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KR20030074475A - 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙 - Google Patents

핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙 Download PDF

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KR20030074475A KR10-2003-0016145A KR20030016145A KR20030074475A KR 20030074475 A KR20030074475 A KR 20030074475A KR 20030016145 A KR20030016145 A KR 20030016145A KR 20030074475 A KR20030074475 A KR 20030074475A
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Abstract

기저부가 개방되고 중공인 사각기둥을 형성하고 종방향의 변부를 따라 연결되는 네 개의 판(2)들에 의해 개별 셀(1)들이 구성되며, 네 개의 코너들이 일치되어 용접되고 개별 셀들에 의해 형성되고 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙에 있어서, 직사각형 형상, 가변길이 및 적어도 판(2)의 두께와 동일한 폭 및 필렛용접된 지지부를 가지는 돌출부(21)를 가지며 총안형상부품을 가지는 종방향의 변부들이 상기 판들에 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙이 제공된다.

Description

핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙{RACK TO STORE FUELS FROM NUCLEAR REACTORS}
본 발명은 4개의 부품의 코너를 일치시켜 개별적으로 용접된 랙(rack)들로 제조되는 랙구조물에 관련되고, 개별 셀들이 상기 코너들내에 용접되고 총안형상부품을 가진 4개의 판들로 구성된다.
상기 랙들이 저장고내에 충분한 물 또는 붕소처리된 물내에 방사선이 방출된 신규 연료를 저장하기 위해 핵발전소에서 이용되며 냉각매체 및 방사선차폐매체로서 이용된다. 상기 랙들은 임계효과를 방지하는 중성자독(neutronic poison)을 가진다. 상기 연료요소는 각기둥형상의 요소이며, 다른 치수에 비해 높이가 상당히 크다.
핵프로그램을 개발하고 핵발전소를 건설중인 국가들에서 방사선이 방출된 연료의 면적과 관련하여 저장고랙들을 콤팩트하게 구성하는 것이 필요하며, 상기 목적을 위해 핵발전소내에서 과거에 사용된 것과 유사한 스테인레스강재질의 랙이 이용되지만, 연료들이 더욱 근접하게 되어 결국 저장용량이 증가된다. 70년대말기 및 80년대 초기에 셀들사이의 거리 또는 이격거리가 커서, 붕소 등으로 처리되고 셀들사이에 존재하는 물(물간격)이 아임계연료요소세트를 유지하기에 충분하기 때문에, 중성자독으로서 작용하는 재료를 추가하지 않고도 스테인레스강재질의 셀들이 상기 랙에 구성된다. 랙들은 연료요소들을 지지하는 하부의 격자를 가지고, 상호구속된 단일조립체를 형성하여 심지어 지진에 대해서도 효과적으로 작용하도록저장고의 하부 및 측부에 고정된다.
저장고용량을 증가시키기 위해 저장된 연료요소들이 더욱 근접하게 배열되기 때문에, 임계치를 제어하기 위해 추가재료가 필요하다. 랙의 설계에서 일반적으로 중성자독으로서 이용되는 재료는 붕소로 처리된 물이외에 붕소로 처리된 강 및 Boral®이 있다.
또 다른 방법에 의하면, 랙을 구성하기 위해 단위셀이 제공되고, 단위셀들이 결합된다. 예를 들어, 상기 방법에 의하면, 셀을 구성하기 위해 U 자형상인 두 개의 채널들이 제공되고, 두 개의 자유변부들을 따라 상기 채널들이 용접된다. 또 다른 구성예에 의하면, 채널을 형성하기 위해 네 개의 변부들내에 두께를 가지고 용접된 네 개의 직사각형 판들로부터 셀들이 구성된다. 랙을 형성하는 셀 매트릭스를 형성하기 위해 상기 채널들 또는 셀들이 중간의 종방향용접부에 의해 서로 결합된다.
일반적으로 체스판형상으로 채널들이 셀들을 구성하고, 셀을 둘러싸는 네 개의 채널들에 의해 셀이 추가로 구성된다. 상기 종방향의 용접부를 궈성하기 위해 셀들사이에 추가로 분리부분이 필요할 때, 중간의 막대 또는 측부판들이 추가로 이용되지만, 상기 구성 및 필요한 용접부의 체적에 의해 비용이 많이 든다.
본 발명에 의하면, 총안형상부품을 가진 종방향의 변부들로 구성된 네 개의 판들로부터 본 발명의 구성이 제공된다. 상기 총안형상부품은 변부위에 위치하고 직사각형 형상을 가진 돌출부이다. 상기 총안형상부품이 가변 길이를 가지고 총안형상부품의 폭이 적어도 판의 두께이며, 필렛용접된 지지부로서 작용한다. 판위에 구성된 총안형상부품이 근접한 판과 함께 코너를 형성하고 근접한 판위에 총안형상부품을 가지지 않는 영역과 일치한다. 모든 판위에서 돌출부를 가지지 않는 동일한 길이의 영역과 상기 총안형상부품들이 교번하여 배열되고, 동일하게 상기 총안형상부품들이 마주보는 판들의 전체 길이를 따라 배열되거나 상기 판의 특정 영역에 배열된다.
채널 또는 단위셀을 형성하기 위하여, 단순한 필렛용접부들에 의해 상기 네 개의 판들이 결합된다. 간헐적으로 구성된 종방향셀들의 길이가 모든 경우에 상기 구성이 지지해야 하는 부하, 지진과 같은 외부작용에 의존한다.
랙조립체를 구성하기 위해 중간부품없이 필렛용접부에 의해 체스판구조로 상기 단위셀들이 다른 셀과 결합된다.
여러개의 실시예들이 상기 구조에 의해 제공된다. 가장 간단한 실시예에 의하면, 코너에서 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격과 상기 셀의 간격이 동일하다. 사용되는 재료가 중성자독 즉 붕소로 처리된 강으로서 작용할 때, 상기 구조가 적합하다. 상기 구성에 있어서, 코너에 용접된 다른 셀의 총안형상부품을 수용하는 개별 판들위에 음의 총안형상부품을 형성하는 것이 필요하다. 수용부분들이 중성자임계상태의 계산에 영향을 주지 않고, 코너에 용접된 개별 셀들의 판들사이에서 필렛용접이 허용되며, 셀들을 용접하는 간단한 방법이 제공되도록 수용부분들의 폭이 결정된다. 상기 코너에서 셀들을 결합하는 종방향의 필렛용접부의 체적(길이)이 각 경우 외부요건에 의존한다.
필렛용접되고 총안형상부품을 가지는 판들로부터 형성되며, 중간판들을 삽입하지 않고도 필렛용접에 의해 다른 셀들과 결합되는 셀들이 셀들사이의 간격(물간격)을 구성하고자 하는 구성예에 적용될 수 있다. 판들사이에 간격을 제공하기 위하여, 중성자감소능력을 증가시킨다. 물간격의 폭이 작을 때, 물간격에 의해 결정되는 길이( 보일러형 발전소에 대해 물간격의 크기는 5mm이다. )를 따라 총안형상부품이 연장구성되고, 셀들이 근접한 셀들과 필렛용접에 의해 결합될 수 있다. 셀조립작업이 좌측으로부터 우측으로 그리고 상부로부터 하부로 연속하여 이루어질 때, 단부들이 구성되는 위치를 제외하고 제 4 코너에 접근하지 못하기 때문에, 세 개의 코너들내에서 각 셀이 근접한 셀들과 필렛용접된다. 상기 형태의 결합은 구조적인 측면에서 충분한다. 물간격의 폭이 중요할 때( 가압형 발전소에 대해 40mm일 때) 채택된 방법에 의하면, 상기 방법에 의해 형성된 총안형상부품의 셀들을 돌출요소 및 요홈시스템에 의해 형성된 이중벽구조의 격자들내에 삽입한다. 상기 이중벽구조의 격자에 의해 최소폭(물간격)이 보장된다. 일반적으로 셀들이 상기 격자에 용접되고, 다른 결합과정이 가능하다.
셀을 형성하는 네 개의 채널들에 의해 형성되고 코너에 용접되는 간격보다 채널간격이 작아야 하는 실시예가 구성될 수 있다. 상기 구성은 중성자독을 가지는 재료가 구성재료와 상이할 때, 요구된다. 일반적으로 필렛용접되고 총안형상부품을 가진 판의 구성에 의해 개별 셀들이 형성된다. 다음에(또는 이전에) 중성자독을 형성할 때, 랩이 용접된다. (일반적으로 Boral®). 조립단계에 따라 접근가능한 부품내에서 코너내부의 종방향용접부들에 의해 개별 셀들이 용접되어, 상기셀들이 네 개의 코너내에 셀들이 용접된다. 상기 셀들이 적합한 길이를 따라 횡방향으로 이동하여, (중성자독을 가진 재료를 제외하고)코너에 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격은 개별 셀의 간격과 동일하거나 더 크다.
상기 방법은 코너에 용접되는 네 개의 판들에 의해 형성되는 셀들로 부터 제공되지만, L 자구조내부에 총안형상부품으로 구성되고 총안형상부품들내에 용접되며, 구부러진 두 개의 판들로부터 형성된 셀들에 대해 상기 방법이 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 필요한 용접부들에 의해 프로파일내에서 돌출요소 및 요홈에 의해 개별 셀들이 구성된다. 각 셀이 이전의 방법과 동일한 기준에 따라 용접부들에 의해 서로 결합된다.
본 발명의 목적이 첨부된 도면들을 참고하여 하기 상세한 설명으로부터 명확해진다.
도 1 및 도 2는 총안형상부품의 변부들을 가진 4개의 판(2)들로 구성된 두 개의 셀(1)에 관한 사시도.
도 3은 코너에서 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격과 셀의 간격이 동일한 랙을 도시한 평면사시도.
도 4는 랙의 셀들사이에 간격이 형성된 랙의 평면사시도.
도 5는 셀들사이의 간격이 돌출요소 및 요홈스트립에 의해 점유되는 랙의 사시도.
도 6은 서로 다른 간격이 형성되는 랙의 평면사시도.
도 7은 L 자형상으로 구부러진 판들에 의해 형성되고 랙을 형성하기 위해 셀들을 결합하도록 적용될 수 있는 셀에 관한 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 8은 돌출요소 및 요홈에 의해 셀들이 연결되는 또 다른 실시예를 도시한 도면.
*부호설명*
1 : 셀2 : 판
5 : 격자21 : 총안형상부품
4개의 부품의 코너를 일치시켜 용접된 개별 셀들로부터 본 발명의 대상인 랙이 구성되고, 개별 셀(1)들이 상기 총안형상부품을 종방향의 변부들로 구성된 4개의 판(2)들을 가진다.
도면들을 참고할 때, 상기 직사각형의 형상을 가지고 가변 길이를 가지며 적어도 판(2)의 두께와 동일한 폭을 가지고, 셀들을 형성하기 위한 필렛용접부를 위한 지지부(약 5mm)를 가지며 변부들위에 구성된 돌출부(21)들에 의해 상기 총안형상부품이 제공된다.
판(2)위에 형성된 총안형상부품이 근접한 판내에 총안형상부품이 없는 영역과 일치하고, 상기 판에 의해 코너가 형성된다. 각 판위에서 돌출부를 가지지 않고 동일한 길이를 가진 영역과 상기 총안형상부품(21)가 교번하여 배열된다. 유사하게 도 1 또는 도 2와 같이 도 1의 일부분을 참고할 때, 서로 마주보는 상기 판의 전체길이에 걸쳐 상기 총안형상부품이 배열된다.
채널 또는 단위셀을 형성하기 위해 상기 네 개의 판(2)들이 필렛용접부(3)에 의해 연결된다. 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 랙을 구성하기 위해필렛용접부에 의해 상기 단위셀들이 체스판배열로 연결된다.
상기 형태의 구성에 의하면, 도 3에 도시된 구성이 제공될 때, 코너(31)내에 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격(H)과 셀간격(1')이 동일하다. 사용되는 구성재료가 물간격없이 중성자독으로서 이용되는 재료 즉 붕소로 처리된 강과 동일할 때 상기 구성이 적합하다.
상기 구성에 있어서, 개별 판들내에 음의 총안형상부품(22)을 제공하여 코너에 용접된 다른 셀(1')의 총안형상부품(21)에 의해 판(2)을 수용할 수 있다. (도2를 참고) 수용폭에 의해 중성자의 임계상태산출이 영향받지 않고 상기 코너에 용접된 개별 셀들의 판들사이에서 필렛용접이 허용된다.
도 1을 참고할 때, 필렛용접된 총안형상부품의 판들에 의해 형성되고 필렛용접(3)에 의해 다른 셀들에 결합되는 셀들에 관한 상기 구성이 도 4에 도시된 셀들사이에서 중간간격(E)(물간격)을 형성할 필요가 있는 경우에 적용될 수 있다. 필렛용접부(3')에 의해 각 셀(1)과 근접한 셀들과 연결시키며, 상기 총안형상부품들이 물간격에 의해 결정된 길이를 따라 연장구성된다. 좌측으로부터 우측으로 그리고 상부로부터 하부로 셀이 조립되는 과정동안, 단부가 구성된 위치들을 제외하고 제 4 코너에 접근할 수 없기 때문에, 각 셀이 근접한 셀들과 필렛용접된다.
물간격의 폭이 중요할 때 (가압형 발전소에 대해 40mm일 때), 채택된 방법에 의하면, 상기 방법에 의해 형성된 총안형상부품의 셀들을 돌출요소 및 요홈시스템에 의해 구성된 이중벽구조의 격자(5)내에 삽입된다. 상기 이중벽구조의 그리드에 대하여 최소거리(물간격)가 필요하다. 일반적으로 셀들이 상기 격자에 용접되고 다른 결합과정들이 가능하다. 도 5를 참고한다.
셀을 형성하며 코너에 용접된 네 개의 채널들에 의해 형성된 간격(H)보다 채널간격(HC)이 더 작은 다른 구성이 제공된다. 도 6을 참고한다. 중성자독을 가진 재료(4)가 판의 재료와 상이할 때 상기 구성이 필요하다. 도 1에 도시된 것과 같이, 필렛용접된 총안형상부품의 판들을 위한 일반적인 과정에 의해 개별 셀들이 구성된다. 중성자독을 형성하는 랩(4) 또는 Boral®이 용접된다. 조립단계에 따라 접근할 수 있는 부품위에서 코너에 종방향의 용접부에 의해 개별 셀(1)들이 용접되어, 네 개의 코너(3)내에 상기 셀들이 용접된다. 상기 셀(1)들이 적합한 길이를 따라 횡방향으로 이동되어 중성자독을 형성하는 재료를 제외하고 코너에 용접된 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격이 상기 개별 셀들의 간격과 동일하거나 더 크다.
상기 방법은 용접된 네 개의 판(2)들에 의해 형성된 셀에 의해 제공되고 상기 실시예에 의하면, 상기 과정은 L 자형상을 가진 두 개의 판(5)들에 의해 형성되고, 변부들위에 총안형상부품을 가지며 상기 총안형상부품내에서 용접되는 셀들에 대해 적용된다. 도 7을 참고한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 8을 참고할 때, 용접부없이 열장이음식으로 결합된 변부들위에서 개별 셀들이 후크 형상의 돌출부(6)들을 가진다. 상기 실시예와 동일한 기준에 따라 용접부를 가진 다른 셀들과 각 셀이 결합된다.

Claims (8)

  1. 기저부가 개방되고 중공인 사각기둥을 형성하고 종방향의 변부를 따라 연결되는 네 개의 판(2)들에 의해 개별 셀(1)들이 구성되며, 네 개의 코너들이 일치되어 용접되고 개별 셀들에 의해 형성되고 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙에 있어서,
    직사각형 형상, 가변길이 및 적어도 판(2)의 두께와 동일한 폭 및 필렛용접된 지지부를 가지는 돌출부(21)를 가지며 총안형상부품을 가지는 종방향의 변부들이 상기 판들에 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  2. 전항에 있어서, 코너에 용접된 셀(1')의 판(2)에 구성된 총안형상부품(21)를 수용하는 음의 총안형상부품(22)가 모든 개별판들에 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  3. 전항들에 있어서, 필렛용접부(3')에 의해 셀들의 코너들(체스판)에서 용접되는 네 개의 셀들에 의해 형성된 간격(H)이 각 셀(1')의 간격(HC)와 동일하고, 사용되는 구성재료가 중성자독으로서 이용될 때 상기 구성이 제공되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  4. 제 1항에 있어서, 셀(1)들사이의 간격(E)을 형성하고 중첩구조의 판(2)으로부터 돌출하는 총안형상부품(21)의 일부분에 의해 모든 셀(1)이 근접한 셀들에 용접되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  5. 전항에 있어서, 물간격의 폭이 중요할 때, 돌출요소 및 요홈에 의해 수직으로 결합되고, 셀들에 용접되며, 두 개의 판들에 의해 형성되는 총안형상부품의 셀(1)들사이에 이중벽구조의 격자(5)들을 삽입하여, 셀들사이의 최소거리가 제공되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  6. 제 1항에 있어서, 중성자독을 형성하는 랩위에 용접되고 코너에 용접되는 네 개의 셀들에 의해 형성되는 간격보다 작은 간격이 상기 셀(1)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  7. 전항들 중 한 항에 있어서, 판들의 변부위에 총안형상부품으로 구성되고 변부들을 따라 종방향으로 용접되고 L 자형상인 두 개의 판(5)들에 의해 상기 셀(1)들이 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
  8. 전항들 중 한 항에 있어서, 셀들의 변부들위에 후크형상의 돌출부(6)들을 가지고, 돌출요소 및 요홈에 의해 결합되며, 각 셀을 용접에 의해 근접한 용접에 결합시키는 판(2)들에 의해 상기 셀(1)들이 구성되는 것을 특징으로 하는 핵반응로로부터 연료를 저장하기 위한 랙.
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