KR20180027463A - A system for landfill of Fuel rods - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for landfill of nuclear fuel rods. The bottom of a pressure vessel is manufactured to be opened to bury the nuclear fuel rod in an underground tunnel in the event of danger of dissolution of a nuclear fuel rod due to an accident at a nuclear power plant. After connecting the bottom of the pressure vessel and the nuclear fuel rod by a connecting shaft, the bottom of the pressure vessel is opened so that the nuclear fuel rod is dropped into the underground using an elevator standing at an entrance of the underground tunnel when a risk of melting of the nuclear fuel rod occurs. In addition, prepared sand is placed underground to block the underground tunnel. Therefore, it is possible to prevent exposure of the nuclear fuel rod to the ground and the consequential radioactive contamination.

Description

핵연료봉 매립 시스템 {A system for landfill of Fuel rods}[0001] A system for landfill of fuel rods [

본 발명은 원자력 발전소의 사고로 인한 핵연료봉의 용해 위험시 핵연료봉을 지하로 낙하시키고 모래로 매립시킴으로써 핵연료봉의 용해와 지상노출로 인한 방사능 유출로부터 안전하게 하기 위한 핵연료봉 매립 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a nuclear fuel rod embedding system for securing the nuclear fuel rod from falling down to the ground and filling it with sand to dissolve the nuclear fuel rod and to prevent radioactive leakage due to the ground exposure in case of a nuclear power plant accident.

지금까지는 원자력 발전소의 사고로 인한 핵연료봉의 용해 위험시에 아무런 대책을 찾지 못한 채 빠른 핵연료봉의 용해와 핵연료봉의 노출로 이어져 왔다. 핵연료봉의 지상노출 후에 주변을 막고 위에서 덮어 보려는 계획을 세워보지만 강력한 방사능 유출로 인하여 사람이 접근하기 어려운 상황 속에서 작업은 제대로 진행되지 못하고 계속 방사능 오염 지역만 확산 되고 있는 실정이다.Until now, there has been no countermeasure in the risk of melting nuclear fuel rods due to nuclear power plant accidents, leading to the melting of fast nuclear fuel rods and the exposure of nuclear fuel rods. After the ground surface exposure of the nuclear fuel rod, it is planned to cover the surrounding area and cover it. However, due to the strong radioactivity leakage, it is difficult to approach people and it is spreading only radioactive contaminated area.

따라서, 본 발명의 목적은 핵연료봉의 용해와 지상노출로 인한 인명피해와 계속적인 방사능 유출을 막기 위한 핵연료봉 매립 시스템을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nuclear fuel rod embedding system for preventing human injury and continuous radiation leakage due to the dissolution of the fuel rod and the exposure to the ground.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 핵연료봉 매립 시스템은, 핵연료봉의 용해 위험시 상기 핵연료봉을 지하로 낙하시켜 매립하는 핵연료봉 매립 시스템으로서, 상기 핵연료봉이 탈착 가능하게 내부에 수용되어 있으며, 하단부가 개구되어 있는 압력용기; 상기 핵연료봉이 낙하하여 수납될 수 있는 지하 터널로서, 상기 압력용기의 개구된 하단부와 연결되어 있으며, 미리 정한 깊이로 굴착되어 있는 지하 터널;을 포함하며, 상기 압력용기로부터 분리된 상기 핵연료봉이 낙하하여 상기 지하 터널의 바닥에 매립되는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a nuclear fuel rod embedding system for dropping the nuclear fuel rod into the ground under the risk of dissolving the nuclear fuel rod, wherein the nuclear fuel rod is detachably accommodated therein, A pressure vessel having an opening; And an underground tunnel connected to the opened lower end of the pressure vessel and excavated at a predetermined depth, wherein the fuel rod separated from the pressure vessel is dropped And is embedded in the bottom of the underground tunnel.

여기서, 상기 압력용기의 개구된 하단부를 폐쇄할 수 있도록 장착된 뚜껑; 상기 뚜껑을 상기 압력용기에 탈착 가능하게 장착하는 뚜껑볼트;를 포함하는 것이 바람직하다.A lid mounted to close the opened lower end of the pressure vessel; And a lid bolt for detachably mounting the lid to the pressure vessel.

여기서, 상기 뚜껑은, 상기 핵연료봉의 하방에 배치되어 상기 핵연료봉과 결합되어 있는 것이 바람직하다.Here, the lid is preferably disposed below the fuel rod and coupled to the fuel rod.

여기서, 상기 지하 터널의 바닥으로 상기 핵연료봉이 낙하된 후, 상기 핵연료봉 위에 투입될 모래가 저장되어 있는 모래창고를 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the apparatus further comprises a sand warehouse in which the fuel rod is dropped to the bottom of the underground tunnel, and the sand to be loaded on the fuel rod is stored.

여기서, 상기 압력용기로부터 분리된 상기 핵연료봉을 상기 지하 터널의 바닥으로 운반하기 위한 장치로서, 상기 지하 터널을 따라 하강할 수 있는 엘리베이터를 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that an apparatus for transporting the fuel rod separated from the pressure vessel to the bottom of the underground tunnel includes an elevator capable of descending along the underground tunnel.

여기서, 상기 핵연료봉은, 상기 압력용기로부터 분리된 후 자유 낙하하여 상기 지하 터널의 바닥에 도달하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the fuel rod is separated from the pressure vessel and then falls freely and reaches the bottom of the underground tunnel.

여기서, 별도의 전력 공급이나 에너지 공급이 없는 상황에서도, 작업자의 인력만으로 작동될 수 있는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to be able to operate only by the workforce of the operator even in the absence of separate power supply or energy supply.

본 발명에 따르면, 상기 핵연료봉을 지하로 낙하시킴으로써 핵연료봉의 용해로 인한 방사능 물질의 지상 노출을 방지할 수 있으며, 지하 지반에 있는 흙과 투입된 모래가 핵연료봉으로부터 발생되는 열을 흡수할 수 있으며, 방사능 물질의 외부 유출을 막은 상태에서 안전하게 후속 작업을 할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by dropping the fuel rod into the ground, it is possible to prevent exposure of the radioactive material due to dissolution of the fuel rod to the ground, and the soil and the sand in the underground can absorb heat generated from the fuel rod, It is possible to safely perform subsequent work while preventing the material from flowing out.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 핵연료봉 매립 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a nuclear fuel rod embedding system, which is an embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 핵연료봉 매립 시스템을 구체적으로 설명하기로 한다. 다만 이는 본 발명의 바람직 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, a nuclear fuel rod embedding system, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described in detail. It should be understood, however, that this is a preferred embodiment of the present invention and that the present invention is not construed as being limited thereto in any way. The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예인 핵연료봉 매립 시스템은, 원자력 발전소의 사고로 인한 핵연료봉의 용해 위험시 상기 핵연료봉을 지하로 자유 낙하시켜 매립하기 위한 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 핵연료봉(120)과, 엘리베이터(200)와, 지하 터널(300)과, 모래창고(400)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the nuclear fuel rod embedding system, which is an embodiment of the present invention, is a device for freeing the fuel rod to fall down underground when the nuclear fuel rod is dissolved due to an accident, , An elevator (200), an underground tunnel (300), and a sand warehouse (400).

상기 핵연료봉(120)은, 원자력 발전의 원료가 되는 핵연료봉으로서, 원자로(160)의 내부에 배치된 압력용기(150)의 내부에 위치하고 있다.The fuel rod 120 is a nuclear fuel rod serving as a raw material for nuclear power generation and is located inside a pressure vessel 150 disposed inside the reactor 160.

상기 원자로(160)는 콘크리트로 튼튼하게 건설되며, 상기 압력용기(150)는 금속으로 고압 및 고열에 견디도록 제조되어 있다.The reactor 160 is constructed of concrete, and the pressure vessel 150 is made of metal to withstand high pressure and high temperature.

상기 지하 터널(300)은, 상기 핵연료봉(120)의 하방에 수직하게 굴착된 지하 터널이다.The underground tunnel 300 is an underground tunnel that is vertically excavated below the fuel rod 120.

상기 지하 터널(300)은, 원자력 발전소 건설 당시 원자로(160) 바로 밑부분 지면(500)에 대한 지질조사와, 지하수로의 존재 여부 조사와, 바다와의 거리 등을 종합적으로 검토한 후에, 상기 핵연료봉(120)이 방출하게 될 방사능 유출로부터 충분히 안전한 깊이로 건설된다.The underground tunnel 300 comprehensively examines the geological survey of the ground 500 immediately below the reactor 160 at the time of construction of the nuclear power plant, the investigation of the presence of the groundwater in the groundwater, the distance to the sea, The fuel rod 120 is constructed to a sufficiently safe depth from the radioactive effluent to be discharged.

상기 지하 터널(300)의 폭은, 상기 핵연료봉(120)의 크기와 상기 원자로(160) 아래 지반의 안전성을 고려하여 정하게 된다.The width of the underground tunnel 300 is determined in consideration of the size of the fuel rod 120 and the safety of the ground below the reactor 160.

상기 지하 터널(300)의 바닥에는 미리 정한 양의 붕산(310)이 저장되어 있는데, 상기 붕산(310)은 핵연료와 만나 핵분열반응을 일으키지 못하도록 중성자를 붙잡는 역할을 하므로, 상기 지하 터널(300)의 바닥에 낙하된 상기 핵연료봉(120)의 핵반응을 억제하게 된다.A predetermined amount of boric acid 310 is stored in the bottom of the underground tunnel 300. The boric acid 310 serves to catch the neutrons so as not to cause a nuclear fission reaction with the nuclear fuel, The nuclear reaction of the fuel rod 120 dropped on the floor is suppressed.

상기 압력용기(150)의 개구된 하단부에는, 상기 압력용기(150)의 개구된 하단부를 폐쇄할 수 있는 뚜껑(100)이 장착된다.A lid 100 capable of closing the lower end of the pressure vessel 150 is mounted on the lower end of the pressure vessel 150.

상기 뚜껑(100)의 양쪽에는 뚜껑볼트(110)가 장착되어 있는데, 상기 뚜껑볼트(110)를 작업자가 인력으로 풀면, 상기 뚜껑(100)이 밑으로 떨어지도록 만든다. 여기서, 상기 뚜껑(100)은 최대한 작게 만들어 작업을 쉽게 할 수 있도록 한다.On both sides of the lid 100, a lid bolt 110 is mounted. When the lid bolt 110 is loosened by a worker, the lid 100 is lowered. Here, the lid 100 is made as small as possible to facilitate the work.

본 실시예에서는 상기 뚜껑볼트(110)가, 상기 뚜껑(100)을 상기 압력용기(150)에 탈착 가능하게 장착한다.In this embodiment, the lid bolt 110 detachably mounts the lid 100 to the pressure vessel 150.

상기 뚜껑(100)은, 상기 핵연료봉(120)의 하방에 배치되며, 연결축(130)에 의하여 상기 핵연료봉(120)의 하면과 결합되어 있다.The lid 100 is disposed below the fuel rod 120 and is coupled to the lower surface of the fuel rod 120 by a connecting shaft 130.

상기 뚜껑(100)은, 비상시에 상기 핵연료봉(120)과 함께 연결통로(140)를 따라 자유 낙하한 후, 상기 뚜껑(100)의 하방에 위치한 상기 엘리베이터(200)에 실릴 수 있도록 마련된다 The lid 100 is provided so as to fall freely along the connecting passage 140 together with the fuel rod 120 in an emergency and to be loaded on the elevator 200 located below the lid 100

상기 연결통로(140)는, 상기 압력용기(150)의 하단부와 상기 지하 터널(300)을 연결하는 통로로서, 안전을 위하여 밀폐되어 있으므로 모든 확인은 별도의 감지 센서로 한다.The connection passage 140 is a passage for connecting the lower end of the pressure vessel 150 to the underground tunnel 300 and is sealed for safety.

상기 엘리베이터(200)에 상기 핵연료봉(120)이 실어졌음을 확인한 후에, 작업자가 인력으로 상기 엘리베이터(200)를 고정하고 있는 엘리베이터 레버(210)를 열면, 상기 엘리베이터(200)가 상기 지하 터널(300)을 따라 아래로 자유 낙하된다.After the operator confirms that the fuel rod 120 is loaded on the elevator 200, when the operator opens the elevator lever 210 fixing the elevator 200 with a work force, the elevator 200 is moved to the underground tunnel 300).

상기 엘리베이터(200)는, 상기 엘리베이터(200)에 회전 가능하게 부착된 엘리베이터 바퀴(220)가 엘리베이터 레일(240)을 따라 부드럽게 굴러가는 상태에서, 안전하게 자유 낙하 된다.The elevator 200 safely falls freely in a state in which the elevator wheel 220 rotatably attached to the elevator 200 smoothly rolls along the elevator rail 240.

상기 엘리베이터(200)의 하단부에는 붕산(230)이 저장되어 있으며, 상기 붕산(230)은 상기 엘리베이터(200)가 상기 지하 터널(300)의 바닥에 낙하 되었을 때 상기 핵연료봉(120)의 핵반응을 억제하게 된다.The boric acid 230 is stored at the lower end of the elevator 200. The boric acid 230 is used to control the nuclear reaction of the fuel rod 120 when the elevator 200 is dropped to the bottom of the underground tunnel 300 .

상기 모래창고(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 모래(410)의 자유 낙하가 빠르게 될 수 있도록 상기 지하 터널(300)의 상단부에 건설되며, 모래통로(420)와, 모래투입구(430)를 포함한다.1, the sand storage 400 is constructed at the upper end of the underground tunnel 300 so that the free fall of the sand 410 can be accelerated, and a sand passage 420, 430).

상기 엘리베이터(200)에 실린 핵연료봉(120)이 안전하게 지하 터널(300)의 바닥으로 낙하 되었음을 확인한 후에, 작업자는 모래창고(400)에 저장되어 있는 모래(410)를 상기 지하 터널(300)의 바닥으로 투입한다.After confirming that the nuclear fuel rod 120 mounted on the elevator 200 has been safely dropped to the bottom of the underground tunnel 300, the operator places the sand 410 stored in the sand warehouse 400 in the underground tunnel 300, Put it on the floor.

상술한 구성의 핵연료봉 매립 시스템은, 원전 사고시에 상기 핵연료봉(120)을 상기 엘리베이터(200)를 이용하여 상기 지하 터널(300)의 바닥으로 낙하시키고, 붕산(230, 310)과 모래(410)를 이용하여 지하로 낙하된 상기 핵연료봉(120)을 매립함으로써, 상기 핵연료봉(120)의 용해로 인한 방사능 물질의 지상 노출을 방지할 수 있는 장점이 있다.The nuclear fuel rod embedding system having the above-described structure is constructed such that the nuclear fuel rod 120 is dropped to the bottom of the underground tunnel 300 using the elevator 200 at the time of a nuclear accident, and boric acid 230, The fuel rod 120 dropped into the ground is buried in the fuel rod 120 to prevent exposure of the radioactive material due to the dissolution of the fuel rod 120 to the ground.

그리고, 상기 핵연료봉 매립 시스템은, 상기 지하 터널(300)의 내부 흙과 투입된 모래(410)가 상기 핵연료봉(120)으로부터 발생되는 고열을 흡수할 수 있으며, 방사능 물질의 외부 유출을 막은 상태에서 작업자가 안전하게 사고 수습 작업을 할 수 있는 장점이 있다.In the nuclear fuel rod embedding system, the inner soil of the underground tunnel 300 and the sand 410 injected therein can absorb the high heat generated from the fuel rod 120 and prevent the external leakage of the radioactive material There is an advantage that the worker can safely carry out an accident investigation work.

또한, 상기 핵연료봉 매립 시스템은, 전력 공급이 되지 않거나 배터리 장치가 가동하지 못하여 핵연료봉(120)이 용해될 위험이 있을 상황에서 수동으로 핵연료봉(120)을 지하로 빠르고도 안전하게 자유 낙하시키고, 상비시켜놓은 모래(410)를 빠르게 자유 낙하시킴으로써, 핵연료봉(120)의 방사능 유출을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the fuel rod embedding system allows the fuel rod 120 to be freely and quickly dropped freely and safely under the condition that there is a danger that the fuel rod 120 will be dissolved due to failure of power supply or battery device operation, There is an advantage in that the radioactive outflow of the fuel rod 120 can be prevented by quickly dropping the sand 410 that has been made to stand.

100: 뚜껑 230: 붕산
110: 뚜껑볼트 240: 엘리베이터 레일
120: 핵연료봉 300: 지하 터널
130: 연결축 310: 붕산
140: 연결통로 400: 모래창고
150: 압력용기 410: 모래
160: 원자로 420: 모래통로
200: 엘리베이터 430: 모래투입구
210: 엘리베이터 레버 500: 지면
220: 엘리베이터 바퀴 100: cap 230: boric acid
110: lid bolt 240: elevator rail
120: Nuclear fuel rod 300: Underground tunnel
130: connecting shaft 310: boric acid
140: Connection passage 400: Sand warehouse
150: pressure vessel 410: sand
160: reactor 420: sand passage
200: elevator 430: sand inlet
210: elevator lever 500: ground
220: Elevator wheels

Claims (6)

원자력 발전소 사고처럼 의도하지 않은 상황에서 핵연료봉이 용해될 위험이 있을 때, 상기 핵연료봉을 지하로 낙하시켜 매립하는 핵연료봉 매립 시스템으로서,
원자로의 내부에 배치되는 용기로서, 상기 핵연료봉이 탈착 가능하게 내부에 수용되어 있으며, 하단부가 개구될 수 있는 압력용기;
상기 핵연료봉이 낙하하여 수납될 수 있는 지하 터널로서, 상기 압력용기의 개구될 수 있는 하단부와 연결되어 있으며, 미리 정한 깊이로 굴착되어 있는 지하 터널;을 포함하며,
상기 핵연료봉은, 상기 압력용기로부터 분리되어 자유 낙하함으로써 상기 지하 터널의 바닥에 도달한 후, 상기 지하 터널의 바닥에 매립되는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템A nuclear fuel rod embedding system for dropping the nuclear fuel rod into the ground when the nuclear fuel rod is in danger of being dissolved in an unintended situation such as a nuclear power plant accident,
1. A container disposed inside a nuclear reactor, comprising: a pressure vessel in which the fuel rod is detachably accommodated and whose lower end can be opened;
And an underground tunnel connected to a lower end of the pressure vessel which can be opened and which is excavated at a predetermined depth,
Characterized in that the fuel rod is separated from the pressure vessel and falls freely so as to reach the bottom of the underground tunnel and is then buried in the bottom of the underground tunnel. 제 1항에 있어서,
상기 압력용기의 개구된 하단부를 폐쇄할 수 있도록 장착된 뚜껑;
상기 뚜껑을 상기 압력용기에 탈착 가능하게 장착하는 뚜껑볼트;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템The method according to claim 1,
A lid mounted to close the open lower end of the pressure vessel;
A lid bolt detachably mounting the lid to the pressure vessel;
Wherein the fuel rods are embedded in the nuclear fuel rods. 제 2항에 있어서,
상기 뚜껑은,
상기 핵연료봉의 하방에 배치되어 상기 핵연료봉과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템3. The method of claim 2,
The lid,
Wherein the fuel rod is disposed below the fuel rod and connected to the fuel rod. 제 1항에 있어서,
상기 지하 터널의 바닥으로 상기 핵연료봉이 낙하된 후, 상기 핵연료봉 위에 투입될 모래가 저장되어 있는 모래창고를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템The method according to claim 1,
And a sand storage for storing sand to be injected onto the nuclear fuel rod after the nuclear fuel rod has fallen to the bottom of the underground tunnel. 제 1항에 있어서,
상기 압력용기로부터 분리된 상기 핵연료봉을 상기 지하 터널의 바닥으로 운반하기 위한 장치로서, 상기 지하 터널을 따라 하강할 수 있는 엘리베이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템The method according to claim 1,
An apparatus for transporting the fuel rod separated from the pressure vessel to the bottom of the underground tunnel, the elevator being capable of descending along the underground tunnel, 제 1항에 있어서,
별도의 전력 공급이나 에너지 공급이 없는 상황에서도, 작업자의 인력만으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템The method according to claim 1,
Characterized in that it can be operated only by the workforce of the operator even in the absence of separate power supply or energy supply.
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