KR102138062B1

KR102138062B1 - 사용후 핵연료 저장 시스템, 구성 요소 및 사용 방법

Info

Publication number: KR102138062B1
Application number: KR1020177006883A
Authority: KR
Inventors: 자오쥐안 허; 우베 볼프; 윌리엄 브레이시; 앤써니 빌라플로레스
Original assignee: 티엔 아메리카즈 엘엘씨
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2020-07-27
Also published as: KR20170049536A; US20170263343A1; WO2016028911A1; CN107077900A; US10692615B2; CN107077900B

Abstract

본 발명의 실시예들은 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 예를 들어 이송 어셈블리를 사용하여 컨테이너 어셈블리로부터 수평 저장 모듈(horizontal storage module)(HSM)로 이송하기 위한 시스템, 구성 요소 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템은 예를 들어 캐니스터 및 이송의 방법을 위한 수직 대 수평(VTH) 이송 스테이션, 캐니스터 및 이송의 방법을 위한 수평 대 수평(HTH) 이송 스테이션, 캐니스터를 수평 저장 모듈(HSM)로 운송하기 위한 운송 왜건 시스템, 및 캐니스터의 장기 저장을 위한 HSM 시스템을 포함한다.

Description

사용후 핵연료 저장 시스템, 구성 요소 및 사용 방법{SPENT FUEL STORAGE SYSTEM, COMPONENTS, AND METHODS OF USE}

본 발명은 일반적으로 사용후 핵연료 저장 시스템, 구성 요소 및 사용 방법에 관한 것이다.

미국 특허 제4,780,269호에 개시된 종전 설계의 시스템 및 처리법에서는(도 1-4에 도시됨), 사용후 핵연료 저장 시스템(10)은 건식 차폐 캐니스터(12)를 사용한다. 캐니스터 어셈블리(12)는 운송 캐스크(14) 내로 삽입된다. 운송 캐스크(14) 및 캐니스터 어셈블리(12)는 크레인(16)에 의해 물로 채워진 조사 핵연료 저장 풀(18)(도 1 참조) 내로 배치될 수 있다. 핵연료 집합체(예를 들어, 핵연료 집합체(20) 참조)에 수용된 조사 핵연료가 풀(18) 내에 저장될 수 있다.

풀(18)로부터 조사 핵연료를 제거하기 위해, 연료는 캐니스터 어셈블리(12) 내에 배치되고, 운송 캐스크(14)가 풀로부터 제거되기 전에, 적절한 시일(seal) 및 커버(후술됨)가 캐니스터 어셈블리(12)에 부착된다. 도 2를 참조하면, 풀(18)로부터 제거될 때, 물은 캐니스터 어셈블리(12) 및 운송 캐스크(14)의 선택된 포트를 통해 가해지는 가압 가스에 의해 캐니스터 어셈블리(12) 및 운송 캐스크(14)의 양자로부터 강제 배출될 수 있다. 캐니스터 어셈블리(12)는 또한 진공 펌프를 사용하여 캐니스터 어셈블리(12)로부터 잔류하는 물을 배출시킴으로써 건조될 수 있다. 캐니스터 어셈블리(12)의 배수 후에, 헬륨 또는 또 다른 가스가 캐니스터 어셈블리(12) 내로 펌핑될 수 있다. 운송 캐스크(14)(캐니스터 어셈블리(12) 및 조사 핵연료 집합체(20)를 수용한)가 풀(18)로부터 제거될 때, 캐니스터 어셈블리(12) 및 운송 캐스크(14)의 차폐 단부 플러그에 의해 수용된 조사 핵연료 집합체에 대한 적절한 방사선 차폐가 제공된다.

이제 도 3을 참조하면, 운송 캐스크(14)는 특별 설계된 스키드(skid)(24)를 갖는 이송 트레일러(22) 상에 수평 위치로 적재될 수 있다. 스키드(24)는 운송 캐스크(14)가 3차원적으로 이동하는 것을 가능하게 해주어, 운송 캐스크(14)의 캐니스터 어셈블리(12)의 건식 저장용, 도 4에 도시된, 수평 저장 모듈(horizontal storage module)(HSM)(26)과의 정렬을 가능하게 한다.

도 4를 참조하면, 캐스크(14)는 수평 저장 모듈(26) 내의 저장을 위해 캐니스터 어셈블리(12)를 운송 캐스크(14)로부터 추출하기 위해 HSM(26)의 포트(28)와 정렬되어 있다. 예시의 실시예에 있어서는, 유압 램(hydraulic ram)(30)이 수평 저장 모듈(26) 내의 저장을 위해 운송 캐스크(14)로부터 캐니스터 어셈블리(12)를 추출하기 위해 건식 저장 모듈(26)의 반대편 단부에서 제2 포트(32)를 통해 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 운송 캐스크(14)로부터 캐니스터 어셈블리(12)를 추출하기 위해, 램(30) 대신에, 윈치(winch)(도시되지 않음) 또는 또 다른 추출 장치가 사용될 수 있을 것이다. 또한, 캐니스터 어셈블리(12)를 건식 저장 모듈(26) 내로 밀어넣는 것의 반대 작업도 성취될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

종전 설계의 저장 시스템 및 방법에 대한 개선의 필요성이 존재한다. 본 명세서의 실시예들은 이러한 시스템 및 방법과 여타 다른 시스템 및 방법을 개선하는 것을 목적으로 한다.

이 요약 부분은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에서 추가로 설명될 발명의 개념들을 선택적으로 단순화한 형태로 소개하기 위해 제공되고 있다. 이 요약 부분은 청구범위의 대상의 주요 특징들을 식별하기 위한 것이 아니며, 또한 청구범위의 대상의 범위를 결정하는 데 도움을 주기 위한 것도 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 위한 운송 수단이 제공된다. 상기 운송 수단은 측방 이동을 위한 수단; 캐니스터 및 지지 구조체를 보관하기 위한 내부 격실을 한정하는 벽; 및 상기 격실로부터 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 수평으로 이동시키기 위한 작동 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 위한 운송 수단이 제공된다. 상기 운송 수단은 상기 운송 수단의 측방 이동을 위한 하나 이상의 운송 수단 장치; 캐니스터 및 지지 구조체를 보관하기 위한 내부 격실을 한정하는 외벽; 및 상기 격실로부터 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 수평으로 이동시키기 위한 이송 어셈블리를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 캐니스터 내의 방사성 물질을 저장 모듈로 이송하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 캐니스터 내에 방사성 물질을 획득하는 단계; 상기 캐니스터를 운송 수단 내의 지지 구조체 상에 배치시키는 단계; 이송 어셈블리를 사용하여 상기 지지 구조체 및 상기 캐니스터를 상기 저장 모듈 내로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 캐니스터 내의 방사성 물질을 저장 모듈로 이송하기 위한 방법에 제공된다. 상기 방법은 캐니스터 내에 방사성 물질을 획득하는 단계; 상기 캐니스터를 지지 구조체 상에 배치시키는 단계; 및 상기 지지 구조체 및 상기 캐니스터를 상기 저장 모듈 내로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 캐스크로부터 수평 저장 모듈로 이송하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 상기 캐니스터를 상기 캐스크로부터 지지 구조체로 이송하기 위한 이송 스테이션; 및 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 수평 배향으로 상기 수평 저장 모듈로 운송하고, 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈 내로 적재하기 위한 운송 수단을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 위한 수평 저장 모듈이 제공된다. 상기 모듈은 지지 구조체 상에 배치된 원통형 캐니스터를 수취하기 위한 내부 공간을 가진 하우징; 및 폐쇄 장치를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 위한 운송 수단이 제공된다. 상기 운송 수단은 측방 이동을 위한 수단; 캐니스터 및 지지 구조체를 보관하기 위한 내부 격실을 한정하는 벽; 및 상기 격실로부터 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 수평으로 이동시키기 위한 작동 수단을 포함한다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 운송 수단은 이송 왜건(transfer wagon)일 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 운송 수단 장치는 휠, 트랙, 롤러, 베어링 패드(bearing pad), 베어링 표면(bearing surface), 에어 스키드(air skid) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 외벽은 방사선 격납을 위한 차폐 재료를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 잭 어셈블리를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 하나 이상의 이송 수단 장치를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 측방 익스텐더(lateral extender)를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 이송 수단 장치는 휠, 트랙, 롤러, 베어링 패드, 베어링 표면, 에어 스키드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 유압식으로 또는 전자기계식으로 작동될 수 있다

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 캐니스터는 운송 수단 내의 상기 지지 구조체 상에 배치될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 운송 수단이 상기 지지 구조체 및 상기 캐니스터를 상기 저장 모듈로 이동시킬 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 저장 모듈은 수평 저장 모듈 일 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 지지 구조체는 상기 캐니스터를 이동시키도록 구성된 이송 왜건에 의해 지지될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 왜건은 하나 이상의 외벽을 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 외벽은 방사선 격납을 위한 차폐 재료를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 캐니스터는 수평 배향으로 획득될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 캐니스터는 수직 배향으로 획득될 수 있고, 상기 지지 구조체 및 상기 캐니스터를 상기 수평 저장 모듈 내로 이동시키기 전에 상기 방사성 물질을 수직 배향으로부터 수평 배향으로 이송하는 단계를 더 포함한다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 방사성 물질을 수직 배향으로부터 수평 배향으로 이송하는 단계는 상기 캐니스터를 수취하기 위해 운송 수단을 수직 배향으로 직립(up-ending)시키고, 다음으로 상기 운송 수단을 수평 배향으로 복원(righting)시키는 단계를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 캐니스터를 캐스크로부터 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 수직 대 수평 이송 스테이션(vertical to horizontal transfer station)일 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 상기 운송 수단을 상기 캐니스터를 수취하기 위한 수직 배향으로 이동시키기 위한 직립기 플랫폼(up-ender platform)을 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 상기 운송 수단을 상기 직립기 플랫폼 상에 고정하기 위한 고정 장치를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 수직 배향에 있을 때의 상기 운송 수단과 결합하기 위한 갠트리 플랫폼을 포함할 수 있다.

여기에 기술된 임의의 실시예에서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐니스터를 수직 배향으로 상기 운송 수단 내로 가이드할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐니스터가 이송되기 위해 통과하는 개구부를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐스크로부터의 상기 캐니스터의 이송을 가능하게 해주도록 상기 캐스크 상의 덮개를 제거하기 위한 장치를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 운송 수단 내로의 상기 캐니스터의 삽입을 가능하게 해주도록 상기 운송 수단 상의 도어를 제거하기 위한 장치를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 직립기 플랫폼은 상기 운송 수단을 수직 배향으로부터 다시 수평 배향으로 이동시키도록 구성될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 수평 대 수평 이송 스테이션(horizontal to horizontal transfer station)일 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 롤러 스탠드를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 스테이션은 리프트 어셈블리를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 리프트 어셈블리는 슬링 리프트 어셈블리일 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 운송 수단은 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈로 이동시키기 위한 작동 어셈블리를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 운송 수단은 하나 이상의 운송 수단 장치를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 운송 수단 장치는 휠, 트랙, 롤러, 베어링 패드, 베어링 표면, 에어 스키드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 운송 수단은 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈 내로 적재하기 위한 이송 어셈블리를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 잭 어셈블리, 하나 이상의 이송 수단 장치 및 측방 익스텐더를 포함할 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 수평 저장 모듈(HSM)의 내부 공간은 직사각형 단면을 가질 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 HSM의 내부 공간은 원형 단면을 가지지 않을 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하우징은 캐니스터를 수취하기 위한 레일을 포함하지 않을 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하우징은 히트 실드를 포함하지 않을 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하우징은 열 발산 핀을 포함하지 않을 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하우징은 고온 콘크리트로 제조될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 상기 하우징은 무공성 콘크리트(non-porous concrete)로 제조될 수 있다.

여기에 설명되는 임의의 실시예에 있어서, 저장 시설이 복수의 인접한 여기에 설명된 바와 같은 수평 저장 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 전술한 양태들 및 수반하는 다수의 장점들은 여기에 간단히 설명되는 첨부 도면들과 관련하여 취해지는 이하의 상세한 설명으로부터 보다 용이하게 이해될 것이다.
도 1-4는 종전에 개발된 시스템 및 방법에 따른 건식 캐니스터에 있어서의 사용후 핵연료 저장 시스템에 관한 개략도들이다.
도 5-8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐니스터의 장기 저장을 위한 수평 저장 모듈(HSM) 시스템의 여러 도면들이다.
도 9는 종전에 개발된 시스템에 따른 캐니스터를 위한 HSM 시스템의 단면 등각도이다.
도 10-27은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 대 수평(VTH) 이송 스테이션의 여러 도면들이다.
도 28-33은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 대 수평(HTH) 이송 스테이션의 여러 도면들이다.

동일한 참조 번호가 동일한 요소를 표시하는 첨부 도면들과 관련하여 이하에 기술되는 상세한 설명은 개시되는 발명의 대상의 다양한 실시예들의 설명으로서 의도되어 있으며, 그 실시예들만을 나타내도록 의도되어 있는 것은 아니다. 본 명세서에서 설명되는 각각의 실시예는 단지 하나의 예 또는 예시로서 제공되며, 다른 실시예들을 능가하여 선호되거나 유리한 것으로 해석되어서는 안된다. 여기에 제공되는 예시적인 예들은 완전하거나 개시되는 정확한 형태로 본 발명을 한정하는 것으로 의도되어 있는 것은 아니다. 마찬가지로, 여기에 설명되는 임의의 단계들은 동일하거나 실질적으로 유사한 결과를 얻기 위해 다른 단계들 또는 단계들의 조합과 상호교환 가능할 수 있다.

이하의 설명에서, 다수의 특정 세부 사항들은 본 발명의 예시적인 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 본 발명의 많은 실시예들이 특정 세부 사항들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 경우에 따라, 본 발명의 다양한 양태들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 공정 단계들은 상세히 설명되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예들은 여기에 설명되는 특징들의 임의의 조합을 이용할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명의 실시예들은 방사성 물질을 수용한 캐니스터를 예를 들어 이송 어셈블리를 사용하여 컨테이너 어셈블리로부터 수평 저장 모듈(horizontal storage module)(HSM)로 이송하기 위한 시스템, 구성 요소 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 시스템은 예를 들어 캐니스터 및 이송의 방법을 위한 수직 대 수평(VTH) 이송 스테이션(vertical to horizontal (VTH) transfer station)(도 10-27 참조), 캐니스터 및 이송의 방법을 위한 수평 대 수평(HTH) 이송 스테이션(horizontal to horizontal (HTH) transfer station)(도 28-33 참조), 캐니스터를 수평 저장 모듈(HSM)로 운송하기 위한 운송 왜건 시스템(transport wagon system)(도 5, 25 및 28 참조), 및 캐니스터의 장기 저장을 위한 HSM 시스템(도 5-8 참조)을 포함한다.

수평 저장 모듈(HORIZONTAL STORAGE MODULE)( HSM )

도 5-8을 참조하여, 조사(예컨대 사용후) 핵연료의 건식 저장을 위한 수평 저장 모듈(HSM)(120)이 이제 설명될 것이다. 수평 건식 저장 모듈(120)은 하우징(140)을 포함한다. 하우징(140)은 블록 또는 직선으로 둘러싸인 형태이며, 바람직하게는 하중 지지 기초(142) 상에 위치될 수 있는 철근 콘크리트로 구축된다(도 6 참조).

종전 설계의 HSM에서는, 하우징은 일반적으로 철근으로 보강된 콘크리트로 형성되었다. 하지만, 여기에 설명되는 개선된 설계에서, 하우징(140)은 폭발, 미사일 및 지진 저항성을 증가시키고, 장기 내구성 및 균열 저항성을 제공하기 위해 예를 들어 강섬유(steel fiber)와 같은 금속 섬유로 보강된다. 금속 섬유는 또한 단기간의 콘크리트의 수축 및 균열을 감소시킴으로써, 수분 침투를 감소시키고 장기간의 스폴링(spalling) 저항성을 증가시킨다. 요컨대, 콘크리트를 보강하기 위한 강섬유 또는 기타 필적할만한 섬유의 사용은 콘크리트의 인성, 인장 강도, 밀도 및 동적 강도를 증가시킨다.

예를 들어 강섬유와 같은 금속 섬유로 보강된 하우징을 갖는 수직 저장 모듈 또는 기타 저장 모듈(도시되지 않음)도 본 발명의 범위 내에 속한다. 또한, 콘크리트를 보강하기 위한 금속 섬유의 사용은 표준 콘크리트 구조물에 사용되는 1차 및 2차 철근 대신에 또는 그에 추가하여 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 섬유유리 섬유(fiberglass fiber), 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 다른 고강도 섬유가 금속 섬유 대신 또는 그에 추가하여 사용될 수 있다.

금속 섬유 보강에 더하여, 하우징(140)은 예를 들어 CERATECH 브랜드 콘크리트와 같은 고온 콘크리트를 사용하여 형성될 수 있다. 고온 특성은 고온에 보다 큰 내성이 있고 더 쉽게 열을 발산할 수 있으므로 하우징(140) 내의 열 발산 어셈블리(히트 실드 어셈블리 등)의 필요성을 감소시킨다.

종전 설계의 HSM에서는, 히트 실드는 열 방출을 위한 표면적을 증가시킴으로써 캐니스터 어셈블리(12)의 전체 열 방출 능력을 향상시키는 것에 의해 HSM의 내부 공간에 사용된다. 이와 관련하여, 히트 실드는 복사 및 자연 대류에 의해 캐니스터로부터 히트 실드의 표면 근방으로 유동하는 공기의 양자 모두에 의해 가열되도록 설계되었다. 히트 실드 구성은 캐니스터(12)로부터의 열을 전달하는 데 가용한 표면적을 직접적으로 증가시킨다. 또한, 콘크리트 벽과 대향하는 차폐 표면은 열 방벽으로서 작용하고 하우징의 콘크리트 벽이 과열되는 것을 방호하는 히트 실드의 능력을 증가시킨다.

종전 설계의 하나의 비한정적 예로서, 종전 설계의 HSM으로부터의 열 발산 핀(62)을 포함한 열 발산 어셈블리(60)를 도 9에서 볼 수 있다. 핀(62)이 캐니스터 표면으로부터 수평 저장 모듈(26)을 통해 유동하는 공기로의 대류 열 전달을 향상시키기 위해 사용되었다.

고온 특성에 더하여, 본 발명의 실시예에 따라 설계되는 HSM에 사용되는 콘크리트는 실질적으로 무공성(non-porous)일 수 있다. 무공성 특성은 하우징(140)의 장기 내구성을 향상시키고, 수분 침투를 감소시키거나 방지하는 것을 돕는다.

하우징(140)은 한쪽 단부에 위치한 입구(144) 및 캐니스터 어셈블리(12)를 수취 및 수용하도록 설계된 내부 공간(146)을 포함한다. 하우징(140) 내에, 캐니스터 어셈블리(12)가 하우징(140) 내로 완전히 삽입되었을 때 캐니스터 어셈블리(12)를 지지하기 위한 하부 지지 베드(148)가 설치된다. 지지 베드(148)는 HSM(120) 내로의 입구(144)의 높이는 상승시키면서 하우징(140)을 위한 콘크리트 요구량은 감소시키기 위해 선택적인 상승 베이스 매트(raised base-mat)(도시 생략) 위에 위치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 캐니스터(12)는 당해 저장 캐니스터(12)와 함께 왜건(wagon)(170)으로부터 HSM 내로 이송되게 되는 지지 구조체 또는 스키드(160) 상에 안착된다. 대조적으로, 종전 설계의 시스템에서는, 캐니스터(12)는 레일을 따라 HSM 내로 이동되었다(도 9 참조).

HSM(120) 내로 이송하는 지지 구조체(160)의 하나의 유리한 효과는 종전 설계의 HSM에 고정된 레일 상으로 캐니스터(12)를 슬라이딩시키기 위해 요구되었던 매우 정밀한 정렬에 대한 필요성을 제거한다는 점이다. 또한, 지지 구조체(160)의 이송은 캐니스터의 약화나 부식의 가능성을 제공할 수 있는, 캐니스터(12)에 대한 스크래치의 가능성을 감소시킨다.

또한, 지지 구조체(160)의 받침대 효과(cradle effect)는 또한 도 9에 도시된 바와 같은 종전 설계의 길이방향 레일 지지체와 비교하여 캐니스터(12)의 향상된 대류식 공기 냉각에도 기여한다. 이와 관련하여, HSM의 직사각형 단면이 종전 설계의 HSM의 원형 단면에 비해 내부 공간을 증가시켜, 더 많은 공기 순환과 열 발산이 가능하게 해주었다.

이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 왜건(170)은 캐니스터(12)를 지지 구조체(160) 상에 이송한다. 도 5를 참조하면, 일시적 차폐 구조물(190)이 HSM(120)의 입구(144)에 설치될 수 있다. 지지 구조체(160) 및 왜건(170)은 지지 구조체(160)를 왜건(170)으로부터 HSM(120)으로 이송하기 위한, 이송 어셈블리(180)와 같은 작동 수단을 포함한다(도 6 참조).

하우징(140)은 입구(144)를 덮기 위한 폐쇄 장치(150)를 포함한다. 폐쇄 장치(150)는 강(steel) 및/또는 콘크리트 및/또는 다른 적합한 방사선 방호 매체로 제조될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 종전에 개발된 시스템에 의한 폐쇄 장치(50)는 입구(44)를 둘러싼 하우징의 전방 벽에 중첩되도록 치수 결정되는 내부 원형 커버 플러그(54) 및 외부 해트 플레이트(outer hat plate)(52)을 포함한다. 플러그(54)는 입구(44) 내에 억지 끼워맞춤된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 폐쇄 장치(150)는 하우징(140)과 결합하여, 폐쇄부에 있어 더 강한 구조적 일체성을 제공하는 벽 형태의 구조체이다(도 5 참조).

도 5를 참조하면, 하우징(140)은 유사 하우징(140)이 상호 잠금될 수 있는 다른 하우징에 인접하여 배치되는 것을 가능하게 해주도록 설계 및 구성될 수 있다. 따라서, 다수의 하우징(140)이 방사선 누출을 최소화하기 위한 추가적인 차폐를 제공하기 위해 서로 이웃하여 부착되어 직렬로 함께 적층될 수 있다. 다수의 HSM(120)이 사용 후 핵연료의 건식 저장을 지원하기 위한 기반 구조를 가진 중앙 집중식 중간 저장 시설 내에 배치될 수 있다.

이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이송 시스템은 수평으로 또는 수직으로 취급되도록 설계된 캐니스터(12)를 수평 저장으로 배치시킬 수 있다. 또한, 수평 또는 수직 운송으로부터의 캐니스터를 수직 저장으로(도시되지 않음) 배치시키는 다른 구성도 본 발명의 범위 내에 속한다.

운송 왜건(TRANSPORT WAGON)

도 5 및 28을 참조하여, 캐니스터(12)를 HSM(120)으로 운송하기 위한 운송 수단 또는 왜건(170)이 이제 상세하게 설명될 것이다. 왜건(170)은 이동하도록 구성되고, 휠, 트랙, 롤러, 테프론 패드(Teflon pad)와 같은 베어링 패드(bearing pad) 또는 베어링 표면(bearing surface), 에어 스키드(air skid) 또는 이동을 위한 적합한 다른 운송 수단이나 장치 및 이들의 조합(이에 한정되지 않음)을 포함한 운송 수단 장치(176)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 왜건은 지지 구조체(160) 상에 지지된 캐니스터(12)를 수취하여 수용하기 위한 외벽(174)을 갖는다. 외벽(174)은 방사선 격납을 위한 차폐 재료를 포함할 수 있다.

왜건(170)은 캐니스터(12)용 지지 구조체(160)를 지지하도록 치수 결정되고 구성된다. 도 28에 도시된 실시예에 있어서는, 지지 구조체(160)는 캐니스터(12)가 수취되는 팔레트(pallet) 또는 스키드(skid)이다. 이 예시의 실시예에서, 지지 구조체(160)는 캐니스터(12)를 유지하기 위한 2개의 지지체(178)를 포함한다.

도 6 및 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐니스터(12)는 당해 캐니스터(120)가 지지되어 있는 전체 지지 구조체(160)를 왜건(170)으로부터 HSM(120) 내로 이송시킴으로써 HSM(120)으로 이송된다.

도 8의 예시의 실시예에 있어서, 이송은 잭 어셈블리(186), 롤러 또는 트랙(182) 및 측방 익스텐더(lateral extender)(184)를 포함하는 이송 어셈블리(180)에 의해 성취된다. 이송 어셈블리(180)는 도 8에 지지 구조체(160)의 하부 구조의 절개도로 도시되어 있다. 운송 왜건(170) 내에 있을 때, 잭 어셈블리(186)를 구성하는 잭들은 지지 구조체(160)가 트랙(182)으로부터 들어 올려져서, 측방 이동이 불가능하도록 신장된다. 왜건(170)이 HSM(120)의 입구와 정렬될 때, 잭 어셈블리(186)는 지지 구조체(160)가 이송 수단 장치(182) 상에 안착되도록 수축될 수 있다. 도시된 실시예에서, 이송 수단 장치는 롤러로서 도시되어 있다. 다른 이송 수단 장치로는 휠, 트랙, 롤러, 테프론 패드(Teflon pad)와 같은 베어링 패드(bearing pad) 또는 베어링 표면(bearing surface), 에어 스키드(air skid) 또는 이동을 위한 적합한 다른 운송 수단이나 장치 및 이들의 조합(이에 한정되지 않음)을 포함한다. 측방 이동이 가능해질 때, 측방 익스텐더(184)가 지지 구조체(160) 및 캐니스터(120)를 HSM(120)의 내부(146)로 밀어넣기 위해 왜건(170)의 벽을 밀도록 텔레스코프식으로(telescopically) 신장될 수 있다. 이송 어셈블리(180)는 유압식으로 또는 전자기계식으로 작동될 수 있다.

도 10-33과 관련하여 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 운송 왜건(170)은 캐니스터(12)를 수직으로 또는 수평으로 수취하도록 설계되고 구성된다.

수직 대 수평 이송 스테이션(VERTICAL TO HORIZONTAL TRANSFER STATION)

도 10-27을 참조하여, 수직 대 수평(VTH) 이송 스테이션(200) 및 이를 사용하는 방법이 이제 설명될 것이다. 도 10을 참조하면, VTH 이송 스테이션(200)은 운송 왜건(170)을 수취하는 직립기 플랫폼(up-ender platform)(210) 및 직립된 운송 왜건(170) 내로의 캐니스터(12)의 삽입을 가이드하는 갠트리 플랫폼(220)을 포함한다.

이제 도 11-15를 참조하여, VTH 이송 스테이션(200)을 이용하여 운송 왜건(170) 내로 캐니스터(12)를 이송하기 위한 방법이 설명될 것이다. 도 12를 참조하면, 운송 왜건(170)은 직립기 플랫폼(210) 상으로 구름 운행하여 직립기 플랫폼(210) 상에 수취되고, 당해 운송 왜건(170)이 직립기 플랫폼(210)을 벗어나게 운행하는 것을 방지하는 정지부(214)에 맞닿는다. 플랫폼(210) 상에 있을 때, 프레임(216)이 왜건을 둘러싼다. 프레임 상의 고정 장치(212)가 플랫폼(210) 상에 왜건(170)을 고정하는데 사용될 수 있다.

도 16-18의 도시된 실시예에서, 고정 장치(212)는 운송 왜건(170)의 상부로부터 이격되어 있는 클램핑 기구이다. 왜건(170)이 직립기 플랫폼(210) 상에 수취되었을 때, 클램핑 기구는 왜건을 플랫폼(210)에 고정하기 위해 왜건(170)의 상부와 결합한다.

도 12-14를 참조하면, 직립기 플랫폼(210)은 다음으로 그것의 통상의 수평 위치(도 12 참조)로부터 중간 위치(도 13 참조)로 그리고 직립한 수직 위치(도 14 참조)로 경사 운동된다. 도시된 실시예에서는, 플랫폼(210)의 한쪽 단부 아래에 위치된 리프팅 장치(222)가 플랫폼이 피벗 힌지(218) 둘레로 90도만큼 피벗 운동하도록 플랫폼을 리프팅시킨다. 리프팅 장치(222)는 유압 장치 또는 다른 유형의 리프팅 장치일 수 있다.

도 14 및 15를 비교하면, 왜건(170)이 수직 위치로 직립된 후에, 갠트리 플랫폼(220)이 결합 위치에서 운송 왜건(170)과 정렬되도록 이동한다. 직립한 수직 위치에서 갠트리 플랫폼(220)과 결합되었을 때, 수직으로 배향된 캐니스터(12)가 직립된 왜건(170) 내로 하강될 수 있다(도 19-27을 참조하여 이하에 추가로 설명되는 바와 같이).

이제 도 19-21을 참조하면, 캐니스터의 진입을 허용하도록 왜건 도어(232)를 개방하기 위한 메커니즘이 도시되어 설명된다. 갠트리 플랫폼(220)이 직립기 플랫폼(210)과 결합되었을 때, 갠트리 플랫폼(220)상의 슬라이딩 플랫폼(230)이 왜건 도어(232)를 슬라이딩식으로 개방하는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 슬라이딩 플랫폼(230)은 제1 결합 해제 위치(도 19 참조)로부터 제2 결합 위치(도 20 참조)로 도 20의 화살표(A1)의 방향으로 슬라이딩한다.

결합될 때, 신장부(234)가 도어(232)와 결합하도록 도 20의 화살표(A2) 방향으로 상방으로 신장된다. 신장부(234)가 도어(232)와 결합되었을 때, 신장부(234)는 도어(232)를 폐쇄 위치(도 20 참조)로부터 개방 위치(도 21 참조)로 도 21의 화살표(A3)의 방향으로 끌어당기는 데 사용된다.

이제 도 22를 참조하면, 캐니스터(12)를 수용한 수직으로 배향된 운송 캐스크(14)가 갠트리 플랫폼(220)을 만나도록 화살표(A4)의 방향으로 하강되고, 직립된 왜건(170) 내로 적재될 수 있다. 이와 관련하여, 갠트리 플랫폼(220)은 그것을 통고하여 캐니스터(12)를 수취하기 위한 상부 개구부(240)를 포함하고 있다.

도 23을 참조하면, 캐스크(14)가 갠트리 플랫폼(220)과 당접할 때, 캐스크(14) 상의 덮개(34)가 화살표(A5) 방향으로 이동하도록 구성된 슬라이딩 플랫폼(242)을 이용하여 캐스크(14)로부터 슬라이딩식으로 제거될 수 있다. 도 24에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐니스터(12)는 캐스크(14)로부터 왜건(170) 내로 화살표(A6)의 방향으로 하강된다.

수직으로 배향된 캐니스터(12)가 직립된 왜건(170)에 의해 수취된 후, 왜건 도어(232)가 그것의 폐쇄 위치로 화살표(A7)의 방향으로 복귀되고(도 25 참조), 슬라이딩 플랫폼(230)이 그것의 폐쇄 위치로 화살표(A8)의 방향으로 복귀되고(도 26 참조), 캐스크(14)가 갠트리 플랫폼(220)으로부터 화살표(A9)의 방향으로 수직으로 리프팅되어 멀어진다(도 27 참조). 그 후, 갠트리 플랫폼(220)이 그것의 결합 해제 위치로 복귀되고(도 14 참조), 다음으로 왜건(170)이 그것의 수평 위치로 복귀될 수 있다(도 14, 13, 12의 일련의 역공정 참조). 수평 위치에서, 캐니스터(12)는 왜건(170)의 이송 스키드(160) 상에 안착되고, 왜건(170)이 캐니스터(12)를 HSM(120)으로 운송하는 데 사용될 수 있다.

수평 대 수평 이송 스테이션(HORIZONTAL TO HORIZONTAL TRANSFER STATION)

이제 도 28-33을 참조하여, 수평 대 수평(HTH) 이송 스테이션(300)이 설명될 것이다. HTH 이송 스테이션(300)은 수평으로 배향된 운송 캐스크(14)로부터 캐니스터(12)를 수취하기 위한 롤러 스탠드(310)를 포함한다. HTH 이송 스테이션(300)은 또한 캐니스터(12)를 롤러 스탠드(310)로부터 운송 왜건(170) 내의 지지 구조체(160) 상으로 리프팅하기 위한 리프트 어셈블리(320)를 포함한다.

램(324)이 캐니스터(12)를 수평으로 배향된 운송 캐스크(14)로부터 롤러 스탠드(310)로 이동시키는데 사용될 수 있다. 종전 설계의 시스템에서는, 캐니스터(12)를 수취하기 위해 레일들이 사용되었다. 롤러 스탠드(310)의 유리한 효과는 캐니스터의 약화나 부식의 가능성을 제공할 수 있는, 캐니스터(12)에 대한 스크래치의 가능성을 감소시킨다는 점이다.

도시된 실시예에서, 리프트 어셈블리(320)는 슬링 리프트(sling lift)이다. 이와 관련하여, 리프팅 스트랩(lifting strap)(322)이 캐니스터(12)를 리프팅하여 이동시키는 데 사용될 수 있다. 하지만, 다른 리프트들도 본 발명의 범위 내에 속한다.

도 29를 참조하면, 캐니스터(12)는 캐스크(14)로부터 롤러 스탠드(310) 상으로 수취된다. 리프팅 스트랩(322)이 캐니스터(12) 둘레에 배치되고, 캐니스터가 캐니스터 리프팅 장치(320)를 사용하여 리프팅된다. 도 30 및 31의 시퀀스를 참조하면, 캐니스터(12)는 캐니스터 리프팅 장치(320)를 사용하여 롤러 스탠드(310)로부터 운송 왜건(170) 내의 지지 구조체(160)(또는 이송 스키드)로 이동된다.

도 32 및 33의 시퀀스를 참조하면, 운송 왜건(170) 내에 배치된 후에, 리프팅 스트랩(322)이 결합 해제되고 롤러 스탠드(310) 위의 위치로 후퇴된다.

도 33에 도시된 바와 같이, 도 29에 덮개 리프트 어셈블리(252)에 의해 후퇴되된 것으로 도시된 운송 왜건(170)의 덮개(250)가 운송 왜건(170) 상에 재배치된다.

예시적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

방사성 물질을 수용한 캐니스터를 캐스크로부터 수평 저장 모듈로 이송하기 위한 시스템으로서,
상기 캐니스터를 상기 캐스크로부터 지지 구조체로 이송하기 위한 이송 스테이션; 및
상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 수평 배향으로 상기 수평 저장 모듈로 운송하고, 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈 내로 적재하기 위한 운송 수단을 포함하고,
상기 이송 스테이션은 수직 배향에 있을 때의 상기 운송 수단과 결합하기 위한 갠트리 플랫폼을 포함하고,
상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐스크로부터의 상기 캐니스터의 이송을 가능하게 해주도록 상기 캐스크 상의 덮개를 제거하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 수직 대 수평 이송 스테이션인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 상기 운송 수단을 상기 캐니스터를 수취하기 위한 수직 배향으로 이동시키기 위한 직립기 플랫폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 상기 운송 수단을 상기 직립기 플랫폼 상에 고정하기 위한 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐니스터를 수직 배향으로 상기 운송 수단 내로 가이드하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 캐니스터가 이송되기 위해 통과하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 갠트리 플랫폼은 상기 운송 수단 내로의 상기 캐니스터의 삽입을 가능하게 해주도록 상기 운송 수단 상의 도어를 제거하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 직립기 플랫폼은 상기 운송 수단을 수직 배향으로부터 다시 수평 배향으로 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 수평 대 수평 이송 스테이션인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 롤러 스탠드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이송 스테이션은 리프트 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 리프트 어셈블리는 슬링 리프트 어셈블리인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 운송 수단은 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈로 이동시키기 위한 작동 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 운송 수단은 하나 이상의 운송 수단 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 14 항에 있어서, 상기 하나 이상의 운송 수단 장치는 휠, 트랙, 롤러, 베어링 패드, 베어링 표면, 에어 스키드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 운송 수단은 외벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 외벽은 방사선 격납을 위한 차폐 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 운송 수단은 상기 캐니스터 및 상기 지지 구조체를 상기 수평 저장 모듈 내로 적재하기 위한 이송 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 잭 어셈블리, 하나 이상의 이송 수단 장치 및 측방 익스텐더를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 19 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이송 수단 장치는 휠, 트랙, 롤러, 베어링 패드, 베어링 표면, 에어 스키드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 이송 어셈블리는 유압식으로 또는 전자기계식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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