KR820002281B1 - 핵연료 저장장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

핵연료 저장장치

제1도는 연료 저장 격자선반의 일반적인 배치를 도시하는 평면도.

제2도는 제1도의 부분적인 측면도.

제3도는 앵글형 삽입부재가 설치되어진 9개의 저장체 상자에 관한 세부적인 측면도.

제4도는 삽입부재의 위치를 도시하기 위하여 제3도의 상자들중 하나를 인접측면을 제거하고 단면으로 도시한 측면도.

제5도는 앵글 삽입부재들이 설치되고 부가적으로 유독성 제어판(poison plate)들이 설치된 격자선반 개구를 도시하는 도면.

제6도는 중성자 유독성 제어상자가 설치된 격자선반 개구부를 도시하는 도면.

본 발명은 핵연료 저장장치로써, 푸울(pool)안에 핵연료체를 저장하기 위한 장치에 관한 것이다.

원자로 연료원소체는 보통 저장푸울안에 저장하는데 이 푸울은 새로운 연료체나 사용한 연료를 집적시킬 수 있다. 푸울은 붕산화되어질 물로써 채워진다. 이것은 감속재로써 연료체의 냉각에 유효하고 또한, 물은 붕산화될 때 극독화한다. 물론 저장재료가 임계적이거나 초임계적인 형태로 되는 것을 방지하는 것이 필수적인 것이다.

저장푸울은 원자로로부터 제거되어질 연료체의 저장소를 마련하기 위해 최초 설비건조시 마련되어야만 한다. 이때에는 저장푸울은 이것의 최종 용량을 저장할 수 있을 필요는 없다. 그리고 만일 처음의 저장격자 선반을 사용한다면 현재의 투자는 비싼 저장체 재료의 투자를 필요로 하게 된다. 만일 그러한 투자를 늦출수 있다면 분명히 경제적인 절약이 될 것이다.

대부분의 저장장치는 특수한 농축용으로 설계되어 있으므로 미래의 어떤 시점에서 부가적인 농축연료에 대하여 완전히 무용하게 된다. 붕산수가 이러한 부가적인 농축을 보충하도록 푸울안에서 사용된다고는 하지만 붕소함유량에 완전히 의존한다는 것은 불안전한 일이다. 푸울이 누설되거나 물이 새로운 물로 교환시켜야만 할 때, 붕소함량은 떨어지게 된다. 더욱이 작동오차의 포텐셜(potential)이 있으므로 붕소농도가 안전수준으로 유지되지 않는다.

저장격자 선반은 1977년 1원 18일 프랭크 배빌라키에게 허여된 미합중국 특허 제4004154호에 예시된 것같이 프럭스 트랩(flux trap)원리를 사용하여 설계되어 있다. 그러한 장치에 있어서, 스테인레스 강판은 판사이에 담겨진 물과 함께 저장될 연료체를 밀접하게 둘러싼다. 연료료부터 빠른 중성자는 판을 통과하고 물에 의하여 열수위가 감속된다. 그러한 열수위(thermal level)에서는 판을 통해 연료로 중성자가 되돌아 갈수가 없다. 각 농축연료의 필요공간은 잘 알려진 핵물리학 원리에 의해 계산되어 진다. 다수의 판을 갖는 구조의 허용오차를 유지하기 위한 고유손실이 있는데 허용오차는 이와 동시에 유지되어야만 한다.

본 발명의 목적은 격자 상자의 용량을 크게 해야할 필요가 있을때까지 몇 년 동안 연료저장 격자 상자의 투자분을 지연시키는 것이다.

다른 목적은 계획된 것보다 더 큰 농축연료 저장능력을 확보하는 것이다.

또 다른 목적은 프럭스 트랩형 저장격자선반의 경비를 절감하기 위한 것이다.

물이 채워진 푸울안에 사용하는 핵연료 저장장치는 수직으로 연장된 개구부를 갖는 달걀 격자판 구조의 형태로 스테인레스강 같은 재료로 제조되어 진다. 인접 개구부는 개구부사이에 저장될 연료의 실질길이 높이를 통하여 연장된 공통벽을 갖고 있다. 연료를 고농축 연료로서 채워지는 서양장기판의 형태로, 또는 연료가 효율낮은 농축연료로 되는 경우 모든 구멍내에 저장되는 그러한 기본 구조로 저장된다. 스테인레스강 같은 재료의 다수의 삽입부재는 이러한 개구부에 끼워지기에 적합하게 되어 있다. 삽입부재는 개구부의 측면에 인접한 평행한 두판을 갖고 있으며 판은 저장된 연료의 실제길이보다 일반적으로 크거나 같은 길이로써 연장되어 있다. 판이 각 구멍내에 동일한 위치에 저장되므로 수극(Water Gap)과 프럭스 트랩은 인접한 연료저장위치 사이에 형성된다. 이 삽입부재는 후에 추가될 수도 있어서 더 높은 농축연료를 각 개구부에 저장될 수도 있다.

더 큰 농축연료를 저장할 필요가 있을 때는 유독성 제어판을 설치된 삽입판에 의해 형성된 수극에 추가될 수도 있으면 또는 삽입판과 교환시킬 수도 있다. 이에 대신하여 또는 부가적으로 더 높은 농도의 연료저장을 위하여 연료체를 감싸는 고속 중성자 흡수 제어판을 설치할 수도 있다. 이때에 감싸는 상자와 동일한 크기의 연료체를 저장하는데 있어서의 물리적인 문제로 인하여 삽입부재를 제거하여야 한다고 보통 생각된다. 이렇게 설치된 스테인레스강 상자들은 효과적인 트랩을 형성하는 작용을 한다.

스테인레스강 삽입물과 유동 제어판은 각각 달걀 운반용 상자의 저장용량에 도달될 때까지는 필요하지 않다. 따라서 이러한 물품의 구입은 수년동안 연기될 수가 있다. 저장된 연료가 처음의 계획보다 더 농축된 것이라면 유독 제어판에 대한 연기 결정은 새로 나타나는 필요사항을 만족시키도록 판내에서 더 증가된 유독성 제어를 가능하게 한다.

비록 저장선반이 프럭스 트랩원리에 의하여 적소에 모든 삽입부재와 함께 최초에 설치한다 하더라도 구조의 비용을 경감시킬 수 있다. 기본 공차를 본래의 달걀 운반용 칸막이 격자구조에서 유지되어야 하는 반면에 기본 구조 공차에 대하여 동시적으로 유지될 필요가 없는 한 삽입부재는 고유 공차를 갖도록 형성된다.

제1도와 제2도는 일반적인 배치도로서 스테인레스강판(10)으로 형성된 달걀운반용 격자형 구조이다. 격자선반의 전 높이를 통해 연정된 이 판은 일반적으로 그 길이가 저장된 연료체의 실제 길이와 동등하거나 더 커야하며, 연료체가 선반내에 저장할때는 서로 인접하여야만 한다. 저장될 연료체를 저지하기 위해서 지지바(12)가 선반의 하부를 관통하여 지나간다. 저농도의 연료는 각 개구부에 저장되어질 것이다. 일반적으로 저장되리라 생각되는 고농도의 연료(전형적으로 약 3.5 내지 4.0 중량%의 우라늄 235)는 개구부(15, 17, 19, 20)를 사용함으로써 안전하게 서양장기판 형태로 저장되어진다. 공간중심에 대한 실중심에 저장된 최고 농도의 연료를 안전하게 저장시킬 것이다. 다만 구멍들이 1/2만 사용되기 때문에 저장형태로써의 선반용량의 1/2용량을 제한된다.

이러한 방법으로 저장상자의 저장용량으로 사용되므로 용량을 증가시키는 것이 필요할 것이다. 이러한 것은 제3도와 같이 스테인레스강 또는 다른 중성자 흡수재료의 삽입부재(24)를 부가시키므로써 성취할 수 있다. 이러한 삽입부재는 미리 계획된 거리만큼 떨어져서 구멍에 인접한 측면에 대하여 평행한 두판(26, 28)으로 형성되어 있다. 적절한 거리와 연료농축용량은 저장될 연료의 총질량과 달걀운반용 구조의 판(10)과 삽입부재(24) 그리고 박스의 측면과 판사이의 수극(30)을 고려하여 계산되어 진다. 제2도 및 제3도에서 잘 나타나 있듯이 4개의 정방향 구멍(34)를 달걀운반용 격자상자의 판(10)에 만든다. 삽입부재는 구멍(34)를 막기 위해서 굽혀지고 상방으로 연장된 탭(tap, 36)을 가지고 있다. 탭연장부(38)은 탭(38)에 용접되어 있고 구멍(34)를 통하여 탭이 지나가는 것을 방지한다. 삽입부재는 지지바(12)상에 지지되며 탭의 기능은 저장연료를 제거할 때 제위치에서 삽입물질을 유지, 존속시키는 것이다.

고농도의 연료를 저장하여야 할 때 몇가지 선택이 가능하며, 그 각각은 붕소 10 또는 하프늄(hafnium)을 함유한 재료같은 고중성자 흡수판을 사용하는 것을 포함한다. 제5도에 의하면 유독제거판(40, 42)는 삽입부재(24)와 구멍의 측판(10)사이의 수극안에 설치된다. 예시된 개개의 구조에 있어서 이 판들은 탭연장부(38)을 뒤고 굽히고 판을 삽입하므로써 삽입될 수 있을 것이다. 그것들은 탭자체로부터 또는 바닥에 달걀운반용 격자구조에 부가된 추가 지지부재상에 지지된다. 저장될 연료의 농축도는 이때에 프럭스 트랩원리의 배치에 대하여 논의될 항목으로써 유독제어판을 고려하여 산정되어야 한다.

부가적으로 농축된 연료저장의 수정된 방법은 제5도의 유독 제어판(40, 42)를 삽입부재(24)와 함께 제거되어 있는 제6도에 도시되어 있다. 상업적으로 이용가능한 스테인레스강 또는 고속중성자 흡수 유독제어재료의 정방형 저장상자(50)가 개구부내에 설치되어 바아(12)상에 지지될 수 있다. 이러한 방법으로 저장될 연료의 농축도는 물리적 구조에 따른 핵물리학적 원리에 의해 다시 산정되어야만 한다.

Claims (1)

1. 푸울에 채워지는 물안에서 사용되는 핵연료 저장장치에 있어서 수직으로 연장된 정방형 개구부를 가지며 각 개구부 사이에 저장연료의 실 길이와 같거나 긴 높이로 연장된 공통벽을 갖는 열중성자 흡수재료로 된 달걀운반용 격자형 구조와, 각 개구부안에 끼워지도록 되어 있으며 개구의 한 측면에 평행한 제1판을 갖고 그 판이 저장연료의 실 길이와 같거나 긴 길이를 갖는 중성자 흡수재료로된 다수의 삽입부재와, 개구부의 평행측면으로부터 일정 간격으로 떨어진 제1 및 제2판과 함께 개구부안에 삽입부재를 지지하기 위한 장치와, 상기판과 각 개구부의 측면에 의한 경계면에 저장될 연료를 지지하기 위한 장치등으로 구성된 것을 특징으로 하는 핵연료 저장장치.

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