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KR102684247B1 - System For Laser Shock Peening - Google Patents

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KR102684247B1
KR102684247B1 KR1020230006865A KR20230006865A KR102684247B1 KR 102684247 B1 KR102684247 B1 KR 102684247B1 KR 1020230006865 A KR1020230006865 A KR 1020230006865A KR 20230006865 A KR20230006865 A KR 20230006865A KR 102684247 B1 KR102684247 B1 KR 102684247B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transfer rail
gap
laser peening
mobile cart
outer shell
Prior art date
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Active
Application number
KR1020230006865A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김원혁
정병훈
Original Assignee
엔케이에스주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔케이에스주식회사 filed Critical 엔케이에스주식회사
Priority to KR1020230006865A priority Critical patent/KR102684247B1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
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    • G21F5/008Containers for fuel elements

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Abstract

사용후핵연료 저장용기의 건전성 유지를 위한 레이저피닝 시스템이 소개된다. 레이저피닝 시스템은 이동대차의 이동에 케이블베이어가 이용된다. 이송레일이 외부쉘 상부 벤트를 통해 설치되며, 그 전단이 내부쉘의 제1 엣지를 지나 제1 엣지의 반경방향 반대편 측의 제2 엣지에 걸쳐진다. 케이블체인에 의해 이동대차가 이송레일을 따라 이동하여, 제2 엣지에서 내부쉘과 외부쉘 사이 갭에 투입된다.A laser peening system for maintaining the integrity of spent nuclear fuel storage containers is introduced. The laser peening system uses cable carriers to move the mobile truck. The transfer rail is installed through the upper vent of the outer shell, and its front end passes the first edge of the inner shell and spans the second edge on the radially opposite side of the first edge. The mobile cart moves along the transport rail by a cable chain and is inserted into the gap between the inner shell and the outer shell at the second edge.

Description

레이저피닝 시스템{System For Laser Shock Peening}Laser peening system {System For Laser Shock Peening}

본 발명은 방사성폐기물, 특히 사용후핵연료 저장용기의 건전성 유지를 위한 레이저피닝(Laser Peening) 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a laser peening system for maintaining the integrity of radioactive waste, especially spent nuclear fuel storage containers.

사용후핵연료는 원자력발전소의 원자로에 장전되어 사용된 후 외부로 방출된 연료를 말한다. 원자로에서 인출된 사용후핵연료에는 핵분열성 물질이 남아 있어 재활용이 가능할 뿐만 아니라, 오랜 기간동안 높은 준위의 방사성과 열을 방출하기 때문에 발전소내 사용후핵연료를 수중 저장조에서 수십 년 동안 냉각, 보관된다.Spent nuclear fuel refers to fuel that is discharged to the outside after being loaded and used in the reactor of a nuclear power plant. The spent nuclear fuel withdrawn from the reactor not only has fissile material remaining, making it recyclable, but also emits high levels of radioactivity and heat for a long period of time, so the spent nuclear fuel within the power plant is cooled and stored in underwater storage tanks for decades.

원자력발전소의 운전기간은 40~60년 정도인 것에 비해, 건설 당시 발전소 내 저장조의 용량은 그보다 짧은 10~20년 정도를 기준으로 설계되었다. 발전소 운전기간 동안에 발생되는 사용후핵연료를 저장하기 위해서는 저장조 내 저장랙을 조밀랙으로 교체하거나, 저장 여유가 있는 인접 발전소의 저장조로 이동, 보관해야 한다.While the operation period of a nuclear power plant is approximately 40 to 60 years, the capacity of the storage tank within the power plant at the time of construction was designed for a shorter period of approximately 10 to 20 years. In order to store spent nuclear fuel generated during the operation of a power plant, the storage rack in the storage tank must be replaced with a compact rack, or it must be moved and stored in a storage tank at an adjacent power plant that has room for storage.

사용후핵연료의 최종관리방안은 재처리하여 재활용하는 방안과 영구 처분하는 방법이 있다. 재처리는 자원 활용 및 고준위폐기물 저감 측면에서 바람직한 대안이나, 핵확산 우려, 고속증식로의 실용화 지연 및 우라늄 가격의 안정화에 따른 경제성 문제 등으로 인해 국내의 경우 재처리 수요는 그다지 많지 않다.The final management plan for spent nuclear fuel includes reprocessing and recycling and permanent disposal. Reprocessing is a desirable alternative in terms of resource utilization and high-level waste reduction, but there is not much demand for reprocessing in Korea due to concerns about nuclear proliferation, delays in commercialization of fast breeder reactors, and economic issues due to stabilization of uranium prices.

사용후핵연료의 영구처분은 지하 500~1000m 정도의 깊이에 심층 처분하는 것이 기본이나, 최근에는 심해저처분에 대한 타당성 연구도 진행되고 있다. 어떤 관리방법을 채택할 것인가는 에너지정책, 경제성, 환경문제 등 자국 내 고려사항 뿐만 아니라 핵확산과 관련된 정치 외교적 요소도 고려되어야 하는 등 매우 복잡한 측면이 있다.The basic principle for permanent disposal of spent nuclear fuel is deep disposal at a depth of approximately 500 to 1,000 m underground, but feasibility studies on deep seabed disposal have recently been conducted. Which management method to adopt is very complex, as it must take into account not only domestic considerations such as energy policy, economic feasibility, and environmental issues, but also political and diplomatic factors related to nuclear proliferation.

사용후핵연료의 최종관리방안의 도출이 지연되고 가동 원전의 저장조가 포화상태로 접근하고 여기에 수명을 다한 원전의 해체 시기가 다가옴에 따라 사용후핵연료 처분이 큰 이슈로 대두되고 있다. 현재로서는, 발전소내 저장조에서 임시 보관중인 연료를 재처리나 영구처분하기 전에 중간단계로 어느 한곳에 모아 저장(중간저장)하는 방안을 대부분 국가에서 채택하고 있다.As the final management plan for spent nuclear fuel is delayed, the storage tanks of operating nuclear power plants approach saturation, and the decommissioning period of nuclear power plants that have reached the end of their lifespan approaches, disposal of spent nuclear fuel is emerging as a major issue. Currently, most countries are adopting a plan to collect and store fuel temporarily stored in storage tanks within power plants in one place as an intermediate step before reprocessing or permanent disposal (interim storage).

사용후핵연료의 중간저장방식은 습식저장과 건식저장이 있다. 1980년대 중반까지는 실증경험이 풍부한 습식저장이 주로 채택되었으나, 냉각수의 순환등 지속적인 관리에 부담이 있다. 1990년대부터는 저장용량의 확장과 장기적인 관리 측면에서 유리한 건식저장방식이 채택되기 시작하여 현재 세계 많은 국가에서 건식저장시설이 운영되고 있다.Intermediate storage methods for spent nuclear fuel include wet storage and dry storage. Until the mid-1980s, wet storage, which had abundant empirical experience, was mainly adopted, but there was a burden on continuous management such as circulation of cooling water. In the 1990s, dry storage methods, which are advantageous in terms of expansion of storage capacity and long-term management, began to be adopted, and dry storage facilities are currently operated in many countries around the world.

사용후핵연료는 발전소내 저장조에서 임시저장, 중간저장, 재처리 또는 영구처분의 절차로 관리된다고 볼 수 있다. 임시저장 후 중간저장시설로 이동 시, 예로서 사용후핵연료가 장전된 캐니스터를 운반용기를 이용해 건식저장시설로 이동하며, 건식저장시설에서는 캐니스터를 운반용기에서 꺼내 이송용기를 사용하여 콘크리트 캐스크에 옮겨 담는다.Spent nuclear fuel can be managed in storage tanks within power plants through procedures of temporary storage, intermediate storage, reprocessing, or permanent disposal. When moving to an intermediate storage facility after temporary storage, for example, a canister loaded with spent nuclear fuel is moved to a dry storage facility using a transport container. In a dry storage facility, the canister is taken out of the transport container and placed in a concrete cask using a transport container. Transfer it.

건식저장에 사용되는 캐니스터는 SUS304, SUS316 등의 오스테나이트 스테인리스 스틸로 제조된다. 부식에 강한 스테인리스 스틸이지만, 수십 년 동안 수분, 염화물, 공기 중에 존재하는 성분들과의 접촉은 건전성을 위협한다. 염화물의 침투로 인한 스테인리스 스틸의 응력부식균열이 대표적인 예이다. 또한 캐니스터는 스테인리스 스틸 판재를 구부려 용접함에 의해 제조되는 되기에, 용접부, 특히 용접 열영향부에서의 잔류응력으로 인한 응력부식균열이 문제된다. 피폭 위험으로 인해 접근이 어려운 사용 중 캐니스터의 건전성, 특히 용접부의 건전성 유지를 위한 보수 방안이 요구된다.Canisters used for dry storage are made of austenitic stainless steel such as SUS304 and SUS316. Although stainless steel is resistant to corrosion, contact with moisture, chloride, and elements present in the air over several decades threatens its health. A representative example is stress corrosion cracking of stainless steel due to chloride penetration. Additionally, since the canister is manufactured by bending and welding stainless steel plates, stress corrosion cracking due to residual stress in the weld zone, especially in the heat-affected zone of the weld, is a problem. A maintenance plan is required to maintain the integrity of the canister, especially the welded area, during use when access is difficult due to the risk of radiation exposure.

도 1에 사용후핵연료 저장을 위한 용기의 부분 절개도이다.Figure 1 is a partial cutaway view of a container for storing spent nuclear fuel.

도 1에서 보듯이, 사용후핵연료 저장용기는 내부의 캐니스터(1), 외부의 캐스크, 그리고 탑커버(3)로 구성된다. 사용후핵연료는 장기간 붕괴열을 발생시키며, 저장용기는 자연적인 공기대류에 의해 붕괴열을 소산시킬 수 있도록 설계된다. 캐니스터(1)와 캐스크(2) 사이에 방사상으로 예로서 대략 50mm의 갭이 존재하며, 캐스크(2) 내벽에는 캐니스터(1)와 캐스크(2) 간의 이격을 보장하기 위한 돌출된 리브 형태의 가이드채널(8)이 수직방향 연장된다. 캐스크(2) 하부로부터 공기 유입구가 마련되고, 상부에는 유출구가 마련된다.As shown in Figure 1, the spent nuclear fuel storage vessel consists of an internal canister (1), an external cask, and a top cover (3). Spent nuclear fuel generates decay heat for a long period of time, and storage containers are designed to dissipate the decay heat through natural air convection. There is a radial gap of approximately 50 mm, for example, between the canister (1) and the cask (2), and the inner wall of the cask (2) has a protruding rib to ensure the separation between the canister (1) and the cask (2). A shaped guide channel (8) extends vertically. An air inlet is provided from the bottom of the cask (2), and an outlet is provided at the top.

캐니스터(1)는 여러 세그먼트들을 용접함에 의해 제조되어 상하방향과 수평방향으로 여러 용접라인(9)을 갖는다. 이들 용접라인(9)은 잔류응력으로 인한 응력부식균열의 위험이 있다. 저장용기 내부의 조사를 통해 균열이 발생된 경우라면 그에 맞는 수리 대책이 마련되어야 하고, 아직 응력부식균열로 인해 크랙이 문제가 될 정도에 이르지 않은 경우라면 용접부 잔류응력의 해소하는 방안 고려될 수 있다.The canister 1 is manufactured by welding several segments and has several weld lines 9 in the vertical and horizontal directions. These weld lines (9) are at risk of stress corrosion cracking due to residual stress. If a crack has occurred through investigation of the inside of the storage container, appropriate repair measures must be prepared. If the crack has not yet reached the level of becoming a problem due to stress corrosion cracking, a method of relieving residual stress in the weld zone may be considered. .

저장용기의 내부는 피폭 위험이 있어 작업자 접근이 제한된다. 캐니스터(1)의 건전성 조사 및 유지를 위해서는 원거리 조정을 통해 저장용기 내부로 로봇을 진입시켜야 한다. 하지만 용접라인들(9)의 형태에서 알 수 있듯이 수직등반이 요구되며, 로봇이 이동하기 위한 통로가 매우 좁고 이동이 제한적이다. 방사선에 민감한 전자기기나 회로의 사용이 제한되며, 캐니스터(1)를 캐스크(2) 사이의 갭에 로봇을 어떻게 투입하여 보수를 수행할 것인지 여부 등 경험하지 못한 많은 난점들이 있다. 특히 단순 조사와는 달리, 보수의 경우 이를 수행하기 위한 기기들, 각종 케이블들을 로봇에 장착되므로, 로봇 설계는 물론 저장용기 내부로 진입 및 동선 설계 등에 어려움이 따른다.There is a risk of radiation exposure inside the storage container, so worker access is restricted. In order to inspect and maintain the health of the canister (1), a robot must enter the storage container through remote control. However, as can be seen from the shape of the welding lines (9), vertical climbing is required, and the passage for the robot to move is very narrow and movement is limited. The use of electronic devices or circuits sensitive to radiation is limited, and there are many difficulties that have not been experienced, such as how to insert a robot into the gap between the canister (1) and the cask (2) to perform repairs. In particular, unlike simple investigation, in the case of repair, the equipment and various cables to perform the repair are mounted on the robot, so there are difficulties in designing the robot as well as entering the storage container and designing the movement route.

한구특허공개 제2002-0053742호에 방사성 물질을 수납한 밀폐 용기 및 저장시설이 소개되어 있다.Hangu Patent Publication No. 2002-0053742 introduces an airtight container and storage facility containing radioactive materials.

본 발명은 위와 같은 종래기술들에 대한 인식에 기초한 것으로, 방사성폐기물 저장용기, 예로서 캐니스터 용접부의 건전성 유지를 위해 필요한 수리 작업, 특히 레이저피닝을 수행하기 위한 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is based on the recognition of the above prior arts, and seeks to provide a system for performing repair work, especially laser peening, necessary to maintain the integrity of welds of radioactive waste storage containers, for example, canisters.

또한 본 발명은 방사성폐기물 저장용기의 좁은 통로, 특히 캐니스터와 캐스크 사이의 수직 통로에 이동대차가 원활하게 진입 및 이동하고, 위치 고정되어 캐니스터 외벽면에 레이저피닝을 수행할 수 있도록 하기 위한 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a system for allowing a mobile truck to smoothly enter and move into the narrow passage of a radioactive waste storage container, especially the vertical passage between the canister and the cask, and to perform laser peening on the outer wall of the canister by being fixed in position. We would like to provide

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항들에 의해서도 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not necessarily limited to the matters mentioned above, and other problems not yet mentioned may also be understood by the matters described below.

위 목적들은 청구범위에 기재된 발명들, 구성들에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 레이저피닝 시스템은 케이블베이어(cableveyor)를 이용하여 이동대차가 저장용기의 좁은 수직 통로를 안정적으로 진입하여 이동 및 레이저피닝 작업을 수행할 수 있도록 구성된다.The above objectives are achieved by the inventions and configurations described in the claims. The laser peening system according to the present invention is configured to use a cableveyor so that a mobile truck can stably enter the narrow vertical passage of a storage container and perform movement and laser peening operations.

본 발명에 따른 레이저피닝 시스템은 이동대차; 및 이동대차의 이동을 위한 이송레일, 이동대차에 연결된 케이블체인 및 케이블체인을 이송레일을 따라 전후진 움직이기 위한 피딩모듈을 구비하는 이송가이드를 포함한다. 이송레일은 저장용기의 외부쉘 상부 벤트를 통해 설치되며, 그 전단이 내부쉘의 제1 엣지를 지나 제1 엣지의 반경방향 반대편 측의 제2 엣지에 걸쳐진다. 레이저피닝 시스템은 케이블체인에 의해 이동대차가 이송레일을 따라 이동하여, 제2 엣지에서 내부쉘과 외부쉘 사이 갭에 투입될 수 있도록 구성된다.The laser peening system according to the present invention includes a mobile cart; And a transfer guide including a transfer rail for moving the mobile cart, a cable chain connected to the mobile cart, and a feeding module for moving the cable chain forward and backward along the transfer rail. The transfer rail is installed through the upper vent of the outer shell of the storage container, and its front end passes the first edge of the inner shell and spans the second edge on the radially opposite side of the first edge. The laser peening system is configured so that the mobile cart moves along the transport rail by a cable chain and can be inserted into the gap between the inner shell and the outer shell at the second edge.

본 발명의 구체예에 의하면, 상기 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 경로의 곡률이 이동대차의 진입 위치에 따라 조절될 수 있도록 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the curvature of the path through which the mobile cart enters the gap at the front end of the transfer rail is configured to be adjusted according to the entry position of the mobile cart.

본 발명의 구체예에 의하면, 상기 이송레일 전단에 커브드 브래킷이 연결된다. 레이저피닝 시스템은 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 경로가 커브드 브래킷에 의해 완만하게 하향 구부러지도록 구성된다.According to a specific example of the present invention, a curved bracket is connected to the front end of the transfer rail. The laser peening system is configured so that the path through which the mobile truck enters the gap at the front end of the transfer rail is gently bent downward by a curved bracket.

본 발명의 구체예에 의하면, 상기 이송레일 전단이 커브드 브래킷의 후단에 연결된다. 레이저피닝 시스템은 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 위치에 따라 커브드 브래킷의 후단이 들어 올려질 수 있도록 구성된다.According to a specific example of the present invention, the front end of the transfer rail is connected to the rear end of the curved bracket. The laser peening system is configured so that the rear end of the curved bracket can be lifted depending on the position where the mobile truck enters the gap at the front end of the transfer rail.

본 발명의 구체예에 의하면, 상기 이송레일에 케이블체인의 상방향 거동을 제한하기 위한 덮개가 설치된다.According to an embodiment of the present invention, a cover is installed on the transfer rail to limit the upward movement of the cable chain.

본 발명의 구체예에 의하면, 상기 이동대차는, 내부쉘과 외부쉘 사이 갭에서 수직 이동 시, 외부쉘의 외벽면과의 마찰력에 의해 자중을 지지할 수 있도록 리프트 업 가능한 서포팅 요소를 구비한다.According to a specific example of the present invention, the mobile cart is provided with a supporting element capable of being lifted up so as to support its own weight by frictional force with the outer wall surface of the outer shell when moving vertically in the gap between the inner shell and the outer shell.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 방사성폐기물 저장용기의 건전성 유지를 위해 필요한 수리 작업이 원활하게 수행될 수 있다.According to the present invention as described above, repair work necessary to maintain the soundness of a radioactive waste storage container can be smoothly performed.

또한 본 발명에 의하면, 케이블베이어 등을 이용하여 이동대차가 좁은 수직 통로로 원활하게 진입하고, 수직 통로 내에서 이동 및 위치 고정될 수 있다.Additionally, according to the present invention, a mobile truck can smoothly enter a narrow vertical passage using a cable carrier, etc., and can be moved and fixed in position within the vertical passage.

또한 본 발명에 의하면, 방사성폐기물 저장용기의 좁은 통로, 특히 캐니스터와 캐스크 사이의 수직 통로에 이동대차가 원활하게 진입 및 이동하고, 위치 고정되어 캐니스터 외벽면에 레이저피닝을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, the mobile truck can smoothly enter and move into the narrow passage of the radioactive waste storage container, especially the vertical passage between the canister and the cask, and is fixed in position to perform laser peening on the outer wall of the canister.

도 1은 사용후핵연료 저장용기의 부분 절개도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저피닝 시스템의 개략적인 컨셉을 보여준다.
도 3은 도 2에 도시된 도시된 저장용기의 내부를 위에서 본 뷰이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저피닝 시스템을 보여준다.
도 5는 도 4에 도시된 레이저피닝 시스템의 측방향뷰이다.
도 6는 도 4에 도시된 레이저피닝 시스템의 탑뷰이다.
도 7은 도 4에 도시된 레이저피닝 시스템의 후방뷰이다.
도 8은 내지 도 10은 도 4에 도시된 레이저피닝 시스템의 사용예들을 보여준다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 레이저피닝 시스템을 보여준다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이동대차를 보여준다.
Figure 1 is a partial cutaway view of a spent nuclear fuel storage container.
Figure 2 shows a schematic concept of a laser peening system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view from above of the interior of the illustrated storage container shown in Figure 2.
Figure 4 shows a laser peening system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a side view of the laser peening system shown in Figure 4.
Figure 6 is a top view of the laser peening system shown in Figure 4.
Figure 7 is a rear view of the laser peening system shown in Figure 4.
Figures 8 to 10 show examples of use of the laser peening system shown in Figure 4.
Figures 11 and 12 show a laser peening system according to another embodiment of the present invention.
Figures 13 and 14 show a mobile truck according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 여러 특징적인 측면들을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 구체적으로 살펴본다. 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들은 동일한 부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징들에 대한 직관적인 이해를 위해 과장되거나 개략적으로 도시될 수 있다.Hereinafter, we will look at examples in more detail so that we can understand various characteristic aspects of the present invention. In the drawings, identical or equivalent components may be indicated by the same symbols, and the drawings may be exaggerated or schematically shown for intuitive understanding of the features of the present invention.

본 문서에서 별도 한정이 없거나 본질적으로 허용될 수 없는 것이 아닌 한, 두 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 표현들, 예로서 '상', '연결'과 같은 표현들은 두 요소가 서로 직접 접촉하는 것은 물론 제1 및 제2 요소의 요소 사이에 제3의 요소가 개재되는 것을 허용한다. 전후, 좌우 또는 상하 등의 방향 표시는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이다.Unless otherwise specified or inherently impermissible in this document, expressions to describe the relationship between two elements, such as 'phase' and 'connection', do not mean that the two elements are in direct contact with each other. Of course, a third element is allowed to be inserted between the first and second elements. Directional indications such as front and back, left and right, or up and down are only for convenience of explanation.

본 문서에서 'A 및/또는 B'의 표현은 'A', 'B' 또는 'A 및 B'를 포함하는 의미로 해석된다.In this document, the expression 'A and/or B' is interpreted to include 'A', 'B' or 'A and B'.

도 2 및 도 3은 실시예에 따른 레이저피닝 시스템의 컨셉을 설명하기 위한 도면들이다. 도 2에 이동대차(20)를 저장용기(1,2) 내부로 진입시키기 위한 이송가이드(10)가 도시되어 있고, 도 3에는 탑커버(3)가 제거 또는 절단된 저장용기(1,2)의 내부 탑뷰가 도시되어 있다.Figures 2 and 3 are drawings for explaining the concept of a laser peening system according to an embodiment. In Figure 2, a transfer guide (10) is shown for allowing the mobile truck (20) to enter the storage containers (1, 2), and in Figure 3, the storage containers (1, 2) with the top cover (3) removed or cut. )'s interior top view is shown.

도 2를 참조하면, 보관용기는 내부쉘(1), 외부쉘(2) 및 탑커버(3)를 포함한다. 사용후핵연료가 장입된 내부쉘(1)의 둘레를 외부쉘(2)이 감싸고 있다. 내부쉘(1)은 외부쉘(2)의 바닥(4)에 올려지고, 내부쉘(1)과 외부쉘(2) 간에 방사상으로 예로서 약 50mm의 갭(6)이 존재하며, 외부쉘(2) 내벽면에는 내부쉘(1)과 외부쉘(2) 간의 갭(6) 유지를 위해 상하방향으로 가이드채널(8, 도 1 참조)이 연장된다. 예로서 내부쉘(1)은 캐니스터이고, 외부쉘(2)은 캐스크이다.Referring to Figure 2, the storage container includes an inner shell (1), an outer shell (2), and a top cover (3). The outer shell (2) surrounds the inner shell (1) into which the spent nuclear fuel is charged. The inner shell (1) is placed on the bottom (4) of the outer shell (2), and there is a radial gap (6) of about 50 mm, for example, between the inner shell (1) and the outer shell (2), and the outer shell ( 2) On the inner wall, a guide channel (8, see Figure 1) extends in the vertical direction to maintain the gap (6) between the inner shell (1) and the outer shell (2). As an example, the inner shell (1) is a canister and the outer shell (2) is a cask.

외부쉘(2)은 그 상부와 하부에 둘레방향으로 복수개 배열된 벤트(5,7)를 구비한다. 공기의 자연대류에 의해 보관용기 내부의 열을 소산시키기 위한 것으로, 하부 벤트(7)로 유입된 공기는 갭(6)을 통해 상승하면서 히팅되어 상부 벤트(5)로 유출된다. 내부쉘(1)의 보수를 위해, 이송가이드(10)가 설치되고 상부 벤트(5)를 통해 이동대차(20)가 투입된다.The outer shell 2 has a plurality of vents 5 and 7 arranged in the circumferential direction at its upper and lower parts. This is to dissipate heat inside the storage container by natural convection of air. The air flowing into the lower vent (7) is heated as it rises through the gap (6) and flows out to the upper vent (5). To repair the inner shell (1), the transfer guide (10) is installed and the mobile cart (20) is introduced through the upper vent (5).

도 3을 참조하면, 상부 벤트(5)는 원주방향으로 배열된 제1 내지 제4 벤트(5a~5d)를 구비한다. 제1 상부 벤트(5a) 안쪽에 내부쉘(1)의 제1 엣지(P1), 그리고 제1 상부 벤트(5a)의 방사상 반대편 측의 제2 상부 벤트(5b) 안쪽에 내부쉘(1)의 제2 엣지(P2)가 위치한다. 이송가이드(10)는 제1 상부 벤트(5a)를 통해 외부쉘(2) 안으로 수평방향으로 설치된다. 이송가이드(10)는 내부쉘(1)의 탑면(1a) 중심을 지나 제2 엣지(P2)까지 연장되게 설치된다. 일실시예에 의하면, 이송가이드(10)는 탑면(1a)의 중심 위치에 회전축(P3)이 위치되고, 이 회전축(P3)의 전단부가 시계방향 또는 반시계방향으로 회동될 수 있도록 구성된다. 회전축(P3)의 전단부가 아암처럼 시계방향 또는 반시계방향으로 회동됨으로써, 이동대차(20)가 갭(6) 내부로 투입 위치가 선택될 수 있다. 예로서, 이동대차(20)를 회전축(P3)의 전단부에 위치시킨 후, 전단부를 시계방향으로 90도 회동시켜 이동대차(20)를 제2 상부 벤트(5b) 방향으로 투입할 수 있다.Referring to FIG. 3, the upper vent 5 includes first to fourth vents 5a to 5d arranged in the circumferential direction. The first edge (P1) of the inner shell (1) inside the first upper vent (5a), and the inner shell (1) inside the second upper vent (5b) on the radially opposite side of the first upper vent (5a). The second edge (P2) is located. The transfer guide 10 is installed horizontally into the outer shell 2 through the first upper vent 5a. The transfer guide 10 is installed to extend through the center of the top surface 1a of the inner shell 1 to the second edge P2. According to one embodiment, the transfer guide 10 has a rotation axis P3 located at the center of the top surface 1a, and the front end of the rotation axis P3 is configured to rotate clockwise or counterclockwise. By rotating the front end of the rotation shaft P3 clockwise or counterclockwise like an arm, the insertion position of the mobile cart 20 into the gap 6 can be selected. For example, after positioning the mobile truck 20 at the front end of the rotation shaft P3, the front end can be rotated 90 degrees clockwise to insert the mobile truck 20 in the direction of the second upper vent 5b.

도 2 및 도 3을 참조하면, 이송가이드(10)의 선단은 제2 엣지(P2)에 걸쳐지게 놓인다. 이송가이드(10)는 이동대차(20)가 갭(6) 내부로 진입할 때 그 경로가 수직하게 꺽이지 않도록, 그 선단(10a)에서 완만하게 하향 구부러진 형상을 이루도록 설계된다. 외부쉘(2) 밖으로부터 이동대차(20)가 이송가이드(10)를 따라 이동하며, 제2 엣지(P2)에서 내부쉘(1)과 외부쉘(2) 사이 갭(6)으로 진입한다.Referring to FIGS. 2 and 3, the tip of the transfer guide 10 is placed over the second edge P2. The transfer guide 10 is designed to be gently bent downward at its tip 10a so that its path does not bend vertically when the mobile truck 20 enters the inside of the gap 6. The mobile truck 20 moves from outside the outer shell 2 along the transfer guide 10 and enters the gap 6 between the inner shell 1 and the outer shell 2 at the second edge P2.

이동대차(20)는 외부쉘(2) 내측벽의 가이드채널들(8) 사이에서 갭(6) 내부로 투입된다. 가이드채널들(8) 간의 간격, 외부쉘(2) 내벽면과 내부쉘(1) 외벽면 간의 간격이 좁기 때문에, 갭(6) 내부로 투입되는 이동대차(20)의 설계 및 제작이 용이하지 않다. 이동대차(20)는 내부쉘(1)의 보수를 위한 장비를 가지고 이동한다. 이동대차(20)는 외부쉘(2)과 내부쉘(1) 간의 갭(6) 내에서 승강 이동할 수 있어야 한다.The mobile truck 20 is inserted into the gap 6 between the guide channels 8 on the inner wall of the outer shell 2. Because the spacing between the guide channels (8) and the spacing between the inner wall of the outer shell (2) and the outer wall of the inner shell (1) are narrow, it is not easy to design and manufacture the mobile truck (20) inserted into the gap (6). not. The mobile truck 20 moves with equipment for repair of the inner shell 1. The mobile truck 20 must be able to move up and down within the gap 6 between the outer shell 2 and the inner shell 1.

이동대차(20)는 트랙, 휠 등에 기반한 이동메커니즘을 가질 수 있다. 그러나, 좁은 갭(6) 내에서 승강 이동, 갭(6) 내 일정 위치에서 보수 작업을 수행하기 위해서는 안정적인 이동대차(20)의 이동이 보장될 필요가 있다. 실시예에 의하면. 이동대차(20)의 안정적인 이동을 위해 케이블베이어(cableveyor)가 이용된다.The mobile cart 20 may have a moving mechanism based on tracks, wheels, etc. However, in order to move up and down within the narrow gap 6 and perform repair work at a certain position within the gap 6, it is necessary to ensure stable movement of the mobile cart 20. According to the example. A cableveyor is used to ensure stable movement of the mobile truck 20.

내부쉘(1) 캐니스터의 용접부 주변 잔류응력을 제거하기 위해 이동대차(20)를 이용하여 내부쉘(1) 외벽면에 대한 레이저피닝이 수행된다. 스테인리스 스틸에서 응력부식균열은 인장응력 하에서 발생하며, 생성된 응력부식균열의 성장을 위해서는 오랜 기간 높은 인장응력이 유지되어야 한다. 레이저피닝은 고에너지(5~10J)의 단펄스(5~10Hz) 레이저를 단시간(5~20ns)에 재료 표면을 조사 및 가열하여, 발생하는 고압 플라즈마의 충격파에 의해 국부적으로 재료 표면을 소성변형하고, 주위의 미변형부에 의한 구속을 통하여 재료 표면에 압축잔류응력을 형성함으로써 피로강도를 높여 응력부식균열을 해결하는 기술이다. 레이저피닝 시 재료 표면에 수막을 입혀 플라즈마 압력을 좀 더 상승시킬 수 있다.In order to remove residual stress around the welded area of the inner shell (1) canister, laser peening is performed on the outer wall of the inner shell (1) using a mobile cart (20). Stress corrosion cracks in stainless steel occur under tensile stress, and in order for the generated stress corrosion cracks to grow, high tensile stress must be maintained for a long period of time. Laser peening irradiates and heats the material surface with a high-energy (5-10J) short-pulse (5-10Hz) laser in a short period of time (5-20ns), causing local plastic deformation of the material surface by the shock wave of the generated high-pressure plasma. It is a technology that solves stress corrosion cracking by increasing fatigue strength by forming compressive residual stress on the surface of the material through restraint by surrounding undeformed parts. During laser peening, the plasma pressure can be further increased by applying a water film to the surface of the material.

도 4 내지 도 7에 실시예에 따른 사용후핵연료 저장용기(1,2) 보수용 레이저피닝 시스템이 도시되어 있다. 도 4 내지 도 7에 도시된 것은 레이저피닝 시스템의 개발 및 성능 테스트에 사용된 프로토타입이다. 사용후핵연료의 보관을 위한 저장용기(1,2)가 모사되어 있다.4 to 7 show a laser peening system for repairing spent nuclear fuel storage containers 1 and 2 according to an embodiment. Shown in Figures 4 to 7 are prototypes used in the development and performance testing of the laser peening system. Storage containers (1, 2) for storing spent nuclear fuel are simulated.

도 4 및 도 5를 참조하면, 레이저피닝 시스템은 이동대차(20), 및 이동대차(20)의 이동을 위한 이송가이드(10)를 포함한다. 이송가이드(10)와 저장용기(1,2)가 지지프레임(30)에 의해 지지된다.Referring to Figures 4 and 5, the laser peening system includes a mobile cart 20 and a transfer guide 10 for moving the mobile cart 20. The transfer guide 10 and the storage containers 1 and 2 are supported by the support frame 30.

이동대차(20)는 레이저피닝을 위한 광학계를 구비한다. 전력, 데이터 송수신 및 레이저피닝을 위한 각종 케이블들이 케이블베이어 라인을 통해 이동대차(20)에 연결된다. 이동대차(20)의 이동 및 레이저피닝을 위한 전력은 케이블을 통해 외부로부터 공급되며, 외부쉘(2) 밖에 배치된 레이저피닝 설비에서 발진된 고에너지의 펄스레이저가 광케이블을 통하여 이동대차(20)의 광학계로 전송된다. 이동대차(20)에는 내부쉘(1) 외벽면에 용접부를 따라 수막을 형성하기 위한 수분사용 호스가 연결된다.The mobile truck 20 is equipped with an optical system for laser peening. Various cables for power, data transmission and reception, and laser peening are connected to the mobile truck 20 through a cable carrier line. Power for movement and laser peening of the mobile truck (20) is supplied from the outside through a cable, and a high-energy pulse laser emitted from a laser peening facility placed outside the outer shell (2) is transmitted to the mobile truck (20) through an optical cable. transmitted to the optical system. A water hose is connected to the mobile cart 20 to form a water film along the welded portion on the outer wall of the inner shell 1.

이 프로토타입은 도 2 및 도 3에 도시된 레이저피닝 시스템의 컨셉을 반영한다. 이송가이드(10)는 외부쉘(20) 밖으로부터 상부 벤트(5), 예로서 제1 상부 벤트(5a)를 통해 외부쉘(2) 안으로 수평방향으로 설치된다. 이송가이드(10)는 내부쉘(1)의 반경방향 중심을 지나 내부쉘(1)의 제2 엣지(P2)까지 연장 설치된다. 이동대차(20)는 이송가이드(10)를 따라 이동하여 외부쉘(2)의 내벽(2b)과 내부쉘(1)의 외벽(1b) 사이의 갭(6)으로 투입된다.This prototype reflects the concept of the laser peening system shown in Figures 2 and 3. The transfer guide 10 is installed horizontally from outside the outer shell 20 into the outer shell 2 through the upper vent 5, for example, the first upper vent 5a. The transfer guide 10 is installed to extend beyond the radial center of the inner shell 1 to the second edge P2 of the inner shell 1. The mobile cart 20 moves along the transfer guide 10 and is inserted into the gap 6 between the inner wall 2b of the outer shell 2 and the outer wall 1b of the inner shell 1.

이송가이드(10)는 실시예에 의하면 케이블베이어로 구성된다. 이동대차(20)는 자력으로 움직이지 않고 케이블베이어에 의해 이동한다. 이동대차(20)는 이동을 위해 무거운 모터를 구비하지 않아도 되므로, 경량 및 소형으로 제작될 수 있다. 이 실시예에 의하면, 이동대차(20)는 좁은 갭(6)으로 투입되기에 보다 적합한 크기로 제작될 수 있고, 갭(6) 내에서의 이동 및 보수 작업이 안정적으로 수행될 수 있다.According to the embodiment, the transfer guide 10 is composed of a cable carrier. The mobile cart 20 does not move by magnetic force but moves by a cable carrier. Since the mobile cart 20 does not need to be equipped with a heavy motor for movement, it can be manufactured to be lightweight and small. According to this embodiment, the mobile truck 20 can be manufactured to a size more suitable for insertion into the narrow gap 6, and movement and repair work within the gap 6 can be performed stably.

도 4 및 도 7을 참조하면, 이송가이드(10)는 이송레일(11), 이동대차(20)에 연결되는 케이블체인(12), 이송레일(11)의 길이방향(x방향) 전단(11a)의 커브드 브래킷(16), 및 이송레일(11)의 길이방향(x방향) 후단(11b)의 피딩모듈(18)을 포함한다.Referring to Figures 4 and 7, the transfer guide 10 includes a transfer rail 11, a cable chain 12 connected to the mobile cart 20, and a longitudinal (x-direction) shear 11a of the transfer rail 11. ) of the curved bracket 16, and a feeding module 18 at the rear end 11b in the longitudinal direction (x direction) of the transfer rail 11.

이송레일(11)은 상부 벤트(5)를 통해 외부쉘(2) 안쪽으로 연장 설치된다. 이송레일(11)은 케이블체인(12)의 처짐을 방지하고, 이동대차(20) 및 케이블체인(12)이 목표로 하는 방향으로 안정적으로 전진 및 후진 이동할 수 있도록 안내한다. 이송레일(11)은 바닥과, 폭방향(y방향) 양측의 사이드월을 구비한다.The transfer rail (11) is installed to extend inside the outer shell (2) through the upper vent (5). The transfer rail 11 prevents the cable chain 12 from sagging and guides the mobile cart 20 and the cable chain 12 to move stably forward and backward in the target direction. The transfer rail 11 has a floor and side walls on both sides of the width direction (y direction).

케이블체인(12)은 다수의 링크로 구성된다. 예로서 케이블체인(12)은 링크들 간의 조인트가 핀으로 연결되어, 링크와 링크 사이가 어느 정도의 각도로 구부려질 수 있다. 케이블체인(12)의 선단이 이동대차(20)의 후단에 연결된다. 케이블체인(12)은 이동대차(20)의 후단에 연결되어 이동대차(20)를 밀거나 당기는 힘에 의해 이동대차(20)를 전진 또는 후진시키고, 수직의 갭(6) 내에 이동대차(20)를 서스펜딩시킬 수 있도록 길이방향으로 어느 정도 강성을 가지며, 또한 휘어질 수 있는 유연성을 갖는다. 케이블체인(12)은 통상 여러 링크가 연결된 링키지 구조를 가지며, 다양한 기술이 적용될 수 있다. 바람직한 하나의 예로서, 케이블체인(12)은 상하방향뿐만 아니라 좌우방향으로도 휘어질 수 있다.The cable chain 12 consists of multiple links. For example, in the cable chain 12, joints between links are connected with pins, so that the links can be bent at a certain angle. The front end of the cable chain 12 is connected to the rear end of the mobile cart 20. The cable chain 12 is connected to the rear end of the mobile cart 20 and moves the mobile cart 20 forward or backward by the force of pushing or pulling the mobile cart 20, and moves the mobile cart 20 within the vertical gap 6. ) has a certain degree of rigidity in the longitudinal direction so that it can be suspended, and also has flexibility to bend. The cable chain 12 usually has a linkage structure in which several links are connected, and various technologies can be applied. As a preferred example, the cable chain 12 can be bent not only up and down, but also in the left and right directions.

커브드 브래킷(16)은 외부쉘(2)와 내부쉘(1) 사이의 갭(6)으로 하강 진입하는 이동대차(20)의 진행 경로가 완만하게 이루어지도록 한다. 커브드 브래킷(16)은 제2 엣지(P2) 부근에서 내부쉘(1)에 안착될 수 있는 형상으로 설계된다. 실시예에 의하면, 측방향(y방향)에서 볼 때 커브드 브래킷(16)은 상측에 곡부를 갖는 반원형의 형상을 갖는다. 커브드 브래킷(16)의 하측은 내부쉘(1)에 안착되도록 평탄하다. 커브드 브래킷(16)의 전단은 제2 엣지(P2)와 연속되게 배치된다. 커브드 브래킷(16)이 제2 엣지(P2) 부근에서 임시 고정 또는 스토핑될 수 있도록 별도의 부재가 마련될 수 있다.The curved bracket 16 ensures that the traveling path of the mobile truck 20 descending into the gap 6 between the outer shell 2 and the inner shell 1 is smooth. The curved bracket 16 is designed in a shape that can be seated on the inner shell 1 near the second edge P2. According to the embodiment, when viewed from the side direction (y direction), the curved bracket 16 has a semicircular shape with a curved portion on the upper side. The lower side of the curved bracket (16) is flat so that it is seated on the inner shell (1). The front end of the curved bracket 16 is disposed continuously with the second edge P2. A separate member may be provided so that the curved bracket 16 can be temporarily fixed or stopped near the second edge P2.

커브드 브래킷(16) 상에 이송레일(11)의 전단(11a)이 연결된다. 커브드 브래킷(16)은 폭방향(y방향)으로 설치된 볼스터(baluster, 16c)를 구비한다. 볼스터(16c)는 커브드 브래킷(16)을 지지하며, 이동대차(20)의 진행방향(x방향)으로 복수개 이격 배열된다. 볼스터(16c)는 이동대차(20)가 진행하는 경로의 곡률을 보다 손쉽게 조절하고, 커브드 브래킷(16)의 제작을 용이하게 한다.The front end (11a) of the transfer rail (11) is connected to the curved bracket (16). The curved bracket 16 has a bolster (16c) installed in the width direction (y direction). The bolsters 16c support the curved bracket 16 and are arranged in plural numbers spaced apart in the moving direction (x-direction) of the mobile cart 20. The bolster 16c more easily adjusts the curvature of the path along which the mobile cart 20 travels and facilitates the manufacture of the curved bracket 16.

도 6 및 도 7을 참조하면, 피딩모듈(18)에 의해 케이블체인(12)이 이송레일(11)을 따라 전후방 이동한다. 피딩모듈(18)은 케이블체인(12)이 감긴 롤러(13)와, 롤러(13)에 축 연결된 모터(14)를 구비한다. 모터(14)는 정역방향 회전 가능하다. 모터(14)의 구동에 의해 롤러(13)가 회전하며, 롤러(13)의 회전방향에 따라 케이블체인(12)이 전진 또는 후진한다. 케이블체인(12)의 링크들 간 조인트의 연결핀(12a)이 롤러(13)에 마련된 홈에 끼워져, 롤러(13) 회전 시 케이블체인(12)이 움직인다. 미설명부호 15는 프로토타입에서 피딩모듈(18)을 외부쉘(2)에 설치하기 위한 브래킷이다.Referring to Figures 6 and 7, the cable chain 12 moves forward and backward along the transfer rail 11 by the feeding module 18. The feeding module 18 includes a roller 13 on which a cable chain 12 is wound, and a motor 14 axially connected to the roller 13. The motor 14 can rotate in forward and reverse directions. The roller 13 rotates by driving the motor 14, and the cable chain 12 moves forward or backward depending on the rotation direction of the roller 13. The connecting pin (12a) of the joint between the links of the cable chain (12) is inserted into the groove provided in the roller (13), so that the cable chain (12) moves when the roller (13) rotates. The unexplained reference numeral 15 is a bracket for installing the feeding module 18 to the outer shell 2 in the prototype.

도 4 및 도 5를 참조하면, 지지프레임(30)은 이송레일(11)의 전단(11a) 측에서 외부쉘(2)과 내부쉘(1)을 지지하는 제1 프레임(31,32,33) 및 후단(11b) 측에서 내부쉘(1)과 외부쉘(2)를 지지하는 제2 프레임(34)를 구비한다. 제1 프레임(31) 및 제2 프레임(34) 각각 이동 가능하게 구성된다. 이들 도면에서 지지프레임(30)은 시스템의 모사를 위해 준비된 것이다. 시스템의 현장 적용을 위해서는, 외부쉘(2) 밖에서 이송레일(11)을 설치 및 지지하기 위한 프레임이 요구된다.Referring to Figures 4 and 5, the support frame 30 is a first frame (31, 32, 33) that supports the outer shell (2) and the inner shell (1) on the front end (11a) side of the transfer rail (11). ) and a second frame 34 supporting the inner shell (1) and the outer shell (2) at the rear end (11b). The first frame 31 and the second frame 34 are each configured to be movable. In these drawings, the support frame 30 is prepared for simulation of the system. For field application of the system, a frame is required to install and support the transfer rail (11) outside the outer shell (2).

도 8은 내지 도 10에 실시예에 따른 레이저피닝 시스템의 사용예들이 도시되어 있다.8 to 10 show examples of use of the laser peening system according to the embodiment.

도 8 및 도 9는 이동대차(20)가 외부쉘(2)과 내부쉘(1) 사이의 갭(6)으로 하강 진입하는 것을 보여준다. 이동대차(20)의 리어 엔드(29)에 케이블체인(12)의 프론트엔드가 연결된다. 커브드 브래킷(16)은 이송레일(11)을 따라 수평방향 이동하던 이동대차(20)가 완만하게 굽어 진행하면서 갭(6)으로 하강 진입할 수 있도록 한다. 갭(6) 부근에서 이동대차(20)의 진행 경로(곡률)의 설계가 최적화되지 않은 경우, 이동대차(20)가 갭(6) 안으로 진입하는 과정이 부드럽고 안정되게 컨트롤되지 못하고 급격한 움직임이나 돌발적인 상황이 발생될 수 있다.Figures 8 and 9 show the mobile truck 20 entering the gap 6 between the outer shell 2 and the inner shell 1. The front end of the cable chain (12) is connected to the rear end (29) of the mobile cart (20). The curved bracket 16 allows the mobile truck 20, which was moving horizontally along the transfer rail 11, to enter the gap 6 while gently bending. If the design of the travel path (curvature) of the mobile truck 20 near the gap 6 is not optimized, the process of the mobile truck 20 entering the gap 6 cannot be controlled smoothly and stably, and sudden movements or sudden accidents occur. Adverse situations may arise.

도 10은 이송레일(11)에 덮개(19)가 설치된 것을 보여준다. 케이블체인(12)의 전진 및 후진 과정에, 롤러(13)와 케이블체인(12) 간의 유격으로 인해 케이블체인(12)의 거동에 문제가 발생될 수 있다. 케이블체인(12)의 안정적인 거동을 위해 이송레일(11)에 케이블체인(12)을 덮는 덮개(19)가 설치된다. 덮개(19)는 케이블체인(12)의 상방향 거동, 예로서 케이블체인(12)의 일부 구간이 위아래로 굽어지는 것을 제한한다. 덮개(19)는 이송레일(11)의 사이드월과 함께 케이블체인(12)이 이송레일(11) 내에서 목표로 하는 방향으로 전후진 이동할 수 있도록 한다. 덮개(19)는 예로서 케이블체인(12)이 공급되는 피딩모듈(18)의 전방에 설치될 수 있다.Figure 10 shows the cover 19 installed on the transfer rail 11. During the forward and backward process of the cable chain 12, problems may occur in the behavior of the cable chain 12 due to clearance between the rollers 13 and the cable chain 12. For stable operation of the cable chain 12, a cover 19 covering the cable chain 12 is installed on the transfer rail 11. The cover 19 limits the upward movement of the cable chain 12, for example, the bending of some sections of the cable chain 12 up and down. The cover 19, together with the sidewall of the transfer rail 11, allows the cable chain 12 to move forward and backward in the target direction within the transfer rail 11. The cover 19 may, for example, be installed in front of the feeding module 18 to which the cable chain 12 is supplied.

도 11 및 도 12에 또 하나의 실시예에 따른 레이저피닝 시스템이 도시되어 있다.11 and 12 show a laser peening system according to another embodiment.

도 11 및 도 12를 참조하면, 레이저피닝 시스템은 이송레일(11)의 전단(11a)에서 이동대차(20)가 갭(6)으로 진입하는 경로의 곡률이 조절될 수 있도록 구성된다. 실시예에 의하면, 커브드 브래킷(16)의 후단(16b)에 이송레일(11) 전단(11a)이 연결되며, 커브드 브래킷(16)의 후단(16b)이 선단(16a)에 대해 들어올려질 수 있다. 이송레일(11)에는 커브드 브래킷(16)의 후단(16b)을 들어 올리기 위한 리프트(17)가 설치된다. 커브드 브래킷(16)의 후단(16b) 위쪽에 이송레일(11) 전단(11a)이 연결되고, 커브드 브래킷(16)의 후단(16b) 아래쪽에서 리프트(17)의 전단(17a)이 연결된다. 이동대차(20)가 갭(6)으로 하강 진입하는 과정에, 리프트(17)를 이용하여 커브드 브래킷(16)의 후단(16b)을 들어 올려 이동대차(20)가 부드럽게 갭(6)으로 진입할 수 있게 한다. 이 실시예에 의하면, 이동대차(20)가 이송레일(11)의 전단(11a)에서 갭(6)으로 진입하는 경로 상의 이동대차(20)의 위치에 따라 곡률이 실시간 조절될 수 있다.Referring to FIGS. 11 and 12, the laser peening system is configured so that the curvature of the path through which the mobile truck 20 enters the gap 6 at the front end 11a of the transfer rail 11 can be adjusted. According to the embodiment, the front end (11a) of the transfer rail (11) is connected to the rear end (16b) of the curved bracket (16), and the rear end (16b) of the curved bracket (16) is lifted with respect to the front end (16a). You can lose. A lift 17 is installed on the transfer rail 11 to lift the rear end 16b of the curved bracket 16. The front end (11a) of the transfer rail (11) is connected above the rear end (16b) of the curved bracket (16), and the front end (17a) of the lift (17) is connected below the rear end (16b) of the curved bracket (16). do. In the process of the mobile truck 20 entering the gap 6, the rear end 16b of the curved bracket 16 is lifted using the lift 17 so that the mobile truck 20 moves smoothly into the gap 6. Allow entry. According to this embodiment, the curvature can be adjusted in real time according to the position of the mobile truck 20 on the path where the mobile truck 20 enters the gap 6 from the front end 11a of the transfer rail 11.

도 13 및 도 14에 실시예에 따른 이동대차(20)가 도시되어 있다.13 and 14 show a mobile truck 20 according to an embodiment.

도 13 및 도 14를 참조하면, 이동대차(20)는 메인바디(21) 및 메인바디(21) 후방의 트레일링 링크(60)를 포함한다. 메인바디(21)에는 내부쉘(1)과 외부쉘(2) 사이 갭(6)에서 수직 이동 시, 외부쉘(2)의 내벽(2b)과의 마찰력에 의해 자중을 지지할 수 있도록 z방향으로 리프트 업/다운 가능한 서포팅 모듈(40)이 구비된다. 실시예에 의하면, 서포팅 모듈(40)은 시저스 리프트로 구성된다. 이동대차(20)가 갭(6) 안으로 진입하면, 서포팅 모듈(40)이 리프트 업 전개된다. 서포팅 모듈(40)은 시저스 링크(41) 및 리프트 플레이트(42)를 구비한다. 시저스 리프트의 작동, 즉 리프트 플레이트(42)의 리프트 업 또는 팝업에 공압실린더가 이용된다.13 and 14, the mobile cart 20 includes a main body 21 and a trailing link 60 behind the main body 21. The main body (21) has a z-direction so that its own weight can be supported by friction with the inner wall (2b) of the outer shell (2) when moving vertically in the gap (6) between the inner shell (1) and the outer shell (2). A supporting module 40 that can be lifted up/down is provided. According to the embodiment, the supporting module 40 is configured as a scissor lift. When the mobile truck 20 enters the gap 6, the supporting module 40 is lifted up and deployed. The supporting module 40 includes a scissor link 41 and a lift plate 42. A pneumatic cylinder is used to operate the scissor lift, i.e. lift up or pop up the lift plate 42.

메인바디(21)의 폭방향(y방향) 양사이드의 저부에는 제1 롤러휠(27)이 설치된다. 제1 롤러휠(27)은 길이방향(x방향)으로 복수개 배열된다. 제1 롤러휠(27)은 특히 이동대차(20)가 이송레일(11)의 전단(11a)에서 갭(6)으로 진입하는 경로상에서 구름운동하여 이동대차(20)가 원활이 이동될 수 있도록 한다. 리프트 플레이트(42)의 폭방향(y방향) 양사이드에는 제2 롤러휠(43)이 설치된다. 제2 롤러휠(43)은 길이방향(x방향)으로 복수개 배열되며, 갭(6) 내에서 외부쉘(2)의 내벽(2b)에 대해 구름운동하여 이동대차(20)가 원활이 이동될 수 있도록 한다.First roller wheels 27 are installed at the bottom of both sides in the width direction (y direction) of the main body 21. A plurality of first roller wheels 27 are arranged in the longitudinal direction (x direction). In particular, the first roller wheel 27 rolls on the path where the mobile cart 20 enters the gap 6 from the front end 11a of the transfer rail 11 so that the mobile cart 20 can move smoothly. do. Second roller wheels 43 are installed on both sides of the lift plate 42 in the width direction (y direction). The second roller wheels 43 are arranged in plural numbers in the longitudinal direction (x-direction), and roll against the inner wall 2b of the outer shell 2 within the gap 6 so that the mobile cart 20 can move smoothly. make it possible

메인바디(21)의 내부에는 레이저피닝을 위한 레이저모듈(50)이 구비된다. 레이저모듈(50)은 출력단(55)을 갖는 레이저헤드(51)와, 레이저헤드(51)를 바디에 장착하기 위한 마운팅 브래킷을 구비한다. 레이저헤드(51)는 빔 출력단(55)은 저면, 즉 갭(6) 내에서는 내부쉘(1)의 외벽(1b)을 향하여 하방향 빔을 조사할 수 있도록 구성된다. 레이저 헤드(51)의 후단으로부터 레이저 헤드(51)에 광파이버가 연결된다. 레이저 발진기(미도시)로부터의 빔은 광파이버을 따라 전송되어 빔 출력단(55)을 통해 외벽(1b)을 향해 조사된다.A laser module 50 for laser peening is provided inside the main body 21. The laser module 50 includes a laser head 51 having an output terminal 55 and a mounting bracket for mounting the laser head 51 to the body. The laser head 51 is configured so that the beam output end 55 can irradiate a downward beam toward the bottom, that is, the outer wall 1b of the inner shell 1 within the gap 6. An optical fiber is connected to the laser head 51 from the rear end of the laser head 51. A beam from a laser oscillator (not shown) is transmitted along the optical fiber and irradiated toward the outer wall 1b through the beam output end 55.

레이저 헤드(51)는 내부쉘(1)의 용접라인(9) 및 그 주변의 열영향부를 포함하여 넓은 영역에 대해 레이저피닝을 수행할 수 있도록 슬라이딩모듈(70)에 의해 좌우방향 왕복운동될 수 있다. 한편, 일실시예에 의하면, 레이저 헤드(51)의 빔 출력단(55)을 통해 조사되는 빔이 와블링(wobbling)시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 내부쉘(2)에 보관된 사용후핵연료로 인해 방사선에 민감한 정밀 전자기기나 회로의 사용에 제한이 있고, 광학계를 이용한 빔 와블링만으로는 요구되는 넓은 범위의 영역에 대한 신뢰성 있는 레이저피닝 수행을 보장하기 어려운 점이 있어, 빔 와블링만으로 레이저피닝을 구현하는 것은 한계가 있다. 빔 와블링과 슬라이딩모듈(52)이 함께 채용될 수 있다.The laser head 51 can be reciprocated left and right by the sliding module 70 to perform laser peening on a wide area, including the weld line 9 of the inner shell 1 and the heat-affected zone around it. there is. Meanwhile, according to one embodiment, the beam irradiated through the beam output end 55 of the laser head 51 may be configured to cause wobble. Due to the spent nuclear fuel stored in the inner shell (2), the use of precision electronic devices or circuits sensitive to radiation is limited, and beam wobble using an optical system alone ensures reliable laser peening over a wide range of areas. There are limitations to implementing laser peening using only beam wobble, as it is difficult to do. Beam wobble and sliding module 52 can be employed together.

이상 본 발명의 실시예들이 설명되었고, 이들 실시예는 본 발명의 다양한 측면들과 특징들을 이해하는데 도움이 될 것이다. 이 실시예들에서 소개된 특징들 또는 요소들은 다양하게 그리고 선택적으로 서로 조합될 수 있고, 이러한 조합들에 의해 본 문서에서는 미처 설명되지 못한 또 다른 실시예들이 제시될 수 있다.Embodiments of the present invention have been described above, and these embodiments will be helpful in understanding various aspects and features of the present invention. The features or elements introduced in these embodiments may be variously and selectively combined with each other, and through these combinations, other embodiments not yet described in this document may be presented.

보호하고자 하는 발명의 범위가 청구항들에 기재된다. 청구항에 기재된 요소들은, 발명의 본질 또는 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 변경 및 수정되고 등가물로 대체될 수 있다. 청구항에 기재된 도면부호들은, 만일 기재되어 있다면, 청구된 발명들이나 그 요소들에 대한 쉽고 그리고 직관적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 청구된 발명들의 권리범위를 한정하지 않는다.The scope of the invention sought to be protected is set forth in the claims. The elements described in the claims may be variously changed, modified, and replaced with equivalents without departing from the essence or scope of the invention. The reference numerals in the claims, if provided, are only intended to facilitate easy and intuitive understanding of the claimed inventions or their elements and do not limit the scope of the claimed inventions.

1: 내부쉘(캐니스터) 1b,2b: 수직벽
2: 외부쉘(캐스크) 3: 탑커버
4: 바닥 5,7: 벤트
6: 갭 8: 가이드채널
10: 이송가이드 11: 이송레일
12: 케이블체인 17: 리프트
18: 피딩모듈 19: 덮개
20: 이동대차 21: 메인바디
27,43: 롤러휠 30: 지지프레임
41: 시저스 링크 42: 리프트 플레이트
51: 레이저헤드 60: 후방 링크
1: Inner shell (canister) 1b, 2b: Vertical wall
2: Outer shell (cask) 3: Top cover
4: Bottom 5,7: Vent
6: Gap 8: Guide Channel
10: Transfer guide 11: Transfer rail
12: Cable chain 17: Lift
18: Feeding module 19: Cover
20: Mobile cart 21: Main body
27,43: roller wheel 30: support frame
41: Scissor link 42: Lift plate
51: Razorhead 60: Rear link

Claims (6)

이동대차; 및
상기 이동대차의 이동을 위한 이송레일, 이동대차에 연결된 케이블체인 및 케이블체인을 이송레일을 따라 전후진 움직이기 위한 피딩모듈을 구비하는 이송가이드를 포함하며,
상기 이송레일은 저장용기의 외부쉘 상부 벤트를 통해 설치되며, 그 전단이 내부쉘의 제1 엣지를 지나 제1 엣지의 반경방향 반대편 측의 제2 엣지에 걸쳐치며,
상기 케이블체인에 의해 이동대차가 이송레일을 따라 이동하여, 제2 엣지에서 저장용기의 내부쉘과 외부쉘 사이 갭에 투입될 수 있도록 구성된 레이저피닝 시스템.
mobile truck; and
It includes a transfer guide including a transfer rail for moving the mobile cart, a cable chain connected to the mobile cart, and a feeding module for moving the cable chain forward and backward along the transfer rail,
The transfer rail is installed through the upper vent of the outer shell of the storage container, and its front end passes the first edge of the inner shell and spans the second edge on the radially opposite side of the first edge,
A laser peening system configured to allow the mobile cart to move along the transfer rail by the cable chain and be inserted into the gap between the inner shell and the outer shell of the storage container at the second edge.
청구항 1에 있어서, 상기 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 경로의 곡률이 이동대차의 진입 위치에 따라 조절될 수 있도록 구성된 레이저피닝 시스템.The laser peening system according to claim 1, wherein the curvature of the path through which the mobile cart enters the gap at the front end of the transfer rail can be adjusted according to the entry position of the mobile cart. 청구항 1에 있어서, 상기 이송레일 전단에 커브드 브래킷이 연결되고, 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 경로가 커브드 브래킷에 의해 완만하게 하향 구부러지도록 구성된 레이저피닝 시스템.The laser peening system according to claim 1, wherein a curved bracket is connected to the front end of the transfer rail, and the path through which the mobile cart enters the gap at the front end of the transfer rail is configured to be gently bent downward by the curved bracket. 청구항 3에 있어서, 상기 이송레일 전단이 커브드 브래킷의 후단에 연결되고, 이송레일의 전단에서 이동대차가 갭으로 진입하는 위치에 따라 커브드 브래킷의 후단이 들어 올려질 수 있도록 구성된 레이저피닝 시스템.The laser peening system according to claim 3, wherein the front end of the transfer rail is connected to the rear end of the curved bracket, and the rear end of the curved bracket can be lifted depending on the position at which the mobile cart enters the gap at the front end of the transfer rail. 청구항 1에 있어서, 상기 이송레일에 케이블체인의 상방향 거동을 제한하기 위한 덮개가 설치된 레이저피닝 시스템.The laser peening system according to claim 1, wherein a cover is installed on the transfer rail to limit upward movement of the cable chain. 청구항 1에 있어서, 상기 이동대차는,
상기 내부쉘과 외부쉘 사이 갭에서 수직 이동 시, 외부쉘의 외벽면과의 마찰력에 의해 자중을 지지할 수 있도록 리프트 업 가능한 서포팅 요소를 구비하는 레이저피닝 시스템.
The method of claim 1, wherein the mobile truck,
A laser peening system including a supporting element capable of lifting up to support its own weight by friction with the outer wall surface of the outer shell when moving vertically in the gap between the inner shell and the outer shell.
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