KR102347712B1 - 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 - Google Patents
높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102347712B1 KR102347712B1 KR1020210056360A KR20210056360A KR102347712B1 KR 102347712 B1 KR102347712 B1 KR 102347712B1 KR 1020210056360 A KR1020210056360 A KR 1020210056360A KR 20210056360 A KR20210056360 A KR 20210056360A KR 102347712 B1 KR102347712 B1 KR 102347712B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- canister
- filler
- nuclear fuel
- spent nuclear
- amorphous metal
- Prior art date
Links
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 title claims abstract description 144
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 206
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 claims description 90
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 79
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 79
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 56
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 39
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims description 18
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 5
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MELCCCHYSRGEEL-UHFFFAOYSA-N hafnium diboride Chemical compound [Hf]1B=B1 MELCCCHYSRGEEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 2
- -1 feroboron Chemical compound 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 18
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 229910001029 Hf alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000002927 high level radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018185 Al—Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017985 Cu—Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003192 Nb–Ta Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000583 Nd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010967 Ti—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000821 Yb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003126 Zr–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003379 silver compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
- G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
- G21F5/008—Containers for fuel elements
-
- C22C1/002—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
- G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
- G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
- G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
- G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
- G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
- G21F5/12—Closures for containers; Sealing arrangements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C2200/00—Crystalline structure
- C22C2200/02—Amorphous
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는 캐니스터 내부에 충전되는 충전제의 조성, 상기 충전제의 형상 등이 상이한 혼합 충전제가 다층 구조로 적용됨으로써, 캐니스터 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 발생되는 붕괴열의 열배출이 용이하며, 외부 충격, 부식 등에 의한 캐니스터 손상 시, 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 방출되는 방사선이 외부로 노출되지 않도록 자가-밀봉 기능을 가지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 높은 열전도 특성 및 셀프-치유 기능을 가지는 사용후 핵연료 캐니스터에 관한 것으로, 구체적으로, 사용후 핵연료의 붕괴열을 외부로 효과적으로 전달할 수 있으며, 외부 충격, 부식 등에 의한 캐니스터의 크랙 시 자체적으로 밀봉되어 방서선 노출을 막는 사용후 핵연료 캐니스터에 관한 것이다.
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.
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.
사용후핵연료를 저장할 수 있는 용기인 캐니스터는 통 형태의 금속 캐니스터로 이루어져 있으며, 금속 캐니스터 내부에 바스켓을 마련하여 사용 후 핵연료를 저장한다. 금속 캐니스터 내부의 바스켓은 지지부재나 격납부재 등을 통해 고정되고, 캐니스터 외부에 중성자 차폐체를 마련하여 사용 후 핵연료를 저장한다.
일반적으로 캐니스터 재질은 주로 스테인리스 강이며, 바스켓의 측면을 둘러싸는 캐니스터 쉘, 바스켓의 상단을 둘러싸는 캐니스터 뚜껑판, 바스켓의 하단을 둘러싸는 캐니스터 바닥판을 포함한다. 캐니스터 뚜껑판은 바스켓에 사용 후 핵연료가 바스켓에 장입된 후, 캐니스터 쉘에 볼트-너트 결합에 의해 고정되고 용접을 통해 밀봉되는 것이 통상적이다.
그러나 이러한 용접 부위(용접 영역 및 열 영향부위) 및 볼트/너트 결합 영역은 부식균열에 취약하여 사용 후 핵연료 건식저장시스템의 건전성을 손상시키는 요소이며, 열을 수반한 용접 공정은 엄밀하게 온도가 제어되어야 하는 사용후핵연료 건식 저장 과정에서 위험 요소가 매우 높은 공정이다.
또한 통상 사용되는 스테인리스 강 등의 재질을 가지는 캐니스터는 방사성 핵종들이 주변 환경으로 누출되는 것을 억제하기 위해서는 상당히 두꺼운 두께를 가질 수밖에 없으며, 방사성 핵종들이 주변 환경으로 누출되는 것을 반영구적으로 완벽하게 차단할 수 있어야 한다. 특히 지진 등의 외부 충격에 의해 캐니스터가 손상될 경우, 방사성 핵종들이 주변 환경으로 누출되어 주변 환경에 생물이 살 수 없는 치명적인 문제를 일으킨다. 따라서 캐니스터는 높은 구조 안정성을 가져야 하며, 설사 손상에 의해 크랙, 홀 등의 형성되더라도 주변 환경으로 방사선이 누출되는 문제를 최소화하여야 한다.
한편, 원자로는 운전을 정지하여도 정지하기 전에 생성된 방사성 물질이 안정된 원소로 변환될 때까지 붕괴하기 때문에 지속적으로 열을 방출한다. 경수로 원전의 운전정지 직후는 운전 중 출력의 약 6~8 %에 해당하는 열을 방출하며 시간이 지남에 따라 방출되는 열이 급격하게 줄어든다. 그러나 붕괴열이 냉각을 통해 노심에서 제거되지 않으면 열이 누적되어 핵연료 피복재를 녹이고 궁극적으로 핵연료 자체를 녹이는 용융상태로 만들 수 있다. 따라서 가상 사고를 포함하여 어떠한 운전 조건하에서도 붕괴열을 높은 신뢰 수준으로 제거하여 핵연료를 일정 온도 이하로 유지시키도록 하는 것이 핵심적 과제이다. 특히 사용후 핵연료의 붕괴열이 천연 상태의 우라늄 원광 수준으로 낮아지는데 걸리는 시간은 방사성 핵분열 생성물의 경우 약 300 년이 소요되고, 초우라늄 원소는 수만 년이 걸리기 때문에 이들 핵종의 처리, 중간저장과 영구처분이 사용후핵연료 관리에서 매우 중요하다.
구체적으로, 경수로 및 중수로에서 발생하는 사용후 핵연료는 영구 처분하기 이전에 중간 저장소에 보관된다. 사용후 핵연료는 불안정한 핵분열 생성물이 시간에 따라 방사선 붕괴하여 높은 방사선 및 열을 발생시킨다. 연소를 마치고 발전소에서 인출한 사용후 핵연료는 원자력발전소 부지 내에서 일정기간 보관되며 중성자 차폐 및 붕괴열을 냉각시키기 위해 수조에 장입하여 일정 기간 보관된다. 일정 기간 보관하여 방사선량과 온도가 일정 이하로 감소된 핵연료는 밖으로 인출되어 콘크리트 또는 금속 저장용기에서 건식 저장된다. 부지 내 임시저장의 경우, 약 30 년에서 50 년 동안 보관되며 중간 저장소에 보관 시 100 년에서 300 년간 장기 보관된다. 따라서 보관되는 사용후 핵연료의 장기 건전성의 확보가 무엇보다도 필요하며 붕괴열의 발생으로 자연 발열하는 사용후 핵연료의 열을 효율적으로 외부에 전달하는 것이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-0727092호에는 사용후 핵연료를 저장하는 캐니스터의 종래 기술로서, 방사성 폐기물 또는 사용후 핵연료를 담은 용기 내에 은 또는 은 화합물을 투입하는 사용후 핵연료 처분 용기를 제공한다. 상기 처분 용기는 건식 저장 시 냉각 매개체로 저장 용기 내에 불활성 기체인 헬륨(He)이 장입되며 약 4 기압으로 충진되어 핵연료가 보관된다. 따라서 이와 같은 종래 기술은 불활성 기체를 장입하여 보관하므로, 기체의 누설을 방지하고 그 상태를 유지하기 위한 별도의 관리 비용이 필요하며 열전도도가 낮은 기체를 냉각 매개체로 사용함에 따라 사용후 핵연료가 충분히 냉각되지 않아 사용후 핵연료의 장기 건전성을 담보하기 어려운 문제가 있다.
위 문제를 해결하기 위해, 한국등록특허공보 제10-1754754호는 종래의 기체를 사용하여 보관하는 수단과 달리 사용후 핵연료 저장 시 빈 공간에 금속 분말이 충진됨으로써 높은 냉각 효율과 낮은 유지 비용을 가지는 사용후 핵연료 건식 저장 용기를 제공한다. 하지만 이러한 종래의 기술들은 다양한 원인으로 인하여 크랙이 발생할 경우, 내부에 충진된 분말의 유출이 쉽고, 방서선이 외부로 노출되는 치명적인 문제가 존재한다.
따라서 캐니스터에 손상이 가더라도 내부에 장입된 사용후 핵연료로부터 방사선 누출을 최소화할 수 있고, 사용후 핵연료로부터 방출되는 붕괴열을 외부로 효과적으로 전달할 수 있는 캐니스터가 요구된다.
본 발명의 목적은 캐니스터 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 발생되는 붕괴열의 열배출이 용이한 사용후 핵연료 캐니스터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외부 충격, 부식 등에 의한 캐니스터 손상 시, 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 방출되는 방사선이 외부로 노출되지 않도록 자가-밀봉 기능을 가지는 사용후 핵연료 캐니스터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는, 외부 캐니스터(100); 상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되는 내부 캐니스터(200); 및 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하며, 상기 내부 캐니스터(200)는 내부에 사용후 핵연료 저장 공간(210)을 가지되, 상기 사용후 핵연료 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제가 충전되며, 상기 사용후 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료가 수용되면, 상기 제2 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료의 외면 사이의 간극에 충전되어 상기 사용후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 상기 내부 캐니스터(200)로 전도하며, 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이의 간극에 충전된 상기 제1 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)로부터 전도되는 사용후 핵연료의 붕괴열을 상기 외부 캐니스터(100)로 전도하며, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는, 결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및 비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함한다.
본 발명에 따른 사용후 핵연료의 처리 방법은, 외부 캐니스터(100); 상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되며, 사용후 핵연료 저장 공간(210)을 내부에 가지는 내부 캐니스터(200); 및 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터를 준비하는 제1 단계; 상기 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료를 수용하는 제2 단계; 상기 핵연료 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제를 충진하되, 상기 사용후 핵연료에서 발생하는 붕괴열이 상기 내부 캐니스터(200)로 전도되도록 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료의 외면 사이의 간극에 충전하는 제3 단계; 및 상기 사용후 핵연료가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 커버(400)를 상기 외부 캐니스터(100)에 결합하여 밀봉하는 제4 단계;를 포함하며, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는, 결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및 비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 1:0.1~1일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 충전제는 구형일 수 있으며, 상기 비정질 금속 충전제는 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 비정질 금속 충전제 및 상기 제2 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 1:0.2~1일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제2 비정질 금속 충전제의 평균 길이 및 평균 직경은 각각 3 내지 50 mm 및 0.01 내지 1,000 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 충전제, 상기 비정질 금속 충전제 및 상기 중성자 차폐 충전제의 혼합 중량비는 1:0.1~1:0.02~0.1일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경은 0.1 내지 10 mm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경비는 1:0.1~0.8일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 중성자 차폐재는 탄화붕소, 질화붕소, 산화붕소, 붕산아연, 수산화알루미늄, 하프늄, 하프늄이붕소화물, 티타늄이붕소화물, 페로보론 및 이산화우라늄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스 100 중량부에 대하여 상기 중성자 차폐재 0.01 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 중성자 차폐재는 500 nm 내지 300 ㎛의 평균입경을 가지는 입자로서 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스 상에 분산된 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스는 철(Fe)계, 구리(Cu)계, 알루미늄(Al)계, 마그네슘(Mg)계, 지르코늄(Zr)계, 칼슘(Ca)계, 티타늄(Ti)계, 니켈(Ni)계, 코발트(Co)계 및 하프늄(Hf)계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 캐니스터(100)의 평균 두께는 5 내지 50 mm일 수 있으며, 상기 내부 캐니스터(200)의 외면과 내면의 최소 거리는 5 mm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 외부 캐니스터(100) 및 상기 내부 캐니스터(200)의 재질은 구리, 철 및 주석 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는, 상기 외부 캐니스터(100)와 결합되며, 상기 사용후 핵연료가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 커버(400)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는 캐니스터 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 발생되는 붕괴열의 열배출이 용이한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는 외부 충격, 부식 등에 의한 캐니스터 손상 시, 내부에 위치한 사용후 핵연료로부터 방출되는 방사선이 외부로 노출되지 않도록 자가-밀봉 기능을 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터의 단면도로서, 도 2의 A-A’의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 사용후 핵연료 캐니스터의 내부 캐니스터의 단면을 확대한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 사용후 핵연료 캐니스터의 내부 캐니스터의 단면을 확대한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터를 상세히 설명한다.
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.
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.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.
본 명세서에서 언급되는 ‘포함한다’는 ‘구비한다’, ‘함유한다’, ‘가진다’, ‘특징으로 한다’ 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 명세서에서 언급되는 “층”의 용어는 각 재료가 연속체(continuum)를 이루며 폭과 길이 대비 두께가 상대적으로 작은 디멘젼(dimension)을 가짐을 의미하는 것이다. 이에 따라, 본 명세서에서 “층” 또는 “막”의 용어에 의해, 2차원의 편평한 평면으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 언급되는 “사용후 핵연료”의 용어는 상업용 또는 연구용 원자로에서 연료로 사용된 핵연료 물질 또는 기타의 방법으로 핵분열시킨 핵연료 물질을 의미할 수 있다.
사용후 핵연료(10)를 캐니스터에 저장할 시 캐니스터와 사용후 핵연료(10) 사이의 빈 공간에 금속 분말을 충전하는 기술에 있어서, 종래에는 캐니스터에 크랙이 발생할 경우, 금속 분말이 캐니스터의 외부로 쉽게 새어나오며, 특히 핵연료로부터 발생되는 방사선이 외부로 누출되는 치명적인 문제를 일으킨다. 따라서 일단 캐니스터가 손상되면, 사용후 핵연료(10)를 외부와 차단하는 주요 역할을 할 수 없는 치명적인 문제가 발생한다. 또한 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 붕괴열을 캐니스터의 외부로 전달하는 것에 있어 종래까지는 효율적이지 못해 여전히 더 높은 열전도 특성이 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 후술하는 수단을 통해 캐니스터 내부에 위치한 사용후 핵연료(10)로부터 발생되는 붕괴열의 배출이 효과적이며, 특히 외부 충격, 부식 등에 의한 캐니스터 손상 시, 캐니스터의 내부에 위치한 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선이 외부로 노출되지 않도록 자가-밀봉(Self-sealing) 기능을 가지는 사용후 핵연료 캐니스터를 제공한다.
이하, 사용후 핵연료(10)로부터 발생되는 붕괴열에 대한 열배출 효율이 높으면서 동시에 내구성 및 내화학성이 높고 캐니스터에 물리/화학적 손상이 가해지더라도 자가-밀봉 기능이 부여된 본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터가 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 캐니스터(100); 상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되는 내부 캐니스터(200); 및 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하며, 상기 내부 캐니스터(200)는 내부에 사용후 핵연료(10) 저장 공간(210)을 가지되, 상기 사용후 핵연료(10) 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제가 충전되며, 상기 사용후 핵연료(10) 저장 공간(210)에 사용후 핵연료(10)가 수용되면, 상기 제2 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료(10)의 외면 사이의 간극에 충전되어 상기 사용후 핵연료(10)에서 발생하는 붕괴열을 상기 내부 캐니스터(200)로 전도하며, 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이의 간극에 충전된 상기 제1 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)로부터 전도되는 사용후 핵연료(10)의 붕괴열을 상기 외부 캐니스터(100)로 전도하며, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는, 결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및 비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 충전제는, 즉, 제1 입상 충전제 및 제2 입상 충전제는 결정질 금속 충전제 및 비정질 금속 충전제로 구성된 혼합 충전제로서, 결정질 금속 재질의 충전제와 비정질 금속 재질의 충전제가 혼합된 충전제이다. 구체적으로, 상기 충전제로 탄성, 강성이 높은 비정질 금속 충전제와 열전도성이 높은 결정질 금속 충전제가 혼합되어 적용됨으로써, 사용후 핵연료(10)로부터 발생되는 붕괴열을 캐니스터 외부로 효과적으로 배출할 수 있다.
특히 상기 혼합 충전제가 사용됨으로써, 높은 열전도 특성과 함께 캐니스터 손상 시 자가-밀봉 특성을 통해 사용후 핵연료(10)의 방사선 누출을 방지할 수 있다. 구체적으로, 캐니스터가 다양한 이유로 손상되어 캐니스터에 크랙 또는 홀이 형성될 경우, 캐니스터의 내부에 충전된 충전제의 일부가 배출된다. 이때 상기 결정질 금속 충전제에 비해 용융점이 낮고 탄성 및 강성이 높은 상기 비정질 금속 충전제의 일부는 상기 결정질 금속 충전제의 일부와 함께 캐니스터에 형성된 크랙 또는 홀을 통해 외부로 배출된다. 또한 사용후 핵연료(10)로부터 발생되는 붕괴열에 의한 높은 열이 열전도성이 높은 결정질 금속 충전제를 통해 비정질 금속 충전제로 전도된다. 이와 같이, 사용후 핵연료(10)로부터 발생되는 붕괴열에 의한 열이 인가되는 상태에서, 강성, 탄성, 강도 또는 형상 등의 물리적 특성이 상이한 충전제들이 크랙 또는 홀을 통해 외부로 배출되며, 이 과정에서 배출-병목현상-지연-막힘을 통한 자가 밀봉이 구현된다. 또한 이후 설명되겠지만, 구형 형상인 충전제와 함께 섬유 형상인 충전제가 더 사용될 경우, 병목현상-지연-막힘을 효과적으로 형성할 수 있어 높은 자가 밀봉을 구현할 수 있다. 이와 같이, 다양한 물리적 특성을 가지는 2종 이상의 충전제가 사용됨으로써, 캐니스터가 손상되어 크랙 또는 홀이 발생할 시에 자가-밀봉 특성이 구현됨에 따라, 캐니스터의 내부에 위치한 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선이 캐니스터의 외부로 누출되지 않는 효과가 있다. 이에 반해, 물리적 특성이 동일한, 즉, 단일 종의 충전제가 배출될 경우, 병목현상-지연-막힘의 발생이 어려움에 따라 자가 밀봉이 실질적으로 구현될 수 없으므로, 탄성, 강도 등의 물리적 특성이 다른, 결정질 금속 충전제와 비정질 금속 충전제로 구성된 혼합 충전제가 사용되어야 한다.
또한 전술한 혼합 충전제가 도 1에 도시된 바와 같이 사용후 핵연료(10) 저장 공간(210)과 충전제층(300)에 각각 충전되어 존재함으로써, 캐니스터에 크랙 또는 홀이 형성될 시 충전제의 일부가 외부로 배출되는 과정에서 꺾인 배출 경로의 수가 증대되어 막힘을 더 효과적으로 유발하고 자가 밀봉 효과가 현저히 향상된다.
상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 높은 열전도 특성과 함께 자가 밀봉 특성을 구현할 수 있을 정도라면 무방하나, 예컨대 결정질 금속 충전제의 중량이 비정질 금속 충전제의 중량보다 큰 것이 바람직하며, 구체적으로 1:0.1~1, 보다 구체적으로 1:0.2~0.8, 일 실시예로 1:0.5인 것이 더 바람직할 수 있다. 이를 만족할 경우, 비교적 높은 열전도 특성을 만족하면서, 캐니스터에 크랙 또는 홀이 형성될 시, 충전제의 일부가 배출되는 과정에서 배출-병목현상-지연-막힘에 따른 자가 밀봉 특성이 더 우수할 수 있다.
상기 결정질 금속 충전제의 형상은 크게 제한되지 않으며, 예컨대 구형(Sphere) 형상을 가질 수 있다. 상기 결정질 금속 충전제의 형상이 구형일 경우, 그 원형도는 예를 들어 0.7 내지 1, 일 실시예로 0.99일 수 있다.
상기 비정질 금속 충전제의 형상은 구형(Sphere), 박편형, 섬유형 등의 다양한 형상을 가질 수 있으나, 바람직하게는 구형 형상을 가지는 충전제와 섬유상 형상을 가지는 충전제가 함께 사용되는 것이 좋다. 즉, 상기 비정질 금속 충전제는 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함하는 것이 좋다. 비정질 금속 충전제가 구형의 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상의 제2 비정질 금속 충전제를 포함할 경우, 캐니스터에 크랙 또는 홀이 형성될 시, 충전제의 일부가 배출되는 과정에서 병목현상-지연-막힘이 효과적으로 일어나 빠른 시간 내에 자가 밀봉이 구현될 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 결정질 금속 충전제는 구형일 수 있으며, 상기 비정질 금속 충전제는 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함할 수 있다.
상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경은 0.1 내지 10 mm일 수 있으며, 상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경비는 1:0.1~0.8일 수 있다. 일 실시예로, 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경은 1.5 mm일 수 있으며, 상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경비는 1:0.5일 수 있다 이를 만족할 경우, 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 붕괴열의 열전도 효과가 보다 향상되면서, 캐니스터의 손상에 따른 자가 밀봉 효과도 함께 향상될 수 있다.
상기 제1 비정질 금속 충전제의 형상은 구형(Sphere) 형상을 가지며, 그 원형도는 예를 들어 0.7 내지 1일 수 있고, 그 평균 입경은 0.1 내지 10 mm일 수 있다. 일 실시예로, 원형도가 0.99, 평균 입경이 1.5 mm일 수 있다. 상기 제2 비정질 금속 충전제는 섬유상 형상을 가지며, 예를 들어 평균 길이 및 평균 직경이 각각 3 내지 50 mm 및 0.01 내지 1,000 ㎛, 구체적으로 0.1 내지 500 ㎛인 섬유상일 수 있다. 일 실시예로, 평균 길이 및 평균 직경이 각각 10 mm 및 100 ㎛인 섬유상일 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 상기 수치 값으로 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 비정질 금속 충전제가 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함할 경우, 제1 비정질 금속 충전제 및 제2 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 크게 제한되는 것은 아니지만, 예컨대 제1 비정질 금속 충전제의 중량이 제2 비정질 금속 충전제의 중량보다 큰 것이 바람직하며, 구체적으로 1:0.2~1, 보다 구체적으로 1:0.2~0.8인 것이 더 바람직할 수 있다. 일 실시예로, 1:0.5일 수 있다. 이를 만족할 경우, 캐니스터에 크랙 또는 홀이 형성될 시, 충전제의 일부가 배출되는 과정에서 배출-병목현상-지연-막힘에 따른 자가 밀봉 특성이 더 우수할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제로 사용되는 결정질 금속 충전제 및 비정질 금속 충전제는 금속 매트리스와, 상기 금속 매트리스 상에 분산된 중성자 차폐재를 포함하여 형성된다. 이와 함께 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제가 더 사용될 경우, 즉, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제가 결정질 금속 충전제, 비정질 금속 충전제 및 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제를 포함할 경우, 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선의 차폐 효과가 더욱 향상될 수 있다.
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제가 상기 중성자 차폐 충전제를 더 포함할 경우, 이의 사용 함량은 크게 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 결정질 금속 충전제의 중량보다 작은 것이 바람직할 수 있으며, 구체적으로, 상기 결정질 금속 충전제 1 중량부에 대하여 0.02 내지 0.1 중량부로 사용될 수 있다. 일 실시예로, 상기 결정질 금속 충전제, 상기 비정질 금속 충전제 및 상기 중성자 차폐 충전제의 혼합 중량비는 1:0.1~1:0.02~0.1 또는 1:0.2~0.8:0.02~0.1일 수 있다. 이를 만족할 경우, 캐니스터의 손상에 따른 자가 밀봉 효과가 우수하면서 동시에 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선의 차폐 효과가 더 향상될 수 있다.
상기 중성자 차폐재의 평균 크기는 금속 매트릭스 상에 분산이 용이하면서 요구 중성자 차폐 성능을 부여할 수 있을 정도라면 무방하다. 바람직한 일 예로, 중성자 차폐재의 평균 입경은 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총 부피가 50 %에 해당하는 입경인 D50이 500 nm 내지 300 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 500 nm 내지 100 ㎛일 수 있으며, 더 바람직하게는 500 nm 내지 50 ㎛일 수 있다. 중성자 차폐재가 이와 같은 평균입경을 가질 경우, 탄성, 강성 등의 요구 기계적 물성에 따른 자기 밀봉 효과가 더 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 중성자 차폐재가 금속 매트릭스 상에 더 고르게 분산되어 존재할 수 있고, 금속 매트릭스 내의 혼입성이 더 향상될 수 있으며, 더 높은 중성자 차폐 효과를 구현할 수 있다. 본 발명의 일 예에 있어서, 상기 중성자 차폐재는 500 nm 내지 300 ㎛의 평균 입경을 가지는 입자로서 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스 상에 분산된 것일 수 있다.
상기 중성자 차폐재는 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선을 차폐할 수 있는 성분이라면 무방하며, 예컨대 탄화붕소, 질화붕소, 산화붕소, 붕산아연, 수산화알루미늄, 하프늄, 하프늄이붕소화물, 티타늄이붕소화물, 페로보론 및 이산화우라늄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예에 있어서, 상기 중성자 차폐재는 붕소계 차폐재, 예컨대 탄화붕소가 사용되는 것이 좋을 수 있다. 특히 상기 금속 매트릭스가 Fe계 금속을 포함하면서 중성자 차폐재로 탄화붕소가 사용될 경우, 충분한 중성자 차폐 성능을 가지면서 높은 기계적 물성을 구현할 수 있다. 또한 상기 중성자 차폐재의 형상은 크게 제한되는 것은 아니며, 예컨대 구형, 섬유형, 박편형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 비정질 금속 충전제의 비정질 금속 매트릭스는 금속 원자가 주기적인 배열을 갖는 결정질 금속과 상이한 비결정질(Amorphous solid) 금속으로 형성되는 것으로서, 상기 비정질 금속 충전제는 예를 들어 고온으로 녹인 금속 및 중성자 차폐재를 포함하는 금속 혼합물을 고속 회전하는 롤 위에 흘러 보내어 초급랭하는 방법을 통해 제조된 것일 수 있다. 또한 상기 비정질 금속 매트릭스의 금속의 용융 온도는 예를 들어 400 내지 800 ℃일 수 있다.
상기 비정질 금속 충전제는 비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 것으로서, 비정질 금속 매트릭스 상에 분산된 중성자 차폐재의 함량은 적절한 중성자 차폐 성능을 부여할 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 결정질 금속 매트릭스 또는 비정질 금속 매트릭스 100 중량부에 대하여 중성자 차폐재가 0.01 내지 10 중량부, 구체적으로 0.1 내지 10 중량부, 보다 구체적으로 0.1 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 결정질 금속 충전제 또는 상기 비정질 금속 충전제의 금속 매트릭스의 금속은 철(Fe)계, 구리(Cu)계, 알루미늄(Al)계, 마그네슘(Mg)계, 지르코늄(Zr)계, 칼슘(Ca)계, 티타늄(Ti)계, 니켈(Ni)계, 코발트(Co)계 및 하프늄(Hf)계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다.
구체적인 일 예로, 상기 비정질 금속 충전제의 금속 매트릭스의 금속은 예를 들어 Fe계 비정질 합금(일 예로, Fe-Si-B-Nb-Cu 알로이, Fe-Co-Cr-Mo-C-B-Y 알로이, Fe-Si-B-P 알로이, Fe-Y-B 알로이 등), Ni계 비정질 합금(일 예로, Ni-Nb-Ta 알로이, Ni-Nb-Ti-Hf 알로이, Ni-Zr-Ti-Sn 알로이, Ni-Nb-Ti-Hf 알로이 등), Cu계 비정질 합금(일 예로, Cu-Zr 알로이, Cu-Ti-Zr-Ni 알로이, Cu-Hf-Al 알로이, Cu-Zr-Al 알로이, Cu-Zr-Al-(Y, Ag, Be) 알로이 등), Al계 비정질 합금(일 예로, Al-La-Y-Ni 알로이 등), Mg계 비정질 합금(Mg-Ni-Nd 알로이 등), Zr계 비정질 합금(Zr-Al-Ni 알로이, Zr-Al-Cu-Ni 알로이, Zr-Be-Cu-Ni-Ti 알로이, Zr-Al-Co 알로이, Zr-Cu-Al-Ge-Be 알로이 등) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 이 외에도 다양한 조성의 비정질 금속이 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 비정질 금속 충전제의 구체적인 일 실시예로서, 급냉응고법(melt spinning)에 의해 제조된 Fe73-Si14-B9-Nb3-Cu1(at%) 조성의 비정질 합금 리본과 위 합금 조성에 1 at% 질화붕소 입자(평균입경 : 800 nm)를 첨가한 후 제조한 리본을, 400 내지 500 ℃에서 0.5 내지 3 시간 동안 예비 열처리한 후, 볼밀링(ball milling)하여 평균 입도가 1.5 mm인 비정질 합금 분말인 구형의 비정질 금속 충전제를 제조할 수 있다. 또한 상기 열처리하여 얻은 리본을 용융방사법, 다이스 압출법, 선상 결정 성장법 등 다양한 기술을 이용하여 섬유상의 비정질 금속 충전제를 제조할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 외부 캐니스터(100)와 상기 내부 캐니스터(200)의 평균 두께는 상기 내부 캐니스터(200)의 내부에 위치하는 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선을 충분히 차폐할 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 구체적인 일 예로, 상기 외부 캐니스터(100)의 평균 두께는 5 내지 50 mm일 수 있으며, 상기 내부 캐니스터(200)의 외면과 내면의 최소 거리는 5 mm 이상일 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 결정질 금속 충전제 및 비정질 금속 충전제는 충전제층(300)에 충전되어 존재하며, 충전제층(300)의 평균 두께는 크게 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 0.5 내지 200 mm, 구체적으로 1 내지 100 mm, 일 실시예로 50 mm일 수 있다. 이를 만족할 경우, 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 붕괴열의 열전도 효율이 우수하면서 자가 밀봉 특성에 따른 방사선 차폐 효과가 보다 향상될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는, 상기 외부 캐니스터(100)와 결합되며, 상기 사용후 핵연료(10)가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 커버(400)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 커버(400)와 상기 외부 캐니스터(100)의 결합 수단은 공지된 체결 수단이면 무방하며, 예를 들어 볼트-너트 결합과 같은 외부 고정 부재에 의한 수단, 용접 등에 의한 수단 등 다양한 결합 수단이 사용될 수 있다. 사용후핵연료가 사용후 핵연료 저장 공간(210)에 장입되고 커버(400)가 외부 캐니스터(100) 및 내부 캐니스터(200)에 결합되어 완전 밀폐될 수 있다. 이와 같이 밀폐된 캐니스터는 지하 또는 동굴 등의 장소에 매설되어 사용후핵연료가 생태계로부터 실질적으로 차단된다.
상기 외부 캐니스터(100), 상기 내부 캐니스터(200) 및 상기 커버(400)의 재질은 사용후 핵연료(10)로부터 방출되는 방사선을 충분히 차폐할 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예컨대 구리, 철 및 주석 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되는 것은 아니다.
구체적인 일 예로, 상기 외부 캐니스터(100) 또는 상기 커버(400)는 구리를 포함하는 재질을 가질 수 있으며, 상기 내부 캐니스터(200)는 철을 포함하는 재질을 가질 수 있다. 철 소재의 캐니스터는 기계적 물성이 우수하여 충격에 강하고 구조 안정성이 우수하나 상대적으로 산화에 의한 부식 문제에 더 취약할 수 있으며, 구리 소재의 캐니스터는 상대적으로 산화에 의한 부식 문제에 덜 취약할 수 있다. 따라서 부식에 덜 취약한 구리 소재의 외부 캐니스터(100)의 내부에 구조 안정성이 우수한 철 소재의 내부 캐니스터(200)가 위치할 경우, 철 소재의 외부 캐니스터(100)가 외부의 산화 환경에 직접적으로 노출되지 않도록 하여 구조 안정성이 더 향상되며, 산화에 의한 부식을 더 억제할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.
상기 사용후 핵연료 저장 공간(210)은 내부 캐니스터(200)의 내부에 형성되는 공간으로, 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 격벽에 의해 2 이상의 복수 개로 형성될 수 있다. 이때 격벽은 내부 캐니스터(200)와 일체로 형성될 수 도 있고, 내부 캐니스터(200)의 내부에 별도의 격벽이 구획하여 형성될 수도 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 사용후 핵연료 캐니스터는 생태계로부터 격리될 수 있는 다양한 장소에 보관될 수 있으며, 예를 들어 해저 터널, 지하, 동굴 등의 생태계로부터 차단이 용이한 장소에 위치(매설)될 수 있다. 이 외에도 지상 등의 다양한 장소에 보관될 수 있음은 물론이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐니스터는 사용후 핵연료(10)를 자연으로부터 반영구적으로 차단하기 위한 사용후 핵연료(10)의 보관용 캐니스터로서, 본 발명은 사용후 핵연료(10)의 처리 방법도 제공한다. 본 발명에 따른 사용후 핵연료(10)의 처리 방법은, 외부 캐니스터(100); 상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되며, 사용후 핵연료(10) 저장 공간(210)을 내부에 가지는 내부 캐니스터(200); 및 상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터를 준비하는 제1 단계; 상기 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료(10)를 수용하는 제2 단계; 상기 핵연료 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제를 충진하되, 상기 사용후 핵연료(10)에서 발생하는 붕괴열이 상기 내부 캐니스터(200)로 전도되도록 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료(10)의 외면 사이의 간극에 충전하는 제3 단계; 및 상기 사용후 핵연료(10)가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 커버(400)를 상기 외부 캐니스터(100)에 결합하여 밀봉하는 제4 단계;를 포함하며, 상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는, 결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및 비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함한다.
상기 제1 단계는 도 1에 도시된 바와 같은 사용후 핵연료 캐니스터를 준비하는 단계이며, 상기 제2 단계는 상기 내부 캐니스터(200)의 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료(10)를 수용하는 단계이다. 상기 제2 단계에서 상기 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료(10)를 수용하면, 내부 캐니스터(200)의 내면과 사용후 핵연료(10)의 외면 사이의 간극이 형성되며, 상기 간극으로 인해 사용후 핵연료(10)가 제대로 고정되지 않으므로, 상기 제3 단계에서 제2 입상 충전제를 상기 간극에 충전한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 캐니스터(200)의 내면과 사용후 핵연료(10)의 외면 사이의 간극에 제2 입상 충전제를 충전한 후, 상기 제4 단계에서 상기 사용후 핵연료(10)가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 커버(400)를 상기 외부 캐니스터(100)에 결합하여 밀봉함으로써 사용후 핵연료(10)를 주변 환경으로부터 반영구적으로 차단할 수 있다.
10 : 사용후 핵연료
100 : 외부 캐니스터
200 : 내부 캐니스터
210 : 사용후 핵연료 저장 공간
300 : 충전제층
400 : 커버
100 : 외부 캐니스터
200 : 내부 캐니스터
210 : 사용후 핵연료 저장 공간
300 : 충전제층
400 : 커버
Claims (19)
- 외부 캐니스터(100);
상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되는 내부 캐니스터(200); 및
상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터로서,
상기 내부 캐니스터(200)는 내부에 사용후 핵연료 저장 공간(210)을 가지되, 상기 사용후 핵연료 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제가 충전되며,
상기 사용후 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료가 수용되면,
상기 제2 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료의 외면 사이의 간극에 충전되어 상기 사용후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 상기 내부 캐니스터(200)로 전도하며,
상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이의 간극에 충전된 상기 제1 입상 충전제가 상기 내부 캐니스터(200)로부터 전도되는 사용후 핵연료의 붕괴열을 상기 외부 캐니스터(100)로 전도하며,
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는,
결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및
비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 캐니스터이되,
상기 결정질 금속 충전제는 구형이며,
상기 비정질 금속 충전제는, 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 1:0.1~1인 사용후 핵연료 캐니스터. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 비정질 금속 충전제 및 상기 제2 비정질 금속 충전제의 혼합 중량비는 1:0.2~1인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 제2 비정질 금속 충전제의 평균 길이 및 평균 직경은 각각 3 내지 50 mm 및 0.01 내지 1,000 ㎛인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제를 더 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 제6항에 있어서,
상기 결정질 금속 충전제, 상기 비정질 금속 충전제 및 상기 중성자 차폐 충전제의 혼합 중량비는 1:0.1~1:0.02~0.1인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경은 0.1 내지 10 mm인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제8항에 있어서,
상기 결정질 금속 충전제 및 상기 비정질 금속 충전제의 평균 입경비는 1:0.1~0.8인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 중성자 차폐재는 탄화붕소, 질화붕소, 산화붕소, 붕산아연, 수산화알루미늄, 하프늄, 하프늄이붕소화물, 티타늄이붕소화물, 페로보론 및 이산화우라늄 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스 100 중량부에 대하여 상기 중성자 차폐재 0.01 내지 10 중량부를 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 중성자 차폐재는 500 nm 내지 300 ㎛의 평균입경을 가지는 입자로서 상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스 상에 분산된 것인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 결정질 금속 매트릭스 또는 상기 비정질 금속 매트릭스는 Fe계, Cu계, Al계, Mg계, Zr계, Ca계, Ti계, Ni계, Co계 및 Hf계 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 사용후핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 외부 캐니스터(100)의 평균 두께는 5 내지 50 mm이며,
상기 내부 캐니스터(200)의 외면과 내면의 최소 거리는 5 mm 이상인 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 외부 캐니스터(100) 및 상기 내부 캐니스터(200)의 재질은 구리, 철 및 주석 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 제1항에 있어서,
상기 외부 캐니스터(100)와 결합되며, 상기 사용후 핵연료가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 밀봉하는 커버(400)를 더 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터. - 외부 캐니스터(100);
상기 외부 캐니스터(100)의 내부 공간에 배치되며, 사용후 핵연료 저장 공간(210)을 내부에 가지는 내부 캐니스터(200); 및
상기 외부 캐니스터(100)의 내면과 상기 내부 캐니스터(200)의 외면 사이에 형성되며, 제1 입상 충전제가 충전되는 충전제층(300);을 포함하는 사용후 핵연료 캐니스터를 준비하는 제1 단계;
상기 핵연료 저장 공간(210)에 사용후 핵연료를 수용하는 제2 단계;
상기 핵연료 저장 공간(210)에 제2 입상 충전제를 충진하되, 상기 사용후 핵연료에서 발생하는 붕괴열이 상기 내부 캐니스터(200)로 전도되도록 상기 내부 캐니스터(200)의 내면과 상기 사용후 핵연료의 외면 사이의 간극에 충전하는 제3 단계; 및
상기 사용후 핵연료가 사용후 핵연료 캐니스터의 외부로 노출되지 않도록 커버(500)를 상기 외부 캐니스터(100)에 결합하여 밀봉하는 제4 단계;를 포함하며,
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는,
결정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 결정질 금속 충전제; 및
비정질 금속 매트릭스 및 중성자 차폐재의 분산상을 포함하는 비정질 금속 충전제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료의 처리 방법이되,
상기 결정질 금속 충전제는 구형이며,
상기 비정질 금속 충전제는, 구형인 제1 비정질 금속 충전제 및 섬유상인 제2 비정질 금속 충전제를 포함하는 사용후 핵연료의 처리 방법.
- 삭제
- 제17항에 있어서,
상기 제1 입상 충전제 및 상기 제2 입상 충전제는 중성자 차폐재로 이루어진 중성자 차폐 충전제를 더 포함하는 사용후 핵연료의 처리 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210056360A KR102347712B1 (ko) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
| PCT/KR2022/005594 WO2022231194A1 (ko) | 2021-04-30 | 2022-04-19 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
| EP22796027.5A EP4332992A1 (en) | 2021-04-30 | 2022-04-19 | Spent nuclear fuel canister having high thermal conductivity and self-sealing function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210056360A KR102347712B1 (ko) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102347712B1 true KR102347712B1 (ko) | 2022-01-06 |
Family
ID=79347660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210056360A KR102347712B1 (ko) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4332992A1 (ko) |
| KR (1) | KR102347712B1 (ko) |
| WO (1) | WO2022231194A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022231194A1 (ko) * | 2021-04-30 | 2022-11-03 | 한국원자력환경공단 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1039091A (ja) * | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Kobe Steel Ltd | 放射性物質の収納容器及び放射線遮蔽材 |
| KR100727092B1 (ko) | 2005-09-23 | 2007-06-13 | 한국원자력연구원 | 사용후핵연료 처분 용기 및 이를 이용한 사용후핵연료 처분 방법 |
| KR101754754B1 (ko) | 2016-06-21 | 2017-07-07 | 한국원자력연구원 | 사용후 핵연료 건식 저장 용기 |
| KR102174554B1 (ko) * | 2020-04-23 | 2020-11-05 | 한국원자력환경공단 | 3d 프린팅 기법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3175533B2 (ja) * | 1995-05-26 | 2001-06-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 放射性物質の支持枠体、放射性物質の遮蔽材、及びこれを用いた放射性物質の収納容器、並びに収納部材 |
| KR100697698B1 (ko) * | 2004-08-14 | 2007-03-21 | 한국원자력연구소 | 가압경수형 원자로 사용후핵연료 처분용기 |
| KR102347712B1 (ko) * | 2021-04-30 | 2022-01-06 | 한국원자력환경공단 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
-
2021
- 2021-04-30 KR KR1020210056360A patent/KR102347712B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-04-19 EP EP22796027.5A patent/EP4332992A1/en active Pending
- 2022-04-19 WO PCT/KR2022/005594 patent/WO2022231194A1/ko active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1039091A (ja) * | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Kobe Steel Ltd | 放射性物質の収納容器及び放射線遮蔽材 |
| KR100727092B1 (ko) | 2005-09-23 | 2007-06-13 | 한국원자력연구원 | 사용후핵연료 처분 용기 및 이를 이용한 사용후핵연료 처분 방법 |
| KR101754754B1 (ko) | 2016-06-21 | 2017-07-07 | 한국원자력연구원 | 사용후 핵연료 건식 저장 용기 |
| KR102174554B1 (ko) * | 2020-04-23 | 2020-11-05 | 한국원자력환경공단 | 3d 프린팅 기법을 이용한 사용후핵연료 캐니스터 및 이의 제조 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022231194A1 (ko) * | 2021-04-30 | 2022-11-03 | 한국원자력환경공단 | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4332992A1 (en) | 2024-03-06 |
| WO2022231194A1 (ko) | 2022-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| El-Samrah et al. | Spent nuclear fuel interim dry storage; Design requirements, most common methods, and evolution: A review | |
| Forsberg | Rethinking high-level waste disposal: Separate disposal of high-heat radionuclides (90Sr and 137Cs) | |
| KR102347712B1 (ko) | 높은 열전도 특성 및 자가밀봉 기능을 가지는 사용후핵연료 캐니스터 | |
| US5832392A (en) | Depleted uranium as a backfill for nuclear fuel waste package | |
| KR102347710B1 (ko) | 내부식성 및 기계적 물성이 향상된 사용후핵연료 캐니스터 | |
| JP2011247701A (ja) | 放射性物質格納容器 | |
| KR101046515B1 (ko) | 고준위폐기물 포장용기-완충재 일체화 모듈형 처분용기 및 그것을 이용한 고준위폐기물의 처분 시스템 | |
| KR100817616B1 (ko) | 사용후핵연료의 완충 블록 및 이를 이용한 저장 시스템 | |
| KR101740607B1 (ko) | 중수로용 사용후핵연료의 용적 저감 처리 방법 | |
| Maheras et al. | A Preliminary Evaluation of Using Fill Materials to Stabilize Used Nuclear Fuel During Storage and Transportation | |
| He et al. | Assessment of Potential Degradation Mechanisms for Fresh and Spent Nuclear Metal Fuel and TRISO Fuel During Transportation and Storage | |
| Gudi et al. | THERMAL ANALYSIS OF SPENT NUCLEAR FUEL TRANSPORTATION CASK SHIELDED WITH PHASE CHANGE MATERIAL. | |
| Forsberg et al. | Depleted Uranium Dioxide-Steel Cermets for Spent Nuclear Fuel Multipurpose Casks | |
| Choi et al. | Retrievability of Deposited Canisters in the KRS+ Repository | |
| Forsberg et al. | Characteristics and fabrication of cermet spent nuclear fuel casks: ceramic particles embedded in steel | |
| Forsberg | Repository Applications for Depleted Uranium (DU) | |
| Sakamoto et al. | Concrete Containers for Long Term Storage and Final Disposal of Tru Waste and Long Lived ILW | |
| Ko et al. | Design Features of an OASIS-32D Metal Cask for both Transport and Storage of SNF | |
| Morris et al. | Contingency options for the dry storage of Magnox spent fuel in the UK | |
| Hardin | Overview of US R&D Strategy for. | |
| Haar | Increasing the Mobility of a Small Modular Molten Salt Nuclear Battery | |
| Casks | Depleted Uranium Dioxide (DUO | |
| JPS62261993A (ja) | 原子炉の遮蔽構造 | |
| JP2017009568A (ja) | アイス固化式燃料デブリボーリング回収工法 | |
| Bonano | Current Status of US SNF Management: Addressing the Growing Inventory. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |