기 셀들이 네 개의 코너내에 셀들이 용접된다. 상기 셀들이 적합한 길이를 따라 횡방향으로 이동하여, (중성자독을 가진 재료를 제외하고)코너에 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격은 개별 셀의 간격과 동일하거나 더 크다.
상기 방법은 코너들에서 용접된 네 개의 판들에 의해 형성된 셀을 이용한다. 또한 상기 방법은, 변부들위에 돌출부들이 형성되고 상기 돌출부들을 따라 종방향으로 용접되며 L 자형상을 가진 두 개의 판들에 의해 형성된 셀들에 대해 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 판들의 변부들에서 후크 형상의 돌출부분과 요홈부분들을 가진 개별 셀들이 이용될 수 있다. 앞서 설명한 실시예들과 동일하게 각각의 셀은 다른 셀들과 용접부들에 의해 연결된다.
본 발명이 첨부된 도면들을 참고하여 하기 상세한 설명으로부터 명확해진다.
돌출구조의 종방향 변부들을 가진 네 개의 판(2)들에 의해 셀(1)들이 형성되고, 네 개의 판들이 일치되어 코너가 형성되며 상기 코너를 따라 용접된 개별 셀들로부터 본 발명의 랙(rack)이 구성된다.
도면들을 참고할 때, 돌출부(21)들이 상기 판(2)의 변부들에 형성되고 직사각형 구조를 가지며 상기 판(2)의 두께와 동일한 폭을 가지고 다양한 길이를 가지며 셀을 형성하기 위해 필렛(fillet) 용접되는 (약 5 mm의) 지지부를 가진다.
판(2)에 형성된 돌출부들은, 상기 판(2)의 돌출부(21)들과 코너를 형성하지만 근접한 다른 판의 돌출부가 없는 부분과 일치되게 배열된다. 상기 돌출부(21)들은, 돌출부들과 동일한 길이를 가지고 돌출부가 없는 부분과 교대로 배열된다. 상기 돌출부들은, 도 1 또는 도 2에 도시된 것과 같이, 판(2)의 전체 길이에 걸쳐 서로 마주보게 배열될 수 있다.
네 개의 판(2)들이, 채널 또는 단위 셀을 형성하기 위해 필렛용접에 의해 연결된다. 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 랙을 구성하기 위해 상기 단위셀들이 필렛용접부들에 의해 체스판배열로 연결된다.
상기 형태의 구성에 의해 도 3에 도시된 구조가 제공되고, 셀간격(1')은 코너(3')에서 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성되는 간격(H)과 동일하다. 도 3의 구조는, 셀의 구성재료가 붕소처리된 강(steel)과 같이 물간격이 불필요한 중성자독으로서 작용할 때 적합하다.
상기 구조에서 각각의 판들은 수용부(22)를 가져서 도 2에서와 같이 코너에서 용접된 다른 셀의 돌출부(21)들을 수용할 수 있다. 상기 수용부들에 의해 중성자 임계 산출값이 영향을 받지 않고 개별 셀들의 판들사이에서 코너가 필렛용접되도록 상기 수용부의 폭이 결정된다.
돌출부들을 가진 판들이 용접되어 셀들이 형성되고 필렛용접부(3)에 의해 셀들이 서로 연결되는 도 1의 방법이, 셀들사이에 중간간격(E) 또는 물간격이 형성되어야 하는 도 4의 구조에 적용될 수 있다. 돌출부들은 물간격에 의해 결정된 길이를 따라 연장되고 각각의 셀(1)을 근접한 다른 셀들과 연결하기 위한 필렛용접부(3)들을 가진다. 셀들이 좌측으로부터 우측으로 배열되고 상측으로부터 하측으로 배열됨에 따라 각각의 셀은 근접한 셀들과 세 개의 코너들에서 필렛용접되는데, 작업자는 셀들의 단부들을 제외하면 제 4 코너로 접근할 수 없다.
도 5를 참고할 때, (가압형 발전소에 대해 40mm 인) 물간격의 폭을 제공하기 위하여, 요홈과 돌출요소에 의해 수직으로 결합되는 두 개의 플레이트들에 의해 형성되는 이중벽 구조의 격자들이 제공되고, 상기 방법에 따라 돌출부가 형성된 셀(1)들이 상기 격자내에 삽입된다. 상기 이중벽구조의 격자들에 의해 최소거리의 물간격이 셀들사이에 제공된다. 용접에 의해 상기 셀들이 상기 격자들에 연결되며, 다른 연결방법이 이용될 수 있다.
코너에서 용접된 네 개의 셀들사이에 형성된 간격(H)보다 더 작은 셀의 간격(HC)을 가진 랙이 도 6에 도시된다. 도 6의 구성은, 중성자독을 가진 랩(wrap)(4)의 재료가 판의 재료와 서로 다를 때 이용된다. 개별 셀들은, 돌출부를 가지고 필렛용접되는 도 1의 판들을 위한 일반적인 과정에 의해 구성된다. 중성자독을 형성하는 랩(4) 또는 Boral®이 판에 용접된다. 셀들이 네 개의 코너(3')들에서 용접되도록 조립단계에 따라 개별 셀(1)들은 종방향 용접부들에 의해 코너들에서 용접된다. 중성자독을 형성하는 재료를 제외하고 코너에서 용접되는 네 개의 셀들에 의해 형성되는 간격이 개별 셀들의 간격과 동일하거나 더 크도록 상기 셀(1)들이 적합한 길이만큼 횡방향으로 이동한다.
상기 방법은 코너들에서 용접된 네 개의 판(2)들에 의해 형성된 셀을 이용한다. 한편, 도 7에 도시된 실시예에 의하면, 상기 방법은, 변부들위에 돌출부들이 형성되고 상기 돌출부들을 따라 종방향으로 용접되며 L 자형상을 가진 두 개의 판(5a)들에 의해 형성된 셀들에 대해 적용될 수 있다.
도 8에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 판들의 변부들에서 열장이음(dovetail joint)에 의해 용접부없이 연결되는 후크 형상의 돌출부분(6)들을 가진 개별 셀들이 이용될 수 있다. 앞서 설명한 실시예들과 동일하게 각각의 셀은 다른 셀들과 용접부들에 의해 연결된다.

Claims (8)

  1. 종방향 변부들을 따라 연결되고 중공의 사각기둥을 형성하는 네 개의 판들에 의해 형성되고 개방된 기저부를 가지며 네 개의 코너들이 일치되어 용접되는 개별 셀들에 의해 구성되며 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙에 있어서,
    상기 판(2)들이 종방향 변부와 필렛(fillet) 용접된 지지부를 포함하고, 상기 종방향 변부가 직사각형 형상, 다양한 길이 및 판두께와 동일한 폭을 가진 돌출부(21)를 가지며, 셀의 구성재료가 중성자독으로서 이용될 때, 필렛용접부를 가진 코너들에 의해 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격(H)이 각 셀의 간격(HC)과 동일한 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 판들은 수용부(22)를 포함하고, 상기 수용부는 상기 판의 코너에 용접된 다른 셀의 판(2)에 형성된 돌출부(21)를 수용하며, 셀의 구성재료가 중성자독으로서 이용될 때, 필렛용접부를 가진 코너들에 의해 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격(H)이 각 셀의 간격(HC)과 동일한 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 각 셀(1)은, 겹쳐진 판(2)으로부터 돌출하는 각 돌출부(21)의 일부분에 의해 근접한 셀들과 용접되고 셀(1)들사이에 중간간격(E)이 형성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  5. 제 4 항에 있어서, 셀들사이에 최소거리의 중간간격을 제공하기 위하여, 요홈과 돌출요소에 의해 수직으로 결합되는 두 개의 플레이트들에 의해 형성되는 이중벽 구조의 격자(5)들이 제공되고 상기 격자내에 돌출부를 가진 셀(1)들이 삽입되며 상기 격자들이 셀들과 용접되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  6. 제 1 항에 있어서, 중성자독을 가진 랩(4)이 판위에 용접되고 코너에서 용접된 네 개의 셀(1)들사이에 간격(H)이 형성되고, 각각의 셀(1)은 상기 간격(H)보다 작은 셀간격(HC)을 가지는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 셀(1)들이, 변부들위에 돌출부들이 형성되고 상기 돌출부들을 따라 종방향으로 용접되며 L 자형상을 가진 두 개의 판(5a)들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 셀(1)들은, 판들의 변부들에서 후크형상을 가진 돌출부분(6)들에 의해 서로 연결되는 판들에 의해 형성되고, 각각의 셀은 용접부에 의해 근접한 셀들과 연결되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
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