KR20020090158A - 원자로에서 나오는 연료를 저장하기 위한 분할 격자랙 - Google Patents

Abstract

원자로에서 나오는 연료를 저장하기 위한 분할 격자랙에서, 그 벽은 여러개의 셀 공동을 만드는 그물(mesh)을 형성하는 직교결합된 플레이트로 만들어지는데, 상기 공동은 저장된 요소의 활성부분과 일치하는 중앙부분으로 구성되는 샌드위치 모양을 형성하도록 종방향으로 결합되고, 중성자 독(neutron poison)으로부터 얻어진 재료로 만들어지는데, 선호적으로 붕소처리강으로 만들어지며, 저장된 방사능 요소의 비활성 부분과 일치하는 종단영역은 일반 스테인리스 강으로 만들어지고 용접 같은 것으로 인접한 구성요소와 서로에 대해서 결합된다.

Description

원자로에서 나오는 연료를 저장하기 위한 분할 격자랙{A SEGMENTED LATTICE RACK TO STORE FUELS COMING FROM NUCLEAR REACTORS}

본 발명은 발명의 명칭에 언급된 바와 같이 냉각 및 방사능 차폐물 역할을 하는 붕소처리된 물 혹은 용수탱크에 가득한 물에 깨끗하게 연료를 저장하기 위해 핵발전소에서 사용될 수 있는 분할 격자랙의 구조에 관련된다. 랙은 위험을 방지하기 위해 중성자독(neutral poison)을 포함한다. 연료구성요소는 다른 치수보다 큰 높이를 갖는 분광요소이다.

건설중인 핵발전소와 원자력 개발중인 나라에서, 방사선 연료 영역에는 저장탱크에 있는 랙의 밀도를 높일 필요가 있는데, 핵발전소는 과거에 사용했던 것과 동일하지만 연료가 함께 차단되도록 스테인리스 스틸을 사용하여 저장용량을 증가시키는 목적을 갖는다. 70년대 말 80년대 초에, 붕소로 처리되건 그렇지 않건 간에 셀 사이에 존재하는 물이 수용할 말한 수준에서 위험성을 유지하도록 하기에 셀 사이의 경로 혹은 거리가 충분했기 때문에 중성자독 역할을 하는 추가적인 재료없이 랙은 스테인리스 스틸 채널을 포함했다. 연료의 구성요소를 지지하기 위한 낮은 그물을 가졌었고 지진이 발생했을 때에서 효과적으로 수행하도록 하나로 맞물린 조립체를 형성하기 위해 저장탱크의 측면과 하단에 연결된다.

탱크의 용량을 증가시키고 저장된 연료의 구성요소에 대한 접근 결과, 위험을 방지하기 위해 추가적인 재료 사용의 필요성에 있었다. 중성자독으로써 좀더 자주 사용된 재료는 붕소로 처리되건 그렇지 않건, 강철과 보럴(Boralⓒ)로 처리되건 그렇지 않건 물 자체와는 거리가 있다.

현재, 두 개의 형식의 랙구조가 존재한다. 하나는 랙을 형성하기 위해 채널을 결합하고 파이프를 형성하는 용접된 파이프와 플레이트에서부터 연료 구성요소의 전체 높이까지로 된 수직채널로 구성되며, 다른 하나는 필요한 높이를 얻을 때까지 얽혀진 혹은 얽히지 않은 격자의 서로 다른 높이로 랙을 형성하는 구조로 되어 있다.

이러한 형식의 랙은 몇 개의 쌓아올려진 격자로 그 높이(종방향)에 대해서 형성된다. 독일 특허 2930237은 이러한 특징으로 된 장치를 공지하는데, 각각의 격자는 복합구조를 형성하는 몇 개의 인벨로핑 강철밴드(enveloping steel band)로 전체가 쌓여지고 겹쳐지며 교차되는 플레이트 스트립으로 구성된다. 각각의 사이에 격자를 형성하는 서로 다른 플레이트를 결합하는 것은 종래의 열장이음(dovetail)으로 이러한 영역을 통해 교차적으로 결합되는 양 표면에 있는 요홈에 대해서 수행된다.

유럽특허 EP-0759623, EP-0769785는 핵연료 저장을 위한 조립체와 상기 연료에 대한 저장랙에 관련되는데, 한 방향에 있는 플레이트가 다른 것들에 수직인 것과 동일한 수준에 있는 몇 개의 격자유닛이 있지만, 그 상단 및 하단 부분은 어떠한 방향으로도 측면으로 미끄러지지 못하게 쌓아올려져 결합된 몇가지 들어오고 나가는 형상(하나는 나머지 부분에 대해서 대향한)을 한다.

미국 특허 5,032,348은 본 발명의 용수탱크가 아닌 건조 저장 및 건조연료 이송에 대해 설계되었는데, 기본적으로 내부 골격을 갖는 구조적 강철 실린더의 샌드위치 형상을 제거한다. 이러한 구조적 기은 골격이 아니라 외부 강철 실린더로 수행된다.

프랑스 특허 FR 2,433,226은 이중벽으로 맞물린 매트릭스(double wall interlocked matrix)을 형성하는 핵연료를 저장하도록 설계된 골격에 관련된다.

현재까지 존재하는 이러한 모든 형식과 같은 본 발명에서 제안된 랙은 여러 가지 병 홀더 형식의 수직공동이 형성되고 핵발전소로부터 나오는 각각의 방사능 구성요소가 저장되는 샌드위치 형성을 형성하도록 쌓아올려지는 격자제조에 대한 개념을 공유한다. 초기에 언급된 특허와 비슷하게 이러한 격자들은 양 측면의 홈에 있는 플레이트의 선으로 형성되는데, 서로 다른 높이에서 앞의 것에 대해서 수직한 플레이트의 또 다른 선에 결합되며, 이 모든 것은 대향한 요홈에 교차하여 서로에 대해서 열장이음된다.

전술된 특허와는 달리 본 발명을 따르는 랙에 있어서, 플레이트는 격자구조를 형성하며, 방사능 구성요소의 활성 부분과 일치하고, 중성자독 재료로 구성되는데, 선호적으로 붕소처리된 강철이며, 용수탱크로부터 붕소처리되던지 그렇지 않던지 물이 통과하도록 하는 중간틈을 갖는 두 개의 붕소처리 강철 플레이트로 구성되는 샌드위치 형상 혹은 하나의 플레이트로 구성된다. 또한 보럴(Boralⓒ)로 분리되는 두 개의 스테인리스 강철 플레이트로 형성되는 샌드위치 모양이 사용될 수 있다. 저장된 방사능 구성요소의 비활성 부분과 일치하는 종단영역을 형성하는 플레이트는 일반 스테인리스 강이다. 이러한 플레이트는 서로에 대해서 단단히 용접된다. 재료의 높이차로 인해, 필요한 영역에서 매우 비싼 특별한 재료만이 사용되기 때문에 재료가 절약되어야 한다. 또한, 제조시 용접되지 않거나 거의 용접이 없으므로 조립체 검사 및 제조 비용이 현격히 절감된다.

이러한 방식으로 구성된 랙에 대하여, 또 다른 비슷한 특성이 결합될 수 있는데, 두 개의 높이에 연료 구성요소를 축적하기 위해 동일하거나 낮은 높이를 갖는다.

어떠한 방향으로든 측면으로 움직이지 않도록 하며 동일한 상단 및 하단 평면에 위치하고 서로에 대해서 꼭 맞도록 90°회전하여 위치한 각각의 중간 격자로 구성된 플레이트는 만약 기계적인 설계조건에서 요구된다면 강성 조립체를 형성하기 위해 모퉁이 혹은 "T"용접으로 결합된다. 그러나 대부분의 경우에서, 기계적 설계 조건을 이러한 것을 요구하지 않거나, 이러한 영역에서 용접이 법으로 금지된 나라에서나 이러한 플레이트를 통합하는 재료가 용접이 불가능할 경우, 서로 다른 격자를 수직으로 연결시키는 것은 일단 구조체가 조립되면 중간에 용접이 되지 않도록 서로 둘러쌓여진 상단 및 하단 스테인리스 강철 격자에 용접된 얇은 스트립으로 수행된다.

본 발명의 이러한 모든 특징은 선호되는 실시예를 기초로 하기 설명을 따라 쉽게 이해될 것이다. 이러한 설명은 첨부된 도면을 참고로 명백해질 것이다.

도 1은 핵발전소에서 방금 나온 방사능 연료 구성요소에 대한 랙으로 구성된 것을 도시하는 일반적으로 사시도;

도 2는 각각의 격자를 형성하는 플레이트(15) 사이에서 각각 다른 높이에서 서로 얽혀서 결합된 것을 도시하는 계략도;

도 3은 보럴(Boralⓒ)의 내부 코어를 갖는 두 개의 강철 플레이트(18-19)로 구성된 플레이트를 도시하는 사시도;

도 4는 붕소처리된 스테인리스 스틸(22)과 스테인리스 스틸(21)로 된 두 개의 플레이트로 형성된 플레이트를 도시하는 사시도;

* 부호 설명 *

3-9 : 중간 격자1-2,10-11 : 조립체

12 : 기저부13 :지지 레그

18-19 : 일반강21 : 스테인리스 강

22 : 붕소처리강

도 1에 도시된 바와 같이, 분할 랙은 저장된 방사능 구성요소의 활성부분과 동시에 작용하는 몇 개의 중간 격자(3에서 9)와 상기 저장된 요소의 비활성 부분과 동시에 작용하는 두 개의 또 다른 조립체(1-2,10-11)를 통합하는데, 이 모든 것은 조절 가능한 지지레그(13)로 구비된 기저부(12)로 지지된다.

본 발명을 따라서, 저장된 방사능 요소의 활성 부분과 동시에 작용하는 중간 요소(3-9)는 중성자 독(neutron poison)으로 형성된 재료로 만들어진 플레이트로 구성되는데, 가장 공통적으로

a) 도 2에 도시된 바와 같이 붕소처리강(boron treated steel)으로 만들어진 단일 플레이트.

b) 이중벽을 형성하는 일반강(18-19)으로 된 두 개의 인접한 플레이트에서, 안쪽은 붕소처리수 혹은 보럴박판(Boral laminate)(20)이 있다. 보럴은 알루미늄 매트릭스(aluminium matrix)의 탄화붕소(boron carbide)이다. 도 3 참조.

c) 일반 스테인리스 강(21)과 도 4에 도시된 바와 같이 붕소처리강(22)으로 된 두 개의 인접한 플레이트.

그러나 조립체(1-2,10-22)는 붕소나 낮은 탄소 함유량으로 처리되지 않고 일반 스테인리스강 플레이트로 처리되는데, 중앙부 격자를 통합하는 재료보다 더 두껍다.

(3)바로 위래 그리고 (5) 바로 아래에 위치한 중간 격자(4)중 하나 사이를 결합하는 것은 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 그물(mesh)을 통합하는 플레이트(15)의 양 측면에 있는 요홈(16)을 열장이음(dovetail)하여 수행된다. 만약 설계조건에 필요하다면 결합부는 최종적으로 매우 안정적이고 단단한 조립체를 형성하는 모퉁이 용접(17)으로 수행되는데, 실제 이용에서 기계적인 설계 조건으로 인해 용접을 할 필요가 없거나 각각 격자로 구성된 내부 재료는 용접되지 않았거나 용접이 불가능하며, 용접이 허용되지 않은 나라에서는, 각각 다른 그물을 수직으로연결하는 것은 상단 및 하단 스테인리스 스틸 그물에 용접된 얇은 스트립(14)으로 수행된다.

모든 중간 구성요소(4-9)는 양 측면에 홈이 파인 플레이트(15)로 형성되며, 한방향에서 적어도 하나의 라인을 형성하며 서로 다른 높이에서 수직으로 되는데, 연장되고 평행한 도관이 격자를 연속적으로 쌓아올려서 형성되는 구물모양의 체적을 형성하기 위해 상기 요홈(16)을 가로질러 결합된다.

도면에서 (3),(9)로 표시된 것처럼 랙의 종단유닛은 중앙 유닛을 따르는 두 개의 플레이트 사이의 높이 차와 동일한 폭을 갖는 평행한 플레이트로 형성되는데, 적합한 평면에 배열되고, 매우 평평한 격자유닛을 형성하기 위해 이전 것의 돌출부에 겹쳐지거나, 다시말해 이전의 구조가 가장 돌출된 플레이트에 대해서 끌어당겨진 상응하는 부분에서 종단된다.

구성요소의 재료, 형상 및 배열은 하기 첨부된 청구항의 중요한 특징이 변하는데 관련되지 않는다면 바뀔 수 있다.

Claims (5)

1. 핵발전소에서 나오는 연료를 저장하기 위한 분할 격자랙에서, 벽은 플레이트로 만들어지는데 여러개의 셀공동을 형성하는 격자를 만들도록 직각으로 결합되며, 샌드위치 모양을 형성하도록 종방향으로 결합되는 격자랙은 하기 a),b) 두 부분으로 구성되는데, a) 몇 개의 중간 유닛(4-8)으로 통합되고 저장된 구성요소의 활성부분과 일치하는 중앙부분은 한 방향으로는 양 측면의 홈에 있는 연속적으로 평행한 플레이트를 갖으며, 다른 홈이 파인 직교 플레이트는 직각으로 설치되고 양 방향에서 위아래로 돌출되며 이전것의 중심부와 일치하며, 상기 그물격자는 90°로 상대적인 변위에서 결합되는데, 평면 위에서 한 방향 혹은 다른 한 방향의 높이가 불연속이지만 적층되었을 때 서로에 대해서 회전되도록 하며, 도관을 결합시키는데, 상기 도관은 평면에 배열된 중앙 유닛의 두 개의 플레이트 사이의 차이와 동일한 폭을 갖는 평행한 플레이트로 형성되며 두 개의 종단 유닛(3,9)으로 차단되는데, 동일한 평면 위에 있는 조립체를 완성하기 위해 이전 것의 돌출된 표면을 중복시키는데 있어서, 저장된 방사능 구성요소의 활성영역과 일치하는 부분에서 셀 구조를 일체화시키는 플레이트는 중성자 독, 선호적으로 붕소처리된 강철로 형성된 재료로 만들어지며 b) 두 개의 종단 영역은 저장된 방사능 구성요소의 비활성요소와 일치하며, 두 쌍의 격자(1-2,10-11)로 형성되는데, 격자(10-11)는 커버 혹은 종단 플레이트에 용접되고, 탱크의 하박에 지지요소를 고정시키기 위한 지지수단처럼 작용하는 하단 부분에 놓일 경우 지지부에 강성을 제공하는데 있어서, 이러한 영역에서 구성요소 플레이트는 일반 스테인리스 강이며, 서로에 대해서 결합되고 용접으로 인접한 구성요소에 결합되는 것을 특징으로 하는 랙.
2. 상기 청구항에 있어서, 동일한 상단 및 하단 평면에 위치한 것 사이에 삽입된 플레이트 중 하나로 구성된 플레이트는 강성 조립체를 형성하는 모퉁이 용접(17)으로 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 랙.
3. 제 1 항에 있어서, 실제 응용시 샌드위치 형식의 내부재료는 용접될 수 없거나 용접용이 아니며, 각각 다른 격자를 수직으로 결합되는 것은 상단 및 하단 스테인리스 스틸 격자에 용접되는 얇은 스트립(14)으로 수행되는 것을 특징으로 하는 랙.
4. 상기항에 있어서, 저장된 방사능 요소의 활성영역과 일치하는 부분에서 셀구조를 통합하는 플레이트는 스테인리스 스틸로 만들어지고, 틈이 붕소처리수 혹은 보럴(20)로 채워지는 이중벽(18-19)을 형성하기에 적합한 것을 특징으로 하는 랙.
5. 제 1,2,3,4 항에 있어서, 방사능 요소의 활성영역과 일치하는 부분에서 셀구조를 통합하는 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트(21) 및 붕소처리 플레이트(22)로 형성되는 조립체로 구성되는 것을 특징으로 하는 랙.