KR101811401B1 - 향상된 열도전성 수단을 구비하는 방사선 물질의 저장 및/또는 운반을 위한 캐니스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 물질의 운반 및/또는 저장을 위한 캐니스터(2)에 관한 것으로서, 방사선 물질들을 하우징하기 위한 공극(6)을 형성하는 측방향 동체(10)를 포함하고, 상기 공극은 길이 방향 축(8)을 따라서 연장되고, 동체(10)는 내측벽(20) 및 외측벽(22)을 구비하고, 상기 내측벽과 외측벽 사이에 축(8)의 둘레에서 연장되는 공간(14)이 형성되며, 상기 공간은 방사선 방어 수단(18) 및 열전도 수단(16)을 하우징한다. 본 발명에 따르면, 열전도 수단은 복수개의 열전도 요소(31)들을 포함하고, 열전도 요소들 각각은 그 사이에 공동(32)을 형성하며, 상기 공동은 내측벽(20)으로부터 외측벽(22)으로 가는 전도 방향(36)에서 길이 방향으로 연장된다.

Description

향상된 열도전성 수단을 구비하는 방사선 물질의 저장 및/또는 운반을 위한 캐니스터{Canister for transporting and/or storing radioactive materials, including improved thermal conduction means}

본 발명은 방사선 물질의 운반 및/또는 저장을 위한 패키지 분야에 관한 것으로서, 바람직스럽게는 방사된(irradiated) 핵연료 조립체 유형의 패키지 분야에 관한 것이다.

전통적으로, "배스킷(basket)" 또는 "랙(rack)"으로서 알려진 저장 장치들은 방사선 물질의 운반 및/또는 저장을 위하여 이용된다. 이러한 저장 장치들은 통상적으로 실린더 형상이고 실질적으로 원형이거나 또는 다각형의 단면으로서, 방사선 물질들을 수용하기에 적절하다. 저장 장치는 패키지의 공동 안에 하우징되도록 의도되는데, 이것은 방사선 물질들의 운반 및/또는 저장을 위한 콘테이너를 패키지의 공동과 함께 형성하기 위한 것으로서, 그 내부에 방사선 물질들이 완전하게 제한된다.

상기 언급된 공동은, 길이 방향 축의 방향을 동체의 대향하는 극단들에 배치된 베이스 및 패키지 덮개와 함께, 패키지의 길이 방향 축을 따라서 연장된 측방향 동체에 의해 전체적으로 형성된다. 측방향 동체는 내부벽 및 외부벽을 구비하고, 이들은 전체적으로 동심의 금속 외피들의 형태를 취하고, 상기 외피들은 함께 고리형 공간을 형성하여 그 내부에 방사선 방어 수단과 함께 열전도 수단이 하우징되며, 방사선 방어 수단은 특히 공동 안에 하우징된 방사선 물질에 의해 방사되는 중성자에 대한 격벽을 형성하기 위한 것이다.

열전도 수단은 방사선 물질들에 의해 방출되는 열이 콘테이너의 외부를 향하여 전도될 수 있게 하는데, 이는 과열의 위험성을 방지하기 위한 것으로서, 과열은 재료들에 대한 손상을 일으킬 수 있거나, 패키지를 구성하는 재료들의 기계적 특성의 손상을 일으킬 수 있거나, 또는 공동 안에서 비정상적인 압력 상승을 일으킬 수 있다.

열전도 수단은 다양하게 발전되어 왔으며, 그로 인해 다양한 실시예들이 있다. 가장 널리 이용되는 것들중 하나는 2 개의 외피들 사이에 있는 고리형 공간내에 핀(fin)/리브(rib)들을 배치하는 것이다. 따라서 패키지의 길이 방향 축의 방향으로 길게 연장되는 핀들은 열이 내측 외피로부터 외측 외피를 향하여 전도될 수 있게 한다. 더욱이, 이러한 실시예에서, 전통적으로 핀들 사이에는 방사선 방어 블록들이 삽입되었다.

널리 사용됨에도 불구하고, 열 전도 핀들을 이용하는 이러한 해법은 문제가 있는 것으로 증명되었는데, 이들 핀들을 가진 접합부들에서 패키지의 측방향 동체의 외측 외피상에 고온 지점들이 발생될 수 있다.

특히 유럽 특허 EP 1 355 320 에서 알려진 다른 해법은 하니콤 구조체를 채용함으로써 열전달의 균일성 문제를 부분적으로 해결한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 문헌에서 제안된 배치(layout)는 완전하지 않은 열전도 용량을 제공한다. 더욱이, 그것은 하니콤 구조체들과 조합된 열전도 핀들의 이용을 필요로 하는데, 그것은 패키지의 설계를 복잡하게 한다.

따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 실시예들과 관련된, 상기 언급된 단점들을 적어도 부분적으로 치유하는 것이다.

이를 위하여 본 발명의 목적은 방사선 물질들의 운반 및/또는 저장을 위한 패키지를 제공하는 것인데, 상기 패키지는 패키지의 길이 방향 축을 따라서 연장되는 상기 방사선 물질들을 하우징하기 위하여 공동을 형성하는 측방향 동체를 구비하고, 동체는 내측벽과 외측벽을 구비하며, 그 사이에서 상기 길이 방향 축 둘레에서 연장되는 공간을 형성하고, 상기 공간은 열전도 수단 뿐만 아니라 방사선 방어 수단을 하우징한다. 본 발명에 따르면, 상기 열전도 수단은 내측벽으로부터 외측벽을 향하여 연장되는 전도 방향에서 길이 방향으로 연장되는 공극을 각각 내부적으로 형성하는 다수의 열전도 요소들을 구비한다. 더욱이, 열전도 요소들의 적어도 일부 및, 바람직스럽게는 그들 각각이 공극을 가지는데, 공극은 방사선 방어 물질에 의해 적어도 부분적으로 채워지고, 바람직스럽게는 상기 물질로 완전하게 채워진다.

공극들의 특정한 방위는 그것으로부터 연장되는 열전도 요소들의 방위와 함께, 특히 유럽 특허 EP 1 355 320 에서 설명된 하니콤 구조체들을 이용하는 해법에 비하여 향상된 열전도 용량을 제공하는데, 여기에서 하니콤 셀(honeycomb cell)들에 의해 형성된 공극들은 패키지의 길이 방향 축 및 벽들에 평행하게 방위가 정해진다. 이것은 본 발명의 특정한 방위 덕분에, 열전도 요소들에 의해 한정되는 열전도 경로가 유럽 특허 EP 1 355 320 에 있는 하니콤 구조체에서 만나게 되는 것에 비하여 짧아진다는 것을 의미하며, 왜냐하면 측방향 동체의 2 개의 벽들을 보다 직접적인 방식으로 연결하기 때문에 그러하다. 더욱이, 2 개의 벽들 사이의 열전도 경로는 유럽 특허 EP 1 355 320 의 하니콤 구조들에 있는 유형의 다수의 단절(interruption)을 겪지 않게 되는데, 그러한 단절은 하니콤의 셀들을 함께 형성하는 금속 시트들의 중첩으로부터 초래되는 것이다.

더욱이, 열전도 요소들의 적절한 분포 및 양에 의하여, 본 발명에 의해 제공되는 해법은 측방향 동체의 외측벽상에서 고온 부위가 나타나는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 우수한 열전달을 제공하기 때문에, 종래 기술에서 이용되는 유형의 열전도 핀(fin)들의 이용을 더 이상 필요로 하지 않는다. 따라서, 단순화된 설계가 이루어진다.

바람직스럽게는 상기 열전도 요소들중 적어도 일부가 패키지의 측방향 동체로부터 실질적으로 반경 방향으로 각각 연장되며, 이것은 사실상 측방향 동체의 2 개 벽들을 연결하기 위한 가장 직접적인 경로의 방향이다. 이와 관련하여 반경 방향은 측방향 동체의 2 개 벽들 각각을 국부적으로 직각으로 교차하는 방향으로서 이해되어야 한다. 그럼에도 불구하고 본 발명은 그러한 전도 방향에 제한되지 않으며, 전도 방향은 예를 들어 횡방향 평면에 대하여 반경 방향 평면에 대하여 그리고/또는 횡방향 평면에 대하여 경사질 수 있다.

바람직스럽게는 상기 열전도 요소들중 일부가 각각 실질적으로 실린더 형태를 나타낸다. 그러나, 특히 벽들 사이의 평균 직경들의 차이를 허용하기 위하여, 실린더 형태는 내측벽으로부터 외측벽으로 가면서 크기가 증가하는 형태로 대체될 수 있다. 그러한 경우에, 요소의 단면의 기하 형상은 우선적으로 동일하게 유지되며, 따라서 오직 단면의 크기만이 변화된다.

예시적인 것으로서, 열전도 요소의 단면은 원형이거나 또는 다각형일 수 있고, 정사각형 또는 6 각형일 수 있다.

바람직스럽게는 상기 열전도 요소들중 적어도 일부가 연장되어 전도의 방향을 따라서 내측벽과 외측벽을 분리시키는 거리와 실질적으로 같은 길이에 걸쳐 함께 놓인다. 이것은 2 개 벽들 사이에 차단되지 않은 열전도 경로를 제공하는데, 이는 우수한 열 제거에 유리하다. 그러나, 열전도 요소들중 적어도 일부는 전도의 방향을 따라서 섹션들로 나뉘어질 수 있으며, 즉, 끝에서 끝으로(end-to-end) 배치된 몇개의 길이들로 이루어진다. 이것은 본 발명의 경우에서 선호되는 것으로서, 전도 요소들이 예를 들어 블록들을 형성하기 위하여 방사선 방어 물질에 밀접하게 연결되어 있을 때 특유의 장점을 제공한다. 실제로, 열전도 수단 및/또는 방사선 방어 수단의 오직 일부만을 교체할 필요가 있을 때, 상기 언급된 바와 같이 섹션(section)으로 만드는 것은 종종 결함들의 크기에 더욱 적절한, 더 작은 치수의 교체 블록들이 이용될 수 있고, 따라서 그러한 교체 작업 동안에 야기되는 재료들의 손실을 감소시킨다는 것을 의미한다.

바람직스럽게는, 상기 열전도 요소들이 함께 공극(void)의 네트워크들을 형성하는데, 이것은 네트워크를 가로지르고 길이 방향 축에 평행한 적어도 하나의 평면을 따르는 단면에서, 공극의 밀도가 100 voids/m² 보다 크거나 또는 그와 같은 값을 가진 적어도 하나의 영역을 제공한다. 바람직스럽게는 모든 열전도 수단에서 만나게 되는 그러한 최소 밀도가 열전도의 우수한 균일성을 얻을 수 있게 한다. 또한 그러한 밀도는 열전도 수단내에서 변화될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

더욱이, 공극들을 한정하는 열전도 요소들의 벽들은 얇을 수 있으며, 이것은 방사선 누출의 위험성 감소에 유리하다. 바람직스럽게는, 공극을 한정하는 열전도 요소들의 벽들의 평균 두께가 0.02 내지 0.5 mm 사이이다.

바람직스럽게는, 각각의 공극이 전도 방향에 직각인 단면에서 2 내지 25 mm 사이의 최대 폭을 나타내는데, 여기에서 이러한 최대 폭은 원형 단면을 가진 특정 경우에서의 직경에 당연히 대응한다.

또한, 공극의 최대 폭에 대하여 전도 방향을 따른 공극의 길이의 비율이 우선적으로는 3 내지 100 사이이다.

상기 열전도 요소들중 적어도 일부가 하나 또는 그 이상의 하니콤 구조체를 이용하여 만들어지고, 각각의 하니콤 셀이 열전도 요소의 상기 공극을 형성하는 것을 보장함으로써, 상기 언급된 높은 밀도 값이 달성될 수 있다. 여기에서 셀들은 임의의 형태일 수 있고, 예를 들어 정사각형 또는 육각형과 같은 다각형일 수 있다. 더욱이 위에서 언급된 바와 같이 내측벽으로부터 외측벽으로 가면서 크기가 증가되는 형상이거나 또는 실린더형일 수 있다. 그러한 이용의 장점은 하니콤 구조체들이 고도로 변형된 형태로 널리 상업적으로 이용될 수 있다는 사실에 있다. 더욱이, 하니콤 구조체들에 의해 제공되는 높은 셀 밀도는 수개의 셀들을 각각 한정하는 벽들의 덕분에 얻어진다는 점이 언급되어야 한다. 이러한 측면은 구조체의 질량과 하니콤 구조체의 열전도 용량 사이에 우수한 비율이 있게 되는 것을 더욱 보장한다. 동등한 구조체 질량에 비하여, 높은 셀 밀도를 나타내면서, 벽이 얇은 작은 단면의 셀들을 구조체가 포함할 때 그 비율이 더욱 증가된다.

위와 같은 점에 대하여, 하니콤 구조체는 셀들을 형성하는 시트/스트립(strip)들의 적층체(stack)를 이용함으로써 형성된 구조체로 만들어질 수 있고, 여기에서 적층의 방향은 셀들의 길이 방향에 직각이다.

하니콤 구조체를 이용하는 이러한 해법으로써, 각각의 구조체에는 셀들을 서로 연결하는 구멍들이 제공된다. 이것은 방사선 물질이 주조에 의해 도입될 때, 특히, 하니콤 구조체가 이미 제자리에서 벽 내부의 공간에 있으면서 측방향 패키지 동체의 2 개 벽들 사이에서 직접적으로 주조가 이루어질 때, 방사선 방어 물질의 도입을 용이하게 한다. 구멍들이 바람직스럽게는 하니콤 구조체의 시트들의 적층 방향으로 만들어진다. 그들이 사용되는 수는 다양한 파라미터들에 의존하는데, 주조되고 있는 재료의 점성과 같은 것에 의존한다.

하니콤 구조체 해법에 대한 대안으로서, 또는 그와 동시에, 서로로부터 이격된 독립적인 요소들을 이용하여 상기 열전도 요소들의 특정한 것이 만들어지도록 구성될 수 있으며, 여기에서 상기 열전도 요소들이 우선적으로는 각각 튜브 형태, 실린더 형태 또는 측방향 동체의 외측벽을 향하여 벌어지는 형태를 취하며, 그리고 무엇이든지 임의의 단면 형태를 취한다. 이전의 해법들과 조합될 수 있는 다른 상이한 해법에서, 독립적인 열전도 요소들이 서로 접촉되어 배치될 수 있고, 가능하게는 함께 고정될 수 있다. 이것은 하니콤 구조체의 형상에 근접하는 형상이 된다.

바람직스럽게는 열전도 요소들중 적어도 하나, 그리고 바람직스럽게는 그들중 모든 것이 공극의 외부에서 상기 방사선 방어 물질에 대하여 접촉하고, 공극의 내부에서 접촉한다. 따라서 열전도 요소들중 적어도 하나에 대하여 내부적으로 그리고 외부적으로 접하는 것은 동일한 고체 물질이다.

전체적으로, 공극들의 폐쇄 특성이 바람직한 해법을 나타낼지라도, 각각의 열전도 요소에 의해 정해진 공극은 전도 방향에 직각인 평면에서 반드시 폐쇄된 단면일 필요는 없다. 더욱이, 공극은 전도의 방향으로 관련 열전도 요소를 따라서 연속적인 방식으로 우선적으로 연장되는 반면에, 동일한 전도 방향을 따라서 고려하면 나머지는 그것의 2 개 대향 극단들에서 개방된다.

마지막으로 패키지의 측방향 동체가 바람직스럽게는 통상적인 실린더 형태를 나타내며, 예를 들어 원형 또는 다각형 단면의 형태를 나타낸다. 모든 경우에서 그러한 동일 형태를 채용하는 내측벽 및 외측벽이 일반적으로는 외피(shell)로서 지칭되고, 상기 길이 방향 축에 대하여 동심(concentric)이고, 상기 길이 방향 축에 중심이 맞춰지며, 길이 방향 축 둘레에서 외피 내부 공간이 위치된다.

본 발명은 또한 위에서 설명된 바와 같은 패키지를 포함하는 방사선 물질들의 운반 및/또는 저장을 위한 콘테이너에 관한 것이다.

본 발명의 다른 장점 및 특징들은 이하의 비제한적인 설명으로부터 나타날 것이다.

상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어질 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 핵연료 조립체들의 운반 및/또는 저장을 위한 콘테이너의 횡방향 도면을 나타낸다.
도 2 는 도 1 의 선 II-II 을 따라서 취해진 부분적인 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 것과 유사한 도면을 나타내며, 열전도 수단은 대안의 실시예의 형태로 도시되어 있다.
도 4 는 측방향 동체의 외피 내부 공간 안에 배치되도록 의도된, 방사선 방어 수단 및 열전도 수단의 일부를 형성하는 블록의 사시도를 부분적으로 도시한다.

우선, 도 1 을 참조하면, 핵연료의 조립체 운반 및/또는 저장을 위한 콘테이너(1)가 도시되어 있다.

콘테이너(1)는 전체적으로 본 발명의 주제를 형성하는 패키지(2)를 포함하며, 패키지 안에는 저장 바스켓(storage basket)으로도 불리우는 저장 장치(4)가 있다. 도 1 에 개략적으로 도시된 바와 같이 저장 장치(4)는 패키지(2)의 용기 공동(receptacle cavity, 6) 안에 위치되도록 설계되며, 여기에서 용기 공동 및 저장 장치의 길이 방향 축과 병합된, 상기 패키지의 길이 방향 축(8)이 도시되어 있다.

명세서에 걸쳐서 "길이 방향"이라는 용어는 패키지의 길이 방향 및 길이 방향 축(8)에 평행한 것으로 이해되어야 한다.

연료 조립체들을 위한 수용 용기를 형성하는 콘테이너(1) 및 장치(4)는 여기에서 수평의/누워있는 위치에서 도시되어 있는데, 이것은 조립체들의 운반 동안에 통상적으로 채용되는 위치이며, 연료 조립체들의 로딩/언로딩(loading/unloading)을 위한 수직 위치와 다르다.

일반적으로, 패키지(2)는 실질적으로 베이스(미도시), 덮개(미도시) 및 측방향 동체(10)를 포함하는데, 장치(4)는 베이스상에서 수직 위치로 놓이며, 덮개는 패키지의 다른 길이 방향 단부에 위치되고, 측방향 동체는 길이 방향 축(8), 즉, 콘테이너(1)의 길이 방향 둘레에서 그것을 따라 연장된다.

측방향 동체(10)는 용기 공동(6)을 형성하는데, 실질적으로 실린더 형상의 측방향 내측 표면(12) 및 원형 단면을 이용하여 형성하며, 축(8)과 병합된 축을 가진다.

패키지의 베이스는 덮개에서 개방되어 있는 공동(6)의 베이스를 형성하며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 패키지의 베이스는 측방향 동체(10)의 부분과 단일 부분을 형성하도록 제조될 수 있다.

다시 도 1 을 참조하면, 측방향 동체(1)의 디자인을 상세하게 이해할 수 있으며, 이것은 패키지의 길이 방향 축(8)에 중심이 있는 고리형 공간(14)을 함께 형성하는 2 개의 동심(concentric) 금속 벽들(metal walls)/외피들(shells)을 나타낸다. 이것은 실질적으로 축(8)에 중심이 있는 내측 외피(20) 및, 축(8)에 중심이 있는 외측 외피(22)를 포함한다.

고리형 공간(14)은 열전도체(16)에 의해서 채워지고, 또한 방사선 방어체(18)에 의해서 채워지는데, 방사선 방어체는 실질적으로 저장 장치(4) 안에 하우징된 연료 조립체에 의해 조사된 중성자에 대한 격벽을 형성하도록 설계되어 있다. 따라서, 이러한 요소들은 내측 외피(20)와 외측 외피(22) 사이에 하우징되는데, 내측 외피의 내측 표면은 공동(6)의 측방향 내측 표면(12)에 대응한다.

방사선 방어 장치(18)는 고체 물질을 이용하여 만들어지는데, 이것은 공지된 바와 같이 폴리머 매트릭스 복합 재료(polymer matrix composite material)과 같은 것으로서, 보다 상세하게는 그것의 매트릭스가 수지이고, 바람직스럽게는 고도로 수소 처리되며(hydrogenated), 예를 들어 비닐 에스테르 수지 유형의 수지이다. 이러한 중성자 방어 물질은 "수지 콘크리트(resin concrete)"의 명칭으로 알려져 있다.

복합체의 자체 소화(self-extinguishing)가 되도록 의도된 첨가제들이 추가적으로 더해질 수 있다.

열전도체(16)의 수단은 예를 들어 합금을 이용하여 만들어지는데, 이것은 알루미늄 합금 또는 구리 합금 유형의 우수한 열전도 특성을 부여한다. 이것은 또한 실리콘 카바이드와 같은, 세라믹 또는 탄소에 기한(carbon-based) 재료일 수 있다.

더욱이, 중성자 방어 기능을 강화하기 위하여, 열전도체의 수단 및/또는 방사선 방어의 수단내에 보론이 포함된다.

도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에서, 방사선 방어 수단(18)은 2 개의 외피(20,22)들 사이에 주조된 단일 블록의 재료 형태를 취하며, 이것은 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이 열전도체(16)의 수단 안으로 침투한다.

우선, 열전도체의 수단은 여기에서 몇개의 하니콤 구조체(honeycomb structure, 30)를 이용하여 형성되는데, 하니콤 구조체들은 외피 내부 공간(14)에서 서로 이웃하여 원주상으로 배치된다. 각각의 구조체(30)는 예를 들어 고리형의 각도 섹션(angular section)의 형태를 나타내는데, 고리형 각도 섹션이 바람직스럽게는 5 도 내지 60 도 사이의 각도를 따라서 연장된다. 각각의 구조체(30)는 또한 축(8)의 방향으로 공간(14)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 또한 그 공간의 실질적으로 전체 반경 방향 길이에 걸쳐 연장되거나, 또는 대안으로서 이들 2 개의 방향들중 하나 또는 다른 방향으로의 섹션들로 더 절단될 수 있다.

각각의 구조체(30)는 구조체의 셀(cell)/구획부에 대응하는 공극(32)을 내부적으로 각각 한정하는 열전도 요소(31)들을 형성한다. 따라서 "하니콤" 디자인 때문에, 요소(31)들을 형성하는 공극/셀(34)의 벽들은 각각 몇개의 공극/셀(32)들을 한정한다.

본 발명의 특정한 특징들중 하나는 공극(32)들 각각이 내측의 외피(20)로부터 외측의 외피(22)를 향하여 가는 전도의 방향(36)으로 각각 길이 방향으로 연장되며, 여기에서 상기 방향은 관련된 하니콤 셀의 길이 방향 축에 대응한다는 사실에 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 방향(36)이 우선적으로는 반경 방향이거나, 또는 실질적으로 반경 방향이다. 이와 관련하여, 도 1 의 가장 좌측의 허니콤 구조체(30)상에서, 전도체 요소들이 한정하는 공극(32)들과 같이, 전도체 요소(31)들은 실질적으로 실린더형이고 서로 평행하다. 전도의 방향(36)들은 비록 그들이 동일한 반경 방향에 대하여 몇 도(度)로 경사질 수 있을지라도, 반경 방향에 매우 근접하다. 이러한 구성에서, 몇개의 공극(32)들은 그럼에도 불구하고 동체(10)의 반경 방향, 즉, 축(8)에 직각으로 교차하는 방향에 정확하게 대응하는 전도 방향(36)을 나타낸다. 다른 한편으로, 도 1 에서 가장 우측에 있는 하니콤 구조체(30)에서, 전도체 요소(31)들은 더 이상 실린더형이 아니지만, 그 각각은 특히 2 개의 외피들 사이에서 직경의 차이를 허용하기 위하여, 내측 외피(20)로부터 외측 외피(22)를 향하여 가면서 크기가 증가하는 형상을 나타낸다. 각각의 요소(31)의 단면의 기하 형상이 우선적으로는 동일하게 유지되며, 다만 그 섹션의 크기만이 외측 외피(22)를 향하여 가면서 증가된다.

여기에서 요소(31)들 각각의 전도 방향(36)은 축(8)에 직각으로 교차함으로써 동체(10)의 반경 방향에 대응한다.

위에서 설명된 바와 같이, 열전도 요소(31)들 및 그들이 한정하는 공극(32)들 각각은 관련된 요소(31)의 전도 방향(36)에서 2 개의 외피들을 분리시키는 거리와 실질적으로 같은 길이에 걸쳐 연장된다. 구조체(30)들이 외피 내부 공간(14)으로 도입될 수 있도록, 조립 간극은 우선적으로 좌측에 있다는 점이 주목되어야 하는데, 이는 표시의 목적을 위한 것이다.

위에서 설명되고 도 1 및 도 2 에 도시된 바람직한 실시예에서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 다른 형태가 생각될 수 있을지라도, 하니콤 구조체(30)들은 6 각형 단면의 열전도 요소(31)들을 한정한다. 이러한 6 각형 형태는 공동/셀(32)들을 형성하는 엠보싱된 시트(sheet)/스트립(strip)(40)들의 적층체(stack)를 이용하여 통상적인 방식으로 달성되는데, 여기에서 이들 시트들의 적층 방향(42)은 셀들의 길이 방향(36)에 직각이다.

각각의 공극(32)은, 도 2 의 경우에서와 같이 전도 방향(36)에 직각인 단면에서 고려했을 때, 2 내지 25 mm 사이의 최대 폭(l)을 나타낸다. 더욱이, 중공부(32)를 한정하는 열전도 요소(31)들의 벽들은 얇으며, 예를 들어 0.02 내지 0.5 사이의 평균 두께를 나타낸다. 여기에서 벽들중 특정 부분들은 단일 시트(40)에 의해 형성되는데 반해, 다른 부분들은 2 개의 시트(40)들의 중첩에 의해 형성된다. 따라서 위에서 정의된 평균 두께는 하니콤 구조체(30)를 구성하는 중첩된 시트(40)들의 두께의 1.5 배와 같은 것으로 한정된다.

더욱이, 위에서 설명된 공극의 최대 폭(l)에 대한 전도 방향(36)을 따른 각각의 공극(32)의 길이(L)의 비율은 우선적으로 3 내지 100 사이이다. 여기에서 길이(L)가 우선적으로는 75 내지 200 mm 사이이다.

하니콤 구조체(30) 이용의 장점은 열전도 요소(31)들 및 공극(32)의 높은 밀도가 달성될 수 있기 때문이다. 이것은 열전도 요소(31)들이 함께 공극(32)들의 네트워크를 형성한다는 것을 의미하는데, 이것은 그 네트워크를 가로지르고 축(8)에 평행한 적어도 하나의 평면을 따른 단면에서, 공극 밀도가 100 공극/m² (voids/m²)과 같거나 그보다 큰 값을 가지는 적어도 하나의 영역을 부여한다. 도 2 는 도 1 에 도시된 선(II-II)의 평면을 따르는 그러한 섹션을 도시한다. 당연히, 수단(16)의 주어진 영역에서, 상기 밀도 값이 관찰되는 몇개의 단면 평면들이 존재할 수 있다. 더욱이, 같은 수단(16) 내에서 값이 변화될 수 있을지라도, 최소 밀도 값이 전도 수단(16)의 모든 영역들에서 이루어지도록 보장되는 구성이 바람직스럽다.

설명된 바람직한 실시예에서, 방사선 방어 물질이 바람직스럽게는 하니콤 구조체(30)내의 공극(32)들을 전체적으로 채운다. 구조체(30)가 이미 팩키지 안의 제 자리에서 수직의 위치에 있으면서 상기 재료의 주조(casting)가 외피 내부(inter-shell) 공간(14)내에서 직접적으로 이루어졌다면, 공극(32)들이 서로 연결되는 것을 보장하기 위하여 구멍(46)들이 시트(40) 안에 만들어지는 것이 생각된다. 따라서 방사선 방어 물질(18)의 중력 주조(gravity casting) 동안에, 구조체(30) 안의 공극(32)들 각각에서 가능한 한 넓게 분포되도록 하기 위하여 구멍(46)들이 이용될 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 구멍(46)들은 여기에서 시트(40)들의 적층 방향(42)으로 만들어진다. 사용되는 수는 다양한 파라미터들에 의존하게 되는데, 주조되고 있는 재료의 점성과 같은 것에 의존한다.

도 3 에 도시된 하나의 대안의 실시예에 따르면, 열전도 요소들이 더 이상 하니콤 구조체를 이용하여 만들어지지 않지만, 서로로부터 이격된 독립적인 요소(31)들에 의해 만들어진다. 따라서 그들 각각은 이전의 실시예에서와는 다르게, 자체의 벽을 가지며, 즉, 그 벽은 다른 요소(31)들과 공유되지 않는다. 이것은 도 3 에서 도시되었던 바와 같이 예를 들어 원형 섹션의 튜브들일 수 있다. 대안으로서, 요소들은 테이퍼 형태와 같이, 내부벽으로부터 외부벽으로 가면서 더 커지는 형태를 취할 수 있다. 요소 단면의 기하 형상이 우선적으로는 같게 유지되는데, 따라서 오직 단면의 크기만이 변화된다.

외피 내부 공간(14)의 형태, 치수 및 구성은 하니콤 구조체를 이용하는 해법에 대하여 설명된 것과 유사하거나 또는 동일하다. 더욱이, 공극(32)들을 내부에 한정하는 튜브(31)들에도 구멍들이 제공될 수 있어서, 공극들에 중성자 방어 물질(18)이 보다 용이하게 채워질 수 있다.

마지막으로 도 4 를 참조하면, 블록(100)은 외피의 각도 섹터(angular secto)의 형태로 도시되어 있으며, 이것은 외피 내부 공간(14)으로 도입되도록 의도된 것이다. 본 발명을 위하여 생각된 이러한 해법은 이전의 해법과 대조적인데, 여기에서는 몇개의 외피 섹터(shell sector, 100)들을 공간(14) 안으로 도입하기 전에 공간(14)의 밖에서 외피 섹터(100)들을 만들어서, 그들이 서로의 다음에 원주 방향으로 배치될 수 있다.

각각의 블록(100)은 다수의 열전도 요소(31)들 뿐만 아니라 중성자 방어 재료(18)를 포함하는데, 열전도 요소들은 블록의 전체 주위 표면을 다소 한정하는 중성자 방어 물질로 채워진다. 그럼에도 불구하고, 전도 요소(31)들의 단부들은 블록의 2 개의 동심 표면(110,112)들에서 노출된 상태로 유지되며, 이들은 각각 공간(14)을 한정하는 외피(20,22)들의 표면들을 향하도록/표면들과 접촉하도록 의도된다. 이것이 의미하는 것은 블록(100)의 열전도 요소들과 외피(20,22)들 사이에 우수한 열전달이 달성될 수 있다는 점이다. 비록 블록(100)의 열전도 요소들이 도 3 에 도시된 것과 유사한 유형일지라도, 본 발명과 일치하는 임의의 형태를 취할 수 있으며, 특히 도 1 및 도 2 에 도시된 형태를 취할 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

당연히, 비제한적인 예로서 설명되었던 본 발명에 대한 다양한 변형들이 당업자에 의해서 이루어질 수 있다.

1. 콘테이너 4. 장치
2. 패키지 6. 공극
8. 축 10. 측방향 동체

Claims (10)

1. 방사선 물질들의 운반 및 저장을 위한 패키지(package, 2)로서,
   상기 패키지는 패키지의 길이 방향 축(8)을 따라서 연장되는, 상기 방사선 물질들을 하우징(housing)하기 위한 공동(6)을 형성하는 측방향 동체(lateral body, 10)를 구비하고,
   동체(10)는 외부벽(22)과 함께 내부벽(20)을 구비하여 그 사이에 상기 길이 방향 축 둘레에서 연장되는 공간(14)을 형성하고, 상기 공간은 방사선 방어 수단(18) 및 열전도 수단(16)을 하우징하고,
   상기 열전도 수단은 다수의 열전도 요소(31)들을 구비하고, 열전도 요소들 각각은 내부벽(20)으로부터 외부벽(22)을 향하여 가는 전도 방향(36)에서 길이 방향으로 연장되는 공극(void, 32)을 내부에 형성하고,
   열전도 요소(31)들의 적어도 일부는 방사선 방어 물질로 적어도 부분적으로 채워진 공극(32)들을 가지고,
   상기 열전도 요소(31)들중 적어도 하나는 공극(32)의 외부 및 내부에서 방사선 방어 물질에 의하여 접촉되고,
   상기 열전도 요소(31)들중 어떤 것은 패키지 측방향 동체에 대해 실질적으로 반경 방향인 방향으로 각각 연장되고,
   상기 열전도 요소(31)들중 적어도 일부는 각각 실질적으로 실린더 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는, 패키지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전도 요소(31)들중 적어도 일부는 각각 연장되어, 전도 방향(36)을 따라서 내부벽과 외부벽을 분리시키는 거리와 실질적으로 같은 길이에 걸쳐서 함께 놓이는 것을 특징으로 하는, 패키지.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전도 요소(31)들은 공극(32)들의 네트워크를 함께 형성하고, 공극들은, 네트워크를 가로지르면서 길이 방향 축(8)에 평행한 적어도 하나의 평면을 따른 단면에서, 공극들의 밀도가 100 공극/m²(voids/m²)와 같거나 또는 그보다 큰 값을 가지는 적어도 하나의 영역을 나타내는 것을 특징으로 하는, 패키지.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전도 요소(31)들중 적어도 일부는 하나 이상의 하니콤 구조체(30)들을 이용하여 만들어지고, 각각의 하니콤 셀(honeycomb cell)은 열전도 요소의 상기 공극(32)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 패키지.
7. 제 6 항에 있어서,
   각각의 하니콤 구조체에는 셀(cell, 32)들을 함께 연결하는 구멍(46)들이 구비되는 것을 특징으로 하는, 패키지.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 열전도 요소(31)들중 적어도 일부는 서로로부터 이격된, 독립적인 요소들을 이용하여 만들어지는 것을 특징으로 하는, 패키지.
9. 삭제
10. 제 1 항에 따른 패키지(2)를 포함하는 방사선 물질의 운반 및 저장을 위한 콘테이너(1).

Images