KR101089843B1 - 운전, 유지보수가 용이한 사용후핵연료 산화장치 - Google Patents

운전, 유지보수가 용이한 사용후핵연료 산화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 사용후핵연료 산화장치에는 사용후핵연료가 투입되어 산화되는 반응기모듈; 상기 반응기모듈을 고온 가열하는 가열모듈; 상기 반응기모듈에 결합되며, 상기 반응기모듈 내부의 상태를 조절하는 유틸리티모듈; 상기 가열모듈 및 상기 반응기모듈을 지지하는 지지모듈; 상기 반응기모듈 내부에서 상기 사용후핵연료를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 구동모듈; 상기 반응기모듈에서 산화된 사용후핵연료가 배출되는 것을 조절하는 밸브모듈; 및 상기 반응기모듈에서 산화되어 배출되는 사용후핵연료를 수거하는 수거용기모듈을 포함하고, 상기 각각의 모듈별로 분해되고, 상기 각각의 모듈별로 조립된다.

Description

운전, 유지보수가 용이한 사용후핵연료 산화장치{Vol-oxidizer for a Decladding and Vol-oxidation of Spent fuel rod-cuts}
본 발명은 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다. 구체적으로, 운전, 유지보수가 용이한 분해조립형 사용후핵연료 산화장치에 관한 것이다.
핵연료는 원자로 안에 장입하여 핵분열을 연속적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 사용후핵연료는 핵분열을 일으킨 후에 남은 물질을 말한다.
사용후핵연료의 관리에는 대략 두 가지 방법이 있다. 한가지는 사용후핵연료를 지하 500미터 이상의 암반에 넣고 인간생태계와 철저히 격리시키는 방법이다. 이를 영구처분이라고 부른다. 또 하나의 방법은 사용후핵연료로부터 재활용 물질을 분리하여 핵연료 물질을 다시 사용하고 고방사성 물질은 영구 처분하는 방법이다.
종래의 방식에 따르면, 원자력 발전소에서 연소시킨 사용된 핵연료 집합체는 더 이상 처리하지 않은 상태로 수조에 보관 및 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.
따라서, 고체 형태의 사용후핵연료의 재활용을 위한 관리 기술의 개발이 시급한 실정이며, 이에 대하여는 사용후핵연료를 분말화하여 이를 산화시켜 후속 공정으로 보내는 일부 공정장치가 개발되어 있다.
본 발명의 목적은, 투입된 로드컷을 공기와 열을 이용하여 분말화하고, 모듈 구조를 이용하여 운전 및 유지, 보수가 용이한 사용후핵연료 산화장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고방사선 핫셀 안에서 운전 및 유지, 보수를 원격으로 용이하게 할 수 있는 사용후핵연료 산화장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 사용후핵연료 산화장치는, 사용후핵연료가 투입되어 산화되는 반응기모듈; 상기 반응기모듈을 고온 가열하는 가열모듈; 상기 반응기모듈에 결합되며, 상기 반응기모듈 내부의 상태를 조절하는 유틸리티모듈; 상기 가열모듈 및 상기 반응기모듈을 지지하는 지지모듈; 상기 반응기모듈 내부에서 상기 사용후핵연료를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 구동모듈; 상기 반응기모듈에서 산화된 사용후핵연료가 배출되는 것을 조절하는 밸브모듈; 및 상기 반응기모듈에서 산화되어 배출되는 사용후핵연료를 수거하는 수거용기모듈을 포함하고, 상기 각각의 모듈별로 분해되고, 상기 각각의 모듈별로 조립된다.
본 발명에 의하면, 사용후핵연료 산화장치의 분해 및 조립을 원격으로 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 사용후핵연료 산화장치의 유지, 보수를 쉽게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 다른 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 가열모듈의 사시도 및 정면도.
도 4은 본 발명의 실시예에 의한 반응기모듈의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 유틸리티모듈의 사시도.
도 6는 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 정면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 지지모듈의 사시도 및 측면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 에어실린더모듈의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 밸브모듈의 정면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 수거용기모듈의 정면도.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 단자대모듈의 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 가이드모듈의 사시도.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치의 다른 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 사용후핵연료 산화장치(1)는, 가열모듈(10)과, 반응기모듈(20)과, 구동모듈(30)과, 유틸리티모듈(40)과, 지지모듈(50)과, 에어실린더모듈(60)과, 밸브모듈(70)과, 수거용기모듈(80)과, 단자대모듈(90)과, 가이드모듈(95)를 포함한다.
상기 핵연료 산화장치(1)는 사용후핵연료를 진동 상태에서 고온 가열하여 산화시킨다.
상기 가열모듈(10)은 상기 사용후핵연료를 산화시키기 위한 열을 제공한다. 상기 반응기모듈(20)에는 상기 사용후핵연료가 투입될 수 있고, 상기 반응기모듈(20)에 투입된 상기 사용후핵연료를 산화시킨다. 상기 구동모듈(30)은 상기 반응기모듈(20) 내부에서 상기 사용후핵연료를 이송하기 위한 구동력을 제공한다. 상기 지지모듈(50)은 상기 가열모듈(10), 상기 반응기모듈(20), 및 상기 구동모듈(30)을 지지한다. 상기 밸브모듈(70)은 상기 반응기모듈(20)에서 산화된 사용후핵연료의 배출을 조절한다. 상기 수거용기모듈(80)은 상기 반응기모듈(20)에서 산화되어 배출된 사용후핵연료를 수거한다. 상기 가이드모듈(95)은 상기 가열모듈(10)의 움직임을 가이드하는 역할을 한다.
상기 핵연료 산화장치(1)는 상기 각각의 모듈별로 조립 또는 결합될 수 있고, 상기 각각의 모듈별로 분리될 수 있다. 상기 모듈의 원격 결합 및 원격 분해의 가능성은, 가시성(visibility), 간섭(interference), 접근성(approach), 무게(weight) 등의 관점에서 분석된다.
도 3a은 본 발명의 실시예에 의한 가열모듈의 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 가열모듈(10)은 사용후핵연료를 산화시키기 위해, 상기 반응기모듈(20)을 고온 가열한다. 상세히, 상기 가열모듈(10)은 상기 사용후핵연료를 산화시키기 위해, 상기 반응기모듈(20) 내의 산화용기를 1250도 이상까지 가열할 수 있다. 상기 가열모듈(10)은 높은 온도에도 형상이 크게 변하지 않도록 하기 위해 열팽창계수가 작은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가열모듈(10)는 제1 히팅바디(11) 및 제2 히팅바디(12)를 포함한다. 상기 제1 히팅바디(11)는 상기 가열모듈(10)의 좌측반부를 구성할 수 있고, 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 가열모듈(10)의 우측반부를 구성할 수 있다. 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 가열모듈(10)의 수직 이등분선을 기준으로 좌우 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 반응기모듈(20)을 사이에 두고 양측에서 결합된다. 또한, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 내부에는 상기 반응기모듈(20)이 수용될 수 있는 공간부가 함몰되어 형성된다. 이에 따라, 상기 가열모듈(10)은 상기 반응기모듈(20)을 감싸고 있는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 내측면에는 전열선 등의 발열부재(H)가 구비된다.
한편, 상기 가열모듈(10)에는 상기 반응기모듈(20)의 투입부(22)가 관통하는 투입부홀(121) 및 상기 구동모듈(30)의 회전축(35)이 관통하는 회전축홀(14)이 형성된다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 지지모듈(50)에 슬라이딩 가능하게 안착된다. 상기 제1 히팅바디(11) 및 제2 히팅바디(12)는 상기 지지모듈(50) 상에서 직선방향으로 슬라이딩 될 수 있다. 일례로, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 좌우 방향으로 슬라이딩할 수 있다.
이에 따라, 상기 가열모듈(10)을 분해하기 위하여, 상기 제1 히팅바디(11) 및 제2 히팅바디(12)에는 좌우 방향으로 잡아당기는 장력이 가해질 수 있다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 움직임은 상기 가이드모듈(95)에 의해 가이드될 수 있다.
상기 가열모듈(10)에는 원격으로 조립 및 분해를 용이하게 하기 위하여, 상기 가열모듈(10)의 상단에는 후크, 크레인 등의 취급툴이 결합될 수 있는 취급툴 결합부(13)가 형성될 수 있다. 상기 취급툴 결합부(13)에는 상기 취급툴이 용이하게 결합되게 하기 위하여 홀이 형성될 수 있다.
이하에서는, 상기 가열모듈(10)을 원격으로 분리하고 조립하는 과정을 설명한다.
먼저, 원격으로 상기 가열모듈(10)을 상기 지지모듈(50)에서 분리하기 위해서는, 상기 제1 히팅바디(11)를 좌측으로 잡아당기고, 상기 제2 히팅바디(12)를 우측으로 잡아당겨서, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 서로 분리할 수 있다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 지지모듈(50) 상에서 서로 반대방향으로 슬라이딩되고, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)가 서로 소정 간격 이격된다.
그 다음에, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 상단에 형성된 취급툴 결합부(13)에 후크, 크레인 등의 취급툴을 걸어서 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 상기 지지모듈(50)에서 들어올리는 방식으로 분리할 수 있다.
이와 반대로, 원격으로 상기 가열모듈(10)을 상기 지지모듈(50)에 결합하기 위해서는, 먼저 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 취급툴 결합부(13)에 후크, 크레인 등의 취급툴을 걸어서, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 상기 지지모듈(50)에 안착시킨다. 상세히, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 가이드모듈(95)에 안착될 수 있다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)가 상기 가이드모듈(95) 상에 안착되면, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 상기 반응기모듈(20)를 사이에 두고 결합될 수 있도록, 상기 반응기모듈(20)을 사이에 두고 미는 힘을 가한다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 반응기모듈(20)을 사이에 두고 결합되므로, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)가 상기 지지모듈(50)를 감싸게 된다.
도 4은 본 발명의 실시예에 의한 반응기모듈의 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 반응기모듈(20)에는 바디부(21)와, 투입부(22)가 포함된다.
상기 바디부(21)의 내부에는 사용후핵연료가 수용되는 산화용기가 설치된다. 상기 산화용기는 속이 빈 원통 형상으로 형성될 수 있고, 둘레가 망(mesh)으로 형성될 수 있다. 상기 산화용기의 둘레가 망 구조로 되어 있기 때문에, 산화 전의 사용후핵연료는 상기 산화용기 내에 위치하게 된다.
다만, 사용후핵연료는 산화 공정에 의해 헐과 분말화된 펠릿으로 분리되면, 헐은 상기 산화용기 내에 남지만, 분말화 된 펠릿은 망을 빠져 나와서 상기 산화용기 하방에 배치된 분말받이부(미도시)에 모이게 된다.
상기 분말받이부는 상기 회전축(35)을 중심으로 상기 산화용기의 하부에서 상부로 180도 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 분말받이부에 수거된 펠릿 분말을 후술할 잔여분말 이송부(214)로 이송할 수 있다.
또한, 상기 바디부(21)의 하부에는 헐 이송부(212)와, 잔여분말 이송부(214)가 구비된다.
상기 헐 이송부(212)는 상기 산화용기에서 분리된 헐을 상기 수거용기모듈(80)로 이송한다. 상세히, 산화 공정에 의해 상기 산화용기 내에 남은 헐은 상기 헐 이송부(212)에 의해 상기 수거용기모듈(80)로 이송된다.
상기 헐 이송부(212)는 수평면에 대하여 소정 각도의 경사를 형성할 수 있다. 일례로, 상기 헐 이송부(212)는 수평면에 대하여 45도 각도로 경사를 형성할 수 있다.
상기 잔여분말 이송부(214)는 상기 산화용기에서 분리된 펠릿 분말이 이송된다. 상세히, 산화 공정에 의해 분말받이부에 펠릿 분말이 모여지면, 상기 분말받이부가 회전되고, 펠릿 분말은 상기 잔여분말 이송부(214)로 이송된다. 상기 잔여분말 이송부(214)에 이송된 펠릿 분말은 상기 수거용기모듈(80)로 이송된다.
한편, 상기 투입부(22)는 튜브 형상으로서 사용후핵연료가 외부에서 상기 산화용기 내부로 투입될 수 있게 한다. 상기 투입부(22)의 일단은 상기 산화용기의 외부로 돌출되어 있다.
상기 투입부(22)는 내부가 비어 있는 원통 형상으로 형성되며, 상기 바디부(21)의 외부로부터 상기 산화용기까지 사용후핵연료가 이동될 수 있는 통로를 제공한다.
한편, 상기 바디부(21)에는 감압부(41)와, 가스제거부(42)와, 산화제공급부(44)가 결합된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 유틸리티모듈의 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 유틸리티모듈(40)은 상기 반응기모듈(20)에 결합되며, 상기 반응기모듈(20)의 상태를 조절하는 역할을 한다. 상기 유틸리티모듈(40)에는 감압부(41)와, 감압튜브(42)와, 가스제거부(42)와, 산화제공급부(44)와, 투입부 커버(45)가 포함된다.
상기 감압부(41) 및 상기 감압튜브(42)는, 상기 반응기모듈(20)에 의한 고온 산화 공정이 감압된 상태에서 진행될 수 있도록 한다.
상세히, 상기 감압부(41) 및 상기 감압튜브(42)는 상기 반응기모듈(20) 외부에 설치되는 감압펌프(미도시)와 연결되고, 상기 감압펌프는 상기 반응기모듈(20)이 진공상태에서 고온 산화 공정을 진행할 수 있도록 진공상태까지 감압할 수 있도록 한다.
상기 감압부(41)는, 일단이 상기 바디부(21) 내부와 연결되고, 타단이 상기 바디부(21)의 외부에 돌출된다. 상기 감압부(41)는 상기 바디부(21)에 결합되며, 상기 감압부(41)는 상기 바디부(21)를 관통할 수 있다.
상기 감압부(41)에는 상기 바디부(20) 내부의 압력을 조절하기 위한 감압밸브(411)가 구비될 수 있다.
상기 감압튜브(42)는 일단은 상기 감압부(41)와 연결되고, 타단은 상기 바디부(21)의 외부에 설치되는 감압펌프(미도시)와 연결된다. 상기 감압튜브(42)는 상기 감압부(41) 및 상기 감압펌프 사이에서 절곡 형성될 수 있다.
한편, 상기 가스제거부(43)는 상기 바디부(21)에 결합되고, 상기 바디부(21)를 관통할 수 있다.
상기 가스제거부(43)의 일단은 상기 바디부(21) 내부로 연결되고, 타단은 상기 바디부(21)의 외부에 노출되어 있다. 이에 따라, 고온 산화 공정 동안 사용후핵연료로부터 발생한 가스 형태의 크립톤(Kr), 세슘(Cs), 요오드(I),테오네튬(Tc), 루테늄(Ru), 삼중수소(H-3) 등의 휘발성 가스를 제거한다.
상기 가스제거부(43)에는 고온 산화 공정 동안 각 온도별로 발생하는 가스들을 선택적으로 제거할 수 있도록 하는 밸브(431)가 구비된다.
상기 산화제공급부(44)는 상기 산화용기 내부로 산화제를 공급하기 위한 통로를 제공한다.
상기 산화제공급부(44)는 상기 바디부(21)에 결합되고, 상기 바디부(21)를 관통할 수 있다.
일반적으로 산화제로 산소(O2)가 사용되고, 상기 산화제공급부(44)는 산소를 공급할 수 있도록 소정 직경을 가지는 튜브 형상으로 형성된다. 상기 산화제공급부(44)에는 고온 가열시 상기 산화용기 내부를 진공상태로 만들 수 있도록 하기 위한 밸브(441)가 구비될 수 있다.
상기 가열모듈(10)에는 상기 감압부(41)와, 상기 가스제거부(42)와, 상기 산화제공급부(44)가 관통할 수 있는 홀이 형성된다. 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)에는 상기 홀을 형성하기 위한 곡면의 홈이 형성된다.
상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)는 상기 감압부(41)와, 상기 가스제거부(42)와, 상기 산화제공급부(44)를 사이에 두고 결합된다.
상세히, 상기 감압부(41)와, 상기 가스제거부(42)와, 상기 산화제공급부(44)는 상기 반응기모듈(20)의 바디부(21)에 결합되고, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(21)는 상기 감압부(41)와, 상기 가스제거부(42)와, 상기 산화제공급부(44) 및 상기 반응기모듈(20)을 사이에 두고 결합된다.
한편, 상기 투입부 커버(45)는 상기 반응기모듈(20)의 투입부(22)의 일단에 결합된다. 상기 투입부 커버(45)는 사용후핵연료의 출입을 통제할 수 있도록, 상기 투입부(22)의 일단을 선택적으로 개폐할 수 있다.
도 6는 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 평면도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 구동모듈의 정면도이다.
도 1, 도 2 및 도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 구동모듈(30)에는 모터(31)와, 모터하우징(32)과, 동력전달부(33)(34)와, 회전축(35)과, 운송부(미도시)가 포함된다.
상기 모터(31)는 구동축이 상기 회전축(35)과 동일 평면에 놓여지고, 서로 수직하게 배치될 수 있다.
상기 모터(31)의 일측에는 상기 모터(31)를 이송하기 위한 걸림부(311)가 구비된다. 상기 걸림부(311)에 크레인, 후크 등의 취급툴을 걸어서, 상기 모터(31)를 원격으로 인양 또는 이송할 수 있다.
상기 모터(31)는 상기 모터하우징(32)에 착탈 가능하게 결합된다. 상기 모터(31)에는 상기 모터하우징(32)에 슬라이딩 가능하게 결합하도록 하기 위한 바퀴부(312)가 구비된다. 상기 바퀴부(312)는 상기 모터(31)의 하단에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 모터(31)에는, 상기 모터(31)가 상기 모터하우징(32)에서 소정 거리 이상 슬라이딩되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(313)가 구비된다. 상기 스토퍼(313)는 상기 모터(31)의 측면 또는 상면에 결합되어, 상기 모터(31)에서 소정 두께로 돌출될 수 있다.
상기 모터(31)가 상기 모터하우징(32)에서 소정 거리 이상 움직이면, 상기 스토퍼(313)가 상기 모터하우징(32)의 일부분과 간섭된다. 이에 따라, 상기 모터(31)는 상기 모터하우징(32)에서 소정 거리 이상 움직이지 않고, 상기 모터하우징(32)에서 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
상기 모터하우징(32)에는 상기 모터(31)가 수용된다. 상기 모터하우징(32)의 내부에는 상기 모터(31)가 수용될 수 있는 공간이 형성된다. 또한, 상기 모터하우징(32)에는 상기 바퀴부(312)와 접촉되는 레일부(322)가 구비된다. 상기 레일부(322)는 상기 바퀴부(312)가 삽입될 수 있도록, 소정 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 레일부(322)가 연장되는 방향은 상기 회전축(35)과 수직을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 모터(31)의 구동축은 상기 회전축(35)과 서로 수직하게 배치될 수 있다.
상기 모터하우징(32)은 상기 지지모듈(50)에 결합된다. 상기 모터하우징(32)은 상기 지지모듈(50)에 체결부재에 의해 고정될 수 있다. 상기 모터하우징(32)은 상기 회전축(35)을 향하여 갈수록 하향 경사를 형성하도록, 상기 지지모듈(50)에 결합된다. 이에 따라, 상기 모터하우징(32)의 레일부(322)는 상기 회전축(35)을 향하여 갈수록 하향 경사를 형성한다.
따라서, 상기 모터(31)를 상기 모터하우징(32)에 안착하면, 즉 상기 바퀴부(312)를 상기 레일부(322)에 안착하면, 상기 모터(31)는 상기 회전축(35)을 향하여 슬라이딩된다. 상기 모터(31)는 상기 스토퍼(313)가 상기 모터하우징(32)의 일부분에 간섭될 때까지 상기 모터하우징(32)에서 슬라이딩된다.
상기 모터(31)가 상기 스토퍼(313)에 의해 슬라이딩이 정지되면, 상기 모터(31)의 구동축에 결합된 동력전달부(33)가 상기 회전축(35)에 결합된 동력전달부(34)에 결합되는 것이 바람직하다.
정리하면, 상기 모터(31)가 상기 모터하우징(32)에 착탈되는 부분은, 상기 동력전달부(33)(34) 사이의 결합 및 상기 모터(31)가 안착되는 면의 경사 구조를 반영하여, 상기 모터(31)의 슬라이딩 운동이 가능하도록 설계될 수 있다. 일례로, 상기 모터하우징(32)은 수평면에 대하여 대략 5도 정도 경사지게 결합될 수 있다.
따라서, 상기 모터(31)는 크레인 등의 취급툴을 이용하여 원격으로 결합 및 분리가 가능하므로, 상기 모터(31)의 유지 및 보수를 쉽게 할 수 있는 장점이 있다.
상기 모터(31)의 구동력은 상기 동력전달부(33)(34)를 통하여 상기 회전축(35)에 전달될 수 있다. 일례로, 상기 동력전달부(33)(34)에는 베벨기어가 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 베벨기어는 상기 모터(31)의 구동축의 단부 및 상기 회전축(35)의 단부에 구비될 수 있다.
상기 회전축(35)은 상기 산화용기, 상기 바디부(21), 및 상기 가열모듈(10)을 관통한다. 상기 회전축(35)이 일단은 상기 동력전달부(33)(34)에 의해 상기 모터(31)로부터 구동력을 전달받을 수 있다. 상기 회전축(35)에는 상기 운송부가 장착된다.
상기 운송부는 상기 산화용기 내부에 위치하며, 상기 투입부(22)로부터 공급받은 사용후핵연료를 상기 산화용기 내부로 이송한다. 상기 운송부는 나선형의 스크류 형상으로 형성될 수 있다. 상기 운송부는 상기 회전축(35)에 장착되어, 상기 회전축(35)과 일체로 회전될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 지지모듈의 사시도 및 측면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 지지모듈(50)에는, 메인 지지부(51)와, 베이스부(52)와, 지지대(53)와, 받침부(54)가 포함된다.
상기 메인 지지부(51)는 상기 가열모듈(10)과, 상기 반응기모듈(20) 및 상기 구동모듈(30)을 지지한다. 상기 메인 지지부(51)에는 상기 헐 이송부(212)가 관통할 수 있는 헐 이송부 관통홀(511)과, 상기 잔여분말 이송부(214)가 관통할 수 있는 잔여분말 이송부 관통홀(512)가 형성된다.
상기 헐 이송부 관통홀(511)의 일 측에는 상기 헐 이송부(212)를 지지하는 헐 이송부 지지부(513)가 구비된다. 상기 헐 이송부 지지부(513)는 상기 메인 지지부(51)에서 소정 각도로 하향 경사지게 연장된다. 상기 헐 이송부 지지부(513)은 상기 헐 이송부(212)의 경사 각도와 대응되는 각도의 경사를 형성할 수 있다.
상기 헐 이송부 지지부(513)는 상기 메인 지지부(51)의 일부분이 절곡되어 형성될 수 있고, 얇은 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
상기 메인 지지부(51)에는 상기 회전축(35)을 회전가능하게 지지하는 받침대(541)(542)가 구비된다. 상기 받침대(541)(542)는 상기 메인 지지부(51)에서 소정 길이 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 받침대(541)(542)에는 상기 회전축(35)의 전단을 지지하는 전단 받침대(541)와, 상기 회전축(35)의 후단을 지지하는 후단 받침대(542)가 포함된다. 상기 받침대(541)(542)에 상기 회전축(35)이 회전 가능하게 장착될 때, 베어링이 사용되어 상기 회전축(35)의 회전이 원활하도록 할 수 있다.
한편, 상기 메인 지지부(51)의 하측에는 상기 메인 지지부(51)를 지지하기 위한 지지대(53)가 구비된다. 상기 지지대(53)는 상기 메인 지지부(51)에서 하방으로 연장되고, 상기 베이스부(52)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 가열모듈(10), 반응기모듈(20), 구동모듈(30) 등의 유지 및 보수를 편리하게 할 수 있다.
상기 베이스부(52)는 상기 지지모듈(50)의 저면을 형성한다. 상기 베이스부(52)는 상기 지지모듈(50)을 안정적으로 지지할 수 있도록 넓은 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
상기 베이스부(52)에는 상기 지지대(53)와 회전 가능하게 결합될 수 있는 지지대 결합부(521)가 구비된다. 상기 지지대 결합부(521)는 상기 베이스부(52)에서 상방으로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 지지대 결합부(521)에는 베어링이 구비되어, 상기 지지대(53)가 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상세히, 상기 지지대 결합부(521)는 상기 지지대(53)보다 더 큰 직경으로 형성되어, 상기 지지대(53)가 상기 지지대 결합부(521)에 삽입될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 에어실린더모듈의 사시도이다
도1, 도 2 및 도 10을 참조하면, 상기 에어실린더모듈(60)은 상기 가열모듈(10)의 일 측에 결합되어, 상기 가열모듈(10)의 분리 및 결합에 필요한 힘을 제공할 수 있다.
상기 에어실린더모듈(60)의 일단에는 상기 제1 히팅바디(11)에 결합되는 제1 결합부(61)가 구비되고, 타단에는 상기 제2 히팅바디(12)에 결합되는 제2 결합부(62)가 구비된다. 상기 제1 결합부(61) 및 상기 제2 결합부(62)는 돌기 형상으로 형성되어, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)에 삽입될 수 있다.
상기 에어실린더모듈(60)은 공기의 유압을 이용하여 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 양쪽으로 밀어서 상기 가열모듈(10)을 분리할 수 있고, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)를 당겨서 상기 가열모듈(10)을 결합할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 밸브모듈의 정면도이다.
도 1, 도 2, 도 11을 참조하면, 상기 밸브모듈(70)에는 상기 헐 이송부(212)에서 이송되는 헐의 배출을 조절하는 헐 밸브(71)와, 상기 잔여분말 이송부(214)에서 이송되는 펠릿 분말의 배출을 조절하는 잔여분말 밸브(72)가 포함된다.
상기 헐 밸브(71) 및 상기 잔여분말 밸브(72)에는 나이프 게이트 밸브(Knife gate valve)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 나이프 게이트 밸브는 관체와 관체 사이에 연결되어 유체의 흐름을 차단 및 개폐시키는 장치로서, 특히 소정의 점성을 가지는 유체 등 그 자체가 가지는 마찰성과 적체성 등으로 인한 밸브의 개폐가 용이하지 못할 경우 이를 효과적으로 통제하기 위한 수단으로 이용된다.
상기 헐 밸브(71) 및 상기 잔여분말 밸브(72)는 클램프에 의해 착탈되는 클램프 착탈 방식이 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 수거용기모듈의 정면도이다.
도 1, 도 2 및 도 12를 참조하면, 상기 수거용기모듈(80)에는 잔여분말을 수거하는 잔여분말 수거용기(81)와, 헐을 수거하는 헐 수거용기(82)가 포함된다.
상기 잔여분말 수거용기(81) 및 상기 헐 수거용기(82)는 플렉시블 재질로 형성되거나, 용접(welding) 방식을 이용하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 잔여분말 수거용기(81) 및 상기 헐 수거용기(82)에는 전후 슬라이드 방식으로 착탈되는 엔드캡이 결합될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 단자대모듈의 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 13을 참조하면, 상기 단자대모듈(90)은 상기 지지모듈(50)의 메인 지지부(51)에 설치될 수 있다. 상기 단자대모듈(90)은 외부 전원과 상기 사용후핵연료 산화장치(1)의 전기배선에 연결한다. 상기 단자대 모듈(90)은 상기 메인 지지부(51)에 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 상기 단자대모듈(90)에는 다수개의 홀이 형성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 가이드모듈의 사시도이다.
도 1, 도 2 및 도 14를 참조하면, 상기 가이드모듈(95)에는 상기 메인 지지부(51)에 고정되는 고정부(951)와, 상기 고정부(951)에 직선 이동이 가능하게 결합되는 이동부(952)가 포함된다.
상기 고정부(951)는 소정 방향으로 길게 연장되는 형상으로 형성되고, 상기 이동부(952)의 움직임을 가이드할 수 있는 가이드부가 형성된다. 일례로, 상기 가이드부는 상기 고정부(951)에 형성된 홈일 수 있다. 상기 고정부(951)는 체결부재 등에 의해 상기 지지모듈(50)에 고정될 수 있다.
상기 이동부(952)는 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)의 저면에 결합되고, 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)와 일체로 움직인다. 상기 이동부(952)는 체결부재 등에 의해 상기 제1 히팅바디(11) 및 상기 제2 히팅바디(12)에 고정될 수 있다. 상기 이동부(952)는 상기 고정부(951)에 형성된 가이드부에 의해 움직임이 가이드된다.


*
1 : 사용후핵연료 산화장치 10 : 가열모듈
20 : 반응기모듈 30 : 구동모듈
40 : 유틸리티모듈 50 : 지지모듈
60 : 에어가이드모듈 70 : 밸브모듈
80 : 수거용기모듈 90 : 단자대모듈
95 : 가이드모듈

Claims (12)

  1. 사용후핵연료가 투입되어 산화되는 반응기모듈;
    상기 반응기모듈을 고온 가열하는 가열모듈;
    상기 반응기모듈에 결합되며, 상기 반응기모듈 내부의 상태를 조절하는 유틸리티모듈;
    상기 가열모듈 및 상기 반응기모듈을 지지하는 지지모듈;
    상기 반응기모듈 내부에서 상기 사용후핵연료를 이송하기 위한 구동력을 제공하는 구동모듈;
    상기 반응기모듈에서 산화된 사용후핵연료가 배출되는 것을 조절하는 밸브모듈; 및
    상기 반응기모듈에서 산화되어 배출되는 사용후핵연료를 수거하는 수거용기모듈;
    을 포함하고, 상기 각각의 모듈별로 분해되고, 상기 각각의 모듈별로 조립되는 사용후핵연료 산화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열모듈은, 상기 반응기모듈을 사이에 두고 양측에서 결합될 수 있는 제1 히팅바디 및 제2 히팅바디를 포함하고,
    상기 제1 히팅바디 및 제2 히팅바디는 상기 지지모듈에 슬라이딩 가능하게 설치되는 사용후핵연료 산화장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열모듈의 움직임을 가이드하는 가이드모듈이 더 포함되는 사용후핵연료 산화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열모듈의 일 측에 결합되어, 상기 가열모듈의 분리 및 결합에 필요한 힘을 제공하는 에어실린더 모듈이 더 포함되는 사용후핵연료 산화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열모듈에는 상기 가열모듈을 이송하기 위한 취급툴이 결합되는 취급툴 결합부가 형성되는 사용후핵연료 산화장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기모듈은,
    사용후핵연료가 수용되는 산화용기가 설치되는 바디부와, 상기 사용후핵연료가 외부에서 상기 산화용기 내부로 투입되는 통로를 제공하는 투입부를 포함하는 사용후핵연료 산화장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유틸리티모듈은,
    상기 반응기모듈이 진공상태에서 고온 산화 공정을 진행할 수 있도록 진공상태까지 감압시키는 감압부와,
    고온 산화 공정 동안 사용후핵연료로부터 발생한 가스를 제거하는 가스제거부와,
    상기 산화용기 내부로 산화제를 공급하기 위한 통로를 제공하는 산화제공급부와,
    상기 반응기모듈의 투입부를 선택적으로 개폐하는 투입부 커버를 포함하는 사용후핵연료 산화장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동모듈에는
    상기 반응기모듈을 관통하는 회전축과, 상기 회전축에 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동력을 상기 회전축에 전달하는 동력전달부와, 상기 회전축에 장착되며, 사용후핵연료를 산화용기 내부로 이송하는 운송부를 포함하는 사용후핵연료 산화장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모터를 수용하는 모터하우징이 더 포함되고,
    상기 모터에는, 상기 모터하우징에 슬라이딩 가능하게 결합하도록 하기 위한 바퀴부가 구비되고,
    상기 모터하우징은 상기 회전축을 향하여 갈수록 하향 경사를 형성하는 사용후핵연료 산화장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모터에는, 상기 모터가 상기 모터하우징에서 소정 거리 이상 슬라이딩되는 것을 방지하기 위한 스토퍼가 구비되는 사용후핵연료 산화장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지모듈은,
    상기 지지모듈의 저면을 형성하는 베이스부와,
    상기 베이스부에 회전 가능하게 결합되는 메인 지지부를 포함하는 사용후핵연료 산화장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열모듈, 유틸리티모듈, 구동모듈, 반응기모듈, 밸브모듈, 수거용기모듈은 SUS304 및 세라믹 재질로 형성되는 사용후핵연료 산화장치.






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