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KN-12 운반용기를 이용한 고리 사용후핵연료 소내수송.저장
On-Site Transport and Storage of Spent Nuclear Fuel at Kori NPP by KN-12 Transport Cask 원문보기

방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, v.4 no.1, 2006년, pp.51 - 58  

정성환 (한국수력원자력(주) 원자력환경기술원) ,  백창열 (한국수력원자력(주) 원자력환경기술원) ,  최병일 (한국수력원자력(주) 원자력환경기술원) ,  양계형 (한국수력원자력(주) 원자력환경기술원) ,  이대기 (한국수력원자력(주) 원자력환경기술원)

초록
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고리 원전 사용후핵연료 저장조의 저장용량을 확보하기 위하여 2002년부터 사용후핵연료 운반용기를 이용하여 400다발 이상의 PWR 사용후핵연료 집합체를 원전부지 내에 수송, 저장하였다. 이를 위하여 KN-12 운반용기, 관련장비 및 수송차량으로 구성되는 수송시스템을 구성하였다. KN-12 운반용기는 국내 원자력법 및 IAEA의 수송규정에 따라 설계, 제작되고, 정부로부터 인허가를 획득하였으며, 취급장비 역시 관련규정에 따라 구비하였다. 수송 저장작업은 2 대의 운반용기를 동시에 투입하여 수행하였으며, 모든 작업공정에 대하여 엄격한 품질관리 및 방사선 안전관리를 수행하여 수송 안전성을 확보하고 신뢰도를 제고하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Since 2002, more than 400 PWR spent nuclear fuel assemblies have been transported and stored on-site using transport casks in order to secure the storage capacity of PWR spent nuclear fuel of Kori nuclear power plant. The complete on-site transport system, which includes KN-12 transport casks, the r...

주제어

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제안 방법

  • 용기가 장전조 상부에 이르면 용기뚜껑의 안착을 일차적으로 확인하기 위하여 뚜껑볼트 4 개를 손으로 체결하고, 제염조로 운반용기를 서서히 이동 하여 안착시 킨다. 용기의 노출된 전 표면을 제염하고, 뚜껑볼트를 순서대로 체결하고, 용기내부의 물을 약 200 리터 정도 배수시킨 후 용기뚜껑 아래의 이 중 O- ring 사이와 배수구에 대하여 헬륨누설시험을 수행하여 누설률을 구하고 이 누설률이 허용누설률(1.0 X 10- "cm's1) 미만인 지를 확인한다. 누설시험에 합격하면 용 기의 전체 외부에 대한 표면오염도와 표면방사선량 률를 측정하고 반출준비를 한다(4 일차).
  • 고리 원전의 사용후핵연료 저장조의 저장용량을 확보하기 위하여 사용후핵 연료 운반용기를 이용하여 PWR 사용후핵연료 집합체를 저장용량이 한계에 도달한 고리 1, 2 호기에서 동일부지 내의 저장여유가 있는 인근의 고리 3, 4 호기로 소내수송 · 저장하였다. 이를 위하여 KN-12 운반용기 2대, 관련장비 1 식 및 수송차량 2 대로 구성되는 수송시스템을 구성 하였으며, 원전 내의 기존설비를 일부 보완하여, 2002년부터 지금까지 약 400 다발 이상의 사용후핵 연료 집합체를 안전하게 수송 · 저장하였다.
  • 고리 원전의 사용후핵연료 저장조의 저장용량을 확보하기 위하여 사용후핵 연료 집합체를 고리 1, 2호 기로부터 인근의 3, 4호기로 소내수송 · 저장하였다. 이를 위하여 KN-12 운반용기를 이용한 수송시스템을 구성하였으며, 원전 내의 기존설비를 일부 보완하여, 2002년부터 지금까지 약 400 다발 이상의 사용후 핵 연료 집합체를 안전하게 수송 · 저장하였다.
  • 연료장전 및 연료저장작업으로 이루어지는 수 송 · 저장작업은 2 대의 운반용기를 동시에 투입하여 수행하였으며, 소내 수송 · 저장작업의 경우 단기간 수송이고 수송 효율성을 고려하여 작업시간을 절감 하고 전체 수송일정을 단축하기 위하여 습식수송을 수행하였다. 관련규정에 따라 품질보증 및 방사선안 전관리체계를 구축하여 엄격하게 관리하고, 모든 단 위공정을 절차화하여 안전하게 작업을 수행하였다. 매 수송 전에 운반신고를 하고 매 수송 시 마다 규제 기관으로부터 운반검사를 받아 수송작업을 수행함으 로써 사용후핵 연료의 수송 · 저장에 대한 안전성을 확보하고 대내외적 신뢰도를 제고하였다.
  • 또한, 트레일러의 상단에는 Fig. 5에 나타낸 것처럼 운반용기로의 접근을 방지하고 기상악화 등으로부터 보호하기 위하여 후드(hood) 구조물을 설치하였으며, 후드의 상하부에는 운반용기에 대한 원활한 열전달을 위하여 공기 유입구와 유출구를 설 치하였다.
  • 관련규정에 따라 품질보증 및 방사선안 전관리체계를 구축하여 엄격하게 관리하고, 모든 단 위공정을 절차화하여 안전하게 작업을 수행하였다. 매 수송 전에 운반신고를 하고 매 수송 시 마다 규제 기관으로부터 운반검사를 받아 수송작업을 수행함으 로써 사용후핵 연료의 수송 · 저장에 대한 안전성을 확보하고 대내외적 신뢰도를 제고하였다.
  • 반출요건을 만족시키고 반출승인이 나면 용기인양 장치를 이용하여 수송트레일러의 상단에 있는 결속 장치 위에 빈 용기를 안착시키고 결속한 후, 충격완충 체를 운반용기의 상하부에 체결한다. 방사선량률과 표면오염도가 관련규정의 허용치 미만임을 확인한 후 빈 용기와 수송차량에 방사선표지를 부착하고 수 송차량을 반출시키고, 다음 작업을 위하여 1, 2호기의 연료건물로 수송한다(5 일차).
  • 저장작업의 전 공정에 걸쳐 품질보증 체계 및 방사선안전관리체계를 구축하여 엄격한 품 질관리 및 방사선안전관리를 하며, 모든 단위공정을 절차화하여 안전하게 작업을 수행하고 있으며, 원자 력법 에 따라 운반신고를 하고 매 수송 시 마다 규제 기관으로부터 운반검사를 받아 수송작업을 수행함으 로써 소내수송 · 저장에 대한 안전성을 확보하고 신 뢰도를 제고시키고 있다. 여태까지 단 한 건의 방사 성물질 누출사고나 안전사고도 없이 안전하게 사용 후핵 연료를수송 · 저장하였다.
  • 연료장전 및 연료저장작업으로 이루어지는 수 송 · 저장작업은 2 대의 운반용기를 동시에 투입하여 수행하였으며, 소내 수송 · 저장작업의 경우 단기간 수송이고 수송 효율성을 고려하여 작업시간을 절감 하고 전체 수송일정을 단축하기 위하여 습식수송을 수행하였다. 관련규정에 따라 품질보증 및 방사선안 전관리체계를 구축하여 엄격하게 관리하고, 모든 단 위공정을 절차화하여 안전하게 작업을 수행하였다.
  • 이러한 단위 공정은 원전 내 설비, 작업공구, 발전소운영절차, 방 사선안전관리절차 및 원자력법 등을 모두 고려하여 절차화시켜 각 단위작업이 끝날 때마다 작업점검표 를 기록, 유지하여 안전한 작업이 되도록 하였으며, 또한, 품질보증체계를 구축하여 모든 공정에 대하여 엄격한 품질관리를 수행하였다. 이러한 작업관리, 품 질관리 및 방사선안전관리는 연료장전 및 연료저장 작업이 이루어지는 각 호기별로 전담요원을 배치하여 수행하였으며 , 매 수송 시 수송차량에는 수송책임 자와 안전관리요원이 탑승하여 수송토록 하였다.
  • 고리 원전의 사용후핵연료 저장조의 저장용량을 확보하기 위하여 사용후핵 연료 운반용기를 이용하여 PWR 사용후핵연료 집합체를 저장용량이 한계에 도달한 고리 1, 2 호기에서 동일부지 내의 저장여유가 있는 인근의 고리 3, 4 호기로 소내수송 · 저장하였다. 이를 위하여 KN-12 운반용기 2대, 관련장비 1 식 및 수송차량 2 대로 구성되는 수송시스템을 구성 하였으며, 원전 내의 기존설비를 일부 보완하여, 2002년부터 지금까지 약 400 다발 이상의 사용후핵 연료 집합체를 안전하게 수송 · 저장하였다.
  • 고리 원전의 사용후핵연료 저장조의 저장용량을 확보하기 위하여 사용후핵 연료 집합체를 고리 1, 2호 기로부터 인근의 3, 4호기로 소내수송 · 저장하였다. 이를 위하여 KN-12 운반용기를 이용한 수송시스템을 구성하였으며, 원전 내의 기존설비를 일부 보완하여, 2002년부터 지금까지 약 400 다발 이상의 사용후 핵 연료 집합체를 안전하게 수송 · 저장하였다.
  • 장 전작업 및 저장작업에 대하여 각각의 호기에서 단위 공정은 동시에 일어난다. 즉, 2 대의 운반용기를 투입하여 1, 2호기 에서 연료장전작업을 하는 동안에 동시에 3, 4호기에서는 연료저장작업을 수행하여 수송 · 저장작업의 효율을 제고하였다. 고리 소내수송 · 저 장작업의 경우, 1회 수송 · 저장 사이클에 대하여 각 운반용기를 이용한 연료장전 및 연료저장작업 각각 에 대하여 5일 씩, 총 10 일이 소요된다.
  • 4에 나타낸 것처럼 특수하게 설계, 제작된 8 축으로 된 전용트레일러를 이용하여 수송된다. 트레일러는 운반용기의 중량뿐만 아니라 운반용기를 적재하고 하역할 때의 동하중에 대하여 견딜 수 있도록 하였으며, 운반용기, 트레일러 및 트랙터를 포함한 약 110 톤에 이르는 전체 수송중량을 분포시키기 위하여 8 축이며 축 당 바퀴 수가 4 개로서 총 32개의 바퀴를 구비하고 있으며, 회전반경을 최대한 줄이기 위하여 각 축은 각각 구동이 가능하다. 트레일러의 전장은 15 m, 폭은 2.
  • 5 m, 자체중량은 약 25 톤이다. 트레일러의 최대 축 하중은 약 14 톤으로 관련규정의 요건을 초과하지만 자동차관리법의 특례규정에 따라 원전부지 내 운반이 가능하도록 하였다.

대상 데이터

  • 충격완충체는 내부에 나무 (beech and spruce woods)가 채워져 운반사고조건 의 9 m 자유낙하충격 둥으로부터 충격을 흡수하기 위한 구조이다. 운반용기의 전체 길이는 4, 809 mm, 본체의 벽두께는 375 mm, 용기뚜껑의 두께는 290 mm, 연료가 장전되는 내부공간의 길이는 1, 192 mm, 충격완충체의 외경은 2, 450 mm이다. 고리 1호기 연료건물의 용기취급크레인 정격용량인 83 톤을 고려하여 연료가 장전된 용기의 취급중량은 약 75 톤 이며, 충격완충체를 포함한 전체 수송중량은 약 85 톤에 이른다.

이론/모형

  • 운반용기 격납경계의 설계 및 제작에 대한 ASME B&PV code Sec.Ill Div.3[4]의 요건에 따라 2 대의 운반용기를 제작하여, 정부로부터 설계승인 및 제작검 사에 대한 인허가를 획득하였다.
  • 7에 나타낸 것처럼 용기뚜껑의 상부의 인양부와 연결하여 연료 장전조 수중에서 원격으로 작업이 가능 하도록 되어 있다. 뚜껑취급장치는 과기부 고시 제 2001-23X 및 ANSI N14.6의 기술기준에 따라 뚜껑중량의 3 배에 해당하는 하중을 견딜 수 있도록 설계되고 시험되었다.
  • 용기인양장치 및 크레인연결장치는 과기부 고시 제2001-23호 및 ANSI N14.6⑸의 기술기준에 따라 용 기중량의 3 배에 해당하는 하중을 견딜 수 있도록 설 계되고 시험되었다.
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