KR20230048412A - 원자로를 위한 연료 취급 시스템, 레이아웃 및 프로세스 - Google Patents

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KR20230048412A
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제씨 알. 3세. 치트햄
데이비드 엘. 메이저
사무엘 제이. 밀러
오웬 딘 넬슨
조야스 시를리 아이. 로드리게즈
존 이. 트루액스
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테라파워, 엘엘씨
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Abstract

사용후 핵연료 조립체들을 취급하는 방법이, 전통적인 방법들과 비교할 때, 비교적 짧은 시간 내에 사용후 핵연료 조립체들을 물에 잠입시킨다. 사용후 핵연료 조립체가, 원자로로부터 제거되고, 불활성 기체가, 연료 조립체에 적용되며, 불활성 기체 내의 수분 함량이, 핵연료 조립체에 적용됨에 따라 점진적으로 증가하고, 그리고 연료 조립체는, 물에 잠입된다. 연료 조립체는, 약 2시간 이내에, 상대적으로 신속하게 잠입되고, 이는, 안전성을 개선하며 그리고 정상적인 처리 및 취급 장비가 연료 조립체를 관리하는 것을 허용한다. 연료 조립체는, 이어서, 장기 보관 및/또는 처분을 위해 캐스크(cask) 내에 적재될 수 있을 것이다.

Description

원자로를 위한 연료 취급 시스템, 레이아웃 및 프로세스
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 그의 내용이 전체적으로 참조로 본 명세서에 통합되는, "원자로를 위한 연료 취급 시스템, 레이아웃 및 프로세스"로 명칭이 부여된, 2020년 8월 17일 출원된, 미국 가출원번호 제63/066,783호에 대한 이익을 주장한다.
본 개시의 분야는, 하나 이상의 원자로를 위한 연료 취급 시스템들, 레이아웃들, 및 프로세스들에 관한 것이다.
조사된 나트륨 고속 원자로 노심 구성요소들로부터 나트륨을 제거하는 것은, 역사적으로, 연료 및 비-연료 나트륨 원자로 조사된 노심 구성 요소의 처리에 관한 병목 현상이 있었다.
안전성 및 효율성을 증가시키기 위해 훨씬 더 효율적으로 그리고 신속하게 조사된 노심 구성요소들을 처리하는 것이, 유리할 것이다.
일부 실시예에 따르면, 조사된 노심 구성요소들을 보관하는 방법이, 풀 잠입 챔버로 조사된 노심 구성요소를 이동시키는 단계; 조사된 노심 구성요소에 불활성 기체를 송풍함으로써, 조사된 노심 구성요소의 외부로부터 1차적 냉각제를 제거하는 단계; 조사된 노심 구성요소에 습한 불활성 기체를 적용하는 단계; 조사된 노심 구성요소에 물을 관수시키는(flooding) 단계; 및 조사된 노심 구성요소를 물의 풀에 잠입시키는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 습한 불활성 기체를 적용하는 단계는, 불활성 기체 내의 수분 함량을 점진적으로 증가시킴에 의해 달성된다.
일부의 경우에, 습한 불활성 기체를 적용하는 단계는, 불활성 기체 내의 수분 함량을 100%까지 점진적으로 증가시키는 것을 포함한다. 1차적 냉각제는, 일부 예에서, 나트륨일 수 있을 것이다. 나트륨은, 조사된 노심 구성요소 상에 존재할 수 있으며, 그리고 나트륨은, 물과 반응하게 될 수 있을 것이다.
방법은, 물의 풀 내에 잠입된 가운데 캐스크(cask) 내에 조사된 노심 구성요소를 적재하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 방법은, 약 2시간 미만의 시간 내에 수행된다.
일부 예에서, 방법은, 물의 풀 내에 잠입된 가운데 조사된 노심 구성요소를 물로 세정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에 따르면, 사용후 핵연료를 취급하는 방법이, 원자로 용기 내부의 용기-내부 보관 시스템으로부터 사용후 연료 조립체를 제거하는 단계; 풀 잠입 셀로 사용후 연료 조립체를 운반하는 단계; 사용후 연료 조립체 상의 잔류 나트륨을 물과 반응시키는 단계; 및 사용후 연료 조립체를 물의 풀 내에 잠입시키는 단계를 포함한다.
방법은, 추가로, 장기 붕괴를 위해 물의 풀 내에 사용후 연료 조립체를 보관하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 방법은, 사용후 연료 조립체를 캐스크에 적재하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 캐스크에 적재하는 단계는, 물의 풀 내부에서 실행된다. 선택적으로, 잔류 나트륨을 반응시키는 단계는, 사용후 연료 조립체 위로 양의 수분 함량을 갖는 기체를 통과시킴에 의해 실행된다. 일부의 경우에, 기체는, 불활성 기체이며, 그리고 아르곤일 수 있을 것이다.
방법은, 최대 약 100%까지와 같이, 기체 내의 수분 함량을 증가시키는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 수분 함량을 증가시키는 것은, 점진적으로 실행될 수 있으며, 그리고 임의의 적절한 수분 함량에서 정지될 수 있을 것이다.
일부의 경우에, 방법은, 잔류 나트륨 위에 패시베이션 층을 생성하는 단계를 포함한다. 패시베이션 층은, 나트륨을 일정 시간 동안 반응물(예를 들어, 물)과 반응시킴으로써 생성될 수 있을 것이다. 패시베이션 층은, 수산화나트륨 층을 생성하도록 잔류 나트륨에 물을 적용함으로써 생성될 수 있을 것이다.
방법은 추가로, 사용후 연료 조립체를 통해 기체를 송풍하는 단계 및 사용후 연료 조립체를 통한 기체의 유량을 측정하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 기체는, 반응 생성물, 핵분열 생성물의 포함, 1차 냉각제의 존재, 또는 어떤 다른 특성에 대해 측정될 수 있을 것이다.
도 1은, 일부 실시예에 따른 원자로 건물들, 및 연료 취급 및 보관 시설을 보여주는, 핵 시설의 개략적 모습이고;
도 2는, 일부 실시예에 따른, 핵 시설의 개략적 모습에 대한 사시도이며;
도 3은, 일부 실시예에 따른 복수의 원자로 건물, 및 연료 취급 및 보관 시설을 갖는, 핵 시설의 개략적 모습이고;
도 4는, 일부 실시예에 따른 2개의 원자로 건물, 및 공유 연료 재장전 플로어를 보여주는, 핵 시설의 개략적 모습이며;
도 5는, 일부 실시예에 따른, 핵연료 조립체의 사시도이고;
도 6은, 일부 실시예에 따른, 노심 조립체 검사 스탠드, 상태 조절 셀(conditioning cell), 및 지브 호이스트(jib hoist)에 대한 개략적 사시도이며;
도 7은, 일부 실시예에 따른, 레일-장착된 EVHM의 개략적 모습이고;
도 8a 및 도 8b는, 일부 실시예에 따른, 개별적으로, 평면도 및 입면도로부터의 풀 잠입 셀의 개략적 모습들이며;
도 9는, 일부 실시예에 따른, 조사된 노심 조립체들을 보관하기 위한 샘플 프로세스 다이어그램이며; 그리고
도 10은, 일부 실시예에 따른, 조사된 노심 조립체들을 보관하기 위한 샘플 프로세스 다이어그램이다.
뒤따르는 상세한 설명은, 본 명세서에 개시되는 실시예들에 따른 본 개시에 설명되는 본 발명의 특징들 및 장점들에 대한 더 양호한 이해를 제공한다. 비록 상세한 설명이 많은 구체적인 실시예들을 포함하지만, 이들은, 단지 예로서 제공되며, 그리고 본 명세서에 개시되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
이전의 나트륨 제거 노력은, 물 세정이 뒤따르게 되는 수증기-불활성 기체를 사용했다. 나트륨에 적셔진 구성요소는, 조립체 유입구를 반-기밀 수납체에 정합시키는 압력 용기 내에 배치되었다. 압력 용기는 폐쇄되었으며 그리고 불활성 기체 유동이 생성되었다. 습한 증기가, 제어된 방식으로 기체 유동 유입구 내로 도입되었다. 용기를 떠나는 기체 흐름 내의 수소 레벨이, 모니터링되었으며 그리고 불활성 기체 흐름 내의 수분 레벨을 상승시키기 위한 제어 입력이 실행되었다. 나트륨이 반응됨에 따라, 수분 레벨은, 기체 내의 100 수분 레벨과 더불어 수소가 존재하지 않을 때까지, 상승되었다. 이러한 프로세스는, 일반적으로, 수소 축적 압력을 취급하도록 설계된, 전용 고온 셀 내에서 수행되었다. 더불어, 이것은, 전용 연료 취급 장비를 요구했다.
그러한 점에서, 용기는, 느리게 관수되었으며, 그리고 물 유동은, 전통적인 펌프를 사용하여 개시되었다. 물 내의 이온 레벨이, 조립체를 통해 유동하는 물이 낮은 레벨의 나트륨 레벨을 가질 때까지, 모니터링되었으며 그리고 필요에 따라 교환되었다. 용기는, 이어서, 배수되었으며, 그리고 프로세스 시스템 및 조립체는, 건조되었다. 세척된 조립체는, 용기로부터 제거되었다. 프로세스 시간은, 각 조립체에 대해 대략 18 내지 24시간이었다.
이러한 프로세스는, 거의 모든 나트륨 및 나트륨 반응 생성물들을 제거했다. 스테인리스 스틸들이, 일반적으로, 연료 조립체들에서 사용되었으며, 그리고 이것은, 일반적으로, 특히 응력 영역들에서, 수산화나트륨 잔류물에 관한 높은 청결 기준을 달성하는 데 유익한 것으로 간주되었다.
부가적으로, 일부의 경우에, 조사된 조립체들은, 건조 보관, 조사 후 검사 또는 재처리로 직접 보내졌다. 많은 규제 기준에 따르면, 사용후 연료 처분 용인 기준은, 매우 낮은 레벨의 반응성 금속을 요구한다.
일부 실시예에 따르면, 뒤따르는 것은, 그로 인해 효율을 크게 높이도록, 조사된 조립체들을 취급하는 데 요구되는 장비 및 건물을 감소시키도록, 그리고 시설 작업자들과 대중에 대한 잠재적인 방사선 노출을 감소시키도록, 물로 채워진 사용후 연료 보관 수조 내에 나트륨에 적셔진 구성요소들을 넣는, 신속한 방법을 설명한다.
원자로 건물 및 연료 보관 시설에서의 연료 재장전 시스템 레이아웃
일부 실시예에 따른 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 원자로 건물(들)(100) 및 연료 보관 시설(FSF)(110)의 일반적인 레이아웃이, 예시된다. 일부 실시예에서, 배치 계획은, 쿼드 배열로 최대 4개의 원자로 유닛 또는 그 이상을 지원할 수 있는 유연성을 갖지만; 그러나, 효율성을 위해, 단지 2개 유닛, 즉 제1 원자로 건물(100)과 제2 원자로 건물(112)만, 예시된다. 일부의 경우에, 건물들은, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 유지보수 및 연료 재장전 공간(302)에서 일어날 수 있는 원자로 건물(RB) 유지보수 및 큰 구성요소 캐스크 운반을 위한, 공유 연료 재장전 장비 및 더 큰 크레인 가동 영역(crane envelope)을 허용하도록, 배열될 수 있을 것이다. 이것은, RB 크레인이, FSF/유지보수 시설(110)로의 운반을 위한 바닥 적재 운반 캐스크 레일들 상에 큰 캐스크를 설치하는 것을 허용할 것이다. 일부의 경우에, 운반 홀(304) 및 FSF/유지보수 건물(110)이, 단지 다른 오버헤드 크레인을 갖는 연료 서비스 및 유지보수 시설만을 갖는 별개의 구조물들일 수 있는 가운데, 일부 실시예에서 운반 홀은 FSF/유지보수 시설(110)의 일부이다. 일부 예시적 실시예에 따르면, 추정되는 재장전 및 유지보수 점유면적이, 아래의 표 1에 설명된다.
표 1
재장전 및 유지보수 점유면적에 대한 추정
영역 설명 3D 모델 대안 연구 2 개념 3D 모델로부터의 제안된 변경
원자로 건물들과 원자로 사이의 재장전 영역 26 x 19 =494 m2 15 x 26 =390 m2 원자로 홀들이 재장전과 유지보수 사이에 더 작은 공용 영역을 갖도록 병합됨. 그의 가장 중요한 특징은 EVST임.
원자로 유닛들의 뒤쪽으로부터 FSF로의 L-자 형상의 재장전 영역 16 x 19=304 m2 15 x 16 =240 m2 연료 검사 및 상태 조절 셀 제외. 이러한 영역은, 단지, 공용 원자로 재장전 플로어와 FSF 및 유지보수 건물 사이에서 BLTC 또는 큰 캐스크들을 위한 운반 홀로서 역할을 함.
메인 FSF 및 유지보수 건물 홀(풀 또는 CLS를 갖는 L-자형 부분의 뒤쪽) 40.2 x 19.4=780 m2 25 x 50=1250 m2 더 큰 영역이 유지보수를 위해 지정됨.
FSF의 재장전 부분 10 x 25=250 m2 10 x 25=250 m2
총 재장전 점유면적 1048 m2(처음 2열과 제4열의 합계) 880 m2(처음 2열과 제4열의 합계)
총 재장전 및 유지보수 점유면적 1578 m2(이상의 처음 3열의 합계) 1880 m2(이상의 처음 3열의 합계)
물론, 다른 레이아웃들, 치수들, 구성들, 건물들의 개수가, 전체적으로, 본 개시의 범위 이내에서 가능하다. 치수들, 고도들, 크기들, 무게들, 등을 포함하는 임의의 물리적 크기들은, 순수하게, 예를 들어 제공되며, 그리고 첨부된 청구범위에서 구체적으로 인용되지 않는 한, 본 개시의 내용을 제한하지 않는다.
일부의 경우에, 잔류 열 제거(RHR) 시스템(114)이, 붕괴 열 제거를 지원하기 위해 제공되며, 그리고 하나의 RHR 시스템(114)이, 각각의 원자로 건물(100, 112)과 연관될 수 있을 것이다. 하나 이상의 제어 빌딩 모듈(116)이, 원자로 건물들 내부의 원자로들을 모니터링 및/또는 운영하기 위해 제공될 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 창고(118) 공간, 및 원격 연료 보관 영역(120)과 같은, 보조 건물들이, 제공될 수 있을 것이다.
일부의 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 연료 재장전 시스템이, 상태 조절 셀, 바닥 적재 운반 캐스크(BLTC)(402), 용기-외부 보관 탱크(Ex-Vessel Storage Tank: EVST)(404), 용기-외부 취급 기계(EVHM)(406), 운반 어댑터, 운반 스테이션 리프트, 용기-내부 운반 기계(In-vessel Transfer Machine: IVTM), 회전형 플러그, 풀 잠입 셀(410), 풀 냉각 및 청소 시스템, 풀 노심 조립체 취급 기계(412), 그리고 다른 구성요소들 및 시스템들의, 고 레벨 운영을 모니터링하는, 중앙 제어 시설을 포함할 수 있을 것이다. 국부적 연료 재장전 제어 지점들이, 중앙 연료 재장전 제어실로 정보를 전송하는, 플랜트 기반 데이터 및 통신 네트워크를 가질 수 있을 것이다.
일부 사례에서, 새로운 노심 조립체들이, 공급자들로부터 도착되며 그리고 FSF(110) 내에서 그들의 운송 컨테이너들 내에 직립하게 된다. 지브 호이스트 및 파지 도구가, 검사 스탠드로 그리고 상태 조절 셀 상으로 수직 노심 조립체들을 운반하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 보수정지(outage) 이전에, BLTC는, 상태 조절 셀로부터 상태 조절된 노심 조립체들을 픽업하기 위해 그리고 이들을 원자로 건물의 EVST로 운반하기 위해, 사용될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, EVST는, 나트륨 EVST, 아르곤 EVST일 수 있으며, 또는, 불활성일 수 있는 다른 물질을 포함할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 보수정지 도중에, EVHM은, 노심 조립체들을 EVST와 원자로 운반 어댑터 사이에서 운반할 수 있을 것이다. EVHM 호이스트, 노심 조립체들이 원자로의 연료 재장전 포트 아래에서 운반 스테이션 리프트로 통과되는 커버 기체 구역으로, 운반 어댑터를 통해 노심 조립체들을 운반하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 운반 스테이션 리프트는, 노심 상부 위의 IVTM 연료 재장전 구역과 커버 기체 구역 사이에서, 노심 조립체들을 수직으로 이동시킬 수 있을 것이다. 일부 예에서, IVTM은, 회전형 플러그 움직임과 조합으로, 운반 스테이션 리프트, 노심 위치들, 및 붕괴를 위한 용기-내부 보관(IVS) 위치들 사이에서, 노심 조립체들을 이동시킨다.
예시적 방법들에 따르면, 사용후 연료 조립체들은, IVTM에 의해 원자로 내의 IVS 위치들로부터 제거될 수 있으며, 그리고 운반 스테이션 리프트로 운반될 수 있을 것이다. 운반 스테이션 리프트는, 연료 또는 비-연료 노심 조립체들을, EVHM 호이스트 및 파지구가 조립체들과 맞물리는 커버 기체 구역으로, 상승시키기 위해 사용될 수 있을 것이다. EVHM은, 이어서, 노심 조립체들을 원자로 밖으로, 운반 어댑터를 통해 그리고 연료 재장전 플로어 상의 EVHM 캐스크 내로, 상승시킬 수 있을 것이다. 일단 EVHM 캐스크가 안전하게 보호되면, 노심 조립체들은, 이들이 연료 재장전 배치 운반(refueling batch transfers) 도중에 체류하는, EVST로 운반될 수 있을 것이다.
방법은, 예를 들어, 보수정지에 뒤따라, BLTC가, 사용후 노심 조립체들을 픽업할 수 있으며 그리고 이들을, 폐기물로 패키징되거나 또는 사용후 연료 보관으로 처리되도록, FSF로 운반할 수 있는, 추가적 단계들을 포함할 수 있을 것이다. 습식 캐스크 적재 방법(wet cask loading method)에서, BLTC는, 노심 조립체들 중의 일부 또는 전부를, 나트륨이 반응하게 되는 풀 잠입 셀로 운반할 수 있고, 조립체들은, 물에 잠입될 수 있으며, 그리고 이어서 더 큰 사용후 연료 풀로 운반될 수 있을 것이다. 풀 취급 기계가, 장기 붕괴(예를 들어, 10-15년)를 위해 보관 랙들로 연료 조립체들을 이동시키기 위해 사용될 수 있을 것이다. 노심 조립체들 중의 일부 또는 전부는, 궁극적으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 바와 같은, 전형적인 경수로 캐스크 적재 프로세스와 같이, 풀 내부에서 캐스크들 내로 처리될 수 있을 것이다. 건조되고, 불활성화된, 사용후 연료 캐스크들은, 현장 저장 패드로 가져갈 수 있으며, 그리고 폐기물 (비연료) 캐스크들은 장기 폐기물 처분 장소로 보내질 수 있을 것이다.
일부 실시예에 따른 상세한 연료 재장전 프로세스 설명:
새로운 노심 조립체들의 도착(연료, 제어봉, 차폐체 및 반사기 조립체들)
노심 조립체(500)의 대표적인 예를 예시하는 도 5를 참조하면, 새로운 노심 조립체들은, 구동 연료, 제어봉들, 차폐체, 및 반사기 노심 조립체들로 구성된다. 일부의 경우에, 노심 조립체들(500)은, 제1 단부에 노즐 조립체(504), 상부 노심 장전 패드(506), 그리고 제2 단부에 취급 소켓(508)을 한정하는, 덕트(502)를 포함한다. 일부의 경우에, 노심 조립체들(500)은, 일관한 육각형 외부 구성을 가질 수 있을 것이다. 노심 조립체(500) 내부에서, 연료 핀 다발 조립체(510)가, 덕트(502) 내부에 고정되며, 그리고 임의의 적당한 개수의 연료 핀이 포함될 수 있을 것이다. 일련의 냉각제 유입 포트들(512)이, 냉각제가 노심 조립체(500)에 진입하는 것 및 연료 핀 다발 조립체(510)로부터 열을 흡수하는 것을 허용하며, 냉각제는, 덕트(502)를 통해 유동한다.
일부의 경우에, 노심 조립체들(500)은, 운송 컨테이너들 내에서 원자로 현장에 도착하며, 그리고 각 컨테이너는, 4개의 노심 조립체를 수용할 수 있을 것이다. FSF 오버헤드 크레인 또는 포크리프트가, 공급 트럭들로부터 운송 컨테이너들을 하역할 수 있을 것이다. 운송 컨테이너들은, 그들의 검사 및 상태 조절이 보수정지를 위해 요구될 때까지, FSF의 보안 영역에 보관될 수 있을 것이다. 운송 컨테이너들은, 이들이 적절한 구성요소 지지, 진동 모니터들, FME 보호 및 환경 제어를 갖기 때문에, 보수정지 이전에 조립체들의 보호 및 보안을 위해 사용될 수 있을 것이다.
초기 원자로 건설 도중에, 더미 노심 조립체들(예를 들어, 그 내부에 연료를 갖지 않는 노심 조립체들)의 부가적인 전체 노심 장전이, 원자로 및 시스템 임계 특성들을 입증하기 위해, 사용될 수 있을 것이다. 그들의 설계에 의존하여, 이러한 더미 조립체들은, 또한, 이후의 연료 재장전 또는 유지보수 활동 도중에, 노심 구성을 유지하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 더미 조립체들은, 단지, 이들이 연료 함량을 갖지 않기 때문에, 정상적인 방사성 폐기물 처분 제어만을 요구한다. 시동 중성자 선원들을 갖는 특수화된 노심 조립체들이 또한, 초기 원자로 시동을 위해 제공될 수 있을 것이다. 이러한 시동 선원들은, 그들의 방사 선원 함량으로 인해 그들의 궁극적 처분에 대해 연료로서 취급될 수 있을 것이다. 양자 모두의 이러한 노심 조립체 유형들은, 원자로 연료 재장전 및 처분을 위해 사용되는, 정상적인 노심 조립체 취급 프로세스를 따를 것이다.
일부의 경우에, 보수정지 배치(outage batch)가, 18-개월 사이클을 위해 크기 결정되며 그리고 30개의 연료 조립체 및 10-15개의 제어봉을 갖도록 추정된다. 연료 재장전 보수정지를 위한 준비에서, 직립 메커니즘이, 운송 컨테이너들을 수직 위치로 가져갈 수 있으며, 따라서 그 내부에 보관되는 노심 조립체들은, 상부 진입 파지 도구에 의해 파지될 수 있다. 컨테이너는, 예를 들어 오염을 방지하기 위해, 엄격한 청결도 제어 하에서 개방될 수 있을 것이다.
도 6을 참조하면, 지브 호이스트(600) 및 상부 진입 파지 도구(602)가, 운송 컨테이너 내의 각각의 노심 조립체를 맞물 수 있으며 그리고 이들을 검사 스탠드로 운반할 수 있을 것이다. 일부 예에서, 파지 도구(602)는, 안전한 상승을 위해 노심 조립체의 취급 소켓(508)과 맞물리는, 약 3-4개의 파지 핑거를 가질 수 있을 것이다. 도 6은, 추가로, 지브 호이스트(600), 상태 조절 셀(604), 및 검사 스탠드(606)의 가능성 있는 레이아웃을 예시한다. 비어 있는 노심 조립체 운송 컨테이너들은, 미래의 배치 재장전을 위해 공급자들에게 반환될 수 있으며, 그리고 일반적으로 플랜트 장비의 일부가 아니다.
일부의 경우에, 검사 스탠드(606)는, 내진 설계(seismically qualified)되고, 2개의 (또는 그보다 많은) 노심 조립체를 취급하는 수직 엘리베이터(608)를 포함할 수 있으며, 그리고 상태 조절 셀(604) 근처의 운반 홀 플로어 상의 구덩이(610) 내로 만입될 수 있을 것이다. 일단 조립체들이 스탠드(606) 내에 장전되면, 엘리베이터(608)는, 전체 길이 검사 프로세스를 위해 작업자들을 지나치게 조립체들을 상승시킬 수 있을 것이다. 조립체들은, 기록된 식별자들을 가질 수 있고, 있을 수 있는 적재 손상에 대해 스캔될 수 있으며, 그리고 깨끗하고 이물질이 없다고 입증될 수 있을 것이다. 노심 조립체 식별자는, 노심 조립체 추적을 위해 플랜트의 연료 재장전 데이터베이스로 변환될 수 있을 것이다. 추적은, 플랜트의 방사성 재고 감시 프로그램에 의해, 노심 조립체의 수명 전체에 걸쳐 그리고 처분 작업 도중에, 유지될 수 있을 것이다. 유동 테스트가 또한, 최종적 조립체 합격 불합격 테스트(go/no-go test)로서, 검사 스탠드 내에서 노심 조립체들에 관해 실행될 수 있을 것이다.
새로운 노심 조립체 보관 및 상태 조절(연료 재장전 보수정지 이전)
깨끗한, 오염되지 않은, 상태 조절 셀이, 예를 들어 플로어 밸브를 개방함으로써 그리고 지브 호이스트(600) 및 파지 도구(602)로 플로어 접속 플러그를 당기거나 제거함으로써, 노심 조립체들을 위해 준비될 수 있을 것이다. 호이스트(600)는, 장전 도중에 보관 개소로 플로어 플러그를 운반한다. 검사되고 기록된 노심 조립체들(500)은, 이어서, 지브 호이스트(600) 및 파지 도구(602)에 의해 상태 조절 셀(604)로 운반될 수 있을 것이다. 상태 조절 셀 내의 각 노심 조립체(500) 위치는, 플로어 밸브 개구부와 정렬되도록 원형 컨베이어를 회전시킴으로써 채워질 수 있을 것이다. 밸브는, 원형 컨베이어가 채워질 때 그리고 조립체들(500)이 불활성 아르곤 환경에서 연료 재장전 온도로 상태 조절될 때, 폐쇄될 수 있다. 일부의 경우에, 원형 컨베이어 용량은, EVST로의 중간 BLTC 운반을 동반하는 배치 상태 조절을 허용하도록, 노심 배치(core batch)(예를 들어, 일부 실시예에서 15개의 조립체)의 1/3을 유지하도록 설계될 수 있을 것이다. 상태 조절 셀은, 원자로에서 나오는 붕괴 열로 노심 조립체들을 취급하도록 의도되지 않을 수 있을 것이다.
일부 실시예에 따르면, 상태 조절은, 상태 조절 셀의 초기 공기 및 수분 함량을 건조한 완전히 불활성의 아르곤 환경으로 가져가는, 급송 및 누출 프로세스와 함께 시작한다. 전기적 가열 및 순환이, 이어서, 단계적 증분으로 약 400 F의 원자로의 연료 재장전 온도까지, 아르곤 환경을 상승시킬 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 다른 형태의 가열이 활용될 수 있으며, 예를 들어, 아르곤 기체는, 열교환기를 통해 통과될 수 있으며, 그리고 원자로 노심에서 생성되는 열은, 아르곤 기체를 가열하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 검사, 장전, 및 상태 조절 프로세스는, 보수정지 배치(예를 들어, 최대 45개의 노심 조립체 또는 그 이상)가 상태 조절되었을 때까지, 반복될 수 있을 것이다. 이러한 프로세스는, 노심 조립체들이 원자로 운전 중단 이전에 EVST 내에 보관되며 그리고 완전히 상태 조절되는 것을 보장하기 위해, 연료 재장전 보수정지에 앞서 실행될 수 있을 것이다. 동일한 상태 조절 셀 및 EVST를 사용하는 복수의 원자로가, 상태 조절 셀 및 EVST가 복수의 원자로를 위해 역할을 하는 것을 허용하기 위해, 엇갈린 상태 조절 시간 및 보수정지를 가질 수 있을 것이다.
오버헤드 크레인은, EVST 상에 플로어 격리 밸브들 및 그들의 연관된 어댑터들을 설치하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 차폐 플러그 취급 캐스크가, 적재를 위한 원형 컨베이어에 대한 접속을 제공하도록 차폐 플러그들을 당기고 제거하기 위해, 플로어 격리 밸브에 정합될 수 있을 것이다. 플로어 격리 밸브는, 폐쇄될 수 있으며, 그리고 차폐 플러그들은, 크레인 및 차폐 플러그 취급 캐스크에 의해 제거 및 보관될 수 있을 것이다. EVST는, 새로운 노심 조립체들의 수용을 위해, 불활성 연료 재장전 상태에 놓일 수 있을 것이다.
예: EVST로의 BLTC 운반(연료 재장전 보수정지 이전)
BLTC는, 연료 재장전 상태에서, 상태 조절 셀 플로어 밸브와 정합될 수 있으며, 그리고 최대 3개 또는 그 이상의 노심 조립체(500)가, 원형 컨베이어로부터 순차적으로 파지될 수 있으며 그리고 캐스크 내로 운반될 수 있을 것이다. BLTC는, 완전한 연료 재장전 배치가 보수정지를 위해 준비될 때까지, 상태 조절 셀로부터 EVST 원형 컨베이어로의 노심 조립체 운반을 계속한다. 각 노심 조립체가 EVST 내에 배치될 때, 추적 데이터베이스는, 계획된 연료 재장전 보수정지 시퀀스를 구축하기 위해 필요한 모든 정보가 연료 재장전 제어에 대해 입증되고 업로드되도록, 업데이트된다. 보수정지 도중에, EVHM은, 연료 재장전 제어 센터로부터의 구축된 연료 재장전 시퀀스에 의해, EVST 내의 새로운 노심 조립체들을 원자로에서 나오는 사용후 노심 조립체들과 교환할 수 있을 것이다.
일부의 경우에, BLTC는, 수직으로 병진 이동하는 격리 밸브를 갖는, 레일 장착되고, 셀프-지지되며, 내진 설계된, 캐스크이다. BLTC는, 새로운 또는 사용후 연료 노심 조립체들을 취급하기 위한, 가열 및/또는 냉각 능력을 가질 수 있을 것이다. BLTC는, 플로어 격리 밸브들을 통해 상태 조절 셀, EVST, 및/또는 풀 잠입 셀에 접속하는, 중심선 이동 경로를 가질 수 있을 것이다.
예: 원자로 운전 중단 및 보수정지 준비 방법론
일부 실시예에 따르면, 원자로는, 운전 중단에 뒤따라 연료 재장전을 위해 준비된다. 일부 실시예에 따르면, 강제 유동 펌프들이, 원자로 내에 고정될 수 있으며, 그리고 자연 순환 냉각이, 원자로를 약 400 F의 연료 재장전 온도로 가져간다. 연료 재장전 온도는, 예로서 제공되며, 그리고 물론, 다른 연료 장전 온도들이, 다른 원자로 유형들을 위해 적용 가능하다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은, 용어들 "약" 및 "대략"은, 일부 예에서, 연관된 수치의 최대 ±5%의 변동성, 예를 들어 최대 ±2%, 또는 최대 ±1%의 변동성을 나타낸다.
ASME 경계 플랜지는, 연료 재장전 포트로부터 제거될 수 있으며, 그리고 RB 오버헤드 크레인 메인 후크는, 연료 재장전 포트 운반 어댑터를, 연료 재장전 플로어 상의 그의 보관 개소로부터 연료 재장전 포트로 이동시킬 수 있을 것이다. 운반 어댑터는, 연료 재장전 플로어 상의 연관된 플로어 격리 밸브가 그에 뒤따르게 되는, 연료 재장전 포트 상에 설치될 수 있을 것이다. 운반 기둥 조립체가, 선택적으로, 테스트되고, 불활성화되며, 및/또는 연료 재장전 온도로 가열될 수 있을 것이다. 운반 어댑터는 또한, 연료 조립체가 캐스크와 원자로 사이에 끼이게 되는 경우에, 냉각 능력을 가질 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 운반 어댑터 장전은, 원자로 헤드가 아니라, 원자로 건물 연료 재장전 플로어 토목 구조물에 의해 지지된다. 일부의 경우에, 운반 어댑터는, 오프셋 보수정지 스케줄들을 지원하는 보관 위치와 더불어, 복수의 원자로(예를 들어, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 원자로) 사이에서 공유된다.
EVST에서, 운반 캐스크는, RB 크레인에 의해 EVST 플로어 격리 밸브에 정합될 수 있을 것이다. 캐스크 및 플로어 격리 밸브들은, EVST 차폐 플러그에 접속하기 위해 개방될 수 있을 것이다. 플러그는, 캐스크 호이스트에 의해 파지될 수 있으며, 그리고 캐스크 내로 상승될 수 있을 것이다. 플러그를 상승시킨 이후에, 밸브들이 양자 모두 폐쇄될 수 있으며, 그리고 EVST 차폐 플러그는, EVST 원형 컨베이어 내의 보관 개소로 또는 다른 플로어 구조물로 가져가게 될 수 있을 것이다. 플로어 격리 밸브는, 연료 재장전 포트 플러그 운반을 위한 불활성 EVST 경계에 놓일 수 있을 것이다.
원자로에서, 불활성화된 차폐 플러그 운반 캐스크는, RB 크레인에 의해, 운반 어댑터 및/또는 플로어 밸브에 정합될 수 있을 것이다. 캐스크 격리 밸브 및 플로어 격리 밸브는, 원자로의 연료 재장전 포트 플러그에 접속하기 위해 개방될 수 있을 것이다. 플러그는, 캐스크 호이스트에 의해 파지될 수 있으며, 그리고 캐스크 내로 상승될 수 있을 것이다. 밸브들은 양자 모두 폐쇄될 수 있으며, 그리고 연료 재장전 포트 플러그는, EVST 플러그 보관 위치들 또는 휴대용 글로브 박스 유지보수를 위한 다른 개소로 가져가게 될 수 있을 것이다. 차폐 플러그 캐스크는 또한, RB 연료 재장전 플로어 상에 보관 개소를 가질 수 있으며, 그리고 일부의 경우에, 내진 지지를 갖는다.
제어봉 구동 라인들이, 연료 재장전을 위한 회전형 플러그 및 IVTM의 회전을 허용하기 위해, 노심 내의 제어봉 조립체들(CRA들)로부터 커플링 해제될 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 제어봉 노심 조립체들은, 원자로 헤드 상부의 제어봉 구동 메커니즘에 의해 작동되는 도구들과 연결 해제된다. 대안적으로, 새로운 CRDM 설계가, 회전형 플러그 및 IVTM 운동을 허용하기 위해, 구동 라인들의 원격 연결 해제 및 상승을 허용할 것이다.
회전형 플러그 잭이, 그의 회전을 허용하기 위해 그의 원자로 헤드 렛지 시일(ledge seal) 밖으로 플러그를 상승시킬 수 있을 것이다. 회전형 플러그 및 IVTM을 위한 전력 및 제어 케이블들이, 다시 연결될 수 있으며, 그리고 IVTM 구동 라인들이, 잠금 해제될 수 있을 것이다. IVTM은, 노심 둘레 주변의 최대 6개 또는 그 이상의 측정 개소들에 관한 위치 검사에 의해 교정될 수 있을 것이다.
연료 재장전 포트 바로 아래의, 운반 스테이션 리프트는, 원자로의 나트륨 레벨 약간 위의 레벨로부터 노심 상부에서 노심 조립체 길이 아래까지, 노심 조립체 운반 바스켓을 상승 및 하강시키는 것을 확실히 하기 위해, 순환될 수 있을 것이다. 리프트는, 커버 기체 시일들을 갖는 원자로 헤드 또는 연료 재장전 포트를 통해 나오는 회전 샤프트에 의해 구동될 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 리프트는, 노심 조립체들을, IVTM이 리프트의 측방 진입 바스켓으로부터 조립체들을 파지할 수 있는, 높이까지 병진이동시킨다.
일부 실시예에서, 일단 노심 조립체 IVS 위치들이 비어 있다고 확인되면, 프로세스는, 하나의 연료 재장전 교환 프로세스를 시작한다. 노심 조립체 이동을 위한 입증된 연료 재장전 시퀀스는, EVHM, 회전형 플러그, IVTM 및 EVST 원형 컨베이어들을 위한 통합된 연료 재장전 제어 시스템 내에 있는 것으로 확인될 수 있을 것이다.
EVHM, 운반 스테이션 리프트, IVTM, 원자로 노심 및 IVS 사이에서의 노심 조립체 운반
일부 실시예에 따른, 도 7을 참조하면, EVHM(700)은, 보수정지 도중에 모든 노심 조립체 운반을 취급하기 위한, 레일 장착된, 내진 설계된 캐스크 지지 구조물이다. EVHM은, 원자로 연료 재장전 포트들 및 EVST 접속 포트들 양자 모두와 정렬되는 캐스크 중심선 이동을 동반하도록 설계될 수 있을 것이다. 일부의 경우에, EVHM(700)은, 파지구 구동 시스템(702), 운반 차량(704), 및 제어 캡(706)을 구비한다. 제어 캡(706)은, 운반 차량(704) 및 파지구 구동 시스템(702)을 작동하기 위한 제어를 구비할 수 있을 것이다.
EVHM은, 추가로, 일부의 경우에 차폐되는, 캐스크(710)를 구비할 수 있을 것이다. 캐스크는, 이동 가능한 바닥 진입 격리 밸브(712)를 구비할 수 있으며, 그리고 추가로, 새로운 그리고 사용후 노심 조립체들을 위한, 불활성화, 가열, 및 냉각 능력을 가질 수 있을 것이다. EVHM(700)은, 추가로, 공기 또는 어떤 다른 기체를 순환시키기 위한 송풍기(714) 및/또는 공기 배출기(716)를 구비할 수 있을 것이다. EVHM 캐스크 파지구는, 범용 상부-진입 설계일 수 있으며 그리고, 노심 조립체 헤드들 상의 구조물을 맞물게 되는, 3-4개(또는 그 이상)의 핑거를 가질 수 있을 것이다. EVHM 캐스크는, EVHM 캐스크, 운반 어댑터 플로어 밸브, 운반 스테이션 리프트, 및 EVST 원형 컨베이어 사이의 상호 잠금을 위한, 연료 재장전 제어 인터페이스를 가질 수 있을 것이다.
보수정지 도중과 같은, 사용 시, EVHM(700)은, EVST 플로어 밸브 및 개별적인 파지구와 정합할 수 있으며, 그리고 최대 3개의 또는 그 이상의 노심 조립체를, 불활성화될 수, 차폐될 수, 및/또는 가열될 수 있는, 그의 캐스크(710) 내로, 상승시킬 수 있다. EVST 원형 컨베이어는, 연료 재장전을 위한 순서 지정된 노심 조립체 위치들을 선택하기 위해, 요구에 따라 회전될 수 있을 것이다. EVST는, EVHM 캐스크 격리 밸브 및 EVST 플로어 밸브를 폐쇄함으로써 격리된다. EVHM(700)은, 부가적으로, 복수의 노심 조립체를 수용하기 위한 인덱싱 시스템(818)을 구비할 수 있을 것이다.
EVHM(700)은, 연료 재장전 포트 운반 어댑터로 이동할 수 있으며, 그리고 그의 플로어 밸브와 정합할 수 있을 것이다. 원자로 내로의 운반 경로는, 임의의 밸브 작동 이전에 연료 재장전 조건으로 불활성화 및 가열된 것으로 판정될 수 있을 것이다.
EVHM(700) 내부의 파지된 노심 조립체는, 연료 재장전 시퀀스에 합치시키기 위해 확인되는, 그의 식별자를 가질 수 있을 것이다. 불활성 연료 재장전 조건이 운반 어댑터 플로어 밸브 및 캐스크 격리 밸브에 걸쳐 동일한 경우, 양자 모두의 밸브는, 원자로 내로의 운반 경로에 대해 개방될 수 있을 것이다. EVHM(700) 호이스트는, 노심 조립체를, 캐스크로부터, 커버 기체 구역 내의 리프트 스테이션 바스켓 아래까지, 하강시킬 수 있을 것이다.
리프트 스테이션은, 연료 재장전 포트 아래의 나트륨 내에 위치될 수 있으며, 그리고 연료 재장전 포트 끼움 고리(thimble)를 통해, 노심 상부에서 노심 조립체 길이까지, 노심 조립체들을 하강시킬 수 있을 것이다. 운반 스테이션 리프트는, EVHM 호이스트/파지구 및 IVTM과의 연료 재장전 제어 상호 잠금구들을 구비할 수 있을 것이다. 리프트 스테이션 바스켓은, IVTM의 요구되는 수직 운동을 제한하기 위해, 측방 진입 설계를 가질 수 있을 것이다. 리프트 스테이션 조립체는, 임의의 필요한 유지보수 또는 교체를 위해, 원자로의 연료 재장전 포트를 통해 수직으로 제거 가능할 수 있을 것이다.
IVTM은, 연료 재장전 보수정지 시퀀스를 완료하기 위해 (예를 들어, 노심으로부터 IVS로, IVS로부터 운반 스테이션 리프트로, 그리고 운반 스테이션 리프트로부터 노심으로 이동시키기 위해), 노심 및 IVS 운반을 실행할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 운반 스테이션의 설계는, IVTM 파지구 헤드가 운반 스테이션 바스켓 내에서 노심 조립체 위의 슬롯형 끼움 고리 내로 수평으로 이동하는 것을 허용한다. 일부의 경우에, IVTM 파지구는, 노심 조립체의 중심과 정렬되고, 이어서 하강하며 그리고 내경을 파지한다. IVTM 파지구는, 노심 조립체 헤드를 바스켓으로부터 안착 해제시키기 위해 수직으로 상승할 수 있을 것이다. 이것은, 이어서, 파지된 노심 조립체를 측방 진입 바스켓 밖으로 수평으로 병진 이동시킬 수 있을 것이다. 이러한 프로세스는, 리프트 스테이션 바스켓에서 노심 조립체들을 회수하고 보관하기 위해, IVTM에 의해 반복될 수 있을 것이다.
IVTM은, 연료 재장전 보수정지 시퀀스를 완료하기 위해 (예를 들어, 노심으로부터 IVS로, IVS로부터 운반 스테이션 리프트로, 그리고 운반 스테이션 리프트로부터 노심으로 이동시키기 위해), 노심 및 IVS 운반을 실행할 수 있을 것이다. IVTM은, 원자로의 회전형 플러그 상에 설치될 수 있으며, 그리고 노심 조립체들을 상승 및 하강시키기 위한 신축 특징부들을 갖는 파지구 헤드를 보유하는, 수평으로 이동하는 팬터그래프를 구비할 수 있을 것이다. IVTM 파지구는, 회전형 플러그의 회전, IVTM의 회전, 및/또는 팬터그래프의 신장에 의해, 노심, IVS, 또는 운반 스테이션 상에서, 중심에 놓일 수 있을 것이다. 일부의 경우에, IVTM 파지구는, 노심 조립체 헤드의 내경과 맞물리는, 3-4개의 핑거를 갖는 상부 진입 설계이지만, 임의의 적당한 설계로 구성될 수 있을 것이다. IVTM 파지구 헤드는 또한, 노심 삽입을 위해 노심 조립체의 육각형 윤곽을 배향하기 위한 회전 능력을 가질 수 있을 것이다. 원자로의 UIS가, IVTM이 노심의 중심선 구역에 재장전하는 것을 허용하는, 슬롯을 구비할 수 있을 것이다. 원자로 내에서의 맵핑된 노심 조립체 개소들이, 작업자들에 의해 확인될 수 있는 자동화된 시퀀스에 의한 연료 재장전을 허용하는, 기계의 컴퓨터 제어 메모리 내에 저장될 수 있을 것이다. IVTM은, 제어봉 구동기들, 회전형 플러그, 및/또는 운반 스테이션 리프트와의, 연료 재장전 제어 상호 잠금구들을 구비할 수 있을 것이다. IVTM의 용기-내부 부분은, 운반 어댑터를 통해 그리고 연료 재장전 플로어 상의 캐스크 내로 조립체를 당김으로써, 교체 가능할 수 있을 것이다.
일부 실시예에 따르면, 연료 재장전 시퀀스를 시작하기 위해, IVTM은, 사용후 노심 조립체를, 노심으로부터, 개방된 IVS 위치들로 이동시키고, 이어서 운반 스테이션 바스켓으로부터 새로운 노심 조립체를 픽업하며, 그리고 이것을 개방된, 순서 지정된 노심 위치 내에 집어 넣는다. 리프트 스테이션은, 커버 기체 구역 내의 파지 높이로 노심 조립체의 헤드를 상승시키도록 작동될 수 있을 것이다. EVHM 캐스크 격리 밸브 및 운반 어댑터 플로어 밸브는, 개방될 수 있으며, 그리고 캐스크 호이스트는, 하강할 수 있으며, 그리고 운반 스테이션 리프트 바스켓으로부터 노심 조립체를 파지할 수 있을 것이다. IVS 위치로부터 나오는 노심 조립체들은, EVHM 내에서 전달될 1.2 kw(예를 들어, 2회의 18-개월 사이클) 미만의 붕괴 열을 가질 수 있을 것이다.
캐스크 호이스트는, 사용후 노심 조립체를, 격리 밸브 위의 캐스크의 차폐된 부분 내로, 상승시킬 수 있으며, 그리고 나트륨 액체 받이가, 떨어지는 나트륨을 포획하기 위해 조립체 아래에서 회전할 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 캐스크 수동적 또는 능동적 냉각 특징부가, 노심 조립체 붕괴 열을 제거하기 위해 구축될 수 있을 것이다. 노심 조립체 식별자는, 예를 들어, 노심 조립체의 상부를 보여주는 캐스크 카메라들에 의해, 입증 및/또는 기록될 수 있을 것이다. 캐스크 호이스트는, EVST로의 운반을 위한 캐스크 유지 위치 내로 사용후 노심 조립체를 해방시킬 수 있을 것이다. 프로세스는, EVHM이 하나 이상의 사용후 연료 조립체로 채워질 때까지, 다른 노심 조립체들을 위해 연료 재장전 시퀀스에 따라 반복될 수 있을 것이다.
EVHM 캐스크 격리 밸브 및 운반 어댑터 격리 밸브는, 폐쇄될 수 있으며, 그리고 EVHM은, EVST의 원형 컨베이어 내에 내려놓기 위해, 연료 재장전 포트로부터 EVST로 이동될 수 있을 것이다. 연료 재장전 프로세스는, 일부의 경우에 45개의 조립체일 수 있지만, 물론 다른 실시예들이 임의의 적당한 개수의 노심 조립체들을 활용할 수 있는, 보수정지 배치 내의 모든 노심 조립체들을 위해, 연료 재장전 시퀀스에 따라 반복된다. 일부의 경우에, 모든 노심 조립체들보다 더 적은 개수가, 주어진 시간에 교체된다. IVTM은, EVST에서 노심 어셈블리를 내려두고 다시 적재하기 위해 EVHM 이동과 병행하여, 보수정지 시퀀스에서 독립적인 용기-내부 연료, 반사기 또는 차폐체의 재편성(shuffles) 또는 회전을 실행할 수 있을 것이다.
EVST로의 EVHM 노심 조립체 운반
EVHM에 사용후 노심 조립체들이 적재된 이후에, EVHM은, 연료 재장전 포트 플로어 밸브로부터 커플링 해제되며, 그리고 EVST로 이동한다. EVHM 캐스크 격리 밸브는, EVST 플로어 밸브와 정합할 수 있으며, 그리고 밸브들은, 개방될 수 있을 것이다. EVHM 캐스크 내의 사용후 노심 조립체들은 각각, 파지될 수 있으며, 그리고 EVST 원형 컨베이어의 순서 지정된 보관 위치 내에 놓일 수 있을 것이다. 연료 조립체들은, 최대 붕괴 열 제거를 위해 원형 컨베이어의 외측 열 내에 배치될 수 있으며, 그리고 임의의 비-연료 조립체들은, 원형 컨베이어의 내측 링 내에 배치될 수 있을 것이다. 각각의 노심 조립체의 보관 위치는, 통합 연료 재장전 시스템 제어에 의해 기록 및 추적될 수 있을 것이다. EVHM 캐스크 파지구, 호이스트, 및 격리 밸브는, EVST 플로어 밸브 and 원형 컨베이어 구동기와의, 연료 재장전 상호 잠금구들을 구비할 수 있을 것이다.
EVST는, 연료 재장전 보수정지 도중에 단기 보관 지점으로서 사용될 수 있을 것이다. 보수정지 이후에, BLTC는, 노심 조립체들을 그들의 사용후 연료 처리 및 폐기물 처분 사이클들로 운반할 수 있을 것이다.
예: FSF로의 BLTC 노심 조립체 운반
원자로 보수정지에 뒤따라, BLTC는, EVST 위로 이동할 수 있으며 그리고 플로어 밸브와 정합할 수 있을 것이다. 원형 컨베이어는, 적절한 노심 조립체로 회전될 수 있으며, 그리고 캐스크 격리 밸브 및 플로어 격리 밸브가, 개방될 수 있을 것이다. 캐스크 호이스트 및 파지구는, EVST 내로 하강될 수 있으며, 그리고 노심 조립체는, 파지될 수 있으며 그리고 캐스크 내로 상승될 수 있을 것이다. 캐스크는, 그의 격리 밸브 및 플로어 밸브를 폐쇄함으로써, 안전하게 보호될 수 있을 것이다. 캐스크 격리 밸브는, 이어서, BLTC를 그의 레일들 상에서의 이동을 위해 분리하기 위해 상승될 수 있을 것이다. 일부의 경우에, BLTC는, 일부의 경우에, 한번에 최대 3개의 노심 조립체인, EVHM과 동일한 운반 능력을 가질 수 있을 것이다. BLTC는, 원자로 건물 및/또는 FSF 양자 모두에서 작동하는, 내진 설계된 레일 장착 캐스크일 수 있을 것이다. BLTC는, 복수의 원자로에 서비스할 수 있으며, 그리고 1개, 2개, 3개, 4개, 또는 확장된 배치 계획 내에서 그 보다 많은 원자로를 지원할 수 있을 것이다.
예: 사용후 연료 풀 보관 및 습식 캐스크 적재 방법
2시간, 또는 4시간, 또는 6시간, 또는 8시간, 또는 10시간, 또는 15시간, 또는 18시간, 또는 20시간 초과와 같은, 긴 시간이 걸리는 종래의 습식 캐스크 적재 방법들과 대조적으로, 장기 붕괴 및 습식 캐스크 적재를 위해 물로 채워진 사용후 연료 풀 내로 직접적으로 조사된 노심 조립체들을 운반하기 위한, 신속한 방법이, 설명된다. 도 8은 풀 잠입 셀 및 습식 캐스크 적재에 대한 접근법을 도시한다. 나트륨을 제거하기 위한 더 효과적인 프로세스들이 존재할 수 있는 가운데, 적어도 2개의 1차적 인자가, 이러한 프로세스의 사용을 정당화한다. 첫째, 노심 조립체 부품들은, 부식성 응력 균열 부식에 민감한 재료들을 갖지 않을 수 없으며, 그리고 둘째, 노심 조립체들은, 고순도 및 엄격한 화학물질 제어를 갖는 중간 보관을 위해 직접적으로 물 풀 내에 들어간다. 더불어, 설명된 프로세스는, 매우 효율적이며 그리고 종래의 프로세스들보다 상당이 더 빠르다. 이러한 형태의 장기 연료 보관은, 높은 신뢰성을 갖는 경수로들에서, 허가 및 입증되었다.
직접적 풀 잠입을 위한 준비는, 2개의 1차적 인자에 의존한다. 첫째는, 일단 원자로 노심으로부터, 풀 잠입 셀 내로, 또는 양자 모두로 제거되면, 노심 조립체에 불활성 기체를 송풍하는 것이다. 둘째, 조립체들은, 풀 잠입 셀 내에서 습한 불활성 기체 반응 사이클을 가질 수 있고, 이것에 이어 완전한 노심 조립체 관수(flooding)가 뒤따르게 될 것이다. 관수 프로세스 이후에, 노심 조립체는, 장기 보관을 위해 풀의 메인 부분으로 운반될 수 있을 것이다. 이러한 프로세스는, 조립체가 건조되지 않으며 그리고 불활성화되지 않는 대신, 직접적으로 풀에 들어가며 그리고 BLTC에 의해 다시 취급되지 않기 때문에, 종래의 프로세스들의 전형적인 18-24 시간의 시간을 상당히 감소시킨다.
일부 예에 따른, 도 8a, 도 8b, 및 도 9를 참조하면, 상세한 풀 잠입 단계들(900)은, 뒤따르는 단계들 중의 일부를 포함할 수 있을 것이다:
블록(902)에서, 노심 조립체들은, EVST로부터의 그들의 제거 이후에 남아있는 잔류 나트륨을 제한할, EVHM, 원형 컨베이어, 및 BLTC의 불활성 환경에서 건조 취급될 수 있을 것이다.
사용후 노심 조립체들은, 예를 들어 BLTC에 의해, 초기에 건조한, 불활성화된, 풀 잠입 셀(802)로 이동될 수 있을 것이다.
BLTC는, 잠입 셀 플로어 밸브(804)와 정합할 것이며 그리고, 예를 들어 상측 취급 소켓 바로 아래에서 클램핑 디바이스(808)로 노심 조립체(500)를 포획하는, 노심 조립체 엘리베이터(806)로 노심 조립체를 하강시킬 것이다.
노심 조립체가 클램핑 디바이스로 전달된 이후에, BLTC는, 그의 파지구를 릴리즈할 수 있고, 그의 호이스트를 상승시킬 수 있으며, 그리고 캐스크 및 플로어 밸브들은, 폐쇄될 수 있을 것이다.
잠입 셀(802) 내부에서, 수축 가능한 아암 및 노즐(810)이, 노심 조립체 헤드 위로 이동하여 그와 정합할 수 있으며, 그리고 셀 환기 경로가, 잠입 셀(802)을 통해 풀의 물로 생성될 수 있을 것이다.
블록(904)에서, 불활성 기체 유동이, 조립체(500)를 통해 및/또는 위에 생성될 수 있을 것이다. 선택적으로, 불활성 기체의 유동은, 조립체를 통해 기체가 자유롭게 유동하는 것을 보장하도록 조치될 수 있을 것이다.
블록(906)에서, 불활성 기체 유동 내의 수분 함량이, 잔류 나트륨이 반응하는 것을 야기하도록 약 100%까지 기체 흐름 내로 증분식으로 증가될 수 있을 것이다.
100% 수분 함량에 도달한 이후에, 기체 및 수분 유동은, 정지될 수 있으며 그리고 수축 가능한 아암 및 노즐 조립체(810)는, 노심 조립체(500)로부터 인출될 수 있을 것이다.
블록(908)에서, 셀 격리 밸브(812)가, 조립체(500)를 관수시키고 커버하는 것을 허용하도록 셀의 바닥에서 개방될 수 있을 것이다.
엘리베이터(806)는 이어서, 풀의 바닥 상의 이동형 트롤리 랙(814) 내로 노심 조립체(500)를 하강시킬 수 있을 것이다.
엘리베이터 클램핑 디바이스(808)는, 이동형 트롤리 랙(814) 내에 안착되는 노심 조립체를 릴리즈할 수 있으며, 그리고 다시 셀(802) 내로 상승할 수 있을 것이다.
블록(910)에서, 이동형 트롤리 랙(814)은, 노심 조립체(500)를, 단순한 연료 취급 기계(822)가 조립체(500)를 파지할 수 있으며 그리고 이것을 지정된 상부-진입 보관 랙 개소 내로 운반할 수 있는, 메인 풀(820) 내로 이동시킬 수 있을 것이다.
나트륨 반응 프로세스는, 연료 및 비-연료 노심 조립체들의 보수정지 배치에 대해 반복될 수 있을 것이다.
노심 조립체는, 적당한 길이의 시간(예를 들어, 일부의 경우에 10-15년) 동안 연료 랙들 내에서 자체의 붕괴를 지속할 수 있고, 습식 캐스크 적재 프로세스를 위한 붕괴 열 요건을 만족할 때까지 풀에 의해 냉각될 수 있을 것이다.
선택적 단계들로서, 오버헤드 크레인은, 습식 풀 적재를 위해 캐스크 구덩이 내로 내부 캐스크 컨테이너(824)를 운반할 수 있을 것이다.
단순한 연료 취급 기계(822)는, 붕괴된 노심 조립체들을 파지할 수 있으며, 그리고 이들을 잠겨 있는 캐스크(824)로 운반할 수 있을 것이다.
프로세스는, 내부 캐스크(824)를 채우기 위해 반복될 수 있고, 내부 캐스크는, 이어서 뚜껑으로 덮일 수 있으며 그리고 FSF 크레인에 의해 연료 설비 플로어로 상승될 수 있을 것이다.
내부 캐스크는, 배수될 수 있고, 건조될 수 있으며, 및/또는, 예를 들어 헬륨으로, 완전히 불활성화될 수 있을 것이다.
FSF 크레인은, 최종 건조 캐스크 차폐 패키지를 조립할 수 있으며, 그리고 이것을 운반 차량 상에 배치할 수 있을 것이다.
사용후 연료 건조 캐스크들은, 현장 보관 패드로 가져가게 될 수 있을 것이다. 폐기물 캐스크들은, 유사한 또는 동일한 방법에 의해 비-연료 조립체들로 채워질 수 있으며, 그리고 적용 가능한 폐기물 처분 장소로 보내질 수 있을 것이다.
도 10은 풀 보관 및 습식 캐스크 적재를 위한 샘플 프로세스 흐름을 예시한다. 블록(1002)에서, 노심 조립체가 풀 잠입 셀로 운반된다. 일부의 경우에, 풀 잠입 셀은, 수소 생성으로 인한 건물 압력에 대한 위험이 적거나 없도록, 충분한 용적을 갖는다. 블록(1004)에서, 나트륨이, 예를 들어 본 명세서에 설명된 바와 같이 물과, 반응된다. 일부의 경우에, 기체가, 먼저 노심 조립체 내부의 임의의 나트륨의 제거를 촉진하기 위해, 노심 조립체 위로 및/또는 그를 통해 통과된다. 기체는 또한, 예를 들어 그가 노심 조립체를 통과한 이후에, 기체를 핵분열 생성물들에 대해 테스트함으로써, 누설 검출을 위해 사용될 수 있을 것이다. 기체 내의 수분 함량은, 잔류 나트륨과 반응하도록 그리고 노심 조립체 상의 또는 내의 임의의 남아 있는 나트륨을 봉입하기 위해 수산화나트륨의 패시베이션 층을 생성하도록 하기 위해, 예를 들어 기체에 증기를 부가함으로써, 점진적으로 증가될 수 있을 것이다.
블록(1006)에서, 임의의 손상된 조립체들이, 풀 내에 잠입되고, 통 내에 밀봉되며, 그리고 안전하게 보호된다. 블록(1008)에서, 노심 조립체들이, 물의 풀 내에 잠입되며 그리고 풀 내부의 보관 랙으로 운반된다. 이것은, 풀 취급 기계들을 사용함으로써 달성될 수 있을 것이다.
블록(1010)에서, 건조 캐스크에, 풀 취급 기계들을 사용하여 풀 내에서 노심 조립체들이 적재된다. 일부의 경우에, 노심 조립체들은, 약 10년, 또는 12년, 또는 15년의 풀 내에서의 체류 시간 이후에, 적재된다.
블록(1012)에서, 통 내에 밀봉된 손상된 연료 조립체들이, 캐스크 적재를 위해 운반된다. 이것은, 캐스크 내로 노심 조립체들을 적재하기 이전에 일어날 수 있을 것이다.
블록(1014)에서, 연료 노심 조립체는, 폐기물 추적 및 캐스크 폐쇄를 위해 식별된다. 블록(1016)에서, 비-연료 노심 조립체들이, 폐기물 추적 및 저감을 위해 식별되며 그리고 풀 내의 폐기물 캐스크들로 운반된다.
블록(1018)에서, 비-연료 조립체 캐스크가, 풀 내에서 폐쇄된다. 블록(1020)에서, 캐스크들(건조 또는 폐기물 캐스크 양자 모두)이, 상승되고, (예를 들어, He를 사용하여) 건조되며, 그리고 밀봉된다. 블록(1022)에서, 캐스크들은, 캐스크 운반 차량 상에 적재된다.
블록(1024)에서, 건조 캐스크들이, 보관을 위한 현장 패드로 운반된다. 블록(1026)에서, 비-연료를 동반하는 폐기물 캐스크들이, 장기 폐기물 처분을 위해 보내진다.
예: 빈번하게 사용되지 않는 나트륨에 적셔진 장비에 대한 유지보수 전략
운반 어댑터가, 개별적으로 제거되거나 설치된 장비의 각각의 부품을 위해, 연료 재장전 플로어와 원자로 헤드/회전형 플러그 사이에 크레인에 의해 설치될 수 있을 것이다. 큰 개구부의, 유지보수 플로어 밸브가, 연관된 운반 어댑터의 상부에 배치될 수 있을 것이다. 운반 어댑터의 용적이, 장비 운반을 위해, 예를 들어 아르곤으로, 비활성화될 수 있을 것이다. 대형 구성요소 운반 캐스크가, RB 크레인, 플릿 크레인(fleet crane) 조립체, 또는 임시 플릿 캐스크 운반체에 의해, 플로어 밸브 상에 설치될 수 있을 것이다.
장비의 부품은, 운반 어댑터를 통해 대형 구성요소 캐스크 내로 인양될 수 있으며, 그리고 캐스크는, 소외 선적(offsite shipment)을 위한 유지보수/폐기물 취급 건물로의 운반을 위해, RB 크레인, 플릿 크레인, 또는 플릿 캐스크 캐리어에 의해 취급될 수 있을 것이다.
예: 손상된 연료 취급
손상된 연료 조립체(부러진 핀들)가 처분을 위해 보내지는 경우, 이는, 풀 잠입 셀을 통해 처리될 수 있으며, 그리고 조립체는 이어서, 특수화된 풀 도구에 의해 통 내에 밀봉될 수 있으며, 그리고, 습식 캐스크 적재 프로세스가 시작될 때까지, 풀 내에 저장될 수 있을 것이다. 손상된 연료 조립체는, 연료 핀의 내부와 외부 환경 사이의 소통을 허용하는, 클래딩 내의 결함을 가질 수 있을 것이다. 일부의 경우에, 검출 시스템이, 연료 조립체로부터 나트륨을 제거하기 위해 사용되는 불활성 기체 내부에 핵분열 생성물이 존재하는지 결정할 수 있다. 일부의 경우에, 감마 분광법이, 연료 조립체로부터 나오는 중성자를 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 이는, 손상된 연료 조립체를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 일부의 경우에, 불활성 기체는, 누설의 검출에 도움을 주기 위해 가압된다.
예: FSF 부가적 용도
FSF는, 새로운 연료 접수 및 모든 사용후 연료 처리를 위한 작업 플로어 공간을 제공할 수 있을 것이다. 이는 또한, 연료 재장전 포트 리프트, IVTM, 제어봉들, EM 펌프들, 중간 열교환기(IHX), 및 나트륨 트랩들과 같은, 구성요소들을 제거하기 위한 모든 비-일상적인 원자로 유지보수를 위한, 크레인 및 대형 캐스크 플로어 공간을 제공할 수 있을 것이다.
부가적인 플로어 공간은 또한, 보수정지 지원을 위해, 또는 캐스크들, 원자로 구성요소들의 고장 유지보수, 또는 방사성 오염 제거 작업을 위해, 제공될 수 있을 것이다. 플로어 공간은 또한, 임계 원자로 작동 또는 훈련 진화에 대한 모형(mockup)을 위해서도 사용될 수 있을 것이다.
당업자는, 본 명세서에 개시된 임의의 프로세스 또는 방법이 많은 방식으로 수정될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 명세서에 설명 및/또는 예시되는 프로세스 파라미터들 및 단계들의 순서는, 단지 예로서 주어지며 그리고 요구에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 예시 및/또는 설명되는 단계들이 특정 순서로 도시되거나 논의될 수 있지만, 이러한 단계들은, 반드시 예시되거나 논의된 순서로 수행될 필요는 없다.
본 명세서에 설명 및/또는 예시되는 다양한 예시적인 방법들은 또한, 본 명세서에 설명 또는 예시되는 단계들 중 하나 이상을 생략하거나 또는 개시된 단계들에 부가하여 부가적인 단계들을 포함할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에 개시된 바와 같은 임의의 방법의 단계가, 본 명세서에 개시된 바와 같은 임의의 다른 방법의 임의의 하나 이상의 단계와 조합될 수 있다.
달리 명시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 바와 같은, 용어들 "에 연결되는" 및 "에 커플링되는"(및 이들의 파생어들)은, 직접적 및 간접적(즉, 다른 요소들 또는 구성요소들을 통한) 연결 양자 모두를 허용하는 것으로 해석되어야 한다. 부가적으로, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 바와 같은, "부정관사"는, "~중의 적어도"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 마지막으로, 사용의 편의를 위해, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 바와 같은, 용어들 "구비하는" 및 ""갖는"(및 이들의 파생어들)은, 단어 "포함하는"과 상호교환 가능하며 그리고 동일한 의미를 가질 것이다.
프로세서는, 본 명세서에 개시된 바와 같은 임의의 방법의 임의의 하나 이상의 단계를 수행하기 위한 명령을 갖도록 구성될 수 있을 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은, 용어 "또는"은, 대안으로 그리고 조합으로 항목들을 지칭하기 위해 포괄적으로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은, 부호들과 같은 문자들은, 유사한 요소들을 지칭한다.
본 개시의 실시예들은, 본 명세서에 기술된 바와 같이 도시되고 설명되었으며 그리고 단지 예로서 제공된다. 당업자는, 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 수많은 개작, 변경, 변형 및 대체를 인식할 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예들의 여러 대안예들 및 조합들이, 본 개시 및 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 활용될 수 있을 것이다. 따라서, 현재 개시된 발명의 범위는, 오로지 첨부된 특허청구범위 및 그의 균등물에 의해서만 한정되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 조사된 노심 구성요소들을 보관하는 방법으로서,
    풀 잠입 챔버로 조사된 노심 구성요소를 이동시키는 단계;
    조사된 노심 구성요소에 불활성 기체를 송풍함으로써, 조사된 노심 구성요소의 외부로부터 1차적 냉각제를 제거하는 단계;
    조사된 노심 구성요소에 습한 불활성 기체를 적용하는 단계;
    조사된 노심 구성요소에 물을 관수시키는(flooding) 단계; 및
    조사된 노심 구성요소를 물의 풀에 잠입시키는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    습한 불활성 기체를 적용하는 단계는, 불활성 기체 내의 수분 함량을 점진적으로 증가시킴에 의해 달성되는 것인, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    습한 불활성 기체를 적용하는 단계는, 불활성 기체 내의 수분 함량을 100%까지 점진적으로 증가시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    1차적 냉각제는, 나트륨인 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    나트륨이 조사된 노심 구성요소 상에 존재하게 되며, 그리고 나트륨을 물과 반응시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    물의 풀 내에 잠입된 가운데 캐스크(cask) 내에 조사된 노심 구성요소를 적재하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    방법은, 약 2시간 미만의 시간 내에 수행되는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    물의 풀 내에 잠입된 가운데 조사된 노심 구성요소를 물로 세정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  9. 사용후 핵연료를 취급하는 방법으로서,
    원자로 용기 내부의 용기-내 보관 시스템으로부터 사용후 연료 조립체를 제거하는 단계;
    풀 잠입 셀로 사용후 연료 조립체를 운반하는 단계;
    사용후 연료 조립체 상의 잔류 나트륨을 물과 반응시키는 단계; 및
    사용후 연료 조립체를 물의 풀 내에 잠입시키는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    장기 붕괴를 위해 물의 풀 내에 사용후 연료 조립체를 보관하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    사용후 연료 조립체를 캐스크에 적재하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    캐스크에 적재하는 단계는, 물의 풀 내부에서 실행되는 것인, 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    잔류 나트륨을 반응시키는 단계는, 사용후 연료 조립체 위로 양의 수분 함량을 갖는 기체를 통과시킴에 의해 실행되는 것인, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    기체는 불활성 기체인 것인, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    불활성 기체는 아르곤인 것인, 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    기체 내의 수분 함량을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    기체 내의 수분 함량을 증가시키는 단계는, 수분을 약 100%까지 증가시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    잔류 나트륨 위에 패시베이션 층을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    패시베이션 층은, 수산화나트륨 층을 생성하도록 잔류 나트륨에 물을 적용함으로써 생성되는 것인, 방법.
  20. 제9항에 있어서,
    사용후 연료 조립체를 통해 기체를 송풍하는 단계 및 사용후 연료 조립체를 통한 기체의 유량을 측정하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
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