(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核燃料アセンブリの移送および貯蔵のためのキャニスタであって、前記キャニスタは、キャニスタシェル内に受け取り可能なバスケットアセンブリを備え、
前記バスケットアセンブリは、
互に離間された並列関係において第１の方向に配置されている複数の相互係止構造プレートと、
前記第１の方向に対して横方向の第２の方向に配置されている複数の構造プレートと
を備え、
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々は、前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々に沿って形成されている離間された横スロットを画定する部分を備え、前記第１の方向に配置されている前記複数の相互係止構造プレートの各々の前記スロットは、前記第２の横方向に配置されている前記複数の構造プレートの各々の前記スロットと係合し、
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々は、複数の層を含み、前記複数の層は、構造材料から成る第１の層と、アルミニウムおよび銅から成る群から選択される熱伝導材料から成る第２の層と、中性子吸収材料から成る第３の層とを備え、前記第３の層は、前記第１の層と前記第２の層との間にあり、前記第１の層、前記第２の層、および前記第３の層の各々は、整列させられた横スロットを含み、前記第２の横方向に延びる前記複数の構造プレートの各々の前記第１の層、前記第２の層、および前記第３の層は、前記キャニスタシェルの内側表面との第１の近接部から前記キャニスタシェルの前記内側表面との第２の近接部まで連続的に延び、前記第２の近接部は、前記第１の近接部から距離をおかれている、キャニスタ。
【請求項２】
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の前記第１の層は、前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の前記第２の層および前記第３の層を封入するように形成されている、請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項３】
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の前記第１の層、前記第２の層および前記第３の層は、互に対面関係において一緒に締結されている、請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項４】
細長い係止キーをさらに備え、前記細長い係止キーは、隣接する前記複数の相互係止構造プレートの各々および隣接する前記複数の構造プレートの各々の隣接する縁部分に沿って延び、前記隣接する縁部分と係合することにより、前記隣接する縁部分を一緒に係止し、前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の前記隣接する縁部分を一緒に整列させる、請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項５】
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の外部表面は、前記キャニスタ内に貯蔵されている燃料アセンブリからの放射熱伝達を向上させるように処理されている、請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項６】
前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々は、前記複数の相互係止構造プレートの各々および前記複数の構造プレートの各々の乾燥を促進する疎水性コーティングで処理されている、請求項１に記載のキャニスタ。
【請求項７】
前記バスケットアセンブリの外側周縁において、前記キャニスタの縦方向に延び、前記複数の相互係止構造プレートの各々、および、前記複数の構造プレートの各々を相互接続する移行レールをさらに備えている、請求項１に記載のキャニスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６１／５８８，５５０号（２０１２年１月１９日出願）の利益を主張する。該出願の開示は、その全体が参照により本明細書に明示的に引用される。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の業務の一部として、照射済み核燃料アセンブリの除去および廃棄が挙げられる。最も初期の原子炉は、元々は、照射済み燃料アセンブリの３年から５年分の容量を貯蔵プール内に貯蔵するように構築された。貯蔵プールから、照射済み燃料アセンブリは、再処理されるか、または長期貯蔵場所に送られ得る。しかしながら、照射済み燃料の再処理に関する連邦政府政策における不確実性、また、恒久的照射済み燃料の廃棄場所の確立における不確実性の結果、現場照射済み燃料貯蔵施設は、これらの照射済み燃料アセンブリを貯蔵するためのその容量が圧迫されている。貯蔵プールの過密の結果としての原子力発電所の強制閉鎖を防止するために、いくつかの短期照射済み燃料貯蔵概念が、開発および／または利用されている。
【０００３】
使用中のそのような短期概念の１つは、照射済み燃料の乾式貯蔵である。それにもかかわらず、米国における照射済み燃料の乾式貯蔵の初期開発段階において、これは、短期的手段となり、より恒久的地質学的貯蔵場所への照射済み燃料の除去が、１９９８年に始まる連邦法によって要求されるであろうと予期された。これは起こらないであろうことと、中間乾式貯蔵場所がより大きな規模となり、かつより長期的な努力となろうということが明白になるにつれて、乾式貯蔵システムに対する需要に以下の変化が生じた。
【０００４】
プール内に常駐する低燃焼度長期冷却照射済み燃料の初期在庫が、乾式貯蔵場所に移送され、かつ、発電所がその燃料の濃縮度および燃焼度を増加させたので、より大きな残留崩壊熱を伴う燃料を貯蔵する必要性が高まっている。燃料は、放射性元素の崩壊から熱を発し、したがって、貯蔵システムは、ファン等の能動的冷却機を使用せずに、乾式貯蔵期間の間、燃料被覆が劣化しないように十分に冷温に保つことが可能でなければならない。初期のシステムは、システムあたり約２４ｋＷの崩壊熱の能力を伴って開発された。現在の必要性は、４０ｋＷを上回る。
【０００５】
種々の構造が、照射済み燃料を移送し、安全なキャニスタ内に貯蔵するために開発されている。あるタイプのキャニスタは、格子構造を使用して、区画を形成し、燃料を移送および貯蔵キャニスタ内に位置付ける。格子構造は、相互係止横プレートから成る、「卵ケース」設計である。しかしながら、卵ケース設計の既存のバスケットは、非常に高価な材料を使用している。そのような材料として、例えば、ホウ素入りステンレス鋼、濃縮ホウ素アルミニウムの押出形状、および金属マトリクス複合材が挙げられる。したがって、移送および貯蔵キャニスタをより低コストかつより一般的材料から構築する必要性が存在する。
【０００６】
あるシステムが、米国特許第４，７８０，２６９号（特許文献１、本開示は、参照することによって明示的に本明細書に組み込まれる）に説明されるように、水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵場所のために開発された。しかしながら、そのシステムには、改良の必要性がある。本明細書に説明される開示の実施形態は、この必要性および他の必要性を充足することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，７８０，２６９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本概要は、簡略化された形態において、発明を実施するための形態において、以下にさらに説明される、一連の概念を紹介する。本概要は、請求される主題の重要な特徴を識別することを意図するものではなく、または請求される主題の範囲を決定する際の支援として使用されることを意図するものでもない。
【０００９】
本明細書に開示される使用済み核燃料の移送および貯蔵のためのシステムは、貯蔵キャニスタを構築するための高強度鋼の効率的使用によって、貯蔵の間の内部熱伝達を向上させ、伝導性材料、アルミニウム、または銅のためのより多くの余地をもたらす。燃料貯蔵キャニスタの外部の熱の除去は、円筒形表面外側のキャニスタへのフィンの機械的適用によって、または従来の遮熱材と比較して、遮熱材からの対流排熱のための表面積を増加させる設計を含む、キャニスタとコンクリート貯蔵モジュールとの間の効率的かつ効果的遮熱材の使用によって向上される。
【００１０】
本開示は、照射済み燃料のための「卵ケース」型移送および貯蔵キャニスタを構築する新規方法において採用される、より低コスト材料を採用する。卵ケース構造のプレートは、鋼鉄が、構造安定性を提供し、アルミニウムが、熱を伝導させ、中性子吸収材が、中性子連鎖反応を防止する機能的に段階状の構造を形成する、アルミニウムおよび金属ベース中性子吸収材料の薄いシートを封入する、低合金高強度鋼プレートを採用する。
【００１１】
本開示のさらなる側面によると、核燃料アセンブリの移送および貯蔵のためのキャニスタは、キャニスタシェル内に受け取り可能なバスケットアセンブリを含む。バスケットアセンブリは、第１の方向に互に離間された並列関係で配置される、複数の相互係止構造プレートと、第１の方向に対して横方向の第２の方向に配置されている複数の構造プレートとを含む。構造プレートは、第１の方向に配置される構造プレートのスロットが、第２の横方向に配置される構造プレートのスロットと係合するように、プレートに沿って形成される横スロットを含む。構造プレートは、構造材料から成る外側層と、熱伝導材料から成る少なくとも１つの内側層と、中性子吸収材料から成る少なくとも１つの内側層とを含む、複数の別個の層から成る。
【００１２】
本開示のさらなる側面によると、構造プレートの外側層は、構造プレートの内側層を封入するように形成される。この点において、外側層の辺縁は、内側層の縁を覆って延び、互に接合される。
【００１３】
本開示のさらなる側面では、細長い係止キーは、隣接する構造プレートの隣接する縁部分に沿って延び、それと係合し、隣接する縁部分を一緒に係止し、隣接する縁部分を一緒に整列させる。この点において、溝は、構造プレートの縁部分に沿って形成される。これらの溝は、係止キーをその中に密接して受け取るためのサイズを有しる。また、孔が、構造プレート内に形成され、それによって、係止キーは、係止キーの長さに対して横に延びている構造プレートの孔を通過する。
【００１４】
本発明のさらなる側面によると、移行レールが、バスケットアセンブリの外側周縁において、キャニスタの縦方向に延び、構造プレートを相互接続する。移行レールは、キャニスタの円周に対応する、移行レールの長さに対して横の外側湾曲を有する。加えて、移行レールは、少なくとも部分的に中空であり、補強構造をその中に受け取り、移行レールの構造完全性および剛性を高める。
【００１５】
本開示のさらなる側面によると、貯蔵キャニスタ内に核燃料アセンブリを含むための貯蔵モジュールは、コンクリート底壁、側壁、および上壁を含む。モジュールは、空気が、自然対流によって、それを通して流動し、核燃料アセンブリから放出される熱を放散させるように構成される。少なくとも１つの熱伝達構造が、モジュール内に配置され、キャニスタからモジュールを通って流動する空気に熱を伝達するために位置付けられる。加えて、少なくとも１つの遮熱材が、モジュール内に配置され、モジュールの内部を核燃料アセンブリから放出される熱から遮蔽する。
【００１６】
本開示の別の側面によると、モジュールのコンクリート上壁、底壁、および側壁は、コンクリートと、コンクリートを補強する役割を果たす金属繊維の混合物から成る。
【００１７】
本開示のさらなる側面によると、熱伝達構造は、キャニスタからモジュールを通って流動する空気に熱を伝達するためのモジュール内に配置される、フィンを含む。フィンは、キャニスタが、モジュール内に位置付けられると、キャニスタと接触して設置される。
【００１８】
本開示のさらなる側面によると、遮熱材構造および／または熱伝達構造は、モジュールの側壁、上壁、および底壁のうちの１つ以上に沿って延びている、障壁を含む。そのような障壁は、モジュール壁から離間され、障壁とモジュール壁との間に、空気流界面を提供する。熱障壁構造は、プレート構造、波形壁構造、および管状壁構造から成る群から選択される。
【００１９】
本開示の別の側面によると、単一ポートツールが、キャニスタから水を排出し、排出水と補給ガスを交換するため、キャニスタの内部と流体流連通するためのキャニスタに提供される。単一ポートツールは、キャニスタ内に形成されている単一開口部と、開口部内に挿入可能な遮蔽プラグとを含む。単一ポートツールは、キャニスタの内部と流体流連通し、キャニスタから水を排出するために、排出管を受け取るためのそれを通る第１の通路と、補給ガスを受け取り、そのような補給ガスをキャニスタの内部に向けるためのそれを通る第２の開口部とを有する。
【００２０】
本開示のさらなる側面では、キャニスタは、筐体およびカバーを有し、単一ポートは、単一ポートツールの受け取りのために、キャニスタのカバー内に形成される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
核燃料アセンブリの移送および貯蔵のためのキャニスタであって、前記キャニスタは、キャニスタシェル内に受け取り可能なバスケットアセンブリを備え、
前記バスケットアセンブリは、
第１の方向に互に離間された並列関係に配置されている複数の相互係止構造プレートと、
前記第１の方向に対して横方向の第２の方向に配置されている複数の構造プレートと
を備え、
前記構造プレートは、前記構造プレートに沿って形成されている離間された横スロットを画定する部分を備え、前記第１の方向に配置されている前記構造プレートの前記スロットは、前記第２の横方向に配置されている前記構造プレートの前記スロットと係合し、
前記構造プレートは、構造材料から成る外側層と、熱伝導材料から成る少なくとも１つの内側層と、中性子吸収材料から成る少なくとも１つの内側層とを備えている複数の層から成る、キャニスタ。
（項目２）
前記構造プレートの前記外側層は、前記構造プレートの前記内側層を封入するように形成されている、項目１に記載のキャニスタ。
（項目３）
前記構造プレートの前記外側層のうちの少なくとも１つの辺縁は、前記内側層の縁を覆って延び、前記構造プレートの反対側の前記外側層に接合されている、項目２に記載のキャニスタ。
（項目４）
前記外側層は、高強度鋼、低合金鋼、高強度低合金鋼、炭素鋼、ステンレス鋼から成る群から選択される材料から成る、項目１に記載のキャニスタ。
（項目５）
前記熱伝導層は、アルミニウムおよび銅から成る群から選択される少なくとも１つの材料から成る、項目１に記載のキャニスタ。
（項目６）
前記構造プレートの中性子吸収層は、熱中性子を吸収する要素を含む、金属、セラミック、または複合材である、項目１に記載のキャニスタ。
（項目７）
前記プレートの層は、互に対面関係において一緒に締結されている、項目１に記載のキャニスタ。
（項目８）
前記構造プレートの層は、ねじ山付き締結具、リベット、および溶接ピンから成る群から選択される締結具によって一緒に締結されている、項目７に記載のキャニスタ。
（項目９）
細長い係止キーをさらに備え、前記細長い係止キーは、隣接する構造プレートの隣接する縁部分に沿って延び、前記隣接する構造プレートの隣接する縁部分と係合することにより、前記隣接する縁部分を一緒に係止し、前記構造プレートの前記隣接する縁部分を一緒に整列させる、項目１に記載のキャニスタ。
（項目１０）
前記構造プレートの縁部分に沿って溝が形成され、前記溝は、前記係止キーをその中に密接に受け取るためのサイズを有し、前記係止キーは、前記隣接する構造プレートの前記隣接する縁部分の前記溝内に密接に受け取り可能である、項目９に記載のキャニスタ。
（項目１１）
前記構造プレート内に貫通孔が形成され、それによって、前記係止キーは、前記係止キーの長さに対して横方向に延びている前記構造プレートの前記貫通孔を通過する、項目９に記載のキャニスタ。
（項目１２）
前記構造プレートの前記外部表面は、前記キャニスタ内に貯蔵されている燃料アセンブリからの放射熱伝達を向上させるように処理されている、項目１に記載のキャニスタ。
（項目１３）
前記構造プレートは、前記構造プレートの乾燥を促進する疎水性コーティングで処理されている、項目１に記載のキャニスタ。
（項目１４）
前記バスケットアセンブリの外側周縁において、前記キャニスタの縦方向に延び、前記構造プレートを相互接続する移行レールをさらに備えている、項目１に記載のキャニスタ。
（項目１５）
前記移行レールは、前記移行レールの長さに対して横の外側湾曲を有し、前記外側湾曲は、前記キャニスタの円周に対応している、項目１４に記載のキャニスタ。
（項目１６）
前記移行レールは、少なくとも部分的に中空であり、前記中空は、前記移行レールの前記中空内部内に係合可能な補強構造を受け取り、前記補強構造は、前記移行レールの構造完全性および剛性を高める、項目１５に記載のキャニスタ。
（項目１７）
核燃料アセンブリを含むキャニスタを貯蔵するための貯蔵モジュールであって、
前記貯蔵モジュールは、
コンクリート底壁、側壁、および上壁であって、前記モジュールは、自然対流による前記モジュールを通した空気流動が、前記核燃料アセンブリから放出される熱を放散させるように構成されている、コンクリート底壁、側壁、および上壁と、
前記モジュール内に配置され、前記キャニスタから前記モジュールを通して流動する空気に熱を伝達するために位置付けられている少なくとも１つの熱伝達構造と、
前記モジュール内に配置され、前記モジュールの内部を前記核燃料アセンブリから放出される熱から遮蔽する少なくとも１つの遮熱材と
を備えている、貯蔵モジュール。
（項目１８）
前記モジュールの前記コンクリート底壁、上壁、および側壁は、コンクリートと前記コンクリートを補強する役割を果たす金属繊維との混合物から成る、項目１７に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目１９）
前記金属繊維は、鋼鉄繊維、ガラス繊維、および炭素繊維から成る群から選択される、項目１８に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２０）
前記熱伝達構造は、前記モジュール内に配置されるフィンを備え、前記フィンは、前記キャニスタから前記モジュールを通って流動する空気に熱を伝達する、項目１７に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２１）
前記熱伝達構造は、搭載構造をさらに備え、前記搭載構造は、前記貯蔵キャニスタが前記モジュール内に挿入されるとき、前記貯蔵キャニスタに対して隙間を提供するように前記フィンを前記モジュール内に搭載し、次いで、前記貯蔵キャニスタが前記モジュール内に設置されると、前記フィンを前記貯蔵キャニスタに対して設置する、項目２０に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２２）
前記搭載構造は、前記フィンを前記モジュール内にヒンジ接続で搭載し、前記フィンは、前記キャニスタが前記モジュール内に設置されると、前記キャニスタと係合するように回転する、項目２１に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２３）
前記フィンのための搭載構造は、前記貯蔵キャニスタが前記モジュール内に設置されるとき、前記貯蔵キャニスタから離間した初期場所に前記フィンを搭載し、次いで、前記貯蔵キャニスタが前記モジュール内に設置されると、前記フィンを前進させ、前記貯蔵キャニスタに対して支承させる、項目２１に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２４）
前記フィンは、変形可能内側面部分を有し、前記変形可能内側面部分は、前記キャニスタが前記貯蔵モジュール内に挿入される場合、前記キャニスタを押し、前記キャニスタが前記貯蔵モジュール内の定位置に設置されると、前記キャニスタを押し続ける、項目２０に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２５）
前記遮熱材構造および／または熱伝達構造は、前記モジュールの側壁、上壁、および底壁のうちの１つ以上に沿って延びる障壁構造を含み、前記障壁構造は、前記モジュールの対応する壁から離間されるように前記モジュールに搭載され、前記貯蔵キャニスタから放出される熱が前記モジュールの壁に到達するための障害としての役割を果たし、かつ、前記貯蔵キャニスタからの熱を、前記モジュールを通って流動する空気に伝達する、項目１７に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２６）
前記熱障壁構造は、前記プレート構造、波形壁構造、および管状壁構造から成る群から選択される構造である、項目２５に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２７）
前記キャニスタに面する前記熱障壁構造の表面は、前記キャニスタ表面から前記障壁構造への放射熱伝達を増加させるための高放射率表面処理またはコーティングで処理されている、項目１７に記載のキャニスタ貯蔵モジュール。
（項目２８）
核燃料アセンブリを移送および貯蔵するためのキャニスタのための単一ポートツールであって、前記単一ポートアセンブリは、前記キャニスタから水を排出し、前記排出された水を補給ガスと交換するために、前記キャニスタの内部と流体流連通する、単一ポートツール。
（項目２９）
（ａ）前記キャニスタ内に形成されている単一開口部と、
（ｂ）前記キャニスタ内の前記開口部の中に挿入可能な遮蔽プラグであって、前記遮蔽プラグは、前記キャニスタの内部と流体流連通し、前記キャニスタから水を排出するための前記遮蔽プラグを通る排出管を受け取るために、前記遮蔽プラグを通る第１の通路を有し、前記遮蔽プラグは、補給ガスを受け取り、そのような補給ガスを前記貯蔵キャニスタの内部に向けるための前記遮蔽プラグを通る第２の開口部を含む、遮蔽プラグと
を備えている、項目２８に記載の単一ポートツール。
（項目３０）
前記キャニスタは、筐体と、前記筐体を閉鎖するためのカバーとを有し、単一ポートが、前記キャニスタのカバー内に形成されている、項目２９に記載の単一ポートツール。
（項目３１）
前記遮蔽プラグは、鋼鉄、鉛、タングステン、および劣化ウランから成る群から選択される材料から成る、項目２９に記載の単一ポートツール。
（項目３２）
前記遮蔽プラグ内の前記第１の開口部と固定して係合されている固定管をさらに備え、前記固定管は、前記キャニスタから流体を排出するために、前記キャニスタの内部に延びている、項目２９に記載の単一ポートツール。
（項目３３）
前記遮蔽プラグの前記第１の開口部は、真空源に接続可能な真空乾燥アダプタを受け取るように構成されている、項目２９に記載の単一ポートツール。
（項目３４）
前記キャニスタは、筐体およびカバーを含み、前記単一ポートアセンブリは、前記カバー内に配置されている、項目２８に記載の単一ポートツール。
（項目３５）
前記キャニスタに固定されたカップと、
流体ラインを前記カップに取り付けるために、前記カップと係合されたすぐに取り外しできる接続と
をさらに備えている、項目２８に記載の単一ポートツール。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本開示の前述の側面および付帯利点の多くが、付随の図面と関連して検討されるとき、以下の発明を実施するための形態を参照することによってより理解されるにつれて、より容易に理解されるであろう。
【図１】図１−４は、以前に設計された水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵システムの種々の図である。
【図２】図１−４は、以前に設計された水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵システムの種々の図である。
【図３】図１−４は、以前に設計された水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵システムの種々の図である。
【図４】図１−４は、以前に設計された水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵システムの種々の図である。
【図５】図５は、本開示による、水平乾式貯蔵モジュールの等角図である。
【図６】図６は、図５に類似するが、モジュールの内部構造が可視となるように、モジュールの外部の一部が除去されている、図である。
【図７】図７は、モジュールの内部が可視となるように、前面を示す部分におけるモジュールが除去されている、並んで位置付けられる、貯蔵モジュール群の別の図である。
【図８Ａ】図８Ａは、乾式貯蔵モジュール内で使用される熱伝達フィンの拡大断片図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、乾式貯蔵モジュール内で使用される別の熱伝達フィンの図８Ａに類似する図である。
【図９】図９は、その上部が除去されている、乾式貯蔵モジュールの等角図である。
【図１０】図１０は、図９に類似するが、乾式貯蔵モジュール内に搭載される遮熱材を伴う、図である。
【図１１】図１１は、バスケット部分の内部構造を図示するように、一部が除かれている、貯蔵キャニスタアセンブリのバスケット部分の等角図である。
【図１２】図１２は、図１１に示されるバスケット部分を形成する際に使用される、プレートの拡大図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、バスケット部分を構成するプレートが、随意に、隣接するプレートが一緒に係止され得るように、プレートの内部シートの縁をプレートの外側シートからオフセットすることによって、一緒に相互係止される方法の拡大断片図である。
【図１３】図１３は、バスケット部分を形成する際に使用されるプレートの拡大断片図である。
【図１４】図１４は、交差孔がその中に形成される、図１３に示されるプレートの拡大断片図である。
【図１５】図１５は、図１４に類似するが、異なる交差孔構成の図である。
【図１６】図１６は、外部層が互に重複する様式を示す、図１３に示されるプレートの代替図である。
【図１７】図１７は、突き合わせ接合において、外部層がともに接合される、プレートのさらなる代替図を示す、図１６に類似する図である。
【図１８】図１８は、プレート層が一緒に締結され得る方法の１つを示す、バスケットプレートの拡大断片図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、バスケットアセンブリの外側周縁に沿って設置される、移行レール構成の拡大断片図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、別の移行レールアセンブリの拡大断片図である。
【図２０】図２０は、バスケットアセンブリ７０がその中に配置される、キャニスタアセンブリの図である。
【図２１】図２１は、キャニスタアセンブリのための排出ポートツールを開示する。
【図２２】図２２は、排出ポートツールのさらなる図である。
【図２３】図２３は、キャニスタアセンブリに対する排出ポートアセンブリの位置付けを示す。
【図２４】図２４は、排出ポートツールのさらなる図である。
【図２５】図２５は、排出ポートアセンブリのある側面の拡大断面図である。
【図２６】図２６は、排出ポートアセンブリの他の側面を示す、拡大断片図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
水平モジュール型乾式照射済み（例えば、使用済み）燃料貯蔵システムが、最初に説明される。図１−４を参照すると、本開示の実施形態による、水平モジュール型乾式照射済み燃料貯蔵システム１０が、提示される。加えて、貯蔵照射済み燃料を貯蔵するためのプロセスが、説明される。以下により詳細に記載されるように、本明細書に説明されるシステムおよびプロセスは、米国特許第４，７８０，２６９号（本開示は、参照することによって明示的に本明細書に組み込まれる）に説明される以前のシステムおよびプロセス（図１−４に見られる）への改良である。
【００２３】
図１を参照すると、システム１０は、以下により詳細に説明されるように、図５−１０により詳細に示される、特別に設計された乾式遮蔽キャニスタアセンブリ１２を使用する。キャニスタアセンブリ１１は、キャスク１４内に挿入される。移送キャスク１４およびキャニスタアセンブリ１１は、水で充填された照射済み燃料貯蔵プール１８内にクレーン１６によって設置されることができる（図１および２参照）。燃料アセンブリ内に含まれた照射済み燃料（例えば、燃料アセンブリ２０参照）は、プール１８内に貯蔵されることができる。
【００２４】
照射済み燃料がプール１８から除去するために、移送キャスク１４がプール１８から除去される前に、燃料は、キャニスタアセンブリ１１内に設置され、適切なシールおよびカバー（以下に説明されるように）が、キャニスタアセンブリ１１に添着される。図２を参照すると、プール１８からの除去時、水は、加圧ガスがキャニスタアセンブリおよびキャスクの選択されたポートを通して印加されることによって、キャニスタアセンブリ１１および移送キャスク１４の両方から取り除かれる。キャニスタアセンブリ１１はさらに、真空ポンプを使用して、残留水をキャニスタアセンブリ１１から排水することによって乾燥される。キャニスタアセンブリ１１の排水後、ヘリウムガスが、キャニスタアセンブリ１１内に送出される。移送キャスク１４（キャニスタアセンブリ１１および照射燃料アセンブリ２０を含む）が、プール１８から除去されるにつれて、適切な放射線遮蔽が、キャニスタアセンブリ１１および移送キャスク１４の遮蔽端プラグによって、含まれた照射済み燃料アセンブリのために提供される。
【００２５】
次に、図３を参照すると、移送キャスク１４は、特別に設計された滑材２４を有する、移送トレーラ２２上で水平位置に荷積みされることができる。滑材２４は、移送キャスク１４が３次元で移動され、図４に見られ得るように、キャニスタアセンブリ１１の乾式貯蔵のための水平貯蔵モジュール２５とのキャスク１４の整列を可能にする。
【００２６】
図４を参照すると、キャスク１４は、水平貯蔵モジュール２５内に貯蔵するために、乾式貯蔵モジュール２５内のポート２８と整列され、キャニスタアセンブリ１１を移送キャスク１４から抽出する。図示される実施形態では、油圧ラム３０が、水平貯蔵モジュール２５内に貯蔵するために、乾式貯蔵モジュール２６の反対端において、少なくとも部分的に、第２のポート３２を通して挿入可能であり、キャニスタアセンブリ１１を移送キャスク１４から抽出する。代替として、ウインチ（図示せず）または別の抽出デバイスが、ラム３０の代わりに使用され、キャニスタアセンブリ１１を移送キャスク１４から抽出し得る。さらに、キャニスタアセンブリ１１を乾式貯蔵モジュール２５内に押し出す逆の動作もまた、達成され得ることを理解されたい。
【００２７】
図５−１０を参照すると、改良された水平乾式貯蔵モジュール２６の詳細図が、提供される。水平乾式貯蔵モジュール２６は、上部区分４１を有する、筐体４０を含む。筐体４０は、ブロックまたは直線的な形態であり、好ましくは、耐荷重基盤４２（例えば、図４参照）上に位置付けられ得る、補強コンクリートから構築される。以前の設計では、筐体４０は、鉄筋で補強されたコンクリートから形成された。しかしながら、改良された設計では、筐体４０は、金属繊維、例えば、鋼鉄繊維で補強され、突風および地震抵抗を増加させ、長期亀裂抵抗を提供する。金属繊維はまた、短期におけるコンクリートの収縮および亀裂を低減させ、それによって、水の侵入を減少させ、また、長期における剥離抵抗を増加させる。要するに、コンクリートを補強するための鋼鉄または他の匹敵する繊維の使用は、コンクリートの靭性、引っ張り強度、密度、および動的強度を増加させる。金属繊維、例えば、鋼鉄繊維で補強された筐体を有する、垂直貯蔵モジュールまたは他の貯蔵モジュール（図示せず）もまた、本開示の範囲内であることを理解されたい。また、コンクリートを補強するための金属繊維の使用も、標準的コンクリート構造において使用される一次および二次鉄筋の代わりに、またはそれに加えて使用され得ることを理解されたい。また、他の高強度繊維も、繊維ガラス繊維、ガラス繊維、または炭素繊維等の金属繊維の代わりに、またはそれに加え、使用され得ることを理解されたい。
【００２８】
筐体４０は、キャニスタアセンブリ１２を受け取り、含むために設計された一端の入口４４と内部容積４６とを含む。キャニスタアセンブリ１２が筐体４０内に完全に挿入された場合、それを支持する下にある支持アセンブリ４８が、筐体４０内に組み込まれている。支持アセンブリ４８はまた、キャニスタアセンブリ１２が、筐体４０内外に容易にスライドすることを可能にするように構成され得る。図５−７に示されるように、支持アセンブリは、内部容積４６の下側部分に、筐体に沿って延びている、並列スライドレールアセンブリ４９を含む。スライドレールは、キャニスタ１２とガルバニー電気的に適合性があり、内部容積４６内の放射線レベルおよび温度下で耐性がある材料から成るスライドストリップを含み得る。スライドレール自体が、そのような材料から成ってもよく、あるいはコーティングまたは表面処理が、スライドレールに適用され得る。
【００２９】
筐体４０は、閉鎖デバイス５０を含み、入口４４を覆う。閉鎖デバイス５０は、鋼鉄および／またはコンクリートおよび／または他の適切な放射線保護媒体から構築され得る。閉鎖デバイスは、内側の丸形カバープラグ５４と、入口４４を囲む筐体の正面壁に重複するためのサイズを有する外側帽子状プレート５２とを含む。湿潤プラグ５４が、入口４４内に密接に嵌入する。図５および６から分かるように、閉鎖デバイス５０は、キャニスタアセンブリ１２が、モジュール２６内に配置されると、定位置に適切に位置付けられることができる。
【００３０】
図７を参照すると、筐体４０は、類似筐体４０が、それと相互係止され得る他の筐体と隣接して設置されることを可能にするように設計および構成され得る。したがって、いくつかの筐体は、追加の遮蔽を提供するように直列に一緒に重ねられ、放射線漏出を最小限にすることができる。
【００３１】
図６および７を参照すると、水平乾式貯蔵モジュール２６は、放熱アセンブリ６０を含み得る。図示される実施形態では、放熱アセンブリ６０は、モジュール２６に沿って離間される、複数の湾曲した比較的に薄いフィン６２を含む。フィン６２は、アセンブリがモジュール２６内に設置された後、キャニスタアセンブリ１２の外側表面上に降下されるか、または貝殻状に締め付けられる。フィン６２は、キャニスタ表面からモジュール２６を通って流動する空気への対流熱伝達を向上させる。
【００３２】
図６から分かるように、本開示の一実施形態では、放熱アセンブリ６０は、縦方向バー６４の下側に搭載された一連の湾曲フィンから成る。バーは、筐体４０の上部区分４１を通して延び、ねじ山付き締結具６６を係合するねじ山付き上側端部分で終端する一連のロッド６６からぶら下がる。放熱アセンブリは、最初は、後退され、ロッド６４上の締結具６６の回転によって、モジュール２６の上部または頂部に位置付けられる。キャニスタアセンブリ１２が、モジュール２６内に挿入されると、締結具４６は、バー６４および関連付けられたフィン６２をキャニスタの上側表面上に降下させるために使用される。
【００３３】
図６では、バー６４の上側ねじ山付き端部は、筐体上部区分４１の上側表面の上方に突出して示されるが、代わりに、ロッド６４の上側端とねじ山付き締結具６６とは、上部区分４１の上部表面の下方に配置され得る。この点において、ウェルまたはソケットが、アセンブリ６０がキャニスタアセンブリ１２に対して下向きに展開されると、ウェルまたはソケットが、塞がれるか、または別様にしっかりと閉鎖され得るように、上部区分４１の上側表面に形成され得る。
【００３４】
図６および７に示されるように構築されるのではなく、放熱アセンブリ６０は、各区分が、例えば、筐体の下側部分に沿って、筐体４０の内部にヒンジ接続される、２つの別個の区分内に構築され得る。キャニスタアセンブリ１２が、モジュール２６内に設置されると、そのようなヒンジ接続されたフィン区分は、貝殻状配列において、キャニスタアセンブリ１２の外部に対して支承するように回転され得る。
【００３５】
放熱アセンブリ６０を可動ユニットとして構築するのではなく、アセンブリは、定常フィン、例えば、図８Ａおよび８Ｂに示される、フィン６２’または６２”から形成されることができる。可撓性の熱伝達界面６８または６９が、キャニスタ１２に面する、フィン６２’および６２”の縁に沿って提供される。図８Ａでは、界面６４は、キャニスタ１２がモジュール２６内にスライドされた場合、変形されることができる、中空球根形状の形態である。図８Ａに示されるように、界面は、キャニスタアセンブリ１２の外部に対して押し付けられると、卵形または楕円形形状を形成する。図８Ｂでは、界面は、キャニスタがモジュール２６内の定位置にスライドされた場合、撓曲し、キャニスタアセンブリ１２の外部を押し付ける可撓性唇縁アセンブリ６９の形態である。前述のように、これらの界面は両方とも、高熱伝導性である。フィン６２は、アルミニウムあるいは熱伝導および集熱のために設計された任意の他の好適な金属または非金属材料から構築され得る。
【００３６】
図９を参照すると、１つ以上のアクセスポート９２が、長期運転、非正常事象等の間の、モジュール２６内部空間４６およびキャニスタアセンブリ１２の表面の検査のため、モジュール２６の表面壁およびプレート５０上に提供され得る。図９に見られるように、ポート９２は、好適な遮蔽プラグ９４によって閉鎖され得る。ポート９２は、種々の構成であり、正面壁およびプレート５２上の種々の場所にあり得る。
【００３７】
図１０を参照すると、管状遮熱材９６が、モジュールの内部空間４６内に位置付けられ、遮蔽が平坦プレートから成る場合に対して、キャニスタ１２からモジュールを通って流動する空気２６に放射熱を伝達するための表面積を増加させる一方、同時に、筐体４０（補強コンクリートから作製される）を過剰熱から保護する。遮熱材９６は、標準的正方形または長方形断面金属管、例えば、鋼鉄またはアルミニウム、あるいは他の熱伝導材料から成ることができる。個々の管は、溶接、機械的締結、または他の目的にかなった手段によって、互に隣接して固定されることができる。機械的締結具は、管を通して横に延びているロッドを含み得る。代替として、横連結棒が、管の外部を覆って、横に延び、連結棒は、管に溶接または別様に締結され得る。また、キャニスタ１２に面する遮熱材９６の表面は、その放射の放射率を増加させるため、したがって、キャニスタアセンブリ１２からの赤外線熱を吸収または別様に捕捉するその能力を増加させるために処理されることができる。管状遮熱材９６は、好適なブラケットによって、筐体４０の内部側壁および上壁に搭載され、それによって、筐体４０の隣接する壁から遮熱材を離間させる。これは、遮熱材とキャニスタアセンブリ１２のコンクリート壁との間に比較的に冷たい空気層を提供し、それによって、当然ながら、コンクリートの構造完全性を弱化させ得る過剰熱からコンクリートを保護する。
【００３８】
管状構造の遮熱材９６を使用するのではなく、遮熱材は、１つ以上の実質的平坦プレート、または半円形、直線、三角形等の多くの断面形状をとる波形を伴う、波形構造のプレートを含む、他の構造であることができる。また、当然ながら、遮熱材９６のためのこれらの代替構造は、異なるレベルの放射熱吸収および熱伝導を有する、種々の材料から成ることができる。
【００３９】
前述のように、遮熱材９６は、排熱のための表面積を増加させることによって、キャニスタアセンブリ１２の全体的排熱能力を向上させる。遮熱材は、放熱と、自然対流によってキャニスタから遮熱材の近傍表面に流動する空気との両方によって、加熱される。管状または波形遮熱材は、平坦遮熱材と比較して、表面積を増加させ、したがって、遮熱材９６を構成する管の内側を流動するより冷たい空気と、管と筐体４０のコンクリート壁との間を流動する空気とに熱を伝達するために、遮熱材をより効果的にする。これは、直接、キャニスタ１２から離して熱を伝達するために利用可能な表面積を増加させる。また、遮熱材９６を構成する管は、２つの別個の遮蔽表面を提供し、一方は、キャニスタに面し、一方は、コンクリート壁に面し、それによって、熱障壁としての役割を果たす遮熱材９６の能力を増加させ、筐体４０のコンクリート壁が過熱されることを防止する。
【００４０】
図１１を参照すると、ここで、キャニスタ１２内に配置され、燃料アセンブリ２０を保持する、バスケットアセンブリ７０が、より詳細に説明される。バスケットアセンブリ７０は、貯蔵および移送の間、燃料アセンブリを位置付け、支持するために、キャニスタアセンブリ１２の内部に位置付けられるラックの形態である。
【００４１】
図１１、１２、および１２Ａを参照すると、バスケットアセンブリ７０は、十字交差または「卵ケース」マトリクスにおいて相互係止し、個々の燃料アセンブリを受け取るための複数の管７４（正方形または直線断面）を画定する、機能的に段階状のプレート７２から成る構造を有する。プレート７２は、以下により完全に説明されるように、構造、熱伝達、および中性子吸収のための複数の層で形成される。
【００４２】
図１３−１７を具体的に参照すると、プレート７２は、多層構造を含み得る。非限定的実施例として、プレート７２は、第１および第２の鋼鉄外側層８０および８２と、熱導体内部層８４と、中性子吸収材層８６とを含む、４層構造を有し得る。非限定的実施例として、鋼鉄外側層８０および８２は、高強度低合金鋼、高強度鋼、炭素鋼、ステンレス鋼、または他の匹敵する材料であり得る。非限定的実施例として、熱導体層８４は、アルミニウムまたは銅あるいは他の高度熱伝導性金属または材料から製造され得る。非限定的実施例として、中性子吸収材層８６は、熱中性子を吸収する元素を含む、金属、セラミック、または複合材いずれかの材料から製造され得る。そのような材料として、ホウ素、カドミウム、およびガドリニウムが挙げられるが、それらに限定されない。したがって、層８６は、アルミニウムまたはアルミニウム合金マトリクス中の微細炭化ホウ素粒子の複合材等、金属マトリクス組成物から成り得る。アルミニウムマトリクスは、９９％純度のアルミニウムから成り得る。
【００４３】
また、熱伝導機能および中性子吸収機能は、熱を伝導させ、かつ中性子を吸収し得る、材料の単一層に組み合わせられることができることを理解されたい。そのような材料として、炭化ホウ素の埋め込まれた粒子を伴う、アルミニウムまたは銅が挙げられ得るが、それらに限定されない。
【００４４】
プレート７２は、プレートの層を対面関係において互に固定するための同一平面締結具７６を含み得る（図１８参照）。好適な締結具７６として、例えば、ねじ山付き締結具、リベット、または溶接接合が挙げられ得る。図１４および１５の図示される実施形態では、締結具７６を受け取るための孔８８が、プレート７２内に、打ち抜き、掘削、または他の方法によって形成され得る。
【００４５】
図１８を参照すると、両側において、プレート７２の外部表面と同一平面である、例示的ねじ山付きトルク制限締結具７６が、示される。締結具は、傾斜ヘッド７６Ｂおよびシャンク７６Ｃから成るボルト区分７６Ａを有する。ねじ山付き区分７６Ｄが、同様に傾斜ヘッド７６Ｆを有するねじ山付きナット７６Ｅの内部と係合する。傾斜ヘッド７６Ｂおよび７６Ｆは、層８０および８２内に形成された傾斜カウンタボアの底に達する。次いで、締結具７６は、完全に係合され、締結具のヘッド７６Ｂおよび７６Ｆは、プレート層８０および８２の外側表面と同一平面またはその下に来る。
【００４６】
本開示の一実施形態では、プレート７２の層は、ともに炉内ろう付けされる。炉内ろう付けプレート７２のための例示的構造は、図１６および１７に示される。図１６を参照すると、層８０および８２の縁は、座屈抵抗を追加するために、８９Ａにおいて重複する方式において、互の周囲かつ互を覆って屈曲される。図１７を参照すると、層８０および８２の屈曲縁は、突き合わせ継目８９Ｂに沿って互に溶接され、管の内側に封入された他の構成要素（層８４および８６）とともに剛体管状構造を形成する。
【００４７】
本開示の一実施形態では、プレート７２は、鋼鉄層８０および８２の一方または両方に黒色酸化物コーティングを含み、燃料アセンブリ（図示せず）からバスケットアセンブリ７０への改良された放射熱伝達を提供し得る。加えて、プレート７２の外側表面はさらに、疎水性二酸化ケイ素コーティングを含み、撥水性を改善し、それによって、乾燥時間を短縮させ得る。
【００４８】
プレート７２は、異なる厚さおよび幅において構築されることができる。プレートの厚さは、移送および貯蔵される燃料の重量、層８４によって所望される熱伝導の量、ならびに層８６のために所望される中性子吸収のレベルを含む、種々の要因に依存することができる。
【００４９】
プレート７２の幅は、そのような長さが、互に縦に積み重ねられたプレート７２から成るので、バスケットアセンブリ７０の全体的長さに依存し得る。非限定的実施例として、プレート７０は、約１０インチ〜約１６インチまたはそれ以上の幅の範囲であり得る。
【００５０】
図１１に示されるバスケットアセンブリ７０は、十字交差または「卵ケース」様式で一緒に嵌められる、プレート７２から成る。また、図１１、１２、および１２Ａを参照すると、プレート７２は、プレートの幅を横断して、４分の１まで延びている、横スロット７３を有する。その結果、十字交差プレートのスロット７３が互に係合するように、プレート７２が嵌められると、垂直方向における隣接するプレートが、互に対して端の方に嵌合する。このように、複数の垂直セル７４は、バスケットアセンブリ７０の全高さに対して形成される。理想的には、セル７４の各々は、バスケットアセンブリ７０内に含まれまたは貯蔵される核燃料アセンブリより断面がわずかに大きい。
【００５１】
バスケットアセンブリ７０の最上部および最下部において分かるように、プレート７２は、バスケットアセンブリの残りの高さでの幅の半分のみの幅である。さらに、最上および最下プレート７２内のスロット７３は、そのようなプレートの幅の半分まで延びている。結果として、最下十字交差プレートの底縁は、同一の平面となる。同様に、バスケットアセンブリ７０の上部では、最上十字交差プレート７２の上側縁もまた、同一の高さである。
【００５２】
図１２Ａを具体的に参照すると、バスケットアセンブリ７０の随意の構造として、プレート７２の縦方向縁は、プレート７２の各々の上側および下側縁に沿って延びている溝７４によって形成される。溝は、隣接するプレート７２の対向溝７４内に非常に近接して受け取り可能なサイズを有する近接嵌めバーまたはキー７５を受け取るためのサイズを有する。ロッドまたはバー７４は、プレート７２の２つの対向スロット７３と整列して、そのような対向スロット７３間の途中において、プレート７２内に形成される開口部７５Ａを通過する。前述の構造によって理解されるように、バー７２は、隣接するプレート７２の隣接する縁部分を一緒に係止し、バスケットアセンブリ７０のための非常に堅固な構造を形成する。溝７４の幅は、プレート内側層８４および８６の厚さであり得る。したがって、溝７４は、外側層８０および８２を内側層８４および８６の縁を越えて延ばすことによって形成される。
【００５３】
図１９Ａおよび１９Ｂを参照すると、移行レール９０および９２が、バスケットアセンブリ７０の外側周縁に沿って設置され、キャニスタアセンブリ１２内に受け取られると、バスケットアセンブリ９０の円筒形外側構造形状を形成することを支援するために設計され得る（図１１参照）。この点において、レール９０および９２は、鋳造または押出されたアルミニウム合金レールとして構成され、高温において燃料アセンブリに長期暴露下、強度およびクリープ抵抗をバスケットアセンブリに提供し得る。図１９Ａに示される、移行レール９０は、概して、三角形断面であり、図１１に示されるバスケットアセンブリ７０の全体的外側湾曲に対応する横湾曲の外側湾曲側面または表面９１を有する。構造完全性をレール９０に提供するために、内部ブラケットまたはブレース９１Ａが、利用され得る。図１９Ａに図示されるように、ブレース９１Ａは、長方形管状部材の形態で示される。それを通して適切な締結具が係合され得る、移行レール９０の隣接する壁９１Ｃ内に形成される対応する孔と整列するように、貫通孔９１Ｂがブレース９１Ａ内に形成される。図１１に示される、そのような締結具はまた、バスケットアセンブリの隣接するプレート７２を通して延びる。この構造は、非常に堅固な構造として、バスケット７０を作成する補助をすることを理解されるであろう。ブレース９１Ａの壁によって占有される断面積以外、移行レール９０の内部は、レールの重量を最小限にするために、また、空気がそれを通して通過し、放熱を補助することを可能にするために中空である。図１１に示されるように、２組のレール９０が、バスケット７０の各四分円内で使用される。
【００５４】
２組の移行レール９２がまた、バスケット７０の各四分円内でも使用される。移行レール９２は、レール９０より断面が薄いが、バスケット７０の外径に対応する横方向湾曲の湾曲外側表面９３を含む。レール９２は、レールを通して縦に延びている補強管９３Ｂの受け取りのための縦方向開口部９３Ａを含む。補強管９３Ｂは、レール９２を剛にすることを支援するために提供される。当然ながら、他の形状の補強部材も、管９３Ｂの代わりに、使用されることができる。また、貫通空洞９３ＣおよびＤも、レール９２を通して縦に延びている。これらの空洞は、レールの構造完全性を有意に低減させることなく、移行レールの重量を低減させることを支援する。さらに、空気が、移行レール９２の長さに延びている、空洞９３Ｃおよび９３Ｄを通して流動することが可能であり、それによって、バスケット７０内に配置される燃料アセンブリ２０から発生される熱を放散させることを支援する。移行レール９２は、プレート７２およびレール９２内に形成される、整列された開口部を通して延びている締結具９３Ｅによって、隣接するプレート８２に固定される（図１１参照）。また、定位置に来ると、移行レール９２の内部壁区分内に形成された溝９３Ｆは、例えば、図１１に示されるように、外向きに最も離れた交差プレート７２を越えて突出するプレート７２の端部部分と嵌合する。プレート７２の端部とのこの相互係止関係もまた、バスケット７０の構造の剛性を増す。
【００５５】
図７に戻ると、キャニスタアセンブリ１２が、モジュール２６内に示される。次に、図２０の断面図を参照すると、キャニスタアセンブリ１２は、外側シェル９６および遠位端９８を有する実質的に円筒形の容器であり、燃料の貯蔵および移送のためのバスケットアセンブリ７０を含むために設計される。キャニスタアセンブリ１２はさらに、以下により詳細に説明されるように、閉鎖アセンブリ１００をその近位端に含む。最も軽量の原子炉燃料は、約１４６〜２０１インチの長さの範囲内である。したがって、キャニスタアセンブリ１２は、原子炉燃料の長さに対応する長さで構築される。図２を参照する前述のように、キャニスタアセンブリ１２は、プール１８から除去された後、乾燥されなければならない。この点において、水は、キャニスタアセンブリ１２と、キャニスタアセンブリ１２を囲む、移送キャスク１４の両方から排出されなければならない。例えば、図２を参照されたい。
【００５６】
図２１−２３を参照すると、本開示の一実施形態による、キャニスタアセンブリ１２は、遮蔽プラグ１０２と遮蔽プラグの外側の内側上部カバープレート１０４とを含む端部閉鎖アセンブリ１００と、単一の統合された通気および排出ポートツール１０６で設計されている。遮蔽プラグおよび内側上部カバープレート１０４は、外側シェル９６の近位端を閉鎖する。遮蔽プラグは、比較的に薄く、核燃料アセンブリをキャニスタアセンブリ内に含むための材料から成ることができる。そのような材料として、例えば、鋼鉄、鉛、タングステン、および劣化ウランが挙げられ得る。統合されたポートツール１０６は、水を排出し、また、燃料アセンブリ２０のための不活性ガス（例えば、ヘリウム）カバーを提供する能力を有する。したがって、キャニスタアセンブリ１２は、水が送出されている間、キャニスタの内部アセンブリ１２に流入するガスを制御するための手段を含む。
【００５７】
図２１−２３のポートツール１０６は、既存のキャニスタアセンブリ内で従来使用される、別個の排出および通気ポートを交換するためのアダプタとして構成され得る。図２１−２３の図示される実施形態では、ポートツール１０６は、概して、内側上部カバープレート１０４を通して、遮蔽プラグ１０２内に延びているアダプタ本体１０８を含む。ポートアセンブリ１０６はまた、キャニスタアセンブリ内へのガス供給のために、キャニスタアセンブリ１２の内部と連通する、通気口１１０と、キャニスタアセンブリ１２から水を流出させるために、本体１０８内に形成される中心通路を通して延びている、水除去管１１２とを含む。通気口１１０は、アダプタ本体１０８内に形成される通気通路１１４に接続される外側ニップル１１１から成る。図２２では、通気口１１０は、アダプタ本体１０８を通して延びている通気通路を通して延びている、管１１１Ｃから成るように示される。使用時、ガスは、通気口１１０に供給される。水は、管１１２を介して送出されるか、または通気口１１０に印加されるガス圧力によって、管１１２から押し出され得る。
【００５８】
ポートツール１０６のアダプタ本体１０８は、ねじ切り、バイヨネットロック、ねじフランジ、または上部からの簡易ねじを含む、任意の好適な手段によって、内側上部カバープレート１０４に取り付け可能である。例示的ねじ山付き取り付け具１１４が、図２２の図示される実施形態では示される。加えて、複数のエラストマーＸリング１１５ＡおよびＯリング１１５Ｂが、ポートアセンブリ１０６と内側上部カバープレート１０４との間の密封を確実にする。Ｏリング１１５Ｃがまた、水除去管１１２とアダプタ本体１０８を通して延びている通路との間にも配置される。
【００５９】
ポートは、内側上部カバープレート１０４の下方に溶接されるカップ１１６によって形成される。カップ１１６は、水除去管１１２を受け取るための中心孔１１８を有する。孔１１８は、水除去管１１２の外径を若干上回るサイズを有し、通気口１１０から流入する充填ガスのための環状流路を提供する直径を有する。水除去管１１２は、キャニスタアセンブリ１１２の長さに延びている、取り外し可能な排出管であり得る。
【００６０】
キャニスタアセンブリ１１２内のポートツール１０６の上面図が、図２３に見られ得る。ポートは、図２３の上部から見るとき、外側カバー１０４で隠れた図から分かるように、バスケットの周縁に位置する。
【００６１】
ポートおよびポートツール１０６は、既存の排出ポートに勝る利点を提供する。これらの利点として、一般に使用される、厚いカバープレートまたは通気および排出ブロックではなく、比較的に薄い下側プレートに深いポートを提供する能力による、製造コストの削減が挙げられる。さらに、本開示のポートアセンブリは、閉鎖される必要があるポートの数を（２つから１つに）減少させることによって、および放射線遮蔽として作用する厚いアダプタ本体１０８の使用によって、動作の時間および量を削減する。管１１２をアダプタ本体１０８内にスライドさせることによって、管の底とキャニスタの底端との間の間隙は、吸い込まれる液滴の除去を最適化し、したがって、キャニスタアセンブリ１２からの全ての水の除去を最適化するように調節されることができる。加えて、管１１２は、図２４に示されるように、真空乾燥の間に完全に除去されるので、大きな開口部は、真空乾燥のための伝導性を改善し、また、乾燥時間を短縮し、キャニスタアセンブリ１２からの全ての水の除去を最適化する。加えて、ポートアセンブリ１０６も、真空乾燥のための伝導性を改善し、また、乾燥時間を短縮する。
【００６２】
ここで、燃料装填動作が、説明される。燃料が、キャニスタアセンブリ１２（例えば、図１参照）内に装填された後、遮蔽プラグ１０２（図２１および２２に示される）が、キャニスタアセンブリ１２および周囲のキャスクアセンブリ１４が、依然として、水面下にある間に設置される。キャスクアセンブリ内のキャニスタアセンブリの回転配向は、キャニスタアセンブリ１２の側壁上のキーによって制御される。遮蔽プラグ１０２は、排出管に係合しない。
【００６３】
短いホースが、キャニスタアセンブリ１１２内に挿入され、必要に応じて、キャニスタアセンブリ１２から水を排出し、内側上部１０４カバーは、キャスクアセンブリ１４が据え置かれた後に設置される。内側上部カバー１０４は、次いで、溶接され、排出管１１２およびポートツール１０６が、次いで、設置される。
【００６４】
排出管１１２およびポートツール１０６が設置された後、排出管１１２は、キャニスタ１１２の底まで押され、次いで、約３／８インチ（１０ｍｍ）持ち上げられ、図示されない、係止カラーに固定される。不活性ガス（例えば、ヘリウム）供給口が、通気管１１０に取り付けられ、水ポンプが、水排出管１１２に取り付けられる。ガス流および水送出が、始動される。この点に関して、ポートアセンブリ１０６の下のガス圧力は、若干、正であるべきである。
【００６５】
キャビテーション（水ポンプ内の空気）の最初の兆候時、排出管１１２が降下され、送出が、水がもはや送出されなくなるまで持続される。水ポンプは、次いで、排出管１１２から切り離され、水トラップを伴う真空ポンプが、排出管１１２に取り付けられる。
【００６６】
ガスは、ガスおよび水が、真空ポンプによってキャニスタアセンブリ１２から除去される間、通気管１１０を通して供給され続ける。排出管１１２は、排出管１１２とキャニスタアセンブリ１２の底との間に理想的間隙を見出すために、真空化の間、若干、上昇および降下されることができる。
【００６７】
次に、図２６を参照すると、キャニスタアセンブリ１２のためのポートアセンブリ３０６の別の実施形態が、示される。図２６の実施形態では、ポートアセンブリ３０６は、カップ３４０を伴う、キャニスタアセンブリ１２内の恒久的管３２２を含む。短い取り外し可能な管３１２が、排出動作のために、恒久的管３２２に接続可能であり、真空乾燥のために除去される。管区分３１２は、前述の管１１２の上側端に匹敵する。キャニスタアセンブリ１２内の恒久的管３２２は、ねじ山付きカップ３４０と接続する。代替として、カップは、管区分３１２に恒久的に添着されることができる。カップ３４０は、自己整列するために十分に移動することができる。恒久的管３２２はまた、上下に移動することができるが、回転せず、遮蔽プラグ、またはポートツール１０６の一部である管３１２以外の任意の他の蓋構成要素を係合しない。
【００６８】
（産業上の可用性）
本明細書に説明されるシステムは、照射済み燃料アセンブリの貯蔵の問題に対する解決策を提供するために使用されることができる。本システムは、特に、政府当局によって提供されるまで、照射済み燃料貯蔵問題に対する内部解決策として使用するために適切である。故に、本開示は、照射済み燃料アセンブリのための比較的に安価な一時的貯蔵施設を提供する。本システムは、短期貯蔵のために、既存のキャスクを使用および再使用し、照射済み燃料アセンブリを伴うキャニスタをモジュール２６に移送する。さらに、水平荷積みおよび荷下ろしが可能であるので、貯蔵用地において吊り上げクレーンの必要性がない。加えて、燃料キャニスタ１２は、キャニスタが、常時、モジュール２６または移送キャスク１４のいずれかによって保護されるので、薄壁材料から成ることができる。
【００６９】
既存の技術および機器の使用の観点において、モジュール２６が、必要に応じてのみ、加工および位置付けられる必要があるので、水平乾式貯蔵モジュール２６における投資は、数年のうちに広まり得る。また、照射済み燃料アセンブリの貯蔵のための適切な長期解決策に達すると、モジュール２６は、容易に無効化されることができ、依然として、キャニスタの内側にあるアセンブリは、恒久的貯蔵施設に移送されることができる。
【００７０】
例証的実施形態が、図示および説明されたが、種々の変更が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において成されることができることを理解されるであろう。
【００７１】
排他的特性または特権が請求される本発明の実施形態は、以下のように定義される。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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