KR101736166B1 - 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 방사성 폐기물 이송 중에도 방사성 폐기물의 차폐가 유지되는 방사성 폐기물 이송시스템에 관한 것으로, 방사성폐기물이 내장되는 밀폐용기를 상기 수직 이송 챔버(5a,5b) 또는 지하 저장 챔버를 따라 수직이송 시키는 윈치와. 상기 윈치를 수평 이동시키는 수평 이동 크레인과, 상기 밀폐용기 출입용 도어가 상면과 저면에 설치되는 함체로 이루어지는 이송용기와, 이송용기를 탑재하여 수평이동시키는 이송대차와, 상기 수직 이송 챔버의 하단 또는 지하 저장 챔버의 상단에 설치되고, 밀폐용기가 통과되는 중공과, 중공 개폐용 도어가 설치되는 차폐 접촉부를 포함하되, 상기 이송용기의 내부와 차폐 접촉부의 중공은 서로 외부에 기밀 되게 접촉되면서 연통 가능한 것을 특징으로 함으로써 핫 셀 내부에서 방사능 물질의 이동 및 보관의 과정이 차폐된 상태로 이루어질 수 있으면서도 차폐부재가 함께 보관실에 저장될 필요가 없어 차폐부재의 비용 및 차폐부재로 인한 저장공간 내에서 차폐부재가 점유하는 공간을 절약할 수 있는 한편, 간단한 절차로 방사능 물질의 이송 및 저장 과정이 수행될 수 있어 안전과 비용절감 및 작업의 효율이 함께 향상될 수 있는 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템을 제공하고자 한다.

Description

핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템{Delivery system of the radioactive waste within hot cell}

본 발명은 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템에 관한 것으로, 특히 방사성 폐기물 이송 중에도 방사성 폐기물의 차폐가 유지되는 방사성 폐기물 이송시스템에 관한 것이다.

핫 셀(Hot Cell)은 방사선을 완벽하게 차폐할 수 있게 약 1.5m 이상 두께의 두꺼운 벽체로 외부와 차폐된 구조물로서, 방사화 되었거나 방사능으로 오염된 물질의 원격 검사, 수리, 교체, 시험 및 보관이 내부에서 이루어지는 설비를 말한다. 또한 중준위 및 고준위 방사성폐기물이 핫 셀에 저장되기도 한다.

이처럼 핫 셀 내부에는 방사능 발생 물질이 취급 또는 저장되므로 핫 셀 내부에서도 방사능의 관리가 필요하며 특히 방사성 물질을 취급하는 작업자들에 대한 피폭으로부터의 안전 확보가 중요하다.

따라서 핫 셀 내부에서 방사능 물질을 이송시킬 경우 핫 셀 내부에서도 방사능 물질의 차폐가 이루어지는 것이 필요하나, 방사능 물질을 차폐시킨 상태에서 이송부터 저장까지 이루어지기는 용이하지 않으며, 특히 차폐부재가 차지하는 부피와 차폐부재의 비용으로 인하여 모든 방사능물질을 차폐부재 내에 저장하여 이송 및 저장하기는 곤란한 실정이다.

따라서 이송 중에만 차폐시키고 저장시에는 차폐부재로부터 이탈시켜야 하는데 차폐부재로부터 이탈시킨 후 저장할 때까지의 시간 동안 피폭이 발생될 수 있어서 작업자의 접근성이 한계가 있고, 그렇다고 하여 이송과 저장을 모두 원격으로 조정하기에는 번거로울 뿐만 아니라 막대한 비용과 노력이 소요되는 설비가 필요하다.

그러므로 다대한 비용과 노력 없이도 이송 중의 방사능 물질을 차폐시킬 수 있고, 또한 이송부터 최종 저장까지 방사능 물질의 차폐가 가능하면서도 최종 저장시에 차폐부재 내에 방사능 물질을 내장시킬 필요가 없게 되는 핫 셀 내부의 방사능 물질 이송 시스템이 요청된다.

관련된 종래기술로서, 도 1에 도시되고 일본등록특허공보 제JP4328024B2호(등록일자: 2009. 06. 19)에 개시된 '핫 셀과 측정 장치간에 방사성 샘플을 이송하는 샘플 교환 장치'를 살펴보면, 관형 수납 용기(22)를 통해 장입 및 장출포트 A와 측정창부 D 사이에 축 방향으로 연장되는 이송 채널(28)이 형성되고, 방사성 샘플을 내부에 받는 구분실(100)이 적어도 하나 있는 수취부(24)가 이송 채널(28) 내로 방사성 샘플이 이동 가능하게 배치되며, 나사산 부착 스핀들(44)이 이송 채널(28)아래의 스핀들 채널 내에 회전 가능하도록 수용되고, 밀폐된 후 단부를 통과하는 연결기(46)에 스텝 전동기(34)가 나사산 부착 스핀들(44)로 연결되며, 길이 방향으로 안내하는 지지 캐리지는 매거진(24)을 지지하여 나사산 스핀들(44)에 걸어맞춰져서 스핀들(44)이 회전하면 직진 이동되게 구성됨으로써, 핫 셀 내의 가혹한 조건 하에서도 고도의 조작 신뢰성이 부여되고, 크기가 매우 콤팩트하며, 위치 결정의 재현성이 좋고, 작업자가 직접 수동 조작할 필요가 없는 핫 셀 내부의 방사성 샘플 이송 장치에 관한 것이다.

다만 상기 종래기술에서는 수동조작을 피하기 위하여 원격으로 방사성 물질이 이동될 수 있는 거대한 시설의 설치가 요구되므로 막대한 비용과 시간이 소요되며, 유지 보수 및 운용을 위한 별도의 인력이 필요한 문제가 있다.

따라서 핫 셀 내부에서 방사능 물질의 이동 및 보관의 과정이 차폐된 상태로 이루어질 수 있으면서도 차폐부재가 함께 보관실에 저장될 필요가 없어 차폐부재의 비용 및 차폐부재로 인한 저장공간 내에서 차폐부재가 점유하는 공간을 절약할 수 있는 한편, 간단한 절차로 방사능 물질의 이송 및 저장 과정이 수행될 수 있는 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템이 요청된다.

일본등록특허공보 제JP4328024B2호(등록일자: 2009. 06. 19)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 핫 셀 내부에서 방사능 물질의 이동 및 보관의 과정이 차폐된 상태로 이루어질 수 있으면서도 차폐부재가 함께 보관실에 저장될 필요가 없어 차폐부재의 비용 및 차폐부재로 인한 저장공간 내에서 차폐부재가 점유하는 공간을 절약할 수 있는 한편, 간단한 절차로 방사능 물질의 이송 및 저장 과정이 수행될 수 있는 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템은 콘크리트로 외부와 차단된 구조물로서 내부는 층간 슬라브로 각 층이 구분되고 각 층에서 방사성폐기물의 처리 또는 보관이 이루어지며, 상기 층간 슬라브를 수직으로 관통하여 각 층을 연결하는 수직 이송 챔버와 바닥층의 기초 하부를 수직으로 관통하는 지하 저장 챔버가 설치되어 이루어지는 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템으로서, 방사성폐기물이 내장되는 밀폐용기를 상기 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버를 따라 수직이송 시키는 윈치와, 상기 윈치를 수평 이동시키는 수평 이동 크레인과, 상기 밀폐용기 출입용 개폐도어가 상면과 저면에 설치되는 함체로 이루어지는 이송용기와, 이송용기를 탑재하여 수평이동시키는 이송대차와, 상기 수직 이송 챔버의 하단 또는 지하 저장 챔버의 상단에 설치되고, 밀폐용기가 통과되는 중공과, 중공 개폐용 도어가 설치되는 챔버 차폐대로 이루어지며, 이때 상기 이송용기의 내부와 챔버 차폐대의 중공은 서로 외부에 기밀 되게 접촉되면서 연통 가능하다.

여기서 상기 윈치는 상기 밀폐용기 상단을 파지하는 인양부와, 인양부를 승강시키는 와이어와, 와이어를 권취 또는 해권시키는 권취부로 이루어질 수 있다.

이 경우 상기 권취부는 바람직하게는 상기 와이어가 감기는 권취드럼과, 권취드럼 구동수단과, 권취드럼에 탈착 가능하게 조립되어 권취드럼의 회전을 억제시키는 제동드럼과, 권취드럼 구동수단 및 제동드럼 구동수단으로 이루어진다.

이때 바람직하게는 상기 제동드럼에는 권취드럼을 향하여 돌출되는 두 개 이상의 고정핀이 형성되고, 권취드럼에는 제동드럼 방향으로 형성되며 고정핀이 삽입되는 고정홈이 형성되어 고정핀과 고정홈의 결합으로 권취드럼의 회전이 억제된다.

그리고 상기 윈치는 권취부와 인양부 사이에, 인양부와 함께 와이어로 승강되며, 저면 중심에는 인양부가 삽입 가능한 중심 홈이 형성되고, 측면과 상면은 차폐부재로 마감되며 저면이 이송용기 상면과 접촉 또는 분리되는 제1접촉부를 더 포함하되,

제1접촉부의 저면은 이송용기의 상면 형상에 대응되게 형성되어 승강 차폐부 저면과 이송용기 상면이 접촉되면서 기밀이 유지되고, 상기 중심 홈과 이송용기 내부는 서로 연통 가능하게 형성된다.

그리고 상기 제1접촉부는 중심 홈 내부에 설치되고 인양부 상부와 연결되어 인양부를 승강시키는 승강기를 더 포함함이 바람직하다.

한편 상기 인양부는 상부의 집게구동박스와, 집게구동박스 양 측에서 수직 하방으로 연장되는 두 지지프레임과, 지지프레임 하단에 각각 힌지 축으로 일단이 결합되며 힌지 축을 중심으로 지지프레임 사이에서 반원 회전 운동을 하는 집게 암과, 집게 암의 중심과 타단 사이를 집게구동박스와 연결시키며 집게구동박스로 권취와 해권이 이루어지는 집게 와이어로 이루어질 수 있다.

이때 바람직하게는 상기 집게 와이어 구동 수단은 스테핑 모터이다.

한편 상기 차폐 접촉부는 각 층의 천정에 설치되며 수직 이송 챔버와 연통되는 제4접촉부와, 각 층의 바닥에 설치되며 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버와 연통되는 제5접촉부로 이루어진다.

여기서 제4접촉부 또는 제5접촉부는 바람직하게는 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버 주위를 둘러싸면서 밀봉시키는 방사능 차폐부재와, 제4접촉부의 저면과 제5접촉부의 상면에 설치되어 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버와 연통되어 밀폐용기가 통과 가능한 차폐 도어로 이루어진다.

본 발명에 따른 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템에 따르면, 핫 셀 내부에서 방사능 물질의 이동 및 보관의 과정이 차폐된 상태로 이루어질 수 있으면서도 차폐부재가 함께 보관실에 저장될 필요가 없어 차폐부재의 비용 및 차폐부재로 인한 저장공간 내에서 차폐부재가 점유하는 공간을 절약할 수 있는 한편, 간단한 절차로 방사능 물질의 이송 및 저장 과정이 수행될 수 있어 안전과 비용절감 및 작업의 효율이 함께 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술을 나타내는 부분 정단면도 및 전체 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 이송시스템 및 핫 셀의 내부 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 이송시스템을 이루는 구성들의 정단면도,
도 4a는 본 발명에 따른 이송시스템의 윈치 정단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 이송시스템의 인양부의 정단면도,
도 5는 본 발명에 따른 이송시스템의 인양부의 작동순서도,
도 6은 본 발명에 따른 이송시스템의 이송용기의 정단면도,
도 7은 본 발명에 따른 이송시스템의 도어의 작동을 나타내는 평면도,
도 8은 도 3에서 제5접촉부 및 지하 저장 챔버의 부분 확대도,
도 9는 본 발명에 따른 이송시스템의 제4접촉부의 정단면도,

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 방사성폐기물이 내장되는 밀폐용기(7)를 수직 이송시키는 윈치(10)와, 윈치(10) 또는 이송용기(30)용 수평 이동 크레인(20)과, 이송용기(30)와, 이송대차(40)와, 차폐 접촉부(50)로 이루어진다.

여기서 핫 셀은 방사선을 완벽하게 차폐할 수 있게 약 1.5m 이상 두께의 두꺼운 벽체로 외부와 차폐된 구조물로서, 방사화 되었거나 방사능으로 오염된 물질의 원격 검사, 수리, 교체, 시험 및 보관이 내부에서 이루어지는 설비를 말한다.

그리고 핫 셀 내부는 층간 슬라브(3)로 각 층이 구분되고, 각 층마다 다양한 방사능 물질의 처리가 이루어지며, 도 2에 도시된 바와 같이 층간 슬라브(3)를 관통하는 수직 이송 챔버(5a,5b)와 바닥층의 기초 하부를 관통하는 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)가 설치된다.

또한 각 층에서 배출되는 방사성폐기물은 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐용기(7)에 넣어지고, 대략 5개 내지 6개의 밀폐용기(7)가 용접 등의 공정을 거쳐 수직방향으로 나란하게 번들화 되어 일체로 이송 가능하게 된다.

여기서 각 구성을 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이 윈치(10)는 와이어(17)와, 와이어(17)를 권취 또는 해권시키는 권취드럼(115)과, 권취드럼(115)을 제동시키는 제동드럼(111)과, 권취드럼(115) 및 제동드럼(111) 구동수단과, 이송용기(30) 또는 이송용기에 내장되는 밀폐용기(7)를 수직이송 시키는 인양부(12)로 구성되어, 방사성폐기물이 내장되는 밀폐용기(7)를 수직 이송 챔버(5a,5b) 또는 지하 저장 챔버(6a,6b,6c) 내부에서 이송시키는 장치이다.

이송용기(30)는 밀폐용기(7)가 내장되는 함체로서, 밀폐용기(7)가 출입될 수 있는 도어(332,352)가 상면과 저면에 형성된다.

이송대차(40)는 이송용기(30)를 탑재하여 동일 층 내에서 수평이송 시키는 장치이다. 도 6에 도시된 바와 같이 이송대차(40)는 바퀴(41)와, 하부프레임(42)과, 하부프레임(42) 상부에 배치되는 승강수단(43)과, 승강수단(43)으로 승강되며 이송용기(30)가 적재되는 이송대차(40)로 구성된다.

차폐 접촉부(50)는 수직 이송 챔버(5a,5b)의 하단 또는 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)의 상단에 설치되고, 밀폐용기(7)가 통과되는 중공과, 중공 개폐용 도어(512,522)가 설치되어 수직 이송 챔버(5a,5b)의 하단 또는 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)의 상단을 밀폐시키는 구성이다. 차폐 접촉부(50)는 제4접촉부(51)와 제5접촉부(52)로 이루어질 수 있으며 이 경우 수직 이송 챔버(5a,5b)의 하단에 설치되는 차폐 접촉부(50)가 제4접촉부(51)이고 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)의 상단에 설치되는 차폐 접촉부(50)가 제5접촉부(52)이다. 제4접촉부(51)는 도 3과 도 8에 도시되어 있으며 제5접촉부(52)는 도 9에 도시되어 있다.

이때 본 발명에서는 이송용기(30)의 상면 또는 저면이 차폐 접촉부(50)와 접촉될 때 이송용기(30)와 차폐 접촉부(50)가 연통 가능하면서 연통되는 부위가 주위에 기밀되어 차폐가 이루어질 수 있는 것을 특징으로 한다.

이 경우 바람직하게는 제4접촉부(51)의 저면 형상은 이송용기(30)의 상면 형상에 대응되어 서로 기밀이 가능하게 접합될 수 있고, 제5접촉부(52)의 상면 형상은 이송용기(30)의 저면 형상에 대응되어 서로 기밀이 가능하게 접합될 수 있다. 이로써 밀폐용기(7)는 외부에 노출되지 않고서도 수직 이송 챔버(5a,5b)로부터 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)에 이르기까지 차폐가 가능하게 된다.

이하에서는 각 구성 및 각 구성간의 유기적 작용 관계를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

참고로 설명의 편의상 이송용기(30)의 상부를 제2접촉부(33), 이송용기(30)의 하부를 제3접촉부(35)라 칭하고, 제2접촉부(33)에 설치되는 도어를 제2도어(332), 제3접촉부(35)에 설치되는 도어를 제3도어(352)라고 하기로 한다. 이때 도 6에 도시된 바와 같이 제2접촉부(33)는 이송용기(30) 상부의 차폐부재(331)와 제2도어(332)로 이루어지고, 제3접촉부(35)는 이송용기(30) 하부의 차폐부재(351)와 제3도어(352)로 이루어진다.

윈치(10)는 도 4a에 도시된 바와 같이 밀폐용기(7) 상단을 파지하는 인양부(12)와, 인양부(12)를 승강시키는 와이어(17)와, 와이어(17)를 권취 또는 해권시키는 권취부(11)로 이루어진다. 그리고 윈치(10)가 도 2에 도시된 수평 이동 크레인(20)으로 운반될 수 있도록 윈치(10) 상부에는 크레인(21)에 연결 되는 이동용 고리(16)가 구비될 수 있다.

여기서 가장 상부에 설치된 권취부(11)는 와이어(17)가 감겨서 와이어(17)를 권취 또는 해권시키는 권취드럼(115)과, 권취드럼(115)의 회전을 제어하는 제동드럼(111)과, 권취드럼(115)을 구동시키는 구동수단 및 제동드럼(111) 구동수단으로 이루어진다.

도 4a에는 권취드럼(115) 및 제동드럼(111) 구동수단이 각각 제2핸들(116)과 제1핸들(112)로 되어 수동으로 구동되는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 상기 구동수단은 속도와 회전수가 정밀하게 제어 가능한 모터 또는 유압장치로 구동될 수 있다.

제동드럼(111)과 권취드럼(115)은 서로 옆면이 맞물릴 수 있게 형성되는데 제동드럼(111)에서 권취드럼(115)과 맞닿는 면에는 고정핀(118)이 권취드럼(115) 방향으로 돌출 형성되고, 권취드럼(115)에서 제동드럼(111)과 맞닿는 면에는 고정핀(118)이 삽입 가능한 고정홈(미도시)이 형성되어, 제동드럼(111)이 권취드럼(115)을 향하여 이동되면서 고정핀(118)이 고정홈에 삽입되면 권취드럼(115)의 회전이 억제되는 원리로 권취드럼(115)의 회전이 제어된다. 이 경우 제동드럼(111)은 권취드럼(115)을 향하여 전진하거나 또는 반대방향으로 후진될 수 있다.

그리고 윈치(10)에서 권취부(11)와 인양부(12) 사이에는 제1접촉부(13)가 마련된다. 제1접촉부(13)는 도 4a에 도시된 바와 같이 저면 형상이 제2접촉부(33)의 상면 형상과 대응되어 제1접촉부(13)의 저면이 이송용기(30) 상부의 제2접촉부(33) 상면에 접촉될 때 제1접촉부(13)와 제2접촉부(33)의 접촉면은 기밀되어 외부에 대하여 차폐가 이루어진다. 이때 제1접촉부(13)의 저면 중심에는 상부를 향하여 중심 홈이 형성되어 인양부(12) 전체가 중심 홈(14) 내에 삽입이 가능하다.

따라서 권취드럼(115)의 회전으로 제1접촉부(13)와 인양부(12)가 함께 하강되면서 제2접촉부(33)의 상면과 접촉되면, 제2접촉부(33) 상면의 제2도어가 개방되어도 이송용기(30) 내부의 밀폐용기(7)에 내장된 방사능폐기물로 인한 피폭이 방지될 수 있다.

이송용기(30) 하부의 제3접촉부(35)의 저면이 지하 저장 챔버(6a,6b,6c) 상부의 제5접촉부(52) 상면에 접촉된 상태에서 이송용기(30) 상부의 제2접촉부(33)와 윈치(10)의 제1접촉부(13)가 접촉될 때 제2도어(332)와 제3도어(352) 및 제5도어(522)가 함께 개방될 경우 인양부(12)는 밀폐용기(7)를 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)까지 하강시킬 수 있어야 하므로 인양부(12)는 제1접촉부(13)가 정지된 상태에서도 아래로 하강될 수 있어야 한다. 그러므로 도 4b에 도시된 바와 같이 제1접촉부(13) 저면 중심의 중심 홈(14)에는 인양부(12)를 하강시킬 수 있는 승강기(128)가 설치될 수 있고 승강기(128)는 집게구동박스(126) 상부에 승강기 로프(127)로 연결되어 승강기(128)가 승강기 로프(127)를 권취 또는 해권시킴으로써 승강기(128)는 인양부(12)를 승강시킬 수 있다.

인양부(12)는 밀폐용기(7) 상단을 파지할 수 있는 집게 집합체로 구성된다. 구체적으로 인양부(12)는 도 4b에 도시된 바와 같이 승강기(128)와, 승강기(128)에 연결되는 승강기 로프(127)와, 승강기 로프(127)에 현수되는 집게구동박스(126)와, 집게구동박스(126) 양측 하부로부터 수직 하부로 연장 형성되는 지지프레임(121)과, 지지프레임(121) 하단에서 서로 마주보는 방향으로 길이방향이 배치되며 지지프레임(121) 하단과 힌지 축(123)으로 힌지 결합되는 대향되는 두 개의 집게 암(122)과, 집게 암(122)의 양 단 사이와 집게구동박스(126)를 연결시키는 집게 와이어(124)와, 집게 와이어(124)를 권취 또는 해권시키는 스테핑 모터(125)로 이루어진다.

여기서 집게 암(122)이 파지하는 물체는 밀폐용기(7) 상단에 형성되는 밀폐용기(7) 상단지지 봉과 밀폐용기 상단지지 봉(7-1)의 상부에 형성되는 밀폐용기 상단 돌기(7-2)이다. 밀폐용기 상단 돌기(7-2)와 밀폐용기 상단 지지봉(7-1) 사이의 단차에 집게 암(122) 끝단이 걸림으로써 집게 암(122)은 밀폐용기(7)를 파지하게 된다.

인양부(12)가 밀폐용기(7) 상단을 파지하거나 해제하는 동작은 도 5에 도시된 순서로 이루어진다.

인양부(12)가 밀폐용기(7) 상단을 파지하기 위해서 밀폐용기(7) 쪽으로 하강하게 되면 먼저 집게 암(122)의 마주보는 끝단 저면에 밀폐용기(7) 상단 돌기의 상면이 접촉되면서 도 5의 첫 번째 도면처럼 집게 암(122) 끝단이 상부로 밀려올라가게 된다.

이때 인양부(12)를 더 하강시키면 집게 암(122) 끝단이 밀폐용기(7) 상단 돌기와 밀폐용기 상단지지 봉(7-1) 사이의 단차로 떨어지면서 다시 수평이 유지되고 이때 인양부(12)를 살짝 상승시키면 도 5의 두 번째 도면과 같은 상태가 된다. 이때 집게 와이어(124)는 단단하게 고정된 상태이므로 인양부(12)를 상승시키면 집게 암(122)이 밀폐용기(7) 상단을 단단히 파지한 상태이므로 인양부(12)와 밀폐용기(7)가 함께 상승된다.

도 5의 두 번째 도면의 상태로 인양부(12)가 밀폐용기(7)를 필요한 위치로 이동시키고 나면 인양부(12)는 밀폐용기(7)와 분리되어야 한다. 여기서 집게 와이어(124)를 해권시키게 되면 도 5의 세 번째 도면에서와 같이 집게 암(122)의 끝단이 아래로 처지게 된다. 이 상태에서 인양부(12)를 상승시키면 도 5의 하단 오른쪽 도면에서와 같이 밀폐용기(7)는 그대로 둔 상태로 인양부(12)만 상승되어 밀폐용기(7)와 인양부(12)가 분리된다. 마지막으로 집게 와이어(124)를 다시 권취시키면 도 5의 하부 왼쪽 도면에서와 같이 두 집게 암(122)은 서로 나란하게 수평한 상태가 되면서 밀폐용기(7)의 이송이 끝나게 된다.

이 경우 집게 와이어(124)를 권취시키거나 해권시키는 구동수단은 어떤 것이든 채택될 수 있으며 본 발명의 실시예에서는 상기 구동수단으로 스테핑 모터(125)가 채택되어 정밀한 동작 구현이 가능하다. 이는 밀폐용기(7) 취급이 최대한 안전하게 이루어질 수 있기 위해서이다. 하지만 보다 더 정밀하게 집게 와이어(124)의 권취 또는 해권을 구동시킬 수 있는 수단이 있다면 얼마든지 채택 가능하다.

이로써 윈치(10)의 전체 구성을 상세하게 살펴보았으며 윈치(10) 자체가 수평이동 될 경우가 있을 수 있으므로 이를 위하여 수평 이동 크레인(20)이 도 2에서와 같이 구비될 수 있다. 다만 수평 이동 크레인(20)은 윈치(10)뿐만 아니라 이송용기(30)를 승강시킬 수도 있다.

다음으로 이송용기(30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(7)가 내장되는 함체이다. 이송용기(30)는 내부에 밀폐용기(7)가 내장될 수 있는 중공이 형성되고, 중공이 밀폐될 수 있도록 상면에는 제2도어(332)가, 저면에는 제3도어(352)가 구비된다. 또한 이송용기(30)는 내부를 외부와 차폐시킬 수 있게 이송용기(30) 외면은 차폐부재(31)로 둘러싸인다. 여기서 상부의 차폐부재(331)와 제2도어(332)가 앞서 설명된 바와 같이 제2접촉부(33)를 이루고 하부의 차폐부재(351)와 제3도어(352)가 제3접촉부(35)를 이룬다.

그리고 제2접촉부(33)는 후술하게 될 제4접촉부(51)의 저면과 접촉되거나 또는 윈치(10)의 일부를 이루는 제1접촉부(13)의 저면과 접촉되고 제3접촉부(35)는 제5접촉부(52)의 상면과 접촉됨으로써 밀폐용기(7)는 차폐가 유지되는 상태로 이송이 가능하다.

또한 제2도어(332)와 제3도어(352)는 리니어 모터(미도시)로 구동될 수 있다. 이는 제2도어(332)와 제3도어(352)의 개폐로 인하여 밀폐용기(7)가 노출되므로 차폐의 안정적인 유지를 위하여 도어의 개폐 동작이 이송용기와 제1,4,5 접촉부(13,51,52)에 가해지는 진동이 최대한 억제되기 위해서이다. 이를 위하여 도어의 개폐가 최대한 부드럽게 진동 없이 이루어질 수 있도록 리니어 모터가 도어를 구동시킬 수 있다. 이 경우 후술하게 될 제4접촉부(51) 및 제5접촉부(52)를 이루는 제4,5 도어(512,522) 역시 같은 이유로 리니어 모터로 개폐 동작이 이루어질 수 있다. 다만 진동이 억제될 수 있는 다른 도어 구동 수단을 배재하는 것은 아니다. 도 7에는 제2 내지 제 5 도어(332,352,512,522)가 개폐되는 동작 상태가 도시되어 있다.

다음으로 제4접촉부(51)와 제5접촉부(52)에 대하여 설명한다.

제4접촉부(51)는 도 9에 도시된 바와 같이 수직 이송 챔버(5a,5b)의 하부 끝단에 설치되어 수직 이송 챔버(5a,5b)의 하부 끝단을 주위공간으로부터 차폐시킨다. 다만 수직 이송 챔버(5a,5b)의 저면에는 제4도어(512)가 설치되나, 제4도어(512)는 이송용기(30)와 접촉되는 경우에만 이송용기(30)의 중공과 연통되기 위하여 개방된다. 따라서 제4도어(512) 뿐만아니라 제4접촉부(51) 전체는 차폐부재(511)로 둘러싸인다.

도 9에는 제4접촉부(51)가 바닥 층의 천장에만 설치되는 것으로 도시되어 있으나 필요한 경우 제4접촉부(51)는 상부 층의 천장에도 설치 가능하다.

제5접촉부(52)는 도 8에 도시된 바와 같이 바닥면에 설치되는데, 도 8에는 제5접촉부(52)가 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)의 상단에 설치되는 것으로 도시되어 있으나 바닥 층이 아닌 상부 층에도 제5접촉부(52)는 설치될 수 있으며 이 경우 수직 이송 챔버(5a,5b)의 상단, 즉 수직 이송 챔버(5a,5b)의 상부 끝단을 밀폐시키기 위하여 설치될 수 있다. 이 경우에도 설치 형태는 도 8과 마찬가지의 형태로 설치된다.

마지막으로 밀폐용기(7)가 주위공간에 대하여 차폐된 상태로 이송되는 과정을 설명하기로 한다.

도 2를 참고로 하여 최 상부 층에서 발생되는 방사능폐기물을 가장 아래층의 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)로 저장시키는 과정을 예로 들어 설명하기로 한다.

이때 최 상부 층은 방사능폐기물이 생성되는 공간이므로 최 상부 층 내부 공간에 대하여 방사능폐기물의 차폐가 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우 최 상부 층에서 방사능폐기물을 밀폐용기(7)에 내장시키는 작업이 이루어져야 할 것이다. 다만 최 상부 층 내에서도 방사능폐기물이 밀폐용기(7)에 내장되는 공간이 별도로 있다면, 도 2에 도시된 바와 달리 최 상부층 바닥 중 수직 이송 채널(5a,5b)의 상단이 위치하는 지점에 제5접촉부(52)가 설치되고, 이송용기(30)가 방사능폐기물이 배출되는 공간 내부에서 밀폐용기(7)를 내장하여 제5접촉부(52) 까지 이송되며 최 상부 층의 윈치(10)에는 제1접촉부(13)가 구비되어 최 상부 층의 제1접촉부(13)와, 최 상부 층의 이송용기(30)와, 최 상부 층의 제5접촉부(52)가 수직방향으로 나란하게 접촉되는 상태에서 제2도어(332), 제3도어(352), 제5도어(522)가 개방되고 인양부(12)가 밀폐용기(7)를 바닥 층 까지 이송시키게 될 것이다.

바닥 층으로 밀폐용기(7)가 이송되기에 앞서서, 바닥 층의 천정에 배치되는 제4접촉부(51)의 저면은 이송용기(30) 상부의 제2접촉부(33)와 이미 접촉된 상태이어야 할 것이다. 왜냐하면 제4접촉부(51) 저면의 제4도어가 개방될 때 바닥 층 내부 공간으로 방사선 피폭이 발생되면 안 되기 때문이다.

최 상부 층으로부터 밀폐용기(7)가 수직 이송 챔버(5a,5b)를 따라 하강될 때 최 상부 층의 윈치(10) 하단의 인양부(12)는 도 5에 도시된 일련의 과정대로 작동되면서 밀폐용기(7)를 바닥층에 대기하고 있는 이송용기(30) 내부까지 하강시킨다. 이 경우 바닥층 천정의 제4접촉부(51)와 이송용기(30) 상부의 제2접촉부(33)는 서로 접촉되면서 제2도어(332) 및 제4도어(512)가 개방된 상태가 된다.

다만 이 경우 도 2에 도시된 바와 같이 수직 이송 챔버(5a,5b)가 바닥 층까지 미치지 못하고 부득이 인접한 수직 이송 챔버(5a)를 따라 밀폐용기(7)를 내려야 할 경우 두 번째 수직 이송 채널(5b)이 위치하는 층, 즉 도 2에서 3층에 해당되는 공간에서는 정확하게 도시되지는 않았으나 제4 및 제5접촉부(51,52)와 이송용기(30)가 모두 구비되어 차폐가 유지되는 상태에서 밀폐용기(7)가 인접한 수직 이송 채널(5b)로 삽입될 수 있게 된다.

이렇게 하여 밀폐용기(7)가 바닥 층까지 하강하면 바닥 층의 제4접촉부(51)와 이송용기(30) 상부의 제4 및 제2도어(512,332)는 닫히고, 이송용기(30)는 제4접촉부(51)로부터 분리되어 저장이 예정되는 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)까지 이송된다. 이때 이송용기(30)는 이송대차(40)에 적재되어 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)까지 이동된다.

지하 저장 챔버(6a,6b,6c)로 이동된 이송용기(30)는 일단 수평 이동 크레인(20)으로 현수된다. 이송용기(30)가 수평 이동 크레인(20)에 현수되면 이송대차(40)는 다른 위치로 이동하고, 수평 이동 크레인(20)은 이송용기(30) 저면이 제5접촉부(52) 상면에 접촉될 때 까지 이송용기(30)를 하강시킨다.

이때 이송용기(30) 상부에서 대기하고 있던 윈치(10) 하부의 제1접촉부(13)가 이송용기(30) 상부의 제2접촉부(33)로 하강하여 제1접촉부(13)와 제2접촉부(33)가 긴밀하게 접촉하면 제2도어(332)가 개방되면서 인양부(12)가 이송용기(30) 내부로 하강하여 밀폐용기(7) 상단을 파지할 수 있게 된다.

인양부(12)가 밀폐용기(7) 상단을 파지하면 이송용기(30) 하부의 제3도어(352)와 제5접촉부(52) 상면의 제5도어(522)가 개방되어 이송용기(30) 내부가 지하 저장 챔버(6a,6b,6c)와 연통되고 이 연통된 통로를 따라 인양부(12)는 밀폐용기(7)를 하강시켜서 필요한 위치에 밀폐용기(7)를 적재한 후 인양부(12)만 다시 상승하여 제1접촉부(13) 저면 중심의 중심 홈(14) 내부로 삽입된다.

이러한 인양부(12)의 작동 과정은 도 5에 도시된 바와 같은 순서로 이루어질 수 있다.

다음으로 제5도어(522)와 제3도어(352)가 닫히면 방사능폐기물이 내장되는 밀폐용기(7)의 이송과정이 종료된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

D: 도어 3: 층간 슬라브
4: 기초 5a,5b: 수직 이송 챔버
6a,6b,6c: 지하 저장 챔버 7: 밀폐용기
7-1: 밀폐용기 상단지지 봉 7-2: 밀폐용기 상단 돌기
10: 윈치 11: 권취부
12: 인양부 13: 제1접촉부
14: 중심 홈 16: 이동용 고리
17: 와이어 20: 수평 이동 크레인
21: 크레인 22: 레일
30: 이송용기 31,331,351,511,521: 차폐부재
33: 제2접촉부 35: 제3접촉부
40: 이송대차 41: 바퀴
42: 하부프레임 43: 승강수단
44: 운반대 50: 차폐 접촉부
51: 제4접촉부 52: 제5접촉부
111: 제동드럼 112: 제1핸들
113,117: 베어링 115: 권취드럼
116: 제2핸들 118: 고정핀
121: 지지프레임 122: 집게 암
123: 힌지 축 124: 집게 와이어
125: 스테핑 모터 126: 집게구동박스
127: 승강기 로프 128: 승강기
332: 제2도어 352: 제3도어
512: 제4도어 522: 제5도어

Claims (10)

1. 콘크리트로 외부와 차단된 구조물로서 내부는 층간 슬라브로 각 층이 구분되고 각 층에서 방사성폐기물의 처리 또는 보관이 이루어지며, 상기 층간 슬라브를 수직으로 관통하여 각 층을 연결하는 수직 이송 챔버와 바닥층의 기초 하부를 수직으로 관통하는 지하 저장 챔버가 설치되어 이루어지는 핫 셀 내부의 방사성 폐기물 이송시스템으로서,
   방사성폐기물이 내장되는 밀폐용기를 상기 수직 이송 챔버(5a,5b) 또는 지하 저장 챔버를 따라 수직이송 시키며, 상기 밀폐용기 상단을 파지하는 인양부와, 인양부를 승강시키는 와이어와, 와이어를 권취 또는 해권시키는 권취부로 이루어지되, 상기 권취부는 와이어가 감기는 권취드럼과, 권취드럼에 탈착 가능하게 조립되어 권취드럼의 회전을 억제시키는 제동드럼과, 권취드럼 구동수단 및 제동드럼 구동수단으로 구성되는 윈치와;
   상기 윈치를 수평 이동시키는 수평 이동 크레인과;
   상기 밀폐용기 출입용 도어가 상면과 저면에 설치되는 함체로 이루어지는 이송용기와;
   이송용기를 탑재하여 수평이동시키는 이송대차와;
   상기 수직 이송 챔버의 하단 또는 지하 저장 챔버의 상단에 설치되고, 밀폐용기가 통과되는 중공과, 중공 개폐용 도어가 설치되는 차폐 접촉부;를 포함하되,
   상기 이송용기의 내부와 차폐 접촉부의 중공은 서로 외부에 기밀 되게 접촉되면서 연통 가능한 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 윈치는 상기 밀폐용기 상단을 파지하는 인양부와, 인양부를 승강시키는 와이어와, 와이어를 권취 또는 해권시키는 권취부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제동드럼에는 권취드럼을 향하여 돌출되는 두 개 이상의 고정핀이 형성되고,
   권취드럼에는 제동드럼 방향으로 형성되며 고정핀이 삽입되는 고정홈이 형성되어 고정핀과 고정홈의 결합으로 권취드럼의 회전이 억제되는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 윈치는 권취부와 인양부 사이에, 인양부와 함께 와이어로 승강되며, 저면 중심에는 인양부가 삽입 가능한 중심 홈이 형성되고, 측면과 상면은 차폐부재로 마감되며 저면이 이송용기 상면과 접촉 또는 분리되는 제1접촉부를 더 포함하되,
   제1접촉부의 저면은 이송용기의 상면 형상에 대응되게 형성되어 승강 차폐부 저면과 이송용기 상면이 접촉되면서 기밀이 유지되고, 상기 중심 홈과 이송용기 내부는 서로 연통 가능한 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1접촉부는 중심 홈 내부에 설치되고 인양부 상부와 연결되어 인양부를 승강시키는 승강기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 인양부는
   상부의 집게구동박스와,
   집게구동박스 양 측에서 수직 하방으로 연장되는 두 지지프레임과,
   지지프레임 하단에 각각 힌지 축으로 일단이 결합되며 힌지 축을 중심으로 지지프레임 사이에서 반원 회전 운동을 하는 집게 암과,
   집게 암의 중심과 타단 사이를 집게구동박스와 연결시키며 집게구동박스로 권취와 해권이 이루어지는 집게 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 집게 와이어 구동 수단은 스테핑 모터인 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 차폐 접촉부는
   각 층의 천정에 설치되며 수직 이송 챔버와 연통되는 제4접촉부와,
   각 층의 바닥에 설치되며 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버와 연통되는 제5접촉부로 이루어지고,
   제4접촉부 또는 제5접촉부는
   수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버 주위를 둘러싸면서 밀봉시키는 방사능 차폐부재와,
   제4접촉부의 저면과 제5접촉부의 상면에 설치되어 수직 이송 챔버 또는 지하 저장 챔버와 연통되어 밀폐용기가 통과 가능한 도어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.
   
10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 이송용기에 설치되는 밀폐용기 출입용 도어와 상기 차폐 접촉부의 도어는 리니어 모터로 구동되는 것을 특징으로 하는 핫 셀 내부 방사성 폐기물 이송시스템.

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