KR101170080B1 - 핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기 - Google Patents

핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기를 개시한다. 개시된 핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임은, 내부에 크래들이 설치된 하부용기;와, 상기 하부용기의 상측에 분리 가능하게 결합되는 상부용기;와, 핵연료 집합체가 안착된 상태로 상기 크래들에 대응 결합되는 받침프레임;을 포함하는 핵연료 집합체용 운반용기에 있어서, 상기 받침프레임 상에 안착된 핵연료 집합체를 감쌀 수 있도록 각각이 이격 설치되는 다수의 지지대;와, 서로 이격되어 상기 각각의 지지대에 직교되게 결합되며 받침프레임에 회전 가능하게 힌지 결합되어 핵연료 집합체를 고정하는 다수의 클램프;를 포함하여 구성되어, 운반되는 핵연료 집합체를 안전하게 보호하고, 중량이 감소되어 핵연료 집합체의 운반 시 핵연료 집합체의 취급을 용이하게 한다.

Description

핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기{LID FRAME OF THE SHIPPING CONTAINER TRANSPORTING FRESH NUCLEAR FUEL ASSEMBLIES AND THE SHIPPING CONTAINER}
본 발명은 핵연료 집합체의 제조 완료 후, 이를 핵연료 발전소 등으로 안전하게 운반하기 위한 핵연료 집합체 운반용기 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기에 관한 것이다.
일반적으로 농축 우라늄 또는 혼합 산화물 형태와 같은 핵연료들은 예컨대 농축장소와 연료봉 생성장소와 같은 여러 장소들 사이에서 운반될 필요가 있으며, 통상적으로 이러한 운반단계에서 연료는 작은 펠릿(pellet) 형태로 되어 있다.
이 연료는 일정한 수준의 단열 및 구조적 강도가 국제적인 표준으로 요구되고, 임계제어가 주요 관심사로, 운반용기 내에서 농축연료의 질량은 위험한 상황이 일어나지 않도록 엄격히 제한되어야 하는바, 이러한 요구사항으로 임의의 주어진 용적의 운반용기로 운반될 수 있는 연료의 용적에는 엄격한 제한이 있게 된다.
이에 따라, 기존에도 핵연료 집합체를 운반하기 위한 운반용기가 다수 개시되었는데, 도 1에 도시된 바와 같이 기존의 운반용기에는 복수의 클램프(10)가 소정 간격으로 이격 설치되어 핵연료 집합체(1)를 고정하도록 구성되어 있으나, 이러한 경우 낙하, 관통 등과 같은 외부의 충격으로부터 핵연료 집합체를 안전하게 보호하는 것이 불가능한 문제가 있다.
이러한 점을 보완하기 위해 도 2와 같이 핵연료 집합체를 사이에 두고 그 양측에 결합된 한 쌍의 고정틀(20)을 완전 밀폐형으로 형성하여 핵연료 집합체(1)를 고정하도록 구성할 수 있다. 그런데, 고정틀(20)을 포함하여 운반용기는 그 자체로 신뢰할 수 있을 정도의 강도가 요구되므로 통상 금속재로 이루어지며, 상술한 바와 같이 고정틀(20)을 완전 밀폐형으로 형성할 경우 핵연료 집합체를 안전하게 보호할 수 있을지는 모르나 운반용기 자체가 매우 무거워지며 제조단가 역시 상승하게 되는 문제가 있다.
아울러, 종래의 단일크기의 클램프들로 구비된 핵연료 집합체 운반용기의 경우, 핵연료 집합체의 종류별로 지지격자의 위치가 서로 상이하게 때문에, 이 종의 핵연료 집합체를 운반하고자 하는 경우 지지격자의 위치에 대응하도록 클램프가 배치된 리드프레임을 사용해야 하며, 이에 따라 핵연료 집합체의 종류별로 리드프레임이 구비되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 해소하기 위한 것으로, 예기치 못한 사고나 외부의 충격 하에서도 충분히 견딜 수 있는 내구성, 강성 등을 향상시킴은 물론 핵연료 집합체 전체를 덮는 구조로 되어 있어 핵연료 집합체를 안전하게 보호할 수 있으면서 동시에 무게를 감소시킬 수 있도록 한 핵연료 집합체 운반용기 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 지지격자의 위치가 서로 다른 여러 종류의 핵연료 집합체를 하나의 리드프레임을 이용하여 운반할 수 있도록 하는 핵연료 집합체 운반용기 리드프레임 및 핵연료 집합체 운반용기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 핵연료 집합체 운반용기용 리드프레임은, 내부에 크래들이 설치된 하부용기;와, 상기 하부용기의 상측에 분리 가능하게 결합되는 상부용기;와, 핵연료 집합체가 안착된 상태로 상기 크래들에 대응 결합되는 받침프레임;을 포함하는 핵연료 집합체용 운반용기에 있어서, 상기 받침프레임 상에 안착된 핵연료 집합체를 감쌀 수 있도록 각각이 이격 설치되는 다수의 지지대;와, 서로 이격되어 상기 각각의 지지대에 직교되게 결합되며 받침프레임에 회전 가능하게 힌지 결합되어 핵연료 집합체를 고정하는 다수의 클램프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 핵연료 집합체 운반용기는, 내부에 크래들이 설치된 하부용기;와, 상기 하부용기의 상측에 분리 가능하게 결합되는 상부용기;와, 핵연료 집합체가 안착된 상태로 상기 크래들에 대응 결합되는 받침프레임;과, 상기 받침프레임에 안착된 핵연료 집합체를 고정하기 위해 그 양측에 설치되는 한 쌍의 리드프레임;을 포함하되, 상기 각 리드프레임은 상기 받침프레임 상에 안착된 핵연료 집합체를 감쌀 수 있도록 각각이 이격 설치되는 다수의 지지대, 서로 이격되어 상기 각 지지대에 직교되게 결합되며 받침프레임에 회전 가능하게 힌지 결합되는 핵연료 집합체를 고정하는 클램프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 핵연료 집합체 운반용기는 또한, 상기 핵연료 집합체로 가해지는 충격을 완화하기 위해 상기 하부용기와 크래들의 사이에 개재되는 완충부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 핵연료 집합체 운반용기는 또한, 상기 크래들의 일측에 형성된 힌지결합부;와, 상기 힌지결합부에 대응되도록 상기 받침프레임에 형성되는 힌지편;과, 상기 힌지결합부와 힌지편을 결합시키는 힌지볼트;를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 핵연료 집합체 운반용기는 또한, 상기 하부용기의 일 측에 핵연료 집합체의 직립시 상기 하부용기를 지지하기 위한 지지다리를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 리드프레임은 또한 핵연료 집합체의 지지격자체를 압박하기 위해 상기 각 클램프 및 장폭클램프 내측면에 부착되는 압박부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 압박부재는, 상기 클램프 및 장폭클램프와 상기 지지격자체 사이에 개재되어 지지격자체를 가압하는 가압판;과, 상기 클램프 및 장폭클램프를 관통하여 상기 가압판에 결합되는 조임스크류;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 리드프레임은 상기 가압판을 수용하기 위해 상기 클램프 내측에 구비된 가압판 안착홈;과, 상기 가압판을 수용하기 위해 상기 장폭클램프 내측에 구비된 장폭 가압판 안착홈;을 더 포함하되, 상기 장폭 가압판 안착홈은 복수개의 가압판을 수용하여 서로 다른 종류의 핵연료 집합체들 사이에서 위치가 서로 다른 지지격자체를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 운반용기 내에 배치되어 핵연료 집합체를 안정적으로 고정하기 위한 리드프레임은 격자 형태를 취함으로써 기존의 클램프만으로 핵연료 집합체를 고정하는 방식에 비해 견고함을 향상시킬 수 있고, 또한 기존의 완전 밀폐형으로 이루어진 고정틀에 비해 중량을 현저히 감소시킬 수 있으므로 핵연료 집합체 취급 크레인의 용량이 비교적 작은 원자력발전소에서도 취급이 가능하며, 더불어 제조비용 역시 감소시킬 수 있으므로 경제성 측면에서도 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 핵연료 집합체 운반용기를 보인 사시도.
도 2는 종래의 프랑스 AREVA사 및 일본 NFI사의 기술에 의한 또 다른 핵연료 집합체 운반용기를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기의 외관을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기의 분해사시도.
도 5는 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기에서 상부용기가 제거된 상태를 보인 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기에서 핵연료 집합체를 고정하는 리드프레임이 직립된 상태를 보인 사시도.
이하에서는, 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기의 외관을 보인 것으로, 본 실시예의 운반용기는 적어도 하나 이상의 핵연료 집합체가 수용될 수 있도록 단면상 반원형으로 이루어진 하부용기(100)와 상부용기(200)가 서로 마주보도록 결합된다. 이때, 상부용기(200) 및 하부용기(100)는 각각 핵연료 집합체를 안전하게 운반하기 위해 충분한 강도를 갖는 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 본 실시예의 운반용기는 하부용기(100)에 상부용기(200)가 분리 가능하게 결합되는데, 하부용기(100)와 상부용기(200)의 서로 접촉하는 둘레 부분에는 각각 플랜지(110)(210)가 마련되며, 하부용기(100)의 플랜지에는 일정 간격을 두고 다수의 조립돌기(111)가 돌출 형성되고, 이에 대응되도록 상부용기(200)의 플랜지에는 다수의 조립홀(211, 도 4 참조)이 형성되어 상호 체결되도록 구성된다.
또한, 하부용기(100)의 저면에는 소정 간격으로 복수의 받침다리(120)가 설치되어 운반용기를 지탱해 주며, 상부용기(200)의 길이 방향 양측에는 보강부(220)가 더 구비되고, 적재부(220)에는 크레인 등에 의해 상부용기(200)를 들어올릴 수 있도록 리프트홀(221)이 형성된다.
도 4는 각각 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기의 분해사시도로서, 하부용기(100)와 상부용기(200)가 분리된 상태를 보인 것이고, 도 5는 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기에서 상부용기가 제거된 상태를 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 핵연료 집합체 운반용기에서 핵연료 집합체를 고정하는 리드프레임이 직립된 상태를 보인 사시도이다.
도 4와 같이 하부용기(100)의 내부에는 핵연료 집합체(10)를 안정적으로 지지할 수 있도록 받침프레임(300) 및 한 쌍의 리드프레임(400)(400')이 마련되며, 하부용기(100)에는 받침프레임(300)이 안착될 수 있도록 크래들(130)이 설치된다. 받침프레임(300)은 상면에 핵연료 집합체가 놓인 상태에서 하부용기(100)의 크래들(130)에 안착된다. 크래들(130)에는 길이 방향으로 다수의 받침대(131)가 소정 간격으로 설치되며, 하부용기(100)와 크래들(130)은 고정스크류(134)로 상호 고정되는데, 이때 하부용기(100)와 크래들(130)의 사이에는 핵연료 집합체로 가해질 수 있는 외부의 충격 등을 완화하기 위해 고무재질 등으로 이루어진 완충부재(140)가 개재된다. 즉, 완충부재(140)의 중앙에는 수평 방향으로 스크류홀(도시 생략)이 형성되고, 고정스크류(134)가 크래들(130)을 관통하여 상기 스크류홀에 나사결합되는 것에 의해 크래들(130)을 완충 가능하게 하부용기(100)에 고정 결합하도록 구성된다.
각각의 리드프레임(400)(400')은 핵연료 집합체를 안정적으로 감싸는 지지대(410)(410')와, 지지대(410)(410')에 소정 간격으로 배치되는 클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')와 핵연료 집합체(10)의 양측 끝단 측면을 각각 지지하는 측면 받침판(444)를 포함하여 구성된다. 지지대(410)(410')들은 서로 이격되어 핵연료 집합체(10)의 길이 방향으로 길게 설치된다.
이때, 지지대(410)(410')는 하나의 평판 형태로 구성되는 것이 아니라 다수가 구비되어 각각은 소정 간격으로 이격된 상태로 배치된다. 따라서 각 지지대와 지지대 사이에는 자연적으로 가이드홀이 형성된다.
클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')는 그 일단이 받침프레임(300)에 힌지 결합되어 회전 가능하도록 구성되며, 이때 클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')는 이격 설치된 각 지지대(410)(410')에 직교되게 용접 결합되어 다수의 지지대(410)(410')를 일체화하여 회전 가능하게 구성된다.
한편, 본 실시예에서는 2개의 핵연료 집합체를 동시에 운반하기 위한 운반용기를 일예로 설명한 것으로, 도 5와 같이 리드프레임(400)(400')들은 각각 받침프레임(300)의 폭 방향 양측에 설치되어 상호 간에 마주보게 회전 가능하도록 구성된다. 또한, 한 쌍을 이루는 클램프(420)(420')와 또 다른 한 쌍을 이루는 장폭클램프(420a)(420a')는 서로 간에 체결이 가능하도록 구성되며, 각각의 접촉되는 부위에는 요철 형태의 체결부(421)(421')가 서로 대응 결합되도록 형성된다. 또한, 각 체결부(421)(421')에는 볼트홀(422)(422')이 형성되어 상호 간에 고정볼트(도시 생략)로 견고하게 고정될 수 있다. 이때, 클램프(420)(420')의 위치는 핵연료 집합체의 지지격자체에 대응되는 위치에 배치됨으로써 핵연료 집합체를 안정적으로 고정할 수 있도록 함이 바람직하다.
이와 같이, 본 실시예의 리드프레임(400)(400')은 이격 설치된 복수의 지지대(410)(410') 및 소정 간격을 두고 각 지지대(410)(410')에 연결되는 클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')가 격자 형태를 취함으로써 도 2와 같이 한 쌍의 고정틀(20, 도 2 참조)을 완전 밀폐형으로 형성한 종래기술의 리드프레임에 비해 중량을 현저히 감소시킬 수 있으므로 운반이 보다 용이하며, 더불어 제조비용 역시 감소시킬 수 있으므로 경제성 측면에서도 이점이 있다.
아울러, 각 클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')에는 핵연료 집합체(10)의 지지격차제를 압박하여 핵연료 집합체(10)를 보다 안정적으로 고정하기 위한 압박부재(600)가 설치될 수 있다.
압박부재(600)는 클램프(420)(420') 및 장폭클램프(420a)(420a')와 지지격자체 사이에 개재되는 평판형의 가압판(610)과, 클램프(420) 및 장폭클램프(420')를 관통하여 가압판(610)에 결합되는 조임스크류(620)를 포함한다. 따라서 조임스크류(620)를 이용하여 가압판(610)을 가압하거나 가압된 상태를 해체함으로써 핵연료 집합체(10)를 리드프레임(400)(400')에 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 클램프(420)(420') 내측에는 평판형의 가압판(610)을 수용하기 위한 가압판 안착홈(423)(423')이 구비되고, 장폭클램프(420a)(420a') 내측에는 복수개의 평판형의 가압판(610)을 수용하기 위한 장폭 가압판 안착홈(423a)(423a')이 구비된다.
이때, 장폭 가압판 안착홈(423a)(423a')은 장폭클램프(420a)(420a')의 폭 길이에 대응하도록 장폭클램프(420a)(420a') 내측에 가압판 안착홈(423)(423')의 폭을 갖도록 복수개가 구비된다.
상기 구조의 장폭 클램프(420a)(420a')는 운반 대상이되는 핵연료 집합체의 서로 다른 위치를 가질 수 있는 지지격자의 위치를 포함하는 폭을 가지도록 형성되는 것에 의해 지지격자의 위치가 서로 다른 이종의 핵연료 집합체에서 서로 다른 위치에 위치되는 지지격자를 가압판(610)을 이용하여 가압 고정할 수 있도록 한다. 이에 따라 상기 리드프레임(400)(400')은 별도의 구조 변경 없이 서로 다른 종류의 핵연료 집합체들을 고정하여 운반할 수 있게 된다.
전술한바와 같이 구성된 본 발명의 운반용기는, 핵연료 집합체를 원자력 발전소로 이송한 후에는 운반용기로부터 핵연료 집합체를 직립시켜야 핵연료 집합체 임시저장고로 유입시키는 것이 용이하다.
따라서, 도 6과 같이 핵연료 집합체 취급 크레인 등을 이용하여 핵연료 집합체의 일 측을 상방으로 들어올려 운반용기 상에서 핵연료 집합체를 직립시키게 된다.
이때, 크래들(130)의 일 측에는 힌지결합부(132)가 형성되고, 받침프레임(300)에는 힌지결합부(132)에 대응되도록 힌지편(310)이 형성된다. 힌지결합부(132)와 힌지편(310)에는 상호 대응되도록 힌지홀(311)이 형성되고 이 힌지홀(311)에는 힌지볼트(133, 도 4 및 도 5 참조)가 삽입 결합됨으로써, 핵연료 집합체의 일측을 들어올릴 경우 타측은 힌지볼트(133)가 회전축으로서 크래들(130)에 결합된 상태이므로 핵연료 집합체를 보다 안정적으로 회동시킬 수 있게 된다. 도 4와 같이 상기 힌지볼트(133)는 일측 단부에 고정공(133a)이 형성되어 힌지결합부(132)의 힌지편(310)에 형성된 힌지홀(311)로 삽입된 후 고정로드(133b)와 고정로드(133)를 고정시키는 고정핀(133c)에 의해 회전 가능하게 고정된다. 상기 힌지볼트(133)의 고정은 상기 고정로드(133b)와 고정핀(133c) 이외의 회전 가능하게 힌지볼트(133)를 힌지결합부(132)와 힌지편(310)에 결합시키는 모든 고정수단이 적용될 수 있다.
이와 같이, 핵연료 집합체의 일 측을 회동시켜 핵연료 집합체를 직립시킬 때 본 실시예의 리드프레임(400)(400')은 격자 형태로 이루어져 기존의 밀폐형 고정틀에 비해 중량감을 충분히 저감시킨 상태이므로 비교적 용량이 작은 핵연료 집합체 취급 크레인으로서 핵연료 집합체의 직립이 가능해 진다.
한편, 본 실시예의 하부용기(100)의 일측에는 핵연료 집합체를 세울 경우 핵연료 집합체의 하중을 지지할 수 있는 받침대(150)가 구비되며, 하부용기(100)와 받침프레임(300) 상에 양단이 각각 힌지 결합된 지지다리(160)가 더 구비되어 핵연료 집합체를 충분히 지지할 수 있도록 함이 바람직하다.
100 ; 하부용기 110 ; 플랜지
111 ; 조립돌기 120 ; 받침다리
130 ; 크래들 131 ; 크래들 받침대
132 ; 힌지결합부 133 ; 결합돌기
134 ; 고정스크류 140 ; 완충부재
150 ; 받침대 160 ; 지지다리
200 ; 상부용기 210 ; 플랜지
211 ; 조립홀 220 ; 적재부
300 ; 받침프레임 310 ; 힌지편
311 ; 힌지홀 400,400' ; 리드프레임
410 ; 지지대 420,420' ; 클램프
420a, 420a' ; 장폭클램프 421,421' ; 체결부
422,422' ; 볼트홀 444 ; 받침판

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 내부에 크래들이 설치된 하부용기;와,
    상기 하부용기의 상측에 분리 가능하게 결합되는 상부용기;와,
    핵연료 집합체가 안착된 상태로 상기 크래들에 대응 결합되는 받침프레임;과,
    상기 받침프레임에 안착된 핵연료 집합체를 고정하기 위해 그 양측에 설치되는 한 쌍의 리드프레임;을 포함하며,
    상기 각 리드프레임은 상기 받침프레임 상에 안착된 핵연료 집합체를 감쌀 수 있도록 각각이 이격 설치되는 다수의 지지대, 서로 이격되어 상기 각 지지대에 직교되게 결합되며 받침프레임에 회전 가능하게 힌지 결합되는 핵연료 집합체를 고정하는 클램프 및 장폭클램프;로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    핵연료 집합체로 가해지는 충격을 완화하기 위해 상기 하부용기와 크래들의 사이에 개재되는 완충부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 크래들의 일측에 형성된 힌지결합부;와,
    상기 힌지결합부에 대응되도록 상기 받침프레임에 형성되는 힌지편;과,
    상기 힌지결합부와 힌지편을 결합시키는 힌지볼트;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    핵연료 집합체의 지지격자체를 압박하기 위해 상기 각 클램프 및 장폭클램프 내측면에 부착되는 압박부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 압박부재는,
    상기 클램프 및 장폭클램프와 상기 지지격자체 사이에 개재되어 지지격자체를 가압하는 가압판;과,
    상기 클램프 및 장폭클램프를 관통하여 상기 가압판에 결합되는 조임스크류;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가압판을 수용하기 위해 상기 클램프 내측에 구비된 가압판 안착홈;과,
    상기 가압판을 수용하기 위해 상기 장폭클램프 내측에 구비된 장폭 가압판 안착홈;을 더 포함하되,
    상기 장폭 가압판 안착홈은 복수개의 가압판을 수용하여 서로 다른 종류의 핵연료 집합체들 사이에서 위치가 서로 다른 지지격자체를 가압할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 핵연료 집합체용 운반용기.
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