KR101574123B1 - 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR101574123B1 KR1020150107255A KR20150107255A KR101574123B1 KR 101574123 B1 KR101574123 B1 KR 101574123B1 KR 1020150107255 A KR1020150107255 A KR 1020150107255A KR 20150107255 A KR20150107255 A KR 20150107255A KR 101574123 B1 KR101574123 B1 KR 101574123B1
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Abstract

본 발명은, 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면을 둘러싸는 측면을 구비하여 라이너; 상기 라이너의 상기 하면과, 상기 하면으로부터 설정 높이까지의 상기 측면을 둘러싸는 하부 쉘(shell); 및 상기 라이너의 상기 측면과, 상기 하부 쉘의 일부를 둘러싸는 측부 쉘(shell)을 포함하며, 상기 측부 쉘은, 상기 라이너를 둘러싸며, 상기 방사성 폐기물로부터 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제1 차폐층을 포함한다.

Description

방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법{Radioactive waste storage vessel and manufacturing method thereof}
본 발명은 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기밀 유지 및 방사능 차폐 성능을 유지하면서도 구조가 단순하고 경량화된 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 방사성 폐기물이란, 원자력 발전소 등에서 핵에너지를 사용하는 과정에서 발생하는 불필요한 물질로서, 원자력 발전소나 방사성 물질을 다루는 작업장 또는 실험실에서 나오는 각종 폐기물 즉, 폐수지, 핵분열 생성물, 냉각수, 냉각가스 등의 누출물 등을 포함하고 있다.
이러한 방사성 폐기물의 폐기 및 처리에서는 그것에 의한 주변의 자연방사능에 대한 영향이 최대 허용선량의 1/10 이하여야 한다는 것이 법적으로 규정되어 있다.
방사성 폐기물의 처리는 폐기물의 상태에 따라 각각 상이한데, 먼저, 기체 폐기물은 밀폐탱크에 저장한 후 방사능이 기준치 이하로 떨어지면 고성능 필터로 여과한 후 대기로 방출한다. 이때, 공중의 방사성 물질의 농도가 최대 허용농도의 1/10 이하임을 확인한 후 배기설비로부터 방출하는 방법이 사용된다. 여과에 의해 기체 폐기물은 99.99% 이상 제거되며, 여과에 사용된 필터는 수명을 다한 후 고체 폐기물로 처리된다.
액체 폐기물은 중량농도 ppb 이하로 저장조에 모았다가 증발장치를 이용해 깨끗한 물을 재활용하고, 찌꺼기는 안정된 고체로 만들어 철제드럼에 넣어 밀봉하여 저장한다. 이때, 방사능 준위가 낮고 잡염분이 적은 폐액은 여과한 후 대량의 잡배수와 희석하여 방출하기도 한다.
고체 폐기물은 불연물과 가연물로 나뉘어 지는데, 가연물은 소각한 후 재로 만들어 불연물과 함께 드럼에 넣어 콘크리트로 굳힌 후 저장한다. 불연물은 압축하거나 고화제로 고화시킨 후 철제드럼에 넣어 밀봉하고, 깊은 바다 또는 땅 속에 묻어 처리하고 있다.
이렇듯, 액체 폐기물의 찌꺼기나 고체 폐기물은 철제 드럼에 넣어 콘크리트로 굳히기 때문에 무게가 무거워지고, 저장용기의 이송이 쉽지 않은 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0977660호
본 발명은 기밀 유지 및 방사능 차폐 성능을 유지하면서도 구조가 단순하고 경량화된 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면을 둘러싸는 측면을 구비하여 라이너; 상기 라이너의 상기 하면과, 상기 하면으로부터 설정 높이까지의 상기 측면을 둘러싸는 하부 쉘(shell); 및 상기 라이너의 상기 측면과, 상기 하부 쉘의 일부를 둘러싸는 측부 쉘(shell)을 포함하며, 상기 측부 쉘은, 상기 라이너를 둘러싸며, 상기 방사성 폐기물로부터 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제1 차폐층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면을 둘러싸는 측면을 구비하는 라이너; 상기 라이너의 외측면을 둘러싸며, 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질이 포함된 복합소재로 형성되는 차폐층; 및 상기 차폐층을 둘러싸도록 강화섬유가 혼합된 합성수지로 형성되며, 내진동 및 외부충격으로부터 상기 차폐층을 보호하는 보호층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면을 둘러싸는 측면을 구비하는 라이너를 형성하는 단계; 상기 라이너의 하면과, 상기 하면으로부터 설정높이까지의 측면을 감싸도록 상기 라이너에 하부 쉘을 끼워 결합시키는 단계; 및 상기 라이너의 측면 및 상기 하부 쉘의 일부를 감싸는 측부 쉘을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 측부 쉘은, 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제1 차폐층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방사성 폐기물 저장용기 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 라이너를 감싸는 하부 쉘(shell) 및 측부 쉘이 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질이 혼합된 복합소재로 형성되기 때문에 기밀 유지 및 방사능 차폐 성능이 우수하면서도 내충격성 및 내진동성이 향상되는 효과를 가질 수 있다.
둘째, 복합소재의 비중이 작기 때문에 종래의 저장용기보다 경량의 저장용기를 제조할 수 있다. 특히, 크기가 5000리터 이상 대형화되면서도 경량인 저장용기를 제조할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
셋째, 라이너의 하부 외측을 감싸는 하부 쉘에 의해 방사성 폐기물이 저장된 방사성 폐기물 저장용기의 이송을 위한 운반이 용이해지면서, 복수 개의 방사성 폐기물 저장용기를 적층 적재할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 저장용기 구조가 도시된 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 "B"가 도시된 부분 확대도이다.
도 3은 도 1에 도시된 "B"의 다른 실시 형태가 도시된 부분 확대도이다.
도 4는 도 1에 따른 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법이 도시된 블록도이다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 방사성 폐기물 저장용기에 대해 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 폐기물 저장용기(100)는 라이너(110), 하부 쉘(shell)(150) 및 측부 쉘(130)을 포함한다. 먼저, 상기 라이너(110)는 방사성 폐기물을 저장할 수 있도록 내부공간(111)이 형성되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성된다. 그러나 이는 예시적인 것이므로 상기 라이너(110)가 원통형에 한정되는 것은 아니며, 내부공간이 형성된 다면체의 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 방사성 폐기물은 액상의 형태로 존재하는 것을 예로 들지만, 이에 한정되지 않고 고체 또는 기체와 같이 다양한 형태로 존재할 수 있다.
상기 라이너(110)는 폴리에틸렌(PE) 또는 나일론 등과 같은 열가소성 수지나, 에폭시, 폴리에스터, 디시클로펜타디엔(DCPD) 등과 같은 열경화성 수지로 성형하여 제작된다. 상기 라이너(110)를 성형하는 방법으로는 원심성형, 블로워 몰딩성형, RTM 성형, 사출성형 중 어느 하나의 성형 방법을 이용할 수 있다.
상기 라이너(110)는 도 1에서 도시된 바와 같이, 측면과 하면의 두께가 균일하게 형성된다. 다만, 상기 라이너(110)의 상단으로부터 설정 깊이까지는 측면의 내주면으로부터 설정 두께만큼 더 돌출하여 두껍게 형성한다. 후술되겠지만, 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)는 상기 내부공간(111)을 차폐하는 상부커버(170)를 더 포함하며, 상기 상부커버(170)는 체결부재(30)에 의해 상기 라이너(110)와 결합되면서 고정된다. 따라서 전술한 바와 같이, 상기 라이너(110)의 상단에 두껍게 형성된 부분에는 상기 체결부재(30)가 체결될 수 있도록 둘레방향을 따라 상호 이격되는 복수 개의 체결홀(미표기)들이 형성된다.
상기 상부커버(170)에 의해 상기 라이너(110)의 상기 내부공간(111)이 차폐될 때, 상기 라이너(110)와 상기 상부커버(170) 사이에는 기밀을 유지하기 위한 실링부재(10)가 더 구비된다. 따라서 상기 라이너(110)의 상단에 두껍게 형성되는 부분에는 상기 실링부재(10)가 구비될 수 있는 실링부재 홈(미도시)도 형성된다. 상기 실링부재(10)는 예시적으로 오링(o-ring)으로 적용되며, 상기 실링부재(10)가 상기 실링부재 홈(미도시)에 구비된 상태로 상기 상부커버(170)를 고정시키면 상기 상부커버(170)가 상기 실링부재(10)를 가압하고 상기 라이너(110)의 상기 내부공간(111)은 상기 실링부재(10)에 의해 기밀이 유지된다.
상기 하부 쉘(150)은 상기 라이너(110)의 하부 외측을 감싸는 것으로, 보다 구체적으로는 상기 라이너(110)의 하면과, 상기 하면으로부터 설정 높이까지의 측면을 밀착하면서 감싸는 것이다. 따라서 상기 하부 쉘(150)도 하면과, 상기 하면의 단부로부터 수직방향으로 연장되는 측면을 포함하는 구조로 형성된다.
상기 하부 쉘(150)은 상기 라이너(110)에 저장되는 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 도 1을 참조하여 상기 하부 쉘(150)의 단면 구조를 살펴보면, 제2 차폐층(151) 및 제2 보호층(153)을 포함한다. 상기 제2 차폐층(151)은 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질이 포함된 복합소재로 형성되며, 상기 제2 보호층(153)은 강화섬유가 혼합된 합성수지로 형성된다. 상기 제2 보호층(153)은 상기 제1 보호층(133)과 마찬가지로 내진동 및 외부충격으로부터 상기 라이너(110) 및 상기 제2 차페층(151)을 보호한다.
여기서 상기 강화섬유는 유리섬유 또는 탄소섬유를 포함한다. 상기 방사능 차폐물질은 예시적으로 황산바륨을 포함한다. 즉, 상기 하부 쉘(150)은 상기 방사능 차폐물질이 포함된 상기 제2 차폐층(151)에 의해 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 하부 쉘(150)이 상기 제2 차폐층(151) 및 상기 제2 보호층(153)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 하부 쉘(150)은 적어도 하나의 상기 제2 차폐층(151) 및 적어도 하나의 상기 제2 보호층(153)을 포함하는 것으로 복수 개의 제2 차폐층(151) 및 복수 개의 제2 보호층(153)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 차폐층(151) 및 상기 제2 보호층(153)의 순서는 제작자에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 상기 제2 차폐층(151) 및 상기 제2 보호층(153)이 각각 복수 개 구비될 때에는 각각의 차폐층 및 보호층에 포함되는 합성수지의 종류, 강화섬유의 종류 및 방사능 차폐물질의 종류가 달라질 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여 보면, 상기 하부 쉘(150)의 측면 상단부에는 내측면으로부터 외측면을 향할수록 하향 경사지는 경사부(155a)와, 상기 경사부(155a)의 선단으로부터 하측 방향으로 연장되는 나선부(155b)가 형성된다. 상기 경사부(155a)와 상기 나선부(155b)는 상기 측부 쉘(130)과의 접촉 면적이 증가되도록 형성되는 것이다.
만약, 상기 하부 쉘(150)의 측면 상단부가 수평하게 형성되면, 후술되는 상기 측부 쉘(130)과의 접촉 면적이 많지 않을뿐더러, 상기 측부 쉘(130)이 상기 하부 쉘(150)의 측면을 감싸기 위해서 상기 측부 쉘(130)을 더 두껍게 형성해야하기 때문에 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)의 심미성도 저하되는 단점을 갖게 된다.
그런데 전술한 바와 같이, 상기 하부 쉘(150)의 측면 상단부에 상기 경사부(155a) 및 상기 나사부(155b)로 형성됨으로써, 상기 측부 쉘(130)이 상기 하부 쉘(150)을 둘러쌀 때 상기 측부 쉘(130)과의 접촉 면적이 증가되어 상기 하부 쉘(150)을 고정시키는 힘도 향상되며, 상기 측부 쉘(130)의 두께를 상기 하부 쉘(130)의 두께와 동일하게 형성할 수 있다.
도 3은 상기 하부 쉘(150`)의 다른 실시 형태가 도시된 것이다. 도 3을 참조하여 보면, 상기 하부 쉘(150`)의 측면 상단부는 상기 하부 쉘(150`)의 횡단면의 크기가 상기 라이너(110)와 밀착되는 내측면에서 외측면을 향할수록 커지도록 단차지게 형성된다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하부 쉘(150`)의 측면 상단부가 다수 회 단차 진 계단식 구조로 형성된다. 이와 같은 구조로 형성됨으로써, 상기 하부 쉘(150`)과 상기 하부 쉘(150)을 감싸는 상기 측부 쉘(130)과의 접촉 면적이 증가하여 상기 하부 쉘(150`)이 상기 측부 쉘(130)에 고정되는 힘이 더욱 강해질 수 있다.
상기 방사성 폐기물 저장용기(100)는 상기 하부 쉘(150)에 의하여 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)의 하부에서도 방사능 누설을 방지할 수 있으므로, 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)의 운반성이 용이해지면서 복수 개의 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)를 적층 적재시킬 수도 있다.
상기 측부 쉘(130)은 상기 라이너(110)의 측면과 상기 하부 쉘(150)의 일부를 감싸며 상기 라이너(110)에 저장되는 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하는 것으로, 상기 하부 쉘(150)은 전술한 바와 같이, 상기 측부 쉘(130)에 의해 고정되어 상기 라이너(110)로부터 이탈되는 것이 방지된다. 상기 측부 쉘(130)은 파이프 구조로 형성된다. 도 1을 참조하여 상기 측부 쉘(130)의 단면 구조를 살펴보면 상기 측부 쉘(130)은 제1 차폐층(131) 및 제1 보호층(133)을 포함한다.
상기 제1 차폐층(131)도 상기 제2 차폐층(151)과 마찬가지로 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성된다. 다만, 후술되는 제조방법에 기재되는 바와 같이 상기 제1 차폐층(131)을 형성하는 상기 복합소재는 섬유의 형태로 공급되, 상기 라이너(110)의 외측면에 와인딩(winding)되어 형성된다. 상기 라이너(110)가 중심축을 기준으로 회전되면, 상기 복합소재는 상기 라이너(110)의 길이방향을 따라 왕복으로 이동하면서 설정 두께만큼 와인딩되어 상기 제1 차폐층(131)로 형성된다. 이때, 상기 복합소재는 상기 라이너(110)의 측면 뿐 아니라, 상기 하부 쉘(150)의 상기 경사부(155a) 및 상기 나선부(155b)에도 와인딩되어 상기 하부 쉘(150) 일부를 감싼다.
상기 제1 보호층(133)은 상기 방사능 차폐물질이 생략된 합성수지에 함친된 강화섬유가 상기 제1 차폐층(131)의 외측에 와인딩되어 형성되며, 내진동 및 외부충격으로부터 상기 라이너 및 상기 제1 차폐층을 보호한다. 상기 제1 차폐층(131)의 형성과 마찬가지로, 상기 라이너(110)가 중심축을 기준으로 회전되면, 상기 합성수지에 함침된 강화섬유가 상기 라이너(110)의 길이방향을 따라 왕복으로 이동하면서 상기 제1 차폐층(131)의 외측에 설정두께만큼 와인딩되어 상기 제1 보호층(133)로 형성된다. 이때, 상기 제1 보호층(133)은 외측면이 상기 하부 쉘(150)의 외측면과 평탄해지는 두께로 형성된다.
전술한 바와 마찬가지로, 상기 강화섬유는 유리섬유 또는 탄소섬유를 포함한다. 상기 방사능 차폐물질은 예시적으로 황산 바륨을 포함한다. 상기 측부 쉘(130)은 상기 제1 차폐층(131)에 의하여 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 제1 보호층(133)은 상기 제1 차폐층(131)을 보호할 수 있다. 한편, 상기 제1 차폐층(131) 및 상기 제1 보호층(133)을 형성하는 방법으로는 등록특허 제10-1078713호(연속식 파이프의 축방향 보강용 보강섬유 공급 장치)에 공지된 바와 같은 기술을 적용할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 측부 쉘(130)이 하나의 상기 제1 차폐층(131) 및 하나의 상기 제1 보호층(133)을 포함하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 하부 쉘(150)에서 전술한 바와 같이, 상기 측부 쉘(130)도 복수 개의 상기 제1 차폐층(131)들 및 복수 개의 상기 제1 보호층(133)들을 포함할 수 있다. 상기 제1 차폐층(131) 및 상기 제1 보호층(133)이 복수 개 포함될 때, 상기 제1 차폐층(131) 및 상기 제1 보호층(133)의 적층 순서는 제작자에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 상기 제1 차폐층(131) 및 상기 제1 보호층(133)이 복수 개 포함될 대, 상기 차폐층 및 상기 보호층에 포함되는 합성수지의 종류, 강화섬유의 종류와, 상기 차폐층에 포함되는 방사능 차폐물질의 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
상기 방사성 폐기물 저장용기(100)는 상부커버(170)를 더 포함한다. 상기 상부커버(170)은 상기 라이너(110)의 내부공간(111)을 차폐할 수 있도록 구비되는 것으로, 체결부재(30)에 의해 상기 라이너(110)와 동시에 체결되어 고정된다. 본 실시예에서 원통형으로 형성되는 상기 라이너(110)를 차폐할 수 있도록 상기 상부커버(170)는 원형 플레이트 형상으로 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 상부커버(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제3 차폐층(171), 상기 라이너층(173) 및 상기 제3 보호층(175)을 포함한다. 상기 제3 차폐층(171)은 상기 라이너(110)의 상면에 밀착하는 것으로, 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성된다. 상기 라이너층(173)은 상기 라이너(110)와 마찬가지로 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 이용하여 다양한 성형방법으로 형성되며, 상기 제3 차폐층(171) 상에 구비된다. 상기 제3 보호층(175)은 강화섬유가 혼합된 합성수지에 의하여 원형 플레이트 형상으로 형성되며, 상기 라이너층(173) 상에 구비되어 내진동 및 외부충격으로부터 상기 제3 차폐층(171) 및 상기 라이너층(173)을 보호한다.
전술한 바와 같이, 상기 상부커버(170)는 상기 체결부재(30)에 의하여 상기 라이너(110)와 동시에 체결됨으로써 고정되므로, 상기 상부커버(170)에는 둘레 방향을 따라 상호 이격되는 복수 개의 관통홀(미표기)들이 형성된다. 상기 라이너(110)의 내부공간(111)에 상기 방사성 폐기물이 저장되면, 상기 체결부재(30)가 상기 상부커버(170)와 상기 라이너(110)에 동시에 체결 결합되면서 상기 상부커버(170)를 고정시키는 것이다.
전술한 바와 같은 상기 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 상기 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법은, 크게 상기 라이너(110)를 형성하는 단계(S105 단계), 상기 라이너(110)의 하측에 상기 하부 쉘(150)을 끼워 결합시키는 단계(S110 단계) 및 상기 라이너(110)의 외측면과 상기 하부 쉘(150)의 측면 일부를 감싸는 상기 측부 쉘(130)을 형성하는 단계(S115 단계)를 포함한다.
먼저 상기 라이너(110)를 형성하는 단계(S105 단계)는, 폴리에틸렌(PE) 또는 나일론 등과 같은 열가소성 수지나 에폭시, 폴리에스터, 디시클로펜타디엔(DCPD) 등과 같은 열경화성 수지를 성형하여 상기 라이너(110)를 형성한다. 이때, 상기 라이너(110)를 성형하는 방법으로는 원심성형, 블로워 몰딩성형, RTM 성형, 사출성형 중 어느 하나의 성형 방법을 이용할 수 있다. 본 실시예에서 상기 라이너(110)는 상기 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간(111)이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면을 둘러싸는 측면을 구비하는 원통형의 구조로 성형된다.
상기 라이너(110)를 형성한 다음에는, 상기 하부 쉘(150)을 상기 라이너(110)의 외측 하부에 상기 하부 쉘(150)을 끼워 결합시키는 단계(S110 단계)가 이루어지는데, 상기 하부 쉘(150)을 끼워 결합시키기 전 상기 하부 쉘(150)을 형성하는 단계가 먼저 이루어진다. 먼저, 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재를 이용하여 상기 라이너(110)의 하면과 상기 하면으로부터 설정높이까지의 측면을 감쌀 수 있는 형상의 제2 차폐층(151)을 형성한다. 이때, 상기 제2 차폐층(151)은 예시적으로 사출성형으로 형성될 수 있다.
다음으로는 강화섬유가 혼합된 합성수지를 이용하여 상기 제2 차폐층(151)의 외측에 상기 제2 보호층(153)을 형성한다. 상기 제2 보호층(153)은 강화섬유가 혼합된 합성수지를 상기 제2 차폐층(151)의 외측에 도포하여 형성할 수도 있고, 상기 제2 차폐층(151)과 같이, 사출성형으로 형성하여 상기 제2 차폐층(151)과 접착시킬 수도 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제2 차폐층(151) 및 상기 제2 보호층(153)이 형성되면, 상기 하부 쉘(150)의 측면 상단부에 상기 경사부(155a) 및 상기 나선부(155b)를 형성한다. 이렇게 형성된 상기 하부 쉘(150)은 상기 라이너(110)의 하부 외측에 억지지 끼워 맞춤으로 끼워져 결합된다.
상기 라이너(110)의 하부 외측에 상기 하부 쉘(150)을 결합시킨 후에는, 상기 측부 쉘(1300을 형성하는 단계(S115 단계)가 이루어진다. 보다 구체적으로는, 상기 라이너(110)의 외측면에 감싸는 상기 제1 차폐층(131)을 먼저 형성하고, 상기 제1 차폐층(131)을 감싸는 상기 제1 보호층(133)을 형성한다.
상기 제1 차폐층(131)은 상기 제2 차폐층(151)과 마찬가지로 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성된다. 다만, 상기 복합소재의 형태가 상기 제2 차폐층(151)을 형성할 때와 달리 섬유의 형태로 공급된다. 보다 구체적로 상기 제1 차폐층(131)은 방사능 차폐물질이 혼합된 합성수지를 강화섬유에 함침시킨 후, 상기 강화섬유를 상기 라이너(110)의 측면에 설정 두께만큼 와인딩하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 강화섬유는 상기 라이너(110)의 측면에만 와인딩되는 것이 아니라, 상기 하부 쉘(150)의 상기 경사부(155a) 및 상기 나선부(155b)에도 와인딩될 수 있다. 그리고 상기 강화섬유가 와인??되어 형성되는 상기 제2 차페층(131)의 설정 두께는 상기 하부 쉘(150)의 상기 제2 차폐층(151)의 두께와 동일하게 형성된다.
상기 제1 보호층(133)은 합성수지에 함침된 강화섬유를 상기 제1 차폐층(131)의 외측에 설정 두께만큼 와인딩하여 형성할 수 있다. 상기 합성수지에 함침된 강화섬유가 와인딩되는 설정 두께는 상기 하부 쉘(130)의 상기 제2 보호층(153)의 두께와 동일하게 형성된다. 이와 같이, 상기 제1 차폐층(131) 및 상기 제1 보호층(133)이 순차적으로 형성됨으로써, 상기 측부 쉘(130)의 형성이 완료된다.
한편, 상기 측부 쉘(130)까지 형성된 다음에는 상기 상부커버(170)를 형성하는 단계가 이루어진다. 상기 상부커버(170)는 먼저, 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재를 이용하여 원형 플레이트 구조의 상기 제3 차폐층(171)을 형성한다. 상기 제3 차폐층(130)이 형성된 다음에는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 이용하여 상기 라이너(110)를 형성하는 방법과 동일한 방법으로 원형 플레이트 구조의 별도의 상기 라이너층(173)을 형성한다. 마지막으로 강화섬유가 혼합된 합성수지를 이용하여 원형 플레이트 구조의 상기 제3 보호층(175)을 형성한다. 이렇게 형성된 상기 제3 차폐층(171), 상기 라이너층(173) 및 상기 제3 보호층(175)은 접착제에 의하여 접착되거나 가압에 의하여 일체화되면서 상기 상부커버(170)로 형성될 수 있다.
마지막으로 상기 상부커버(170)에는 상기 상부커버(170)가 상기 라이너(110)와 결합될 수 있도록 상기 체결부재(30)가 관통할 수 있는 관통홀(미표기)을 상기 상부커버(170)의 둘레 방향을 따라 복수 개 형성한다.
전술한 바와 같은 제조과정으로 제조된 상기 방사성 폐기물 저장용기(100)는 상기 방사성 폐기물을 상기 라이너(110)에 형성된 상기 내부공간(111)에 저장한 후, 상기 상부커버(170)로 상기 내부공간(111)을 차폐하되 상기 체결부재(30)를 상기 상부커버(170)와 상기 라이너(110)에 동시에 체결하여 고정시켜 기밀을 유지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 방사성 폐기물 저장용기
110: 라이너 111: 내부공간
130: 측부 쉘 131: 제2 차폐층
133: 제2 보호층 150: 하부 쉘
151; 제1 차폐층 153: 제1 보호층
170: 상부커버 171; 제3 차폐층
173: 라이너층 175: 제3 보호층

Claims (17)

  1. 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면으로부터 수직방향으로 상기 하면의 둘레방향을 따라 연장되는 측면을 구비하는 라이너;
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 상기 라이너의 하부 외측을 감싸도록 상기 라이너의 하면과, 상기 라이너의 하면으로부터 설정 높이까지의 상기 라이너의 측면을 둘러싸도록 하면과, 상기 하면의 단부로부터 수직 방향으로 설정 높이까지 연장되는 측면을 포함하는 하부 쉘(shell); 및
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 상기 라이너의 측면과, 상기 하부 쉘의 일부를 둘러싸는 측부 쉘(shell)을 포함하며,
    상기 하부 쉘의 측면과 상기 측부 쉘의 둘레면이 동일면을 이루며,
    상기 측부 쉘은,
    상기 라이너를 둘러싸며, 상기 방사성 폐기물로부터 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제1 차폐층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측부 쉘은 파이프 구조로 형성되며,
    상기 제1 차폐층의 외측에 상기 제1 차폐층을 둘러싸도록 강화섬유가 혼합된 합성수지로 형성되며, 내진동 및 외부충격으로부터 상기 라이너 및 상기 제1 차폐층을 보호하는 제1 보호층을 더 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 쉘은,
    상기 라이너를 둘러싸며, 상기 방사성 폐기물로부터 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제2 차폐층; 및
    상기 제2 차폐층의 외측에 상기 제2 차폐층을 둘러싸도록 강화섬유가 혼합된 합성수지로 형성되며, 내진동 및 외부충격으로부터 상기 라이너 및 상기 제2 차폐층을 보호하는 제2 보호층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 쉘은 상기 측부 쉘과의 접촉 면적이 증가하도록,
    상기 측면 상단부에 상기 측면의 내측면으로부터 외측면을 향할수록 하향 경사지게 형성되는 경사부; 및
    상기 경사부의 단부로부터 하측 방향으로 연장 형성되는 나선부를 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 측부 쉘이 상기 경사부 및 상기 나선부 중 하나 이상을 감싸면서 상기 하부 쉘을 고정하여 상기 라이너로부터 상기 하부 쉘이 이탈되는 것을 방지하는 방사성 폐기물 저장용기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방사성 폐기물 저장용기는,
    상기 라이너의 내부공간을 차폐하도록 상기 라이너의 상부에 배치되며, 체결부재에 의하여 상기 라이너에 고정되는 상부커버를 더 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부커버는 원형 플레이트 구조로 형성되며,
    상기 라이너의 상면에 밀착하며, 상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성된 제3 차폐층;
    상기 제3 차폐층 상에 구비되는 라이너층; 및
    상기 라이너층 상에 외부로부터 상기 제3 차폐층 및 상기 라이너층을 감싸도록 강화섬유가 혼합된 합성수지로 형성되며, 내진동 및 외부충격으부터 상기 라이너층 및 상기 제3 차폐층을 보호하는 제3 보호층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 차폐층은 상기 복합소재가 상기 라이너의 상기 측면에 와인딩(winding)되어 형성되는 방사성 폐기물 저장용기.
  10. 삭제
  11. 청구항 1, 청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 방사능 차폐물질은 황산바륨을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  12. 청구항 1, 청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 강화섬유는 유리섬유 또는 탄소섬유를 포함하는 방사성 폐기물 저장용기.
  13. 방사성 폐기물을 저장하는 내부공간이 형성되도록 적어도 하면과, 상기 하면으로부터 수직방향으로 상기 하면의 둘레방향을 따라 연장되는 측면을 구비하는 라이너를 형성하는 단계;
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 상기 라이너의 하부 외측을 감싸기 위해 상기 라이너의 하면과, 상기 라이너의 하면으로부터 설정 높이까지의 측면을 둘러싸도록 상기 라이너에 하부 쉘을 끼워 결합시키는 단계; 및
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 상기 라이너의 측면 및 상기 하부 쉘의 일부를 둘러싸는 측부 쉘을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 측부 쉘을 형성하는 단계에서는,
    상기 하부 쉘의 측면과 상기 측부 쉘의 둘레면이 동일면을 이루며,
    상기 측부 쉘은,
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재로 형성되는 제1 차폐층을 포함하는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 라이너에 하부 쉘을 끼워 결합시키는 단계가 이루어지기 전, 상기 하부 쉘을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 하부 쉘을 형성하는 단계는,
    상기 방사성 폐기물에서 방출되는 방사능이 외부로 누설되는 것을 방지하도록 합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질을 포함하는 복합소재를 이용하여 하면과, 상기 하면의 단부로부터 수직방향으로 설정높이 연장되는 측면을 구비하는 제2 차폐층을 형성하는 단계;
    강화섬유가 혼합된 합성수지를 이용하여 상기 제2 차폐층을 감싸는 제2 보호층을 형성하는 단계;
    상기 하부 쉘의 측면 상단부에 내측면으로부터 외측면을 향하여 하향 경사지는 경사부를 형성하는 단계; 및
    상기 경사부의 선단으로부터 하측 방향으로 연장되는 나선부를 형성하는 단계를 포함하는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 측부 쉘을 형성하는 단계는,
    상기 복합소재가 상기 라이너의 상기 측면에 와인딩하여 상기 제1 차폐층을 형성하는 단계: 및
    합성수지에 함침된 강화섬유를 상기 제2 차폐층의 외측에 와인딩하여 상기 제1 차폐층을 감싸는 제1 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 차폐층을 형성하는 단계에서는,
    상기 복합소재가 경사부 및 상기 나선부 중 하나 이상을 둘러싸며 와인딩되는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법.
  17. 청구항 13에 있어서
    상기 측부 쉘을 형성하는 단계 이후에는, 상기 라이너의 내부공간을 차폐하는 상부커버를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 상부커버를 형성하는 단계는,
    합성수지, 강화섬유 및 방사능 차폐물질이 혼합된 복합소재를 이용하여 원형 플레이트 구조의 제3 차폐층을 형성하는 단계;
    상기 제3 차폐층 상에 구비되는, 라이너층을 형성하는 단계; 및
    강화섬유가 혼합된 합성수지를 이용하여 상기 라이너층 상에 구비되는 제3 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 방사성 폐기물 저장용기의 제조방법.
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