УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

1. Устройство для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов, содержащее:
удерживающую структуру, образующую полость для приема радиоактивных материалов, при этом удерживающая структура образует границу удержания вокруг полости;
множество кольцевых структур, при этом каждая из кольцевых структур содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и внутреннюю поверхность, образующую центральный канал, проходящий в осевом направлении сквозь кольцевую структуру;
при этом множество кольцевых структур расположены пакетом так, что между верхней и нижней поверхностями соседних кольцевых структур образована межкольцевая переходная зона, при этом удерживающая структура проходит сквозь центральные каналы кольцевых структур в пакете; и
в котором каждая кольцевая структура содержит множество пустот, причем пустоты имеют такие размеры, форму и расположение, что не существует линейной траектории от внутренней поверхности кольцевых структур до внешней поверхности кольцевых структур, минующих одну или более из пустот.
2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее втулку, расположенную на каждой межкольцевой переходной зоне и проходящую выше и ниже межкольцевой переходной зоны.
3. Устройство по п.1, в котором удерживающая структура содержит трубчатый пенал, имеющий закрытый нижний конец и открытый верхний конец, при этом трубчатый пенал имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, которая образует полость.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
удерживающую структуру, имеющую внешнюю поверхность;
при этом внутренние поверхности кольцевых структур пакета находятся, по существу, в непрерывном поверхностном контакте с внешней поверхностью удерживающей структуры.
5. Устройство по п.1, в котором каждая кольцевая структура содержит последовательность пустот, при этом пустоты проходят от верхней поверхности кольцевой структуры до нижней поверхности кольцевой структуры; причем пустоты имеют такие размеры, форму и/или расположение, которые позволяют заливать поглощающую нейтроны жидкость в верхнюю кольцевую структуру пакета и заполнять все пустоты всех кольцевых структур пакета независимо от угловой ориентации кольцевых структур.
6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
каждую из кольцевых структур, содержащую внешнюю стенку, среднюю стенку и внутреннюю стенку, при этом внешняя стенка отстоит от средней стенки и расположена соосно с ней, при этом средняя стенка отнесена от внутренней стенки и расположена соосно с ней;
первый набор ребер, соединяющих внутреннюю стенку со средней стенкой и второй набор ребер, соединяющих среднюю стенку с внешней стенкой;
пустоты, расположенные между ребрами первого и второго набора ребер, при этом пустоты проходят от верхней поверхности кольцевой структуры до нижней поверхности кольцевой структуры; и
при этом первый и второй наборы ребер смещены  относительно друг друга по окружности так, что не существует линейной траектории от внутренней стенки до внешней стенки, минующей одну или более из пустот.
7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
удерживающую структуру, содержащую трубчатый пенал, имеющий высоту и внутреннюю поверхность, образующую полость; и
при этом трубчатый пенал окружен пакетом кольцевых структур, по существу, по всей высоте.
8. Устройство для экранирования излучения радиоактивных материалов, заключенных в границе удержания твердых частиц и текучих материалов, содержащее:
кольцевой корпус, выполненный из материала, поглощающего гамма-излучение, при этом кольцевой корпус содержит верхнюю поверхность, нижнюю поверхность и внутреннюю поверхность, образующую центральный канал;
причем кольцевой корпус содержит втулку, выступающую из верхней или нижней поверхности кольцевого корпуса;
последовательность пустот в кольцевом корпусе для приема материала, экранирующего нейтронное излучение, при этом пустоты окружают центральный канал, и
в котором, когда два кольцевых корпуса составлены в пакет один поверх другого так, чтобы образовывать межкольцевую переходную зону, втулка одного из кольцевых корпусов проходит за межкольцевой переходной зоной.
9. Устройство по п.8, в котором последовательность пустот имеет такие размеры, форму и/или расположение, что не существует линейной траектории от внутренней стенки кольцевой структуры до внешней стенки кольцевой структуры, минующей одну или более из пустот.
10. Устройство по п.8, дополнительно содержащее
кольцевой корпус, содержащий внешнюю стенку, среднюю стенку и внутреннюю стенку, при этом внешняя стенка отстоит от средней стенки и расположена концентрично с ней, при этом средняя стенка отнесена от внутренней стенки и расположена концентрично с ней;
первый набор ребер, соединяющий внутреннюю стенку со средней стенкой, и второй набор ребер, соединяющий среднюю стенку с внешней стенкой; и
первый и второй наборы ребер смещены по окружности относительно друг друга.
11. Устройство для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов, имеющих остаточную тепловую нагрузку, содержащее:
корпус, имеющий внутреннюю поверхность, образующую полость для приема радиоактивных материалов, причем корпус обеспечивает экранирование нейтронного и гамма-излучения, при этом полость имеет открытый верхний конец и закрытый нижний конец, при этом профиль горизонтального сечения полости имеет периметр, образованный внутренней поверхностью корпуса;
корзину, расположенную в полости, при этом корзина содержит множество ячеек, при этом профиль горизонтального сечения корзины имеет внешний периметр, образованный внешней поверхностью корзины;
структуру, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, образующую центральный канал, при этом профиль горизонтального сечения структуры имеет внутренний периметр, образованный внутренней поверхностью структуры, и внешний периметр, образованный внешней поверхностью структуры;
при этом структура расположена в полости так, что корзина проходит сквозь центральный канал структуры;
в котором внутренний периметр структуры соответствует внешнему периметру корзины по форме и размеру, а внешний периметр структуры соответствует периметру полости по форме и размеру;
первый зазор, имеющийся между внутренним периметром структуры и внешним периметром корзины при температуре окружающей среды, при этом первый зазор по окружности окружает корзину;
второй зазор, имеющийся между внешним периметром структуры и периметром полости при температуре окружающей среды; и
при этом после помещения радиоактивных материалов, имеющих остаточную тепловую нагрузку, в ячейки корзины, остаточная тепловая нагрузка радиоактивных отходов приводит к расширению корзины и/или структуры и устранению первого и второго зазоров.
12. Устройство по п.11, в котором структура выполнена из материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения, а внутренняя поверхность корпуса выполнена их материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, при этом первый коэффициент теплового расширения больше второго.
13. Устройство по п.11, дополнительно содержащее:
периметр профиля горизонтального сечения полости, имеющий круглую форму;
внешний периметр профиля горизонтального сечения структуры, имеющий круглую форму;
внешний периметр профиля горизонтального сечения корзины, имеющий прямолинейную форму;
внутренний периметр профиля горизонтального сечения структуры, имеющий прямолинейную форму.
14. Устройство по п.11, в котором структура содержит множество отдельных кольцевых сегментов, собранных в пакет так, что соседние кольцевые сегменты в пакете контактируют друг с другом, тем самым образуя переходную зону, при этом пакет окружает корзину, по существу, по всей ее высоте.
15. Устройство по п.11, дополнительно содержащее:
первый зазор, имеющийся между внутренним периметром профиля горизонтального сечения структуры и внешним периметром профиля горизонтального сечения корзины при температуре окружающей среды; и
в котором после помещения в удлиненные ячейки корзины радиоактивных материалов, имеющих остаточную тепловую нагрузку, остаточная тепловая нагрузка радиоактивных отходов заставляет корзину и/или структуру расширяться, тем самым устраняя первый небольшой зазор.
16. Устройство по п.11, дополнительно содержащее узел крышки, выполненный из материала, поглощающего гамма-излучение, при этом узел крышки расположен поверх корпуса так, чтобы, по существу, охватывать открытый верхний конец полости.
17. Устройство для транспортировки и/или хранения радиоактивных материалов, имеющих остаточную тепловую нагрузку, содержащее:
корпус, содержащий внутреннюю поверхность, образующую полость для приема радиоактивных материалов, при этом корпус обеспечивает экранирование нейтронного и гамма-излучения, при этом полость имеет открытый верхний конец и закрытый нижний конец;
корзину, расположенную в полости и содержащую множество ячеек;
множество кольцевых структур, имеющих внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, образующую центральный канал, при этом кольцевые структуры собраны в пакет в полости, при этом корзина проходит в центральных каналах кольцевых структур, в котором кольцевые структуры в пакете контактируют одна с другой, тем самым образуя переходную зону; и
в котором множество кольцевых структур выполнено из материала, имеющего первый коэффициент теплового расширения, а внутренняя поверхность корпуса выполнена из материала, имеющего второй коэффициент теплового расширения, при этом первый коэффициент теплового расширения больше второго.
18. Устройство, пригодное для транспортировки и/или хранения стержней облученного ядерного топлива, содержащее:
корзину, сформированную из сотовидной решетки из пластин, расположенных в прямолинейной конфигурации, при этом решетка из пластин образует множество ячеек для приема стержней облученного ядерного топлива;
при этом корзина содержит одну или более ловушек потока нейтронов, которые регулируют нейтронное излучение; и
в котором пластины выполнены из композитного материала на основе металлической матрицы.
2
3
19. Устройство по п.18, в котором композитный материал на основе металлической матрицы является металлокерамикой с высоким содержанием Cr-AlO.
20. Устройство по п.18, в котором корзина сформирована множеством сегментов, расположенных пакетом; при этом каждый сегмент содержит сотовидную решетку из пластин, расположенных в прямолинейной конфигурации; при этом каждый сегмент содержит множество пазов; и в котором, когда сегменты собраны в пакет, пазы каждого из сегментов пересекаются с пазами соседнего сегмента.
21. Устройство по п.18, в котором пазы запирают сегменты друг с другом так, чтобы предотвратить горизонтальное и угловое перемещение между сегментами.
22. Устройство по п.18, далее содержащее:
множество вырезов в пластинах, которые образуют каналы между множеством ячеек у дна или на дне ячеек, которые действуют как нижняя напорная камера; и
множество вырезов в пластинах, которые образуют каналы между множеством ячеек у вершины или на вершине ячеек, которые действуют как верхняя напорная камера.
23. Устройство по п.22, дополнительно содержащее один или более спускной канал, проходящий от верхней напорной камеры к нижней напорной камере для облегчения естественной циркуляции среды в корзине для способствования конвекционному охлаждению стержней облученного ядерного топлива в ячейках.
24. Устройство по п.18, в котором вся корзина выполнена из пластин, имеющих не более трех разных конфигураций.
25. Устройство по п.18, содержащее первую пару параллельных ловушек потока нейтронов и вторую пару параллельных ловушек потока нейтронов, при этом первая пара ловушек, по существу, перпендикулярна второй паре ловушек.
26. Устройство, пригодное для транспортировки и/или хранения стержней облученного ядерного топлива, содержащее:
корзину, образованную сотовидной решеткой из пластин, расположенных в прямолинейной конфигурации, при этом решетка из пластин образует множество ячеек для приема стержней облученного ядерного топлива;
при этом корзина выполнена из множества сегментов, расположенных пакетом, причем каждый сегмент содержит сотовидную решетку, выполненную из пластин, расположенных в прямоугольной конфигурации, в котором каждый сегмент содержит множество верхних и нижних пазов, расположенных так, что когда сегменты собраны в пакет, верхние пазы каждого сегмента пересекаются с нижними сегментами соседнего сегмента; и
при этом корзина выполнена из пластин, имеющих не более трех разных конфигураций.