KR20010067168A

KR20010067168A - 캐스크, 캐스크의 제조 방법 및 매몰형

Info

Publication number: KR20010067168A
Application number: KR1020000053435A
Authority: KR
Inventors: 오소노가츠나리; 나지마겐지; 오사키마사루; 오카메신지
Original assignee: 마스다 노부유키; 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2001-07-12
Also published as: DE60009818D1; JP3150670B1; TW459247B; DE60009818T2; US6625247B1; ATE264537T1; ES2219241T3; DE60009818T4; EP1083577B1; KR100430942B1; EP1083577A1; JP2001083281A

Abstract

캐스크를 경량 또한 조밀화 하는 것.

감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체(101)의 외주에는 중성자의 차폐를 실행하는 레진(resin : 수지)(106)이 마련되어 있다. 바스켓(130)은 중성자 흡수 능력을 갖는 복수의 각 파이프(square pipes)(132)로 구성되어 있다. 몸통 본체(101)의 캐비티(102) 내에는 바스켓(130)의 외형에 맞춘 형상으로 가공되어, 내면에 접하도록 상기 각 파이프(132)가 삽입되어 있다. 또한, 몸통 본체(101)의 외측면에는 90°마다 모떼기부(1)가 마련되어 있고, 레진(106)과 외통(105) 사이에는 공간 부분(2)이 형성되어 있다.

Description

캐스크, 캐스크의 제조 방법 및 매몰형{CASK AND PRODUCTION METHOD OF CASK, AND EMBEDDED FORM}

본 발명은 연소를 끝낸 사용 완료 연료 집합체를 수용, 저장하는 것으로, 조밀화 또는 경량화가 가능한 캐스크 및 캐스크의 제조 방법과 매몰형에 관한 것이다.

핵연료 사이클의 종기(終期)에 연소를 끝내 사용할 수 없게 된 핵연료 집합체를 사용 완료 핵연료라고 한다. 사용 완료 핵연료는 FP 등 고방사능 물질을 포함하므로 열적으로 냉각해야 하기 때문에, 원자력 발전소의 냉각 피트에서 소정 기간(3 내지 6개월 간) 냉각된다. 그 후, 차폐 용기인 캐스크에 수납되어, 트럭 등으로 재처리 시설에 반송, 저장된다. 사용 완료 핵연료 집합체를 캐스크 안에 수용할 때에는 바스켓이라고 부르는 격자 형상 단면을 갖는 유지요소를 이용한다. 상기 사용 완료 핵연료 집합체는 상기 바스켓에 형성한 복수의 수납공간인 셀에 1체씩 삽입되고, 이에 따라 수송중의 진동 등에 대한 적절한 유지력을 확보하고 있다. 이하에 본 발명의 개발에 있어서, 그 전제가 된 캐스크에 대하여 설명한다. 또한, 상기 캐스크는 설명의 편의를 위해 도시한 것으로, 소위 공지, 공용에 해당할만한 것은 아니다.

도 17은 캐스크의 일례를 도시한 사시도이다. 도 18은 도 17에 도시한 캐스크의 직경 방향 단면도이다. 캐스크(500)는 통형상의 몸통 본체(501)와, 몸통 본체(501)의 외주에 마련한 중성자 차폐체인 레진(resin)(502)과, 그 외통(503), 바닥부(504) 및 뚜껑부(505)로 구성되어 있다. 몸통 본체(501) 및 바닥부(504)는 감마선 차폐체인 탄소강제의 단조품(鍛造品)이다. 또한, 뚜껑부(505)는 스테인리스강제 등의 1차 뚜껑(506) 및 2차 뚜껑(507)으로 이루어진다. 몸통 본체(501)와 바닥부(504)는 맞댄 용접(butt welding)에 의해 결합하고 있다. 1차 뚜껑(506) 및 2차 뚜껑(507)은 몸통 본체(501)에 대하여 스테인레스제 등의 볼트에 의해 고정되어 있다. 뚜껑부(505)와 몸통 본체(101) 사이에는 금속제의 O-링이 개재하여, 내부의 기밀을 유지하고 있다.

몸통 본체(501)와 외통(503) 사이에는 열전도를 실행하는 복수의 내부 핀(508)이 설치되어 있다. 내부 핀(508)은 열전도 효율을 높이기 위해서 그 재료로 동을 이용한다. 레진(502)은 이 내부 핀(508)에 의해 형성되는 공간에 유동 상태로 주입되고, 열경화 반응 등으로 고화(固化) 형성된다. 바스켓(509)은 69개의 각 파이프(510)를 도 17과 같은 다발형상으로 집합시킨 구조이며, 몸통 본체(501)의 캐비티(511) 내에 삽입되어 있다.

참조 부호(515)는 사용 완료 핵연료 집합체를 수용하는 셀이다. 상기 각 파이프(510)는 삽입한 사용 완료 핵연료 집합체가 임계에 도달하지 않도록 중성자 흡수재(붕소: B)를 혼합한 알루미늄 합금으로 이루어진다. 또한, 캐스크 본체(512)의 양측에는 캐스크(500)를 매달기 위한 트러니언(trunnions)(513)이 설치되어 있다(한쪽은 생략). 또한, 캐스크 본체(512)의 양단부에는 내부에 완충재로서 목재 등을 끼워 넣은 완충체(514)가 장착되어 있다(한쪽은 생략).

그런데, 상기와 같은 캐스크(500)는 수송할 때의 취급 용이화나 저장할 때의 공간 절약화의 관점에서, 조밀하고 또한 경량인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 캐스크(500)의 구성에 의하면, 캐비티(511) 내면에 대하여 가장 외주의 각파이프(510)에서 선접촉하는 것이 되므로, 바스켓(509)과 캐비티(511) 사이에 공간 영역(S)이 발생하여 몸통 본체(501)의 직경이 커지고, 캐스크(500)가 무거워 진다.

이에 대하여, 캐스크 외부로 새는 방사선량은 중성자 및 감마선의 총량으로 규제되고 있으므로, 캐스크(500)의 경량화를 도모하기 위해서는 몸통 본체(501)의 두께를 작게 하면 된다. 그러나, 감마선 차폐체이기도 하므로, 몸통 본체(501)측에 감마선 차폐 성능을 확보할 만큼의 두께가 요구되지만, 이 경우에도 감마선을 차폐하는데 필요충분한 범위 이내로 해야한다. 이는 여분의 두께가 캐스크의 경량화를 방해하기 때문이다.

그래서, 본 발명은 상기에 비추어 이루어진 것으로, 소형화 또는 경량화가 가능한 캐스크 및 캐스크의 제조 방법과 매몰형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 관한 캐스크는 감마선의 차폐를 실행하는 단조 일체 구조의 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각(角) 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 일부 또는 전부의 외형을 상기 각(角) 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상으로 맞추어, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것이다.

다음으로, 청구항 2에 관한 캐스크는 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의각 파이프에 의해 평면과 계단 형상 부분을 갖는 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체 외형의 상기 계단 형상 부분에 대응하는 부분을 상기 계단 형상의 정상점을 잇는 직선과 평행하게 하여, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것이다.

다음에, 청구항 3에 관한 캐스크는 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 각 단면 형상의 외형에 맞춤과 동시에 상기 몸통 본체의 외형을 8각형 또는 12각형으로 하고, 그 일부 또는 전부의 변이 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 직선과 평행이 되도록 하여, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 한 캐스크.

이 캐스크에서는 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞추고 있기 때문에, 감마선 차폐능력에 여유가 있는 부분이 제거되고, 몸통 본체의 경량화를 도모할 수 있게 된다. 또한, 몸통 본체의 외주에 마련한 중성자 차폐체를 몸통 본체의 외형에 맞춘 형상으로 하면, 캐스크의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞춘다는 것은 상기 몸통 본체 외형을 바스켓 외측면의 큰 평면 부분에만 맞춘 형상으로 하는 것, 바스켓을 구성하는 각 파이프의 정상점을 잇는 형상의 상사형상으로 하는 것, 바스켓의 외형에 대한 충실한 상사형상으로 하는 것 등의 당업자가 미루어 알 수 있는 범위에서 적절히 형성하는 것을 의미한다.

다음에, 청구항 4에 관한 캐스크는 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프를 캐비티 내에 삽입한 상태로 상기 각 파이프에 의해 구성되는 각 단면 형상의 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 일부 또는 전부의 외형을 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞춤과 동시에, 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 외형에 맞추고, 상기 캐비티 내에 바스켓을 삽입하여, 그 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것이다.

이 캐스크에서는 캐비티 내형을 바스켓의 외형에 맞춤으로써, 공간 영역이 채워지고 몸통 본체의 외경이 작아지지만, 그것만으로는 두께가 불균일하게 되어 버리기 때문에, 몸통 본체의 캐비티내 뿐만 아니라 그 외형에 대해서도 바스켓의 외형에 맞추도록 하고 있다. 이 때문에, 감마선 차폐능력에 여유가 있는 부분이 제거되고, 몸통 본체의 경량화를 도모할 수 있게 된다. 또한, 몸통 본체가 작아지는 만큼, 중성자 차폐체의 외경을 작게 억제할 수 있으므로, 캐스크의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞추는 것의 의미는 상기와 같고, 몸통 본체의 캐비티 내형에 대해서도, 바스켓의 외형과 일치한 형상 외에, 상식적인 범위에서 그 일부가 바스켓 외형과 일치하지 않는 경우를 포함하는 것으로 한다. 또한, 몸통 본체를 상기 형상으로 함으로써 외측의 각 파이프가 캐비티 내면에 면접촉하게 되므로, 상기 셀 내의 사용 완료 연료 집합체로부터 발생한 붕괴열은 캐스크로부터 몸통 본체로 효율적으로 전도하게 된다. 또한, 상기 각 파이프는 중성자 흡수기능을 가지므로, 사용 완료 연료 집합체를 수납한 경우라도 임계에 도달하는 일은 없다.

다음에, 청구항 5에 관한 캐스크는 상기 캐스크에 있어서, 또한, 상기 중성자 차폐체의 형태를 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞춘 것이다.

즉, 중성자 차폐체의 형태를 바스켓의 외형에 맞춤으로써, 몸통 본체의 형상과의 상승 효과로, 더욱 캐스크를 조밀하게 할 수 있다. 또한, 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞춤으로써 중성자 차폐체의 두께에 여유가 있는 부분이 발생하지만, 중성자 차폐체 자체를 바스켓의 외형에 맞춤으로써 중성자 차폐체의 사용량을 적절하게 삭감할 수 있다.

또한, 중성자 차폐체의 형태를 바스켓의 외형에 맞춘다는 것은 상기와 마찬가지로, 상기 중성자 차폐체의 형태를 바스켓 외측면의 큰 평면 부분에만 맞춘 형상으로 하는 것, 바스켓을 구성하는 각 파이프의 정상점을 잇는 형상의 상사형상으로 하는 것, 바스켓의 외형에 대한 충실한 상사형상으로 하는 것 등의 당업자가 미루어 알 수 있는 범위에서 적절하게 형성하는 것을 의미한다.

다음에, 청구항 6에 관한 캐스크는 상기 캐스크에 있어서, 또한, 몸통 본체중 감마선의 차폐 두께에 여유가 있는 부분에 가공면을 설치함으로써, 몸통 본체의 외형을 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞추도록 한 것이다.

감마선 차폐 두께에 여유가 있으면 그만큼 캐스크가 무거워 지므로, 감마선 차폐능력을 최소한 확보할 수 있는 범위에서 몸통 본체에 가공면을 마련하도록 했다. 이와 같이 하면, 캐스크를 경량화할 수 있음과 동시에 소형화할 수 있다.

다음에, 청구항 7에 관한 캐스크는 상기 캐스크에 있어서, 또한, 몸통 본체중 감마선의 차폐 두께가 부족한 부분에 보조 차폐체를 설치함으로써 몸통 본체의 외형을 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞추도록 한 것이다.

또한, 몸통 본체의 감마선 차폐 능력에 여유를 갖도록 하여 해당 부분을 삭제하는 방법에 대하여, 감마선 차폐능력이 있는 부분에서 부족한 듯한 두께의 몸통 본체를 준비하고, 이 부족 부분에 보조 차폐체를 마련하도록 해도 무방하다. 이렇게 해도, 몸통 본체 전체에 필요한 감마선 차폐능력을 확보하고, 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.

다음에, 청구항 8에 관한 캐스크는 감마선의 차폐를 실행하는 단조 일체 구조의 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 각 단면 형상의 외형에 맞춤과 동시에, 셀 내에 수용한 사용 완료 연료 집합체로부터 발생하는 감마선을 차폐하는 데 필요충분한 두께를 가진 형상으로 상기 몸통 본체의 외측에 가공을실시하여, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것이다.

몸통 본체의 캐비티 내 직경을 바스켓의 외형에 맞춤으로써 몸통 본체의 두께에 불균일이 생긴다. 이 때문에, 몸통 본체에 감마선 차폐에 여유가 있는 부분이 발생하게 되지만, 경량화의 관점에서 바람직한 것은 아니다. 그래서, 여유가 있는 부분에 가공을 실시하여 감마선의 차폐에 필요한 두께를 최소한 확보하도록 했다. 이것에 의해, 몸통 본체를 경량화할 수 있음과 동시에 소형화할 수 있다.

다음에, 청구항 9에 관한 캐스크는 상기 캐스크에 있어서, 또한, 상기 중성자 차폐체를 상기 몸통 본체의 외측에 대략 균일한 두께로 형성한 것이다. 몸통 본체를 가공하여 그 외형을 변형하면, 그대로 중성자 차폐체를 마련한 것으로는 상기 중성자 차폐체에도 중성자 차폐에 여유가 있는 부분이 발생해 버린다. 그래서, 중성자 차폐체를 몸통 본체의 외측에 대략 균일한 두께로 형성함으로써, 중성자 차폐능력이 전체적으로 균일하게 되도록 했다. 이러한 구성에 의하면, 중성자 차폐체를 삭감할 수 있음과 동시에 캐스크의 외경을 작게 할 수 있다.

다음에, 청구항 10에 관한 캐스크의 제조 방법은 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 그 외측에 마련한 외통을 구비하고, 상기 몸통 본체 및 외통 사이에 중성자를 차폐하는 중성자 차폐체를 충전함에 있어서, 미리 상기 외통의 내면에 매몰형을 배치해 두고, 중성자 차폐체의 충전 후에 상기 매몰형을 가열 제거함으로써 외통과의 사이에 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분을 형성하는 것이다.

이 제조 방법은 구체적으로는 중성자 차폐체를 상기 청구항 3 및 청구항 5에 기재한 것과 같은 형상으로 성형함에 있어서 이용하는 것이며, 또한 중성자 차폐체와 외통 사이에는 팽창 영역이 마련되지만, 이 팽창 영역 형성에도 사용 가능한 것이다. 매몰형에는, 예를 들면 초산비닐을 주성분으로 한 핫 멜트 접착제를 이용한다. 가열 형태는 캐스크 전체를 가열해도 무방하고, 매몰형만을 선택적으로 가열하도록 해도 무방하다. 이렇게 하여 중성자 차폐체를 형성하도록 하면, 캐스크의 제조가 용이하게 된다.

다음에, 청구항 11에 관한 매몰형은 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체의 외측에 마련한 외통의 내측에 배치하고, 상기 외통과 충전하는 중성자 차폐체 사이에 형성하는 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분의 형(型)이며, 이 형을 열가소성 재료에 의해 성형함과 동시에 상기 형에 히터를 매설한 것이다.

외통의 내측에 매몰형을 배치해 두고, 이 상태로 몸통 본체와 외통 사이에 중성자 차폐체를 충전한다. 그리고, 매몰형에 마련한 히터에 통전함으로써 주위의 열가소성 재료를 녹여, 외통 내에서 제거한다. 이에 따라, 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분을 형성할 수 있다. 이 매몰형을 이용하면, 중성자 차폐체의 성형이 간단히 되기 때문에, 캐스크의 제조를 용이하게 실행할 수 있다.

다음에, 청구항 12에 관한 매몰형은 감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체의 외측에 마련한 외통의 내측에 배치하고, 상기 외통과 충전하는 중성자 차폐체 사이에 형성하는 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분의 형이며, 이 형을 금속 코어의 주위에 열가소성 재료를 마련하여 성형함과 동시에 상기 금속 코어에 히터를 매설한 것이다.

금속 코어의 주위에 열가소성 재료를 마련하고, 히터 가열로 상기 금속 코어를 가열하여 주위의 열가소성 재료만을 녹이도록 했기 때문에, 형의 사용이 용이하게 된다. 이 때문에, 캐스크의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 캐스크의 구성을 도시한 사시도,

도 2는 도 1에 도시한 캐스크의 직경 방향 단면도,

도 3은 도 1에 도시한 캐스크의 축 방향 단면도,

도 4는 공간 부분의 형성에 이용하는 매몰형을 도시한 사시도,

도 5는 팽창 영역의 형성에 이용하는 매몰형을 도시한 사시도,

도 6은 각 파이프(square pipe)의 제조 방법을 도시한 플로차트,

도 7은 각 파이프의 단면 형상을 도시한 설명도,

도 8은 상기 각 파이프의 삽입 방법을 도시한 사시도,

도 9는 캐비티의 가공 장치를 도시한 개략 사시도,

도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 캐비티의 가공 방법을 도시한 개략 설명도,

도 11은 몸통 본체의 모떼기부의 가공 방법을 도시한 설명도,

도 12a 및 도 12b는 캐스크의 변형예를 도시한 직경 방향 단면도,

도 13은 캐스크의 다른 변형예를 도시한 직경 방향 단면도,

도 14는 캐스크의 다른 변형예를 도시한 직경 방향 단면도,

도 15는 본 발명의 실시예 2에 관한 캐스크를 도시한 직경 방향 단면도,

도 16은 본 발명의 실시예 3에 관한 캐스크를 도시한 직경 방향 단면도,

도 17은 캐스크의 일례를 도시한 사시도,

도 18은 도 17에 도시한 캐스크의 축 방향 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 모떼기부 2 : 공간 부분

3 : 매몰형 4 : 히터

5 : SUS 판 6 : 핫 멜트 접착제

100 : 캐스크 101 : 몸통 본체

102 : 캐비티 104 : 바닥판

105 : 외통 106 : 레진

109 : 뚜껑부 110 : 1차 뚜껑

111 ： 2차 뚜껑 115 ： 보조 차폐체

116 ： 캐스크 본체 117 ： 트러니언(trunnion)

118 ： 완충체 130 ： 바스켓

131 ： 셀 132 ： 각 파이프

이하, 본 발명에 관한 캐스크 및 캐스크의 제조 방법과 매몰형의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 캐스크를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시한 캐스크의 직경 방향 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 캐스크의 축 방향 단면도이다. 이 실시예 1에 관한 캐스크(100)는 몸통 본체(101)의 캐비티(102) 내면을 바스켓(130)의 외주형상에 맞추어 기계 가공한 것이다. 캐비티(102) 내면의 기계 가공은 후술하는 전용 가공 장치에 의해서 가공된다. 몸통 본체(101) 및 바닥판(104)은 감마선 차폐기능을 갖는 탄소강제의 단조품이다. 또한, 탄소강 대신에 스테인리스강을 이용할 수도 있다. 상기 몸통 본체(101)와 바닥판(104)은 용접에 의해 결합한다. 또한, 내압 용기로서의 밀폐 성능을 확보하기 위해서, 1차 뚜껑(110)과 몸통 본체(101) 사이에는 금속 개스킷(gasket)을 마련해 놓는다.

몸통 본체(101)와 외통(105) 사이에는 수소를 다량 함유하는 고분자 재료로 중성자 차폐기능을 갖는 레진(106)이 충전되어 있다. 또한, 몸통 본체(101)와 외통(105) 사이에는 열전도를 실행하는 복수의 동제 내부 핀(107)이 용접되어 있고, 상기 레진(106)은 이 내부 핀(107)에 의해서 형성되는 공간에 유동 상태로 주입되어, 열경화반응 등으로 고화된다. 또한, 내부 핀(107)은 방열을 균일하게 실행하기 위해서, 열량이 많은 부분에 높은 밀도로 마련하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 레진(106)과 외통(105) 사이에는 수 ㎜의 열팽창 영역(108)이 마련된다.

뚜껑부(109)는 1차 뚜껑(110)과 2차 뚜껑(111)에 의해 구성된다. 이 1차 뚜껑(110)은 감마선을 차폐하는 스테인리스강, 또는 탄소강으로 이루어지는 원반형상이다. 또한, 2차 뚜껑(111)도 스테인리스강제 또는 탄소강제의 원반형상이지만, 그 상면에는 중성자 차폐체로서 레진(112)이 봉입되어 있다. 1차 뚜껑(110) 및 2차 뚜껑(111)은 스테인레스제 또는 탄소강의 볼트(113)에 의해서 몸통 본체(101)에 장착되어 있다. 또한, 1차 뚜껑(110) 및 2차 뚜껑(111)과 몸통 본체(101) 사이에는 각각 금속 개스킷이 마련되어, 내부의 밀봉성을 유지하고 있다. 또한, 뚜껑부(109)의 주위에는 레진(114)을 봉입한 보조 차폐체(115)가 설치되어 있다.

캐스크 본체(116)의 양측에는 캐스크(100)를 매달기 위한 트러니언(117)이 설치되어 있다. 또한, 도 1에서는 보조 차폐체(115)를 마련한 것을 도시했지만, 캐스크(100)의 반송시에는 보조 차폐재(115)를 분리하여 완충체(118)를 장착한다(도 2참조). 완충체(118)는 스테인리스강재에 의해 작성한 외통(120) 내에 목재 등의 완충재(119)를 넣은 구조이다. 바스켓(130)은 사용 완료 연료 집합체를 수용하는 셀(131)을 구성하는 69개의 각 파이프(132)로 이루어진다. 각 파이프(132)에는 Al 또는 Al 합금 분말에 중성자 흡수성능을 갖는 B 또는 B 화합물의 분말을 첨가한알루미늄 복합재 또는 알루미늄 합금을 이용한다. 또한, 중성자 흡수재로는 붕소 외에 카드뮴을 이용할 수 있다.

또한, 몸통 본체(101)의 외측면에는, 90°간격으로 4개의 모떼기부(1)가 설치되어 있다. 각 모떼기부(1)는 바스켓(130) 외측의 면 일부분(130a)에 대향하여 설치되어 있다. 이 모떼기부(1)는 후술하는 전용 가공 장치에 의해 기계 가공한다. 가공 전에는 상기 부분이 쓸데없이 두껍게 되어 있고, 감마선의 차폐성능에 여유가 있었지만, 이 모떼기 가공을 실시함으로써, 몸통 본체(101)의 두께가 대략 균일하게 됨과 동시에 몸통 본체(101)의 중량을 가볍게 할 수 있다. 또한, 감마선차폐성능은 필요충분한 범위로 확보된다.

상기 레진(106)은 이 몸통 본체(101)의 외측에 밀착 상태로 충전되어 있지만, 상기 모떼기부(1)에 대응하는 위치로서 외통(105)과 레진(106)과의 사이에 공간 부분(2)을 형성하고 있다. 몸통 본체(101)에 모떼기부(1)를 설치함으로써, 해당 부분의 레진(106)이 쓸데없이 두껍게 되어 버리기 때문이다. 이 공간 부분(2)을 마련함으로써, 레진(106)의 두께를 균일하게 해서 중성자 차폐성능을 평균화함과 동시에 레진(106)의 사용량을 삭감할 수 있다.

다음에, 상기 열팽창 영역(108)과, 공간 부분(2)의 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 공간 부분(2)의 형성에 이용하는 매몰형을 도시한 사시도이다. 이 매몰형(3)에는 두 가지가 있는데, 그 하나는 히터(4)를 SUS 판(5)에 끼워서 그 주위에 열가소성 재료인 핫 멜트 접착제(6)(제트 멜트 EC-3762LM : 스미토모 3M사에서 제작)를 마련한 매몰형(3a)이며, 또 하나는 히터(4) 그 자체를 핫 멜트접착제(6)안에 매몰시킨 매몰형(3b)이다. 상기 핫 멜트 접착제(6)는 주성분이 초산비닐로 이루어져 120℃에서의 점도가 4000cps 이다.

매몰형(3)의 형상은 배치 예정의 공간 부분(2)에 근거하여 정해진다. 여기에서, 상기 공간 부분(2)중에는 레진(106)을 충전하지 않지만, 열전도를 실행하기 위해서 내부 핀(107)이 관통하고 있다. 이 때문에, 매몰형(3)의 형상도 이 내부 핀(107) 및 외통(105)에 의해서 규제되게 된다. 구체적으로는 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 하나의 공간 부분(2)에 대하여 금속 코어[SUS 판(5)]를 갖는 매몰형(3a)을 두개 준비하고, 금속 코어(5)를 갖지 않는 매몰형(3b)을 하나 준비한다. 또한, 큰공간을 확보하는 경우에는 금속 코어(5)를 갖는 매몰형(3a)을 사용하고, 작은 공간을 확보하는 경우에는 금속 코어(5)를 갖지 않는 매몰형(3b)을 이용한다. 매몰형(3a)은 금속 코어(5)를 갖기 위해서 핫 멜트 접착제(6)의 사용량이 적어도 되고, 사용하기 좋다고 하는 이점을 갖는다.

도 5는 열팽창 영역의 형성에 이용하는 매몰형을 도시한 사시도이다. 이 매몰형(3c)은 핫 멜트 접착제(6)를 시트형상으로 형성하고, 그 내부에 히터(4)를 매설한 구성이다. 이 매몰형(3c)은 내부 핀(107)과 내부 핀(107) 사이에 외통(105)의 내면에 전착(展着) 배치된다.

상기 공간 부분(2)의 매몰형(3a, 3b) 및 열팽창 영역의 매몰형(3c)을 세트한 후에 몸통 본체(101), 외통(105) 및 내부 핀(107)에 의해 구성되는 공간(T)에 유동 상태의 레진(106)을 순차적으로 충전하여, 해당 매몰형(3)을 매몰시킨다. 계속해서, 레진(106)이 고화하면, 히터(4)에 통전하여 온도를 140℃까지 상승시킨다. 이에 의해 핫 멜트 접착제(6)가 용융하여 캐스크 본체(116)의 하부에서 유출한다. 또한, 레진 성형시에는 캐스크 본체(116)에 바닥판(104)은 장착하지 않는다. 이러한 공정에 의해, 레진(106)과 외통(105) 사이에 공간 부분(2) 및 열팽창 영역(108)을 형성할 수 있다.

또한, 핫 멜트 접착제(6)를 용융 제거해도 잔류분이 남는 경우에, 열풍을 대면서 흡인하는 장치를 이용하여 마무리를 하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열가소성 재료에는 핫 멜트 접착제(6) 외에, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 메타크릴 수지, 나일론 등 열가소성 재료로서 공지의 것을 적절히 사용할 수 있다.

도 6은 상기 각 파이프의 제조 방법을 도시한 플로차트이다. 우선, 분무(atomize)법 등의 급냉 응고법에 의해 Al 또는 Al 합금 분말을 제작함과 동시에(단계 S401), B 또는 B 화합물의 분말을 준비하고(단계 S402), 이들 양 입자를 크로스 로터리 믹서 등에 의해서 10 내지 15분간 혼합한다(단계 S403).

상기 Al 또는 Al 합금에는 순알루미늄지금(pure aluminum base metal), Al-Cu계 알루미늄 합금, Al-Mg계 알루미늄 합금, Al-Mg-Si계 알루미늄 합금, Al-Zn-Mg계 알루미늄 합금, Al-Fe계 알루미늄 합금 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 B 또는 B 화합물로는, B₄C, B₂O₃등을 이용할 수 있다. 여기서, 알루미늄에 대한 붕소의 첨가량은 1.5중량% 이상, 7중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 1.5중량% 이하에서는 충분한 중성자 흡수 능력을 얻을 수 없고, 7중량%보다 많아지면 잡아당기기에대한 늘어남이 저하하기 때문이다.

다음에, 혼합분말을 고무 케이스 내에 봉입하고, CIP(Cold Isostatic Press)에 의해 상온에서 전 방향으로부터 균일하게 고압을 걸어, 분말 성형을 실행한다(단계 S404). CIP의 성형 조건은 성형 압력을 200MPa로 하고, 성형품의 지름이 600㎜, 길이가 1500㎜가 되도록 한다. CIP에 의해서 전 방향에서 균일하게 압력을 가함으로써, 성형 밀도의 격차가 적은 고밀도의 성형품을 얻을 수 있다.

계속해서, 상기 분말 성형품을 통에 진공 봉입하고, 300℃까지 승온한다(단계 S405). 이 탈 가스공정으로 통 내의 가스 성분 및 수분을 제거한다. 다음의 공정에서는 진공 탈 가스한 성형품을 HIP(Hot Isostatic Press)에 의해 재성형한다(단계 S406). HIP의 성형 조건은 온도 400℃ 내지 450℃, 시간 30sec, 압력 6000t으로 하고, 성형품의 지름이 400㎜가 되도록 한다. 계속해서, 통을 제거하기 위해서 외측 절삭, 단면 절삭을 실시하며(단계 S407), 포트 홀 압출기(port hole extruder)를 이용하여 해당 빌릿(billet)을 열간 압출한다(단계 S408). 이 경우의 압출 조건으로서, 가열온도를 500℃ 내지 520℃, 압출 속도를 5m/min으로 한다. 또한, 압출 조건은 B의 함유량에 의해 달라진다.

다음에, 압출 성형 후, 인장하여 교정을 실시함과 동시에(단계 S409), 비정상부 및 평가부를 절단하고, 제품으로 한다(단계 S410). 완성한 각 파이프는 도 7에 도시하는 바와 같이 단면의 한 변이 162㎜, 내측이 151㎜의 사각 형상이 된다. 치수공차는 요구되는 규격의 관계에서 마이너스 공차를 0으로 잡는다. 또한, 내측각의 R이 5㎜인 데 대하여, 외측각의 R을 0.5㎜의 샤프 에지로 성형한다.

에지 부분의 R이 큰 경우, 바스켓(130)에 응력이 가해지면, 각 파이프(132)의 특정 부위(에지 근방)에 응력 집중이 일어나 파손의 원인이 될 수 있다. 이 때문에, 각 파이프(132)를 샤프 에지로 함으로써, 인접하는 각 파이프(132)에 대하여 하중이 직접적으로 전해지므로, 각 파이프(132)의 특정 부위에 대한 응력 집중을 피할 수 있다.

도 8은 상기 각 파이프의 삽입 방법을 도시한 사시도이다. 상기 공정에 의해 제조한 각 파이프(132)는 캐비티(102) 내의 가공형상에 따라 순차적으로 삽입된다. 여기서, 각 파이프(132)에 구부러짐과 비틀어짐이 발생하고 있고, 치수의 마이너스 공차가 0이기 때문에, 각 파이프(132)를 적당히 삽입하고자 하면, 공차의 누적이나 구부러짐의 영향을 받아 삽입하기 어렵게 되고, 무리하게 삽입하면 각 파이프(132)에 과중한 하중이 가해지게 된다. 그래서, 제조한 전부 또는 일부 각 파이프(132)의 구부러짐 및 비틀어짐을 레이저 측정기 등에 의해 미리 측정하고, 컴퓨터를 이용함으로써 해당 측정 데이터에 근거하여 최적의 삽입위치를 산출하도록 한다. 이와 같이하면, 캐비티(102) 내에 각 파이프(132)를 용이하게 삽입할 수 있고, 각각의 각 파이프(132)에 걸리는 응력을 균일하게 할 수 있다.

또한, 도 8 및 도 3에 도시하는 바와 같이 캐비티(102)중 셀 수가 5개 또는 7개가 되는 각 파이프열의 양측에는 각각 더미 파이프(133)가 삽입되어 있다. 이 더미 파이프(133)는 몸통 본체(101)의 중량을 경감함과 동시에 몸통 본체(101)의 두께를 균일화하는 것, 각 파이프(132)를 확실하게 고정하는 것을 목적으로 한다. 이 더미 파이프(133)에도 붕소 함입 알루미늄 합금을 이용하여, 상기와 마찬가지의공정에 의해 제작한다. 또한, 이 더미 파이프(133)는 생략할 수도 있다.

다음에, 몸통 본체(101)의 캐비티(102)의 가공에 대하여 설명한다. 도 9는 캐비티(102)의 가공 장치를 도시한 개략 사시도이다. 이 가공 장치(140)는 몸통 본체(101) 내를 관통함과 동시에 캐비티(102) 내에 탑재 고정되는 고정테이블(141)과, 고정테이블(141) 상을 축 방향으로 미끄럼 운동하는 가동테이블(142)과, 가동테이블(142) 상에서 위치 결정 고정되어 있는 새들(143)과, 새들(143) 상에 마련되고 스핀들(144) 및 구동모터(145)로 이루어지는 스핀들 유닛(146)과, 스핀들 축에 마련한 정면 밀링 커터(face mill)(147)로 구성되어 있다. 또한, 스핀들 유닛(146) 상에는 캐비티(102) 내형을 따라서 접촉부를 성형한 반력 받이(reaction force receiver)(148)가 설치되어 잇다. 이 반력 받이(148)는 착탈 가능하고 더브테일 홈(dovetail groove)(도시생략)을 따라 도면 중 화살표 방향으로 슬라이드한다. 또한, 반력 받이(148)는 스핀들 유닛(146)에 대한 클램프 장치(149)를 갖고 있고, 소정 위치에 고정할 수 있다.

또한, 고정테이블(141)의 하부 홈 내에는 복수의 클램프 장치(150)가 장착되어 있다. 이 클램프 장치(150)는 유압실린더(151)와, 유압실린더(151)의 축에 마련한 쐐기 형상의 이동 블럭(152)과, 상기 이동 블럭(152)과 경사면에서 접촉하는 고정 블록(153)으로 구성되어 있고, 도면 중 사선부측을 고정테이블(141)의 홈 내면에 장착하도록 한다. 유압실린더(151)의 축을 구동하면, 이동 블럭(152)이 고정 블럭(153)에 접촉하고, 쐐기의 효과에 의해 이동 블럭(152)이 다소 아래쪽으로 이동한다(도면 중 점선으로 도시함). 이에 따라, 이동 블럭(152)의 하면이캐비티(102) 내면에 끼워지므로, 고정테이블(141)을 캐비티(102) 내에서 고정할 수 있다.

또한, 몸통 본체(101)는 롤러로 이루어지는 회전 지지대(154) 상에 실려 있고, 직경 방향으로 회전 가능해 진다. 또한, 스핀들 유닛(146)과 새들(143) 사이에 스페이서(155)를 물림으로써, 고정테이블(141) 상의 정면 밀링 커터(147)의 높이를 조정할 수 있다. 스페이서(155)의 두께는 상기 각 파이프(132)의 한 변의 치수와 동일하다. 새들(143)은 이동테이블(142)에 마련한 핸들(156)을 회전시킴으로써 몸통 본체(101)의 직경 방향으로 이동한다. 이동테이블(142)은 고정테이블(141)의 단부에 마련한 서보(servo) 모터(157)와 볼 나사(158)에 의해 이동 제어된다. 또한, 가공이 진행됨에 따라서 캐비티(102) 내의 형상이 변하므로, 반력 받이(148)나 클램프 기구(150)의 이동 블럭(152)을 적당한 형상으로 변경한다.

도 10은 캐비티의 가공 방법을 도시한 개략 설명도이다. 우선, 클램프 장치(150) 및 반력 받이(148)에 의해 고정테이블(141)을 캐비티(102) 내의 소정 위치에 고정한다. 다음에, 도 10a에 도시하는 바와 같이 고정테이블(141)을 따라서 스핀들 유닛(146)을 소정의 절삭속도로 이동시켜, 정면 밀링 커터(147)에 의한 캐비티(102) 내의 절삭을 실행한다. 해당 위치에서의 절삭이 완료하면, 클램프 장치(150)를 빼고 고정테이블(141)을 석방한다. 다음에 도 10b에 도시하는 바와 같이 회전 지지대(154) 상에서 몸통 본체(101)를 90°회전시켜, 클램프 장치(150)로 고정테이블(141)을 고정시킨다. 그리고 상기와 마찬가지로 정면 밀링커터(147)로 절삭을 실행한다. 이후, 상기와 마찬가지의 공정을 2번 더 반복한다.

다음에, 스핀들 유닛(144)을 180도 회전시켜, 도 10c에 도시하는 바와 같이 순차적으로 캐비티(102) 내의 절삭을 실행한다. 이 경우에도, 상기와 마찬가지로 몸통 본체(101)를 90°회전시키면서 가공을 반복한다. 다음에, 도 10d에 도시하는 바와 같이 스핀들 유닛(144)에 스페이서(155)를 물림으로써 상기 스핀들 유닛의 위치를 높게 한다. 그리고, 해당 위치에서 정면 밀링 커터(147)를 축 방향으로 보내, 캐비티(102) 내의 절삭을 실행한다. 이것을 90°회전시키면서 반복함으로써, 각 파이프(132)를 삽입하는 데 필요한 형상이 거의 완성된다. 또한, 더미 파이프(133)를 삽입하는 부분의 절삭도, 도 10d에 도시하는 바와 같이 실행하면 좋다. 단지, 스핀들 유닛(144)의 높이를 조정하는 스페이서 두께는 더미 파이프(133)의 한 변과 같게 한다.

또한, 몸통 본체(101)의 모떼기부(1)를 밀링하는 경우에는 도 11에 도시하는 바와 같이 몸통 본체(101)를 전용 클램프 장치(10)에 의해서 회전 지지대(154) 상에서 고정하고, 스핀들 유닛(146)을 고정테이블(141)마다 몸통 본체(101)의 측 방향으로 배치한다. 이 상태로 정면 밀링 커터(147)를 축 방향으로 보내고, 몸통 본체(101)의 모떼기부(1)의 절삭가공을 실행한다. 모떼기부(1)의 하나가 가공이 끝나면, 상기와 마찬가지로 클램프 장치(10)를 빼고, 몸통 본체(101)를 90°회전시켜, 절삭을 속행한다. 이 공정을 2번 더 반복함으로써 몸통 본체(101)의 모떼기부(1)의 가공이 종료된다.

캐스크(100)에 수용하는 사용 완료 연료 집합체는 핵분열성 물질 및 핵분열생성물 등을 포함하고, 방사선을 발생함과 동시에 붕괴열을 동반하기 때문에, 캐스크(100)의 제열(除熱)기능, 차폐기능 및 임계방지기능을 저장 기간 동안, 확실하게 유지해야 한다. 이 실시예 1에 관한 캐스크(100)에서는 몸통 본체(101)의 캐비티(102) 내를 기계 가공하여 각 파이프(132)로 구성한 바스켓(130)의 외측을 밀착 상태(공간 영역 없음)로 삽입하도록 하고 있고, 또한 몸통 본체(101)와 외통(105) 사이에 내부 핀(107)을 마련하고 있다. 이 때문에, 연료봉으로부터의 열은 각 파이프(132) 또는 충전한 헬륨 가스를 통하여 몸통 본체(101)로 양호하게 전도되고, 주로 내부 핀(107)을 통하여 외통(105)으로부터 방출되게 된다. 이상으로부터, 붕괴열의 제열을 효율적으로 실행할 수 있으므로, 붕괴 열량이 동일하면 캐비티(102) 내의 온도를 종래 예보다도 낮게 유지할 수 있다.

또한, 사용 완료 연료 집합체로부터 발생하는 감마선은 탄소강, 또는 스테인리스강으로 이루어지는 몸통 본체(101), 외통(105), 뚜껑부(109) 등에서 차폐된다. 또한, 중성자는 레진(106)에 의해서 차폐되고, 방사선 업무종사자에 대한 피폭 상의 영향을 없애도록 하고 있다. 구체적으로는 표면선당량율(surface dose equivalent rate)이 2mSv/h 이하, 표면에서 1m 떨어진 위치의 선량당량율(dose equivalent rate)이 100μSv/h 이하로 되는 차폐기능을 얻을 수 있도록 설계한다. 또한, 셀(131)을 구성하는 각 파이프(132)에는 붕소 함입의 알루미늄 합금을 이용하고 있으므로, 중성자를 흡수하여 사용 완료 연료 집합체가 임계에 달하는 것을 방지할 수 있다.

이상, 이 실시예 1에 관한 캐스크(100)에 의하면, 몸통 본체(101)의캐비티(102) 내를 기계 가공하여 바스켓(103)의 외주를 구성하는 각 파이프(132)를 밀착 상태로 삽입하도록 했기 때문에, 각 파이프(132)로부터의 열전도율을 향상시킬 수 있다. 또한, 캐비티(102) 내의 공간 영역을 없앨 수 있으므로, 몸통 본체(101)를 조밀하고 또한 경량으로 할 수 있다. 또한, 이 경우에서도, 각 파이프(132)의 수용수가 감소하는 일은 없다. 반대로, 몸통 본체(101)의 외경을 도 17에 도시한 캐스크와 동일하게 하면, 그만큼 셀 수를 확보할 수 있으므로, 사용 완료 연료 집합체의 수납 수를 증가시킬 수 있다.

또한, 몸통 본체(101)에 모떼기부(1)를 마련함과 동시에 공간 부분(2)을 마련하고 레진(106)을 이 몸통 본체(101)의 외형에 맞춰 성형했기 때문에, 방사선 차폐에 필요충분한 두께를 확보하면서, 캐스크(100)의 중량을 더욱 경감시킬 수 있다. 구체적으로 상기 캐스크(100)에서는 캐스크 본체(116)의 외경을 예컨대 2560㎜, 중량을 120ton으로 억제하여 요구되는 설계 조건(캐스크 본체의, 외경이 2764㎜ 이하, 중량 125ton 이하)을 만족시키고, 또한 사용 완료 연료 집합체의 수용 수를 69체로 하는 것을 가능하게 하고 있다.

다음에, 상기 실시예 1에 관한 캐스크의 변형예에 대하여 설명한다. 도 12는 캐스크의 변형예를 도시한 직경 방향 단면도이다. 상기 캐스크(100)에서는 몸통 본체(101)의 모떼기부(1)를 90°마다 4개소 마련했지만, 도 12a에 도시하는 바와 같이 45°마다 모떼기부(1, 1a)를 마련하고 몸통 본체(101)를 8각형으로 해도 무방하다. 또한, 레진(106)의 두께가 증가하게 되지만, 상기 레진(106)에 각 모떼기부(1)에 대응하는 공간 부분을 마련하도록 해도 무방하다(도시생략). 또한, 도12b에 도시하는 바와 같이 상기 몸통 본체(101)의 곡면 부분을 두개의 모떼기부(1b)로 가공하도록 해도 무방하다. 어느 경우에도, 몸통 본체(101)의 외형을 바스켓(130)의 외형에 맞추는 것이 가능하고, 캐스크(100)를 더욱 경량으로, 또한 조밀하게 할 수 있다.

도 13은 캐스크의 다른 변형예를 도시한 직경 방향 단면도이다. 이 캐스크(200)와 같이, 외통(201)의 형상을 변경하여 상기 공간 부분(2)을 생략하도록 해도 무방하다. 실제의 제조 공정에서는 레진(106)을 충전하기 전에 몸통 본체(101)와 외통(201)을 내부 핀(107)으로 결합시켜 놓기 때문에, 그대로 레진(106)을 충전할 수 있다. 이 때문에, 상기 한 바와 같은 공간 부분(2)을 형성하는 매몰형(3)이 불필요하게 된다. 단지, 레진(106)의 열팽창을 흡수하는 열팽창 영역(108)을 형성하기 때문에, 시트형상 매몰형(3c)은 필요하다. 이러한 구성에 의하면, 또한 캐스크(200)를 더욱 조밀하게 할 수 있다.

또한, 상기 공간 부분(2)의 형성을 생략하도록 해도 무방하다. 도 14에 그와 같은 캐스크(250)의 직경 방향 단면도를 나타낸다. 상기 캐스크(100)에 있어서, 그 몸통 본체(101)가 탄소강 또는 스테인리스강제 이며 레진(106)이 고분자 재료제이므로, 중량저감의 관점에서 중요한 것은 몸통 본체(101)의 형상이다. 그래서, 레진(106)의 공간 부분(2)의 형성을 생략하여 제조 공정을 간략화 하도록 했다. 이러한 구성의 캐스크(250)에 의하면, 제조 공정을 간략화할 수 있음과 동시에 캐스크(250)의 경량화를 도모할 수 있다.

(실시예 2)

도 15는 본 발명의 실시예 2에 관한 캐스크를 도시한 직경 방향 단면도이다. 이 캐스크(300)는 몸통 본체(101)의 감마선 차폐성능이 모자라는 부분(101a)에 보조 차폐체(301)를 마련하여 소정 두께를 확보하도록 한 점에 특징이 있다. 즉, 이 보조 차폐체(301)를 마련하지 않은 부분(101b)이 상기 실시예 1의 캐스크(100)에 있어서의 모떼기부(1)에 실질적으로 상당한다. 보조 차폐체(301)는 몸통 본체(101)와 같은 탄소강 또는 스테인리스강으로서, 주조, 단조 또는 기계 가공에 의해 제조한다. 이밖의 구성은 상기 실시예 1의 캐스크(100)와 마찬가지이므로 설명을 생략하고, 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙인다. 이 캐스크(300)에 의하면, 상기와 마찬가지로, 캐스크(300)를 조밀하고 또한 경량으로 할 수 있다.

(실시예 3)

도 16은 본 발명의 실시예 3에 관한 캐스크를 도시한 직경 방향 단면도이다. 이 캐스크(400)는 상기 도 17 및 도 18에 도시한 캐스크(500)의 몸통 본체(501)의 외측면에, 90°간격으로 4개의 모떼기부(401)를 마련한 것이다. 상기와 마찬가지로, 각 모떼기부(401)는 바스켓(509) 외측의 면 일부분(509a)에 대향하여 설치되어 있다. 이 모떼기부(401)는 상기 한 전용 가공 장치에 의해 기계 가공한다.

또한, 레진(502)은 이 몸통 본체(501)의 외측에 밀착 상태로 충전되어 있지만, 상기 모떼기부(401)에 대응하는 위치로서, 외통(503)과 레진(502) 사이에 공간 부분(402)을 형성하고 있다. 몸통 본체(501)에 모떼기부(401)를 설치함으로써, 해당 부분의 레진(502)이 쓸데없이 두껍게 되어 버리기 때문이다. 이 공간부분(402)을 마련함으로써, 레진(502)의 사용량을 삭감할 수 있다. 또한, 이밖의 구성요소에 대해서는 상기 캐스크(500)와 동일하므로 그 설명을 생략한다. 이러한 구성에서도, 캐스크(400)를 경량 또한 조밀하게 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 1 내지 청구항 3)는 몸통 본체의 외형을 상기 바스켓의 외형에 맞추었기 때문에, 캐스크를 경량화할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 4)에 의하면, 몸통 본체의 외형 및 캐비티 내형을 상기 바스켓의 외형에 맞추었기 때문에, 캐스크를 경량 또한 조밀하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 5)에서는 중성자 차폐체의 형태를 상기 바스켓의 외형에 맞추었기 때문에, 캐스크를 조밀하게 할 수 있어, 중성자 차폐체의 사용량을 삭감할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 6)는 몸통 본체 중, 감마선의 차폐 두께에 여유가 있는 부분에 가공면을 설치함으로써 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞추도록 했기 때문에, 캐스크를 경량 또한 조밀하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 7)는 몸통 본체 중, 감마선의 차폐 두께가 부족한 부분에 보조 차폐체를 설치함으로써 몸통 본체의 외형을 바스켓의 외형에 맞추도록 했기 때문에, 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 8)는 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기바스켓의 외형에 맞춤과 동시에, 셀 내에 수용한 사용 완료 연료 집합체로부터 발생하는 감마선을 차폐하는 데 필요한 두께를 얻을 수 있도록 상기 몸통 본체의 외측에 가공을 실시했기 때문에, 캐스크를 경량 또한 조밀하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크(청구항 9)는 상기 중성자 차폐체를 상기 몸통 본체의 외측에 대략 균일한 두께로 형성했기 때문에, 여분인 중성자 차폐체를 삭감하여 캐스크를 조밀하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 캐스크의 제조 방법(청구항 10)은 미리, 상기 외통의 내면에 매몰형을 배치해 두고, 중성자 차폐체의 충전 후에 상기 매몰형을 가열 제거함으로써 외통과의 사이에 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분을 형성하도록 했다. 이 때문에, 캐스크의 제조가 용이하게 된다.

또한, 본 발명에 관한 매몰형(청구항 11)은 외통과 충전하는 중성자 차폐체 사이에 형성하는 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분의 형이며, 이 형을 열가소성의 재료에 의해 성형함과 동시에 상기 형에 히터를 매설하여, 히터를 가열함으로써 형을 용융 제거하도록 했으므로, 캐스크의 제조를 용이하게 실행할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 매몰형(청구항 12)은 금속 코어의 주위에 열가소성 재료를 마련하여 성형함과 동시에 상기 금속 코어에 히터를 매설했기 때문에, 형의 사용이 용이하게 되어 캐스크의 제조 효율이 향상된다.

Claims

감마선의 차폐를 실행하는 단조 일체 구조의 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 일부 또는 전부의 외형을 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞추고, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 평면과 계단 형상 부분을 갖는 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체 외형의 상기 계단 형상 부분에 대응하는 부분을 상기 계단 형상의 정상점을 잇는 직선과 평행하게 하고, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 각 단면 형상의 외형에 맞춤과 동시에 상기 몸통 본체의 외형을 8각형 또는 12각형으로 하고, 그 일부 또는 전부의 변이 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 직선과 평행이 되도록 하여, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프를 캐비티 내에 삽입한 상태로 상기 각 파이프에 의해 구성되는 각 단면 형상의 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 일부 또는 전부의 외형을 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞춤과 동시에, 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 외형에 맞추어, 상기 캐비티내에 바스켓을 삽입하고, 그 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중성자 차폐체의 형태를 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상에 맞춘 것을 특징으로 하는

캐스크.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

몸통 본체 중, 감마선의 차폐 두께에 여유가 있는 부분에 가공면을 설치함으로써, 몸통 본체의 외형을 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상으로 맞추도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

몸통 본체 중, 감마선의 차폐 두께가 부족한 부분에 보조 차폐체를 설치함으로써 몸통 본체의 외형을 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓의 상기 각 단면의 정상점을 이어 형성되는 형상으로 맞추도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
감마선의 차폐를 실행하는 단조 일체 구조의 몸통 본체와, 몸통 본체의 외측에 마련한 중성자 차폐체와, 중성자 흡수능력을 갖는 복수의 각 파이프에 의해 각 단면 형상의 격자 형상 셀을 구성하는 바스켓을 구비하고, 상기 몸통 본체의 캐비티 내형을 상기 바스켓의 각 단면 형상의 외형에 맞춤과 동시에, 셀 내에 수용한 사용 완료 연료 집합체로부터 발생하는 감마선을 차폐하는 데 필요충분한 두께를 가진 형상으로 상기 몸통 본체의 외측에 가공을 실시하고, 셀 내에 사용 완료 연료 집합체를 수용하여 저장하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크.
제 8 항에 있어서,

상기 중성자 차폐체를 상기 몸통 본체의 외측에 대략 균일한 두께로 형성한 것을 특징으로 하는

캐스크.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체와, 그 외측에 마련한 외통을 구비하고, 상기 몸통 본체 및 외통 사이에 중성자를 차폐하는 중성자 차폐체를 충전함에 있어서, 미리 상기 외통의 내면에 매몰형을 배치해 두고, 중성자 차폐체의 충전 후에상기 매몰형을 가열 제거함으로써 외통과의 사이에 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는

캐스크의 제조 방법.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체의 외측에 마련한 외통의 내측에 배치하고, 상기 외통과 충전하는 중성자 차폐체 사이에 형성하는 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분의 형이며, 이 형을 열가소성 재료에 의해 성형함과 동시에 상기 형에 히터를 매설한 것을 특징으로 하는

매몰형.
감마선의 차폐를 실행하는 몸통 본체의 외측에 마련한 외통의 내측에 배치하고, 상기 외통과 충전하는 중성자 차폐체 사이에 형성하는 팽창 영역 또는 그 밖의 공간 부분의 형이며, 이 형을 금속 코어의 주위에 열가소성 재료를 마련하여 성형함과 동시에 상기 금속 코어에 히터를 매설한 것을 특징으로 하는

매몰형.