(57)【要約】ハイレベル廃棄物を貯蔵するためのシステムと方法である。１つの観点では、本発明は、ハイレベル廃棄物を受け入れるためのキャビティであって、上部および底部を有するキャビティ、を形成する内側シェルと、内側シェルを取り囲む外側シェルであって、それによって内側シェルと外側シェルとの間に空間を形成する、外側シェルと、内側シェル内において前記キャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間からキャビティへの通路を形成する開口と、内側および外側シェルの上部に配置され、周囲の雰囲気から前記空間までの通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、キャビティから周囲の雰囲気までの通路を形成する少なくとも１つの排出通気口と、を含む蓋と、を備えるシステムである。他の観点では、本発明は、特に地下環境下において、ハイレベル廃棄物を貯蔵するシステムの使用方法である。
2008538140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイレベル廃棄物を貯蔵するために、換気される垂直型のシステムであって、
上部、底部および略垂直向きの軸を有するキャビティを形成する内側シェルと、
前記内側シェルを取り囲む外側シェルであって、それによって内側シェルと外側シェル間の空間を形成するようにした外側シェルと、
前記内側シェル内において前記キャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間と前記キャビティ間の通路を形成する開口と、
熱と放射能を放出するハイレベル廃棄物を貯蔵する封じ込め用キャニスタであって、当該キャニスタは略垂直向きに前記キャビティ内に配置されており、キャビティの水平断面が前記キャニスタを１つのみ収容する、封じ込め用キャニスタと、
前記内側シェルおよび前記外側シェルの上部に配置され、それによって蓋−内側シェル間インタフェースおよび蓋−外側シェル間インタフェースを形成する蓋であって、蓋−内側シェル間インタフェースが空気流を防止するために適合させられ、上部高圧空気領域が前記キャビティ内でキャニスタと蓋との間に存在しており、
周囲の雰囲気と前記空間との間に通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、
キャビティの前記上部高圧空気領域と周囲の雰囲気との間に通路を形成する少なくとも１つの排出通気口と、を含む蓋と、
前記キャビティ内の熱から前記空間の少なくとも一部を断熱する断熱手段と、
を備えたシステム。
【請求項２】
前記断熱手段は、前記キャビティと前記空間との間に配置される断熱材の層を備え、それによって、少なくともキャビティの上部高圧空気領域を取り囲む、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項３】
前記断熱材の層は前記キャビティを取り囲み、キャビティの上部またはその近傍からキャビティの底部またはその近傍まで延びている、
請求項２に記載されたシステム。
【請求項４】
前記内側シェル、前記外側シェルおよび前記封じ込み用キャニスタは略円柱形状である、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項５】
前記外側シェルを取り囲む放射能吸収材をさらに備えた、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項６】
前記内側および外側シェルは、キャニスタ全体が地下に配置される程度に十分に地下にある、
請求項５に記載されたシステム。
【請求項７】
前記放射能吸収材は地表レベルを有する自然の土壌材または処理済み充填物であって、かつ、前記内側シェルおよび前記外側シェルの少なくとも大部分が地下にある、
請求項５に記載されたシステム。
【請求項８】
床板をさらに備え、前記内側および外側シェルが当該床板の上部に配置され、外側シェルの底部端が床板に一体的に接続されている、
請求項７に記載されたシステム。
【請求項９】
基盤をさらに備え、前記床板が当該基盤の上部に配置され、固定される、
請求項８に記載されたシステム。
【請求項１０】
前記内側シェルおよび前記外側シェルの一部が地上に延びており、
地上に延びる外側シェルの前記一部を取り囲む放射能吸収材をさらに備えた、
請求項５に記載されたシステム。
【請求項１１】
前記内側シェルおよび前記外側シェルの約１〜３フィートが地上に延びている、
請求項１０に記載されたシステム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの吸入通気口は、前記蓋の側壁の開口から前記空間に延びる略水平の通路である、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの排出通気口は、前記蓋の底面の開口から蓋の上面の開口に延びる通路である、
請求項１２に記載されたシステム。
【請求項１４】
前記蓋の上面の開口を覆うキャップをさらに備え、
当該キャップは、熱せられた空気が前記少なくとも１つの排出通気口を通して前記キャビティから退出するとともに、雨水が前記少なくとも１つの排出通気口に浸入することを防止することを可能にする手段を有する、
請求項１３に記載されたシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの排出通気口は湾曲形状または角度を付けられた形状を有する、
請求項１３に記載されたシステム。
【請求項１６】
前記蓋の上面がその上面の開口から離れるにつれて傾斜させられている、
請求項１３に記載されたシステム。
【請求項１７】
前記蓋は、プラグ部と、そのプラグ部を取り囲むフランジ部とを備え、
プラグ部は前記キャビティ内に延びており、フランジ部は前記内側および外側シェルの上部に置かれている、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項１８】
前記内側シェルと前記蓋のフランジ部との間に配置される第１シールと、
前記外側シェルと前記蓋のフランジ部との間に配置される第２シールと、をさらに備えた、
請求項１７に記載されたシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの吸入通気口は、前記蓋のフランジ部の側壁の開口からフランジ部の底面の開口まで延びている略水平の通路であって、
前記少なくとも１つの排出通気口は、前記蓋のプラグ部の底面の開口から蓋の上面の開口まで延びている通路である、
請求項１８に記載されたシステム。
【請求項２０】
前記内側シェルおよび前記外側シェルは互いに略同心である、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２１】
前記内側シェルと前記外側シェル間に形成された前記空間は、キャビティの軸に対して軸対称である、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２２】
前記空間は約１〜６インチの範囲の幅を有する、
請求項２１に記載されたシステム。
【請求項２３】
前記封じ込め用キャニスタと前記内側シェル間に少しの隙間が存在する、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２４】
前記キャニスタは密閉され、使用済み核燃料の乾燥貯蔵のために適合させられている、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２５】
前記蓋は、凸面である上面と凹面である下面を有する第１湾曲板を備え、前記蓋はさらに、前記第１湾曲板の下方に間隔を空けて配置される第２湾曲板を備え、
前記少なくとも１つの排出通気口は、第１湾曲板と第２湾曲板との間に形成される、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２６】
前記蓋は複数の前記吸入通気口を備え、各吸入通気口は前記蓋の側壁の開口から前記空間に延びており、複数の吸入通気口の開口は蓋の側壁に対して軸対称に配置され、
前記内側シェルは前記キャビティの底部またはその近傍に複数の前記開口を備え、その開口が内側シェルの周りに軸対称で配置されている、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２７】
前記キャビティ内のキャニスタを支持するための支持手段をさらに備え、それによって、キャニスタとキャビティの床との間に底部高圧空気領域が存在しており、
シェル内の少なくとも１つの前記開口が少しの前記空間と底部高圧空気領域との間の通路を形成している、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２８】
前記内側および外側シェルが金属で構成されており、
システムが金属製床板をさらに備え、前記内側および外側シェルが当該金属製床板の上部に配置され、外側シェルの底部端が前記金属製床板と一体的に接続され、それによって、密閉接続を形成する、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項２９】
床板であって、前記内側および外側シェルがその床板の上部に配置され、外側シェルの底部端がその床板に密閉して接続される、床板と、
外側シェルを取り囲み、地表レベルを有する自然の土壌材または処理済み充填物であって、内側シェルおよび外側シェルの少なくとも大部分が地下にある、自然の土壌材または処理済み充填物と、
地下の基盤であって、前記床板がその基盤の上部に配置されて固定される、基盤と、
前記キャビティ内のキャニスタを支持するための支持手段であって、それによって、キャニスタと前記床板との間に底部高圧空気領域が存在しており、外側シェル内の少なくとも１つの前記開口が少しの前記空間と底部高圧空気領域との間の通路を形成する、支持手段と、
前記内側シェルと前記蓋との間に配置される第１シールと、
をさらに備え、
前記キャニスタ全体が地下に配置され、内側シェルおよび外側シェルの一部が地上に延びており、放射能吸収構造物が地上に延びる外側シェルの前記一部を取り囲み、
前記断熱手段は、前記キャビティと少しの前記空間との間に配置される断熱材の層であって、当該断熱材の層はキャビティを取り囲み、キャビティの上部またはその近傍からキャビティの底部またはその近傍まで延びており、
前記蓋は複数の前記吸入通気口を備え、各吸入通気口は前記蓋の側壁の開口から前記空間に延びており、複数の吸入通気口の開口は蓋の側壁に対して軸対称に配置されており、
前記内側シェルは、前記キャビティの底部またはその近傍に複数の前記開口を備え、その開口が内側シェルの周りに軸対称で配置されている、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項３０】
前記外側シェルの上部を取り囲むフランジリングをさらに備え、
前記蓋は、蓋の底部から延びている環状構造を備え、当該環状構造が前記フランジリングの周辺を取り囲む、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項３１】
強制的な流体フローの装置を備えていない、
請求項１に記載されたシステム。
【請求項３２】
ハイレベル廃棄物を貯蔵するためのシステムであって、
ハイレベル廃棄物を受け入れるためのキャビティであって、上部および底部を有するキャビティ、を形成する内側シェルと、
前記内側シェルを取り囲む外側シェルであって、それによって内側シェルと外側シェルとの間に空間を形成するようにした外側シェルと、
前記内側シェル内において前記キャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間からキャビティへの通路を形成する開口と、
前記内側および外側シェルの上部に配置され、
周囲の雰囲気から前記空間までの通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、
前記キャビティから周囲の雰囲気までの通路を形成する少なくとも１つの排出通気口と、を含む除去可能な蓋と、
を備えたシステム。
【請求項３３】
ハイレベル廃棄物を貯蔵するための方法であって、
（ａ）上部および底部を有するキャビティを形成する内側シェルと、
当該内側シェルと同心であって内側シェルを取り囲み、それによってその間に空間を形成する外側シェルと、
前記内側シェル内において前記キャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間からキャビティへの通路を形成する開口と、
を備えたコンテナを提供し、
（ｂ）ハイレベル廃棄物を含むキャニスタを前記キャビティ内に配置し、
（ｃ）少なくとも１つの吸入通気口と、少なくとも１つの排出通気口とを備えた蓋を提供し、
（ｄ）前記蓋を前記内側および外側シェルの上部に配置し、それによって、少なくとも１つの吸入通気口が周囲の雰囲気から前記空間までの通路を形成し、少なくとも１つの排出通気口が前記キャビティから周囲の雰囲気までの通路を形成しており、さらに蓋がキャビティの上部を覆い、
（ｅ）冷気が前記少なくとも１つの吸入通気口および前記空間を通してキャビティに進入し、その冷気がハイレベル廃棄物を有する前記キャニスタによって暖められ、蓋内の前記少なくとも１つの排出通気口を通してキャビティから退出する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【関連特許出願に対する優先権の主張と相互参照】
【０００１】
本発明は、２００５年５月６日に出願された米国特許出願１１／１２３，５９０に対して優先権を主張する。当該特許出願はさらに、２００５年４月１５日に出願された米国暫定特許出願６０／６７１，５５２および２００５年３月２５日に出願された米国暫定特許出願６０／６６５，１０８に対して優先権を主張している。上記すべての出願は、本開示において参照によって取り込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般にハイレベル廃棄物（ＨＬＷ：high level waste）を貯蔵する分野に係り、特に、使用済み核燃料のようなＨＬＷを、換気される垂直型モジュール内で貯蔵するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
使用済み核燃料のようなＨＬＷの貯蔵、処理および移送は、特別な注意と手順上の安全策を要する。例えば、原子炉の操作において、所定のレベルまでエネルギーを使い果たした後に、燃料アセンブリを取り除くことが通例である。取り除くにあたっては、この使用済み核燃料が依然として高い放射能があり、かなりの熱を生成しているため、その梱包、移送および貯蔵の際に大変な注意を払うことが必要である。放射能の被爆から環境を保護するために、使用済み核燃料は先ず、移送可能なキャニスタ内に配置される。その装填されたキャニスタは移送されて、キャスクと呼ばれる大型の円筒状コンテナ内に貯蔵される。移送キャスクは、ある場所からある場所へ使用済み核燃料を移送するために使用され、貯蔵キャスクは、使用済み核燃料を所定の期間貯蔵するために使用される。
【０００４】
代表的な核パワープラントにおいて、開状態の空のキャニスタが先ず、開状態の移送キャスク内に配置される。そして、移送キャスクと空のキャニスタが水のプール内に沈められる。キャニスタと移送キャスクが水のプール内に沈められている間に、使用済み核燃料がキャニスタ内に装填される。いったん十分に使用済み核燃料が装填されると、プール内において、典型的には蓋がキャニスタの上部に配置される。そして、移送キャスクとキャニスタは、水のプールから取り除かれ、キャニスタの蓋が溶接され、移送キャスク上に別の蓋が取り付けられる。次に、キャニスタは適切に排水され、不活性ガスが充填される。さらに、キャニスタは密閉される。装填され密閉されたキャニスタを保持している移送キャスクは、貯蔵キャスクが配置されている場所まで移送される。そして、装填されたキャニスタは、移送キャスクから貯蔵キャスクへ長期間貯蔵のために移送される。移送キャスクから貯蔵キャスクへの移送の間、装填されたキャニスタが環境に曝されないことが必須である。
【０００５】
貯蔵キャスクの１つの型式は、換気される垂直型の過剰梱包容器（ＶＶＯ；ventilated vertical overpack）である。ＶＶＯは、原理的には鉄とコンクリートで製作される巨大な構造物であって、使用済み核燃料（または他のＨＬＷ）が装填されたキャニスタを貯蔵するために使用される。従来のＶＶＯは地上に建っており、典型的には円筒形状であって、極端に重く１５０トンを越え、１６フィート以上であるものが多い。代表的なＶＶＯは、平坦な底部と、使用済み核燃料を有するキャニスタを受け入れる空洞部分（キャビティ）と、取り外し可能な上部の蓋とを備える。
【０００６】
使用済み核燃料を貯蔵するためにＶＶＯを使用する際には、使用済み核燃料を装填したキャニスタは、ＶＶＯの円筒状の本体のキャビティ内に配置される。使用済み核燃料は貯蔵のためにＶＶＯ内に配置されているときにも未だかなりの量の熱を発生しているので、この熱エネルギーがＶＶＯのキャビティから逃げることができるようにすることが必要である。この熱エネルギーは、自然の対流による力を利用してＶＶＯのキャビティを換気することによって、キャニスタの外部面から取り除かれる。ＶＶＯのキャビティを換気する際には、冷気が底部の換気ダクトから進入し、装填されたキャニスタを通過して上方に流れ、上部の換気ダクトを通って上昇した温度にてＶＶＯから出て行く。従来のＶＶＯ底部と上部の換気ダクトは、図１に示すように、それぞれＶＶＯの円筒状本体の底部と上部の円周上の近くに配置されている。
【０００７】
熱がキャニスタから逃げることができるようにＶＶＯのキャビティが通気される必要があると同時に、ＶＶＯが適切な放射能遮蔽を行って、使用済み核燃料が外部環境に直接曝されないようにすることが必須である。過剰梱包容器の底部近くに配置される吸入ダクトは、装填された過剰梱包容器を監視するために短期間ダクト近傍に居なければならない安全および調査職員にとって、特に脆弱な放射能被爆源である。
【０００８】
さらに、使用済み核燃料が装填されたキャニスタが移送キャスクから貯蔵用ＶＶＯへ移送されるとき、移送キャスクは貯蔵用ＶＶＯの上部に積層され、それによって、キャニスタは貯蔵用ＶＶＯのキャビティに沈められることができる。大部分のキャスクは非常に大型の構造物であって、重さは２５０，０００ｌｂｓ以上となる場合もあり、高さは１６フィートまたはそれ以上である。移送キャスクを貯蔵用ＶＶＯ（貯蔵キャスク）上に積み上げることは、多くの空間と大型の高架クレーンを必要とし、安定のための拘束システムも必要となる可能性がある。そのような空間は核パワープラント内にない場合が多い。さらには、地上の貯蔵用ＶＶＯは、少なくとも地上１６フィートに建っており、テロリストにとってかなり大きな目標を提供する。
【０００９】
図１は、従来技術であるＶＶＯ２を図解している。従来技術のＶＶＯ２は、平坦底部１７と、円筒状本体１２と、蓋１４とを備える。蓋１４は、複数のボルト８によって円筒状本体２に固定される。ボルト１８は、従来技術のＶＶＯ２が倒れたときに蓋１４が本体１２から分離することを抑制するために設けられる。底部の換気ダクト１６は円柱状本体１２の上部またはその近くに配置され、底部の換気ダクト１６は円柱状本体１２の底部またはその近くに配置される。底部の換気ダクト１６および上部の換気ダクト１５の双方は、円筒状本体１２の縁に配置される。従来技術のＶＶＯ２の全体は地上に配置されている。
【００１０】
当業者に理解されるように、従来技術のＶＶＯ２の本体１２内の上部の換気ダクト１５および／または底部の換気ダクト１６の存在は、放射能の照射を防止するために、装填作業中の追加の安全策を必要とする。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、移送キャスクが貯蔵用ＶＶＯの上部に積み重ねられたときのスタックアセンブリの高さを低減させるシステムと方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、垂直方向の空間が少なくて済むシステムと方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、貯蔵中に路盤(subgrade)の放射能遮蔽特性を利用しつつ、ＨＬＷに対する適切な換気をもたらすシステムと方法を提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、十分に検証された核パワープラント構造内で得られる動作上の安全策と同一またはそれより大きいレベルの安全策を提供するシステムと方法を提供することである。
【００１５】
また、本発明のさらなる目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、地震や他の壊滅的な事象によってもたらされる危険を低下させ、貯蔵されたキャニスタに対する世界貿易センターやペンタゴンに対して行われたような型の攻撃からの潜在的な損傷を実質的に除去するシステムと方法を提供することである。
【００１６】
本発明の目的はまた、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、移送キャスクから貯蔵用コンテナへのＨＬＷの人間工学に則した（効率が最大となるような）移送を可能にするシステムと方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、地下または地上にあるシステムと方法を提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、環境に対して放射される放射能の量を低減させるシステムと方法を提供することである。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、装填作業中および／またはそれに続く貯蔵の際における放射能照射の危険性を除去するシステムと方法を提供することである。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、除去可能な蓋内の吸入および退出通気口の双方に対して開口を配置させるシステムと方法を提供することである。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、ＨＬＷを貯蔵するためのものであって、好都合な製造と建設現場(site)の構築をもたらすシステムと方法を提供することである。
【００２２】
上記および他の目的は本発明によって達成され、いくつの実施形態において、本発明は、ハイレベル廃棄物を貯蔵するためのシステムであって、ハイレベル廃棄物を受け入れるためのキャビティであって、上部および底部を有するキャビティ、を形成する内側シェルと、内側シェルを取り囲む外側シェルであって、それによって内側シェルと外側シェルとの間に空間を形成するようにした外側シェルと、内側シェル内において前記キャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間からキャビティへの通路を形成する開口と、内側および外側シェルの上部に配置され、周囲の雰囲気から前記空間までの通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、キャビティから周囲の雰囲気までの通路を形成する少なくとも１つの排出通気口と、を含む蓋と、を備える。正確な貯蔵必要性に応じて、この装置は、ハイレベル廃棄物の地上または地上貯蔵のいずれかに適合可能である。
【００２３】
一実施形態において、本発明は、ハイレベル廃棄物を貯蔵するために、換気される垂直型のシステムであって、上部、底部および略垂直向きの軸を有するキャビティを形成する内側シェルと、内側シェルを取り囲む外側シェルであって、それによって内側シェルと外側シェル間の空間を形成するようにした外側シェルと、内側シェル内においてキャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間とキャビティ間の通路を形成する開口と、熱と放射能を放出するハイレベル廃棄物を貯蔵する封じ込め用キャニスタであって、当該キャニスタは略垂直向きにキャビティ内に配置されており、キャビティの水平断面がキャニスタを１つのみ収容する、封じ込め用キャニスタと、内側シェルおよび外側シェルの上部に配置され、それによって蓋−内側シェル間インタフェースおよび蓋−外側シェル間インタフェースを形成する蓋であって、蓋−内側シェル間インタフェースが空気流を防止するために適合させられ、上部高圧空気領域がキャビティ内でキャニスタと蓋との間に存在しており、周囲の雰囲気と前記空間との間に通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、キャビティの上部高圧空気領域と周囲の雰囲気との間に通路を形成する少なくとも１つの排出通気口と、を含む蓋と、キャビティ内の熱から前記空間の少なくとも一部を断熱する断熱手段と、を備える。
【００２４】
他の実施形態において、本発明は、ハイレベル廃棄物を貯蔵するための方法であって、（ａ）上部および底部を有するキャビティを形成する内側シェルと、内側シェルと同心であって内側シェルを取り囲み、それによってその間に空間を形成する外側シェルと、内側シェル内においてキャビティの底部またはその近傍にある少なくとも１つの開口であって、前記空間からキャビティへの通路を形成する開口と、を備えたコンテナを提供し、（ｂ）ハイレベル廃棄物を含むキャニスタをキャビティ内に配置し、（ｃ）少なくとも１つの１つの吸入通気口と、少なくとも１つの排出通気口とを備えた蓋を提供し、（ｄ）蓋を前記内側および外側シェルの上部に配置し、それによって、少なくとも１つの吸入通気口が周囲の雰囲気から前記空間までの通路を形成し、少なくとも１つの排出通気口がキャビティから周囲の雰囲気までの通路を形成しており、さらに蓋がキャビティの上部を覆い、（ｅ）冷気が少なくとも１つの吸入通気口および前記空間を通してキャビティに進入し、その冷気がハイレベル廃棄物を有するキャニスタによって暖められ、蓋内の少なくとも１つの排出通気口を通してキャビティから退出する方法である。
【００２５】
さらに他の実施形態において、本発明は、ハイレベル廃棄物のためのシステムとの使用に供する蓋であって、この蓋は、プラグ部とフランジ部を備えた蓋本体と、フランジ部の側壁の開口からフランジ部の底面の開口まで延びている通路を形成する少なくとも１つの吸入通気口と、プラグ部の底面の開口から蓋本体の上面の開口まで延びている通路を形成する少なくとも１つの排出換気ダクトとを備え、少なくとも１つの換気ダクトは、プラグ部の底面の開口から蓋本体の上面の開口までに見た目上の直線が存在しないようにして形状が決定される。
【００２６】
本発明の他の実施形態は、以下の詳細な説明を読んだ後に当業者にとって明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態に従って設計されたハイレベル廃棄物（ＨＬＷ）の貯蔵コンテナ１００を示す。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、乾燥貯蔵のために用意された使用済み核燃料のキャニスタを貯蔵するために使用されるという点で以下に記述されるが、ここに記述されるシステムと方法が多くの種類のＨＬＷを貯蔵するために使用され得ることは、当業者によって正しく理解されるであろう。
【００２８】
ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、使用済み燃料のようなＨＬＷを貯蔵するための垂直型換気乾燥システムとなるように設計されている。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、使用済み燃料のキャニスタの移送手順のような、ＨＬＷの移送手順のための１００トンおよび１２５トンの移送キャスクと十分に適合可能である。自由に立っている状態、地下および／または支持された状態の過剰梱包容器のために設計されたすべての使用済み燃料のキャニスタ型は、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００内に貯蔵可能である。好適なキャニスタは、多目的キャニスタと、使用済み核燃料のようなハイレベル廃棄物の乾燥貯蔵のために密閉される熱伝導性キャスクとを含む。典型的には、かかるキャニスタは、ハニカム格子の機械構造／バスケット構造、または、他の構造を備え、直接その中に、複数の使用済み燃料棒を一定間隔をあけて収容する。本発明において使用に適したキャニスタの例は、１９９９年４月２７日にクリシュナ・シンに付与された米国特許５，８９８，７４７に開示されており、そのすべての内容が本開示において参照によって取り込まれる。
【００２９】
ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、いかなる大きさまたは形状の移送キャスクとも適合するように改変／設計可能である。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００はまた、独立型使用済み燃料貯蔵装置（ＩＳＦＳＩ：Independent Spent Fuel Storage Installation）において、貯蔵のための使用済み燃料のキャニスタを受け入れるようにも設計可能である。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を備えたＩＳＦＳＩは、必要に応じていかなる数のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００をも収容するように設計可能である。複数のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を利用するＩＳＦＳＩにおいて、各ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、ＩＳＦＳＩにおける他のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００から完全に独立して機能する。
【００３０】
ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、本体部２０と蓋３０を備える。本体部２０は床板５０を備える。床板５０は複数の固定物５１を有し、この固定物は、基礎、床または他の安定した構造物／基盤にＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を固定するために設置される。蓋３０は、本体部２０の上部に置かれ、本体部２０から除去可能／取り外し可能である（すなわち、その組合せは一元的でない構造である）。以下に詳細に説明するように、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、地上または地下の貯蔵システムとしての使用に適合可能である。
【００３１】
次に図３を参照すると、本体部２０は外側シェル２１と内側シェル２２を備える。外側シェル２１は内側シェル２２を取り囲んでおり、その間に少しの空間２３を形成する。外側シェル２１と内側シェル２２は、一般的に円筒形状であり、互いに同心である。結果として、空間２３は環状の空間である。外側および内側シェル２１、２２は図示された実施形態においては円筒形状であるが、各シェルは形状を限定することなく、長方形、円錐、六角形または不規則な形状を含むいかなる形状をもとり得る。いくつかの実施形態では、外側および内側シェル２１、２２は、同心に向きが合わされていない。
【００３２】
以下に詳細に説明するように、内側シェル２２と外側シェル２１との間に形成された空間２３は、冷気の通路として作用する。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００に対する空間２３の正確な幅は、ケースバイケースの設計に基づいて決定され、貯蔵されるＨＬＷの熱負荷、周囲の冷気の温度および所望の流体フローダイナミクスのような因子が考慮される。いくつかの実施形態では、空間２３の幅は１〜６インチである。空間２３の幅は円周に応じて変更可能であるが、ＨＬＷ貯蔵コンテナの対称な冷却と入ってくる空気の流体フローとを生じさせるためには、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は、空間２３の幅がほぼ一定となるように設計されることが望ましい。
【００３３】
内側シェル２２と外側シェル２１は、床板５０の上部に固定される。床板５０は正方形の形状であるが、いかなる所望の形状もとり得る。複数のスペーサ２７は、空間２３内の床板５０の上部に固定される。スペーサ２７は、外側および内側シェル２１、２２を床板５０の上部に配置するときのガイドとして機能し、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の耐用期間を通して空間２３が完全に確保されることを確実にする。スペーサ２７は低炭素鋼または他の材料で構成され、床板５０に溶接される。
【００３４】
好ましくは、外側シェル２１はすべての接触地点で床板５０に密閉して取り付けられ、それによって、これらの継ぎ目を通した流体の浸入に対してＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を完全に密閉する。溶接可能な金属の場合には、この密閉取付は溶接またはガスケット使用を含む。最も好ましくは、外側シェル２１は床板５０に対して一体的に溶接される。
【００３５】
フランジリング７７が外側シェル２１の剛性を高めるために外側シェル２１の上部近傍に設けられ、それによって、外側シェル２１は負荷条件の下で曲がることなく、また、大きく変形することがない。フランジリング７７は外側シェル２１の上部に一体的に溶接可能である。
【００３６】
内側シェル２２は、スペーサ２７および支持ブロック５２によって、水平面において底面で横方向および回転方向に規制される。内側シェル２２は好ましくは溶接されないか、底の板５０または外側シェル２１に永久固定され、それによって、解体のための好都合な除去、そして必要な場合にはメンテナンスを可能にする。内側シェル２２の底部端には筒状のガイド（図示せず）が設置され、このガイドは、蓋３０に対する過剰な上方向の力を生じさせることなく、キャビティ２４内のキャニスタによって熱せられた空気によって、内側シェル２２を拡げることを可能にする柔軟性をも提供する。
【００３７】
内側シェル２２、外側シェル２１、床板５０およびフランジリング７７は好ましくは、低炭素鋼のような金属で構成されているが、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチック等の他の材料で製作することも可能である。好適な低炭素鋼は、限定することなく、ＡＳＴＭ  Ａ５１６、Ｇｒ．７０、Ａ５１５、Ｇｒ．７０またはその同等品を含む。外側および内側シェル２１、２２の所望の厚みは設計事項であり、ケースバイケースで決定される。しかしながら、いくつかの実施形態では、外側および内側シェル２１、２２は１／２（２分の１）〜３インチの厚みを有する。
【００３８】
内側シェル２２は、実質的に垂直向きの中心軸を有するキャビティ２４を形成する。このキャビティ２４の大きさと形状は本発明を限定しない。しかしながら、キャビティ２４が使用済み燃料または他のＨＬＷを収容可能にその大きさおよび形状が決められるようにして、内側シェル２２が選択されることが好ましい。本発明の実施には必要ないが、キャビティ２４の水平断面の大きさおよび形状は、特定のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００と連結して使用されるキャニスタ型の水平断面の大きさおよび形状と略対応して設計されることが好ましい。より具体的には、ＨＬＷを含むキャニスタが貯蔵のためにキャビティ２４内に配置されるとき（図８に示す）、少しの隙間がキャニスタの外部側壁とキャビティ２４の側壁との間に存在するようにして、キャビティ２４の大きさおよび形状が設計されることが望ましい。キャビティ２４の水平断面は好ましくは、使用済み燃料のキャニスタを１つのみ収容する。
【００３９】
貯蔵されたキャニスタの側壁とキャビティ２４の側壁との間に少しの隙間が存在するようにキャビティ２４を設計することは、壊滅的な事象の間にキャビティ内でキャニスタが移動可能な角度を制限し、それによって、キャニスタおよびキャビティの壁に対する損傷を最小化するとともに、キャニスタがキャビティ内で倒れることを防止する。この少しの隙間はまた、ＨＬＷの冷却中の熱気のフローを促進する。隙間の正確な大きさは、所定の状況下での所望の流体フローダイナミクスおよび熱変換能力を実現するために調節／設計可能である。いくつかの実施形態では、例えば隙間が１〜３インチである。この少しの隙間はまた、放射能の流れを低減させる。
【００４０】
内側シェル２２はまた、キャビティ２４内に貯蔵されたＨＬＷのキャニスタの上部と一致した高さにおいて、均等の間隔で配置された縦方向のリブ（図示せず）が設置される。このリブは、キャビティ２４内に貯蔵されたＨＬＷのキャニスタのガイド手段を提供し、それによって、キャニスタが適切に支持ブロック５２の上部に置かれる。このリブはまた、地震や他の壊滅的な事象の間にキャニスタの横方向の動きがほとんどなくなるように制限する。
【００４１】
複数の開口２５が内側シェル２２内においてその底部または底部近傍に設けられる。開口２５は、環状空間２３とキャビティ２４の底部との間の通路を提供する。開口２５は、空気のような流体が環状空間２３からキャビティ２４へ通過可能な通路を提供する。開口２５は、熱負荷を持つ貯蔵されたＨＬＷを冷却するために、周囲の冷気をキャビティ２４へ吸入することを促進する。図示された実施形態では、６つの開口２５が設けられている。しかしながら、いかなる数の開口２５を設けることも可能である。正確な数はケースバイケースで決定され、ＨＬＷの熱負荷、所望の流体フローダイナミクス等を考慮して決められる。さらに、開口２５は内側シェル２２の側壁に配置されるように図示されているが、開口２５は、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の変更された実施形態では床板５０に設けることが可能である。
【００４２】
いくつかの実施形態では、開口２５は内側シェル２２の底部近傍に円周方向に対称に配置され、これにより、環状空間２３を下方向に流れる冷気が対称的にキャビティ２４に進入することが可能となる。換言すると、開口２５は軸対称で内側シェル２２に配置される。
【００４３】
層状の断熱材２６が環状空間２３内の内側シェル２２の外側面の周りに設けられる。断熱材２６は、空間２３内に入ってくる冷気の、キャビティ２４へ進入する前の温度上昇を最小化するために設けられる。断熱材２６は、キャビティ２４内に置かれたキャニスタ回りで上昇する熱気による、環状空間２３内の冷気の下降気流の事前の温度上昇を最小化することを確実にする。断熱材２６は好ましくは、水および放射能に対して抵抗力が有り、事故による湿潤によって性能劣化しないように選択される。適切な断熱物の形式は、限定するものではないが、アルミナ−シリカの耐火粘土（カオウールブランケット；Kaowool Blanket）、アルミナおよびシリカの酸化物（カオウールエスブランケット；Kaowool S Blanket）、アルミナ−シリカ−ジルコニア繊維（セラブランケット；Cerablanket）、および、アルミナ−シリカ−クロミア（セラクロムブランケット；Cerachrome Blanket）を含む。層状の断熱材２６の所望の厚みは設計事項であって、ＨＬＷの熱負荷、シェルの厚みおよび使用される断熱材の型を考慮して決定される。いくつかの実施形態では、断熱材は１／２（２分の１）〜６インチの厚みを有する。いくつかの実施形態では、キャビティ高さの一部のみが断熱材２６に取り囲まれるようにしてもよい。かかる実施形態では、少なくとも上部の空気による高圧空気領域が環状空間２３から断熱されることが好ましい。
【００４４】
複数の支持ブロック５２が、床板５０によって形成される、キャビティ２４の床上に設けられる。支持ブロック５２はキャビティ２４の床上に設けられ、それによって、使用済み核燃料のようなＨＬＷを保持するキャニスタがその上に配置可能である。支持ブロック５２は、円周上に互いに一定間隔をあけて配置され、底部の板５０と接触する内側シェル２２の６つの区域近傍の開口２５のそれぞれの間に配設される。ＨＬＷを保持するキャニスタが貯蔵のためにキャビティ２４に装填されると、キャニスタの底面が支持ブロック５２の上部に置かれ、ＨＬＷのキャニスタの底面とキャビティ２４の床との間に吸入空気の高圧空気領域を形成する。この吸入空気の高圧空気領域は、流体フローとキャニスタの適切な冷却に寄与する。
【００４５】
支持ブロック５２は低炭素鋼で製作可能であり、好ましくはキャビティ２４の床に溶接される。いくつかの実施形態では、支持ブロック５２の上面はステンレス鋼のライナーが備えられ、これによって、ＨＬＷのキャニスタが炭素鋼の表面上に置かれないようになっている。支持ブロック５２を製作する際の他の好適な材料は、限定することなく、強化コンクリート、ステンレス鋼、プラスチックおよび他の金属合金を含む。支持ブロック５２はまた、エネルギー／衝撃吸収機能の役割を果たす。いくつかの実施形態では、支持ブロック５２は好ましくは、例えば米国カリフォルニアのヘクセルコーポレーション(Hexcel Corp.)によって製造されるようなハニカム格子の型を備える。
【００４６】
蓋３０は外側および内側シェル２１、２２の上部の端に置かれ、かつ、その端によって支持されている。蓋３０は外側および内側シェル２１、２２から取り外し可能であり、両者の間に一体的でない構造を形成する。蓋３０はキャビティ２４の上部を取り囲み、所要の放射能遮蔽を提供し、それによって、ＨＬＷが装填されたキャニスタが貯蔵されるときに、キャビティ２４の上部から放射能が逃げられないようにする。蓋３０は特に、冷気の空間２３への導入（それに続くキャビティ２４への導入のため）と暖気のキャビティ２４からの放出の双方を促進するように設計される。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００のすべての他の観点から独立し、いくつかの実施形態では、本発明は蓋そのものである。
【００４７】
図４および５は、本発明の一実施形態に係る蓋３０を詳細に図示する。いくつかの実施形態では、蓋３０は遮蔽用コンクリートで充填された鋼鉄の構造である。蓋３０は、いくつかの性能目標を満たすように設計される。
【００４８】
図４を先ず参照すると、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０から取り除かれた蓋３０の上面図が示されている。必要とする放射能遮蔽を提供するため、蓋３０は低炭素鋼とコンクリートの組合せで構成される。より具体的には、蓋３０の一実施形態を構成する際、鋼鉄のライニング（内層）が設けられてコンクリート（または他の放射能吸収材）で充填される。他の実施形態では、蓋３０は多様な材料で構成可能であって、限定することなく、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチック等を含む。いくつかの実施形態では、蓋は、例えばコンクリートまたは鋼鉄のような単一材料で構成してもよい。
【００４９】
蓋３０はフランジ部３１とプラグ部３２を備える。プラグ部３２はフランジ部３１から下方に延びている。フランジ部３１はプラグ部３２を取り囲み、そこから放射方向に延びている。複数の吸入通気口３３が蓋３０内に設けられる。吸入通気口３３は蓋３０の周りに円周方向に配置される。各吸入通気口３３は、側壁３５の開口３４からフランジ部３１の底面３７の開口３６への通路を提供する。
【００５０】
複数の排出通気口３８が蓋３０内に設けられる。各排出通気口３８は、プラグ部３２の底面４０の開口３９から蓋３０の上面４２の開口４１への通路を形成する。キャップ４３が開口４１上に設けられ、雨水や岩窟が排出通気口３８に浸入および／または排出通気口３８を閉塞することを防止する。キャップ４３は、ボルト、または、溶接、留め金（クランピング）、タイトフィット、スクリュー等の他の適切な接続を介して蓋１２に固定される。
【００５１】
キャップ４３は、雨水や他の岩屑が開口４１に浸入することを防止すると同時に、開口４１に進入する高熱の空気をそこから逃がすように設計されている。一実施形態では、この設計は、キャップの天井部４５の突出部のすぐ下のキャップ４３の壁部４４に複数の小さな孔（図示せず）を設けることで実現可能である。他の実施形態では、この設計は、キャップ４３の天井部４５を壁部４４に密閉せずに接続する、および／または、ガスに対してのみ透過性のある材料からキャップ４３（またはその一部）を構成することによって実現可能である。開口４１は、蓋３０の中心に配置される。
【００５２】
吸入通気口３３と排出通気口３８の双方を蓋３０内に配置することで、装填および非装填の作業中において、キャビティ２４内のＨＬＷのキャニスタを沈める、または、持ち上げる際の横方向の放射能漏洩のパス（通路）が存在しない。そのため、いくつかの従来技術のＶＶＯでは必要となっていた遮蔽ブロック(shield blocking)の必要性が除去される。吸入通気口３３および排出通気口３８の双方は対称的に（すなわち、蓋の円周方向に関して軸対称に）配置され、それによって、システムの空冷動作が風の水平向きの変化によって影響されない。さらに、吸入通気口３３の開口３４を蓋３０の周辺に配置し、排出通気口３８に対する開口４１を蓋３０の中心に配置することで、進入する冷気の流れと退出する流れとが混合することが本質的に除去される。
【００５３】
雨水や他の岩屑が開口４１に浸入することをさらに防止する目的で、蓋３０の上面４２が開口４１から離れるにつれて傾斜（すなわち、下方向および外方向に傾斜）させられている。開口４１を開口３４と離して配置することは、排出通気口３８と通して出ていく熱気が吸入通気口３３に引き戻されることを防止するのに役立つ。天井として機能する蓋３０の上面４２は、フランジ部３１の側壁３５を越えて突出しており、それによって、雨水や他の岩窟が吸入通気口３３に進入することを防止するのに役立つ。この突出はまた、冷気と熱気の流れが混合することを防止するのに役立つ。湾曲した梁が直線のものよりもかなり大きな軸受荷重の能力を示すため、湾曲した形状は、蓋３０の軸受荷重の能力を大きく向上させる。
【００５４】
排出通気口３８は、見た目で直線が存在しないように湾曲している。これは、周囲の空気からＨＬＷ貯蔵コンテナ１００内に装填されるＨＬＷのキャニスタへの見た目上の直線が存在することを禁止しており、それによって、環境への放射能の照射を除去している。他の実施形態では、排出通気口が角度を付けられているか、十分に傾斜させられており、それによって、かかる見た目上の線が存在しない。吸入通気口３３は略水平方向にある。しかしながら、吸入および排出通気口３３、３８の形状および向きは変更可能である。
【００５５】
吸入および排出通気口３３、３８は、「形成され、かつ、管状の(formed and flued)」ヘッド（すなわち、回転面）によって構成されており、これが３つの主要な設計目的に寄与する。先ず第１に、吸入および排出通気口３３、３８の湾曲形状は、キャビティ２４からの見た目上の直線を除去しており、ＨＬＷからの光子（フォトン）の流れを拡散させるための有効な手段として働く。第２に、湾曲した梁が直線のものよりもかなり大きな軸受荷重の能力を示すため、排出通気口３８の通路を形成する湾曲した鋼板７８は、蓋３０の軸受荷重の能力を大きく向上させる。この設計上の特徴は、大型かつ強力なミサイルを含む、設計基準を越えた衝撃シナリオが特定のＩＳＦＳＩの建設現場のために評価される必要がある場合に、価値のある特質である。第３に、吸入通気口３３が湾曲しているという特性は、冷気の流れにおいて最小の圧力損失をもたらし、結果として、より力強い換気動作をもたらす。
【００５６】
いくつかの実施形態では、吸入および排出通気口３３、３８に対するすべての開口を覆うスクリーン（遮蔽物）を設けることが好ましく、これによって、岩窟、虫および小動物が吸入および排出通気口３３、３８に進入することを防止する。
【００５７】
次に図５を参照すると、蓋３０はさらに、第１ガスケットシール４６と第２ガスケットシール４７をフランジ部３１の底面３７に備える。ガスケット４６、４７は好ましくは、放射能に抵抗力のある材料で構成する。蓋３０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０の上部に配置されるとき（図３に示す）、第１ガスケットシール４６は、蓋３０のフランジ部３１の底面３７と内側シェル２２の上端との間で圧縮されており、それによってシール（密封）が形成される。同様に、蓋３０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０の上部に配置されるとき、第２ガスケットシール４７は、蓋３０のフランジ部３１の底面３７と外側シェル２１の上端との間で圧縮されており、それによってシール（密封）が形成される。
【００５８】
コンテナリング４８は、フランジ部３１の底面３７上に設けられる。コンテナリング４８は底面３７から下方向に延び、図３に示すように蓋３０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０の上部に配置されるときに、内側シェル２２の上部の外側面を取り囲んで係合するようにして設計される。
【００５９】
再び図３を参照して、蓋３０の各要素と本体部２０の各要素との協働関係を説明する。蓋３０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０の上部に適切に配置されると（すなわち、ＨＬＷを装填したキャニスタの貯蔵の間）、蓋３０のプラグ部３２はキャビティ２４まで沈められ、最終的には、蓋３０のフランジ部３１が内側シェル２２とフランジリング７７と当接し、それらの上に置かれる。フランジ部３１は、蓋３０がキャビティ２４に落下する危険性を排除する。
【００６０】
蓋３０が本体部２０の上部に配置されると、第１および第２ガスケットシール４６、４７はそれぞれ、蓋３０のフランジ部３１と外側および内側シェル２１、２２の上端との間で圧縮され、それによって、密閉されたインタフェースが形成される。第１ガスケット４６は蓋−内側シェル間のインタフェースにおいて完全なシールを提供し、環状空間２３を通した冷気の流入の流れと、暖気の流出の流れとがキャビティ２４の上部で混合することを防止する。第２ガスケット４７は蓋−外側シェル間のインタフェースにおいてシールを提供し、フランジリング７７より高く上昇する可能性がある洪水の水に対する保護を与える。
【００６１】
コンテナリング４８はフランジリング７７を取り囲み、その周囲で係合する。フランジリング７７は、設計基準での地震発生の間においてさえ、蓋３０の水平方向の動きを規制する。このように係合されると、蓋３０は横方向または軸方向の動きに対して内側シェル２２の上部に止まる。蓋３０はまた、外側および内側シェル２１、２２の安定性、形状および適切な調整（アライメント）／向きを提供する。
【００６２】
蓋３０のプラグ部３２のキャビティ２４への延伸は、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の全体の高さを低減するのに寄与する。プラグ部３２が遮蔽コンクリートを充填した鋼鉄で作成されるため、プラグ部３２は、ＨＬＷのキャニスタから生ずる空方向への放射能が環境へ逃げていくのを遮断する。プラグ部３２の高さは、蓋３０がその処理中に誤って落下した場合にキャビティ内に貯蔵されているＨＬＷのキャニスタの上部に接触しないようにして、設計される。これにより、上述したように、キャニスタと蓋３０の底部間における、キャビティ２４の退出空気の高圧空気領域も生成される。
【００６３】
蓋３０が本体部２０の上部に配置されると、吸入通気口３３は、外側および内側シェル２１、２２間に形成される空間２３と空間上の共同関係に置かれる。排出通気口３８はキャビティ２４と空間上の共同関係に置かれる。結果として、周囲の冷気が吸入通気口３３を通してＨＬＷ貯蔵コンテナ１００に進入し、空間２３に流れ込み、開口２５を介してキャビティ２４の底部に進む。熱負荷を有するＨＬＷを含むキャニスタがキャビティ２４内で支持されていると、この冷気はＨＬＷキャニスタによって暖められ、キャビティ２４内を上昇し、排出通気口３８を介してキャビティ２４から退出する。
【００６４】
吸入通気口３３の開口３４（図４において最も良く視認可能）は蓋３０の円周周りに延びているため、換気モジュールにおいて共通した限界である、入ってくる空気流に対する圧力抵抗が最小化される。吸入通気口３３の開口３４を円周上に制限することはまた、かなりの量の岩窟を含む最も極端な環境上の現象の下でさえ、吸入通気口３３が完全に遮断される特性が若干低下するに過ぎない結果となる。同様の空気流の抵抗最小化の手法は、既存の空気に対する排出通気口３８の設計に組み込まれている。
【００６５】
上述したように、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００はＨＬＷの地上または地下のいずれかに適合可能である。ＨＬＷの地上貯蔵に適合される場合には、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００はさらに、本体部２０を取り囲む放射能吸収構造物／吸収体を備える。放射能吸収構造物は、ＨＬＷキャニスタから生ずる放射能が十分に吸収または収容されるような材料と十分な厚みを有する。いくつかの実施形態では、放射能吸収構造物はコンクリートモノリスであり得る。さらに、いくつかの実施形態では、外側シェルは放射能吸収構造物自体の内壁で形成するようにしてもよい。
【００６６】
次に図６および７を参照して、本発明に一実施形態に係る、ＩＳＦＳＩにおけるＨＬＷの地下貯蔵のためのＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の適合および使用について説明する。
【００６７】
図６を参照すると、先ず穴がＩＳＦＳＩ内において地表から所望の深さまで掘られる。いったん穴が掘られ、その穴底が適切に平坦化されると、基礎６１が穴底に配置される。基礎６１は強化コンクリートスラブであり、ＡＣＩ−３４９のような認定産業基準の荷重組合せを満足するように設計される。しかしながら、いくつかの実施形態では、支持すべき荷重および／または土壌特性次第では、基礎の使用は不要な場合もある。基礎６１は、所定の構造基準を満足し、周囲の路盤(sub-grade)の材料による強力なアタックから長期の沈下および物理的な特性劣化を防止するように設計される。
【００６８】
いったん基礎６１が穴の中に適切に配置されると、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００が穴内に垂直方向で沈められ、最後には基礎６１上に置かれる。床板５０が基礎６１の上面に接触し、その上に置かれる。次に床板５０は、固定物５１を介して基礎６１に固定され、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の基礎６１に対する移動を防止する。
【００６９】
穴は好ましくは、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００がその中に配置されたときに、外側および内側シェル２１、２２の少なくとも大部分が地表レベル６２より下になるように掘られる。穴は最も好ましくは、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００が垂直方向に基礎６１上に置かれたときに外側および内側シェル２１、２２の１〜４フィートのみが地表レベル６２より上にあるように掘られる。いくつかの実施形態では、外側および内側シェル２１、２２の上端が地表レベル６２と同一高さとなるほど十分に深く穴を掘るようにしてもよい。図示された実施形態では、外側および内側シェル２１、２２の約３２インチが地表レベル６２から突出している。
【００７０】
例えばコールタールエポキシのような適切な保存剤が外側シェル２１および床板５０の露出面に適用され、密閉を確実にし、材料の腐敗を低減させ、火災および地下の液体の浸入に対して保護する。適切なコールタールエポキシは、セントルイス州ミズーリにあるカーボラインカンパニーによってビツマスティック(Bitumastic)３００Ｍの商品名で製造されている。いくつかの実施形態では、内側シェル２２および外側シェル２１のすべての面を保存剤で覆うようにすることも、これらの面が直接各要素に露出してはいないものの好ましいことである。
【００７１】
いったんＨＬＷ貯蔵コンテナ１００が垂直方向に基礎６１上に置かれると、土壌６０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の外側の穴の中に運ばれて、それによって、土壌６０で穴を充填し、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の主要部分が埋められる。穴を充填してＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を取り囲むものとして土壌６０を例示したが、環境上および遮蔽の要求を満足するいかなる適切な処理済み充填物（フィル）も使用可能である。適切な処理済み充填物は、限定することなく、砂利、岩粉、コンクリート、砂粒、および、同様のものを含む。さらに、所望の処理済み充填物が、例えば手作業で落とし込むことを含む実現可能な手段によって穴に供給可能である。
【００７２】
土壌６０が穴に供給され、最終的に、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を取り囲み、地表レベル６２と略同等の高さに土壌６０が達するまで穴に充填される。土壌６０は、地下にあるＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の外側面と直接接触した状態となる。
【００７３】
コンクリートパッド６３のような放射能吸収構造物が外側シェル２１の一部の周りに設けられ、地表レベル６２から突出する。外側シェル２１のフランジリング７７はコンクリートパッド６３の上面に置かれる。コンクリートパッド６３は、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の地表から突出する部分に必要な放射能遮蔽を提供可能に設計される。パッド６３の上面はまた、ＨＬＷ移送作業中にキャスククローラー（または、移送キャスクを輸送する他の装置）に対して乗車用面を提供する。土壌６０は地表レベル６２より下にあるＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の部分に対して放射能遮蔽を提供する。パッド６３はまた、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の地下にある部分の周りにある雨水や洪水の水の浸出を誘因する引力に対する障壁膜として作用する。
【００７４】
コンクリートパッド６３の上面図が図７に示されている。パッド６３は好ましくは強化コンクリートで構成されるが、パッド６３は、キャビティ２４内に貯蔵されているＨＬＷによって放出される放射能を好適に吸収または収容可能ないかなる材料でも構成可能である。
【００７５】
さらに図６を参照するが、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００がＨＬＷの地下貯蔵のために適合されて蓋３０が取り除かれると、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は底部が閉塞し、上部が開口した厚壁の円柱状容器となっており、この容器は地下の貫通や開口を有しない。そのため、地表の水がキャビティ２４内に浸入する通路（パス）が存在しない。同様に、蓋３０内の吸入および排出通気口３３、３８を通してキャビティ２４内に導入される可能性のある水分がそれ自身で排出することはない。
【００７６】
いったんコンクリートパッド６３が適所に配置されると、上述したように蓋３０が内側および外側シェル２２、２１上に置かれる。吸入および排出通気口３３、３８の周囲に対する開口を含む蓋３０は地上に配置されているので、ＨＬＷの高熱のキャニスタは、熱移動のためにキャニスタに対して適切な換気を行いながらキャビティ２４内に貯蔵可能である。
【００７７】
次に図８を参照すると、地下のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００内の高熱のＨＬＷが装填されたキャニスタ９０のプロセスについて説明する。使用済み燃料のプールから取り除かれる際にキャニスタ９０は乾燥貯蔵のために処理されるが、その乾燥貯蔵は、キャニスタ９０の内部の分量を所望の乾燥レベルまで乾燥させることと、キャニスタ９０を不活性ガスで充填することと、その後にキャニスタ９０を密閉することとを含む。密閉されたキャニスタ９０は次に、移送キャスクへ輸送される。移送キャスクはキャスククローラーによって貯蔵のために所望のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００へ運ばれる。キャスククローラーが例示されたが、移送キャスクを輸送するいかなる適切な手段も使用可能である。例えば、限定することなく、ガントリークレーン、オーバーヘッドクレーン、または他のクレーン機器のような、いかなる適切な型の積荷処理用機器を使用することも可能である。
【００７８】
キャニスタ９０を受け入れるための所望のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００を用意する際には、蓋３０が取り除かれ、それによって、キャビティ２４が開放する。キャスククローラーは、地下のＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の上部に移送キャスクを配置する。移送キャスクが適切にＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の上部に固定された後、移送キャスクの底板が取り除かれる。必要な場合には、移送キャスクのＨＬＷ貯蔵コンテナ１００に対する接続を確実にし、かつ、移送キャスクの底板を取り除いて障害とならない位置まで移動させるため、適切な対応機器が使用され得る。かかる対応機器は、当該技術分野でよく知られており、キャニスタの移送手順において頻繁に使用される。
【００７９】
次にキャニスタ９０は、キャスククローラーによって移送キャスクからキャビティ２４まで沈められ、最終的に、上述したようにキャニスタ９０の底面が支持ブロック５２に当接する。支持ブロック５２上に置かれると、キャニスタの主要部分は地下にある状態となっている。最も好ましくは、キャニスタ９０の全体が貯蔵状態のときに地下にある状態となっている。そのため、ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００はキャニスタ９０に対して、垂直配置の際にキャビティ２４のキャビティ２４内部での完全な地下貯蔵を提供する。いくつかの実施形態では、パッド６３自体の上面の高さレベルは、その大きさ、放射能遮蔽特性およびＩＳＦＳＩ内の他の貯蔵モジュールとの協働関係を考慮して検討可能である。
【００８０】
いったんキャニスタ９０がキャビティ２４内に配置されると、図３に関連付けて説明したように、蓋３０がＨＬＷ貯蔵コンテナ１００の本体部２０の上部に配置され、それによって実質的にキャビティ２４を閉じ込める。吸入空気の高圧空気領域がキャニスタ９０の下方に存在し、排出空気の高圧空気領域がキャニスタ９０の上方に存在するようになる。排出空気の高圧空気領域は、ＨＬＷ貯蔵コンテナからの熱気による「煙突」動作を促進するように作用する。
【００８１】
次に蓋３０がコンクリートパッド６３に延びているボルトで適切に固定される。キャニスタ９０から熱が発生する結果として、周囲からの冷気が吸入通気口３３へ吸い上げられ、空間２３を通して引き寄せられ、開口２５を介してキャビティ２４の底部へ進む。次にこの冷気は、キャニスタ９０からの熱によって暖められて、キャニスタ９０と内側シェル２２間の隙間空間を通してキャビティ２４内を上昇し、さらには、蓋３０内の排出通気口３８を通して、熱気としてキャビティ２４を退出する。
【００８２】
本発明の地下の貯蔵システムは純粋にパッシブ方式の冷却システムであって、閉回路方式のクーラントシステムやブロワ等のような流体フローを強制的に行う装置を備えていない。
【００８３】
複数の貯蔵コンテナ１００が同一のＩＳＦＳＩで使用し、図９に示す配列内に配置可能である。ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００は近接して一定間隔で配置されているが、この設計は、各ＨＬＷ貯蔵コンテナ１００内に貯蔵されるキャニスタが独立にアクセスされて取り出されることを可能にしている。
【００８４】
当業者が直ちに作成し、利用可能な程度に十分に本発明が説明され、かつ、図示されてきたが、様々な代替、改変、改良は本発明の主旨と範囲から外れることなく直ちに明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、従来のＶＶＯの上面からの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るＨＬＷ貯蔵コンテナの上面からの斜視図である。
【図３】図３は、図２のＨＬＷ貯蔵コンテナの断面図である。
【図４】図４は、図２のＨＬＷ貯蔵コンテナから取り除かれた、本発明の一実施形態に係る蓋の断面図である。
【図５】図５は、図４の蓋の底面からの斜視図である。
【図６】図６は、ＨＬＷの地下貯蔵のために配置された、図２のＨＬＷ貯蔵コンテナの断面図である。
【図７】図７は、図６のＨＬＷ貯蔵コンテナの上面図である。
【図８】図８は、貯蔵のために配置されたＨＬＷのキャニスタを備えた、図６のＨＬＷ貯蔵コンテナの断面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係るＨＬＷ貯蔵コンテナの配列を利用したＩＳＦＳＩの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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