重水反应堆乏燃料运输篮

技术领域

本发明涉及一种重水反应堆乏燃料运输篮，更具体地，涉及一种为健全性评价可在实验设施中安全处理少量乏燃料的重水反应堆乏燃料运输篮。

背景技术

通常，乏燃料是指用作核反应堆燃料的核燃料材料或通过其他方法进行核裂变的核燃料材料，与核电站作业人员的手套、衣服等产生的中低放射性废物相比，被称为高放射性废物。这种乏燃料虽在外观上与使用前的核燃料没有区别，但在核反应堆中进行核裂变反应时因产生裂变产物而具有高放射性，从而即便裂变反应结束仍会继续发热，因此处理或储存此类乏燃料时不得与人直接接触，需要在遮挡辐射的屏蔽构造物之外进行处理。这种乏燃料在最终弃置于地下填埋场之前，将以装入专门设计的储存容器的状态储存于储存场所。首先，乏燃料将被贮存在位于建筑物内部的湿式储藏设施(SFB:Spent Fuel Bay，乏燃料舱)中并进行长时间的冷却，仅对在湿式储藏设施中冷却超过6年以上且衰变热很少的乏燃料，运输并贮存到建筑物外部的乏燃料干式储藏设施(SFDSF:Spent Fuel DryStorage Facility)中。此时，如图1a所示，乏燃料通过在湿式储藏设施内的水中作业被转移到由不锈钢制成的储藏篮(FB)中，装有60束乏燃料(FA)的储藏篮(FB)将被转移到设置在湿式储藏设施上部的屏蔽工作站(SWS:Shielded Work Station)之后用热风进行干燥。乏燃料干燥结束后，关闭储藏篮(FB)的盖体，通过远程操作进行密封焊接。密封的储藏篮(FB)被插入燃料运输储藏篮(FBTF:Fuel Basket Transport Flask)后，被运送到干式储藏设施内进行贮存(保管)。

另外，为了进行连续贮存的健全性评价，将如上所述贮存在核电站的干式储藏设施中的乏燃料放入图1b所示的运输容器(CV)中，运往韩国原子能研究院(KAERI，KoreaAtomic Energy Research Institute)等实验设施后，进行健全性测试。之后，运输到实验设施的运输容器(CV)由操作人员从运输容器(CV)中提取储藏篮(FB)，对密封焊接的储藏篮(FB)进行切割，从储藏篮中提取1个或2个用于健全性评价的乏燃料束(FA)，并将其运送到外部研究机构。具体地，操作人员将贮存在干式储藏设施中的储藏篮(FB)运送到湿式储藏设施，在湿式储藏设施的储藏水槽中切割储藏篮后，从切割的储藏篮中提取乏燃料束(FA)或从提取的乏燃料束中单个取出乏燃料(FA)，并将取出的乏燃料束或单个乏燃料棒如图1a所示转移到空储藏篮中，然后对其储藏篮进行密封焊接。之后，操作人员将图1a所示的储藏篮(FB)装入图1b所示的运输容器(CV)中运输到实验设施。

但是，将贮存在由上述构造构成的储藏篮中的乏燃料运输到实验设施时，存在一系列过程复杂且需要大量作业时间的问题，因此存在将乏燃料运输到实验设施的工作效率低下的问题。特别是，由于储藏篮(FB)需具备容纳60个乏燃料束的存储空间，为了确保存储空间，由金属薄板制成，而运输容器(CV)则为了补偿储藏篮的厚度由金属厚板制成，因此存在实验设施的操作人员处理从运输容器(CV)中提取的储藏篮(FB)较为麻烦的问题。也就是说，在实验设施的操作人员切割以往的储藏篮(FB)以提取乏燃料(FA)的过程中，由于实验设施与核电站相比处理设施配备不够完善，因此存在诸如切割储藏篮等一系列取出操作不易的问题。另外，由于实验设施操作人员必须直接接近储藏篮(FB)，造成操作人员担心从薄板制成的储藏篮(FB)受到辐射而感到负担。

[现有技术文献]

[专利文献]韩国专利号第10-1169612号

披露的技术问题

本发明为解决上述问题而提出，本发明的目在于，提供一种重水反应堆乏燃料运输篮，其最小化乏燃料的容纳空间，以便篮本体以及盖体的厚度最大化，同时减少实验设施人力的处理负担，并对篮本体和盖体进行螺纹结合以提高乏燃料提取操作的可操作性。

为实现上述目的，本发明提供一种重水反应堆乏燃料运输篮，其包括：篮本体，形成容纳空间，并设置有划分容纳空间的内部支架；燃料袋，设置在通过所述内部支架划分的各个容纳空间的一侧，且设置成能够向所述容纳空间的另一侧旋转，并形成有向上开口的拆卸槽，以使容纳乏燃料的燃料盒可拆卸；以及盖体，打开和关闭篮本体的容纳空间，并以螺纹方式连接篮本体。

此时，在所述盖体上形成中央通孔，在所述内部支架上设置通过所述中央通孔暴露于上述盖体外的中空中央柱，所述中央柱通过所述中央通孔向内部开口，并在所述中央柱的周边形成排气孔，以供容纳空间和中央柱的内部相通。

在所述篮本体的上部边缘形成多个螺纹槽，在所述盖体上形成用于紧固至所述螺纹槽的紧固孔，所述紧固孔为沿所述盖体的圆周方向形成的弧形长孔。

另外，在所述容纳空间中设置能够沿燃料袋的旋转方向倾斜地支撑所述燃料袋的支架。

另外，还包括屏蔽适配器，所述屏蔽适配器中形成有安装槽和基座，其中所述安装槽具有与所述篮本体外径相对应的内径，所述基座能够使所述安装槽与地面分离，并且所述盖体和所述屏蔽适配器可以螺纹连接。

另外，所述燃料盒包括引导件，其形成划分为多个空间的划分空间，以供乏燃料容纳在所述划分空间中，所述燃料盒构成为能够容纳棒状的乏燃料。

另外，所述内部支架形成为沿所述容纳空间的深度方向向下呈阶梯状，所述盖体包括紧固件，所述紧固件螺纹连接在所述篮本体的边缘；以及密接凸部，对应于所述篮本体的容纳空间的内径设置，从所述盖体的中央向下凸起与所述内部支架密接，并形成有所述中央通孔，以使所述中央柱插入所述中央通孔。

有益效果

根据本发明的重水反应堆乏燃料运输篮具有以下效果。

第一，重水反应堆乏燃料运输篮为了最大限度地减少用于健全性测试的乏燃料的容纳，将篮空间减少，因此篮本体及盖体的厚度最大化。也就是说，由于健全性测试仅需要预定量的乏燃料，从而合理实现了篮本体可运输至实验设施的容纳空间。因此，根据本发明，由于容纳空间减小，可相应地最大化篮本体和盖体，从而可使辐射风险最小化，具有即使在与发电站相比处理设施不够完善的实验设施中，也可以减轻测试人员处理乏燃料的负担的效果。

第二，本发明可以使篮本体和盖体的厚度最大化，从而可提供螺钉紧固结构而不是焊接密封方式，因此具有可容易地从篮本体取出乏燃料的效果。

第三，本发明的盖体与篮本体之间提供了螺钉紧固结构，但通过将形成在盖体上的紧固孔设置为长孔，具有增加调整螺钉紧固位置的便利性的效果。

第四，在本发明中，配置在篮本体中央的中央柱由中空管构成，并且在所述中央柱上形成与篮本体的容纳空间相通的排气孔，从而达到篮本体的容纳空间未开放的状态下即可在篮本体外部对容纳空间进行干燥的效果。

第五，本发明提供了一种引导件，其在燃料盒中划分多个划分空间，以便存放单根乏核燃料棒，从而实现不仅可容纳一批乏燃料棒，还可以以不流动的方式有效的收纳单根乏燃料棒。

附图说明

图1a是装填乏燃料束的储藏篮的示意图，显示了装填有待实验的乏燃料束的状态下储藏篮的部分剖视图。

图1b是用于运输装填有乏燃料束的储藏篮的运输容器示意图。

图2是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的爆炸透视图。

图3是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的透视图。

图4是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的截面图。

图5是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的篮本体透视图。

图6是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的篮本体平面图。

图7是沿图6的I-I线示出的截面图。

图8是燃料盒插入根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的燃料袋中并被支架支撑的状态的侧视图。

图9是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的燃料袋在重力作用下相对于托架垂直竖立的状态的侧视图。

图10是根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮与其轴连接的托架的透视图。

图11是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的盖体的平面图。

图12是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的盖体的截面图。

图13是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的屏蔽适配器的透视图。

图14是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的屏蔽适配器的截面图。

图15是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的引导件的透视图。

图16是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮的引导件插入燃料盒的状态的透视图。

图17是示出根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮收纳在运输容器的状态的截面图。

具体实施方式

本说明书和权利要求中使用的术语或单词不限于通常或字典上的含义，依据发明人可以适当定义术语概念以最佳方式阐述其发明技术思想的原则，这些术语应解释为符合本发明技术思想的含义和概念。

下面，参照附图2至图17，对根据本发明优选实施例的重水反应堆乏燃料运输篮(以下简称为"运输篮")进行说明。

运输篮作为将乏燃料运输到实验设施的装置，由于进行乏燃料健全性测试的测试设施的特性，其容纳空间被缩小为仅容纳健全性测试所需预定量的乏燃料，但随着容纳空间的缩小，厚度得到了最大限度的提高，在测试设施中即使没有与发电厂同样配备的专业处理设备，也能够减少处理乏燃料的负担。

如图2至图5所示，运输篮包括篮本体100、燃料袋200、盖体300和屏蔽适配器400。

篮本体100构成为容纳燃料盒500，并形成有容纳燃料盒500的容纳空间110，其中燃料盒500收纳有作为健全性评价对象的乏燃料(FA)。篮本体100优选设置为圆形，并且如图2所示，在上边缘处形成多个螺纹槽120。螺纹槽120设置为与盖体300螺纹结合，这将在后面描述。篮本体100被设置为最小化容纳空间110的大小的同时，使篮本体100的厚度最大化。也就是说，篮本体100的容纳空间110只要能够容纳作为健全性测试对象的预定乏燃料FA就无妨，因此容纳空间110的大小不必过大，从而容纳空间110大小的缩小，可实现篮本体100厚度的最大化。此时，收纳空间110优选地通过内部支架130来分隔。收纳空间110以内部支架130为基准划分为两侧，被划分的每个收纳空间110中各收纳1个燃料盒500。内部支架130优选形成于从篮本体100的上边缘向下呈阶梯状的位置。内部支架130安装有中央柱140，中央柱140配置为与发电厂的起重设备相连接，并且在本发明中，还被配置为向篮本体100的收纳空间110供应热风并进行干燥。中央柱140设置在内部支架130的中心，如图4所示，具有向上方开口的中空管的形式。此时，在中央柱140上形成有多个排气孔141。通过如上所述的构造，由于热风可以通过中央柱140的上部流入并通过排气孔141排出至容纳空间110，因此即使在收纳空间110被盖体300屏蔽的情况下，也可以对容纳空间110进行干燥。另外，篮本体100的底部形成有排水孔150。

燃料袋200是用于将燃料盒500容纳在容纳空间110的中间装置，如图5和6所示，相对于内部支架130分别设置在容纳空间110的两侧。燃料袋200设置有用于拆卸燃料盒500的拆卸槽210，拆卸槽210朝向燃料袋200的上侧开口。如图4、图8至图10所示，燃料袋200被铰接，以便在容纳空间110中旋转。如上所述，仅将预定量的乏燃料FA贮存在篮本体100中，以使篮本体100的整体厚度可相应地增加，因此容纳空间110的大小被缩小，由于燃料盒500向容纳空间110内倾斜，提高了容纳空间110的效率。如图8和图9所示，燃料袋200与托架220轴向连接，其中燃料袋200底部的一侧可以设置重物230。重物230被设置为偏向燃料袋200的一侧，使得燃料袋200可始终相对于托架220竖立。由于重物230，燃料袋200始终直立，因此拆卸槽也始终朝上。因此，操作人员可以容易地将燃料盒500插入燃料袋200中。此时，如图10所示，可以在托架220上安装止挡件221。止挡件221被配置为在燃料袋200通过重物230竖立的过程中，限制燃料袋200的过度旋转，从而保持燃料袋200的垂直角度。也就是说，燃料袋200垂直旋转的过程中，如图9所示，由于重物与止挡件221干涉，燃料袋200可以始终保持垂直状态。另一方面，如上所述，燃料袋200容纳燃料盒500，并且当燃料盒500容纳在拆卸槽210中时，如图8所示，燃料袋200因燃料盒500的重量而自动旋转，此时，在燃料袋200的一侧设置有支撑容纳在燃料袋200中的燃料盒500的支架S，其中，支架S上形成有支撑槽，该支撑槽具有与燃料盒500的曲率对应的曲率。另外，如图5和图6所示，优选地，各个燃料袋200被配置为在容纳空间110的一侧和另一侧彼此反向旋转，但是各个燃料袋200也可以被配置为彼此朝向相同的方向旋转。

如图3和图4所示，盖体300用于打开和关闭篮本体100的容纳空间110，并可拆卸于屏蔽适配器400。如图11所示，盖体300形成为圆形，盖体300的直径与屏蔽适配器400的直径相对应。盖体300包括紧固在篮本体100和屏蔽适配器400上的凸缘310，以及如图12所示的从凸缘310的中心向下突出的密接凸部320。如图11所示，凸缘310形成紧固孔311和中央通孔312。紧固孔311用于供紧固螺栓通过并拧入篮本体100和后述的屏蔽适配器400上形成的螺纹槽，包括与篮本体100的螺纹槽120相对应的第一紧固孔311a和与屏蔽适配器400的螺纹槽相对应的第二紧固孔311b。紧固孔311由长孔制成，并且形成为在盖体300的圆周方向具有曲率的弧(arc)形。因此，当紧固盖体300时，紧固孔311可以容易地分别与形成在篮本体100和屏蔽适配器400上的螺纹槽的位置相对应，从而提高了操作人员的工作便利性。另外，如图12所示，中央通孔312穿过密接凸部320而形成。中央通孔312与上述中央柱140相对应，并供中央柱140插入。也就是说，中央柱140的内部管道可以通过中央通孔312暴露于篮本体100的外部。另外，凸缘310形成有多个吊装螺栓孔313。

屏蔽适配器400设置有安装槽400a，该安装槽用于容纳篮本体100，并且被容纳在图2所示的运输容器(CV)中运输到实验设施。屏蔽适配器400可以与篮本体100一起屏蔽乏燃料(FA)释放的辐射和热量，因此可以安全地运输乏燃料(FA)，即使在处理设备不齐全的实验设施中，也可以最大限度地减少实验人员处理乏燃料的负担。屏蔽适配器400优选为，使得屏蔽适配器400的厚度加上篮本体100的厚度对应于运输容器(CV)的厚度。如图13所示，屏蔽适配器400沿着上边缘形成多个螺纹槽410，螺纹槽410对应于第二紧固孔311b。屏蔽适配器400的周围形成有用于吊装的吊装螺栓孔420，且形成有如图14所示的排水孔430。如图4所示，排水孔430用于将从篮本体100的排水孔430排出的水排到屏蔽适配器400的外部。另外，屏蔽适配器400如上所述通过运输容器(CV)运输到实验设施，并且被制成与标准尺寸的运输容器(CV)内部空间相匹配。为此，屏蔽适配器400设置有向下延伸的基座440，和沿周向延伸的延伸片450。

另外，燃料盒500可以进一步包括引导件510，被配置为容纳待测试的乏燃料(FA)的结构，如图15所示，引导件510形成有多个划分空间511。引导件510通过形成划分空间511，可将棒状乏燃料(FA)容纳在燃料盒500中。也就是说，如图16中所示，引导件510可拆卸地连接于燃料盒500，并且可容纳单根乏燃料(FA)棒。划分空间511可以设置成网格形状，但其形状并不受限定。另外，在燃料盒500的底部形成排水孔512。

下面，对由上述结构构成的运输篮容纳作为健全性试验评价对象的乏燃料的过程进行描述。

电厂的操作人员从干式储藏设施中提取储藏篮(FB)，在湿式储藏设施的乏燃料舱中进行切割，然后从储藏篮(FB)中取出乏燃料(FA)。此后，如图2以及和图5所示，操作人员将乏燃料收纳到燃料盒500中，并将容纳有乏燃料的燃料盒500安装在燃料袋200中。如图9所示，最初在容纳收纳空间110中通过重物230提供了垂直竖立状态的燃料袋200，操作者将燃料盒500插入燃料袋200的拆卸槽210中，因燃料盒500的重量比重物230重，所以燃料袋200在托架220上失去重心。如图4、图6、图8所示，从收纳空间110的一侧向另一侧旋转倾斜。此时，燃料盒500被支架(S)所支撑。此后，操作者将盖体300的第一紧固孔311a与篮本体100的螺纹槽120对应，并使用紧固螺栓将盖体300螺纹连接在篮本体100上。此时，中央柱140通过中央通孔312暴露在盖体300的外侧。接下来，操作者将连接有盖体300的篮本体100安装在屏蔽适配器400的安装槽400a上。此时，如图4所示，盖体300的第二紧固孔311b对应于屏蔽适配器400的螺纹槽410，盖体300的密接凸部320与内部支架130紧密接触。此后，操作人员用紧固螺栓将盖体300螺纹连接于屏蔽适配器400，从而完成如图3所示的乏燃料(FA)在运输篮中的存储。

之后，操作人员将起重设备连接到与盖体300连接的起重环上，从乏燃料舱中提起运输篮，并将其提升在工作区。此时，通过排水孔150、512排出运输篮内部的水，操作人员通过中央柱140注入热风，对运输篮内部进行干燥。

此后，如图17所示，操作者将运输篮容纳在运输容器(CV)中，并用盖体盖上运输容器(CV)以密封运输篮。之后，假设工作人员将运输容器(CV)运送到实验设施，实验人员从运输容器(CV)中取出乏燃料并进行健全性评价。此时，由于乏燃料(FA)被篮本体100、屏蔽适配器400和运输容器(CV)屏蔽，因此可以减轻测试人员因担心辐射暴露而带来的处理负担。

如上所述，根据本发明的重水反应堆乏燃料运输篮被配置为只运输预定数量的乏燃料，用于乏燃料健全性评估，通过最小化储存空间和最大化厚度，即使在没有配备专门搬运设备的试验设施中，也可以最大限度地减轻试验设施人员搬运乏燃料的负担。

尽管已经结合描述的实施例详细描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在本发明的技术思想范围内允许进行各种变更和修改，并且这类变更和修改应当属于所属权利要求范围内。