KR101973520B1 - 핵 연료봉 저장 장치 - Google Patents

핵 연료봉 저장 장치 Download PDF

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KR101973520B1
KR101973520B1 KR1020180002215A KR20180002215A KR101973520B1 KR 101973520 B1 KR101973520 B1 KR 101973520B1 KR 1020180002215 A KR1020180002215 A KR 1020180002215A KR 20180002215 A KR20180002215 A KR 20180002215A KR 101973520 B1 KR101973520 B1 KR 101973520B1
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배재일
윤지훈
박재항
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Abstract

본 발명은 핵 연료봉 저장 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치는, 내부에 일면이 개방된 수용공간을 갖는 몸체; 상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 내부에 핵 연료봉을 수용되는 바스켓; 상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 상기 바스켓의 외측에 배치된 다수의 디스크; 상기 몸체의 수용공간을 채운 물 또는 에어를 외부로 배출하기 위한 파이프; 및 상기 몸체의 개방된 일면을 덮어 상기 몸체와 결합되고, 상기 몸체의 수용공간에 에어를 주입하기 위한 주입홀 및 상기 파이프가 삽입되는 파이프 삽입홀이 형성된 커버를 포함하고, 상기 파이프는 상기 파이프의 저면이 상기 수용공간의 저면에 닿도록 배치되며, 상기 파이프의 하부에 상기 물 또는 에어가 파이프 내부에 유입되기 위한 홈이 형성될 수 있다. 본 발명에 의하면, 내부에 물을 채운 상태에서 핵 연료봉을 핵 연료봉 저장 장치에 수용하고, 물을 제거하고 공기를 제거하기 위한 파이프를 커버를 덮은 상태에서 삽입할 수 있어, 핵 연료봉 저장 장치의 내부를 진공 상태로 형성하는 것을 간편하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

핵 연료봉 저장 장치{STORAGE APPARATUS OF NUCLEAR FUEL RODS}
본 발명은 핵 연료봉 저장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용된 핵 연료봉을 저장하기 위한 핵 연료봉 저장 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소에서 소정 기간 동안 사용된 이후, 연소를 종료하여 사용할 수 없게 된 핵 연료봉은 냉각 과정을 거쳐 재처리 시설이나 저장소로 운반된다. 이때, 사용된 핵 연료봉인 경우에도 다량의 방사선과 붕괴열을 방출하는 방사성 물질이므로, 이를 수송하거나 저장하기 위해서는 외부의 충격에 대해 내용물을 안전하게 보호할고 있으면서 방사선을 차폐하고 붕괴열을 원활히 방출할 수 있는 구조로 이루어진 전용 저장 장치가 필요하다.
이러한 핵 연료봉 저장 장치는, 대략 원통형으로 형성되고, 내부에 바스켓이 수용된 구조로 이루어진다. 이때 바스켓은 사용된 핵 연료봉이 수납될 수 있다. 이러한 핵 연료봉 저장 장치는, 외부에서 충격이나 압력이 가해지더라도 구조적 강도를 유지할 수 있으면서, 내부에 수용된 핵 연료봉을 안전하게 보호하기 위해 콘크리트나 금속으로 제조된다.
그런데, 상기와 같은 핵 연료봉 저장 장치는 내부를 진공으로 형성하여 핵 연료봉을 수용하는데, 내부를 진공으로 형성하는 것이 쉽지 않은 문제가 있다.
대한민국 제10-0866381호 (2008.10.27)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 핵 연료봉을 진공 상태로 저장하기 위한 핵 연료봉 저장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치는, 내부에 일면이 개방된 수용공간을 갖는 몸체; 상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 내부에 핵 연료봉을 수용되는 바스켓; 상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 상기 바스켓의 외측에 배치된 다수의 디스크; 상기 몸체의 수용공간을 채운 물 또는 에어를 외부로 배출하기 위한 파이프; 및 상기 몸체의 개방된 일면을 덮어 상기 몸체와 결합되고, 상기 몸체의 수용공간에 에어를 주입하기 위한 주입홀 및 상기 파이프가 삽입되는 파이프 삽입홀이 형성된 커버를 포함하고, 상기 파이프는 상기 파이프의 저면이 상기 수용공간의 저면에 닿도록 배치되며, 상기 파이프의 하부에 상기 물 또는 에어가 파이프 내부에 유입되기 위한 홈이 형성될 수 있다.
이때, 상기 파이프는 상기 커버에 고정되지 않은 상태로 상기 파이프 삽입홀에 삽입될 수 있다.
그리고 상기 파이프 삽입홀에 삽입된 파이프를 덮도록 상기 커버에 결합된 배출캡; 및 상기 배출캡과 연결된 배출관을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배출캡과 파이프 사이에 배치되며, 상기 배출캡과 파이프 사이를 밀폐시키는 오링을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 파이프는 상기 커버의 상부로 돌출되고, 상기 오링은 상기 커버의 상부에 돌출된 파이프와 상기 배출캡 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 배출캡은 상기 커버에 용접에 의해 결합될 수 있다.
그리고 상기 배출캡과 배출관을 연결하는 연결캡을 더 포함할 수 있다.
또, 상기 주입홀을 덮도록 상기 커버에 결합된 에어 주입캡을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 몸체의 수용공간 저면에는 상기 파이프가 배치되는 위치에 저면 홈이 형성될 수 있다.
그리고 상기 다수의 디스크는 상기 파이프가 관통하는 홀이 각각 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부에 물을 채운 상태에서 핵 연료봉을 핵 연료봉 저장 장치에 수용하고, 물을 제거하고 공기를 제거하기 위한 파이프를 커버를 덮은 상태에서 삽입할 수 있어, 핵 연료봉 저장 장치의 내부를 진공 상태로 형성하는 것을 간편하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 커버에 형성된 에어 주입홀과 파이프 삽입홀이 형성되어 핵 연료봉 저장 장치의 내부를 채운 물을 에어(air)를 이용하여 간편하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치의 상부 일부를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 영역 A를 취한 단면도이다.
도 5는 도 2의 영역 B를 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치의 내부의 물을 제거하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치(100)는, 몸체(110), 커버(120), 바스켓(130), 디스크(140) 및 파이프(150)를 포함한다.
몸체(110)는, 내부에 수용공간을 가지며, 대략 원통형의 형상을 가질 수 있다. 그리고 원통형의 상면이 개방된 면을 가질 수 있다. 이러한 몸체(110)는, 견고함을 위해 강철 또는 합금으로 제조될 수 있고, 총 무게를 줄이기 위해, 알루미늄, 알루미늄 합금강으로 제조될 수 있다.
커버(120)는 몸체(110)의 개방된 상면을 덮기 위해 구비되고, 에어 주입홀(H1) 및 파이프 삽입홀(H2)이 형성될 수 있다. 커버(120)는 몸체(110)와 동일한 소재로 제조될 수 있으며, 몸체(110)의 개방된 상면을 덮은 상태에서, 몸체(110)에 고정될 수 있다. 이때, 커버(120)와 몸체(110)는 용접에 의해 결합되어 몸체(110) 내부를 밀폐시킬 수 있고, 별도의 볼트 및 너트로 결합될 수도 있다.
바스켓(130)은 몸체(110)에 형성된 수용공간에 삽입되며, 사각 형상의 튜브 형상을 가질 수 있다. 그리고 바스켓(130)의 튜브 형상 내부에 적어도 하나 이상의 핵 연료봉이 수용될 수 있다.
디스크(140)는 본 실시예에서 다수 개가 구비될 수 있다. 다수 개의 디스크(140)는 몸체(110)의 수용공간에 삽입되며, 수용공간의 길이 방향으로 일정 간격으로 배치될 수 있다. 그리고 다수 개의 디스크(140)를 관통하여 바스켓(130)이 배치될 수 있다. 그에 따라 디스크(140)의 외주면은 몸체(110)의 수용공간 내측면에 결합되고, 바스켓(130)이 관통할 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 그리고 도시된 바와 같이, 다수의 디스크(140)에는 파이프(150)가 관통할 수 있는 홀이 추가로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 도면에는 세 개의 디스크(140)가 몸체(110)에 배치된 것을 도시하였지만, 몸체(110)의 길이에 따라 디스크(140)는 더 많이 배치될 수 있다.
파이프(150)는 몸체(110)의 수용공간에 채워진 물이나 에어(air)를 외부로 배출시키기 위해 구비된다. 본 실시예에서, 파이프(150)는 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)을 통해 몸체(110) 내부로 삽입되고, 몸체(110)의 수용공간에 배치된 다수의 디스크(140)에 형성된 홀을 통해 몸체(110)의 수용공간 저면까지 삽입된다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프(150)는 커버(120)가 몸체(110)의 상면을 덮은 상태에서 일부가 커버(120)의 상부로 돌출될 수 있으며, 파이프(150)의 저면은 몸체(110)의 수용공간 저면에 닿도록 배치될 수 있다.
따라서 본 실시예에서, 파이프(150)는 커버(120)를 몸체(110)에 결합시킨 이후에 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)을 통해 삽입할 수 있다. 파이프(150)를 커버(120)가 몸체(110)에 결합되기 전에 몸체(110)에 배치하면, 커버(120)를 몸체(110)에 결합할 때, 커버(120)의 무게로 인해 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)에 파이프(150)가 삽입되도록 맞추는 과정이 쉽지 않다. 앞서 설명한 바와 같이, 커버(120)는 몸체(110)와 동일한 소재로 제조되기 때문에 그 무게가 상당히 무겁기 때문이다.
그에 따라 본 실시예에서, 파이프(150)는 몸체(110)나 커버(120)에 결합되지 않은 상태로, 필요에 따라 파이프(150)를 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)에서 빼거나 다시 삽입할 수 있다.
그리고 커버(120)가 몸체(110)의 상부에 결합된 상태에서, 커버(120)의 에어 주입홀(H1)에 에어 주입캡(S1)을 설치하고, 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)에 배출캡(S2)을 설치할 수 있다. 이때, 배출캡(S2)은 파이프 삽입홀(H2)에 파이프(150)가 삽입된 상태에서 설치할 수 있다.
그리고 배출캡(S2)은 연결캡(S3)을 통해 배출관(S4)과 연결될 수 있으며, 배출캡(S2), 연결캡(S3) 및 배출관(S4)은 각각 밀착되어 결합되도록 진공용 클램프에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 배출캡(S2)과 커버(120)를 결합하는 것에 대해서는 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치의 상부 일부를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 영역 A를 취한 단면도이다.
도 3에 도시된 도면은 파이프(150)가 커버(120)의 파이프 삽입홀(H2)에 삽입된 상태에서, 배출캡(S2)이 파이프(150)를 덮도록 파이프 삽입홀(H2)에 결합된 것을 도시한 도면이다. 그리고 도 4에 도시된 도면은 파이프(150)와 커버(120) 사이의 파이프 삽입홀(H2)과 파이프(150)와 배출캡(S2)의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
배출캡(S2)은 커버(120)와 용접에 의해 결합되며, 그에 따라 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배출캡(S2)의 하부 외주면을 따라 용접부(W)가 형성될 수 있다.
그리고 배출캡(S2)의 상부에 연결캡(S3)이 결합될 수 있고, 연결캡(S3)의 상부에 배출관(S4)이 결합될 수 있다. 그에 따라 파이프(150)를 통해 이송되는 물이나 에어(air)가 배출관(S4)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 배출캡(S2)과 파이프(150) 사이에 오링(OR)이 배치될 수 있다. 파이프(150)가 파이프 삽입홀(H2)을 통해 삽입될 때, 파이프(150)와 커버(120) 사이가 밀착된 상태로 배치되지 않을 수 있다. 그에 따라 에어 주입홀(H1)을 통해 주입된 에어가 파이프(150)와 커버(120) 사이의 파이프 삽입홀(H2)을 통해 배출관(S4)으로 배출될 수 있는데, 그로 인해 파이프(150)를 통해 물이나 에어가 정상적으로 배출되지 않을 수 있다. 따라서 배출캡(S2)과 파이프(150) 사이에 오링(OR)을 배치하여 에어가 파이프(150)와 커버(120) 사이의 파이프 삽입홀(H2)을 통해 배출관(S4)으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 2의 영역 B를 취한 단면도이다.
도 5에 도시된 도면은, 파이프(150)의 하부 형상 및 몸체(110)의 수용공간 하부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 파이프(150)의 하부는 도시된 바와 같이, 배출 홈(152)이 형성될 수 있다. 즉, 파이프(150)의 저면이 몸체(110)의 수용공간 저면에 맞닿은 상태에서도 파이프(150) 내부를 통해 배출되도록 물이나 에어가 파이프(150) 내부로 유입시키기 위한 배출 홈(152)이 파이프(150) 하부에 형성될 수 있다.
배출 홈(152)은 파이프(150)의 저면에 일부가 제거된 상태로 형성되며, 필요에 따라 다수 개가 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 파이프(150)에 형성된 배출 홈(152)은 도시된 바와 같이, 파이프(150)의 일부가 제거된 형상일 수 있고, 파이프(150)의 저면에 파이프(150)의 길이 방향으로 돌출된 돌기들의 사이에 형성된 형상일 수 있다.
그리고 몸체(110)는 수용공간의 저면에 저면 홈(112)이 형성될 수 있다. 저면 홈(112)은 몸체(110)의 수용공간 저면 일부에 형성되며, 저면 홈(112)에 파이프(150)가 배치될 수 있도록 형성될 수 있다. 그에 따라 저면 홈(112) 내에 위치한 물이나 에어가 파이프(150)의 배출 홈(152)을 통해 파이프(150) 내부로 유입될 수 있다.
저면 홈(112)은 도시된 바와 같이, 몸체(110) 수용공간의 다른 저면과 단차가 형성되도록 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라 저면 홈(112)은 다른 저면에서 저면의 깊이가 보다 깊어지게 저면 홈(112)의 측면이 경사면을 포함하도록 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵 연료봉 저장 장치의 내부의 물을 제거하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서, 핵 연료봉 저장 장치(100)는, 초기에 몸체(110) 내부에 바스켓(130)이 배치된 상태에서, 몸체(110)의 수용공간에 물이 채워져 있고, 이렇게 물이 채워진 상태에서, 바스켓(130) 내부에 핵 연료봉이 저장된다. 그리고 몸체(110)의 상부에 커버(120)가 몸체(110)에 결합되고, 커버(120)에 형성된 파이프 삽입홀(H2)을 통해 파이프(150)가 삽입된다. 파이프(150)가 삽입되면, 커버(120)의 상부에 에어 주입캡(S1)과 배출캡(S2)이 결합된다. 이때, 에어 주입캡(S1)과 배출캡(S2)은 각각 용접에 의해 커버(120)에 결합된다.
이 상태에서, 에어 주입캡(S1)을 통해 에어가 주입되면, 몸체(110)의 수용공간은 밀폐된 공간이므로, 주입된 에어의 압력에 의해 수용공간을 채운 물은 파이프(150)의 하부에 형성된 배출 홈(152)을 통해 파이프(150) 내부로 유입되고, 파이프(150)를 통해 배출관(S4)으로 배출될 수 있다. 여기서, 물은 에어 주입캡(S1)을 통해 주입된 에어에 의해 몸체(110)의 저면에 형성된 저면 홈(112)에 모이고, 저면 홈(112)에 모인 물이 파이프(150)의 배출 홈(152)을 통해 모두 배출관(S4)으로 배출될 수 있다.
상기와 같이, 몸체(110) 내부에 채워진 물이 모두 제거되면, 에어 주입캡(S1)을 밀폐한다. 에어 주입캡(S1)을 밀폐하면, 몸체(110)의 수용공간은 밀폐된 상태로 유지될 수 있다. 이 상태에서, 배출관(S4)을 통해 몸체(110)의 수용공간을 채운 에어를 배출하여, 몸체(110)의 수용공간을 진공으로 형성할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 핵 연료봉 저장 장치
110: 몸체 112: 저면 홈
120: 커버 130: 바스켓
140: 디스크
150: 파이프 152: 배출 홈
H1: 에어 주입홀 H2: 파이프 삽입홀
S1: 에어 주입캡 S2: 배출캡
S3: 연결캡 S4: 배출관
OR: 오링 W: 용접부

Claims (10)

  1. 내부에 일면이 개방된 수용공간을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 내부에 핵 연료봉을 수용되는 바스켓;
    상기 몸체의 수용공간에 배치되고, 상기 바스켓의 외측에 배치된 다수의 디스크;
    상기 몸체의 수용공간을 채운 물 또는 에어를 외부로 배출하기 위한 파이프;
    상기 몸체의 개방된 일면을 덮어 상기 몸체와 결합되고, 상기 몸체의 수용공간에 에어를 주입하기 위한 주입홀 및 상기 파이프가 삽입되는 파이프 삽입홀이 형성된 커버;
    상기 파이프 삽입홀에 삽입된 파이프를 덮도록 상기 커버에 결합된 배출캡;
    상기 배출캡과 연결된 배출관; 및
    상기 배출캡과 배출관을 연결하는 연결캡을 포함하고,
    상기 파이프는 상기 파이프의 저면이 상기 수용공간의 저면에 닿도록 배치되며, 상기 파이프의 하부에 상기 물 또는 에어가 파이프 내부에 유입되기 위한 홈이 형성된 핵 연료봉 저장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파이프는 상기 커버에 고정되지 않은 상태로 상기 파이프 삽입홀에 삽입되는 핵 연료봉 저장 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배출캡과 파이프 사이에 배치되며, 상기 배출캡과 파이프 사이를 밀폐시키는 오링을 더 포함하는 핵 연료봉 저장 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 파이프는 상기 커버의 상부로 돌출되고, 상기 오링은 상기 커버의 상부에 돌출된 파이프와 상기 배출캡 사이에 배치된 핵 연료봉 저장 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배출캡은 상기 커버에 용접에 의해 결합된 핵 연료봉 저장 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입홀을 덮도록 상기 커버에 결합된 에어 주입캡을 더 포함하는 핵 연료봉 저장 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체의 수용공간 저면에는 상기 파이프가 배치되는 위치에 저면 홈이 형성된 핵 연료봉 저장 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 디스크는 상기 파이프가 관통하는 홀이 각각 형성된 핵 연료봉 저장 장치.
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