KR20180027463A - 핵연료봉 매립 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핵연료봉 매립 시스템에 관한 것으로서, 원자력 발전소의 사고로 인한 핵연료봉의 용해 위험시에, 핵연료봉을 지하 터널에 매립시킬 수 있도록 압력용기의 밑 부분을 열리도록 제조하고, 압력용기 밑 부분과 핵연료봉을 연결축으로 연결하여 놓은 후, 핵연료봉이 용해될 위험이 발생 되면 상기 압력용기의 밑부분을 열어 지하 터널 입구에 상비 되어 있는 엘리베이터를 이용하여 핵연료봉을 지하로 낙하시키고, 상비해 놓은 모래를 지하로 투입하여 지하 터널을 막음으로써, 핵연료봉의 지상노출과 그에 따른 방사능 오염을 막을 수 있는 장점이 있다.

Description

핵연료봉 매립 시스템 {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.

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.

따라서, 본 발명의 목적은 핵연료봉의 용해와 지상노출로 인한 인명피해와 계속적인 방사능 유출을 막기 위한 핵연료봉 매립 시스템을 제공함에 있다.

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.

여기서, 상기 압력용기의 개구된 하단부를 폐쇄할 수 있도록 장착된 뚜껑; 상기 뚜껑을 상기 압력용기에 탈착 가능하게 장착하는 뚜껑볼트;를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 뚜껑은, 상기 핵연료봉의 하방에 배치되어 상기 핵연료봉과 결합되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 지하 터널의 바닥으로 상기 핵연료봉이 낙하된 후, 상기 핵연료봉 위에 투입될 모래가 저장되어 있는 모래창고를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 압력용기로부터 분리된 상기 핵연료봉을 상기 지하 터널의 바닥으로 운반하기 위한 장치로서, 상기 지하 터널을 따라 하강할 수 있는 엘리베이터를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 핵연료봉은, 상기 압력용기로부터 분리된 후 자유 낙하하여 상기 지하 터널의 바닥에 도달하는 것이 바람직하다.

여기서, 별도의 전력 공급이나 에너지 공급이 없는 상황에서도, 작업자의 인력만으로 작동될 수 있는 것이 바람직하다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 핵연료봉 매립 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

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.

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.

상기 핵연료봉(120)은, 원자력 발전의 원료가 되는 핵연료봉으로서, 원자로(160)의 내부에 배치된 압력용기(150)의 내부에 위치하고 있다.

상기 원자로(160)는 콘크리트로 튼튼하게 건설되며, 상기 압력용기(150)는 금속으로 고압 및 고열에 견디도록 제조되어 있다.

상기 지하 터널(300)은, 상기 핵연료봉(120)의 하방에 수직하게 굴착된 지하 터널이다.

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.

상기 지하 터널(300)의 폭은, 상기 핵연료봉(120)의 크기와 상기 원자로(160) 아래 지반의 안전성을 고려하여 정하게 된다.

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.

상기 압력용기(150)의 개구된 하단부에는, 상기 압력용기(150)의 개구된 하단부를 폐쇄할 수 있는 뚜껑(100)이 장착된다.

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.

본 실시예에서는 상기 뚜껑볼트(110)가, 상기 뚜껑(100)을 상기 압력용기(150)에 탈착 가능하게 장착한다.

상기 뚜껑(100)은, 상기 핵연료봉(120)의 하방에 배치되며, 연결축(130)에 의하여 상기 핵연료봉(120)의 하면과 결합되어 있다.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Claims (6)

1. 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 시스템
2. 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 시스템
3. 제 2항에 있어서,
   상기 뚜껑은,
   상기 핵연료봉의 하방에 배치되어 상기 핵연료봉과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템
4. 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 시스템
5. 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 시스템
6. 제 1항에 있어서,
   별도의 전력 공급이나 에너지 공급이 없는 상황에서도, 작업자의 인력만으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 핵연료봉 매립 시스템

Images