KR102647964B1 - 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장수조내 냉각수 배수 전, 저장수조 바닥에 가라앉은 고방사선의 이물질을 용이하고 안전하게 집어 옮길 수 있도록 한 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴에 관한 것이다.
이를 위해, 탄성력을 갖고 양측으로 벌어질 수 있도록 집게가 설치된 집게봉; 상기 집게봉을 따라 설치되며, 집게봉의 일측을 당겨 집게를 임의로 벌릴 수 있도록 제공된 당김줄; 및 상기 집게봉의 부력을 감쇠시키기 위해 제공된 무게추를 포함하는 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴을 제공한다.

Description

사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴{Tongs tool for removing foreign substances from the spent nuclear fuel storage tank}

본 발명은 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배수전 저장수조의 바닥에 가라앉은 고방사선 이물질을 안전하고 용이하게 옮길 수 있도록 한 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴에 관한 것이다.

일반적으로 사용후 핵연료(Spent fuel)는 원자로의 연료로써 사용한 핵연료 물질 또는 기타의 방법으로 원자 핵분열을 시킨 핵연료 물질을 말하며, 원자력 발전소의 작업자들의 장갑, 옷 등에서 나오는 중저준위 방사성 폐기물과 대비하여 고준위 방사성 폐기물이라고 불리운다. 이러한 사용후 핵연료는 외형상으로는 사용전 연료와 다를 바가 없지만, 원자로 속에서 핵분열 반응 중 생긴 핵분열 생성물 때문에 높은 방사능을 가지고 있고 핵분열 반응은 끝났어도 계속 열을 발생하기 때문에 취급할 때나 저장할 때에 사람이 직접 접촉할 수는 없고 방사선을 막아주는 차폐 구조물 밖에서 다루어져야 한다. 이러한 사용후 핵연료는 지하에 매립시키는 최종 처분 이전에 특수 설계된 저장 용기에 수납된 상태에서 저장 장소에 보관되는데, 먼저 건물 내에 위치한 습식 저장조(SFB : Spent Fuel Bay)에 보관되어 장기간의 냉각기간을 갖게 되며, 습식 저장조에서 6년 이상 냉각되어 붕괴열 발생이 아주 적은 사용후핵연료만 건물 외부의 건식 저장시설(SFDSF : Spent Fuel Dry Storage Facility)로 이송되어 저장된다. 상기 습식 저장조는 냉각수가 채워진 수조로 제공되며, 원자력 발전소의 보조 건물안에 위치된다. 상기 습식 저장조의 수심은 대략 10m이고, 사용후 핵연료는 저장대를 통해 수조의 바닥에 보관된다.

한편, 수조는 방수 도장 및 여러 정비 작업이 진행되며, 정비 작업은 수조에 보관된 사용후 핵연료를 다른 수조에 이동시킨 후, 채워진 냉각수를 모두 배수시킨 후 이루어지게 된다. 이때, 수조에는 사용후 핵연료 이동 중에 낙하된 각종 이물질 및 노내 핵계측 검출기 등 고방사화된 이물질이 수조 바닥에 가라앉아 있는데, 수조의 냉각수를 배수시키기 전, 수조 바닥에 가라앉아 있는 이물질을 다른 수조로 옮겨 놓아야 한다. 수조의 이물질을 방치한 채, 냉각수를 배수시키면 이물질의 고방사성 물질이 방출되어 작업자를 피폭시킬 수 있으므로 수조에 냉각수가 채워진 상태에서 사용후 핵연료는 물론, 이물질도 다른 수조에 옮겨 놓아야 하는 것이다. 하지만, 종래에는 수심 10m 깊이의 바닥에 가라앉은 이물질을 이동시키기 위한 별도의 장비가 마련되어 있지 않아, 이물질을 다루기가 어려운 문제가 있다. 따라서, 수조의 이물질을 다루기 위한 별도의 이동 기구가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록번호 제10-0946328호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 길이 조절이 가능하며, 와이어 당김을 통해 탄성력을 갖고 벌어지거나 오므라질 수 있는 집게를 통해 냉각수가 채워진 수조 바닥의 이물질을 집어 이동시킬 수 있도록 한 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 탄성력을 갖고 양측으로 벌어질 수 있도록 집게가 설치된 집게봉; 상기 집게봉을 따라 설치되며, 집게봉의 일측을 당겨 집게를 임의로 벌릴 수 있도록 제공된 당김줄; 및 상기 집게봉의 부력을 감쇠시키기 위해 제공된 무게추를 포함하는 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴을 제공한다.

이때, 상기 집게는, 집게봉에 고정된 제1몸체; 제1몸체에 축 결합되어 축을 중심으로 회동되는 제2몸체; 상기 제1몸체와 제2몸체 사이에 설치되어, 상기 제2몸체와 상기 제1몸체를 항상 오므리는 탄성력을 제공하는 탄성수단을 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 당김줄은 제2몸체에 고정되어 제2몸체를 당겨 회동시킬 수 있도록 제공된 것이 바람직하다.

또한, 상기 집게봉에는 집게봉을 움직이기 위한 로프가 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 집게봉에 탈착 가능한 손잡이봉이 설치되고, 상기 손잡이봉과 상기 집게봉 사이에는 길이 연장을 위한 연결봉이 탈착 가능하게 제공된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 냉각수가 채워진 핵연료 저장수조 바닥으로 하강하여 고방사선 이물질을 용이하게 집어 이동시킬 수 있으므로, 냉각수 배수 후 일련의 수조 정비 작업에 대한 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 작업자가 집게툴 양측의 로프를 이용해 집게툴을 핸들링할 수 있으므로 작업이 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 집게툴에 무게추를 설치하여 집게툴의 부력을 감쇠시킬 수 있으므로, 집게툴이 떠오르는 것을 억제하여 집게툴을 용이하게 핸들링할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 연결봉 탈부착을 통해 길이를 조절할 수 있으므로, 저장수조의 수심에 용이하게 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴을 분해하여 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴의 집게가 벌어진 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴의 사용 상태를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴(이하, '이물질 제거용 집게툴'이라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

이물질 제거용 집게툴은 사용후 핵연료 저장수조에 냉각수가 채워진 상태에서, 작업자가 저장수조 바닥에 가라앉은 고방사선의 이물질을 용이하고 안전하게 다른 저장수조로 이동시킬 수 있도록 하였다. 이물질 제거용 집게툴은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 집게봉(100)과, 손잡이봉(200)과, 연결봉(300)과, 당김줄(400)을 포함한다.

집게봉(100)은 이물질 제거용 집게툴의 하부를 구성하며, 저장수조 바닥의 이물질을 집어내는 부위이다. 집게봉(100)은 봉체(110)와 집게(120)를 포함한다. 봉체(110)는 집게봉(100)의 길이를 제공하며, 후술하는 연결봉(300) 또는 손잡이봉(200)과의 결합을 위한 결합공(111)을 형성한다. 결합공(111)은 봉체(110)의 길이 방향으로 복수로 제공됨이 바람직하다. 봉체(110)에는 무게추(112)가 설치된다. 무게추(112)는 집게봉(100), 나아가 집게툴 전체의 부력(浮力)을 감쇠시키기 위한 구성으로써, 저장수조 안에서 집게툴이 부상(浮上)하는 것을 억제시키는 역할을 한다. 무게추(112)의 무게는 특정한 무게로 한정되지 않으며, 작업 환경에 의해 설계 변경될 수 있다. 또한, 무게추(112)는 봉체(110)에 고정될 수 있으며, 교체 가능하게 탈착될 수 있도록 봉체(110)에 결합될 수 있다. 또한, 봉체(110)에는 로프(113)가 설치된다. 로프(113)는 저장수조 안에서의 집게툴 이동을 위한 구성으로써, 작업자는 로프(113)를 잡고 집게툴을 이동시킬 수 있다. 로프(113)는 봉체(110)의 양측에 설치됨이 바람직하며, 두 명의 작업자가 각 로프(113)를 잡은 상태에서 집게봉(100)을 이동시킬 수 있다. 집게(120)는 봉체(110)의 단부에 설치되며, 탄성력을 갖고 벌어지거나 오므라질 수 있도록 설치된다. 집게(120)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1몸체(121)와, 제2몸체(122)와, 탄성수단(123)을 포함한다. 제1몸체(121)는 봉체(110)에 고정된다. 제2몸체(122)는 제1몸체(121)를 기준으로 회동될 수 있도록 제1몸체(121)에 축 결합된다. 즉, 제2몸체(122)는 축을 중심으로 회동되면서 제1몸체(121)로부터 벌어지거나 제1몸체(121)를 향해 오므라질 수 있게 설치된 것이다. 이때, 도시되지는 않았지만 제1몸체(121)와 제2몸체(122)에는 각각, 치차가 형성되어 이물질이 집게에 견고하게 물릴 수 있게 한 것이 바람직하다. 탄성수단(123)은 제1몸체(121)와 제2몸체(122) 사이에 설치되며, 제2몸체(122)가 항상 제1몸체(121)에 밀착될 수 있는 탄성력을 제공하도록 설치된다. 탄성수단은 스프링임이 바람직하다.

손잡이봉(200)은 집게툴의 상부를 구성하며, 작업자가 집게봉(100)을 컨트롤할 때 파지하는 부위이다. 손잡이봉(200)의 일단부에는 작업자가 손잡이봉(200)을 안정적으로 파지할 수 있도록, 그립(210)이 설치된다. 손잡이봉(200)의 타단부에는 후술하는 연결봉(300) 또는 상기한 집게봉(100)과의 결합을 위한 결합공(220)이 형성된다.

연결봉(300)은 집게툴의 길이를 연장하기 위한 구성으로써, 손잡이봉(200)과 집게봉(100) 사이에 결합될 수 있도록 제공된다. 연결봉(300)의 갯수에 따라 집게툴 전체의 길이가 가변될 수 있음은 이해 가능하며, 본 명세서에서는 설명의 편의상 연결봉(300)이 한 개인 것으로 예로한다. 연결봉(300)의 일단부는 손잡이봉(200)에 결합될 수 있도록 제공되며, 손잡이봉(200)의 결합공(220)에 대응되는 결합공(310)을 형성한다. 즉, 손잡이봉(200)의 결합공(220)과 연결봉(300)의 결합공(310)을 서로 대응시킨 상태에서 볼트 및 너트로 체결시킴으로써, 상호 간에 결합될 수 있는 것이다. 연결봉(300)의 타단부는 집게봉(100)의 결합공(111)에 결합될 수 있도록 제공된다. 연결봉(300)의 타단부에는 집게봉(100)과의 결합을 위한 록킹부(320)가 설치된다. 록킹부(320)는 봉체(110)의 결합공(111)에 삽입되어 집게봉(100)을 구속시킬 수 있는 구속핀(미도시)을 포함하며, 구속핀은 탄성력을 갖고 움직일 수 있도록 설치된다.

당김줄(400)은 작업자가 제2몸체(122)를 당겨 집게(120)가 벌어질 수 있게 한 구성으로써, 집게(120)의 제2몸체(122)에 고정된다. 당김줄(400)은 제2몸체(122)로부터 봉체(110) 및 연결봉(300)을 거쳐 손잡이봉(200)을 통해 작업자가 파지할 수 있도록 설치된다. 이때, 당김줄(400)의 단부에는 작업자의 용이한 파지를 위한 파지수단(410)이 설치된다.

한편, 각 손잡이봉(200), 연결봉(300), 집게봉(100)에는 가이드롤러(R)가 설치되며, 당김줄(400)은 가이드롤러(R)를 통해 가이드 되어 설치된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 이물질 제거용 집게툴을 사용하는 과정에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

작업자는 손잡이봉(200)과 집게봉(100) 사이에 연결봉(300)을 결합하여, 도 2에 도시된 바와 같이 집게툴을 준비한다. 작업자는 상기와 같이 완성된 집게툴을 세워 도 4에 도시된 바와 같이 저장수조에 침강시킨다. 이때, 집게툴은 무게추(112)에 의해 저장수조에 원활하게 침강될 수 있으며, 집게봉(100) 양측의 로프(113)는 저장수조 밖에 위치된다. 작업자 2명은 집게툴의 양측에서 로프(113)를 각각 잡은 상태로 수조 안의 집게툴을 이동시킬 수 있다. 작업자는 집게툴을 이물질에 이동시킨 후, 파지수단(410)을 잡고 당김줄(400)을 잡아 당긴다. 당김줄(400)은 집게(120)의 제2몸체(122)를 당김에 따라, 제2몸체(122)는 축을 중심으로 회전되면서 도 3에 도시된 바와 같이 벌어지고, 탄성수단(123)은 수축이 된다. 이후, 작업자가 이물질을 집게(120) 앞에 둔 상태에서, 잡고 있던 당김줄(400)을 놓으면 탄성수단(123)은 복원되면서 제2몸체(122)를 원위치시킴에 따라 집게(120)는 이물질을 잡게 된다. 이후, 작업자는 로프(113)를 이용해 집게툴을 움직여 이물질을 다른 수조에 옮김으로써 이물질 제거 작업이 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴은 수심이 깊은 저장수조 바닥에 가라앉아 있는 고방사선 이물질을 저장수조 밖에서 작업자가 용이하고 안전하게 제거할 수 있다. 나아가 본 발명은 저장수조의 냉각수를 모두 배수하였을 때, 고방사선의 이물질이 저장수조 바닥에 남아 있지 않으므로, 작업자의 피폭을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 집게봉 110 : 봉체
111,220,310 : 결합공 112 : 무게추
113 : 로프 120 : 집게
121 : 제1몸체 122 : 제2몸체
123 : 탄성수단 200 : 손잡이봉
210 : 그립 300 : 연결봉
320 : 록킹부 400 : 당김줄
410 : 파지수단 R : 가이드롤러

Claims (5)

1. 탄성력을 갖고 양측으로 벌어질 수 있도록 집게가 설치된 집게봉;
   상기 집게봉을 따라 설치되며, 집게봉의 일측을 당겨 집게를 임의로 벌릴 수 있도록 제공된 당김줄;
   상기 집게봉의 부력을 감쇠시키기 위해 제공된 무게추;
   상기 집게봉에 탈착 가능한 손잡이봉;
   상기 손잡이봉과 상기 집게봉 사이에 길이 연장을 위해 탈착 가능하게 제공된 연결봉;
   상기 연결봉의 타단부에 마련되며 상기 집게봉과의 결합을 위한 록킹부;
   상기 손잡이봉, 연결봉, 및 집게봉에 각각 설치되는 가이드롤러; 및
   상기 집게봉에 마련되어 상기 집게봉을 움직이기 위한 로프;를 포함하며,
   상기 집게는,
   상기 집게봉에 고정된 제1몸체;
   상기 제1몸체에 축 결합되어 축을 중심으로 회동되는 제2몸체; 및
   상기 제1몸체와 제2몸체 사이에 설치되며 상기 제2몸체와 상기 제1몸체가 항상 오므리도록 탄성력을 제공하는 복수의 스프링으로 마련된 탄성수단을 포함하며,
   상기 록킹부는 상기 집게봉에 마련되는 결합공에 삽입되어 상기 집게봉을 구속시킬 수 있도록 탄성력을 갖고 움직일 수 있는 구속핀을 포함하며,
   상기 가이드롤러는 상기 집게봉의 제2 몸체 측으로 상기 손잡이봉, 연결봉, 및 집게봉을 따른 상기 당김줄의 작동을 안내하며,
   상기 로프는 상기 집게봉의 양측에 설치되는, 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 당김줄은 제2몸체에 고정되어 제2몸체를 당겨 회동시킬 수 있도록 제공된 것을 특징으로 하는 사용후 핵연료 저장수조의 이물질 제거용 집게툴.
4. 삭제
5. 삭제

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