KR20160010453A - 조사후 연료를 위한 충격 흡수 케이스 안내 레일들을 포함하는 저장 컨테이너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조사후 연료(irradiated fuel)를 위한 격납 캐니스터(confinement canister; 3) 및 저장 포장재(storage packaging; 1)를 포함하는 포장물(package; 100)에 관한 것인바, 상기 포장재는 측방향 몸체(lateral body; 2)를 포함하며, 상기 측방향 몸체는 상기 포장재의 길이방향 축(12) 둘레에서 연장되며, 상기 측방향 몸체는 상기 캐니스터(3)를 수납(house)하기 위한 공동을 경계 짓는 내부 표면(22)을 포함하고, 상기 포장재는 상기 공동 안에 상기 캐니스터를 위한 안내 레일을 형성하는 적어도 하나의 조립체(15)를 더 포함하며, 상기 조립체(15)는 상기 측방향 몸체(2) 상에 장착되고 상기 하우징 공동(4) 안으로 적어도 부분적으로 돌출된다. 본 발명에 따르면, 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 포장재(1)와 상기 격납 캐니스터(3) 사이의 측방향 충돌의 충격을 소성 변형에 의하여 흡수하도록 설계된 충돌 충격 흡수 요소(impact shock absorbing element; 28)를 포함한다.

Description

조사후 연료를 위한 충격 흡수 케이스 안내 레일들을 포함하는 저장 컨테이너{Storage container for irradiated fuel comprising shock-absorbing case guide rails}

본 발명은 포장재 및 캐니스터를 포함하는 조사후 연료(irradiated fuel)의 저장을 위한 포장물들의 기술분야에 관한 것인바, 그 캐니스터는 상기 조사후 연료의 격납을 제공하고 상기 포장재에 의해 한정되는 공동 내에 수납된다.

조사후 연료 저장 포장물의 포장재는 일반적으로 저장 중에 수직으로 위치되도록 의도된다. 그럼에도 불구하고 저장에 앞서 상기 격납 캐니스터의 상기 포장재의 공동 안으로의 적재는 그 포장재가 수평으로 위치된 채로 이루어질 수 있다.

상기 캐니스터의 도입을 용이하게 하기 위하여 내부적으로 상기 포장재에는 상기 캐니스터를 안내하기 위한 레일들이 장착될 수 있는바, 이 캐니스터가 상기 공동 안으로 미끄러져 들어갈 때 그 캐니스터가 그 레일들 위에 놓인다.

이 작업이 수행되었다면, 상기 캐니스터의 하우징 공동은 상기 포장재의 덮개(또는 제거 가능한 단부)에 의해 폐쇄되며, 그 후 그 포장물은 90° 만큼 기울어져 수직 저장 위치(vertical storage position)를 취한다.

저장에 관한 규제의 요구사항들을 만족시킬 수 있게 하기 위하여 상기 포장물은 특히 소위 "항공기 충돌" 테스트의 요구사항을 만족시켜야만 한다. 이 테스트는 상기 포장재의 측방향 몸체 상에 외부적으로 벌어질 수 있는 매우 높은 세기의 충돌에 의해 시뮬레이션(simulated)될 수 있다. 그렇다면 상기 조사후 연료의 격납을 제공하는 상기 캐니스터는 이 충돌 후에 밀봉된 채로 유지된다는 점을 보이는 것이 필요하다.

안내 레일들의 존재가 상기 캐니스터의 기밀성(leak-tightness)이 침해(breaching)될 위험의 중요한 원인이었으며, 특히 그 충돌이 이 레일들을 지탱하는 상기 포장재의 부분 상에 일어난 때에 특히 그러하다는 점이 보여졌다. 이 문제를 해결하기 위하여 상기 포장재는 훨씬 더 강화될 수 있으며, 그리고/또는 그 포장재는 상기 포장재의 상기 측방향 몸체 둘레에 외부적으로 위치된 추가적인 충격 흡수 수단에 의해 보호될 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 방안들이 항공기 충돌 테스트의 요구사항들을 만족하기에는 불충분한 것으로 판명될 수 있으며, 더욱이 작동상 제약조건들(operational constraints)과 양립되지 않는 극도로 높은 전체 질량 및 체적으로 귀결된다.

상기 안내 레일들의 관점에서의 이 문제는 지진 동안에도 직면할 수 있는바, 그 지진 동안에 반복되는 충돌들은 격납 캐니스터의 기밀성에 있어서의 파열이 초래될 때까지 그 격납 캐니스터에 가해지는 손상으로 이어질 수 있다. 게다가 이 문제는 상기 포장재의 공동 안으로 상기 캐니스터를 수평으로 도입하기 위한 안내 레일들에만 연관된 것이 아니며, 오히려 바로 그 공동 안으로 상기 캐니스터를 수직으로 도입하기 위하여 제공되는 안내 레일들을 형성하는 임의의 조립체에도 생길 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 선행 기술의 실시례들과 비교할 때 위에서 언급되는 단점에 대한 해결책을 적어도 부분적으로 제공하는 것이다.

이를 행하기 위한 본 발명의 대상물은 조사후 연료(irradiated fuel)를 위한 격납 캐니스터(confinement canister) 및 포장재(packaging)를 포함하는 포장물(package)인바, 상기 포장재는 측방향 몸체(lateral body)를 포함하며, 상기 측방향 몸체는 상기 포장재의 길이방향 축 둘레에서 연장되며, 상기 측방향 몸체는 상기 캐니스터가 안에 위치되는 하우징 공동(housing cavity)을 경계 짓는 내부 표면을 지탱하고, 포장재는 상기 공동 안에 상기 캐니스터를 위한 안내 레일을 형성하는 적어도 하나의 조립체를 더 포함하며, 상기 조립체는 상기 측방향 몸체 상에 장착되고 상기 측방향 몸체의 상기 내부 표면으로부터 상기 하우징 공동 안으로 적어도 부분적으로 돌출된다.

본 발명에 따르면, 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 포장재와 상기 격납 캐니스터 사이의 측방향 충돌을 소성 변형에 의하여 흡수하도록 설계된 충돌 충격 흡수 요소(impact shock absorbing element)를 포함한다.

따라서 상기 공동 내에 안내 레일을 형성하는 조립체의 돌출된 위치(protruding position)에도 불구하고, 상기 격납 캐니스터에 대한 손상의 위험은 상기 충격 흡수 요소에 의해 제한되는바, 그 충격 흡수 요소는 상기 안내 레일을 형성하는 조립체의 전부 또는 일부를 이룬다. 실제로는 상기 측방향 몸체가 변위 또는 변형되게 하는 그 측방향 몸체에 대한 외부적 충격에 따라, 또는 지진의 경우에 상기 캐니스터에 전달된 힘은 상기 캐니스터와 상기 측방향 몸체 사이의 상기 충격 흡수 요소의 소성 구겨짐(plastic crushing)에 의해 부분적으로 흡수/필터링된다. 따라서 본 발명은 항공기 충돌 테스트의 요구사항들을 만족시키는 문제와, 조사후 연료의 격납에 관한 규제 기준의 준수에 대하여 특히 교묘한 해결법을 제공한다.

환언하면, 상기 충돌 충격 흡수 요소는 상기 캐니스터에 대한 상기 안내 레일을 형성하는 조립체의 충돌 동안에 바람직하게 상기 캐니스터보다 우선적으로 소성 변형을 겪는 영역(zone)을 형성하도록 설계된다.

안내 레일을 형성하는 조립체는 상기 공동 내측에서 돌출되고 상기 캐니스터가 상기 공동 안으로 도입되는 동안에, 이 도입이 상기 포장재가 수직으로 위치된 채 이루어지든 수평으로 위치된 채 이루어지든 할 것 없이, 상기 캐니스터가 안내될 수 있게 하는 임의의 조립체를 의미하는 것으로 파악되어야 한다. 이 마지막 경우에서 고려되는 조립체들은 상기 도입 중에 상기 캐니스터가 위에 놓이게 되는 조립체들뿐만 아니라, 이 작업 동안에 상기 캐니스터와 단순히 접촉할 수 있는 조립체들이다. 수직 적재의 경우에는 그 수직 도입 동안에 상기 캐니스터를 안내/중심정렬(centre)하는 데에 이용되는 상기 공동 안으로 돌출되는 조립체들 모두를 의미한다. 수직 위치에서의 저장 동안에 적재를 위한 상기 포장재의 배향과 무관하게, 상기 안내 레일들을 형성하는 조립체들과 상기 캐니스터 사이의 임의의 접촉이 반드시 있는 것은 아니라는 점이 역시 주목되어야 하는바, 이때 갭(gap)들이 사실상 나타나거나/유지된다. 상기 갭들의 존재는 상기 포장재의 벽에 의해, 그리고/또는 상기 안내 레일을 형성하는 조립체에 의해 상기 캐니스터에 전달되는 힘을 증폭시킨다는 점이 강조된다. 따라서 상기 언급된 갭이 클수록, 상기 측방향 몸체 상의 외부적 충격의 경우에 전달되는 힘은 더 중대해진다.

바람직하게는 상기 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 길이방향 축의 방향을 따라 이와 동일한 방향에서의 상기 하우징 공동의 높이의 적어도 70%에 해당되는 길이에 걸쳐 연장된다. 더 바람직하게는, 이 조립체의 길이는 앞서 언급된 공동의 높이와 실질적으로 동일하다.

바람직하게는 상기 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 길이방향 축에 평행하다.

바람직하게는 상기 포장물은 상기 포장재 몸체의 상기 내부 표면 상에서 서로 원주 방향으로 이격된 안내 레일들을 형성하는 다수의 조립체들을 포함한다.

바람직하게는 상기 충돌 충격 흡수 요소는 알루미늄 또는 알루미늄의 합금들 중의 하나로 만들어진다.

바람직하게는 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 측방향 몸체 내에 형성된 하우징 안에 부분적으로 배치된다. 선호되게는 안내 레일을 형성하는 상기 조립체의 횡방향 단면의 평면에서, 상기 하우징 안에 배치된 이 조립체의 부분의 표면적과 이 하우징의 표면적 사이의 비율이 0.9보다 낮다.

대안으로서, 상기 조립체는 그 조립체가 상기 측방향 몸체의 하우징 또는 이와 유사한 것 안에 부분적으로 수납되지 않고서 이 몸체로부터 완전히 돌출되도록 고정될 수 있다.

바람직하게는 상기 충격 흡수 요소는 상기 레일을 형성하는 상기 조립체의 길이방향을 따라 상기 측방향 몸체에 대하여 병진운동하는 것이 자유롭도록 구성된다. 대안으로서 그 충격 흡수 요소는 상기 몸체에 상대적인 열팽창을 응력 없이 겪을 수 있도록 그 충격 흡수 요소의 단부들 중의 하나에서 이 몸체에 고정될 수 있다. 바람직하게는 그럼에도 불구하고 위에서 언급된 바와 같이 상기 충격 흡수 요소는 상기 측방향 몸체에 전혀 고정되지 않는다.

바람직하게는 상기 안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 레일을 형성하는 반경 방향 내부 부분(radially internal portion), 및 상기 레일과 상기 포장재 측방향 몸체 사이에 배치되는 충격 흡수 요소를 포함한다. 특히 상기 레일은 상기 캐니스터의 도입 동안에, 특히 재료가 찢어지는(tearing) 위험으로부터 상기 충격 흡수 요소를 보호한다. 추가적으로, 충분한 강성을 제공함으로써, 상기 레일은 그 레일이 접촉하는 상기 충격 흡수 요소의 더 넓은 표면적에 걸쳐 힘을 분산시킬 수 있다. 이에 따라 상기 조립체에 의해 제공되는 충격 흡수 기능의 효과는 향상된다.

바람직하게는 상기 레일에 저마찰 코팅(low-friction coating)이 제공된다.

바람직하게는 상기 레일들과 상기 충돌 충격 흡수 요소는 상보적인 형상으로 된 부분들(complementary shaped parts)로 만들어진 연계부(link)에 의해 서로 연결된다. 그것은 예를 들어 도브테일 연계부(dovetail link), 정방형 또는 장방형 단면 연계부(square or rectangular section link) 또는 단순한 평평한 지지면(simple flat support face)일 수 있다. 바람직하게는 이 연계부에 이용된 형상에 무관하게 그 연계부는 상기 레일과 상기 충격 흡수 요소 사이에 상대적인 길이방향 움직임이 발생할 수 있게 만들어지는바, 그 진폭(amplitude)은 제한될 수 있지만 이 2개의 요소들 사이의 임의의 열팽창차(differential thermal expansion)를 허용한다. 이는 열팽창 계수들이 실질적으로 상이한 때에 당연히 유리하다.

마지막으로, 상기 레일은 바람직하게 그 레일의 단부들 중 하나에서 상기 측방향 몸체에 단단히 고정되며, 동(同) 레일은 그 레일이 상기 충격 흡수 요소에 상대적으로 상기 레일의 길이방향을 따라 그 레일의 다른 단부에 이르기까지 자유로이 병진운동(move in translation)할 수 있도록 구성된다. 바람직하게는 상기 측방향 몸체에 단단히 고정된 레일의 상기 단부는 상기 공동의 개구에 가까이 위치되는바, 그 개구를 통하여 상기 캐니스터가 도입된다.

표시된 바와 같이, 바람직한 일 실시례에서 관련된 상기 공동의 개구는 상기 포장재의 하측 단부에 위치되는바, 그 포장재에는 상기 공동의 개구를 해제(free)하도록 설계된 제거 가능한 단부가 구비된다. 이는 이 2개 요소들 사이의 임의의 팽창차(differential expansion)의 문제가 관리될 수 있게 할 뿐만 아니라, 상기 캐니스터 도입 국면 동안에 상기 레일의 좌굴의 위험도 제한한다. 사실상, 이 도입 동안에 상기 레일은 좌굴의 위험 없이 그 길이방향을 따라 상기 레일의 상기 다른 단부의 방향으로 상기 레일을 지지하는 상기 충격 흡수 요소에 상대적으로 자유로이 변형될 수 있다. 바람직하게는 상기 캐니스터는 조사후 연료 봉들을 둘러싸는바, 바람직하게는 상기 조사후 연료 봉들은 적어도 하나의 핵연료 조립체들 안에서 함께 군(group)을 이룬다.

바람직하게는 상기 포장재 및 상기 캐니스터를 통한 임의의 횡방향 단면 평면에서, 상기 측방향 몸체의 외부 표면에 의해 경계 지어지는 상기 캐니스터의 표면적과, 상기 측방향 몸체의 내부 표면에 의해 경계 지어지는 상기 공동의 표면의 비율이 0.8보다 높다.

본 발명의 다른 장점들 및 특성들은 아래의 비한정적인 상세한 설명에서 드러날 것이다.

이 설명은 첨부된 도면들에 대하여 이루어질 것인바, 그 첨부된 도면들 중에서,
- 도 1에는 본 발명의 바람직한 실시례에 따른, 수직 저장 위치에서의 포장물의 사시도가 도시되며;
- 도 2에는 캐니스터의 적재의 수평 위치에서 이전 도면에 도시된 포장물의 포장재의 사시도가 도시되며;
- 도 3에는 상기 포장재의 공동이 상기 캐니스터를 수용하는 이전 도면에 도시된 포장재의 횡단면도가 도시되며;
- 도 4에는 본 발명에 특유한 안내 레일들을 형성하는 조립체들 중의 하나가 도시된 상기 포장재의 일부의 사시도가 도시되며;
- 도 5는 도 3의 선(V-V)을 따라 취한 단면도이며;
- 도 6은 도 5의 선(VI-VI)을 따라 취한 단면도이며;
- 도 6a는 상기 캐니스터의 중심정렬 스페이서(centring spacer)가 제거된 채로 도 5의 화살표(F1)를 따라 취한 도면이며;
- 도 6b는 도 5의 화살표(F2)를 따라 취한 도면이며;
- 도 7은 상기 캐니스터 중심정렬 스페이서가 도시된 채인, 도 6a의 도면과 유사한 도면이며;
- 도 8에는 상기 포장재의 측방향 몸체의 외부에 발생된 충격의 경우에 상기 안내 레일을 형성하는 조립체의 거동의 개략도가 도시되며;
- 도 8a에는 안내 레일을 형성하는 조립체와 하우징의 측벽(lateral wall) 사이의 측방향 갭(lateral gap)이 개략적으로 도시되며;
- 도 9는 도 6a와 유사한 도면인바, 상기 안내 레일을 형성하는 상기 조립체가, 예상되는 다른 일 실시례에 따라 도시된다.
- 도 10은 도 5와 유사한 도면인바, 상기 안내 레일을 형성하는 상기 조립체가, 예상되는 다른 일 실시례에 따라 도시된다.
- 도 11은 도 10의 선(XI-XI)을 따라 취한 단면도이고;
- 도 12는 도 10의 상면도이다.

먼저 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시례의 형태를 취하는 방사성 물질의 저장을 위한 포장물(100)이 도시되어 있다. 상기 포장물은 조사후 연료를 보유하도록 의도된다. 그 포장물은 핵연료를 담은 격납 캐니스터(3)를 수용하는 포장재(1)를 포함한다. 바람직하게는 이는 조사후 연료 봉들을 수반하는바, 그 조사후 연료 봉들은 바람직하게는 적어도 하나의 핵연료 조립체들 안에서 함께 군을 이룬다.

포장재(1)는 전체적으로 원통 형태의 중공의 측방향 몸체(2)를 포함하며, 그 측방향 몸체(2)는 상기 캐니스터(3)를 수용하기 위한 공동(4), 몸체(2)의 일 상측 단부(2a)에서 공동(4)을 폐쇄하는 탈착 가능한 헤드 커버(detachable head cover; 6)를 하측 단부(2b)라고 불리는 측방향 몸체의 다른 단부에서 공동(4)을 폐쇄하는 포장재 기부(packaging base; 8)와 함께 한정한다. 상기 기부는 상기 측방향 몸체와 일 단편(one piece)으로 만들어질 수 있다.

본 발명 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 방식으로 상기 캐니스터(3)는 상기 공동(4)의 매우 큰 부분(very large portion)을 채운다. 보통 이는 상기 포장재(1) 및 상기 캐니스터(3)를 통과하는 임의의 횡방향 단면 평면에서 도 3에 도시된 바와 같이 외부 표면에 의해 경계 지어지는 상기 캐니스터(3)의 표면적과, 내부 표면(22)에 의해 경계 지어지는 상기 공동(4)의 표면적의 비율은 0.8보다 크다는 사실로 표현된다.

통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 저장, 바람직하게는 장기간 저장을 위한 그러한 포장재에서 상기 공동은 방사성 물질을 위한 격납 엔클로저(confinement enclosure)를 구성하지 않는바, 이 엔클로저는 상기 캐니스터 자체에 의해 효과적으로 한정된다. 그럼에도 불구하고 이 포장재의 설계는 통상의 중성자 보호 기능, 감마 방사 보호 기능 및 기계적 강도 기능을 제공한다. 이를 달성하기 위하여 중공의 측방향 몸체(2)의 두께가 적어도 200mm이며 그 몸체가 강철로 만들어질 수 있다는 점이 특히 예상될 수 있다.

상기 측방향 몸체(2)는 상기 포장재의 길이방향 축(12) 둘레에서 연장되는바, 상기 기부(8)로부터 반대측에 배치되는 상기 공동의 개구는 그 길이방향 축을 중심으로 한다. 상기 포장재(1)는 상기 포장물이 움직여질 수 있게/기울어질 수 있게 하기 위하여 리프팅 빔(lifting beam)(미도시) 상으로 맞춰지도록 의도되는 리프팅 트러니언(lifting trunnions)들이라고도 불리는 다수의 취급 장치들(handling devices; 14)도 포함한다. 바람직하게는 측방향 몸체(2)의 상측 단부 및 하측 단부에 인접하여 분배된 4개 이상의 그러한 장치들이 있는바, 상기 그러한 장치들은 그 상측 단부 및 하측 단부로부터 반경 방향으로 외측을 향하여 돌출된다.

덧붙여, 포장재(1)는 상기 포장재가 수직 위치에 있는 때에 상기 포장재의 외측과 상기 공동(4) 사이의 대류에 의해 공기가 순환될 수 있게 하는 환기 수단(means of ventilation)을 포함한다. 컨테이너 안에 담긴 방사성 물질에 의해 방출되는 열의 일부분이 수집(collect) 및 소산될 수 있게 하는 공기 유동을 제공하는 이 특정 수단은 통상의 기술자에게 알려진 임의의 수단에 의해 제작될 수 있다. 표시된 바와 같이 관통 통로들(through-passages; 17)이 상기 포장재의 상측 단부 및 하측 단부에 만들어질 수 있는바, 그럼으로써 상기 포장재의 외부가 상기 공동(4)에 연계(link)된다. 이 관통 통로들(17)은 예를 들어 상기 몸체(2)의 상부(2a) 단부 및 하부(2b) 단부 상에 만들어질 수 있는바, 도 1 및 2에 도시된 바와 같다. 따라서 동일한 도면들에 화살표들로 개략적으로 도시된 바와 같이 외부 공기가 상기 하부 단부(2b)의 관통 통로를 거쳐 상기 포장재 몸체(2)를 통과하여, 그 후 상기 공동(4)의 내부 벽과 상기 캐니스터(3) 사이의 고리형 자유 공간 안에 들어가고, 그 후 상기 몸체(2)의 상부 단부에 제공되는 유사한 통로들(17)을 통하여 추출된다.

명료화의 목적으로 상기 커버(6)가 제거된 도 4에는, 상기 캐니스터가 상기 공동(4) 안으로 적재되고 있는 때, 상기 측방향 몸체(2)에 상대적으로 상기 캐니스터가 미끄러지는 것을 돕는 수단이 상기 공동(4)을 경계 짓는 상기 측방향 몸체(2)의 내부 표면(22)에 구비된다는 점이 보여진다. 표시된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어남 없이 대안으로서 상기 포장재의 제거 가능한 기부로부터 그 도입이 수행될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

상기 캐니스터가 미끄러지는 것을 돕기 위한 수단(15)은 본 발명에 특유한 것이며, 다음 도면들을 참조하여 이루어지는 상세한 설명에서 설명될 것이다.

무엇보다도 먼저, 더 구체적으로 도 3 내지 6을 참조하면, 상기 포장재는 상기 캐니스터를 상기 공동(4) 안으로 도입하기 위하여 상기 캐니스터를 위한 안내 레일들을 형성하는 2개의 조립체들(15)을 포함한다는 점이 보여진다. 이 2개의 조립체들(15)은 예를 들어 5 내지 30° 사이의 각도만큼 상기 축(12)을 중심으로 하여 서로로부터 원주 방향으로 이격된다. 길게 연장된 형상을 가진 이 조립체들은 상기 축(12)에 평행하게 연장된다. 그것들 각각은 상기 측방향 몸체 내의 리세스(20) 안에 부분적으로 수납되며, 그 측방향 몸체로부터 상기 공동(4)의 내부로 돌출되는바, 즉 그것들은 상기 공동(4)을 경계 짓는 상기 측방향 몸체(2)의 표면(22) 너머 반경 방향으로 상기 내부를 향하여 연장된다. 상기 리세스(20)는 실질적으로 상기 공동의 전체 길이에 걸쳐 상기 축(12)에 평행하게 연장되는 실질적으로 평행 육면체 형상(parallelepiped-shaped)의 하우징이다. 관련된 2개의 조립체들(15)은 상기 캐니스터(3)를 적재하기 위한 위치에서 상기 포장재(1)가 수평 방향으로 놓인 때에 제일 아래에 위치된 조립체들이다. 그 조립체들은 바람직하게는 상기 축(12)을 포함하는 수직 정중면(vertical median plane)에 대하여 대칭적으로 배치된다.

도시된 바람직한 실시례에서 각각의 조립체(15)는 강철로 만들어진 레일을 형성하는 반경 방향 내부 부분(radially internal part; 24)을 포함한다. 예를 들어 경성 스테인리스 강(hard stainless steel)으로 만들어진 저마찰 코팅(26)이 적용될 수 있다. 물론 이 코팅의 목적은 상기 캐니스터가 상기 공동 안으로 도입되고 있는 때에 상기 조립체들(15) 상에 상기 캐니스터가 미끄러지는 것을 촉진하기 위한 것인바, 그 도입은 바람직하게는 도 2 및 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 상기 포장재가 수평 방향인 채로 수행된다.

각각의 조립체는 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄의 합금들 중의 하나로 만들어지는 충격 흡수 요소(28)도 포함한다. 이 요소(28)는 상기 리세스(20) 안에 적어도 부분적으로 수납되어 상기 측방향 몸체(2)와 상기 레일(24) 사이에 배치되는바, 도 5에서 더 잘 보여질 수 있는 바와 같다. 이 충돌 충격 흡수 요소(28)는 상기 몸체(2)와 상기 격납 캐니스터(3) 사이의 측방향 충돌을 소성 변형에 의해 흡수하도록 설계된다. 따라서 상기 캐니스터가 상기 포장재 안으로 도입되는 동안에 상기 캐니스터를 안내하는 제1 기능을 충족시키기 위하여 상기 조립체들(15)이 상기 공동(4) 안으로 돌출되었지만 이 격납 캐니스터에 손상이 가해질 위험은 소성 변형을 겪을 수 있는 상기 충돌 충격 흡수 요소(28)에 의해 제한된다.

상기 충돌 충격 흡수 요소(28)는 상기 조립체(15)의 전체 길이에 걸친 연속인 바(continuous bar)의 형태로 되어 상기 리세스(20)의 내측에서 연장된다. 대안으로서, 상기 레일(24)의 길이방향을 따라 끝에서 끝까지(end to end) 배치된 여러 길이의 충격 흡수기(shock absorber)가 있을 수 있는바, 이는 바람직하게는 그 전체 길이를 따라, 즉 상기 조립체(15)의 전체 길이에 걸쳐 연속이다. 이 점에서, 각각의 조립체가 상기 포장재의 매우 큰 부분에 걸쳐 연장된다는 점이 주목되어야 한다. 도 5에서 보여질 수 있는 바와 같이 각각의 조립체(15)는 상기 길이방향 축(12)의 방향을 따라 상기 공동(4)의 높이 "H"의 적어도 70%에 해당되는 길이 "L"에 걸쳐 연장되는바, 그럼에도 불구하고 90% 또는 그보다 높은 백분율까지 예상될 수 있다는 점이 명시된다.

각각의 조립체(15)는 상기 리세스(20)의 단부들에 각각 개별적으로 위치된 2개의 지지 스페이서들(support spacers; 30)을 이용하여 상기 측방향 몸체(2) 상으로 조립된다. 바람직하게는 상기 스페이서들(30)은 도 6a 및 6b에 도시된 U-용접부들(U-welds; 34)과 같이 상기 측방향 몸체(2)에 용접된다. 덧붙여, 상기 스페이서들(30) 및 상기 레일(24)의 단부들은 상보적인 형상으로 된 부분들(46)에 의해 2개 씩 연계되는바, 그 상보적인 형상으로 된 부분은 여기에서는 도브테일 연결부(dovetail connection)이다.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 충격 흡수 요소(28)에는 상기 조립체(15)의 길이방향으로 상기 몸체(2) 및 상기 레일(24)에 상대적으로 자유로이 연장될 수 있도록 헤드 스페이서(head spacer; 30)와 하부 스페이서(bottom spacer; 30) 사이에 축방향 갭이 배치된다. 달리 말하자면, 상기 충격 흡수 요소(28)는 갭을 가진 채로 단순히 축방향으로 끼워넣어지며(wedged), 상기 레일(24)과 상기 리세스(20)의 기부 사이에 움켜쥐어짐(clasped)으로서 반경 방향으로 유지된다.

도 6을 참조하면, 상기 레일(24) 및 상기 충돌 충격 흡수 요소(28)는 상보적인 형상으로 된 부분들(37)을 이용한 연결부에 의해 서로 연결된다는 점이 보여지는바, 여기에서 상기 그 상보적인 형상으로 된 부분들은 도브테일 연결부이다. 상기 연결부(37)는 약간 더 상기 공동(4)의 제한 표면{limitation surface(22)}의 내부를 향하여 배치된다. 따라서 상기 충격 흡수 요소(28)의 매우 큰 부분이, 더 정밀하게는 암놈 또는 수놈 도브테일(dovetail, male or female) 형태의 내부 단부(internal end)를 제외한 거의 그 대부분이 상기 리세스(20) 안에 배치된다. 이 연결부(37)로써 상대적인 길이방향 움직임이 상기 레일(24)과 상기 충격 흡수 요소(28) 사이에서 일어날 수 있는바, 그 진폭은 제한되나 이 2개 요소들(24, 28) 사이의 팽창차 현상을 허용한다.

다시 도 6a를 참조하면, 상기 캐니스터가 도입되는 측부에 위치된 지지 스페이서(support spacer; 30)에 상기 레일(24)이 단단히 고정된다는 점이 주목되어야 한다. 따라서 설명된 실시례에서 이는 커버 측에 배치된 스페이서이다. 고정은 예를 들어 도브테일 경계면(dovetail interface)을 따르는 용접(38)에 의해 이루어진다. 다른 한편, 상기 포장재의 커버에 인접하게 배치된 상기 레일(24)의 이 단부로부터 상기 레일의 나머지 전체 길이에 걸쳐 상기 레일이 배치됨으로써 그 레일은 그 길이방향을 따라 상기 충격 흡수 요소(28)에 상대적으로 자유로이 병진운동할 수 있다. 이는 또한 다른 스페이서(30)가 있는 경우인바, 상기 레일(24)과 상기 스페이서(30) 사이에 병진운동의 일 자유도를 제공하는 연결부(36)를 보여주는 도 6b에서 이해될 수 있는 바와 같다.

결과적으로 상기 레일(24)은 상기 충격 흡수기(28)에 상대적으로 그 레일의 다른 단부에 이르기까지 병진운동하는 것이 자유로운바, 덧붙여 이는 이 2개 요소들 사이의 열팽창차의 문제가 관리될 수 있게 하여 캐니스터 적재 작업 중에 상기 레일(24)의 좌굴의 위험을 제한한다. 실제로, 이 도입 중에 상기 레일은 상기 충격 흡수 요소(28)에 상대적으로, 그리고 상기 캐니스터의 도입을 위하여 의도된 상기 공동의 반대측 단부에 배치된 스페이서(30)에 상대적으로 상기 기부의 방향으로 자유로이 연장될 수 있다.

도 5 및 7에는 중심정렬 스페이서(40)가 상기 레일(24)의 헤드 단부의 전측에 부착되며, 상기 지지 스페이서(30) 상에 겹쳐진다는 점이 도시되어 있는바, 그 중심정렬 스페이서는 바람직하게는 이 2개의 스페이서들(30, 40) 사이의 전측 경계면(front interface)에 위치된 용접부(42)에 의해 상기 지지 스페이서에 조립된다. 상기 레일(24)의 헤드 단부와 이 중심정렬 스페이서(40) 사이의 경계면에서 다른 용접부도 예상되는바, 그 중심정렬 스페이서의 경사진 표면으로 인하여 초기의 캐니스터 적재 국면 동안에 상기 캐니스터(3)가 자가-중심정렬(self-centre)될 수 있다. 상기 스페이서(40)는 바람직하게는 전체가 상기 공동(4) 안에 배치되는바, 즉 상기 표면(22)에 상대적으로 반경 방향으로 상기 내부를 향하여 오프셋된다.

도 8에는 예를 들어 상기 포장물 상의 항공기 충돌을 시뮬레이션하는 충돌이 상기 포장재의 측방향 몸체(2)에 일어나는 경우에 조립체(15)의 거동의 개략도가 도시된다. 유사한 거동이 반복되는 높은 세기의 충격들을 야기하는 지진의 경우에도 발생할 수 있다.

상기 측방향 몸체(2)가 변위 및/또는 변형되게 하는 그 몸체에 대한 외부적 충돌(50)에 따라, 상기 캐니스터에 전달되는 힘은 상기 측방향 몸체(2)의 리세스(20)의 기부와 상기 캐니스터(3) 사이의 상기 충격 흡수 요소(28)의 소성 구겨짐에 의해 부분적으로 흡수/필터링된다. 달리 말하자면, 정해진 값보다 큰 세기를 가진 외부적 충돌의 경우에 상기 충격 흡수 요소(28)는 상기 캐니스터(3)와 상기 몸체(2) 사이에 바람직하게 소성 변형을 겪는 영역을 형성한다. 안내 레일(15)을 형성하는 조립체의 구겨짐을 우선하기 위하여 그 안내 레일은 측방향 갭을 가진 채 하우징(20) 안에 맞춰진다. 그러한 측방향 갭들(31)은 도 8a에서 횡단면으로 개략적으로 표현된다. 사실 그 갭들은 상기 하우징(20) 안에 배치된 상기 조립체(15)의 부분(15a)이 상기 하우징의 측벽들에 의해 방해 받은 채로 허용 가능하게 구겨질 수 있게 한다. 낙하 동안에, 바람직하게는 상기 충격 흡수 요소(28)로 전체적으로 이루어진 상기 부분(15a)의 구겨짐은 상기 조립체(15)의 측방향 팽창으로 이어지므로 상기 측방향 갭들(31)이 줄어듦으로 귀결된다.

표시된 바와 같이 이 갭들의 합은 1 또는 2mm보다 클 수 있다. 대안으로서 본 발명의 범위를 일탈함 없이 2개의 갭 대신에 단일의 갭이 제공될 수 있다. 어떠한 경우라도 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 조립체(15)의 횡방향 단면의 평면에서 상기 하우징(20) 안에 배치된 부분(15a)의 표면적과 이 하우징의 표면적 사이의 비율이 0.9보다 작다는 점이 예상된다.

이 비율은 상기 레일(15)의 길이의 적어도 70%에 걸쳐 관측되지만 상기 하우징(20)을 완전히 채우는 상기 스페이서들(30)에서는 명백하게도 달성되지 않는다.

도 9를 참조하면, 상기 조립체(15)의 가능한 다른 실시례가 도시된다. 첫째로, 상기 조립체는 일 단편으로 만들어진다. 따라서 그 조립체는 그 내부 단부에서 상기 저마찰 코팅(26)이 유지될 수 있음에도 그 조립체 전체로서 레일 기능을 수행하도록 만들어진 충격 흡수 요소를 형성한다. 게다가 상기 조립체(15)는 상기 공동(4)을 경계 짓는 상기 내부 표면(22)으로부터 완전히 돌출되며, 상기 포장재의 상기 측방향 몸체(2) 내의 리세스 안에 더 이상 부분적으로 삽입되지 않는다.

이제 도 10 내지 12를 참조하면, 상기 안내 레일들을 형성하는 상기 조립체들(15)의 다른 가능한 실시례가 도시되어 있다. 이는 바람직하게는, 도 3 및 4에 도시되고 위에서 설명된 2개의 하부 조립체들(15) 이외의 조립체들을 위하여 이용되는 설계이다. 상기 공동(4)의 전체 둘레에 배치된 이 다른 조립체들은 상기 도 3 및 4에서 참조부호 15'를 가진다. 그럼에도 불구하고 뒤이은 내용에서 도 10 내지 12에 대한 설명을 위하여 그 조립체들은 참조부호 15로 설명될 것이다.

각각의 조립체(15)는 조립체 전체로서 상기 충격 흡수 요소를 형성하는 일 단편으로부터도 만들어진다. 그 조립체는 상기 레일의 길이방향을 따라 상기 몸체(2)에 상대적으로 자유로이 병진운동할 수 있다. 그 조립체는 이 몸체(2)의 하우징(20) 안에도 위치되는바, 그 조립체는 그 조립체의 단부들에서 2개의 고정 스트랩들(fixing straps; 30a)에 의해 상기 몸체 상에 간단히 지지된다. 이를 위하여 상기 스트랩들(30a)은 바람직하게는 상기 몸체(2)에 용접되며, 상기 하우징(20)의 기부에 맞서 상기 조립체(15)를 보유하는 지지 족부(support foot; 51)를 구비한다. 상기 조립체(15)의 열팽창을 위하여 상기 포장재 몸체(2)의 상기 하우징(20) 안에도 배치된 스트립들(30a)과 상기 조립체(15) 사이에 축방향 갭들이 만들어진다.

상기 고정 스트랩들(30a)의 족부(51)는 상기 조립체(15)의 2개의 길이방향 외부 돌출 부분들(52) 사이에 적용되는바, 이 돌출 부분들(52) 각각은 상기 레일의 길이방향을 따라 이어진다.

방금 비한정적 예시들로만 설명되었던 본 발명에 대한 다양한 변형들이 본 발명 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 당연히 이루어질 수 있다.

Claims (14)

1. 조사후 연료(irradiated fuel)를 위한 격납 캐니스터(confinement canister; 3) 및 저장 포장재(storage packaging; 1)를 포함하는 포장물(package; 100)로서,
   상기 포장재는 측방향 몸체(lateral body; 2)를 포함하며, 상기 측방향 몸체는 상기 포장재의 길이방향 축(12) 둘레에서 연장되며, 상기 측방향 몸체는 상기 캐니스터(3)가 안에 위치되는 하우징 공동(housing cavity; 4)을 경계 짓는 내부 표면(22)을 포함하고, 상기 포장재는 상기 공동 안에 상기 캐니스터를 위한 안내 레일을 형성하는 적어도 하나의 조립체(15)를 더 포함하며, 상기 조립체(15)는 상기 측방향 몸체 상에 장착되고 상기 측방향 몸체(2)의 상기 내부 표면(22)으로부터 상기 하우징 공동(4) 안으로 적어도 부분적으로 돌출되며,
   안내 레일을 형성하는 상기 조립체는 상기 포장재(1)와 상기 격납 캐니스터(3) 사이의 측방향 충돌의 충격을 소성 변형에 의하여 흡수하도록 설계된 충돌 충격 흡수 요소(impact shock absorbing element; 28)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포장물.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내 레일(15)을 형성하는 상기 조립체는 상기 길이방향 축(12)의 방향을 따라 이와 동일한 방향에서의 상기 하우징 공동(4)의 높이(H)의 적어도 70%에 해당되는 길이(L)에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는, 포장물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 안내 레일(15)을 형성하는 상기 조립체는 상기 길이방향 축(12)에 평행한 것을 특징으로 하는, 포장물.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포장물은 상기 포장재 몸체(2)의 상기 내부 표면(22) 상에서 서로 원주 방향으로 이격된 안내 레일들(15)을 형성하는 다수의 조립체들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포장물.
5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충돌 충격 흡수 요소(28)는 알루미늄 또는 알루미늄의 합금들 중의 하나로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 포장물.
6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 안내 레일(15)을 형성하는 상기 조립체는 상기 측방향 몸체(2) 내에 만들어진 하우징(20) 안에 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 포장물.
7. 제6항에 있어서, 안내 레일(15)을 형성하는 상기 조립체의 횡방향 단면 평면에서, 상기 하우징(20) 안에 배치된 이 조립체의 부분(15a)의 표면적의 이 하우징의 표면적에 대한 비율이 0.9보다 낮은 것을 특징으로 하는, 포장물.
8. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내 레일(15)을 형성하는 상기 조립체는 레일(24)을 형성하는 반경 방향 내부 부분(radially internal portion), 및 상기 레일과 상기 포장재 측방향 몸체 사이에 배치되는 충격 흡수 요소(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포장물.
9. 제8항에 있어서, 상기 레일에 저마찰 코팅(low-friction coating; 26)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 포장물.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 레일(24)은 강철(steel)로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 포장물.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레일(24)과 상기 충돌 충격 흡수 요소(28)는 상보적인 형상으로 된 부분들(complementary shaped parts; 36)을 이용한 연결부(connection)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 포장물.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레일(24)은 그 레일의 단부들 중 하나에서 상기 측방향 몸체(2)에 단단히 부착되며, 동(同) 레일(24)은 그 레일(24)이 상기 충격 흡수 요소(28)에 상대적으로 상기 레일의 길이방향을 따라 그 레일의 다른 단부에 이르기까지 자유로이 병진운동(move in translation)할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 포장물.
13. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐니스터(3)는 조사후 연료 봉들을 담으며, 바람직하게는 상기 조사후 연료 봉들은 적어도 하나의 핵연료 조립체들 안에서 함께 군(group)을 이루는 것을 특징으로 하는, 포장물.
14. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포장재(1) 및 상기 캐니스터(3)를 통한 임의의 횡방향 단면 평면에서, 상기 측방향 몸체의 외부 표면에 의해 경계 지어지는 상기 캐니스터(3)의 표면적의, 상기 측방향 몸체의 내부 표면(22)에 의해 경계 지어지는 상기 공동(4)의 표면적에 대한 비율이 0.8보다 높은 것을 특징으로 하는, 포장물.

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