KR20140103333A

KR20140103333A - 핵연료를 위한 저장 시스템

Info

Publication number: KR20140103333A
Application number: KR1020147019582A
Authority: KR
Inventors: 크리쉬나 피. 싱
Original assignee: 홀텍 인터내셔날, 인크.
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-08-26
Also published as: EP2795625A1; EP2795625A4; CN104040638A; US20150221402A1; WO2013096966A1

Abstract

본 발명의 실시예은 방사성 핵연료 집합체를 지지하는 핵연료 랙에 관한 것으로서, 길이방향 축을 규정하고 핵연료 저장조(fuel pool) 내로 담가지는 길쭉한 셀의 격자 배열을 포함하고, 각각의 셀은 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티(cavity)를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 벽을 포함하고, 상기 셀은 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 벽과, 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 벽에 의하여 형성되는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가지고, 상기 길이는 상기 셀의 폭보다 더 크다.

Description

핵연료를 위한 저장 시스템{STORAGE SYSTEM FOR NUCLEAR FUEL}

본 발명은 2011년 12월 22일에 출원된 미국 가출원 No. 61/579,455호에 대하여 우선권을 주장하고, 상기 출원의 내용 모두는 참조로서 본 출원에 포함된다.

본 발명은 고준위 방사성 폐기물을 지지하는 것을 위한 장치에 일반적으로 관련되고, 특히 핵연료 저장조(fuel pool)내에 방사성 핵연료 집합체를 지지하고 유지하는 것을 위한 습윤저장장치 및 시스템에 관련된다.

원자력 산업에서, 원자력 에너지원은 전형적으로 핵연료 집합체로 알려진 농축 우라늄으로 채워진 중공(中空) 지르코늄(zircaloy) 튜브(tube)의 형태이다. 사용후 핵연료 집합체가 특정 레벨까지 삭제될 때까지, 사용후 핵연료 집합체는 원자로로부터 제거된다. 이때, 핵연료 집합체는 매우 위험한 레벨의 중성자 및 감마 광양자(즉, 중성자 및 감마 방사선)를 방출할 뿐 아니라 또한 소멸되어져야 하는 상당한 양의 열을 생산한다.

사용후 핵연료 집합체로부터 방출된 중성자 및 감마 방사선은 원자로로부터 제거될 때까지 항상 적절히 수용되는 것이 필요하다. 사용후 핵연료 집합체는 냉각되는 것이 또한 필요하다. 물은 훌륭한 방사선 흡수재이기 때문에, 사용후 핵연료 집합체는 전형적으로 원자로로부터 제거된 후에 즉시 저장조의 물 아래에 담가진다. 저장조의 물은 핵연료 집합체로부터 열부하를 떼어 놓는 것에 의하여 사용후 핵연료 집합체를 또한 냉각시키는 역할을 한다. 물은 용해된 중성자 차폐 물질을 또한 수용할 수 있다.

물에 담가진 핵연료 집합체는 전형적으로 랙(rack) 구조에서 수직한 방향으로 핵연료 저장조 내에 전형적으로 지지되고 저장되고, 일반적으로 핵연료 랙(fuel rack) 으로 불려진다. 핵연료 집합체들 사이의 거리가 감소될 때 핵연료 집합체들 사이의 중성자 상호작용이 증가한다는 것은 잘 알려져 있다. 그러므로, 랙 내의 인접한 핵연료 집합체의 상호 작용으로부터 기인하는 임계성(criticality) (또는 그것의 위험성)을 피하기 위하여, 충분한 중성자 흡수재료가 인접한 핵연료 집합체들 사이에 존재하도록 하는 이격된 방식으로 핵연료 랙이 핵연료 집합체를 지지하는 것이 필요하다. 중성자 흡수재료는 저장조의 물, 중성자 흡수재료를 수용하는 구조, 또는 그것의 조합일 수 있다.

핵연료 집합체의 고밀도저장소를 위한 핵연료 랙(즉, 최소화된 셀간 공간)은 보통 셀(cell) 구조 그 자체로 통합되는 고체 시트(sheet) 형태 및/또는 중성자 흡수재료 형태의 개별 셀 사이에 배치된 중성자 흡수 판 구조(즉, 차폐물)를 가진 셀 격자 배열 구조이다. 개별 셀은 개별 연료 성분이 삽입되는 상부에 개방된 각각의 보통의 연장된 수직형 튜브이다. 셀은 때때로 수분과 접촉하는 것으로부터 기인하는 부식 또는 다른 악화로부터 중성자 차폐를 보호하기 위한 중성자 차폐막을 캡슐로 싸는 이중벽을 포함한다. 각각의 핵연료 집합체는 핵연료 집합체가 서로로부터 차폐되도록 분리되어 배치된다.

경수로 연료를 저장하기 위한 소위 고밀도 사용후 핵연료 랙은, 단면이 대응되는 사각형인 핵연료 집합체를 저장하는 역할을 하는 상대적으로 밀집하여 채워진 사각형 단면 셀을 가진 각기둥 구조이다. 최신 기술의 핵연료 랙은 두 개의 구별되는 기하학구조, 즉 비-플럭스 트랩형(non-flux trap type) 랙 및 플럭스 트랩형(flux trap type) 랙으로 설계된다.

비 플럭스 트랩 랙 설계의 키 식별자(key identifier)는 연료가 저장되는 인접한 저장셀들 사이의 어떠한 수극(water gap, 水隙)의 부재(不在)이다. 비 플럭스트랩 랙은 원자로 내에서 태워지고 약간의 핵분열하는 재료(U-235) 또는 (더 작은 단면으로) 비등수형 원자로(BWR)에 사용되는 연료를 잃는 가압수형원자로(PWR) 연료를 저장하는데에 이용된다.

플럭스 트랩 랙은 인접한 저장 셀들 사이의 조작된 수극에 의해 특징지어진다. 수극의 폭은 저장 배열의 반응성이 규제한계(즉, 미국에서 0.95) 이내로 유지되도록 보장하는 설계자에 의해 조정된다. 플럭스 트랩 랙 설계는 신선하고 높은 초기 농축도를 갖는, 현재의 PWR을 대표하는, 연료(4.5% 이상의 U-235)를 저장하는데에 필요하다.

현재의 최신 기술에 있어서, 사각의 셀의 개구 사이즈를 조정하는 것은 비플럭스 트랩 랙의 랙 디자이너에게 오직 이용가능한 변수이다. 산업에서의 운전하는 경험에 기초하여, 최소 셀 개구 사이즈는 조사에 의하여 다소 일그러진 연료가 여전히 저장 캐비티(cavity)에 맞도록 보장하는 연료단면보다 대략 0.4 인치 이상이어야 한다. 플럭스 트랩 랙의 경우에, 설계자는 그 또는 그녀의 배치, 즉, 수극의 폭(공식적으로 “플럭스 트랩”으로 알려진)에서 하나 이상의 파라미터를 가진다.

기존의 저장조를 위한 랙 모듈을 설계함에 있어서, 설계자는 랙 모듈 배열이 설치되는 저장조의 바닥슬라브(floor slab)에 의해 형성되는 뷸균등한 사각의 평면도 영역에 전형적으로 직면한다. 저장 셀의 수를 최대화하고 저장 시스템의 반응성을 최소화하는 것은 핵연료 랙 저장 배열을 구성함에 있어서, 두 가지의 설계 목표이다. 예상되듯이, 대부분의 경우에 있어서 랙모듈은 저장조의 평면도 영역에 정확하게 맞지 않고 저장조 내의 사용되지 않는 주변의 공간을 초래한다. 요즘 전세계적으로 경수로 발전소에서 사용되는 핵연료 저장조는 다양한 양의 사용되지 않는 귀중한 저장조 바닥 면적으로 골머리를 앓고 있다.

핵연료 랙 시스템은 저장조에서 반응성을 감소시키는 사용되지 않는 공간을 사용하는 것에 의하여 저장조 바닥 면적의 이 과소이용을 감소 또는 제거하는 것이 요구되고, 또는 일부 경우에 있어서, 핵연료 저장조 내의 핵사용후 연료집합체의 전반적인 저장 용량을 증가시키는 것이 요구된다.

본 발명은 고준위 방사성 폐기물을 안전하고 효율적으로 지지하는 것을 핵연료 랙 및 저장 시스템을 제공한다.

개시된 원리에 따른 핵연료 랙의 일 실시예는 측면 두 수직의 방향(즉, X 및 Y)에서의 셀의 측단면이 불균등한 수직의-비대칭(비-사각) 핵연료 집합체 저장셀이다. 일 실시예에서, 셀 각각은 불균등한 사각형의 단면을 가진다. 이 배열은 각각의 셀의 X 및 Y 치수 모두가 방사되는 핵연료 집합체의 매끄러운 처리을 허용하기 위한 최소의 요구되는 개구 사이즈와 같거나 그 이상이라는 조건을 가지고 저장조의 바닥슬라브 상에 주변 공간이 없거나 거의 없다는 것을 제공한다 (즉, 저장셀로의 삽입 또는 저장셀로부터의 회수).불균등한 사각형(비-사각) 셀 단면을 채택하는 것에 의하여, 비 플럭스형 랙 디자인에서 중성자 흡수재의 경계 내측의 핵연료 주변의 물의 양이 최대화되고, 그것은 임계성 계산이 보여주는, 저장소 시스템의 반응도의 최소화를 가져온다. 그러므로, 핵연료 저장조 내의 이용되지 않은 주변 공간을 사용하는 것에 의하여, 저장조 내의 반응도(중성자 증식 인자 Keff에 의하여 측정되는)는 유리하게 감소된다. 설계자는 저장시스템 내의 저장조 더 큰 안전 여유을 보장하거나 비용 절감을 실현하기 위하여 중성자 흡수재로 알맞게 특화된 B-10 동위원소(즉, 보랄(Boral))의 양을 감소시키기 위한 바닥 공간의 증가된 이용에 기인하여 K-eff내의 감소를 이용할 수 있다.

유동트랩형 설계에서, 이 설계 개념은 모든 유용한 저장조 바닥공간을 활용하기 위한 두 개의 수직 방향에 있어서 수극(중성자 흡수재의 마주하는 수직 판넬들 사이의 수극)을 조정하는 것에 의하여 더욱 효율적으로 이용된다. 계산은 반응도의 레벨을 지배하는 것이 두 개의 수직의 수극의 평균이라는 것을 보여준다. 그러므로, 만일 요구되는 사각형 레이아웃 간격이 “d”이고, X 및 Y 방향에서의 간격이 “d”로부터 증가되거나 감소하여, 그것들의 평균은 오직 작은 양(즉, 일부 실시예에서 5%)의 차이로 “d”보다 더 크다. 그러나, 설계자는 그렇게 설계된 복수의 핵연료 랙으로 구성되는 시스템을 제공하는 것에 의하여 모든 유용한 저장조 바닥공간을 활용하기 위하여 두 개의 수직 간격을 적절히 조정할 수 있다. 더 큰 저장셀 카운트, 또는 저장 시스템에 대한 감소된 K-eff로 이끌고 불균등한 수극 전략의 채택이 저장조 바닥공간의 최대 이용을 가능하게 것은 기꺼이 유도될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 방사성 핵연료 집합체를 지지하는 것을 위한 핵연료 랙은 길이방향 축을 규정하고 핵연료 저장조(fuel pool) 내로 담가지는 길쭉한 셀의 격자 배열을 포함하고, 각각의 셀은 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티(cavity)를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 벽을 포함한다. 셀은 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 벽과 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 벽에 의하여 형성되는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가지고, 길이는 셀의 폭보다 더 크다. 일 실시예에서, 셀의 격자 배열은, 셀을 형성하는 캐비티를 규정하는 내표면과 함께 각각 측벽을 가지는 복수의 길이방향 튜브에 의하여 형성되고, 튜브는 축상으로 정렬되고 인접한 방식으로 배열된다. 핵연료 랙은 비-플럭스형 랙일 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 방사성 핵연료 집합체를 지지하는 것을 위한 핵연료 랙은 길이방향 축을 규정하고 핵연료 저장조(fuel pool) 내로 담가지는 길쭉한 튜브(tube)의 격자 배열을 포함하고, 각각의 튜브는 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 측벽을 포함한다. 튜브는 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 측벽과 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 측벽에 의하여 형성되는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가진다. 튜브 각각은 인접한 튜브의 측벽 사이에서 플럭스 트랩(flux trap) 공간을 형성하도록 서로 이격된다. 플럭스 트랩 공간은, 제1 수직축을 따라 측정되고, 튜브를 분리시키는 제1 거리를 가지는 제1 간극을 형성하는 튜브들 사이의 제1 플럭스 트랩 공간, 및 제2 수직축을 따라 측정되고, 각각은 튜브를 분리시키는 제2 거리를 가지는 제2 간극을 형성하는 튜브들 사이의 제2 플럭스 트랩 공간을 포함한다. 제1 거리는 플럭스 트랩 공간을 형성하는 제2 거리보다 멀다. 일 실시예에서, 튜브는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가진다. 계속되는 실시예에서, 튜브는 측단면에서 사각형의 직선의 다각형의 배열형태를 가진다. 핵연료 랙은 플럭스형 랙일 수 있다.

방사성 핵연료 집합체에 대한 핵연료 저장 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 시스템은 물과 평평한 표면, 핵연료 저장조의 바닥슬라브 상에 위치하는 복수의 핵연료 랙, 길이방향 축을 규정하는 연장되는 셀의 격자배열을 포함하고, 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 벽에 의하여 형성되는 핵연료 랙을 규정하는 바닥슬라브을 포함하는 핵연료 저장조를 포함한다. 각각의 핵연료 랙은 평면도에서 길이 및 폭을 가지고, 길이 및 폭은 다르고 불균등하다. 일 실싱에서, 복수의 핵연료 랙은 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 유용한 평평한 표면의 85%이상을 차지한다. 또 다른 실시예에서, 핵연료 랙은 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 사용가능한 유용한 평평한 표면의 약 100%를 차지한다.

본 발명에 따르면, 고준위 방사성 폐기물을 안전하고 효율적으로 지지하는 것을 핵연료 랙 및 저장 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 현재 개시된 일 실시예에 따른 핵연료 랙의 상면 사시도이다.
도 2는 현재 개시된 제2 실시예에 따른 핵연료 랙의 상면 사시도이다.
도 3은 도 1의 핵연료 랙의 평면도이다.
도 4는 도 2의 핵연료 랙의 평면도이다.
도 5는 습윤저장 핵연료 저장조의 바닥슬라브 상에 배열되는 복수의 도 1의 핵연료 랙을 포함하는 핵연료 랙 시스템의 평면도이고, 핵연료 랙은 각각은 평면도에서 비대칭의 구성과 전반적인 바깥길이를 가진다.
도 6은 복수의 교합 슬롯판(interlocking slotted plate)으로 구성된 현재 개시된 제3 실시예에 따른 핵연료 랙의 상면 사시도이다.
도 7a는 도 6의 핵연료 랙의 구성에 이용되는 제1 슬롯판의 사시도이다.
도 7b는 도 6의 핵연료 랙의 구성에 이용되는 제2 슬롯판의 사시도이다.
도 7c는 도 6의 핵연료 랙의 구성에 이용되는 제3 슬롯판의 사시도이다.
도 8은 도 6의 핵연료 랙의 슬롯판의 수직단면의 사시도이다.
모든 도면들은 도식적으로 나타내었으며 반드시 비율이 일정하지는 않다.

본 발명의 특징 및 장점은 예시적인 실시예를 참조하여 여기에 설명되고 도시된다. 실시예의 설명은 동반되는 도면과 연결하여 읽어져야 하고, 도면은 기술된 전체 설명의 일부로 고려되어야 한다. 여기에 개시된 실시예의 설명에 있어서, 방향 또는 지향의 어떠한 참조는 단순히 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 어떠한 방식으로 고려되어서는 안된다. “아래쪽”, “위쪽”, “수평의”, “수직의”, “위의”, “아래의”, “위로”, “아래로”, “상부”, “하부” 및 그들의 파생어(즉, “수평적으로”, “아래쪽으로”, “위쪽으로의”, 등) 아래에 논의된 도면에서 도시된 바와 같이 그 방향을 참조하여 이해되어야 한다. 이러한 상대적인 용어들은 오직 설명의 편의를 위한 것이며, 특정한 방향으로 구성되거나 작동하는 장치를 요구하지 않는다. 둘 모두 이동 가능하거나 강건한 부착 또는 관계일 뿐 아니라, 구조물이 또 다른 하나에 직접 또는 삽입되는 구조를 통해 간접적으로 고정되거나 부착되고, 다르게 표현되지 않는다면, “장착된”, “부착된”, “연결된”, “결합된”, “상호연결된” 및 관계에 대한 언급도 유사한 참조이다. 따라서, 직접적인 개시는 특징들의 다른 조합에서 혼자 존재할 수 있는 일부 가능한 비-한정적인 특징의 조합을 설명하는 그러한 실시예에 한정되지 않아야 한다.

I. 비- 플럭스 트랩 핵연료 랙( Non - Flux Trap Fuel Rack ) 실시예

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵연료 랙(100)의 사시도가 개시된다. 핵연료 랙(100)은 셀 모양의, 수직으로 세워 진, 각기둥 모양의 모듈이다. 핵연료 랙(100)은 고밀도이고 밀집하여 채워진 비플럭스형 랙은 인접한 셀(110) 사이의 중성자 플럭스 트랩의 존재를 요구하지 않는 핵연료 집합체와 함께 사용되도록 설계된다. 그러므로, 유용한 핵연료 저장조 바닥 면적이 불필요하게 낭비되기 때문에 요구되지 않을 때의 핵연료 랙 내의 중성자 플럭스 트랩의 포함은 바람직하지 않다. 물론, 비플럭스 및 플럭스 핵연료 랙형(100, 200)은 동일한 저장조 내에서 나란히 저장될 수 있다. 도 3은 핵연료 랙(100)의 일부의 평면도를 나타낸다.

다음에 오는 핵연료 랙(100, 200, 300) 및 아래의 그들의 구성품들을 설명함에 있어서, 위, 아래, 상측, 하측, 수평, 수직, 위쪽, 아래쪽과 같은 상대적인 용어, 그리고 위치 및 방향의 다른 용어들은 그것들이 액체속에 담가지고 핵연료 저장조의 바닥슬라브(106) 상에 위치할 때, 도시된 실질적으로 수직인 방향으로 위치하는 핵연료 랙과 관련하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 편의를 위하여 사용되는 이러한 설명 용어에 명확히 제한되지 않는다. 추가적으로, 도면에서의 혼란을 피하기 위하여, 독자가 중복되는 구성요소를 식별할 수 있도록 하는 점을 포함해서 오직 각 부품의 몇몇만 넘버링 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 핵연료 랙(100)은 길이방향 축으로 규정되고, 서로 평행한 축과 관련하여 배열되는 복수의 인접한 연장되는 튜브(120)에 의하여 형성되는 근접하게 밀집된 격자의 배열을 포함한다. 튜브(120)는 저판(102, base plate)의 평평한 상표면에 연결되고 실질적으로 수직인 방향으로 위쪽을 향하여 연장된다. 이 실시예에서, 각 튜브(120)의 축은 실질적으로 수직일 뿐만 아니라, 또한 실질적으로 저판(102)의 상표면에 수직이다. 일 실시예에서, 튜브(120)는 볼팅(bolting), 클램핌(clamping), 스레딩(threading) 등과 같은 기계적인 연결 또는 용접에 의하여 저판(102)에 고정될 수 있다.

튜브(120)는 상단(112), 하단(114) 및, 높이 H로 규정되는 끝단 사이에서 복수의 길이방향으로 수직인 측벽(116)을 포함한다. 각각의 튜브(120)은 상단과 하단(112, 114) 사이에서 연장되는 내부 캐비티(118)를 규정한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 직선의 다각형의 관계로 배열되는 4개의 측벽은 평면 또는 수평도(도 3 참조)에서 측방향 단면(즉, 길이방향 축 LA를 가로지르거나 수직)에서 사각의 튜브(120)를 형성하는 것이 제공된다. 따라서 셀(110) 및 내부 캐비티(118)는 측방향 단면에서 대응하는 사각형의 배열형태를 가진다. 튜브(220)의 상단은 핵연료 집합체가 튜브 측벽(116)의 내표면에 의하여 형성되는 내부 캐비티(118) 안으로 미끄러져 들어올 수 있도록 개방된다.

각각의 튜브(120)는 전체 요구되는 높이 H를 연장하는 하나의 통합된 구조로 형성될 수 있거나 또는 요구되는 높이 H까지 선택적으로 늘어나는 용접이나 기계적인 수단에 의하여 함께 연결되는 다중 부분 높이 튜브로 구성될 수 있다. 튜브(120)의 높이(H)는 핵연료 집합체가 튜브내로 삽입될 때 핵연료 집합체의 전체 높이가 튜브 내부에 수용될 수 있도록 충분한 것이 좋다.

도 1을 참조하면, 각각의 핵연료 랙(100)은 길이방향 축 LA에 수직한 가로의 X-Y 좌표시스템을 규정하도록 나타내어질 수 있고 그 안에 수평면을 규정할 수 있다. 도 3에 잘 도시되어 있듯이, 튜브(120)는 열과 행에서 저판(102)의 맨위에 기하학적으로 배열된다. 도 1 및 3은 설명 목적을 위한 7 x 7 튜브 배열의 제한되지 않은 예를 나타낸다. 불균등한 배열(예, 7 x 8, 8 x 10, 등)을 포함하는 어느 적절한 배열 사이즈는 저장조 바닥슬라브(106)의 수평 길이 및 폭과, 나아가 이 안에서 가능하게 설명될 유용한 슬라브 표면 영역의 최대의 양을 잘 이용하기 위하여 핵연료 랙(100)이 불균등한 폭 및 길이를 가지는 한 제공되는 핵연료 랙(100)의 수에 의존하여 제공될 수 있다.

도 3에 잘 도시된 바와 같이, 셀(110)을 규정하는 튜브(120)는 하나 또는 그 이상의 통상의 측벽(116)을 도시된 바와 같이 약간의 배열형태에서 인접한 셀과 공유할 수 있다. 그러한 배열은 예를 들면, 완성된 핵연료 랙을 형성하기 위하여 측벽 플레이트를 함께 용접하는 것에 의하여 형성될 수 있다. 그 대신에, 각각의 튜브(120)는 그 자체로 완전하고 두 쌍의 평행하게 배열되는 측벽을 포함하는 4개의 측벽(116)에 의하여 형성되는 자립형일 수 있다. 튜브(120)는 압출성형 등에 의한 하나의 통합된 구조로 완전하게 형성되는 측벽(116)에 의하여 형성될 수 있고, 또는 일부 실시예에서는 튜브형태를 형성하기 위하여 함께 용접되는 개별의 플레이트 재료일 수 있다. 어떠한 적절한 방법과 튜브(120) 형성을 위한 구조가 이용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 각각의 튜브(120)는 평행하게 이격되어 마주보는 한 쌍의 제1 측벽(116a, 116b)과 평행하게 이격되어 마주보는 한 쌍의 제2 측벽(116c, 116d)을 포함한다. 측벽(116a 내지 116d)의 내부표면은 X-Y 수평면에서 측정되는 셀 폭(Wc) 및 셀 길이(Lc)를 규정한다. 셀 격자 배열은 최외곽 측벽(116a 내지 116d)의 외표면에 의하여 형성되는 랙 폭(WR) 및 랙 길이(LR)을 차례차례 총괄하여 규정한다. 도 3에 도시된 바람직한 실시예에서, 셀 길이(LC)는 셀 폭(Wc)보다 더 크고, 튜브(120) 및 불균등한 측벽을 가진 가로의 사각의 단면 또는 측단면을 가지는 대응하는 셀(110)이 형성된다. 다른 실시예에서, 셀 폭(Wc)는 셀 길이(Lc)보다 클 수 있다.

통상의 기술자는 각각의 랙(100) 내의 각각의 튜브(120)에 의하여 규정되는 셀(110)의 폭(Wc) 및 길이(Lc)와, 가능한 핵연료 저장조 바닥 슬라브 표면적의 최대의 양을 이용하는 랙의 전체 숫자를 조정할 수 있다. 최소의 단면 셀의 치수가 업계 관행과 임계 안전 여유(safety margin)에 의하여 영향을 받기 때문에, 최소 사이즈 요구는 더 큰 핵연료 집합체 저장 용량을 제공하는 기존의 핵연료 저장조 바닥슬라브 영역을 완전히 이용하는 것을 넘어설 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이 일 실시예에서, 핵연료 저장조 내의 유용한 사용가능한 바닥 슬라브(106)의 본질적인 모든 표면적(인접한 핵연료 랙(100) 사이의 최소한의 간격과 수직풀의 벽과 랙 사이의 작은 주위 간격을 허용하는)은 도시된 배열의 결과에 이용될 수 있다. 도시된 이러한 연료저장시스템은 바닥 슬라브(106)의 유용한 사용가능한 표면적의 95% 이상을 바람직하게 차지하는 복수의 핵연료 랙(100)으로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 90%, 가장 바람직하게는 95% 이상의 유용한 사용가능한 표면적을 차지하는 복수의 핵연료 랙(100)으로 이루어진다. 일 실시예에서, 바닥 슬라브(106)의 유용한 사용가능한 표면적의 약 100%가 각각의 핵연료 랙(100) 및 튜브(120)의 단면 치수(즉, 폭(Wc) 및 길이(Lc))의 예정된 소규정 배열형태에 의하여 이용된다.

선택적으로, 다른 실시예에서, 임계 안전 여유는 중성자 흡수 재료에 사용되는 B-10 동위원소의 양을 감소시키는 것에 의하여 증가될 수 있다.

튜브(120)는 금속-매트릭스 합성 재료로 이루어지고, 바람직하게는 불연속적으로 강화된 알루미늄/탄화붕소 금속 매트릭스 합성 재료일 수 있고, 더욱 바람직하게는 붕소 침윤된 알루미늄일 수 있다. 이러한 적절한 재료는 Metamic이라는 상표명으로 팔린다. 튜브(120)는 구조적인 지지뿐만 아니라 반응성 조절의 이중의 기능을 수행한다. 유리하게도, 중성자 흡수 재료를 결합시키는 튜브 재료는 튜브 측벽(116)의 더 작은 단면(즉, 길이방향 축 LA의 측면 또는 가로의)의 두께를 허용하고, 그것에 의하여 제공되는 핵연료 랙마다 더욱 많은 수의 셀을 허용하는 셀의 더욱 타이트한 패킹(packing)을 허용한다. 저판(102)는 바람직하게 용접을 위하여 튜브(120)를 구성하는 재료와 야금(冶金)학적으로 양립가능한 재료로 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 저판(102)은 그것의 저면으로부터 상면까지 저판을 통하여 연장되는 복수의 탕구(115, flow hole)를 또한 포함할 수 있다. 탕구(115)는 저판(102)의 아래로부터 튜브(120)에 의하여 형성되는 셀(110) 내로의 통로를 생성한다. 바람직하게, 하나의 탕구(115)는 각각의 셀(110)에 대하여 제공된다. 탕구(115)는 열부하를 가지는 핵연료 집합체가 그안에 배치될 때, 셀(110)을 통하여 저장조의 물의 자연스러운 열 사이펀(thermosiphon)을 촉진시키는 입구로서 제공된다. 더욱 특별하게, 가열된 핵연료 집합체가 물속에 가라앉은 환경에서 셀(110) 안에 배치될 때, 핵연료 집합체를 둘러싸는 셀(110) 내부의 물은 가열되고, 그것에 의하여 밀도의 감소에 의하여 상승하고, 자연스러운 상향 플럭스 패턴을 일으키는 부력을 증가시킨다. 이 가열된 물이 상승하고 튜브의 열린 상단(112) (도 1 참조)을 경유하여 셀(110)을 빠져나감에 따라, 차가워진 물은 탕구(115)를 통하여 셀의 바닥으로 이끌려진다. 핵연료 집합체를 따른 이 열 유도된 수류(water flow)와 순환패턴은 집합체에 의하여 발생된 열을 자연스럽게 계속하여 소멸시킨다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 저판(102)은 저판(102)의 저면에 연결되는 복수의 조정가능한 높이 받침대를 또한 포함한다. 일 실시예에서, 예를 들면 제한없이 조정수단은 나삿니가 있는 받침대 조립을 통하여 달성될 수 있다. 조정가능한 높이 받침대 (104)는 핵연료 저장조의 바닥슬라브(106)와 저판(102)의 저면 사이에 공간이 존재하는 것을 보장하고, 그것에 의하여 물이 탕구(115) 및 셀(110)을 통하여 위쪽으로 흐르는 입구 플리넘(plenum)을 생성한다.

적용가능한 높이 받침대(104)는 저판(102)과 핵연료 랙(100)의 균일한 지지를 제공하도록 이격된다. 각각의 받침대(104)는 바람직하게 개별적으로 높이가 조정가능하고 비-균일한 사용후 핵연료 저장조 바닥슬라브(106) 상에 핵연료 랙을 지지한다. 받침대(104)는 일부 실시예에서는 저판(102)에 볼트로 죄어질 수 있다. 물론, 다른 실시예에서, 받침대(104)는 제한 없이 용접 또는 나사선 부착을 포함하는 다른 수단에 의하여 저판(102)에 부착될 수 있다. 만약 용접된 받침대(104)의 경우에, 폭발-접합된 스테인레스-알루미늄 플레이트는 이동을 만드는 데에 이용될 수 있다.

Ⅱ. 플럭스 트랩 핵연료 랙 실시예

도 2를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플럭스 트랩형 핵연료 랙(200)의 사시도가 개시된다. 도 1에 도시된 비플럭스형 핵연료 랙(100)과 유사하게 여기서 설명되고, 핵연료 랙(200)은 셀 모양의, 수직으로 세워 진, 각기둥 모양의 모듈이다. 핵연료 랙(200)의 구조적 및 기능적인 특징의 다수가 핵연료 랙(100)과 동일하기 때문에, 앞에서 논의된 핵연료 랙(100)과 관련된 다른 개념들은 적용 가능하다는 점을 포함하여, 주요하게 다른 핵연료 랙(200)의 오로지 그러한 측면들만이 아래에서 논의될 것이다.

도 4는 도 2에 도시된 핵연료 랙(200)의 일부의 평면도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 튜브(120)는 핵연료 랙(100)에서와 같은 일반 구조일 수 있으나, 저판(102) 상에 다른 물리적 레이아웃(layout)과 배열을 가진다. 이 실시예에서 튜브(120)는 실질적으로 수직인 방향으로 저판(102)의 상표면에 연결된고, 바로 옆에 인접한 튜브들 사이의 플럭스 트랩 공간(202)을 형성하기 위하여 X-Y 수평면 내에서 서로 이격되어 측면으로/가로질러 이격된다.

따라서, 플럭스 트랩형 핵연료 랙에 있어서, 하나의 셀(110)의 길이방향의 측벽(116)은 인접한 셀(110)의 일부를 형성하도록 공통으로 공유되지 않고, 오히려 플럭스 트랩 공간(202)에 의하여 인접합 셀들의 측벽에 대하여 이격되어 독립적이다. 플럭스 트랩 공간(202)는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, X-Y 수평면에서 셀(110)들 사이의 두 개의 수직한 방향으로 연장되고 튜브(120)의 높이 H를 따라 길이방향으로 연장된다. 플럭스 트랩 공간(202)은 튜브를 분리시키는 거리(d1)를 가진 간격을 각각 형성하는 X-축을 따라 측정되는 인접한 튜브(120)의 측벽(116) 사이에 규정된 플럭스 트랩 공간(202a), 및 튜브를 분리시키는 거리(d2)를 가진 간격을 각각 형성하는 Y-축을 따라 측정되는 인접한 튜브(120)의 측벽(116) 사이에 규정된 플럭스 트랩 공간(202b)으로 구성된다. 바람직한 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 플럭스 트랩 공간(202a, 202b)은 다르고, 그 결과 거리(d1, d2)도 동일하지 않다. 도시된 실시예에서, 거리(d2)는 X축과 Y축을 따른 튜브들 사이의 더 넓은 플럭스 트랩 공간을 생성하는 거리(d1)보다 크다. 역 배열은 다른 가능한 실시예에서 또한 제공될 수 있다.

균등하지 않은 플럭스 트랩 공간(202a, 202b)의 결과는, 그 안에서 전반적인 랙의 총 길이(LR)와 랙의 총 폭(WR)이 균등하지 않아서 길이(LR)가 폭(WR)보다 크거나 그 반대인, 튜브(120)의 격자 배열에 의한 평면도에서 직선의 다각형의 핵연료 랙(200)의 형태를 생성하는 것임이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 사각의 측면의 단면 배열형태(즉, 도 3에 도시된 바와 같이 Lc=Wc)를 가지는 튜브(120) 각각이 길이(Lr) 또는 폭(Wr)이 나머지보다 큰 전반적인 핵연료 랙(200)의 형상을 형성하기 위하여 플러스 트랩 공간(202)의 조작에 의존하는 것에 의하여 이용되는 것을 허용한다. 이러한 배열은 플러스 트랩형 핵연료 랙 내에 핵연료 집합체를 저장하는 것을 위한 핵연료 저장조 바닥슬라브(106)의 유용한 표면적을 완전히 이용하는 장점을 제공한다.

다른 실시예에서, 측면의 단면에서 튜브(120)는 각각 다르고 불균등한 폭(Wc) 및 길이(Lc)를 가질 수 있고, 플럭스 트랩 공간(202) 다르고 불균등할 수 있다 (즉, 플럭스 트랩 공간(202a, 202b) 및 거리(d1, d2) 각각). 또 다른 실시예에서, 측단면에서의 튜브(120)는 다르고 불균등한 폭(Wc)과 길이(Lc)를 가질 수 있고, 플럭스 트랩 공간(202)은 같고 균등일 수 있다 (즉, 플럭스 트랩 공간(202a, 202b) 및 거리(d1, d2) 각각). 이러한 플러스 트랩 핵연료 랙(200)의 대체적인 구조 및 배열형태 중 하나는 길이(LR)이 폭(WR)보다 크거나 그 반대이도록 뷸균등한 전반적인 총 기링(LR) 및 총 폭(WR)을 가지는 핵연료 랙을 생산할 수 있다.

플럭스 트랩 공간(202)에 의해 생성되는 튜브(120)들 사이의 간격은 임계성의 위험을 감소시키고및/또는 제거하는 중성자 플럭스 트랩과 같이 동작하는 것에 유의하여야 한다. 플럭스 트랩 공간(202)은 어느 요구되는 폭으로 설계될 수 있고, 정확한 폭은 저장되어지는 핵연료 집합체의 방사선 레벨, 튜브(120)의 건설의 재료, 및 핵연료 랙(100)이 담가질 핵연료 저장조의 물의 양에 의존할 것이다. 일부 가능한 실시예에서, 플럭스 트랩 공간(202)은 30 및 50mm 사이의 폭을 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 25 및 35mm 사이의 폭을 가질 수 있으며, 가장 바람직하게는 약 38mm의 폭을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 스페이싱 로드(spacing rod, 204) 형태인 스페이서(spacer)는 요구되는 폭에서 플럭스 트랩 공간(140)의 존재를 유지하고 핵연료 랙(200)에 측방의 부가적인 구조적인 안정성을 제공하기 위하여 튜브(120)들 사이의 플럭스 트랩 공간(202) 내로 삽입된다. 스페이싱 로드(204)는, 도 2에 도시된 바와 같이 튜브(120)의 높이(H)의 적어도 일부에 대하여 연장되고, 도 2에서 복수의 길이방향으로 이격된 스페이싱 로드는 각각의 플럭스 트랩 공간(202)내에 제공될 수 있다. 다른 가능한 실시예에서, 하나의 스페이싱 로드(204)는 일부 실시예에서 튜브의 실질적으로 전체 높이(H)의 대부분에 대하여 연장되는 각각의 플럭스 트랩 공간(202) 내로 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 스페이싱 로드(204)는 바람직하게 제한없이 알루미늄 또는 붕소 침윤된 알루미늄같은 금속 매트릭스 재료 등의 금속으로 만들어진다. 스페이싱 로드(204)는 제한없이 플러그 용접(plug welding)과 같은 용접을 포함하는 업계에서 사용되는 어느 적절한 수단에 의하여 튜브(120)에 부착될 수 있다.

명확성을 위하여 스페이싱 로드(204)는 도 4로부터 생략되었음을 유의하여야 한다.

Ⅲ. 슬롯-플레이트( slotted - plate ) 핵연료 랙 실시예

도 6, 7a, 7b, 7c 및 8을 참조하면, 핵연료 랙(300)은 셀프 감합 방식으로 배열되는 복수의 슬롯 플레이트로부터 형성된다. 핵연료 랙(300)는 이 안에 설명되는 핵연료 랙(200)에 유사한 플럭스 트랩(340)과 측방의 또는 가로의 단면에서(평면도) 직선의 다각형의 셀(301)을 가지도록 설계된다. 셀(301)은 바람직하게 단면에서 사각형이고, 도 2 및 도 4와 기 전술된 방식으로 불균등한 플럭스 트랩 공간(202)를 가진 사각형을 형성하는 균등한 폭(Wc) 및 길이(Lc)를 각각 가질 수 있다.

아래에서 설명되는 슬롯 플레이트 개념은 플럭스 트랩 공간(202)없이 여기에서 설명되는 핵연료 랙(100)에 유사한 비-플럭스 트랩 핵연료 랙을 형성하는데 활용될 수 있고, 그 안에서 셀(301)은 일부 실시예에서 다르고 불균등한 폭(Wc) 및 길이(Lc)를 가진다는 것이 유의되고 이해되어야 한다.

아래에서 핵연료 랙(300) 및 그 구성품을 설명함에 있어서, 상부, 하부, 위에, 아래에, 수평의, 수직의 위로 및 아래로와 같은 상대적인 용어는 도 6에 도시된 실질적으로 수직힌 방향에 있는 핵연료 랙(300)과 관련하여 사용될 것이다. 부가적으로, 도면의 혼란을 피하기 위하여 오직 몇 개의 각각의 구성들은 독자들이 중복되는 요소를 식별할 수 있도록 넘버링된다.

핵연료 랙(300)의 구조적이고 기능적인 많은 특징들이 전술한 핵연료 랙(100, 200)과 동일하기 때문에, 핵연료 집합체(100, 200)와 관련하여 앞에서 논의된 다른 개념 및 구조들이 적용가능한 점을 포함하여 중요하게 다른 핵연료 집합체(300)의 오직 그러한 측면들만 아래에서 논의될 것이다.

핵연료 랙(300)은 감합하는 직선의 배열로 조립되는 슬롯 플레이트(370-372)의 격자거더에 의하여 형성되는 셀(301)의 배열을 일반적으로 포함한다. 슬롯 플레이트(370-372)의 격자거더는 저판(310)의 맨위에 연결되어 위치된다. 전체 핵연료 랙 몸체는 세가지 형태의 슬롯 플레이트, 중앙 플레이트(370), 상부 플레이트(371) 및 하부 플레이트(372) 중 하나로 형성된다. 하부 플레이트는 셀(301)내로 열사이펀 흐름을 촉진하는 것을 위하여 위에서 논의된 보조 구멍(321)을 포함한다.

도 7a, 내지 7c를 참조하면, 중앙 플레이트(370), 상부 플레이트(371) 및 하부 플레이트(372)의 하나가 각각 도시된다. 도시된 바와 같이, 하부 플레이트(372)는 하부 가장자리에서 잘린 보조 구멍(321)을 가진 단순히 중앙 플레이트(370)의 상반부이다. 유사하게, 상부 플레이트(371)는 중앙 플레이트(370)의 단순히 하반부이다. 하부 및 상부 플레이트(372, 371)는 핵연료 랙 몸체가 평평한 상하 가장자리를 가지도록 중앙 플레이트(370)으로부터 형성되는 중앙 몸체 분절(380, 도 8)을 덮는 핵연료 랙 몸체의 상하부에 오직 이용된다.

각각의 플레이트(370-372)는 복수의 슬롯(374) 및 핵연료 랙 몸체를 생성하는 미끄러지는 집합체를 촉진하도록 전략적으로 배열되는 엔드탭(end tab, 375)을 포함한다. 슬롯(374)은 플레이트(370-372)의 상하 가장가지리 모두에 제공된다. 각각의 플레이트(370-372)의 상부 가장자리 상의 슬롯(374)은 같은 플레이트(370-372)의 하부 가장자리 상의 슬롯(374)와 나란히 정렬된다. 슬롯(374)은 플레이트(370-372)의 높이의 1/4에 대하여 플레이트(370-372)를 통하여 연장된다. 엔드탭(375)은 플레이트(370-372)의 측면 가장자리로부터 연장되고 바람직하게 플레이트(370-372)의 높이의 1/2에 대하여 연장된다. 엔드탭(375)은 탭(375)의 존재로부터 자연스럽게 기인하는 인접한 플레이트(370-372)의 측면 가장자리의 오목부(376)에 미끄려져 결합된다.

플레이트(370-372) 바람직하게 금속-매트릭스 합성 재료로 이루어지고, 더욱 바람직하게는 불연속적으로 강화된 알루미늄/탄화붕소 금속 매트릭스 합성 재료일 수 있고, 가장 바람직하게는 붕소 침윤된 알루미늄일 수 있다. 이러한 적절한 재료는 Metamic이라는 상표명으로 팔린다.

도 8을 참조하면, 바스켓(basket)의 하나의 중앙 분절(380)이 도시된다. 핵연료 랙(300)의 각각의 중앙 분절(380)은 셀(301)의 수직부분과 플럭스 트랩(340)을 형성하기 위하여 직선의 배열형태로 배열되는 중앙 플레이트(370)의 격자거더를 포함한다. 중앙 분절(380)을 생성하기 위하여, 제1 중앙 플레이트(370)는 수직으로 배열된다. 그리고 나서 제2 중앙 플레이트(370)는 대응하는 슬롯(374)이 정렬되도록 제1 중앙 플레이트(370)에 일반적으로 90도를 이루고 그 위에 배열된다. 그리고 나서 제2 중앙 플레이트(370)는 제1 중앙 플레이트(370) 위로 내려지고, 그것에 의하여 도시된바와 같이, 슬롯(374)이 감합된다. 이는 요구되는 직선의 배열형태가 생성될 때까지 모든 중앙 플레이트(370)로 되풀이되고, 그것에 의하여 분절(380)을 생성한다.

핵연료 랙 몸체를 생성함에 있어서, 분절(380)의 슬롯(374) 및 엔드탭(375)은 분절(380)들 사이의상대적인 수평 및 회전 움직임을 방지하기 위하여 인접한 분절(380)과함께 감합한다. 분절(380)은 핵연료 랙 몸체인 쌓여진 집합체를 형성하기 위하여 또 다른 하나와 교차하고 감합한다. 핵연료 랙(300)은 바람직하게 적어도 4개의 분절(380)을 포함하고, 더욱 바람직하게는 적어도 10개의 분절(380)을 포함한다. 모든 분절(380)은 실질적으로 동일한 높이 및 배열형태를 가진다.

그러므로, 전체의 핵연료 랙(300)은 상하 플레이트(371, 372)를 제외한 중앙 플레이트(370)가 중앙 플레이트(370)를 자르고 컷아웃(cutout, 321)를 부가하는 것에 의하여 형성되어져야 하는 본질적으로 하나의 배열형태를 가진 슬롯 플레이트(370-372)로 형성된다.

게다가, 슬롯 플레이트(370-372)의 감합 특성의 결과, 스페이서는 플럭스 트랩(340)을 유지하는데에 필요하지 않다. 그러므로, 일부 실시예에서, 핵연료 랙(300)은 플럭스 트랩(340) 내에서 스페이서가 없어도 될 것이다.

본 발명은 당업자는 이 발명, 다양한 대체, 수정 및 진보된 것을 기꺼이 이용하고 사용할 수 있을정도로 충분히 상세한 하게 도시되고 기술되었으나, 이는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 것임이 명백하다.

100, 200, 300: 핵연료 랙
110: 셀
120: 튜브
370-372: 플레이트

Claims

길이방향 축을 규정하고 핵연료 저장조(fuel pool) 내로 담가지는 길쭉한 셀의 격자 배열을 포함하고;
각각의 셀은 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티(cavity)를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 벽을 포함하고,
상기 셀은 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 벽과, 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 벽에 의하여 형성되는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가지고,
상기 길이는 상기 셀의 폭보다 더 큰,
방사성 핵연료 집합체를 지지하는 핵연료 랙(rack).
제1항에 있어서,
상기 셀의 격자 배열은,
상기 셀을 형성하는 상기 캐비티를 규정하는 내표면과 함께 각각 측벽을 가지는 복수의 길이방향 튜브에 의하여 형성되고,
상기 튜브는 축상으로 정렬되고 인접한 방식으로 배열되는,
핵연료 랙.
제2항에 있어서,
각각의 튜브의 상기 측벽은,
튜브의 연속된 배열을 형성하는 인접한 튜브의 상기 측벽과 볼트 접합 관계로 배치되는,
핵연료 랙.
제2항에 있어서,
상기 튜브의 적어도 일부는,
적어도 하나의 인접한 튜브를 가진 공통의 측벽과 적어도 두 개의 셀의 일부를 형성하는 공통의 측벽을 공유하는,
핵연료 랙.
제1항에 있어서,
상기 셀은 길이 및 폭을 갖는 핵연료 랙을 형성하고, 상기 길이는 상기 핵연료 랙의 폭보다 더 큰,
핵연료 랙.
제1항에 있어서,
상기 셀은,
거의 동일한 길이를 갖는 길이방향으로 연장되는 튜브에 의하여 규정되는,
핵연료 랙.
제6항에 있어서,
상기 튜브는 붕소 침윤된 알루미늄 재료로 구성되는,
핵연료 랙.
제6항에 있어서,
상기 튜브는 핵연료 저장조의 바닥슬라브 상에 배치되는 것을 위한 저판에 부착되는,
핵연료 랙.
제8항에 있어서,
상기 저판은 핵연료 저장조의 바닥슬라브를 맞물리게 하는 복수의 조정가능한 받침대에 의하여 지지되는,
핵연료 랙.
제1항에 있어서,
상기 셀은 셀프 감합(self-interlocking) 방식으로 배열되는 복수의 슬롯(slot) 플레이트로부터 형성되는,
핵연료 랙.
제1항에 있어서,
상기 슬롯 플레이트는, 길이방향으로 연장되는 핵연료 랙 몸체를 형성하는 쌓여진 집합체를 형성하기 위하여 서로 교차하고 감합하는 분절(segment)을 형성하는,
핵연료 랙.
길이방향 축을 규정하고 핵연료 저장조(fuel pool) 내로 담가지는 길쭉한 튜브(tube)의 격자 배열을 포함하고,
각각의 튜브는 방사성 핵연료 집합체를 유지하는 것을 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 측벽을 포함하고,
상기 튜브는 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 측벽과, 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 측벽에 의하여 형성되는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가지고,
상기 튜브 각각은 인접한 튜브의 측벽 사이에서 플럭스 트랩(flux trap) 공간을 형성하도록 서로 이격되고,
상기 플럭스 트랩 공간은,
제1 수직축을 따라 측정되고, 튜브를 분리시키는 제1 거리를 가지는 제1 간극을 형성하는 튜브들사이의 제1 플럭스 트랩 공간, 및
제2 수직축을 따라 측정되고, 각각은 튜브를 분리시키는 제2 거리를 가지는 제2 간극을 형성하는 튜브들 사이의 제2 플럭스 트랩 공간을 포함하고,
상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 먼,
방사성 핵연료 집합체를 지지하는 핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 측단면에서 직선의 다각형의 배열형태를 가지는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 측면 단면에서 사각의 직선의 다각형의 배열혈태를 가지는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 플럭스 트랩 공간을 유지하는 것을 위한 상기 셀들 사이의 상기 플럭스 트랩 공간 내에 위치하는 복수의 공간을 더욱 포함하는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 길이와 폭을 가지는 핵연료 랙을 형성하고, 상기 길이는 상기 핵연료 랙의 폭보다 큰,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브 모두는 대략 동일한 길이를 가지는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 붕소 침윤된 알루미늄 재료로 구성되는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 핵연료 저장조의 바닥슬라브 상에 배치되는 것을 위한 저판에 부착되는,
핵연료 랙.
제19항에 있어서,
상기 저판은 상기 핵연료 저장조의 바닥슬라브를 맞물리게 하는 복수의 조정가능한 받침대에 의하여 지지되는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는 셀프 감합 방식으로 배열되는 복수의 슬롯 플레이트로부터 형성되는,
핵연료 랙.
제21항에 있어서,
상기 슬롯 플레이트는, 길이방향으로 연장되는 핵연료 랙 몸체를 형성하는 쌓여진 집합체를 형성하기 위하여 서로 교차하고 감합하는 분절(segment)을 형성하는,
핵연료 랙.
제12항에 있어서,
상기 튜브는, 평면도 상에서 길이를 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제1 측벽, 및 평면도 상에서 폭을 규정하는 평행하게 이격된 한 쌍의 제2 측벽을 포함하고,
상기 길이는 상기 폭보다 더 큰,
핵연료 랙.
제23항에 있어서,
상기 튜브들 사이의 제1 플럭스 트랩 공간의 제1 거리는 튜브들 사이의 제2 플럭스 트랩 공간의 제2 거리와 실질적으로 동일한,
핵연료 랙.
물과 평평한 표면을 규정하는 바닥 슬라브를 포함하는 핵연료 저장조; 및
상기 핵연료 저장조의 바닥 슬라브 상에 배치되고, 각각이 길이방향 축을 규정하는 길쭉한 셀의 격자 구조를 포함하고, 방사성 핵연료 집합체를 유지하기 위한 길이방향으로 연장되는 캐비티를 규정하는 내표면을 가지는 복수의 벽에 의하여 형성되는 복수의 핵연료 랙
을 포함하고,
각각의 핵연료 랙은 평면도 상에서 길이와 폭을 가지고, 상기 길이와 폭은 불균등하고,
상기 복수의 핵연료 랙은 상기 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 유용한 평평한 표면적의 85% 이상을 차지하는,
방사성 핵연료 집합체를 위한 핵연료 저장 시스템.
제25항에 있어서,
상기 복수의 핵연료 랙은 상기 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 유용한 평평한 표면적의 90% 이상을 차지하는,
핵연료 저장 시스템.
제25항에 있어서,
상기 복수의 핵연료 랙은 상기 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 유용한 평평한 표면적의 95% 이상을 차지하는,
핵연료 저장 시스템.
제25항에 있어서,
상기 복수의 핵연료 랙은 상기 핵연료 저장조의 바닥슬라브의 유용한 평평한 표면적의 약 100% 를 차지하는,
핵연료 저장 시스템.