KR101602661B1 - 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너 및 핵 연료 어셈블리의 운송 방법 - Google Patents

Abstract

방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너(10)는 핵 연료 어셈블리(2)를 수용하기 위한 적어도 하나의 개별 하우징(20)을 한정하는 금속으로 이루어진 내부층(22), 내부층(22)을 둘러싸는 금속으로 이루어진 외부층(30)을 포함하며, 내부층(22) 및 외부층(30) 사이가 충전되는 연장된 관상의 쉘(12), 쉘(12)의 세로 방향 단부에 상기 또는 각각의 하우징(20)을 폐쇄하기 위한 리드(13)로 이루어지는 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리를 수용하기 위한 단일의 케이싱(11)을 포함한다.

Description

핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너 및 핵 연료 어셈블리의 운송 방법{Transport container for nuclear fuel assembly and method of transporting a nuclear fuel assembly}

본 발명은 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너에 관한 것이다.

새로운(또는 방사선이 조사되지 아니한) 핵 연료 어셈블리들은 일반적으로 생산 현장에서 제조되고 나서 원자력 발전소로 운송된다.

운송 시에, 핵 연료 어셈블리들은 안전성과 성능의 요구되는 상태에서 원자로에서의 추후 사용을 보장하기 위해서 정상적인 운송 상태에서는 이들의 완전한 상태를 유지하며 운송 과정에서 사고가 일어나는 경우 고장의 위험을 최소화하며, 특히 핵 분열성 물질의 분산 및 임계 상태로의 접근을 피하기 위하여 보호되어야만 한다.

FR 2 774 800은 핵 연료 어셈블리용의 두 개의 개별 하우징들을 한정하는 내부 패키징 및 두 개의 하프-쉘(half-shell)로 이루어지는 외부 패키징을 포함하며 외부 패키징 내부에 내부 패키징이 현수되어 있는 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너를 설명한다.

상기한 배열의 목적은 새로운 핵 연료 어셈블리들을 두 개의 포개진 패키징 및 두 개의 패키징 사이의 현수 수단에 의한 충격 및 진동으로부터 보호하기 위한 것이다.

그럼에도 불구하고, 이러한 컨테이너는 특히 부피가 크며 무겁다. 이러한 컨테이너는 지면에서 수평으로만 저장될 수 있으며, 지면에서 차지하는 컨테이너의 큰 표면적은 원자력 발전소의 현장에서 중간 저장될 수 있는 컨테이너들의 개수를 제한한다. 컨테이너의 큰 면적은 작업자들이 예를 들면, 컨테이너를 운송 플랫폼에 묶기 위해서, 지면으로부터 높은 위치에서 작업하도록 한다. 최종적으로, 규정에 따른 연료의 전달을 보장하기 위해서는 다수의 여정이 필요하다. 이러한 특징들은 이러한 형태의 컨테이너의 운송 및 개발 비용을 상당히 증가시킨다.

본 발명의 목적은 운송 비용을 상당히 감소시키며 핵 연료 어셈블리의 개발의 상태를 향상시키는 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너를 제안하는 것이다.

이에, 본 발명은 핵 연료 어셈블리를 수용하기 위한 적어도 하나의 개별 하우징을 한정하는 금속으로 이루어진 내부층, 내부층을 둘러싸는 금속으로 이루어진 외부층을 포함하며, 내부층 및 외부층 사이가 충전되는 연장된 관상의 쉘, 쉘의 세로 방향 단부에 상기 또는 각각의 하우징을 폐쇄하기 위한 리드로 이루어지는 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리를 수용하기 위한 단일의 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너를 제안한다.

다른 실시예들에 따르면, 컨테이너는 단독으로 또는 임의의 어떠한 가능한 기술적 조합들로 얻어지는 하나 또는 그 이상의 하기의 특징들을 포함한다:

- 컨테이너는 상기 또는 각각의 개별 하우징을 한정하며 하우징의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 평탄하게 형성되는 측 방향 면들을 포함한다;

- 상기 또는 각각의 개별 하우징의 측 방향 면들과 하우징 내부에 수용되는 어셈블리 사이의 가로 방향 유격은 하우징 내에서의 상대적 이동에 의해 야기되는 어셈블리의 손상이 방지되도록 선택된다;

- 상기 또는 각각의 개별 하우징의 측 방향 면들과 하우징 내부에 수용되는 어셈블리 사이의 가로 방향 유격은 0.1 내지 5mm, 바람직하게는 0.3 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1mm이다;

- 가로 방향 유격은 하우징의 내측면에 고정되는 플레이트들을 추가함으로써 조절된다;

- 상기 또는 각각의 개별 하우징은 V자의 형상으로 배열된 두 쌍의 측 방향 면들에 의해서 정의되는 사각의 단면을 가지며, 쉘은 상기 또는 각각의 개별 하우징에 대하여 V자 형상으로 배열되는 측 방향 면들의 쌍들 중 한 쌍을 갖는 지지부, V자 형상으로 배열되는 측 방향 면들의 쌍들 중 다른 한 쌍을 갖는 도어, 및 도어 및 지지부의 위치가 V자 형상으로 배열된 면들의 쌍들의 교차 라인들을 통과하는 가로 방향으로 조절되도록 하는 도어를 지지부에 고정하기 위한 수단을 포함한다;

- 쉘은 중성자구 고립을 위한 중간층 및 충격으로부터 보호를 위한 중간층을 포함한다;

- 열적 보호를 위한 층이 충격으로부터 보호를 위한 층에 추가된다;

- 보호층은 중성자구 고립층을 둘러싼다;

- 쉘은 중성자구 고립층 및 보호층을 분리하는 금속으로 이루어진 중간 분리층을 포함한다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리가 상기에 정의된 바와 같은 컨테이너 내부에 배치되고, 컨테이너는 컨테이너가 낙하하는 경우 컨테이너의 케이싱이 자체적으로 어셈블리를 보호하도록 운송 차량에 배치되며, 컨테이너는 제 1 장소에서 제 2 장소로 운송되는 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리를 운송하는 방법에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, 쉘과 퇴적면 사이에 현수 부재가 구비된다.

도 1은 핵 연료 어셈블리의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 핵 연료 어셈블리 2개를 운송하기 위해 구비되는 본 발명에 따른 컨테이너의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 2의 III-III 면 및 IV-IV 면을 따라 자른 단면도들이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 컨테이너를 로딩하는 두 가지 방법을 도시한다.
도 7 및 도 8은 도 5 및 도 6과 유사한 본 발명의 변형예에 따른 컨테이너의 로딩을 도시한다.
도 9는 도 2에 따른 컨테이너의 중간 저장을 위한 장치의 개략도이다.
도 10은 도 2에 따른 컨테이너를 운송하기 위한 차량의 개략적인 측면도이다.

본 발명 및 이의 이점들은 실시예들에 의해서 그리고 첨부 도면을 참조로 주어지는 하기의 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있다.

도 1의 핵 연료 어셈블리(2)는 가압 경수형 원자로(pressurised light water nuclear reactor; PWR)에서 이용되는 형태의 핵 연료 어셈블리이다.

어셈블리(2)는 세로 방향(L)으로 연장된다. 어셈블리(2)는 한 다발의 핵 연료봉(4), 및 연료봉(4)을 지지하기 위한 프레임워크(5)를 포함한다. 어셈블리(2)는 설명되는 실시예에서는 사각의 단면을 갖는다.

연료봉(4)은 핵 연료 소결체들로 채워지며 각 단부들이 플러그에 의해 폐쇄된 튜브의 형태로 이루어진다.

종래와 같이, 프레임워크(5)는 어셈블리의 세로 방향 단부들에 배치된 두 개의 엔드 피스(6; end-pieces), 엔드 피스(6) 사이에 세로 방향으로 연장된 안내관(도시되지 아니함), 및 연료봉(4)을 유지하기 위한 그리드(8)를 포함한다. 안내관들은 엔드 피스(6)에 그 단부들이 고정된다. 그리드(8)는 안내관들에 고정되며 엔드 피스(6) 사이에 분포된다. 연료봉(4)은 연료봉(4)을 세로 방향 및 가로 방향으로 유지하는 그리드(8)를 통하여 연장된다.

핵 연료 어셈블리들은 일반적으로 생산 현장에서 제조되고 나서 이들이 원자로의 코어에 도입되기 전에 중간 저장되는 원자력 발전소로 운송된다.

도 2는 어셈블리(2)를 제조 현장으로부터 원자력 발전소로 운송시키는 본 발명에 따른 컨테이너(10)를 도시한다.

컨테이너(10)는 핵 연료 어셈블리들을 수용하기 위한 단일의 케이싱(11)을 포함하며, 케이싱(11)은 쉘(12)과 두 개의 리드(13)로 이루어진다.

쉘(12)은 튜브 형상으로 이루어지며 세로 방향(E)으로 연장된다. 쉘(12)은 내부의 공동을 한정하는 내측면(14)과 외측면(16)을 갖는다.

쉘(12)은 쉘(12)의 내부 공동을 두 개의 별개의 개별 하우징(20)으로 구분하는 세로 방향 칸막이(18)를 포함한다. 하우징(20)은 칸막이(18)의 각 측부 상에 서로 평행하도록 쉘(12)의 세로 방향(E)으로 연장된다.

각각의 하우징(20)은 도 1에 도시된 바와 같은 핵 연료 어셈블리(2)를 수용하며, 이에 상응하는 단면, 여기에서는 정사각의 단면을 갖는다.

각각의 하우징(20)은, 필요에 따라서는, 조립되어 연료 어셈블리들을 형성하거나 이전에 전달된 연료 어셈블리들을 수리하기 위해 이용되는 연료봉들을 담고 있는 연료봉 케이스를 수용할 수도 있다.

리드(13)는 하우징(20)을 폐쇄하도록 쉘(12)의 세로 방향 단부들에 구비된다.

종래와 같이, 각각의 리드(13)는 발사 재목(balsa wood)과 같은 에너지 소산 재질, 발포체, 또는 벌집 구조를 둘러싸는 금속 판재들을 포함한다. 리드(13)는 축 방향으로 낙하하는 컨테이너(10)의 경우에 에너지를 소산하기 위한 장치를 형성한다.

변형에 의하면, 리드(13)는 이하에 설명되는 바와 같은 쉘(12)의 내부 구조와 유사한 내부 구조를 갖는다.

쉘(12)의 내부 구조가 쉘(12)의 단면도들인 도 3 및 도 4에 도시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 쉘(12)은 층을 이루어 형성되며, 겹쳐진 몇 개의 층들을 포함한다.

더 상세히 설명하면, 쉘(12)은, 쉘(12)의 내부로부터 외부에 이르기까지, 금속으로 이루어진 내부층(22), 중성자구 고립층(24), 금속으로 이루어진 중간층(26), 보호층(28), 및 금속으로 이루어진 외부층(30)을 포함한다.

중간의 층들(24, 26, 28)은 내부층(22)과 외부층(30) 사이에서 실질적으로 틈이 없이 쉘(12)을 충전한다.

내부층(22)은 하우징들(20)을 정의한다. 외부층(30)은 쉘(12)의 외피를 정의한다. 중간층(26)은 고립층(24) 및 보호층(28)을 분리한다.

보호층(28)은 강한 기계적 충격의 에너지를 흡수하며 연료 어셈블리(2)를 외부에 대하여 단열시키기 위한 것이다. 쉘(12)의 기계적 강도에 기여하기 위해서, 보호층(28)은 속이 꽉 찬 것이 바람직하다. 예를 들면, 보호층(28)은 고밀도의 발포체 또는 발사 목재로 이루어진다.

고립층(24)은 하우징(20)에 수용된 핵 연료 어셈블리들에 의해 방출되는 중성자들을 흡수하는 중성구층(neutrophage layer)이다. 쉘(12)의 기계적 강도에 기여하기 위해서, 고립층(24)은 속이 꽉 찬 것이 바람직하다. 예를 들면, 고립층(24)은 붕소와 같은 중성자를 흡수하는 화학 화합물 또는 원소로 충전되며 수소가 풍부한 수지, 또는 하프늄(hafnium)과 같은 중성자를 흡수하는 금속 물질의 시트로 이루어진다.

본 발명의 일 변형예에서는, 층(22, 24, 26)은, 예를 들면, 붕소강(boron steel) 또는 붕소 알루미늄(약간의 중량%의 붕소가 함유된)으로 이루어진 단일의 두꺼운 금속 내부층으로 대체된다.

쉘(12)은 내부층(22)과 외부층(30) 사이에, 여기에서는, 쉘(12)의 두께 내에 배치되는 세로 방향의 빔의 형태인 강화 부재(31)를 선택적으로 포함한다. 예를 들면, 강화 부재(31)는 하나의 발 부분은 내부층(22)에 고정되며 코어가 외부를 향하여 반경 방향으로 연장되는 I자 형상의 단면을 갖는 금속 프로파일이다.

다른 적절한 기계적 강화 수단들이 고려될 수 있다. 그러므로, 변형에 의하거나 선택적으로는, 내부 강화 부재들이 두 개의 금속으로 이루어진 층들 사이에, 예를 들면, 금속으로 이루어진 중간층(26) 및 금속으로 이루어진 외부측(30) 및/또는 금속으로 이루어진 내부층(22) 및 금속으로 이루어진 중간층(26) 사이에 각각 배치되어, 예를 들면, 용접에 의해서 이에 고정적으로 결합되는 편평한 프로파일, 튜브, 각진 부재 또는 주름진 금속 시트의 형태로 구비된다.

변형에 의하거나 선택적으로는, 쉘(12)은, 예를 들면, 쉘(12)의 외부를 향하여 내부층(22)으로부터 돌출되는 리브의 형태인 외부층(30)을 강화하기 위한 부재들을 포함한다. 리브들은 외부층(30)과 일체로 형성되거나 또는 이에 부착된다.

쉘(12)은 세로 방향(E)으로 연장된 몇 개의 쉘부로 이루어진다.

더 상세히 설명하면, 쉘(12)은 T자 형상의 단면을 갖는 지지부(32)를 형성하는 제 1 쉘부, 및 L자 형상의 단면을 갖는 두 개의 도어(34)로 이루어진 제 2 쉘부로 이루어진다.

지지부(32)는 T자의 하향 선을 정의하는 칸막이(18), 및 칸막이(10)의 각 측부 상에서 대칭적으로 연장되며 T자의 가로지르는 선을 정의하는 두 개의 날개부(28)를 포함한다. 칸막이(18)는 날개부(38)의 고립층(24)의 재질로 충전된 내부층(22)의 일부의 리브에 의해서 형성된다. 결과적으로, 하우징들(20)은 하우징들(20) 내부에 위치하는 두 개의 핵 연료 어셈블리(2) 사이의 핵 반응의 개시를 방지하는 중성자로 이루어진 고립층(24)에 의해 분리된다.

각각의 도어(34)는 칸막이(18)의 일단 및 날개(38)의 일단에 고정된다. 각각의 하우징(20)은 90도의 V자를 형성하는 지지부(32)의 두 개의 면(40)과 90도의 V자를 형성하는 도어(34) 중 어느 하나의 두 개의 면(42)에 의해 정의된다. 지지부(32)의 면들(40) 중 하나는 칸막이(18)의 면이며, 다른 하나는 날개부(38)의 면이다.

면들(40, 42)은 하우징(20)의 전체 길이에 대하여 평탄하게 형성된다. 이들은 하우징(20) 내에 수용되는 도 1의 어셈블리(2)의 엔드 피스(6) 및 그리드(8)의 단면과 실질적으로 일치하는 단면을 정의한다.

면들(40, 42)과 그리드(8) 사이의 전체 횡 방향 유격(lateral clearance)은 그의 진폭이 하우징(20) 내부에 수용된 어셈블리(2)를 손상시키는 하우징(20) 내부에 어셈블리(2)의 상대적 변위를 피하며 이와 동시에 어셈블리(2)의 하우징(20) 내부로의 세로 방향으로의 삽입을 허용하기 위해서는 0.1 내지 5mm, 바람직하게는 0.3 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1mm 이다.

컨테이너(10)는 하우징(20) 내부에서 어셈블리(2)를 가로 방향으로 클램핑하기 위한 수단을 구비하지 아니한다. 어셈블리(2) 및 하우징(20) 사이에 존재하는 작은 유격은 어셈블리(2)와 하우징(20) 사이의 상대적 이동의 진폭이 제한되도록 하며 어셈블리(2)의 완전한 상태가 유지되도록 한다.

또한, 지지부(32)와 도어(34)의 협업에 의해서 어셈블리(2)의 하우징(20) 내부로의 가벼운 클램핑을 위한 수단이 구비될 수 있다.

그러기 위해서, 도 3과는 다른 면에서의 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이, 쉘(12)은 도어(34)의 면(42)에 의해 정의된 V자의 꼭지점 및 지지부(32)의 면(40)에 의해 정의되는 V자의 꼭지점을 통과하는 직선과 실질적으로 평행하는 방향으로 클램핑함으로써 각각의 도어(34)를 지지부(32)에 고정하기 위한 수단을 포함한다. 고정 부재들은, 예를 들면, 도 4에 개략적으로 도시된 스크류(44)를 포함한다. 고무의 일례인 탄성 지지부들이 도어(34)와 지지부(32) 사이의 접촉 영역 내에 구비될 수 있다.

외부층(30)은 외측면(16)으로부터 내측면(22)까지 연장되는 스크류(44)를 통과시키기 위한 웰(46; well)을 포함한다. 웰(46)은 외측면(30)과 내측면(22) 사이에 연장되는 강화 지주를 형성하는 것이 바람직하다.

서로 다른 크기의 연료 어셈블리들의 운송을 허용하기 위해서 적절한 두께의 조절판들을 하우징(20)의 횡 방향 면들(40, 42) 중 하나 이상에 첨부함으로써 하우징(20)의 크기를 조절할 수 있다.

선택적으로는, 상부 리드(13)의 배치 및 컨테이너(10)의 폐쇄 이후 그리고 모든 취급 및 운송 동작 동안 하우징(20) 내에 어셈블리(2)의 세로 방향(L)으로 어셈블리(2)의 어떠한 변위도 피하기 위해서 상부 리드(13)는 어셈블리의 세로 방향 클램핑 장치를 포함한다.

쉘(12)의 단부를 보여주는 도 5에 도시된 바와 같이, 지지부(32)를 지면 상에 놓고, 도어(34)를 해제하며, 어셈블리(2)를 지지부(32) 상에 놓고, 도어(34)를 다시 닫고 지지부(32) 상에 이를 클램핑함으로써 어셈블리(2)의 로딩이 달성된다. 리드(13)는 이러한 로딩을 달성하기 위해서, 각각의 경우에 따라서 인출될 수도 있고 인출되지 아니할 수도 있다. 언로딩도 동일한 방식으로 실행될 수 있다.

컨테이너가 지면 상에서 차지하는 작은 표면적 및 컨테이너의 작은 부피는 이의 개발을 용이하게 한다. 그러나, 컨테이너(10)가 수평 위치에 있는 동안의 로딩 및 언로딩의 이러한 변형예는 대체로 연료봉 케이스들을 위해 이용된다.

사시도인 도 6에 도시된 바와 같이, 어셈블리(2)의 로딩 또는 언로딩은 컨테이너(10)를 지지부(32)가 웰 또는 지지 구조에 기대어 배치되며 상부 리드(13)가 인출되는 수직 위치에 놓고, 어셈블리(2)를 상부 엔드 피스(6)에 의해 적합한 리프팅 그리퍼(lifting gripper)를 사용한 공지의 방식으로 파지하며, 하우징들(20) 중 어느 하나 내부에 어셈블리(2)를 수직으로 배치함으로써 달성될 수 있다.

이는 횡 방향 면들(40, 42)이 전체 길이를 통틀어 실질적으로 평탄하게 형성되어 하우징(20) 내부에서 어셈블리(2)가 돌출된 부위에 걸릴 위험이 없기 때문에 가능하다. 이러한 로딩 및 언로딩 방법은 수평 위치에서의 컨테이너(10)의 저장을 피하기 때문에 주 공간의 절약을 허용하며, 단지 상부 리드(13)만이 제거되며 도어(34)의 제거를 피하기 때문에 주 시간의 절약을 허용한다.

도 7에 도시된 변형예에 있어서는, 도어(34)가 세로 방향 축을 갖는 힌지들에 의해서 지지부(32)의 날개부(38) 상에 관절 형식으로 연결된다.

이러한 컨테이너는 도 6에 도시된 방식으로 상부로부터 또는 도 8에 도시된 방식으로 측부로부터 로딩될 수 있다. 이를 위해서, 컨테이너(10)가 수직 방향으로 놓여지며 상부 리드(13)가 인출된 상태에서, 도어(34)가 개방되어 어셈블리(2)를 삽입 또는 인출한다.

이러한 로딩 방식은 건물의 높이가 제한될 때 더욱 적절하다. 컨테이너(10)가 수직 위치에 있을 때 도어(34)가 개방되도록 하기 위해서, 로딩 또는 언로딩 동작 동안 컨테이너(10)의 하부 리드(13)가 도어(34)에 연결되지 않도록 규정된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 수평 위치에서의 저장과 비교하여 특히 큰 공간 절약을 야기하며 시간 제한이 없는, 원자력 발전소 내부에 복수 개의 컨테이너들(10)을 서로 가까이에서 직립 위치에서 중간 저장시킬 수 있는 선반 타입의 중간 저장 장치를 구비할 수 있다. 왜냐하면, 수평 위치에서만의 저장을 허용하는 종래 컨테이너의 사용으로는 수평으로 저장되도록 설계되지 아니한 어셈블리에 손상을 피하기 위해서 저장 기간이 제한되기 때문이다.

컨테이너들은 운송 과정 동안 특히, 사고가 일어나는 경우 충격으로부터 핵 연료 어셈블리들이 보호되도록 보장하여야 한다.

연료 어셈블리 운송 컨테이너들은 국제 원자력 기구(the International Atomic Energy Agency; IAEA)의 방사성 물질 운송 규정(Regulations for the transport of radioactive material), 국제 위험물 도로 운송에 관한 유럽 협정(the European Agreement concerning the international carriage of Dangerous goods by Road; ADR), 국제 위험물 철도 운송에 관한 규정(the Regulations concerning the international carriage of dangerous goods by rail), 및 국제 해상 위험물 규칙(the International Maritime Dangerous Goods (IMDG) Code)와 같은 국제 규격에 의해 정의되는 매우 엄격한 자격 시험들을 통과하여야만 한다.

특히, 컨테이너는 일반적으로 제 1 낙하에서는 컨테이너의 세로 방향이 수직 위치에 놓여지며, 제 2 낙하에서는 컨테이너의 세로 방향이 수평 위치에 대하여 최대 손상을 야기하기 위한 미리 결정된 값으로 경사지게 놓여지며 경사값은 휘핑 효과(whipping effect)을 획득하도록 예를 들면 대략 15도인 9m의 높이로부터 규정 낙하 시험, 및 1.5m의 높이로부터의 펀치 상으로의 규정 낙하 시험을 겪게 되며, 이러한 시험이 진행되는 동안, 내부층(22)은 개방되어서는 안 된다.

쉘(12) 및 리드(13)에 의해 형성되는 케이싱(11) 자체는 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리들에 적합하다. 다시 말하면, 케이싱(11) 자체는 운송 과정, 특히, 규정 낙하 시험의 과정 동안 수용하는 핵 연료 어셈블리를 보호할 수 있다.

왜냐하면, 쉘(12)의 다층 구조는 쉘(12)에 중요한 기계적 충격 강도를 제공하기 때문이다. 쉘(12)의 기계적 강도는 여러 가지 중에서 다음의 치수들에 의해 결정된다:

- 금속으로 이루어진 층들(22, 26, 30)을 형성하는 금속 시트의 두께;

- 고립층(24)의 재질 및 두께;

- 보호층(28)의 재질 및 두께;

- 강화 부재(31)의 재질, 형상, 치수, 개수 및 위치.

다양한 층들의 두께 및 이들의 특징은 수송될 연료 어셈블리의 특징에 기인하여 당업자에 의해서 쉽게 결정될 수 있다.

고립층(24)의 특징 및 두께는 예를 들면, 연료봉(4)에 포함된 핵 분열성 물질의 우랴늄 235 농축에 의존한다. 임계에 대한 연구에 의해서 가장 적합한 물질 및 필요 두께가 쉽게 결정될 수 있다: 백분의 몇 내지 십분의 몇 mm 두께의 하프늄 시트, 또는 몇 퍼센트의 붕소를 함유하며 몇 밀리미터(예를 들면, 1.5 내지 4mm)의 두께를 갖으며 몇 퍼센트의 붕소로 충전된 레진의 몇 센티미터(50 내지 75mm)와 상응하는 폴리에틸렌과 같은 몇 센티미터의 감속 물질과 결합한 붕소 알루미늄 또는 붕소 강으로 이루어진 시트.

금속으로 이루어진 층들(22, 26, 30)을 형성하는 금속 시트의 두께, 및 강화 부재(31)의 재질, 형상, 치수, 개수 및 위치는 예를 들면, 컨테이너 및 운송된 어셈블리의 어떠한 변형도 방지하며 규정 시험들을 성공적으로 통과하기에 필요한 기계적 강도를 보장하기 위한 재질에 관한 강도 계산에 의해서 결정될 수 있다.

일례로, 금속으로 이루어진 층들(22, 26, 30)을 형성하는 금속 시트 및 절곡된 금속 시트의 형태로 구비되는 강화 부재(31)의 두께는 1 내지 6mm인 것이 바람직하다. I-자 형상의 빔 형태의 강화 부재(31)는 예를 들면, 유럽 배기 가스 규정 (Euronorm) 19-57에 따라 80-140의 범위가 될 수 있다.

외부에 배치된 보호층(28)은 충격이 발생한 경우 충격으로부터 고립층(24)을 보호하며 고립층(24)이 과도하게 충격의 영향을 받거나 변형되는 것을 방지한다. 보호층(28)의 두께는 30 내지 150mm인 것이 바람직하다.

고립층(24)은 핵 분열성 물질에 의해 방출되는 중성자들을 흡수하며 이들이 컨테이너(10) 외부로 확산되는 것을 방지한다.

모든 층들은 이러한 층들 사이에 틈 없이, 하우징(20) 내에 수용되는 어셈블리(2)에 가능한 한 가까이에 함께 무리지어 배치된다. 이는 물질의 부피를 줄임으로써 컨테이너(10)의 부피 및 질량의 제한을 가능하게 하며, 기계적 충격에 대한 쉘(12)의 저항을 증가시키며, 컨테이너(10)가 낙하하는 경우 발산되는 에너지의 제한을 가능하게 한다.

또한, 컨테이너들은 정상적인 운송 상태(손상되지 아니한 컨테이너) 및 사고의 발생 이후 운송 상태(상기한 규정 시험들에 따른 낙하 이후에 손상된 컨테이너)에서 화재가 일어난 경우 핵 연료 어셈블리들을 보호할 수 있다.

특히, 컨테이너들은 탄화수소에 의한 화재에 의해 야기되는 850℃의 온도를 30분 동안 견디는 과정의 규정 내화 시험을 겪게 된다.

쉘(12) 및 리드(13)는 화재가 일어난 경우 그들 자신이 핵 연료 어셈블리들을 보호할 수 있다.

쉘(12)의 층상 구조는 어셈블리 및 그의 구성 요소들을 손상시킬 수 있는 온도의 증가를 피하기 위해서 효과적인 열적 보호를 보장한다.

또한, 보호층(28)은 쉘(12)의 외부로부터 내부로의 열의 전파에 대항하는 장벽(barrier)을 형성하도록 설정된다.

일 변형예에 있어서는, 금속으로 이루어진 층들(26, 30) 사이에 특정한 단열층이 개재된다.

그러므로, 쉘(12) 및 리드(13)는 컨테이너들이 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리들의 도로, 철도, 해상 또는 항공 운송의 자격을 얻기 전에 겪게 되는 다양한 규정 시험에서 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리들을 보호할 수 있다. 과도한 패키징을 구비할 필요는 없다.

컨테이너(10)는 특히 컴펙트하며 가볍다. 결과적으로, 컨테이너(10)의 작동은 운송에서와 같이 용이하다. 좀 더 많은 수의 컨테이너들(10)이 화차(lorry), 철도 열차(railway wagon), 또는 해상 또는 항공 컨테이너와 같은 동일한 운송 수단 상에 놓여질 수 있다. 그러므로, 운송 및 개발 비용이 절감된다.

또한, 연로 어셈블리에 가능한 한 가까이 존재하는 중성자 흡수체의 양은 개수의 제한 없이 함께 로딩, 운송 또는 저장되는 몇몇의 컨테이너들(10) 사이의 핵 반응 개시의 위험을 방지한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 컨테이너(10)는 그의 작동, 구속 및 운송을 위한 고정 부재들을 포함한다.

컨테이너(10)는 컨테이너(10)의 외측면(16)의 제 1 면(16A)을 경유하여 강화 부재(31)에 가로 방향으로 고정되는 두 개의 관형의 발 부분(52)을 포함한다. 발 부분(52)은 관련된 운송 플랫폼(화차, 철도 열차, 해상 또는 항공 컨테이너), 또는 컨테이너(10) 또는 컨테이너(10) 아래에 배치되는 중간 구조 상에 설치된 고정 부재들의 맞물림 및 잠금을 허용하도록 형성된다.

컨테이너(10)는 제 1 면(16A)과 반대하는 외측면(16)의 제 2 면(16B)을 경유하여 강화 부재(31)에 고정되는 고정 부재(54)를 포함한다. 이러한 고정 부재(54)는 컨테이너(10) 또는 중간 구조 상에 적층되는 또 다른 컨테이너의 발 부분에 고정된다.

컨테이너(10)는 컨테이너를 들어올려 화차 또는 철도 열차 상에 놓기 위해서 리프팅 트럭의 포크(fork)를 수용하기 위한 튜브(56)를 제 2 면(16B) 상에 포함한다. 이러한 튜브(56)는 취급 장치 고정 부재를 수용하며 또한 적절한 리프팅 수단(개교(rolling bridge), 크레인)에 의한 컨테이너의 취급 및 운송 플랫폼의 수직 로딩/언로딩을 허용하도록 배치된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 일 운송 방법에 따르면, 적어도 하나의 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리(2)가 컨테이너 내부에 배치되고, 컨테이너(10)가 차량(58), 특히 도로 운송 차량에 배치되며, 컨테이너(10)는 필요에 따라 수송 수단(도로, 철도, 해상 및/또는 항공 운송 수단)을 이용하여 제 1 장소(예를 들면, 제조 현장)로부터 제 2 장소(예를 들면, 원자력 발전소)로 운송된다.

컨테이너(10)는 컨테이너가 낙하하는 경우 쉘(12)이 어셈블리들(2)을 보호하도록 차량(58) 상에 배치된다. 그러므로, 추가적인 폐쇄 패키징 및 과도한 패키징도 쉘(12) 주위에 구비되지 아니한다.

쉘(12)의 다층 구조에 의해 부여되어 보호층(28)에 의해 더 강화된 컨테이너(10)의 충격 강도 및 고립층(24)에 의해 부여된 중성자 고립은 과도한 패키징 없이 컨테이너(10)가 운송될 수 있도록 한다.

더욱이, 어셈블리들은 유지 그리드(8) 내에 연료봉(4)의 지지를 손상시키거나 또는 연료 소결체 칼럼의 축 방향 변위를 야기하며 원자로 내에서의 어셈블리의 추후 사용을 방지하거나 손상시킬 수 있는 진동으로부터 보호되어야 한다.

핵 연료 어셈블리의 완전한 상태는 현수 부재 없이 외부층(30)에 견고하게 연결되는 내부층(22)을 포함하며 각각의 어셈블리(2)가 어셈블리(2)와 하우징(20)을 한정하는 면들(40, 42) 사이의 작은 유격에 의해서 해당 하우징(20) 내에 완전하게 수용되는 본 발명에 따른 컨테이너(10)에 의해서 효율적으로 유지될 수 있다.

운송에 의해 야기되는 진동을 여과하기 위해서 차량(58)의 운송 플랫폼(62)과 컨테이너(10) 사이에 현수 부재(60)가 구비될 수 있다. 현수 부재(60)는 예를 들면, 단순한 엘라스토머릭 블럭(elastomeric block)이다.

또한, 컨테이너(10)와 컨테이너들이 운송 플랫폼(62)에 적층될 때 컨테이너(10) 아래에 배치되는 또 다른 컨테이너 또는 중간 구조물일 수 있는 퇴적면 사이에 현수 부재가 구비될 수 있다.

Claims (14)

1. 방사선이 조사되지 아니한 핵 연료 어셈블리용 운송 컨테이너(10)로서, 상기 컨테이너(10)는 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리를 추가적인 패키징 없이 수용하여 운송하기 위한 단일의 케이싱(11)을 포함하고, 상기 케이싱(11)은 연장된 관상의 쉘(12)을 포함하고, 상기 쉘(12)은 핵 연료 어셈블리(2)를 수용하기 위한 적어도 하나의 개별 하우징(20)을 정의하는 금속으로 이루어진 내부층(22) 및 상기 내부층(22)을 둘러싸는 금속으로 이루어진 외부층(30)을 포함하고, 상기 내부층(22)은 상기 외부층(30)에 고정되고, 상기 쉘(12)에서 상기 내부층(22)과 상기 외부층(30)의 사이는 틈 없이 충전되고, 상기 케이싱(11)은 상기 쉘(12)의 세로 방향 단부에서 상기 하우징(20)을 폐쇄하기 위한 리드(13)를 더 포함하고, 상기 쉘(12)은 각각의 하우징(20)을 한정하는 측 방향 면들(40, 42)을 포함하고, 상기 측 방향 면들(40, 42)은 상기 하우징(20)의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 평탄하고, 각각의 핵 연료 어셈블리는 상기 핵 연료 어셈블리와 상기 하우징(20)의 측 방향 면들(40, 42) 사이의 유격에 의해서만 상기 하우징 내에 수용되고, 각각의 개별 하우징(20)의 측 방향 면들(40, 42)과 상기 하우징(20) 내부에 수용되는 핵 연료 어셈블리(2) 사이의 가로 방향 유격은 상기 하우징(20)의 측 방향 면들(40, 42)에 고정되는 플레이트들을 추가함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(20)의 측 방향 면들과 상기 하우징(20) 내부에 수용되는 어셈블리(2) 사이의 가로 방향 유격은 0.1 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(20)의 측 방향 면들과 상기 하우징(20) 내부에 수용되는 어셈블리(2) 사이의 가로 방향 유격은 0.3 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(20)의 측 방향 면들과 상기 하우징(20) 내부에 수용되는 어셈블리(2) 사이의 가로 방향 유격은 0.5 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 두 쌍의 측 방향 면들에 의해 정의되는 사각의 단면을 가지고, 상기 두 쌍의 각 쌍을 구성하는 두 개의 측 방향 면들은 V자의 형상으로 배열되고, 상기 쉘(12)은 상기 두 쌍의 측 방향 면들 중의 한 쌍을 갖는 지지부(32), 상기 두 쌍의 측 방향 면들 중의 다른 한 쌍을 갖는 도어(34), 각 쌍의 측 방향 면들이 V자 형상으로 배열된 상기 두 쌍의 측 방향 면들이 서로 교차하는 라인들을 통과하는 가로 방향으로 상기 도어(34)와 상기 지지부(32)의 위치가 조절되도록 상기 도어(34)를 상기 지지부(32)에 고정하기 위한 수단(44, 46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
9. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘(12)은 상기 내부층(22)과 상기 외부층(30)의 사이에 중성자구 고립을 위한 중간층(24) 및 충격으로부터 보호를 위한 중간층(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
10. 제 9 항에 있어서, 상기 충격으로부터 보호를 위한 층(28)에 열적 보호를 위한 층이 추가되는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
11. 제 9 항에 있어서, 상기 보호층(28)은 상기 중성자구 고립층(24)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
12. 제 9 항에 있어서, 상기 쉘(12)은 상기 중성자구 고립층(24) 및 상기 보호층(28)을 분리하는 금속으로 이루어진 중간 분리층(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너(10).
13. 방사선이 조사되지 아니한 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리(2)가 제 1 항에 따른 컨테이너(10)의 내부에 배치되고, 상기 컨테이너(10)는 상기 컨테이너(10)가 낙하하는 경우 상기 컨테이너(10)의 케이싱(11)이 자체적으로 상기 핵 연료 어셈블리를 보호하도록 운송 차량에 배치되며, 상기 컨테이너(10)는 제 1 장소에서 제 2 장소로 운송되는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 핵 연료 어셈블리의 운송 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 쉘(12)과 퇴적면 사이에 현수 부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 운송 방법.

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