[發明專利]基于露點溫度測量使高放廢物脫水的方法和裝置

有效

• 申請號: 200680023013.4
• 申請日: 2006-06-06
• 公開（公告）號: CN101542225A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 克里什納·P·辛格
• 申請（專利權）人: 好泰克國際有限公司
• 主分類號: F26B3/00
• 分類號: F26B3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王艷江;段 斌

技術領域

本發明總體上涉及存儲高放廢物(high?level?waste)(“HLW”)的領域，具體地涉及干燥HLW以便在“干燥狀態”下存儲和/或運輸的領域。

背景技術

存儲、操作和轉移諸如乏核燃料之類的HLW需要特別細心和程序性防護措施。在核反應堆的操作中，稱為燃料組件的填充有濃縮鈾的中空吉爾卡洛伊鋯錫管(zircaloy?tubes)在核反應堆堆芯內燃盡。通常在這些燃料組件的能量耗至預定水平之后，從反應堆移出這些燃料組件。在耗散以及隨后的移出時，這種乏核燃料(“SNF”)仍舊是高放射性的并產生相當多的熱量，需要在隨后的封裝、運送和存儲過程中格外小心。具體地，SNF放射出極其危險的中子和伽馬光子。非常重要的是，在從反應堆堆芯移出之后，這些中子和伽馬光子必需一直以防泄漏方式封藏。

在從核反應堆取出核燃料時，通常是從反應堆移出SNF并將SNF置于水下，即通常稱為乏燃料存儲池或乏燃料存儲水池。池水有利于冷卻SNF并提供足夠的輻射屏蔽。SNF在存儲池內存儲足夠長的時間以便使熱量和輻射衰減至足夠低的水平，從而使SNF能夠被安全地運輸。但是，由于考慮到安全、空間和經濟，所以當需要將SNF存儲相當長時間時，單獨使用存儲池并不能獲得令人滿意的結果。因此，當需要長期存儲SNF時，核工業領域的標準做法是，在乏核燃料存儲池內短期存儲之后便在干燥狀態下存儲SNF，即在封裝于提供足夠輻射屏蔽的結構內的干燥惰性氣體環境中存儲SNF。一種用于在干燥狀態下長期存儲SNF的典型結構是存儲屏蔽罐。

存儲屏蔽罐具有合適地限定尺寸以容納SNF的廢料罐的腔室，并且設計為由鋼、鉛、混凝土以及適合環境的含氫材料制成的大的重型結構。通常，存儲屏蔽罐的重量大約是150噸，并且其具有高于15英尺的高度。與存儲屏蔽罐相關聯的常見問題是它們太沉重以至于大部分核電站的起重機無法將其提起。另一常見問題是存儲屏蔽罐通常太大以至于不能放置于乏燃料存儲池內。因此，為了在存儲池內冷卻之后將SNF存儲于存儲屏蔽罐內，SNF必須從存儲池中移出、在集結區域準備、并運送到存儲屏蔽罐。在這種轉移程序的所有階段中需要足夠的輻射屏蔽。

由于需要將SNF從乏燃料存儲池中移出并運送到存儲屏蔽罐內，所以將SNF從反應堆堆芯移出之前，通常將敞開的廢料罐浸入乏燃料存儲池內。然后，在浸沒在水下的同時將SNF直接置入敞開的廢料罐內。但是，即使密封之后，單獨依靠廢料罐并不能充分防止SNF的輻射向外泄漏。已裝載的廢料罐在無附加輻射屏蔽的情況下不能從乏燃料存儲池移出或運輸。因此，已經開發出在運送SNF過程中提供附加輻射屏蔽的裝置和方法。通常通過在浸沒于存儲池中的同時將廢料罐定位于稱為轉移屏蔽罐的大的圓筒形容器內來實現附加的輻射屏蔽。與存儲屏蔽罐相似，轉移屏蔽罐具有尺寸合適限定以容納廢料罐的腔室并且設計成保護環境不受其內SNF放射出的輻射作用。

在利用轉移屏蔽罐運輸已裝載的廢料罐的設施中，首先將空廢料罐置于敞開的轉移屏蔽罐的腔室內。然后將該廢料罐和轉移屏蔽罐浸沒于乏燃料存儲池內。之前從反應堆排出并定位于潮濕存儲場所內的SNF移入浸沒的廢料罐(該廢料罐位于轉移屏蔽罐內并填充有水)內。然后，給已裝載的廢料罐裝配上蓋，從而將SNF和來自于存儲池的水封裝于廢料罐內。然后，已裝載的廢料罐和轉移屏蔽罐通過起重機移出存儲池，并放置到集結區域內從而準備已裝載SNF的廢料罐以便在干燥條件下存儲或運輸。為了適當地準備已裝載SNF的廢料罐以便干燥存儲或運輸，美國Nuclear?Regulatory?Commission(“NRC”)要求在廢料罐密封和轉移到存儲屏蔽罐之前，SNF和廢料罐的內部必須足夠干燥。具體地，NRC的規定要求在廢料罐用惰性氣體回填和密封之前，廢料罐內的蒸汽壓力(“vP”)必須是3托或更低(1托＝1毫米汞柱)。蒸汽壓力是平衡狀態時蒸汽相對于液體的壓力，其中平衡狀態定義為當分子從氣相轉變成液相時，相等數量的分子從液相轉變成氣相的狀態。要求3托或更低的低vP確保了廢料罐內部空間足夠干燥從而適于SNF的長期存儲或運輸。