KR20180079755A - 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기 - Google Patents

사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기 Download PDF

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KR20180079755A KR1020170000332A KR20170000332A KR20180079755A KR 20180079755 A KR20180079755 A KR 20180079755A KR 1020170000332 A KR1020170000332 A KR 1020170000332A KR 20170000332 A KR20170000332 A KR 20170000332A KR 20180079755 A KR20180079755 A KR 20180079755A
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Abstract

본 발명은 용기 내부 구조를 개선하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상하며, 외부 충격이 바스켓 조립체 내부의 사용후핵연료에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것으로, 접합된 사각형태의 격자구조로 이루어지며, 사용후핵연료를 저장할 수 있는 바스켓 조립체; 상기 바스켓 조립체 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐니스터; 상기 바스켓 조립체와 상기 캐니스터 사이에 마련되며, 상기 바스켓 조립체의 상단부터 하단까지 간격을 두고 설치되는 보강 지지대; 상기 캐니스터 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐스크; 상기 캐스크 외부를 둘러싸도록 배치되는 중성자 차폐체; 상기 중성자 차폐체 내부에 매립되며, 상기 캐스크와 접합되는 열전달 핀; 상기 중성자 차폐체 외부를 둘러싸도록 배치되며, 상기 열전달 핀에 접합되는 덮개판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기 {Transport and storage container for spent nuclear fuel}
본 발명은 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기 내부 구조를 개선하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상하며, 외부 충격이 바스켓 조립체 내부의 사용후핵연료에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것이다.
일반적으로 사용후핵연료는 내부에 수용 공간이 구비된 캐스크 또는 내부에 추가 구성 용기를 갖춘 용기에 저장되어 보관되거나 수송된다. 대부분의 사용후핵연료를 저장할 수 있는 용기는 통 형태의 금속 캐스크로 이루어져 있으며, 금속 캐스크 내부의 바스켓 조립체를 마련하여 사용후핵연료를 저장한다. 금속 캐스크 내부의 바스켓 조립체는 구속 부재를 통해 고정되고, 캐스크 본체 외부에 중성자 차폐체를 마련하여 사용후핵연료를 저장한다.
종래의 사용후핵연료 저장 용기는 사각형태의 바스켓이 삽입되는 격납부재가 서로 간격을 두고 배치되어 있으며, 복수 개의 격납부재가 바스켓 조립체를 이루어 사용후핵연료를 저장하게 된다. 그러나 종래의 사용후핵연료 저장 용기는 다수의 격납부재가 필요하며, 격납부재 사이에 일정한 간격을 유지해야 하고, 각 격납부재의 수납구에 바스켓을 조립해야 하는 측면에서 제작성 및 경제적 효율성이 다소 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 서로 간격을 두고 배치되어 있는 격납부재에 의해 사용후핵연료 저장 공간이 제한되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 사용후핵연료 저장 용기에는 사용후핵연료에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위한 별도의 장치가 마련되어 있지 않아 사용후핵연료에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0095402호 (2013.08.28 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 용기 내부 구조를 개선하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상하며, 외부 충격이 바스켓 조립체 내부의 사용후핵연료에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것이다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기는, 접합된 사각형태의 격자구조로 이루어지며, 사용후핵연료를 저장할 수 있는 바스켓 조립체; 상기 바스켓 조립체 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐니스터; 상기 바스켓 조립체와 상기 캐니스터 사이에 마련되며, 상기 바스켓 조립체의 상단부터 하단까지 간격을 두고 설치되는 보강 지지대; 상기 캐니스터 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐스크; 상기 캐스크 외부를 둘러싸도록 배치되는 중성자 차폐체; 상기 중성자 차폐체 내부에 매립되며, 상기 캐스크와 접합되는 열전달 핀; 상기 중성자 차폐체 외부를 둘러싸도록 배치되며, 상기 열전달 핀에 접합되는 덮개판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상기 보강 지지대는 상단판과 하단판으로 이루어져 있으며, 상기 상단판과 상기 하단판에는 복수 개의 유동홀이 마련되어 있고, 상기 상단판 및 상기 하단판의 일면은 평평한 면으로 이루어져 있으며, 타면은 원호형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 유동홀에 끼워져, 복수 개의 상기 보강 지지대를 연결시킬 수 있는 중공바를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상기 열전달 핀의 단면은 삼각형 또는 반원 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 열전달 핀의 단면은, 상기 열전달 핀과 상기 캐스크가 접합하는 부분 및 상기 열전달 핀과 상기 덮개판이 접합하는 부분에서 일자형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상기 덮개판은 복수 개의 분리된 원통으로 이루어져 있으며, 복수 개의 분리된 상기 원통을 상기 열전달 핀 외부에서 끼운 후 상기 열전달 핀과 접합시키는 것이 바람직하며, 상기 바스켓 조립체는, "ㄱ" 자 형태의 바스켓 구성품으로 이루어져 있으며, 상기 바스켓 구성품이 순차적으로 결합 되어 상기 바스켓 조립체를 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기는 상기 바스켓 조립체 내벽에 부착되는 중성자 흡수재와, 상기 중성자 흡수재를 상기 바스켓 조립체 내벽에 고정하기 위한 고정판을 더 포함하며, 상기 고정판은 상기 중성자 흡수재를 덮을 수 있는 고정부와, 상기 바스켓 조립체 내벽에 부착되는 부착부로 이루어져 있으며, 상기 고정부와 상기 부착부는 구배를 이루며 연결되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상단부 또는 하단부에는, 상기 용기의 충격을 완화해 줄 수 있는 충격 완충체가 설치되는 것이 바람직하며, 상술한 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상기 캐스크는, 길이방향으로 연장되는 캐스크 외벽, 상기 캐스크 외벽의 상단에 마련되며 상기 캐니스터를 덮을 수 있는 캐스크 상단판, 상기 캐스크 외벽의 하단에 마련되며, 상기 캐니스터를 받칠 수 있는 캐스크 하단판으로 이루어지며, 상기 중성자 차폐체는 상기 캐스크 외벽과 상기 캐스크 상단판 및 상기 캐스크 하단판 사이에 충전되는 것이 바람직하다.
본 발명은 용기 내부 구조를 개선한 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것으로, 바스켓 조립체의 내부 공간 최적화를 통해 사용후핵연료 저장공간을 넓힐 수 있으며, "ㄱ"자 형태로 바스켓 조립체를 가공하여 제작성이 뛰어난 장점이 있다.
본 발명은 바스켓 조립체와 캐니스터 사이에 보강 지지대를 마련하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상시킬 수 있으며, 보강 지지대를 통해 외부 충격으로 부터 사용후핵연료를 안전하게 지지할 수 있는 장점이 있다.
이와 함께 본 발명은 일자형 형태로 이루어진 열전달 핀을 통해 열전달 면적을 높일 수 있고, 이를 통해 효과적으로 사용후핵연료에서 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바스켓 조립체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 바스켓 구성품을 통해 바스켓 조립체를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 중성자 흡수재 및 고정판이 바스켓 조립체 내벽에 부착된 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보강 지지대를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전달 핀을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열전달 핀을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 덮개판을 조립하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 "A" 부분을 확대한 도면이다.
본 발명은 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것으로, 용기 내부 구조를 개선하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상하며, 외부 충격이 바스켓 조립체 내부의 사용후핵연료에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것이다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기(100)는 바스켓 조립체(110), 캐니스터(120), 보강 지지대(130), 캐스크(140), 중성자 차폐체(150), 열전달 핀(160), 덮개판(170)을 포함하여 이루어진다.
도 2를 참조하면, 상기 바스켓 조립체(110)는 접합된 사각형태의 격자 구조로 이루어지며, 사용후핵연료를 저장할 수 있는 것이다. 상기 바스켓 조립체(110)는 길이방향으로 연장되어 있는 사각형 관이 복수 개 모여 있는 형상으로 사용후핵연료를 사각형 관 내부에 저장하게 된다.
도 3을 참조하면, 상기 바스켓 조립체(110)는 "ㄱ"자 형태의 바스켓 구성품(115)으로 이루어질 수 있으며, 상기 바스켓 구성품(115)이 순차적으로 결합되어 상기 바스켓 조립체(110)를 형성할 수 있다. 상기 바스켓 조립체(110)는 "ㄱ"자 형태의 상기 바스켓 구성품(115)이 결합 되어 이루어짐에 따라 제작이 용이하며, 이에 작업 효율성이 향상되어 작업 소요시간과 인력을 절감할 수 있다. 또한, "ㄱ"자 형태의 상기 바스켓 구성품(115)은 제작 단가를 절감할 수 있어 경제적이며, 바스켓 간의 간격 없이 결합이 가능하다. 상기 바스켓 구성품(115)은 가공 및 용접을 통해 조립되어 상기 바스켓 조립체(110)를 형성하게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 바스켓 조립체(110) 내부에는 중성자 흡수재(114)가 마련될 수 있다. 상기 중성자 흡수재(114)는 상기 바스켓 조립체(110) 내벽에 부착되는 것으로, 사용후핵연료에서 발생하는 중성자를 흡수할 수 있는 것이다. 상기 중성자 흡수재(114)는 고정판(111)을 통해 상기 바스켓 조립체(110) 내벽에 고정될 수 있다.
상기 고정판(111)은 상기 중성자 흡수재(114)를 덮을 수 있는 고정부(112)와 상기 바스켓 조립체(110) 내벽에 부착되는 부착부(113)로 이루어질 수 있다. 상기 고정판(111)은 상기 중성자 흡수재(114)를 덮어서 상기 바스켓 조립체(110) 내벽에 고정하기 위한 것으로, 상기 고정판(111)은 상기 중성자 흡수재(114)보다 길게 형성되어 있다. 상기 고정판(111)이 상기 중성자 흡수재(114)를 덮고 있는 부분이 상기 고정부(112)이며, 상기 중성자 흡수재(114) 보다 길게 형성되어 있어 상기 바스켓 조립체(110) 내벽에 직접 부착되는 부분이 상기 부착부(113)이다.
상기 고정판(111)은 횡방향과 종방향 모두에서 상기 중성자 흡수재(114) 보다 길게 형성될 수 있다. 도 4(a)는 상기 고정판(111)이 횡방향으로 상기 중성자 흡수재(114) 보다 길게 형성되어 있는 것이며, 도 4(b)는 상기 고정판(111)이 종방향으로 상기 중성자 흡수재(114) 보다 길게 형성 되어 있는 것이다. 즉, 상기 고정판(111)의 상기 부착부(113)는 상기 중성자 흡수재(114)의 모든 방향을 둘러싸면서 형성되어 있는 것이다.
상기 고정부(112)와 상기 부착부(113)는 구배를 이루며 연결될 수 있다. 상기 고정부(112)는 완만한 경사를 이루며 상기 부착부(113)와 연결될 수 있는 것이다. 상기 고정부(112)와 상기 부착부(113)가 완만한 경사를 이루며 연결되어 있음에 따라 사용후핵연료를 상기 바스케 조립체(110) 내부에 원활하게 삽입할 수 있게 된다.
상기 바스켓 조립체(110), 상기 고정판(111), 상기 중성자 흡수재(114)는 사용후핵연료 사이의 이격거리, 상기 중성자 흡수재(114) 치수 및 조성 등의 방사선 임계해석 결과를 통해 바스켓 간의 간격을 없애고 복수 개의 배열을 가진 상기 바스켓 조립체(110)를 직접 연결 구성할 수 있는 것이다.
상기 캐니스터(120)는 상기 바스켓 조립체(110) 외부를 둘러싸도록 배치되는 것이다. 상기 캐니스터(120)는 상기 바스켓 조립체(110)의 외부를 둘러싸는 캐니스터 쉘(121), 상기 바스켓 조립체(110)의 상단을 둘러싸는 캐니스터 뚜껑판(122), 상기 바스켓 조립체(110)의 하단을 둘러싸는 캐니스터 바닥판(123)로 이루어지는 것으로, 상기 바스켓 조립체(110) 외부와 상단, 하단을 둘러싸면서 상기 바스켓 조립체(110)를 수납 및 격납할 수 있는 것이다. 상기 캐니스터 뚜껑판(122), 상기 캐니스터 바닥판(123)은 상기 캐니스터 쉘(121)에 용접 접합되어 결합될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 보강 지지대(130)는 상기 바스켓 조립체(110)와 상기 캐니스터(120) 사이에 마련되는 것이다. 상기 보강 지지대(130)는 사용후핵연료의 붕괴열을 효과적으로 방출하기 위한 것으로, 상기 바스켓 조립체(110)의 상단부터 하단까지 간격을 두고 복수 개가 설치된다.
구체적으로, 상기 보강 지지대(130)는 상단판(131)과 하단판(132)으로 이루어져 있으며, 상기 상단판(131)과 상기 하단판(132)에는 복수 개의 유동홀(133)이 마련되어 있다. 상기 보강 지지대(130)는 사용후핵연료에서 발생하는 붕괴열을 효과적으로 방출하기 위해 최대한의 면 접촉이 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 상단판(131) 및 상기 하단판(132)의 일면은 평평한 면으로 이루어져 있으며, 타면은 원호형으로 이루어지는 것이 좋다. 상기 상단판(131) 및 상기 하단판(132)의 일면은 상기 바스켓 조립체(110)에 접촉되는 면으로, 사각 형상으로 이루어진 상기 바스켓 조립체(110)의 형상에 따라 평평하게 이루어지는 것이 좋다. 상기 상단판(131) 및 상기 하단판(132)의 타면은 상기 캐니스터(120)와 접촉되는 면으로 상기 바스켓 조립체(110)를 원형으로 둘러싸고 있는 상기 캐니스터(120)의 형상에 따라 원호형으로 이루어지는 것이 좋다. 조금 더 구체적으로 상기 상단판(131) 및 상기 하단판(132)의 타면은 상기 캐니스터 쉘(121)에 접촉하는 것으로, 상기 캐니스터 쉘(121)의 원주방향과 동일한 반원 형태로 제작되어 최대한의 면 접촉이 가능한 것이 좋다. 상기 상단판(131)과 상기 하단판(132)은 일정한 간격을 두고 형성되어 있으며, 상기 상단판(131)과 상기 하단판(132)은 중간 지지대(135)를 통해 연결될 수 있다.
상기 상단판(131) 및 상기 하단판(132)에는 상기 캐니스터(120) 내부의 효율적인 냉각효과를 위해서 기체 유동 흐름을 고려한 복수 개의 유동홀(133)이 마련될 수 있다. 상기 유동홀(133)을 복수 개가 형성될 수 있으며, 상기 유동홀(133)에는 중공바(134)가 끼워질 수 있다. 상기 중공바(134)는 복수 개의 상기 보강 지지대(130)를 연결하는 것으로, 상기 중공바(134)를 통해 복수 개의 상기 보강 지지대(130)는 상기 바스켓 조립체(110) 상단부터 하단까지 간격을 두고 설치될 수 있다. 상기 중공바(134)는 복수 개의 상기 유동홀(133) 중 양측 가장자리에 끼워지는 것이 바람직하며, 상기 중공바(134)의 최상단과 최하단은 상기 캐니스터 뚜껑판(122)과 상기 캐니스터 바닥판(123)에 결합될 수 있다.
상기 보강 지지대(130)는 사용후핵연료에서 발생하는 붕괴열을 방출할 수 있으며, 내부에서 발생하는 방사선 차폐효과에도 효과적으로 기여할 수 있는 것이다. 또한, 상기 보강 지지대(130)는 낙하 등의 외부 충격으로부터 상기 바스켓 조립체(110) 내부에 저장된 사용후핵연료를 안전하게 지지할 수 있는 것으로, 상기 보강 지지대(130)는 사각형태로 이루어진 상기 바스켓 조립체(110) 각 면에 설치되는 것이 좋다. 즉, 상기 보강 지지대(130)는 상기 중공바(134)를 통해 복수 개의 상기 보강 지지대(130)가 결합 되어 상기 바스켓 조립체(110)의 일면에 설치되고, 상기 바스켓 조립체(110)의 다른 면에도 상술한 바와 같은 방법으로 상기 보강 지지대(130)가 설치된다. (즉, 상기 바스켓 조립체(110)의 4면에 설치되는 것이다.)
상기 캐스크(140)는 상기 캐니스터(120) 외부를 둘러싸도록 배치되는 것으로, 감마선 차폐가 가능한 탄소강 재질의 벽을 가진 것이다. 상기 캐스크(140)는 허용 방사선량률을 만족시킬 수 있는 충분한 두께를 가진 것으로, 길이방향으로 연장되는 캐스크 외벽(141), 상기 캐스크 외벽(141)의 상단에 마련되며 상기 캐니스터(120)를 덮을 수 있는 캐스크 상단판(142), 상기 캐스크 외벽(141)의 하단에 마련되며 상기 캐니스터(120)를 받칠 수 있는 캐스크 하단판(143)으로 이루어져 있다. 상기 캐스크(140)는 상기 바스켓 조립체(110) 내부의 사용후핵연료에서 발생하는 감마선을 차폐할 수 있는 기능을 한다.
상기 중성자 차폐체(150)는 상기 캐스크(140) 외부를 둘러싸도록 배치되는 것이다. 구체적으로, 상기 중성자 차폐체(150)는 수지(Resin)로 이루어진 것으로, 상기 캐스크 외벽(141)과 상기 캐스크 상단판(142) 및 상기 캐스크 하단판(143) 사이에 수지(Resin)가 충전된다.
도 6을 참조하면, 상기 열전달 핀(160)은 상기 중성자 차폐체(150) 내부에 매립되는 것으로 상기 캐스크(140)와 접합되어 있는 것이다. 구체적으로 상기 열전달 핀(160)은 상기 캐스크 외벽(141)과 접합되어 결합되는 것으로, 상기 캐스크 외벽(141)의 길이방향으로 연장되어 있다. 상기 열전달 핀(160)은 복수 개가 마련되어 있는 것으로, 복수 개의 상기 열전달 핀(160)은 상기 캐스크 외벽(141)의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치된다.
상기 열전달 핀(160)은 사용후핵연료에서 방출되는 붕괴열의 방출효과를 높일 수 있는 것으로 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 열전달 핀(160)의 단면은 삼각형 또는 반원 형태로 이루어질 수 있다. 상기 열전달 핀(160)의 단면이 삼각형 또는 반원 등의 형태로 이루어짐에 따라 열전달 면적을 넓힐 수 있고, 이를 통해 열전달 효율을 향상시킬 수 있다. (도 7(a)는 삼각형 형태의 상기 열전달 핀(160)의 단면을, 도 7(b)는 반원 형태의 상기 열전달 핀(160)의 단면을 나타내는 것이다.)
상기 덮개판(170)은 상기 중성자 차폐체(150) 외부를 둘러싸도록 배치되며, 상기 열전달 핀(160)에 접합되는 것이다. 즉, 상기 열전달 핀(160)의 일측은 상기 캐스크 외벽(141)에 접합 되는 것이며, 상기 열전달 핀(160)의 타측은 덮개판(170)에 접합되는 것이다. 이때 상기 열전달 핀(160)의 접합은 용접을 통해 이루어질 수 있다.
상기 열전달 핀(160)의 단면은 상기 캐스크(140)와 접합하는 부분 및 상기 덮개판(170)과 접합하는 부분에서 일자형("ㅡ") 형태로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 열전달 핀(160)은 상기 캐스크 외벽(141) 및 상기 덮개판(170)과 접합되는 일자부(162)와 상기 일자부(162) 사이를 연결하는 형상부(161)로 이루어질 수 있다. (여기서, 상기 형상부(161)의 형상은 삼각형 또는 반원 형태로 이루어질 수 있다.)
상기 열전달 핀(160)은 상기 일자부(162)를 통해 상기 캐스크 외벽(141) 및 상기 덮개판(170)과 접합면적을 넓힘으로써 붕괴열 방출 효과를 높일 수 있으며, 상기 열전달 핀(160)과 상기 캐스크 외벽(141) 및 상기 덮개판(170)의 용접을 용이하게 할 수 있다. 다만, 상기 열전달 핀(160)의 형상은 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 덮개판(170)은 복수 개의 분리된 원통(171)으로 이루어져 있으며, 복수 개의 분리된 상기 원통(171)을 상기 열전달 핀(160) 외부에서 끼운 후 상기 열전달 핀(160)과 접합시킬 수 있다. 상기 덮개판(170)은 분리된 상기 원통(171) 하나를 상기 열전달 핀(160) 외부에서 끼운 후 상기 열전달 핀(160)과 용접하여 고정하게 된다. 그 이후 상기 원통(171)을 하나 더 끼우고 상기 열전달 핀(160)과 용접하고, 첫 번째 끼운 상기 원통(171)과 두 번째 끼운 상기 원통(171)을 용접하여 고정하게 된다. 이와 같은 방법을 통해 상기 덮개판(170)의 용접성을 향상시킬 수 있으며, 제작이 용이해지는 장점이 있다.
본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 상단부 또는 하단부에는 상기 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기(100)의 충격을 완화해 줄 수 있는 충격 완충체(180)가 설치될 수 있다. 상기 충격 완충체(180)는 사용후핵연료 수송시 낙하 등의 사고에 의한 충격을 방지하기 위한 것으로, 상기 바스켓 조립체(110) 내부에 있는 사용후핵연료에 외부 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 열전달 경로를 살펴보면 다음과 같다. 상기 바스켓 조립체(110)에 저장된 사용후핵연료에서 발생한 붕괴열은 상기 바스켓 조립체(110)에서 상기 보강 지지대(130)로, 다시 상기 보강 지지대(130)에서 상기 캐니스터 쉘(121)로 전달된다. 상기 캐니스터 쉘(121)로 전달된 붕괴열은 상기 캐스크 외벽(141)으로 전달되고, 상기 캐스크 외벽(141)과 접합되며, 상기 중성자 차폐체(150) 내부에 매립되어 있는 상기 열전달 핀(160)을 따라 붕괴열이 발산된다. 상기 열전달 핀(160)은 상기 캐스크 외벽(141)의 원주 방향을 따라 배열되며, 일자형 형태로 이루어진 상기 일자부(162)와 삼각형 또는 원형 형태로 이루어진 상기 형상부(161)를 통해 붕괴열이 효율적으로 배출된다.
본 발명의 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기의 효과를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 용기 내부 구조를 개선한 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 관한 것으로, 바스켓 조립체(110)의 내부 공간 최적화를 통해 사용후핵연료 저장공간을 넓힐 수 있다. 또한, "ㄱ"자 형태로 바스켓 조립체(110)를 가공 및 용접하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 제작 단가를 절감할 수 있는 장점이 있다. 이와 함께 "ㄱ"자 형태로 제작되는 바스켓 조립체(110)를 통해 바스켓 조립체(110) 내벽에 중성차 흡수체(114) 및 고정판(111)을 부착하는 것이 용이해지며, 바스켓 간의 간격을 없애고 복수 개의 배열을 가진 바스켓 조립체(110)를 직접 연결할 수 있는 장점 있다.
본 발명은 바스켓 조립체(110)와 캐니스터(120) 사이에 보강 지지대(130)를 마련하여 열전달 및 방사선 차폐 기능을 향상시킬 수 있으며, 보강 지지대(130)를 통해 외부 충격으로부터 사용후핵연료를 안전하게 지지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 보강 지지대(130)와 바스켓 조립체(110) 및 캐니스터(120)의 접촉 면적을 넓혀 효율적인 열전달을 할 수 있으며, 유동홀(133)을 통해 기체 유동 흐름을 원활하게 할 수 있다. 이와 함께 유동홀(133)에 끼워지는 중공바(134)를 통해 복수 개의 보강 지지대(130)를 일정한 간격으로 설치하여 지지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 일자형 형태로 이루어진 열전달 핀(160)의 일자부(162)를 통해 열전달 면적을 높일 수 있으며, 열전달 핀(160)의 용접을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 덮개판(170)은 분리된 복수 개의 원통(171)으로 이루어져 제작이 용이한 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100....사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기
110...바스켓 조립체 111...고정판
112...고정부 113...부착부
114...중성자 흡수재 115...바스켓 구성품
120...캐니스터 121...캐니스터 쉘
122...캐니스터 뚜껑판 123...캐니스터 바닥판
130...보강 지지대 131...상단판
132...하단판 133...유동홀
134...중공바 140...캐스크
141...캐스크 외벽 142...캐스크 상단판
143...캐스크 하단판 150...중성자 차폐체
160...열전달 핀 161...형상부
162...일자부 170...덮개판
180...충격 완충체

Claims (10)

  1. 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기에 있어서,
    접합된 사각형태의 격자구조로 이루어지며, 사용후핵연료를 저장할 수 있는 바스켓 조립체;
    상기 바스켓 조립체 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐니스터;
    상기 바스켓 조립체와 상기 캐니스터 사이에 마련되며, 상기 바스켓 조립체의 상단부터 하단까지 간격을 두고 설치되는 보강 지지대;
    상기 캐니스터 외부를 둘러싸도록 배치되는 캐스크;
    상기 캐스크 외부를 둘러싸도록 배치되는 중성자 차폐체;
    상기 중성자 차폐체 내부에 매립되며, 상기 캐스크와 접합되는 열전달 핀;
    상기 중성자 차폐체 외부를 둘러싸도록 배치되며, 상기 열전달 핀에 접합되는 덮개판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강 지지대는 상단판과 하단판으로 이루어져 있으며,
    상기 상단판과 상기 하단판에는 복수 개의 유동홀이 마련되어 있고, 상기 상단판 및 상기 하단판의 일면은 평평한 면으로 이루어져 있으며, 타면은 원호형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유동홀에 끼워져, 복수 개의 상기 보강 지지대를 연결시킬 수 있는 중공바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 핀의 단면은 삼각형 또는 반원 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열전달 핀의 단면은,
    상기 열전달 핀과 상기 캐스크가 접합하는 부분 및 상기 열전달 핀과 상기 덮개판이 접합하는 부분에서 일자형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 덮개판은 복수 개의 분리된 원통으로 이루어져 있으며,
    복수 개의 분리된 상기 원통을 상기 열전달 핀 외부에서 끼운 후 상기 열전달 핀과 접합시키는 것을 특징으로 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바스켓 조립체는,
    "ㄱ" 자 형태의 바스켓 구성품으로 이루어져 있으며,
    상기 바스켓 구성품이 순차적으로 결합 되어 상기 바스켓 조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바스켓 조립체 내벽에 부착되는 중성자 흡수재와, 상기 중성자 흡수재를 상기 바스켓 조립체 내벽에 고정하기 위한 고정판을 더 포함하며,
    상기 고정판은 상기 중성자 흡수재를 덮을 수 있는 고정부와, 상기 바스켓 조립체 내벽에 부착되는 부착부로 이루어져 있으며,
    상기 고정부와 상기 부착부는 구배를 이루며 연결되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용기의 상단부 또는 하단부에는,
    상기 용기의 충격을 완화해 줄 수 있는 충격 완충체가 설치되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캐스크는,
    길이방향으로 연장되는 캐스크 외벽, 상기 캐스크 외벽의 상단에 마련되며 상기 캐니스터를 덮을 수 있는 캐스크 상단판, 상기 캐스크 외벽의 하단에 마련되며, 상기 캐니스터를 받칠 수 있는 캐스크 하단판으로 이루어지며,
    상기 중성자 차폐체는 상기 캐스크 외벽과 상기 캐스크 상단판 및 상기 캐스크 하단판 사이에 충전되는 것을 특징으로 하는 사용후핵연료 저장 및 수송을 위한 용기.
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