[發明專利]高放射性廢料的存儲和/或運輸

無效

• 申請號: 201380022050.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104272398A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 克里希納·P·辛格
• 申請（專利權）人: 霍爾泰克國際股份有限公司
• 主分類號: G21C19/00
• 分類號: G21C19/00;G21C19/07;G21C19/32
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

相關申請的交叉引用

本申請要求對2012年4月18日提交的美國臨時專利申請61/625,869的優先權，該申請的公開內容全文通過引用并入本文。

發明領域

本發明領域涉及存儲高放射性廢料(“HLW”)的系統和方法，諸如置于通風豎直模塊(module)中的乏核燃料。

發明背景

諸如乏核燃料的HLW的存儲、處理和運輸要求特別小心和程序保障。例如，在核反應堆運行過程中，通常，在燃料組件能量消耗到預定程度后，將這些燃料組件取出。在取出時，這種乏核燃料依然具有很高的放射性且會產生相當大的熱量，要求在包裝、運輸和存儲時特別小心。為了保護環境不受輻射照射，乏核燃料首先被置放在罐(canister)中。裝有核燃料的罐隨后在稱之為桶(cask)的大型圓筒形容器中運輸和存儲。運輸桶用來將乏核燃料從一個地方運至另一個地方，而存儲桶則用來按確定的時間存儲乏核燃料。

在典型的核電站中，打開的空的罐首先放在打開的運輸桶中。運輸桶和空罐而后被浸在水池內。乏核燃料被裝入罐內，與此同時，罐和運輸桶依舊浸在水池中。一旦裝滿了乏核燃料之后，通常在罐頂部蓋上蓋，此時廢料罐仍在水池中。然后從水池中移出運輸桶和罐，罐的蓋子被焊接在罐上，再在運輸桶上安裝一個蓋。然后，將罐適當地脫水并裝入惰性氣體。運輸桶(其固定裝料后的罐)然后被運往存儲桶所位于的位置。裝料后的罐而后由運輸桶運輸至存儲桶中用于長期存儲。在從運輸桶運輸至存儲桶期間，裝料后的罐決不可暴露于環境中。

一種類型的存儲桶是通風的豎直疊放結構(“VVO”)。VVO是一種基本上由鋼和混凝土制成的大型結構，其用于存儲裝有乏核燃料(或其它HLW)的罐。VVO豎立在地面上方，通常呈圓筒形并且極其笨重，重量超過150噸，并且高度常常大于16英尺。VVO通常具有平的底部、具有容納乏核燃料罐的空腔的圓筒形本體、以及可拆卸的頂蓋。

在用VVO存儲乏核燃料時，裝有乏核燃料的罐置于VVO的圓筒形本體的空腔中。由于乏核燃料置放于VVO中存儲時，乏核燃料仍在產生大量的熱量，所以該熱量必須能夠從VVO的空腔中逸散出去。該熱能通過給VVO的空腔通風而從罐的外表面排除。在給VVO的空腔通風時，冷空氣通過進風管道進入VVO腔室，向上流動，穿過已載料的罐，以升高的溫度從排風管道排出VVO。

盡管VVO的空腔需要通風從而使熱量能夠從罐逸出，必要的是，VVO必須提供充分的輻射屏蔽，并且乏核燃料不能直接暴露于外界環境。2011年4月26日授權的美國專利No.7,933,374公開了一種滿足這些屏蔽要求的VVO，該專利全文通過引用并入本申請中。

風對通風系統熱性能的影響也是一個嚴重的缺陷，該缺陷在一定程度上困擾著當前所屬工業正在使用的所有系統。僅采用兩個進氣或排氣管道的存儲VVO特別易受損壞。盡管軸對稱的進氣和排氣管道在靜風中表現很好，但當刮風時，流入和流出系統的空氣流動會出現偏斜，常常會導致排熱性能的下降。

發明內容

一種存儲高放射性廢料的模塊包括帶有密封底端的外殼和位于外殼內的內殼，以便在內殼和外殼之間形成空間。至少一個分隔件(divider)從內殼頂部延伸到內殼底部，至少一個分隔件通過該空間形成多個進氣通道，每個進入通道連接到空腔底部。多個進氣管道均將至少其中一個進氣通道與外界環境相連接。進氣管道配置成，當該模塊插入到地下時，每個進入管道周圍的空氣壓力大體相同。可拆卸蓋位于內殼上，該蓋帶有至少一個排氣通道，將空腔與外界環境相連接。蓋和內殼頂部分別配置成在空腔的頂部形成密封。

在本發明的第一個不同方面，每個進氣管道包括一個固定在周圍進氣壁上方的進氣管道蓋，進氣壁周圍帶有孔眼。進氣壁周圍的孔眼占開放區域至少60％。

在本發明的第二個不同方面，所述蓋進一步包括排氣管道，將至少一個排氣通道與外界環境相連接。排氣管道包括固定在周圍排氣壁上方的排氣管道蓋，排氣壁周圍帶有孔眼。外壁周圍孔眼占開放區域至少60％。

在本發明的第三個不同方面，裝有高放射性廢料的密封罐位于空腔內，其中，空腔的水平橫截面容納不止一個廢料罐。

在本發明的第四個不同方面，上屏蔽的頂部延伸到進氣管道或延伸到進氣管道上方。

在本發明的第四個不同方面，至少四個分隔件從內殼頂部延伸到內殼底部，從而形成了多個進氣通道，以及每個分隔件包括延伸到空腔中的延伸部分，所述延伸部分配置成可作為位于空腔內的廢料罐的定位凸緣。

在本發明的第五個不同方面，每個進氣管道保持進氣壓力，獨立于其它每個進氣管道。