KR101465560B1 - 사용후핵연료 저장랙 지지구조체 - Google Patents

사용후핵연료 저장랙 지지구조체 Download PDF

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Abstract

사용후핵연료 저장랙 지지구조체를 개시한다. 상기 사용후핵연료 저장랙은 복수 개의 사용후핵연료 저장 셀들 각각이 동일한 간격으로 배치되도록 설계된다. 상기 지지구조체는 적어도 2개 이상의 상기 사용후핵연료 저장랙을 수직방향으로 적층하여 수용한다. 상기 사용후핵연료 저장랙 지지구조체는 지면과의 수평을 유지하도록 수평조절부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

사용후핵연료 저장랙 지지구조체{spent fuel storage rack supporting structure}
본 발명은 저장 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체에 관한 것이다.
원자로에서 핵분열을 하면서 연소한 핵연료를 사용후핵연료라 부른다. 통상적으로 원자로 수조 내 근처에 사용후핵연료를 저장하기 위한 전용수조가 위치해 있으며, 수조내에는 사용후핵연료 저장랙이 설치되어 있다.
종래의 사용후 핵연료 저장랙 또는 저장 용기에 관한 특허로는 한국공개특허 10-1986-0002111인 핵폐기물 처리용기의 밀폐메카니즘, 한국공개특허 10-2011-0126194 A인 알에프아이디를 부착한 방사성폐기물 저장 장치 및 그 식별 시스템, 한국공개특허 10-2010-0052137인 방사성폐기물 포장용기에 관한 발명들이 있으며, 이러한 발명들은 대부분 사용후핵연료의 저장 및 밀폐에 관한 내용에 관한 발명들이다.
그러나, 원자로에서 사용되는 사용후핵연료 저장랙 또는 저장 용기는 단일 구조물로 핵연료를 저장할 수 있도록 설계되어 있기 때문에, 전복 가능성이 있으며 또한 냉각수 통로가 좁아서 자연냉각으로 핵연료의 잔열을 제거하기에는 어려움이 있다. 특히, 지진 발생시 저장랙들간의 충돌 및 전복이 발생할 수 있기 때문에 이를 고려하여 구조건전성을 확보해야 한다. 따라서, 이러한 구조적 건전성을 갖는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용후핵연료 저장랙의 지지구조체를 설계함으로써 전복가능성을 원천적으로 배제할 수 있고, 지지구조물이 수조 바닥에 구속 없이 미끄러질 수 있도록 설계하여 열하중으로 인한 구조물의 변형 및 파손이 발생하지 않는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 사용후핵연료 저장랙 지지구조체는 복수 개의 사용후핵연료 저장 셀들 각각이 동일한 간격으로 배치되도록 설계된 사용후핵연료 저장랙 및 적어도 2개 이상의 상기 사용후핵연료 저장랙을 수직방향으로 적층하여 수용하도록, 육방의 외측면이 개방된 사각 큐브 형태를 갖는 프레임(Frame) 지지구조체를 포함하고, 상기 프레임(Frame) 지지구조체는, 하부에 지면과의 수평을 유지하는 수평조절부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 지진 발생시 저장랙들 간의 충돌 및 전복 발생 확률을 프레임 지지구조체와 하단의 높이 조절부를 통해 구조적으로 차단 가능하다는 이점이 있으며, 또한, 사용후핵연료 저장랙 하단면의 냉각수 배출구와 육방 외측면의 개방된 사각 큐브 형태의 프레임 지지구조체를 구비하여, 자연냉각으로 사용후핵연료 저장 셀의 열적 안전성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용후핵연료 저장랙 지지구조체를 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 예시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 제1 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 제2 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 상부도이다.
도 6은 도 2에 도시된 사용후액연료 저장랙의 하부도이다.
도 7은 도 1에 도시된 프레임 지지구조체의 예시도이다.
도 8은 도 7의 측면도이다.
도 9는 도 8의 A를 확대한 확대도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 사용후핵연료 저장랙 지지구조체를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용후핵연료 저장랙 지지구조체를 나타낸 예시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 예시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 제1 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 제2 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 사용후핵연료 저장랙의 상부도이며, 도 6은 도 2에 도시된 사용후액연료 저장랙의 하부도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사용후핵연료 저장랙 지지구조체(100)는 사용후핵연료 저장랙(200) 및 프레임 지지구조체(300)를 포함한다.
상기 사용후핵연료 저장랙(200)은 복수 개의 사용후핵연료 저장 셀(150)들 각각이 동일한 간격으로 배치되도록 설계된다.
보다 구체적으로, 상기 사용후핵연료 저장랙(200)은 하우징(210), 셀 가이드(220) 및 고정 플레이트(230)를 포함한다.
또한, 상기 사용후핵연료 저장랙(200)은 상기 고정 플레이트(230) 상에 형성된 복수 개의 블록(227)들을 포함하며, 상기 복수 개의 블록들 각각은 중공(225)을 갖는 관일 수 있다. 여기서, 상기 중공(225)은 상기 사용후핵연료 저장랙(200) 내로 유입되는 냉각수를 외부로 배출시키는 냉각수 배출구 기능을 수행한다.
상기 하우징(210)은 각 면이 개방된 사각틀로 형성된 육면체로 형성되며, 각 면과 각 면은 일체형으로 형성된다. 또한, 상기 하우징(210)의 하부에는 돌출부(223)가 각 모서리 부분에 더 형성될 수 있다. 상기 돌출부(223)는 적어도 2개 이상의 사용후핵연료 저장랙(200)들이 높이 방향으로 적층 시, 상기 돌출부(223)의 높이 만큼, 상하방향으로 사용후핵연료 저장랙(200)과 사용후핵연료 저장랙(200) 사이의 이격 공간을 생성하기 위함이다.
여기서, 상기 하우징(210)은 적어도 2개 이상의 상기 사용후핵연료 저장랙(200)을 높이 방향으로 적층하되도록 상부면 중앙에 체결부를 구비하고, 상기 하우징 하단면 중앙에는 체결홀을 구비하여, 상기 체결부와 상기 체결홀이 삽입되도록 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 하우징(210)의 상부 사각틀 표면에는 제1 체결홀(212) 및 제1 체결부(211)가 형성된다. 또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 하우징(210)의 하부 사각틀 표면에는 제1 체결부(211)와 체결될 수 있는 제2 체결홀(211')이 형성된다. 상기 제1 체결부(211)는 상기 제2 체결홀(211')에 체결됨에 따라 적어도 2개 이상의 사용후핵연료 저장랙(200)들은 높이 방향으로 흔들림 없이 적층될 수 있다.
여기서, 제1 체결부(211)의 높이는 사용후핵연료 저장랙(200)과 사용후핵연료 저장랙(200) 사이의 이격 공간 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 체결홀(212)은 사용후핵연료 저장랙(200)을 다른 곳으로 이동시, 사용되는 전용 랙 도구(미도시)가 상기 사용후핵연료 저장랙(200)과 체결시에 사용되는 홀일 수 있다.
상기 셀 가이드(220)는 상기 하우징(210) 내에 기 설정된 높이를 갖도록 설치되며, 외부로부터 제공되는 상기 사용후핵연료 저장셀(150)의 위치를 지정 및 고정키도록 표면에 복수 개의 인입홀(221)들이 형성된다. 상기 복수 개의 인입홀(221)들은 동일한 직경 또는 다른 직경으로 설계될 수 있다.
상기 고정 플레이트(230)는 상기 하우징(210) 바닥에 일정한 두께를 갖는 판형상으로 구비되며, 표면에 상기 복수 개의 인입홀(221)이 형성된 패턴과 동일한 패턴으로 형성된 복수 개의 홀이 형성된다.
상기 복수 개의 지지블록들 각각(227)은, 도 3을 참조, 상기 사용후핵연료 저장셀의 일단과 접촉되도록 상기 사용후핵연료 저장셀(150)과 동일한 직경을 갖을 수 있으며, 또는, 도 4를 참조, 상기 사용후핵연료 저장셀(150)의 일단을 수용하는 수직 단면이 “ㄴ” 형의 수용턱을 구비하여, 상기 수용턱 내에 상기 사용후핵연료 저장셀(150)을 삽입하여 상기 사용후핵연료 저장셀(150)을 고정시킬 수 있도록 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 복수 개의 지지 블록들 각각(227)은 용접을 통해 상기 고정 플레이트(230)와 일체형으로 형성된다.
상기 복수 개의 지지 블록들 각각(227)의 직경은 상기 고정 플레이트(230) 상에 형성된 홀의 직경보다 크도록 형성된다.
상기 복수 개의 블록들 각각(227)은, 도 5를 참조, 양단에 제1 관통홀(224) 및 제2 관통홀(222)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 관통홀(224, 222)은 서로 다른 직경을 갖도록 형성되며, 바람직하게는 제1 관통홀(224)이 상기 제2 관통홀(222)의 직경보다 클 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 프레임 지지구조체의 예시도이며, 도 8은 도 7의 측면도이며, 도 9는 도 8의 A를 확대한 확대도이다.
도 7을 참조하면, 상기 프레임 지지구조체(300)는 복수 개의 상기 사용후핵연료 저장랙(200)들을 높이 방향으로 적층하여 수용하도록, 육방의 외측면이 개방된 큐브 형태를 갖도록 형성된다. 또한, 상기 프레임 지지구조체(300)는 하부에 지면과의 수평을 유지하는 수평조절부(400)가 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8 내지 도 9를 참조하면, 상기 수평조절부(400)는 지지플레이트(320) 및 복수 개의 높이 조절부(330)들을 포함한다.
상기 복수 개의 높이 조절부(330)들 각각은 상기 지지플레이트(320) 하부에 형성되며, 지지부(323), 몸체부(322), 회전부재(324) 및 받침대(321)를 포함한다.
상기 지지부(323)는 상기 몸체부(322)와 상기 지지플레이트(320) 사이에 위치하며, 상기 몸체부(322)와 상기 지지플레이트(320)가 직접 접촉되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
상기 몸체부(322)는 단면이 육각형 또는 팔각형 형상의 기둥형태로 형성되며, 내측면에 나사산이 시계방향 또는 반 시계방향으로 형성된다.
상기 회전부재(324)는 상기 몸체부(322) 내에 삽입되도록 원통형으로 형성되며, 측면에 상기 몸체부(322) 내측면에 형성된 나사산과 동일한 방향을 갖는 나사산이 형성된다.
상기 회전부재(324)는 회전을 통해 상기 몸체부(322)와의 체결높이를 조절할 수 있으며, 이로 인해 수조바닥 면으로부터 상기 지지플레이트(320)와의 거리를 조절 가능하게 한다.
따라서, 본 발명의 사용후핵연료 저장랙 지지구조체(100)는 수조바닥에 구속없이 미끄러질 수 있도록 설계되어, 열하중으로 인한 구조물의 변형 및 파손이 발생하지 않도록 설계되며, 사용후핵연료 저장랙 바닥면에 냉각수 배출구를 구비하여, 자연냉각으로도 냉각수가 충분히 핵연료의 잔열을 제거할 수 있는 지지구조체이다.
또한 지지구조물 사이에 크로스 사각튜브를 설치하여 저장랙들 사이의 충돌을 방지한 구조물일 수 있다.
본 발명에 따르면 기존의 단일 저장랙 구조물의 단점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 극한 하중하에서도 사용후핵연료를 안전하게 보호할 수 있다. 특히 지진 발생시 사용후핵연료 저장랙들 간의 충돌 및 전복을 사전이 미리 예방할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예를 통하여 본 발명에 따른 사용후핵연료 저장랙 지지구조체의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이 겠다.
100: 사용후핵연료 저장랙 지지구조체 200: 사용후핵연료 저장랙
210: 하우징 211: 제1 체결부
211': 제2 체결홀 212: 제1 체결홀
220: 셀 가이드 221: 인입홀 224: 제1 관통홀 222: 제2 관통홀 223: 돌출부 225: 중공
227: 블록 230: 고정 플레이트
300: 프레임 지지구조체 315: 다리부
320: 지지플레이트 321: 받침대
322: 몸체부 323: 지지부
324: 회전부 330: 높이 조절부
400: 수평 조절부

Claims (9)

  1. 복수 개의 사용후핵연료 저장 셀들 각각이 동일한 간격으로 배치되도록 설계된 사용후핵연료 저장랙; 및
    적어도 2개 이상의 상기 사용후핵연료 저장랙을 수직방향으로 적층하여 수용하도록, 육방의 외측면이 개방된 사각 큐브 형태를 갖는 프레임 지지구조체를 포함하고,
    상기 사용후핵연료 저장랙은, 상기 사용후핵연료 저장랙 내로 유입되는 냉각수를 외부로 배출시키는 냉각수 배출구를 구비하고,
    상기 사용후핵연료 저장랙은,
    일 면이 사각틀로 형성된 육면체 형상의 하우징;
    상기 하우징 내에 구비되며, 상기 사용후핵연료 저장 셀의 위치를 고정시키도록 복수 개의 인입홀이 형성된 셀 가이드;
    상기 하우징 바닥에 구비되며, 상기 셀 가이드에 형성된 상기 복수 개의 인입홀과 동일한 패턴으로 형성된 복수 개의 홀이 형성된 고정 플레이트; 및,
    상기 고정 플레이트 상에 구비된 복수 개의 지지 블록들을 포함하고,
    적어도 2개 이상의 상기 사용후핵연료 저장랙을 높이 방향으로 적층하여 형성되도록, 상기 사용후핵연료 저장랙의 상기 하우징의 상부면 중앙에 체결부를 구비하고, 상기 하우징의 하단면 중앙에는 체결홀을 구비하여, 상기 체결부와 상기 체결홀이 삽입되며,
    상기 복수 개의 지지 블록들은, 중공을 갖는 원통형 또는 그루브 형태의 관이고,
    상기 복수 개의 지지 블록들 각각은, 용접을 통해 상기 고정 플레이트와 체결되며,
    상기 프레임 지지구조체는,
    하부에 지면과의 수평을 유지하기 위한 수평조절부와,
    상기 적어도 2개 이상의 사용후핵연료 저장랙 사이에 설치되어 상기 적어도 2개 이상의 사용후핵연료 저장랙 사이의 충돌을 방지하기 위한 크로스 사각튜브를 구비하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 지지블록들 각각은 상기 사용후핵연료 저장셀의 일단과 접촉되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 지지블록들 각각은 상기 사용후핵연료 저장셀의 일단을 수용하는 수용턱을 구비하여, 상기 사용후핵연료 저장셀을 고정시키는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 지지 블록들 각각의 직경은,
    상기 고정 플레이트 상에 형성된 홀의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수평조절부는,
    지지플레이트; 및
    상기 지지플레이트 하부에 형성된 복수 개의 높이 조절부들을 포함하고,
    상기 복수 개의 높이 조절부들 각각은,
    측면에 나사산이 형성된 몸체부; 및
    상기 몸체부와 나사산 방식으로 체결되고, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 지지플레이트를 높이를 조절하는 회전부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장랙 지지구조체.
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