WO2024029852A1 - 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 - Google Patents

주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 Download PDF

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WO2024029852A1
WO2024029852A1 PCT/KR2023/011032 KR2023011032W WO2024029852A1 WO 2024029852 A1 WO2024029852 A1 WO 2024029852A1 KR 2023011032 W KR2023011032 W KR 2023011032W WO 2024029852 A1 WO2024029852 A1 WO 2024029852A1
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WO
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wall
container
nuclear fuel
spent nuclear
storage container
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PCT/KR2023/011032
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English (en)
French (fr)
Inventor
이창원
이강원
Original Assignee
부국금속 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting.
  • Nuclear waste such as high-level waste and spent nuclear fuel, that are inevitably generated from the nuclear industry must be safely isolated from the ecosystem for a long period of time.
  • Disposal containers (casks), one of the engineering methods for this, can usually be made of a single or alloy material. France, the UK, and Japan are considering a method of making high-level waste (spent nuclear fuel) into glass solidified material, placing it in a container, and then packaging this container in another container. Canada, Germany, Finland, and Sweden are considering a method of packaging spent nuclear fuel. We are considering packaging the product directly in a container. In the United States, separate disposal containers are being designed for two types of solidified glass and spent nuclear fuel.
  • the spent nuclear fuel assembly is placed in a basket of a square container, and then a canister made of stainless steel with excellent corrosion resistance is installed around it.
  • Casks made of cast iron or carbon steel are installed to store spent nuclear fuel.
  • the cask which is a container for storing spent nuclear fuel, consists of a barrel-shaped metal cask, and a basket is provided inside the metal canister within the metal cask to store the spent nuclear fuel.
  • Storage methods for spent nuclear fuel are largely divided into wet storage methods and dry storage methods. Recently, dry storage methods, which are advantageous in terms of capacity expansion and long-term management, have been mainly adopted and used. Compared to wet storage, dry storage of spent nuclear fuel has advantages such as excellent stability, low operating costs, increased storage capacity, and excellent scalability.
  • Patent Document 1 KR 1995-0027852 A
  • the purpose of one embodiment of the present invention is to form the outer wall of the spent nuclear fuel storage vessel with a wall of different materials or a wall of the same material, thereby shielding the radiation of the spent nuclear fuel received and maximizing durability against external shocks.
  • the purpose is to provide a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting.
  • the storage container can be cooled effectively through the air flow path structure formed inside the outer wall of the storage container, and by implementing the cooling structure inside the outer wall thickness, the actual capacity of the storage container and the thickness of the outer wall can be optimized.
  • a separate cooling pipe structure is inserted into the two outer walls of the storage container for the inflow and outflow of external air, thereby effectively improving cooling efficiency and effectively utilizing the internal space of the storage container through the cooling function of the outer wall itself. Buffering from external shocks can be effectively implemented.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to an embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, and includes an inner wall forming an internal receiving portion and an outer wall coupled to the outer peripheral surface of the inner wall. It includes a container wall of a predetermined thickness, wherein the container wall penetrates the outer wall and communicates with the inside of the container wall, and extends from the cavity into the container wall thickness so that external air flows through the cavity. Includes cooling passage.
  • the inner wall and the outer wall are formed of different materials or the same material, the inner wall includes at least one of iron, lead, and steel, and the outer wall is made of a metal with a strength equal to or greater than the material of the inner wall. It can be done.
  • the container wall is made of either a polygonal or circular shape, and cavities of the outer wall are formed on one side and the other side of the outer wall, respectively, and may be formed to allow air to flow through the cooling passage.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to an embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, and includes an inner wall forming an internal receiving portion and an outer wall coupled to the outer peripheral surface of the inner wall.
  • a container wall of a predetermined thickness which is coupled inside the container wall of a predetermined thickness, and is formed inside the container wall of a predetermined thickness to extend to the inflow and outflow pipe and an inflow and outflow pipe coupled to a cavity through which the container wall penetrates and communicates with the outside.
  • It may include a cooling pipe including a cooling flow pipe through which air flows in or out through the inlet/outlet pipe.
  • the inner wall and the outer wall are formed of different materials or the same material, the inner wall includes at least one of iron, lead, and steel, and the outer wall is made of a metal with a strength equal to or greater than the material of the inner wall. It can be done.
  • the container wall may be formed in either a polygonal or circular shape, and the inflow and outflow pipes of the cooling pipe may be formed on one side and the other side of the outer wall, and may be formed so that air communicates through the cooling flow pipe. there is.
  • a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to another embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, comprising an inner wall forming an internal receiving portion and an outer wall coupled to the outer peripheral surface of the inner wall.
  • the inner wall and the outer wall are formed of different materials or the same material, the inner wall includes at least one of iron, lead, and steel, and the outer wall is made of a metal with a strength equal to or greater than the material of the inner wall. It can be done.
  • the container wall is made of either a polygonal or circular shape, and cavities of the outer wall are formed on one side and the other side of the outer wall, respectively, and may be formed to allow air to flow through the cooling passage.
  • a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to another example of another embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, wherein the inner wall forming the inner receiving portion and the outer wall coupled to the outer peripheral surface of the inner wall are A container wall of a predetermined thickness including a vessel wall of a predetermined thickness, an inflow and outflow pipe coupled to a cavity formed to penetrate the inside and outside of the container wall, and an inflow and outflow pipe of a predetermined thickness extending to the inflow and outflow pipe. It includes a cooling pipe formed inside and including a cooling flow pipe through which air flows in or out through the inlet/outlet pipe.
  • the inner wall and the outer wall are formed of different materials or the same material, the inner wall includes at least one of iron, lead, and steel, and the outer wall is made of a metal with a strength equal to or greater than the material of the inner wall. It can be done.
  • the container wall is made of either a polygonal or circular shape, and the inflow and outflow pipes of the cooling pipe are formed on one side and the other side of the container wall, and are formed so that air communicates through the cooling flow pipe. It can be.
  • a cooling pipe for spent nuclear fuel inside the container wall formed of inner and outer walls of different materials or the same material, not only can storage space be efficiently secured, but also radiation shielding and external shock protection can be achieved. It has the effect of securing durability.
  • the overall weight of the storage container can be reduced and its handling can be facilitated. It has the effect of continuously maintaining cooling of the residual heat inside the storage container.
  • the container wall is formed with the inner and outer walls of different materials, not only can radiation shielding by the internal nuclear fuel storage basket be further guaranteed, but the durability of the outer wall surrounding the outside is secured to protect the inside and outside of the storage container. It has the effect of being able to implement necessary functions simultaneously.
  • Figure 1 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container cooling pipe manufactured by a casting method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along AA of Figure 1
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A'A' of Figure 1
  • Figure 5 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting method according to a modified example of one embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage vessel cooling pipe manufactured by casting method according to a modified example of an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of BB of Figure 5
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken along line B'B' of Figure 5
  • Figure 9 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage vessel cooling pipe manufactured by casting according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a cross-sectional view of CC of Figure 9
  • Figure 12 is a cross-sectional view taken along line C'C' of Figure 9
  • Figure 13 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting method according to a modified example of another embodiment of the present invention.
  • Figure 14 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container cooling pipe manufactured by casting according to a modified example of another embodiment of the present invention.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of DD of Figure 13
  • Figure 16 is a cross-sectional view taken along line D'D' of Figure 13
  • FIG. 1 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage vessel manufactured by a casting method according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cooling pipe 30 of a spent nuclear fuel storage vessel manufactured by a casting method according to an embodiment of the present invention.
  • a perspective view, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A'A' of FIG. 1.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to an embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, and includes an inner wall 10 forming an internal receiving portion S and the inner wall ( 10) includes a container wall 100 of a predetermined thickness including an outer wall 20 coupled to the outer peripheral surface of the vessel, and the container wall 100 penetrates the outer wall 20 and communicates with the inside of the container wall 100. It includes a cavity 21 and a cooling passage (not shown) extending from the cavity 21 into the thickness of the container wall 100 to allow external air to flow through the cavity 21.
  • Figure 1 shows that an internal accommodation space is formed to accommodate a basket (not shown) in which spent nuclear fuel is stored inside a spent nuclear fuel storage container manufactured by a casting method according to an embodiment of the present invention, and this basket is effectively stored. and a storage container for cooling.
  • cover member 40 that covers the upper part of the container wall 100 of a predetermined thickness, consisting of an inner cover member 41 for sealing the internal receiving space and an outer cover member 42.
  • the basket loaded with spent nuclear fuel accommodated inside the storage container can be stored as a support member or containment member through an appropriate casting and processing process on the inner wall of the cask, and can be stored as a support member or containment member according to the conventional method.
  • one embodiment of the present invention can effectively cool the residual heat inside the storage container naturally through the flow of air flowing in from the outside of the container wall 100 formed inside the thickness of the container wall 100.
  • One embodiment of the present invention integrates the structure of the canister, which stores the basket of a conventional spent nuclear fuel storage container inside, and the cask and cooling fins combined to include the canister, into the structure of the container wall 100, thereby maintaining the interior of the storage container. Not only can the storage capacity be effectively increased, but also the thickness of the storage capacity can be efficiently implemented and the cooling effect can be maximized. Additionally, if the consumer requests installation of a canister, the canister can be installed in the cask through appropriate casting and processing processes.
  • polyethylene rods, etc. can be installed in the cask to further increase the radiation shielding effect.
  • the inner wall 10 and the outer wall 20 can be made of different materials to effectively arrange and function the necessary physical properties on the inside and outside of the storage container, and the inner wall 10 and the outer wall 20 can be made of the same material.
  • the efficiency of container manufacturing can be increased, and overall external shock can be alleviated or design stability can be improved by physically laminating and combining the inner wall 10 and the outer wall 20.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method of one embodiment of the present invention forms a cavity 21 through which the inside and outside communicate with the thickness of the container wall 100, which includes the inner wall 10 and the outer wall 20,
  • a cooling passage (not shown) to naturally guide the inflow and outflow of external air flowing from the cavity 21 into a predetermined space inside the thickness of the container wall 100 extends from the cavity 21 to form the container wall 100. may be included inside.
  • the inner wall 10 forming the container wall 100 is made of a metallic material that is capable of heat transfer and has an excellent radiation shielding effect.
  • a cooling passage formed inside the thickness of the container wall 100 It can be cooled through time).
  • the cooling passage may be formed on the inner wall 10 or the outer wall 20, or may be formed to occupy a certain space including the inner wall 10 and the outer wall 20.
  • the cavity 21 and the cooling passage may be formed integrally with a mold inside the container wall 100, but may be formed by inserting a separate structure. You can.
  • the inflow and outflow pipe 31 is coupled to the cavity 21 formed to communicate with the outside of the container wall 100, and the inner thickness of the container wall 100 extends from the inflow and outflow pipe 31 to surround the entire circumferential surface of the storage container. It can be formed as a cooling pipe 30 including a cooling flow pipe 32 that extends to guide the flow of external air.
  • the cooling pipe 30 may be coupled to the inside of the outer wall 20 so as to directly contact the outer surface of the inner wall 10 of the container wall 100.
  • the radiation shielding effect of the storage container is maximized through the inner wall 10, and the cooling pipe 30 in contact with the inner wall 10 can effectively cool the heat inside the storage container through internal air flow.
  • the cooling pipe 30 is formed in a space within the thickness including both the inner wall 10 and the outer wall 20, or is formed only within the thickness of the inner wall 10 to form a storage container. The cooling effect of internal residual heat can be maximized.
  • the cooling pipe 30 has inflow and outflow pipes 31 at the top and bottom, respectively, so that air can flow in from one side and be discharged from the other side.
  • the arrangement of the inflow and outflow pipes 31 and Of course, the direction can be adjusted in consideration of the air flow, so that the appropriate placement position can be adjusted to ensure good air circulation.
  • the cooling pipe 30 By inserting the cooling pipe 30 into the thickness of the container body, shocks applied from the outside of the storage container are stored through the physical material of the cooling pipe 30 and the predetermined space included in the cooling pipe 30. In the process of being delivered into the container, the impact may be alleviated or attenuated by the air layer. Therefore, the durability and shock absorption of the container wall 100 of the storage container can be performed more effectively.
  • the inner wall 10 forming the storage space inside the storage container and the outer wall 20 coupled to the inner wall 10 are each made of different materials or the same material. It can be formed as
  • the inner wall 10 may be formed of a material that has a radiation shielding effect.
  • the inner wall 10 may include at least one of iron, lead, and steel, and an appropriate thickness range for each can be set by comprehensively considering the size of the storage container or the required range of shielding radioactivity of nuclear fuel.
  • the outer wall 20 is formed to surround the inner wall 10, and in particular, the material and material can be selected to protect the storage container from external impact.
  • the outer wall 20 can be made of any material that has at least a strength equal to or greater than that of the inner wall 10 and can be manufactured as a single piece in close contact with the inner wall 10.
  • Figure 5 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by a casting method according to a modified example of an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a cooling view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by a casting method according to a modified example of an embodiment of the present invention.
  • a perspective view of the pipe 30, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 5, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line B'B' of FIG. 5.
  • a spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to a modified example of an embodiment of the present invention shows an example in which the shape of the storage container has been changed.
  • spent nuclear fuel is stored through a cylindrical storage container, and a cavity 21 and a cooling passage (not shown) for cooling the storage container according to an embodiment of the present invention discussed above are configured.
  • the cooling of the storage container and the buffering effect from external shock can be obtained by inserting the physical structure of the cooling pipe 30.
  • FIGS. 5 to 8 include substantially the same configuration as the respective configurations of FIGS. 1 to 4, including the container wall 100, cavity 21, cooling passage (not shown), and cooling pipe 30. Redundant explanations will be omitted.
  • FIG. 9 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage vessel manufactured by a casting method according to another embodiment of the present invention
  • Figure 10 is a cooling pipe (30a) of a spent nuclear fuel storage vessel manufactured by a casting method according to another embodiment of the present invention.
  • a perspective view, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along CC of FIG. 9, and
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along C'C' of FIG. 9.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by casting according to another embodiment of the present invention is a dry storage container for storing spent nuclear fuel, including an inner wall 10 forming an internal receiving portion S and the inner wall ( It includes a container wall 100 of a predetermined thickness including an outer wall 20 coupled to the outer peripheral surface of the container 10), and penetrates the inner wall 10 and the outer wall 20 so that the container wall 100 penetrates the container wall 100.
  • Cavities 11, 21 formed to communicate between the inside and outside of the container wall 100, and the container wall ( 100) Includes a cooling passage (not shown) extending inside the thickness.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method according to another embodiment of the present invention has an inner space of the container wall 100 where a basket loaded with nuclear fuel is accommodated, an outer space of the container wall 100, and Cavities 11 and 21 may be formed to communicate.
  • the cavities 11 and 21 may occupy a minimum amount of space as shown, thereby maintaining the effectiveness of radiation shielding.
  • the cavity 11, 21 may be formed by penetrating the inner wall 10 and the outer wall 20, which may be a straight through hole or a radiation shielding inside the container wall 100 while allowing internal and external air to flow. Of course, it is possible to form cavities 11 and 21 that create curved or bent through holes to secure force.
  • the air inside the container wall 100 and the air outside the container wall 100 pass through the flow path inside the thickness of the container wall 100 through the cavities 11 and 21.
  • It may include cooling passages (not shown) that can repeatedly perform cooling while flowing through.
  • the cooling passage may be formed within the thickness of the container wall 100 and may surround the front of the storage container to effectively cool the entire surface.
  • the cooling passage can be physically implemented by directly inserting and combining the cooling pipe 30a, which is a physical structure, into the thickness of the container wall 100.
  • the inflow and outflow pipes 31a are coupled to the cavities 11 and 21 through which the inside and outside of the container wall 100 penetrate, and the air flowing in from the inside and outside flows through the inflow and outflow pipes 31a. It may include a cooling pipe (30a) including a cooling flow pipe (32a) extending inside the thickness of the container wall (100).
  • the material of the cooling pipe 30a itself may be selected from a material with higher thermal conductivity than the inner wall 10 or the outer wall 20 of the container wall 100. Therefore, cooling efficiency by internal air flow through heat transfer can be maximized.
  • the shock caused by the external shock of the storage container is transmitted to the internal receiving portion (S) of the storage container. The fact that this attenuation can be achieved is substantially the same as the description of the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method according to an embodiment of the present invention.
  • the cooling pipe (30a) is coupled to the outer peripheral surface of the inner wall (10) of the container wall (100) so that heat is transferred from the inner receiving portion (S) of the container wall (100) to the inner wall (10). can be cooled effectively.
  • the arrangement and coupling structure of the cooling pipe 30a within the thickness of the container wall 100 depends on the thickness of the container wall 100 and the inner wall 10 and the outer wall 20 of the container wall 100.
  • the cooling pipe 30a is a cavity including a cavity 11 of the inner wall 10 and a cavity 21 of the outer wall 20 that penetrate the inside and outside of the container wall 100.
  • the inflow and outflow of air can be naturally circulated through the inflow and outflow pipes 31a and the cooling flow pipe 32.
  • the arrangement, number, and combination direction of the inflow and outflow pipes 31a and the cooling flow pipe 32 can be determined by considering the storage location of the storage container or the air flow.
  • FIG. 13 is a perspective view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by a casting method according to a modification of another embodiment of the present invention
  • Figure 14 is a cooling view of a spent nuclear fuel storage container manufactured by a casting method according to a modification of another embodiment of the present invention.
  • a perspective view of the pipe 30a, FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 13, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line D'D' of FIG. 13.
  • the spent nuclear fuel storage vessel manufactured by casting according to a modified example of another embodiment of the present invention has a cylindrical shape.
  • a predetermined space is created for each combination of storage containers.
  • the formation of such a separation space can provide another advantage by being used when large deformation of the storage vessel is expected in the capacity or shape of the nuclear fuel stored in the storage vessel or in various environments in which the storage vessel is stored.
  • the form of the storage container is appropriately selected and applied in consideration of the stored amount of spent nuclear fuel, the cause or environment of internal expansion, other storage container materials, and the external environment to maximize the use of the storage container in all situations. It can be done.
  • FIGS. 14 to 16 are substantially the same as the description of the corresponding configuration in FIGS. 10 to 11 showing another embodiment of the present invention already discussed.
  • each configuration shown in FIGS. 14 to 16 includes substantially the same configuration as the container wall 100, cavities 11 and 21, cooling passage (not shown), and cooling pipe 30a, which overlaps with each other. The explanation will be omitted.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method according to one embodiment of the present invention and the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method according to another embodiment of the present invention include the inner receiving portion (S) of the container wall (100). The difference is whether or not it includes a structure that communicates directly with the outside of the container wall 100.
  • the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method of one embodiment of the present invention does not communicate with the inner receiving portion (S) of the container wall 100 and the outside of the container wall 100, but is connected to the outside of the container wall 100. While the structure allows air to flow inside the thickness of the container wall 100, the spent nuclear fuel storage container manufactured by the casting method according to another embodiment of the present invention has a storage space inside the container wall 100 and the container wall 100. This difference includes cavities (11, 21) that communicate directly with the outside.
  • the corresponding configurations and functions such as the container wall 100, the shape of the container wall 100, and the connection form and structure of the cooling pipe 30a, are substantially the same. Description of the related configuration of the storage container of an embodiment of the present invention. Of course, it is of course substantially the same as the related configuration of the storage container of another embodiment of the present invention.

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 사용후 핵연료 저장용기는 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부를 형성하는 내벽 및 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽을 포함하고, 상기 용기벽)은 상기 외벽을 관통하여 상기 용기벽 내부와 연통되는 공동 및 상기 공동을 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 공동으로부터 상기 용기벽 두께 내부로 연장된 냉각유로를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용후 핵연료의 냉각파이프를 이종 재질 또는 동일재질의 용기벽 내부에 형성함으로써 저장공간을 효율적으로 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 방사능 차폐 및 외부충격에 의한 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기
본 발명의 일실시예는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기에 관한 것이다.
원자력 산업으로부터 불가피하게 발생되는 고준위 폐기물, 사용후핵연료 등의 핵폐기물은 생태계로부터 장기간 안전하게 격리되어야 한다. 이를 위한 공학적 방법들 중의 하나인 처분용기(Cask)는 보통 단일 또는 합금 재질로 만들어 질 수 있다. 프랑스, 영국, 일본 등은 고준위 폐기물(사용후 핵연료)을 유리 고화체로 만들어 용기에 넣고 이 용기를 다시 다른 용기에 넣어 포장하는 방식을 고려하고 있으며, 캐나다, 독일, 핀란드, 스웨덴 등은 사용후 핵연료를 직접 용기에 넣어 포장하는 방식을 고려하고 있다. 미국의 경우, 유리 고화체와 사용후핵연료 두 가지 유형에 대한 각각의 처분용기를 구상하고 있다. 우리나라와 해외 가압경수로 메탈타입의 캐스크인 경우 사용후 핵연료집합체를 사각통의 바스켓(Basket)안에 넣은 후 그 주위에 내식성이 우수한 스테인리스강으로 제작된 캐니스터(Canister)가 설치되며, 다시 그 주위에 주철 또는 탄소강으로 제작된 캐스크가 설치되어 사용후핵연료를 저장하고 있다
사용후핵연료를 저장할 수 있는 용기인 캐스크는 통 형태의 금속 캐스크로 이루어져 있으며, 금속 캐스크안의 금속 캐니스터 내부에 바스켓을 마련하여 사용후핵연료를 저장한다. 사용후핵연료의 저장 방법은 크게 습식 저장 방법과 건식 저장 방법으로 구분된다. 최근 들어 용량 확장과 장기 관리 측면에서 유리한 건식 저장 방법이 주로 채택되어 이용되고 있다. 사용후핵연료의 건식 저장은 습식저장 방식과 비교하여 우수한 안정성, 저렴한 운영비 및 저장 용량의 증대 및 우수한 확장성 등의 장점을 갖고 있다.
그러나, 보다 효과적인 사용후핵연료에서는 많은 양의 방사선과 열이 방출되므로 냉각효율과 저장용기 자체의 방사능 차폐 및 외부 충격에 의한 내구성 이와 더불어 다양한 공간상의 제약을 효과적으로 극복할 수 있는 기술적 과제의 해결이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR 1995-0027852 A
본 발명의 일실시예에 따른 목적은 사용후 핵연료 저장용기의 외벽을 이종 재질의 벽 또는 동일재질의 벽으로 형성함으로써 수용되는 사용후 핵연료의 방사선의 차폐 및 외부 충격에 의한 내구성을 극대화 할 수 있는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 저장용기 외벽 내부에 형성된 공기의 유로구조를 통해 저장용기의 냉각을 효과적으로 수행할 수 있으며, 냉각구조를 외벽 두께의 내부에 구현함으로서 실질적인 저장용기의 용량 및 외벽의 두께를 최적화 할 수 있다.
또한, 주조공정 중에 저장용기 외벽 두 내부에 외부 공기의 유출입을 위한 별도의 냉각파이프 구조물을 삽입하여 작업함으로써 냉각 효율을 효과적으로 향상시키고, 외벽자체의 냉각기능을 통해 저장용기의 내부 공간의 효과적인 활용 및 외부 충격에 의한 완충을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부를 형성하는 내벽 및 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽를 포함하고, 상기 용기벽은 상기 외벽을 관통하여 상기 용기벽 내부와 연통되는 공동 및 상기 공동을 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 공동부로부터 상기 용기벽 두께 내부로 연장된 냉각유로를 포함한다.
여기서, 상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되, 상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며, 상기 외벽의 공동은 상기 외벽 일측 및 타측에 각각 형성되되, 상기 냉각유로를 통해 공기가 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부를 형성하는 내벽과 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽 및 상기 용기벽 소정 두께 내부에 결합되되, 상기 용기벽이 관통되어 외부와 연통되는 공동에 결합된 유출입관과 상기 유출입관에 연장되도록 상기 용기벽 소정 두께 내부에 형성되어 상기 유출입관을 통해 유입 또는 유출되는 공기가 유동하는 냉각유로관을 포함하는 냉각파이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되, 상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며, 상기 냉각파이프의 상기 유출입관은 상기 외벽의 일측 및 타측에 형성되되, 상기 냉각유로관을 통해 공기가 연통되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부를 형성하는 내벽 및 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽를 포함하고, 상기 용기벽이 관통되도록 상기 내벽과 상기 외벽을 관통하여 상기 용기벽 내부와 외부가 연통되도록 형성된 공동부 및 상기 공동부를 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 상기 공동부로부터 상기 용기벽 두께 내부로 연장된 냉각유로를 포함한다.
여기서, 상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되, 상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며, 상기 외벽의 공동은 상기 외벽 일측 및 타측에 각각 형성되되, 상기 냉각유로를 통해 공기가 유동할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 또 다른 예의 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부를 형성하는 내벽과 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽 및 상기 용기벽 소정 두께 내부에 결합되되, 상기 용기벽의 내부와 외부를 관통하도록 형성되는 공동부에 결합된 유출입관과 상기 유출입관에 연장되도록 상기 용기벽 소정 두께 내부에 형성되어 상기 유출입관을 통해 유입 또는 유출되는 공기가 유동하는 냉각유로관을 포함하는 냉각파이프를 포함한다.
여기서, 상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되, 상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용기벽은 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며, 상기 냉각파이프의 상기 유출입관은 상기 용기벽의 일측 및 타측에 형성되되, 상기 냉각유로관을 통해 공기가 연통되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 사용후 핵연료의 냉각파이프를 이종 재질 또는 동일재질의 내벽과 외벽으로 형성된 용기벽 내부에 형성함으로써 저장공간을 효율적으로 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 방사능 차폐 및 외부충격에 의한 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이종 재질 또는 동일재질의 내벽과 외벽을 포함하는 용기벽 내부에 냉각파이프를 삽입하여, 외부 공기의 순환을 유도함으로써 보다 효과적으로 저장용기의 냉각을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 용기벽 내부에 공기가 유동할 수 있는 냉각파이프를 삽입하거나 용기벽 내부에 공기유동을 위한 냉각유로 구조를 형성함으로써 전체적인 저장용기의 중량을 감소시켜 그 취급을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 저장용기의 내부 잔열의 냉각을 지속적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이종재질의 내벽과 외벽으로 용기벽을 형성하는 경우 내부 핵연료 저장의 바스켓에 의한 방사능 차폐를 더욱 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 외부를 둘러싼 외부벽의 내구성을 확보하여 저장용기의 내부와 외부의 필요기능을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.
사용후 핵연료 저장용기를 원형 뿐만 아니라 사각형을 포함한 다각형의 구조를 구현함으로써 공간의 활용을 통한 저장능력 및 기타 설계의 자유도를 효과적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저장용기의 용기벽 내부에 삽입된 냉각파이프 또는 냉각유로의 공간을 통해 필요시 외부에 별도의 부품의 결합을 통한 수냉방식의 냉각방식과의 호환이 가능하여 냉각 설계의 자유도를 효과적으로 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프의 사시도
도 3은 도 1의 AA에 대한 단면도
도 4는 도 1의 A'A'에 대한 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프의 사시도
도 7은 도 5의 BB에 대한 단면도
도 8은 도 5의 B'B'에 대한 단면도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프의 사시도
도 11은 도 9의 CC에 대한 단면도
도 12는 도 9의 C'C'에 대한 단면도
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도
도 14는 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프의 사시도
도 15는 도 13의 DD에 대한 단면도
도 16은 도 13의 D'D'에 대한 단면도
발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일측", "타측", "내부", "외부" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프(30)의 사시도, 도 3은 도 1의 AA에 대한 단면도이고, 도 4는 도 1의 A'A'에 대한 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부(S)를 형성하는 내벽(10) 및 상기 내벽(10)의 외주면에 결합되는 외벽(20)을 포함하는 소정 두께의 용기벽(100)을 포함하고, 상기 용기벽(100)은 상기 외벽(20)을 관통하여 상기 용기벽(100) 내부와 연통되는 공동(21) 및 상기 공동(21)을 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 공동(21)으로부터 상기 용기벽(100) 두께 내부로 연장된 냉각유로(미도시)를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 내부에 사용후 핵연료가 저장된 바스켓(미도시)을 내부에 수용하도록 내부 수용공간이 형성되고 이러한 바스켓을 효과적으로 저장 및 냉각하기 위한 저장용기를 도시하고 있다.
내부 수용공간을 밀봉하기 위한 내측 커버부재(41)과 외측 커버부재(42)로 이루어진 소정 두께의 용기벽(100) 상부를 커버하는 커버부재(40)를 포함한다.
도시되지 않았지만, 본 발명의 일실시예에 따른 저장용기의 내부에 수용되는 사용후핵연료가 탑재된 바스켓은 캐스크 내벽의 적절한 주조 및 가공공정을 통한 지지부재나 격납부재로 수납될 수 있으며, 종래의 냉각방식과 달리 본 발명의 일실시예는 용기벽(100) 두께 내부에 형성된 용기벽(100) 외부로 부터 유입되는 공기의 유동을 통해 자연스럽게 저장용기 내부의 잔열들을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예는 종래 사용후 핵연료 저장용기의 바스켓을 내부에 저장하는 캐니스터와 캐니스터를 포함하도록 결합되는 캐스크 및 냉각핀의 구조를 용기벽(100)의 구조로 일체화시킴으로써 저장용기의 내부 저장용량을 효과적으로 증대시킬 수 있을 뿐만아니라, 저장용량의 두께의 효율적인 구현 및 냉각효과를 극대화 시킬 수 있도록 한 것이다. 또한 소비처가 캐니스터의 설치를 요구할 경우에는 적절한 주조 및 가공공정을 통해 캐니스터를 캐스크안에 설치할 수 있다.
또한, 추가적으로 방사능 차폐효과를 높이기 위해 캐스크에 폴리에틸렌봉 등을 설치할 수 있다.
또한, 본 실시예에서와 같이 사각형을 포함하는 다각형의 저장용기를 통해 다수의 저장용기의 밀집도를 높여 전체적인 수용공간 내부의 공간사용의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 공간에서의 저장시의 설계 자유도를 극대화 할 수 있다. 또한, 내벽(10) 및 외벽(20)의 재질을 이종재질로 하여 저장용기의 내측과 외측의 필요한 물성을 효과적으로 배치 및 기능하게 할 수 있고, 더불어 내벽(10)과 외벽(20)을 동일재질로 형성하는 경우에는 용기제작의 효율성을 높이고, 내벽(10)과 외벽(20)을 물리적으로 적층결합함으로써 전체적인 외부충격의 완화 혹은 설계안정성을 높일 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일실시예의 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 내벽(10)과 외벽(20)을 포함하는 용기벽(100)의 두께 내부와 외부가 연통되는 공동(21)을 형성하고, 이러한 공동(21)으로부터 유입되는 외부의 공기를 용기벽(100) 두께 내부 소정 공간으로의 유입과 유출을 자연스럽게 안내하기 위한 냉각유로(미도시)가 공동(21)과 연장되어 용기벽(100)의 내부에 포함될 수 있다.
그렇게 함으로써, 용기벽(100)의 외부로부터 유입되는 공기가 공동(21)을 통해 저장용기의 두께 내부에 형성된 냉각유로(미도시)로 유동 및 순환할 수 있고, 이를 통해 용기본체 두께 내부로의 공기의 유입과 유출을 반복하여 저장용기 내부 공간의 잔열들을 냉각시킬 수 있다. 용기벽(100)을 이루는 내벽(10)은 열전달이 가능하고 방사능 차폐효과가 우수한 금속성 재질을 이용함으로써 내벽(10)을 통해 열이 전달되면, 용기벽(100) 두께 내부에 형성된 냉각유로(미도시)를 통해 냉각시킬 수 있다. 냉각유로(미도시)는 내벽(10) 또는 외벽(20)에 형성되거나, 내벽(10)과 외벽(20)을 포함한 일정 공간을 차지하도록 형성할 수 있음은 물론이다.
다만, 이러한 공동(21)을 통한 공기의 순환을 유도하는 냉각유로(미도시)의 형성은 용기벽(100)의 내구성 및 두께의 범위를 고려하여 적절한 폭과 길이를 조절할 수 있음은 물론이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 공동(21)과 냉각유로(미도시)는, 용기벽(100) 내부에 금형을 통해 일체적으로 형성될 수 있지만, 별도의 구조물이 삽입되어 형성될 수 있다.
즉, 용기벽(100)의 외부와 연통되도록 형성된 공동(21)에 결합되는 유출입관(31)과 유출입관(31)으로부터 연장되어 저장용기의 전체 둘레면을 감싸도록 용기벽(100) 두께 내부로 연장되어 외부 공기의 유동을 가이드 하는 냉각유로관(32)을 포함하는 냉각파이프(30)로 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(30)는 용기벽(100)의 내벽(10)의 외면에 직접 접촉되도록 외벽(20) 내부에 결합될 수 있다. 내벽(10)을 통해 저장용기의 방사능 차폐효과를 극대화 하는 동시에, 내벽(10)으로부터의 접촉된 냉각파이프(30)가 내부 공기 유동을 통해 저장용기 내부의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 것이다.
다만, 도시된 예에 한하지 않고, 냉각파이프(30)는 내벽(10) 및 외벽(20)을 모두 포함하는 두께 내부의 공간상에 형성되거나, 내벽(10)의 두께 내부에만 형성되어 저장용기 내부의 잔열의 냉각효과를 극대화 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(30)는 상부와 하부에 각각 유출입관(31)을 형성하여 공기가 일측으로 유입되어 타측으로 배출되도록 할 수 있으며, 이러한 유출입관(31)의 배치 및 방향은 공기의 흐름을 고려하여 공기의 순환이 잘 일어날 수 있도록 적절한 배치 위치를 조절할 수 있음은 물론이다.
용기본체의 두께 내부에 냉각파이프(30)를 삽입하여 형성함으로써, 냉각파이프(30)의 물리적인 재질 및 이러한 냉각파이프(30)가 포함하는 소정 공간을 통해 저장용기의 외부에서 가해지는 충격들이 저장용기 내부로 전달되는 과정에서 공기층에 의한 충격의 완화 또는 감쇄가 일어날 수 있다. 그러므로 저장용기의 용기벽(100)의 내구성 및 충격흡수의 역할을 보다 효과적으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 저장용기 내부 수용공간을 형성하는 내벽(10)과 내벽(10)에 결합되는 외벽(20)이 각각 이종재질 또는 동일재질로 형성될 수 있다.
저장용기 내부에 수용된 사용후 핵연료가 저장된 바스켓의 방사능 차폐를 극대화 하기 위해 내벽(10)은 방사능 차폐효과를 갖는 재질로 형성할 수 있다.
내벽(10)은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 저장용기의 크기나 핵연료의 방사능의 차폐의 필요범위 등을 종합적으로 고려하여 각각의 적절한 두께 범위를 설정할 수 있다.
외벽(20)은 내벽(10)을 둘러싸도록 형성되며, 특히, 저장용기의 외부 충격에 의한 보호를 위한 소재 및 재질을 선택할 수 있다. 외벽(20)은 적어도 강도가 내벽(10)의 강도 이상이고, 내벽(10)과 밀착되어 일체로 제조가능한 재질이라면 모두 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도, 도 6은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프(30)의 사시도, 도 7은 도 5의 BB에 대한 단면도이고, 도 8은 도 5의 B'B'에 대한 단면도이다.
본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 저장용기의 형태를 변경한 예를 도시하고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 원기둥 형태의 저장용기를 통해 사용후 핵연료를 저장하고 앞서 살펴본 본 발명의 일실시예에 따른 저장용기의 냉각을 위한 공동(21)과 냉각유로(미도시)의 구성 뿐만아니라, 냉각파이프(30)의 물리적인 구조물을 삽입하는 것을 통해 저장용기의 냉각 및 외부 충격에 의한 완충효과를 얻을 수 있는 것은 동일하다.
그러므로, 도 5 내지 도 8은 대응되는 도 1 내지 4의 각 구성, 용기벽(100), 공동(21), 냉각유로(미도시) 및 냉각파이프(30)와 실질적으로 동일한 구성을 포함하는 것으로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프(30a)의 사시도, 도 11은 도 9의 CC에 대한 단면도이고, 도 12는 도 9의 C'C'에 대한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서, 내부의 수용부(S)를 형성하는 내벽(10) 및 상기 내벽(10)의 외주면에 결합되는 외벽(20)을 포함하는 소정 두께의 용기벽(100)를 포함하고, 상기 용기벽(100)이 관통되도록 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 관통하여 상기 용기벽(100) 내부와 외부가 연통되도록 형성된 공동부(11, 21) 및 상기 공동부(11, 21)를 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 상기 공동부(11, 21)로부터 상기 용기벽(100) 두께 내부로 연장된 냉각유로(미도시)를 포함한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 핵연료가 장착된 바스켓이 수용되는 용기벽(100) 내부공간과 용기벽(100) 외부와 연통되도록 하는 공동부(11, 21)를 형성할 수 있다. 공동부(11, 21)는 도시된 바와 같이 최소한의 공간을 할애하도록 하여, 방사능 차폐의 효과를 유지하도록 할 수 있다.
공동부(11, 21)는 내벽(10)과 외벽(20)이 관통되도로 형성될 수 있으며, 이는 직선상의 관통공이거나 또는 내외부의 공기가 유동할 수 있으면서 용기벽(100) 내부의 방사능 차폐력을 확보하기 위한 곡선 또는 절곡된 형태의 관통공을 만드는 공동부(11, 21)를 형성할 수 있음은 물론이다.
이렇게 공동부(11, 21)와 함께, 공동부(11, 21)를 통해 용기벽(100) 내부의 공기 및 용기벽(100) 외부의 공기가 함께 용기벽(100)의 두께 내부의 유로를 통해 유동하면서 냉각을 반복적으로 수행하게 할 수 있는 냉각유로(미도시)들을 포함할 수 있다. 냉각유로(미도시)는 용기벽(100) 두께 내부에 형성되되, 저장용기의 전면을 둘러싸도록 하여 전체면의 냉각을 효과적으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 물리적인 구조물인 냉각파이프(30a)를 용기벽(100) 두께 내부에 직접 삽입 및 결합함으로써 냉각유로를 물리적으로 구현할 수 있음은 물론이다.
구체적으로, 용기벽(100)의 내외부가 관통되는 공동부(11, 21)상에 결합되는 유출입관(31a)과, 유출입관(31a)을 통해 내부와 외부로 부터의 유입되는 공기가 유동하도록 용기벽(100) 두께 내부로 연장되는 냉각유로관(32a)을 포함하는 냉각파이프(30a)를 포함할 수 있다.
냉각파이프(30a)의 소재 자체는 용기벽(100)의 내벽(10)이나 외벽(20)보다 열전도율이 높은 재질을 선택할 수 있다. 그러므로써 열전달에 의한 내부 공기유동에 의한 냉각효율을 극대화 시킬 수 있다. 또한, 냉각파이프(30a)의 물리적인 구조물의 강성 및 냉각파이프(30a)의 내부 공간을 통해, 저장용기의 외부충격에 의한 충격이 저장용기 내부 수용부(S)로 전달되는 과정의 완충 및 충격이 감쇄를 가져올 수 있음은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 설명과 실질적으로 동일하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(30a) 용기벽(100)의 내벽(10) 외주면에 밀착되도록 결합되어 용기벽(100) 내부 수용부(S)로 부터 내벽(10)으로 전달되는 열을 효과적으로 냉각시키도록 할 수 있다. 물론, 도시된 실시예 이외에도, 냉각파이프(30a)의 용기벽(100) 두께 내의 배치 및 결합구조는 용기벽(100)의 두께와 용기벽(100)의 내벽(10)과 외벽(20)의 재질을 고려하여 가장 내구성이 높고 냉각효율을 높일 수 있는 형태 및 결합구조를 취할 수 있음은 물론이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(30a)는 용기벽(100)의 내부와 외부를 관통하게 하는 내벽(10)의 공동(11)과 외벽(20)의 공동(21)을 포함하는 공동부(11, 21)를 저장용기의 상하부에 배치하여, 공기의 유입과 유출이 유출입관(31a)과 냉각유로관(32)을 통해 자연스럽게 순환하도록 할 수 있다. 물론, 도 12의 배치 이외에도, 저장용기의 저장 장소나, 공기가 유동하는 흐름을 고려하여 유출입관(31a)과 냉각유로관(32)의 배치, 개수 및 결합방향을 결정할 수 있음은 물론이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기의 사시도, 도 14는 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기 냉각파이프(30a)의 사시도, 도 15는 도 13의 DD에 대한 단면도이고, 도 16은 도 13의 D'D'에 대한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 도 13에 도시된 바와 같이, 저장용기가 원기둥 형태로 이루어진 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 사각형 또는 이를 포함하는 다각형의 경우 저장용기의 공간 활용을 최대치로 끌어올릴 수 있고, 밀집도에 따른 공간의 활용의 설계 자유도를 높일 수 있는 이점이 있다. 이에 반해, 본 발명의 또 다른 실시예의 변형예에 따른 원기둥 형태의 저장용기는, 저장용기의 결합마다 소정 공간의 이격공간이 발생된다. 이러한 이격공간의 형성은, 저장용기에 저장되는 핵연료의 용량이나 형태, 저장용기가 저장되는 다양한 환경에서의 저장용기의 큰 변형이 예상되는 경우 활용함으로써 또 다른 이점을 얻을 수 있다.
그러므로, 저장용기의 형태는 저장용기의 사용후 핵연료의 저장량, 내부 팽창의 원인이나 환경, 기타 저장용기의 재질과 외부환경을 모두 고려하여 적절히 선택 및 적용함으로써 모든 상황에서의 저장용기의 활용을 극대화 할 수 있는 것이다.
도 14 내지 도 16은 이미 살펴본 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도 10 내지 도 11의 대응 구성의 기술내용과 실질적으로 동일하다.
즉, 도 14 내지 도 16에 도시된 각 구성, 용기벽(100), 공동부(11, 21), 냉각유로(미도시) 및 냉각파이프(30a)와 실질적으로 동일한 구성을 포함하는 것으로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기와 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는, 용기벽(100) 내부 수용부(S)와 용기벽(100) 외부가 직접 연통되는 구조를 포함하느냐 하지 않느냐의 차이이다.
즉, 본 발명의 일실시예의 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 용기벽(100) 내부 수용부(S)와 용기벽(100) 외부를 연통하게 하지 않으면서, 용기벽(100) 외부공기를 용기벽(100) 두께 내부로 유동하게 하는 구조인 반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기는 용기벽(100) 내부 수용공간과 용기벽(100) 외부와 직접 연통되는 공동부(11, 21)를 포함하는 차이이다.
이외에 용기벽(100), 용기벽(100)의 형태, 냉각파이프(30a)의 결합 형태 및 구조 등의 대응되는 구성 및 작용은 실질적으로 동일한 바 본 발명의 일실시예의 저장용기의 관련 구성의 설명은 당연히 본 발명의 다른 실시예의 저장용기의 관련 구성과 실질적으로 동일한 것임은 물론이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (12)

  1. 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서,
    내부의 수용부를 형성하는 내벽; 및
    상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽을 포함하고,
    상기 용기벽은 상기 외벽을 관통하여 상기 용기벽 내부와 연통되는 공동 및 상기 공동을 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 공동부로부터 상기 용기벽 두께 내부로 연장된 냉각유로를 포함하는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되,
    상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어진 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기벽은 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며,
    상기 외벽의 공동은 상기 외벽 일측 및 타측에 각각 형성되되, 상기 냉각유로를 통해 공기가 유동할 수 있도록 형성된 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  4. 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서,
    내부의 수용부를 형성하는 내벽과 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽; 및
    상기 용기벽 소정 두께 내부에 결합되되, 상기 용기벽이 관통되어 외부와 연통되는 공동에 결합된 유출입관과 상기 유출입관에 연장되도록 상기 용기벽 소정 두께 내부에 형성되어 상기 유출입관을 통해 유입 또는 유출되는 공기가 유동하는 냉각유로관을 포함하는 냉각파이프를 포함하는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되,
    상기 내벽은 철, 납 및 강 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어진 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며,
    상기 냉각파이프의 상기 유출입관은 상기 외벽의 일측 및 타측에 형성되되, 상기 냉각유로관을 통해 공기가 연통되도록 형성된 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  7. 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서,
    내부의 수용부를 형성하는 내벽; 및
    상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽를 포함하고,
    상기 용기벽이 관통되도록 상기 내벽과 상기 외벽을 관통하여 상기 용기벽 내부와 외부가 연통되도록 형성된 공동부 및 상기 공동부를 통해 외부 공기가 유입되어 유동하도록 상기 공동부로부터 상기 용기벽 두께 내부로 연장된 냉각유로를 포함하는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되,
    상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어진 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며,
    상기 외벽의 공동은 상기 외벽 일측 및 타측에 각각 형성되되, 상기 냉각유로를 통해 공기가 유동할 수 있도록 형성된 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  10. 사용후 핵연료를 저장하기 위한 건식 저장용기에 있어서,
    내부의 수용부를 형성하는 내벽과 상기 내벽의 외주면에 결합되는 외벽을 포함하는 소정 두께의 용기벽; 및
    상기 용기벽 소정 두께 내부에 결합되되, 상기 용기벽의 내부와 외부를 관통하도록 형성되는 공동부에 결합된 유출입관과 상기 유출입관에 연장되도록 상기 용기벽 소정 두께 내부에 형성되어 상기 유출입관을 통해 유입 또는 유출되는 공기가 유동하는 냉각유로관을 포함하는 냉각파이프를 포함하는 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 내벽 및 상기 외벽은 상호 이종재질 또는 동일재질로 형성되되,
    상기 내벽은 철, 납 및 강 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 외벽은 상기 내벽의 재질보다 강도가 크거나 같은 금속으로 이루어진 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 용기벽는 다각형 또는 원형의 형상 중 어느 하나의 형상으로 이루어지며,
    상기 냉각파이프의 상기 유출입관은 상기 용기벽의 일측 및 타측에 형성되되, 상기 냉각유로관을 통해 공기가 연통되도록 형성된 주조방식으로 제작한 사용후 핵연료 저장용기.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001141891A (ja) * 1999-11-10 2001-05-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンクリート製貯蔵容器、およびコンクリート製貯蔵容器の保管庫
JP2003057386A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Toshiba Corp 使用済燃料貯蔵装置、その製造方法、及び使用済燃料の貯蔵方法
KR20100074281A (ko) * 2007-12-12 2010-07-01 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 방사성 물질 저장 용기 및 방사성 물질 저장 용기의 제조 방법
KR102139163B1 (ko) * 2019-10-15 2020-07-29 한국원자력환경공단 열전달 부재를 이용한 열배출이 용이한 사용후핵연료 처분용기
KR20210120094A (ko) * 2019-02-01 2021-10-06 홀텍 인터내셔날 핵연료를 수용하는 캐스크용 수동 냉각 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001141891A (ja) * 1999-11-10 2001-05-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンクリート製貯蔵容器、およびコンクリート製貯蔵容器の保管庫
JP2003057386A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Toshiba Corp 使用済燃料貯蔵装置、その製造方法、及び使用済燃料の貯蔵方法
KR20100074281A (ko) * 2007-12-12 2010-07-01 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 방사성 물질 저장 용기 및 방사성 물질 저장 용기의 제조 방법
KR20210120094A (ko) * 2019-02-01 2021-10-06 홀텍 인터내셔날 핵연료를 수용하는 캐스크용 수동 냉각 장치
KR102139163B1 (ko) * 2019-10-15 2020-07-29 한국원자력환경공단 열전달 부재를 이용한 열배출이 용이한 사용후핵연료 처분용기

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