KR20230002520A - 저비용 설계를 갖는 핵연료 집합체의 저장 및/또는 운송을 위한 저장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핵연료 집합체들(2)을 운반 및/또는 저장하기 위한 저장 장치(1)에 관한 것으로, 핵연료 집합체를 운반 및/또는 저장하기 위한 패키지의 공동에 수용되도록 의도되고, 인접한 홈들(4, 4')을 포함하는 것에 관한 것이다. 상기 장치는 스페이서들(16)에 의해 이격된 다수의 횡단 구조들(11), 및 상기 횡단 구조들(11) 중 적어도 하나의 개구(13)를 각각 통과하는 슬리브(9)를 포함하고, 각 슬리브(9)는 평평한 바들(14a, 14b)로 만들어진다. 본 발명에 따르면, 슬리브들을 통과하는 장치의 적어도 하나의 횡단 면에서, 이들 슬리브 중 적어도 하나는, - 붕소로 만들어진 제1 플랫 바(14a)의 내부 표면; 및 - 붕소 없이 제조된 제2 플랫 바(14b)의 내부 표면(14b')에 의해 부분적으로 형성된 내부 리세스-경계 면(10)을 갖는다.

Description

저비용 설계를 갖는 핵연료 집합체의 저장 및/또는 운송을 위한 저장 장치

본 발명은 핵연료 집합체들(nuclear fuel assemblies), 바람직하게는, 그 연료가 조사된(irradiated) 상태의 사용된 집합체들의 운송 및/또는 저장 분야에 관한 것이다.

저장 "바스켓(basket)" 또는 "랙(rack)"으로도 알려진 이러한 장치는 각각 핵 연료 집합체를 수용할 수 있는 다수의 인접한 하우징들을 포함한다.

패키지의 공동에 수용되는 이러한 저장 장치는, 아래에서 간략하게 설명될, 세 가지의 필수 기능을 동시에 수행할 수 있도록 설계되었다.

그 첫 번째 기능은 연료 집합체에서 방출되는 열의 열 전달 기능이다. 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금 중 하나가 우수한 열전도 특성으로 인해 사용된다.

두 번째 기능은 중성자 흡수와 관련이 있으며, 연료 집합체가 장진될 때 저장 장치의 미임계성(subcriticality)을 유지하는 것과 관련이 있다. 이것은 붕소와 같은 중성자 독 물질(neutron poison materials)이라고도 하는 중성자 흡수 물질을 사용하여 달성된다.

마지막으로, 세 번째 필수 기능은 장치의 기계적 강도와 관련이 있다. 장치의 전반적인 기계적 강도는, 특히 소위 "자유 낙하(free fall)" 테스트와 관련하여, 핵 물질의 운송/저장에 대한 안전규제 요건과 호환 가능하여야 한다.

종래 기술로부터 바스켓을 형성하는 여러 방법들이 알려져 있다. 그 중 하나는 바스켓의 종 방향을 따라 스페이서에 의해 서로 이격된, 웨이퍼와 같은, 횡 방향 구조를 제공하는 것이다. 또한, 세로로 배향된 슬리브는 횡 방향 구조를 통과하며, 각각은 핵연료 집합체를 수용하기 위한 하우징을 형성한다.

슬리브들은 그 슬리브의 원주 방향으로 서로 이어지는 플랫(flats)들을 사용하여 형성된다. 이러한 플랫들은, 중성자 흡수 기능을 수행하고 원하는 유효 곱셈 계수 "Keff"를 달성하기 위한 붕소 밀도를 포함하는, 동일한 알루미늄 기반의 물질을 사용하여 모두 제조될 수 있다.

그러나 붕소로써 이러한 플랫들을 생산하는 것은 특히 비용이 많이 들고, 해당 저장 장치의 전체 생산 비용에 큰 영향을 미친다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 실시예와 관련된 전술한 단점을 개선하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 하나의 목적은 핵연료 집합체를 운송 및/또는 저장하기 위한 저장 장치를 제공하는 것으로서, 상기 저장 장치는 핵연료 집합체들을 운송 및/또는 저장하기 위한 패키지의 공동에 수용되며, N개의 인접한 하우징을 포함하고, 그 각각은 상기 핵연료 집합체를 수용하도록 구성되고,

상기 저장 장치는 그 저장 장치의 종 방향을 따라 서로 이격된 다수의 횡 방향 구조를 포함하고, 이러한 횡 방향 구조 사이에 배열된 다수의 스페이서를 사용하고, 상기 저장 장치는 또한 N개의 인접한 하우징들을 각각 형성하는 슬리브들을 포함하고, 그 각각의 슬리브는 상기 다수의 횡 방향 구조들 중 적어도 하나의, 바람직하게는, 그들 중 적어도 몇 개의, 개구를 통과하고, 각각의 슬리브는 상기 슬리브의 둘레 방향을 따라 서로 이어지는 플랫들(flats)에 의해 만들어지며, 그 각각의 플랫은 상기 슬리브에 의해 내부적으로 정의된 하우징의 종축에 평행하거나 대체로 평행하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 상기 N개의 슬리브들을 통과하는 상기 저장 장치의 적어도 하나의 횡단 면에서, 바람직하게는, 여러 개의 별개의 횡단 면에서, 이들 슬리브 중의 적어도 하나, 바람직하게는, 이들 N 개의 슬리브들 중의 적어도 하나의 다수의 슬리브들의 각각은,

- 붕소로 제조된 제1 플랫의 내부 표면; 및

- 붕소 없이 제조된 제2 플랫의 내부 표면,

에 의해 부분적으로 형성된 내부 하우징 경계면(internal housing delimitation surface)을 갖는다.

본 발명의 독창성은 특히, 붕소 없이 제조된 적어도 하나의 제2 플랫을 제공함으로써, 핵연료 집합체를 수용하기 위한 하우징을 한정하는 동일한 슬리브를 형성하는 플랫들의 이질성(heterogeneity)에 있다. 이러한 개념은 예상치 못한 관찰에서 비롯된 것이다. 실제로, 슬리브가 붕소화 되지 않은 플랫(non-boronated flats)으로써 그리고 특정 붕소 함량을 갖는 다른 플랫들로 제조되는 경우, 동일한 유효 증배율(multiplication factor)을 초래하는 통상적인 해결책과 비교하여, 그 제조 비용이 크게 감소하여, 여기서 모든 플랫들은 상기한 특정 붕소 함량보다 낮은 붕소 함량을 함유한다. 다시 말해서, 본 발명은 종래 기술에서 동등한 성능을 갖는 용액에 제공된 균질 함량보다 더 높은 붕소 함량을 갖는 붕소화 되지 않은 플랫들과 붕소화 된 플랫들의 조합을 제공한다.

이러한 원리는 중요도 관점에서 고성능을 가지면서 저장 장치의 생산 비용을 줄이는 데 유리하게 기여한다.

본 발명은 또한 단독으로 또는 조합하여 취해진 다음의 선택적인 특징들 중 적어도 하나를 제공한다.

N개의 슬리브들을 각각 통과하는 저장 장치의 횡단 면 또는 다수의 횡단 면 각각에서, N개의 슬리브들 적어도 30%는 각각은,

- 붕소로 제조된 제1 플랫의 내부 표면; 및

- 붕소 없이 제조된 제2 플랫의 내부 표면

에 의해 형성된 내부 하우징 경계면을 갖는다.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 모든 필수적 및 선택적인 특징들뿐만 아니라, 이러한 특성은, 바람직하게는, 슬리브를 통과하는 저장 장치의 모든 또는 실질적으로 모든 횡단 면에서 관찰된다.

바람직하게는, 상기 N개의 슬리브들은 주변 하우징을 한정하는 슬리브들과 내부 하우징을 한정하는 슬리브들로 나누어지며, 횡단 면 또는 N개의 슬리브들을 각각 통과하는 저장 장치의 다수의 횡단 면 각각에서, 주변 하우징들의 경계를 한정하는 슬리브들의 적어도 50%는 각각,

- 붕소로 제조된 제1 플랫의 내부 표면; 및

- 붕소 없이 제조된 제2 플랫의 내부 표면,

에 의해 부분적으로 형성된 내부 하우징 경계면을 갖는다.

바람직하게는, N개의 슬리브들을 각각 통과하는 저장 장치의 횡단 면 또는 다수의 횡단 면 각각에서, 이들 슬리브들 중 적어도 하나, 바람직하게는, N개의 슬리브들 중 다수의 슬리브들의 각각은 대체로 정사각형이거나 직사각형의 단면을 가지며, 또한

- 붕소로 제조된 제1 플랫의 내부 표면;

- 붕소 없이 제조된 제2 플랫의 내부 표면, 및

- 두 개의 다른 플랫들,

에 의해 부분적으로 형성된, 내부 하우징 경계면을 가지며, 그리고

상기한 제1 플랫, 제2 플랫 및 다른 플랫들은 각각 대체로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 내부 하우징 경계면의 네 측면들을 형성한다.

바람직하게는, 상기 다른 두 개의 플랫들은,

- 붕소로 제조된 두 개의 제1 플랫들; 또는

- 붕소 없이 제조된 두 개의 제2 플랫들; 또는

- 붕소로 제조된 제1 플랫 및 붕소 없이 제조된 제2 플랫,

에 의해 각각 형성된다.

바람직하게는, N개의 슬리브를 형성하는 플랫들은 붕소로 제조된, 바람직하게는, 동일한 붕소 함량을 갖는, 제1 플랫들, 또는 붕소 없이 제조된 제2 플랫들이다.

바람직하게는, 적어도 하나의 제1 플랫은, 바람직하게는, 붕소를 포함하는 알루미늄 합금으로 일체형으로 제조되고/되거나, 적어도 하나의 제1 플랫에는 바람직하게는 알루미늄 합금 물질에 적용된 붕소를 포함하는 코팅이 제공된다.

바람직하게는, 적어도 하나의 제2 플랫은 붕소가 없는 알루미늄 합금으로 제조된다.

바람직하게는, 상기 슬리브 각각은 저장 장치의 전체 높이 또는 실질적으로 이 전체 높이에 걸쳐 연장되며, 각각의 플랫은 저장 장치의 전체 높이 또는 실질적으로 이 전체 높이에 걸쳐 연속적으로 연장되거나, 대안적으로는 종 방향으로 절단되어 슬리브의 인접한 종 방향의 섹션들을 형성하도록 한다. 플랫들이 섹션들로 절단될 때, 동일한 플랫을 형성하는 종 방향 섹션은 바람직하게는 모두 동일한 붕소 함량을 갖거나 모두 붕소가 없다. 동일한 플랫 내에서 상이한 붕소 함량을 갖는 여러 개의 종 방향 섹션들을 제공하는 것 및/또는 동일한 플랫 내에 여러 개의 종 방향 섹션들을 제공하는 것과 같은, 대안적인 해결책이 존재하며, 그 중 일부는 붕소를 보유하고 그 나머지는 붕소가 없다.

어쨌든, 제1 플랫의 붕소 함량은 비용상의 이유로 전체적인 저장 장치 내에서 매우 바람직하게는 일정하게 유지된다.

바람직하게는, 섹션으로 절단하는 설계에 있어, 슬리브의 종 방향 섹션 중 적어도 하나는 저장 장치의 횡 방향 구조 중 하나에 축 방향으로 지지된다.

바람직하게는, 상기 횡 방향 구조는 N개의 슬리브들을 각각 수용하기 위한 N개의 개구들로 각각 천공된 웨이퍼이며, 상기 웨이퍼는 바람직하게는 붕소 없이 제조된다.

바람직하게는, 상기 저장 장치는 종 방향을 따라 횡단 구조 및 스페이서들의 스택을 기계적으로 유지하기 위한 결착봉(tie rod)들을 포함한다.

바람직하게는, 종 방향으로 서로 이격된 횡단 구조의 수는 5개 이상, 바람직하게는 10개 이상이다.

본 발명의 하나의 목적은 또한 전술한 바와 같은 저장 장치가 수용되는 공동을 포함하는, 핵연료 집합체의 저장 및/또는 운송을 위한 패키징(packaging)이다.

마지막으로, 본 발명의 하나의 목적은 이러한 패키징을 포함하는 패키지뿐만 아니라 이 패키징의 저장 장치의 인접한 하우징에 배열된 핵연료 집합체이다.

본 발명의 추가적인 이점 및 특징들은 이하의 비제한적인 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

아래의 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어질 것이다.
도 1은 특히 핵연료 집합체를 저장 및/또는 운송하기 위한 저장 장치를 포함하는 본 발명에 따른 패키지의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저장 장치의 부분 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 횡단 면(P)을 따라 취한 부분 횡단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 저장 장치의 슬리브 중 하나의 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 부분 확대도이다.
도 6은 저장 장치가 본 발명의 대안적인 실시예의 형태인, 도 5와 유사한 부분 확대도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 대안적인 실시예의 형태인, 저장 장치의 부분 종단면도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 조사된(irradiated) 핵연료 집합체(2)를 저장 및/또는 수송하기 위한 패키징(200)을 포함하는 패키지(100)가 도시되어 있다. 패키징(200)은 측면 몸체(204), 바닥(206), 제거 가능한 덮개(208)에 의해 형성된 몸체(202)를 갖는다. 바닥(206)과 덮개(208)는 패키지의 중심 종축(3)을 따라 서로 이격되어 있으며, 그 주위에서 측면 몸체(204)가 연장된다.

상기 패키징(200)은 그 몸체 내부에 공동(210)를 정의하며, 이 공동에는 다음 설명에서 "바스켓"으로 지칭될 저장 장치(1)가 수용된다. 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 바스켓(1)은 각각 핵연료 집합체(2) 중 하나를 수용하는 다수의 인접한 하우징들을 포함한다. 바스켓(1)이 패키징(200)의 공동에 수용되고, 핵연료 집합체(2)가 바스켓(1)의 인접 하우징에 놓일 때, 그 패키지(100)는 "적재됨(loaded)"이라 칭한다.

표시를 위해, 패키지의 축 방향 단부에서, 패키징은 이 패키징의 몸체(202)의 뚜껑(208) 및 바닥(206)을 각각 덮는, 충격 흡수 커버(212)들을 가질 수 있다는 점에 유의하여야 할 것이다.

본 발명의 특징은 조사된 핵연료 집합체를 운송 및/또는 저장하기 위한 바스켓(1)의 설계에 있으며, 이는 이하에서 도 2 내지 5를 참조하여 설명될 것이다.

바스켓(1)은 축(3)에 평행하게 배열된 다수의 인접한 하우징들(4, 4')을 포함하며, 상기 축(3)은 또한 바스켓(1)의 중심 종축에 대응한다.

상기 인접한 하우징들의 수 N은 여기에서 24개이지만, 이 수는, 예를 들어, 10 내지 100 사이와 같이 물론 상이할 수 있다.

상기 하우징(4, 4')은 각각 정사각형 단면의 적어도 하나의 연료 집합체(2), 바람직하게는 단 하나만을 수용할 수 있다. 결과적으로, 그것들 각각은 대체로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 내부 하우징 경계면(10)을 갖는다. "내부 하우징 경계면(10)"이라는 것은, 도 3에서 이들 중 하나에 대해 나타낸 바와 같이, 연료 집합체(2)의 외면과 직접 대면하는 바스켓 요소의 표면을 의미한다.

따라서 하우징들(4, 4')은 서로 병치되도록 제공된다. 그것들은 각각 동일한 번호 N으로 제공되는 슬리브(9)에 의해 만들어진다. 축(3)에 평행한 각 슬리브(9)는 축(3)의 종 방향(20)을 따라 바스켓(1)의 전체 높이에 걸쳐, 또는 실질적으로 이러한 전체 높이에 걸쳐 연장된다.

따라서 N개의 하우징들(4, 4')을 형성하는 것은 N개의 슬리브들(9)이며, 그 중에는 N1개의 주변(peripheral) 하우징들(4')뿐만 아니라 N2개의 내부(internal) 하우징(4')이 존재한다. 여기에는 12개의 주변 하우징들(4')이 있으며, 12개의 내부 하우징들(4)을 포함하지만, 그 수는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상이할 수 있음은 물론이다. "주변 하우징(peripheral housings)"이라는 용어는, 바스켓(1)의 가상의 주변 라인이 통과하고, 내부 하우징(4)을 둘러싸는, 폐쇄된 주변 열의 하우징들(4')을 정의하는 하우징을 의미한다. 따라서, N1개의 주변 하우징들(4')은 여기서 2개의 하우징(4')의 4개의 주변 세그먼트로 분할되고, 상기 주변 세그먼트의 단부들 사이에 배열된 슬리브(9)에 의해 각각 정의되는 4개의 하우징들(4')로 분할된다.

N개의 슬리브들(9)의 제조는 본 발명에 특정한 것이고, 이후에 상세히 설명될 것이다.

바스켓(1)의 디자인을 완성하기 위해, 후자는 상기 방향(20)을 따라 서로 이격된 다수의 횡 방향 구조들(11)을 포함한다. 상기 횡 방향 구조(11)는 축(3)에 수직으로 배열된 평면 또는 대체로 평면 구조이다. 이들 각각의 구조(11)는 디스크 또는 웨이퍼의 일반적인 형태이고, N개의 슬리브들(9)을 각각 수용하기 위한 N개의 개구들(13)로 관통된다. 달리 설명하면, 동일한 슬리브(9)는 바스켓(1)의 각 웨이퍼(11)의 개구(13)를 연속적으로 통과한다.

상기 웨이퍼들(11)은, 예를 들어, 강철 또는 금속 합금, 예를 들어, 알루미늄 합금으로 만들어지지만, 어떤 재료가 선택되든, 바람직하게는, 붕소 또는 어떤 다른 중성자 독(poinson) 요소가 없으며, 즉, 중성자-흡수 요소가 없다. "중성자 흡수 요소"는 열 중성자에 대해 100 반(barns)이 넘는 유효 단면적을 갖는 요소를 의미한다. 대표적인 예로 붕소, 이들은 보론, 가돌리늄(gadolinium), 하프늄(hafnium), 카드뮴, 인듐 등이 없는 알루미늄 합금이다.

여기서, 웨이퍼들(11)의 수는, 다른 수가 채택될 수도 있지만, 바람직하게는 15 내지 25이다. 이들 웨이퍼는 스페이서(16)를 사용하여 서로 종 방향으로 이격되며, 그 중 몇 개는 스택에서 직접적으로 연속하는 각 쌍의 웨이퍼들(11) 사이에 배열된다. 예를 들어, 3 내지 6개의 스페이서들(16)이 웨이퍼들(11) 사이의 각각의 이격 스테이지에 제공되고, 동일한 스테이지의 스페이서들은 바람직하게는 상기 방향(20)을 따라 모두 동일한 높이를 갖는다. 상기 스페이서들(16)은 바람직하게는 강철로 제조되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 재료가 고려될 수 있다.

바스켓(1)의 구조는 상기 방향(20)을 따라 웨이퍼(11)와 스페이서(16)를 서로에 대해 압축 상태로 유지하는 결착봉(17)에 의해 완성된다. 따라서 스택은 웨이퍼(11)를 통과하는 결착봉(17)에 의해, 그리고 가능하게는 또한 후자를 위한 중공 디자인을 제공함으로써 스페이서들(16)에 의해, 기계적으로 함께 유지된다. 따라서, 결착봉(17)의 수는 웨이퍼의 각 간격 스테이지에서 제공된 스페이서들(16)의 수와 동일할 수 있으며, 예를 들어, 도 2 내지 5에 표현된 실시예에서 4개의 스페이서/결착봉이 될 수 있다. 공지된 디자인의 결착봉(17)은, 바람직하게는, 상기 축(3)에 평행하거나 축(3)에 실질적으로 평행하다.

N개의 슬리브(9) 각각은 슬리브의 원주 방향으로 서로 이어지는 4개의 플랫들을 사용하여 만들어지며, 이들 플랫들은 2개씩 평행하게 배열되고 상기 축(3)에 평행하거나 그 축(3)에 대체로 평행하게 배향된다. 다시 말해서, 단일 슬리브(9)의 4개의 플랫들은 슬리브에 의해 내부적으로 정의된 하우징들(4, 4')의 종 방향 축(도시되지 않음)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 배향된다.

바스켓의 슬리브(9) 중 하나를 도시하는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 4개의 플랫들(14a, 14b)의 종 방향 가장자리에는 노치들(22)이 제공되어 연동에 의한 기계적 유지를 보장한다. 대안적으로, 플랫(14a, 14b)의 종 방향 모서리는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 예를 들어, 둘로 함께 용접될 수 있다. 이들 플랫(14a, 14b) 각각은 바스켓의 전체 높이에 걸쳐 또는 실질적으로 이 전체 높이에 걸쳐 연속적으로 연장된다.

보다 구체적으로 도 3을 참조하면, 모든 슬리브(9)의 디자인이 반드시 동일할 필요는 없다는 점에 유의하여야 할 것이다. 도시된 바람직한 실시예에서, 주변 하우징들(4')을 형성하는 슬리브들(9) 중 일부는 모두 동일한 디자인을 갖는 반면, 내부 하우징들(4)을 형성하는 다른 슬리브들(9)도 또한 상기 주변 하우징들(4')을 형성하는 슬리브와 구별되는, 모두 동일한 디자인을 갖는다. 이러한 개념은 순전히 예시를 위한 것이며 제한적이지 않다. 실제로, 본 발명의 특징 중 하나는, 다수의 N 슬리브들(9) 각각이 붕소로 만들어진 적어도 하나의 제1 플랫(14a)과 내부 하우징 경계면(10)의 일부를 형성하는 내부 플랫(14a')으로 제조되며, 또한 붕소 없이 제조된 적어도 하나의 제2 플랫(14b)과 이 면(10)의 또 다른 부분을 형성하는 내부 표면(14b')으로 제조된다는 사실에 있다.

이하의 설명에서, 바람직하게는 모든 제2 플랫들(14b)이 제1 플랫과 상이한 동일한 재료로 제조되는 것과 마찬가지로, 모든 제1 플랫들(14a)은 동일한 재료로 제조된다. 전술한 바와 같이, 제1 플랫들(14a)은 붕소를 포함한다. 이들은 바람직하게는 붕소를 포함하는 알루미늄 합금의 일체형으로 제조된다. 그 다음, 붕소가 균일하게 또는 불균일하게 플랫(14a)에 분포될 수 있다. 합금의 붕소 함량은 원하는 유효 증배율(multiplication factor) "Keff", 제1 플랫(14a)의 수 대 제2 플랫(14b)의 수의 비율, 바스켓 내의 제1 플랫(14a)의 위치 등과 같은 여러 기준에 따라 조정된다. 예시적으로, 질량 붕소 함량은 합금에서 16% 이상일 수 있지만, 이 값은 또한 단지 몇 %로 낮아질 수 있다.

대안적으로, 일체형 대신에, 각각의 제1 플랫(14a)은 붕소를 포함하는 표면 코팅이 제공된 일체형 플랫일 수 있다. 이 경우, 일체형 플랫은 알루미늄 합금으로 만들어질 수 있고, 그 코팅은 탄화붕소 입자의 냉간 또는 고온 분무와 같은, 알려진 기술에 의해 증착될 수 있다.

바람직하게는, 붕소 함량은 바스켓(1)의 슬리브들(9)의 모든 제1 플랫(14a)에 대해 동일하거나 실질적으로 동일하다.

제2 플랫(14b)의 경우 붕소가 없다. 이들은 또한 어떤 다른 중성자 독 요소, 즉, 위에서 이해된 것과 같이 중성자 흡수 요소가 없다. 이들 제2 플랫(14b)은 또한 바람직하게는 알루미늄 합금으로 제조되지만, 따라서 붕소가 없다.

이와 관련하여, "플랫(flat)"은 대체로 평면 형상의 요소를 의미하며, 그의 대향하는 표면들 사이의 두께는 두께 방향에 직교하고 서로 직교하는 다른 두 방향의 치수 각각보다 작은 치수이다. 게다가, 슬리브(9)의 각 평면의 경우, 이것은 도 5에 도시된 바와 같이 단일 평면 요소 또는 도 6에 도시된 바와 같이 두께 방향으로 여러 평면 요소의 중첩일 수 있다. 또 다른 대안에 따르면, 상기 플랫은 상보적인 단면의 평면 요소를 둘러싸는, 상기 축(3)에 평행한 관형 요소일 수 있다. 각각의 평면은 바람직하게는 고형이거나 대체로 고형이다.

따라서 본 발명의 범위 내에서, 바스켓(1)의 슬리브(9) 각각으로 제조하기 위해 제1 및 제2 플랫(14a, 14b) 사이에서 신중한 선택이 이루어진다. 일반적으로 말해서, 붕소를 포함하는 제1 플랫들(14a)로부터 제조된 파티션의 밀도는 바스켓의 주변보다 바스켓의 중앙에서 더 높다. 또한, 주변 하우징(4')을 형성하는 슬리브들(9)은 붕소를 포함하는 제1 플랫(14a)과 붕소가 없는 제2플랫(14b)의, 바람직하게는 각각 2개의 조합에 의해 제조된다. 반대로, 내부 하우징(4)을 형성하는 슬리브(9)는 붕소를 포함하는 제1 플랫(14a)만으로 만들어진다. 그러나, 내부 하우징(4)을 형성하는 슬리브들(9)의 일부는, 주변 하우징(4')을 형성하는 슬리브들(9)의 일부가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 붕소가 없는 제2 플랫만을 포함할 수 있는 것과 마찬가지로, 하나 또는 다수의 붕소가 없는 제2 플랫들(14b)을 포함할 수 있다. 마지막으로, 붕소를 포함하는 제1 플랫들(14a)과 붕소가 없는 제2 플랫들(14b)의 조합에 의해 형성된 각각의 슬리브(9)에 대해, 이들 각각의 수 및 상대적 배열은 직면한 필요 및 제한에 따라 조절될 수 있다.

도 2 내지 5에 도시된 바람직한 실시예로 돌아가면, 도 3 및 5의 단면 평면(P)과 같은 바스켓(1)의 적어도 하나의 횡단 면에서, 그리고 바람직하게는, 슬리브들(9)을 통과하는 바스켓(1)의 이러한 횡단 면들의 전부 또는 실질적으로 모두에서, N2개의 내부 하우징들(4)의 내부 하우징 경계면(10)은, 그들 각각의 내부 표면들(14a')을 사용하여, 붕소가 제공되는 4개의 제1 플랫들(14a)에 의해 형성된다.

더욱이, 여전히 고려되는 단면 평면(들)에서, N1 개의 주변 하우징(4')의 내부 하우징 경계면(10)은 도 3에서 실선으로 표시된 2개의 제1 플랫들(14a) 및 2개의 제2 플랫들(14b)의 조합에 의해 형성된다.

해당 설계를 더 설명하기 위해, 연료 집합체(2)가 부분적으로 도시되어 있는 도 5의 주변 하우징들(4')을 참조할 것이다. 이러한 하우징(4')의 경우, 바스켓의 횡단 면에서, 그의 내부 하우징 경계면(10)은 각각 4개의 선분으로 형성된 4개의 측면으로 구성된다. 내부 표면(10)의 제1 측면은 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b')에 의해 만들어진다. 상기 제1 측면에 인접한 내부 표면(10)의 제2 측면은 또한 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b')에 의해 만들어진다. 상기 제2 측면에 인접한 내부 표면(10)의 제3 측면은 제1 플랫(14a)의 내부 표면(14a')에 의해 만들어진다. 그리고 마지막으로, 상기 제1 및 제3 측면을 연결하는 내부 표면(10)의 제4 측면도 제1 평면(14a)의 내부 표면(14a')에 의해 만들어진다.

따라서, 바스켓(1)의 중심에 또는 그 근처에 배열된 하우징들(4)의 전부 또는 일부가 제1 플랫들(14a)로부터 단독으로 획득된 슬리브들에 의해 만들어질 수 있지만, 더 주변을 향해 위치된 것들은 제1 및 제2 플랫들(14a, 14b)의 조합으로부터 기인할 수 있다.

도 5의 로딩된 하우징(4')의 예에서, 이들은 2개의 제2 무붕소 플랫들(14b) 및 붕소를 포함하는 2개의 제1 플랫들(14a)이다. 대안적으로, 상이한 성질의 플랫들의 조합으로 인한 이러한 주변 하우징들(4')의 경우, 이들은 3개의 제2 무붕소 플랫들(14b) 및 붕소를 포함하는 하나의 제1 플랫(14a)일 수 있다. 첫 번째 경우에, 같은 성질의 플랫들은 두 개씩 직접 연속적이고 직교하거나 두 개씩 평행할 수 있다. 이러한 모든 대안적인 디자인은 또한 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 내부 하우징(4)을 형성하는 슬리브들에 대해 고려될 수 있다.

바람직하게는, 상이한 성질의 플랫들(14a, 14b)의 조합은, 도시된 실시예에서는 주변 하우징들(4')의 100%에 관한 것일지라도, 바스켓의 N 개의 하우징들(4, 4')의 적어도 30%, 및 주변 하우징들(4')의 적어도 50%에 관한 것이다.

이들 중 일부는 붕소를 함유하고 나머지는 함유하지 않는, 플랫들(14a, 14b)의 이러한 조합에 의해, 아-임계(subcriticality)를 유지하는 견지에서 고성능을 획득함과 동시에 제조 비용이 감소된다.

도 6에 도시된 대안적인 실시예에 따르면, 슬리브의 각 플랫은 2개의 평면 요소의 중첩에 의해 형성된다. 따라서, 각각의 제1 플랫(14a)은 그의 두께 방향을 따라 2개의 평면 요소들(14a-a)의 중첩에 의해 얻어진다. 이 경우, 내부 표면(14a')을 정의하는 것은 내부 평평한 요소이다. 또한, 상기 2개의 평평한 요소들(14a-a)은 붕소를 포함할 수 있거나, 외부에 배치된 것 또는 내부에 배치된 것 중 하나만을 포함할 수 있다. 이 경우, 슬리브(9)의 기계적 강도를 강화하기 위해, 상기 두 개의 평평한 요소들(14a-14a) 중 하나가 강철로 만들어질 수 있다.

제2 플랫(14b)에 대해 유사한 디자인이 제공될 수 있으며, 그 중 하나는 예를 들어 강철로 만들어진, 2개의 붕소가 없는 평평한 요소들(14b-a)의 중첩과 함께 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제2 무붕소 플랫 또는 제2 무붕소 플랫(14b)은 2개의 평평한 요소들(14a-a)의 중첩에 의해 형성된 제1 플랫 또는 제1 플랫들(14a)과 협력하여 단일 플랫으로서 제공될 수 있다. 후자의 해결책은, 예를 들어, 강철과 같은, 붕소가 없는 슬리브로부터 시작하여 얻어지며, 그 위에 상기 슬리브의 하나 또는 다수의 평평한 요소는 붕소가 제공된 평평한 요소(14a-a)로 내부 또는 외부가 덮여 있다. 이 실시예에서, 문제의 슬리브는 슬리브의 둘레 방향을 따라 서로 이어지는 플랫들을 형성하는 단일형 피스로 만들어지거나 동일한 방향으로 서로 이어짐으로써 서로 결합되는 플랫으로 만들어질 수 있다.

또 다른 대안적인 실시예가 도 7에 나타나 있으며, 이는 도 6의 실시예와 결합될 수 있다.

도 7의 이러한 다른 실시예에서, 상기 플랫들(14a, 14b) 및 이들이 형성하는 슬리브(9)는 더 이상 바스켓을 따라 종 방향으로 연속적이지 않지만, 슬리브(9a)의 인접한 종 방향 섹션을 형성하기 위해, 상기 방향(20)을 따른 섹션들로 종 방향으로 절단된다. 따라서, 각 플랫은 예를 들어 각 웨이퍼(11)에서 종 방향으로 절단된다. 도 7에서, 플랫들(14a) 중 하나는 플랫(14a-b)의 인접한 세로 섹션의 연속에 의해 만들어지는 것으로 볼 수 있는데, 그 각각은 관련 웨이퍼(11)의 개구(13) 내부에 위치한 숄더(24)에 축 방향으로 지탱하는 하단부를 갖는다.

마지막으로, 고려되는 실시예에 관계없이, 제1 플랫(14a)은, 바람직하게는, 붕소 또는 임의의 다른 중성자 독 요소를 포함하는 바스켓의 유일한 요소라는 점에 유의하여야 할 것이다.

물론, 첨부된 청구범위에 의해 그 범위가 정의되는, 비제한적인 예로서 제시된, 이상 기술된 저장 장치(1)에 대해 당해 기술분야의 전문가에 의한 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

1. 핵연료 집합체들(2)을 운반 및/또는 저장하기 위한 저장 장치(1)로서, 상기 핵연료 집합체들을 운반 및/또는 저장하기 위해 패키징(200)의 공동(cavity, 210)에 수용되며, 및 각각이 핵연료 집합체(2)를 수용하는 N개의 인접한 하우징들(4, 4')을 포함하는 저장 장치로서,
   상기 저장 장치는, 횡단 구조들(11) 사이에 배열된 다수의 스페이서들(16)을 사용하여, 상기 저장 장치의 종 방향(20)을 따라 서로 이격된 다수의 횡단 구조들(11)을 포함하고, 상기 저장 장치는 또한 N개의 인접한 하우징들(4, 4')을 각각 형성하는 슬리브들(9)을 더 포함하고, 각각의 슬리브(9)는 다수의 횡단 구조들(11) 중 적어도 하나의, 및 바람직하게는, 그것들 중의 적어도 몇 개의, 개구(13)를 통과하며, 각 슬리브(9)는 상기 슬리브의 둘레 방향을 따라 서로 이어지는 플랫들(14a, 14b)에 의해 만들어지며, 각 플랫은 상기 슬리브(9)에 의해 내부적으로 정의된 하우징의 종축에 평행하거나 실질적으로 평행하게 배열되는 것인 저장 장치이고,
   N개의 슬리브들(9)를 통과하는 저장 장치의 적어도 하나의 횡단 면에서, 이들 슬리브 중 적어도 하나, 바람직하게는, 이들 N개의 슬리브들 중 적어도 하나의 다수의 슬리브의 각각은,
   - 붕소로 제조된 제1 플랫(14a)의 내부 표면(14a'); 및
   - 붕소 없이 제조된 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b')
   에 의해 부분적으로 형성되는 내부 하우징 경계면을 갖는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
2. 제1항에 있어서,
   N개의 슬리브들(9)을 각각 통과하는 저장 장치의 횡단 면 또는 다수의 횡단 면 각각에서 상기 N개의 슬리브들의 적어도 30%는 각각,
   - 붕소로 제조된 제1 플랫(14a)의 내부 표면(14a'); 및
   - 붕소 없이 제조된 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b')
   에 의해 부분적으로 형성되는 내부 하우징 경계면을 갖는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 N개의 슬리브들(9)은 주변 하우징들(4')을 제한하는 슬리브들과 내부 하우징들(4)을 제한하는 슬리브들로 분할되고, 그리고
   상기 N개의 슬리브들(9)을 각각 통과하는 저장 장치의 횡단 면 또는 다수의 횡단 면 각각에서, 상기주변 하우징(4')을 한정하는 슬리브들의 적어도 50%는 각각,
   - 붕소로 제조된 제1 플랫(14a)의 내부 표면(14a'); 및
   - 붕소 없이 제조된 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b')
   에 의해 부분적으로 형성되는 내부 하우징 경계면을 갖는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
4. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 N개의 슬리브들을 각각 통과하는 저장 장치의 횡단 면 또는 다수의 횡단 면들의 각각에서, 이들 슬리브 중 적어도 하나, 바람직하게는 이들 N개의 슬리브 중 다수의 슬리브 중의 각각은 대체로 정사각형 또는 직사각형 단면을 가지며,
   - 붕소로 제조된 제1 플랫(14a)의 내부 표면(14a');
   - 붕소 없이 제조된 제2 플랫(14b)의 내부 표면(14b'); 및
   - 2개의 다른 플랫들(14a, 14b),
   에 의해 형성된, 내부 하우징 경계면(10)을 가지며, 그리고
   상기 제1 플랫(14a), 제2 플랫(14b) 및 다른 2개의 플랫들(14a, 14b)은 각각 대체로 정사각형 또는 직사각형 단면을 갖는 내부 하우징 경계면(10)의 4개의 측면들을 형성하는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 다른 2개의 평면(14a, 14b)은,
   - 붕소로 제조된 두 개의 제1 플랫들(14a); 또는
   - 붕소 없이 제조된 2개의 제2 플랫들(14b); 또는
   - 붕소로 제조된 제1 플랫(14a) 및 붕소 없이 제조된 제2 플랫(14b)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
6. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 N개의 슬리브들을 형성하는 플랫들(14a, 14b)은 붕소, 바람직하게는, 동일한 붕소 함량을 갖는 제1 플랫들(14a), 또는 붕소 없이 제조된 제2 플랫들(14b)인 것을 특징으로 하는 저장 장치.
7. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 제1 플랫(14a)은 일체형으로, 바람직하게는, 붕소를 포함하는 알루미늄 합금으로 제조되고, 및/또는 적어도 하나의 제1 플랫(14a)에는 바람직하게는, 알루미늄 합금 재료에 인가되는, 붕소를 포함하는 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
8. 선행하는 청구항들 중의 어는 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 제2 플랫(14b)은 붕소가 없는 알루미늄 합금으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
9. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 슬리브들(9)은 각각 상기 저장 장치의 전체 높이에 걸쳐 또는 실질적으로 이 전체 높이에 걸쳐 연장되고, 각각의 플랫(14a, 14b)은 상기 저장 장치의 전체 높이 또는 실질적으로 이 전체 높이에 걸쳐 연속적으로 연장되거나, 그렇지 않으면 슬리브(9a)의 인접한 종 방향 섹션들을 형성하도록 종 방향으로 절단되는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
10. 제9항에 있어서,
    슬리브(9a)의 종 방향 섹션 중 적어도 하나는 저장 장치의 횡단 구조들(11) 중 하나에 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
11. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단 구조는 상기 N개의 슬리브들(9)을 각각 수용하기 위한 N개의 개구들(13) 각각 천공된 웨이퍼(11)이고, 상기 웨이퍼(11)는 바람직하게는 붕소 없이 만들어지는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
12. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 종 방향(20)을 따라 횡단 구조들(11) 및 스페이서들(16)의 스택을 기계적으로 유지하기 위한 결착봉들(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 장치.
13. 선행하는 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    종 방향으로 서로 이격된 횡단 구조들(11)의 개수는 5보다 많고, 바람직하게는 10보다 더 큰 것을 특징으로 하는 저장 장치.
14. 핵연료 집합체들을 저장 및/또는 운송하기 위한 패키징(200)으로서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 저장 장치(1)가 수용되는 공동(210)을 포함하는 패키징(200).
15. 제14항에 따른 패키징(200), 및 상기 패키징(200)의 저장 장치(1)의 인접한 하우징들(4, 4')에 배열된 핵연료 집합체들(2)을 포함하는 패키지(100).

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