KR20100002192A - 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체 - Google Patents

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Abstract

저장조 내에 핵 연료봉을 저장하기 위한 저장 래크 조립체(1)는 2개 이상의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)를 포함하고, 이 저장 래크는 연료봉의 수용을 위해 서로 나란히 배치된 복수의 수직 채널을 포함한다. 저장 래크 조립체(1)는 1개 이상의 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)을 추가로 포함하는데, 서로 나란히 배치된 각각의 저장 래크는 통상 1개 이상의 바닥판에 연결되고, 바닥판은 저장조의 바닥(24) 상에서 이동가능하다.
저장 래크, 바닥판, 지지 부재, 라이닝 부재, 높이 조절식 연결기

Description

핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체{STORAGE RACK ASSEMBLY FOR THE STORAGE OF NUCLEAR FUEL ELEMENTS}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체에 관한 것이다.
핵 연료봉, 구체적으로 사용 후의 핵 연료봉은, 예컨대 물 등의 냉각제로 채워진 저장조 내에 저장되는데, 이 냉각제는 연료봉으로부터 방출되는 방사능에 대한 차폐물로서 기능을 한다. 사용 후의 핵 연료봉은 재생되거나, 경우에 따라서는 최종 처리될 때까지 저장조 내에 보존된다. 핵 연료봉의 안전한 저장을 위해, 저장조를 구비한 저장 래크가 개발되었으며, 상기 저장조는, 일반적으로 서로 이웃하여 배치되거나, 경우에 따라서는 적층되어 배치될 수도 있는 복수의 저장 래크를 수용할 수 있다.
US 4 042 828에는 저장조 내의 핵 연료봉 저장용 저장 래크가 기술되어 있다. 상기 저장 래크는 연료봉의 수용을 위해 채널을 형성하고 여러 줄로 배치된 복수의 수직 인클로저(enclosures)를 포함한다. 정방형 단면을 갖는 인클로저는 개방형 저장 프레임 내에 배치되고, 그 상단부와 하단부가 개방되어 있어, 연료봉 을 냉각시키도록, 저장조 내에 들어있는 물이 인클로저 내에서 순환될 수 있다. 인클로저에 삽입된 연료봉은 저장조의 바닥 상의 지지를 통해 개별적으로 지지된다.
US 4 187 433으로부터, 저장조 내의 또다른 핵 연료봉 저장용 저장 래크가 공지되어 있다. 이 저장 래크는 서로 적층되어 배치된 개구를 가지는 상부 및 하부 격자 프레임(an upper and a lower lattice frame)을 포함하며, 이 개구 안으로 수직 이동가능한 저장 채널이 연료봉의 수용을 위해 삽입된다. 이렇게 하여, 저장 채널 및 이와 관련된 연료봉의 무게는 저장조의 바닥 상에 개별적으로 지지된다.
종래 기술로부터의 상술한 저장 래크 일부만이 연료봉의 안전한 저장을 위한 조건을 만족시킨다는 것을 알게 되었는데, 특히 지진 중에, 저장조 내의 저장 래크의 상당한 변위가 일어남을 알게되었다. 통상적으로, 연료봉이 전부 채워진 저장 래크는 30톤 내지 60톤의 무게를 갖기 때문에, 지진이 일어나는 동안, 이웃하는 저장 래크 사이 및 저장 래크와 저장조의 벽 사이에 발생하는 힘은 상당히 크고, 지진이 일어나는 동안, 저장 래크 및 저장 래크에 저장된 연료봉 및/또는 저장조의 라이닝 부재가 손상됨에 따라, 방사성 핵종이 방출될 수 있는 문제가 발생한다.
상술한 US 4 042 828로부터의 도 13 및 도 14는, 인접하는 저장 래크가 연결될 수 있는 연결기를 나타내고 있다. 적어도 원리적으로는, 지진이 일어나는 동안, 복수의 저장 래크의 연결에 의해, 복수의 저장 래크 사이의 충돌을 방지할 수 있다. 그러나, 상기 US 4 042 828에 기재된 저장 래크의 구성 방법은 보다 큰 수평 힘을 흡수함에 있어서 부적절한 것처럼 생각되기 때문에, 지진에 대한 안정성만 이 제한 및 한정부를 구비한 연결기에 의해 증가될 수 있다.
지진을 유발시키는 저장 래크의 변위 및 이와 관련된 저장 래크의 벽 또는 저장조 내에 설치된 기타 다른 장치와의 충돌 위험성의 문제를 해결하기 위해, 저장조의 벽에 저장 래크를 지지 또는 고정하거나 저장조의 바닥에 단단히 나사체결하려는 시도가 이루어졌다. 종래에는, 이러한 저장 래크의 고정 원리에 기반을 둔 복수의 저장조가 제조되어왔다. 그러나, 이러한 저장 래크의 고정 원리가 제한부를 조건으로 하는 것임을 빠르게 인식하게 되었다. 지진 하중이 커지고, 저장 래크의 저장 밀도나 질량이 커지면서, 고정 위치 및/또는 지지 위치에 국부적으로 매우 높은 절정 하중(peak loads)을 발생시키는데, 그 결과 이 절정 하중은 상기 구조물의 손상을 초래하며, 특히 저장조의 라이닝 부재의 누출을 초래하게 될 것이다. 이 때문에, 보다 높은 지진 하중과 보다 높은 저장 밀도에 적합한 해결 방안을 모색하게 되었다.
이러한 문제에 관하여, 지난 몇 년간, 새로운 방법으로 세워진 연료봉 저장으로 자리잡아 온, 소위 "자유로운 슬라이딩(free sliding)" 원리에 의해 상당한 개선이 이루어진다. 이러한 원리에 의해, 저장 래크는 저장조 내에 자유롭게 설치되고, 지진이 일어나는 동안 자유롭게 미끄러질 수 있다. 운동시 발생되는 마찰을 통하여, 지진 에너지의 대부분이 제거될 수 있다. 이러한 원리에 의해, 저장 래크의 고정 위치 및/또는 지지 위치에서의 국부적으로 매우 높은 절정 하중이 제거될 수 있지만, 이 원리는 다음의 단점을 포함할 수도 있다.
ㆍ 제1 단점으로, 지진을 유발하는 저장 래크의 변위는 저장 래크 주변에 일 정한 자유 영역을 필요로 한다는 점이다. 이러한 점은 저장 공간의 손실을 의미하며, 매우 많은 비용이 든다.
ㆍ 제2 단점으로, 상기 저장 래크의 변위는 복수의 저장 래크 사이에 크기가 다른 불규칙한 갭(gaps)의 형성을 초래하고, 이 때문에, 지진이 일어난 후에는, 저장된 연료봉의 연속적 처리에 대한 문제를 야기할 수 있는 저장 래크의 불규칙한 구성이 발생될 수 있다는 점이다.
ㆍ 제3 단점으로, 부분 부하, 특히 일 측면에 부하를 받는 저장 래크가 높은 수평 지진 가속 동안에 흔들리도록 자극받아서, 저장 래크의 높이가, 예컨대 10㎜ 내지 20㎜ 만큼 저장조 바닥을 들어올릴 수 있다는 점이다. 이러한 저장 래크의 흔들림은 저장조의 바닥에 매우 높은 충격력을 주기 때문에, 저장조의 누출 위험성이 상당히 높아진다. 또한, 저장 래크 변위의 증가 경향은 비하중 측면 방향으로 관측되고, 저장 래크의 안정성을 추가로 감소시킨다.
본 발명의 목적은, "자유로운 슬라이딩" 원리에 따라 구성되지만, 적어도 상술한 단점을 상당히 감소시키는, 저장조 내에 핵 연료봉을 저장하기 위한 저장 래크 조립체를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1에 정의된 저장 래크 조립체에 의해 달성된다.
저장조 내에 핵 연료봉을 저장하기 위한 본 발명에 따른 저장 래크 조립체는 2개 이상의 저장 래크를 포함하며, 이 저장 래크는 연료봉의 수용을 위해 나란히 배치된 복수의 수직 채널을 각각 포함한다. 저장 래크 조립체는 1개 이상의 바닥판을 추가로 포함하는데, 나란히 배치된 각각의 저장 래크는 통상 1개 이상의 바닥판에 연결되고, 1개 이상의 바닥판은 저장조의 바닥 상에서 이동가능하다. 바람직하게는, 저장 래크는 1개 이상의 바닥판 상에 지지된다. 바람직한 실시예에서는, 저장 래크는 1개 이상의 바닥판과 함께 저장조의 바닥 상에서 이동가능하다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 바닥판은 저장 래크의 주변부에 배치되는데, 실질적으로 바닥판은 저장 래크의 전체 주변부를 따라 배치된다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 1개 이상의 바닥판은 저장 래크 조립체의 바닥 영역의 80% 이상의 영역에 걸쳐 연장되거나, 실질적으로는 저장 래크 조립체의 전체 바닥 영역에 걸쳐 연장된다. 상술한 실시예와 무관하게, 저장 래크의 바닥 영역보다 더 큰 1개 이상의 바닥판을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
바람직한 실시에에서는, 저장 래크 각각은 1개 이상의 높이 조절식 연결기에 의해 1개 이상의 바닥판에 연결된다. 이 경우에, 필요하다면, 높이 조절식 연결기는 원추형 또는 구형 지지 부재를 포함하여, 저장 래크와 1개 이상의 바닥판 사이의 각편차(angular deviations)를 보정한다. 저장조 바닥의 불균일성은 높이 조절식 연결기에 의해 균형이 이뤄질 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크는 볼트 연결부에 의해 1개 이상의 바닥판에 연결된다. 바람직하게는, 1개 이상의 바닥판 내에 볼트 연결부 및 나사산이 형성되거나, 나사산이 형성된 볼트가 1개 이상의 바닥판에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 저장 래크 조립체는, 저장 래크와 1개 이상의 바닥판 사이에 안정된 연결이 이루어질 수 있다는 장점이 있다. 바닥판은 저장조의 바닥 상에서 미끄러지듯이 이동가능하여, 저장 래크가 지진 가속도의 영향을 받는 블록(block), 즉 저장 래크 조립체로써 자유롭게 이동할 수 있도록 연결된다. 이와 관련하여, 진동의 수평 성분이 저장조 바닥에서 저장 래크 조립체로 완전히 전달되지는 않는다는 것은 바람직하다. 이는, 저장 래크 조립체의 큰 질량과 이동가능한 구성으로 인해 크게 감소되는 수평 성분의 보다 높은 주파수 성분에 있어 특히 사실이다. 또한, 열에 의한 길이 변화로 인해 발생할 수 있는 저장 래크 조립체의 변형은, 저장 래크의 이동가능한 구성으로 인해, 손상될 정도로 일어나지 않는다. 또한, 바닥판이 진동의 수직 성분에 대하여 유압 감쇠 부재(hydraulic damping elements)로써의 기능을 할 수도 있다. 또한, 저장 래크의 좌우 움직임 뿐만 아니라, 저장 래크의 전후 흔들림은, 1개 이상의 바닥판에 의해 효과적으로 감소되는데, 바닥판은, 한편으로, 저장 래크 사이의 연결을 보장하고, 다른 한편으로, 유압 감쇄 부재로써 의 기능을 한다.
지진 분석은, 이웃하는 저장 래크를 각각 연결하는 바닥판이 수직 및 수평 진동에 대한 강한 감쇠 효과를 나타내고, 이웃하는 저장 래크의 연결을 통해 지진에 따른 저장 래크 사이의 영구적인 변위가 제거될 수 있음을 보여준다. 또한, 저장 래크 장치의 변위는, 부분 하중, 특히 일 측면 하중을 받는 이들 저장 래크가 운동의 진행을 상당히 감소시키는 비교적 큰 질량을 갖는 다른 저장 래크에 연결될 때, 이웃하는 저장 래크의 연결로 인하여 상당히 감소된다.
상기 실시예 및 그 변형예는 일 예로만 제공된다. 종속 청구항 및 도면으로부터, 또 다른 바람직한 실시예가 명확해진다. 또한, 본 발명의 범위 내에서, 본 명세서에 기술되거나 도시된 실시예 및 그 변형예의 개별 특징들은 서로 조합될 수 있어서, 새로운 실시예를 형성할 수도 있다.
다음에는, 여러가지 실시예 및 도면을 참조하여 예로서 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된, 저장조 내의 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체(1)의 실시예는 2개 이상의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)를 포함하며, 그 각각은 연료봉의 수용을 위해 나란히 배치된 복수의 수직 채널을 포함한다. 또한, 저장 래크 조립체(1)는 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅲ)을 포함하며, 서로 나란히 배치된 각각의 저장 래크는 1개 이상의 통상적인 바닥판에 의해 연결되고, 그 1개 이상의 바닥판은 저장조의 바닥(24) 상에서 이동가능하다. 바람직하게는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅲ) 상에 지지된다. 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 1개 이상의 바닥판과 함께 저장조의 바닥(24) 상에서 이동가능하다. 경우에 따라서는, 라이닝 부재(lining material, 23)는 저장조의 바닥(24) 상에 제공될 수 있으며, 이 라이닝 부재 상에서, 바닥판 및/또는 저장 래크가 이동될 수 있다. 상기 라이닝 부재(23)는 저장조를 밀봉하는 기능을 하고, 예컨대 강철에 의해 제조될 수 있다.
도 1에 도시되는 실시예에서는, 저장 래크 조립체(1)가 한 방향으로 서로 나란히 배치된 4개의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)를 포함하고 있다. 그러나, 2개 이상의 저장 래크가 서로 나란히 배치되는 것도 가능하며, 또는 이에 수직한 방향으로 하나 이상의 줄을 추가하는 것도 가능하여, 원하는 크기의 저장 래크 조립체를 형성할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 복수의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 높이 조절식 연결기(15)에 의해 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅲ)에 각각 연결된다. 이러한 경우에, 높이 조절식 연결기는, 저장 래크와 1개 이상의 바닥판 사이의 각도 치우침에 대한 보정 요구에 따라, 원추형 또는 구형 지지 부재를 가질 수 있다. 저장조 내의 어떠한 불균일성도 상기 높이 조절식 연결기에 의해 보정될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 볼트 연결부, 예컨대 나 사산이 형성된 볼트(16)에 의해 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅲ)에 연결된다. 바람직하게는 나사 이음부 및 나사산이 1개 이상의 바닥판 내에 형성되어, 나사산이 형성된 볼트가 1개 이상의 상기 바닥판에 체결될 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 저장 래크에 고정 연결되는 지지 부재(10', 10", 10"')를 각각 구비하고 있다. 이 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개 이상의 바닥판에 대한 저장 래크의 연결이 상기 지지 부재에 의해 이루어진다. 또 다른 바람직한 실시예에서는, 지지부(10a)가 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)에 추가로 제공되어, 저장조의 바닥 상에서 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅲ) 사이에 저장 래크를 지지할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지지부는, 예컨대 나사를 포함한다는 점에서, 높이 조절이 가능하여, 저장조 바닥의 어떠한 불균일성도 보정할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 저장 래크(1Ⅲ)를 위한 지지부는 저장조의 바닥 상에 위치되어 있지 않고, 예컨대 지지부에 형성된 나사산 로드를 회전시킴으로써 하강되어 있어야 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판의 배치를 위한 일 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서, 저장 래크 조립체는, 각각 3개의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)을 갖는 4개의 줄을 각각 포함한다. 물론, 1줄 당 저장 래크의 수와 줄의 수를 임의로 선택할 수 있기 때문에, 원하는 크기의 저장 래크 조립체를 형성할 수 있다. 본 실시예의 저장 래크 조립체는 복수의 바닥판(20Ⅰ-Ⅴ)을 추가로 포함하며, 서로 이웃하여 배치된 각각의 저장 래크는 1개 이상의 통상적인 바닥판에 연결되고, 1개 이상의 바닥판은 저장조의 바닥 상에서 이동될 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)는 모두 저장 래크에 고정 연결되는 지지부(10)를 구비하고 있다. 이 경우에, 1개 이상의 바닥판에 대한 저장 래크의 연결은 연결기(15) 및 지지 부재에 의해서 이루어진다. 또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)에 추가적인 지지부(10a)가 제공되어, 저장조의 바닥 상에서 1개 이상의 바닥부 사이에 저장 래크를 지지할 수 있다.
2개의 저장 래크가 바닥판에 연결될 수 있는 한, 바닥판의 길이를 대부분 자유롭게 선택할 수 있다. 실제로, 동일한 저장 래크에서 나란히 위치되는 2개 이상의 지지 부재가 바닥판 상에 지지되거나, 바닥판에 의해 이웃하는 저장 래크의 지지 부재에 연결될 수 있도록, 바닥판의 길이를 선택하는 것은 바람직할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에서는 저장 래크의 주변부에 바닥판이 배치되어 있는데, 예를 들면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 바닥판은 원래 저장 래크의 전체 주변부를 따라 배치된다.
도 2b는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판의 배치를 위한 제2 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 저장 래크 조립체는 3개의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)를 각각 갖는 4개의 줄을 포함한다. 물론, 1줄 당 저장 래크의 수와 줄의 수를 임의로 선택할 수 있기 때문에, 원하는 크기의 저장 래크 조립체를 형성할 수 있다. 본 실시예의 저장 래크 조립체는 복수의 바닥판(20Ⅰ-Ⅴ)을 추가로 포함하며, 각각 나란히 배치된 저장 래크는 1개 이상의 통상적인 바닥판(20Ⅱ, 20Ⅳ)에 연결되고, 1개 이상의 바닥판은 저장조의 바닥 상에서 이동될 수 있다. 또한, 저장 래크 조립체의 주변부의 저장조의 바닥 상에 이동가능한 바닥판(20a, 20Ⅰ, 20Ⅲ, 20Ⅴ)이 제공되어, 저장 래크를 지지할 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)는 저장 래크에 고정 연결되는 지지 부재(10)를 각각 구비하고 있다. 이 경우에, 1개 이상의 바닥판에 대한 저장 래크의 연결은 연결기(15) 및 지지 부재에 의해서 이루어진다. 또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)에 추가적인 지지부가 제공되어, 저장조의 바닥 상에서 1개 이상의 바닥부 사이에 저장 래크를 지지할 수 있다.
2개의 저장 래크가 바닥판에 연결될 수 있는 한, 바닥판의 길이를 대부분 자유롭게 선택할 수 있다. 실제로, 동일한 저장 래크에서 나란히 위치되는 2개 이상의 지지 부재가 바닥판 상에 지지되거나, 바닥판에 의해 이웃하는 저장 래크의 지지 부재에 연결될 수 있도록, 바닥판의 길이를 선택하는 것은 바람직할 수 있다.
도 2c는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판의 배치를 위한 제3 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예에서, 저장 래크 조립체는, 각각 3개의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)을 갖는 4개의 줄을 포함한다. 물론, 1줄 당 저장 래크의 수와 줄의 수를 임의로 선택할 수 있기 때문에, 원하는 크기의 저장 래크 조립체를 형성할 수 있다. 본 실시예의 저장 래크 조립체는 복수의 바닥판(20Ⅰ-Ⅱ)을 추가로 포함하며, 서로 이웃하여 배치된 각각의 저장 래크는 1개 이상의 통상적인 바닥판에 연결되고, 1개 이상의 바닥판은 저장조의 바닥 상에서 이동될 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ-Ⅲ)는 저장 래크에 고정 연결되는 지지 부재(10)를 각각 구비하고 있다. 이 경우에, 1개 이상의 바닥판(20Ⅰ-Ⅱ)에 대한 저장 래크의 연결은 연결기(15) 및 지지 부재에 의해서 이루어진다. 또 다른 바람직한 실시예에서는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 저장 래크의 주변부에 지지 부재(10)가 배치된다. 필요하다면, 추가적인 지지 부재(10a)가 제공될 수 있는데, 이 지지 부재는 저장 래크의 주변부 내에 배치되고, 그 주변부로부터 이격되어 있어, 1개 이상의 바닥부 상에 저장 래크를 지지할 수 있다.
2개의 각각의 저장 래크가 바닥판에 연결될 수 있는 한, 바닥판의 치수를 대부분 자유롭게 선택할 수 있다. 실제로, 동일한 저장 래크에서 나란히 위치되는 2개 이상의 지지 부재가 바닥판 상에 지지되거나, 바닥판에 의해 이웃하는 저장 래크의 지지 부재에 연결될 수 있도록, 바닥판의 길이를 선택하는 것은 바람직할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 1개 이상의 바닥판은 저장 래크 조립체의 바닥 영역의 80% 이상의 영역에 걸쳐 연장되거나, 본질적으로 는 저장 래크 조립체의 전체 바닥 공간 전반에 걸쳐 연장된다. 또 다른 바람직한 실시예에서는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 1개 이상의 바닥판은 저장 래크의 바닥 영역보다 더 크다.
도 3a는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판(20)과 2개의 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ) 사이의 연결기에 대한 일 실시예를 나타내고 있다. 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ)는 지지 부재(10)를 각각 구비하고, 이 지지 부재는, 예컨대 각각의 저장 래크의 지지판(7)에서의 나사 연결이나 용접에 의한 연결에 의해 상기 저장 래크에 고정 연결된다. 이 경우에, 지지판에 대한 저장 래크의 연결은 상기 지지 부재에 의해 이루어진다. 바람직한 실시예에서는, 저장 래크는 각각의 경우에 높이 조절식 연결기(15)에 의해 바닥판(20)에 각각 연결된다. 저장조 바닥의 불균일성은 상기 높이 조절식 연결기에 의해 균형이 이뤄질 수 있다. 높이 조절식 연결기의 변위 방향은 쌍 촉 화살(15a)로 도 3a에 도시되어 있다.
바람직하게는, 높이 조절식 연결기(15)는 내부 나사산을 갖는 제1 연결부(19), 및 이에 대응되고, 제1 연결부에 나사체결되는 외부 나사산을 갖는 제2 연결부(17)를 포함하여, 상기 연결부를 서로에 대하여 돌림으로써 원하는 연결 높이를 얻는다. 상기 연결부는, 예를 들면 도 3a에 도시된 바와 같이 슬리브(sleeves)로 이루어질 수 있으며, 이 경우에, 내부 슬리브(17)에는, 볼트(16, 16')를 수용하기 위해, 내부 나사산이 추가로 형성될 수 있다.
필요하다면, 높이 조절식 연결기는 원추형 또는 구형 지지 부재(17, 18a- 18c)를 포함하여, 저장 래크와 바닥판 사이에 각편차(angular discrepancies)의 균형을 이룰 수 있다. 바람직하게는, 구형 또는 원추형 지지 부재는, 원추형 또는 구형 리세스를 구비한 제1 지지 부재(18a) 및 이에 대응하고, 지지 부재(10)의 상면에 배치될 수 있는 원추형 또는 구형 볼록부(bulge)를 구비한 제2 지지 부재(18b) 뿐만 아니라, 원추형 또는 구형 볼록부를 구비한 제3 지지 부재(18c) 및 이에 대응하고, 지지 부재(10)의 하면에 배치될 수 있는 원추형 또는 구형 리세스를 구비한 제4 지지 부재(17)를 포함한다. 복수의 상기 지지 부재는, 예컨대 도 3a에 도시된 바와 같이 와셔(washers)로써 형성될 수 있거나, 지지 부재 및/또는 저장 래크의 지지판(7) 및/또는 높이 조절식 연결기(15)의 연결부에 제공될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ)는 볼트 연결부, 예컨대 나사 또는 나사산이 형성된 볼트(16, 16'), 및 필요하다면, 너트(16a)에 의해 바닥판(20)에 연결된다. 도 3a에서는, 볼트 연결부를 위해 가능한 2개의 실시예가 도시되고 있다. 도 3a의 좌측 절반부에 도시된 실시예에서, 나사산이 형성된 볼트(16)가 바닥판에 고정 연결된 슬리브(19)를 통해 바닥판(20)에 연결되는 반면, 도 3a의 우측 절반부에 도시된 실시예에서, 볼트(16')는 바닥판에 고정 연결된다. 바람직하게는, 나사산 및 볼트 연결부는 바닥판 내에 형성되거나, 나사산이 형성된 볼트(16')는 바닥판 상에 형성될 수 있으며, 필요하다면, 볼트(16')는, 도 3a의 우측 절반부에 도시된 바와 같이, 바닥판에 고정 연결될 수 있다.
바닥판(20)과 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ) 사이의 연결부의 실시예 및 그 변형예와는 무관하게, 바닥판은 저장조의 바닥(24) 상에서 이동가능하다. 경우에 따라서는, 라이닝 부재(23)는 상기 저장조를 밀봉하는 기능을 하고, 예컨대 강철에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 바닥판(20)의 하부면에는 추가의 글라이딩 코트(gliding coat, 22), 예컨대 크롬층이 형성된다.
도 3b는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판(20)과 2개의 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ) 사이의 연결기(15)에 대한 일 실시예를 나타내고 있다. 제2 실시예는 바닥판에의 연결기(15)의 고정 형태에 있어서 도 3a에 도시된 실시예와 유일하게 다르다. 제2 실시예에서, 바닥판에의 연결기(15)의 고정은 바닥판(20)에 제공되는 보강 리브(reinforcing rib) 또는 버팀대(21)에 의해 이루어진다. 연결기(15)의 구성의 특수예 및 가능한 실시예와 변형예에 대하여, 바닥판과 2개의 저장 래크 사이의 연결기에 대해 상술되고, 도 3a이 나타내는 범위 내에서 설명되었던 제1 실시예에 대한 참조가 이루어진다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 보강 리브(21)는, 예를 들면 바닥판(20)에 설치된 판으로써 형성될 수 있다. 그러나, 바닥판에 보강 리브(21)를 형성하는 것도 가능하고, 필요하다면, 단순히 두꺼운 바닥판을 사용하는 것도 가능하다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크는 높이 조절식 연결기(15)에 의해 바닥판(20)에 각각 연결된다. 높이 조절식 연결기의 변위 방향은 쌍 촉 화살(15a)로 도 3b에 도시되어 있다. 바람직하게는, 내부 나사산을 갖는 보어가 보강 리브(21) 내에 제공되고, 그 보어 안으로 외부 나사산을 갖는 대응 연결부(17)가 연결부를 회전시켜 원하는 연결 높이를 가지도록 나사체결될 수 있다. 상기 연결부는, 예를 들면 도 3b에 도시된 바와 같이, 슬리브로 이루어질 수 있으며, 필요하다면, 슬리브에는, 나사산이 형성된 볼트(16)를 수용하도록, 내부 나사산이 형성될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ, 1Ⅱ)는 볼트 연결부, 예컨대 나사 또는 나사산이 형성된 볼트(16), 및 필요하다면 너트(16a)에 의해 바닥판(20)에 연결된다. 바람직하게는, 나사산 또는 나사산이 형성된 볼트 연결부는 보강 리브 내에 형성되거나, 또는 나사산이 형성된 볼트(16)는 보강 리브에 제공되며, 필요하다면, 상기 볼트(16)는 보강 리브에 고정 연결될 수 있다. 바람직하게는, 보강 리브 및/또는 바닥판은 사용중인 나사산이 형성된 볼트나 볼트 연결부의 직경보다 더 큰 두께를 갖는다.
도 4a는 본 발명에 따른 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체로 사용하기 위한 저장 래크의 일 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예의 저장 래크(1Ⅰ)는, 연료봉을 수용하기 위해, 벽(11) 및 나란히 배치된 복수의 채널(9)을 가지는 채널 구조물과, 채널 구조물에 연결된 지지판(7)을 포함한다. 또한, 저장 래크(1Ⅰ)는, 예컨대 상기 지지판(7)과 상기 채널 구조물의 상부에 연결될 수 있는 버팀대(4)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는, 채널 구조물의 상부에, 버팀대(4)가 연결될 수 있는 그레이팅(grating) 및/또는 단판(end plate)이 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 연료봉은 지지판(7) 상에 지지될 수 있다. 이를 위 해, 지지판(7)에는 개구 및/또는 슬릿이 형성될 수 있고, 채널 구조물 및/또는 채널(9)의 벽(11)에 돌출 캠이 형성될 수 있으며, 상기 돌출 캠이 상기 지지판의 개구 및/또는 슬릿을 관통하여 삽입되어, 채널 구조물의 반대편에 위치한 지지판 측면에서 제거되지 않도록 상기 돌출 캠이 고정 및/또는 장착될 수 있다.
본 실시예는, 연료봉의 무게를 지탱하도록, 채널 구조물의 연결에 의해 지지판이 충분히 강화되기 때문에, 상기 지지판은 비교적 작은 재료 두께를 가질 수 있다는 장점이 있다.
상기 돌출 캠은, 예컨대 도 4a에 도시된 바와 같이, 채널 구조물에 대향하는 지지판(7) 측에서 돌출되어, 고정 부재, 예컨대 웨지(wedge) 및/또는 직선형이나 원추형 볼트 및/또는 스플라인(splines)에 의해 고정될 수 있다.
바람직하게는, 채널 구조물 및/또는 채널(9)의 벽(11)은, 예컨대 붕소 합금이나 붕소가 첨가된 강 등의 중성자 흡수재로 제조되거나, 중성자 흡수재를 포함한다. 필요하다면, 채널 구조물은 2중 벽으로 구성될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ)는, 저장 래크 및/또는 지지판을 지지하도록, 1개 이상의 지지 부재를 추가로 포함한다. 지지 부재는, 예컨대 채널 구조물의 캠 상에 정렬 또는 그 중심에 맞춰질 수 있다. 경우에 따라서는, 지지 부재(10)는 금속 시트 또는 금속 시트 부재에 의해 형성되고, 지지 부재의 측면 금속 시트 또는 금속 시트 부재는 바람직하게 채널(9)의 벽(11) 바로 아래에서 채널 구조물의 반대편에 위치한 지지판 측면 상에 배치된다. 바람직하게는, 지지 부재(10)는, 예컨대 나사 및/또는 볼트에 의해, 지지판의 선택 가능한 위치에 고정될 수 있다.
도 4b의 (a)는 본 발명에 따른 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체로 사용하기 위한 저장 래크의 제2 실시예를 나타내고 있다. 본 실시예의 저장 래크(1Ⅰ)는, 연료봉을 수용하기 위해, 벽(11) 및 나란히 배치된 복수의 채널(9)을 가지는 채널 구조물과, 채널 구조물에 연결되는 지지판(7)을 포함한다.
바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1Ⅰ)는, 베이스 유닛(2)과, 1개 이상의 격자 유닛(3.1 내지 3.4)을 포함하는데, 이 격자 유닛은 적층되어 배치되고, 상기 베이스 유닛에 의해 지지되며, 금속 시트 부재(11Ⅰ, 11Ⅱ)에 의해 형성되고, 상기 금속 시트 부재는 채널(9)의 벽을 형성하며, 예컨대 엇갈리게 배치된다. 베이스 유닛(2)은 지지판(7)과, 이 지지판에 연결된 그레이팅(6)을 포함한다. 베이스 유닛의 바람직한 실시예가 도 4b의 (b)에 도시되며, 이에 대해서는 다음 절에서 설명하기로 한다. 또한, 저장 래크(1)는, 예컨대 베이스 유닛(2), 상부 격자 유닛 및 경우에 따라서는 추가의 격자 유닛에 연결될 수 있는 버팀대(4)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 베이스 유닛(2)의 그레이팅(6) 및/또는 격자 유닛(3.1 내지 3.4)은, 예컨대 붕소 합금이나 붕소가 첨가된 강 등의 중성자 흡수재로 제조되거나, 중성자 흡수재를 포함한다. 필요하다면, 베이스 유닛의 그레이팅(6) 및/또는 격자 유닛은 2중 벽으로 구성될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 저장 래크(1)는, 저장 래크 및/또는 지지판 을 지지하도록, 1개 이상의 지지 부재(10)를 추가로 포함한다. 지지 부재는, 예컨대 채널 구조물의 캠 상에 정렬 또는 그 중심에 맞춰질 수 있다. 경우에 따라서는, 지지 부재(10)는 금속 시트 또는 금속 시트 부재에 의해 형성되고, 지지 부재의 측면 금속 시트 또는 금속 시트 부재는 바람직하게 채널(9)의 벽(11) 바로 아래에서 채널 구조물의 반대편에 위치한 지지판 측면 상에 배치된다. 바람직하게는, 지지 부재(10)는, 예컨대 나사 및/또는 볼트에 의해, 지지판의 선택 가능한 위치에 고정될 수 있다.
도 5는 도 4b의 (a)에 따른 저장 래크를 위한 채널 구조물의 일 실시예를 나타내고 있다. 도시되는 채널 구조물은, 연료봉을 수용하기 위해 수직 채널(9)을 구비하는 복수의 격자 유닛(3)을 포함하고 있다. 채널의 벽은 서로 교차 결합하는 금속 시트 부재 또는 금속 시트 스트립(11Ⅰ, 11Ⅱ)에 의해 형성되고, 각각 하나의 조립 유닛을 형성하는 적층 가능한 형태의 안정한 격자 유닛(3)으로 적층되어 배치된다. 예를 들면, 금속 시트 부재는 중성자 흡수재에 의해 제조될 수 있거나, 그 벽은 중성자 흡수재를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 격자 유닛(3)은 금속 시트 부재(11Ⅰ, 11Ⅱ)의 하부 및 상부 림에 형성된 복수의 컷아웃부(13)를 각각 구비하고, 이웃하는 그레이팅 유닛의 컷아웃부와 결합된 복수의 돌출형 연결 부재(14)를 구비하여, 상기 연결 부재는, 격자 유닛이 서로 적층되어 배치될 때, 상기 연결 부재와 이웃하는 격자 유닛의 컷아웃부가 적어도 부분적으로 형상이 대응되게 서로 결합되도록, 형성된다. 이러한 구성 방법은 저장 래크의 조립을 기계적 으로 이루어질 수 있게 하고, 연료봉의 길이까지 저장 래크의 높이를 조절 가능하게 한다.
다음에는, 도 5, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 개별 격자 유닛의 실시예를 자세히 설명하기로 한다. 본 실시예의 격자 유닛(3)은 각각 평행한 두 그룹의 금속 시트 부재 또는 금속 시트 스트립(11Ⅰ, 11Ⅱ)을 포함하는데, 제1 그룹의 금속 시트 부재는 제2 그룹의 금속 시트 부재와 교차 결합된다. 도 5a 및 도 5b는 금속 시트 부재(11Ⅰ, 11Ⅱ)의 전형적인 실시예를 각각 나타내고 있다. 예를 들면, 제1 그룹의 금속 시트 부재(11Ⅰ)의 하부 림에 절개부(12a)가 형성되고, 제2 그룹의 금속 시트 부재(11Ⅱ)의 상부 림에 절개부(12b)가 형성될 수 있어서, 절개부(12a, 12b)가 결합할 때에, 제1 그룹과 제2 그룹의 교차하는 금속 시트 부재 사이에 연결이 이루어지고, 이를 통해 이들 금속 시트 부재는 제 위치에서 서로 지지 및 결합되어, 비틀림이 없는 그리드 유닛을 형성한다.
도 4b의 (b)는 도 4b의 (a)에 따른 저장 래크를 위한 베이스 유닛의 일 실시예를 나타내고 있다. 도시되는 베이스 유닛은 지지판(7)과, 금속 시트 부재(5Ⅰ, 5Ⅱ) 및/또는 그레이팅 부재로부터 형성된 그레이팅(grating, 6)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 베이스 유닛(2)은 각각 평행한 두 그룹의 금속 시트 부재 또는 금속 시트 스트립(5Ⅰ, 5Ⅱ)을 포함하는데, 제1 그룹의 금속 시트 부재는 제2 그룹의 금속 시트 부재와 교차 결합된다. 예를 들면, 제1 그룹의 금속 시트 부재(5Ⅰ)의 하부 림에 절개부가 형성되고, 제2 그룹의 금속 시트 부재(5Ⅱ)의 상부 림에 절개부가 형성될 수 있어서, 상기 절개부가 결합할 때에, 제1 그룹과 제2 그룹의 교차하는 금속 시트 부재 사이에 연결이 이루어지고, 이를 통해 이들 금속 시트 부재는 제 위치에서 서로 지지 및 결합되어, 비틀림이 없는 그리드 유닛을 형성한다.
바람직한 실시예에서는, 연료봉은 지지판(7) 상에 지지될 수 있다. 이를 위해, 각각의 경우에 그레이팅의 개별 금속 시트 부재(5Ⅰ, 5Ⅱ)에는 지지판에 대향하는 측 상에 캠이 형성될 수 있는 반면, 지지판은 그레이팅에 캠이 형성된 위치에 슬릿 등의 개구를 포함하며, 상기 캠은 조립 상태에서 상기 개구를 관통하여 삽입되어, 상기 그레이팅 반대편에 위치한 지지판의 측면에서 제거되지 않도록 고정 및/또는 장착될 수 있다. 본 실시예는, 연료봉의 무게를 지탱하도록, 그레이팅으로의 연결에 의해 지지판이 강화되기 때문에, 상기 지지판이 비교적 작은 재료 두께를 가질 수 있다는 장점이 있다.
지지판의 두께는, 예를 들면 레이저에 의한 가공이 수행될 수 있도록, 통상 4㎜ 내지 20㎜ 또는 6㎜ 내지 16㎜이다. 상기 캠은, 예를 들면, 도 4b의 (b)에 도시된 바와 같이 채널 구조물 반대편에 위치한 지지판의 측면 상에 돌출되어, 고정 부재, 예컨대 웨지 및/또는 직선형이나 원추형 볼트 및/또는 스플라인에 의해 고정될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서는, 베이스 유닛(2)은, 도 4b의 (b)에 도시된 바와 같이, 저장 래크를 지지하기 위해, 1개 이상의 지지 부재(10)를 추가로 포함한다. 지지 부재는, 예컨대 베이스 유닛의 금속 시트 부재(5Ⅰ, 5Ⅱ) 또는 베이스 유닛의 그레이팅 부재 상에 정렬 또는 그 중심에 맞춰질 수 있다. 경우에 따라서는, 지지 부재(10)는 금속 시트 또는 금속 시트 부재에 의해 형성되고, 지지 부재의 측면 금속 시트 또는 금속 시트 부재는 금속 시트 부재(5Ⅰ, 5Ⅱ) 또는 그레이팅의 그레이팅 부재 바로 아래에서 그레이팅의 반대편에 위치한 지지판 측면 상에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 지지 부재(10)는, 예컨대 볼트 및/또는 나사에 의해, 지지판(7)의 선택 가능한 위치에 고정될 수 있다.
본 발명에 따른 저장 래크 조립체 및 저장 래크 조립체를 위한 바닥판은, 1개 이상의 바닥판에 의할 경우, 복수의 저장 래크 사이에 안정된 연결이 이루어질 수 있다는 장점이 있다. 또한, 1개 이상의 바닥판에 의한 연결에 의할 경우, 진동의 수평 성분과 수직 성분이 효과적으로 감소될 수 있다는 점에서, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체의 지진에 대한 안정성이 초반에 설명된 종래 기술에 비하여 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저장 래크 조립체의 일 실시예의 측면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판의 배치를 위한 일 실시예이다.
도 2b는 바닥판의 배치를 위한 제2 실시예이다.
도 2c는 바닥판의 배치를 위한 제3 실시예이다.
도 3a는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체 내에 바닥판과 2개의 저장 래크 사이의 연결기에 대한 일 실시예이다.
도 3b는 바닥판과 2개의 저장 래크 사이의 연결기에 대한 제2 실시예이다.
도 4a 및 도 4b의 (a)는 본 발명에 따른 저장 래크 조립체의 사용을 위한 저장 래크의 2개의 실시예이다.
도 4b의 (b)는 도 4b의 (a)에 따른 저장 래크의 베이스 유닛의 일 실시예이다.
도 5는 도 4b의 (a)에 따른 저장 래크의 채널 구조물의 일 실시예이다.
도 5a 및 도 5b는 도 5에 따른 채널 구조물을 구성하기 위한 금속 시트 부재의 일 실시예이다.

Claims (10)

  1. 저장조 내에 핵 연료봉을 저장하기 위한 저장 래크 조립체(1)에 있어서,
    상기 저장 래크 조립체(1)는, 상기 연료봉의 수용을 위해 수직으로 나란히 배치된 복수의 채널을 각각 포함하는, 2개 이상의 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)를 포함하고,
    상기 저장 래크 조립체(1)는 1개 이상의 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)을 추가로 포함하고, 서로 나란히 배치된 각각의 저장 래크는 1개 이상의 바닥판에 연결되고, 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)은 상기 저장조의 바닥(24) 상에서 이동가능한,
    핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ) 상에 지지되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)과 함께 상기 저장조의 상기 바닥(24) 상에서 이동가능한, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)은 상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)의 주변부에 배치되거나, 실질적으로는 상기 저장 래크의 주변부 전체를 따라 배치되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)은 상기 저장 래크 조립체의 바닥 영역 중 80% 이상의 영역에 걸쳐 연장되거나, 실질적으로는 상기 저장 래크 조립체의 바닥 영역 전체에 걸쳐 연장되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)은 상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)의 바닥 영역보다 더 큰, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 1개 이상의 높이 조절식 연결기(15)에 의해 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)에 각각 연결되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 높이 조절식 연결기(15)는 원추형 또는 구형 지지 부재(17, 18a-18c)를 포함하는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장 래크(1Ⅰ-Ⅳ)는 볼트 연결부에 의해 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)에 각각 연결되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    나사산 및 볼트 연결부가 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ) 내에 제공되거나, 나사산이 형성된 볼트(16, 16')가 1개 이상의 상기 바닥판(20, 20Ⅰ-Ⅳ)에 제공되는, 핵 연료봉 저장용 저장 래크 조립체.
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