(57)【要約】  高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのモジュールは、密閉底端部を有する外側シェルと；キャビティを形成し、かつ、外側シェルとの間に空間を形成するように外側シェルの内側に位置決めされる内側シェルと；を含む。少なくとも１つのディバイダは、空間を介して複数の吸入通路を創出するように内側シェルの上部から下部まで延び、各吸入通路は、キャビティの底部に接続される。複数の吸入ダクトは、各々が少なくとも１つの吸入通路を周辺の雰囲気に接続し、各々が周囲の吸入壁上に固定された吸入ダクトカバーを含み、吸入壁は、周辺的に穿孔されている。着脱自在の蓋は、内側シェル上に位置決めされ、キャビティと周辺の雰囲気とを接続する少なくとも１つの排出通路を有し、蓋および内側シェルの上部は、間に密閉封止部を形成するように構成される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのモジュールであって、
密閉底端部を有する外側シェルと、
キャビティを形成する内側シェルと、
前記内側シェルの上部から前記内側シェルの下部まで延びる少なくとも１つのディバイダと、
複数の吸入ダクトと、
前記内側シェルの上部に位置決めされた着脱自在の蓋と
を備え、
前記内側シェルは、前記内側シェルと前記外側シェルとの間に空間を形成するように前記外側シェルの内側に位置決めされ、
前記少なくとも１つのディバイダは、前記空間を介して複数の吸入通路を創出し、各吸入通路は前記キャビティの底部に接続し、
各吸入ダクトは少なくとも１つの前記吸入通路を周辺の雰囲気に接続し、かつ、各々が周囲の吸入壁上に固定された吸入ダクトカバーを備え、
前記吸入壁は周辺的に穿孔されており、
前記蓋は、前記キャビティと前記周辺の雰囲気とを接続する少なくとも１つの排出通路を有し、前記蓋および前記内側シェルの上部は、密閉封止部を前記キャビティの上部に形成するようにそれぞれ構成される、モジュール。
【請求項２】
前記内側シェルに接続され、かつ、前記内側シェルを囲む断熱材のブランケットをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記吸入壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
各ディバイダは、前記キャビティ内へ延びる伸長部を含み、該伸長部は、前記キャビティに内設されたキャニスタのためのガイドリブとして構成される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記キャビティ内に位置決めされた、高レベル廃棄物を含むための密閉封止されたキャニスタをさらに備え、
該キャビティは、キャニスタを１つだけ収容する水平断面を有する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記キャニスタの下部と前記キャビティの床部との間の下部プレナムと、
前記蓋の下部と前記キャニスタの上部との間の上部プレナムと、
前記キャニスタの外側側壁と、前記下部プレナムを前記上部プレナムに接続する前記内側シェルとの間に存在する間隙と
をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
前記蓋は、
上方シールドと、
下方シールドと
を備え、
前記排出通路は、前記上方シールドと前記下方シールドとの間で前記キャビティと接続する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項８】
前記上方シールドと前記内側シェルの上部とは、前記キャビティの上部に前記密閉封止部を形成するようにそれぞれ構成される、請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記下方シールドは、前記キャビティの上部より下に、前記キャビティ内へ延びる、請求項７に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記上方シールドの上部は、前記吸入ダクトまで、又は前記吸入ダクトより上に延びる、請求項７に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記蓋は、前記キャビティの上部の断面形状よりも大きい断面形状を有する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記蓋は、前記少なくとも１つの排出通路と前記周辺の雰囲気とを接続する排出ダクトをさらに備え、
該排出ダクトは、周囲の排出壁の上に固定された排出ダクトカバーを備え、
該排出壁は周辺的に穿孔されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記排出ダクトは、前記複数の吸入ダクトより上に延びる、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記排出壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されている、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記吸入ダクトの各々は、その他の吸入ダクトの各々とは独立に吸気圧を維持する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１６】
前記吸入ダクトの各々は、前記その他の吸入ダクトの各々と実質的に同じであるように、吸気圧を維持する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１７】
高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのシステムであって、
請求項１〜１６のいずれかに記載の複数のモジュールを備え、
第１の前記モジュールの該吸入ダクトは、第２の前記モジュールの該吸入ダクトとは独立に気圧を維持する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
２０１２年４月１８日出願の米国特許仮出願第６１／６２５，８６９号の優先権の利益を主張し、上述の出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の分野は、使用済核燃料などの高レベル廃棄物（ＨＬＷ）を、換気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】
【０００２】
使用済核燃料などの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外すことが通例である。取り外しにあたっては、この使用済核燃料は依然として高い放射性があり、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細心の注意を払う必要がある。放射線被曝から環境を保護するために、まず、使用済核燃料は、キャニスタに配置される。装填されたキャニスタは移送され、キャスクと呼ばれる大型の円筒状容器に貯蔵される。移送キャスクが、ある場所からある場所へと使用済核燃料を移送するために使用される一方、貯蔵キャスクは、使用済核燃料を所定の期間貯蔵するために使用される。
【０００３】
一般的な原子力発電所において、まず、開状態の空のキャニスタが、開状態の移送キャスクに配置される。そして、移送キャスクおよび空のキャニスタが貯水槽内に沈められる。使用済核燃料は、キャニスタおよび移送キャスクが貯水槽内に沈められて留まる間、キャニスタ内に装填される。完全に使用済核燃料が装填されると、貯水槽内にある間、蓋は典型的にはキャニスタの上に配置される。そして、移送キャスクおよびキャニスタは貯水槽から取り除かれ、キャニスタ上に蓋が溶接され、蓋が移送キャスク上に取り付けられる。その後、キャニスタは適切に排水され、不活性ガスが充填される。次に、（装填されたキャニスタを保持する）移送キャスクは、貯蔵キャスクが置か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不可欠である。
【０００４】
貯蔵キャスクの１種は、換気垂直型オーバーパック（ＶＶＯ）である。ＶＶＯは、原理的には鉄とコンクリートで製造される巨大な構造物であり、使用済核燃料（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。ＶＶＯは地上に建っており、一般的には円筒形状であって、極端に重く、その重量は１５０トンを越え、１６フィート以上の高さを有するものが多い。ＶＶＯは、一般的に、平坦な底部、および、使用済核燃料のキャニスタを受け入れるキャビティと取り外し可能な上部の蓋とを有する円筒状の本体を有する。
【０００５】
使用済核燃料を貯蔵するためのＶＶＯの使用において、使用済核燃料が装填されたキャニスタは、ＶＶＯの円筒状の本体のキャビティ内に配置される。貯蔵のためにＶＶＯに配置されている場合、使用済核燃料は、依然として多量の熱を発生させるため、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、ＶＶＯのキャビティを換気することによって、キャニスタの外表面から取り除かれる。ＶＶＯのキャビティの換気において、冷気が吸入換気ダクトを通ってＶＶＯチャンバに入り、装填したキャニスタを通って上方に流れ、かつ、排出換気ダクトを通って上昇した温度でＶＶＯから出る。
【０００６】
ＶＶＯキャビティを換気し、これにより熱がキャニスタから逃げることができるようにすることが必要であるが、ＶＶＯが十分な放射線遮蔽を提供し、かつ、使用済核燃料が外部環境に直接曝されないようにすることも不可欠である。２０１１年４月２６日発行の米国特許第７，９３３，３７４号明細書の全開示は、参照により本明細書に組み込まれ、これら遮蔽の必要性を満たすＶＶＯを開示している。
【０００７】
換気システムの熱的性能に風が与える影響もまた、現在産業界で使用中の全てのシステムを、ある程度苦しめる深刻な欠点であり得る。２つの吸入ダクトまたは排出ダクトのみを有する貯蔵ＶＶＯは、特に脆弱である。軸対称の空気吸入ダクトおよび空気排出ダクトは、静止空気において非常に良好に動作する一方、風が吹いているとき、システムに出入りする空気の流れが偏り、頻繁に熱遮断能力の低減を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，９３３，３７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのモジュールは、密閉底端部を有する外側シェルと、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外側シェルの内側に位置決めされる内側シェルとを含む。少なくとも１つのディバイダは、内側シェルの上部から内側シェルの下部まで延び、少なくとも１つのディバイダは、空間を介して複数の吸入通路を創出し、各吸入通路は、キャビティの底部に接続する。複数の吸入ダクトは、各々が少なくとも１つの吸入通路を周辺の雰囲気に接続する。吸入ダクトは、モジュールが地面に嵌め込まれている場合に、各吸入ダクトに対する気圧が実質的に同じであるように構成される。着脱自在の蓋は、内側シェル上に位置決めされ、キャビティと周辺の雰囲気とを接続する少なくとも１つの排出通路を有する。蓋および内側シェルの上部は、密閉封止部をキャビティの上部に形成するようにそれぞれ構成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の別の態様では、各吸入ダクトは、周囲の吸入壁の上に固定された吸入ダクトカバーを備え、吸入壁は、周辺的に穿孔されている。吸入壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されてもよい。
【００１１】
本発明の第２の別の態様では、蓋は、少なくとも１つの排出通路と周辺の雰囲気とを接続する排出ダクトをさらに含む。排出ダクトは、周囲の排出壁の上に固定された排出ダクトカバーを含み、排出壁は周辺的に穿孔されている。排出壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されていてもよい。
【００１２】
本発明の第３の別の態様では、高レベル廃棄物を含むための密閉封止されたキャニスタがキャビティ内に位置決めされ、ここで、キャビティは、キャニスタを１つだけ収容する水平断面を有する。
【００１３】
本発明の第４の別の態様では、上方シールドの上部は、吸入ダクトまで、あるいは吸入ダクトより上に延びる。
【００１４】
本発明の第４の別の態様では、少なくとも４つのディバイダは、内側シェルの上部から内側シェルの下部まで延び、これによって、複数の吸入通路を形成し、各ディバイダは、キャビティ内へと延びる伸長部を含み、伸長部は、キャビティに内設されたキャニスタのための位置決めフランジとして構成される。
【００１５】
本発明の第５の別の態様では、吸入ダクトの各々は、その他の吸入ダクトの各々とは独立に吸気圧を維持する。
【００１６】
本発明の第６の別の態様では、吸入ダクトの各々は、その他の吸入ダクトの各々と実質的に同じであるように、吸気圧を維持する。
【００１７】
本発明の第７の別の態様では、複数のモジュールを含むシステムが用いられ、第１のモジュールの吸入ダクトは、第２のモジュールの吸入ダクトとは独立に気圧を維持する。
【００１８】
本発明の第８の別の態様では、高レベル廃棄物の貯蔵方法は、密閉底端部を有する外側シェルと、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外側シェルの内側に配置される内側シェルとを有するモジュールを提供することを含む。少なくとも１つのディバイダは、内側シェルの上部から内側シェルの下部まで延び、少なくとも１つのディバイダは、空間を介して複数の吸入通路を創出し、各吸入通路はキャビティの底部に接続する。複数の吸入ダクトは、各々が少なくとも１つの吸入通路を周辺の雰囲気に接続する。吸入ダクトは、モジュールが地面に嵌め込まれている場合に、各吸入ダクトにおける気圧が実質的に同じであるように、かつ、各吸入ダクトにおける気圧がその他の吸入ダクトにおける気圧から独立しているように構成される。高レベル放射性廃棄物を含むキャニスタはキャビティ内に配置される。蓋はキャビティの上方に位置決めされ、少なくとも１つの排出通路を有する蓋は、キャビティと周辺の雰囲気とを接続する。蓋と内側シェルの上部とは、密閉封止部をキャビティの上部に形成するようにそれぞれ構成される。
【００１９】
本発明の第９の別の態様では、先の別の態様を１つ以上組み合わせて使用してもよい。
【００２０】
改善についての利点は、好ましい実施形態の図面および説明から明らかになるであろう。
【００２１】
前述の概要、および以下の例示的実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むとより良好に理解されるであろう。しかし、本発明は、以下の図に示された正確な構成および手段に限定されるものではないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】ＨＬＷ貯蔵容器の部分分解斜視図である。
【図１Ｂ】図１のＨＬＷ貯蔵容器の天面図である。
【図２】線ＩＩ−ＩＩに沿った図１のＨＬＷ貯蔵容器の断面図である。
【図３】線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図１のＨＬＷ貯蔵容器の部分断面図である。
【図４Ａ】図１のＨＬＷ貯蔵容器の部分断面図である。
【図４Ｂ】線ＩＶ−Ｂ−ＩＶ−Ｂに沿った図５ＡのＨＬＷ貯蔵容器の断面図である。
【図５Ａ】キャビティ内に位置決めされたキャニスタを有する図１のＨＬＷ貯蔵容器の部分断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示された部分の詳細図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示された部分の詳細図である。
【図５Ｄ】図５Ａに示された部分の詳細図である。
【図６】ＨＬＷ貯蔵容器用の蓋の等角図である。
【図７】図６の蓋の断面図である。
【図８】ＨＬＷ貯蔵容器の配列の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の原理に従う例示的な実施形態の説明は、添付の図面と関連して読まれることを目的としており、明細書全体の一部と考えられるべきである。本明細書に開示された発明の実施形態の説明では、方向または方向付けのいかなる参照も、単に説明の便宜を目的としており、本発明の範囲を何ら限定するものではない。「下部の」、「上部の」、「水平な」、「垂直な」、「の上に」、「より下に」、「上に」、「下に」、「左の」、「右の」、「一番上の」、および「底の」などの相対語、ならびにそれらの派生語（例えば、「水平に」、「下方に」、「上方に」など）は、議論中に図面でその時に説明され、または示された方向付けを指すと解釈されるべきである。これらの相対語は、説明の便宜のみを目的とし、そのようなものとして明示されない限り、装置が特定の方向付けで構成されまたは運転されることを要求するものではない。「取り付けられた」、「固定された」、「接続された」、「連結された」、「互いに接続された」などの用語および類似語は、明示的に別段の説明がなされない限り、構造体が互いに対して直接的または介在する構造体を介して間接的に固定されるか、あるいは取り付けられる関係、ならびに可動または剛性の取付けまたは関係の両方を指している。また、本発明の特徴および利益は、好ましい実施形態の参照によって示される。したがって、本発明は、明らかに、単独でまたは特徴の他の組合せで存在し得る特徴の、いくつかの可能な非限定的な組合せを示すこのような好ましい実施形態に限定されるべきではなく、本発明の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって定義される。
【００２４】
図１は、装置内にある場合に周辺コンクリート１１に収容される高レベル廃棄物（ＨＬＷ）貯蔵容器１０を示している。図２は、依然として周辺コンクリート１０１を含む断面視での貯蔵容器１０を示す。ＨＬＷ貯蔵容器１０は、使用済核燃料のキャニスタの貯蔵に使用されるという点で説明されるが、任意の種類および全ての種類のＨＬＷを貯蔵するために、本明細書に記載のシステムおよび方法を使用することができることが、当業者に理解されるであろう。
【００２５】
ＨＬＷ貯蔵容器１０は、使用済燃料などの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貯蔵容器１０は、使用済燃料のキャニスタの移送手順などの、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。自立式、地下のおよび／または支持されたオーバーパックモデルを貯蔵するために設計された、全ての使用済燃料のキャニスタ型は、ＨＬＷ貯蔵容器１０に貯蔵可能である。
【００２６】
本明細書で使用する「キャニスタ」の用語は、限定するものではないが、多目的キャニスタおよび熱伝導性キャスクを含む任意の使用済燃料格納装置を広く含む。例えば、世界の一部の地域では、使用済燃料は、移送され、かつ金属キャスク内に直接組み込まれるハニカム格子のワーク／バスケットを有する金属キャスクに貯蔵される。このようなキャスクおよび類似の格納装置を、本明細書で使用される用語であるキャニスタとして見なし、以下に述べるＨＬＷ貯蔵容器１０と共に使用することができる。
【００２７】
ＨＬＷ貯蔵容器１０は、任意の大きさまたは形状の移送キャスクとも適合するように変更／設計可能である。ＨＬＷ貯蔵容器１０はまた、独立型使用済燃料貯蔵装置（ＩＳＦＳＩ）において、貯蔵のための使用済燃料のキャニスタを受け入れるように設計され得る。必要に応じて、ＨＬＷ貯蔵容器１０を備えるＩＳＦＳＩを、任意の数のＨＬＷ貯蔵容器１０を収容するように設計することができ、さらにＨＬＷ貯蔵容器１００を追加するように拡張することができる。複数のＨＬＷ貯蔵容器１０を使用するＩＳＦＳＩでは、各ＨＬＷ貯蔵容器１０は、ＩＳＦＳＩにおけるその他のＨＬＷ貯蔵容器１０から完全に独立して機能する。
【００２８】
ＨＬＷ貯蔵容器１０は、本体２０および蓋３０を有する。蓋３０は、本体２０の上部に置かれ、本体２０から除去可能／取り外し可能である。米国特許第７，９３３，３７４号明細書に見られる設計特性を組み込むことで、ＨＬＷ貯蔵容器を地上貯蔵システムとして使用するよう適合し得るが、このＨＬＷ貯蔵容器１０は、図示の通り、地下貯蔵システムとして使用するために設計されている。
【００２９】
図２を参照して、本体２０は、外側シェル２１および内側シェル２２を含む。外側シェル２１は内側シェル２２を囲み、その間に空間２３を形成する。外側シェル２１および内側シェル２２は、略円筒形状であり、互いに同心状である。この結果、空間２３は環状空間となる。図示の実施形態において、内側シェル２２および外側シェル２１の形状が円筒状である一方、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任意の形状をとることができる。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２２は、同心円状に位置しない。
【００３０】
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。任意のＨＬＷ貯蔵容器１０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、冷外気の温度および所望の流体フローダイナミクスなどの要因が考慮される。いくつかの実施形態では、空間２３の幅は１〜６インチの範囲にある。空間２３の幅は円周方向に変更可能であるが、ＨＬＷ貯蔵容器の対称な冷却および流入する空気の流体フローを実現するために、空間２３の幅がほぼ一定となるようにＨＬＷ貯蔵容器１０を設計することが望ましい。以下で非常に詳細に議論する通り、空間２３は、複数の通路へと分けられてもよい。
【００３１】
内側シェル２２および外側シェル２１は、床板５０の上部に固定される。床板５０は、外側シェル２１に密閉封止され、所望の形状とすることができる。複数のスペーサ５１は、空間２３内の床板５０の上部に固定される。スペーサ５１は台座５２を支持し、同様にキャニスタを支持する。ＨＬＷを保持するキャニスタが貯蔵のためにキャビティ２４内に装填されると、キャニスタの底面が台座５２の上部に置かれ、台座５２の下側とキャビティ２４の床との間に吸入空気のプレナムを形成する。この吸入空気のプレナムは、流体フローとキャニスタの適切な冷却に寄与する。
【００３２】
好ましくは、外側シェル２１は、全ての接触地点で床板５０に密閉して取り付けられ、これにより、これらの継ぎ目を通る流体の浸入に対してＨＬＷ貯蔵容器１０を密閉封止する。溶接可能な金属の場合、この密閉取付は、溶接またはガスケットの使用を含んでもよい。最も好ましくは、外側シェル２１は床板５０に一体的に溶接される。
【００３３】
上方フランジ７７は、外側シェル２１の剛性を高めるために外側シェル２１上部の周囲に設けられ、これにより、外側シェル２１は負荷条件の下で曲がることなく、また、実質的に変形することがない。上方フランジ７７は、外側シェル２１の上部に一体的に溶接可能である。
【００３４】
内側シェル２２は、下方リブ５３を跨ぐ支持脚２７によって、自身の底部の水平面において横方向および回転方向に規制される。好ましくは、下方リブ５３は、キャビティ２４の底部の周囲で等間隔に配置される。好ましくは、内側シェル２２は、溶接されないか、そうでなければ、底板５０または外側シェル２１に永久固定され、これにより、廃炉のために便利な取り外し、そして必要な場合にはメンテナンスを許容する。
【００３５】
内側シェル２２、外側シェル２１、床板５０および上方フランジ７７は、好ましくは、低炭素鋼などの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、プラスチックなどの他の材料で作製することも可能である。好適な低炭素鋼は、これに限定しないが、ＡＳＴＭ  Ａ５１６、Ｇｒ．７０、Ａ５１５  Ｇｒ．７０またはその同等品を含む。内側シェル２２および外側シェル２１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。
【００３６】
内側シェル２２はキャビティ２４を形成する。キャビティ２４の大きさおよび形状もまた、設計事項である。しかし、キャビティ２４が、使用済核燃料またはその他のＨＬＷのキャニスタを収容することができるような大きさおよび形状を有するように、内側シェル２２を設計することが好ましい。必須ではないが、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貯蔵容器と共に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、（図４Ａに示すように）ＨＬＷを含むキャニスタが貯蔵のためにキャビティ２４内に位置決めされるとき、少しの隙間がキャニスタの外側側壁とキャビティ２４の側壁との間に存在するように、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。
【００３７】
貯蔵されたキャニスタの側壁とキャビティ２４の側壁との間に小さな間隙が形成され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、これにより、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ぐ。この小さな間隙はまた、ＨＬＷの冷却中の加熱された空気の流れを促進する。隙間の正確な大きさは、所定の状況に対して所望の流体フローダイナミクスおよび熱変換能力を得るために調節／設計され得る。いくつかの実施形態では、例えば、間隙は１インチ〜３インチであってもよい。小さな間隙はまた、放射線の流出を低減させる。
【００３８】
内側シェル２２はまた、上述の下方リブ５３に加えて、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、等間隔で配置された複数セットの縦方向のリブ５４および５５を備える。リブ５４の１セットは、好ましくは、キャビティ２４に配置されたＨＬＷのキャニスタの上部近傍の高さに設けられる。このリブ５４のセットは、キャビティ２４およびキャニスタの高さと比較して長さが短くてよい。他のリブ５５のセットは、第１のリブ５４のセットの下に配置される。このリブ５５の第２のセットは、リブ５４の第１のセットよりも細長く、これらリブ５５は、キャビティ２４の底部まで、あるいはキャビティ２４の底部近傍まで延びる。これらのリブ５３、５４および５５は、キャビティ２４内へ下降するＨＬＷのキャニスタのためのガイドとして役立ち、キャニスタが台座５２の上部に適切に置かれるように支援する。リブはまた、地震や他の壊滅的な事象の間のキャニスタの横方向の動きを、ほんのわずかな距離に制限することに役立つ。
【００３９】
内側シェル２２において、支持脚２７の間の底部あるいは底部近傍に複数の開口部２５が設けられる。各開口部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。開口部２５は、空気などの流体が環状空間２３からキャビティ２４へ通過可能な通路を提供する。開口部２５は、熱負荷を有する貯蔵されたＨＬＷを冷却するための、より冷たい外気のキャビティ２４内への吸入を促進するために使用される。図示の通り、内側シェル２２の底部の周囲に、８つの開口部２５が等間隔に配置される。しかし、任意の数の開口部２５を含むことができ、かつ、これら開口部は任意に所望の間隔を有してもよい。正確な数および間隔は、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などを考慮して決定される。また、開口部２５は内側シェル２２の側壁に位置するよう図示されたが、ＨＬＷ貯蔵容器の特定の変形実施形態において、開口部は、床板に設けられてもよい。
【００４０】
内側シェル２２における開口部２５は十分な高さがあり、水がキャビティ２４に入る場合、台座５２上に置かれるキャニスタの底部領域が、水位が開口部２５の上端に達する前に数インチ沈められることを保証する。この設計特性は、キャビティ２４の偶然の氾濫の下で、システムの熱性能を確保するのに役立つ。
【００４１】
図３を参照して、断熱材２６の層が、環状空間２３内の内側シェル２２の断熱材２６の外表面の周囲に設けられる。断熱材２６は、空間２３に流入してくる冷気がキャビティ２４へ入る前に、その加熱を最小限に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の周囲で上昇する加熱空気によって、環状空間２３内の冷気の下降気流が最小限に予加熱されるように支援する。断熱材２６は、好ましくは、水および放射線に対して耐性があり、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−シリカの耐火粘土のブランケット（カオウールブランケット）、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）、アルミナ−シリカ−ジルコニア繊維（セラブランケット）、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）を含む。断熱材２６の層の所望の厚さは設計事項であり、ＨＬＷの熱負荷、シェルの厚さおよび使用される断熱材の型など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、１／２〜６インチの範囲内の厚さを有する。
【００４２】
図２および図３に示すように、上方フランジ７７の上面に吸入ダクト６０が配置される。各吸入ダクト６０は、上方フランジ７７の下から外側シェル２１と内側シェル２２との間の空間２３内へ続く２つの吸入通路６１に接続し、その後、内側シェル２２の底部の下部開口部６２によってキャビティ２４に接続する。空間２３内では、吸入通路６１がディバイダ６３によって隔てられ、冷気がキャビティ２４内に現れるまで、その他の吸入通路６１とは別に、各吸入通路６１を通って流れる冷気を保つ。図４Ａおよび図４Ｂは、吸入通路６１およびディバイダ６３の構成を示す。各吸入通路６１は、外側シェル２１の上部の開口部６４によって空間２３と接続する。開口部６４からは、ディバイダ６４によって形成された個別の吸入通路６１を経て、冷気が空間内で下方へと、そして、キャビティ２４内へと進み、該キャビティは配置されたＨＬＷキャニスタを冷却するために使用される。ディバイダ６３は、空間２３内で等間隔に配置され、各吸入ダクトおよび吸入通路から空間２３に入る気圧のバランスを取るのを助ける。また、図示の通り、下方リブ５３の各々はディバイダ６３のうちの１つと一体化し、これにより、下方リブは、キャビティ２４内へ延びるディバイダの伸長部を形成する。
【００４３】
再び図３を参照して、各吸入ダクト６０はダクトカバー６５を含み、雨水または他の岩屑が吸入通路６１に進入および／または塞ぐことを防ぐために役立つ。ダクトカバー６５は、上方フランジ７７の上面で吸入通路６１を囲む吸入壁６６の上部に固定される。吸入壁６６は、吸入通路６１の開口部の全周において周辺的に穿孔される。吸入ダクトの下部の少なくとも一部は、穿孔されることなく残り、雨水がＨＬＷ貯蔵容器に入ることを防ぐ助けとなる。好ましくは、吸入壁６６の表面は６０％以上穿孔されており、穿孔は、設計の好みに応じて任意の形状、大きさおよび分布とすることができる。周辺的に穿孔された吸入壁６６に吸入ダクトが形成される場合、吸入ダクトの各々は、強風状態であってもその他の吸入ダクトの各々とは独立に吸気圧を維持することが見出され、また、吸入ダクトの各々は、強風状態であってもその他の吸入ダクトの各々と実質的に同じであるように、吸気圧を維持することが見出された。
【００４４】
蓋３０は、上方フランジ７７およびシェルフランジ７８の上部に置かれ、かつ、上方フランジ７７およびシェルフランジ７８に支持され、シェルフランジ７８は、内側シェル２２の上端に配置され、かつ接続される。蓋３０はキャビティ２４の上部を取り囲み、必要な放射線遮蔽を提供し、これにより、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の上部から放射線が漏れないようにする。蓋３０は、キャビティ２４からの加熱空気の放出を促進するように設計される。
【００４５】
図５Ａは、キャビティ２４内に配置されたキャニスタ１３を含むＨＬＷ貯蔵容器１０を示している。図５Ｂの詳細図に示すように、キャニスタ１３の底部は台座５２に着座し、下方リブ５３は、キャニスタ１３の底部と内側シェル２２との間の空間を維持する。同様に、図５Ｃの詳細図は、上部リブ５４が、キャニスタ１３の上部と内側シェル２２との間の空間を維持することを示している。
【００４６】
図５Ｄの詳細図は、上方フランジ７７およびシェルフランジ７８の上部に置かれる蓋３０を示している。蓋３０は、蓋３０が着座している場合に上方フランジ７７に対して密閉部を形成する閉鎖ガスケット３１と、シェルフランジ７８に対して密閉部を形成するリーフスプリングガスケット３２とを含む。
【００４７】
図６および図７は、ＨＬＷ貯蔵容器の本体から取り外された蓋３０を示している。まず図６を参照して、蓋３０は、好ましくは、必要な放射線遮蔽を提供するために、低炭素鋼とコンクリート（または他の放射線吸収材）との組合せで構成される。蓋３０は、上方蓋部３３および下方蓋部３４を含む。上方蓋部３３は、各吸入ダクト６０の上部よりも高くない場合、好ましくは、各吸入ダクト６０の上部と少なくとも同じ高さで延びる。各蓋部３３および３４は、上方コンクリートシールド３７および下方コンクリートシールド３８を収容する外部シェル３５および３６を含む。本体部品３３および３４の内部および周囲には１つ以上の排出通路３９が形成され、キャビティを、蓋３０の上面に形成される排出ダクト４０と接続する。排出通路３９は、下方蓋部３４を通過し、上方蓋部３３と下方蓋部３４との間を通過し、上方蓋部３４内の中央開口部を通過する。排出ダクト４０はこの中央開口部を覆い、吸入ダクトから上昇するにつれて加熱空気を良好に調節する。蓋３０の上部に配置されることで、排出ダクト４０は、排出ダクトのための任意の所望の伸長長さを使用して、吸入ダクトよりも有意に高く上昇してもよい。排出ダクトを高く上昇させることで、排出ダクトから放出された加熱空気と吸入ダクトに吸い込まれる冷気との混合を、完全に除去されない場合に著しく低減することができる。
【００４８】
排出ダクト４０は、吸入ダクトと同様に構成され、ダクトカバー４１を含み、雨水または他の岩屑が、排出通路３９に進入および／または塞ぐことを防ぐのに役立つ。ダクトカバー４１は、上方蓋部３３の上面で排出通路３９を囲む排出壁４２の上部に固定される。排出壁４２は、排出通路３９の開口部の全周において周辺的に穿孔されている。排出ダクトの下部の少なくとも一部は、穿孔されず、雨水がＨＬＷ貯蔵容器に入ることを防ぐのを助ける。好ましくは、排出壁４２の表面は６０％以上穿孔されており、穿孔は、設計の好みに応じて任意の形状、大きさおよび分布とすることができる。
【００４９】
蓋３０の外側シェルは、限定するものではないが、金属、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、プラスチックなどの多様な材料で構成されてもよい。蓋はまた、個別の外部シェルを有さないように、例えばコンクリートまたは鋼鉄などの単一材料で構成されてもよい。
【００５０】
蓋３０が本体２０の上部に配置される場合、排出通路３９は、キャビティ２４と空間的に共同関係にある。この結果、冷外気が、吸入ダクト６０を介してＨＬＷ貯蔵容器１０内に入り、空間２３に流入し、開口部６２を経てキャビティ２４の底部に進むことができる。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、排出ダクト４０を介してキャビティ２４から出る。
【００５１】
吸入ダクト６０は蓋３０の異なる側に配置され、ディバイダは異なる吸入ダクトに関連する吸入通路を分離するため、換気モジュールにおける共通の制約である、流入空気の流れに対する水圧耐性が最小化される。この構成は、強風状態下、ＨＬＷ貯蔵容器が内部で発熱するのを難しくする。
【００５２】
複数のＨＬＷ貯蔵容器１００は、同一のＩＳＦＳＩの場所で使用され、図８に示す配列内に位置させることができる。ＨＬＷ貯蔵容器１００は近接して等間隔で配置されているが、この設計は、各ＨＬＷ貯蔵容器１０内のキャニスタが、独立にアクセスされて容易に取り出されることを許容している。また、個別の貯蔵容器１００の設計、特に吸入ダクトおよび排出ダクトの設計および位置決めは、第１の貯蔵容器の吸入ダクトが、第２の貯蔵容器の吸入ダクトとは独立に気圧を維持することを可能にする。それゆえ、各貯蔵容器は、その他の貯蔵容器の各々とは独立に動作し、これにより、１つの貯蔵容器の故障が、配列内の他の周囲の貯蔵容器の破損に直結し難い。
【００５３】
本発明を実施する現在好ましい形態を含む特定の実施例に関して、本発明を説明してきたが、上述のシステムおよび技術について多くの変形および置換が存在することを、当業者は理解するであろう。他の実施形態を利用することができ、構造的および機能的変更が本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲に記載された、本発明の精神および範囲は広く解釈されるべきである。
【図１Ａ】
2015518567.tif 000003
【図１Ｂ】
2015518567.tif 000004
【図２】
2015518567.tif 000005
【図３】
2015518567.tif 000006
【図４Ａ】
2015518567.tif 000007
【図４Ｂ】
2015518567.tif 000008
【図５Ａ】
2015518567.tif 000009
【図５Ｂ】
2015518567.tif 000010
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
2015518567.tif 000012
【図６】
2015518567.tif 000013
【図７】
2015518567.tif 000014
【図８】
2015518567.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月11日(2014.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのモジュールであって、
密閉底端部を有する外側シェルと、
キャビティを形成する内側シェルと、
前記内側シェルの上部から前記内側シェルの下部まで延びる少なくとも１つのディバイダと、
複数の吸入ダクトと、
前記内側シェルの上部に位置決めされた着脱自在の蓋と
を備え、
前記内側シェルは、前記内側シェルと前記外側シェルとの間に空間を形成するように前記外側シェルの内側に位置決めされ、
前記少なくとも１つのディバイダは、前記空間を介して複数の吸入通路を創出し、各吸入通路は前記キャビティの底部に接続し、
各吸入ダクトは少なくとも１つの前記吸入通路を周辺の雰囲気に接続し、かつ、各々が周囲の吸入壁上に固定された吸入ダクトカバーを備え、
前記吸入壁は周辺的に穿孔されており、
前記蓋は、前記キャビティと前記周辺の雰囲気とを接続する少なくとも１つの排出通路を有し、
前記蓋および前記内側シェルの上部は、密閉封止部を前記キャビティの上部に形成するようにそれぞれ構成される、モジュール。
【請求項２】
前記内側シェルに接続され、かつ、前記内側シェルを囲む断熱材のブランケットをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記吸入壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
各ディバイダは、前記キャビティ内へ延びる伸長部を含み、該伸長部は、前記キャビティに内設されたキャニスタのためのガイドリブとして構成される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記キャビティ内に位置決めされた、高レベル廃棄物を含むための密閉封止されたキャニスタをさらに備え、
該キャビティは、キャニスタを１つだけ収容する水平断面を有する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記キャニスタの下部と前記キャビティの床部との間の下部プレナムと、
前記蓋の下部と前記キャニスタの上部との間の上部プレナムと、
前記キャニスタの外側側壁と、前記下部プレナムを前記上部プレナムに接続する前記内側シェルとの間に存在する間隙と
をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
前記蓋は、
上方シールドと、
下方シールドと
を備え、
前記排出通路は、前記上方シールドと前記下方シールドとの間で前記キャビティと接続する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項８】
前記上方シールドと前記内側シェルの上部とは、前記キャビティの上部に前記密閉封止部を形成するようにそれぞれ構成される、請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
前記下方シールドは、前記キャビティの上部より下に、前記キャビティ内へ延びる、請求項７に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記上方シールドの上部は、前記吸入ダクトまで、又は前記吸入ダクトより上に延びる、請求項７に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記蓋は、前記キャビティの上部の断面形状よりも大きい断面形状を有する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記蓋は、前記少なくとも１つの排出通路と前記周辺の雰囲気とを接続する排出ダクトをさらに備え、
該排出ダクトは、周囲の排出壁の上に固定された排出ダクトカバーを備え、
該排出壁は周辺的に穿孔されている、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記排出ダクトは、前記複数の吸入ダクトより上に延びる、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記排出壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されている、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記吸入ダクトの各々は、その他の吸入ダクトの各々とは独立に吸気圧を維持する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１６】
前記吸入ダクトの各々は、前記その他の吸入ダクトの各々と実質的に同じであるように、吸気圧を維持する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１７】
複数のモジュールを備える高レベル放射性廃棄物を貯蔵するためのシステムであって、
各モジュールは、
密閉底端部を有する外側シェルと、
キャビティを形成する内側シェルと、
前記内側シェルの上部から前記内側シェルの下部まで延びる少なくとも１つのディバイダと、
複数の吸入ダクトと、
前記内側シェルの上部に位置決めされた着脱自在の蓋と
を備え、
前記内側シェルは、前記内側シェルと前記外側シェルとの間に空間を形成するように前記外側シェルの内側に位置決めされ、
前記少なくとも１つのディバイダは、前記空間を介して複数の吸入通路を創出し、各吸入通路は前記キャビティの底部に接続し、
各吸入ダクトは少なくとも１つの前記吸入通路を周辺の雰囲気に接続し、かつ、各々が周囲の吸入壁上に固定された吸入ダクトカバーを備え、前記吸入壁は周辺的に穿孔されており、
前記蓋は、前記キャビティと前記周辺の雰囲気とを接続する少なくとも１つの排出通路を有し、前記蓋および前記内側シェルの上部は、密閉封止部を前記キャビティの上部に形成するようにそれぞれ構成され、
第１の前記モジュールの前記吸入ダクトは、第２の前記モジュールの前記吸入ダクトとは独立に気圧を維持する、システム。
【請求項１８】
前記吸入壁は、最小で６０％の開口面積を有するように周辺的に穿孔されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記キャニスタの下部と前記キャビティの床部との間の下部プレナムと、
前記蓋の下部と前記キャニスタの上部との間の上部プレナムと、
前記キャニスタの外側側壁と、前記下部プレナムを前記上部プレナムに接続する前記内側シェルとの間に存在する間隙と
をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記蓋は、
上方シールドと、
下方シールドと
を備え、
前記排出通路は、前記上方シールドと前記下方シールドとの間で前記キャビティと接続する、請求項１７に記載のシステム。
【国際調査報告】
2015518567.tif 000016