KR101313328B1

KR101313328B1 - 사용 완료 연료 저장 래크

Info

Publication number: KR101313328B1
Application number: KR1020117024551A
Authority: KR
Inventors: 도시마사 무카이; 다카오 사토; 히데노부 하세가와; 가오루 다카기; 데츠로 다케시타
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2013-09-27
Also published as: EP2418651A1; CN102460599B; CN102460599A; US20120082285A1; US9679668B2; ES2616083T3; EP2418651A4; JP5197472B2; JP2010243456A; WO2010116977A1; KR20110137801A; EP2418651B1

Abstract

사용 완료 연료를 격자 패턴으로 형성된 다수의 셀에 수납 및 보관하는 사용 완료 연료 저장 래크는, 래크 저부(bottom)를 형성하는 평탄한 직사각형 판(plate) 형상의 베이스; 상기 베이스의 네 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재; 및 상기 베이스의 상방에 배치되며 상기 기둥 부재에 고정 및 지지된 적어도 상하 1쌍의 격자 형상 프레임판을 포함한다. 상기 각 셀은, 1%를 넘는 농도의 붕소를 첨가한 금속판을 다각형 튜브로 조립하여 형성되며, 상기 격자 형상 프레임판에 일정한 간격으로 연속 배치된다.

Description

사용 완료 연료 저장 래크{USED-FUEL STORAGE RACK}

본 발명은 원자로로부터 취출된 사용 완료 연료를 사용 완료 연료 저장 풀(pool) 내에 수용 및 저장하는데 이용되는 사용 완료 연료 저장 래크에 관한 것이고, 특히 사용 완료 연료의 조밀 저장에 적합한 사용 완료 연료 저장 래크에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전 플랜트에 있어서는, 원자로를 일정 기간 운전한 후에, 노심으로부터 취출된 사용 완료 연료를 재처리하기 전에, 사용 완료 연료 저장 풀 내에 임시적으로 저장해 둔다. 사용 완료 연료 저장 풀 내에서, 사용 완료 연료의 냉각 및 붕괴열 제거 처리가 행해진다.

사용 완료 연료는 격자 구조를 갖는 사용 완료 연료 저장 래크 내에 저장되고, 이에 따라 이러한 격자 구조와 배치는 미(未)임계성(subcritical state) 확보의 관점에서 결정된다. 특히, 중성자 흡수성이 우수한 붕소를 함유하는 붕소 스테인리스강제의 셀을 격자 패턴으로 배치하고, 그 각 셀끼리를 일정한 간격으로 유지하도록, 셀의 상하부를 격자 형상 프레임판을 이용하여 위치 결정한다.

종래의 이렇게 구성된 사용 완료 연료 저장 래크에 있어서는, 상하의 격자 형상 프레임판은 지진시의 임의의 하중에 견딜 필요가 있기 때문에, 사용 완료 연료 저장 래크는, 예를 들면 이 래크의 외주 4면에 벽판을 설치하여, 상하의 격자 형상 프레임판을 지지하는 구조, 혹은 상하의 격자 형상 프레임판의 풀 벽에 면(面)하는 변을 풀 벽에 접속하고, 상하의 격자 형상 프레임판의 인접하는 사용 완료 연료 저장 래크에 면하는 변을 대응하는 인접하는 래크의 변에 접속해서 상하의 격자 형상 프레임판을 지지하는 구조를 갖는다.

또한, 종래 기술에서는, 중성자 흡수재로서 붕소 농도가 약 1% 이하의 붕소 스테인리스강이 채용되어 있으며, 이 붕소 스테인리스강제 셀 각각은 인발(引拔) 성형관 또는 용접 구성관으로 이루어져 있다.

일본국 특개2008-196971호 공보 일본국 특개2007-024609호 공보

종래 기술에서는, 연료의 조밀 저장을 목적으로 해서, 예를 들면 연료 다발을 채워 넣는 방법 등을 개선하여, 사용 완료 연료 저장 풀의 용량을 효과적으로 늘리는 것(리래킹(reracking))이 행해질 경우가 있다. 그러나, 이 경우에는, 풀 저부의 내하중 제한에 의해, 사용 완료 연료 저장 래크의 중량이 제한되는 경우가 많다. 종래의 사용 완료 연료 저장 래크에 있어서는, 래크 외주의 4면에 보강용 벽판이 설치되어 있어 이 벽판에 의해 래크의 중량이 커지는 난점이 있다.

또한, 상하의 격자 형상 프레임판의 풀 벽에 면하는 변을 풀 벽에 접속하고, 상하의 격자 형상 프레임판의 인접한 사용 완료 연료 저장 래크에 면하는 변을 인접한 래크의 대응하는 변에 접속해서 상하의 격자 형상 프레임판을 지지할 경우, 사용 완료 연료 저장 래크를 풀 내에 설치한 후에 상하의 격자 형상 프레임판을 풀 벽과 접속하는 작업을 행하게 되어, 수중에서의 협애(狹隘) 작업으로 되며, 상하의 격자 형상 프레임판의 고밀도의 센터링 작업이 필요하게 되고, 또한 다른 설치 관련 곤란성을 야기하게 되어, 난점이 있다.

또한, 저장 연료의 초밀화(超密化)의 요구를 만족하기 위해서, 붕소 농도를 약 2%까지 높이는 것도 생각할 수 있지만, 붕소 농도가 높아지면 취화(脆化)가 진행되어, 절곡 가공이나 용접을 채용할 수 없게 되기 때문에, 종래 구조를 기초로는 셀의 제작이 곤란해진다.

본 발명은 상술한 사정을 고려해서 이루어진 것으로서, 우수한 강성을 갖고, 지진 하중에 견딜 수 있음과 함께, 종래의 내진용 부재로서 기능하는 래크 외주부의 벽판을 설치할 필요가 없고, 필요한 강성을 확보하면서 경량화가 도모되도록 함과 함께, 사용 완료 연료 저장 래크 유닛을 독립하여 설치하는 것을 가능하게 해서 공사의 간소화를 도모하는 것을 가능하게 한 사용 완료 연료 저장 래크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 및 다른 목적은 사용 완료 연료를 격자 패턴으로 형성된 다수의 셀에 수납 및 보관하는 사용 완료 연료 저장 래크를 제공함으로써 달성되며, 상기 사용 완료 저장 래크는, 래크 저부(bottom)를 형성하는 평탄한 직사각형 판(plate) 형상의 베이스; 상기 베이스의 네 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재; 및 상기 베이스의 상방에 배치되며 상기 기둥 부재에 고정 및 지지된 적어도 상하 1쌍의 격자 형상 프레임판을 포함하고, 상기 각 셀은, 1%를 넘는 농도의 붕소를 첨가한 금속판을 다각형 튜브로 조립하여 형성되며, 상기 격자 형상 프레임판에 일정한 간격으로 연속 배치된다.

상술한 특징의 사용 완료 연료 저장 래크의 바람직한 실시형태에 있어서는, 이하의 형태 또는 예를 채용할 수 있다.

상기 각각의 셀은, 상기 1%를 넘는 농도의 붕소를 첨가한 금속판을, 상기 금속판의 단부로부터 연장되는 돌기부가 상기 금속판의 단부에 설치된 홈과 탈착 가능하게 맞물리도록 조립함으로써 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

1%를 넘는 높은 붕소 농도의 스테인리스 강판의 외면에 스테인리스 강판을 적층하여 얻어진 적층판으로 각각 형성되는 4매의 평판을 상기 평판의 단부끼리를 맞물려서 조립하고; 각각의 상기 적층판의 단부에 각각 설치된 슬릿과 상기 슬릿에 대응하는 돌기부를 위치 결정하여, 상기 돌기부를 상기 슬릿에 끼워맞추고; 이들 각각의 끼워맞춰진 부분으로부터 돌출하는 선단부끼리가 교차하는 코너를 용접함으로써, 상기 각각의 셀이 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 각각의 상기 스테인리스 강판의 일부를 잘라내서, 대응하는 붕소 스테인리스 강판의 외면을 표출시키는 것이 바람직할 수 있다.

상기 스테인리스 강판을, 붕소 스테인리스 강판끼리가 교차하는 부분의 외면 4개소에만 배치하는 것이 바람직할 수 있다.

청구항 1에 따른 사용 완료 저장 래크에 있어서, 인접하여 쌍을 이루는 각각의 붕소 스테인리스 강판끼리가 교차하는 부분으로부터 외측으로 돌출하는 측방 연장 단부를, 상하 방향으로 연장되는 슬릿을 갖는 세로로 긴 바(bar)로 외측으로부터 덮고; 상기 바의 슬릿에 쌍의 붕소 스테인리스 강판끼리가 교차하는 부분을 끼워맞춰서 상기 각각의 셀의 구조를 고정하는 것이 바람직할 수 있다.

인접하여 쌍을 이루는 각각의 붕소 스테인리스 강판의 측방 연장 단부끼리를 교차시키도록 위치 결정하고, 상기 측방 연장 단부에 형성된 돌기부를, 쌍을 이루는 붕소 스테인리스 강판에 형성된 슬릿에 끼워맞추고, 상기 붕소 스테인리스 강판끼리가 교차하는 네 코너에 형성된 돌기부에 슬릿을 설치하고, 상기 슬릿에 빠짐 방지 부재를 삽입하는 것이 바람직할 수 있다.

빠짐 방지 부재는 쐐기 구조 또는 코킹 구조(caulk structure)를 각각 갖고, 인접하여 쌍을 이루는 각각의 붕소 스테인리스 강판의 단부가 서로 조합되는 빗(comb) 형상 구조를 제공하도록 형성되고, 상기 각각의 셀의 코너 외측에 L형 또는 박스형의 기둥을 위치 결정하고 접속 부재로 서로 접합하는 것이 바람직할 수 있다.

빠짐 방지 부재는 코킹 구조를 각각 갖고, 인접하여 쌍을 이루는 각각의 붕소 스테인리스 강판의 단부가 서로 조합되는 빗 형상 구조를 제공하도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

인접하여 쌍을 이루는 각각의 붕소 스테인리스 강판의 양측 단부는 서로 조합되는 빗 형상 구조를 제공하고, 상기 셀의 코너 외측에 횡단면이 L형인 기둥을 각각 설치하고, 서로 인접하는 상기 L형인 기둥을 서로 접속 부재로 접합하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 특징을 갖는 본 발명에 따르면, 직사각형 판 형상 베이스의 네 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재에 의해 격자 형상 프레임판을 지지시킬 수 있고, 이 격자 형상 프레임판의 셀에 복수의 직사각형 통 형상의 프레임을 인접 배치해서 지지시킴으로써, 사용 완료 연료 저장 래크에 강성을 부여한다. 결과적으로, 사용 완료 연료 저장 래크는 지진 하중 등에 견딜 수 있음과 함께, 종래의 내진용 부재인 사용 완료 연료 저장 래크의 외주부에 벽판을 설치할 필요가 없어, 사용 완료 연료 저장 래크에 필요한 강성을 확보하면서 경량화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 격자 형상 프레임판을 고정 및 지지하는 기둥 부재에 강성을 갖는 프레임판을 설치하기 때문에, 사용 완료 연료 저장 래크를 풀 벽, 인접하는 다른 사용 완료 연료 저장 래크, 또는 다른 구조 요소에 접속할 필요도 없어, 사용 완료 연료 저장 래크를 사용 완료 연료 저장 래크 유닛으로서 독립하여 설치할 수 있어, 그 설치를 간소화할 수 있다.

또한, 래크 내에 구성되는 셀을 평판 형상의 붕소 스테인리스 강판 또는 임의의 다른 적절한 금속판으로 조립해서 형성함으로써, 불필요한 절곡 가공이나 용접을 생략할 수 있음과 함께, 붕소 농도를 높이는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크 구조를 나타낸 전체 구성도.
도 2는 도 1에 있어서의 사용 완료 연료 저장 래크 구조의 평면도.
도 3은 도 3의 (a)가 도 2에 나타낸 래크 구조의 변형예를 나타낸 평면도이고, 도 3의 (b)는 그 일부 확대도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태의 래크 구조의 다른 변형예에 따른 사용 완료 연료 저장 래크 구조를 나타낸 전체 구성도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 6은 도 5에 나타낸 VI-VI선을 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 8은 도 7에 나타낸 셀의 구성을 나타낸 측면도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 11은 도 10에 나타낸 셀을 나타낸 측면도.
도 12는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 13은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 14는 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 15는 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 16은 도 15에 나타낸 XVI-XVI선을 따른 단면도.
도 17은 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 래크의 셀의 구성을 나타낸 평면도.
도 18은 도 17에 나타낸 구성의 일부를 절단해서 나타낸 측면도.

이하, 본 발명에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, "상", "하", "좌", "우", 및 다른 방향 관련 용어는 도면의 도시나 사용 완료 연료 저장 래크 저부를 수평으로 배치한 자세에 의거해서 이용되고 있음을 유념한다.

[제 1 실시형태(도 1 ~ 도 3)]

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1a)의 구조를 나타낸 전체 측면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1a)는 래크 저부를 형성하는 베이스(2)를 포함하고 있다. 이 베이스(2)는, 예를 들면 스테인리스강 등으로 이루어지며, 평탄한 직사각형의 얇은 박스 형상을 하고 있고, 사용 완료 연료의 탑재 하중 및 이동 하중 등에 견디기에 충분한 강고한 구성으로 되어 있다.

이 베이스(2)의 네 코너에, 스테인리스강제의 4개의 기둥 부재(3)(3a, 3b, 3c, 3d)가 동일 높이로 상측으로 연장되도록 설치되어 있다. 각 기둥 부재(3)(3a, 3b, 3c, 3d)는, 예를 들면 횡단면이 L자형을 하고 있고, 이들 기둥 부재(3a, 3b, 3c, 3d)는 각 L자형 각부(角部)의 오목형의 내각(內角)측이 대각 방향으로 대응하는 각부의 오목형의 내각측에 면해 있다. 기둥 부재(3a, 3b, 3c, 3d)의 하단부가 베이스(2)의 가장자리 각부에 배치되며, 베이스(2)에 용접 등에 의해 고정되어 있다.

기둥 부재(3)(3a, 3b, 3c, 3d)의 상단부, 상하 방향 대략 중간부 및 하단부에는, 상부 프레임판(4a), 중간 프레임판(4b) 및 하부 프레임판(4c)이 배치된다. 합쳐서 격자 형상 프레임판(4)으로 불리는 상부 프레임판(4a), 중간 프레임판(4b), 및 하부 프레임판(4c)은 기둥 부재(3)에 의해 수평으로 배치되며 고정 지지되어 있다.

상부 프레임판(4a)은, 정방 형상의 둘레 프레임 내에 가로로 긴 스테인리스 강판을 일정한 간격으로 종횡으로 교차시켜서 정방 격자 형상으로 조립하여 형성된 것이다. 상부 프레임판(4a)에는 상하 방향으로 공동(空洞)인 정방 형상의 다수의 셀(5)이 연속 배치로 형성되어 있다. 이 상부 프레임판(4a)의 네 코너가 기둥 부재(3a, 3b, 3c, 3d)의 상단부의 L자형 각부 내측에 각각 맞닿아서, 기둥 부재(3)에 용접 등에 의해 고정 및 지지되어 있다.

중간 프레임판(4b)은, 상부 프레임판(4a)과 마찬가지로, 정방 형상의 둘레 프레임 내에 가로로 긴 스테인리스 강판을 종횡으로 배치해서 격자 패턴으로 교차시킴으로써 형성되다. 이와 같이 구성된 중간 프레임판(4b)은, 일정한 간격으로 서로 연속해서 배치되는 다수의 셀(5)을 갖는 정방 격자의 프레임으로서 기능하며, 상부 프레임판(4a)의 정방 형상의 구멍과 상하 방향으로 연통하는 정방 형상의 다수의 구멍이 연속 배치로 형성되어 있다.

하부 프레임판(4c)도, 상부 프레임판(4a)과 마찬가지로, 정방 형상의 프레임 내에 가로로 긴 스테인리스 강판을 일정한 간격으로 종횡으로 교차시켜서 정방 격자 패턴으로 조립하여 형성된다. 이와 같이 구성된 하부 프레임판(4c)에도 상부 프레임판(4a)의 정방 형상의 셀(5)과 상하 방향으로 연통하는 정방 형상의 다수의 구멍이 연속 배치로 형성되어 있다.

이들 중간 프레임판(4b) 및 하부 프레임판(4c)의 네 코너도, 기둥 부재(3a, 3b, 3c, 3d)의 상하 방향 대략 중간부 및 하단부의 L자형 각부 내측에 각각 맞닿아서, 기둥 부재(3)에 용접 등에 의해 고정 지지되어 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1a)는, 래크 저부를 형성하는 평탄한 직사각형 판 형상의 베이스(2)와, 이 베이스(2)의 네 코너에 상하 방향으로 연장되도록 배치한 기둥 부재(3)(3a, 3b, 3c, 3d)와, 기둥 부재(3)에 의해 지지되어 베이스(2) 상에 배치된 상부 프레임판(4a), 중간 프레임판(4b) 및 하부 프레임판(4c)을 포함하는 프레임판(4)을 포함하는 구성을 갖는다. 이러한 래크(1a)는 평면에서 상면 개구의 직사각형의 세로로 긴 다수의 셀(5)이 가로 방향으로 일정한 간격을 두고 인접 배치된 구성으로 되어 있다.

이 구성에 의해, 본 실시형태에 따르면, 직사각형 판 형상 베이스(2)의 네 코너에서 상측 방향으로 연장되는 기둥 부재(3)에 의해 서로 인접하는 격자 형상 프레임판(4)(4a, 4b, 4c)을 지지시킴으로써, 강성을 부여할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크는 지진 하중 등에 견딜 수 있음과 함께, 종래의 내진용 부재인 래크 외주부의 벽판을 설치할 필요가 없어, 사용 완료 연료 저장 래크의 필요한 강성을 확보하면서 경량화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 격자 형상 프레임판(4)(4a, 4b, 4c)을 기둥 부재(3)에 고정 지지시킴으로써, 이 격자 형상 프레임판(4)에 강성이 부여되기 때문에, 사용 완료 연료 저장 래크(1)를 풀 벽, 인접하는 다른 사용 완료 연료 저장 래크, 또는 다른 구성 요소에 접속할 필요도 없어, 사용 완료 연료 저장 래크 유닛으로서 독립하여 설치할 수 있어, 설치 작업의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 래크 내에 형성되는 셀(5)을 평판 형상의 붕소 스테인리스 강판의 조립 구성으로 형성함으로써, 불필요한 절곡 가공이나 용접을 생략할 수 있음과 함께, 붕소 농도를 높이는 것이 가능해진다.

도 3은 본 제 1 실시형태의 변형예(변형 실시형태)를 나타낸다. 도 3의 (a)는 래크의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 나타낸 래크의 일부를 상세하게 나타낸 확대도이다.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이 변형예에서는, 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1b)의 프레임판(4)의 네 코너 중 대응하는 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재(3e)가, 각각 횡단면이 정방 형상의 중공인 세로로 긴 직사각형 튜브이다.

이들 4개의 기둥 부재(3e)의 상단면은 각각 개구해 있고 대응 셀(5)을 수납하도록 각형(角形) 공간이 형성되어 있다. 또한, 이들 기둥 부재(3e)의 외주면과, 격자 형상 프레임판(4)(상부 프레임판(4a), 중간 프레임판(4b), 및 하부 프레임판(4c))의 외측면은, 서로 동일한 면을 이룬다.

이 구성에 따르면, 각 기둥 부재(3e)의 개구부를 통해 내부에, 각 사용 완료 연료를 삽입할 수 있는 셀(5)을 각각 수납할 수 있다. 사용 완료 연료 저장 래크(1b)의 1유닛당의 사용 완료 연료의 수에 영향을 주지 않고, 도 1 및 도 2에 나타낸 실시형태와 동수의 셀을 형성할 수 있다.

도 4는 제 1 실시형태에 따른 다른 변형예(변형 실시형태)인 사용 완료 연료 저장 래크의 전체 구성을 나타내고 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 이 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1c)는, 기본적인 구성에 관해서는 도 1 ~ 도 3에 나타낸 사용 완료 연료 저장 래크와 마찬가지이다. 이 사용 완료 연료 저장 래크(1)(1c)가 도 1 ~ 도 3에 나타낸 사용 완료 연료 저장 래크와 다른 점은, 래크 외측면에 보강빔(6, 7)을 설치한 점에 있다.

즉, 도 4의 예에서는, 각 기둥 부재(3)의 외측면의 상단부와 상하 방향 중간부 사이에 보강빔(상부 보강빔)(6)을 상하 방향에 경사 형상 배치(예를 들면, 크로스 벨트 형상으로 교차 배치)로 가설한다. 마찬가지로, 각 기둥 부재(3) 상하 방향 중간부와 하단부 사이에도 마찬가지로, 보강빔(하부 보강빔)(7)이 가설되어 있다.

이와 같이, 기둥 부재(3) 및 직사각형 튜브 형상의 프레임판(4)의 최외측부에, 보강빔(6, 7)을 경사 배치로 설치함으로써, 기둥 부재(3) 및 프레임판(4)의 하단부의 양 각부로부터 상하 방향 중간부까지의 부분 및 그 상하 방향 중간부 위치와 상단부 위치 사이의 부분을 보강할 수 있다.

이 구성에 의해, 프레임판(4), 기둥 부재(3), 및 베이스(2)에 의해 형성된 공간에 보강빔(7)을 설치 및 서로 접합함으로써, 래크의 필요한 강성을 확보하면서, 외주 4면에 벽판을 설치하는 종래 구성에 비해 경량화를 도모할 수 있다.

이상의 제 1 실시형태에 따르면, 직사각형 판 형상 베이스(2)의 네 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재(3)에 의해 격자 형상 프레임판(4)을 지지시켜, 이 격자 형상 프레임판(4)의 셀(5)은 복수의 직사각형 튜브 형상의 프레임을 인접 배치해서 지지시킴으로써, 래크에 강성을 부여할 수 있다.

이 때문에, 사용 완료 연료 저장 래크는 지진 하중 등에 견딜 수 있음과 함께, 종래의 내진용 부재로서 래크 외주면에 벽판을 설치할 필요가 없어, 사용 완료 연료 저장 래크의 필요한 강성을 확보하면서 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 기둥 부재(3)에 고정 및 지지시킴으로써 격자 형상 프레임판(4)에 강성이 부여되기 때문에, 사용 완료 연료 저장 래크(1)를 풀 벽, 인접하는 다른 사용 완료 연료 저장 래크, 또는 다른 구성 요소에 접속할 필요도 없고, 사용 완료 연료 저장 래크 유닛을 독립하여 설치할 수 있어, 공사의 간소화를 도모할 수 있다.

[제 2 실시형태(도 5, 도 6)]

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5b)의 구조를 나타낸 평면도이다. 도 6은 도 5에 나타낸 VI-VI선을 따른 단면도(종단면도)이다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 셀(5)(5b)은, 4매의 1%를 초과하는 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스강제의 세로로 긴 장방 형상의 평판(11)(11a, 11b, 11c, 11d)을 1쌍씩 마주 보게 정자(井字) 형상 패턴으로 조립함으로써 형성하고 있다.

즉, 1쌍의 평판(11a, 11b)을 일 방향에서 서로 대향되게 배치됨과 함께, 다른 1쌍의 평판(11c, 11d)을 상기 1쌍의 평판(11a, 11b)이 대향하는 방향에 직교하는 방향에서 대향시켜 배치하고 있다.

세로로 긴 복수의 슬릿(12)이 서로 대향하는 평판(11a, 11b)에 각각 복수개 형성되어 있다. 특히, 슬릿(12)은, 예를 들면 평판(11a, 11b)의 상하 단부 및 상하 방향 중간부에 형성되며, 이들 평판(11a, 11b)의 각각 폭 방향 중앙 라인을 따라, 슬릿(12)이 상하 방향으로 배치된다.

한편, 평판(11a, 11b)에 직교하고 측면에서 볼 때 L자형을 이루는 평판(11c, 11d)의 양측 에지를 따라, 선단에 버(burr) 형상부(13a)를 갖는 빗(comb) 형상 브래킷으로 이루어지는 로킹용(locking) 돌기부(돌출부)(13)가 각각 형성되어 있다. 로킹용 돌기부(13)는 슬릿(12)에 면하도록 위치 결정된다.

슬릿(12)이 형성된 1쌍의 대향하는 평판(11a, 11b)과, 로킹용 돌기부(13)가 형성된 1쌍의 대향하는 평판(11c, 11d)을 서로 대향시키도록 위치 결정함과 함께, 선단에 버 형상부(13a)를 갖는 로킹용 돌기부(13)를 각 슬릿(12)에 착탈 가능하게 삽입해서 평판(11)을 로킹함으로써, 각 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 정자 형상 패턴으로 조립한다. 이에 따라 셀(5)(5b)이 형성된다.

본 실시형태에 따르면, 슬릿(12)이 형성된 평판(11a, 11b)과 로킹용 돌기부(13)가 형성된 평판(11c, 11d)을, 로킹용 돌기부(13)를 슬릿(12)에 삽입하여, 서로 정자 형상 패턴으로 조립함으로써, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판으로 이루어진 셀(5)(5b)을 확실하게 형성할 수 있다.

[제 3 실시형태(도 7 및 도 8)]

도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀 구조를 나타낸 평면도이다. 도 8은 도 7에 나타낸 래크의 측면도이다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 셀(5)(5C)은, 적층한 적층판을 종횡으로 교차시켜, 정자 형상으로 조립한 구성으로 하고 있다. 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판(11)(11a, 11b, 11c, 11d)과 스테인리스 강판(14)(14a, 14b, 14c, 14d)을 적층하여 적층판을 형성한다.

즉, 본 실시형태에서는, 정자 형상 패턴으로 조립되는 4매의 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 외면에, 각각 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)이 적층되어 있다. 이들 4매의 적층판을 정자 형상 패턴으로 조립함으로써, 직사각형 튜브 형상의 프레임이 형성된다.

각 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)의 양 단부는 직사각형 튜브 형상 부분의 외측으로 돌출하여 있고, 외판(14a, 14b, 14c, 14d)의 돌출부(15) 상호가 교차하는 코너부의 외측 각부를 코너 용접부(16)에 의해 접합하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 셀(5)(5C)은, 높은 붕소 농도의 스테인리스 강판의 외면에 스테인리스 강판을 적층하여 얻어진 적층한 스테인리스 강판의 양측 단부에 설치한 돌기부를 코너 용접부(16)로 접합함으로써 형성된다.

본 실시형태에 따르면, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판으로 형성된 셀(5C)은, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판(11)(11a, 11b, 11c, 11d)과 스테인리스 강판(14)(14a, 14b, 14c, 14d)으로 형성된 적층판에 기초한 격자 형상 구조를 갖는다. 이 결과로 생기는 셀은 강성이 높아진다.

[제 4 실시형태(도 9)]

도 9는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5d)의 구조를 나타낸 측면도이다.

본 실시형태의 셀(5)(5d)은, 전체의 구성에 대해서는 제 3 실시형태와 대략 동일하다. 즉, 높은 붕소 농도의 상기 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 외면에, 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)을 적층하고, 이 적층판을 정자 형상 패턴으로 조립함으로써 각 셀을 형성하고 있다.

본 실시형태의 셀(5)(5d)이 제 3 실시형태와 다른 점은, 각 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)의 일부를 잘라내어, 셀(5)(5d)의 측벽 부분에 내외 방향으로 구멍(관통 홀)(17)을 뚫어서 설치한 구성에 있다.

구체적으로는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)의 일부를 잘라내고, 직사각 형상의 복수의 관통 홀(17)을 상하 방향으로 형성 및 배치하고 있다. 관통 홀(17)의 형상, 수량, 배치, 및 다른 특징에 대해서는 요구 상황에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

본 실시형태에 따르면, 외부 스테인리스 강판(14a, 14b, 14c, 14d)에 관통 홀(17)을 형성하므로, 평판의 중량을 경감할 수 있고, 이에 따라 셀(5)(5d) 전체의 경량화를 도모할 수 있다.

[제 5 실시형태(도 10 및 도 11)]

도 10은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5e)의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 11은 도 10에 나타낸 셀(5)의 측면도이다.

본 실시형태의 셀(5)(5e)은, 제 4 실시형태와 대략 동일한 조립 상태를 갖는 것이므로, 셀(5)(5e)의 전체의 구성에 관해서는 설명을 생략한다,

본 실시형태가 제 4 실시형태와 다른 점은, 스테인리스 강제 평판(14a~14d)은 폭 치수가 작고, 이것들을 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)이 서로 교차하는 부위의 외면 4개소에만 배치하고, 교차 부분만 코너 용접부(16)로 고정한 구성에 있다.

즉, 본 실시형태에서는, 셀(5)(5e)을 형성하는 스테인리스 강제 평판(11a, 11b)은 4개소의 교차 부분에만 배치해서 서로 용접 및 고정된다. 이 방식으로, 각 외부 스테인리스 강제 평판(14a~14d)의 폭 치수를 작게 하고, 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 폭 방향 중앙측의 부분에는 스테인리스 강판을 배치하지 않는 구성으로 하고 있다. 이에 따라, 스테인리스 강제 평판(14a)의 중량이 경감되게 된다.

따라서, 본 실시형태에 따르면, 외부 스테인리스 강제 평판(14a, 14b)의 일부를 잘라내고, 셀(5)을 형성하는 스테인리스 강제 평판(14a, 14b)을 4개소의 교차 부분에만 배치함으로써, 외부 스테인리스 강제 평판(14a~14d)의 경량화, 나아가서는 셀(5)(5e) 전체의 중량을 경감하여, 경량화를 더 도모할 수 있다.

[제 6 실시형태(도 12)]

도 12는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5f)의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 셀(5)(5f)은, 4매의 높은 붕소 농도의 스테인리스 강판제의 4매의 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 정자 형상 패턴으로 조립해서 형성되어 있다. 즉, 4매의 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 단부끼리가 각각 직교 상태로 교차하고, 각 교차 부분의 측방 돌출 단부가 외측방을 향해 일정 길이로 연장되는 가로 방향의 돌출부(18)를 형성한다.

돌출부(18)의 선단측의 표면을 덮도록, 세로로 긴 4개의 컷아웃 바(cutout bar)(19)가 설치되어 있다. 이들 컷아웃 바(19)는, 예를 들면 원기둥의 둘레 방향 4분의 1(90도)의 영역을 각각 원기둥 전체 길이에 걸쳐 잘라낸 구성의 것이다. 각 컷아웃 바(19)의 90도 각의 잘라낸 면에는, 각각 세로 홈 형상의 슬릿(20, 20)이 형성되어 있고, 이들 슬릿(20, 20)에, 높은 붕소 농도의 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 각 선단부가 삽입되어 끼워맞춰진다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 붕소 스테인리스 강제 평판(11)의 상호가 교차하는 각 교차부에서 외측방으로 연장되는 측방 돌출 단부를, 상하 방향으로 연장되는 슬릿(20)을 갖는 세로로 긴 컷아웃 바(19)로 각각 외측에서 덮는다. 또한, 각 컷아웃 바(19)의 슬릿(20)에 각 붕소 스테인리스 강제 평판(11)이 상호 교차하는 교차 부분을 끼워맞춘다. 이렇게 셀의 고정 구조로 하며, 사용 완료 연료 저장 래크가 셀에 의거해 형성된다.

본 실시형태에 따르면, 컷아웃 바(19)를 이용하여 붕소 스테인리스 강제 평판(11)을 유지함으로써, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판으로 형성된 셀(5f)을 강고한 셀로서 구성할 수 있다.

[제 7 실시형태(도 13)]

도 13은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5g)의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 13에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 셀(5)(5g)은, 4매의 빗 형상으로 형성되며 높은 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 정자 형상 패턴으로 조립해서 형성되어 있다. 즉, 4매의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)은 측방으로 연장되는 단부가 빗 형상으로 형성되어 있으며, 서로 인접하는 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 빗 형상 부분을 맞물림으로써 정자 형상 패턴으로 조립되어 있다.

일 방향에서 대향하는 1쌍의 평판(11c, 11d)의 양측 에지를 따라 슬릿(21)이 형성되어 있고, 각 슬릿(21)에 쐐기 형상의 빠짐 방지 부재(22)를 삽입한다. 이 방식으로, 이들 평판(11c, 11d)과 교차하는 다른 1쌍의 평판(11a, 11b)이 양단측에서 가압 및 고정되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 셀(5)(5g)은, 높은 붕소 농도의 스테이리스 강제 평판(11a, 11b)을 정자 형상의 직사각형 튜브로 조합시키고, 교차하는 네 코너부의 돌출 부분에서 형성된 빗 형상의 부분에 설치된 슬릿(21)에 빠짐 방지 부재(22)를 삽입함으로써 형성되어 있다.

본 실시형태에 따르면, 붕소 스테인리스 강판의 단부에 설치된 돌기부를, 인접하는 붕소 스테인리스 강판에 설치한 슬릿에 끼워맞춘다. 교차하는 네 코너부에 형성된 돌기부에 슬릿을 설치하고, 이 슬릿에 빠짐 방지 부재를 삽입한다. 따라서, 격자 형상이 안정한 셀(5)을 구성할 수 있다.

[제 8 실시형태(도 14)]

도 14는, 도 13에 나타낸 빠짐 방지 부재 대신에 쐐기를 적용한 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5h)의 구조를 나타낸 평면도이다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 빠짐 방지 부재로서 쐐기(24a, 24b)를 이용하며, 쐐기(24a, 24b)의 빠짐이 일어나지 않도록 구성된다.

구체적으로는, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 정자 형상의 직사각형 튜브로 조합시킨다. 교차하는 네 코너부로부터 연장되는 돌기부에 슬릿(23)을 각각 형성한다. 이들 각 슬릿(23)에, 빠짐 방지 부재로서 1쌍의 쐐기(24a, 24b)를 삽입한다. 그러므로, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 견고하게 고정하도록 하고 있다. 또한, 필요에 따라 코킹(caulk) 구조를 더해도 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 상기 제 7 실시형태의 빠짐 방지 부재(22)와 마찬가지로, 쐐기 구조 또는 코킹 구조를 채용하고, 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 단부를 서로 조합하는 빗 형상 구조를 채용하고 있다.

이에 따라, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 조립함과 함께, 빠짐 방지용 부재로서 쐐기(24a, 24b)를 이용함으로써, 셀(5)(5h)을 형성할 수 있다. 또한, 쐐기(24a, 24b)를 끼워맞춘 후에, 용접을 실시함으로써, 셀을 구성하는 부재의 탈락 방지를 도모할 수 있다.

[제 9 실시형태(도 15 및 도 16)]

도 15는 본 발명의 제 9 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5i)의 구조를 나타낸 평면도이며, 도 16은 도 15에 나타낸 XVI-XVI선에 따른 종단면도이다.

도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, 4매의 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 직사각형 튜브로 조합시켜서 셀(5)(5i)을 형성하고 있다.

이 셀(5i)은, 임의의 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 에지의 단부가 인접하는 평판(11)의 대응 에지의 단부와 정합 상태로 평판(11a, 11b, 11c, 11d)이 조립되는 빗 형상 구조를 갖는다. 그리고, 각 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 에지의 단부를 인접하는 평판(11)의 대응 에지의 단부에 접합함으로써, 외면측으로 돌출부가 없는 정방형의 세로 방향으로 연장되는 구멍을 갖는 박스 형상의 중공 기둥 부재를 형성하고 있다.

접합 부분의 빠짐을 방지하는 요소로서는, 각 평판(11a, 11b, 11c, 11d)의 각 에지의 단부를 로킹하는 코킹 구조를 채택하고 있다.

본 실시형태에 따르면, 셀의 구조에 있어서, 붕소 스테인리스 강판의 단부를 서로 조합하는 빗 형상 구조로 하고, 서로 조합하는 빗 형상 구조를 갖는 단면을 갖는 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 직사각형 튜브로 조립한다. 외면에 돌출부가 없는 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판으로 형성된 결과의 셀(5)(5i)은 세로로 긴 박스 형상을 갖는다.

[제 10 실시형태(도 17 및 도 18)]

도 17은 본 발명의 제 10 실시형태에 따른 사용 완료 연료 저장 래크의 셀(5)(5j)의 구조를 나타낸 평면도이며, 도 18은 도 17에 나타낸 구조의 일부를 절단해서 나타낸 측면도이다.

도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 셀(5)(5j)은, 4매의 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을 직사각형 튜브로 조합시킴으로써, 상술한 제 9 실시형태와 대략 동일한 셀(5)(5j)을 형성하고 있다.

셀(5)(5j)의 각 코너부 외측에, 양변이 폭이 넓은 횡단면이 L자형인 기둥(25)은 각각 대향하는 기둥(25)의 오목면측이 서로 면하도록 설치되어 있고, 서로 인접하는 기둥(25)의 상하 단부에 있어서 접속 부재(26)로 접합되어 있다.

상술한 바와 같이, 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)이 직사각형 튜브로 조합되고, 직사각형 튜브의 네 코너의 외측으로 횡단면이 L자형인 기둥(25)이 각각 위치 결정되고, 인접하는 1쌍의 기둥(25)이 서로 접속 부재(26)로 접합됨으로써, 셀(5)(5j)이 형성되어 있다.

본 실시형태에 따르면, 직사각형 튜브에 조합시킨 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강제 평판(11a, 11b, 11c, 11d)을, 직사각형 튜브의 코너 외측의 L형의 기둥(25)에 접속 부재(26)를 통해 접합함으로써 셀(5)(5j)을 구성함으로써, 결과의 셀은 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판에 기초한 강고한 조립 구성을 제공한다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 청구항에 기재된 범위를 넘지 않는 한 다른 변경 및 변형예도 이루어질 수 있음을 유념한다.

예를 들면, 상술한 실시형태에 있어서는, 각 셀은 1%를 넘는 높은 붕소 농도의 붕소 스테인리스 강판을 직사각형 튜브에 조립함으로써 형성되었지만, 상기 각 셀은 직사각형 튜브를 대신하여 1%를 넘는 붕소를 첨가한 금속판을 다각형 튜브로 구성하고, 상술한 격자 형상 프레임판간에 일정한 간격으로 연속 배치한 구조로 하는 것도 가능하다. 또한, 이 예에서는, 상기 붕소 스테인리스 강판을 대신하여, 예를 들면 붕소 및 알루미늄 첨가 금속판 등의 금속판이어도 된다.

1 : 사용 완료 연료 저장 래크
2 : 베이스
3 : 기둥 부재
4 : 격자 형상 프레임판
5 : 셀
6 : 보강빔
7 : 보강빔
11 : 평판
12 : 슬릿
13 : 돌기부
14 : 스테인리스 강판
15 : 돌출부
16 : 코너 용접부
17 : 관통 홀
18 : 돌출부
19 : 컷아웃 바
20 : 슬릿
21 : 슬릿
22 : 빠짐 방지 부재
23 : 슬릿
24 : 쐐기
25 : L자형의 기둥
26 : 접속 부재

Claims

사용 완료 연료를 격자 패턴으로 형성된 다수의 셀에 수납 및 보관하는 사용 완료 연료 저장 래크(rack)로서,
래크 저부(bottom)를 형성하는 평탄한 직사각형 판(plate) 형상의 베이스;
상기 베이스의 네 코너에서 상측으로 연장되는 기둥 부재; 및
상기 베이스의 상방에 배치되며 상기 기둥 부재에 고정 및 지지된 적어도 상하 1쌍의 격자 형상 프레임판을 포함하고,
각각의 상기 셀은, 1%를 넘는 농도의 붕소를 첨가한 붕소 스테인리스 금속판으로 이루어진 네 개의 평판을 정(井)자 형상 패턴으로 조립하여 다각형 튜브의 형상으로 구성되고, 상기 격자 형상 프레임판에 일정한 간격으로 연속 배치된 사용 완료 연료 저장 래크.
제 1 항에 있어서,
상기 각각의 셀은, 상기 1%를 넘는 농도의 붕소를 첨가한 붕소 스테인리스 금속판을, 상기 금속판의 단부로부터 연장되는 돌기부가 상기 금속판의 단부에 설치된 홈과 탈착 가능하게 맞물리도록 조립함으로써 형성된 사용 완료 연료 저장 래크.
제 1 항에 있어서,
상기 셀은, 상기 붕소 스테인리스 금속판의 외면에 스테인리스 강판을 적층하여 얻어진 적층판으로 각각 형성되는 4매의 평판을 상기 평판의 단부끼리를 맞물려서 조립하고; 각각의 상기 적층판의 단부에 각각 설치된 슬릿과 상기 슬릿에 대응하는 돌기부를 위치 결정하여, 상기 돌기부를 상기 슬릿에 끼워맞추고; 이들 각각의 끼워맞춰진 부분으로부터 돌출하는 선단부끼리가 교차하는 코너를 용접함으로써 형성되는 사용 완료 연료 저장 래크.
제 3 항에 있어서,
각각의 상기 스테인리스 강판의 일부를 잘라내서, 대응하는 붕소 스테인리스 금속판의 외면을 표출시킨 사용 완료 연료 저장 래크.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 스테인리스 강판을, 상기 붕소 스테인리스 금속판끼리가 교차하는 부분의 외면 4개소에만 배치한 사용 완료 연료 저장 래크.
제 1 항에 있어서,
인접하여 쌍을 이루는 각각의 상기 붕소 스테인리스 금속판끼리가 교차하는 부분으로부터 외측으로 돌출하는 측방 연장 단부를, 상하 방향으로 연장되는 슬릿을 갖는 세로로 긴 바(bar)로 외측으로부터 덮고; 상기 바의 슬릿에 상기 쌍을 이루는 붕소 스테인리스 금속판끼리가 교차하는 부분을 끼워맞춰서 상기 각각의 셀의 구조를 고정한 사용 완료 연료 저장 래크.
제 1 항에 있어서,
인접하여 쌍을 이루는 각각의 상기 붕소 스테인리스 금속판의 측방 연장 단부끼리를 교차시키도록 위치 결정하고, 상기 측방 연장 단부에 형성된 돌기부를, 상기 쌍을 이루는 붕소 스테인리스 금속판에 형성된 슬릿에 끼워맞추고, 상기 붕소 스테인리스 금속판끼리가 교차하는 네 코너에 형성된 돌기부에 슬릿을 설치하고, 상기 슬릿에 빠짐 방지 부재를 삽입하는 사용 완료 연료 저장 래크.
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