KR20200111694A - 최적화된 공간 요건과 더 정확한 기하구조를 가진 하우징들을 가지는, 방사성 물질을 위한 저장 바스켓 - Google Patents

최적화된 공간 요건과 더 정확한 기하구조를 가진 하우징들을 가지는, 방사성 물질을 위한 저장 바스켓 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사성 물질을 위한 저장 바스켓(storage basket)(1)에 관한 것으로서, 서로 평행하고 각각 상기 바스켓의 길이방향 중심축(6)에 평행한 하우징 축(8)을 따라서 연장되는 하우징(4)을 형성하며, 상기 바스켓은: - 다수의 구멍들(24)에 의해 관통된 다수의 횡방향 플레이트(transverse plates)(20); - 상기 바스켓의 길이방향 중심축(6)에 평행하게 배치된 다수의 하우징 튜브들(26);을 포함한다. 본 발명에 따르면, 적어도 제1 하우징 튜브(26)의 내측 표면, 제1 횡방향 플레이트(20)의 구멍들(24) 중 하나의 내측 표면, 및 제2 하우징 튜브(26)의 내측 표면에 의해 각각의 하우징(4)의 내측 표면(4a)이 상기 축(6)을 따라서 연속적으로 형성되도록, 상기 하우징 튜브들(26)은 상기 축(6)을 따라서 상기 횡방향 플레이트들(20)과 교대로 배치된다.

Description

최적화된 공간 요건과 더 정확한 기하구조를 가진 하우징들을 가지는, 방사성 물질을 위한 저장 바스켓
본 발명은 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장(warehousing)의 분야에 관한 것이다. 예를 들어, 방사성 물질은 새로운 또는 조사된 연료들의 조립체들, 또는 방사성 폐기물일 수 있다.
저장 "장치" 또는 "선반"으로도 불리는 바스켓(basket)은, 각각 방사성 물질들을 수용할 수 있는 다수의 인접한 하우징들을 포함한다. 바스켓은 패키징의 격납 인클로저(containment enclosure) 내부에 수용되고, 세 개의 본질적인 기능들을 동시에 수행할 수 있도록 설계되는데, 이에 대해서는 아래에서 간단하게 제시될 것이다.
실제로, 먼저 방사성 물질에 의해 방출된 열의 열전달 기능이다. 일반적으로, 양호한 열전도성으로 인해 알루미늄 또는 알루미늄 합금들 중 하나가 사용된다.
두 번째 기능은 중성자 흡수, 및 저장 바스켓이 핵분열성 방사성 물질로 적재된 때 저장 바스켓의 아임계(sub-criticality)를 유지하는 문제에 관한 것이다. 이는 중성자 흡수재, 예컨대 붕소를 사용함으로써 이루어진다.
마지막으로, 세 번째 본질적인 기능은 장치의 기계적 강도에 관한 것이다. 바스켓의 전체 기계적 강도는 방사성 물질의 수송/창고저장을 위한, 특히 "자유 투하(free drop)" 시험으로 불리는 시험들에 관한 안전 요건 규정과 호환될 수 있어야 한다는 것이다.
이러한 바스켓들을 만들기 위해 이미 많은 기술적 해법들이 알려져 있다. 예를 들어, 평행하게 배치되며 각각 방사성 물질을 수용하기 위한 하우징을 형성하는 튜브들을 제공하는 것이 구상되었다. 예를 들어, 특허문헌 EP 1 212 755 A1에 개시된 예에서, 튜브들은 바스켓의 길이 방향 중심 축을 따라서 서로로부터 이격된 횡방향 플레이트들에 의해 서로 홀딩된다. 이를 위해, 이 플레이트들 각각은 관통 구멍들에서 플레이트들을 관통하는 튜브들을 가진다. 그러나, 전술한 기계적 강도 기능을 수행하기 위해서는, 동일한 플레이트 내부의 두 개의 직접 연속된 관통 구멍들 사이에 최소 재료 두께가 유지되어야 한다. 이는 바스켓을 위한 상당한 횡방향 전체 크기를 생성한다.
더욱이, 튜브들은 일반적으로 바스켓의 전체 높이에 걸쳐 연장된다. 이는 하우징의 전체 길이에 걸쳐 하우징의 정확한 기하구조를 얻는 것을 어렵게 만든다. 하우징의 전체 길이에 걸쳐 원하는 직진도(straightness)에 도달하는 것은 특히 복잡하고 비용이 많이 든다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 실시예들에 관한 전술한 단점들을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 하나의 목적은 방사성 물질을 위한 저장 바스켓(storage basket)으로서,
상기 바스켓은 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장(warehousing)을 위한 패키징(packaging)의 격납 인클로저(containment enclosure) 내부에 배치되고, 상기 바스켓은, 각각 방사성 물질을 수용하기 위한 다수의 하우징들을 형성하며, 상기 하우징들은 서로 평행하고 각각 상기 바스켓의 길이방향 중심축에 평행한 하우징 축을 따라서 연장되며,
상기 바스켓은:
- 상기 바스켓의 길이방향 중심축을 따라서 분포되고, 길이방향 중심축에 대해 직각으로 배치되며, 관통된 다수의 구멍들을 가지는 횡방향 플레이트(transverse plate) 또는 다수의 횡방향 플레이트들; 및
- 상기 바스켓의 길이방향 중심축에 평행하게 배치된 다수의 하우징 튜브들;을 포함한다.
본 발명에 따르면, 적어도 제1 하우징 튜브의 내측 표면, 제1 횡방향 플레이트의 구멍들 중 하나의 내측 표면, 및 제2 하우징 튜브의 내측 표면에 의해 각각의 하우징의 내측 표면이 길이방향 중심축을 따라서 연속적으로 형성되도록, 상기 하우징 튜브들은 길이방향 중심축을 따라서 상기 횡방향 플레이트(들)과 교대로 배치된다.
상기 바스켓의 길이방향을 따라 하우징들이 분할되는 디자인에 의해, 하우징들의 전체 길이에 걸쳐 원하는 직진도를 얻는 것이 용이하게 된다. 또한, 횡방향 플레이트들의 구멍들이 하우징들의 부분을 형성하기 때문에, 이러한 구멍들은 기계적 강도 기능을 수행하기 위해 요구되는 최소 재료 두께를 유지하면서 서로 가까워질 수 있다. 그 결과, 바스켓의 횡방향 전체 크기가 유리하게 감소된다.
본 발명은 아래의 선택적인 특징들 중 적어도 일부를 단독으로 또는 조합으로 더 가진다.
상기 횡방향 플레이트(들)은 각각, 두 개의 대향면들에, 상기 하우징 튜브들을 홀딩하기 위한 수단을 포함한다.
이러한 홀딩 수단은 상기 하우징 튜브들의 단부들이 내부에 삽입되는 리세스들(recesses)의 형상을 취한다.
각각의 하우징의 내측 표면은 원형, 정사각형, 직사각형 또는 육각형의 단면을 가지거나, 또는 본 기술분야의 기술자에 의해 적절한 것으로 생각되는 임의의 다른 형상을 가진다.
상기 횡단 플레이트(들)은 각각 디스크 형상을 가진다.
각각의 하우징 튜브는 바람직하게는 중성자 흡수 요소들이 없는 강철(steel)로 만들어지며, 각각의 하우징 튜브는, 바람직하게는 붕소와 같은 중성자 흡수 요소들을 포함하는 알루미늄 합금으로 만들어진 외부 튜브들에 의해 둘러싸인 내부 튜브들을 형성한다.
각각의 내부 튜브는 상기 외부 튜브의 두 개의 대향 단부들 각각으로부터 축방향으로 돌출된다.
상기 횡방향 플레이트(들)은 강철(steel)로 만들어진다.
상기 바스켓은 상부 플레이트와 하부 플레이트를 더 포함하며, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 교대로 배치되는 횡방향 플레이트(들)과 하우징 튜브들이 끼워진다.
상기 바스켓은 타이 로드들(tie rods)을 더 포함하며, 상기 타이 로드들은 각각 상기 상부 플레이트, 상기 하부 플레이트, 및 상기 횡방향 플레이트(들)을 관통한다.
각각의 하우징은 1 내지 20 사이의 수(N)의 횡방향 플레이트(들)을 사용하여 형성된다.
상기 횡방향 플레이트 또는 상기 횡방향 플레이트들 중 임의의 횡방향 플레이트의 두께에 대한 상기 하우징 튜브들 중 임의의 하우징 튜브의 길이의 비율은 3 내지 15 사이이다.
상기 하우징 튜브들의 길이는 20 내지 70cm 사이이다.
마지막으로, 본 발명의 하나의 목적은 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장(warehousing)을 위한 패키징(packaging)으로서, 상기 패키징은 측부 몸체, 바닥부, 및 뚜껑에 의해 한정되는 격납 인클로저를 포함하며, 상기 패키징은 상기 격납 인클로저 내부에 배치되는 상술한 바와 같은 저장 바스켓을 갖춘다.
본 발명의 추가적인 이점들과 특징들은 이하의 비-제한적인 상세한 설명에서 드러날 것이다.
첨부된 도면들에 관련하여 설명이 이루어질 것이다.
- 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장을 위한 패키징을 분해 사시도로 나타내며;
- 도 2는 도 1의 패키징에 갖춰지는 저장 바스켓의, 도 1의 단면 P을 따른 단면도를 나타내며;
- 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 단면도를 나타낸다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 방사성 물질의 수송/창고저장을 위한 패키징(100)이 도시된다. 이 패키징(100)은 저장 바스켓(storage basket)(1)을 포함하며, 저장 바스켓(1) 내부에서 방사성 물질은 바스켓의 길이방향 중심축(6)에 평행하고 인접한 하우징들(4) 내부에 저장된다. 또한, 각각의 하우징(4)은 패키징의 길이방향 중심축에 대응되는 바스켓(1)의 중심축(6)에 평행한 하우징 축(8)을 가진다.
상기 패키징(100)은 상기 바스켓(1)이 수용되는 격납 인클로저(containment enclosure)(12)를 형성한다. 전통적으로, 상기 패키징은 외측부 몸체(14), 고정된 바닥부(16), 및 상기 인클로저(12)를 폐쇄하는 제거 가능한 뚜껑(18)에 의해 형성된다. 상기 패키징의 바스켓이 방사성 물질(2)로 적재된 때, 그 전체가 전통적으로 "패키지(package)"로 불린다.
상기 저장 바스켓(1)는 일반적으로 실린더-형상의 축(6)을 가지며, 상기 인클로저(12)의 원형 단면과 상보적인 원형 단면을 가진다. 상기 하우징들(4) 내에 수용되는 방사성 내용물의 형상을 수용하기 위해, 상기 하우징들(4)도 바람직하게는 원형의 실린더-형상의 단면을 가지지만, 대안으로서 정사각형, 직사각형 또는 심지어 육각형일 수 있다. 상기 하우징들의 상기 형상은, 도 2와 3에 표시된, 그들의 내측 표면들(4a)에 대응된다.
도시된 바에 의하면, 상기 바스켓(1)에 제공된 하우징들(4)의 수가 예를 들어 10개보다 많다는 것을 주목한다. 도면들에 도시된 예에서, 32개의 하우징들이 바스켓(1)에 의해 형성되며, 이 하우징들 각각은 방사성 물질들(2), 예컨대 새로운 또는 조사된 연료들의 조립체, 또는 방사성 폐기물을 수용한다.
도 2에서 "LL"로 표시되고 하우징들 각각의 내경에 대응되는 각각의 하우징의 최대 폭은 "DP"로 표시된 바스켓의 외경에 대하여 낮은 변수(low variable)를 가진다. 더욱 정확하게는, LL과 DP 사이의 비율은 0.2보다 낮거나 동일하며, 이는 실제로 바스켓 내부에 많은 수의 하우징들(4)의 존재를 반영한다.
상기 바스켓(1)은 다양한 요소들을 사용하여 만들어지며, 이 요소들 중 적어도 하나의 횡방향 플레이트(20), 바람직하게는 길이 방향 중심 축(6)에 평행한 바스켓의 길이 방향(22)을 따라서 서로로부터 이격된 몇몇의 횡방향 플레이트들(20)이다. 따라서, 슬러그(slug)로도 불리는 이러한 횡방향 플레이트들(20)은 바스켓 내부에 횡방향으로 지향되며, 즉 평면(P)과 축들(6, 8)에 대해 직각으로 배치된다. 상기 횡방향 플레이트들(20)은 바람직하게는 강철(steel)로 만들어지고, 각각은 일반적으로 다수의 구멍들(23)이 타공된 디스크 형상이며, 상기 구멍들(24)의 수는 바스켓 내부의 하우징들(4)의 전체 수에 대응된다.
상기 플레이트들(20) 사이에, 상기 바스켓(1)은 바스켓의 길이 방향 중심 축(6)에 평행하게 배치된 하우징 튜브들(26)을 포함한다. 상기 플레이트들(20)과 매우 유사하게, 원형 단면의 튜브들(26)은, 바람직하게는 중성자 흡수 요소가 없는, 강철, 예컨대 스테인리스 강으로 만들어진다. 이 점에 있어서, "중성자 흡수 요소들"은 열중성자들을 위해 100barns보다 큰 단면적을 가진 요소들을 의미한다. 그러나, 도시된 실시예에서, 각각의 하우징 튜브(26)는 외부 튜브(26a)에 의해 둘러싸인 내부 튜브를 형성하며, 상기 외부 튜브(26a)는 결국 붕소, 가돌리늄, 하프늄, 카드뮴, 또는 심지어 인듐을 포함하는 알루미늄 합금과 같은 중성자 흡수 요소들을 포함하는 재료로 만들어진다. 오직 하나의 조립체 간격이 실제로 유지될 수 있기 때문에, 각각의 쌍의 두 개의 동축 튜브들(26, 26a) 사이에 매우 작은 반경방향 간격이 제공된다.
더욱 명확하게는, 두 개의 튜브들(26)은 해당되는 구멍(24)의 양측에 배치됨으로써 각각의 횡방향 플레이트(20)의 각각의 구멍(24)과 연관된다. 본 발명의 특징들 중 하나는 실제로 하우징 튜브들(26)과 상기 플레이트들(20)을 관통하는 구멍들(26)을 연관시킴으로써 상기 하우징들(4)을 형성하는데 있다. 상기 횡방향 플레이트들(20)과 상기 하우징 튜브들(26)은 방향(22)을 따라서 교대로 배치되기 때문에, 각각의 하우징(4)의 내측 표면(4a)은 제1 하우징 튜브(26)의 내측 표면, 제1 횡방향 플레이트(20)의 구멍들 중 하나의 내측 표면, 및 제2 하우징 튜브(26)의 내측 표면, 제2 횡방향 플레이트(20)의 구멍들 중 하나의 내측 표면, 등등에 의해 연속적으로 형성된다. 횡방향 플레이트들의 수는 1 내지 20 사이이며, 바람직하게는 5 내지 15 사이이다. 물론, 이 수는 바스켓의 높이에 의존한다. 상기 튜브들(26)은 대략 20 내지 70cm의 길이를 가짐으로써, 유사한 수로 제공된다. 도 3에 도시된 길이 "L"은 플레이트들(20)의 두께 "E"보다 크며, 임의의 횡방향 플레이트(20)의 두께(E)에 대한 임의의 하우징 튜브(26)의 길이(L)의 비율은 3 내지 15 사이이다. 여기서 상기 플레이트(20)의 두께(E)는, 두께의 국부적인 감소로 이어지는 리세스(recess)를 가지는 플레이트의 주변부로부터 떨어져 있는, 구멍들(24) 사이의 주류 영역(current zone)에서의 두께로 여겨진다.
이 리세스는 하우징 튜브(26)를 위한 홀딩 수단으로서 역할을 하는 소켓(30)을 형성하며, 하우징 튜브(26)의 단부는 이 소켓 내부로 삽입된다. 상기 튜브(26)의 외측 표면은 실제로 상기 소켓(30)의 측벽에 의해 안내되며, 소켓(30)의 바닥은 튜브(26)를 축방향으로 받쳐주는 어깨부를 형성한다. 따라서, 각각의 구멍(24)은, 두 개의 대응되는 튜브들(26)을 홀딩하기 위해, 연관된 횡방향 플레이트(20)의 두 개의 대향면들에 각각 제공된 두 개의 소켓들(30)이 갖춰져 있다.
바람직하게는, 오직 강철 하우징 튜브(26)만 소켓(30)을 관통하며, 연관된 외부 튜브(26a)는 그렇지 않다. 이를 위해, 각각의 튜브(26)는 외부 튜브(26a)의 두 개의 대향 단부들 각각으로부터 축방향으로 돌출되며, 이 단부들은 결국 두께(E)를 가진 플레이트(20)의 주류 부분(current part)상에 얹혀있다.
마지막으로, 상기 바스켓(1)은 또한 상부 플레이트(32)와 하부 플레이트(34)를 포함하며, 이들 사이에 교대로 배치된 횡방향 플레이트들(20)과 하우징 튜브들(26)이 끼워진다. 이러한 플레이트들(32, 34)도 방사성 물질들이 관통하는 구멍들을 가진다. 상기 플레이트들(32, 34)은 이들을 관통하는 타이 로드들(tie rods)(36)에 의해 서로 연결되며, 상기 타이 로드들은 상기 바스켓의 주변부에서 각각의 횡방향 플레이트(20)도 관통한다.
이러한 디자인에 의하면, 상기 튜브들, 플레이트들(20) 및 타이 로드들(36)에 의해 기계적 기능이 보장되며, 외부 튜브들(26a)에 의해 아임계(sub-criticality) 기능이 보장된다.
또한, 하우징들(4)의 길이 방향을 따른 분할 디자인은 전체 길이에 걸쳐 원하는 직진도를 얻을 수 있게 한다. 또한, 플레이트들(20)의 구멍들(24)은 하우징들의 일부이기 때문에, 이러한 구멍들은 기계적 강도 기능을 수행하기 위해 서로간에 최소의 재료 두께를 유지하면서 서로 가까워질 수 있다. 그 결과, 바스켓(1)의 횡방향 전체 크기가 유리하게 감소된다.
물론, 본 기술 분야의 기술자에 의해, 오로지 도시된 예들에 의해 위에서 설명된 저장 바스켓(1)과 패키징(100)에 대하여 첨부된 청구항들에 의해 정의된 범위 내에서 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (14)

  1. 방사성 물질(2)을 위한 저장 바스켓(storage basket)(1)으로서,
    상기 바스켓은 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장(warehousing)을 위한 패키징(packaging)(100)의 격납 인클로저(containment enclosure)(12) 내부에 배치되고, 상기 바스켓은, 각각 방사성 물질(2)을 수용하기 위한 다수의 하우징들(4)을 형성하며, 상기 하우징들은 서로 평행하고 각각 상기 바스켓의 길이방향 중심축(6)에 평행한 하우징 축(8)을 따라서 연장되며,
    상기 바스켓은:
    - 상기 바스켓의 길이방향 중심축(6)을 따라서 분포되고, 길이방향 중심 축(6)에 대해 직각으로 배치되며, 관통된 다수의 구멍들(24)을 가지는 횡방향 플레이트(transverse plate) 또는 다수의 횡방향 플레이트들(20); 및
    - 상기 바스켓의 길이방향 중심축(6)에 평행하게 배치된 다수의 하우징 튜브들(26);을 포함하며,
    적어도 제1 하우징 튜브(26)의 내측 표면, 제1 횡방향 플레이트(20)의 구멍들(24) 중 하나의 내측 표면, 및 제2 하우징 튜브(26)의 내측 표면에 의해 각각의 하우징(4)의 내측 표면(4a)이 길이방향 중심축(6)을 따라서 연속적으로 형성되도록, 상기 하우징 튜브들(26)은 길이방향 중심축(6)을 따라서 상기 횡방향 플레이트(들)(20)과 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 횡방향 플레이트(들)(20)은 각각, 두 개의 대향면들에, 상기 하우징 튜브들(26)을 홀딩하기 위한 수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 홀딩 수단은 상기 하우징 튜브들(26)의 단부들이 내부에 삽입되는 소켓들(30)의 형상을 취하는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  4. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 하우징(4)의 내측 표면(4a)은 원형, 정사각형, 직사각형 또는 육각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  5. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단 플레이트(들)(20)은 각각 디스크 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  6. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 하우징 튜브(26)는 바람직하게는 중성자 흡수 요소들이 없는 강철(steel)로 만들어지며, 각각의 하우징 튜브(26)는, 바람직하게는 붕소와 같은 중성자 흡수 요소들을 포함하는 알루미늄 합금으로 만들어진 외부 튜브들(26a)에 의해 둘러싸인 내부 튜브들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 내부 튜브(26)는 상기 외부 튜브(26a)의 두 개의 대향 단부들 각각으로부터 축방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  8. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 플레이트(들)(20)은 강철(steel)로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  9. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바스켓(1)은 상부 플레이트(32)와 하부 플레이트(34)를 더 포함하며, 상기 상부 플레이트(32)와 상기 하부 플레이트(34) 사이에 교대로 배치되는 횡방향 플레이트(들)(20)과 하우징 튜브들(26)이 끼워지는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 바스켓(1)은 타이 로드들(tie rods)(36)을 더 포함하며, 상기 타이 로드들(36)은 각각 상기 상부 플레이트(32), 상기 하부 플레이트(34), 및 상기 횡방향 플레이트(들)(20)을 관통하는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  11. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 하우징(4)은 1 내지 20 사이의 수(N)의 횡방향 플레이트(들)(20)을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  12. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡방향 플레이트 또는 상기 횡방향 플레이트들(20) 중 임의의 횡방향 플레이트의 두께(E)에 대한 상기 하우징 튜브들(26) 중 임의의 하우징 튜브의 길이(L)의 비율은 3 내지 15 사이인 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  13. 전기한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 튜브들(26)의 길이는 20 내지 70cm 사이인 것을 특징으로 하는, 저장 바스켓.
  14. 방사성 물질의 수송 및/또는 창고저장(warehousing)을 위한 패키징(packaging)(100)으로서,
    상기 패키징은 측부 몸체(14), 바닥부(16), 및 뚜껑(18)에 의해 한정되는 격납 인클로저(containment enclosure)(12)를 포함하며, 상기 패키징은 상기 격납 인클로저(12) 내부에 배치되는 제1항에 따른 저장 바스켓(1)을 갖추는 패키징.
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