KR20150051288A - 방사성폐기물 운반 및 저장 용기 - Google Patents

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KR20150051288A
KR20150051288A KR1020130132481A KR20130132481A KR20150051288A KR 20150051288 A KR20150051288 A KR 20150051288A KR 1020130132481 A KR1020130132481 A KR 1020130132481A KR 20130132481 A KR20130132481 A KR 20130132481A KR 20150051288 A KR20150051288 A KR 20150051288A
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Abstract

방사성폐기물 운반 및 저장 용기를 제공한다. 본 발명에 따르면, 통형상의 캐스크 보디, 상기 캐스크 보디의 외측에 설치된 통형상의 외통, 상기 캐스크 보디와 상기 외통 사이에 설치되어 중성자를 차단하기 위한 중성자 차폐체, 상기 캐스크 보디의 바닥을 이루는 바닥 플레이트, 상기 캐스크 보디의 상부에 결합되는 캐스크 리드를 포함하는 캐스크(cask); 상기 캐스크 보디의 내측에 배치됨과 아울러 상기 바닥 플레이트에 결합되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체; 및 상기 바스켓 집합체와 일체로 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체를 포함한다.

Description

방사성폐기물 운반 및 저장 용기{RADIOACTIVE WASTE TRANSPORTATION AND STORAGE CONTAINER}
본 발명은 방사성폐기물 운반 및 저장 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감마선 차폐체의 보강으로 불필요한 용기본체의 두께 증가요인을 제거할 수 있고, 용기본체 내부의 열전달 성능 향상할 수 있으며, 용기본체의 재료비 감소에 따른 제작비를 절감할 수 있는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기에 관한 것이다.
일반적으로, 사용 후 핵 연료란 원자로에서 연료로 사용된 뒤 배출되는 고준위 방사상 폐기물을 말한다.
이러한 사용 후 핵연료와 같은 방사성폐기물을 운반 또는 저장하기 위한 용기는 안전성을 확보하기 위해 용기 외부로 누설되는 중성자 및 감마선의 총량인 방사선량률로 규제되고 있으며, 용기본체의 외부쉘이 감마선 차폐체 기능을 하기 때문에 방사선적 건전성을 확보하기 위한 두께가 요구되고 있다.
사용 후 핵연료를 장전하기 위한 바스켓 집합체의 구조는 일반적으로 전후좌우 대칭 형상을 가지므로 용기본체 원주방향으로 0°-180° 및 90°-270°, 그리고 45° 대각선에서 각각의 감마선량률이 동일하게 차폐되지 않기 때문에 최대 선량률이 발생하는 위치를 기준으로 용기 외부쉘의 두께를 산정하고 있다.
이와 같이, 최대 선량률 기준에 따라 용기의 외부쉘에 대해 동일한 두께를 적용하는 경우 용기 본체의 직경을 크게 하기 때문에 용기 중량의 증가를 초래하고 있다.
또한, 용기 내부에 사용 후 핵연료를 장전하기 위한 사각형 강재 튜브인 바스켓 집합체는 수평방향의 구조적 지지를 위해 수평 스페이서 디스크 또는 격자판을 적용하고 있다.
이러한 수평 스페이서 디스크 및 격자판은 구조적인 지지 기능뿐만 아니라 열전달(전도) 경로를 제공하고 있다.
그러나, 스페이서 디스크는 바스켓과 용기본체, 바스켓 집합체 간의 전도에 의한 열전달 측면에서는 유리하나 수직방향의 대류 열전달 측면에서는 불리하며, 또한, 격자판의 경우에는 수직 방향의 대류 열전달은 유리하지만 바스켓과 용기본체, 바스켓 집합체 간의 전도에 의한 열전달은 불리하다.
본 발명은 감마선 차폐체의 보강으로 불필요한 용기본체의 두께 증가요인을 제거할 수 있고, 용기본체 내부의 열전달 성능 향상할 수 있으며, 용기본체의 재료비 감소에 따른 제작비를 절감할 수 있는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통형상의 캐스크 보디, 상기 캐스크 보디의 외측에 설치된 통형상의 외통, 상기 캐스크 보디와 상기 외통 사이에 설치되어 중성자를 차단하기 위한 중성자 차폐체, 상기 캐스크 보디의 바닥을 이루는 바닥 플레이트, 상기 캐스크 보디의 상부에 결합되는 캐스크 리드를 포함하는 캐스크(cask);
상기 캐스크 보디의 내측에 배치됨과 아울러 상기 바닥 플레이트에 결합되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체; 및
상기 바스켓 집합체와 일체로 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기가 제공될 수 있다.
상기 바스켓 지지체는 상기 바스켓 셀 사이의 지지 구조를 제공하고, 사용 후 핵연료의 운반 및 저장시 미임계기능을 확보할 수 있도록 사용 후 핵연료의 간격을 유지하기 위한 바스켓 서포트; 및
인접하는 상기 바스켓 셀의 모서리 사이에 설치되고, 상기 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하며 구조적 강성을 갖도록 하기 위한 사각바(square bar)를 포함할 수 있다.
상기 바스켓 서포트는 상기 바스켓 집합체의 길이 방향으로 일정한 간격으로 설치되는 평판으로 이루어질 수 있으며,
상기 바스켓 집합체의 모서리부에는 격판이 상기 바스켓 집합체의 길이 방향을 따라 배치되고,
상기 평판의 양단부는 상기 평판이 일정한 간격을 유지하도록 상기 격판과 용접에 의하여 결합될 수 있다.
상기 바스켓 서포트의 평판에는 대류에 의한 열 유동을 유발하기 위한 구멍이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 구멍은 상기 바스켓 서포트의 평판에 수직 방향으로 형성될 수 있다.
상기 바스켓 집합체의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체의 측면을 지지함과 아울러 감마선을 차폐하고 열전달 통로를 형성하기 위한 제1 사이드 서포트를 포함할 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트는 각형의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트는 상기 바스켓 집합체의 대각선 방향으로 배치될 수 있다.
상기 캐스크 본체와 상기 바스켓 집합체의 사이에 배치되고, 상기 캐스크 본체와 상기 바스켓 집합체 사이의 구조적 강성을 유지하면서 열전달(전도)에 의한 접촉 면적을 증가시켜 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 용이하게 제거하기 위한 제2 사이드 서포트를 포함할 수 있다.
상기 제2 사이드 서포트는 상기 캐스크 보디의 중앙을 중심으로 4개의 방향을 따라 일정한 간격으로 설치될 수 있다.
상기 제2 사이드 서포트의 외측면은 원호형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체의 측면을 지지함과 아울러 열전달 통로를 형성하여 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열의 제거 성능을 향상시키기 위한 제3 사이드 서포트를 포함할 수 있다.
상기 제3 사이드 서포트는 상기 바스켓 집합체의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수개의 평판으로 이루어질 수 있으며,
상기 제3 사이드 서포트에는 구조적 강성을 가지면서 열전달 통로를 형성함과 아울러 상기 평판의 일정한 간격을 유지시켜 주기 위한 지지봉이 용접에 의하여 결합될 수 있다.
상기 제3 사이드 서포트의 내측면은 각형의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제3 사이드 서포트의 외측면은 원호형상으로 형성될 수 있다.
상기 바스켓 집합체, 상기 바스켓 지지체의 바스켓 서포트, 및 사각바를 상기 바닥 플레이트에 일체로 결합시켜 전체를 하나의 단일체로 구성할 수 있다.
상기 바닥 플레이트에는 상기 바스켓 집합체, 사각바, 및 지지봉의 각 하단부가 각각 삽입 결합되기 위한 제1, 제2, 제3 결함홈이 각각 형성될 수 있다.
상기 바스켓 집합체, 상기 바스켓 지지체, 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트 및 상기 지지봉을 상기 바닥 플레이트에 일체로 결합시켜 하나의 단일체로 구성할 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트는 각각 용접에 의하여 결합될 수 있다.
상기 바스켓 집합체, 상기 사각바 및 지지봉의 하단부는 상기 바닥 플레이트의 제1, 제2, 제3 결합홈에 끼워 맞춤 결합한 후 각각의 부위를 용접에 의하여 결합할 수 있다.
상기 제1, 제2 사이드 서포트의 하단부는 상기 바닥 플레이트에 용접에 의하여 결합될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 용기 내부에 방사선 차폐체를 필요한 두께만큼 추가하므로 용기 본체의 불필요한 두께 증가를 방지하여 용기의 경량화에 기여할 수 있고, 용기 본체와 바스켓 집합체 사이에 측면 지지 구조물을 구성하여 열전달(전도 및 대류)에 의한 열제거 성능을 향상할 수 있으며,
또한, 용기의 낙하사고 조건에 따른 바스켓 집합체의 구조적으로 높은 국부응력 발생을 감소시키므로 구조적 건전성을 증대시킬 수 있고, 용기 전체의 경량화에 따른 재료비 및 이에 따른 제작비 절감을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 개략적인 평단면도이다.
도 3은 도 2의 일부 상세도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 내부구조물의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 측면 지지 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 바스켓 지지 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 바닥 플레이트의 지지 구조를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 일부 상세도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 바스켓 지지 구조를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 일부 상세도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기는, 통형상의 캐스크 보디(110), 상기 캐스크 보디(110)의 외측에 설치된 통형상의 외통(120), 상기 캐스크 보디(110)와 상기 외통(120) 사이에 설치되어 중성자를 차단하기 위한 중성자 차폐체(130), 상기 캐스크 보디(110)의 바닥을 이루는 바닥 플레이트(140), 상기 캐스크 보디(110)의 상부에 결합되는 캐스크 리드(150)를 포함하는 캐스크(cask) (100);
상기 캐스크 보디(110)의 내측에 배치됨과 아울러 상기 바닥 플레이트(140)에 결합되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체(200); 및
상기 바스켓 집합체(200)와 일체로 결합되고, 상기 바스켓 집합체(200)의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체(300)를 포함할 수 있다.
상기 바스켓 지지체(300)는 상기 바스켓 셀 사이의 지지 구조를 제공하고, 사용 후 핵연료의 운반 및 저장시 미임계기능을 확보할 수 있도록 사용 후 핵연료의 간격을 유지하기 위한 바스켓 서포트(310); 및
인접하는 상기 바스켓 셀의 모서리 사이에 설치되고, 상기 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하며 구조적 강성을 갖도록 하기 위한 사각바(square bar)(320)를 포함할 수 있다.
상기 캐스크 리드(150)는 상기 캐스크 보디(110)와 일정한 간격으로 복수개의 볼트(151) 등에 의하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 캐스크 본체(110)와 상기 외통(120) 사이에는 열전달핀(160)이 설치될 수 있다.
상기 바스켓 집합체(200)는 예컨대, 24개의 바스켓 셀로 이루어질 수 있지만, 바스켓 셀의 개수는 이에 한정되지 않는다.
상기 바스켓 서포트(310)는 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향으로 일정한 간격으로 설치되는 평판으로 이루어질 수 있으며, 상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부에는 격판(330)이 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향을 따라 배치되고, 상기 평판의 양단부는 상기 평판이 일정한 간격을 유지하도록 상기 격판(330)과 용접 등에 의하여 결합될 수 있다.
상기 사각바(320)는 상기 바스켓 집합체(200)의 모서리부, 즉 상기 격판(330)과 격판(330) 사이에 설치될 수 있다.
상기 바스켓 서포트(310)의 평판에는 열 제거 성능을 향상시킬 수 있도록 대류에 의한 열 유동을 유발하기 위한 구멍(311)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기 구멍(311)은 대류에 의한 열 유동을 용이하게 유발할 수 있도록 상기 바스켓 서포트(310)의 평판에 수직 방향으로 일정한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.
상기 구멍(311)은 원형, 사각형, 타원형, 원추형 등으로 형성될 수 있지만, 열 유동을 유발할 수 있다면 어떠한 형상이라도 무방하다.
상기 바스켓 집합체(200)의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체(200)의 측면을 지지함과 아울러 감마선을 차폐하고 열전달 통로를 형성하기 위한 제1 사이드 서포트(400)를 포함할 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트(400)는 각형의 형상으로 형성될 수 있으며, 부위별로 방사선 차폐에 필요한 만큼의 두께를 가질 수 있으며, 일정한 두께를 갖거나 부위별로 상이한 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트(400)는 상기 바스켓 집합체의 측면을 견고하게 지지함과 아울러 감마선을 용이하게 차폐할 수 있도록 W자 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 사이드 서포트(400)는 상기 바스켓 집합체의 대각선 방향으로 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1 사이드 서포트(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 캐스크 보디(110)의 중앙(O)과 기준 수평 중심선(O-O'선)과 이루는 각도가 45도, 135도, 225도, 315도의 방향으로 배치될 수 있다.
여기서, 상기 기준 수평 중심선(O-O'선)은 상기 캐스크 보디(110)의 중앙(O)으로부터 우측으로 연장한 수평 중심선을 가리킨다.
또한, 상기 캐스크 보디(110)와 상기 바스켓 집합체(200)의 사이에 배치되고, 상기 캐스크 보디(110)와 상기 바스켓 집합체(200) 사이의 구조적 강성을 유지하면서 열전달(전도)에 의한 접촉 면적을 증가시켜 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 용이하게 제거하기 위한 제2 사이드 서포트(500)를 포함할 수 있다.
상기 제2 사이드 서포트(500)는 상기 캐스크 보디(110)의 중앙을 중심으로 4개의 방향을 따라 일정한 간격으로 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 사이드 서포트(500)는 상기 캐스크 보디의 중앙(O)과 기준 수평 중심선(O-O'선)과 이루는 각도가 0도, 90도, 180도, 270도에 설치될 수 있다.
상기 제2 사이드 서포트(500)의 외측면은 상기 캐스크 보디(110)의 내측면과 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있도록 원호형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제2 사이드 서포트(500)의 외측면은 상기 캐스크 보디(110)의 내측면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 사이드 서포트(400)의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디(110)의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체(200)의 측면을 지지함과 아울러 열전달 통로를 형성하여 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열의 제거 성능을 향상시키기 위한 제3 사이드 서포트(600)를 포함할 수 있다.
상기 제3 사이드 서포트(600)는 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수개의 평판으로 이루어질 수 있으며, 상기 제3 사이드 서포트(600)에는 구조적 강성을 가지면서 열전달 통로를 형성함과 아울러 상기 평판의 일정한 간격을 유지시켜 주기 위한 지지봉(610)이 용접 등에 의하여 결합될 수 있다.
상기 지지봉(610)과 상기 제3 사이드 서포트(600)는 열전도율이 높은 재질로 형성되고, 상기 지지봉(610)은 상기 복수개의 평판을 상기 바스켓 집합체의 길이 방향으로 일체로 결합시켜 주므로, 사용 후 핵연료에서 발생되는 붕괴열의 제거 성능을 향상시킬 수 있으며, 상기 평판간이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 함으로써 내부의 열유동을 유발하여 열제거 능력을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 사이드 서포트(600)의 내측면은 각형의 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 사이드 서포트(400)와 접촉 면적을 증가시켜 줌과 아울러 용이하게 결합될 수 있도록 상기 제1 사이드 서포트(400)의 외측면의 형상에 대응하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제3 사이드 서포트(600)의 외측면은 상기 캐스크 보디(110)의 내측면과 용이하게 결합됨과 아울러 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있도록 원호형상으로 형성될 수 있으며, 상기 캐스크 보디(110)의 내측면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 가질 수 있다.
상기 바스켓 집합체(200), 상기 바스켓 지지체(300)의 바스켓 서포트(310), 및 사각바(320)를 상기 바닥 플레이트(140)에 일체로 결합시켜 전체를 하나의 단일체로 구성하여 일체적 거동으로 구조적 강성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 바닥 플레이트(140)에는 상기 바스켓 집합체(200), 상기 사각바(320) 및 상기 지지봉(610)의 각 하단부가 각각 삽입 결합되기 위한 제1, 제2, 제3 결함홈(141, 143, 145)이 각각 일정한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 바스켓 집합체(200), 상기 바스켓 지지체(300), 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트(400, 500, 600) 및 상기 지지봉(610)을 상기 바닥 플레이트(140)에 일체로 결합시켜 하나의 단일체로 구성하여 일체적 거동으로 구조적 강성을 더욱 증가시킬 수 있다.
상기 바스켓 집합체(200)의 외곽부의 측면 지지 구조물인 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트(400, 500, 600)는 각각 용접 등에 의하여 결합될 수 있다.
상기 바스켓 집합체(200), 상기 사각바(320) 및 상기 지지봉(610)의 하단부는 상기 바닥 플레이트(140)의 제1, 제2, 제3 결합홈(141, 143, 145)에 끼워 맞춤 결합한 후 각각의 부위를 용접 등에 의하여 결합할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 사이드 서포트(400, 500)의 하단부는 상기 바닥 플레이트(140)에 용접 등에 의하여 결합될 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성폐기물 운반 및 저장 용기의 작동에 대해서 설명한다.
상기 캐스크(100) 내부의 구조물은 캐스크 보디(110)와 바스켓 집합체(200) 사이의 구조재로 측면 지지 구조물인 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트(400, 500, 600)와, 바스켓 셀간 지지 구조물인 상기 바스켓 서포트(Basket Support)(310), 사각바(Square Bar)(320), 및 바닥 플레이트(Bottom plate)(140)로 구성되어 있다.
또한, 바스켓 셀 간 지지 구조물인 상기 바스켓 지지체(300)의 바스켓 서포트(310)은 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향으로 다수의 평판으로 구성되며, 평판의 양단부에 상기 평판의 일정 간격을 유지하도록 상기 판재를 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향의 격판(330)과 용접으로 결합하도록 구성하며, 또한 인접하는 바스켓 셀의 모서리 사이에 사각바(Square Bar)(320)를 설치하여 상기 바스켓 집합체(200)의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하며 구조적 강성을 갖도록 하고 있다.
상기 바스켓 집합체(200)의 대각선 방향의 측면 지지 구조물인 상기 제1 사이드 서포트(400)는 상기 바스켓 집합체(200)와 상기 바스켓 집합체(200)의 측면 지지 구조물인 제3 사이드 서포트(600) 사이에 배치되어 구조적 기능 및 대각선 방향의 차폐 기능과 함께 열전달 통로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 바스켓 집합체(200)의 측면 지지 구조물인 상기 제2 사이드 서포트(500)는 4개의 방향, 즉 상기 캐스크 보디의 중앙(O)과 기준 수평 중심선(O-O'선)과 이루는 각도가 0°, 90°, 180°, 270°에 설치하여 상기 캐스크 보디(110)와 상기 바스켓 집합체(200)의 구조적인 안전성 및 열전달(전도) 기능을 달성할 수 있다.
상기 바스켓 집합체(200)의 대각선 방향의 측면 지지 구조물인 상기 제3 사이드 서포트(600)는 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향으로 다수의 평판으로 구성되며, 평판의 일정한 간격을 유지하기 위해 지지봉(Rod)(610)에 용접 등에 의하여 결합되어 구조적 강성을 가지면서 열전달 기능을 달성할 수 있다.
또한, 상기 방사성폐기물 운반 및 저장 용기는, 24개의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체(200), 바스켓 셀 사이의 지지 구조물인 바스켓 서포트(310), 사각바(320), 상기 바스켓 집합체(200)의 측면 지지 구조물인 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트(400, 500, 600) 및 상기 바닥 플레이트(140)는 전체가 구조적으로 일체인 조립형으로 결합되어 있다.
상기 바스켓 집합체(200) 외곽부의 측면 지지 구조물인 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트(400, 500, 600)는 각각의 구조물을 용접에 의해 결합하고 있다.
상기 바스켓 집합체(200), 상기 사각바(320) 및 상기 지지봉(610)의 하단부는 상기 바닥 플레이트(140)의 제1, 제2, 제3 결합홈(141, 143, 145)에 끼워 맞춤 결합한 후 각각의 부위를 용접에 의해 결합하고 있다.
또한, 상기 바스켓 집합체(200)의 측면 지지 구조물인 상기 제1, 제2 사이드 서포트(400, 500)의 하단부는 하단부는 상기 바닥 플레이트(140)에 용접으로 결합되어 있다.
이에 따라, 상기 바스켓 집합체(200)의 바스켓 셀 사이의 바스켓 서포트(310)는 사용 후 핵연료의 운반 및 저장시 미임계기능을 확보할 수 있도록 사용 후 핵연료의 간격을 유지하며, 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향으로 설치된 다수의 평판에 구멍이 형성되어 있으므로 대류에 의한 열유동을 유발하므로서 열제거 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 바스켓 집합체(200)의 대각선 방향의 측면 지지 구조물인 제1 사이드 서포트(400)는 상기 바스켓 집합체(200)의 외측에 각형의 형상으로서 동일한 또는 상이한 두께를 가지며, 캐스크 보디의 내부에 설치하여 감마선 차폐 기능을 달성할 수 있다.
상기 제2 사이드 서포트(500)는 상기 캐스크 보디(110)와 상기 바스켓 집합체(200) 사이의 구조적 강성을 유지하면서 열전달(전도)에 의한 접촉면적을 증가시켜 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 제3 사이드 서포트(600)는 상기 바스켓 집합체(200)의 길이 방향으로 설치된 평판이 일정 간격을 유지하도록 지지봉(610)과 용접으로 결합되고, 열전도율이 높은 재질를 적용하여 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열의 제거성능을 향상시킬 수 있으며, 평판간이 일정한 간격을 유지함으로서 내부의 열유동을 유발하여 열제거 능력을 향상시킬 수 있다.
100: 캐스크 110: 캐스크 보디
140: 바닥 플레이트 200: 바스켓 집합체
300: 바스켓 지지체 310: 바스켓 서포트
320: 사각바 400: 제1 사이드 서포트
500: 제2 사이드 서포트 600: 제3 사이드 서포트
610: 지지봉

Claims (21)

  1. 통형상의 캐스크 보디, 상기 캐스크 보디의 외측에 설치된 통형상의 외통, 상기 캐스크 보디와 상기 외통 사이에 설치되어 중성자를 차단하기 위한 중성자 차폐체, 상기 캐스크 보디의 바닥을 이루는 바닥 플레이트, 상기 캐스크 보디의 상부에 결합되는 캐스크 리드를 포함하는 캐스크(cask);
    상기 캐스크 보디의 내측에 배치됨과 아울러 상기 바닥 플레이트에 결합되고, 내부에 사용 후 핵연료를 장전할 수 있는 다수의 바스켓 셀로 구성된 바스켓 집합체; 및
    상기 바스켓 집합체와 일체로 결합되고, 상기 바스켓 집합체의 다수의 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하면서 구조적 강성을 증대시키도록 지지함과 아울러 열전달 성능을 증대시키기 위한 바스켓 지지체
    를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바스켓 지지체는 상기 바스켓 셀 사이의 지지 구조를 제공하고, 사용 후 핵연료의 운반 및 저장시 미임계기능을 확보할 수 있도록 사용 후 핵연료의 간격을 유지하기 위한 바스켓 서포트; 및
    인접하는 상기 바스켓 셀의 모서리 사이에 설치되고, 상기 바스켓 셀이 일정한 간격을 유지하며 구조적 강성을 갖도록 하기 위한 사각바(square bar)를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바스켓 서포트는 상기 바스켓 집합체의 길이 방향으로 일정한 간격으로 설치되는 평판으로 이루어질 수 있으며,
    상기 바스켓 집합체의 모서리부에는 격판이 상기 바스켓 집합체의 길이 방향을 따라 배치되고,
    상기 평판의 양단부는 상기 평판이 일정한 간격을 유지하도록 상기 격판과 용접에 의하여 결합되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 바스켓 서포트의 평판에는 대류에 의한 열 유동을 유발하기 위한 구멍이 적어도 하나 이상 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구멍은 상기 바스켓 서포트의 평판에 수직 방향으로 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바스켓 집합체의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체의 측면을 지지함과 아울러 감마선을 차폐하고 열전달 통로를 형성하기 위한 제1 사이드 서포트를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 사이드 서포트는 각형의 형상으로 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 사이드 서포트는 상기 바스켓 집합체의 대각선 방향으로 배치되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 캐스크 본체와 상기 바스켓 집합체의 사이에 배치되고, 상기 캐스크 본체와 상기 바스켓 집합체 사이의 구조적 강성을 유지하면서 열전달(전도)에 의한 접촉 면적을 증가시켜 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열을 용이하게 제거하기 위한 제2 사이드 서포트를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 사이드 서포트는 상기 캐스크 보디의 중앙을 중심으로 4개의 방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 사이드 서포트의 외측면은 원호형상으로 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 사이드 서포트의 외측에 배치됨과 아울러 상기 캐스크 보디의 내측에 설치되고, 상기 바스켓 집합체의 측면을 지지함과 아울러 열전달 통로를 형성하여 사용 후 핵연료에서 발생하는 붕괴열의 제거 성능을 향상시키기 위한 제3 사이드 서포트를 포함하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 사이드 서포트는 상기 바스켓 집합체의 길이 방향을 따라 일정한 간격으로 설치되는 복수개의 평판으로 이루어질 수 있으며,
    상기 제3 사이드 서포트에는 구조적 강성을 가지면서 열전달 통로를 형성함과 아울러 상기 평판의 일정한 간격을 유지시켜 주기 위한 지지봉이 용접에 의하여 결합되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제3 사이드 서포트의 내측면은 각형의 형상으로 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제3 사이드 서포트의 외측면은 원호형상으로 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 바스켓 집합체, 상기 바스켓 지지체의 바스켓 서포트, 및 사각바를 상기 바닥 플레이트에 일체로 결합시켜 전체를 하나의 단일체로 구성하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 바닥 플레이트에는 상기 바스켓 집합체, 사각바, 및 지지봉의 각 하단부가 각각 삽입 결합되기 위한 제1, 제2, 제3 결함홈이 각각 형성되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 바스켓 집합체, 상기 바스켓 지지체, 상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트 및 상기 지지봉을 상기 바닥 플레이트에 일체로 결합시켜 하나의 단일체로 구성하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 사이드 서포트는 각각 용접에 의하여 결합되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 바스켓 집합체, 상기 사각바 및 지지봉의 하단부는 상기 바닥 플레이트의 제1, 제2, 제3 결합홈에 끼워 맞춤 결합한 후 각각의 부위를 용접에 의하여 결합하는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2 사이드 서포트의 하단부는 상기 바닥 플레이트에 용접에 의하여 결합되는 방사성폐기물 운반 및 저장 용기.
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