A Structural Analytic Evaluation of a Connote Pad In a Spent Fuel Dry Storage Cask

사용후핵연료 건식저장용기의 콘크리트 받침대에 대한 구조해석평가

A spent fuel storage cask is required to prove the safety of a canister under a hypothetical accidental drop condition. A hypothetical accidental drop condition means that a canister is assumed to be a lee drop on to a pad of the storage cask during loading it into a storage cask. A pad of the storage cask absorbs shock to maintain the structural integrities of a canister under a hypothetical accidental drop condition. In this paper a finite element analysis for various pad structures was carried out to improve the structural integrity of a canister under a hypothetical accidental drop condition. A pad of a storage cask was designed a steel structure with concrete. The 1/4 height of a pad was modified with a structure composed of a steel and a polyurethane foam as a impact limiter. The effect of a shape of a steel structure was studied. The effects of the thickness of a steel structure and the density of a polyurethane foam was also studied.

사용후핵연료 건식저장용기는 낙하사고조건에서 캐니스터의 건전성이 입증되어야 한다. 낙하사고조건은 캐니스터를 건식저장용기에 장입하기 위하여 저장용기의 상부에서 크레인으로 취급하는 도중에 캐니스터가 저장용기 내부의 받침대로 자유 낙하하는 조건이다. 저장용기 내부의 받침대는 이러한 조건에서 캐니스터의 구조적 건전성을 유지하도록 완충효과가 좋아야 한다. 본 연구에서는 다양한 저장용기 내부 받침대 에 대한 3차원 유한요소해석을 통하여 낙하사고조건에서 캐니스터의 구조적 건전성을 향상시킬 수 있는 구조를 결정하였다. 저장용기 내부 받침대는 탄소강으로 만들어진 원통 쉘의 내부에 콘크리트를 장입한 구조와 받침대 높이의 변화 없이 콘크리트 높이의 1/4정도에 탄소강과 폴리우레탄폼을 이용한 구조물을 사용하여 완충효과를 보완하고자 수정된 구조를 고려하였다. 완충체의 형상 및 구조를 결정하기 위하여 십자형상이나 원형의 탄소강 구조물을 받침대 상부에 위치하여 그 영향을 알아보았다. 이때 탄소강 구조물의 두께를 24 mm, 12 mm, 6mm로 변화를 주었다. 또한, 탄소강 구조물 사이에 충진하는 폴리우레탄폼의 밀도에 대한 영향을 알아보았다.