KR810001514B1 - 누출검출방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

누출검출방법

제1도는 누출검출장치의 입면도.

제2도는 누출검출장치의 평면도.

제3도는 제1도의 선 III-III에 따른 도면.

본 발명은 핵연료 요소에서 누출을 검출하는 방법에 관한 것이며, 특히 가스 검출기를 가진 누출검출장치에 관한 것이다. 많은 원자로 설계에 있어서, 원자로 용기는 열을 발생하는 원자로 용기 내에 있는 노심과 열전달 관계로 냉각제의 순환을 위한 입구와 출구를 가지고 있다. 노심은 연료요소를 가지고 있는 연료 집합체의 배열을 가지고 있다. 연료요소는 일반적으로 핵연료를 가진 양단에 밀폐되어 있고 내측에는 헬륨과 같은 가스로 가압된 원통형 금속 의장이다.

예를 들면, 우라늄 화합물의 세라믹 연료 펠리트인 핵연료가 연료요소 내에 퇴적되어진다.

경수로용 원통형 금속 외장에 우라늄 연료 펠리트를 장진하기 위한 여러 방법이 본 기술에 공지되었다. 하나의 방법은 손으로 금속외피 내로 연료 펠리트를 단순히 배치하는 것을 포함한다. 본 방법은 비방사성 우라늄 연료가 작업자에게 심한 방사능 문제를 나타내지 않기 때문에 가능하다. 그러나 사용된 핵연료는 플루토늄이나 재처리된 우라늄 화합물 같은 독성이 있을 때 대기 중에 방사능 오염의 누출을 막고 과도한 노출 작업자를 보호하기 위해 안전대책이 강구되어야 한다. 유독성 연료가 사용된 때, 금속 외장 속으로 연료 펠리트를 장진시키기 위해 장갑상자 취급기술을 사용하는 것이 종전 기술에 알려져 있다. 더우기 유독성 연료가 사용되었을 때, 전 제조건물은 대기오염이나 건물로부터의 기타 방사능 오염누출없이 위험한 환경을 당 건물이 막을 수 있는 엄격한 설계로 건축되어야 한다. 지진동요, 강풍, 고압 그리고 강풍에 장애물 등을 견뎌야 한다.

환경적 동요를 견디는 것 이외에, 제조건물은 대기에 오염을 누출함이 없이 완료된 연료요소가 건물로부터 제거될 수 있도록 통로를 가지고 건설되어야 한다. 연료요소가 나올 때 누출에 대해 연료요소를 점검하기 위한 능력은 어떠한 누출도 건물에서 나오는 시간과 점검시간 사이에서 일어나지 않을 가능성을 증가시키며, 이는 결함있는 연료요소에 의해 대기에 오염물을 누출시키는 위험을 최소화 한다.

핵장치의 벽을 통해 핵연료요소의 전달을 위한 배치의 한 예가 제이·리쉬 등에 의해 1973년 1월 23일에 특허된 미합중국 특허 제3711993호에 기술되었다. 리쉬특허는 그 속에서 통로를 만들기 위해 오염지역과 비오염지역 사이의 격리된 벽에 위치한 원통형 격실에 배치되어 있다. 본격실은 그곳을 지나는 핵연료 성분의 통과를 허용하도록 가변성 구멍을 가진 한쌍의 셔터(shutter) 사이에 둘러싸여 있다. 본격실은 기체 내에 오염입자가 들어오도록 기체와 함께 쏟아져 들어오고 나가고 할 것이며 그후 필터안에 오염입자를 유도함으로써 격실로부터 멀리 떨어진 한 필터를 지나 전도된다. 리쉬특허는 그러한 필터가 정전기 혹은 활성카본임을 시사해 주고 있다. 리쉬특허는 핵장치 벽을 통해 핵연료요소를 전달하기 위한 특별한 배열을 설명하고 있지만, 환경 위험을 견뎌낼 수 있는 구조로부터 연료를 제거하기 전에 누출에 대해 연료 요소를 점검하는 문제가 해결하지 못한다.

본 발명의 목적은 연료요소가 누출하지 않는다면 다만 제조건물로부터 연료요소의 제거를 허용하고 정상적인 제거과정 중 그들의 조건을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

이런 목적에 있어서, 본 발명은 부품과 건물의 내측 사이의 제1문과 부품과 건물의 외측 사이의 제2문을 가진 제조건물로 연장하는 부품을 가지며 여기에서 연료요소가 제1문의 개구를 통해 상기 부품으로 도입되며 상기 제1문이 닫혀져서 밀봉되고 부품의 공기는 제2문이 열리기 전에 대치되는 부품을 가진 제조 건물로부터 오염물을 방출하지 않고 누출에 대해 연료요소를 점검하는 동안 제조건물로부터 핵연료요소를 제거하는 용법에 있으며, 공기를 대치하기 전에 상기 부품이 철거되고 상기 연료요소로부터 방출된 입자의 존재를 검출하기 위한 제1부품에 연결된 누출검사장치가 활성화 되며 누출검출장치가 제2문의 개구를 통해서 연료요소의 제거를 허용하기 위해 어떤 입자를 검출하지 않는다면 제2문이 다만 열려지고 누출검출장치가 입자를 검출하면 상기 부품의 제1문이 열려지고 연료요소는 오염물의 방출없이 건물로 귀환되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은 부수도면을 참조하여 양호한 실시예의 다음 설명으로부터 더 쉽게 나타날 것이다.

제1도에서 핵연료 제조건물은 연료제조실 12를 둘러싸고 있는 방사선 보호벽 10을 포함한다. 제조실 12는 플루토늄이나 재처리된 우라늄연료와 같은 유독성 연료를 함유하기 때문에, 방사선보호 벽 10은 지진, 강풍, 고압, 그리고 미사일 등과 같은 위험을 견디도록 건조된다. 그것은 제조실 12로부터 대기오염이나 다른 방사능 오염을 방출시키지 않고, 방사능으로 차폐된 부품 14는 환경위험을 견디도록 건조되며 벽 10내에 부드러운 내부 마무리를 한 두꺼운 벽의 스테인레스 스틸 파이프로 건조되었다. 제1부품 14는 제조실 12에 위치된 제1단부 16과 다목적 방 20의 제조실 12 외부에 위치된 제2단부 18을 가지고 있다. 제1단부 16은 벽 10에 의해 지지되나 제2단부 18은 제조실 12와 다목적 방 20의 층과 나란한 평면내에 제1부품 14를 배열하기 위해 지지대 22에 의해 지상으로부터 지지된다. 제1단부 16은 종전기술에 공지된 것으로부터 선정된 제1문 24로 설치되어 있고 닫칠때 제1단부 16 주위에 공기로 채울 수 있다. 제1문 24는 적절한 지시에 의해 문 24를 개폐하는 원격동작문 개봉기가 장착되어 있다. 제2단부 18은 주변을 공기로 채울 수 있는 제2문 26을 갖고 있으며 제2문 26의 개폐용 원격동작문 개봉기가 역시 장착되어 있다. 문 24와 26이 모두 닫혀 있을 때 부품 14의 내부는 제조실 12 내의 공기 및 다목적 방 20 내의 공기로부터 고립된다. 제1부품 14는 핵연료요소 30을 운반키 위한 제1콘베이어(conveyor)28이 장착되어 있다. 제1부품 14는 제1문 24와 제2문 26이 둘다 닫혔을때 그 안에서 연료요소 30을 완전히 포함하는 길이가 되도록 건조되었다. 제조실 12는 제1콘베이어 28과 수평평면에 위치한 제2콘베이어 32를 포함하며 동일 직선상에 있다.

제2콘베이어 32는 제1문 24를 동작시키기 위한 제1단부 16과 인접해 있지 않으나, 제2문 24가 개방되었을때 제1콘베이어 28상에 연료요소 30을 제2콘베이어 32가 앞서도록 제1단부 16과 충분히 가깝게 위치해 있다. 방사선 차폐카트 34는 제1부품 14를 통해서 전달되는 연료요소 30을 운반하기 위해 트랙 36상의 제2문 26 가까이에 있다.

그림 2와 3를 참고하면, 제1부품 14에 부가하여 제1부품과 유사한 제2부품 38은 연료요소를 나르는 두가지 능력을 위해서 제1부품 14에 인접해 있다. 모터 40은 제1부품 14의 벽 안에 위치한 표준 밀폐체(도시 안됨)를 지나서 제1콘베이어 28에 연결된다. 모터 40은 작동될때 제1콘베이어 28을 구동하는데 기여한다. 같은 모터가 제2부를 38에도 연결되어 있다. 제1도 관 42는 제1부품 14의 내부와 제2부품 38의 내부를 진공소스 44에 연결한다.

10^-6미크론(micron)의 수은 압력을 만들 수 있는 진공소스 44는 제1문 24와 제2문 26이 닫혔을 때 진공이 제1부품 14내에 끌리도록 배치된 것이다. 물론 진공 소스는, 제2부품 38에도 끌려간다. 제1밸브 46은 제1부품14 근처의 제1도관 내에 있으며 제1부품 14로부터 제1도관 42의 나머지를 고립시키는 능력을 갖고 있다. 제2밸브 48은 제2부품 38 근처의 제1도관 42 내에 위치하며 때로는 제2부품 38을 고립시킨다. 제2도관 50은 제1도관 42를 누출검출기 52에 연결하며 반면에 제3밸브 54는 제1도관 42로부터 누출검출기 52를 고립시키는 능력을 마련해주는 제2도관 50 내에 배치된다. 누출검출기 52는 헬륨누출검출기나 질량 분광기 등과 같은 기체검출기로 볼 수 있다. 누출검출기 52가 질량분광기로 선택될 때 기체 이외의 다른 입자들의 추적은 제1부품 14내에서 검출된다. 제1밸브 46과 제3밸브 54가 개방되고 진공소스 44가 제1부품 14내로 끌려가면, 누출검출기 52는 초당 약 10^-8cc의 기체행적을 검출할 수 있다. 대부분의 핵연료요소가 헬륨과 같은 기체에 의해 내부로 압력을 받기 때문에 헬륨의 초당 10^-8cc 정도로 제1부품내에서 누출할 때 헬륨의 매초당 10^-8cc의 누출이 누출검출기 52에 의해 검출할 수 있다. 원통형 금속 외장 속으로 핵연료 펠리트를 장진하는 것과 헬륨과 같은 그런 가스로 금속 외장을 내측으로 가압하는 것과 단부 프라그를 가진 금속 외장의 양단을 밀폐하는 것을 포함하는 핵연료요소 제조는 종래의 방법대로 방사선 보호건물내에서 수행된다. 핵연료 펠리트가 플루토늄이나 재처리된 우라늄 같은 유독성 연료로된 경우, 제조건물에서 빠져나가는 대기오염을 막기 위해 세심한 주의가 강구되어야 한다. 이 때문에 벽 10은 대기오염의 최막의 조건하에서 제조실 12로부터 확산되지 않도록 위험한 환경을 견디도록 건조되어진다. 연료요소 30이 완전히 조립되었을 때 핵연료가 연료요소의 금속 외장내에 완전히 밀폐되었기 때문에 대기를 오염시키지 않는 다목적 방 20처럼 제조건물에서 다른 건물로 이동할 것이다. 그러나 제조실 12로부터 공기방출을 피하고 오염을 방출시키는 불완전 연료요소를 제거함으로써 공기확산을 피하는 조치가 취해져야 한다. 완료된 핵연료요소 30은 제조실 12로부터 공기확산없이 제1부품 14에 의해 제조실 12에서 다목적 방 20으로 이동할 것이다. 연료요소 30은 역시 결함있는 연료요소가 제조실 12로부터 제거되지 않도록 제1부품 14내에서 누출시험을 받는다. 부가적으로 제4밸브 56은 제1부품 14에 연결되며 제5밸브 58은 문들이 좀더 용이하게 열리도록 부품에 다시 압력을 주는 환기계통 구실을 하기 위한 제2부품에 연결된다. 역시, 배기계통 60은 오염이 부품에서 제조실 12속으로 배출되도록 진공소스 44와 제조실 12 사이에 연결된다.

[동 작]

하나 또는 그 이상의 완료된 연료요소 30은 제2콘베이어 32에 의해서 제1문 24의 구멍을 통해 제1부품 14로 들어가며 반면에 제2문 26은 닫혀져 있다. 제조실 12의 오염된 공기가 다목적 방 20으로 통과하지 못하도록 제1문 24와 제2문 26이 동시에 정상적으로 열리지 않는다는 것을 주목해야 한다. 제1콘베이어 28은 제1부품 14내에서 연료요소 30를 밀폐시킴으로써 제1문 24가 폐쇄되도록 연료요소 30을 완전히 제1부품 14 속으로 이동하는데 도움을 준다. 제1문 24가 폐쇄되면 제1밸브 46은 열리며 제2밸브 48과 제3밸브 54는 제1도관 42에 의해 제1부품 14와 유통관계로 진공소스 44를 위치하도록 폐쇄된 채로 남는다. 진공소스 44는 작동되어서 제1부품 14가 비워지게 된다. 제3밸브 54가 그때 열리고 누출검출기 52가 작동된다. 제3밸브 54가 개방되면 제2도관 50과 제1도관 42에 의해 누출검출기 52는 제1부품 14와 유통관계로 통한다. 연료요소 30는 내부적으로 헬륨같은 가스에 의해 압력을 받으며 기체의 미소한 행적내에서 누출되는 연료요소 30은 누출검출기 52에 의해 발견된다. 물론 누출검출기 52가 질량분광기나 다른 유사장치로 된 때, 누출검출기 52는 연료요소에서 새나오는 우라늄 혹은 플루토늄 입자같은 기체보다 잘 입자를 검출할 수가 있다.

만일 경보가 계속되면, 상기 과정은 역으로 될 것이며 연료요소는 다목적 방 20에 오염을 확산시킴이 없이 제1문 24를 지나 제조실 12로 되돌아간다. 동일한 연료요소 30의 더 작은 것을 가지고 상기에 기술된 과정을 반복해서 결함있는 연료요소가 제거과정으로 결정된다. 물론 만일 한 연료가 전달된다면 결함있는 연료성분은 즉각 소멸된다.

만일 연료 요소가 결함이 없다면, 제1밸브 46과 제3밸브 54는 누출검출기 52와 진공소스 44가 오염제거되는 동안 폐쇄된다. 이점에서, 제1부품 14는 그것이 진공소스 44에 의해 배기되므로 아무런 대기오염을 함유치 않는다. 제2문 26은 그후에 개방되며 아울러 제1콘베이어 28이 작동한다. 제1콘베이어 28은 연료 요소 30이 전달되는 차폐카트(cart) 34로 연료요소를 이동시킨다. 이 과정 중 공기는 제조실 12로부터 다목적 방 20으로 누출되지 않는다. 물론 제2부품 38은 대용으로 쓰이게 되며, 제1부품 14와 유사한 방법으로 함께 접속되어 있다. 그러므로 본 발명은 환경적인 위험을 지탱하도록 건조된 진공소스와 누출검출기를 제공하며 연료요소가 제조건물로부터 제거될 때 핵연료요소의 누출을 검출하기 위한 환경적인 위험을 지탱하기 위해 유사하게 건조된 핵연료요소 제조건물을 제공한다.

Claims (1)

1. 부품과 건물의 내측 사이의 제1문과 부품과 건물 외측 사이의 제2문을 가진 제조건물로 연장하는 부품을 가지며, 여기에서 연료요소가 제1문의 개구를 통해 상기 부품으로 도입되며, 상기 제1문이 닫혀져서 밀폐되고 부품의 공기는 제2문이 열리기 전에 대치되는 부품을 가진 제조건물로부터 오염물을 방출하지 않고 누출에 대해 연료요소를 점검하는 동안 제조건물로부터 핵연료요소를 제거하는 방법에 있어서, 공기를 대치하기 전에 상기 부품이 철거되고 상기 연료요소에서 방출한 입자의 존재검출용 제1부품에 연결된 누출검출장치는 방사화되고 누출검출장치가 제2문의 개구를 통해서 연료요소의 제거를 허용하기 위한 입자를 검출하지 않으면 제2문이 다만 열려지고 상기 검출장치가 입자들을 검출하면 상기 부품의 제1문이 열려지고 연료요소가 오염물의 방출없이 건물내로 귀환되는 것을 특징으로 하는 누출검출방법.

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