KR101513806B1 - Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies - Google Patents

Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies Download PDF

Info

Publication number
KR101513806B1
KR101513806B1 KR1020130126024A KR20130126024A KR101513806B1 KR 101513806 B1 KR101513806 B1 KR 101513806B1 KR 1020130126024 A KR1020130126024 A KR 1020130126024A KR 20130126024 A KR20130126024 A KR 20130126024A KR 101513806 B1 KR101513806 B1 KR 101513806B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic cleaning
ultrasonic
unit
fuel
nuclear fuel
Prior art date
Application number
KR1020130126024A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
정우태
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR1020130126024A priority Critical patent/KR101513806B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101513806B1 publication Critical patent/KR101513806B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

Disclosed are an ultrasonic cleaning system and a method for irradiating a nuclear fuel assembly. An ultrasonic cleaning system according to the present invention generates an ultrasonic wave while a nuclear fuel assembly stored in a nuclear fuel storage unit in a nuclear fuel storage tank is left, and can clean it. Moreover, because an ultrasonic cleaning process is performed between nuclear fuel assemblies, various nuclear fuel assemblies can be cleaned at the same time.

Description

핵연료 조립체 초음파 세정장치 및 세정방법{Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies}[0001] Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies [

본 발명은 원자력발전소의 운전 및 정비에 사용되는 세척장치에 관한 것으로, 특히 조사된(Irradiated) 핵연료 조립체를 초음파로 세정하는 초음파 세정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning apparatus used for operation and maintenance of a nuclear power plant, and more particularly, to an ultrasonic cleaning apparatus and method for ultrasonically cleaning an irradiated nuclear fuel assembly.

원자력발전소는 그 내부 원자로에 핵연료 집합체가 장착되고, 이 집합체 내부의 핵연료 물질이 핵분열 하도록 하여 열에너지를 발생시킨다. 일반적으로 핵연료 집합체는 다수의 연료봉이 사각형 다발 형태로 구성되어 있으며, 연료봉 내부에 핵연료 물질이 장입 되어있다. 원자로 운전 시에 이 핵연료의 연료봉 표면은 1000℃ 내외의 고온이 되므로 원자로 내의 냉각제 중에 함유된 불순물과 냉각제에 함유된 물질들이 연료봉의 표면에 침적하는 현상이 발생하며, 이로 인하여 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 연료봉의 중성자 조사 특성의 변화로 인한 핵적인 성능 변화, 연료봉의 표면 온도 상승으로 인한 손상, 침적물과 불순물이 계통을 순환하면서 방사선을 방출하여 작업자 피폭량 증가, 침적물로 인한 조사된 핵연료 저장조 냉각수의 불투명도 증가 등이 발생할 수 있다.
Nuclear power plants are equipped with nuclear fuel assemblies inside their nuclear reactors, and generate nuclear energy by causing nuclear materials in nuclear fuel assemblies to fission. Generally, fuel assemblies are composed of a plurality of fuel rods in the form of a square bundle, and fuel materials are charged into the fuel rods. During operation of the reactor, the surface of the fuel rod of the nuclear fuel is at a high temperature of about 1000 ° C., so that the impurities contained in the coolant in the reactor and the substances contained in the coolant are deposited on the surface of the fuel rod. have. For example, changes in nuclear performance due to changes in neutron irradiation characteristics of fuel rods, damage due to a rise in the surface temperature of fuel rods, increase in worker exposure due to deposition and impurities circulating in the system, increase in worker exposure, And increased opacity of the cooling water.

<핵연료의 축 방향 출력 분포 비정상 현상과 핵연료 표면 침적물 상관관계><Correlation between the axial power distribution abnormality and the surface deposition of nuclear fuel>

일부 가압경수로형 원자력 발전소에 있어서 핵연료의 축 방향 출력 분포 비정상 현상이 보고되고 있다. 이 현상은 핵연료의 연료봉 표면에 불순물이나 냉각제에 함유된 물질이 침적되어 핵연료의 특성을 변화시켜 나타나는 것으로 이 현상이 심해지면 원자력발전소의 출력을 낮추어 운전해야 한다. 따라서 이러한 축 방향 출력 분포 비정상 현상을 완화 또는 제거하기 위하여 조사된 핵연료를 세정할 필요가 있다.
In some pressurized water reactor type nuclear power plants, the axial power distribution abnormality of nuclear fuel has been reported. This phenomenon occurs when impurities or coolant-containing substances are deposited on the surface of the fuel rod of the nuclear fuel and the characteristics of the nuclear fuel are changed. When the phenomenon becomes worse, the power of the nuclear power plant should be lowered and operated. Therefore, it is necessary to clean the irradiated fuel to mitigate or eliminate such axial power distribution abnormal phenomenon.

<핵연료의 축 방향 출력 분포 비정상 현상과 아연의 관련성><Axial Dispersion Distribution of Nuclear Fuel and the Relationship Between Zinc>

최근, 증기 발생기 전열관의 응력 부식 균열을 완화하고 작업자의 방사선 피폭량을 줄이기 위하여 원자로 냉각제에 아연을 주입하여 운전하는 기술이 활용되고 있다. 그런데, 아연 주입 기술이 이러한 좋은 효과가 있는 반면에, 아연이 핵연료의 표면에 침적되어 축 방향 출력 분포 비정상 현상에 일조하고 있다는 연구 결과도 있다.
Recently, a technique of injecting zinc into a reactor coolant to reduce the stress corrosion cracking of the steam generator heat transfer tube and reduce the radiation dose of the worker is utilized. However, while zinc infusion technology has such a positive effect, research has shown that zinc is deposited on the surface of nuclear fuel and contributes to axial power distribution abnormalities.

<핵연료 초음파 세정 관련 기존 기술><Original technology related to ultrasonic cleaning of nuclear fuel>

종래에도, 핵연료 표면의 침적물을 제거하여 핵연료의 축 방향 출력 분포 비정상 현상을 해결하기 위하여, 핵연료를 초음파로 세정하는 기술이 개발된 사례가 있다. Conventionally, there has been developed a technique of cleaning the nuclear fuel by ultrasonic waves in order to remove the deposits on the surface of the nuclear fuel to solve the abnormal distribution of the axial power distribution of the nuclear fuel.

국내 등록특허 제10-724819호(명칭: 핵연료 초음파 세정장치 및 방법)는, 한번에 한 개의 핵연료 조립체를 하우징 내에 위치시킨 후 초음파로 세정하는 방법을 개시하고 있다. 그런데, 이 방법으로는 한 번에 핵연료 조립체 한 개씩 밖에 세정할 수 없을 뿐 아니라 제반 세척 장비를 설치 또는 제거 시에도 긴 시간이 소요되어 비효율적이다. 또한, 초음파 변환기가 설치되어 있는 별도의 하우징 내에 핵연료 조립체를 투입하여 세정하는 방법이므로, 핵연료를 한 개씩 핵연료 저장대에서 인출하여 하우징에 투입해 세척한 후 다시 핵연료 저장대로 이송하여야 하는 등 공정상의 복잡성이 있다.
Korean Patent No. 10-724819 (name: nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus and method) discloses a method of positioning one fuel assembly at a time in a housing, followed by cleaning with ultrasonic waves. However, this method can not only clean one fuel assemblage at a time but also takes a long time to install or remove all cleaning equipment, which is inefficient. In addition, since the fuel assembly is poured into a separate housing in which the ultrasonic transducer is installed, the fuel is taken out from the fuel reservoir, and the spent fuel is transferred to the fuel housing, .

본 발명의 목적은, 다수의 핵연료 집합체가 보관된 핵연료 저장대의 빈 부분에 설치하여 한 번에 여러 개의 조사된(Irradiated) 핵연료 조립체를 동시에 세정할 수 있는 핵연료 초음파 세척장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
It is an object of the present invention to provide a nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus and method in which a plurality of irradiated nuclear fuel assemblies can be simultaneously cleaned by installing a plurality of nuclear fuel assemblies on empty portions of a nuclear fuel storage reservoir .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핵연료 초음파 세척장치는, 초음파 세척부, 불순물 흡입부 및 제어부를 포함한다. In order to accomplish the above object, a nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention includes an ultrasonic cleaning unit, an impurity suction unit, and a control unit.

초음파 세척부는 냉각수로 채워진 핵연료 저장 수조에 보관 중인 복수의 핵연료 저장대 중에서 비어 있는 저장대에 삽입되어 초음파를 생성하여 주위의 핵연료 저장대에 보관중인 핵연료 조립체 표면의 불순물을 세척한다. The ultrasonic cleaning unit is inserted into the empty storage reservoir among the plurality of fuel storage reservoirs stored in the nuclear fuel storage tank filled with the cooling water to generate ultrasonic waves to clean impurities on the surface of the fuel assembly stored in the surrounding fuel storage reservoir.

불순물 흡입부는 상기 냉각수를 흡입하여 상기 불순물을 필터링하여 걸러내며, 제어부는 상기 초음파 세척부 및 불순물 흡입부의 동작을 제어한다. The impurity suction unit sucks the cooling water to filter the impurities, and the control unit controls operations of the ultrasonic cleaning unit and the impurity suction unit.

실시 예에 따라, 상기 초음파 세척부는, 상시 초음파를 생성하며 상기 핵연료 저장대에 삽입될 수 있도록 세로 방향으로 길게 연장된 형태의 적어도 하나의 초음파 변환기; 및 상기 세로 방향으로 길게 연장된 형태로 상기 적어도 하나의 초음파 변환기를 지지하는 적어도 하나의 지지부재를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the ultrasonic cleaning unit may include at least one ultrasonic transducer in the form of a longitudinally elongated shape so as to generate a constant ultrasonic wave and be inserted into the fuel reservoir; And at least one support member for supporting the at least one ultrasonic transducer in the elongated shape in the longitudinal direction.

이 경우, 상기 적어도 하나의 지지부재는 기체로 채워서 일정한 부력을 가지고 상기 초음파 변환기가 생성한 초음파가 외측으로 전파되도록 하는 튜브인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the at least one support member is a tube filled with a gas and having a constant buoyancy to propagate ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer outwardly.

실시 예에 따라, 초음파 세정장치는 상기 초음파 세척부와 불순물 흡입부를 지지하는 베이스 플레이트와 부력조절부를 포함한다. 부력조절부는 상기 베이스 플레이트의 일 측에 마련되고, 부력을 생성하여 전체의 수중 무게를 가볍게 한다.According to an embodiment, the ultrasonic cleaning apparatus includes a base plate for supporting the ultrasonic cleaning unit and the impurity suction unit, and a buoyancy adjusting unit. The buoyancy adjusting portion is provided on one side of the base plate to generate buoyancy to lighten the weight of the whole water.

예컨대, 상기 부력조절부는, 상기 베이스 플레이트에 고정된 하부 케이스; 상기 하부 케이스와 함께 가변적인 크기의 내부 공간부를 형성하는 상부 케이스; 외부로부터 상기 내부 공간부를 채울 기체가 공급되는 흡기 배관; 상기 흡기 배관을 개폐하여 상기 내부 공간부의 공기압을 조절하여 상기 내부 공간부의 부피를 조절함으로써 상기 부력의 크기를 제어하는 압력조절밸브; 및 상기 내부 공간부를 채운 기체를 배출하기 위한 배기 밸브를 포함할 수 있다. For example, the buoyancy control unit may include: a lower case fixed to the base plate; An upper case forming an inner space portion having a variable size together with the lower case; An intake pipe for supplying a gas to fill the internal space portion from the outside; A pressure regulating valve for controlling the size of the buoyancy by regulating the volume of the internal space by controlling the air pressure of the internal space by opening and closing the intake pipe; And an exhaust valve for exhausting the gas filled in the internal space portion.

나아가, 부력조절부는 상기 핵연료 저장 수조 내의 냉각수의 수압을 측정하는 제1 압력계; 및 상기 내부 공간부의 공기압을 측정하는 제2 압력계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 상기 공기압을 상기 수압보다 크도록 제어하여 상기 베이스 플레이트를 상승시키거나, 상기 공기압을 상기 수압보다 작도록 제어하여 상기 베이스 플레이트를 하강시킬 수 있다. Further, the buoyancy control unit may include: a first pressure gauge for measuring the water pressure of the cooling water in the fuel storage tank; And a second pressure gauge for measuring the air pressure of the internal space portion. In this case, the controller may control the air pressure to be higher than the water pressure to raise the base plate, or may control the air pressure to be lower than the water pressure to lower the base plate.

실시 예에 따라, 상기 불순물 흡입부는, 상기 핵연료 저장 수조 내의 냉각수를 흡입하는 흡입 펌프; 및 상기 흡입 펌프가 흡입한 냉각수에서 상기 불순물을 필터링하여 걸러내는 필터를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the impurity suction unit includes a suction pump for sucking cooling water in the fuel storage tank; And a filter for filtering and filtering the impurities in the cooling water sucked by the suction pump.

또한, 본 발명의 초음파 세정장치는 상기 필터에 포집되는 불순물의 방사능의 강도를 검출하여 상기 제어부에게 제공하는 방사선 검출기를 더 포함한 경우, 상기 제어부는 상기 방사능 강도의 증가가 정체되는 때에 해당 위치에서의 세정이 완료된 것으로 판단할 수 있다. Further, when the ultrasonic cleaning apparatus of the present invention further includes a radiation detector for detecting the intensity of radiation of the impurities collected in the filter and providing the radiation detector to the control unit, It can be judged that the cleaning has been completed.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초음파 세정장치의 세정방법은, (a) 냉각수로 채워진 핵연료 저장 수조에 보관 중인 복수의 핵연료 저장대 중에서 비어 있는 저장대에 초음파 세정장치의 초음파 세척부를 삽입하는 단계; (b) 상기 초음파 체척부가 초음파를 생성하여 주위의 핵연료 저장대에 보관중인 핵연료 조립체 표면의 불순물을 세척하는 단계; 및 (c) 상기 초음파 세정장치의 불순물 흡입부가 흡입 펌프를 이용하여 상기 냉각수를 흡입하고, 필터를 이용하여 상기 냉각수 내에 부유하는 상기 불순물을 필터링하여 걸러내는 단계를 포함한다.
In another aspect of the present invention, there is provided a method of cleaning an ultrasonic cleaning apparatus, comprising the steps of: (a) inserting an ultrasonic cleaning unit of an ultrasonic cleaning apparatus into an empty storage tank among a plurality of nuclear fuel storage tanks stored in a nuclear fuel storage tank filled with cooling water ; (b) washing the impurities on the surface of the fuel assembly stored in the surrounding fuel storage space by ultrasonic waves generated by the ultrasonic scales; And (c) the impurity suction unit of the ultrasonic cleaning apparatus sucks the cooling water using a suction pump, and filters and filters the impurities floating in the cooling water using a filter.

본 발명의 핵연료 초음파 세척장치는 핵연료 저장대에 보관 중인 핵연료 조립체를 인출하지 않고 그대로 둔 상태에서 세정을 실시하므로, 핵연료 저장대에 수납된 핵연료 조립체를 세정을 목적으로 인출할 필요가 없다. The fuel ultrasonic cleaning apparatus of the present invention does not need to take out the nuclear fuel assembly stored in the nuclear fuel storage compartment for the purpose of cleaning because the nuclear fuel assembly stored in the nuclear fuel storage compartment is left without being taken out.

본 발명의 초음파 세정장치는 핵연료 저장대 중에서 비어 있는 저장대에 삽입되어 핵연료 저장대 내부에서 초음파를 생성하고 주변의 핵연료 저장대로 그 초음파를 전달시켜 세정을 진행함으로, 한 번에 여러 개의 핵연료 조립체를 동시에 세정할 수 있다. The ultrasonic cleaning apparatus of the present invention is inserted into an empty storage reservoir in a nuclear fuel storage reservoir to generate ultrasonic waves inside the nuclear fuel storage reservoir and deliver the ultrasonic waves to the surrounding nuclear storage reservoir to clean the plurality of nuclear fuel assemblies It can be cleaned at the same time.

본 발명의 초음파 세정장치는 부력을 생성하여 수중에서의 무게를 줄임으로써, 수중에서의 이송을 용이하게 하고 이송 중에 세정장치가 핵연료 조립체 위로 떨어지는 사고 위험을 최소화한다. The ultrasonic cleaning apparatus of the present invention generates buoyancy to reduce weight in water to facilitate transport in the water and minimizes the risk of accidents where the cleaning device falls onto the nuclear fuel assembly during transport.

또한, 본 발명의 초음파 세정장치는 불순물이 포집됨에 따라 증가하는 방사능의 강도 변화를 체크하여 수중에서의 초음파 세정이 완료한 시점을 자동으로 파악할 수 있다.
Further, the ultrasonic cleaning apparatus of the present invention can automatically detect the completion time of the ultrasonic cleaning in water by checking the intensity change of the radioactivity increased as the impurities are collected.

도 1은 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치의 사시도,
도 2는 도 1의 핵연료 초음파 세정장치를 아래 방향에서 본 사시도,
도 3은 핵연료 저장대에 삽입 중인 핵연료 초음파 세정장치를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부력조절부의 개념도, 그리고
도 5는 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치의 세정방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
<부호의 설명>
10. 핵연료 저장수조 30. 핵연료 저장대
31. 비어 있는 핵연료 저장대 31. 냉각수 유입구
110. 초음파 세척부 111. 초음파 변환기
113. 튜브 130. 불순물 흡입부
150. 부력조절부 151. 하부 케이스
153. 내부 공간부 155. 상부 케이스
157. 밀봉 링 159. 흡기 배관
161. 압력조절밸브 163. 배기 밸브
165. 제1 압력계 167. 제2 압력계
171. 베이스 플레이트 171a. 흡수구
171b. 관측용 개구부 173. 후크 고정용 고리
1 is a perspective view of a nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus of the present invention,
FIG. 2 is a perspective view of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus of FIG. 1,
3 is a view showing a nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus inserted into a nuclear fuel storage vessel,
4 is a conceptual diagram of a buoyancy control unit according to an embodiment of the present invention, and
5 is a flowchart provided in the description of the cleaning method of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus of the present invention.
<Description of Symbols>
10. Nuclear fuel storage tank 30. Nuclear fuel storage tank
31. Empty fuel storage tank 31. Cooling water inlet
110. Ultrasonic cleaning unit 111. Ultrasonic wave converter
113. Tube 130. Impurity suction
150. Buoyancy control unit 151. Lower case
153. Internal space 155. Upper case
157. Sealing ring 159. Intake piping
161. Pressure regulating valve 163. Exhaust valve
165. First pressure gauge 167. Second pressure gauge
171. Base plate 171a. Absorber
171b. Observation opening 173. Hook fixing ring

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치(100)는, 냉각수로 채워진 핵연료 저장 수조(10) 내에서 핵연료 조립체를 세척한다. 여기서, 핵연료 조립체는 적어도 1회 이상 사용되어 방사능이 방출되는 것으로서 앞서 설명한 바와 같이 사각형의 연료봉 다발의 형태를 가진다.Referring to FIGS. 1 to 4, the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 of the present invention cleans the nuclear fuel assembly in a nuclear fuel storage tank 10 filled with cooling water. Here, the fuel assemblies are used at least once to release the radioactivity, and have a shape of a square fuel rod bundle as described above.

핵연료 저장 수조(10)는 원자력발전소에서 적어도 1회 조사된(Irradiated) 핵연료를 재사용 또는 폐기 전 보관을 위해 냉각하고 보관하기 위한 장치이다. 복수 개의 핵연료 조립체가 복수 개의 핵연료 저장대(30)에 각각 삽입된 채로 핵연료 저장 수조(10) 내에 보관된다. 핵연료 저장 수조(10)는 냉각수로 채워져 있어서 그 수중에 복수 개의 핵연료 저장대(30)를 보관할 수 있으며, 각 핵연료 저장대(30)의 하부에 핵연료 저장 수조(10) 내의 냉각수가 유입될 수 있는 유입구(30a)가 있어서 각 핵연료 저장대(30) 내부도 냉각수로 충진된다. A nuclear fuel storage tank (10) is a device for cooling and storing at least one (Irradiated) nuclear fuel in a nuclear power plant for storage before reuse or disposal. A plurality of fuel assemblies are stored in the nuclear fuel storage tank 10 while being inserted into a plurality of fuel storage bases 30, respectively. The nuclear fuel storage tank 10 is filled with cooling water so that a plurality of nuclear fuel storage tanks 30 can be stored in the water and cooling water in the nuclear fuel storage tank 10 can be introduced into the lower portion of each nuclear fuel storage tank 30 The inlet 30a is filled with the cooling water inside the fuel storage bases 30.

핵연료 초음파 세정장치(100)는 기본적으로 초음파 세척부(110), 불순물 흡입부(130) 및 부력조절부(150)와 이들을 지지하는 베이스 플레이트(171)를 포함한다. 또한, 핵연료 초음파 세정장치(100)는 핵연료 저장 수조(10) 내에서 동작하는 초음파 세척부(110), 불순물 흡입부(130) 및 부력조절부(150)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 이하의 설명에서도 초음파 세척부(110), 불순물 흡입부(130) 및 부력조절부(150)의 동작으로 설명되는 것은 다른 반대 설명이 없는 한 제어부의 제어에 의한 것이다. The nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 basically includes an ultrasonic cleaning unit 110, a impurity suction unit 130, a buoyancy control unit 150, and a base plate 171 for supporting them. The nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 further includes a control unit (not shown) for controlling the operation of the ultrasonic cleaning unit 110, the impurity suction unit 130, and the buoyancy control unit 150 operating in the nuclear fuel storage tank 10, . In the following description, the operations of the ultrasonic cleaning unit 110, the impurity suction unit 130, and the buoyancy control unit 150 are controlled by the control unit unless otherwise described.

초음파 세척부(110)는 외부에서 공급되는 전기 에너지를 이용하여 초음파를 발생시켜 핵연료 조립체 표면을 세척하는 적어도 하나의 초음파 변환기(111)를 구비하며, 핵연료 저장대(30) 중 비어 있는 저장대(31)에 삽입되어 동작한다. The ultrasonic cleaning unit 110 includes at least one ultrasonic transducer 111 for generating ultrasonic waves using external electric energy to clean the surface of the nuclear fuel assembly. 31).

따라서 초음파 변환기(111)는 핵연료 저장대(30) 내에 삽입할 수 있는 크기와 형태를 가진 것이면, 푸시풀(Push Pull) 타입, 피에조(Piezo) 타입 또는 자왜진동(Magnetostriction Vibration) 타입을 포함해 어떠한 방식의 것이어도 무방하다. 푸시풀 소자는 원형 봉 형상의 표면에서 360도 전방향으로 초음파가 퍼져나가는 특성이 있고, 피에조 소자는 한 방향으로만 초음파 에너지를 방출하며, 자왜 소자의 경우 상대적으로 큰 출력을 낼 수 있는 특성이 있으므로 용도에 따라 적절한 것을 선택하여 사용한다. Therefore, the ultrasound transducer 111 may be any type including a Push Pull type, a Piezo type, or a Magnetostriction Vibration type, as long as it has a size and shape that can be inserted into the fuel reservoir 30. It may be of the type. The push-pull element has the characteristic that the ultrasonic waves are spread out in the direction of 360 degrees from the surface of the circular rod shape, and the piezoelectric element emits ultrasound energy only in one direction, and the characteristic that can generate a relatively large output in the case of the magnetostrictive element Therefore, select the appropriate one according to the application.

도 1의 실시 예에서, 초음파 변환기(111)는 세로 방향을 축으로 길게 연장된 형태를 가진다. 초음파 변환기(111)의 세로 방향 길이는 핵연료 저장대(30)의 길이보다 작은 것이 바람직하다. 이러한 경우, 초음파 세척부(110)는 세로 방향으로 길게 연장된 초음파 변환기(111)를 지지하고 핵연료 저장대(30)에 쉽게 삽입하도록 하는 지지부재를 더 구비할 수 있으며, 마찬가지로 지지부재도 초음파 변환기(111)와 함께 핵연료 저장대(30)에 삽입할 수 있도록 세로 방향으로 연장된 형태를 가지는 것이 바람직하다. In the embodiment of Fig. 1, the ultrasonic transducer 111 has a shape elongated in the longitudinal direction. It is preferable that the longitudinal length of the ultrasonic transducer 111 is smaller than the length of the fuel reservoir 30. In this case, the ultrasonic cleaning unit 110 may further include a support member for supporting the ultrasonic transducer 111 extended in the vertical direction and allowing the ultrasonic wave transducer 111 to be easily inserted into the nuclear fuel reservoir 30. Likewise, It is preferable to have a shape extending in the longitudinal direction so as to be inserted into the fuel reservoir 30 together with the fuel electrode 111.

도 1과 도 4에서 예시적으로 제시된 지지부재는 단면이 사각형인 4 개의 튜브(113)를 세로 방향으로 길게 배치하여 구현하였으며, 초음파 변환기(111)가 튜브(113)의 외면에 고정되어 있다. The supporting members exemplarily shown in FIGS. 1 and 4 are realized by arranging four tubes 113 having a rectangular cross section in a longitudinal direction, and the ultrasonic transducer 111 is fixed to the outer surface of the tube 113.

튜브(113)의 내부에는 공기 또는 아르곤, 질소 같은 기체를 채워, 튜브(113) 자체와 초음파 변환기(111)가 수중에서 부력을 받을 수 있게 한다. 튜브(113)에 의한 부력은 아래에서 설명할 부력조절부(150)가 생성하는 부력과 함께 핵연료 초음파 세정장치(100)의 수중 무게를 가볍게 하여, 핵연료 초음파 세정장치(100)가 핵연료 저장 수조(10) 내에서 이송 중에 핵연료 조립체 위로 떨어지는 위험을 차단한다. 또한, 튜브(113) 내부를 채운 공기, 아르곤, 질소 같은 기체는 초음파 에너지가 전파되지 못하고 튜브(113) 내부의 물질에 의해 소멸되는 것을 최소화한다.The inside of the tube 113 is filled with air or a gas such as argon or nitrogen so that the tube 113 itself and the ultrasonic transducer 111 can receive buoyancy in water. The buoyancy by the tube 113 is reduced by the buoyant force generated by the buoyancy regulator 150 described below and the water weight of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 is reduced so that the nuclear fuel ultra- 10 to prevent the fuel from falling onto the fuel assembly during transport. In addition, gases such as air, argon, and nitrogen, which fill the inside of the tube 113, minimize the disappearance of ultrasonic energy due to the substances in the tube 113 without propagating.

초음파 세척부(110)는 핵연료 저장 수조(10) 내에 보관 중에 복수 개의 핵연료 저장대(30) 중에서 비어 있는 저장대(31)에 삽입된 상태에서 동작하여 초음파를 생성한다. 초음파는 금속으로 이루어진 핵연료 저장대(30)의 벽면을 투과할 수 있기 때문에, 초음파 세척부(110)에서 생성된 초음파는 주변의 다른 핵연료 저장대(30) 내에 수납된 핵연료 조립체(즉, 연료봉) 인근의 냉각수에 집중적으로 전달되어 핵연료 인근에서 캐비테이션(Cavitation)을 발생시키면서 핵연료 조립체 표면의 불순물을 제거한다. The ultrasonic cleaning unit 110 operates in a state where the ultrasonic cleaning unit 110 is inserted into the empty storage unit 31 of the plurality of fuel storage units 30 during storage in the fuel storage tank 10 to generate ultrasonic waves. The ultrasonic waves generated by the ultrasonic cleaning unit 110 are transmitted to the fuel assemblies (i.e., the fuel rods) housed in the neighboring nuclear fuel storage bases 30 because the ultrasonic waves can pass through the wall surface of the fuel reservoir 30 made of metal. And is concentratedly transferred to the nearby cooling water to generate cavitation near the nuclear fuel and remove impurities on the surface of the nuclear fuel assembly.

도 1을 참조하면, 초음파 세척부(110), 불순물 흡입부(130) 및 부력조절부(150)는 베이스 플레이트(171)에 의해 지지된다. 불순물 흡입부(130)는 초음파 세척부(110)의 핵연료 세정 과정에서 핵연료 조립체로부터 떨어져 나온 부유(浮游) 불순물을 흡입하여 모은다. 부력조절부(150)는 핵연료 초음파 세정장치(100) 전체의 부력을 조절한다. 1, the ultrasonic cleaning unit 110, the impurity suction unit 130, and the buoyancy control unit 150 are supported by a base plate 171. The impurity suction unit 130 sucks floating impurities from the fuel assembly during the nuclear fuel cleaning process of the ultrasonic cleaning unit 110 and collects the impurities. The buoyancy regulator (150) regulates buoyancy of the entire nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus (100).

불순물 흡입부(130)는 초음파 세척부(110)의 핵연료 세정 과정에서 핵연료 조립체로부터 떨어져 나온 부유(浮游) 불순물을 수중에서 흡입하고 걸러서 모으기 위한 어떠한 구조도 가능하다. The impurity suction unit 130 may have any structure for sucking and collecting floating impurities from the nuclear fuel assembly in the nuclear fuel cleaning process of the ultrasonic cleaning unit 110 in water.

예컨데, 불순물 흡입부(130)는 그 내부에 흡입 펌프(Suction Pump)와 필터(Filter)를 구비할 수 있다. 흡입 펌프의 입구는 베이스 플레이트(171) 상부에 접촉되어 베이스 플레이트(171)에 마련된 복수 개의 흡수구(171a)를 통해 핵연료 저장대(30) 내부 및 외부에 부유하는 불순물을 흡입하여 불순물 흡입부(130) 내의 필터에게 제공하고, 필터는 고형 물질을 제거한다.For example, the impurity suction unit 130 may include a suction pump and a filter. The inlet of the suction pump is brought into contact with the upper portion of the base plate 171 to suck impurities floating inside and outside the nuclear fuel storage vessel 30 through the plurality of absorption openings 171a provided in the base plate 171, ), And the filter removes the solid matter.

불순물 흡입부(130)는 핵연료 저장대(30) 상부에 위치하며 복수 개의 핵연료 저장대(30) 내에서 부유하는 불순물을 흡입할 필요가 있다. 도 1의 예에서는, 초음파 세척부(110)의 상단이 베이스 플레이트(171)의 하면 중앙에 부착되어 초음파 세척부(110)가 핵연료 저장대(31) 내에 삽입될 때 베이스 플레이트(171)의 하면이 핵연료 저장대(30)의 상부와 접촉하게 되고, 당연히 베이스 플레이트(171)의 흡수구(171a)가 핵연료 저장대(30)의 상부와 접촉하게 된다. The impurity suction unit 130 is positioned above the fuel storage unit 30 and is required to suck impurities that float in the plurality of fuel storage units 30. 1, the upper end of the ultrasonic cleaning part 110 is attached to the lower center of the base plate 171 so that the lower surface of the base plate 171 when the ultrasonic cleaning part 110 is inserted into the fuel storage part 31 The absorbing port 171a of the base plate 171 comes into contact with the upper portion of the nuclear fuel storage basin 30. As a result,

베이스 플레이트(171)에는 흡입 펌프와 연결된 흡수구(171a) 이외에도, 흡수구(171a)를 통해 흡입되어 흡입 펌프와 필터를 거치면서 정화된 냉각수를 다시 배출하기 위한 배수구가 형성되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(171)의 중앙에는 관측용 개구부(171b)가 형성되어 위에서 핵연료 저장대(30)를 육안으로 관찰할 수 있다. In addition to the absorption port 171a connected to the suction pump, a drain port is formed in the base plate 171 for discharging the purified cooling water while being sucked through the absorption port 171a and passing through the suction pump and the filter. In addition, an observation opening 171b is formed at the center of the base plate 171 so that the upper fuel reservoir 30 can be visually observed.

아래에서 설명되는 것처럼 초음파 세척부(110)의 세척범위가 초음파 세척부(110)가 삽입된 저장대(31)와 '맞닿은 저장대' 정도로 한정되는 경우라면, 도 1에 도시된 예에서처럼 초음파 세척부(110)가 베이스 플레이트(171)의 하면 중앙에 마련되고 불순물 흡입부(130)가 상기 맞닿은 저장대와 대향하도록 베이스 플레이트(171)의 상면에 마련되어 있어서 초음파 세척부(110)의 상부에 불순물 흡입부(130)가 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 불순물 흡입부(130)의 위치나 배치가 반드시 이에 한정될 필요는 없다. As described below, if the cleaning range of the ultrasonic cleaning unit 110 is limited to the extent of 'the reservoir abutting the storage unit 31 in which the ultrasonic cleaning unit 110 is inserted', as in the example shown in FIG. 1, And the impurity suction unit 130 is provided on the upper surface of the base plate 171 so that the impurity suction unit 130 is opposed to the abutting storage unit. The impurities 110 are disposed on the lower surface of the base plate 171, It is preferable that the suction portion 130 be disposed. However, the position and arrangement of the impurity suction unit 130 are not necessarily limited thereto.

한편, 필터에 포집되는 이물질은 방사능을 방출하므로, 포집되는 이물질의 량이 증가하게 되면 필터에서 검출되는 방사선의 량도 비례해서 강해진다. 그러다가, 세정이 완료되고 포집되는 이물질의 양도 더 이상 많이 증가하지 않으면 필터에서 검출되는 방사선의 강도 증가도 정체된다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따라, 핵연료 초음파 세정장치(100)는 방사선 검출기를 필터 부근에 설치하고, 제어부는 방사선 검출기의 출력을 기초로 방사능 강도의 증가가 정체되면 해당 위치에서의 핵연료 조립체에 대한 초음파 세정이 종료된 것으로 판단할 수 있다. On the other hand, the foreign matter collected in the filter radiates radioactivity. Therefore, when the amount of foreign matter collected increases, the amount of radiation detected by the filter is also proportionally increased. Then, the intensity of the radiation detected in the filter is also stagnated if the cleaning is completed and the amount of foreign matter collected is no longer increased. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 is provided with a radiation detector near the filter, and when the increase in the radiation intensity is stalled based on the output of the radiation detector, It can be judged that the ultrasonic cleaning has been completed.

부력조절부(150)는 용기 형태를 가지고 베이스 플레이트(171) 상면에 설치되어 일정한 부력을 생성함으로써, 핵연료 초음파 세정장치(100)의 수중에서의 무게를 줄인다. 이에 따라, 초음파 세정장치(100)가 사고로 핵연료 저장 수조(10) 내의 핵연료 조립체 상부로 떨어져 핵연료 조립체가 충격에 의한 손상을 받지 않도록 한다. The buoyancy control unit 150 has a container shape and is installed on the upper surface of the base plate 171 to generate a constant buoyancy force, thereby reducing the weight of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 in water. Accordingly, the ultrasonic cleaning apparatus 100 is accidentally moved to the upper part of the nuclear fuel assembly in the nuclear fuel storage tank 10 so that the nuclear fuel assembly is not damaged by the impact.

나아가, 부력에 의해 핵연료 초음파 세정장치(100)가 수중에서 가벼워져 부상함으로써, 튜브(113)와 초음파 변환기(111)가 비어있는 핵연료 저장대(31) 위에서 아래 방향으로 길게 늘어지면서 핵연료 저장대(31)에 쉽게 삽입할 수 있도록 한다.The tube 113 and the ultrasonic transducer 111 are stretched downward on the empty fuel reservoir 31 in an empty state and the fuel reservoir 31).

<부력조절부의 실시 예>&Lt; Embodiment of buoyancy control part &

본 발명의 다른 실시 예에 따른 부력조절부(150)는 부력의 크기를 제어할 수 있다. The buoyancy regulator 150 according to another embodiment of the present invention can control the size of buoyancy.

도 4를 참조하면, 부력조절부(150)는 베이스 플레이트(171)에 고정된 하부 케이스(151)와, 하부 케이스(151)와 함께 내부 공간부(153)를 형성하는 상부 케이스(155)와, 상부 케이스(155)와 하부 케이스 사이를 밀봉하여 내부 공간부(153)를 밀폐시키는 밀봉 링(157)을 구비한다. 4, the buoyancy control unit 150 includes a lower case 151 fixed to the base plate 171, an upper case 155 forming an inner space 153 together with the lower case 151, And a sealing ring 157 that seals between the upper case 155 and the lower case to seal the inner space 153.

또한, 부력조절부(150)는 외부(예컨대, 압축기체 공급원)에서 공급되는 부력조절용 기체를 내부 공간부(153)로 유입하기 위한 흡기 배관(159)과, 흡기 배관(159)을 흐르는 기체의 흐름을 제어하는 압력조절밸브(161)와, 내부 공간부(153)의 기체를 외부로 배출하기 위한 배기 밸브(163)를 구비하여 내부 공간부(153)의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 부력조절부(150)는 냉각수의 수압을 측정하기 위한 제1 압력계(165)와, 내부 공간부(153)의 공기압을 측정하기 위한 제2 압력계(167)를 구비한다. 내부 공간부(153)를 채우는 부력 조절용 기체는 공기, 아르곤, 질소, 헬륨 등이 될 수 있다.The buoyancy control unit 150 includes an intake pipe 159 for introducing the buoyancy adjusting gas supplied from the outside (for example, a compressed gas supply source) into the internal space 153, A pressure regulating valve 161 for controlling the flow and an exhaust valve 163 for exhausting the gas in the internal space 153 to the outside. The buoyancy control unit 150 includes a first pressure gauge 165 for measuring the water pressure of the cooling water and a second pressure gauge 167 for measuring the air pressure in the internal space 153. [ The buoyancy controlling gas filling the inner space portion 153 may be air, argon, nitrogen, helium, or the like.

내부 공간부(153)의 부피는 상부 케이스(155)가 내부 공기압의 크기에 따라 하부 케이스(151)과의 밀폐를 유지하면서 상하로 이송하여 내부 공간부(153)의 크기를 조정함으로써 조절된다. 제어부는 압력조절밸브(161)나 배기 밸브(163)를 제어함으로써 부력조절부(150)의 내부 공간부(153)의 크기, 즉 부력의 크기를 자동으로 제어한다. The volume of the internal space 153 is adjusted by adjusting the size of the internal space 153 by vertically conveying the upper case 155 while maintaining the airtightness with the lower case 151 according to the size of the internal air pressure. The control unit automatically controls the size of the internal space 153 of the buoyancy control unit 150, that is, the buoyancy force, by controlling the pressure control valve 161 and the exhaust valve 163.

압력조절밸브(161)가 열리고 흡기 배관(159)을 통해 핵연료 저장 수조(10) 외부의 기체가 내부 공간부(153)로 유입되면, 부력조절부(150)의 내부 공기압이 커지고 부피가 커지면서 부력도 커진다. 반대로, 배기 밸브(163)가 열리고 흡기 배관(159)을 통해 내부 공간부(153)를 채운 기체가 외부로 배출되면, 부력조절부(150)의 내부 공기압이 작아지고 부피가 작아지면서 부력도 작아진다.When the pressure control valve 161 is opened and the gas outside the nuclear fuel storage tank 10 flows into the internal space portion 153 through the intake pipe 159, the internal air pressure of the buoyancy control portion 150 becomes large, . On the contrary, when the exhaust valve 163 is opened and the gas filled in the internal space 153 through the intake pipe 159 is discharged to the outside, the internal air pressure of the buoyancy regulating part 150 becomes small, the volume becomes small, Loses.

특별히 부력조절부(150)는 제1 압력계(165)로 냉각수의 수압을 측정하고, 내부 공기압을 냉각수 수압보다 크게 하여 핵연료 초음파 세정장치(100)를 상승(즉 부력을 크게 조정)시킬 수도 있고, 내부 공기압을 수압보다 작게 조절하여 핵연료 초음파 세정장치(100)를 하강시킬 수도 있다. 이러한 조정을 이용하여, 부력조절부(150)는 흡수구(171a)와 핵연료 저장대(30)와의 밀착력을 제어할 수 있다. Particularly, the buoyancy control unit 150 may measure the water pressure of the cooling water with the first pressure gauge 165, increase the internal air pressure to be higher than the water pressure of the cooling water, raise the fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 (i.e., The fuel pressure ultrasonic cleaning apparatus 100 may be lowered by adjusting the internal air pressure to be smaller than the water pressure. With this adjustment, the buoyancy regulator 150 can control the adhesion between the absorption port 171a and the fuel reservoir 30.

도 1을 참조하면, 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치(100)는 후크 고정용 고리(173)를 구비한다. 관리자는 별도의 크레인 등으로 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치(100)를 세정 위치로 이동시킬 때 크레인의 후크(Hook)를 '후크 고정용 고리(173)에 연결하여 지지할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 of the present invention includes a hook fixing ring 173. The manager can connect the hook of the crane to the hook fixing hook 173 to support the hook when the fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 of the present invention is moved to the cleaning position by a separate crane or the like.

<실시 예: 순차 세정>&Lt; Example: Sequential cleaning >

이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 핵연료 초음파 세정장치(100)의 세정방법을 설명한다. Hereinafter, a cleaning method of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 of the present invention will be described with reference to FIG.

초음파 에너지의 전달에는 어느 정도 한계가 있으므로, 그에 맞추어 전체 핵연료 저장대(30)를 몇 개의 단위 그룹으로 구분하여 순차적으로 세정할 필요가 있다. 예를 들어 한 번의 초음파 변환기(111)가 생성하는 초음파가 자신을 둘러싼 주위 8개 핵연료 조립체를 세정할 수 있는 정도인 경우, 관리자는 전체 핵연료 저장대를 9개(3×3개) 단위로 그룹을 지어 구분하고 그룹 단위로 순차적으로 세정할 수 있다. 이때, 각 그룹의 가운데 핵연료 저장대는 초음파 세척부(110)의 삽입을 위해 비워두는 것이 바람직하다. Since there is a certain limit to the transmission of ultrasonic energy, it is necessary to divide the entire fuel storage unit 30 into several unit groups and sequentially clean it. For example, if the ultrasound generated by a single ultrasound transducer 111 is such that it can clean the eight fuel assemblies surrounding it, the manager may group the entire fuel reservoir into nine (3 x 3) And can be sequentially cleaned in groups. At this time, it is preferable to empty the middle fuel reservoir of each group for insertion of the ultrasonic cleaning unit 110.

<이송 및 배치 단계: S501>&Lt; Feeding and disposing step: S501 >

우선, 핵연료 초음파 세정장치(100)를 핵연료 저장 수조(10) 내의 핵연료 저장대(30) 위에 위치시킨다. 이때, 크레인의 후크를 후크 고정용 고리(173)에 걸어둔 상태에서 크레인이 핵연료 초음파 세정장치(100)를 이송시키게 된다. First, the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 is placed on the fuel reservoir 30 in the nuclear fuel storage tank 10. At this time, the crane hooks the hook of the crane to the hook fixing ring 173, and the crane transfers the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100.

핵연료 저장대(30) 중에서 비어 있는 핵연료 저장대(31) 위에 베이스 플레이트(171)가 위치하면, 초음파 세척부(110)를 해당 핵연료 저장대(31)에 삽입하여 세정 준비를 한다. When the base plate 171 is positioned on the empty fuel storage unit 31 in the fuel storage unit 30, the ultrasonic cleaning unit 110 is inserted into the corresponding fuel storage unit 31 to prepare for cleaning.

<초음파 세정단계: S503>&Lt; Ultrasonic cleaning step: S503 >

제어부는 초음파 변환기(111)와 불순물 흡입부(130)의 흡입 펌프를 동작시킴으로써 초음파 세정을 시작한다. The control unit starts the ultrasonic cleaning by operating the ultrasonic transducer 111 and the suction pump of the impurity suction unit 130.

초음파 세정은 기 설정된 시간 동안 이루어지며, 이 동안 초음파 변환기(111)에서 생성된 초음파가 핵연료 저장대(30)를 통과하면서 전달되어 핵연료 인근에서 캐비테이션을 일으키면서 핵연료 조립체를 세정하게 된다. Ultrasonic cleaning is performed for a predetermined time. Ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 111 are transmitted while passing through the fuel reservoir 30 to cause cavitation in the vicinity of the nuclear fuel, thereby cleaning the nuclear fuel assembly.

<불순물 포집단계: S505><Impurity collection step: S505>

불순물 흡입부(130)의 흡입 펌프는 흡수구(171a)를 통해 비어 있는 핵연료 저장대(31)와 맞닿은 8개 핵연료 저장대의 냉각수를 집중적으로 흡입한다. 앞서 설명한 바와 같이, 베이스 플레이트(171)가 핵연료 저장대(30)의 상부에 밀착한 상태이고 불순물 흡입부(130)는 흡수구(171a)를 가운데 두고 상기 맞닿은 저장대와 대향하고 있으므로, 초음파 변환기(111)가 위치한 저장대(31)와 맞닿은 8 개 핵연료 저장대 내의 냉각수가 집중적으로 흡입된다. The suction pump of the impurity suction unit 130 intensively sucks the cooling water of the eight fuel storage bins abutted to the empty fuel storage unit 31 through the absorption port 171a. As described above, since the base plate 171 is in close contact with the upper portion of the fuel reservoir 30 and the impurity suction unit 130 is opposed to the storage reservoir abutting the center of the absorption port 171a, the ultrasound transducer The cooling water in the eight fuel reservoirs abutted against the storage base 31 at which the fuel cell stack 111 is located is intensively sucked.

흡입된 냉각수 내에 부유 불순물은 필터에 의해 포집된다.
Floating impurities in the sucked cooling water are collected by the filter.

위에서 설명한 것처럼, 핵연료 저장대를 9개(3×3개) 단위로 그룹을 지어 구분한 경우라면, 각 그룹을 순차적으로 세정하게 된다. 이와 같이, 핵연료 초음파 세정장치(100)의 위치를 옮기기 위해서는 특정 핵연료 저장대(30)에 삽입된 핵연료 초음파 세정장치(100)를 위로 끌러 올린 후 다음 장소로 이송하고, 다시 비어 있는 핵연료 저장대(31) 내로 하강시키면서 삽입해야 한다. 이러한 일련의 과정은 부력조절부(150)의 부력 조정과 외부의 크레인에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해, 부력조절부(150)는 내부 공간부(153)의 공기압을 수압보다 크게 하여 부력을 키워 핵연료 초음파 세정장치(100)를 상승시키고, 공기압을 수압보다 작게 하여 부력을 줄여 핵연료 초음파 세정장치(100)를 하강시키면서 초음파 변환기(111)를 비어 있는 핵연료 저장대(31)에 삽입시키고 나아가 베이스 플레이트(171)의 흡수구(171a)를 핵연료 저장대(30)에 밀착시킨다. As described above, if the fuel reservoir is divided into groups of nine (3 × 3) units, each group is sequentially cleaned. In order to move the position of the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100, the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100 inserted in the specific nuclear fuel storage vessel 30 is pulled up to the next place, and then the empty fuel storage vessel 31). This series of processes can be performed by the buoyancy adjustment of the buoyancy regulator 150 and the external crane. In other words, the buoyancy control unit 150 increases the buoyancy by increasing the air pressure of the internal space 153 to a level higher than the water pressure, raising the nuclear fuel ultrasonic cleaning apparatus 100, reducing the air pressure to less than the water pressure, The ultrasonic transducer 111 is inserted into the empty fuel reservoir 31 and the absorption port 171a of the base plate 171 is brought into close contact with the fuel reservoir 30 while descending.

이상의 방법으로, 연료가 보관되고 있는 핵연료 저장대(30)의 빈 부분에 초음파 변환기(111)를 투입하여 주변 핵연료를 세정하기 때문에, 세정하기 위해 핵연료 조립체를 핵연료 저장대(30)로부터 일일이 인출할 필요도 없고, 동시에 여러 개의 핵연료 조립체를 세정할 수 있으므로 세정에 소요되는 시간도 매우 줄어든다.
In this way, since the ultrasonic transducer 111 is inserted into the hollow portion of the fuel reservoir 30 in which the fuel is stored, the peripheral fuel is washed, and therefore, the fuel assembly is taken out from the fuel reservoir 30 Since there is no need to clean several fuel assemblies at the same time, the time required for cleaning is greatly reduced.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (14)

냉각수로 채워진 핵연료 저장 수조에 보관 중인 복수의 핵연료 저장대 중에서 비어 있는 저장대에 삽입되어 초음파를 생성하여 주위의 핵연료 저장대에 보관중인 핵연료 조립체 표면의 불순물을 세척하는 초음파 세척부;
상기 냉각수를 흡입하여 상기 불순물을 필터링하여 걸러내는 불순물 흡입부; 및
상기 초음파 세척부 및 불순물 흡입부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 초음파 세척부는,
상시 초음파를 생성하며 상기 핵연료 저장대에 삽입될 수 있도록 세로 방향으로 길게 연장된 형태의 적어도 하나의 초음파 변환기; 및
상기 세로 방향으로 길게 연장된 형태로 상기 적어도 하나의 초음파 변환기를 지지하는 적어도 하나의 지지부재를 포함하고,
상기 적어도 하나의 지지부재는, 기체로 채워서 일정한 부력을 가지고 상기 초음파 변환기가 생성한 초음파가 외측으로 전파되도록 하는 튜브인 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
An ultrasonic cleaner for inserting ultrasonic waves into an empty reservoir among a plurality of nuclear fuel storage reservoirs stored in the nuclear fuel storage reservoir filled with cooling water to clean impurities on the surface of the nuclear fuel assembly stored in the surrounding nuclear storage reservoir;
An impurity suction unit for sucking the cooling water to filter and filter the impurities; And
And a controller for controlling operations of the ultrasonic cleaner and the impurity suction unit,
The ultrasonic cleaning unit includes:
At least one ultrasonic transducer in the form of a longitudinally elongated shape for generating permanent ultrasonic waves and being inserted into the fuel reservoir; And
And at least one support member for supporting the at least one ultrasonic transducer in a longitudinally elongated form,
Wherein the at least one support member is a tube filled with a gas and having a predetermined buoyancy so that ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer are propagated outward.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 초음파 세척부와 불순물 흡입부를 지지하는 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트의 일 측에 마련되고, 부력을 생성하여 전체의 수중 무게를 가볍게 하는 부력조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
The method according to claim 1,
A base plate for supporting the ultrasonic cleaning unit and the impurity suction unit; And
Further comprising a buoyancy regulator provided on one side of the base plate for generating a buoyancy to lighten the weight of the whole water.
제4항에 있어서,
상기 부력조절부는,
상기 베이스 플레이트에 고정된 하부 케이스;
상기 하부 케이스와 함께 가변적인 크기의 내부 공간부를 형성하는 상부 케이스;
외부로부터 상기 내부 공간부를 채울 기체가 공급되는 흡기 배관;
상기 흡기 배관을 개폐하여 상기 내부 공간부의 공기압을 조절하여 상기 내부 공간부의 부피를 조절함으로써 상기 부력의 크기를 제어하는 압력조절밸브; 및
상기 내부 공간부를 채운 기체를 배출하기 위한 배기 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the buoyancy adjusting unit comprises:
A lower case fixed to the base plate;
An upper case forming an inner space portion having a variable size together with the lower case;
An intake pipe for supplying a gas to fill the internal space portion from the outside;
A pressure regulating valve for controlling the size of the buoyancy by regulating the volume of the internal space by controlling the air pressure of the internal space by opening and closing the intake pipe; And
And an exhaust valve for exhausting the gas filled in the internal space part.
제5항에 있어서,
상기 핵연료 저장 수조 내의 냉각수의 수압을 측정하는 제1 압력계; 및
상기 내부 공간부의 공기압을 측정하는 제2 압력계를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 베이스 플레이트를 상승시킬 경우에 상기 공기압을 상기 수압보다 크도록 제어하며, 상기 베이스 플레이트를 하강시킬 경우에 상기 공기압을 상기 수압보다 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
6. The method of claim 5,
A first pressure gauge for measuring the water pressure of the cooling water in the fuel storage tank; And
And a second pressure gauge for measuring the air pressure of the internal space portion,
Wherein,
Wherein the controller controls the air pressure to be higher than the water pressure when the base plate is raised and controls the air pressure to be lower than the water pressure when the base plate is lowered.
제4항에 있어서,
상기 초음파 세척부의 세척범위가 상기 비어 있는 저장대와 접한 저장대에 미치는 경우,
상기 초음파 세척부는 상기 베이스 플레이트의 하면 중앙에 마련되고 상기 불순물 흡입부는 상기 베이스 플레이트의 상면에 마련되어 상기 불순물을 흡입하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
5. The method of claim 4,
When the cleaning range of the ultrasonic cleaning unit is applied to the storage compartment in contact with the empty storage compartment,
Wherein the ultrasonic cleaning unit is provided at the center of a lower surface of the base plate and the impurity suction unit is provided on an upper surface of the base plate to suck the impurities.
제1항에 있어서,
상기 불순물 흡입부는,
상기 핵연료 저장 수조 내의 냉각수를 흡입하는 흡입 펌프; 및
상기 흡입 펌프가 흡입한 냉각수에서 상기 불순물을 필터링하여 걸러내는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
The method according to claim 1,
The impurity-
A suction pump for sucking cooling water in the fuel storage tank; And
And a filter for filtering and filtering the impurities in the cooling water sucked by the suction pump.
제8항에 있어서,
상기 필터에 포집되는 불순물의 방사능의 강도를 검출하여 상기 제어부에게 제공하는 방사선 검출기를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 방사능 강도의 증가가 정체되는 경우에 해당 위치에서의 세정이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세척장치.
9. The method of claim 8,
Further comprising a radiation detector for detecting the intensity of radioactivity of the impurities collected in the filter and providing the detected intensity to the control unit,
Wherein,
And when it is determined that the increase of the radiation intensity is stagnated, it is determined that the cleaning at the corresponding position is completed.
(a) 냉각수로 채워진 핵연료 저장 수조에 보관 중인 복수의 핵연료 저장대 중에서 비어 있는 저장대에 초음파 세정장치의 초음파 세척부를 삽입하는 단계;
(b) 상기 초음파 체척부가 초음파를 생성하여 주위의 핵연료 저장대에 보관중인 핵연료 조립체 표면의 불순물을 세척하는 단계; 및
(c) 상기 초음파 세정장치의 불순물 흡입부가 흡입 펌프를 이용하여 상기 냉각수를 흡입하고, 필터를 이용하여 상기 냉각수 내에 부유하는 상기 불순물을 필터링하여 걸러내는 단계를 포함하며,
상기 (a) 단계는,
상기 초음파 세척부 및 불순물 흡입부와 일체로 형성된 부력조절부가 내부 공간부의 크기를 조절하여 부력을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세정방법.
(a) inserting an ultrasonic cleaning part of an ultrasonic cleaning device into an empty storage space among a plurality of fuel storage containers stored in a nuclear fuel storage tank filled with cooling water;
(b) washing the impurities on the surface of the fuel assembly stored in the surrounding fuel storage space by ultrasonic waves generated by the ultrasonic scales; And
(c) the impurity suction portion of the ultrasonic cleaning device sucks the cooling water using a suction pump, and filters and filters the impurities floating in the cooling water using a filter,
The step (a)
Wherein the buoyancy regulating unit formed integrally with the ultrasonic cleaning unit and the impurity suction unit further comprises a buoyancy generating unit for regulating the size of the internal space.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 부력을 생성하는 단계는,
상기 내부 공간부의 공기압이 상기 핵연료 저장 수조 내의 냉각수의 수압보다 크도록 제어하여 상기 초음파 세정장치를 상승시키며, 상기 공기압이 상기 수압보다 작도록 제어하여 상기 초음파 세정장치를 하강시키는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세정방법.
11. The method of claim 10,
The step of generating buoyancy comprises:
Wherein the control unit controls the air pressure of the internal space part to be larger than the water pressure of the cooling water in the fuel storage tank to raise the ultrasonic cleaning device and control the air pressure to be smaller than the water pressure so as to lower the ultrasonic cleaning device. Cleaning method.
제10항에 있어서,
상기 초음파 세척부의 세척범위가 상기 비어 있는 저장대와 접한 저장대에 미치는 경우, 상기 핵연료 저장 수조 내의 복수 개의 핵연료 저장대를 3×3 개 단위로 그룹을 형성하고, 상기 그룹의 중앙에 위치한 핵연료 저장대는 비워 두고,
상기 그룹마다 순차적으로 상기 (a) 내지 (c) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세정방법.
11. The method of claim 10,
A plurality of fuel storage bases in the fuel storage tank are grouped in units of 3x3 when the cleaning range of the ultrasonic cleaning unit is in contact with the storage bases in contact with the empty storage bases, Leave the stand empty,
Wherein the steps (a) to (c) are sequentially repeated for each group.
제10항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
방사선 검출기를 이용하여 상기 필터에 포집되는 불순물의 방사능의 강도를 검출하고, 상기 방사능 강도의 증가가 정체되는 경우에 해당 위치에서의 세정이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 핵연료 초음파 세정방법.


11. The method of claim 10,
The step (c)
Detecting a radioactive intensity of an impurity trapped in the filter using a radiation detector, and determining that the cleaning at the position is completed when the increase in the radioactivity intensity is stalled.


KR1020130126024A 2013-10-22 2013-10-22 Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies KR101513806B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130126024A KR101513806B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130126024A KR101513806B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101513806B1 true KR101513806B1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53053691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130126024A KR101513806B1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101513806B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108311443A (en) * 2017-12-25 2018-07-24 中核北方核燃料元件有限公司 A kind of UO2Pellet is online, offline automatic flushing device
KR20220043675A (en) * 2020-09-29 2022-04-05 와이엠씨 주식회사 cleaning device FOR DIFFUSER

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7542539B2 (en) * 1999-04-08 2009-06-02 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for ultrasonically cleaning irradiated nuclear fuel assemblies
KR100913529B1 (en) * 2007-12-31 2009-08-24 안재섭 Micro-bubble generation pump
US20110242944A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Goodson J Michael Unrestricted Mounting of Ultrasonic Transducers
EP1914013B1 (en) * 2006-10-20 2012-12-26 Electric Power Research Institute, Inc. Method and apparatus for removing corrosion products from a nuclear reactor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7542539B2 (en) * 1999-04-08 2009-06-02 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for ultrasonically cleaning irradiated nuclear fuel assemblies
EP1914013B1 (en) * 2006-10-20 2012-12-26 Electric Power Research Institute, Inc. Method and apparatus for removing corrosion products from a nuclear reactor
KR100913529B1 (en) * 2007-12-31 2009-08-24 안재섭 Micro-bubble generation pump
US20110242944A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Goodson J Michael Unrestricted Mounting of Ultrasonic Transducers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108311443A (en) * 2017-12-25 2018-07-24 中核北方核燃料元件有限公司 A kind of UO2Pellet is online, offline automatic flushing device
KR20220043675A (en) * 2020-09-29 2022-04-05 와이엠씨 주식회사 cleaning device FOR DIFFUSER
KR102480260B1 (en) * 2020-09-29 2022-12-22 와이엠씨 주식회사 cleaning device FOR DIFFUSER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3293928B2 (en) Ultrasonic cleaning method and apparatus
KR101509374B1 (en) Radiation shielding method and apparatus, and method for processing structure
JP4548943B2 (en) Apparatus and method for ultrasonic cleaning of irradiated nuclear fuel assemblies
KR101513806B1 (en) Ultrasonic Cleaning System and Method for Irradiated Nulcear Fuel Assemblies
KR20020047090A (en) An ultrasonic cleaning method
WO2007063401A1 (en) System and method for multiple usage tooling for pressurized water reactor
JP5502476B2 (en) Fuel assembly handling device
US5002079A (en) Pressure pulse method and system for removing debris from nuclear fuel assemblies
EP3924981B1 (en) Cooling system for casks containing high level nuclear waste
CN214345222U (en) Dust fall sprays and equips for tower crane
CN215417552U (en) Nuclear waste water storage device with radioactivity monitoring structure
CN212516589U (en) Fuel assembly fixing and isolating device
JP2019078766A (en) Device storage
JP6472705B2 (en) Radiation shield, radiation shielding method and method for carrying out reactor pressure vessel head
MXPA01010116A (en) Apparatus and method for ultrasonically cleaning irradiated nuclear fuel assemblies
US4893023A (en) Radiation shielding apparatus
JP6268018B2 (en) Radiation shield
KR20140056946A (en) A tank
CN112002450A (en) Fuel assembly fixing and isolating device
CN110993129A (en) Passive cooling system and method for offshore floating nuclear power station
JPH11271493A (en) Canister for spent fuel and canister storage facility
JP3519074B2 (en) Removal method of reactor pressure vessel
EP1681107A2 (en) Apparatus and method for ultrasonically cleaning irradiated nuclear fuel assemblies
KR101149552B1 (en) Lacquer coating apparatus for nuclear fuel rod assembly with improved exhausting gas pipe
JP2002311195A (en) Carrying method for reactor pressure vessel

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190415

Year of fee payment: 5