KR20090052086A - 심지층 처분을 위한 사용후핵연료의 취급장치 및 이를포함하는 포장공정 시스템 - Google Patents

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Abstract

사용후핵연료를 심지층에 처분하기 위하여 처분장 지상시설의 핫셀 내에서 사용후핵연료를 수송용기로부터 처분용기로 안정적이면서 신속하게 이송할 수 있는 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템이 개시된다. 본 발명의 핫셀 내 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템은 안내 경로를 형성하는 레일과, 레일 상을 이동하며 처분용기의 핫셀 접합을 위한 핫셀 바닥의 핫셀 플러그를 개폐하는 핫셀 플러그 개폐 유닛, 처분용기의 뚜껑을 개폐하고 처분용기 내에 불활성 가스를 공급하는 처분용기 뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급 유닛, 레일 상을 이동하며 사용후핵연료의 취급시 낙하되는 오염 부스러기로부터 처분용기 오염을 방지하기 위한 오염방지 유닛 및 수송용기로부터 처분용기로 사용후핵연료를 이송하는 이송유닛을 포함하여 구성된다. 따라서, 핫셀 내에서 수송용기에 저장된 사용후핵연료를 처분용기로 이송하는 작업을 안정적이면서 신속하게 수행할 수 있고, 구조가 보강되어 외부 충격으로부터 사용후핵연료를 안전하게 보호 및 저장할 수 있다.
사용후핵연료, 심지층 처분, 수송용기, 처분용기, 취급시스템, 포장공정

Description

심지층 처분을 위한 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템{SPENT FUEL HANDLING DEVICES AND ENCAPSULATION PROCESS SYSTEM HAVING THE SAME FOR THE GEOLOGIC DISPOSAL}
본 발명은 사용후핵연료 심지층 처분장 지상시설의 핫셀에서 사용후핵연료를 처분용기에 포장하기 위한 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 현재 운영 중인 포장공정 시스템은 없지만 개발 중에 있는 기존의 개념에 구조를 변경하여 핫셀 내에서 안전하게 사용후핵연료를 이송할 수 있으며, 작업시간 단축 및 정확도 증대 등 공정효율을 높일 수 있는 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템에 관한 것이다.
핵연료는 원자로 안에 장입(裝入)하여 핵분열을 연쇄적으로 일으켜서 이용 가능한 에너지를 얻을 수 있는 물질을 말하며, 사용후핵연료는 전기를 생산하고 난 후에 남은 물질을 말한다. 사용후핵연료는 그 속에 포함된 핵분열생성물 때문에 원자로에서 꺼낸 이후에도 오랜 기간 동안 강력한 방사선과 열을 낸다. 따라서 발전소에서 근무하는 작업자와 인근에 거주하는 주민을 방사선으로부터 보호하고 열을 제거하기 위하여 사용후핵연료는 발전소의 연료건물 안에 있는 수영장처럼 물이 가득 차 있는 곳(사용후연료저장조)에 임시 저장하게 된다.
사용후핵연료는 방사성폐기물이기는 하지만, 쓰고 남은 우라늄과 플루토늄 같은 유용한 물질이 포함되어 있다. 그래서 영국, 프랑스, 일본 등에서는 사용후핵연료로부터 우라늄과 플루토늄 같은 물질을 추출해서 다시 연료로 제작하여 원자로에 사용하고 있다. 이러한 유용물질 추출과정을 재처리라고 하며, 이를 위하여 중간저장을 하게 된다. 사용후핵연료는 열이 식을 때까지 충분히 원전부지 내 또는 중간저장시설에 보관하다가 최종적으로 영구처분하기 위하여 저장한다.
일반적으로 사용후핵연료 처분은 심부지하에 매립하는 것이 안전한 방법으로 고려되고 있으며, 이를 위해서는 처분장 지상시설의 핫셀 내에서 사용후핵연료를 운반한 수송용기로부터 지하에 매립하기 위한 처분용기로 이송하기 위한 작업이 선행되어야 한다.
상기 사용후핵연료를 처분용기에 포장하는 작업은 약 1M두께의 중량콘크리트벽으로 차폐된 처분장 지상시설의 핫셀에서 로봇 등의 자동화 장치를 통해 수행될 수 있으며, 이러한 상기 자동화 장치는 원격조정이 가능하도록 구성된다. 여기서, 사용자에 의해 사용후핵연료의 이송 및 포장작업이 진행될 때, 수송용기로부터 처분용기로 이송할 때까지의 일련의 과정에서 중요하게 고려되어야 할 사항은 사용후핵연료를 안정적으로 이송하는 것이며, 이와 더불어 이송작업의 효율성을 제고하기 위해서 각 과정이 신속하게 이루어지는 것이다.
따라서, 핫셀 내에서 사용후핵연료 포장을 위한 이송작업을 안정적으로 수행하면서도, 각 과정의 시간을 단축함으로써 전체적인 작업시간을 절약하여 차후 이 어지는 작업이 원활히 진행되기 위한 사용후핵연료 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템에 관한 연구가 진행되어야 하는 시점이라 하겠다.
따라서, 본 발명은 상술한 본 발명의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 처분장 지상시설의 핫셀에서 사용후핵연료를 수송용기로부터 지하에 영구저장하기 위해 사용되는 처분용기에 이송 및 포장하는 작업을 수행하는데 있어 효율 및 정확도가 향상되고 안전도가 높은 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템은 핫셀 내에서 수송용기에 수납된 사용후핵연료를 처분용기로 이동시키는 장치 및 포장공정 시스템으로서, 구체적으로 레일, 핫셀 플러그 개폐유닛, 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛, 오염방지 유닛 및 이송유닛을 포함한다.
본 발명의 핫셀에는 상기 수송용기가 수용되는 홀 형태의 수송용기 접합부가 형성될 수 있고, 또한 상기 처분용기가 수용되는 홀 형태의 처분용기 접합부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 수송용기 접합부 및 처분용기 접합부는 상기 핫셀의 바닥면에 형성되며, 상기 수송용기 및 처분용기가 상기 수송용기 접합부 및 처분용기 접합부에 각각 접합될 경우에는 상기 수송용기 및 처분용기의 상측부가 상기 핫셀의 바닥면에 대략적으로 위치할 수 있다.
한편, 상기 레일은 상기 핫셀 내에서 포장공정 장치의 공정수행에 필요한 이송 안내 경로를 형성한다. 이러한 상기 레일은 직선 형태로 형성될 수 있다.
상기 핫셀 플러그 개폐유닛은 상기 레일 상을 이동할 수 있으며, 상기 핫셀의 바닥에 형성된 상기 접합부를 덮고 있는 핫셀 플러그를 개폐할 수 있다. 이러한 상기 핫셀 플러그 개폐유닛은 구동력을 발생하는 구동부, 상기 핫셀 플러그 일부를 잡을 수 있는 그리퍼(gripper) 및 상기 구동부와 연결되어 상기 레일 위로 주행 가능하도록 하는 바퀴를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛은 상기 레일 상을 이동하며, 상기 처분용기 속뚜껑을 개폐하고 처분용기 내에 불활성 가스를 공급할 수 있다. 이러한 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛은 처분용기 속뚜껑 개폐를 위한 볼트제거용 렌치와 상기 불활성 가스를 분출하는 노즐부를 포함할 수 있다. 더불어 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛은 원격조작이 가능한 볼트제거용 렌치의 구동을 위한 동력공급부, 상기 노즐부와 연결되어 상기 불활성 가스를 이송하는 이송부 및 상기 이송부와 연결되어 상기 불활성 가스를 지속적으로 공급하기 위해 상기 불활성 가스를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 오염방지 유닛은 상기 레일 상을 이동하며, 상기 사용후핵연료를 처분용기에 적재 작업 시 낙하되어 처분용기 표면을 오염시킬 수 있는 오염물 부스러기를 상기 처분용기의 내부로 수집되도록 유도한다. 이러한 상기 오염방지 유닛은 깔때기 형태로 형성되며, 그 중앙에는 원통 형상으로 형성된 상기 처분용기 접합부 의 직경보다 같거나 작게 형성된 중앙홀이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 오염방지 유닛은 구동력을 생성하는 구동부 및 상기 구동부와 연결되어 상기 레일 위로 주행 가능한 바퀴를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사용후핵연료의 취급장치 및 포장공정 시스템은 상기 수송용기의 사용후핵연료를 상기 처분용기 내로 이동시키는 이송유닛, 상기 수송용기 및 처분용기를 각각 핫셀에 접합할 수 있도록 홀 형태의 수송용기 접합부 및 처분용기 접합부가 바닥면에 형성된 핫셀, 상기 핫셀의 바닥면에 안내 경로를 형성하는 레일을 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 사용후핵연료 심지층 처분을 위한 처분장 지상시설의 핫셀 내에서 수송용기에 저장된 사용후핵연료를 처분용기로 이송하여 포장하는 작업을 안정적이면서 정확하고 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수송용기로부터 사용후핵연료를 처분용기로 이송하기 위해 핫셀 바닥의 접합부 플러그를 분리하거나 처분용기의 속뚜겅 개폐 및 사용후핵연료 적재를 완료한 처분용기 내부로 불활성 가스를 충진시키거나 또는 사용후핵연료로부터 이탈된 오염물질 부스러기로부터 처분용기의 오염을 방지하는 오염방지 유닛들이 핫셀의 바닥면 설치된 레일을 따라 직선 이동하면서 작업을 수행하도록 하여, 작업 동선을 최소화할 수 있고, 장치구동을 위한 동력을 최적화하며, 각 과정에 소요되는 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 작업자에 의한 제어가 용이하게 이루어지도록 하는 효과가 있다.
또한, 구조가 보강되어 지진에 대한 영향이 적고, 예상치 못한 외부 충격으로부터 안전하게 사용후핵연료를 취급 및 포장할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템 구조를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1은 본 발명의 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1의 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템을 도시한 사시도이다. 한편, 본 실시예서는 사용후핵연료가 사각형 모양인 사용후핵연료 집합체로 형성되나, 그 형태나 크기가 제한되는 것은 아니며, 사용 및 처리 공정시 취급하기에 용이한 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템(100)은 크게 용기(110), 이송유닛(120), 핫셀(130), 운반유닛(140), 레일(150), 개폐유닛(160), 공급유닛(170) 및 오염방지 유닛(180)을 포함하여 구성된다.
상기 용기(110)에는 사용후핵연료 집합체(200)를 내부에 저장하기 위한 수용 공간이 형성되며, 본 실시예서는 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 운반하는 수송용기(112) 및 상기 수송용기(112)에 의해 운반된 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 지하에 매립하기 위해 저장하는 처분용기(114)를 포함한다.
여기서, 상기 사용후핵연료 집합체(200)는 원형의 다발 형태로 제공될 수 있으며, 상기 수송용기(112) 및 처분용기(114)는 상기 다발 형태로 제공되는 사용후핵연 집합체들을 수납하기에 적절한 형상인 원통형으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 수송용기(112)에는 그 내부의 수용공간에 사용후핵연료 집합체(200)를 저장하는 격자 프레임(116)이 장착되며, 상기 격자 프레임(116)에는 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 1개씩 수납할 수 있는 수납셀(117)이 형성된다. 이와 마찬가지로, 상기 처분용기(114)에도 그 내부의 수용공간에 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 적재하기 위한 격자 프레임이 위치하며, 상기 격자 프레임에는 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 1개씩 수납하여 저장할 수 있는 수납셀이 형성될 수 있다.
상기 이송유닛(120)은 상기 핫셀(130)의 상측부에 장착되며, 상하좌우 방향으로 이동이 가능하도록 구성된다. 이러한 상기 이송유닛(120)은 상기 수송용기(112)로부터 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 꺼낼 수 있고, 이후 상기 처분용기(114)의 상측으로 이동하여 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 상기 처분용기(114)의 수납셀에 저장한다.
상기 핫셀(130)은 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 취급할 수 있는 소정 공간을 제공하며, 상기 수송용기(112) 및 처분용기(114)를 각각 수용할 수 있는 처분 용기 접합부(132) 및 수송용기 접합부(134)가 형성된다. 본 실시예서는 상기 처분용기 접합부(132) 및 수송용기 접합부(134)가 상기 핫셀(130)의 바닥면에 형성된다.
이러한 상기 처분용기 접합부(132)는 상기 처분용기(114)를 수용할 경우에, 상기 처분용기(114)의 상측부가 상기 핫셀(130)의 바닥면에 위치하도록 그 깊이가 형성되는 것이 좋다. 그리고, 상기 수송용기 접합부(134)도 상기 수송용기(112)를 수용할 경우에, 상기 수송용기(112)의 상측부가 상기 핫셀(130)의 바닥면에 위치하도록 그 깊이가 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수송용기(112)는 도면에 도시되지 않았으나 그 상면을 개폐하는 수송용기 뚜껑을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 핫셀에 수송용기 접합을 위한 플러그 개폐용 장치는 힌지축을 중심으로 구동될 수 있다.
상기 운반유닛(140)은 상기 핫셀(130)의 하부층에 형성되어 소정 공간을 구비하는 챔버(190)내에 형성되고, 상기 수송용기(112) 및 처분용기(114)를 각각 상기 수송용기 접합부(134) 및 처분용기 접합부(132)로 운반할 수 있다. 구체적으로, 상기 운반유닛(140)은 상기 수송용기(112)를 상기 핫셀(130) 내에서 좌우 또는 상하 방향으로 운반하기 위한 제1 운반유닛(142)과, 상기 처분용기(114)를 상기 핫셀(130) 내에서 좌우 또는 상하 방향으로 운반하기 위한 제2 운반유닛(144)을 포함한다.
여기서, 상기 운반유닛(140)은 다수개의 프레임이 결합된 형태로 구성되며, 내측에는 상기 수송용기(112) 또는 처분용기(114)를 안착할 수 있으며, 또한 안착 된 상기 수송용기(112) 또는 처분용기(114)를 상하 방향으로 운반하기 위한 리프트(146)가 각각 형성된다.
상기 레일(150)은 상기 핫셀(130)의 바닥면에 형성된다. 구체적으로, 상기 레일(150)은 상기 처분용기(114)가 수납되는 상기 처분용기 접합부(132)의 주위에 형성되어 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160)을 상기 처분용기(114)로 접근 또는 후퇴시키는 제1 레일(152), 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)을 상기 처분용기(114)로 접근 또는 후퇴시키는 제2 레일(154) 및 상기 오염방지유닛(180)을 상기 처분용기(114)로 접근 또는 후퇴시키는 제3 레일(156)을 포함하여 구성된다.
상기 레일(150)은 직선 형태로 형성되며, 이로 인해 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160)과, 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170) 및 오염방지 유닛(180)은 직선 이동할 수 있다.
즉, 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160)은 상기 제1 레일(152)과 결합하여 직선 운동하면서 상기 처분용기 접합부(132)를 덮고 있는 상기 핫셀 플러그(133)의 개폐를 위하여 상기 처분용기 접합부(132)로 접근 또는 후퇴할 수 있다. 그리고, 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 상기 제2 레일(154) 상에서 직선 이동하면서 상기 처분용기 접합부(132) 측으로 접근 또는 후퇴할 수 있으며, 상기 오염방지 유닛(180)은 상기 제3 레일(156) 상에서 직선 이동하면서 상기 처분용기 접합부(132) 측으로 접근하거나 또는 후퇴할 수 있다.
한편, 상기 사용후핵연료의 취급장치 및 포장공정 시스템(100)은 전체적인 시스템을 제어하는 제어유닛(미도시)을 포함한다. 구체적으로 상기 제어유닛은 상기 운반유닛(140)과 연결되어 상기 처분용기 접합부(132) 및 상기 수송용기 접합부(134) 상으로 상기 수송용기(112)와 상기 처분용기(114)를 핫셀에 접합 또는 해제하는 작업을 제어할 수 있으며, 또한 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160), 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스공급유닛(170) 및 오염방지 유닛(180)의 이동 순서 및 이동 방향 등을 조절할 수 있다. 그리고, 상기 제어유닛은 상기 이송유닛(120)을 제어함으로써 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 지하에 영구저장하기 위한 일련의 사용후핵연료 포장 과정이 원활히 진행되도록 한다.
이러한 상기 제어유닛을 사용자가 직접 조작하기 위해 본 발명의 사용후핵연료 취급장치 및 포장공정 시스템(100)은 컨트롤 패널(미도시)을 포함하고, 상기 컨트롤 패널은 상기 제어유닛의 각 기능을 입력하기 위한 여러 개의 스위치 및 버튼이 구비된다.
여기에서, 각각의 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160), 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성가스 공급유닛(170) 및 오염방지 유닛(180)에 대한 구체적인 구조 및 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 핫셀 플러그 개폐유닛의 구조 및 작동을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 3은 도 1의 핫셀 플러그 개폐유닛이 핫셀 플러그와 결합된 장면을 도시한 작동도, 도 4는 도 3의 핫셀 플러그 개폐유닛이 핫셀 플러그를 핫셀의 바닥 면으로부터 분리시킨 장면을 도시한 작동도이다.
구체적으로, 핫셀 플러그 개폐유닛(160)은 제1 프레임부(161), 상기 제1 프 레임부(161)의 내측에 결합된 제1 본체부(162), 상기 제1 프레임부(161)의 하부측에 결합되어 상기 제1 레일(152) 상에서 직선 운동하는 제1 바퀴(163), 상기 제1 본체부(162) 하부에 결합되어 상기 핫셀 플러그(133)를 개폐하는 그리퍼(gripper, 164) 및 상기 제1 레일(152) 위를 구동하기 위한 구동력을 생성하는 제1 구동부(미도시)를 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 그리퍼(164)는 상기 핫셀 플러그(133)에 형성된 홈(133a)에 대응하는 결합돌기 형태로 형성된다. 본 실시예에서 상기 개폐유닛(160)은 상기 핫셀 플러그(133)를 개폐하기 위해 돌기-홈 형태의 결합구조를 구비하였으나, 다른 실시예에서는, 가이드와 가이드 홈을 이용한 슬라이딩 결합구조 등 다양한 결합구조 형태로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 구동부는 상기 제1 바퀴(163)와 연결되어 회전력을 제공한다. 이러한 상기 제1 구동부는 원격조정에 의한 모터를 이용할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 오염방지 유닛의 구조 및 작동을 설명하면 다음과 같다. 여기에서, 도 5는 도 1에서 이송유닛을 통해 처분용기 내로 사용후핵연료를 적재하는 장면을 도시한 작동도이고, 도 6은 도 5의 오염방지 유닛을 통해 처분용기의 오염을 방지하기 위하여 사용후핵연료 취급시 사용후핵연료로부터 낙하하는 오염 부스러기를 수거하는 장면을 도시한 작동도이다.
구체적으로, 오염방지 유닛(180)은 제3 프레임부(181), 상기 제3 프레임부(181)의 내측에 결합된 제3 본체부(182), 상기 제3 프레임부(181)의 하부측에 결합되어 상기 제3 레일(156) 상에서 직선 운동하는 제3 바퀴(184) 및 제3 레일(156) 위를 구동하기 위한 구동력을 생성하는 제3 구동부(미도시)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제3 본체부(182)는 깔때기 형태로 형성되며, 그 중앙에는 상기 처분용기(114)의 사용후핵연료 수납 공간의 직경보다 작거나 같게 형성된 중앙홀(183)이 형성된다. 깔때기 모양의 상기 제3 본체부(182)로 인해 수송용기(도1 참조, 112)에서 꺼낸 사용후핵연료 집합체(200)를 상기 처분용기(114)에 넣을 경우, 사용후핵연료 집합체(200)의 표면에서 떨어지는 오염 부수르기(210)가 상기 처분용기(114)의 표면으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 제3 구동부는 상기 제3 바퀴(184)에 결합되어 상기 오염방지 유닛(180)이 상기 제3 레일(156) 상을 움직이도록 구동력을 제공한다.
다음으로, 도 7을 참조하여 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛의 구조 및 작동을 설명하면 다음과 같다. 여기에서, 도 7은 도 1의 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛을 통해 처분용기 내로 불활성 가스가 공급되는 장면을 도시한 작동도이다.
구체적으로, 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 제2 프레임부(171), 상기 제2 프레임부(171)의 내측에 결합된 제2 본체부(172), 상기 제2 프레임부(171)의 하부측에 결합되어 상기 제2 레일(154) 상에서 직선 운동하는 제2 바퀴(173), 상기 제2 본체부(172)의 하부에 결합되어 처분용기(114)에 결합된 속뚜껑의 볼트를 제거하여 개폐하기 위한 렌치부(미도시), 상기 제2 본체부(172)에 결합되어 상기 사용후핵연료 집합체(200)의 적재가 완료된 상기 처분용기(114) 내에 불활성 가스(174a)를 분사하는 노즐부(174) 및 상기 제2 레일(154) 위를 구동하기 위한 구동력을 생성하는 제2 구동부(미도시)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제2 구동부는 상기 제2 바퀴(173)와 결합될 수 있으며, 상기 제2 구동부의 구동에 따라 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 상기 제2 레일(154) 상에서 직선 왕복 운동을 할 수 있다.
이하, 사용후핵연료 포장공정 시스템의 전체적인 작동을 설명하기로 한다.
도 8은 사용후핵연료를 처분용기에 포장하는 과정을 설명하기 위해 도시한 구조도이다.
이에 도시한 바와 같이, 내부에 사용후핵연료 집합체(200)를 저장한 수송용기(112)는 외부뚜껑이 제거된 후 제1 운반유닛(142, 도 1참조)을 통해 화살표방향으로 이동하여 핫셀(130)에 형성된 수송용기 접합부(134)에 접합하고, 사용후핵연료를 포장할 새로운 처분용기(도1 참조, 114)는 외부뚜껑이 제거된 후 처분용기 접합부(132)로 이송하여 접합한다.
다음, 핫셀 플러그 개폐유닛(160)은 상기 핫셀(130)의 바닥면에 설치된 제1 레일(152) 상을 직선 이동하여 상기 처분용기 접합부(132)의 상측에 위치한다. 이때, 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160)은 상기 처분용기 접합부(132)를 덮고 있는 핫셀 플러그(133)를 결합하여 상기 처분용기 접합부(132)를 개방한다. 이후 상기 핫셀 플러그 개폐유닛(160)은 상기 제1 레일(152) 상을 직선 이동하여 상기 처분용기 접합부(132)로부터 이격된다.
다음, 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 제2 레일(154) 상을 직선 이동하여 상기 핫셀 플러그(133)가 개방된 상기 처분용기(114)의 상측에 위치한다. 그리고, 원격조작에 의한 렌치를 이용하여 처분용기 속뚜껑의 렌치를 제거하고 속뚜껑을 개방한 후 이 유닛은 상기 처분용기(114) 상부로부터 원래의 위치로 복귀한다.
다음, 오염방지 유닛(180)은 제3 레일(156) 상을 직선 이동하여 개방된 상기 처분용기(114)의 상부에 위치한다. 이때 상기 오염방지 유닛(180)의 중앙홀(183)의 중심과 상기 처분용기(114)의 중심이 일치되도록 한다.
다음, 상기 이송유닛(120)은 상기 수송용기(112)로부터 하나의 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 집은 후에 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 지하에 처분하기 위한 상기 처분용기(114)의 상측까지 이송하고, 이어 상기 처분용기(114)에 형성된 격자 프레임(116)의 수납셀(117)에 저장한다.
이때, 이송된 상기 사용후핵연료 집합체(200)는 그 표면으로부터 오염 부스러기가 낙하되어 처분용기 표면을 오염시킬 가능성이 있으나, 상기 오염 부수러기는 깔때기 형태로 형성된 상기 오염방지 유닛(180)을 통하여 상기 처분용기(114) 내부로 수집된다.
다음, 개방된 상기 처분용기(114)에 상기 사용후핵연료 집합체(200)의 적재가 완료되면, 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 상기 처분용기(114) 내부에 저장된 상기 사용후핵연료 집합체(200)를 향하여 불활성 가스를 공급한다. 이후 상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛(170)은 상기 제2 레일(154) 상을 직선 이동하여 상기 처분용기(114)로부터 이격된다.
다음, 제2 운반유닛(144, 도 1참조)은 처분용기 접합부(134)로부터 접합을 해체하고 상기 처분용기(114)에 외부뚜껑을 설치하여 용접 및 검사를 수행한 후 지하 처분장까지 운반한다.
이와 같이 구성하여, 수송용기에 저장된 사용후핵연료 집합체를 지하에 영구저장하기 위해 사용되는 처분용기로 안전하고, 신속하게 이송 및 저장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 심지층 처분을 위한 사용후핵연료 취급 장치 및 포장공정 시스템을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 사용후핵연료 취급 장치 및 포장공정 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 핫셀 플러그 개폐유닛이 핫셀 플러그와 결합된 장면을 도시한 작동도이다.
도 4는 도 3의 핫셀 플러그 개폐유닛이 핫셀 플러그를 핫셀의 바닥 면으로부터 분리시킨 장면을 도시한 작동도이다.
도 5는 도 1에서 이송유닛을 통해 처분용기 내로 사용후핵연료를 적재하는 장면을 도시한 작동도이다.
도 6은 도 5의 오염방지 유닛을 통해 사용후핵연료 적재시 낙하하는 오염부스러기가 처분용기 내로 수집되는 장면을 도시한 작동도이다.
도 7은 도 1의 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛을 통해 처분용기 내 사용후핵연료 적재를 완료한 후 용기 내로 불활성 가스를 공급하는 장면을 도시한 작동도이다.
도 8은 본 발명의 사용후핵연료 취급 장치 및 포장공정 시스템을 통해 사용후핵연료를 처분용기에 포장하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 구조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 사용후핵연료의 취급장치 및 포장공정 시스템
110: 용기 112: 수송용기
114: 처분용기 116: 격자 프레임
117: 수납셀 120: 이송유닛
130: 핫셀 132: 처분용기 접합부
134: 수송용기 접합부 140: 운반유닛
142: 제1 운반유닛 144: 제2 운반유닛
146: 리프트 150: 레일
152: 제1 레일 154: 제2 레일
156: 제3 레일 160: 핫셀 플러그 개폐유닛
163: 제1 바퀴 164: 그리퍼
170: 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛
173: 제2 바퀴 174: 노즐부
174a: 불활성 가스 180: 오염방지 유닛
183: 중앙홀 184: 제3 바퀴
190: 챔버 200: 사용후핵연료 집합체

Claims (6)

  1. 핫셀 내에서 수송용기에 수납된 사용후핵연료를 지하에 영구저장하기 위해 사용되는 처분용기로 이동시키는 사용후핵연료의 취급장치 및 이를 포함하는 포장공정 시스템에 있어서,
    안내 경로를 형성하는 레일;
    상기 레일 상을 이동하되, 상기 핫셀의 바닥면에 관통 형성되어 상기 처분용기의 상측과 접합하는 접합부를 선택적으로 덮는 핫셀 플러그를 개폐시키는 핫셀 플러그 개폐유닛;
    상기 레일 상을 이동하며, 상기 처분용기의 속뚜껑을 개폐하고, 상기 처분용기 내에 불활성 가스를 공급하는 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛;
    상기 레일 상을 이동하며, 상기 사용후핵연료의 불출시 배출되는 오염 부스러기로부터 상기 처분용기의 오염을 방지하는 오염방지 유닛; 및
    상기 수송용기로부터 상기 처분용기로 사용후핵연료를 이송하는 이송유닛;
    을 포함하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핫셀 플러그는 상기 핫셀의 바닥면의 일부로서 분리 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핫셀 플러그 개폐유닛은
    구동력을 발생하는 구동부;
    상기 핫셀 플러그의 일부를 잡을 수 있는 그리퍼(gripper); 및
    상기 구동부와 연결되어 상기 레일 위로 주행 가능한 바퀴;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오염방지 유닛은 깔때기 형태이되, 그 중앙에는 상기 처분용기 접합부의 직경보다 같거나 작은 직경의 중앙홀이 형성된 것을 특징으로 하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오염방지 유닛은
    구동력을 생성하는 구동부; 및
    상기 구동부와 연결되어 상기 레일 위로 주행 가능한 바퀴;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처분용기 속뚜껑 개폐 및 불활성 가스 공급유닛은
    구동력을 발생하는 구동부;
    상기 처분용기의 속뚜껑 개폐를 위한 렌치부;
    상기 불활성 가스를 공급하는 적어도 하나 이상의 노즐부; 및
    상기 구동부와 연결되어 상기 레일 위로 주행 가능한 바퀴;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료의 포장공정 시스템.
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