KR20210091106A - Apparatus for spent nuclear fuel storage - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사용후 핵연료 저장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spent nuclear fuel storage system.
사용후 핵연료 저장장치는 운전 기한이 끝난 사용후 핵연료에서 발생하는 방사능을 차단하고, 잔여반응으로 인한 온도상승을 억제하는 목적으로 냉각수에 넣어 저장하는 수조이다.The spent nuclear fuel storage system is a water tank that is put in cooling water for the purpose of blocking the radiation generated from the spent nuclear fuel after the operation period is over and suppressing the temperature rise due to the residual reaction.
사용후 핵연료 저장장치에 진동 또는 지진 등이 발생할 경우, 저장조 내부의 냉각수가 유동하면서 저장조의 내벽에 힘을 가해 손상이 발생할 수 있다. 또한 냉각수가 저장장치의 외부로 유실될 경우, 저장장치 내부의 사용후 핵연료의 온도가 상승하면서 2차 피해가 발생할 수 있다. 따라서 사용후 핵연료 저장장치의 냉각수 유동 현상을 또는 냉각수의 유실을 방지하는 기술개발이 요구되고 있다.When a vibration or earthquake occurs in the spent nuclear fuel storage device, the coolant inside the storage tank flows and applies a force to the inner wall of the storage tank, which may cause damage. In addition, if the coolant is lost to the outside of the storage device, secondary damage may occur as the temperature of the spent nuclear fuel inside the storage device rises. Therefore, there is a demand for technology development to prevent the flow of coolant in the spent nuclear fuel storage device or the loss of coolant.
관련 선행문헌으로, 한국등록특허 제138,726호는 "결함 사용후 핵연료의 저장 용기"을 개시한다.As a related prior document, Korean Patent No. 138,726 discloses "a storage container for defective spent nuclear fuel".
본 발명의 한 실시예는 사용후 핵연료 저장장치의 지진 또는 외부 가진에 의한 냉각수의 유동을 저감하여 냉각수의 최대 수위를 억제하고, 사용후 핵연료 저장장치의 전원상실 사고가 발생하는 경우에도 자가 슬로싱 저감을 통해 냉각수의 유실을 미연에 방지하며, 사용후 핵연료 저장장치의 냉각수의 유실을 최소화하여 사용후 핵연료의 온도를 유지하고 온도 상승으로 인한 2차 피해를 미연에 방지하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention suppresses the maximum level of coolant by reducing the flow of coolant due to earthquake or external excitation of the spent nuclear fuel storage device, and self-sloshing even in the event of a power loss accident of the spent nuclear fuel storage device This is to prevent the loss of coolant in advance through reduction, and to maintain the temperature of spent nuclear fuel by minimizing the loss of coolant in the spent nuclear fuel storage device and to prevent secondary damage due to temperature rise in advance.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.In addition to the above problems, the embodiment according to the present invention may be used to achieve other problems not specifically mentioned.
본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치는 사용후 핵연료와 사용후 핵연료의 온도를 제어하는 냉각수가 수용되는 저장조, 저장조의 상부에 위치하고, 서로 대응되는 내측면에 오목한 형상의 고정홈이 구비되며, 외면을 따라 돌출된 단턱 형상을 갖고 저장조의 상단부에 위치하는 안착부가 구비되는 고정부, 그리고 고정부와 연결되고 냉각수의 유동을 저감시키는 저감모듈을 포함하고, 저감모듈은, 제1 방향으로 위치하는 제1 수직부, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 위치하고 제1 수직부와 연결되는 제2 수직부를 포함하며, 제1 수직부와 제2 수직부는 각각의 일측 단부가 고정홈에 삽입되고 고정홈의 상단부에 위치되는 스토퍼를 통해 제1 수직부와 제2 수직부의 상부 이동이 제한되어 1차 고정 결합되고, 고정부는 안착부를 통해 저장조에 2차 고정 결합되는 이중 고정 결합구조로 냉각수의 내부에서 제1 방향과 제2 방향에 대한 냉각수의 유동을 안정적으로 저감시킨다.A spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention includes a storage tank in which spent nuclear fuel and cooling water controlling the temperature of the spent nuclear fuel are accommodated, and is located at the upper part of the storage tank, and has a fixing groove having a concave shape on the inner surfaces corresponding to each other. and a fixing part having a stepped shape protruding along the outer surface and having a seating part located at the upper end of the storage tank, and a reduction module connected to the fixing part and reducing the flow of cooling water, wherein the reduction module is configured to: a first vertical portion positioned as , a second vertical portion positioned in a second direction intersecting the first direction and connected to the first vertical portion, wherein each of the first vertical portion and the second vertical portion has one end in the fixing groove The upper movement of the first vertical part and the second vertical part is limited through a stopper inserted and positioned at the upper end of the fixing groove, so that the first and second fixed couplings are performed, and the fixing part is secondarily fixedly coupled to the reservoir through the seating part. The flow of the cooling water in the first direction and the second direction is stably reduced in the inside of the unit.
본 발명의 한 실시예는 사용후 핵연료 저장장치의 냉각수의 유동을 저감하여 냉각수의 최대 수위와 냉각수의 유실을 최소화하며, 사용후 핵연료 저장장치의 전원이 상실되는 사고가 발생하더라도 자가 슬로싱 저감을 통해 냉각수의 유실 최소화하며, 사용후 핵연료의 온도를 유지하고 온도 상승으로 인한 2차 피해를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.One embodiment of the present invention reduces the flow of coolant in the spent nuclear fuel storage device to minimize the maximum level of coolant and the loss of coolant, and reduces self-sloshing even if an accident in which the power of the spent nuclear fuel storage device is lost occurs. This minimizes the loss of coolant, maintains the temperature of spent nuclear fuel, and has the effect of preventing secondary damage due to temperature rise in advance.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 저감모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 저감모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 해석 결과를 나타내는 사진이다.1 is a perspective view schematically illustrating a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view schematically illustrating a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view schematically illustrating an abatement module of a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are cross-sectional views schematically illustrating a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view schematically illustrating an abatement module of a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are photographs showing analysis results of the spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of a well-known known technology, a detailed description thereof will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
이하에서는 도면들을 참조하여 사용후 핵연료 저장장치를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a spent nuclear fuel storage device will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 3 은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 저감모듈을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 6 은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 저감모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 사용후 핵연료 저장장치의 해석 결과를 나타내는 사진이다.1 is a perspective view schematically showing a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is An exploded perspective view schematically showing an abatement module of a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views schematically showing a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention, 6 is a perspective view schematically showing an abatement module of a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are analysis results of a spent nuclear fuel storage device according to an embodiment of the present invention; It's a photo.
본 명세서에서 도 1 내지 도 6에 도시되어 있는 x축, y축 그리고 z축은 서로 수직이며, 각각 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향을 의미한다. 제1 방향은 도 1에서 제1 수직부(41)가 뻗은 방향(도 1에서 가로 방향)을 의미하고, 제2 방향은 제1 방향에 수직이며, 제2 수직부(42)가 뻗은 방향(도 1에서 세로 방향)을 의미하고, 제3 방향은 제1 방향과 제2 방향에 모두 수직이며, 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)의 길이 방향(도 1에서 높이 방향)을 의미한다.In this specification, the x-axis, y-axis, and z-axis shown in FIGS. 1 to 6 are perpendicular to each other, and mean a first direction, a second direction, and a third direction, respectively. The first direction means the direction in which the first
도 1 및 도 2를 참고하면, 사용후 핵연료 저장장치(1)는 저장조(10), 고정부(30), 저감모듈(40) 그리고 사용후 핵연료(50)를 포함할 수 있다. 사용후 핵연료 저장장치(1)는 원자로 건물 내에 위치하는 핵연료 저장실(미도시)에 위치할 수 있다. 사용후 핵연료 저장장치(1)는 운전 기한이 끝난 사용후 핵연료(50)를 보관할 수 있다.1 and 2 , the spent nuclear
저장조(10)는 z축 방향으로 길게 뻗으며 위치할 수 있다. 저장조(10)는 내부에 사용후 핵연료(50)를 수용할 수 있다. 저장조(10)는 사각기둥형 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
저장조(10)는 냉각수(20)를 수용할 수 있다. 냉각수(20)는 사용후 핵연료(50)에서 발생하는 잔여반응으로 인한 온도상승을 억제시킬 수 있다. 냉각수(20)는 물을 냉각시키는 냉각장치 또는 물을 정수시키는 정수장치 등과 연결될 수 있다.The
고정부(30)는 저장조(10)의 상부에 위치할 수 있다. 고정부(30)는 저장조(10)의 상부 형상과 대응하는 형상을 가질 수 있다. 고정부(30)는 사각기둥형 형상을 가질 수 있다.The
고정부(30)는 저장조(10)에 탈부착될 수 있다. 고정부(30)의 하측은 저장조(10)에 삽입되고, 고정부(30)의 상측은 저장조(10)의 상단부와 고정될 수 있다. 고정부(30)의 내측은 저감모듈(40)과 연결되고 외측은 저장조(10)와 연결될 수 있다.The
고정부(30)는 안착부(31), 연결홀(32) 그리고 연결구(33)를 포함할 수 있다. 안착부(31)는 고정부(30)의 외면을 따라 위치할 수 있다. 안착부(31)는 고정부(30)의 외면에서 돌출된 단턱 형상을 가질 수 있다. 안착부(31)는 저장조(10)의 상단부에 위치할 수 있다.The
연결홀(32)은 안착부(31)에 위치할 수 있다. 연결홀(32)은 안착부(31)를 z축 방향으로 관통할 수 있다. 연결홀(32)은 저장조(10)의 상단부에 위치하는 연결홀(미도시)과 대향하며 위치할 수 있다.The
연결구(33)는 연결홀(32)에 삽입될 수 있다. 연결구(33)는 안착부(31)의 연결홀(32)과 저장조(10)의 연결홀을 차례대로 통과하면서 고정부(30)와 저장조(10)를 상호 고정시킬 수 있다. 연결구(33)는 볼트(Bolt), 리벳(Rivet), 또는 톡스(Tox) 등을 포함할 수 있다. 고정부(30)는 안착부(31)를 통해 저장조(10)에 일부분이 안착된 상태에서 고정될 수 있으므로 구조적 안정성을 높일 수 있다.The
저감모듈(40)은 저장조(10)의 상부에 위치할 수 있다. 저감모듈(40)은 냉각수(20)의 내부에 위치할 수 있다. 저감모듈(40)은 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있다. 저감모듈(40)은 내부식성이 높은 금속 소재로 제조될 수 있다. 저감모듈(40)은 스테인리스(Stainless) 또는 니켈(Nickel) 등으로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
저감모듈(40)은 고정부(30)의 내측과 연결될 수 있다. 저감모듈(40)은 고정부(30)에 탈부착 될 수 있다. 사용자는 필요에 따라 저감모듈(40)을 고정부(30)에서 탈착하여 저감모듈(40)의 상태를 모니터링 할 수 있다. 또한, 사용자는 저감모듈(40)에 부착된 센서를 통해서 저감모듈(40)의 상태를 모니터링 할 수 있다. 사용자는 저감모듈(40)에 이상이 감지될 경우, 저감모듈(40)을 세척하거나 교환할 수 있다.The
저감모듈(40)은 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)를 포함할 수 있다. 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)는 상호 교차하며 위치할 수 있다. 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)는 상호 직교하는 십자형 형상을 가질 수 있다. The
제1 수직부(41)는 x축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제1 수직부(41)는 x축 방향으로 대향하며 위치하는 한 쌍의 고정부(30) yz내측면 사이에 위치할 수 있다. 제1 수직부(41)는 제1 격벽(44) 및 제2 격벽(45)을 포함할 수 있다.The first
제1 격벽(44)은 x축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제1 격벽(44)의 일측은 고정부(30)의 내측면과 연결될 수 있다. 제1 격벽(44)의 타측은 제2 격벽(45)과 연결될 수 있다. 제2 격벽(45)은 x축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제2 격벽(45)은 x축 방향으로 제1 격벽(44)과 일직선상에 위치할 수 있다. 제2 격벽(45)의 일측은 제1 격벽(44)과 연결될 수 있다. 제2 격벽(45)의 타측은 고정부(30)의 내측면과 연결될 수 있다.The
제2 수직부(42)는 y축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제2 수직부(42)는y축 방향으로 대향하며 위치하는 한 쌍의 고정부(30) xz내측면 사이에 위치할 수 있다. 제2 수직부(42)는 제3 격벽(46) 및 제4 격벽(47)을 포함할 수 있다.The second
제3 격벽(46)은 y축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제3 격벽(46)의 일측은 고정부(30)의 내측면과 연결될 수 있다. 제3 격벽(46)의 타측은 제4 격벽(47)과 연결될 수 있다. 제4 격벽(47)은 y축 방향을 따라 길게 뻗을 수 있다. 제4 격벽(47)은 y 방향으로 제3 격벽(46)과 일직선상에 위치할 수 있다. 제4 격벽(47)의 일측은 제3 격벽(46)과 연결될 수 있다. 제4 격벽(47)의 타측은 고정부(30)의 내측면과 연결될 수 있다.The
제1 격벽(44)은 제3 격벽(46)과 상호 직교하며 위치할 수 있으며, 제3 격벽(46)은 제2 격벽(45)과 상호 직교하며 위치할 수 있으며, 제2 격벽(45)은 제4 격벽(47)과 상호 직교하며 위치할 수 있으며, 제4 격벽(47)은 제1 격벽(44)과 상호 직교하며 위치할 수 있다.The
저감모듈(40)은 냉각수(20)의 내부에서 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있다. 제1 수직부(41)는 x축 방향에 대한 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있으며, 제2 수직부(42)는 y축 방향에 대한 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있다.The
종래에는 사용후 핵연료 저장조에 지진 또는 외부 가진에 의한 진동이 발생할 경우, 내부 냉각수의 슬로싱(Sloshing) 현상에 의한 냉각수의 유실이 발생할 수 있으며, 사용후 핵연료의 온도가 상승하면서 2차 피해가 발생할 수 있었다.Conventionally, when a vibration occurs in a spent nuclear fuel storage tank due to an earthquake or external excitation, a loss of coolant may occur due to a sloshing phenomenon of the internal coolant, and secondary damage may occur as the temperature of the spent nuclear fuel rises. could
반면에, 사용후 핵연료 저장장치(1)는 진동 또는 지진 등이 발생할 경우에도, 저감모듈(40)이 냉각수(20)의 내부에서 x축 방향과 y축 방향에 대한 냉각수(20)의 슬로싱 현상을 미연에 방지하고 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있다.On the other hand, in the spent nuclear
이에, 사용후 핵연료 저장장치(1)는 저감모듈(40)을 통해 냉각수(20)의 냉각수(20)의 최대 수위를 낮출 수 있으며 냉각수(20)가 저장조(10)의 외부로 유실되는 현상을 최소화할 수 있으므로 사용후 핵연료(50)의 온도를 낮은 온도로 유지시킬 수 있다.Accordingly, the spent nuclear
또한 사용후 핵연료 저장장치(1)는 별도의 추가 시스템 없이 저감모듈(40)이 슬로싱 현상 자체를 자가 저감할 수 있으므로, 핵연료 저장장치의 전원상실 사고가 발생되는 경우라도 사용후 핵연료(50)의 온도 상승으로 인한 2차 피해를 미연에 방지할 수 있다.In addition, in the spent nuclear
도 3을 참고하면, 고정부(30)는 고정홈(34), 스토퍼(35) 그리고 고정홀(36)을 포함할 수 있다. 고정홈(34)은 고정부(30)의 내측면에 위치할 수 있다. 고정홈(34)은 고정부(30)의 외측을 향한 방향으로 오목한 홈 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 3 , the fixing
고정홈(34)은 두 쌍으로, 각각 제1 격벽(44), 제2 격벽(45), 제3 격벽(46) 그리고 제4 격벽(47)의 일측 단부와 z축을 따라 동일선상에 위치할 수 있다. 고정홈(34)에는 각각 제1 격벽(44), 제2 격벽(45), 제3 격벽(46) 그리고 제4 격벽(47)의 일측 단부가 삽입될 수 있다.The fixing
도 3의 확대원을 참고하면, 스토퍼(35)는 고정홈(34)의 상단부에 위치할 수 있다. 스토퍼(35)는 상부가 y축 방향을 따라 양측으로 연장되고 하부가 z축 방향을 따라 연장된 형상을 가질 수 있다. 스토퍼(35)는 T자형 형상을 가질 수 있다.Referring to the enlarged circle of FIG. 3 , the
스토퍼(35)의 상부는 고정부(30)의 상단부와 맞닿으며 위치할 수 있다. 스토퍼(35)의 하부는 z축 방향으로 고정홈(34)에 삽입될 수 있다. 스토퍼(35)는 고정홈(34)에 격벽(44, 45, 46, 47)이 삽입될 경우, 격벽(44, 45, 46, 47)의 상단부에서 격벽(44, 45, 46, 47)을 고정부(30)에 고정시킬 수 있다.The upper portion of the
고정홀(36)은 스토퍼(35)에 위치할 수 있다. 고정홀(36)은 스토퍼(35)를 z축 방향으로 관통할 수 있다. 고정홀(36)은 고정부(30)의 상단부에 위치하는 고정홀(미도시)과 대향하며 위치할 수 있다. 고정홀(36)에는 볼트, 리벳 또는 톡스 등의 고정구가 삽입되어 스토퍼(35)를 고정부(30)의 상단부에 고정시킬 수 있다.The fixing
사용후 핵연료 저장장치(1)는 냉각수(20)의 유동이 클 경우에도, 격벽(44, 45, 46, 47)이 고정홈(34), 스토퍼(35), 고정홀(36)을 통해서 고정부(30)와 견고하게 고정되어 냉각수(20)의 유동을 안정적으로 저감할 수 있으므로, 슬로싱 저감의 신뢰성을 높일 수 있다.In the spent nuclear fuel storage device (1), even when the flow of the coolant (20) is large, the bulkheads (44, 45, 46, 47) are fixed through the fixing groove (34), the stopper (35), and the fixing hole (36). Since it is firmly fixed to the top 30 and can stably reduce the flow of the cooling
또한, 사용후 핵연료 저장장치(1)는 고정부(30)에 제1 격벽(44), 제2 격벽(45), 제3 격벽(46) 그리고 제4 격벽(47)을 일차적으로 고정 결합하고, 이 고정 구조를 이차적으로 저장조(10)에 고정 결합할 수 있다. 이에 저장조(10)와 저감모듈(40)은 이중 결합될 수 있으므로 고정의 안정성 및 견고성을 높일 수 있다.In addition, the spent nuclear
도 4를 참고하면, 냉각수(20)의 수위는 저장조(10)의 하단부에서부터 수면(21)까지의 길이일 수 있다. 저감모듈(40)의 z축 방향의 길이인 높이(d2)는 냉각수(20)의 수위의 20% 이상 40% 이하일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the water level of the cooling
이 경우, 저감모듈(40)은 냉각수(20)의 유동 최대 수위를 효율적으로 저감할 수 있다. 저감모듈(40)의 높이(d2)가 냉각수(20)의 수위의 20% 미만일 경우, 냉각수(20)의 유동 저감 효율이 낮아질 수 있으며, 수위의 40% 초과일 경우, 저감모듈(40)의 제조 비용이 높아질 수 있다.In this case, the
제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)는 저감모듈(40)과 연결된 상태로 저장조(10)의 상부에 삽입될 수 있다. 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 z축 방향의 길이인 높이(d4)는 냉각수(20)의 수위의 20% 이상 40% 이하일 수 있다.The first
제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)는 하측이 냉각수(20)의 내부에 위치하고 상측이 냉각수(20)의 수면(21)의 상부에 위치할 수 있다. 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 상단부가 수면(21)의 상부에 위치할 경우, 수직부들(41, 42)의 상단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d1)는 수직부들(41, 42)의 높이(d4)의 5% 이하일 수 있다. 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 상단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d1)가 수직부들(41, 42)의 높이(d4)의 5% 초과일 경우, 냉각수(20)의 슬로싱 저감 효율이 낮아질 수 있다.The lower side of the first
도 5를 참고하면, 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 상단부는 냉각수(20)의 수면(21)의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)는 냉각수(20)에 잠긴 상태로 위치할 수 있다.Referring to FIG. 5 , upper ends of the first
제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)가 수면(21)의 하부에 위치할 경우, 수직부들(41, 42)의 하단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d3)는 냉각수(20)의 수위의 20% 이상 40% 이하일 수 있다. 제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 하단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d3)는 냉각수(20)의 수위의 20% 이상 40% 이하의 범위를 벗어날 경우, 냉각수(20)의 슬로싱 저감 효율이 낮아질 수 있다.When the first
제1 수직부(41) 및 제2 수직부(42)의 상단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d1)가 수직부(41, 42)의 높이(d4)의 5% 이하이거나, 수직부(41, 42)의 하단부와 냉각수(20)의 수면의 이격거리(d3)가 냉각수(20) 수위의 20% 이상 40% 이하일 경우, 수직부(41, 42)는 냉각수(20)의 유체 속도가 가장 큰 자유수면 근처에 위치할 수 있다. 이에, 저감모듈(40)은 유체속도 포텐셜에서 냉각수(20)의 유동 속도가 가장 큰 수면(21) 근처의 냉각수(20)의 유동을 억제시킬 수 있으므로 슬로싱 저감 효율을 높일 수 있다.The separation distance d1 between the upper end of the first
도 6 은 제3 수직부(43)를 제외하고는 도 3의 저감모듈(40)과 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.6 is similar to the
도 6을 참고하면, 저감모듈(40)은 제3 수직부(43)를 포함할 수 있다. 제3 수직부(43)는 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)의 사이에 위치할 수 있다. 제3 수직부(43)는 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)를 연결할 수 있다. 제3 수직부(43)는 제1 수직부(41), 제2 수직부(42)와 각각 볼트, 리벳 또는 톡스 등의 고정구가 삽입되어 탈착 연결될 수 있다. 제3 수직부(43)는 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42)의 단부와 연결되는 마름모 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
제3 수직부(43)는 제5 격벽(431), 제6 격벽(432), 제7 격벽(433) 그리고 제8 격벽(434)을 포함할 수 있다. 제5 격벽(431)은 제1 격벽(44)과 제3 격벽(46)의 사이에 위치할 수 있다. 제5 격벽(431)은 제1 격벽(44)이 뻗은 x축과 제3 격벽(46)이 뻗은 y축 사이에서 대각선으로 뻗으며 위치할 수 있다. 제5 격벽(431)은 제1 격벽(44)과 제3 격벽(46)을 연결할 수 있다.The third
제6 격벽(432)은 제3 격벽(46)과 제2 격벽(45)의 사이에 위치할 수 있다. 제6 격벽(432)은 제3 격벽(46)이 뻗은 y축과 제2 격벽(45)이 뻗은 x축 사이에서 대각선으로 뻗으며 위치할 수 있다. 제6 격벽(432)은 제3 격벽(46)과 제2 격벽(45)을 연결할 수 있다.The
제7 격벽(433)은 제2 격벽(45)과 제4 격벽(47)의 사이에 위치할 수 있다. 제7 격벽(433)은 제2 격벽(45)이 뻗은 x축과 제4 격벽(47)이 뻗은 y축 사이에서 대각선으로 뻗으며 위치할 수 있다. 제7 격벽(433)은 제2 격벽(45)과 제4 격벽(47)을 연결할 수 있다.The
제8 격벽(434)은 제4 격벽(47)과 제1 격벽(44)의 사이에 위치할 수 있다. 제8 격벽(434)은 제4 격벽(47)이 뻗은 y축과 제1 격벽(44)이 뻗은 x축 사이에서 대각선으로 뻗으며 위치할 수 있다. 제8 격벽(434)은 제4 격벽(47)과 제1 격벽(44)을 연결할 수 있다.The
저감모듈(40)은 냉각수(20)의 상부에서 x축 방향의 제1 수직부(41), y축 방향의 제2 수직부(42) 그리고 제1 수직부(41)와 제2 수직부(42) 사이에서 대각선으로 위치하는 제3 수직부(43)를 포함할 수 있으므로 x축 방향, y축 방향, x축 과 y축 사이의 대각선 방향에 대한 냉각수(20)의 유동을 저감시킬 수 있다. 이에, 사용후 핵연료 저장장치(1)는 저감모듈(40)을 통해 냉각수(20)의 슬로싱 현상을 방지할 수 있으며 냉각수(20)의 유실을 최소화할 수 있다.The
이하에서는 냉각수 유동 해석 실시예를 사용하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using the cooling water flow analysis example. These examples are merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
냉각수 유동 해석Coolant flow analysis
실시예 1Example 1
저장조에 저감모듈을 포함하는 사용후 핵연료 저장장치를 제조한다. 저장조는 폭이 1.3m 높이가 2.115m인 사각형 형상의 수조이다. 냉각수의 높이는 1.525m이고 냉각수의 높이와 사각수조 폭의 비(h/W)가 1.173 이다. 해석 가진조건은 냉각수(20)의1차 슬로싱 모드의 정현파가진을 입력으로 하였으며, 해석방법은 실험을 통해 타당성과 유효성을 확인하였다.A spent nuclear fuel storage device including an abatement module in a storage tank is manufactured. The storage tank is a rectangular tank with a width of 1.3 m and a height of 2.115 m. The height of the cooling water is 1.525 m, and the ratio (h/W) of the height of the cooling water to the width of the square water tank is 1.173. The analysis excitation condition was the sinusoidal excitation of the first sloshing mode of the cooling
도 7은 저감모듈(40)의 수직부(42) 높이 변화에 따른 최대 슬로싱 높이를 비교하기 위한 사용후 핵연료 저장장치의 냉각수(20) 유동 상태의 해석 결과이다. 도 7을 참고하면, 수직부(42)의 높이가 (a)부터 (j)까지 순서대로 50mm, 100mm, 150mm, 200mm, 250mm, 300mm, 350mm, 400mm, 450mm, 500mm이다.7 is an analysis result of the flow state of the
실시예 1의 해석 결과Analysis result of Example 1
도 7을 참고하면, 수직부(42)의 높이가 50mm인 도 7의 (a)의 경우, 냉각수(20)의 자유수면의 최대 높이가 215mm로 가장 큰 것을 알 수 있다. 수직부(42)의 높이가 각각 100mm. 150mm, 20mm, 250mm, 300mm인 도 7의 (b)부터 (f)까지의 경우, 냉각수(20)의 자유수면의 최대 높이가 각각 90mm, 60.5mm, 39mm, 28mm, 16mm로 감소하는 것을 알 수 있다. 수직부(42)의 높이가 각각 350mm, 400mm, 450mm, 500mm 인 도 7의 (g)부터 (j)까지의 경우, 냉각수(20)의 자유수면의 최대 높이가 13mm로 수렴하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 7 , in the case of (a) of FIG. 7 where the height of the
수직부(42)의 높이가 증가함에 따라 자유수면의 최대 높이가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 수직부(42)의 높이가 300mm이상인 경우 최대 자유수면 높이는 수직부(42)가 없는 최대 자유수면 높이의 5% 이하인 것을 알 수 있다.As the height of the
실시예 2Example 2
저장조에 저감모듈을 포함하는 사용후 핵연료 저장장치를 제조한다. 저장조는 폭이 1.3m 높이가 2.115m인 사각형 형상의 수조이다. 냉각수의 높이는 1.525m이고 냉각수의 높이와 사각수조 폭의 비(h/W)가 1.173 이다. 해석 가진조건은 냉각수(20)의 1차 슬로싱 모드의 정현파가진을 입력으로 하였으며, 해석방법은 실험을 통해 타당성과 유효성을 확인하였다.A spent nuclear fuel storage device including an abatement module in a storage tank is manufactured. The storage tank is a rectangular tank with a width of 1.3 m and a height of 2.115 m. The height of the cooling water is 1.525 m, and the ratio (h/W) of the height of the cooling water to the width of the square water tank is 1.173. The analysis excitation condition was the sine wave excitation of the first sloshing mode of the cooling
도 8은 저감모듈(40)의 수직부(42) 설치 위치 변화에 따른 최대 슬로싱 높이를 비교하기 위해 냉각수(20) 수면과 수직부(42) 상단의 이격거리를 (a)부터 (j)까지 각각 달리 설정하여 수행한 해석결과이다.8 shows the separation distance between the water surface of the cooling
실시예 2의 해석 결과Analysis result of Example 2
도 8을 참고하면, 수직부(42)와 가진 전 냉각수(20) 수면의 이격거리에 따라 자유수면의 슬로싱 높이가 변화하는 것을 알 수 있다. 냉각수(20) 수면과 수직부(42) 상단의 이격 거리가 좁아질수록 슬로싱에 의한 자유수면의 최대 높이가 저감되는 것을 알 수 있다. 수직부(42)와 가진 전 냉각수(20) 수면의 이격거리가 (a)부터 (j)까지 점점 작아짐에 따라 자유수면의 최대 높이가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 수직부(42)와 가진 전 냉각수(20) 수면의 이격거리가 작아질수록 수직부(42)가 냉각수(20)의 거동을 방해하므로 슬로싱이 저감되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be seen that the sloshing height of the free water surface changes according to the separation distance between the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
1: 사용후 핵연료 저장장치
10: 저장조
20. 냉각수
21. 수면
30. 고정부
31. 안착부
32. 연결홀
33. 연결구
34. 고정홈
35. 스토퍼
36. 고정홀
37. 삽입체
38. 삽입홀
40. 저감모듈
41. 제1 수직부
42. 제2 수직부
43. 제3 수직부
44. 제1 격벽
45. 제2 격벽
46. 제3 격벽
47. 제4 격벽
431. 제5 격벽
432. 제6 격벽
433. 제7 격벽
434. 제8 격벽
50. 사용후 핵연료1: spent nuclear fuel storage device 10: storage tank
20.
30. Fixing
32.
34. Fixing
36. Fixing
38.
41. First
43. Third
45.
47.
432.
434.
Claims (8)
상기 저장조의 상부에 위치하고, 서로 대응되는 내측면에 오목한 형상의 고정홈이 구비되며, 외면을 따라 돌출된 단턱 형상을 갖고 상기 저장조의 상단부에 위치하는 안착부가 구비되는 고정부, 그리고
상기 고정부와 연결되고 상기 냉각수의 유동을 저감시키는 저감모듈
을 포함하고,
상기 저감모듈은,
제1 방향으로 위치하는 제1 수직부,
상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 위치하고 상기 제1 수직부와 연결되는 제2 수직부
를 포함하며,
상기 제1 수직부와 상기 제2 수직부는 각각의 일측 단부가 상기 고정홈에 삽입되고 상기 고정홈의 상단부에 위치되는 스토퍼를 통해 상기 제1 수직부와 상기 제2 수직부의 상부 이동이 제한되어 1차 고정 결합되고, 상기 고정부는 상기 안착부를 통해 상기 저장조에 2차 고정 결합되는 이중 고정 결합구조로 상기 냉각수의 내부에서 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 대한 상기 냉각수의 유동을 안정적으로 저감시키는 사용후 핵연료 저장장치.a storage tank in which the spent nuclear fuel and cooling water controlling the temperature of the spent nuclear fuel are accommodated;
A fixing part located in the upper part of the storage tank, provided with a fixing groove of a concave shape on the inner surface corresponding to each other, having a stepped shape protruding along the outer surface and provided with a seating part located at the upper end of the storage tank, and
A reduction module connected to the fixing part and reducing the flow of the coolant
including,
The reduction module,
a first vertical portion positioned in a first direction;
a second vertical portion positioned in a second direction intersecting the first direction and connected to the first vertical portion
includes,
The first vertical portion and the second vertical portion are respectively one end inserted into the fixing groove and the upper movement of the first vertical portion and the second vertical portion is restricted through a stopper located at the upper end of the fixing groove 1 It is a double fixed coupling structure that is fixedly coupled to a car, and the fixing part is secondarily fixedly coupled to the storage tank through the seating part, and stably reduces the flow of the coolant in the first direction and the second direction in the coolant Spent nuclear fuel storage.
상기 제1 수직부 및 제2 수직부의 상기 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향의 길이는, 상기 냉각수의 수위의 20% 이상 40% 이하인 사용후 핵연료 저장장치.In claim 1,
A length of the first vertical portion and the second vertical portion in a third direction perpendicular to the first and second directions is 20% or more and 40% or less of a water level of the coolant.
상기 제1 수직부 및 상기 제2 수직부의 상단부가 상기 냉각수의 수면의 상부에 위치할 경우, 상기 제1 수직부 및 상기 제2 수직부와 상기 냉각수의 수면의 이격거리는, 상기 제1 수직부 및 상기 제2 수직부의 제3 방향의 길이의 5% 이하인 사용후 핵연료 저장장치.In claim 2,
When the upper ends of the first vertical portion and the second vertical portion are located above the water surface of the cooling water, the separation distance between the first vertical portion and the second vertical portion and the water surface of the cooling water is the first vertical portion and A spent nuclear fuel storage device that is 5% or less of a length of the second vertical portion in a third direction.
상기 제1 수직부 및 상기 제2 수직부의 상단부가 상기 냉각수의 수면의 하부에 위치할 경우, 상기 제1 수직부 및 상기 제2 수직부의 하단부와 상기 냉각수의 수면의 이격거리는, 상기 냉각수의 수위의 20% 이상 40% 이하인 사용후 핵연료 저장장치.In claim 3,
When the upper ends of the first vertical part and the second vertical part are located below the water surface of the coolant, the separation distance between the lower ends of the first vertical part and the second vertical part and the water surface of the coolant is equal to the water level of the coolant. Spent fuel storage of 20% or more and 40% or less.
상기 제1 수직부는, 상기 고정부의 일측과 연결되는 제1 격벽, 일측은 상기 제1 격벽과 연결되고 타측은 상기 고정부의 타측과 연결되는 제2 격벽을 포함하는 사용후 핵연료 저장장치.In claim 1,
The first vertical part includes a first bulkhead connected to one side of the fixing part, and a second bulkhead having one side connected to the first bulkhead and the other side connected to the other side of the fixing part.
상기 제2 수직부는, 상기 고정부의 일측과 연결되는 제3 격벽, 일측은 상기 제3 격벽과 연결되고 타측은 상기 고정부의 타측과 연결되는 제4 격벽을 포함하는 사용후 핵연료 저장장치.In claim 5,
The second vertical part includes a third bulkhead connected to one side of the fixing part, and a fourth bulkhead having one side connected to the third bulkhead and the other side connected to the other side of the fixing part.
상기 제1 수직부와 상기 제2 수직부의 사이에 위치하고 상기 제1 수직부와 상기 제2 수직부를 연결하는 제3 수직부를 더 포함하는 사용후 핵연료 저장장치.In claim 6,
and a third vertical portion positioned between the first vertical portion and the second vertical portion and connecting the first vertical portion and the second vertical portion.
상기 제3 수직부는, 상기 제1 격벽과 상기 제3 격벽을 상호 연결하는 제5 격벽, 상기 제3 격벽과 상기 제2 격벽을 상호 연결하는 제6 격벽, 상기 제2 격벽과 상기 제4 격벽을 연결하는 제7 격벽, 그리고 상기 제4 격벽과 상기 제1 격벽을 상호 연결하는 제8 격벽을 포함하는 사용후 핵연료 저장장치.In claim 7,
The third vertical portion includes a fifth barrier rib interconnecting the first barrier rib and the third barrier rib, a sixth barrier rib interconnecting the third barrier rib and the second barrier rib, and the second barrier rib and the fourth barrier rib A spent nuclear fuel storage device comprising: a seventh bulkhead connecting the second bulkhead; and an eighth bulkhead interconnecting the fourth and first bulkheads.
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2021
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A107 | Divisional application of patent | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |