KR20010060217A - 흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵연료 집합체의 반송·저장 방법 - Google Patents

흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵연료 집합체의 반송·저장 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010060217A
KR20010060217A KR1020000063750A KR20000063750A KR20010060217A KR 20010060217 A KR20010060217 A KR 20010060217A KR 1020000063750 A KR1020000063750 A KR 1020000063750A KR 20000063750 A KR20000063750 A KR 20000063750A KR 20010060217 A KR20010060217 A KR 20010060217A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nuclear fuel
fuel assembly
rod
control rod
pwr
Prior art date
Application number
KR1020000063750A
Other languages
English (en)
Inventor
사카시타기이치로
이토도모히로
오소노가츠나리
호데스구루
Original Assignee
마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마스다 노부유키, 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 마스다 노부유키
Publication of KR20010060217A publication Critical patent/KR20010060217A/ko

Links

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
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/40—Arrangements for preventing occurrence of critical conditions, e.g. during storage
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S376/00—Induced nuclear reactions: processes, systems, and elements
    • Y10S376/90—Particular material or material shapes for fission reactors
    • Y10S376/901—Fuel
    • Y10S376/902—Fuel with external lubricating or absorbing material

Abstract

본 발명은 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 존재하는 제어봉 삽입 공간 및 계측봉 삽입 공간을 유효하게 이용하여 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 미(未) 임계를 보증하는 거리를 짧게 하여 사용 완료된 핵 연료 집합체의 수납 밀도를 높이는 것이다.
원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 제어봉 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수 로드(11)를 핵 연료 집합체(1)의 제어봉 안내관 및 계측관에 삽입한 것을 특징으로 한다.

Description

흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법{AN ABSORBING ROD, AN APPARATUS FOR INSERTING THE ABSORBING ROD, A CASK, AND A METHOD OF STORING SPENT FUEL ASSEMBLIES}
본 발명은 연소를 종료한 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관에 삽입되는 중성자 흡수능을 갖는 흡수봉, 흡수봉을 제어봉 안내관에 삽입하는 삽입 장치, 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수용, 반송, 저장하는 캐스크 및 이 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법에 따른 것이다.
핵 연료 사이클의 종료기에 있어서 연소를 종료하여 사용할 수 없게 된 핵 연료 집합체를 사용 완료된 핵 연료라고 한다. 사용 완료된 핵 연료는 핵분열 생성물 등의 고방사능 물질을 포함하기 때문에, 열적으로 냉각해야 하므로 원자력 발전소의 냉각 피트에 의해 소정 기간동안 냉각된다. 그 후, 차폐 용기인 캐스크에 수납되어, 트랙이나 선박 등에 의해 재처리 시설이나 보관 시설에 반송, 저장된다. 사용 완료된 핵 연료 집합체를 캐스크내에 수용함에 있어서는, 바스켓이라고 칭하여지는 격자형상 단면을 갖는 유지 요소를 이용한다. 이 사용 완료된 핵 연료 집합체는 바스켓에 형성된 복수개의 수납 공간인 셀에 1개씩 삽입되고, 이에 의해서 수송중의 진동 등에 대해 적절한 유지력을 확보한다.
이러한 캐스크의 종래예로서는, "원자력 eye"(1998년 4월 1일 발행: 일간 공업 출판 프로덕션)나 일본 특허 공개 공보 제 1987-242725 호 등에 여러 종류가 개시되어 있다.
도 13은 캐스크의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 14는 도 13에 도시된 캐스크의 축방향 단면도이다. 캐스크(500)는 통형상의 몸통본체(501)와, 몸통본체(501)의 외주에 설치된 중성자 차폐체인 레진(502)과, 그 외통(503), 바닥부(504) 및 덮개부(505)로 구성되어 있다. 몸통본체(501) 및 바닥부(504)는 γ선차폐체인 탄소강제의 단조품이다. 또한, 덮개부(505)는 스테인레스제 등의 1차 덮개(506) 및 2차 덮개(507)로 이루어진다. 몸통본체(501)와 바닥부(504)는 맞댐 용접(butt welding)에 의해서 결합된다. 1차 덮개(506) 및 2차 덮개(507)는 몸통본체(501)에 대하여 스테인레스제 등의 볼트에 의해 고정되어 있다. 덮개부(505)와 몸통본체(501) 사이에는 금속제 O 링이 개재되어 내부의 기밀 상태를 유지한다.
몸통본체(501)와 외통(503) 사이에는 열 전도를 실행하는 복수개의 내부 핀(508)이 설치되어 있다. 내부 핀(508)은 열 전도 효율을 높이기 위해서, 그 재료로는 동을 이용한다. 레진(502)은 이 내부 핀(508)에 의해서 형성되는 공간에 유동 상태로 주입되어, 열 경화 반응 등에 의해 고화 형성된다. 바스켓(509)은 69개의 사각형 파이프(510; square pipe))를 도 14에 도시하는 바와 같이 다발형상으로 집합시킨 구조로서, 몸통본체(501)의 캐비티(511)내에 삽입되어 있다.
사각형 파이프(510)는 삽입된 사용 완료된 핵 연료 집합체가 임계에 도달하지 않도록 중성자 흡수재(붕소: B)를 혼합한 알루미늄 합금으로 이루어진다. 또, 캐스크 본체(512)의 양측에는 캐스크(500)를 현가시키기 위한 트로니언(513)이 설치되어 있다(한쪽만 도시함). 또한, 캐스크 본체(512)의 양단부에는 내부에 완충재로서 목재 등을 내장한 완충체(514)가 부착되어 있다(한쪽만 도시함). 또한, 참조부호(515)는 사용 완료된 핵 연료 집합체가 수용되는 셀이다.
그런데, 경수형 원자력 발전에는 비등수형 원자력 발전(BWR : boiling water reactor)과, 가압수형 원자력 발전(PWR : pressurized water reactor)이 있다. 전술한 캐스크(500)는 비등수형 원자력 발전(BWR : boiling water reactor)에 이용된사용 완료된 핵 연료 집합체를 수용하는 캐스크이다. BWR용 핵 연료 집합체는 도 15에 도시한 구성을 갖는다. BWR용 핵 연료 집합체는 4개의 채널 박스(601)가 격자형상으로 배열되고, 그 중심 부분에 단면형상이 십자형상인 제어봉(608)이 개재되며, 이 제어봉(608)의 상하 이동에 의해서 연료봉(603)의 반응도가 제어된다.
핵 연료 집합체(600)는 8×8개의 연료봉(603)이 격자형상으로 배열된다. 각각의 연료봉(603)은 4미터 정도의 길이가 긴 봉이기 때문에, 연료봉(603)을 지지하는 지지 격자(607)가 설치된다. 각각의 연료봉(603)은 분말형상의 산화우라늄을 소결시킨 복수개의 원주형상의 팰릿(631)이 핵 연료로서 지르코늄 합금으로 구성되는 원통형상의 피복관(633)내에 삽입되고, 피복관(633)의 상부에 삽입된 스프링(632)에 의해서 유지된다. 또, 핸들(610)은 핵 연료 집합체(600)의 승강에 이용된다. 전술한 캐스크(500)내의 셀(515)내에 삽입되어 수용되는 사용 완료된 핵 연료 집합체는 도 15에 도시한 BWR용 핵 연료 집합체(600)이다.
이에 대하여, 도 16에 도시된 핵 연료 집합체는 가압수형 원자력 발전(PWR : pressurized water reactor)에 이용된다. 이 PWR용 핵 연료 집합체(700)는 연료봉(703) 사이에 적절히 분산 배치된 제어봉(708)이 배열되어, 연료봉(703)과 제어봉(708)이 17 ×17의 격자형상으로 배치되어 있다. 이 17 ×17의 핵 연료 집합체(700)에서는, 중앙에 배치된 1개의 계측관과 24개의 제어봉(708)이 분산 배치된다.
이 제어봉(708)을 상하 이동시킴으로써, 노심의 반응도가 제어된다. 각각의 연료봉(703)은 BWR용 연료봉(603)과 마찬가지로, 4미터 정도의 길이가 긴 봉이기때문에, 연료봉(703)을 지지하는 지지 격자(707)가 설치된다. 각각의 연료봉(703)은 지르코늄 합금으로 구성된 원통형상의 피복관(733)내에 복수개의 펠릿(731)이 삽입되고, 피복관(733)의 상부에 삽입된 스프링(732)에 의해 유지된다. 그리고, 캐스크에는 70 유닛의 사용 완료된 핵 연료 집합체가 셀내에 수용된다.
도 17은 PWR용 캐스크의 축방향 단면도이다. 도 17에 있어서, PWR용 캐스크(800)의 캐비티(811)내에는, 반경 방향으로 연장되는 플레이트(817)를 교대로 조합하여 단면이 직사각형 형상인 셀(815)을 형성한 바스켓(809)을 갖는다. 각각의 플레이트(817)는 BWR용 사각형 파이프(510)와 마찬가지로, 중성자 흡수재인 B를 혼합한 알루미늄 합금으로 구성된다.
단지, 각각의 플레이트(817)는 축방향으로 연장되는 냉각수 유로(816)의 관통 구멍, 소위 워터 존를 갖고, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 냉각시에, 각각의 바스켓 셀내 및 이 관통 구멍을 물로 채워서, 중성자의 감속을 실행하고, 플레이트(817) 및 레진(802)에 의한 중성자 흡수를 효율적으로 실행하도록 한다. 또, 이 냉각수 유로(816)에 채워진 물은 소정의 냉각 기간 경과후 방출되고 건조된다.
냉각수 유로(816)는 PWR용 핵 연료 집합체의 우라늄 농축도가 BWR용 핵 연료 집합체에 비하여 높으며, 또한 핵 연료 집합체 당 우라늄 장하량도 많고, 핵 연료 집합체 단면적도 크며, 이것을 배열한 체계의 반응도가 높아지기 때문에 필요하다. 여기서, 도 17에 도시한 거리(dd)는 사용 완료된 핵 연료 집합체가 미 임계로 되도록 보증하는 거리이고, PWR용 거리(dd)는 BWR용 거리에 비하여 크게 할 필요가 있다. 또한, 각각의 셀(815)의 배치를 격자형상이 아니라, 위치가 어긋나게 한 것은, BWR의 사용 완료된 연료 집합체에 비하여 그 핵 연료 집합체의 단면적이 큰 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 효율적으로 캐비티(811)에 배치하기 위해서이다.
그런데, 전술한 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 있어서, 격자형상으로 배열된 연료봉(703) 사이에 산재하는 제어봉(708)은 뽑혀진 상태로 되어 있고, 이 제어봉(708)이 뽑혀진 상태의 사용 완료된 핵 연료 집합체(700)가 캐스크(800)내의 바스켓(809)에 의해 형성되는 셀(815)내에 삽입되어 수용된다.
따라서, 사용 완료된 핵 연료 집합체내에서의 제어봉(708) 계측봉(도시안함)이 뽑혀져 생긴 공간은 사공간(dead space)이며, 이 공간을 유효하게 이용하는 것이 요망된다.
또한, PWR용 바스켓을 형성하는 플레이트 또는 사각형 파이프는 냉각수 유로(816)를 형성하지 않으면 안되고, 플레이트 또는 사각형 파이프의 생성이 BWR용 플레이트 또는 사각형 파이프의 생성에 비해서 복잡하여, 시간과 노동력이 걸린다고 하는 문제점이 있었다.
또한, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체 자체의 핵 연료 집합체 단면적이 직사각형으로 크고, 또한 냉각수 유로(816)를 형성해야 하므로, 캐스크에 대한 사용 완료된 핵 연료 집합체의 수납 효율이 불량하다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 존재하는 제어봉 삽입 공간 및 계측봉 삽입 공간을 유효하게 이용하여 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 미 임계를 보증하도록 거리(dd)를 짧게 하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 수납 밀도를 높일 수 있는 흡수봉, 이것의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 따른 흡수봉은 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 가지며, 중성자 차폐능을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 가지며, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉을 설치하여, 이 흡수봉을 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입하도록 한다.
또한, 청구항 2에 따른 흡수봉은 상기의 발명에 있어서 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉을 고정하는 고정부재를 더 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉을고정하는 고정부재를 설치하고, 이 고정부재에 의해서 복수개의 흡수봉을 일괄해서 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입할 수 있다.
또한, 청구항 3에 따른 흡수봉은 상기의 발명에 있어서 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 흡수봉을 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부에서 중성자 흡수를 실행하도록 한다.
또한, 청구항 4에 따른 흡수봉은 사용 완료된 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관에 삽입할 수 있는 중실형 봉체로서, 그 자체가 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성되고, 사용 완료된 연료 집합체를 캐스크에 수용하여 수송할 때, 상기 제어봉 안내관 또는 계측관에 삽입하여 이용되는 것을 특징으로 한다.
중실형 봉 자체가 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성됨으로써, 캐스크수송중의 낙하에 의해서도 파손되기 어려우므로, 수송중에 있어서도 중성자 흡수 성능을 확실히 유지할 수 있다. 예컨대, 공중 피복관내에 B 분말을 충진한 구성의 흡수봉에 비해서 수송중의 안전성이 매우 좋다.
또한, 청구항 5에 따른 캐스크는 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체가 갖는 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하는 것으로, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹과, 상기 흡수봉 그룹이 삽입된 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하는 격자형상 셀을 형성한 바스켓과, 상기 바스켓을 내부에 수납하고, 외주에 중성자 차폐체를 갖고 또한 γ선의 차폐를 실행하는 몸통본체와, 상기 흡수봉 그룹이 삽입된 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 상기 격자형상 셀에 출납하기 위해서 상기 몸통본체의 개구부에 설치된 탈착 가능한 덮개부를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입한 사용 완료된 핵 연료 집합체가 캐스크내에 수납되어 있기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체로부터 외부로 방사되는 중성자수를 감소시켜, 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 격리 거리를 작게 할 수 있다.
또한, 청구항 6에 따른 캐스크는 상기의 발명에 있어서 상기 흡수봉이 PWR용 제어봉인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, PWR용 제어봉 자체가 회수되는 경우에, 흡수봉을 PWR용 제어봉 자체로 하고, 제어봉을 삽입한 상태의 사용 완료된 핵 연료 집합체로 한다.
또한, 청구항 7에 따른 캐스크는 상기의 발명에 있어서 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 단면적의 대응분, 즉 캐스크 내부에서 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 유지하는 바스켓을 구성하는 플레이트 또는 사각형 파이프의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 두께를, 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 단면적분, 즉 얇게 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 단면적의 대응분, 즉 캐스크 내부에서 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 유지하는 바스켓을 구성하는 플레이트 또는 사각형 파이프의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 두께를, 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 단면적분, 즉 얇게 한 바스켓형상으로 하고, 특히 우라늄 농축도가 높은 PWR의 바스켓에 형성되는 워터 존을 더 좁게 할 수 있고, 또는 워터 존을 삭제한 바스켓형상으로 할 수 있도록 한다.
또한, 청구항 8에 따른 캐스크는 상기의 발명에 있어서 상기 흡수봉 및 상기 바스켓이 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 흡수봉 및 바스켓을, Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부 및 주위에서 중성자 흡수를 실행하도록 한다.
또한, 청구항 9에 따른 삽입 장치는 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에, 노심의 반응도 제어에 이용되는 원주의 PWR용 제어봉의 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을 고정부재에 의해 고정하고, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 상부 노즐 개구부를 통과하여 상기 상부 노즐 내부에 상기 고정부재가 삽입 될 수 있는 흡수봉체와, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 상부 노즐 개구부를 통과하여 상기 상부 노즐 내부에 삽입 가능하고, 상기 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉 그룹을 삽입할 수 있는 관통 구멍을 갖고, 정지시에 상기 흡수봉 그룹의 선단부가 상기 관통 구멍에 삽입된 상태로 상기 고정부재에 현가되는 안내부재와, 상기 흡수봉체의 고정부재를 탈착 가능하게 현가하고, 장착시에 상기 흡수봉체를 상하 이동시키는 서스펜션부와, 상기 안내부재에 설치되고, 상기 안내부재에 형성된 관통 구멍군의 배치 위치와 이에 대응하는 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 그룹의 배치 위치와의 상대적 위치 관계를 검출하는 위치 검출 수단을 포함하되, 상기 위치 검출 수단의 검출 결과를 바탕으로 상기 관통 구멍군과 상기 제어봉 안내관 그룹과의 상대적 위치를 위치 정렬하고, 상기 흡수봉 그룹을 강하시켜 상기 흡수봉 그룹을 상기 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 위치 검출 수단의 검출 결과를 바탕으로 안내부재의 관통 구멍군과 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 그룹과의 상대적 위치를 위치 정렬하고, 상기 흡수봉체를 강하시킴으로써 관통 구멍군이 안내 구멍으로서 작용하고, 길이가 긴 흡수봉 그룹을 확실히 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는제어봉 안내관 안에 삽입시킬 수 있다.
또한, 청구항 10에 따른 삽입 장치는 상기의 발명에 있어서 상기 서스펜션부와 상기 고정부재의 거리가 소정 거리내로 된 것을 검출하는 거리 검출 수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 거리 검출 수단이 서스펜션부와 고정부재의 거리가 소정 거리내로 된 것을 검출하고, 제어봉 안내관 등에 흡수봉 그룹이 확실히 삽입된 것을 검지하여, 삽입 도중에 흡수봉 그룹이 낙하하는 것을 방지한다.
또한, 청구항 11에 따른 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법은, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용하는 원주의 PWR용 제어봉의 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하는 삽입 공정과, 상기 흡수봉 그룹이 삽입된 상태로 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 반송하여, 저장하는 반송·저장 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 삽입 공정에 의해서, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 원주의 PWR용 제어봉의 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하고, 그 후에 반송·저장 공정에 의해서, 상기 흡수봉 그룹이 삽입된 상태로 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 반송하여, 저장하도록 하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 격리 거리를 작게 할 수 있도록 한다.
또한, 청구항 12에 따른 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법은 상기의 발명에 있어서 상기 흡수봉이 PWR용 제어봉인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, PWR용 제어봉이 회수되는 경우에, 흡수봉을 PWR용 제어봉 자체로 하고, PWR용 제어봉을 삽입한 상태의 사용 완료된 핵 연료 집합체가 되도록 한다.
도 1은 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 구성을 도시하는 사시도,
도 2는 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입되는 흡수 로드체의 구성과 삽입 관계를 도시하는 도면,
도 3은 사용 완료된 핵 연료 집합체를 도시하는 평면도,
도 4는 지지 격자의 A-A선 단면도,
도 5는 연료봉의 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명이 적용되는 캐스크의 구성을 도시하는 직경 방향 단면도,
도 7은 본 발명이 적용되는 삽입 장치의 구성을 도시하는 도면,
도 8은 하부 단부판의 B-B선 단면도,
도 9는 촬상된 화상 정보의 일례를 도시하는 도면,
도 10은 삽입이 완료된 직후의 삽입 장치의 상태를 도시하는 도면,
도 11은 삽입이 완료된 사용 완료된 핵 연료 집합체의 구성 및 서스펜션부의 구성을 도시하는 도면,
도 12는 저장 풀의 사용 완료된 핵 연료 집합체의 저장 배치관계를 도시하는 모식도,
도 13은 BWR용 캐스크의 구성을 도시하는 사시도,
도 14는 도 13에 도시된 캐스크의 구성을 도시하는 직경 방향 단면도,
도 15는 BWR용 핵 연료 집합체의 구성을 도시하는 도면,
도 16은 PWR용 핵 연료 집합체의 구성을 도시하는 도면,
도 17은 종래의 PWR용 캐스크의 구성을 도시하는 직경방향 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 핵 연료 집합체 2 : 상부 노즐
3 : 하부 노즐 4 : 연료봉
5 : 제어봉 안내관 6 : 계측관
10 : 흡수 로드체 11 : 흡수 로드
12 : 단부판 60 : 서스펜션 플레이트
61 : 상부 단부판 62 : 하부 단부판
63 : 조구 64 : 서스펜션부
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 흡수봉, 이것의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 본 발명은 한정되지 않는다.
(실시예 1)
우선, 본 발명이 적용되는 사용 완료된 핵 연료 집합체에 대하여 설명한다. 도 1은 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에 있어서, 사용 완료된 핵 연료 집합체인 핵 연료 집합체(1)는 연료봉(4)과 제어봉 안내관(5)과 계측관(6)이 격자형상으로 묶여지고, 그 단면이 14×14의 매트릭스 배치로 되어 있다. 이 매트릭스 배치는 연료봉(4), 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 길이 방향의 적절한 개소에 설치된 지지 격자(7)에 의해서 지지된다. 또한, 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)은 상부 노즐(2) 및 하부 노즐(3)에 의해서 지지된다.
즉, 제어봉 안내관(5)과 계측관(6)은 원통형상을 갖고, 제어봉 안내관(5)과 계측관(6)의 매트릭스 형상의 배치 위치에 대응하여 형성된 상부 노즐(2)과 하부노즐(3)의 관통 구멍에 의해서 유지된다. 제어봉 안내관(5)은 원자로내에서 중성자 흡수능을 갖는 제어봉이 삽입되고, 이 제어봉의 삽입 개수 및 삽입 깊이에 의해서 노심의 반응도가 제어된다. 제어봉 안내관(5)은 매트릭스 배치상, 분산 배치된다. 계측관(6)은 원자로내에서 계측봉(도시안함)이 정기적으로 삽입되고, 온도 또는 방사선량이 계측되어, 노심 관리의 정보로서 이용된다. 그러나, 사용 완료된 핵 연료 집합체로서 수납되는 경우, 제어봉 안내관(5)에 삽입되는 제어봉은 뽑혀져 있고, 마찬가지로 계측관(6)은 계측봉이 뽑혀져 있다.
따라서, 도 2에 도시하는 바와 같이 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입되는 제어봉 및 계측관과 동일한 원주형상을 갖고, 중성자 흡수능을 갖는 복수개의 흡수 로드(11)를 새롭게 형성하며, 이 흡수 로드(11)를 핵 연료 집합체(1)의 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입한다. 흡수 로드(11)의 일단부는 상부 노즐(2)의 상부 개구부로부터 내부에 삽입 가능한 직사각형의 판형상부재인 단부판(12)에 접합되고, 타단부는 테이퍼형상을 형성하여, 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입하기 쉽도록 되어 있다.
또한, 흡수 로드(11)의 길이는 연료의 유효 길이를 포함하기에 충분한 길이로 한다. 또한, 흡수 로드(11)의 반경은 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 내경 미만의 값을 갖고, 가능한 한 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 내경에 가까운 것이 바람직하지만, 약 4미터의 길이를 갖기 위해서, 어느 정도의 간극을 갖게 할 필요가 있다.
도 3은 도 2b에 도시한 핵 연료 집합체(1)의 평면도이다. 도 3에 도시된 상부 노즐(2)은 매트릭스 배치에 대응하여 제어봉 안내관(5)과 계측관(6)이 배치된다. 또한, 원자로내에 있어서의 경수의 유로(21)인 관통 구멍이 복수 형성되어 있다. 흡수 로드(11)는 이 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)을 관통하여 삽입된다.
또한, 도 4는 도 2b에 도시한 핵 연료 집합체(1)의 지지 격자(7)의 A-A선 단면도이다. 지지 격자(7)는 연료봉(4), 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)으로 이루어지는 14×14의 격자 상태를 유지한다. 흡수 로드(11)는 도 4에 도시한 지지 격자(7)의 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)을 관통하여 삽입된다.
따라서, 도 2a에 도시된 단부판(12)은 흡수 로드(11)가 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입된 상태를 유지하도록 흡수 로드(11)와 접합된다. 이 복수개의 흡수 로드(11)와 단부판(12)이 접합된 흡수 로드체(10)를 이용함으로써, 복수개의 흡수 로드(11)를 일괄해서 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입할 수 있다. 또, 단부판(12)을 이용하여 흡수 로드(11)를 접합하지 않고서 각 흡수 로드(11)를 개별적으로 각각의 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입되도록 하여도 무방하다. 단지, 핵 연료 집합체(1)에 흡수 로드(11)가 삽입된 상태로 운반하는 경우에는, 흡수 로드체(10)를 이용하는 것이 흡수 로드(11)의 유지가 용이하다.
도 5는 연료봉(4)의 구성을 도시하는 정면도이다. 도 5에 있어서, 연료봉(4)은 지르코늄 합금으로 구성된 원통형상의 피복관(33)내에 복수개의 펠릿(31)이 삽입되고, 펠릿(31)은 피복관(33)내의 상부에 삽입된 스프링(32)에 의해서 유지된다. 이 연료봉(4)은 전술한 바와 같이 사용 완료된 핵 연료 집합체를 주로 구성한다.
또, 흡수 로드(11)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금분말에 중성자 흡수능을 갖는 B(붕소) 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 알루미늄 복합재 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 자체가 내부로부터 임계에 도달하지 않도록 한다.
또한, 상기 알루미늄 복합재로는 이하에 나타내는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 알루미늄 복합재는 B 또는 B 화합물 이외에, 산화물 등의 제 3 입자를 첨가하고, 메카니컬 얼로잉(mechanical alloying)을 실시함으로써, 재료 강도의 향상을 도모한다. 이를 위해서는, 우선 마멸 분쇄기의 용기내에 매트릭스재로서의 Al 또는 Al 합금분말과, 중성자 흡수재인 B 또는 B 화합물의 분말과, 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물을 포함하는 제 3 입자를 투입한다.
이 경우의 제 3 입자의 첨가량은 0.1 중량% 이상 30 중량% 이하로 한다. 0.1 중량%보다도 작으면, 강도 향상의 효과가 없고, 30 중량%보다도 크면, 제작한 재료의 신장이 저하되기 때문이다. 또한, Al 매트릭스중의 상기 제 3 입자의 평균 입자 직경은 0.01㎛ 이상 10㎛ 이하로 한다. 0.01㎛보다 작은 것은 시장에서 상당히 고가이고 대량으로 입수하기 어렵다. 또한, 10㎛보다 큰 것은 재료의 강도 향상에 기여하기가 어렵기 때문이다.
다음에, B 또는 B 화합물의 첨가량은 1 중량% 이상 20 중량% 이하로 한다. 1 중량%보다도 작으면, 중성자 흡수능의 부족이 발생하고, 20 중량%보다 크면, 재료의 신장 및 인성이 저하되기 때문이다. 또한, B 또는 B 화합물의 평균 입자 직경은 0.01㎛ 이상 100㎛ 이하로 한다. 0.01㎛보다 작은 것은 고가이고, 100㎛보다큰 것은 강도의 저하를 초래하기 때문이다.
또한, 중성자 흡수능을 갖는 원소이면, B 또는 B 화합물 이외에, Cd, Hf, 희토류 원소 등의 중성자 흡수 단면적이 큰 것을 이용하도록 하여도 무방하다. 예컨데 비등수형 노(BWR : Boiling Whter Reactor)의 경우에는, 주로 B 또는 B 화합물이 이용되지만, PWR의 경우에는, Ag-In-Cd 합금이 이용된다. 또, Ag-In-Cd 합금의 조성은, In을 15 중량%, Cd를 5 중량%로 하는 것이 일반적이다. 희토류 원소에는 Eu, Sm, Gd 등의 산화물을 이용할 수 있다.
제 3 입자로 이용하는 산화물로서는 Al2O3, ZrO2, SiO2, MgO, TiO2, Cr2O3를 예로 들 수 있다. 질화물로서는 예컨데 Si3N4, BN을 이용할 수 있다. 또한, 탄화물로는 예컨데 SiC, WC, Cr3C2를, 붕화물로서는 예컨데 ZrB2를 이용할 수 있다. 또, 이용되는 제 3 입자는 여기에 예시한 것에 한정되지 않고, 이외의 것도 필요에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
또한, 사용할 수 있는 Al 또는 Al 합금분말은 순알루미늄지금(JIS 1xxx계), Al-Cu계 알루미늄합금(JIS 2xxx계), Al-Mg계 알루미늄합금(JIS 5xxx계), Al-Mg-Si계 알루미늄합금(JIS 6xxx계), Al-Zn-Mg계 알루미늄합금(JIS 7xxx계), Al-Fe계 알루미늄합금(Fe 함유율이 1 내지 10 중량%) 이외에도, 예컨데 Al-Mn계 알루미늄합금(JIS 3xxx계) 등이 있고, 강도, 연성, 가공성, 내열성 등 필요로 하는 특성에 따라 선택할 수 있다.
또한, 이들의 Al 또는 Al 합금에는 균일하고 미세한 조직을 갖는 급냉 응고분을 사용한다. 이 급냉 응고분을 얻기 위한 급냉 응고법으로서는 단 롤법, 쌍 롤법, 에어 에터마이즈나 가스 에터마이즈 등의 에터마이즈법이라고 하는 주지 기술을 채용할 수 있다. 이러한 급냉 응고법에 의해서 얻어진 Al 합금분말로는 평균 입자 직경이 5 내지 150㎛인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
그 이유는 평균 입자 직경이 5㎛ 미만에서는 너무 작아서 각각의 입자가 응집을 하기 때문에 결국 큰 입자의 덩어리가 되며, 에터마이즈법에 의한 제조의 한계(미세한 분말만을 나누어야 하고, 분말 제조 양품율이 극단적으로 악화되어, 비용을 급증시킴)가 있기 때문이며, 평균 입자 직경이 150㎛을 넘으면, 급냉 응고가 되지 않는 등의 에터마이즈법에 의한 제조의 한계와, 미세한 첨가 입자의 균일 혼합이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있기 때문이다. 가장 바람직한 평균 입자 직경은 50 내지 120㎛이다. 급냉 응고의 급냉 속도는 102℃/sec 이상, 바람직하게는 103℃/sec 이상이다.
한편, 상기 Al 또는 Al 합금분말과 혼합하는 B 또는 B 화합물은 특히 고속 중성자의 흡수능이 크다고 하는 특징을 갖고 있다. 또, 본 발명에서 사용할 수 있는 바람직한 B 화합물로서는 B4C, B2O3등이 있다. 그 중에서도 B4C는 단위량당 B 함유량이 많고 소량의 첨가로 큰 중성자 흡수능을 얻을 수 있는 것 이외에, 매우 높은 경도를 갖는 등, 구조재로의 첨가 입자로서 특히 바람직하다.
또, 제 3 입자는 산화물, 질화물, 탄화물 또는 붕화물로 구성되지만, 이들 이외의 입자를 포함하는 것을 방해하지 않는다. 예컨데 고 강도성을 부여하기 위한 첨가 원소로서 Zr, Ti 등을 혼합하여 놓아도 무방하다.
계속해서, 상기 배합 비율에 의해 투입한 원료 분말을 마멸 분쇄에 의해 메카니컬 얼로잉(MA : Mechanical alloying)한다. 또, 마멸 분쇄 이외에는, 일반적인 전동 밀이나 요동 밀을 이용할 수 있다. 메카니컬 얼로잉에 의해, Al 분말 또는 Al 합금분말이 볼에 의해 눌러지고 또한 접혀져서 편평화된다. 또한, 메카니컬 얼로잉 처리에 의해, B 또는 B 화합물 및 제 3 입자가 미세 분쇄되어, Al 매트릭스중에 균일하게 문질러진다. 또한, 이들 편평한 입자는 메카니컬 얼로잉 후에 Al 또는 Al 합금 및 제 3 입자를 포함한 보통의 입자형상으로 된다.
이와 같이 제 3 입자를 첨가하고 또한 메카니컬 얼로잉 처리를 실시함으로써, 재료 강도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 구체적으로는, 보통의 혼합 장치(예컨데, 크로스 로터리 믹서나 V믹서 등)를 이용하여 혼합하여 소결 형성한 재료에 비해서, 그 강도를 3배까지 향상시킬 수 있는 것을 알았다. 또한, 높은 경도를 갖는 B 또는 B 화합물을 미세하고 또한 균일하게 매트릭스중에 분산하고, 그것에 의하여 B의 응집을 방지하도록 하기 때문에, 압출성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 압출용 다이스(dice)의 마모 저감에도 효과가 있다.
또한, 제 3 입자의 첨가에 있어서는, Al 분말 또는 Al 합금분말을 미리 산화 처리하여 그 입자의 표면에 산화피막을 형성하고, 상기 메카니컬 얼로잉 공정에 있어서, 해당 산화피막을 미세하게 분쇄하여, Al 매트릭스중에 분산시키도록 하여도 무방하다. Al 분말 또는 Al 합금분말의 산화 처리는 원료 분말을 대기중에서 가열 처리함으로써 실행한다. Al 분말 또는 Al 합금분말을 가열 용기에 넣어, 400℃ 내지 500℃에서 가열하면서 교반한다. 이것을 수 시간 실행함으로써, Al 분말 또는 Al 합금분말의 표면에 충분한 산화피막을 형성할 수 있다.
이상과 같이, 흡수 로드(11)는 Al 복합재 또는 Al 합금으로서 구성되기 때문에, 경량이고, 중성자 차폐능에 의해 핵 연료 집합체 사이의 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 동일 핵 연료 수용체 수로서 무방하면 캐스크의 경량화가 더욱 촉진된다. 또, 중성자 흡수능을 갖고 있으면, Al 복합재 또는 Al 합금에 한정되지 않고, 다른 재료를 이용하여도 무방하다. 따라서, 흡수 로드(11) 대신에, 연료봉(4) 그것을 삽입하여도 무방하다.
본 실시예 1에 의하면, 중성자 흡수능을 갖는 흡수 로드(11)를 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입하도록 하기 때문에, 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 공간을 유효하게 이용하여 중성자를 흡수할 수 있고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부로부터 중성자의 방출을 저감하도록 하여, 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 미 임계를 위한 격리 거리를 저감할 수 있다. 또한, 복수개의 흡수 로드(11)를 단부판(12)에 의해 접합한 흡수 로드체(10)를 이용함으로써, 흡수 로드(11)를 일괄해서 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입할 수 있어, 작업 효율이 향상된다.
(실시예 2)
다음에, 실시예 2에 대하여 설명한다. 본 실시예 2는 전술한 실시예 1에 의한 흡수 로드(11)가 삽입된 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하는 캐스크로서, 이 캐스크에서 바스켓의 플레이트에 형성된 냉각 유수로가 삭제된 구성으로 되어있다.
도 6은 캐스크의 직경 방향 단면도이고, 도 17에 도시된 종래의 PWR용 캐스크를 개량한 것이다. 도 17에 도시된 플레이트(817)는 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 우라늄 농축도가 높은 점 및 BWR용에 비해서 핵 연료 집합체당 우라늄 장하량도 많고, 핵 연료 집합체 단면적도 크기 때문에, 이것을 배열한 체계의 반응도가 높아지므로, 냉각시의 중성자를 감속시켜 중성자 흡수를 효율적으로 실행시키기 위해서, 중성자 감속재로서의 물을 냉각수 유로(816)내에 채우도록 하였다. 그러나, 전술한 실시예 1에서 설명한 흡수 로드(11)를 삽입한 사용 완료된 핵 연료 집합체는 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부에 중성자 흡수재를 포함하기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체 자체로부터 외부로 방출되는 중성자가 저감된다.
이 결과, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 냉각시 미 임계를 위한 격리 거리를 짧게 할 수 있어, 냉각시 냉각수 유로(816)를 형성할 필요가 없다. 그 때문에, 도 6에 도시된 PWR용 캐스크(40)의 바스켓(49)을 구성하는 플레이트(50)는 BWR용 바스켓 구조와 마찬가지로, 냉각수 유로를 형성하지 않는다.
그 결과, 도 6에 도시된 PWR용 캐스크(40)에서는, 도 17에 도시된 PWR용 캐스크(800)의 캐비티(811)와 동일 캐비티 용적임에도 불구하고, 플레이트(50)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체를 더 많이 저장할 수 있다. 예를들면, 도 17에 도시된 캐스크(800)에서는 19개의 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납할 수 있지만, 도 6에 도시된 캐스크(40)에서는, 32개의 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납할 수 있어, 본 실시예 2에 있어서의 캐스크(40)를 적용함으로써, 13개의 사용 완료된 핵 연료 집합체를 더 수납할 수 있다. 바꾸어 말하면, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 집적 밀도를 높여서 수납할 수 있다.
또한, 바스켓 형상을 도 17에 도시한 형상대로, 실시예 1을 적용한 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하면, 중성자의 방출량이 저감되기 때문에, 레진의 두께를 얇게 할 수도 있다. 이에 의해서, 동일한 수의 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하는 경우에, 캐스크 전체의 크기를 소형화하는 것도 가능하다.
또한, 전술한 실시예 2에 있어서, 플레이트(50)를 격자형상으로 조합하여, 셀(55)을 형성하는 구성으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 사각형 파이프에 의해서 셀을 구성하여도 무방하다.
본 실시예 2에 있어서, 실시예 1의 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하는 경우, 캐스크의 바스켓을 구성하는 플레이트의 두께를, 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수 로드에 의한 중성자 흡수능에 대응시켜 얇게 할 수 있어, 결과적으로 캐스크내에 수용되는 사용 완료된 핵 연료 집합체의 수를 많게 할 수 있다. 또한, PWR용 캐스크의 특징인 냉각수 유로를 플레이트 또는 사각형 파이프에 형성할 필요가 없고, BWR용 플레이트 또는 사각형 파이프와 마찬가지의 단순한 구조의 플레이트 또는 사각형 파이프를 이용할 수 있다.
(실시예 3)
다음에, 실시예 3에 대하여 설명한다. 실시예 1에서는, 복수개의 흡수 로드(11)를 갖는 흡수 로드체(10)를 이용함으로써, 복수개의 흡수 로드(11)를 일괄해서 삽입하여, 작업 효율의 향상을 도모하도록 하였지만, 본 실시예 3에서는 또한복수개의 흡수 로드(11)의 사용 완료된 핵 연료 집합체로의 삽입을 용이하고 안전 확실하게 실행하도록 한다.
도 7은 본 실시예 3이 적용되는 삽입 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7에 있어서, 이것의 삽입 장치는 흡수 로드(11)가 접합된 상부 단부판(61), 흡수 로드(11)의 안내를 실행하는 하부 단부판(62) 및 상부 단부판(61)을 이동시키는 서스펜션부(64)를 갖는다.
상부 단부판(61)은 흡수 로드체(10)에 대응하는다. 상부 단부판(61)과 하부 단부판(62)은 조구(63)에 의해 현가된다. 도 8은 하부 단부판(62)의 B-B선 단면도이고, 하부 단부판(62)은 흡수 로드(11)를 안내하는 안내 구멍(77)을 갖는다. 이 안내 구멍(77)은 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 위치에 대응하여 형성된다. 또한, 상부 단부판(61)과 하부 단부판(62)이 조구(63)에 의해 현가되는 경우, 정지시 또는 초기 상태에 있어서는, 흡수 로드(11)의 선단이 적어도 안내 구멍(77)에 삽입된 상태이어야 한다. 또한, 상부 단부판(61)과 하부 단부판(62)의 수평 방향의 폭은 상부 노즐(2)의 상부 개구부로부터 삽입될 수 있는 폭이어야 하고, 적어도 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)의 안내 구멍(77)을 형성할 수 있는 폭이어야 한다.
상부 단부판(61)의 대략 중앙부에는 서스펜션 구멍(78)이 형성되고, 서스펜션 구멍(78)의 내벽에는 후술하는 구속구(65)의 폴(69)이 걸리는 오목부(70)를 갖는다. 구속구(65)는 상부 단부판(61)에 대응하는 평판인 서스펜션 플레이트(60)에 형성된 지점(68)을 중심으로 자유롭게 회전하지만, 구속구(65)의 상부에 설치되고, 서로 구속구(65)의 상부를 끌어당기는 인장 스프링(66)에 의해서, 구속구(65)의 하부에 설치된 폴(69)을 항상 개방시키는 상태로 하고, 이에 의해서 상부 단부판(61)을 유지한다. 상부 단부판(61)의 유지를 해제하는 경우, 즉 상부 단부판(61) 및 하부 단부판(62)과, 서스펜션부(64)를 분리하는 경우에는, 구속구(65)의 상부를 서로 접속하는 에어 실린더(67)에 의해서, 구속구(65)의 상부를 인장 스프링(66)의 인장력을 극복하여 확대한다. 이에 의해서, 폴(69)은 오목부(70)로부터 분리되고, 서스펜션 구멍(78)을 거쳐서 각각 분리된다.
서스펜션 플레이트(60)와 로드 셀(81)은 로프(84)를 거쳐서 현가되고, 또한 로드 셀(81)은 현가되는 부하를 검지하면서, 로프(83)를 거쳐서 후크(82)에 매다리고, 이 후크(82)는 양중기(도시안함)에 접속된다. 도시하지 않은 양중기는 서스펜션부(64) 전체를 이동시키고, 특히 상하 이동시킴과 동시에, 구속구(65)를 거쳐서 결합되는 상부 단부판(61) 및 하부 단부판(62)을 동시에 이동시킬 수 있다.
서스펜션 플레이트(60)상에는 권취부(73)를 거쳐서 광 섬유(71)가 하부 단부판(62)의 상하 이동에 대응하여 권취된다. 광 섬유(71)는 서스펜션 플레이트(60)의 관통 구멍(76) 및 상부 단부판(61)의 관통 구멍(75)을 관통하여, 하부 단부판(62)의 촬상 구멍(94)까지 연장된다. 광 섬유(71)의 선단부에는 광 섬유(71)의 렌즈(72)를 갖고, 렌즈(72)는 촬상 구멍(94)을 거쳐서 하부로 향한다. 광 섬유(71)의 선단부에는 추(91)가 설치되어, 광 섬유(71)의 렌즈(72)를 가압하고, 화상을 안정하여 촬상할 수 있도록 한다. 광 섬유(71)의 타단부는 권취부(73)를 거쳐서 촬상부(도시안함)에 접속되고, 카메라 등에 의해서 렌즈(72) 근방의 화상이 촬상된다.
또한, 서스펜션 플레이트(60)에는 하부에 돌기를 갖는 검출기(92)를 갖는다. 또한, 이 검출기(92)에 대응하는 하부 단부판(62)상에는 검출 돌기(93)를 갖고, 이 검출 돌기(93)는 상부 단부판(61)의 관통 구멍(74)을 거쳐서 검출기(92)의 하부 돌기에 접촉될 수 있다. 이 검출 돌기(93)와 검출기(92)의 하부 돌기가 접촉되는 경우에는, 흡수 로드(11)가 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 모두 삽입된 경우이다. 이 접촉은 검출기(92)에 의해서 검출되고, 검출 결과는 검출부(도시안함)로부터 출력된다.
여기서, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 삽입 장치에 의한 흡수 로드(11)의 삽입 동작에 대하여 설명한다. 도 7에 도시된 상태는 삽입 초기 상태이고, 상부 단부판(61)이 서스펜션부(64)에 결합되어, 조구(63)가 연장된 상태이다. 이 상태에 있어서, 광 섬유(71)의 렌즈(72)를 거쳐서 하부 단부판(62)의 위치와 상부 노즐(2)의 위치의 상대적 위치 관계를 검출한다. 이 상대적 위치 관계의 검출은 화상 처리를 실행함에 의해 실행되고, 예컨데 패턴 매칭에 의해서 상대적 위치 어긋남이 소정 값 이하인지의 여부를 결정하여, 소정값 이하인 경우에는, 대략 하부 단부판(62)과 상부 노즐(2)의 위치가 일치하는, 즉 하부 단부판(62)의 안내 구멍(77)의 각각과, 상부 노즐(2)의 제어봉 안내관(5)의 각각이 일치하는 상대적 위치 관계에 있는 것을 판단한다.
구체적으로는, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 상대적 위치의 어긋남이 없는 기준 화상을 취득한다. 하부 단부판(62)이 도면의 우측 상단으로 위치가 어긋나 있는 경우에는, 도 9b에 도시하는 바와 같이 유로(21) 및 제어봉 안내관(5)이 도면에 있어서 좌측 하단에 위치하고, 상부 노즐(2)의 벽면 상단부인 노즐 하우징체(100)의 영역이 커진다. 한편, 하부 단부판(62)이 도면에 있어서 좌측 하단으로 위치가 어긋나 있는 경우에는, 도 9c에 도시하는 바와 같이 유로(21) 및 제어봉 안내관(5)이 도면의 우측 상단에 위치하여, 노즐 하우징체(100)의 영역이 작아진다. 따라서, 도 9b 및 도 9c에 도시된 화상과 도 9a에 도시된 기준 화상의 패턴 매칭을 실행함으로써, 하부 단부판(62)의 위치 어긋남, 즉 흡수 로드(11)의 위치 어긋남을 검출할 수 있다. 이 위치 어긋남의 정보는 양중기를 조작하는 조작원에게 전달되고, 조작원은 이 위치 어긋남의 정보를 바탕으로 양중기를 조작하여 위치 어긋남을 없애도록 조작한다.
이 위치 어긋남의 보정이 종료되면, 조작원은 양중기를 하강시켜, 상부 단부판(61)을 하강시킴으로써, 흡수 로드(11)를 하강시키고, 안내 구멍(77)을 거쳐서 흡수 로드(11)가 제어봉 안내관(5) 및 계측관(6)에 삽입된다. 이 경우, 하부 단부판(62)은 위치 어긋남이 없는 위치에서 상부 노즐(2)의 내부 상면에 탑재된 상태로 된다.
제어봉 안내관(5) 등에 대한 흡수 로드(11)의 삽입이 종료되면, 검출기(92)의 돌기와 검출 돌기(93)가 접촉하여, 이 검출 결과가 검출부(도시안함)에 출력된다. 이 검출 결과를 바탕으로, 조작원은 에어 실린더(67)를 가압하여 확대하는 조작을 실행하여, 폴(69)의 걸림을 없앤다. 그 후, 조작원은 양중기를 상승시켜 상부 단부판(61)과 서스펜션부(64)를 분리시킨다. 실제로 분리되었는지의 여부는 로드 셀(81)에 의해서 확인할 수 있다.
이 결과, 도 11에 도시하는 바와 같이 흡수 로드(11)는 제어봉 안내관(5) 등에 삽입되고, 흡수 로드(11)를 유지하고 있는 상부 단부판(61) 및 흡수 로드(11)를 안내하는 하부 단부판(62)은 상부 노즐(2)의 내부에 수납되어, 상부 노즐(2)의 형상을 넘지 않게 된다. 따라서, 흡수 로드(11)를 삽입하지 않은 사용 완료된 핵 연료 집합체와 동일한 형상의 사용 완료된 핵 연료 집합체가 된다.
또한, 전술한 검출기(92)와 검출 돌기(93)의 접촉은 자기적 또는 전기적 수단에 의해서 검출할 수 있다. 또한, 검출기(92)를 광 검출기로 하고, 광학적인 수단에 의해서 거리를 측정하여, 거리가 소정값 이하로 된 경우에 삽입이 완료된 것으로 판단하도록 하여도 무방하다.
또한, 전술한 상부 단부판(61)과 하부 단부판(62)을 각각 흡수 로드(11)와 마찬가지로, B-Al재 등의 중성자 흡수능을 갖는 재질에 의해서 형성함으로써, 물에 침수될 수 있었던 상태로 보존하는 습식의 캐스크의 경우에 덮개부 방향의 레진의 두께를 얇게 할 수 있다.
본 실시예 3에 의하면, 삽입 장치를 이용하여 흡수 로드와 제어봉 안내관(5) 등의 상대적 위치 어긋남을 검출하여, 대략적인 위치 보정을 실행하여 흡수 로드와 제어봉 안내관(5) 등의 상대적 위치를 일치시키며, 흡수 로드의 선단부의 테이퍼형상을 이용하여, 확실하고 또한 용이하게 흡수 로드를 제어봉 안내관(5)에 삽입할 수 있다. 또한, 삽입 완료를 검출하도록 하기 때문에, 삽입시의 안전도 확보할 수 있다.
(실시예 4)
다음에, 실시예 4에 대하여 설명한다. 실시예 2는 실시예 1에 의한 사용 완료된 핵 연료 집합체를 캐스크에 수납하는 것이었지만, 본 실시예 4에서는 저장 풀에 사용 완료된 핵 연료 집합체를 저장하는 경우의 저장 방법을 나타내고 있다.
도 12는 사용 완료된 핵 연료 집합체로서의 핵 연료 집합체(101)를 풀(102)내에 저장하는 경우의 배치를 도시하는 모식도이다. 도 12에 있어서, 실시예 1에서 도시한 흡수 로드(11)가 삽입된 핵 연료 집합체(101)는 물(103)이 채워진 풀(102)내에 배치된 랙(104)내의 랙 셀에 저장된다. 여기서, 핵 연료가 미 임계를 보증하는 격리 거리(d)분만큼 서로 격리되어 풀(103)내에 저장되지만, 각각의 핵 연료 집합체(101)에는 중성자 흡수능을 갖는 흡수 로드(11)가 삽입되기 때문에, 흡수 로드(11)를 삽입하지 않는 경우의 격리 거리(d)에 비해서 격리 거리(d)를 짧게 할 수 있다.
따라서, 본 실시예 4에 의하면, 각각의 핵 연료 집합체(101)는 고밀도로 배치할 수 있고, 저장가능한 핵 연료 집합체(101)의 갯수의 증가, 또는 풀(102)의 소형화를 촉진할 수 있다.
또한, 전술한 실시예 1 내지 4에서는, 14 ×14의 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨데 도 16에 도시한 바와 같이, 17 ×17 또는 15 ×15 등의 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에서도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 분명하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수봉(청구항 1)에 의하면, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 원주의 PWR용 제어봉의 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉을 설치하여, 이 흡수봉을 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입하도록 하기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부에서 유효하게 중성자 차폐를 실행할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 흡수봉(청구항 2)에 의하면, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉을 고정하는 고정부재를 설치하고, 이 고정부재에 의해서 복수개의 흡수봉을 일괄해서 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입할 수 있기 때문에, 복수개의 흡수봉을 용이하고 확실하게 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 흡수봉(청구항 3)에 의하면, 흡수봉을, Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로서 구성하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부의 중성자 흡수를 실행하도록 하기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부의 중성자 흡수를 유효하게 실행할 수 있음과 동시에, 흡수봉은 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부에 삽입되기 때문에, 강도상 요구되는 성능이 낮아져서, 경량화를 촉진할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 흡수봉(청구항 4)에 의하면, 사용 완료된 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관에 삽입할 수 있는 중실형 봉체 자체가 B 또는 B 화합물을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로서 구성되기 때문에, 캐스크 수송중의 낙하에 의해서도 파손되기 어렵고, 수송중에 있어서도 중성자 흡수 성능을 확실히 유지할 수 있게 된다. 이 결과, 수송중의 안전성을 매우 높게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 캐스크(청구항 5)에 의하면, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을, 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입한 사용 완료된 핵 연료 집합체를 캐스크내에 수납하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체로부터 외부로 방사되는 중성자수를 감소시켜, 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 격리 거리를 작게 할 수 있기 때문에, 외주에 중성자 차폐체를 갖고 또한 γ선의 차폐를 실행하는 몸통본체의 캐비티내에 저장할 수 있는 사용 완료된 핵 연료 집합체의 수를 증대시킬 수 있는 효과를 가지며, 또한 종래 예와 동일 수용체 수로 하여도 무방하면, 몸통본체의 캐비티형상을 작게 할 수 있고, 또는 외주의 중성자 차폐체의 두께를 작게 할 수 있으며, 결과적으로 캐스크 전체의 크기를 작게 할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 캐스크(청구항 6)에 의하면, PWR용 제어봉 자체가 회수되는 경우에, 흡수봉을 PWR용 제어봉 자체로 하고, 제어봉을 삽입한 상태의 사용완료된 핵 연료 집합체로 하기 때문에, 회수되는 제어봉의 유효 이용을 도모할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 캐스크(청구항 7)에 의하면, 상기 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 단면적의 대응분, 즉 캐스크 내부에서 상기 사용 완료된 핵 연료 집합체를 유지하는 바스켓을 구성하는 플레이트 또는 사각형 파이프의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 두께를, 상기 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 단면적분, 즉 얇게 한 바스켓형상으로 하고, 특히 우라늄 농축도가 높은 PWR의 바스켓에 형성되는 워터 존을 더 좁게 할 수 있고, 또는 워터 존을 삭제한 바스켓형상으로 할 수 있으므로, 우라늄 농축도가 높은 PWR용 바스켓형상을 단순한 BWR용 바스켓과 마찬가지의 형상으로 할 수 있어, 바스켓 생성의 효율화를 도모할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 캐스크(청구항 8)에 의하면, 흡수봉 및 바스켓을, Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부 및 주위에서 중성자 흡수를 실행하도록 하기 때문에, 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부 및 주위의 중성자 흡수를 유효하게 실행할 수 있음과 동시에, 흡수봉은 사용 완료된 핵 연료 집합체 내부에 삽입되기 때문에, 강도상 요구되는 성능이 낮아져서, 경량화를 촉진할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 삽입 장치(청구항 9)에 의하면, 위치 검출 수단의 검출 결과를 바탕으로 안내부재의 관통 구멍군과 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 그룹의 상대적 위치를 위치 정렬하여, 상기 흡수봉체를 강하시킴으로써 관통 구멍군이 안내 구멍으로서 작용하고, 길이가 긴 흡수봉 그룹을 확실히 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 안에 삽입시킬 수 있기 때문에, 제어봉 안내관 등에 흡수봉 그룹을 용이하게 삽입하거나 또는 확실하게 실행하는 수 있어 삽입 작업의 효율화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 삽입 장치(청구항 10)에 의하면, 거리 검출 수단이 서스펜션부와 고정부재의 거리가 소정 거리내로 된 것을 검출하고, 제어봉 안내관 등에 흡수봉 그룹이 확실히 삽입된 것을 검지하여, 삽입 도중의 흡수봉 그룹의 낙하를 방지하기 때문에, 삽입 작업의 효율화를 도모할 수 있음과 동시에, 일련의 삽입 작업의 종료를 확실히 검지할 수 있어, 삽입 작업을 안전하게 실시할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법(청구항 11)에 의하면, 삽입 공정에 의해서, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하고, 그 후에 반송·저장 공정에 의해서 상기 흡수봉 그룹이 삽입된 상태로 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 반송하여, 저장하도록 하고, 사용 완료된 핵 연료 집합체 사이의 격리거리를 작게 할 수 있도록 하기 때문에, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송 또는 저장시의 상기 PWR용 사용완료된 핵 연료 집합체의 밀도를 높게 할 수 있어, 효율적인 반송 또는 저장을 실행할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법(청구항 12)에 의하면, PWR용 제어봉이 회수되는 경우에, 흡수봉을 PWR용 제어봉 자체로 하고, PWR용 제어봉을 삽입한 상태의 사용 완료된 핵 연료 집합체가 되도록 하기 때문에, 회수되는 제어봉의 유효 이용을 도모할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.

Claims (12)

  1. 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 것을 특징으로 하는
    흡수봉.
  2. 제 1 항에 있어서,
    PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉을 고정하는 고정부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는
    흡수봉.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡수봉은 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는
    흡수봉.
  4. 사용 완료된 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관에 삽입할 수 있는 중실형 봉체로서, 그 자체가 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로서 구성되고, 사용 완료된 연료 집합체를 캐스크에 수용하여 수송할 때, 상기 제어봉 안내관 또는 계측관에 삽입하여 이용되는 것을 특징으로 하는
    흡수봉.
  5. PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체가 갖는 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하는 것으로, 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹과,
    상기 흡수봉 그룹이 삽입된 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 수납하는 격자형상 셀을 형성한 바스켓과,
    상기 바스켓을 내부에 수납하고, 외주에 중성자 차폐체를 갖고 그리고 γ선의 차폐를 실행하는 몸통본체와,
    상기 흡수봉 그룹이 삽입된 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 상기 격자형상 셀에 출납하기 위해서 상기 몸통본체의 개구부에 설치된 탈착 가능한 덮개부를 포함한 것을 특징으로 하는
    캐스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡수봉은 PWR용 제어봉인 것을 특징으로 하는
    캐스크.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 단면적의 대응분의, 상기 캐스크 내부에서 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 유지하는 바스켓을 구성하는 플레이트 또는 사각형 파이프의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 두께를, 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체에 삽입된 흡수봉의 중성자 흡수능 또는 중성자 감속능에 대응하는 등가 단면적분만큼 얇게 한 것을 특징으로 하는
    캐스크.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수봉은 Al 또는 Al 합금분말에 중성자 흡수 성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한 Al 복합재 또는 Al 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는
    캐스크.
  9. PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에, 노심의 반응도 제어에 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을 고정부재에 의해 고정하고, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 상부 노즐 개구부를 통과하여 상기 상부 노즐 내부에 상기 고정부재가 삽입 가능한 흡수봉체와,
    PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 상부 노즐 개구부를 통과하여 상기 상부 노즐 내부에 삽입 가능하고, 상기 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관의 단면 위치에 대응하는 위치에 상기 흡수봉 그룹을 삽입할 수 있는 관통 구멍을 갖고, 정지시에 상기 흡수봉 그룹의 선단부가 상기 관통 구멍에 삽입된 상태로 상기 고정부재에 현가되는 안내부재와,
    상기 흡수봉체의 고정부재를 탈착 가능하게 현가하고, 장착시에 상기 흡수봉체를 상하 이동시키는 서스펜션부와,
    상기 안내부재에 설치되고, 상기 안내부재에 형성된 관통 구멍군의 배치 위치와 이것에 대응하는 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 제어봉 안내관 그룹의 배치 위치와의 상대적 위치 관계를 검출하는 위치 검출 수단을 포함하되,
    상기 위치 검출 수단의 검출 결과를 바탕으로 상기 관통 구멍군과 상기 제어봉 안내관 그룹과의 상대적 위치를 위치 정렬하고, 상기 흡수봉 그룹을 강하시켜 상기 흡수봉 그룹을 상기 제어봉 안내관 또는 계측관을 포함하는 제어봉 안내관에 삽입시키는 것을 특징으로 하는
    삽입 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 서스펜션부와 상기 고정부재의 거리가 소정 거리내로 된 것을 검출하는 거리 검출 수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는
    삽입 장치.
  11. 원자로내에서 노심의 반응도를 제어하는데 이용되는 PWR용 제어봉의 칼럼 형상과 대략 동일한 형상을 갖고, 중성자 차폐능을 갖는 흡수봉 그룹을, PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체의 계측관을 포함하는 제어봉 안내관 그룹에 삽입하는 삽입 공정과,
    상기 흡수봉 그룹이 삽입된 상태로 상기 PWR용 사용 완료된 핵 연료 집합체를 반송하여 저장하는 반송·저장 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
    사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    또한, 상기 흡수봉은 PWR용 제어봉인 것을 특징으로 하는
    사용 완료된 핵 연료 집합체의 반송·저장 방법.
KR1020000063750A 1999-11-01 2000-10-28 흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵연료 집합체의 반송·저장 방법 KR20010060217A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP99-311713 1999-11-01
JP31171399A JP3297412B2 (ja) 1999-11-01 1999-11-01 中性子吸収棒、この挿入装置、キャスク、および使用済み核燃料集合体の搬送・貯蔵方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010060217A true KR20010060217A (ko) 2001-07-06

Family

ID=18020584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000063750A KR20010060217A (ko) 1999-11-01 2000-10-28 흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵연료 집합체의 반송·저장 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6891914B1 (ko)
EP (1) EP1096507B1 (ko)
JP (1) JP3297412B2 (ko)
KR (1) KR20010060217A (ko)
AT (1) ATE315270T1 (ko)
DE (1) DE60025298T2 (ko)
ES (1) ES2254099T3 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101341354B1 (ko) * 2012-04-12 2013-12-13 한양대학교 산학협력단 파이로공정내 희토류 폐기물을 이용한 사용후핵연료의 임계제어 방법
WO2017086563A1 (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 (주)이엔이티 히트파이프를 이용한 사용후 핵연료 피동 냉각시스템

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7096600B2 (en) * 2002-12-13 2006-08-29 Holtec International, Inc. Forced gas flow canister dehydration
EP1503385B1 (de) * 2003-08-01 2011-02-23 GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH Transport- und/oder Lagerbehälter
US20090220814A1 (en) * 2007-10-23 2009-09-03 Toshimasa Nishiyama Metal matrix composite material
RU2462775C1 (ru) * 2011-04-13 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Герметичный пенал хранения отработавшего ядерного топлива (варианты)
US20130044850A1 (en) * 2011-08-19 2013-02-21 Lewis A. Walton Nuclear reactor refueling methods and apparatuses
US10580540B2 (en) 2014-08-13 2020-03-03 Curtiss-Wright Flow Control Corporation Neutron absorber member configured for insertion into a control rod guide tube of a spent fuel assembly
US20160049213A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 Curtiss-Wright Flow Control Corporation Neutron Absorber Members, Insertion Apparatus, And Neutron Absorber Member Retainers
CN107533871A (zh) * 2015-04-23 2018-01-02 霍尔泰克国际公司 用于存储核燃料的反应性控制装置
JP2017049085A (ja) * 2015-09-01 2017-03-09 原子燃料工業株式会社 使用済核燃料の直接処分方法
KR101754754B1 (ko) 2016-06-21 2017-07-07 한국원자력연구원 사용후 핵연료 건식 저장 용기
CN107044895B (zh) * 2017-02-22 2023-09-08 中国水利水电科学研究院 乏燃料格架与组件地震试验时碰撞力测试方法
CN110634583B (zh) * 2019-09-25 2022-02-22 中国核动力研究设计院 单根乏燃料棒转运容器及其使用方法
EP4128283A4 (en) 2020-04-01 2024-05-01 Holtec International NUCLEAR RADIOACTIVE WASTE STORAGE SYSTEM WITH SURGE PROTECTION
CN113921156B (zh) * 2021-11-22 2023-12-12 中国原子能科学研究院 乏燃料的临界实验装置和方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5428996A (en) * 1977-08-08 1979-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Storage method of fuel assembly
JPS61111493A (ja) * 1984-11-06 1986-05-29 三菱原子力工業株式会社 燃料集合体の輸送及び貯蔵方法
US4605440A (en) * 1985-05-06 1986-08-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Boron-carbide-aluminum and boron-carbide-reactive metal cermets
JPS62162997A (ja) * 1986-01-10 1987-07-18 中国電力株式会社 放射性固体廃棄物の輸送用バスケツトへの格納方法
JPS62242725A (ja) 1986-04-14 1987-10-23 Mitsubishi Electric Corp 燃焼機の制御装置
FR2627622B1 (fr) * 1988-02-19 1992-02-07 Transnucleaire Casier de rangement d'elements combustibles nucleaires
US4917856A (en) * 1988-12-08 1990-04-17 Westinghouse Electric Corp. Self-latching reactivity-reducing device for use in on-site spent fuel assembly storage
JPH0720278A (ja) * 1991-01-08 1995-01-24 Nuclear Fuel Ind Ltd 使用済燃料集合体の貯蔵方法及び貯蔵ラック
JPH04248499A (ja) * 1991-02-04 1992-09-03 Nuclear Fuel Ind Ltd 使用済燃料貯蔵ラック用吸収体
JPH04289498A (ja) * 1991-03-18 1992-10-14 Nuclear Fuel Ind Ltd 使用済燃料集合体の貯蔵方法
US5373540A (en) * 1993-12-08 1994-12-13 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Spent nuclear fuel shipping basket
US5700962A (en) * 1996-07-01 1997-12-23 Alyn Corporation Metal matrix compositions for neutron shielding applications
DE19708899C2 (de) * 1996-07-12 1999-06-02 Gnb Gmbh Verfahren zum Transport und zur Lagerung von abgebrannten Brennelementen und Neutronenabsorbern für die Durchführung des Verfahrens
JPH11142582A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Toshiba Corp 燃料交換装置
US5965829A (en) * 1998-04-14 1999-10-12 Reynolds Metals Company Radiation absorbing refractory composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101341354B1 (ko) * 2012-04-12 2013-12-13 한양대학교 산학협력단 파이로공정내 희토류 폐기물을 이용한 사용후핵연료의 임계제어 방법
WO2017086563A1 (ko) * 2015-11-18 2017-05-26 (주)이엔이티 히트파이프를 이용한 사용후 핵연료 피동 냉각시스템

Also Published As

Publication number Publication date
DE60025298D1 (de) 2006-03-30
US6891914B1 (en) 2005-05-10
JP3297412B2 (ja) 2002-07-02
JP2001133588A (ja) 2001-05-18
ATE315270T1 (de) 2006-02-15
EP1096507B1 (en) 2006-01-04
EP1096507A1 (en) 2001-05-02
DE60025298T2 (de) 2006-09-14
ES2254099T3 (es) 2006-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010060217A (ko) 흡수봉, 흡수봉의 삽입 장치, 캐스크 및 사용 완료된 핵연료 집합체의 반송·저장 방법
JP5882212B2 (ja) 核分裂反応炉を操作する方法
Simnad Nuclear reactor materials and fuels
US11282614B2 (en) Dual-criterion fuel canister system
JP5749597B2 (ja) 高速増殖炉の炉心
JP5947733B2 (ja) 高速炉の炉心
EP0977206B1 (en) Control rod in a water-cooled nuclear reactor
US20010022827A1 (en) Nuclear reactor fuel assembly with a high burnup
Krishnan et al. Sol–gel development activities at IGCAR, Kalpakkam
TW476072B (en) An absorbing rod, an apparatus for inserting the absorbing rod, a cask, and a method of storing spent fuel assemblies
US20030198313A1 (en) Thermal shunts and method for dry storage of spent nuclear fuel
Yamashita et al. Current status of researches on the plutonium rock-like oxide fuel and its burning in light water reactors
Mishra et al. Fabrication of Nuclear Fuel Elements
US4274920A (en) Water-cooled nuclear reactor with passive emergency shutdown and core cooling capability and on-line refueling
Pillon et al. Impact of the Curium Management on the Fabrication of Ma-bearing Targets at an Industrial Scale in the Frame of a Mixed PWR and FR P&T Scenario
Ko et al. Design Features of an OASIS-32D Metal Cask for both Transport and Storage of SNF
JP2005009960A (ja) 輸送・貯蔵方法及び輸送・貯蔵容器用構造体
JPH0638116B2 (ja) ブレ−ドガイド
Marguet The Core, the Fuel and the Instrumentation
KR100740779B1 (ko) 펄스 레이즈를 이용한 사용후핵연료 폐피복관의건식제염을 통한 방사능 저감방법
Shuck et al. The Remote Fabrication of Reactor Fuels
Forsberg et al. Cermet Transport, Storage, and Disposal Packages Using Depleted Uranium Dioxide and Steel
Venkata Krishnan et al. Sol–gel development activities at IGCAR, Kalpakkam
Kumar et al. Mixed oxide fuel development for the Indian Nuclear Power Programme
Funke et al. The use of the CONSTOR {sup registered} cask concept for light water reactor fuel

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
E902 Notification of reason for refusal
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20040305

Effective date: 20060228