KR102567921B1 - 패키지로부터 열을 방출하기 위한 베이스를 가진 냉각 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지에 관한 것이다. 상기 패키지는 벽체 요소(26)와, 상기 벽체 요소(26)에 부착되며 상기 벽체 요소(26)로부터 상기 패키지의 바깥쪽으로 돌출된 냉각 요소(31, 32)를 포함한다. 상기 냉각 요소(31, 32)는 베이스(40)와, 상기 베이스(40)에 견고하게 연결된 적어도 하나의 핀(fin)(35)을 포함한다. 상기 베이스(40)는 상기 핀(35)의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측방향 단부들을 향해 연장되며, 상기 측방향 단부들 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소에 부착된다.

Description

패키지로부터 열을 방출하기 위한 베이스를 가진 냉각 요소
본 발명은, 새로운 또는 조사된 핵연료 집합체와 같은 방사성 물질을 저장 및/또는 이송하기 위한 패키지에 관한 것이다. 본 발명은 특히 패키지의 외측 벽체 요소에 냉각 요소의 부착에 관한 것이다.
방사성 물질의 이송 및/또는 저장을 위한 패키지는 두 개의 길이방향 단부에서 바닥부와 뚜껑에 의해 각각 폐쇄되는 측부 몸체(side body)를 포함한다.
측부 몸체는, 외측 벽체 요소로부터 패키지의 바깥쪽으로 돌출된 다수의 냉각 요소들을 포함한다. 이 냉각 요소들은 보통 패키지의 원주 방향을 따라서 서로 매우 가깝다.
냉각 요소들은 특히 벽체 요소들에 용접에 의해 부착된다. 그러나, 일부 용접 방법들은, 특히 베이스의 근접부에서 냉각 요소들을 손상/절단하는 위험을 발생시킨다. 다른 용접 방법들은 외측 벽체 요소들을 악화시키는 위험성을 가진다.
본 발명은 종래 기술의 해법에서 마주치는 문제점들을 적어도 부분적으로 해결하는데 그 목적이 있다.
이러한 점에서, 본 발명의 하나의 대상은, 핵연료 집합체와 같은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지이다.
상기 패키지는 벽체 요소와, 상기 벽체 요소에 부착된 냉각 요소를 포함한다. 상기 냉각 요소는 상기 벽체 요소로부터 상기 패키지의 바깥쪽으로 돌출된다. 상기 냉각 요소는 베이스(base)와, 상기 베이스와 일체로 되거나 또는 상기 베이스에 고정된 적어도 하나의 핀(fin)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 베이스는 상기 핀의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측 단부들을 향해 연장되며, 상기 측 단부들 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소에 부착된다.
상기 베이스는, 상기 냉각 요소를 상기 벽체 요소에 부착할 때, 용접 금속 구역이 상기 핀의 베이스로부터 멀리 이동될 수 있도록 한다. 따라서, 레이저 빔 또는 전자 빔 용접과 같이 집중적이고 국부적으로 입열(heat input)하는 알려진 용접 방법을 사용할 때, 상기 핀의 손상/절단의 위험이 감소한다.
또한, 이러한 용접 방법은 용접 시 벽체 요소의 온도 상승을 제한하며, 소성 수축(plastic shrinkage)에 의한 비가역적 변형의 위험을 제한한다.
그 결과, 본 발명은 냉각 요소의 손상 위험을 감소시키며, 냉각 요소를 벽체 요소에 부착할 때 벽체 요소의 변형을 제한한다.
본 발명은 아래의 특징들 중 하나 이상을 서로 조합하거나 조합하지 않고 선택적으로 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 벽체 요소는 하우징을 포함하며, 상기 하우징 내부에 상기 베이스가 배치되고, 상기 베이스의 측 단부들 중 적어도 하나는 상기 하우징의 적어도 하나의 측부 에지에 용접부를 통해 연결된다.
이에 의해, 상기 베이스와 벽체 요소 사이의 열전도가 용이하게 된다.
특정 실시예에 따르면, 상기 베이스는, 상기 하우징의 적어도 하나의 에지에서 상기 벽체 요소의 표면과 동일 평면이 되도록 상기 하우징 내에 수용된다.
그 결과로서, 냉각 요소가 더 양호하게 부착되며, 냉각 요소와 벽체 요소 사이의 열전도가 향상된다.
유리하게는, 상기 측 단부들 중 적어도 하나를 따른 상기 베이스의 높이는 상기 핀의 평균 두께의 반보다 높거나 또는 상기 핀의 평균 두께의 반과 동일하다.
이에 의해, 상기 베이스와 벽체 요소 사이의 열전도가 향상된다.
유리한 실시예에 따르면, 상기 벽체 요소, 베이스 및/또는 핀은 구리를 포함한다.
상기 구리는 적절한 열 전도를 허용하지만, 벽체 요소, 베이스 및/또는 핀은 소성 변형되기 쉽다.
유리하게는, 상기 베이스와 핀은 단일 부품으로서 일체로 형성된다.
이에 의해, 그들은 제조하기가 쉽고, 상기 패키지로부터 열을 방출하기가 양호하다.
다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 패키지는 중성자 차폐 블록과 적어도 하나의 열전도 내부 요소를 포함하며,
상기 벽체 요소는 상기 열전도 내부 요소와 견고하게 일체형이거나 또는 상기 열전도 내부 요소에 고정되고, 상기 열전도 내부 요소는 상기 패키지의 페룰(ferrule)과 접촉되며,
상기 페룰, 열전도 내부 요소 및 벽체 요소는 상기 중성자 차폐 블록을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
또 다른 특정 실시예에 따르면, 상기 냉각 요소는 적어도 두 개의 핀들과 상기 핀들에 공통인 베이스를 포함하며, 상기 베이스는 상기 핀의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측 단부들(side ends)을 향해 연장되며, 상기 측 단부들 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소에 부착된다.
이에 의해, 공통 베이스 때문에, 상기 패키지의 제조가 더 쉽게 된다.
또 다른 유리한 실시예에 따르면, 상기 패키지는 상기 벽체 요소에 부착되는 제2 냉각 요소를 포함하며, 상기 제2 냉각 요소는 상기 베이스와 일체로 되거나 또는 상기 베이스에 고정된 적어도 하나의 핀(fin)을 포함하고, 상기 냉각 요소들 사이의 거리는 상기 핀들 중 적어도 하나의 높이보다 작다.
상기 냉각 요소들의 수와 밀도는 상기 패키지를 만들기 어렵게 하지만, 반면에 적절한 열 방출을 제공한다.
또한, 본 발명은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지를 위한 열전도 요소에 관한 것이며, 상기 열전도 요소는:
열전도 내부 요소,
적어도 하나의 냉각 요소, 및
상기 패키지의 외피(outer shell) 부분을 형성하기 위한 벽체 요소를 포함하며,
상기 열전도 내부 요소와 냉각 요소는 이들을 기계적 및 열적으로 연결하는 상기 벽체 요소의 양측에 배치되고,
상기 냉각 요소는 베이스와, 상기 베이스와 일체로 되거나 또는 상기 베이스에 고정된 적어도 하나의 핀을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 베이스는 상기 핀의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽 측 단부들(side ends)을 향해 연장되며, 상기 측 단부들 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소에 부착된다.
또한, 본 발명은, 위에서 정의된 바와 같은, 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 방법은 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측 단부 각각을 상기 벽체 요소에 용접하는 단계를 포함한다.
유리하게는, 상기 베이스의 두 개의 측 단부들 사이의 상기 베이스의 폭은 상기 핀의 평균 두께의 두 배보다 크거나 또는 상기 핀의 평균 두께의 두 배와 동일하다.
상기 냉각 요소를 벽체 요소에 부착할 때, 상기 핀 베이스로부터 용접 금속 구역을 더 멀리 이동시킴으로써 상기 핀이 절단될 위험이 더 감소한다.
특정 실시예에 따르면, 상기 베이스는 전자 빔 또는 레이저 빔 용접에 의해 상기 벽체 요소에 용접된다.
다른 특정 실시예에 따르면, 상기 베이스는 상기 벽체 요소 내에 제공된 하우징 내에 배치되며, 상기 베이스는 열적 접촉 인터페이스(thermal contact interface)를 따라서 상기 하우징 내에 용접되고, 상기 열적 접촉 인터페이스는 상기 핀의 높이 방향에 대하여 0°내지 30°사이의 각도로 경사진다.
상기 베이스에 냉각 요소의 부착이 향상되며, 상기 베이스와 냉각 요소 사이의 열교환을 촉진한다.
유리한 실시예에 따르면, 상기 제조 방법은 상기 냉각 요소의 핀들(fins)을 형성하기 위해 플레이트 내에 노치들(notches)을 만드는 단계를 포함하며, 상기 노치들은 상기 플레이트의 길이 방향을 따라서 서로 이격된다.
유리하게는, 상기 플레이트는 상기 냉각 요소의 베이스를 포함한다. 상기 베이스의 측 단부들을 상기 플레이트의 길이 방향을 따라서 용접하는 단계는 상기 노치들을 만드는 단계 후에 일어난다.
바람직하게는, 상기 방법은 바람직하게는 상기 용접 단계 후에 상기 핀들의 길이 방향 축 둘레로 상기 핀들을 비트는 단계를 포함한다.
이에 의해, 많은 핀들을 가진 패키지의 제조가 용이하게 된다.
본 발명은 순전히 보여주기 위해 주어지고 결코 제한하고자 하는 것이 아닌 예시적인 실시예들의 설명과 첨부된 도면들의 참조를 통해 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른, 핵연료 집합체를 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지를 표현한 부분 단면 사시도이며;
- 도 2는 제1 실시예에 따른, 패키지를 표현한 부분 횡단면도이며;
- 도 3은 제1 실시예에 따른 패키지의 열전도 요소를 표현한 부분 정면도이며;
- 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른, 패키지의 부분 단면 사시도이며;
- 도 5는 제2 실시예에 따른 패키지의 열전도성 요소를 표현한 부분 정면도이며;
- 도 6은 제1 또는 제2 실시예에 따른, 패키지의 냉각 요소를 표현한 부분 횡단면도이며;
- 도 7은 냉각 요소와 벽체 요소의 대체 가능한 실시예를 표현한 부분 횡단면도이며;
- 도 8은 제1 또는 제2 실시예에 따른, 패키지를 제조하는 방법의 실행을 적어도 부분적으로 도시하며;
- 도 9는 패키지를 제조하는 방법의 대체 가능한 실시예의 실행을 적어도 부분적으로 도시하며;
- 도 10은 제1 실시예에 따른, 패키지의 제조 시에 다수의 핀의 제조를 도시한다.
하나의 도면으로부터 다른 도면으로 전환을 용이하게 하기 위해, 다른 도면들에서 동일하거나, 유사하거나 또는 동등한 부분들은 동일한 참조번호로 표시된다.
도 1은 핵연료 집합체와 같은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지(2)를 표현한다.
상기 패키지(2)는, 강철 페룰(steel ferrule)(21)에 의해 반경 방향 안쪽으로 한정되며 열전도 요소들(heat conductive elements)(22)에 의해 반경 방향 바깥쪽으로 한정된 측부 몸체(side body)(20)를 포함한다.
상기 측부 몸체(20)는, 상기 패키지의 길이방향 축(X-X)을 따라서 연장된다. 상기 패키지는 길이방향 축(X-X)을 따른 상기 측부 몸체(20)의 양측에서 뚜껑(4)과 바닥부(6)에 의해 폐쇄된다.
본 문헌에서 그리고 달리 지시된 바가 없으면, "길이방향의(longitudinal)"라는 형용사는 길이방향 축(X-X)에 실질적으로 평행한 것을 의미하고, "반경방향의(radial)"라는 형용사는 이 축에 실질적으로 직각인 방향을 따라서 지향되는 것을 의미하고, "횡방향의(transversal)"이라는 형용사는 길이방향 축(X-X)에 실질적으로 직각인 평면을 따르는 것을 의미한다. "원주방향(circumferential)"이라는 용어는 길이방향 축(X-X)의 둘레 방향을 가리킨다.
상기 페룰(21)은 패키지(2)의 내부 공동(cavity)(5)을 한정하며, 상기 내부 공동(5) 내부에 상기 패키지(2) 내부에 핵연료 집합체를 저장하기 위한 바스켓(basket)이 수용된다.
상기 패키지(2)와 상기 패키지(2) 내에 수용된 바스켓(7)은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 용기(1)를 형성한다.
상기 열전도 요소들(22)은 각각 벽체 요소(wall element)(26)와 적어도 하나의 냉각 요소(cooling element)(30)를 포함하며, 상기 냉각 요소(30)는 상기 벽체 요소(26)의 외측 표면(S1)에 용접된다. 상기 열전도 요소(22)는 높은 열전도율 때문에 구리 또는 구리 합금들 중 하나로 만들어진다.
도 2에서, 각각의 열전도 요소(22)는 가시성을 위해 원주 방향을 따라서 두 개의 냉각 요소들(30)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 도 3에서, 상기 열전도 요소(22)는 제1 냉각 요소(31)와 제2 냉각 요소(32)를 포함하는 세 개의 냉각 요소들(30)로 표현되어 있다.
따라서, 상기 열전도 요소들(22)은 각각 열전도 내부 요소(28)를 포함하며, 상기 열전도 내부 요소는 제1 단부(28a)에서 굽혀지고, 제1 단부(28a) 반대쪽의 제2 단부(28b)에서 상기 벽체 요소(26)의 내측 표면(S2)에 연결된다.
상기 제1 단부들(28a)은 상기 페룰(21)에, 예를 들어 용접에 의해 부착된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 벽체 요소들(26)은 용접부(29)에 의해 서로 연결됨으로써, 상기 패키지(2)의 외측 벽을 형성한다.
상기 냉각 요소들(30)은 상기 벽체 요소(26)로부터 상기 패키지(2)의 바깥쪽으로 반경 방향으로 돌출되며, 이에 반해 상기 열전도 내부 요소(28)는 상기 벽체 요소(26)로부터 상기 패키지(2)의 안쪽으로 돌출된다. 다시 말하면, 상기 냉각 요소들(30)과 열전도 내부 요소들(28)은 상기 벽체 요소(26)의 양측에 반경 방향으로 배치된다.
상기 열전도 요소들(22)은 각각 상기 측부 몸체(20) 내부의 중성자 차폐 블록(24)을 둘러싼다. 이 중성자 차폐 블록(24)은, 원주 방향을 따라서, 두 개의 연이은 열전도 내부 요소들(28) 사이에 배치된다. 중성자 차폐 블록(24)은 한편으로는 상기 페룰(21)과 다른 한편으로는 상기 열전도 요소(22)의 벽체 요소(26) 사이에서 반경 방향을 따라서 배치된다.
도 3을 더욱 구체적으로 참조하면, 제1 실시예에서, 상기 냉각 요소들(30)은 각각 다수의 핀들(fins)(34)을 포함하며, 상기 핀들(34)은 상기 패키지(2)의 길이 방향(X-X)을 따라서 서로 이격되며 반경 방향(Y-Y)을 따라서 연장된다. 다른 한편으로는, 상기 핀들(34)은 각각 그들의 길이 방향 축(Y-Y) 둘레로 비틀린다.
상기 냉각 요소들(30) 각각은 단일의 베이스(40)를 포함하며, 상기 베이스(40)는 상기 핀들(34)에 공통이며 상기 베이스(40)로부터 핀들(34)이 반경 방향으로 연장된다. 상기 베이스(40)는 길이 방향(X-X)을 따라서 상기 냉각 요소(30)의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 연속적으로 연장된다.
보다 일반적으로, 두 개의 연이은 냉각 요소들(31, 32) 사이의 거리 "d"는 핀들(34)의 높이(h1)보다 작으며, 이는 열이 상기 패키지(2)로부터 적절하게 방출될 수 있도록 한다. 그러나, 그들의 높이(h1)에 대하여 짧은 냉각 요소들(30) 사이의 거리 "d"는 상기 패키지(2)의 제조를 어렵게 만든다. 상기 용기(1)에서 방출되는 열은 상기 페룰(21)로부터 상기 열전도 내부 요소들(28), 벽체 요소들(26) 및 냉각 요소들(30)을 연속적으로 통과한다.
도 4와 5는 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 용기(1)를 도시하며, 이는 냉각 요소들(30)의 구조에 의해 제1 실시예에 따른 용기(1)와 구별된다.
제2 실시예에서, 냉각 요소들(30)은 각각 단일의 판 형상의 핀(35)을 포함한다. 이 핀(35)은 길이 방향(X-X)을 따라서 실질적으로 상기 패키지(2)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.
상기 베이스(40)는 상기 냉각 요소(30)의 전체 길이에 걸쳐 길이 방향(X-X)을 따라서 실질적으로 연속적으로 연장된다.
두 개의 연이은 핀들(31, 32) 사이의 거리 "d"는 제1 실시예의 두 개의 연이은 핀들(34) 사이의 거리와 실질적으로 동일하다.
제2 실시예에 따른 패키지(2)의 냉각 요소들(30)의 수는 제1 실시예에 따른 패키지(2)의 냉각 요소들(30)의 수와 실질적으로 동일하다. 도 5에는 명료성을 위해 오직 두 개의 냉 각 요소들(30)만 도시되어 있다.
제1 및 제2 실시예들에 관하여, 상기 냉각 요소들(30) 각각은 적어도 하나의 핀(34, 35)과 베이스(40)을 포함한다. 상기 냉각 요소(30)는 상기 베이스(40)에서 벽체 요소(26)에 연결된다.
도 6을 참조하면, 상기 베이스(40)는 제1 측 단부(first side end)(44)와, 상기 제1 측 단부(4) 반대쪽의 제2 측 단부(45)를 포함한다. 상기 핀(34, 35)은 상기 측 단부들(44, 45) 사이에 위치한다.
제1 및 제2 실시예에서, 상기 측 단부들(44, 45)을 한정하는 측면들은 상기 베이스의 바닥(42)에 대해 실질적으로 직각이다. 상기 베이스의 바닥(42)은 상기 핀(34, 35)의 축(Y-Y)에 실질적으로 직각이다.
상기 측 단부들(44, 45) 사이의 상기 베이스의 폭(l2)은 상기 핀(34, 35)의 평균 두께(e1)의 대략 두 배이다. 상기 제1 측 단부(44)의 폭(l4)은 제2 단부(45)의 폭(l5)와 실질적으로 동일하다. 상기 베이스의 높이(h2)는 상기 핀(34, 35)의 두께(e1)의 반보다 크거나 동일하다.
상기 베이스(40)는 상기 벽체 요소(26) 내에 만들어진 홈(50) 내에 수용된다. 이 홈(50)은 실질적으로 상기 패키지(2)의 길이 방향(X-X)을 따라서 연장된다. 상기 홈(50)은 상기 벽체 요소(26)의 외측 표면(S1) 내에 만들어진 리세스(recess)를 형성한다.
상기 베이스(40)는 상기 벽체 요소(26)의 표면과 동일 평면이 되도록 상기 홈(50) 내에 수용된다. 다시 말하면, 상기 베이스(40)의 높이(h2)는 상기 홈(50)의 높이(h3)와 실질적으로 동일하며, 이는 상기 홈의 바닥(52)과 상기 베이스(40)의 바닥(42) 사이의 접촉에 의해 열교환을 촉진시킨다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 홈(50)은 제1 측 에지(first side edge)(54)와 제1 측 에지(54) 반대쪽의 제2 측 에지(55)에 의해 옆으로 한정된다.
상기 제1 측 에지(54)는 제1 열교환 인터페이스(S4)를 따라서 제1 용접부를 통해 상기 베이스의 제1 측 단부(44)와 기계적으로 접촉하도록 의도된다. 상기 제1 측 에지(54)는 상기 제1 측 단부(44)의 형상에 대해 실질적으로 상보적인 형상을 가진다. 상기 제1 용접부는 상기 제1 측 에지(54) 전체에 걸쳐서 연장되며, 이는 벽체 요소(26)와 핀(34, 35) 사이의 열교환을 촉진한다.
상기 제2 측 에지(55)는 제2 열교환 인터페이스(S5)를 따라서 제2 용접부를 통해 상기 베이스의 제2 측 단부(45)와 기계적으로 접촉하도록 의도된다. 상기 제2 측 에지(55)는 상기 제2 측 단부(45)의 형상에 대해 실질적으로 상보적인 형상을 가진다. 상기 제2 용접부는 상기 제2 측 에지(55) 전체에 걸쳐서 연장되며, 이는 화살표 F로 표시된 벽체 요소(26)와 핀(34, 35) 사이의 열교환을 촉진한다.
상기 제1 용접부와 제2 용접부는 베이스(40)와 벽체 요소(26)의 유일한 용접부이다. 그들은 필러 재료(filler material) 없이 만들어진다.
상기 홈(50)은 측부 에지들(54, 55) 사이에 폭(l3)을 가지며, 이는 제1 용접부와 제2 용접부를 감안하여 베이스(40)의 폭(l2)과 실질적으로 동일하며, 이는 벽체 요소(26)와 냉각 요소(30) 사이의 열교환을 촉진한다.
도 7은 대체 가능한 실시예를 도시하며, 여기서 제1 측 단부(44)는 상기 핀(34, 35)의 축(Y-Y)과 각도(α1)를 형성하는 원뿔대 형상을 가지며, 제2 측 단부(45)는 상기 핀(34, 35)의 축(Y-Y)과 각도(α2)를 형성하는 원뿔대 형상을 가진다. 상기 벽체 요소(26)와 냉각 요소(30) 사이의 적절한 열전도를 보장하면서 상기 베이스(40)를 상기 홈의 측부 에지들(54, 55)에 부착하기 쉽도록 하기 위해, 상기 각도(α1)는 각도(α2)와 실질적으로 동일하며 많아도 대략 30°이다.
제1 또는 제2 실시예에 따른 패키지(2)를 제조하는 방법이 도 8에 도시된다.
상기 냉각 요소들(30)은 상기 벽체 요소(26)에 레이저 빔 또는 전자 빔 용접과 같이 집중적이고 국부적으로 입열(heat input)하는 용접에 의해 부착된다.
이러한 용접 방법은 특히, 벽체 요소(26) 및/또는 냉각 요소(30)의 예열을 요구하여 소성 수축(plastic shrinkage)에 의한 비가역적 변형의 위험성을 가진 아크 용접에 대하여 선호된다.
화살표 A로 표시된 바와 같이, 먼저 상기 냉각 요소(30)가 벽체 요소(26)의 표면과 동일 평면이 되도록 벽체 요소(26)의 홈(50) 내부에 배치된다.
그 다음에, 상기 냉각 요소(30)는 제1 측 단부(44)가 제1 측 에지(54)에 제1 용접 빔(beam)(61)에 의해 부착됨으로써, 상기 제1 열전도 인터페이스(S4)를 따라서 제1 용접부를 만든다.
제1 용접부를 만든 것에 수반하여 또는 그 이후에, 상기 냉각 요소(30)는 제2측 단부(45)가 제2 측 에지(55)에 제2 용접 빔(beam)(62)에 의해 부착됨으로써, 상기 제2 열전도 인터페이스(S5)를 따라서 제2 용접부를 만든다.
상기 베이스(40)의 측 단부들(44, 45)에서 상기 냉각 요소(30)를 용접하는 것은 용접 빔들(61, 62)이 핀(34, 35)으로부터 떨어져서 이동될 수 있도록 하며, 이는 용접 시에 핀들을 절단하는 위험을 제한한다. 상기 용접 빔들(61, 62)은 특히 상기 핀(34, 35)의 축(Y-Y)과 실질적으로 평행하다.
상기 냉각 요소들(30)은 상기 패키지(2)의 원주 방향을 따라서 벽체 요소(26)에 차례로 용접된다. 제2 냉각 요소(32)는, 바로 인접한 제1 냉각 요소(31)가 대응되는 벽체 요소(26)에 이 냉각 요소(31)의 길이 전체에 걸쳐 부착된 때에만, 벽체 요소(26)에 부착된다.
도 9는 제3 실시예에 따른, 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지(2)의 제조를 도시한다. 이 패키지의 냉각 요소들(30)은 각각, 제1 실시예에 따라, 길이 방향(X-X)을 따라서 이격된 다수의 핀들(34)을 포함하거나, 또는 제2 실시예에서와 같이, 단일의 판 형상의 핀(35)을 포함한다. 도 9에 따른 제조 방법은 각각의 냉각 요소(30)의 베이스(40)가 홈(50) 내에 수용되지 않는다는 점에서 도 8에 따른 제조 방법과 구별된다. 그와는 반대로, 상기 베이스(40)는 상기 벽체 요소(26)의 평탄한 표면에 균일하게 용접된다.
상기 냉각 요소(30)는 제1 측 단부(44)에서 제1 용접 빔(61)에 의해 제3 열전도 인터페이스(S6)를 따라서 부착된다.
상기 냉각 요소(30)는 제2 측 단부(45)에서 제2 용점 빔(62)에 의해 제4 열전도 인터페이스(S7)를 따라서 부착된다.
상기 제3 열전도 인터페이스(S6)와 제4 열전도 인터페이스(S7)는 상기 벽체 요소(26) 상에서 용융된 상기 베이스(40)의 측 단부들(44, 45)에 기인한다.
상기 용접 빔들은 바람직하게는 냉각 요소(30)의 적어도 하나의 핀(34, 35)의 축(Y-Y)에 대해 실질적으로 평행하다. 상기 축(Y-Y)에 대한 제1 용접 빔(61)의 각도(θ1)는 특히 0°내지 30°사이이다. 상기 축(Y-Y)에 대한 제2 용접 빔(62)의 각도(θ2)는 특히 0°내지 30°사이이다. 상기 각도(θ1)는 각도(θ2)와 실질적으로 동일하다.
도 10은 제1 실시예에 따른 패키지(2)의 냉각 요소들(30) 중 하나의 핀들(34)의 제조를 도시한다.
먼저, 제조 방법은 핀들(34)을 형성하도록 플레이트(36) 내에 노치들(notches)(33)을 만드는 단계를 포함한다. 이 플레이트(36)는 제2 실시예에 따른 냉각 요소(30)의 형상과 유사한 형상이다. 상기 노치들(33)은 길이 방향(X-X)을 따라서 서로 균일하게 이격된다. 이 단계에서, 상기 핀들(34)은 각각 직사각형 형상을 가진다.
노치가 형성된 냉각 요소(30)는 그 다음에 실질적으로 냉각 요소(30)의 전체 길이에 걸쳐 벽체 요소(26)에 용접된다.
상기 핀들(34)은 그 다음에 화살표 B를 따라서 비틀리며, 바람직하게는 그들의 길이 방향 축(Y-Y) 둘레로, 각각 동일한 방향으로 비틀려짐으로써, 두 개의 연이은 핀들(34) 사이의 간격을 증가시킨다. 그러면, 상기 열전도 요소(22)는 제1 실시예에 관해 도 3에 표현된 것과 실질적으로 동일하다.
물론, 위에서 설명된 본 발명의 기술 분야의 기술자에 의해 본 발명의 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 변형들이 만들어질 수 있다.
상기 패키지(2)는 실질적으로 실린더형 측부 몸체(20)를 가진다. 그러나, 상기 측부 몸체(20)는 다른 적합한 형상, 예컨대 육각형의 형상을 취할 수 있다.
도시된 상기 열전도 요소들(22)은 단일의 냉각 요소(30), 두 개의 냉각 요소들(30) 내지 세 개의 냉각 요소들(30) 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 그러나, 냉각 요소들(30) 사이의 거리 "d"는 바람직하게는 핀들(34, 35)의 높이(h1)보다 작다.
도시된 실시예들에서, 상기 냉각 요소들(30) 각각은 실질적으로 패키지(2)의 길이 방향(X-X)을 따라서 연장되지만, 길이 방향(X-X)에 대해 경사질 수 있다. 상기 냉각 요소들(30)은 바람직하게는 실질적으로 서로 평행하게 유지된다.
도시된 실시예들에서, 상기 베이스(40)는 냉각 요소의 핀(34, 35)의 축(Y-Y)을 통과하는 면 대칭(planar symmetry)을 통해 실질적으로 대칭이다. 그러나 상기 베이스(40)는 이 면에 대해 비대칭일 수도 있다.
도 10과 제1 실시예에 따른 패키지의 제조에 관하여, 상기 노치들(33)은 상기 냉각 요소(30)가 벽체 요소(26)에 용접 완료된 때에만 만들어질 수 있다.
도 6에 관하여, 상기 베이스(40)의 바닥(42)도 상기 홈의 바닥(52)에 용접될 수 있다. 이 용접은 아마도 필러 재료를 사용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 핵연료 집합체와 같은 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지(2)(package)로서,
    벽체 요소(26)(wall element), 및
    상기 벽체 요소(26)에 부착되는 냉각 요소(30, 31, 32)(cooling element)를 포함하며,
    상기 냉각 요소(30, 31, 32)는 상기 벽체 요소(26)로부터 상기 패키지(2)의 바깥쪽으로 돌출되고,
    상기 냉각 요소(30, 31, 32)는 베이스(40)와, 상기 베이스(40)와 일체로 되거나 또는 상기 베이스(40)에 고정된 적어도 하나의 핀(34, 35)(fin)을 포함하고,
    상기 베이스(40)는 상기 핀(34, 35)의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측 단부(44, 45)(opposite side ends)을 향해 연장되며, 상기 측 단부(44, 45) 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소(26)에 부착되며,
    상기 벽체 요소(26)의 외측 표면(S1)은 상기 베이스(40)를 위한 하우징(50)을 형성하는 리세스(recess)를 포함하며, 상기 베이스의 측 단부(44, 45) 중 적어도 하나는 상기 하우징의 적어도 하나의 측부 에지(54, 55)(side edge)에 용접부를 통해 연결되는, 패키지.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스(40)는, 상기 하우징의 적어도 하나의 측부 에지(54, 55)에서 상기 벽체 요소(26)의 표면과 동일 평면이 되도록 상기 하우징(50) 내에 수용되는, 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(50)은 측부 에지(54, 55)들 사이의 폭(l3)을 가지고, 상기 폭(l3)은 최대로 상기 베이스(40)의 폭(l2)과 상기 용접부의 폭의 합과 동일한, 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 측 단부(44, 45) 중 적어도 하나를 따른 상기 베이스의 높이(h2)는 상기 핀(34, 35)의 평균 두께(e1)의 반보다 높거나 또는 상기 핀(34, 35)의 평균 두께(e1)의 반과 동일한, 패키지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 벽체 요소(26), 베이스(40) 및/또는 핀(34, 35)은 구리를 포함하는, 패키지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스(40)와 핀(34, 35)은 단일 부품으로서 일체로 형성되는, 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    중성자 차폐 블록(24), 및
    적어도 하나의 열전도 내부 요소(28)를 포함하며,
    상기 벽체 요소(26)는 상기 열전도 내부 요소(28)와 일체형이거나 또는 상기 열전도 내부 요소(28)에 고정되고, 상기 열전도 내부 요소(28)는 상기 패키지(2)의 페룰(21)(ferrule)과 접촉되며,
    상기 페룰(21), 열전도 내부 요소(28) 및 벽체 요소(26)는 상기 중성자 차폐 블록(24)을 적어도 부분적으로 둘러싸는, 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 요소(30, 31, 32)는 적어도 두 개의 핀(34, 35)과 상기 핀(34, 35)에 공통인 베이스(40)를 포함하며,
    상기 베이스(40)는 상기 핀(34, 35)의 양측에서 상기 베이스의 두 개의 서로 반대쪽의 측 단부(54, 55)를 향해 연장되며, 상기 측 단부(54, 55) 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소(26)에 부착되는, 패키지.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 벽체 요소(26)에 부착되는 제2 냉각 요소(30, 32)를 포함하며,
    상기 제2 냉각 요소(30, 32)는, 상기 베이스(40)와 일체로 되거나 또는 상기 베이스(40)에 고정된 적어도 하나의 핀(34, 35)(fin)을 포함하고,
    상기 냉각 요소(31, 32) 사이의 거리(d)는 상기 핀(34, 35) 중 적어도 하나의 높이(h1)보다 작은, 패키지.
  11. 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지(2)를 위한 열전도 요소(22)로서,
    열전도 내부 요소(28),
    적어도 하나의 냉각 요소(30, 31, 32), 및
    상기 패키지(2)의 외피(outer shell) 부분을 형성하기 위한 벽체 요소(26)를 포함하며,
    상기 열전도 내부 요소(28)와 냉각 요소(30, 31, 32)는 상기 벽체 요소(26)의 양측에 배치되고, 상기 벽체 요소(26)는 상기 열전도 내부 요소(28)를 상기 냉각 요소(30, 31, 32)에 기계적 및 열적으로 연결하며,
    상기 냉각 요소(30, 31, 32)는 베이스(40)와, 상기 베이스(40)와 일체로 되거나 또는 상기 베이스(40)에 고정된 적어도 하나의 핀(34, 35)을 포함하며,
    상기 베이스(40)는 상기 핀(34, 35)의 양측에서 각각 상기 베이스의 두 개의 반대쪽의 측 단부(44, 45)(side ends)를 향해 연장되며, 상기 측 단부(44, 45) 각각은 용접부를 통해 상기 벽체 요소(26)에 부착되며,
    상기 벽체 요소(26)의 외측 표면(S1)은 상기 베이스(40)를 위한 하우징(50)을 형성하는 리세스(recess)를 포함하며, 상기 베이스의 측 단부(44, 45) 중 적어도 하나는 상기 하우징의 적어도 하나의 측부 에지(54, 55)(side edge)에 용접부를 통해 연결되는, 열전도 요소.
  12. 제 1항에 따른 방사성 물질을 이송 및/또는 저장하기 위한 패키지(2)를 제조하는 방법으로서,
    상기 베이스(40)의 두 개의 반대쪽의 측 단부(44, 45) 각각을 상기 벽체 요소(26)에 용접하는 단계를 포함하는, 패키지의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 베이스의 두 개의 측 단부(44, 45) 사이의 상기 베이스의 폭(l2)은 상기 핀(34, 35)의 평균 두께(e1)의 두 배보다 크거나 또는 상기 핀(34, 35)의 평균 두께(e1)의 두 배와 동일한, 패키지의 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 베이스(40)는 전자 빔 또는 레이저 빔 용접(61, 62)에 의해 상기 벽체 요소(26)에 용접되는, 패키지의 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 베이스(40)는 상기 벽체 요소(26) 내에 제공된 하우징(50) 내에 배치되며, 상기 베이스(40)는 열적 접촉 인터페이스(S4, S5)(thermal contact interface)를 따라서 상기 하우징(50) 내에 용접되고, 상기 열적 접촉 인터페이스(S4, S5)는 상기 핀(34, 35)의 높이 방향(Y-Y)에 대하여 0°내지 30°사이의 각도(α1, α2)로 경사진, 패키지의 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 냉각 요소(30, 31, 32)의 핀(34)(fins)을 형성하기 위해 플레이트(36) 내에 노치(33)(notches)를 만드는 단계를 포함하며, 상기 노치(33)는 상기 플레이트(36)의 길이 방향(X-X)을 따라서 서로 이격된, 패키지의 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 플레이트(36)는 상기 냉각 요소(30, 31, 32)의 베이스(40)를 포함하며,
    상기 베이스(40)의 측 단부(44, 45)를 상기 플레이트의 길이 방향(X-X)을 따라서 용접하는 단계는 상기 노치를 만드는 단계 후에 일어나는, 패키지의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 용접하는 단계 후에 상기 핀(34)의 길이 방향 축(Y-Y) 둘레로 상기 핀(34)을 비트는 단계를 포함하는, 패키지의 제조 방법.
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