用于存储和运输乏燃料的系统技术方案

混凝土存储模块(26)适于可滑动地将圆柱形罐组件(12)接纳在其中。散热片(62)和管状热屏蔽件(96)布置在模块内，以帮助将存储在罐中的核燃料组件放出的热耗散到流经模块的空气中。罐组件(12)由篮状组件(70)构成，篮状组件由以十字交叉或蛋包装盒状的结构布置的多层结构板构造成。单个端口工具(106)被设置用于从罐(12)排水并用补充气体替代排出的水。单个端口工具被安装在罐的盖(100)中并与罐内部流体流连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于存储和运输乏燃料的系统相关申请的交叉引用本申请要求2012年1月19日提交的美国临时申请第61/588550号的权益，其全部公开内容通过引用明确地合并于此。
技术介绍
核电站的部分操作是移出和清除辐射的核燃料组件。最早的反应堆最初被建造为能将被辐射燃料组件在存储池中存储三至五年。来自存储池的被辐射燃料组件能被再处理或被输送以进行长期存储。但是，由于在被辐射燃料的再处理有关的联邦政策方面的不确定性以及在建立永久的被辐射燃料废物存放地的方面也存在的不确定性，现场被辐射燃料存储设施在用于存储这些被辐射燃料组件的能力方面已经存在压力。为了防止由于存储池过多而被迫关闭核电站，多个短期的存储被辐射燃料的构思已经被发展和/或采用。正在使用的一个这种短期构思是干存储被辐射燃料。尽管如此，在联邦法律1998年开始要求将被辐射燃料移出到更加永久的地质存储位置的情况下，在美国被辐射燃料干存储的早期发展预期这将是短期措施。由于显然这不会发生并且暂时干存储将是大量和长期工作，因此对干存储系统的要求存在以下变化。由于最初存贮的低燃耗、在池中长期冷却的被辐射燃料被转移到干存储装置中，并且由于核电站提高了其燃料的浓缩度和燃耗，因此存储剩余衰变热非常大的燃料的需要已经增长。燃料在放射性元素衰变时发出热，并且因此存储系统必须能够保持燃料包壳的温度足够低，使其在干存储期间不会劣化，并且不使用诸如风扇的有源冷却器。早期的系统发展为具有每个系统约24kW的衰变热容量；现在需要超过40kW。已经研制出用安全的罐运输和存储被辐射燃料的各种结构。一类罐使用晶格结构来形成隔室，以将燃料布置在运输和存储罐中。晶格结构是由互连的横向板构成的“蛋箱”设计。但是现有的篮状蛋箱设计使用非常昂贵的材料。这些材料包括，例如，含硼不锈钢、金属基体复合材料和富含硼铝的挤出型材。因此，存在用低成本且更常见的材料构造运输和存储罐的需要。研制出了一种用于水平的模块化的干的被辐射燃料的存储的系统，如美国专利No.4,780,269中所描述的，其全部内容通过引用明确地合并于此。但是，该系统需要改进。在此描述的本专利技术的实施例用于满足这种和其它需要。
技术实现思路
本
技术实现思路
部分引入了在以下的具体实施方式部分进一步描述的简化形式的构思的一个选择。本
技术实现思路
并非意在确定所要求的主题的关键特征，也并非意在用于帮助确定所要求的主题的范围。在此公开的用于运输和存储乏燃料的系统通过有效地利用高强度钢来构造存储罐，从而使得传导材料(铝或铜)的空间更大来改进存储期间的内部热传递。通过向罐的外侧圆柱形表面机械地应用散热片或通过在罐和混凝土存储模块之间使用高效和有效的热屏蔽件(包括与常规热屏蔽件相比增加用于从热屏蔽件对流散热的表面积的设计)，提高燃料存储罐外侧的排热。本专利技术采用以新颖的方式使用的低成本材料来构造“蛋架”型的用于被辐射燃料的运输和存储的罐。蛋架结构的板采用包围铝和金属基体中子吸收材料薄片的低合金高强度钢板，形成功能梯度结构，其中，钢提供结构稳定性，铝导热，并且中子吸收体防止中子链式反应。根据本专利技术的其它方面，一种用于运输和存储核燃料组件的罐包括能够接纳到罐壳体中的篮状组件。篮状组件包括沿第一方向以相互平行间隔开的关系布置的多个互锁的结构板和沿与第一方向呈横向的第二方向布置的多个结构板。结构板包括沿板形成的横向槽，使得沿第一方向布置的结构板的槽与沿第二横向方向布置的结构板的槽接合。结构板由多个单独的层构成，包括由结构材料构成的外层、由导热材料构成的至少一个内层和由中子吸收材料构成的至少一个内层。根据本专利技术的其它方面，结构板的外层形成为包围结构板的内层。对此，外层的边沿在内层的边缘上延伸并互相接合。在本专利技术的另一方面，长条形的锁定键沿相邻结构板的相邻边缘部分延伸并与相邻结构板的相邻边缘部分接合，以将相邻边缘部分锁定在一起并将相邻边缘部分一起对齐。对此，凹槽沿结构板的边缘部分形成。这些凹槽的尺寸形成为紧密地将锁定键接纳在其中。此外，孔形成在结构板中，其中，锁定键穿过相对于锁定键的长度呈横向延伸的结构板的孔。根据本专利技术的另一方面，过渡轨道在篮状组件的外周处沿罐的纵向延伸以使结构板互连。过渡轨道在相对于过渡轨道的长度呈横向的方向上的外曲率与罐的圆周相对应。此外，过渡轨道是至少部分中空的以以将加强结构接纳在其中，从而提高过渡轨道的结构完整性和刚性。根据本专利技术的另一方面，用于容纳存储罐中的核燃料组件的存储模块包括混凝土下壁、侧壁和上壁。模块被配置为使得空气流通过自然对流流经模块以耗散从核燃料组件放出的热。至少一个热传递结构布置在模块中并且安置为将热从罐传递到流经模块的空气。此外，至少一个热屏蔽件布置在模块中，以屏蔽模块的内部使其不受从核燃料组件放出的热影响。根据本专利技术的另一方面，模块的混凝土下壁、上壁和侧壁由混凝土和用于加强混凝土的金属纤维的混合物构成。根据本专利技术的另一方面，热传递结构包括布置在模块内用于将热从罐传递到流经模块的空气的散热片。一旦罐被安置在模块中，散热片就放置成与罐接触。根据本专利技术的另一方面，热屏蔽结构和/或热传递结构包括屏障件，该屏障件沿模块的侧壁、上壁和下壁中的一个或多个延伸。这种屏障件与模块壁间隔开，以在屏障件和模块壁之间提供空气流动界面。热屏障结构是从由板结构、波纹壁结构和管状壁结构组成的组中选择的结构。根据本专利技术的另一方面，提供用于罐的单个端口工具，以用于与罐内部流体流连通，从而从罐排水并用补充气体替代排出的水。单个端口工具包括形成在罐中的单个开口和可插入开口内的屏蔽塞。单个端口工具与罐的内部流体流连通，并且具有：贯穿其的第一通道，以便接纳用于将水从罐排出的排出管；和贯穿其的第二开口，以用于接纳补充气体并将此补充气体引导到罐内部。在本专利技术的另一方面，罐具有外壳和盖，并且单个端口形成在罐的盖中，以用于接纳单个端口工具。附图说明通过参照结合附图做出的以下详细描述，本专利技术的以上方面和许多伴随的优点将变得更加容易理解，在附图中：图1-4是之前设计的水平的模块化的干的被辐射燃料存储系统的各个视图；图5是根据本专利技术的水平的干存储模块的等距视图；图6是与图5类似的视图，但模块外部的一些部分被移除，以便模块的内部结构可见；图7是并排放置的一组存储模块的另一视图，近景处的模块示出了一些部分被移除，以便模块的内部可见；图8A是在干存储模块中使用的热传递散热片的放大局部视图；图8B是与图8A类似的视图，示出了在干存储模块中使用的另一热传递散热片；图9是顶部被移除的干存储模块的等距视图；图10是与图9类似的视图，但具有热屏蔽结构，如被安装在干存储模块内；图11是存储罐组件的篮状部分的等距视图，去除了一些部分以示出篮状部分的内部构造；图12是用于形成图11所示的篮状部分的板的放大图；图12A是放大局部图，示出如何通过使板的内薄层的边缘偏离板的外薄层从而将相邻的板结合在一起来将组成篮状部分的板选择性地相互结合在一起；图13是用于形成篮状部分的板的放大局部图；图14是图13所示的板的放大局部图，并且在其中形成有横穿孔；图15是与图14类似的视图，但具有不同的横穿孔配置；图16是图13所示的板的替代性视图，示出了外层互相重叠的方式；图17是与图16类似的视图，示出了外层在对接头处接合在一起的板的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运输和存储核燃料组件的罐，其包括能够接纳到罐壳体内的篮状组件，所述篮状组件包括：沿第一方向以相互平行间隔开的关系布置的多个互锁的结构板和沿与第一方向呈横向的第二方向布置的多个结构板；所述结构板包括限定沿结构板形成的间隔开的横向槽的部分，其中沿第一方向布置的结构板的槽与沿第二横向方向布置的结构板的槽接合；并且其中，结构板由多层构成，所述多层包括由结构材料构成的外层、由导热材料构成的至少一个内层和由中子吸收材料构成的至少一个内层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.19 US 61/588,5501.一种用于运输和存储核燃料组件的罐，包括能够接纳到罐壳体内的篮状组件，所述篮状组件包括：沿第一方向以相互平行间隔开的关系布置的多个互锁的结构板和沿与第一方向呈横向的第二方向布置的多个结构板；所述结构板包括限定沿结构板形成的间隔开的横向槽的部分，其中沿第一方向布置的结构板的槽与沿横向的第二方向布置的结构板的槽接合；并且其中，结构板包括多层，所述多层由第一层(80)、第二层(84)、第三层(86)和第四层(82)构成，第一层由结构材料构成，第二层由导热材料构成，第二层的导热材料为铝或铜，第三层由中子吸收材料构成,第四层由结构材料构成，其中第二层(84)在第一层(80)和第三层(86)之间,且其中第二层(84)和第三层(86)在第一层(80)和第四层(82)之间，其中第一层、第二层、第三层和第四层中的每一个包括对齐的横向槽。2.根据权利要求1所述的罐，其中，结构板的第一层被形成为包围结构板的第二层。3.根据权利要求2所述的罐，其中，结构板的至少第一层的边沿在第三层的边缘上延伸并与结构板的相对侧的第四层连接。4.根据权利要求1所述的罐，其中，第一层由从由高强度钢、低合金钢、高强度低合金钢、碳钢和不锈钢组成的组中选择的一种材料构成。5.根据权利要求1所述的罐，其中，导热的第二层由从铝和铜组成的组中选择的至少一种材料构成。6.根据权利要求1所述的罐，其中，结构板的中子吸收的第三层是含有吸收热中子的元素的金属、陶瓷或复合材料。7.根据权利要求1所述的罐，其中，结构板的第一层、第二层、第三层和第四层以彼此面对面的关系被紧固在一起。8.根据权利要求7所述的罐，其中，结构板的第一层、第二层、第三层和第四层通过从由螺纹紧固件、铆钉和焊接销组成的组中选择的一种紧固件被紧固在一起。9.根据权利要求1所述的罐，还包括长条形的锁定键，其沿相邻结构板的相邻边缘部分延伸并与相邻结构板的相邻边缘部分接合，以将所述相邻边缘部分锁定在一起并将结构板的相邻边缘部分一起对齐。10.根据权利要求9所述的罐，其中，凹槽沿结构板的边缘部分形成，所述凹槽的尺寸形成为紧密地将锁定键接纳在其中，所述锁定键能够紧密地接纳在相邻结构板的相邻边缘部分的凹槽内。11.根据权利要求9所述的罐，其中，通孔形成在结构板中，其中，锁定键穿过相对于锁定键的长度呈横向延伸的结构板的通孔。12.根据权利要求1所述的罐，其中，结构板的外表面被处理，以改进从存储在罐中的燃料组件的辐射热的传递。13.根据权利要求1所述的罐，其中，结构板被处理为具有疏水涂层，以有助...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·布雷西，T·范里珀，U·沃尔夫，J·R·邦德雷，K·塔瓦索利，R·哈鲁恩，
申请(专利权)人：阿海珐有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US