KR101535935B1 - 캐스크용 바스켓 지지 구조체 - Google Patents

Abstract

캐스크용 바스켓 지지 구조체를 제공한다. 본 발명에 따르면, 캐스크용 바스켓 지지 구조체에 있어서, 통형상의 캐스크 보디를 포함하는 캐스크(cask); 상기 캐스크 보디의 내측에 배치되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체; 상기 바스켓 집합체와 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체; 상기 바스켓 집합체를 수평 방향으로 고정시켜 줌과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열을 외부로 전달시켜 주기 위한 스페이서 디스크; 및 상기 바스켓 지지체의 외측에 결합되고, 상기 스페이서 디스크의 구조적 강성을 보강함과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열의 전도성을 증가시켜 주기 위한 방열 및 강성 구조부를 포함한다.

Description

캐스크용 바스켓 지지 구조체{BASKET SUPPORT STRUCTURE FOR CASK}

본 발명은 캐스크용 바스켓 지지 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 후 핵연료 집합체를 수송 또는 저장하기 위한 저장용기(캐스크)를 구성하는 구성요소인 캐스크용 바스켓 지지 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 사용 후 핵 연료란 원자로에서 연료로 사용된 뒤 배출되는 고준위 방사상 폐기물을 말한다.

이러한 사용 후 핵연료와 같은 방사성폐기물을 수송 또는 저장하기 위한 용기는 안전성을 확보하기 위해 용기 외부로 누설되는 중성자 및 감마선의 총량인 방사선량률로 규제되고 있으며, 용기본체의 외부쉘이 감마선 차폐체 기능을 하기 때문에 방사선적 건전성을 확보하기 위한 두께가 요구되고 있다.

사용 후 핵연료를 장전하기 위한 바스켓 집합체의 구조는 일반적으로 전후좌우 대칭 형상을 가지므로 용기본체 원주방향으로 0°-180° 및 90°-270°, 그리고 45° 대각선에서 각각의 감마선량률이 동일하게 차폐되지 않기 때문에 최대 선량률이 발생하는 위치를 기준으로 용기 외부쉘의 두께를 산정하고 있다.

이와 같이, 최대 선량률 기준에 따라 용기의 외부쉘에 대해 동일한 두께를 적용하는 경우 용기 본체의 직경을 크게 하기 때문에 용기 중량의 증가를 초래하고 있다.

또한, 용기 내부에 사용 후 핵연료를 장전하기 위한 사각형 강재 튜브인 바스켓 집합체는 수평방향의 구조적 지지를 위해 수평 스페이서 디스크를 적용하고 있다.

그러나, 종래 저장용기의 스페이서 디스크는 디스크(disc) 형상의 두꺼운 판재를 저장용기의 길이방향으로 복수개 배열한 구조이다.

상기 스페이서 디스크의 역할은 바스켓 집합체를 고정하여주고 바스켓 집합체로부터 발생한 열을 외부로 전도시켜주는 역할은 한다. 또한 낙하, 충돌 등의 사고 상황에서도 구조 강성을 유지해주는 역할도 한다. 한 개의 캐스크(cask)의 내부에는 대략 20매~40매 정도의 스페이서 디스크가 필요하다.

그런데, 스페이서 디스크의 수가 증가하게 되면 중량이 증가하게 되고 임계측면에서는 스페이서 디스크의 수나 두께가 적은 것이 유리하다.

또한, 종래의 스페이서 디스크 구조는 1차적으로는 열측면에서 개수가 결정되고 2차적으로 구조 강도 검토를 하게 된다. 통상의 스페이서 디스크 구조는 구조 강도적으로는 요구되는 강도를 훨씬 상회하는 개수를 적용하고 있다. 즉, 열적 성능을 만족하는데 요구되는 스페이서 디스크의 개수가 구조 강도를 만족하는데 요구되는 디스크의 개수보다 많다.

따라서, 스페이서 디스크의 수를 최소화하여 경량화하고 동시에 구조, 임계, 열, 차폐 측면에서도 우수한 바스켓 지지 구조체가 요구되고 있다.

본 발명은 스페이서 디스크의 수를 최소화하여 경량화하고 동시에 구조, 임계, 열, 차폐 측면에서도 우수한 캐스크용 바스켓 지지 구조체를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐스크용 바스켓 지지 구조체에 있어서,

통형상의 캐스크 보디를 포함하는 캐스크(cask);

상기 캐스크 보디의 내측에 배치되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체;

상기 바스켓 집합체와 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체;

상기 바스켓 집합체를 수평 방향으로 고정시켜 줌과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열을 외부로 전달시켜 주기 위한 스페이서 디스크; 및

상기 바스켓 지지체의 외측에 결합되고, 상기 스페이서 디스크의 구조적 강성을 보강함과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열의 전도성을 증가시켜 주기 위한 방열 및 강성 구조부를 포함하는 캐스크용 바스켓 지지 구조체가 제공될 수 있다.

상기 방열 및 강성 구조부는 상기 바스켓 지지체의 외측면에 일정한 간격으로 결합되고, 상기 캐스크 보디의 내측에 길이 방향으로 삽입되는 제1 방열 구조물, 및

상기 바스켓 지지체의 외측면에 결합됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 길이 방향으로 삽입되고, 상기 제1 방열 구조물과 상기 제1 방열 구조물의 사이에 결합되는 제2 방열 구조물을 포함할 수 있다.

상기 제1 방열 구조물은 그 단면이 “ㄷ” 자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제1 방열 구조물은 상기 제1 방열 구조물의 외측부를 형성하고, 상기 바스켓 지지체의 외주면이 삽입되어 돌출되기 위한 제1 삽입부를 갖는 방열 구조물 본체, 및

상기 방열 구조물 본체의 양단면으로부터 내측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 그 내측단부에 상기 바스켓 지지체가 삽입되기 위한 제2 삽입부를 갖는 제1 방열 구조부재를 포함할 수 있다.

상기 제2 방열 구조물은 그 단면이 “L” 자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제2 방열 구조물은 상기 바스켓 집합체의 모서리부에 배치되고, 상기 제1 방열 구조부재와 결합되는 제2 방열 구조부재, 및

상기 바스켓 집합체의 모서리부에 배치됨과 아울러 상기 제2 방열 구조부재와 “L” 자로 일체로 형성되고, 상기 제1 방열 구조부재와 결합되는 제3 방열 구조부재를 포함할 수 있다.

상기 캐스크 보디의 내주면에는 상기 제1 방열 구조물과 조립을 용이하게 하기 위하여, 상기 제1 방열 구조물이 삽입되기 위한 삽입부가 일정한 간격으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 스페이서 디스크의 수를 최소화하여 경량화하고 동시에 구조, 임계, 열, 차폐 측면에서도 우수한, 즉 전열 효과가 우수하며, 또한, 감마선 차폐효과로 용기중량을 줄일 수 있으며, 또한 제작 시 조립도 용이하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체의 결합 상태를 나타내기 위한 일부 분해 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체의 결합 상태를 나타내는 개략적인 일부 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체와 캐스크의 결합 상태를 도시한 개략적인 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체의 결합 상태를 나타내기 위한 일부 분해 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체의 결합 상태를 나타내는 개략적인 일부 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체와 캐스크의 결합 상태를 도시한 개략적인 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체는,

통형상의 캐스크 보디(110)를 포함하는 캐스크(cask) (100);

상기 캐스크 보디(110)의 내측에 배치되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체(200);

상기 바스켓 집합체(200)와 결합되고, 상기 바스켓 집합체(200)의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체(300);

상기 바스켓 집합체를 수평 방향으로 고정시켜 줌과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열을 외부로 전달시켜 주기 위한 스페이서 디스크(400); 및

상기 바스켓 지지체(300)의 외측에 결합되고, 상기 스페이서 디스크(400)의 구조적 강성을 보강함과 아울러 상기 바스켓 집합체(200)로부터 발생한 열의 전도성을 증가시켜 주기 위한 방열 및 강성 구조부를 포함할 수 있다.

상기 방열 및 강성 구조부는 상기 바스켓 지지체(300)의 외측면에 일정한 간격으로 결합되고, 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 길이 방향으로 삽입되는 제1 방열 구조물(500), 및

상기 바스켓 지지체(300)의 외측면에 결합됨과 아울러 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 길이 방향으로 삽입되고, 상기 제1 방열 구조물(500)과 상기 제1 방열 구조물의 사이에 결합되는 제2 방열 구조물(600)을 포함할 수 있다.

상기 제1 방열 구조물(500)은 상기 바스켓 지지체(300)의 외주면에 일정한 간격, 예컨대, 90도 간격으로 4개 제공될 수 있다.

상기 제1 방열 구조물(500)은 상기 바스켓 지지체(300)와 용이하게 결합될 수 있도록 그 단면이 “ㄷ” 자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제1 방열 구조물(500)은 상기 제1 방열 구조물(500)의 외측부를 형성하고, 상기 바스켓 지지체(300)의 외주면이 삽입되어 돌출되기 위한 제1 삽입부(511)를 갖는 방열 구조물 본체(510),

상기 방열 구조물 본체(510)의 양단면으로부터 내측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 그 내측단부에 상기 바스켓 지지체(300)가 삽입되기 위한 제2 삽입부(521, 531)를 갖는 제1 방열 구조부재(520, 530)를 포함할 수 있다.

상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 스페이서 디스크(400)의 내측에 일정한 간격, 예컨대, 90도 간격으로 제공될 수 있다.

상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 제1 방열 구조물(500)과 상기 방열 제1 구조물의 사이에 상기 제1 방열 구조물(500)과 45도 각도로 배치될 수 있다.

상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 바스켓 지지체(300)의 외측에 용이하게 결합될 수 있도록 그 단면이 “L” 자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부에 배치되고, 상기 제1 방열 구조부재(520)와 결합되는 제2 방열 구조부재(610), 및

상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부에 배치됨과 아울러 상기 제2 방열 구조부재(610)와 “L” 자로 일체로 형성되고, 상기 제1 방열 구조부재(530)와 결합되는 제3 방열 구조부재(620)를 포함할 수 있다.

상기 캐스크 보디(110)의 내주면에는 상기 제1 방열 구조물(600)과 조립을 용이하게 하기 위하여, 상기 제1 방열 구조물이 삽입되기 위한 삽입부(111)가 일정한 간격으로 형성될 수 있다.

이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스크용 바스켓 지지 구조체의 작동에 대해서 설명한다.

캐스크용 바스켓 지지 구조체는, 상기 바스켓 지지체(300)의 외측에 방열 및 강성 구조부가 결합되며,

상기 방열 및 강성 구조부는 상기 바스켓 지지체(300)의 외측면에 일정한 간격으로 결합되고, 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 길이 방향으로 삽입되는 제1 방열 구조물(500), 및 상기 바스켓 지지체(300)의 외측면에 결합됨과 아울러 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 길이 방향으로 삽입되고, 상기 제1 방열 구조물(500)과 상기 제1 방열 구조물의 사이에 결합되는 제2 방열 구조물(600)을 포함하고 있다.

또한, 상기 제1 방열 구조물(500)은 상기 바스켓 지지체(300)와 용이하게 결합될 수 있도록 그 단면이 “ㄷ” 자 형상으로 형성되고,

상기 제1 방열 구조물(500)은 상기 제1 방열 구조물(500)의 외측부를 형성하고, 상기 바스켓 지지체(300)의 외주면이 삽입되어 돌출되기 위한 제1 삽입부(511)를 갖는 방열 구조물 본체(510), 및 상기 방열 구조물 본체(510)의 양단면으로부터 내측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 그 내측단부에 상기 바스켓 지지체(300)가 삽입되기 위한 제2 삽입부(521, 531)를 갖는 제1 방열 구조부재(520, 530)를 포함하고 있다.

또한, 상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 바스켓 지지체(300)의 외측에 용이하게 결합될 수 있도록 그 단면이 “L” 자 형상으로 형성되고,

상기 제2 방열 구조물(600)은 상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부에 배치되고, 상기 제1 방열 구조부재(520)와 결합되는 제2 방열 구조부재(610), 및

상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부에 배치됨과 아울러 상기 제2 방열 구조부재(610)와 “L” 자로 일체로 형성되고, 상기 제1 방열 구조부재(530)와 결합되는 제3 방열 구조부재(620)를 포함하고 있으므로, 상기 스페이서 디스크(400)의 구조적 강성이 보강되며, 또한 상기 바스켓 집합체(200)로부터 발생한 열의 전도성이 더욱 증가될 수 있다.

즉, 이러한 구조물은 내부 붕괴열 전도능을 향상시켜 스페이서 디스크 수량을 줄일 수 있으며, 또한 감마선 차폐 기능도 수행하게 되므로 상기 캐스크 보디 두께를 경감시킬 수 있으며, 또한 바스켓 집합체의 제작 공정의 조립 시 상기 캐스크 보디 내로 제1 방열 구조물이 삽입 결합되는 구조이므로 구조적으로 강건하고 조립시에도 용이하게 되며, 전열효과 향상을 기대할 수 있다.

100: 캐스크 110: 캐스크 보디
200: 바스켓 집합체 300: 바스켓 지지체
400: 스페이서 디스크 500: 제1 방열 구조물
600: 제2 방열 구조물

Claims (7)

1. 캐스크용 바스켓 지지 구조체에 있어서,
   통형상의 캐스크 보디를 포함하는 캐스크(cask);
   상기 캐스크 보디의 내측에 배치되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체;
   상기 바스켓 집합체와 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체;
   상기 바스켓 집합체를 수평 방향으로 고정시켜 줌과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열을 외부로 전달시켜 주기 위한 스페이서 디스크; 및
   상기 바스켓 지지체의 외측에 결합되고, 상기 스페이서 디스크의 구조적 강성을 보강함과 아울러 상기 바스켓 집합체로부터 발생한 열의 전도성을 증가시켜 주기 위한 방열 및 강성 구조부
   를 포함하고,
   상기 방열 및 강성 구조부는 상기 바스켓 지지체의 외측면에 일정한 간격으로 결합되고, 상기 캐스크 보디의 내측에 길이 방향으로 삽입되는 제1 방열 구조물, 및
   상기 바스켓 지지체의 외측면에 결합됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 길이 방향으로 삽입되고, 상기 제1 방열 구조물과 상기 제1 방열 구조물의 사이에 결합되는 제2 방열 구조물을 포함하고,
   상기 제1 방열 구조물은 그 단면이 “ㄷ” 자 형상으로 형성되고,
   상기 제1 방열 구조물은 상기 제1 방열 구조물의 외측부를 형성하고, 상기 바스켓 지지체의 외주면이 삽입되어 돌출되기 위한 제1 삽입부를 갖는 방열 구조물 본체, 및
   상기 방열 구조물 본체의 양단면으로부터 내측 방향으로 각각 돌출 형성되고, 그 내측단부에 상기 바스켓 지지체가 삽입되기 위한 제2 삽입부를 갖는 제1 방열 구조부재를 포함하고,
   상기 제2 방열 구조물은 그 단면이 “L” 자 형상으로 형성되고,
   상기 제2 방열 구조물은 상기 바스켓 집합체의 모서리부에 배치되고, 상기 제1 방열 구조부재와 결합되는 제2 방열 구조부재, 및
   상기 바스켓 집합체의 모서리부에 배치됨과 아울러 상기 제2 방열 구조부재와 “L” 자로 일체로 형성되고, 상기 제1 방열 구조부재와 결합되는 제3 방열 구조부재를 포함하는 캐스크용 바스켓 지지 구조체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 캐스크 보디의 내주면에는 상기 제1 방열 구조물과 조립을 용이하게 하기 위하여, 상기 제1 방열 구조물이 삽입되기 위한 삽입부가 일정한 간격으로 형성되는 캐스크용 바스켓 지지 구조체.
   

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