KR19990007116A - 컨테이너를 제조하기 위한 방법 및 컨테이너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 방사성 물질이 이송될 수 있거나 저장될 수 있는 컨테이너 및 방사성 핵물질의 이송 및 저장을 위한 컨테이너를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

상기 컨테이너는 내부튜브와 외부튜브사이에 형성된 환상의 간격으로 중 콘크리트를 채움으로써 제조된다.

Description

컨테이너를 제조하기 위한 방법 및 컨테이너.

본 발명은 내부에 방사성 물질이 이송될 수 있거나 저장될 수 있는 컨테이너 및 방사성 핵물질의 이송 및 저장을 위한 컨테이너를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래에는, 상기한 컨테이너들이 이른바 캐스터 컨테이너(castor container)의 구현하는데 상당히 중요했다.

상기 컨테이너들은 예를 들면, 핵 원자로로부터 연료요소를 소비하며, 발전소로부터 임시저장소 또는 영구 폐기물저장소로 방사성 물질을 이송하는데 사용된다.

때때로, 상기 방사성 물질이 장시간동안 보관될 수 도 있으며, 이것을 이송하는 것은 대단히 높은 정도의 안전성을 요하는데, 이것은 운반차량(트럭, 열차, 선박)에 대해서일 뿐만 아니라 예를 들어 연료요소가 이송되는 컨테이너에 대해서도 마찬가지이다.

무엇보다도 먼저 두 가지 안전상황이 관련되는데,

1. 상기 컨테이너는 방사선과 가스의 누설을 확실하게 막도록 만들어져야 한다.

2. 상기 컨테이너는 예를 들어 운반차량으로부터 상기 컨테이너가 떨어지는 사고가 발생하더라도 상기 1번에 따른 안전성이 확보되는 방법으로 설계되어야 한다.

따라서, 상기 컨테이너는 튼튼하고 안전성이 있어야 할뿐만 아니라 방사선도 차폐해야 한다.

상술한 관점에 따라, 본 발명의 목적은 상술한 요건을 만족시키는 컨테이너와 상기 컨테이너를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

알파선, 베타선, 감마선, 및 중성자 빔은 상기 방사선에 속하는데, 일반적으로, 알파와 베타선은 수 mm의 작은 물질두께로 차폐시킬 수 있는 짧은 범위를 가진다.

따라서, 방사선 보호 컨테이너를 설계하는데 중요한 것은 주로 중성자와 감마선의 감소와 흡수이다.

적절한 컨테이너 벽의 질량과 체적밀도는 중요한 특성이라는 것은 상술한 바에 의해 알려져 있다.

상술한 관점에서, 종래에는 상기 캐스터 컨테이너와 같은 강(steel) 컨테이너가 사용되었고. 이외에도, 강(steel)/콘크리트의 결합구조인 강/보강 콘크리트의 컨테이너가 알려져 있다.

본 발명은 상기 강/보강 콘크리트의 컨테이너의 차폐효과가 강재벽(steel wall)사이의 중(heavy)콘크리트의 특정한 선택으로 달성될 수 있다는 데에서 기초를 두고 있다.

가장 일반적인 실시예에서, 본 발명은 이송과 다음과 같은 특성을 가지는 방사성 물질의 저장을 하기 위한 컨테이너를 제조하는 방법을 제안한다.

- 금속의 내부 튜브가 일정한 폭의 환상의 간격이 내부와 외부튜브사이에 형성되는 방법으로 금속의 외부튜브 내에 위치한다.

- 상기 환상이 간격이 골재 또는 골재의 혼합물로 채워지고, 4.2g/cm³이상의 체적밀도를 가지는 골재 총중량의 최소한 95%가 2mm의 최소 입자 크기와 20mm의 최대입자 크기를 가진다.

- 이후, 시멘트, 물, 그리고 용해물의 서스펜젼(suspension)은 고압하에서, 상기 골재사이에 존재하는 기공을 완전히 채워 상기 서스펜젼이 외부튜브의 상단에 도달할 때까지 내부 또는 외부 튜브의 바닥끝에서 최소한의 개구부를 통하여 환상의 간격으로 분사된다.

- 콘크리트가 골재와 함께 형성되는 방법으로 측정된 상기 시멘트, 물, 그리고 용해물의 서스펜젼(suspension)이 4.00이상의 체적밀도와 28일후 45N/mm²이상의 부분 2, DIN 1048의 압축강도를 갖는다.

상술한 방법의 본질적인 측면은 상기 금속 벽 사이에 중 콘크리트를 도입하기 위한 특별한 기술이다.

환상의 간격에 채워질 미리 만들어진 콘크리트 혼합물로서는, 필수적인 방사선의 차폐기능과 함께 요구된 체적밀도와 압축강도가 얻어지지 않고, 오직 제 1단계로, 압력 하에서 시멘트 반죽의 계속되는 분사에 의해 환상의 간격으로 채워지는 특정한 골재의 선택으로서만 얻어질 수 있으며, 상술한 분사에 의해 시멘트 반죽이 바닥으로부터 상부로 채워지는 짐에 따라 상기 시멘트 반죽의 채움정도가 결정적으로 최적화된다.

상술한 방법으로 골재의 부분들 사이의 기공이 적절하게 채워지고 따라서, 조밀한 고강도 콘크리트가 환상의 공간 내에 형성될 수 있다.

여기서 시멘트라는 용어는 모든 종류의 수경성 접합재에 사용되나 CEM I 42.5 또는 예를 들어 CEM I 52.5와 같은 높은 값을 가지는 포틀랜드 시멘트가 사용되는 것이 바람직하다.

요구된 체적밀도를 가지는 골재는 예를 들어 다른 금속들과 마찬가지로 특히 무거운 금속인, 중정석(barite),페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 강(iron, steel)이고, 개별적으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 적철광(hematite)의 혼합물 또는 이에 따라 강볼(steel ball)과 결합한 혼합물은 그린 콘크리트(green concrete) 또는 셋 콘크리트(set concrete)가 상당한 양의 밀도와 압축강도를 가지게 한다.

골재의 다양한 혼합물은 사전시험에서 테스트되어 진다. 따라서, 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 적철광(hematite)의 골재혼합물 또는 이에 따라 4-10mm사이의 직경을 가지는 강볼(steel ball)과 결합한 8-16mm은 물론 4-8mm의 입자단편인 혼합물은 특히 우수한 특성을 보여준다.

상기 강볼(steel ball)은 역시 구형일 수 도 있고 전체적으로 또는 부분적으로 납볼(lead ball) 또는 과립형의 냉간주조강(chill-cast iron)일 수 도 있다.

개별 골재구성요소의 양은 다음과 같을 수 있다. 예를 들면:

- 입자단편 4/8인 골재 :총중량의 15-25%

- 입자단편 8/16인 골재 : 총중량의 15-25%

- 4-10mm의 직경을 가지는 강볼(steel ball): 총중량의 45-55%

금속튜브가 상술한대로 인한 상기 용어는 특히 강 튜브를 포함하고 여기서 특히 강튜브는 다른 섹션 형상이 예를 들면 다각형과 같이 사용될지라도 원형 섹션을 가진다.

본 방법의 실시예에서는 상단부가 폐쇄되고 외부튜브보다 짧은 내부튜브를 사용하는 것이 제공된다.

상기 경우에는, 외부튜브와 내부튜브가 베이스(플레이트)에 위치하다. 예를들면, 내부와 외부튜브사이의 환상의 공간이 골재로 채워질 뿐만 아니라 폐쇄된 내부튜브의 상단부와 외부튜브의 상부모서리사이의 공간이 마찬가지로 시멘트/물/용해물로 채워진다.

이 같은 경우, (약 180°회전 후에)이후의 응용에서 컨테이너 바닥에 형성되는 일종의 콘크리트 커버가 생성된다.

또한, 금속/강 플레이트는 외부튜브의 상부모서리에 예를들면 나사 또는 용접으로 고정될 수 있다.

제조방법은 간단한데, 상기 내부튜브와 외부튜브가, 골재가 채워지기 전에 금속/강이 커버로 저면 단부에서 폐쇄되면 이것은 일치하는 튜브의 단부에 나사로 결합된다.

상기와 같은 방법으로 내부튜브와 외부튜브의 동축정렬이 용이해지고, 이것은 역시 채워진 골재 또는 분사된 시멘트 서스펜젼내에 있다.

컨테이너의 제조시 상기 저면 컨테이너 단부는 (약 180°회전후)준비된 컨테이너에서 상부컨테이너 단부를 형성한다.

상기와 같은 방법으로, 소비된 연료요소는 강 커버의 나사를 해제합한 후 내부튜브의 자유공간내로 삽입될 수 있고 상기 컨테이너는 다시 폐쇄될 수 있다.

만약 골재가 채워지기 전에 보강재가 환상의 간격과 내부튜브의 폐쇄된 상단부와 외부튜브의 개방된 단부사이에 각각 삽입된다면, 상기 컨테이너의 안정성은 상당히 개선된다. 따라서, 시멘트의 수화작용시 열손실이 개선된다.

상술한 보강재는 실질적으로 환상의 간격과 상기 공간의 전체부피 이상으로 각각 연장되는 보강케이지(cage)로 이루어질 수 있다.

상기 시멘트 서스펜젼이 고압력 하에서 분사된다는 것은 먼저 1바아(bar)이상의 압력을 의미하고, 환상의 간격의 증가하는 채워진 높이와 일치하는 높은 수압을 가지는 것은 시멘트 서스펜젼의 분사압력의 증가에 필수적이며, 이것은 분사압력이 컨테이너높이(예를 들어 3m)에 따라 15바아에 이를 수 있다.

여기서 화상의 간격의 폭은 예를들어 20-30cm정도이며 상기 콘크리트의 바닥 플레이트는 역시 일치하는 두께를 가질 수 있다.

왜냐하면, 강의 밀도가 중콘크리트의 밀도보다 높고, 단부의 콘테이너 커버는 예를들어 5-15cm정도로 약간 낮은 벽두께를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 역시 방사성 물질의 이송과 저장을 위한 컨테이너를 포함하며, 다음과 같은 특징을 가진다.

- 상기 컨테이너는 금속 외부튜브와 주위에 동일한 거리로 배치된 금속내부튜브로 구성되고, 환상의 간격은 이에 따라 형성된 내부와 외부튜브사이에 일정한 폭을 가진다.

- 상기 내부와 외부튜브사이의 환상의 간격은 골재 또는 4,2g/cm³이상의 체적밀도를 가지는 골재의 혼합물로 구성되고 시멘트가 상기 골재사이의 기공을 채우며, 중콘크리트는 4.100cm³이상의 체적부피를 가지고 28일후 45N/mm²이상의 부분 2, DIN 1048에 따른 압축강도를 갖는다.

- 외부튜브와 내부튜브는 금속바닥과 금속커버를 가지는 단부에서 폐쇄되며, 최소한 금속커버는 제거할 수 있도록 배치된다.

실시예에서 상기 컨테이너는 외부튜브이 저면단부로부터 일정거리 이격된 내부튜브단부가 그 단부에서 폐쇄되고,환상의 간격에 있는 중콘크리트를 가지는 물질에서 연속하는 중콘크리트의 플레이트가 내부튜브의 폐쇄된 저면단부와 외부튜브의 저면단부 사이에 존재하는 것과 같은 방법으로 형성될 수 있다.

상기 실시예는 컨테이너 관습적인 상태의 컨테이너를 서술하고 있는데, 상술한 바와 같이 생산시 내부와 외부튜브는 180。회전된 상태로 배치된다.

중콘크리트는 본 발명에서 청구된 방법에 따라 보강될 수 있고, 보강재는 예를들어 보강케이지로 구성되고, 또한, 본 발명의 특성은 종속항과 다른 실시예의 특징으로부터 이해된다.

이하에서, 본 발명은 실시예와 함께 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 콘크리트 골재가 채워지기 전에 강의 외부와 내부튜브의 배치.

도 2는 골재로 채워진 외부와 내부튜브사이에 형성된 공간의 도 1에 따른 배치.

도 3은 외부와 내부튜브가 약 1/2정도 시멘트 서스펜젼으로 채워진 도 2에 따른 배치.

도 4는 완성된 컨테이너의 종단면도.

* 부호설명

10:외부튜브 12:내부튜브

14:금속커버 16, 18:플랜지

20:플레이트 22:환상의 간격

24:공간 26:보강케이지

28:골재 30:개구부

32:아답터 38:금속바닥

도 1에서, 동심으로 배치되고 강재인 외부튜브(10)와 내부 튜브(12)가 도시되어 있다.

상기 외부튜브(10)와 내부튜브(12)는 커버(14)의 저면 단부에 각각 위치하고, 상기 커버(14)는 내부나사산을 가지는 두 동심플랜지(16 ,18)에 의해 외부튜브(10)와 내부튜브의 저면단부에 있는 대응하는 외부나사산으로 나사 결합된다.

상기 내부튜브(12)는 외부튜브(10)보다 짧으며, 단부는 외부튜브(10)의 상부모서리로부터 다소 이격되어있다. 상기 내부튜브(12)는 상단부에서 강플레이트로 폐쇄된다.

다음단계로, 상기 환상의 간격(22)과 공간(24)은 강재인 보강케이지(26)로 채워진다. 상기 보강재는 역시 예를들면, 용접등으로 외부튜브의 내부벽 또는 내부튜브의 외부벽에 미리 고정될 수 있다.

그후 중 콘크리트 골재는 환상의 간격(22)과 공간(24)에 채워지고, 입자단편4/8mm인 중정석(barite) 20%, 입자단편8/16mm인 중정석 30%, 및 5-8mm사이의 직경을 가지고 균일하게 혼합되는 강볼(steel ball) 50%로 구성된다.(도 2)

그후 시멘트/물/용해물의 혼합물이 보강케이지(26)와 골재(28)로 채워진 공간으로 분사된다.(도 3)

따라서, 상기 외부튜브(10)는 관모양의 아답터(32)가 나사결합되는 각각으로 180°에서 갈라지는 두 개구부(30)를 가지고, 상기 개구부는 외부튜브(10)의 저면단부에 위치한다.

그후 이송관(화살표 34로 도식적으로 보여짐)이 상기 아답터(32)에 연결된다.

따라서, 점성의 서스펜젼형태인 시멘트/물/용해물이 압력하에서 상기 이송관을 통하여 환상의 간격(22)으로 분사된다.

이 경우 사기 서스펜젼은 CEM I 42.5형태의 시멘트, 시멘트를 기준으로 물함유량 35%, 그리고 시멘트 비율을 기준으로 3%의 용해물(여기서는: 멜라민 술폰산염(melamin sulponate))로 구성되어 있다.

상기 시멘트 서스펜젼이 분사가 시작된 후 직접적으로 상기 커버(14)의 내부에 도달하는 동안, 상기 환상의 간격(22)은 점차적으로 바닥에서 상부까지 상기 시멘트 서스펜전으로 채워진다.

이 과정에서 골재부분과 보강재 사이의 자유공간(기공)이 채워진다.

도 3에서, 상기 환상의 간격이 약 50%정도 채워진 것이 라인 36으로 나타난다.

분사압력이 계속적으로 증가함에 따라(약 15바아 까지), 상기 시멘트 서스펜젼의 분사는 상부에 위치된 환상의 간격(22)과 공간(24)이 완전히 시멘트 서스펜젼으로 채워질 때까지 계속된다.

상기 시멘트는 고정되고 경화되며, 강 플레이트(38)(도 3에서 일점쇄선으로 도시된)는 외부튜브(10)의 상단부에 용접된다.

이후 상기 배치는 약 180°로 회전하며, 필요하다면, 상기 컨테이너 커버(14)는 다른 강 커버(40)으로 교체될 수 있다.

완성된 컨테이너에서 상기 개구부(30)는 폐쇄되는 것이 바람직하다.

중 콘크리트의 부분 2, DIN 1048에 따라 7일후의 압축강도는 26N/mm²이고, 28일후의 대응하는 압축강도는 46N/mm²이다.

상기 콘크리트의 신축계수는 DIN 1048, 부분 5: 30000N/mm²에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 컨테이너는 방사선과 가스의 누설을 확실하게 막고 예를 들어 운반차량으로부터 상기 컨테이너가 떨어지는 사고가 발생하더라도 안전성이 확보되며, 튼튼하고 안전성이 있어야 할뿐만 아니라 방사선도 차폐하는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 금속재의 내부튜브가 일정한 폭의 환상의 간격이 내부와 외부튜브사이에 형성되는 방법으로 금속재의 외부튜브내에 위치하고,

   상기 환상의 간격은 골재 또는 골재의 혼합물로 채워지고, 상기 골재가 최소2mm 최대 20mm의 입자크기를 가지며 총중량의 최소한 95%가 4.2g/cm³이상의 체적밀도를 가지고,

   이후, 시멘트, 물, 그리고 용해물의 서스펜젼(suspension)은 고압하에서, 상기 골재사이에 존재하는 기공을 완전히 채워 상기 서스펜젼이 외부튜브의 상단에 도달할 때까지 내부 또는 외부 튜브의 바닥끝에서 최소한의 개구부를 통하여 환상의 간격으로 분사되고,

   콘크리트가 골재와 함께 형성되는 방법으로 측정된 상기 시멘트, 물, 그리고 용해물의 서스펜젼(suspension)이 4.00이상의 체적밀도와 28일후 45N/mm²이상의 부분 2, DIN 1048의 압축강도를 갖는 단계를 가지는 방사성 물질의 이송과 저장을 위한 컨테이너를 제조하기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서, CEM I 42.5 또는 그 이상의 값을 가지는 포틀랜드 시멘트가 상기 시멘트로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 다른 금속 또는 상기 골재의 혼합물과 마찬가지로 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 철, 납, 적철광(hematite), 과립형의 냉간주조강(chill-cast iron)이 상기 골재로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 적철광(hematite)의 혼합물 또는 강 볼(steel ball)과 결합되는 혼합물이 상기 골재로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서, 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 적철광(hematite)의 혼합물 또는 4-10mm사이의 직경을 가지는 강 볼(steel ball)과 결합되고 4/8 및 8/16의 입자단편을 갖는 혼합물이 상기 골재로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4항에 있어서, 중정석(barite), 페로포스포러스(ferrophosphorus), 마그네사이트(magnesite), 적철광(hematite)의 혼합물 또는 4-10mm사이의 직경을 가지는 강 볼(steel ball)의 총중량 당 45-55%와 결합되는 총중량 당 15-25%의 입자단편 4/8mm와 25-35%의 입자단편 8/16인 혼합물이 상기 골재로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 외부튜브보다 짧으며 그 상단부가 폐쇄된 내부튜브가 사용되고, 내부튜브의 폐쇄된 상부와 외부튜브의 상부모서리사이의 공간에는 역시 골재로 채워지고 상기 골재사이이 공간은 역시 서스펜젼으로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 내부 튜브와 외부튜브는 상기 골재가 채워지기 전에 저면단부에서 금속 커버로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 골재가 채워지기 전에 보강재가 환상의 간격 또는 내부튜브의 상부폐쇄단부와 외부튜브의 개구부 사이에 형성된 공간에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 환상의 간격 또는 공간의 전체부피 이상으로 연장되는 보강케이지가 보강재로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상부, 저면 또는 외부튜브의 상부 및 저면단부가 금속 커버 또는 금속 상부로 밀봉되어 폐쇄되고, 상기 서스펜젼이 고정된 후 최소한 금속커버 또는 금속 상부가 제거할 수 있도록 외부 튜브에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 컨테이너가 전면에 걸쳐 동일한 거리로 이격되어 배치된 금속재의 외부튜브(10)와 내부튜브(12)로 구성되고, 상기 내부와 외부튜브사이에 일정한 폭의 환상의 간격(22)이 형성되며,

    내부와 외부튜브(12,10)사이의 상기 환상의 간격(22)은 골재 또는 4.2g/cm³이상의 체적밀도를 가지는 골재의 혼합물로 구성되는 중 콘크리트로 채워지고 시멘트가 상기 골재사이의 공간에 채워지며 상기 중 콘크리트는 4100g/cm이상의 체적밀도와 28일후 45N/mm이상의 DIN 1048, 부분 2에 따른 압축강도를 가지고,

    상기 외부튜브(10)와 내부튜브(12)는 금속바닥(38)과 금속커버(14)를 가진 단부에서 폐쇄되며 최소한 상기 금속커버는 제거할 수 있도록 배치되는 특징을 가지는 방사성물질의 이송과 저장을 위한 컨테이너.
13. 제 12항에 있어서, 상기 외부튜브(10)의 저면단부로부터 이격된 내부튜브(12)단부가 그 단부에서 폐쇄되고 중 콘크리트의 플레이트가 상기 내부튜브(12)의 폐쇄된 저면단부와 외부튜브(10)의 저면단부 사이에 존재하고, 상기 환상의 간격에 존재하는 중 콘크리트를 가진 물질 내에 지속하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
14. 제 12항 또는 13에 있어서, 상기 중 콘크리트가 보강되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
15. 제 14항에 있어서, 상기 보강재는 보강케이지(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.