УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И/ИЛИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЫСОКОРАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
DEVICE FOR STORAGE AND/OR TRANSPORTATION OF RADIOACTIVE WASTES AND METHOD OF ITS PRODUCTION

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка истребует приоритет промежуточной заявки на патент Соединенных Штатов за № 61/175899, зарегистрированной 6 мая 2009 г., включенной сюда путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к устройствам, системам и способам для хранения и/или транспортировки высокорадиоактивных отходов и, в частности, к таким устройствам, системам и способам, в которых применяется вентилируемый вертикальный контейнер, позволяющий осуществлять естественное конвективное охлаждение высокорадиоактивных отходов, которыми в определенных случаях может быть отработавшее ядерное топливо (ОЯТ).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В процессе работы ядерных реакторов топливные сборки обычно извлекают после того, как их энергия будет израсходована до определенного уровня. Это извлеченное ОЯТ все еще остается высокорадиоактивным и выделяет значительное количество тепла, в связи с чем требуется соблюдать предельную осторожность в процессе его упаковки, транспортировки и хранения. Для того чтобы защитить окружающую среду от радиоактивного излучения, ОЯТ помещают сначала в корзину, которая в типичном случае представляет собой герметично закрытую бочку, образующую оболочку вокруг этого ОЯТ. Эту заполненную корзину затем транспортируют и хранят в большой цилиндрической емкости, называемой контейнером. Обычно транспортировочные контейнеры применяют для перемещения отработавшего ядерного топлива из одного места в другое, а контейнеры хранения применяют для долгосрочного хранения ОЯТ.
На типичной атомной электростанции открытую пустую корзину сначала помещают в открытый транспортировочный контейнер. Затем этот транспортировочный контейнер с пустой корзиной погружают в бассейн с водой. ОЯТ загружают в эту корзину в то время, когда и корзина, и транспортировочный контейнер погружены в бассейн с водой. После заполнения отработавшим ядерным топливом корзину, по-прежнему находящуюся в воде, накрывают крышкой. Затем транспортировочный контейнер с этой корзиной извлекают из бассейна с водой. После извлечения из воды крышку приваривают к корпусу корзины, затем на транспортировочный контейнер устанавливают крышку этого контейнера. Далее из корзины удаляют воду и заполняют ее инертным газом. Затем транспортировочный контейнер (в котором находится заполненная корзина) перевозят в место, где установлен контейнер для хранения. Затем заполненную корзину перегружают из транспортировочного контейнера в контейнер для длительного хранения. Во время перегрузки заполненной корзины из транспортировочного контейнера в контейнер для хранения не разрешается открывать ее в окружающую среду.
Одним из типов контейнера для хранения является вентилируемый вертикальный контейнер (ВВК). ВВК представляет собой массивную конструкцию, изготовленную в основном из стали и бетона и применяемую для хранения корзины, заполненной отработавшим ядерным топливом. Традиционные ВВК стоят над поверхностью земли и имеют в типичном случае цилиндрическую форму и чрезвычайно большой вес, часто превышающий 150 тонн, и высоту более 4,9 метра. В типичном случае ВВК имеет плоское днище, цилиндрический корпус с полостью для приема корзины с ОЯТ и съемную верхнюю крышку.
Для хранения ОЯТ в ВВК корзину, заполненную ОЯТ, помещают в полость цилиндрического корпуса ВВК. Поскольку помещенное в ВВК для хранения ОЯТ продолжает выделять значительное количество тепла, необходимо, чтобы эта тепловая энергия могла выходить из полости ВВК. Эта тепловая энергия удаляется от наружной поверхности корзины посредством вентиляции полости ВВК. В процессе вентиляции полости ВВК прохладный воздух поступает внутрь камеры ВВК через нижние вентиляционные воздуховоды, проходит вверх мимо заполненной корзины, нагреваясь теплом, излучаемым корзиной, и выходит из ВВК через верхние вентиляционные воздуховоды нагретым до повышенной температуры. Для таких ВВК не требуется применять оборудование принудительной продувки воздуха через ВВК. Такие ВВК являются системами с пассивным охлаждением, поскольку они используют естественный поток воздуха, поднимающийся вверх по ВВК вследствие нагревания (что также известно под названием эффекта дымовой трубы).
Наряду с необходимостью вентилирования полости ВВК для удаления тепла из контейнера, от ВВК требуется также обеспечить адекватное экранирование радиоактивного излучения и обеспечить, чтобы ОЯТ не было напрямую открыто в окружающую среду. Впускной воздуховод, расположенный возле днища контейнера, является потенциально особо опасным источником возможного радиоактивного облучения для обслуживающего персонала и охраны, которым приходится проводить непродолжительное время вблизи этих воздуховодов для наблюдения за загруженными ВВК. Следовательно, когда типичный ВВК применяют для хранения корзины с ОЯТ в его внутренней полости, то эта корзина удерживается в полости таким образом, чтобы нижняя поверхность корзины находилась выше верхних краев впускных воздуховодов. Это часто осуществляется путем установки опорных блоков на полу этой полости. Расположение корзины выше верхних отверстий впускных воздуховодов устраняет линию прямой видимости корзины снаружи относительно этих впускных вентиляционных воздуховодов, тем самым устраняя опасность радиационного излучения из впускных вентиляционных воздуховодов наружу. Однако, как указывалось выше, расположение корзины в полости ВВК таким образом, чтобы нижняя поверхность корзины находилась выше верхних отверстий впускных воздуховодов, создает две проблемы: (1) потенциальную проблему охлаждения в условиях «аккуратного затопления»; и (2) увеличение высоты ВВК.
Подраздел К §72 Свода Федеральных Правил (10 C.F.R. §72) предусматривает «генеральную сертификацию» контейнеров для хранения ОЯТ. Ряд контейнеров прошли лицензирование Комиссии Ядерного Регулирования США («U.S.N.R.C.»), и их перечень приведен в подразделе L Свода Федеральных Правил (10 C.F.R. §72). Эти контейнеры прошли сертификацию на хранение целого класса ОЯТ (включая ОЯТ, полученное от реакторов с водой под давлением (РВД) или от реакторов кипящего типа (РКД)). К сожалению, реакторы используют топливо, имеющее разную длину. Например, реакторы РВД в настоящее время в США применяет топливо длиной не более 3,71 метра (например, АЭС «Форт Колхаун») и длиной до 5,03 метра (например, АЭС «Южный Техас»). Результатом сертификации контейнера от U.S.N.R.C. является генеральная лицензия на один или два фиксированных значения длины (моделей). Однако если конкретное ОЯТ не подходит к лицензированному контейнеру вследствие своей большой длины, то такой контейнер для него просто не может быть применен. Более того, если ОЯТ оказывается слишком коротким, то необходимо применять осевые прокладки для заполнения открытого пространства в ячейках хранения с целью ограничить возможность перемещения ОЯТ в осевом направлении. Следовательно, в большинстве корзин и контейнеров, применяемых для хранения ОЯТ на территории АЭС, имеется значительное свободное пространство в их ячейках. Такое положение является особенно нежелательным для ВВК, поскольку оно отрицательно сказывается на «рабочей» дозе облучения персонала станции и на стоимости (из-за физических модификаций, которые вынуждена выполнять станция), как будет указано ниже.
Во-первых, на дозу, получаемую работниками, выполняющими операции загрузки, непосредственно влияет количество экранирующего материала, приходящееся на единицу длины корпуса контейнера. Общее количество экранирующего материала, который можно установить на транспортировочный контейнер, определяется грузоподъемностью контейнерного крана на станции. Если длина транспортировочного контейнера будет превышать необходимое значение, то на единицу длины такого контейнера будет установлено меньше экранирования, а это, в свою очередь, приведет к увеличению дозы облучения работающих.
В случае применения ВВК часто существует вариант, когда ВВК загружают внутри грузового участка станции путем опрокидывания транспортировочного контейнера сверху в ВВК. Минимизация высоты корпуса ВВК является существенной для того, чтобы позволить вывезти ВВК из грузового участка станции (обычно, через подъемные ворота) после установки корзины в нем. В типичном случае такой загруженный ВВК провозят через подъемные ворота без крышки, а затем крышку устанавливают на него сразу же после того, как корпус ВВК выйдет из ворот. Следовательно, главной задачей при конструировании ВВК, предназначенного для хранения, является минимизация высоты корпуса ВВК.
В других вариантах сам транспортировочный контейнер вывозят наружу через ворота грузового участка и перевозят к котловану, где происходит перегрузка корзины в ВВК. В этом случае высота транспортировочного контейнера должна быть достаточно малой для того, чтобы пройти сквозь подъемные ворота станции, с тем, чтобы не пришлось укорачивать транспортировочный контейнер (или в альтернативном варианте - увеличивать высоту подъемных ворот). Укоротить транспортировочный контейнер не всегда возможно.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в одном аспекте представляет вентилируемый контейнер со специально сконструированными впускными воздуховодами, который позволяет корзину, заполненную ОЯТ (или другими высокорадиоактивными отходами), поместить внутри этого контейнера таким образом, чтобы нижний край корзины располагался ниже верхнего края отверстий впускных воздуховодов, в то же время не позволяя радиации проходить сквозь эти впускные воздуховоды. Этот аспект настоящего изобретения позволяет сконструировать контейнер с минимизированной высотой, поскольку нет необходимости поддерживать корзину в полости этого контейнера в положении над впускными воздуховодами. Следовательно, высоту полости этого контейнера можно сделать приблизительно равной высоте корзины с добавкой необходимых допусков для учета явлений теплового расширения и для обеспечения достаточного вентиляционного пространства над корзиной.
Если корзина удерживается внутри полости контейнера таким образом, что нижняя часть корзины находится ниже верхнего края отверстий впускных воздуховодов, то эта корзина будет защищена от перегрева в условиях «аккуратного затопления» благодаря тому, что существенная часть корзины будет погружена в воду прежде, чем будет блокировано поступление входящего потока воздуха из впускного воздуховода. Более того, конструкция и расположение впускных воздуховодов контейнера по настоящему изобретению обеспечивают отсутствие значительного влияния сильного ветра снаружи контейнера на поток охлаждающего воздуха внутри контейнера.
В одном варианте воплощения изобретения представлено устройство для транспортирования и/или хранения высокорадиоактивных отходов, содержащее: корпус контейнера, имеющий наружную поверхность и внутреннюю поверхность, образующую внутреннюю полость вокруг продольной оси; основание, закрывающее нижний край полости; множество впускных воздуховодов в нижней части корпуса контейнера, каждый из которых начинается отверстием в наружной поверхности корпуса контейнера и заканчивается отверстием во внутренней поверхности контейнера, образуя проточный канал для прохода наружной атмосферы к нижнему участку полости; столбчатую структуру, расположенную внутри каждого впускного воздуховода, при этом указанные столбчатые структуры делят каждый проточный канал впускных воздуховодов на первые и вторые каналы, соединяющиеся своими первыми и вторыми отверстиями, при этом для каждого впускного воздуховода отсутствует линия прямой видимости между отверстием во внутренней поверхности корпуса контейнера и отверстием в наружной поверхности корпуса контейнера; крышку, закрывающую верхний торец полости; множество выпускных воздуховодов, при этом каждый из этих выпускных воздуховодов образует проточный канал от верхней части полости до наружной атмосферы.
В другом варианте воплощения настоящее изобретение представляет устройство для транспортировки и/или хранения высокорадиоактивных отходов, содержащее: цилиндрический корпус, имеющий вертикальную ось, экранирующий излучение и образующий внутреннюю полость; основание, закрывающее нижний торец указанной полости; множество впускных воздуховодов в днище этого экранирующего корпуса, при этом каждый из впускных воздуховодов образует горизонтальный проточный канал от наружной атмосферы до нижней части полости; экранирующую структуру для защиты от излучения, расположенную внутри каждого впускного воздуховода и делящую указанный горизонтальный проточный канал впускного воздуховода, по меньшей мере, на первый и второй горизонтально примыкающие друг к другу участки и устраняющую линию прямой видимости между полостью и наружной атмосферой через впускной воздуховод; экранирующую излучение крышку, закрывающую верхний торец полости; и множество выпускных воздуховодов, каждый из которых образует проточный канал от верхней части полости до наружной атмосферы.
В другом аспекте настоящее изобретение представляет способ использования генеральной лицензии, полученной для двух отдельных вентилируемых вертикальных контейнеров, для изготовления третьего вентилируемого вертикального контейнера, на который будет распространяться указанная генеральная лицензия, не прибегая к подаче заявки на сертификацию этого третьего вентилируемого вертикального контейнера.
В одном варианте воплощения настоящее изобретение может представлять способ изготовления лицензированного вентилируемого вертикального контейнера, не прибегая к подаче заявки на его сертификацию, включающий: разработку первого вентилируемого вертикального контейнера, содержащего: первую полость для приема первой корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, при этом эта первая полость имеет первое горизонтальное сечение и первую высоту; первую вентиляционную систему для осуществления естественного конвекционного охлаждения первой корзины внутри первой полости, при этом первая вентиляционная система содержит первое множество впускных воздуховодов для впуска охлаждающего воздуха в нижнюю часть первой полости, а также первое множество выпускных воздуховодов для выпуска нагретого воздуха из верхней части первой полости; при этом первый вентилируемый вертикальный контейнер разрабатывается так, чтобы он был способен выдерживать инерционную нагрузку в случае постулируемого опрокидывания, обеспечивая целостность первой корзины внутри полости; разработку второго вентилируемого вертикального контейнера, содержащего: вторую полость для приема второй корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, при этом эта вторая полость имеет второе горизонтальное сечение, такое же, как и первое горизонтальное сечение, и вторую высоту, меньшую, чем первая высота; вторую вентиляционную систему для осуществления естественного конвекционного охлаждения второй корзины внутри второй полости, при этом вторая вентиляционная система содержит второе множество впускных воздуховодов для впуска охлаждающего воздуха в нижнюю часть второй полости, а также второе множество выпускных воздуховодов для выпуска нагретого воздуха из верхней части второй полости, при этом конфигурация второго множества впускных воздуховодов такая же, как у первого множества впускных воздуховодов, а конфигурация второго множества выпускных воздуховодов такая же, как у первого множества выпускных воздуховодов; при этом второй вентилируемый вертикальный контейнер разрабатывается так, чтобы он имел некоторую охлаждающую способность; получение лицензии от регулирующего органа на первый и второй вентилируемые вертикальные контейнеры; изготовление третьего вентилируемого вертикального контейнера, содержащего: третью полость для приема третьей корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, при этом эта третья полость имеет третье горизонтальное сечение такое же, как первое и второе горизонтальные сечения, и третью высоту, которая меньше первой высоты и больше второй высоты; третью вентиляционную систему для осуществления естественного конвекционного охлаждения третьей корзины внутри третьей полости, при этом третья вентиляционная система содержит третье множество впускных воздуховодов для впуска охлаждающего воздуха в нижнюю часть третьей полости, а также третье множество выпускных воздуховодов для выпуска нагретого воздуха из верхней части третьей полости, при этом конфигурация третьего множества впускных воздуховодов такая же, как у первого и второго множества впускных воздуховодов, а конфигурация третьего множества выпускных воздуховодов такая же, как у первого и второго множества выпускных воздуховодов; и при этом на третий вентилируемый вертикальный контейнер автоматически распространяется действие указанной лицензии, что не требует подачи новой заявки в регулирующий орган для сертификации.
В другом варианте воплощения настоящее изобретение может представлять собой способ изготовления лицензированного вентилируемого вертикального контейнера, не прибегая к подаче заявки на его сертификацию, включающий: разработку первого вентилируемого вертикального контейнера, содержащего первую полость для приема первой корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, и имеющего структурную конфигурацию, позволяющую выдерживать инерционную нагрузку в случае постулируемого опрокидывания контейнера, обеспечивая целостность первой корзины внутри полости, при этом первая полость имеет первую высоту, соответствующую высоте первой корзины; разработку конструкции второго вентилируемого вертикального контейнера, содержащего вторую полость для приема второй корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, а также входные и выходные воздуховоды, конфигурация которых обеспечивает естественное конвективное охлаждение второй корзины с некоторой охлаждающей способностью, при этом вторая полость имеет вторую высоту, соответствующую высоте второй корзины, и при этом первая высота больше второй высоты; получение лицензии от регулирующего органа на первый и второй вентилируемые вертикальные контейнеры; изготовление третьего вентилируемого вертикального контейнера, содержащего: третью полость для приема третьей корзины, содержащей высокорадиоактивные отходы, при этом эта третья полость имеет третью высоту, соответствующую высоте третьей корзины, и при этом третья высота меньше первой высоты и больше второй высоты; структурную конфигурацию такую же, как структурная конфигурация первого вентилируемого вертикального контейнера; а также впускные и выпускные воздуховоды, имеющие конфигурацию, позволяющую осуществлять естественное конвективное охлаждение третьей корзины, такую же, как конфигурация впускных и выпускных воздуховодов первого и второго вентилируемых вертикальных контейнеров, и при этом первая, вторая и третья полости имеют одинаковые горизонтальные поперечные сечения, и первая, вторая и третья корзины также имеют одинаковые горизонтальные поперечные сечения, и при этом на третий вентилируемый вертикальный контейнер автоматически распространяется действие указанной лицензии, что не требует подачи новой заявки в регулирующий орган для сертификации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлен вид сверху в перспективе ВВК по одному из вариантов воплощения настоящего изобретения.
На Фиг. 2 представлен вид сверху в перспективе ВВК по Фиг. 1 со снятой крышкой и с корзиной, частично загруженной внутрь ВВК, при этом часть ВВК и корзины показана вырезанной для иллюстрации внутреннего устройства.
На Фиг. 3 представлен вид сверху ВВК по Фиг. 1.
На Фиг. 4 представлен вид ВВК по Фиг. 1 в вертикальном разрезе, выполненном по линии Х-Х на Фиг. 3.
На Фиг. 5 крупным планом показан нижний левый участок по Фиг. 4 в разрезе по вертикальной плоскости, включающей центральную ось ВВК, представленный для подробной иллюстрации конструкции впускных воздуховодов.
На Фиг. 6 представлено горизонтальное поперечное сечение ВВК по Фиг. 1 в разрезе, выполненном по горизонтальной плоскости D-D по Фиг. 4.
На Фиг. 7 представлено горизонтальное поперечное сечение крышки ВВК по Фиг. 1.
На Фиг. 8 представлен вид ВВК по Фиг. 1 в вертикальном разрезе, с многофункциональной корзиной (МФК), установленной внутри полости ВВК, согласно одному из вариантов воплощения настоящего изобретения.
На Фиг. 9 представлен горизонтальный разрез вида по Фиг. 6 с МФК, установленной внутри полости ВВК, согласно одному из вариантов воплощения настоящего изобретения.
На Фиг. 10 представлен вид в перспективе с местным разрезом ВВК по Фиг. 1 с МФК, установленной внутри полости ВВК и со схематичной иллюстрацией естественного конвективного охлаждения МФК.
На Фиг. 11 представлен вид в перспективе с местным разрезом МФК по одному из вариантов воплощения настоящего изобретения со схематичной иллюстрацией термосифонной системы потока инертного газа внутри МФК.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
1000
1000
1000
1000
1000
Параллельное рассмотрение Фиг. 1-4 позволяет получить иллюстрацию вентилируемого вертикального контейнера (ВВК)  по одному из вариантов воплощения настоящего изобретения. Этот ВВК  представляет собой вертикальную вентилируемую сухую систему хранения ОЯТ, полностью совместимую со 100-тонными и 125-тонными транспортировочными контейнерами для операций перемещения корзин с отработавшим топливом. Очевидно, что конструкцию ВВК  можно модифицировать и/или разрабатывать таким образом, чтобы он был совместимым с транспортировочным контейнером любого размера или стиля. Более того, хотя здесь рассматривается ВВК , применяемый для хранения ОЯТ, однако, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этим и что в определенных ситуациях такой ВВК можно применять для транспортировки ОЯТ, по необходимости, из одного местоположения в другое. Более того, ВВК  можно применять в сочетании с любым другим типом высокорадиоактивных отходов.
1000
1000
250
1000
Конструкция ВВК  разработана для приема корзины с целью хранения в независимом хранилище отработавшего ядерного топлива (ХОЯТ). В таком ВВКможно хранить все типы корзин, разработанных для сухого хранения ОЯТ. Пригодные корзины включают многофункциональные корзины (МФК) и, в некоторых случаях, могут включать теплопроводящие контейнеры, герметично запечатываемые для сухого хранения высокорадиоактивных отходов. В типичном случае такие корзины содержат сотовую структуру  или другую конструкцию, способную вместить множество стержней ОЯТ с пространственными промежутками между ними. Пример МФК, которая особенно подходит для хранения в ВВК , показан в патенте США № 5898747, выданном 27 апреля 1999 г. Кришне Сингху и включенном сюда в полном объеме путем ссылки.
1000
100
150
130
500
550
100
10
200
1000
10
200
10
А-А
200
ВВК  содержит две основные части: (1) двустенный цилиндрический корпус  контейнера, содержащий комплект впускных воздуховодов , на своем нижнем краю или вблизи него, а также наглухо приваренную плиту основания ; и (2) съемную верхнюю крышку , оснащенную расположенными с радиальной симметрией выпускными воздуховодами . Корпус  контейнера образует внутреннюю цилиндрическую полость  для хранения, имеющую достаточно большие высоту и диаметр для того, чтобы в ней полностью помещалась МФК. Как будет подробнее описано ниже, ВВК  сконструирован таким образом, чтобы высота внутренней полости  была минимизирована и соответствовала высоте МФК , для хранения которой эта полость предназначена. Более того, предпочтительно, чтобы полость  имела горизонтальное сечение (т.е. в поперечном направлении по отношению к оси ) такого размера, который бы позволял поместить только одну МФК .
100
101
102
130
101
100
10
102
100
140
140
130
130
101
100
10
10
121
120
131
130
112
200
10
200
112
112
А-А
200
112
200
А-А
1000
200
112
131
130
112
200
10
200
10
Корпус  контейнера начинается от нижнего торца  и заканчивается верхним торцом . Плита основания  соединяется с нижним торцом  корпуса  контейнера таким образом, чтобы она закрывала нижний торец полости . К верхнему торцу  корпуса  контейнера присоединяют кольцеобразную пластину . Эта пластина  имеет форму кольца, в то время как плита основания  представляет собой толстую твердую плиту в форме диска. Плита основания  герметично запирает нижний торец  корпуса  контейнера (и полости для хранения ) и образует пол в полости для хранения . При желании на внутреннюю поверхность  внутренней оболочки  и на верхнюю поверхность плиты основания  можно приварить радиальные накладки  в виде пластин. В этом варианте воплощения настоящего изобретения если МФК  полностью загрузить в полость , то эта МФК  будет стоять на накладках . Верхние грани накладок  направлены клиновидно вниз по направлению к вертикальной центральной оси . Таким образом, в процессе загрузки МФК  эти накладки  направляют движение МФК  и помогают установить ее в положение коаксиального совмещения с центральной осью  ВВК . В некоторых вариантах воплощения изобретения МФК  может устанавливаться не на накладки , а непосредственно на верхнюю поверхность  плиты основания . В таком варианте воплощения изобретения накладки  могут все равно присутствовать, выполняя функции не только направляющих для установки МФК  в надлежащее положение внутри полости  в процессе ее загрузки, но и функции прокладок, удерживающих МФК  в надлежащем положении внутри полости  в процессе хранения.
100
115
115
100
110, 120
130
140
111,
110, 120
120, 110
115
В силу своей геометрии корпус  контейнера представляет собой крепкую толстостенную цилиндрическую емкость. Основная конструктивная функция корпуса контейнера обеспечивается его компонентами из углеродистой стали, в то время как основную функцию экранирования радиоактивного излучения выполняет кольцо из неармированной бетонной массы . Это кольцо из неармированной бетонной массы в корпусе контейнера заключено в оболочку из концентрично расположенных цилиндрических стальных оболочек , толстой стальной плиты основания  и верхней стальной кольцевой пластины . Набор из четырех равноудаленных стальных радиальных соединительных пластин прикрепленных к внутренней и наружной оболочкам , скрепляет эти оболочки между собой, тем самым определяя фиксированную ширину кольцеобразного пространства между этими внутренней и наружной оболочками , в которое заливают неармированную бетонную массу.
115
110, 120
1000
115
115
1000
115
1000
1000
150, 550
115
1000
200
115
100
Характеристики этой неармированной бетонной массы  между внутренней и наружной оболочками  позволяют обеспечить данному ВВК  необходимые экранирующие свойства (объемную массу в сухом состоянии) и прочность на сжатие. Основной функцией бетонной массы  является обеспечение экранирования для защиты от гамма-излучения и нейтронного излучения. Однако эта бетонная масса  также помогает улучшить функционирование ВВК и в других отношениях. Например, большая масса бетона  наделяет ВВК большой тепловой инерцией, обеспечивая умеренное возрастание температуры ВВК  в гипотетической ситуации, когда все вентиляционные каналы  окажутся заблокированными. Случай постулируемого пожара на ХОЯТ является другим примером того, как высокая термическая инертность бетонной массы  ВВК  обеспечивает контроль температуры МФК . Хотя кольцеобразная бетонная масса  в корпусе  контейнера не является его конструктивным элементом, однако она играет роль упругого/пластического наполнителя пространства между оболочками.
100
111
120, 110
100
На верхней части корпуса  контейнера также установлены четыре стальных анкерных блока с резьбой (не показаны), предназначенных для подъема контейнера. Эти анкерные блоки наглухо приварены к радиальным пластинам , соединяющим между собой внутреннюю и наружную оболочки . Эти четыре анкерных блока расположены сверху на корпусе контейнера по окружности через 90°.
100
Хотя показанный цилиндрический корпус  имеет в целом круговое горизонтальное сечение, однако настоящее изобретение этим не ограничивается. Применительно к данному описанию термин «цилиндрический» включает все типы призматической трубчатой конструкции, образующей внутреннюю полость. Поэтому корпус контейнера может иметь прямоугольное, круговое, треугольное, неправильное или иное многоугольное горизонтальное поперечное сечение. Кроме того, термин «концентрический» включает и расположения, не являющиеся коаксиальными, а термин «кольцевой» или «кольцеобразный» включает и переменную ширину.
100
150
100
1000
150
100
150
Корпус  контейнера содержит множество впускных вентиляционных воздуховодов  особой конструкции. Впускные вентиляционные воздуховоды 150 располагаются в нижней части корпуса  контейнера и позволяют прохладному воздуху проходить внутрь ВВК . Впускные вентиляционные воздуховоды  располагаются с промежутками между ними радиально-симметрично по окружности корпуса  контейнера. Конструкция, расположение и функции впускных вентиляционных воздуховодов будут подробно описаны ниже при описании Фиг. 4-6 и 10.
500
510
515
500
101
100
501
502,
503
500
100
500
100
500
100
10
100
Параллельное обращение к Фиг. 1-4 и 7, позволяет рассмотреть крышку контейнера, представляющую собой сварную конструкцию из стальных пластин , заполненную массой из неармированного бетона , обеспечивающую ослабление нейтронного и гамма-излучения, минимизируя рассеянное излучение в атмосфере. Крышку  прикрепляют к верхнему торцу  корпуса  контейнера с помощью множества болтов , проходящих сквозь крепежные отверстия  выполненные во фланце крышки. Когда крышка прикреплена к корпусу  контейнера, то контакт поверхностей крышки  и корпуса  контейнера образует поверхность контакта крышка-корпус. Предпочтительно, чтобы крышка крепилась не наглухо к корпусу  и закрывала верхний торец полости хранения , образованной корпусом  контейнера.
500
505
504
500
200
50
201
200
121
120
505
500
А-А
1000
140
500
100
505
500
140
100
505
500
100
1000
Верхняя крышка  также содержит радиальную кольцевую пластину , приваренную к нижней поверхности  крышки и обеспечивающую дополнительное экранирование фотонов, излучаемых из МФК  в поперечном направлении, а также/или кольцевой зазор  (наиболее отчетливо показанный на Фиг. 9), образованный между наружной поверхностью МФК  и внутренней поверхностью  внутренней оболочки . Кольцевая пластина  также помогает установить крышку в надлежащее положение коаксиального совмещения относительно оси данного ВВК  посредством ее взаимодействия с кольцевой пластиной . Если крышка  прикреплена к корпусу  контейнера, то наружная кромка кольцевой пластины  крышки  упирается во внутреннюю кромку кольцевой пластины  корпуса  контейнера. Третья функция радиального кольца  состоит в том, чтобы предотвращать соскальзывание крышки  с верхней поверхности корпуса  контейнера в случае постулируемого опрокидывания, считающегося нештатной ситуацией для ВВК .
500
550
10
1000.
550
500
551
504
500
552
506
500
550
1000
10
550
550
500
550
552
550
550
500
550
100
Как указано выше, крышка  содержит множество выпускных вентиляционных воздуховодов , позволяющих нагретому воздуху из полости  выходить наружу ВВК  Эти выходные воздуховоды  образуют проточные каналы в крышке , начинающиеся отверстиями  в нижней поверхности  крышки  и заканчивающиеся отверстиями  в боковой поверхности  крышки . Хотя в представленном варианте воплощения изобретения выпускные воздуховоды  образуют проточные каналы в форме литеры L, однако можно выбрать и другую извилистую или изогнутую форму канала при условии, чтобы не было линии прямой видимости снаружи ВВК  внутрь полости  через эти выпускные воздуховоды . Выпускные вентиляционные воздуховоды  располагают радиально-симметрично по окружности крышки  с промежутками между ними. Выпускные вентиляционные воздуховоды  заканчиваются отверстиями , уменьшенными по высоте, но аксиально-симметричными по окружности. Уменьшенные вертикальные размеры выпускных воздуховодов позволяют эффективно блокировать утечку радиации. Следует заметить, что, хотя в представленном варианте воплощения изобретения предпочтительно, чтобы выпускные воздуховоды  располагались в крышке , однако, в альтернативных вариантах воплощения изобретения эти выпускные воздуховоды  можно расположить в корпусе  контейнера, например, в его верхней части.
150
550
200
10
1000
3, 5, 7
1000
1000
200
10
5
200
50
121
100
201
200
3
10
150
150.
5
550
7
1000
200
Как видно из Фиг. 10, функция впускных вентиляционных воздуховодов  и выпускных вентиляционных воздуховодов  состоит в осуществлении пассивного охлаждения МФК , помещенной внутрь полости  ВВК , путем естественной конвекции/вентиляции. На Фиг. 10 прохождение потока воздуха показано жирными черными стрелками . В таком ВВК нет оборудования для принудительного охлаждения, например нагнетательных вентиляторов и замкнутых систем охлаждения. Вместо этого в ВВК  используется природное явление подъема теплого воздуха, т.е. эффект дымовой трубы, позволяющее осуществить требуемую циркуляцию воздуха вокруг МФК , хранящейся в полости . Конкретнее, поток воздуха (нагретого теплом от МФК ) из кольцевого пространства , образованного между внутренней поверхностью  корпуса  контейнера и наружной поверхностью  хранящейся МФК , поднимаясь вверх, втягивает прохладный воздух  из окружающей среды в полость  через впускные воздуховоды  за счет создания сифонного эффекта во впускных вентиляционных воздуховодах  Поднимающийся теплый воздух выходит из выпускных воздуховодов  как нагретый воздух . Интенсивность воздушного потока через ВВК  определяется количеством тепла, выделяемого в МФК  - чем интенсивнее вырабатывается тепло, тем больше будет интенсивность потока воздуха.
3, 5, 7
200
1000
1000
150
150
150
150
150
150
Для того чтобы сделать максимальным охлаждающее воздействие, оказываемое потоком воздуха  на МФК  внутри ВВК , гидравлическое сопротивление на пути воздушного потока делают как можно меньшим. В итоговом варианте ВВК  содержит восемь впускных воздуховодов  (показаны на Фиг. 6). Очевидно, что по желанию можно использовать меньшее или большее количество впускных воздуховодов . В одном из предпочтительных вариантов воплощения изобретения используются, по меньшей мере, шесть впускных воздуховодов . Каждый из впускных воздуховодов  является узким и высоким и имеет внутренний преломляющий контур (показанный на Фиг. 6) для того, чтобы минимизировать поток радиации, в то же время оптимизируя размер проточных каналов для прохождения воздуха. Криволинейная форма впускных воздуховодов  также помогает минимизировать потери гидравлического давления. Более подробно конструкция впускных воздуховодов  будет описана при рассмотрении Фиг. 4-6.
150, 550
150, 550
150, 550
150
550
Рассматривая снова параллельно Фиг. 1-4 и 7, следует отметить, что для уменьшения количества радиоактивного излучения, рассеиваемого в окружающую среду, во впускные и/или выпускные воздуховоды  можно установить набор аттенюаторов фотонного излучения (АФИ). Пример АФИ, пригодного для применения, раскрыт в патенте США № 6519307, включенном сюда в полном объеме путем ссылки. Такие АФИ рассеивают любое излучение, проходящее по воздуховодам , тем самым значительно снижая локальные уровни радиации вокруг воздуховодов . Эти АФИ имеют конфигурацию, которая позволяет минимизировать увеличение сопротивления потоку воздуха во впускных воздуховодах  и выпускных воздуховодах .
150
200
131
130
1000
10
200
100
100
10
1000
200
200
Впускные воздуховоды  позволяют устанавливать МФК  непосредственно на поверхность  плиты основания  ВВК , если нужно, тем самым позволяя минимизировать общую высоту полости , требуемую для размещения МФК . Естественно, что и высота корпуса  контейнера также минимизируется. Минимизация высоты корпуса контейнера является важной характеристикой конструкции, соответствующей принципам оптимизации уровней облучения (концепции ALARA) для тех станций, у которых выездные подъемные ворота на топливных складах имеют малую высоту. Ввиду этого высоту полости  для хранения в ВВК  устанавливают равной высоте МФК , к которой добавляют фиксированное значение для учета теплового расширения и для обеспечения достаточно большого пространства для вентиляции над МФК , как указано ниже в Таблице 1.
ТАБЛИЦА 1ОПТИМИЗИРОВАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ВЫСОТЫ МФК, ТРАНСПОРТИРОВОЧНОГОКОНТЕЙНЕРА И ВВК ДЛЯ ЗАДАННОЙ ДЛИНЫ, l НЕОБЛУЧЕННОГО ТОПЛИВА
Высота полости МФК, c
l+∆<sup>1</sup>
Высота МФК (включая верхнюю крышку), h
c+29,85 см
Высота полости ВВК
H+8,89 см
Высота корпуса контейнера (высота корпуса контейнера от нижнего торца до верхнего торца)
H+1,27 см
Высота полости транспортировочного контейнера
h+2,54 см
Высота транспортировочного контейнера (загружаемого через площадку)
h+68,58 см
Полная высота транспортировочного контейнера
H+16,51 см
<sup>1.</sup> Значение ∆ следует выбирать, исходя из условия 4 см<∆<5 см, таким образом значение (c) представляет собой целое число сантиметров (нужно добавить 4 см к полной длине топливного элемента и округлить до ближайшего целого числа сантиметров)
200
Как видно из Таблицы 1, первый этап решения задачи минимизации высоты состоит в минимизации высоты МФК . Высоту (с) полости МФК устанавливают индивидуально для каждой станции (исходя из ее топлива) таким образом, чтобы ненужного (лишнего) пространства не было.
200
130
200
150
200,
150
150
155
150
10
200
155
150
102
100
202
200
МФК  можно ставить непосредственно на плиту основания таким образом, чтобы нижняя часть МФК  находилась на одном уровне с впускными воздуховодами , поскольку радиация, излучаемая из МФК  не имеет возможности выходить через впускные воздуховоды  вследствие того, что: (1) впускные воздуховоды  имеют малую ширину и закругленную форму, позволяющую окружать столбчатую структуру , изготовленную из стального сплава или стали (или из комбинации стали и бетона); (2) впускные воздуховоды  имеют такую конфигурацию, которая устраняет линию прямой видимости от внутренности полости наружу в окружающую среду; и (3) на пути любой радиации, излучаемой МФК , имеется достаточное количество стали и/или бетона для того, чтобы снизить ее энергию до приемлемых уровней. Столбчатая структура  имеет цилиндрическую форму, наделяющую ее свойством внутреннего отражения, но она может также иметь прямоугольное, эллиптическое или другое призматическое сечение, позволяющее наделить ее указанными выше свойствами. Поскольку проблема радиоактивного излучения во впускных воздуховодах  решена, есть возможность располагать верх корпуса  контейнера всего лишь на 1,27 см выше верхней поверхности  МФК . В представленной выше Таблице 1 поданы типичные размеры в качестве примеров, которыми, однако, настоящее изобретение не ограничивается.
115
1000
200
120
160
160
120
165
120
140
500
Наконец согласно Фиг. 4 для того, чтобы защитить бетонную массу ВВК от излишнего повышения температуры, вызванного излучением тепла от МФК , можно концентрично к внутренней оболочке  поместить тонкую цилиндрическую прокладку  из изолирующего материала. Диаметр этой изолирующей прокладки  немного меньше диаметра внутренней оболочки . Эта прокладка играет роль «теплового щита» и может крепиться к верхним амортизаторам  или непосредственно к внутренней оболочке  или к другой конструкции. Этот изолирующий слой может быть изготовлен (без ограничений) из силикатной огнеупорной глины с двуокисью алюминия (Kaowool Blanket) из оксидов алюминия и кремния (Kaowool S Blanket), из волокна в составе оксид алюминия - двуокись кремния - двуокись циркония (Cerablanket), и оксид алюминия - двуокись кремния - оксид хрома (Cerachrome Blanket). Нижняя внутренняя сторона крышки  контейнера по желанию также может включать прокладку из изолирующего материала.
165
121
120
10
166
121
120
10
165, 166
200
165, 166
165, 166
1000
210
220
200
1000
165, 166
210
220
Верхние противоударные амортизаторы  прикреплены к внутренней поверхности  внутренней оболочки  и располагаются по окружности верхнего края полости или вблизи него с промежутками между ними. Аналогичным образом нижние амортизаторы  прикрепляются к внутренней поверхности  внутренней оболочки , располагаясь по окружности нижнего края полости или вблизи него с промежутками между ними. Конструкция верхних и нижних амортизаторов  позволяет им поглощать кинетическую энергию с целью защиты МФК  в случае удара (например, в нештатной ситуации опрокидывания контейнера). В представленном варианте воплощения изобретения верхние и нижние амортизаторы  представляют собой полые трубчатые структуры, но по желанию могут быть и слоистыми структурами. Эти амортизаторы  установлены в прогнозируемых местах соударения корпуса ВВК  с крышкой и с днищем  корзины МФК  в случае опрокидывания ВВК . Эти амортизаторы  представляют собой тонкие стальные элементы, подобранные с такими размерами, чтобы служить для ослабления удара, прогибаясь (или сплющиваясь) в случае прижатия к прочной крышке  МФК и к прочному днищу  МФК при ударе (например, в нештатной ситуации с опрокидыванием контейнера).
150
150
151
112
100
110
152
121
100
120
150
153
1000
10
10
Рассматривая параллельно Фиг. 4-6, можно подробно описать впускные воздуховоды . В целом каждый из этих впускных воздуховодов  начинается отверстием  в наружной поверхности  корпуса контейнера (которая в представленном варианте воплощения также является наружной поверхностью наружной оболочки ) и заканчивается отверстием  во внутренней поверхности  корпуса  контейнера (которая в представленном варианте воплощения также является внутренней поверхностью внутренней оболочки ). Каждый из впускных воздуховодов образует проточный канал от атмосферы, находящейся снаружи ВВК , до нижней части полости , благодаря чему прохладный воздух может поступать в полость .
155
155
В-В
В-В
155
А-А
1000
В-В
100
В-В
155
Внутри каждого из впускных воздуховодов 150 располагается столбчатая структура . Каждая из этих столбчатых структур  вытянута вдоль своей продольной оси . В представленном варианте воплощения изобретения эти продольные оси  столбчатых структур  практически параллельны центральной вертикальной оси  контейнера ВВК . В другом варианте продольные оси  могут располагаться в направлении действия нагрузки на корпус  контейнера. Очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается только этими вариантами, и продольные оси столбчатых структур  могут ориентироваться и по-другому, если это нужно.
155
156, 157
115
157
155.
156
157,
155
В-В
156
155
155
155
155
Столбчатые структуры  образованы комбинацией стальных пластин  и бетона . Пластины  имеют цилиндрическую форму и служат наружной оболочкой по окружности столбчатых структур  Пластины  представляют собой плоские пластины, толщина которых больше, чем у пластин  и располагаются по диаметру внутри столбчатых структур , то есть вдоль осей . Пластины  наделяют столбчатые структуры  необходимой конструктивной прочностью (подобно арматуре), а также дают столбчатым структурам  дополнительное экранирование гамма-излучения. Поперечное сечение столбчатых структур  имеет круглую форму. Однако настоящее изобретение не ограничивается только этой формой, и поперечное сечение столбчатых структур  может иметь любую призматическую форму.
155
153
150
153А
153В.
150
153А, 153В
151, 152
155.
153А, 153В
150
155
В-В
100
Столбчатые структуры  делят каждый из проточных каналов впускных воздуховодов  на первый канал  и второй канал  В каждом впускном воздуховоде  эти первый и второй каналы  сливаются в один в местах образования отверстий , в результате чего эта пара каналов совместно окружает всю окружность наружной поверхности столбчатой структуры  Другими словами, первый и второй каналы каждого впускного воздуховода  совместно окружают по периметру столбчатых структур продольные оси  этих структур, тем самым образуя круговой (или иной призматический) проточный канал, заключенный внутри стенок корпуса  контейнера.
150
152
121
100
151
112
100
155
150
200
10
150
150
152
121
100
151
112
100
D-D
А-А
100
152
121
100
151
112
100
С-С
А-А
100
152
121
100
151
112
100
200
10
200
С-С
D-D
Важной особенностью каждого впускного воздуховода  является отсутствие линии прямой видимости между отверстием  во внутренней поверхности  корпуса  контейнера и отверстием  в наружной поверхности  корпуса  контейнера. Это обусловлено тем, что столбчатые структуры  блокируют такую линию прямой видимости и обеспечивают требуемое экранирование радиационного излучения, тем самым предотвращая прохождение радиационного излучения в окружающую среду через впускные воздуховоды . Поэтому МФК  можно устанавливать в полость  таким образом, чтобы она была горизонтально и вертикально совмещена по линии с впускными воздуховодами , и при этом радиационное излучение не будет проникать в окружающую среду (см. Фиг. 8-9). Концепцию этого можно изложить таким образом, что для каждого впускного воздуховода отверстие  во внутренней поверхности  корпуса  контейнера совмещается с отверстием  наружной поверхности  корпуса  контейнера таким образом, что (i) первая секущая плоскость , перпендикулярная продольной оси  корпуса  контейнера, пересекает как отверстие  во внутренней поверхности корпуса  контейнера, так и отверстие  в наружной поверхности корпуса  контейнера; и (ii) вторая секущая плоскость, параллельная продольной оси корпуса  контейнера и включающая ее, пересекает как отверстие  во внутренней поверхности  корпуса  контейнера, так и отверстие  в наружной поверхности  корпуса  контейнера. Если МФК  установлена в полости , как показано на Фиг. 8-9, то эту МФК  также пересекают указанные секущие плоскости  и .
150
153А, В
160
157
155
158
159,
130
153А, В
157
155
158
157
155
158
153А, В
153А, В
150
Впускные вентиляционные воздуховоды  (а следовательно, и первые и вторые каналы ) имеют стальную облицовку. Стальная облицовка каждого впускного воздуховода  включает цилиндрическую пластину  столбчатой структуры , стенки в виде двух дугообразных пластин , верхнюю стенку, образованную кольцевой пластиной  и пластину основания . Все соединения этих пластин между собой могут быть сварными. Как показано наиболее отчетливо на Фиг. 5 и 6, ширина первого и второго каналов  определяется зазором, образованным между цилиндрической пластиной  столбчатой структуры и двумя дугообразными пластинами . Желательно, чтобы цилиндрическая пластина  столбчатой структуры  и две дугообразные пластины  располагались концентрично и с одинаковым удалением друг от друга, в результате чего первый и второй каналы  имели бы постоянную ширину. Наиболее предпочтительно, чтобы первый и второй каналы  были изогнутыми в форме, позволяющей добиться снижения потерь гидравлического давления. И наконец, желательно также, чтобы высота впускных воздуховодов  превышала их ширину, по меньшей мере, в три раза.
200
150
1000
200
10
201
200
121
100
50
50
201
200
150
550
3
1000
150
50
5
50
1000
550
Параллельное рассмотрение Фиг. 8-11 дает возможность обсудить преимущества в вопросах хранения МФК , достигаемые благодаря особой конструкции впускных воздуховодов . В течение периода хранения в ВВК  МФК  располагается внутри полости . Между наружной поверхностью  МФК  и внутренней поверхностью  корпуса  контейнера образован кольцеобразный зазор . Этот кольцеобразный зазор  образует проточный канал вдоль наружной поверхности  МФК , посредством которого впускные воздуховоды  соединяются с выпускными воздуховодами , в результате чего прохладный воздух  может поступать в ВВК  через впускные воздуховоды , нагреваться внутри кольцеобразного зазора , становясь теплым воздухом , который поднимается внутри кольцеобразного зазора и выходит из ВВК  через выпускные воздуховоды .
200
10
200
131
130
150
10
150
1000
10
100
200
МФК  поддерживается внутри полости  таким образом, что нижняя поверхность МФК  стоит непосредственно на верхней поверхности  плиты основания . Это стало возможным благодаря тому, что впускные воздуховоды  имеют форму, не позволяющую радиационному излучению проходить сквозь них вследствие отсутствия линии прямой видимости от полости  через впускные воздуховоды  в атмосферу снаружи ВВК . Следовательно, полость  (а значит, и корпус  контейнера) можно сделать максимально короткой и практически соответствующей высоте МФК , как описано ранее по отношению к Таблице 1.
200
10
200
152
150
200
10
150
152
150
200
152
150
200
200
200
200
200
Кроме того, такое расположение МФК в полости , когда нижняя поверхность МФК  находится ниже верхнего края отверстия  впускного воздуховода , обеспечивает адекватное охлаждение МФК  в условиях «аккуратного затопления». «Аккуратным затоплением» является такое, при котором полость  затоплена таким образом, что уровень воды имеет как раз такую высоту, чтобы полностью блокировать прохождение воздуха через впускные воздуховоды . Другими словами, уровень воды располагается как раз вровень с верхним краем отверстий впускных воздуховодов . Поскольку нижняя поверхность МФК расположена ниже верхнего края отверстий  впускных воздуховодов , то в таких условиях «аккуратного затопления» днище МФК  будет находиться в контакте с водой (т.е. будет погружено в воду). Поскольку отвод тепла водой эффективнее отвода тепла воздухом более чем в 100 раз, то мокрое днище - это все, что требуется для того, чтобы эффективно отводить тепло и поддерживать МБФ  в охлажденном состоянии. Система охлаждения МФК эффективно переходит от вентиляции прохладным воздухом на испарительное водяное охлаждение. Кроме того, как показано на Фиг. 11, МФК  особенно хорошо приспособлена для охлаждения «аккуратным затоплением», поскольку конструкция МФК  позволяет создать внутреннюю естественную циркуляцию охлаждающего агента. Следовательно, в условиях «аккуратного затопления» МФК  циркуляция газа, находящегося внутри корзины, будет осуществляться таким образом, что горячий газ будет подниматься к верхней части МФК, откуда тепло может эффективно отводиться.
1000
1000
200
10
1000
200
150
150
1000
200
200
1000
1000
1000
Как указывалось выше, конструкция ВВК позволяет изготовить ВВК  таким образом, чтобы минимизировать (насколько возможно для размещения МФК ) высоту полости  (а следовательно, и всего ВВК ), которая, в свою очередь, будет соответствовать длине подлежащих хранению в ней элементов ОЯТ. Также было обнаружено, что поскольку не требуется располагать МФК  выше впускных воздуховодов , то одну и ту же конфигурацию впускных воздуховодов можно применять для любого ВВК , независимо от высоты помещаемой в нем МФК . Кроме того, было также обнаружено, что если значения наружного горизонтального сечения МФК  и внутреннего горизонтального сечения ВВК  сохранять постоянными, то можно изготовлять ВВК  переменной высоты подпадающие под действие единственной лицензии Комиссии Ядерного Регулирования (N. R. C.) (или другого регулирующего органа), что не требует получения новой лицензии при условии, что на более высокие и более низкие версии ВВК  лицензии уже выданы.
1000
1000
200
50
200
1000
1000
200
10
110, 120
110
Лицензирование более низкого ВВК  необходимо потому, что чем ниже ВВК , тем меньше становится эффективность отвода тепла естественной вентиляционной системой этого ВВК. Это вызвано тем, что вследствие уменьшения высоты МФК  уменьшается интенсивность потока воздуха внутри кольцеобразного зазора , тем самым ослабляя вентиляцию данной МФК . Лицензирование более высокого ВВК  необходимо потому, что чем выше ВВК , тем уязвимее он становится для инерциальной нагрузки, возникающей в результате постулируемой нештатной ситуации опрокидывания контейнера, способной нарушить целостность МФК  внутри полости . Проще говоря, при условии тождественности вентиляционной системы более высоких и более низких ВВК можно сказать, что если более низкий ВВК удовлетворяет требованиям по отводу тепла, то можно предположить, что все ВВК большей высоты также будут удовлетворять этим требованиям по отводу тепла. Аналогично, при условии тождественности структурных конфигураций более высоких и более низких ВВК можно сказать, что если более высокий ВВК способен выдержать инерционную нагрузку, возникающую в случае постулируемой нештатной ситуации опрокидывания контейнера, и сохранить целостность МФК внутри своей полости, то можно предположить, что все более низкие ВВК также смогут выдержать инерционную нагрузку, возникающую в случае постулируемой нештатной ситуации опрокидывания контейнера, и сохранить целостность МФК внутри своей полости. Применительно к настоящему описанию структурные конфигурации двух ВВК можно считать тождественными, если структурные компоненты и их расположение остаются одинаковыми, за исключением высоты оболочек  и, возможно, диаметра наружной оболочки .
1000
1000
1000
1000А
1000В
1000С
Таким образом, в одном варианте воплощения настоящее изобретение представляет способ разработки вариантов ВВК , при котором его высота может быть переменной и превышает длину топливных элементов конкретной станции на определенную фиксированную величину. Следовательно, по одной лицензии Комиссии Ядерного Регулирования США (U.S.N.R.C.) можно изготовлять ВВК  различной высоты, пригодные для хранения ОЯТ, с оптимизированной конфигурацией на всех атомных электростанциях в мире. Далее будет описан вариант воплощения настоящего изобретения, соответствующий описанному выше ВВК с добавлением индексов «А-С», предназначенных для обозначения соответственно высокой версии ВВК , низкой версии ВВК и промежуточной версии ВВК .
1000А
10А
200А
1000
1000А
200А
10А
H1,
200А
Согласно одному из вариантов воплощения настоящего изобретения разработан ВВК , имеющий первую полость  для приема первой МФК , наполненной высокорадиоактивными отходами. Структурная конфигурация этого ВВК  позволяет выдержать инерциальную нагрузку, возникающую в случае постулируемой нештатной ситуации опрокидывания ВВК , и сохранить целостность МФКвнутри своей полости. Первая полость  имеет первую высоту  соответствующую высоте первой МФК , как описано выше по отношению к Таблице 1.
1000В
10В
200В
1000В
150В, 550В,
200
10В
H2,
200В
H1
H2
Затем был разработан второй ВВК , имеющий вторую полость  для приема второй МФК , заполненной высокорадиоактивными отходами. Второй ВВК  содержит впускные и выпускные воздуховоды  конфигурация которых позволяет осуществлять естественное конвективное охлаждение второй МФК  с требуемым значением охлаждающей способности. Вторая полость  имеет вторую высоту  соответствующую высоте второй МФК , как описано выше по отношению к Таблице 1. Первая высота  больше второй высоты .
1000А, 1000В
1000А, 1000В
Затем конструкции первого и второго ВВК  подают для лицензирования в соответствующий регулирующий орган, например в Комиссию Ядерного Регулирования США (U.S.N.R.C.). Получают лицензию от регулирующего органа на первый и второй ВВК .
1000С
10С
200С
10С
H3
200С
H3
H2
H1
1000С
1000А
150С, 550С
200С
150В, 550В
1000В
10А, 10В, 10С
200А, 200В, 200С
После получения этих лицензий изготовляют третий ВВК , содержащий третью полость для приема третьей МФК , заполненной высокорадиоактивными отходами. Эта третья полость  имеет третью высоту , соответствующую высоте этой третьей МФК , как описано выше по отношению к Таблице 1. Эта третья высота больше второй высоты и меньше первой высоты . Структурная конфигурация ВВК такая же, как у первого ВВК , а конфигурация его впускных и выпускных воздуховодов  для осуществления естественного конвективного охлаждения третьей МФК  такая же, как конфигурация впускных и выпускных воздуховодов  второго ВВК . Первая, вторая и третья полости  имеют одинаковое горизонтальное поперечное сечение, кроме того, первая, вторая и третья МФК  также имеют одинаковое наружное горизонтальное поперечное сечение.
1000С
1000А
1000В
Таким образом, на третий ВВК  автоматически распространяется действие лицензии, выданной на ВВК и ВВК , что не требует подачи новой заявки для сертификации в регулирующий орган.
1000А
150А, 550А
200В
150А, 550А
150В, 550В
1000В
1000В
1000В
200В
10В
1000В
1000А
В представленном выше примере более высокий ВВК  можно также разработать таким, чтобы он включал конфигурацию впускных и выпускных воздуховодов , позволяющую осуществлять конвективное естественное охлаждение второй МФК  с требуемым значением охлаждающей способности. Конфигурация впускных и выпускных воздуховодов  может быть такой же, как конфигурация впускных и выпускных воздуховодов  более низкого ВВК . Аналогично, более низкий ВВК  также можно разработать так, чтобы он включал структурную конфигурацию, позволяющую выдерживать инерциальную нагрузку, возникающую в случае постулируемой нештатной ситуации опрокидывания ВВК , и сохранить целостность МФК  внутри своей полости . Структурная конфигурация ВВК  может быть такой же, как и структурная конфигурация ВВК .
Настоящее изобретение описано на примерах конкретных представленных вариантов, включая предпочтительные в настоящее время варианты воплощения настоящего изобретения, однако квалифицированные специалисты в данной области смогут оценить возможность многочисленных вариаций и перестановок описанных выше систем и средств. Следует понимать, что можно применять другие варианты воплощения, а также осуществлять структурные и функциональные модификации не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Следовательно, дух и объем настоящего изобретения следует интерпретировать широко, как определено в прилагаемой формуле изобретения.