KR20090109051A - Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning - Google Patents
Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090109051A KR20090109051A KR1020090004884A KR20090004884A KR20090109051A KR 20090109051 A KR20090109051 A KR 20090109051A KR 1020090004884 A KR1020090004884 A KR 1020090004884A KR 20090004884 A KR20090004884 A KR 20090004884A KR 20090109051 A KR20090109051 A KR 20090109051A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuel
- fuel assembly
- chemical
- housing
- cleaning
- Prior art date
Links
Images
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
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/28—Treating solids
-
- 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
-
- 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
Abstract
Description
본 발명은 원자력 발전소의 보수 (maintenance) 에 관한 기술에 관한 것으로, 특히, 원자력 발전소의 조사된 핵연료 조립체를 초음파 세척하는 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to techniques relating to maintenance of nuclear power plants, and more particularly to ultrasonic cleaning of irradiated nuclear fuel assemblies of nuclear power plants.
원자로의 작동시, 이 원자로 냉각제의 생성물 및 불순물이 핵연료 조립체에 침적된다. 이러한 침적물은 여러 가지 방법으로 원자력 발전소의 작동 및 보수에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어,In operation of the reactor, the products and impurities of this reactor coolant are deposited in the fuel assembly. These deposits can affect the operation and repair of nuclear power plants in many ways. E.g,
(a) 침적물의 핵특성 (neutronic properties) 은 원자로의 핵성능에 악영향을 끼칠 수 있고,(a) The nuclear properties of the deposits can adversely affect the nuclear performance of the reactor,
(b) 침적물의 열저항은 연료봉의 표면 온도를 상승시켜 연료봉내의 재료의 파괴 (material failure) 를 초래할 수 있으며,(b) The thermal resistance of deposits can cause the fuel rod surface temperature to rise, resulting in material failure in the fuel rod,
(c) 특히, 출력 전달시 원자로 냉각 시스템을 통하여 재분배될 때, 침적물의 방사능 붕괴로 인해 작업시 방사선 노출을 유발하고,(c) causing radiation exposure during operation due to radioactive decay of the deposit, especially when redistributed through the reactor cooling system during power delivery;
(d) 침적물은 시각적 및 와전류 (visual eddy current) 방법에 의해 조사된 핵연료 조립체의 철저한 검사를 복잡하게 하며,(d) deposits complicate the thorough inspection of the fuel assemblies investigated by visual and eddy current methods;
(e) 연료봉으로부터 나온 침적물이 사용된 연료 저장조 (spent fuel pool) 의 가시성 (visuality) 을 감소시키고, 재보급 중지시 연료 저장조내에서 다른 작업을 상당히 지연시키고,(e) reduce the visibility of the spent fuel pool in which deposits from the fuel rods are used, significantly delay other operations in the fuel reservoir upon refueling stop,
(f) 두번 또는 세번 조사될 조립체상의 원자로로 일단 재탑재되면, 유해한 방식으로 새로운 연료 조립체에 재분배될 수 있는 물질의 재고품을 형성한다. (f) Once reloaded into the reactor on the assembly to be irradiated twice or three times, it creates an inventory of material that can be redistributed to the new fuel assembly in a detrimental manner.
축방향 출력 분포이상 (Axial Offset Anomaly; AOA) 이 가압수형 원자로 (PWR) 에서 보고되고 있다. AOA 는 국부적 열-수력적 조건 및 원자로와 1 차 시스템 (primary system) 의 1 차측 유체 불순물 특성의 조합으로 인해 연료봉 피복물 (cladding) 상에 침적물이 형성되는 현상이다. 이러한 침적물은 어떠한 작동 상태하에서 이용가능한 여유도를 감소시켜 노의 축선을 따라 비정상적 출력 분배를 유발한다. AOA 로 인해 일부 발전소에서는 연장된 기간동안 원자로 출력 레벨을 감소시킨다.Axial Offset Anomaly (AOA) has been reported in PWRs. AOA is a phenomenon in which deposits form on fuel rod cladding due to a combination of local thermo-hydraulic conditions and primary fluid impurity characteristics of the reactor and primary system. Such deposits reduce the margin available under any operating condition, resulting in abnormal power distribution along the furnace axis. Due to AOA, some plants reduce reactor output levels for extended periods of time.
AOA 의 문제점으로 인해 PWR 연료 침적물을 제거하기 위해 효과적이고 저비용의 메카니즘을 개발할 필요성을 가지게 되었다. 이러한 메카니즘은 역시 전체 침적물 재고품을 감소시켜, 발전소 작업자에 대해 선량율 (dose rate) 을 낮추고, 연료 검사성을 개선하며, 장기간 건조 저장을 위한 연료를 준비하고, 또한 분석용 부식 샘플의 수집을 용이하게 하는 것이 바람직하다.The AOA problem has led to the need to develop an effective and low cost mechanism to remove PWR fuel deposits. This mechanism also reduces overall deposit inventory, lowering the dose rate for plant operators, improving fuel inspectability, preparing fuel for long-term dry storage, and also facilitating the collection of analytical corrosion samples. It is desirable to.
PWR 연료 침적물을 제거하기 위해 몇 가지 접근법이 제안되었다. 일방법으로는 원자로내의 원래 위치에서 또는 별도의 세척 셀로 제거된 후에 화학적으로 조립체를 세척하는 것이다. 이렇게 하면, 비용, 세척 화학약품에 의한 부식 잠재성, 및 결과적으로 매우 오염된 화학약품의 배치 어려움 등을 포함하는 여러 가지 문제점이 있다. 아마, 이러한 화학적 접근법의 가장 큰 단점은 단일 연료 조립체를 세척하는데 몇 시간이 걸리는 등 시간이 많이 소요된다는 것이다.Several approaches have been proposed to remove PWR fuel deposits. One method is to chemically clean the assembly after it has been removed from its original location within the reactor or with a separate wash cell. There are a number of problems with this, including cost, potential for corrosion by cleaning chemicals, and consequently difficult placement of highly contaminated chemicals. Perhaps the biggest drawback of this chemical approach is that it is time consuming, including several hours to clean a single fuel assembly.
이하에 전체적으로 기재된 바와 같이 본원에 참조된 미국특허 제 6,396,892 호 및 미국공개특허 제 2002-0163990 호에는 원자력 발전소의 조사된 핵연료 조립체를 초음파로 세척하는 장치 및 방법이 기재되어 있다. 초음파 연료 세척은 유도된 비등으로부터의 공동현상 기포를 사용하여 핵연료로부터 부식 생성물을 제거하는 효과적인 기계적인 방법이다. 초음파 변환기들은, 통상적으로 반경방향 구성에 있어서 연료 조립체내의 물을 통하여 핵 비등 (그 후에 바로 붕괴됨) 을 유발하기에 충분한 국부적인 압력파를 낮추도록 조합된다. 기포의 붕괴로 인해 그 후에 여과 시스템으로 펌핑되는 고형의 부식 생성물이 방출된다.U.S. Patent No. 6,396,892 and U.S. Patent Application Publication No. 2002-0163990, incorporated herein by reference in their entirety, describe an apparatus and method for ultrasonically cleaning an irradiated nuclear fuel assembly of a nuclear power plant. Ultrasonic fuel cleaning is an effective mechanical method of removing corrosion products from nuclear fuel using cavitation bubbles from induced boiling. Ultrasonic transducers are typically combined in a radial configuration to lower the local pressure wave sufficient to cause nuclear boiling (which immediately collapses immediately) through the water in the fuel assembly. The collapse of the bubbles results in the release of a solid corrosion product which is then pumped into the filtration system.
기계적인 세척이 효과적이지만, 연료 조립체상에 부식 생성물이 잔류하므로 100% 효과적이지는 않다. 초음파 세척으로는 연료상의 전체 부식 생성물 재고품의 최대 80% 를 제거하는 것으로 예상된다. 변형된 초음파 세정법으로는 '맥동 (pulsing)' 을 유발하거나 세척을 향상시키기 위해서 변환기들의 간헐적인 사용을 포함한다. 이러한 기술은 부식 제거에 거의 추가적인 영향을 주지 않는다.Mechanical cleaning is effective, but not 100% effective as corrosion products remain on the fuel assembly. Ultrasonic cleaning is expected to remove up to 80% of the total corrosion product inventory on the fuel. Modified ultrasonic cleaning methods include the intermittent use of transducers to cause 'pulsing' or to improve cleaning. This technique has little additional effect on corrosion removal.
당업계에서는, 노내 연료로 완전한 시스템 화학적 정화를 통하여 연료 부식을 보다 완전하게 제거하기 위한 옵션을 고려하게 되었다. 노내 연료로 화학적 정화하는 것은 안전하게 실시될 수 있는 것으로 예상되지만, 이러한 실시는 장시간 일 수 있고 또한 이 공정에는 매우 많은 비용이 들어간다.In the art, options have been considered for more complete removal of fuel corrosion through complete system chemical purification with in-fuel fuel. It is anticipated that chemical purification with fuel in the furnace can be carried out safely, but this practice can be a long time and this process is very expensive.
초점을 두고 있는 화학적 정화로 기계적 초음파 세척을 공급하는 방법이 제공된다. 물리적 및 화학적 세척 둘 다를 함께 적용하는 것에 상당한 장점이 있다. 부식을 기계적으로 없애고 제거한 후, 새로운 부식 표면이 노출되어 분해될 수 있다. 본 방법은 화학적 분해로 부식 생성물의 물리적 제거를 개선시킨다. 어떠한 실시형태에 있어서, 초음파 기계적 및 화학적 분해는 연료로부터 부식 생성물이 상승적으로 제거되도록 진행된다.A focused chemical purge is provided for supplying mechanical ultrasonic cleaning. There is a significant advantage to applying both physical and chemical cleaning together. After mechanically removing and removing the corrosion, new corrosion surfaces can be exposed and decomposed. The method improves the physical removal of corrosion products by chemical decomposition. In some embodiments, ultrasonic mechanical and chemical decomposition proceeds to synergistically remove corrosion products from the fuel.
본 방법은, 노내 화학적 간섭 보다는 덜 공격적이고, 또한 화학약품이 1 차 냉각제 시스템을 통하여 순환하지 못하도록 하면서 연료로부터 직접 추가의 부식 생성물을 제거하는 과제에 중점을 둔다. 본 방법은 초음파 연료 세척 기술을 포함하고 또한 어떠한 실시형태에 있어서 초음파 세척 챔버의 상부에 화학약품을 첨가하여 초음파 연료 세척 기술을 보완한다.The method is less aggressive than chemical interference in the furnace and also focuses on the task of removing additional corrosion products directly from the fuel while preventing chemicals from circulating through the primary coolant system. The method includes an ultrasonic fuel cleaning technique and in some embodiments supplements the ultrasonic fuel cleaning technique by adding a chemical to the top of the ultrasonic cleaning chamber.
본 방법에 따라서, 화학적 첨가는 1 차 시스템 전체가 아닌 초음파 세척 챔버내의 물에 국한되며, 이렇게 함으로써 생성되는 전체 액체 폐기물을 상당히 최소화한다. 초음파 연료 세척 환경을 이용하는 덜 공격성의 화학약품이 선택될 수 있다. 연료 조립체만이 화학약품에 노출되어, 용기 또는 노외 배관에 대한 화학적인 세척이 덜 필요하게 된다. 어떠한 실시형태에 있어서, 고부식성 침적물을 가진 선택된 고플럭스 조립체에 화학약품 첨가 단계를 적용하고, 반면 다른 연 료 조립체는 초음파만으로 세척될 수 있다.According to the method, the chemical addition is limited to the water in the ultrasonic cleaning chamber, not the entire primary system, thereby significantly minimizing the total liquid waste produced. Less aggressive chemicals may be selected that utilize an ultrasonic fuel cleaning environment. Only the fuel assembly is exposed to chemicals, requiring less chemical cleaning of the vessels or off-site piping. In some embodiments, the chemical addition step is applied to selected high flux assemblies with highly corrosive deposits, while other fuel assemblies may be cleaned only by ultrasound.
초음파 연료 세척후에 부식 생성물이 남게 되면, 남아 있는 부식 생성물은 화학적으로 분해되기 쉬운 노출 표면을 갖게 될 것이다. 부식 생성물의 분해는 초기의 사이클 축방향 오프셋을 없앰으로써 연료 성능을 증가시킬 것이다. 이러한 효과는 증기 발생기로부터 부식 생성물을 많이 방출하는 발전소에서는 가장 현저하다.If corrosion products remain after ultrasonic fuel cleaning, the remaining corrosion products will have exposed surfaces that are susceptible to chemical degradation. Decomposition of the corrosion product will increase fuel performance by eliminating the initial cycle axial offset. This effect is most pronounced in power plants that emit large amounts of corrosion products from steam generators.
본 방법은 활성 및 비활성 부식 생성물 둘 다를 제거하기에 적합하다. 150 일 이상의 반감기를 가진 활성 부식 생성물 (코발트-60 등) 은 제거될 것이고 또한 추후 가동정지시 노외 방사능 장을 감소시킨다. 생존 기간이 더 짧은 핵종에 대한 모핵종 (니켈-58 등) 은 제거될 것이고 또한 추후 가동정지시 노외 선량율을 감소시키는데 보조한다.The method is suitable for removing both active and inert corrosion products. Active corrosion products (cobalt-60, etc.) with a half-life of more than 150 days will be removed and will also reduce the off-field radioactive field on subsequent shutdown. Parents (Nickel-58, etc.) for shorter-lived nuclides will be eliminated and will also assist in reducing the off-road dose rate in future shutdowns.
본 방법에 따라서, 연료로부터의 부식 생성물 침적물의 제거를 향상시키는 메카니즘은 침적물 표면의 개질, 침적물의 산화, 침적물의 가용화 또는 용해성 침적물의 착화 또는 킬레이트화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 방법에 따라서 사용될 수 있는 이러한 유형의 화학적 화합물은 과산화물, 무기산 또는 무기산염, 유기산 또는 유기산염, 산화제 또는 킬레이트제 중 적어도 하나를 포함한다. 원자로의 가동중지 세척시 및/또는 LOMI/NP 또는 LOMI/AP 공정시 유용한 화학적 화합물이 본 방법에 따라서 사용될 수 있다.According to the method, the mechanism for improving the removal of corrosion product deposits from the fuel may include one or more of modifying the deposit surface, oxidizing the deposits, solubilizing the deposits or complexing or chelating the soluble deposits. Chemical compounds of this type that can be used according to the method include at least one of peroxides, inorganic or inorganic acid salts, organic acids or organic acid salts, oxidizing agents or chelating agents. Chemical compounds useful in reactor down-cleaning and / or in LOMI / NP or LOMI / AP processes can be used according to the present method.
본 방법에 따라 유용한 특정 화합물로는, 과산화수소, 바나듀어스 포르메이트 (vanadous formate), 질산, 과망간산칼륨, 알칼리 과망간산칼륨, 옥살산, 피콜 린산 또는 나트륨 피콜리네이트 중 적어도 하나를 포함하며, 이에 제한되지 않는다.Specific compounds useful according to the present methods include, but are not limited to, at least one of hydrogen peroxide, vanadous formate, nitric acid, potassium permanganate, alkaline potassium permanganate, oxalic acid, picolinic acid or sodium picolinate Do not.
본 방법에 의하면, 핵연료 조립체로부터의 침적물을 제거하는데 시간 효율적이고, 효과적이며, 컴팩트하고, 저비용이며, 또한 종래의 화학적 방법에 비하여 매우 빠르다.According to the method, it is time efficient, effective, compact, low cost, and very fast compared to conventional chemical methods for removing deposits from fuel assemblies.
본 방법에 의하면, 연료 조립체를 분해하지 않고 세척하므로 조사된 연료 펠릿의 물리적 무결성을 위협하는 불리한 피복물 변위를 발생시키지 않는다. 즉, 후속의 원자로 재시동시 어떠한 영향없이 연료 조립체내의 내부 침적물을 세척할 수 있다.According to the method, the fuel assembly is cleaned without disassembly so that no adverse coating displacements occur that threaten the physical integrity of the irradiated fuel pellets. That is, the internal deposits in the fuel assembly can be cleaned without any effect upon subsequent reactor restarts.
본 방법에 의하면, 개선된 방사능 관리 및 발전소 작업자의 방사능 노출을 감소시킨다. 따라서, 장시간 동안 (방사능 붕괴시) 연료 저장조내에 안전하게 저장될 수 있는 필터상의 방사능 입자를 봉하고 연료를 세척함으로써, 가동중지시 선양율과 작업자에 대한 선량을 감소시킬 수 있다.According to the method, improved radioactivity management and radiation exposure of power plant workers are reduced. Therefore, by sealing radioactive particles on a filter that can be safely stored in a fuel reservoir for a long time (when radioactive decay) and washing the fuel, it is possible to reduce the dose rate during downtime and the dose to the operator.
본원의 화학적으로 개선된 세척 방법은 과도한 부식 생성물을 제거함으로써 연료의 신뢰성을 보장해주는 것을 보조해준다. 또한, 연료가 발전소의 표면상에 쌓일 수 있기 전에 연료로부터 방사능을 제거함으로써 방선원을 감소시키는데 보조한다.The chemically improved cleaning methods herein assist in ensuring fuel reliability by removing excess corrosion products. It also helps to reduce radiation sources by removing radiation from the fuel before the fuel can build up on the surface of the power plant.
도 1 은 조사된 핵연료 조립체에 대해 화학적으로 향상된 초음파 세척 방법 을 실행하기 위한 장치의 개략도이다. 일실시형태에 있어서, 본 방법에 사용되는 화학약품을 저장하는 화학약품 저장 탱크 (10) 는 하우징 (24) 의 상부에 근접한 화학약품 주입 포트를 통하여 장치 (20) 와 연통한다 (도 2 를 참조하여 보다 자세히 설명함). 화학약품(들)은 하우징을 관류하는 물 등의 액체에 주입되어, 그 내부에서 세척되고 있는 연료와 접촉하고, 펌프 (92) 의 보조를 받아 여과 배관 (32) 을 통하여 배출되며, 오염된 폐스트림으로부터 고형 입자를 제거하기 위해 필터 (94) 로 유입된다. 그 후, 여과 액체는 있을 수 있는 착화제 또는 킬레이트제의 제거 또는 재생을 위해 또한 이온/가용성 핵종 및 금속 이온 등의 가용성 부식 생성물을 제거하기 위해 이온 교환 용기 (12) 를 통과한다. 그리고 나서, 처리된 액체는 액체 방사능 폐기물 (rad-waste) 로서 제거되기 위해 또는 사용된 연료 저장조로 되돌아가기 위해 탱크로 가게될 수 있다.1 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a chemically enhanced ultrasonic cleaning method for an irradiated fuel assembly. In one embodiment, the
연료 저장조에 유입되는 각각의 화학약품은 주의깊게 선택되어야 한다. 일실시형태에 있어서, 선택되는 화학약품은 과산화수소인데, 그 이유는 이 과산화수소가 화학처리 중지시 (shutdown chemistry) 니켈 분해를 위해 사용될 수 있고 그리하여 니켈 부식 생성물을 제거할 수 있기 때문이다.Each chemical entering the fuel reservoir must be carefully selected. In one embodiment, the chemical selected is hydrogen peroxide because this hydrogen peroxide can be used for nickel decomposition at shutdown chemistry and thus eliminate nickel corrosion products.
초음파 장치 (20) 또는 세척실은 또한 연료 저장조의 나머지부와의 격리실로서 기능할 수 있다. 물이 하우징을 관류할 때에만 화학약품이 주입되면, 이 화학약품은 저장조의 나머지를 오염시키지 않는데, 그 이유는 시스템 다음의 필터/이온 교환 수지에 의해 이 화학약품이 집속되기 때문이다. 이렇게 해서, 연료 조립체의 정화를 위해 화학약품을 선택할 시 상당한 유연성이 얻어진다.The
도 2 는 본 방법을 실행하기 위한 예시적인 초음파 세척 장치 (20) 의 일실시형태의 정면도이다. 이 장치 (20) 는 하우징 (24) 에 장착되는 초음파 변환기 (22) 를 포함할 수 있다. 하우징 (24) 의 상부에는 가이드 (28) 가 위치된다. 핵연료 조립체 (도 2 에 도시하지 않음) 가 가이드 (28) 를 통과하여 하우징 (24) 안으로 가게 된다. 일단 핵연료 조립체가 하우징 (24) 내에 위치되면, 초음파 변환기 (22) 로부터의 초음파 에너지를 가하여 세척하게 된다 (이하 더 설명됨).2 is a front view of one embodiment of an exemplary
하우징 (24) 을 세척 저장조의 벽에 장착하기 위해 조립체 반응 지지부 (26) 를 사용할 수 있다. 다른 방법으로, 하우징 (24) 은 크레인 또는 호이스트에 의해 지지될 수 있다. 도 2 에서는 또한 여과 시스템의 고장시 사용되는 여과 배관 (32) 및 비상 냉각 구멍 (30) 을 도시하였다. 비상 냉각 구멍 (30) 은 장비의 고장시 (예를 들어, 펌프의 손실) 자연적인 대류를 통하여 연료 채널로부터 충분한 붕괴 열을 제거해준다. 여과 배관 (32) 은 제거된 침적물이 실린 물을 여과 유닛으로 보내는데 사용된다 (이하 설명됨).The
상기 변환기 (22) 는 변환기 장착판 (34) 상에 장착될 수 있다. 변환기 장착판 (34) 은 변환기 (22) 를 하우징 (24) 에 연결하는데 사용된다. 적합한 위치에서 변환기 (22) 를 장착판 (34) 에 장착하기 위해 변환기 스페이서 (36) 가 사용된다.The
도 3 에서는 본 방법에 따라 유용한 변환기 (22) 를 도시하였다. 이 변환기 (22) 는 봉 (44) 의 양측에 장착된 제 1 압전 변환기 또는 변환기 적층체 (40) 및 제 2 압전 변환기 또는 변환기 적층체 (42) 를 포함한다. 변환기 (40, 42) 는 라인 (46) 을 통해 제어 신호를 수신한다. 이러한 구성의 변환기 (22) 는 봉 (44) 으로부터 발산하는 반경방향 압력파를 모든 방향으로 발생시킨다. 그리하여, 반경방향으로 발산하는 압력파를 전방향성이라고 한다.3 shows a
본 방법의 일실시형태에 있어서, 전방향 압력파는 액체내에서 단일 방향의 압력파를 발생시키는 종래의 초음파 변환기 (상기 액체내에서 진동함) 와는 대조된다. 단일방향 파면 (wavefronts) 은, 표면상 편평하고, 변환기가 부착되는 초음파 욕의 벽 또는 바닥 등의 평평한 구조물의 운동에 의해 발생된다. 전달되는 에너지는 물리적인 물체와 부딪힘으로써 소산된다. 그리하여, 연료 조립체의 연료봉의 경우에, 초음파 에너지를 연료 조립체의 중심까지 이르게 하는 것이 어렵기 때문에 종래의 초음파를 사용하는 것은 곤란하다. 이를 달성하기 위해 필요한 에너지는 과도하게 되며 아마도 연료에 손상을 줄 수 있다.In one embodiment of the method, the omnidirectional pressure wave is contrasted with a conventional ultrasonic transducer (vibrating in the liquid) which generates a single direction pressure wave in the liquid. Unidirectional wavefronts are flat on the surface and are generated by the movement of flat structures, such as walls or floors of ultrasonic baths to which transducers are attached. The energy delivered is dissipated by striking a physical object. Thus, in the case of fuel rods of a fuel assembly, it is difficult to use conventional ultrasonic waves because it is difficult to bring ultrasonic energy to the center of the fuel assembly. The energy required to achieve this will be excessive and possibly damage the fuel.
일실시형태에 있어서, 변환기 (22) 는 전방향 압력파를 발생시킨다. 2 개의 압전 변환기 (40, 42) 의 위상-잠금 (phase-locked) 운동에 의해 파면이 생성된다. 원통형으로 발생한 압력파의 바 축선을 따른 파절 (node) 구조가 연료봉들 간격 또는 연료봉들 간격의 배수와 대략 동일하도록 이격된 원통형으로 발생한 압력파는 연료봉들의 열 (rows) 을 보다 용이하게 관통할 수 있다. 그리하여, 연료 다발내의 내부 봉를 세척하는 것은, 이러한 내부 세척을 종래의 초음파를 사용하여 실시할 때 필요한 것보다 훨씬 더 적은 에너지 입력으로 달성할 수 있다. 즉, 변환기, 오프셋 위치 및 그 반사체는, 피복 동작이 연료 펠릿을 물리적으로 손상시키는 과도한 에너지를 연료봉에 전송하지 않고, 고차폐된 연료봉으로부터 침적물을 신속하게 세척하도록 연료 조립체 내부에서 충분한 에너지를 가진 공간 충전 에너지 장 (space-filling energy field) 을 발생시키도록 작동한다.In one embodiment, the
본 발명은 독일 슈타우벤하르트 소재의 마틴 월터 울트라슈알텍트닉 게엠베하 (Martin Walter Ultraschalltechnic, GMBH) 에서 판매하는 푸시-풀 (PUSH-PULL) 변환기를 사용하여 실시될 수 있다. 이러한 변환기는 본원에 참조된 미국특허 제 5,200,666 호에 기재되어 있다. 20 kHz 내지 30 kHz 의 초음파 주파수 및 1,000 내지 1,500 와트의 변환기 출력은 성공적인 것으로 판명된 바 있다. 이는, 20 ~ 30 와트/갤런의 에너지 밀도를 발생시키는데, 이는 조사된 연료 조립체로부터 침적물을 제거하는데 특히 효과적인 에너지 밀도이다. 이 에너지 밀도는 종래의 초음파 변환기의 사용시 얻어지는 에너지 밀도보다 상당히 낮다.The invention can be carried out using a PUSH-PULL converter sold by Martin Walter Ultraschalltechnic, GMBH, Staubbenhard, Germany. Such converters are described in US Pat. No. 5,200,666, which is incorporated herein by reference. Ultrasonic frequencies of 20 kHz to 30 kHz and transducer outputs of 1,000 to 1,500 watts have proven successful. This results in an energy density of 20-30 watts / gallon, which is particularly effective for removing deposits from irradiated fuel assemblies. This energy density is considerably lower than the energy density obtained with the use of conventional ultrasonic transducers.
전방향 에너지를 반경방향으로 발산하는데 사용될 수 있는 다른 변환기로서는 텔소닉 (telsonic) 방사기 (튜브) 변환기 및 소노트로드 (sonotrode) 변환기 (봉의 일측에만 변환기를 가짐) 를 포함한다.Other transducers that can be used to radiate omnidirectional energy radially include telsonic radiator (tube) transducers and sonotrode transducers (with transducers on only one side of the rod).
일실시형태에 있어서, 변환기 본체 (44) 는 티타늄으로 형성되고 스테인리스강 단부캡이 사용된다. 장치와 관련된 가스켓, 케이블 및 커넥터는 사용된 연료 저장조 (Spent Fuel Pool) 내에서 작동하도록 구성되어야 하며, 그렇지 않으면 원자력 발전소에서 관례적인 모든 통상의 양립성 요건 및 안전 요건 (예를 들어, 연료 처리 영역에서의 이 물질 배제 (FME) 요건) 을 만족해야 한다.In one embodiment, the
도 4 는 도 2 의 장치 (20) 의 측면도이다. 도 4 는 연료 채널 또는 하 우징 (24), 조립체 반응 지지부 (26), 가이드 (28), 여과 배관 (32), 반사체 (50) 및 조립체 장착빔 (52) 을 나타낸다. 상기 반사체 (50) 는 연료 조립체에 전달되는 초음파 에너지의 양을 증가시키는데 사용된다. 즉, 상기 반사체 (50) 는 초음파 에너지를 반사시켜 연료 조립체에 보내도록 작동한다. 조립체 장착빔 (52) 은 변환기 장착판 (34) 을 조립체 원자로 지지부 (26) 에 연결하는데 사용된다. 상기 조립체 원자로 지지부 (26) 는 세척이 실시되는 연료 저장조의 벽 (54) 에 접하여 가압한다 (이하 설명됨).4 is a side view of the
하우징 (24), 장착판 (34), 스페이서 (36) 및 반사체 (50) 는 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 원자력 발전소를 작동하는데 통상적인 일반적인 안전 요건 및 물질 양립성 요건을 만족시키는 경우에는 다른 물질이 사용될 수 있다. 특히, 선택되는 물질은 사용된 연료 저장조 및 캐스크 로딩 피트 (Cask Loading Pit) 를 포함하는 발전소의 연료 저장 및 처리 구역에서 사용하는데 양립성이 있어야 한다.The
하우징 (24) 의 내부 표면은 방사성 입자가 이 표면상에 침적되거나 또는 이러한 표면내의 함몰부 또는 틈에 체류하는 경우를 줄이도록 전기 연마될 수 있다. 이렇게 함으로써, 작업자가 방사능에 노출되지 않고서 하우징을 분리 및 선적할 수 있다. 초음파 변환기 (22) 는 하우징 (24) 을 세척하는데 사용될 수 있다. 즉, 변환기 (22) 는 침적물이 있는 하우징 (24) 의 벽을 세척하도록 하우징 (24) 이 비워질 때 작동된다.The inner surface of the
도 5 는 초음파 세척 장치 (20) 의 평면도이다. 도 5 는 전술한 구성요 소 : 변환기 (22), 하우징 (24), 변환기 장착판 (34), 변환기 스페이서 (36) 및 반사체 (50) 를 도시한다. 도 5 는 또한 변환기 배열체에 대면하지 않는 장치의 두 측면으로 초음파 에너지가 통과하도록 작동하는 하우징 스페이서 (60) 를 도시한다. 각 반사체 (50) 는 공기 갭 (56) 에 의해 분리되는 내부 반사체 표면 (56) 과 외부 반사체 표면 (54) 을 포함한다. 이러한 구성은 특히 초음파 에너지 반사에 효과적인 것으로 밝혀졌다.5 is a plan view of the
도 5 는 또한 하우징 (24) 내에 위치한 연료 조립체 (70) 를 도시한다. 상기 연료 조립체 (70) 는 개별 연료봉 (72) 을 포함한다. 침적물 (74) 은 연료봉 (72) 에 고착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 이러한 형태의 침적물은 본 방법에 따라 제거될 수 있다.5 also shows a
도 5 는 17 X 17 의 연료 조립체를 도시한다. 하우징 (24) 은 모든 설계의 경수로 연료를 수용하도록 구성될 수 있다. 또한, 하우징은 다른 연료원을 위해 구성될 수 있다.5 shows a fuel assembly of 17 × 17. The
도 2 ~ 도 5 의 장치는 조사된 핵연료 조립체로부터 단단히 고착된 침적물을 제거하기 위해 고에너지밀도의 초음파를 제공한다. 특히, 변환기 (22) 는 연료 다발 (70) 의 중앙을 관통하여 거기에 위치된 연료봉 피복물을 세척하는 출력 밀도와 음속장을 발생시킨다. 변환기 (22) 는 연료 조립체의 두 측면을 따라 (예를 들어, 도 2 참조) 수직 배열로 설치된다 (축선들이 수평으로 배향됨). 도 2 는 하우징 (24) 의 상부에 있는 변환기 (22) 를 도시하는데, 이는 대부분의 가압수형 원자로내의 침적물의 위치와 일치하기 때문이다. 변환기 (22) 는 하우징 (24) 의 전체 길이 또는 제한된 전략적 위치를 따라 위치될 수 있다.The apparatus of FIGS. 2-5 provides high energy density ultrasound to remove tightly fixed deposits from the irradiated nuclear fuel assembly. In particular, the
조립체 (70) 내의 통상적으로 200 개가 넘는 연료봉은 정사각형 피치 배열 (예를 들어, 17 X 17) 로 배치될 수 있다. 세척될 후보 조립체에서, 연료 펠릿 적층체를 내장하는 피복물은 제거될 침적물로 덮여 있다. 일실시형태에 있어서, 각각의 변환기의 수직 배열에 있어서, 인접한 변환기들은 측면 방향으로 오프셋되어, 한 변환기상의 파절 (즉, 여기 모드 형상을 위해 0 변위를 받는 지점) 은 시스템 작동시 상부 및 하부에 있는 인접한 변환기상의 최대 변위 지점과 정렬된다. 또한, 각 변환기는 이러한 방식으로 연료 조립체의 반대 측면상에 위치한 변환기로부터 축방향으로 오프셋될 수 있다. 즉, 서로 대면하는 변환기의 축선을 따라 반파 오프셋 (또는 그의 배수) 되도록 변환기를 위치시키는 것이 바람직하다. 이러한 위치결정은 튜브 다발의 통과를 상당히 개선시킨다.Typically more than 200 fuel rods in
도 6 은 연료 저장조 (80) 내에 위치한 장치 (20) 를 도시한다. 이 실시형태에 있어서, 장치 (20) 는 조립체 반응 지지부 (26) 를 사용하여 장착된다. 케이블 (82) 이 또한 장치 (20) 를 지지하는데 사용될 수 있다. 장치 (20) 는 관련된 펌프 및 여과 조립체 (90) 를 가진다. 이 조립체 (90) 는 하나 이상의 펌프 (92) 와 한 세트의 필터 (94) 를 포함한다. 방사능 센서 (96) 가 펌프로의 진입 지점에 위치될 수 있다. 상기 방사능 센서 (96) 는 연료 조립체가 세척되는 때를 결정하는데 사용된다. 특히, 센서 (96) 에서 감마 활성도가 기준 값으로 떨어질 때, 더 이상의 연료 침적 입자가 제거되지 않고 그에 따라 세척이 완료된다는 것이 알려져 있다.6 shows an
도 6 은 또한 다양한 실시형태와 관련된 부수적인 제어장치 (100) 를 도시한다. 이 장치 (100) 는 초음파 출력 발생기 (102), 펌프 및 여과 제어 회로 (106), 및 여과 및 세척 시스템 (108) 을 포함할 수 있다.6 also shows
도 7a ~ 7b 는 간단히 묘사된 하우징 (24) 안에 연료 조립체 (70) 를 위치시키는 것을 도시한다. 상기 연료 조립체 (70) 는 호이스트 (110) 를 사용하여 위치된다. 도 7a 에서, 연료 조립체 (70) 는 하우징 (24) 내에 있다. 도 7b 에서, 연료 조립체 (70) 는 하우징 (24) 으로부터 부분적으로 제거되어 있다. 도 7c 에서, 연료 조립체 (70) 는 하우징 (24) 으로부터 제거되어 있다. 도 7a ~ 7b 의 호이스트 (110) 는 저장조 (80) 에 연료 조립체 (70) 를 삽입하고 그로부터 제거하도록 도 6 의 시스템에 사용될 수 있다. 호이스트 (110) 는 또한 초음파 세척시 연료 조립체 (70) 의 축선 길이를 따라 다른 영역을 세척하도록 연료 조립체 (70) 를 재위치시키는데 사용될 수 있다.7A-7B illustrate positioning the
연료 조립체 (70) 가 하우징 (24) 내에 위치되면, 초음파 세척이 시작된다. 대략 20 내지 30 kHz 의 주파수 및 1,000 내지 1,500 와트의 변환기 출력에서 작동하는 전방향 반경방향 초음파를 사용하여 성공적인 결과를 얻을 수 있다. 도 6 을 참조하면, 펌프 (92) 는 연료 조립체를 통하여 물을 끌어들이고 그에 따라 변환기 (22) 에 의해 발생된 초음파 에너지에 의해 제거되는 침적물을 씻어낸다. 하우징 (24) 을 관류하는 하향 유동을 제공함으로써 하우징 (24) 의 상부를 밀봉할 필요가 없어진다.Once the
초음파 에너지에 의해 제거된 침적물을 씻어내는 것 이외에도, 하우징의 상 부 근방의 주입 포트로부터 제거 개선 화학 화합물이 물내에 유입될 때, 이 화학약품은 침적물 표면의 개질, 침적물의 산화, 침적물의 가용화 또는 침적물의 착화 또는 킬레이트화로 침적물을 물리적으로 및/또는 화학적으로 제거하는데 도움을 준다.In addition to washing off deposits removed by ultrasonic energy, removal chemicals from the inlet port near the top of the housing are introduced into the water when chemicals are introduced into the water, which modify the deposit surface, oxidize the deposit, solubilize the deposit, Complexation or chelation of the deposit helps to remove the deposit physically and / or chemically.
경수로 작동시, 연료봉 피복물의 노내 조사 및 후속의 이러한 성분의 부식에 의해 54Mn, 55Fe, 60Co, 63Ni 등의 활성 생성물 및 241Pu 등의 초우라늄이 연료 조립체 표면상에 침적될 수 있다. 질산 과망간산염-저산화-상태 전이-금속 이온 (LOMI/NP) 공정은, 어떠한 실시형태에 있어서 크롬을 보다 용해성이 있는 형태로 산화시키고, 킬레이트제에 이용가능하게 하고, 이를 시스템으로부터 제거하며, 또한 가용화로 제거하기 위한 추가의 부식 생성물을 노출시킴으로써, 이러한 성분을 정화시키는데 사용될 수 있다. 피콜린산 (이에 제한되지 않음) 등의 킬레이트제는 악티늄계, 라탄계, 중금속 및 전이 금속과 강한 복합물을 형성하고 또한 이들은 용해 상태로 두는데 도움을 준다. 이러한 오염된 용액은 사용후에 이온 교환 수지로 처리되어 용해성 금속 및 화학약품을 추출할 수 있다. 이러한 수지는 처리 및 폐기될 수 있다.In LWR operation, active products such as 54 Mn, 55 Fe, 60 Co, 63 Ni and superuranium such as 241 Pu may be deposited on the fuel assembly surface by in-house irradiation of fuel rod coatings and subsequent corrosion of these components. . The nitrate permanganate-low oxidation-state transition-metal ion (LOMI / NP) process, in some embodiments, oxidizes chromium into a more soluble form, makes it available for chelating agents, and removes it from the system, It can also be used to purify these components by exposing additional corrosion products for removal by solubilization. Chelating agents, such as but not limited to picolinic acid, form strong complexes with actinium-based, rattan-based, heavy metals, and transition metals and also help to keep them in a dissolved state. Such contaminated solutions can be treated with ion exchange resins after use to extract soluble metals and chemicals. Such resins can be treated and disposed of.
어떠한 실시형태에 있어서, 화학적으로 개선된 제거 방법은 유기산과 킬레이트제 (LOMI 시약) 의 조합을 사용하여 연료 표면으로부터 산화물 침적물을 분해하고 결과적으로 생긴 유기 금속 복합물을 용액내에 현탁시킬 수 있다. V+2 (2 가의 바나듐 포름산) 가 산화물 침적물내의 Fe+3 을 Fe+2 로 환원시키는데 사용될 수 있다. 이러한 메카니즘은 산에 의한 침적물의 공격보다는 전자 스트립핑과 관련있다. 피콜린산 (나트륨 피콜리네이트로서) 이 착화제로서 사용될 수 있다. 이러한 반응은 산화물 침적물을 불안정하게 하여 금속 이온을 용액에 방출하도록 한다. 시약중에서 과잉 피콜리네이트는 금속 이온과 착물을 형성하고 이를 연료 표면상에 다시 침적하지 못하게 한다.In some embodiments, the chemically improved removal method can use a combination of organic acid and chelating agent (LOMI reagent) to decompose oxide deposits from the fuel surface and suspend the resulting organometallic complex in solution. V +2 (bivalent vanadium formic acid) can be used to reduce Fe +3 to Fe +2 in the oxide deposit. This mechanism is related to electron stripping rather than attack of deposits by acid. Picolinic acid (as sodium picolinate) can be used as the complexing agent. This reaction causes oxide deposits to become unstable and release metal ions into the solution. Excess picolinate in the reagent complexes with the metal ions and prevents it from depositing again on the fuel surface.
일부 산화물 침적물은 산화물층의 분해에 악영향을 주는 상당한 농도의 크롬을 가진다. 이 경우에, 이러한 침적물에 산화 처리를 사용하여 +3 가 에서 +6 가 상태로의 산화를 통해서 크롬을 용해성 있게 만들어 이 침적물을 조절할 수 있다. 이는, 질산 과망간산칼륨 (NP) (선택적으로 2.5 pH 에서) 또는 알칼리 과망간산칼륨 (AP) (선택적으로 10 ~ 11.5 pH 에서) 을 주입함으로써 이루어진다. 이러한 방안으로 크롬은 용해성이 있게 되며, LOMI 시약 또는 다른 화학약품을 사용하여 분해될 수 있는 철 농후 침적물이 남게 된다.Some oxide deposits have a significant concentration of chromium that adversely affects the decomposition of the oxide layer. In this case, oxidation of such deposits can be used to control the deposits by making chromium soluble through oxidation from the +3 to +6 valence state. This is done by injecting potassium permanganate nitrate (NP) (optionally at 2.5 pH) or alkaline potassium permanganate (AP) (optionally at 10-11.5 pH). In this way chromium becomes soluble and leaves iron-rich deposits that can be broken down using LOMI reagents or other chemicals.
세척 공정시, 오염된 방출 용액은 양이온 교환 수지를 통과하여 부식 및 활성 생성물과 잔류 금속 이온이 제거되고 또한 화학 시약이 재생 또는 제거될 수 있다.In the washing process, the contaminated release solution passes through a cation exchange resin to remove corrosion and active products and residual metal ions and also to regenerate or remove chemical reagents.
LOMI 시약, 분해된 방사성핵종 및 금속 이온은 이온 교환 수지 컬럼으로 처리함으로써 시스템으로부터 제거될 수 있다. 사용된 LOMI 시약 용액을 처리하기 위해 강산성 양이온 및 약염기성 음이온 수지 컬럼을 사용할 수 있다.LOMI reagents, degraded radionuclides and metal ions can be removed from the system by treatment with an ion exchange resin column. Strongly acidic cation and weakly basic anion resin columns can be used to treat the LOMI reagent solution used.
NP (또는 AP) 시약은 이온 교환 수지 칼럼에서 제거될 수 있다. 산화 공 정시 형성되는 잔류 MnO2 는 옥살산으로 분해될 수 있고, 이 옥살산은 과망간산 용액에 바로 첨가될 수 있고 또한 혼합 베드 수지 칼럼에서 제거될 수 있다. 옥살산 세정 후에, 보다 묽은 농도의 LOMI 시약을 사용하여 초기의 LOMI 기술을 반복할 수 있다. 어느 쪽 경우에서도, 세척 공정시 제거되는 사용된 시약 및 부식 생성물은 이온 교환 수지를 통하여 처리될 수 있고, 이 수지는 정화 폐기 생성물을 구성할 수 있다.NP (or AP) reagents can be removed in an ion exchange resin column. The residual MnO 2 formed during the oxidation process can be decomposed into oxalic acid, which can be added directly to the permanganic acid solution and also removed from the mixed bed resin column. After oxalic acid cleaning, the earlier LOMI technique can be repeated using a thinner concentration of LOMI reagent. In either case, the used reagents and corrosion products removed in the washing process can be treated via ion exchange resins, which can constitute a clarification waste product.
세척 공정동안 하우징 (24) 이 연료 조립체 (70) 의 중량을 실제로 지지하지 않도록 연료 조립체 (70) 는 호이스트 (110) 에 의해 항상 지지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 변환기 (22) 는 하우징 (24) 의 외측에 장착되어 초음파 에너지가 하우징 벽을 통과하도록 할 수 있다. 간섭 하우징 벽의 주 효과는 초음파 신호의 저주파 부분의 감쇠임을 알 수 있었다. 대부분의 세척 유효성을 책임지는 초음파 신호의 고주파 부분 (즉, 10 kHz 이상의 주파수) 은 적절하게 구성된 하우징을 감쇠가 거의 없이 통과한다.The
본 방법에 따른 통상의 세척 절차는 다음과 같다. 연료 호이스트 (110) 는 연료 저장 랙으로부터 연료 조립체 (70) 를 픽업한다. 호이스트 (110) 와 관련된 가동 기계가 연료 조립체 (70) 를 연료 저장조 (80) 또는 몇몇 다른 세척 장소로 이송한다. 상기 연료 조립체 (70) 는 하우징 (24) 안으로 삽입될 때 비디오 테이프로 녹화될 수 있다. 예를 들면, 도 7b 는 연료 조립체 (70) 를 녹화하도록 하우징 (24) 의 상부에 위치되어 있는 카메라 (120) 를 도시한다. 그 후, 변환기 (22) 는 통전된다. 호이스트 (110) 는 상기 조립체 (70) 를 2 분 간격으로 상하로 미는데 (즉, 2 분 동안 위로 2 분 동안 아래로) 사용될 수 있다. 각각의 미는 운동은 대략 몇 인치일 수 있다.Typical washing procedures according to the method are as follows. The fuel hoist 110 picks up the
감마 방사선의 활성도는 센서 (96) 를 통해 관찰된다. 방사성 연료 침적물 입자를 가진 물은 펌프 (92) 에 의해 펌핑되어 필터 (94) 를 통과하고 그 후 연료 저장조 (80) 로 복귀한다. 필터 (94) 의 전체 방사능이 관찰될 수 있다. 센서 (96) 에서 감마 활성도가 기준으로 다시 떨어지면, 더 이상 연료 침적물 입자가 제거되지 않고 세척이 완료됨이 알려져 있다. 어떠한 실시형태에 따라서, 세척 절차는 7 ~ 10 분내에 완료될 수 있다. 이는 몇 시간 동안 지속되는 종래의 화학적 방법과는 대조적이다.The activity of gamma radiation is observed through the
초음파 세척은 일반적으로 임계 경로 시간내에 실시된다. 세부적인 화학약품 첨가 절차 (세척기내에 화학약품의 체류 시간, 화학약품 첨가시 결과적인 유량 변경, 및 필터 또는 이온 교환에 대한 적합한 라인업을 포함) 는 세척기내에서 연료 조립체가 소모하는 시간 길이에 영향을 줄 수 있다. 또한, 생성된 폐기물은 다른 종류일 수 있다.Ultrasonic cleaning is generally performed within critical path time. Detailed chemical addition procedures (including the residence time of chemicals in the washer, the resulting flow rate change when adding chemicals, and a suitable lineup for filters or ion exchanges) affect the length of time the fuel assembly consumes in the scrubber. Can give The waste produced may also be of other types.
세척 후, 연료 조립체 (70) 는 선택적으로 비디오로 녹화되면서 하우징 (24) 으로부터 제거된다. 세척 전후의 비디오 테이프를 검토하여 공정의 성공을 확인할 수 있다.After cleaning, the
그 후, 호이스트 (110) 는 연료 조립체 (70) 를 연료 저장 랙으로 이동한다. 세척 시스템은 세척될 다음 연료 조립체 (70) 를 수용할 준비를 하게 된다. 강하게 지지되는 하우징 (24) 의 경우에, 단일 호이스트 (110) 가 한 세트의 초음파 세척 장치 (20) 를 탑재하는데 사용될 수 있다. 이러한 구성은 전체 처리량을 향상시킨다.The hoist 110 then moves the
본 방법의 초음파 세척 기술은 손상을 줄 수 있는 힘을 연료 펠릿에 가하지 않고 세척할 수 있다. 본 방법에 따라서 사용되는 초음파는, 피복물의 내부 표면 및 펠릿 사이에서 통상적으로 발견되는 가스를 통과하지 않아서, 유해한 진동 에너지를 펠릿에 전달하는 유일한 수단은 펠릿에 대하여 피복물 내부 표면을 운동시키는 것이다. 실험 결과에 의하면, 상기 피복물의 진동 스펙트럼이 작동시 연료가 진동 스펙트럼에 필적하는 것으로 나타났다. 원자로내의 통상적인 작동 조건에 의해 해로운 진동이 제한된다는 것은, 통상적인 초음파학에 대해서도 유효한 것으로 기대되지 않는데, 이는 연료 다발내의 내부 봉을 세척하는데 필요한 에너지 입력이 더 높아서 펠릿에 해롭다고 예상되기 때문이다.The ultrasonic cleaning technique of the method can be cleaned without applying damaging forces to the fuel pellets. The ultrasonic waves used in accordance with the method do not pass through the gas typically found between the inner surface of the coating and the pellets, so that the only means of transmitting harmful vibrational energy to the pellets is to move the coating inner surface relative to the pellets. Experimental results have shown that the vibration spectrum of the coating is comparable to the vibration spectrum of the fuel in operation. The restriction of harmful vibrations by the normal operating conditions in the reactor is not expected to be effective for conventional ultrasonics, because the higher energy input required to clean the inner rods in the fuel bundle is expected to be detrimental to the pellets. .
본 방법이 다양한 장치의 구성으로 실시될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the method may be practiced in a variety of device configurations.
도 8 은 초음파 세척 장치 및 관련된 연료 조립체를 수용하기 위한 채널 (160) 을 도시한다. 채널 (160) 은 일체형 펌프 (162) 및 일체형 필터 (164, 166) 를 포함한다. 따라서, 본 실시형태에 있어서, 단일의 통합 시스템이 세척 및 여과 기능 둘 다를 제공한다. 필터 (164) 는 내부 순환용 조대 필터일 수 있지만, 필터 (166) 는 최종 세척시 연료 저장조로 가는 배출물을 위한 미세 필터일 수 있다. 블럭 (168) 은 미세 필터 (166) 가 주름형 필터 (예를 들어, 9 개 의 2 인치 주름형 필터) 의 매트릭스로 실시될 수 있음을 도시한다.8 shows a
본 방법이 핵연료 조립체로부터의 침적물을 제거하기 위한 시간 효율적, 효과적, 컴팩트한, 저비용의 기술을 제공함을 당업자는 이해할 것이다. 이 기술은 종래의 화학적 방법에 비하여 매우 빠르다.Those skilled in the art will appreciate that the present method provides a time efficient, effective, compact, low cost technique for removing deposits from fuel assemblies. This technique is very fast compared to conventional chemical methods.
본 방법은 연료 조립체를 분해하지 않고 세척하도록 한다. 본 기술은 조사된 연료 펠릿의 물리적 무결성을 위협하는 불리한 피복물 변위를 발생시키지 않는다. 즉, 후속의 원자로 재시동시 어떠한 영향없이 연료 조립체내의 내부 침적물을 세척할 수 있다.The method allows for cleaning without disassembling the fuel assembly. The technique does not create adverse coating displacements that threaten the physical integrity of the fuel pellets investigated. That is, the internal deposits in the fuel assembly can be cleaned without any effect upon subsequent reactor restarts.
본 방법과 관련된 다른 중요한 이점은 개선된 방사능 관리 및 발전소 작업자의 방사능 노출의 감소이다. 세척 공정에 의해 제거된 연료 침적물 입자는, 실제로 노내의 열/수력적 전달로 인해 냉각제 루프 주위에 분포될 때 가동 중단시 가장 중요한 작업자 선량을 야기하는 동일한 방사능 물질이다. 따라서, 장시간 동안 (방사능 붕괴시) 연료 저장조내에 안전하게 저장될 수 있는 필터상의 방사능 입자를 봉하고 연료를 세척함으로써, 가동중지시 선량율과 작업자에 대한 선량을 감소시킬 수 있다. 그리하여, 선량율 제어 및 선량율 감소를 위한 전략으로써 연료를 세척하는 것은 방사능 관리 비용을 감소시키는 경쟁력 있는 새로운 방법이다.Other important advantages associated with this method are improved radioactivity management and reduction of radiation exposure of plant workers. Fuel deposit particles removed by the cleaning process are actually the same radioactive material that causes the most important worker dose at downtime when distributed around the coolant loop due to heat / hydraulic transfer in the furnace. Thus, by sealing radioactive particles on a filter which can be safely stored in a fuel reservoir for a long time (when radioactive decay) and washing the fuel, it is possible to reduce the dose rate during downtime and the dose to the operator. Thus, washing fuel as a strategy for dose rate control and dose rate reduction is a competitive new way to reduce radiation management costs.
본원의 화학적으로 개선된 세척 방법은 과도한 부식 생성물을 제거함으로써 연료의 신뢰성을 보장해주는 것을 보조해준다. 또한, 이 방법은 연료가 발전소의 표면상에 쌓일 수 있기 전에 연료로부터 방사능을 제거함으로써 방사선원을 감 소시키는데 보조한다.The chemically improved cleaning methods herein assist in ensuring fuel reliability by removing excess corrosion products. The method also assists in reducing the radiation source by removing radiation from the fuel before the fuel can build up on the surface of the power plant.
전술한 실시형태는 다르게 뿐만 아니라 조합할 수 있음을 이해해야 한다.It should be understood that the foregoing embodiments can be combined as well as differently.
도 1 은 조사된 핵연료 조립체에 대해 화학적으로 향상된 초음파 세척 방법을 실행하기 위한 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a chemically enhanced ultrasonic cleaning method for an irradiated fuel assembly.
도 2 는 초음파 세척 장치의 정면도.2 is a front view of the ultrasonic cleaning device.
도 3 은 반경방향으로 발산하는 전방향 에너지를 생성하는데 사용되는 초음파 변화기의 도면.3 is a diagram of an ultrasonic transducer used to generate radially divergent omnidirectional energy.
도 4 는 도 2 의 초음파 세척 장치의 측면도.4 is a side view of the ultrasonic cleaning device of FIG.
도 5 는 핵연료 조립체를 내측에 위치시킨 도 2 의 초음파 세척 장치의 평면도.5 is a plan view of the ultrasonic cleaning device of FIG. 2 with the nuclear fuel assembly positioned therein;
도 6 은 일실시형태에 따라서 사용되는 도 2 의 초음파 세척 장치 및 관련 펌프와 여과 장비를 도시한 도면.FIG. 6 illustrates the ultrasonic cleaning apparatus and associated pump and filtration equipment of FIG. 2 used in accordance with one embodiment.
도 7a 내지 도 7c 는 연료 조립체를 하우징내에 위치시키는 공정을 도시한 도면.7A-7C illustrate a process for positioning a fuel assembly in a housing.
도 8 은 일체의 펌프와 여과 시스템을 가진 초음파 세척 장치의 도면.8 is a diagram of an ultrasonic cleaning device having an integral pump and filtration system.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 화학약품 저장 탱크10: chemical storage tank
12 : 이온 교환 용기12 ion exchange vessel
20 : 초음파 세척 장치20: ultrasonic cleaning device
22 : 초음파 변환기22: ultrasonic transducer
24 : 하우징24: housing
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090004884A KR20090109051A (en) | 2008-01-22 | 2009-01-21 | Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US61/011,817 | 2008-01-22 | ||
KR1020090004884A KR20090109051A (en) | 2008-01-22 | 2009-01-21 | Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090109051A true KR20090109051A (en) | 2009-10-19 |
Family
ID=41552386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090004884A KR20090109051A (en) | 2008-01-22 | 2009-01-21 | Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20090109051A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752240C1 (en) * | 2021-01-14 | 2021-07-23 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for radioactive waste deactivation |
-
2009
- 2009-01-21 KR KR1020090004884A patent/KR20090109051A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752240C1 (en) * | 2021-01-14 | 2021-07-23 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | Method for radioactive waste deactivation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1175681B1 (en) | Apparatus and method for ultrasonically cleaning irradiated nuclear fuel assemblies | |
JP6134617B2 (en) | Chemical decontamination method for carbon steel components in nuclear power plant | |
US8165261B2 (en) | Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning | |
EP1914013B1 (en) | Method and apparatus for removing corrosion products from a nuclear reactor | |
JP4944542B2 (en) | Method for suppressing elution of nickel and cobalt from structural materials | |
JP4551843B2 (en) | Chemical decontamination method | |
KR20090109051A (en) | Chemical enhancement of ultrasonic fuel cleaning | |
JP3936845B2 (en) | How to store residual heat removal system piping during nuclear power plant operation | |
Park et al. | Chemical decontamination design for NPP decommissioning and considerations on its methodology | |
JP4183714B2 (en) | In-furnace chemical decontamination apparatus and decontamination method thereof | |
JP7411502B2 (en) | Chemical decontamination method for carbon steel parts of nuclear power plants | |
JP7475171B2 (en) | Chemical decontamination method and chemical decontamination apparatus | |
JP7299865B2 (en) | Chemical decontamination method | |
US20210296019A1 (en) | Chemical Decontamination Method and Chemical Decontamination Apparatus | |
JP2013130565A (en) | Component of nuclear power plant, method for suppressing adhesion of radioactive nuclide to component of nuclear power plant, and film forming device for component of nuclear power plant | |
JP2013076620A (en) | Decontamination method of reactor configuration member | |
JP2023037387A (en) | Chemical decontamination method and chemical decontamination device | |
JP2002116295A (en) | Decontamination method and decontamination device | |
Sato et al. | Full system decontamination for dose reduction at the preventive maintenance work of the reactor core internals | |
Remark | Plant decontamination methods review.[PWR; BWR] | |
Sempere Belda | The Unsuspected Roles of Chemistry in Nuclear Power Plants: Special Chemical Technologies for Enhanced Safety and Increased Performance | |
JP2017203707A (en) | Chemical decontamination method | |
JP2008157861A (en) | Nuclear power plant and reducing nitrogen compound injection equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |