KR102014967B1 - Corrosion prevention method of spent nuclear fuel canister using sacrificial anode method and its application - Google Patents

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KR102014967B1
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spent fuel
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김승현
이정환
김형진
김태만
김민석
도호석
이상진
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한국원자력환경공단
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Abstract

According to the present invention, a corrosion prevention method of a spent nuclear fuel canister and an application method thereof are applied with a sacrificial anode method to predict a case in which a problem may occur. Therefore, the canister can be semi-permanently operated by missing a replacement time of magnesium.

Description

희생양극법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법{Corrosion prevention method of spent nuclear fuel canister using sacrificial anode method and its application}Corrosion prevention method of spent nuclear fuel canister using sacrificial anode method and its application}

본 발명은 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of preventing corrosion of a spent fuel canister and its application.

원자력 산업으로부터 불가피하게 발생되는 고준위 폐기물, 사용후핵연료 등의 핵폐기물은 생태계로부터 장기간 안전하게 격리되어야 한다. 이를 위한 공학적 방벽들 중의 하나인 처분용기(Canister)는 보통 단일 또는 합금 재질로 만들어 질 수 있다. 프랑스, 영국, 일본 등은 고준위 폐기물을 유리 고화체로 만들어 용기에 넣고 이 용기를 다시 다른 용기에 넣어 포장하는 방식을 고려하고 있으며, 캐나다, 독일, 핀란드, 스웨덴 등은 사용후핵연료를 직접 용기에 넣어 포장하는 방식을 고려하고 있다. 미국의 경우, 유리 고화체와 사용후핵연료 두 가지 유형에 대한 각각의 처분용기를 구상하고 있다. 우리나라의 경우는 사용후핵연료를 심지층에 처분하는 개념을 추구하고 있으며, 예를 들어 500 m 깊이의 심부 결정질 암반 내에 수직으로 처분용기를 거치하고, 그 주변을 압축 벤토나이트로 충전한다.Nuclear waste, such as high-level waste and spent fuel, which are unavoidable from the nuclear industry, must be safely isolated from the ecosystem for a long time. One of the engineering barriers for this purpose, the canister, can usually be made of a single or alloy material. France, the United Kingdom, and Japan are considering making high-level wastes into glass solids and putting them back in other containers.In Canada, Germany, Finland, and Sweden, they put spent fuel directly into containers. Considering how to pack. In the United States, individual disposal containers for two types of free solids and spent fuel are envisioned. Korea is pursuing the concept of disposing of spent fuel in the core layer, for example, placing the disposal container vertically in a deep crystalline rock of 500 m depth and filling it with compressed bentonite.

그러나 상기와 같이 사용후핵연료를 포함한 처분용기를 처분할 지하 500 m 이상의 암반에 건설된 처분동굴에는 지하수에 의한 50 atm 이상의 수압과 처분용기를 보호하기 위하여 채우는 완충재에 의한 팽윤압이 100 atm 이상 존재할 수 있다. 따라서 처분용기는 이와 같은 압력에 견딜 수 있는 구조적인 안정성이 확보되어야 한다. 뿐만 아니라 사용후핵연료 내에 존재하는 방사성 핵종들이 주변 환경으로 누출되는 것을 반영구적으로 억제할 수 있어야 한다.However, as described above, the disposal cave constructed in the rock more than 500 m underground to dispose of the disposal container including spent fuel has a water pressure of 50 atm or more due to groundwater and a swelling pressure of 100 atm or more due to the buffer material filled to protect the disposal container. Can be. Therefore, the disposal container should have a structural stability to withstand such pressure. In addition, it should be possible to semi-permanently suppress the release of radionuclides present in spent fuel into the environment.

이에, 지하수와 접촉할 수 있는 다양한 부식 환경에 의한 문제를 방지하고 처분용기의 장기 구조 안정성을 확보하기 위한 다방면의 연구가 필요하다.Therefore, various researches are needed to prevent problems caused by various corrosive environments that can come into contact with groundwater and to ensure long-term structural stability of disposal containers.

구체적으로, 처분용기에 수용된 핵폐기물을 생태계로부터 장기간 안전하게 격리하기 위해서는 처분용기의 부식을 원천적으로 방지해야 한다. 특히 처분용기가 금속 소재일 경우, 금속은 외부 충격에 강하고 구조 안정성이 우수한 측면은 있으나 산화 반응에 의한 부식에 취약한 단점이 있다. 이에 따라 높은 산화 환경을 가지는 지하에 매설되는 금속 소재의 처분용기는 생태계로부터 사용후핵연료를 안전하게 격리할 수 없는 치명적인 문제가 있다.Specifically, in order to safely isolate nuclear waste contained in the disposal container from the ecosystem for a long time, corrosion of the disposal container must be prevented at the source. In particular, when the disposal container is a metal material, the metal is strong against external impact and has excellent structural stability, but has a disadvantage of being vulnerable to corrosion by an oxidation reaction. Accordingly, there is a fatal problem in that the disposal container of metal material buried underground having a high oxidizing environment cannot safely isolate spent fuel from an ecosystem.

이러한 이유로, 핵페기물이 생태계로부터 완전한 격리가 이루어질 수 있도록 금속 소재의 처분용기가 산화되어 부식되는 문제의 근본적인 해결책이 필요하다.For this reason, there is a need for a fundamental solution to the problem that metal containers are oxidized and corroded so that nuclear waste can be completely isolated from the ecosystem.

KR10-2006-0015370A (2006.02.17)KR10-2006-0015370A (2006.02.17)

본 발명의 목적은 문제가 발생할 수 있는 경우를 미리 예측하여 마그네슘의 교체시기를 놓치지 않고 반영구적으로 운용이 가능한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of preventing corrosion of a spent fuel canister and its application method that can be semi-permanently operated without missing a replacement time of magnesium in anticipation of a problem may occur in advance.

본 발명의 구체적 목적은 부식을 유발할 수 있는 다양한 환경 변수들을 고려하여 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지하고, 캐니스터의 구조 안정성을 확보하여 반영구적으로 운용이 가능한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법을 제공하는 것이다.A specific object of the present invention is to prevent corrosion of the canister of a metal material in consideration of various environmental variables that may cause corrosion, and to prevent corrosion of a spent fuel canister that can be semi-permanently operated by securing structural stability of the canister. It is to provide a method and its application method.

본 발명의 다른 구체적 목적은 사용후핵연료 캐니스터의 산화를 방지하기 위해 사용되는 마그네슘의 사용 함량을 최소화하여 운용 가능하며, 그럼에도 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지하여 반영구적으로 운용이 가능한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법을 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention can be operated by minimizing the amount of magnesium used to prevent oxidation of the spent fuel canister, nevertheless can be used semi-permanently by preventing the canister of the metal material is oxidized and corroded It is to provide a method for preventing corrosion of the post-fuel canister and its application.

본 발명의 다른 구체적 목적은 기존 장소에 설치된 사용후핵연료 캐니스터로부터 얻은 데이터를 바탕으로, 신규 장소에 설치되는 사용후핵연료 캐니스터의 운용에 있어서도, 사용되는 마그네슘의 사용 함량을 최소화하면서 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지함으로써 반영구적으로 운용이 가능한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is based on data obtained from spent fuel canisters installed in existing locations, and in the operation of spent fuel canisters installed in new locations, the canisters of metallic materials are minimized while minimizing the amount of magnesium used. The present invention provides a method and system for preventing corrosion of spent fuel canisters that can be operated semi-permanently by preventing oxidation and corrosion.

본 발명의 다른 구체적 목적은 다수의 캐니스터를 포함하는 대규모 시스템의 운영이 가능한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another specific object of the present invention is to provide a method and system for preventing corrosion of spent fuel canisters capable of operating a large-scale system including a plurality of canisters.

본 발명에 따른 희생양극법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법은, 사용후핵연료가 내부에 저장되는 금속 소재의 캐니스터; 및 상기 캐니스터와 연결되는 희생양극부;를 포함하며, 상기 캐니스터의 금속 소재는 구리 및 철 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 희생양극부는 마그네슘 금속을 포함한다.Corrosion preventing method of the spent fuel canister using the sacrificial anode method according to the invention, the canister of a metal material in which the spent fuel is stored therein; And a sacrificial anode portion connected to the canister, wherein the metal material of the canister includes any one or more selected from copper, iron, and the like, and the sacrificial anode portion includes magnesium metal.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 캐니스터는, 구리 금속 소재의 외부 보호 캐니스터; 및 상기 외부 보호 캐니스터의 내부에 위치하되, 사용후핵연료 수용 공간을 포함하는 철 금속 소재의 내부 캐니스터;를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the canister, the outer protective canister of a copper metal material; And an inner canister located in the outer protection canister, the inner canister of ferrous metal material including a spent fuel accommodation space.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 보호 캐니스터의 두께는 5 mm 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the thickness of the outer protective canister may be 5 mm or more.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 사용후핵연료 수용 공간은 하나 이상의 사용후핵연료가 수용될 수 있도록 다수의 격벽으로 구획될 수 있다.In one example of the present invention, the spent fuel receiving space may be partitioned into a plurality of partitions to accommodate one or more spent fuel.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 보호 캐니스터는 사용후핵연료가 내부에 수용되어 밀폐되도록 하는 외부 개폐부를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the outer protective canister may include an external opening and closing to allow the spent fuel is contained therein and sealed.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 캐니스터는 지하에 매설될 수 있으며, 상기 희생양극부는 지상 또는 지하에 위치할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the canister may be buried underground, the sacrificial anode portion may be located above ground or underground.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 캐니스터는 다수의 단위 캐니스터를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the canister may include a plurality of unit canisters.

본 발명에 따른, 상기 희생양극법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법을 포함하는 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 외부 보호 캐니스터의 저항 값을 측정하는 저항 측정부; 상기 저항 측정부로부터 저항 값을 실시간으로 수신하는 저항 수신부; 및 상기 저항 수신부로부터 저항 값이 수신되는 외부 서버부;를 포함할 수 있다.According to the present invention, a monitoring system for preventing corrosion of a spent fuel canister, including a method of preventing corrosion of a spent fuel canister using the sacrificial anode method, includes: a resistance measuring unit measuring a resistance value of an external protective canister; A resistance receiver for receiving a resistance value from the resistance measurer in real time; And an external server configured to receive a resistance value from the resistance receiver.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 습도를 측정하는 습도 센서부; 및 상기 습도 센서부로부터 측정된 습도 값을 실시간으로 수신하는 습도 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 습도 수신부로부터 습도 값이 수신될 수 있다.Monitoring system for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention, the humidity sensor unit is provided on the outside of the outer protective canister for measuring the external humidity of the outer protective canister; And a humidity receiver configured to receive the humidity value measured by the humidity sensor in real time. The external server may receive a humidity value from the humidity receiver.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및 상기 온도 센서부로부터 측정된 온도 값을 실시간으로 수신하는 온도 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 온도 수신부로부터 온도 값이 수신될 수 있다.Monitoring system for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention, the temperature sensor unit for measuring the temperature of the external protective canister; And a temperature receiver configured to receive the temperature value measured by the temperature sensor in real time. The external server may receive a temperature value from the temperature receiver.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 pH를 측정하는 pH 센서부; 및 상기 pH 센서부로부터 측정된 외부의 pH 값을 실시간으로 수신하는 pH 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 pH 수신부로부터 pH 값이 수신될 수 있다.Monitoring system for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention, pH sensor unit for measuring the external pH of the external protective canister is provided on the outside of the external protective canister; And a pH receiver configured to receive the external pH value measured from the pH sensor in real time. The external server may receive a pH value from the pH receiver.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 서버부는 저항 값, 습도 값, 온도 값 및 pH 값을 누적 저장하여 데이터베이스화할 수 있으며, 저장된 값들을 통계적으로 연산하여, 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 기간을 예측할 수 있다.In one example of the present invention, the external server may accumulate and store a resistance value, a humidity value, a temperature value, and a pH value in a database, and calculate the stored values statistically to predict the corrosion protection period of the spent fuel canister. Can be.

본 발명에 따른, 상기 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템을 이용하는 희생양극법이 적용된 사용후핵연료 캐니스터의 수명 예측 방법은, 외부 서버부로부터 캐니스터의 설치 장소별 마그네슘 금속의 사용 함량에 따른 캐니스터의 부식 방지 기간을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to the present invention, a method of predicting the life of a spent fuel canister using a sacrificial anode method using a monitoring system for preventing corrosion of the spent fuel canister is based on the amount of magnesium metal used for each installation location of the canister from an external server unit. Predicting a corrosion protection period of the canister.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 설치 방법은, 상기 희생양극법이 적용된 사용후핵연료 캐니스터의 수명 예측 방법을 통해 캐니스터의 설치 장소별 요구 부식 방지 기간에 따른 마그네슘 금속의 최소 사용 함량을 예측하는 단계, 상기 마그네슘 금속의 최소 사용 함량으로 적용하여 희생양극부를 설치하는 단계 및 사용후핵연료 캐니스터를 지하에 매설하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of installing the spent fuel canister according to the present invention, the method of predicting the minimum usage content of magnesium metal according to the required corrosion protection period for each installation site of the canister through the method of predicting the life of the spent fuel canister to which the sacrificial anode method is applied It may include the step of installing the sacrificial anode portion by applying the minimum amount of the use of the magnesium metal and embedding the spent fuel canister underground.

본 발명의 일 예에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 설치 방법에서, 상기 희생양극부는 사용후핵연료 캐니스터와 인접한 지하에 매설될 수 있다.In the method of installing the spent fuel canister according to an embodiment of the present invention, the sacrificial anode portion may be buried underground adjacent to the spent fuel canister.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법은 문제가 발생할 수 있는 경우를 미리 예측하여 마그네슘의 교체시기를 놓치지 않고 반영구적으로 운용이 가능한 효과가 있다.Corrosion prevention method and its application method of the spent fuel canister according to the present invention has an effect that can be semi-permanent operation without missing the replacement time of magnesium in anticipation of a problem may occur in advance.

구체적으로, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법은 부식을 유발할 수 있는 다양한 환경 변수들을 고려하여 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지하고, 캐니스터의 구조 안정성을 확보하여 반영구적으로 운용이 가능한 효과가 있다.Specifically, the method for preventing corrosion of the spent fuel canister and its application method according to the present invention prevents the problem of oxidation of the canister of a metal material in consideration of various environmental variables that may cause corrosion, and improves the structural stability of the canister. It is possible to secure and operate semi-permanently.

또한 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법은 사용후핵연료 캐니스터의 산화를 방지하기 위해 사용되는 마그네슘의 사용 함량을 최소화하여 운용 가능하며, 그럼에도 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지하여 반영구적으로 운용이 가능한 효과가 있다.In addition, the method of preventing corrosion of the spent fuel canister and its application method according to the present invention can be operated by minimizing the amount of magnesium used to prevent oxidation of the spent fuel canister, and the metal canister is oxidized and corroded. It is possible to operate semi-permanently by preventing the problem.

아울러 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법은 기존 장소에 설치된 사용후핵연료 캐니스터로부터 얻은 데이터를 바탕으로, 신규 장소에 설치되는 사용후핵연료 캐니스터의 운용에 있어서도, 사용되는 마그네슘의 사용 함량을 최소화하면서 금속 소재의 캐니스터가 산화되어 부식되는 문제를 방지함으로써 반영구적으로 운용이 가능한 효과가 있다.In addition, the method for preventing corrosion of the spent fuel canister and its application method according to the present invention is based on the data obtained from the spent fuel canister installed in the existing location, and the magnesium used in the operation of the spent fuel canister installed in the new location. By minimizing the amount of use of the canister of the metal material to prevent the problem of oxidized and corroded, it is possible to operate semi-permanently.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법은 다수의 캐니스터를 포함하는 대규모 시스템의 운영이 가능한 효과가 있다.In addition, the method for preventing corrosion of the spent fuel canister and its application method according to the present invention has the effect of operating a large-scale system including a plurality of canisters.

본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned in the present invention, the effects described in the specification and the inherent effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 캐니스터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다수의 캐니스터가 연결된 구조를 개념화하여 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템 및 이의 응용 방법의 개념도를 나타낸 것이다.
1 is a view showing a canister according to the present invention.
2 conceptually illustrates a structure in which a plurality of canisters according to the present invention is connected.
Figure 3 shows a conceptual diagram of a monitoring system and its application method for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법 및 이의 응용 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the corrosion prevention method and the application method of the spent fuel canister according to the present invention.

본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings described herein are provided by way of example in order to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the drawings presented and may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined in the technical and scientific terms used herein, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the invention in the following description and the accompanying drawings. The description of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure them will be omitted.

본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.As used herein, the singular forms “a”, “an” and “the” are intended to include the plural forms as well, unless the specification indicates otherwise.

본 발명에 따른 희생양극법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법은, 사용후핵연료가 내부에 저장되는 금속 소재의 캐니스터; 및 상기 캐니스터와 연결되는 희생양극부;를 포함한다. 이때 상기 캐니스터의 금속 소재는 구리 및 철 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 희생양극부는 마그네슘 금속을 포함한다. 본 발명에서는 희생양극법(Sacrificial anode method)이 이용됨에 따라, 마그네슘 금속으로부터 더 이상의 전자가 공급되지 않을 때까지 금속 소재에 전자가 지속적으로 공급되어 환원 상태를 유지한다. 따라서 캐니스터의 주변 환경이 높은 산화 분위기를 가지더라도 금속 소재의 산화에 의한 부식을 방지할 수 있다. 이때 상기 금속 소재는 탄소, 질소 등의 비금속 원소를 더 포함할 수 있음은 물론이다.Corrosion preventing method of the spent fuel canister using the sacrificial anode method according to the invention, the canister of a metal material in which the spent fuel is stored therein; And a sacrificial anode portion connected to the canister. In this case, the metal material of the canister includes any one or more selected from copper and iron, and the sacrificial anode part includes magnesium metal. As the sacrificial anode method is used in the present invention, electrons are continuously supplied to the metal material until no more electrons are supplied from the magnesium metal to maintain the reduced state. Therefore, even if the surrounding environment of the canister has a high oxidizing atmosphere, it is possible to prevent corrosion due to oxidation of the metal material. In this case, the metal material may further include nonmetallic elements such as carbon and nitrogen.

상기 캐니스터는 제1 금속 소재의 외부 보호 캐니스터; 및 상기 외부 보호 캐니스터의 내부에 위치하되, 사용후핵연료 수용 공간을 포함하는 제2 금속 소재의 내부 캐니스터;를 포함할 수 있으며, 이의 예는 도 1에 도시되어 있다.The canister includes: an outer protective canister of a first metal material; And an inner canister of a second metal material positioned inside the outer protective canister and including a spent fuel receiving space, an example of which is illustrated in FIG. 1.

상기 제1 금속 소재는 구리를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 제2 금속 소재는 철을 포함하는 것일 수 있다. 철 소재의 캐니스터는 기계적 물성이 우수하여 충격에 강하고 구조 안정성이 우수하나 상대적으로 산화에 의한 부식 문제에 더 취약하며, 구리 소재의 캐니스터는 상대적으로 산화에 의한 부식 문제에 덜 취약하다. 따라서 부식에 덜 취약한 구리 소재의 캐니스터 내부에 구조 안정성이 우수한 철 소재의 캐니스터가 위치함으로써, 철 소재의 캐니스터가 외부의 산화 환경에 직접적으로 노출되지 않도록 하여 구조 안정성을 더 향상시키고 산화에 의한 부식을 더 억제할 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 캐니스터는, 구리 금속 소재의 외부 보호 캐니스터; 및 상기 외부 보호 캐니스터의 내부에 위치하되, 사용후핵연료 수용 공간을 포함하는 철 금속 소재의 내부 캐니스터;를 포함할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The first metal material may include copper, and the second metal material may include iron. Iron canisters are excellent in mechanical properties, impact resistance and structural stability, but relatively more susceptible to corrosion problems by oxidation, copper canisters are relatively less susceptible to corrosion problems by oxidation. Therefore, the steel canisters with excellent structural stability are located inside the canisters of copper material, which are less susceptible to corrosion, so that the steel canisters are not directly exposed to an external oxidizing environment, thereby improving structural stability and preventing corrosion by oxidation. Can be further suppressed. In a preferred embodiment, the canister may include an outer protective canister made of copper metal; And an inner canister located in the outer protection canister, the inner canister of ferrous metal material including a spent fuel accommodation space. However, this is only described as a preferred example, of course, the present invention is not limited thereto.

상기 외부 보호 캐니스터의 두께는 요구되는 구조 안정성이 확보될 수 있을 정도 이상이면 무방하며, 일 예로 5 mm 이상, 구체적으로 5 내지 50 mm, 보다 구체적으로 5 내지 20 mm일 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.The thickness of the outer protective canister may be more than enough to ensure the required structural stability, for example 5 mm or more, specifically 5 to 50 mm, more specifically 5 to 20 mm. However, this is only a specific example, and the present invention is not limited thereto.

상기 사용후핵연료 수용 공간은 사용후핵연료가 수용되는 공간으로, 사용후핵연료가 수용될 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 하나 이상 또는 다수의 사용후핵연료가 수용될 수 있도록 격벽으로 구획될 수 있다. 이때 격벽 및 구획된 공간의 크기, 형태 등은 통상의 기술자에 의해 적절히 조절되어도 무방하므로 제한되지 않는다.The spent fuel accommodating space is a space in which the spent fuel is accommodated, and may have various structures in which the spent fuel can be accommodated. For example, the spent fuel accommodating space may be partitioned into partitions to accommodate one or more spent fuel. have. At this time, the size, shape and the like of the partition and the partitioned space may be appropriately adjusted by a person skilled in the art, so it is not limited.

상기 외부 보호 캐니스터는 사용후핵연료가 내부에 수용되어 밀폐되도록 하는 외부 개폐부를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사용후핵연료가 내부 캐니스터의 내부 공간에 장입되고 내부 개폐부가 상기 내부 캐니스터에 결합되어 완전 밀폐된다. 또한 내부 캐니스터가 외부 보호 캐니스터의 내부 공간에 수용되고 외부 개폐부가 상기 외부 보호 캐니스터에 결합되어 완전 밀폐된다. 이렇게 이중으로 밀폐된 캐니스터는 지하 또는 동굴 등의 장소에 매설되어 사용후핵연료가 생태계로부터 실질적으로 차단될 수 있다. 이때 결합은 물 등의 액체, 수증기, 산소 등의 기체가 캐니스터의 내부로 유입될 수 없도록 하는 다양한 밀봉 수단이 사용되어 이루어질 수 있으며, 바람직한 일 예로, 용접 수단을 들 수 있다.The outer protective canister may include an external opening and closing portion to allow the spent fuel to be contained therein and sealed. As shown in FIG. 1, spent fuel is charged into the inner space of the inner canister and the inner opening and closing portion is coupled to the inner canister to be completely sealed. The inner canister is also housed in the inner space of the outer protective canister and the outer opening is coupled to the outer protective canister to be hermetically sealed. Such double sealed canisters are buried in places such as underground or caves, whereby spent fuel can be substantially blocked from the ecosystem. In this case, the coupling may be performed by using various sealing means such that a liquid such as water, water vapor, oxygen, or the like cannot be introduced into the canister. For example, welding means may be used.

상술한 바와 같이, 상기 캐니스터는 해저 터널, 지하, 동굴 등의 생태계로부터 차단이 용이한 장소에 위치(매설)될 수 있으며, 이 외에도 생태계로부터 격리될 수 있는 다양한 장소가 선택되어도 무방하므로 제한되지 않는다. 또한 캐니스터를 위치시키는 방법은 공지된 다양한 운송 방법이 있으므로 이를 참고하면 된다.As described above, the canister may be located (buried) in a place that is easily blocked from ecosystems such as submarine tunnels, underground, caves, etc. In addition to this, various places that can be isolated from the ecosystem may be selected, but are not limited thereto. . In addition, there are various known transportation methods for positioning the canister, which may be referred to.

상기 희생양극부는 상기 캐니스터로부터 이격된 장소 또는 인접한 장소에 위치할 수 있으며, 구체적으로 지상 또는 지하에 위치할 수 있다. 희생양극부를 이용한 캐니스터의 산화 방지 효과는 희생양극부의 마그네슘 금속의 산화가 많이 진행되어 전자 제공 능력을 잃거나 감소될 경우 구현되지 않으므로, 일정 시간 이후 마그네슘 금속을 교환해야 한다. 비제한적인 일 예로, 희생양극부가 지상에 위치할 경우, 마그네슘 금속의 교환이 용이할 수 있다. 또한 비제한적인 일 예로, 희생양극부가 캐니스터와 함께 지하에 인접하여 위치할 경우, 인간침입(human intrusion)에 의한 문제 발생 가능성을 원천 봉쇄할 수 있다. 이 경우, 마그네슘 금속의 교체가 실질적으로 요구되지 않을 정도의 사용량으로 마그네슘 금속이 사용될 수 있다.The sacrificial anode portion may be located at a place spaced from or adjacent to the canister, and specifically, may be located above or below ground. The anti-oxidation effect of the canister using the sacrificial anode is not realized when the oxidation of the magnesium metal of the sacrificial anode proceeds a lot and the electron providing ability is lost or reduced. Therefore, the magnesium metal should be replaced after a certain time. As a non-limiting example, when the sacrificial anode portion is located on the ground, the exchange of magnesium metal may be easy. In addition, as a non-limiting example, when the sacrificial anode portion is located adjacent to the basement with the canister, it is possible to block the possibility of problems caused by human intrusion (source). In this case, magnesium metal may be used in such an amount that the replacement of magnesium metal is not substantially required.

사용후핵연료 캐니스터는 한 장소에 무한히 수용될 수 없으므로, 새로 위치(매설)되어야 할 신규 사용후핵연료 캐니스터가 지속적으로 발생하는 한, 상기 장소 또한 지속적으로 신설되어야 한다.Since spent fuel canisters cannot be housed indefinitely in one location, the location must also be continuously established as long as new spent fuel canisters that need to be relocated are continually generated.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 캐니스터는 다수의 단위 캐니스터를 포함할 수 있으며, 다수의 단위 캐니스터가 한 장소에 위치될 수 있고, 다른 장소에 위치될 수 있다.As shown in FIG. 2, the canister may include a plurality of unit canisters, and a plurality of unit canisters may be located in one place and may be located in another place.

마찬가지로, 상기 캐니스터에 연결되는 희생양극부도 다수의 희생양극부를 포함할 수 있으며, 다수의 희생양극부가 한 장소에 위치될 수 있고, 다른 장소에 위치될 수 있다.Similarly, the sacrificial anode portion connected to the canister may include a plurality of sacrificial anode portions, and the plurality of sacrificial anode portions may be located at one place and may be located at another place.

상기 단위 캐니스터는 다양한 방법으로 희생양극부에 연결될 수 있으며, 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 서로 병렬로 연결되어 상기 희생양극부에 연결될 수 있다.The unit canister may be connected to the sacrificial anode part in various ways, and preferably, may be connected to each other in parallel with each other as shown in FIG. 2.

상기 연결은 전기가 흐를 수 있는 다양한 소재를 통해 이루어질 수 있으며, 일 예로 구리, 철 등의 도선을 통해 유선으로 연결될 수 있다. 또한 캐니스터와 희생양극부는 하나의 도선으로 연결될 수 있다. 또한 외부 충격, 내후성 저하 등에 따른 단선에 의한 전자 공급 단절의 확률을 최소화하기 위해, 캐니스터와 희생양극부는 이중 도선 등의 둘 이상의 도선으로 연결될 수 있다. 이때의 연결은 둘 이상의 도선이 병렬적으로 연결될 수 있다.The connection may be made through various materials through which electricity may flow. For example, the connection may be connected by wire through a conductive wire such as copper or iron. In addition, the canister and the sacrificial anode part may be connected by a single wire. In addition, the canister and the sacrificial anode part may be connected to two or more conductors such as a double conductor in order to minimize the probability of disconnection of electrons due to disconnection due to external impact or weather resistance. In this case, two or more wires may be connected in parallel.

상기 희생양극부는 마그네슘 금속이 캐니스터에 전자를 공급할 수 있는 수단이라면 다양한 것이 사용될 수 있으므로 크게 제한되는 것은 아니나, 마그네슘 금속이 위치하는 공간이 캐니스터 외의 전자를 뺏는 물질이 배제된 공간인 것이 바람직하다. 구체적인 일 예로, O2, O3, H2O 등의 산화제가 배제될 수 있는 밀폐된 공간이 바람직하며, 이를 위한 수단으로, 희생양극부는 산화제가 배제된 밀폐된 용기에 마그네슘 금속이 장입된 것일 수 있다. 이때 마그네슘 금속은 도선으로 캐니스터와 연결된다.The sacrificial anode portion is not limited so much if the magnesium metal is a means for supplying electrons to the canister, but is not particularly limited, it is preferable that the space in which the magnesium metal is located is a space that excludes the electrons other than the canister. As a specific example, a sealed space in which an oxidant such as O 2 , O 3 , H 2 O may be excluded is preferable. As a means for this, the sacrificial anode part is one in which magnesium metal is charged in a sealed container in which the oxidizing agent is excluded. Can be. At this time, the magnesium metal is connected to the canister by a wire.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법은 희생양극법이 이용됨에 따라, 마그네슘 금속이 전자를 지속적으로 공급할 수 있는 한, 캐니스터의 금속 소재에 전자가 지속적으로 공급되어 환원 상태를 유지한다. 따라서 캐니스터의 주변 환경이 높은 산화 분위기를 가지더라도 금속의 산화에 의한 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the method for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention, as the sacrificial anode method is used, as long as magnesium metal can continuously supply electrons, electrons are continuously supplied and reduced to the metal material of the canister. Maintain state. Therefore, even if the surrounding environment of the canister has a high oxidizing atmosphere, there is an effect that can prevent the corrosion by the oxidation of the metal at the source.

그러나 이는 희생양극부의 마그네슘 금속이 전자를 지속적으로 공급할 수 있을 때 가능한 효과로서, 상기 마그네슘 금속이 전자를 지속적으로 공급하는 것이 전제되어야 한다. 그러므로 현실적으로는, 필요 이상의 마그네슘 금속이 사용될 수밖에 없으며, 캐니스터의 주변 환경에 적합한 양의 마그네슘을 사용하기 어려운 문제가 있다.However, this is a possible effect when the magnesium metal of the sacrificial anode portion can continuously supply electrons, and it must be assumed that the magnesium metal continuously supplies electrons. Therefore, in reality, it is necessary to use more than the necessary magnesium metal, there is a problem that it is difficult to use the amount of magnesium suitable for the surrounding environment of the canister.

이에 따라 본 발명에서는 부식을 원천적으로 방지하는 효과 구현이 가능하면서, 요구 기간 동안 캐니스터의 산화 및 부식을 방지하고, 캐니스터의 산화가 진행되는 문제를 미리 대비하여 마그네슘 금속을 적절한 시기에 교체할 수 있도록 하는 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템도 제공한다.Accordingly, in the present invention, it is possible to implement the effect of preventing the source of corrosion, while preventing the oxidation and corrosion of the canister during the required period, and in order to replace the magnesium metal in a timely manner in preparation for the problem of oxidation of the canister in advance. It also provides a monitoring system for corrosion protection of spent fuel canisters.

캐니스터의 금속 소재의 부식은 주변 환경에 따라 그 부식 정도가 크게 달라진다. 구체적으로, 금속 소재의 산화는 습도, 온도, pH 등의 주변 환경에 큰 영향을 받는다. 즉, 캐니스터의 금속 소재가 산화되어 부식될 경우, 상기 금속 소재의 전기 저항은 증가하게 되며, 금속 소재의 산화 속도는 상기 주변 환경에 따라 증감된다. 하지만 이러한 산화 환경을 배제하는 것은 현실적으로 불가능하며, 습도 값, 온도 값, pH 값 등의 산화 인자들을 제어하는 것 또한 어렵다. 또한 경우에 따라 희생양극부는 캐니스터와 멀리 떨어져 있을 수 있으므로, 캐니스터에 공급되는 단위 시간당 전자의 양은 이론적 값보다 감소되는 문제가 발생한다. 뿐만 아니라 희생양극부와 캐니스터를 연결하는 도선들은 시간이 지남에 따라 노후화되므로, 상기 문제는 시간이 지날수록 가속화될 수 있다.The corrosion of metal materials in canisters varies greatly depending on the surrounding environment. Specifically, oxidation of the metal material is greatly influenced by the surrounding environment such as humidity, temperature, pH, and the like. That is, when the metal material of the canister is oxidized and corroded, the electrical resistance of the metal material increases, and the oxidation rate of the metal material increases and decreases according to the surrounding environment. However, it is practically impossible to exclude such an oxidizing environment, and it is also difficult to control oxidizing factors such as humidity value, temperature value and pH value. In addition, in some cases, since the sacrificial anode portion may be far from the canister, a problem occurs in that the amount of electrons per unit time supplied to the canister is reduced from the theoretical value. In addition, since the wires connecting the sacrificial anodes and the canisters age over time, the problem may be accelerated over time.

따라서 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템에서는 캐니스터 금속 소재의 저항 값을 실시간으로 측정하여 습득하고, 상기 저항 값을 바탕으로 실제 캐니스터의 산화 및 부식되는 정도를 모니터링함으로써, 실시간으로 변화되는 캐니스터의 주변 환경을 지속적으로 모니터링할 수 있다.Therefore, in the monitoring system for preventing corrosion of spent fuel canisters according to the present invention, the resistance value of the canister metal material is measured and acquired in real time, and the degree of oxidation and corrosion of the actual canister is monitored based on the resistance value. The canister's surroundings can be monitored continuously.

캐니스터의 주변 환경은 캐니스터 금속 소재의 부식 정도에 영향을 끼치므로, 금속 소재의 산화가 진행될수록 캐니스터 금속 소재의 저항 값은 증가될 수 있다. 즉, 캐니스터 금속 소재의 저항 값 등의 환경정보를 모니터링함으로써, 캐니스터의 부식 정도를 측정할 수 있다.Since the surrounding environment of the canister affects the degree of corrosion of the canister metal material, the resistance value of the canister metal material may increase as the oxidation of the metal material proceeds. That is, the corrosion level of the canister can be measured by monitoring environmental information such as resistance value of the canister metal material.

구체적으로, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은 상기 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 방법을 포함한다. 상기 시스템은 외부 보호 캐니스터의 저항 값을 측정하는 저항 측정부; 상기 저항 측정부로부터 저항 값을 실시간으로 수신하는 저항 수신부; 및 상기 저항 수신부로부터 저항 값이 수신되는 외부 서버부;를 포함할 수 있다.Specifically, the monitoring system for corrosion prevention of spent fuel canister according to the present invention includes a method for preventing corrosion of the spent fuel canister. The system includes a resistance measuring unit for measuring a resistance value of the external protective canister; A resistance receiver for receiving a resistance value from the resistance measurer in real time; And an external server configured to receive a resistance value from the resistance receiver.

상기 외부 서버부는 실시간으로 측정되는 캐니스터 금속 소재의 저항 값이 누적 저장됨에 따라, 캐니스터 금속 소재의 산화 진행 유무 및 산화 진행 정도를 정량적으로 모니터링할 수 있다. 특히 각 장소에 따른 캐니스터의 부식 정도를 정량적으로 모니링 할 수 있음에 따라, 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 정밀하게 예측할 수 있다.As the resistance value of the canister metal material measured in real time is accumulated and stored, the external server unit may quantitatively monitor the oxidation progress and the oxidation progress of the canister metal material. In particular, as the degree of corrosion of the canister can be quantitatively monitored at each location, it is possible to accurately predict the period of corrosion protection and the replacement time of magnesium metal.

상기 저항 측정부는 외부 보호 캐니스터의 금속 소재의 저항을 측정할 수 있는 것이라면 다양한 것이 사용될 수 있으며, 이는 공지된 문헌을 참고해도 무방하므로, 제한되지 않는다.The resistance measuring unit may be used as long as it can measure the resistance of the metal material of the external protective canister, which may be referred to the known literature, so is not limited.

상기 저항 수신부는 캐니스터와 인접하여 구비될 수 있고, 지상 등의 다른 장소에 떨어져 구비될 수도 있다. 이때 저항 수신부는 도선 등을 통해 저항 측정부와 연결될 수 있다.The resistance receiver may be provided adjacent to the canister, or may be provided away from another place such as the ground. In this case, the resistance receiving unit may be connected to the resistance measuring unit through a wire.

나아가 후술하는 바와 같이, 외부 서버부가 저항 값, 습도 값, 온도 값, pH 값 등의 환경정보를 습득할 수 있음에 따라, 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 보다 정밀하게 예측할 수 있다. 구체적인 일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 서버부는 각 수신부로부터 저항 값, 습도 값, 온도 값, pH 값 등의 환경정보가 저장될 수 있다.Furthermore, as will be described later, as the external server unit can acquire environmental information such as resistance value, humidity value, temperature value, pH value, and the like, the corrosion prevention period and replacement time of magnesium metal can be predicted more precisely. As a specific example, as shown in FIG. 1, the external server may store environmental information such as a resistance value, a humidity value, a temperature value, and a pH value from each receiver.

상세하게, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은 캐니스터의 저항, 캐니스터의 온도, 주변 습도, 주변 pH 등의 환경변수를 통해 저항 값, 온도 값, 습도 값, pH 값 등의 환경정보를 실시간으로 습득할 수 있다. 또한 상기 환경정보를 토대로 통계적으로 연산하여, 장소에 따른 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 더욱 정밀하게 예측할 수 있다.Specifically, the monitoring system for corrosion protection of spent fuel canister according to the present invention is the resistance value, temperature value, humidity value, pH value, etc. through environmental variables such as canister resistance, canister temperature, ambient humidity, and ambient pH. You can learn the environment information in real time. In addition, by calculating statistically based on the environmental information, it is possible to more accurately predict the corrosion protection period and the replacement time of magnesium metal according to the place.

바람직한 일 예로, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 습도를 측정하는 습도 센서부; 및 상기 습도 센서부로부터 측정된 습도 값을 실시간으로 수신하는 습도 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 습도 수신부로부터 습도 값이 수신될 수 있다. 습도는 금속 소재의 산화를 가속시키는 매우 유효한 인자로서, 일정 습도 이상에서는 금속 소재의 산화가 급격히 일어나므로, 습도의 변화에 따라 금속 소재의 저항 값이 크게 변할 수 있다. 따라서 상기 저항 값과 함께 습도를 포함하는 환경정보를 바탕으로 통계적 연산을 통하여 장소에 따른 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 더욱 정밀하게 예측할 수 있다.In one preferred embodiment, the monitoring system for preventing corrosion of the spent fuel canister according to the present invention, the humidity sensor unit provided on the outside of the outer protective canister to measure the external humidity of the outer protective canister; And a humidity receiver configured to receive the humidity value measured by the humidity sensor in real time. The external server may receive a humidity value from the humidity receiver. Humidity is a very effective factor for accelerating the oxidation of the metal material, and since the oxidation of the metal material occurs rapidly above a certain humidity, the resistance value of the metal material may change greatly according to the change in humidity. Therefore, it is possible to more accurately predict the corrosion protection period and the replacement time of magnesium metal according to the place through statistical calculation based on environmental information including humidity together with the resistance value.

바람직한 일 예로, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및 상기 온도 센서부로부터 측정된 온도 값을 실시간으로 수신하는 온도 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 온도 수신부로부터 온도 값이 수신될 수 있다. 온도는 금속 소재의 산화를 가속시키는 유효한 인자로서, 온도가 증가할수록 수증기압이 증가하여 금속 소재와 H2O의 접촉 시간, 접촉량이 증가하며, 금속 소재의 보다 빠른 산화를 유발한다. 그러므로 온도의 변화에 따라 금속 소재의 저항 값이 크게 변할 수 있다. 따라서 상기 저항 값과 함께 온도를 포함하는 환경정보를 바탕으로 통계적 연산을 통하여 장소에 따른 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 더욱 정밀하게 예측할 수 있다.As a preferred example, the monitoring system for preventing corrosion of the spent fuel canister according to the present invention, the temperature sensor unit for measuring the temperature of the external protective canister; And a temperature receiver configured to receive the temperature value measured by the temperature sensor in real time. The external server may receive a temperature value from the temperature receiver. The temperature is an effective factor for accelerating the oxidation of the metal material. As the temperature increases, the water vapor pressure increases, the contact time and the amount of contact between the metal material and the H 2 O increase and cause faster oxidation of the metal material. Therefore, the resistance value of the metal material may change significantly with the change of temperature. Therefore, it is possible to more accurately predict the corrosion protection period and the replacement time of magnesium metal according to the place through statistical calculation based on the environmental information including the temperature together with the resistance value.

바람직한 일 예로, 본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템은, 상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 pH를 측정하는 pH 센서부; 및 상기 pH 센서부로부터 측정된 외부의 pH 값을 실시간으로 수신하는 pH 수신부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 외부 서버부는 상기 pH 수신부로부터 pH 값이 수신될 수 있다. pH도 금속 소재의 산화에 영향을 주는 유효 인자로서, 주변 pH의 구간에 따라 금속 소재의 산화가 가속될 수도 감속될 수도 있다. 그러므로 주변 pH의 변화에 따라 금속 소재의 저항 값이 변할 수 있다. 따라서 상기 저항 값과 함께 주변 pH를 포함하는 환경정보를 바탕으로 통계적 연산을 통하여 장소에 따른 부식 방지 기간 및 마그네슘 금속의 교체시기를 더욱 정밀하게 예측할 수 있다. 상기 pH는 캐니스터의 외부에 존재하는 액체, 고체 또는 기체 등을 포함하는 주변의 pH를 의미하는 것으로, 캐니스터가 지하에 매설된 경우, 캐니스터의 외부면과 접한 지하 토양의 pH를 의미할 수 있다.As a preferred example, the monitoring system for preventing corrosion of spent fuel canister according to the present invention, the pH sensor unit which is provided on the outside of the outer protective canister for measuring the external pH of the outer protective canister; And a pH receiver configured to receive the external pH value measured from the pH sensor in real time. The external server may receive a pH value from the pH receiver. pH is also an effective factor affecting the oxidation of the metal material, the oxidation of the metal material may be accelerated or decelerated depending on the interval of the surrounding pH. Therefore, the resistance value of the metal material may change according to the change of the surrounding pH. Therefore, it is possible to more accurately predict the corrosion protection period and the replacement time of the magnesium metal according to the place through statistical calculation based on the environmental information including the surrounding pH together with the resistance value. The pH refers to a surrounding pH including a liquid, a solid, or a gas existing in the outside of the canister. When the canister is buried underground, the pH may refer to the pH of the underground soil in contact with the outer surface of the canister.

전술한 바와 같이, 상기 외부 서버부는 저항 값, 습도 값, 온도 값 및 pH 값을 누적 저장할 수 있으며, 이를 데이터베이스화할 수 있다. 따라서 상기 데이터베이스를 바탕으로, 통계적으로 연산하여 해당 장소에 대한 값이 결여되거나 충분히 누적된 상태가 아니라도, 신규 장소에 설치되는 캐니스터의 적합한 마그네슘 금속 사용 함량을 계산할 수 있고, 부식 방지 기간 및 마그네슘 교체시기를 예측할 수 있다.As described above, the external server unit may accumulate and store a resistance value, a humidity value, a temperature value, and a pH value, and may database the same. Thus, based on the database, statistical calculations can be used to calculate the appropriate magnesium metal usage content of canisters installed in new locations, even if the values for those sites are missing or not sufficiently accumulated, corrosion protection period and magnesium replacement. Predict the timing.

즉, 본 발명은 희생양극법이 적용된 사용후핵연료 캐니스터의 수명 예측 방법을 제공할 수 있는 것은 물론, 사용후핵연료 캐니스터의 설치 방법도 제공할 수 있다.That is, the present invention can provide a method of predicting the life of the spent fuel canister to which the sacrificial anode method is applied, and can also provide a method of installing the spent fuel canister.

본 발명에 따른, 희생양극법이 적용된 사용후핵연료 캐니스터의 수명 예측 방법은 상기 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지를 위한 모니터링 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 예측 방법은 외부 서버부로부터 캐니스터의 설치 장소별 마그네슘 금속의 사용 함량에 따른 캐니스터의 부식 방지 기간을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to the present invention, the method of predicting the life of a spent fuel canister to which the sacrificial anode method is applied may be performed using a monitoring system for preventing corrosion of the spent fuel canister. Specifically, the prediction method may include estimating the corrosion protection period of the canister according to the use amount of magnesium metal for each installation location of the canister from the external server unit.

본 발명에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 설치 방법은, 상기 수명 예측 방법을 통해 캐니스터의 설치 장소별 요구 부식 방지 기간에 따른 마그네슘 금속의 최소 사용 함량을 예측하는 단계, 상기 마그네슘 금속의 최소 사용 함량으로 적용하여 희생양극부를 설치하는 단계 및 사용후핵연료 캐니스터를 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 사용후핵연료 캐니스터를 설치하는 단계는 사용후핵연료 캐니스터를 지하에 매설하는 단계일 수 있다.The method of installing the spent fuel canister according to the present invention includes estimating the minimum usage content of magnesium metal according to the required corrosion protection period for each installation site of the canister through the life prediction method, and applying the minimum usage content of the magnesium metal. And installing the sacrificial anode portion and installing the spent fuel canister. As a preferred example, the step of installing the spent fuel canister may be a step of embedding the spent fuel canister underground.

본 발명의 일 예에 따른 사용후핵연료 캐니스터의 설치 방법에서, 상기 희생양극부는 사용후핵연료 캐니스터와 인접한 지하에 매설될 수 있다.In the method of installing the spent fuel canister according to an embodiment of the present invention, the sacrificial anode portion may be buried underground adjacent to the spent fuel canister.

상술한 바와 같이, 상기의 방법들을 이용하면, 신규 장소에 캐니스터 및/또는 희생양극부를 설치하는 경우에 있어서도, 상기 신규 장소의 환경정보들을 포함하는 데이터베이스의 초기 구축 없이 효과적이고 효율적으로 운용하면서 상기 장소의 데이터베이스를 향후에 구축할 수 있는 효과가 있다.As described above, using the above methods, even in the case of installing the canister and / or sacrificial anode part in a new place, the place can be operated efficiently and efficiently without initial construction of a database including the environmental information of the new place. The effect is that you can build your database in the future.

나아가 환경정보 및 저항 값을 충분히 확보하여 데이터베이스화되면, 이러한 데이터들이 축적되는 딥러닝(deep learning)을 거쳐 전체 캐니스터들이 보다 안정적으로 효율적으로 효과적으로 부식 없이 생태계로부터 안전히 격리될 수 있다.Furthermore, if the database is secured with sufficient environmental information and resistance values, the entire canisters can be isolated from the ecosystem more reliably, efficiently, and effectively without corrosion through deep learning in which these data are accumulated.

상기 외부 서버부의 위치는 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 캐니스터와 떨어진 장소, 구체적으로 지상에 위치할 수 있다. 또한 상기 외부 서버부 또는 상기 수신부는 이전 값(보정 전 값) 등의 시간별 값이 누적 저장되어 이들을 포함할 수 있다.The location of the external server unit is not particularly limited, but may preferably be located away from the canister, specifically, on the ground. In addition, the external server unit or the receiving unit may include a time-specific value such as a previous value (value before correction) is accumulated and stored.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 방법 또는 시스템은 외부전원법이 함께 적용될 수 있으며, 구체적으로, 상기 외부 보호 캐니스터와 연결되는 전원 공급부; 및 상기 저항 수신부로부터 수신된 저항 값이 제1 저항 설정 값을 초과할 경우에 상기 전원 공급부에 전압을 인가하는 전압 제어부;를 더 포함할 수 있다. 따라서 마그네슘 금속의 교체가 필요하나 불가한 경우 또는 마그네슘 금속에 의한 전자 공급이 원활하지 않을 경우, 캐니스터에 끊김 없이 지속적으로 전자를 공급할 수 있다. 이때 상기 제1 저항 설정 값은 마그네슘 금속에 의한 전자 공급이 원활하지 않아 캐니스터의 산화가 지속될 때의 저항 값으로 설정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method or system may be applied with an external power method, specifically, a power supply connected to the external protection canister; And a voltage controller configured to apply a voltage to the power supply when the resistance value received from the resistance receiver exceeds a first resistance setting value. Therefore, when the magnesium metal needs to be replaced but is impossible or when the electron supply by the magnesium metal is not smooth, electrons can be continuously supplied to the canister without interruption. In this case, the first resistance setting value may be set to a resistance value when the oxidation of the canister is continued because electron supply by the magnesium metal is not smooth.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 전압 제어부는, 상기 저항 수신부로부터 수신된 저항 값이 제2 저항 설정 값을 초과할 경우에 전원 공급부에 인가되는 인가 전압 값을 증가시키며, 상기 저항 값이 제2 저항 설정 값 미만일 경우에 상기 인가 전압 값을 감소시키는 제1 논리 연산을 수행할 수 있다. 이를 통해 캐니스터가 부식되지 않는 필요 최소 저항 값에 매우 근접한 전압으로 시스템을 운용할 수 있어, 전력 소모에 따른 유지 비용을 감소시킬 수 있다. 이때 상기 제2 저항 설정 값은 캐니스터의 산화가 지속될 때의 저항 값으로 설정될 수 있다.In an example of the present disclosure, the voltage controller increases the applied voltage value applied to the power supply unit when the resistance value received from the resistance receiver exceeds a second resistance setting value, and the resistance value is increased by a second value. When the resistance is less than the set value, the first logic operation may be performed to decrease the applied voltage value. This allows the system to be operated at a voltage very close to the required minimum resistance value at which the canister does not corrode, reducing the maintenance cost associated with power consumption. In this case, the second resistance setting value may be set to a resistance value when oxidation of the canister is continued.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 전압 제어부는 상기 습도 수신부로부터 수신된 습도 값이 상기 습도 설정 값을 초과할 경우, 제2 저항 설정 값에 상기 습도 값을 반영하여 보정된 제2 저항 설정 값을 적용할 수 있다. 또한 상기 전압 제어부는 상기 온도 수신부로부터 수신된 온도 값이 상기 온도 설정 값을 초과할 경우, 상기 제2 저항 설정 값에 상기 온도 값을 반영하여 보정된 제2 저항 설정 값을 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 전압 제어부는 상기 pH 수신부로부터 수신된 pH 값이 상기 pH 설정 값을 초과할 경우, 상기 제2 저항 설정 값에 상기 pH 값을 반영하여 보정된 제2 저항 설정 값을 적용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the humidity value received from the humidity receiver exceeds the humidity setting value, the voltage control unit adjusts the second resistance setting value corrected by reflecting the humidity value in the second resistance setting value. Applicable In addition, when the temperature value received from the temperature receiver exceeds the temperature set value, the voltage controller may apply the second resistor set value corrected by reflecting the temperature value to the second resistor set value. In addition, when the pH value received from the pH receiver exceeds the pH set value, the voltage controller may apply the second resistance set value corrected by reflecting the pH value to the second resistance set value.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 서버부는 상기 환경정보와 함께 상기 인가 전압 값이 더 수신될 수 있다. 상세하게, 상기 외부 서버부는 상기 환경정보, 인가 전압 값을 수신할 수 있으며, 이들을 누적 저장하여 데이터베이스화할 수 있다. 따라서 외부 서버부는 각 값들을 통계적으로 연산하여 상기 전압 제어부를 제어할 수 있다. 이를 통해 데이터 정보가 없는 신규 장소에 캐니스터를 설치하고자 하는 경우에도, 전술한 효과들의 효율적인 구현이 가능하다. 또한 해당 장소의 환경정보들을 포함하는 데이터베이스의 초기 구축 없이 효과적이고 효율적으로 운용하면서 상기 장소의 데이터베이스를 향후에 구축할 수 있는 효과가 있다.In one embodiment of the present invention, the external server may be further received with the applied voltage value with the environmental information. In detail, the external server unit may receive the environmental information and the applied voltage values, and accumulate and store the environmental information and the applied voltage values in a database. Accordingly, the external server may control the voltage controller by calculating each value statistically. This enables efficient implementation of the above effects even when a canister is to be installed in a new place where there is no data information. In addition, there is an effect that the database of the place can be built in the future while operating effectively and efficiently without the initial construction of a database containing the environmental information of the place.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 서버부는 서로 다른 장소에 위치하는 다수의 단위 사용후핵연료 캐니스터의 각 전압 제어부 또는 각 수신부들로부터 각 정보들을 수신하고, 각 장소의 단위 전압 제어부들의 인가 전압 값을 통계적으로 산출하여 얻은 평균 전압 값이 저장될 수 있다. 또한 외부 서버부는 신규 설치되는 단위 캐니스터의 초기 인가 전압 값에 상기 평균 전압 값을 적용하도록 전압 제어부를 제어할 수 있다. 이를 통해 적절한 필요 최소 저항 값으로 운용할 수 있는 동시에, 단위 캐니스터별 제1 논리 연산에 필요한 에너지 소모를 현저히 감소시킬 수 있으면서 캐니스터의 부식 방지를 효과적으로 구현할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the external server unit receives respective information from each voltage control unit or each receiver of a plurality of unit spent fuel canisters located in different places, the applied voltage value of the unit voltage control unit of each place The average voltage value obtained by calculating statistically can be stored. In addition, the external server may control the voltage controller to apply the average voltage value to the initial applied voltage value of the newly installed unit canister. This makes it possible to operate with the appropriate minimum resistance value, while significantly reducing the energy consumption required for the first logical operation per unit canister while effectively preventing corrosion of the canister.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 서버부는 신규 설치된 단위 캐니스터에 대하여 상기 저항 수신부로부터 수신된 저항 값의 증가율이 설정 저항 증가율 값 미만일 경우, 상기 제1 논리 연산을 중지하도록 전압 제어부를 제어할 수 있다. 또한 상기 저항 값의 증가율이 설정 저항 증가율 값을 초과할 경우, 상기 제1 논리 연산을 재수행하도록 전압 제어부를 제어하는 제2 논리 연산을 수행할 수 있다. 따라서 상기 제1 논리 연산이 각 단위 캐니스터마다 각 전압 제어부에서 실시간으로 연산될 필요가 없으므로, 특별한 문제가 특정 단위 캐니스터에 발생하기 전까지 큰 에너지 소모 없이 대규모의 시스템의 운용에 적합한 효과가 있다. 즉, 수많은 각 전압 제어부의 제1 논리 연산의 지속적인 수행 없이, 외부 서버부에서 제2 논리 연산을 통해 상기 전압 제어부의 제1 논리 연산의 수행 유무를 컨트롤 할 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, the external server unit may control the voltage controller to stop the first logic operation when the increase rate of the resistance value received from the resistance receiver for the newly installed unit canister is less than a set resistance increase rate value. have. In addition, when the increase rate of the resistance value exceeds the set resistance increase rate value, a second logic operation for controlling the voltage controller to perform the first logic operation may be performed. Therefore, since the first logical operation does not need to be calculated in real time in each voltage control unit for each unit canister, there is an effect suitable for operating a large-scale system without consuming large energy until a special problem occurs in a specific unit canister. That is, it is possible to control whether or not the voltage controller performs the first logical operation through the second logic operation in the external server without continuously performing the first logical operation of each voltage controller.

이때 상기 설정 저항 증가율은 0을 초과하는 값일 수 있으며, 캐니스터의 산화에 의한 부식이 유발되지 않는 적정 범위로서 설정될 수 있다.In this case, the set resistance increase rate may be a value exceeding zero, and may be set as an appropriate range in which corrosion due to oxidation of the canister is not caused.

상술한 바와 같이, 외부 서버부에서 제2 논리 연산이 반복될 수 있으며, 문제가 발생하는 단위 캐니스터에 한하여 제1 논리 연산이 재수행될 수 있다. 또한 문제가 발생한 단위 캐니스터의 전압 제어부에서 제1 논리 연산이 반복 수행될 시, 외부 서버부에서 상기 문제가 발생한 단위 캐니스터에 대한 제2 논리 연산은 보류되게 된다. 나아가 상기 문제가 발생한 단위 캐니스터로부터 환경정보 및 전압 값을 충분히 확보하여 데이터베이스화되면, 제1 논리 연산이 중지되고 보류되었던 제2 논리 연산이 재수행될 수 있으며, 이러한 과정이 반복 수행되어 각 값들을 포함하는 데이터가 축적되는 딥러닝(deep learning)을 거쳐 전체 캐니스터들을 보다 안정적으로 효율적으로 효과적으로 운용할 수 있다.As described above, the second logical operation may be repeated in the external server unit, and the first logical operation may be re-executed only in the unit canister having a problem. In addition, when the first logic operation is repeatedly performed in the voltage control unit of the problem unit canister, the second logic operation on the problem unit canister is suspended in the external server unit. Furthermore, if a sufficient database of environmental information and voltage values is obtained from the unit canister in which the problem occurs, the first logical operation may be stopped and the second logical operation, which has been suspended, may be re-executed. Through deep learning that accumulates data, the entire canisters can be operated efficiently and reliably and efficiently.

본 발명의 일 예에 있어서, 상기 캐니스터는 지하에 매설될 수 있고, 상기 전원 공급부 및 상기 외부 서버부는 서로 독립적으로 지상에 위치할 수 있다.In one example of the present invention, the canister may be buried underground, the power supply and the external server may be located on the ground independently of each other.

110 : 외부 보호 캐니스터, 111 : 외부 개폐부,
120 : 내부 캐니스터, 121 : 내부 개폐부,
122 : 격벽
110: external protective canister, 111: external opening,
120: internal canister, 121: internal opening and closing,
122: bulkhead

Claims (13)

구리 금속 소재의 외부 보호 캐니스터와, 상기 외부 보호 캐니스터의 내부에 위치하되 사용후핵연료 수용 공간을 포함하는 철 금속 소재의 내부 캐니스터를 포함하는 다수의 단위 캐니스터를 포함하는 캐니스터; 및
상기 다수의 단위 캐니스터와 연결되며, 마그네슘 금속을 포함하는 희생양극부;를 포함하는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템으로서,
상기 캐니스터는 지하에 매설되며,
상기 희생양극부는 상기 마그네슘 금속의 교체가 가능한, 상기 캐니스터로부터 이격된 장소 또는 인접한 장소에 위치하며,
상기 모니터링 시스템은,
상기 단위 캐니스터와 연결되는 전원 공급부;
상기 단위 캐니스터의 저항 값이 제1 저항 설정 값을 초과할 경우에 상기 전원 공급부에 전압을 인가하는 전압 제어부; 및
상기 단위 캐니스터의 저항값, 습도 값, 온도 값 및 pH 값과 상기 전원 공급부에서의 인가 전압 값을 누적 저장하여 데이터베이스화하며, 저장된 값들을 통계적으로 연산하여, 사용후핵연료 캐니스터의 부식 방지 기간을 예측하는 외부 서버부;를 포함하며,
상기 외부 서버부로부터 캐니스터의 설치 장소별 희생양극부의 마그네슘 금속의 사용 함량을 예측하여, 상기 마그네슘 금속의 교체 시기를 예측하는 것을 특징으로 하는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
A canister comprising a plurality of unit canisters including an outer protective canister of a copper metal material and an inner canister of a ferrous metal material located inside the outer protective canister and including spent fuel receiving space; And
A monitoring system of a spent fuel canister for predicting replacement time of a sacrificial anode portion metal, comprising: a sacrificial anode portion connected to the plurality of unit canisters and including magnesium metal.
The canister is buried underground
The sacrificial anode portion is located at or away from the canister, the replaceable magnesium metal,
The monitoring system,
A power supply unit connected to the unit canister;
A voltage control unit applying a voltage to the power supply unit when the resistance value of the unit canister exceeds a first resistance setting value; And
Accumulate and store the resistance value, humidity value, temperature value and pH value of the unit canister and the applied voltage value in the power supply unit, and calculate the stored values statistically to predict the corrosion protection period of the spent fuel canister. An external server unit that includes;
The spent fuel for predicting the replacement time of the sacrificial anode portion metal, characterized in that to predict the use time of the magnesium metal of the sacrificial anode portion of each installation location of the canister from the external server unit, the replacement time of the magnesium metal Canister monitoring system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터의 두께는 5 mm 이상인, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
Monitoring system of spent fuel canister for predicting replacement time of sacrificial anode metal, wherein the outer protective canister has a thickness of 5 mm or more.
제1항에 있어서,
상기 사용후핵연료 수용 공간은 하나 이상의 사용후핵연료가 수용될 수 있도록 다수의 격벽으로 구획되는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
The spent fuel canister space is divided into a plurality of partitions to accommodate one or more spent fuel, monitoring system of the spent fuel canister for predicting when to replace the sacrificial anode metal.
제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터는 사용후핵연료가 내부에 수용되어 밀폐되도록 하는 외부 개폐부를 포함하는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
The outer protective canister includes an external opening and closing to allow the spent fuel to be contained therein, the monitoring system of the spent fuel canister for predicting the replacement time of the sacrificial anode metal.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터의 저항 값을 측정하는 저항 측정부; 및
상기 저항 측정부로부터 저항 값을 실시간으로 수신하는 저항 수신부;를 포함하며,
상기 외부 서버부는 상기 저항 수신부로부터 저항 값이 수신되는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
A resistance measuring unit measuring a resistance value of the external protective canister; And
And a resistance receiver configured to receive a resistance value from the resistance measurer in real time.
And the external server unit monitors the spent fuel canister for predicting replacement time of the sacrificial anode part metal, in which a resistance value is received from the resistance receiver.
제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 습도를 측정하는 습도 센서부; 및
상기 습도 센서부로부터 측정된 습도 값을 실시간으로 수신하는 습도 수신부;를 더 포함하며,
상기 외부 서버부는 상기 습도 수신부로부터 습도 값이 수신되는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
A humidity sensor unit provided outside the external protection canister to measure external humidity of the external protection canister; And
And a humidity receiver for receiving the humidity value measured from the humidity sensor in real time.
And the external server unit monitors the spent fuel canister for predicting a replacement time of the sacrificial anode part metal, in which a humidity value is received from the humidity receiver.
제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터의 온도를 측정하는 온도 센서부; 및
상기 온도 센서부로부터 측정된 온도 값을 실시간으로 수신하는 온도 수신부;를 더 포함하며,
상기 외부 서버부는 상기 온도 수신부로부터 온도 값이 수신되는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
A temperature sensor unit measuring a temperature of the external protective canister; And
And a temperature receiver configured to receive the temperature value measured by the temperature sensor in real time.
And the external server unit monitors the spent fuel canister for predicting the replacement time of the sacrificial anode metal where the temperature value is received from the temperature receiver.
제1항에 있어서,
상기 외부 보호 캐니스터의 외부에 구비되어 외부 보호 캐니스터의 외부 pH를 측정하는 pH 센서부; 및
상기 pH 센서부로부터 측정된 외부의 pH 값을 실시간으로 수신하는 pH 수신부;를 더 포함하며,
상기 외부 서버부는 상기 pH 수신부로부터 pH 값이 수신되는, 희생양극부 금속의 교체 시기를 예측하기 위한 사용후핵연료 캐니스터의 모니터링 시스템.
The method of claim 1,
A pH sensor unit provided outside the outer protective canister to measure an external pH of the outer protective canister; And
And a pH receiver for receiving the external pH value measured from the pH sensor in real time.
And the external server unit monitors spent fuel canister for predicting replacement time of the sacrificial anode metal where the pH value is received from the pH receiver.
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