KR101882586B1 - 코발트다발 설계 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중수발전소의 코발트 연료 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계; 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계; 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계; 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 제4 단계; 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 제5단계; 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 제6단계를 포함하는 코발트 연료 다발 설계 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 중수발전소의 코발트 연료 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계; 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계; 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계; 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 제4 단계; 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 제5단계; 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 제6단계를 포함하는 코발트 연료 다발 설계 방법에 관한 것이다.
중수로 연료는 도 1에 도시된 바와 같이 37개 봉으로 구성되어 있으며, 전체가 U-235로 0.72%의 자연우라늄으로 구성되어 있다.
전체 다발수는 4560개이며, 380개 채널에 12개씩 장전되어 있다. 경수가 중수에 비해 중성자흡수가 강해 냉각재와 감속재 모두 중수를 사용해야만 임계유지가 되며, 매일 약 16다발을 교체하여 주어야만 임계유지가 된다.
Co-59를 중수로 원자로에서 중성자 조사시키면 Co-60이 생산되며, 이는 산업체 멸균조사용 동위원소로 활용되고 있다.
조절봉을 이용한 코발트 생산방법과 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법으로 코발트를 생산하는 기술이 특허를 취득한 바 있다.
조절봉을 이용한 코발트 생산방법은 실용화가 되어 있으나 2년마다 조사시킨 조절봉 코발트를 분리하여야 하며, 분리 작업에 별도의 장비가 필요하며 방사선 피
폭 우려가 있다.
조절봉 코발트 분리, 설치는 원자로를 정지하고 계획예방정비시 수행하여야 하며, 인력과 약 12일간 작업을 수행하여야 하는 어려움이 있다.
관련된 한국등록특허공보 제10-1502414호는 CANDU 형 원자로의 일부 핵연료채널에, 천연우라늄의 핵연료 팰렛 대신 Co-59(혹은 Mo-99)를 포함하는 동위원소 표적을 포함하는 번들을 장입하여 중성자를 조사하여 Co-60을 대량생산할 수 있도록 한 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법이 개시되어 있고, 일본 공개 특허 공보 특개 2013-140136에는 사용 가능한 방사성 동위 원소 또는 다른 소망하는 재료로 변환되는 조사 대상을 원자력 플랜트 내에 존재시키는 구성이 개시되어 있으나, 이와 대비되는 본 발명은 모두 6 단계로 이루어진 코발트연료다발의 상세 설계 방법으로 코발트-60을 얻기 위한 구체적인 구성들이 기재되어 있으므로 구성 및 작용효과에서 현저한 차이가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법 특허에서는 연료다발의 상세 설계가 없으나 본 특허는 기존 연료다발 형상을 이용하여 코발트 다발을 상세하게 설계를 하여 제작을 용이하게 하는 것이다.
본 발명 과제의 해결 수단은 중수발전소의 코발트 연료 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계; 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계; 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계; 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 제4 단계; 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 제5 단계; 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 제6 단계를 포함하는 코발트 연료 다발 설계 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 중수발전소의 코발트 연료 설계 방법으로 중수로 핵연료 다발에 Co-59 봉을 주입하여 중수로 원자로에서 중성자를 조사시키면 Co-59가 Co-60로 개질되어 Co-60 생산이 용이하며, 이는 산업체 멸균조사용 동위원소로 보다 용이하게 활용할 수 있도록 하는 유리한 점이 있다.
또한, 본 발명은 편리한 코발트 Co-60의 생산 방법이며, 운전 중 연료 교체가 가능하고 연료 교체 주기가 짧은 중수로의 특성상 별도의 장비가 필요치 않고 방사선 피폭의 우려가 없는 유리한 점이 있다.
도 1은 중수로 연료가 채널에 장전된 모양을 도시한 것이다.
도 2는 중수로 37M 연료형상을 이용한 코발트 다발 설계 방법론 및 측면도를 도시한 것이다.
도 2는 중수로 37M 연료형상을 이용한 코발트 다발 설계 방법론 및 측면도를 도시한 것이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
본 발명은 중수발전소의 코발트 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계; 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계; 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계와 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계 및/또는 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계로 이루어진 코발트 다발 설계에 관한 것이다.
본 발명은 편리한 코발트 Co-60의 생산 방법이며, 운전 중 연료 교체가 가능하고 연료 교체 주기가 짧은 중수로의 특성상 별도의 장비가 필요치 않고 방사선 피폭의 우려가 없는 유리한 효과가 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명에 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다.
도 1은 중수로 연료가 채널에 장전된 모양을 도시한 것이다.
도 2는 중수로 37M 연료형상을 이용한 코발트 다발 설계 방법론 및 측면도를 도시한 것이다.
본 발명은 중수로를 이용한 코발트 Co-60의 생산 방법이다.
중수로 연료는 도 1에 도시된 바와 같이 37개 봉으로 구성되어 있으며, 전체가 U-235로 0.72%의 자연우라늄으로 구성되어 있다.
중수로의 전체 연료 다발수는 4560개이며, 380개 채널에 12개씩 장전되어 있다.
경수가 중수에 비해 중성자흡수가 강해 냉각재와 감속재 모두 중수를 사용해야만 임계유지가 되며, 매일 약 16다발을 교체해 주어야만 임계유지가 된다.
Co-59를 중수로 원자로에서 중성자를 조사시키면 Co-60이 생산되며, 이는 산업체 멸균조사용 동위원소로 활용되고 있다.
본 발명에 따른 구체적인 기술적 구성을 살펴본다.
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계을 포함한다.
직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉은 Co-59로 제작되며, 중수로 속에서 중성자 조사시키면 Co-60으로 개질되어 Co-60 이 생산된다.
다음은 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계를 포함한다.
다음은 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계를 포함한다.
도 2에서와 같이 외경이 13.07 mm 또는 11.5 mm로 각각 설계 제작할 수 있다.
상기 제 3단계 이후에 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 단계와, 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계와, 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
즉, 하나의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 기술적 구성은:
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계를 포함하고, 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계를 포함하며, 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계를 포함하고, 마지막으로 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계로 이루어질 수 있다.
또 다른 하나의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 기술적 구성은:
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계를 포함하고, 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계를 포함하며, 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계를 포함하고, 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계 및 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계를 더 포함시켜 제작할 수 있다.
또 다른 하나의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 기술적 구성은:
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계를 포함하고, 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계를 포함하며, 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계를 포함하고, 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 단계와, 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계 및 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계를 더 포함시켜 제작할 수 있다.
또 다른 하나의 실시 예에 따른 본 발명에 따른 기술적 구성은:
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계를 포함하고, 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계를 포함하며, 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계를 포함하고, 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 단계 및 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계로 이루어질 수 있다.
피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 이유는 연료에서 발생하는 열이 피복재로 가는 전도율을 높여주는 역할과 펠렛과 피복재의 상호작용을 최소화시키는 역활을 한다.
본 발명은 중수발전소의 코발트 연료 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계; 직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계; 두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계; 피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 단계; 각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계; 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉을 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계를 포함하는 코발트 연료 다발 설계 방법을 제공하여 Co-60동위원소를 보다 용이하게 생산할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.
Claims (4)
- 운전 중 연료 교체가 가능하고 연료 교체 주기가 짧은 중수발전소의 특성을 이용하여 작업자의 피복을 줄일 수 있는 코발트 다발 설계 방법에 있어서,
직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계;
직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계;
두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계; 및
각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계를 포함하되,
상기 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉의 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계를 더 포함하는 중수발전소의 코발트 다발 설계 방법. - 삭제
- 운전 중 연료 교체가 가능하고 연료 교체 주기가 짧은 중수발전소의 특성을 이용하여 작업자의 피복을 줄일 수 있는 코발트 다발 설계 방법에 있어서,
중수발전소의 코발트 다발 설계 방법으로, 직경 6.35 mm, 길이 49.53mm 코발트 봉을 제작하는 제1 단계;
직경 8mm, 길이 49.53mm의 피복관 내경을 갖는 지르칼로이 튜브에 상기 제작된 코발트 봉을 끼워넣는 제2 단계;
두 가지 피복관 외경(13.07 mm(기타봉), 11.5 mm(중심봉)), 길이 49.53mm 지르칼로이 튜브에 상기 2단계에서 제작된 봉을 끼워 넣는 제3 단계;
피복관 내경 튜브와 외경 튜브사이에 헬륨가스를 충진하는 단계; 및
각 봉의 끝단을 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접하는 단계를 포함하되,
상기 앤드 캡(End Cap)으로 밀봉 용접된 봉의 앤드 플레이트(End Plate)에 용접하는 단계를 더 포함하는 중수발전소의 코발트 다발 설계 방법. - 삭제
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