乏燃料存储架制造技术

本发明专利技术涉及一种用于存储核燃料组件的系统(500)，其包括容纳在支撑结构中的多个单元。第一单元(510)可以容纳第一燃料组件(550)，第二单元(520)可以容纳第二燃料组件。多个隔室(560、580)将多个单元分开并且提供通路，该通路用于冷却剂进入支撑结构的底端部，以从核燃料组件去除热。第一穿孔(512)在第一单元和一个或多个隔室之间传递冷却剂，第二穿孔(522)在第二单元和一个或多个隔室之间传递冷却剂。进入支撑结构的底端部的冷却剂的至少一部分在多个单元和多个隔室之间传递。两个或更多个燃料存储架可以以交替的燃料样式叠堆在一起，以便于利用液体或空气冷却燃料组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】政府利益本专利技术是在政府的支持下做出的，能源部门给予的合同号为No.DE-NE0000633。政府拥有本专利技术的某些权利。相关申请的声明本申请要求2014年8月19日提交的美国临时专利申请No.62/039,311的优先权，该申请的内容以引用方式并入本文中。
本专利技术整体涉及用于存储核燃料(包括存储乏燃料组件)的系统、装置、结构和方法。
技术介绍
乏燃料池可以被构造成用以提供从已经从核反应器移除的辐射燃料短期和/或长期去除衰变热。最近移除的乏燃料可以代表乏燃料池中最大的热生成源。在核电厂的电力完全损耗或者乏燃料池防护的结构失效的情形下，用于乏燃料池的冷却系统可能不能够用来充分地去除燃料的衰变热。对于延长的核电站断电状况，可能存在乏燃料池中所有的水都蒸发的情况，由此过热且随后损坏乏燃料和/或乏燃料包层。为了进行临界控制，某些类型的乏燃料存储架设计可以在每个燃料组件存储位置(例如单元)之间结合有固体中子吸收剂，例如硼碳化物板。乏燃料池内的冷却剂的损耗可能导致锆合金薄层快速氧化或者锆合金开始着火并随后释放放射性核素。诸如可溶性硼的添加剂可以设置在燃料存储池中，以便帮助维持乏燃料的亚临界度。随时间推移可能出现各种部件的许多劣化问题。另外，虽然较热的燃料组件优先装载有较冷的燃料组件可以用来减少相邻乏燃料组件之间的热交换，但是燃料组件的有效放置取决于一致的纪录保持并且承受人为误差。因为核反应器可能被授权持续操作数十年的时间段，因此乏燃料池的间距和冷却需求可能随着乏燃料的堆积而增加。本申请应对这些和其它问题。
技术实现思路
本文公开了一种用于存储核燃料组件的系统，其包括容纳在支撑结构中的多个单元。第一单元可以被构造成用以容纳第一燃料组件，第二单元可以被构造成用以容纳第二燃料组件。多个隔室可以被构造成用以将多个单元分开并且提供通路，该通路用于冷却剂进入支撑结构的底端部，以从核燃料组件去除热。第一穿孔在第一单元和一个或多个隔室之间传递冷却剂，第二穿孔在第二单元和一个或多个隔室之间传递冷却剂。进入支撑结构的底端部的冷却剂的至少一部分可以在多个单元和多个隔室之间传递。本文公开了一种用于在叠堆的燃料布置结构中存储核燃料的方法。第一存储架定位在冷却池中，第一存储架可以包括布置在第一网格结构中的第一群单元。第一群单元可以被构造成用以存储第一群燃料组件。第一燃料组件可以放置在第一网格结构的第一单元中，第二燃料组件可以放置在第一网格结构的第二单元中。该方法可以包括使冷却剂循环通过定位在第一单元和第二单元之间的中间单元。中间单元可以形成贯穿通道，该贯穿通道提供冷却剂通过第一存储架的大致畅通无阻的流动。第二存储架可以安装在第一存储架的顶部上。第二存储架可以包括布置在第二网格结构中的第二群单元，第二群单元可以被构造成用以存储第二群燃料组件。另外的燃料组件可以放置在第二网格结构的上部单元中，该上部单元定位在第一网格结构的中间单元紧上方。另外，该方法可以包括使冷却剂循环通过中间单元，以冷却上部单元中的另外的燃料组件。本文公开了用于存储核燃料组件的另一个系统。包括多个壁的防护结构可以被构造成用以在与正常操作相关联的液位处容纳冷却剂贮存器。中间阻挡件可以定位在防护结构内，中间阻挡件的高度低于防护结构的多个壁的高度。主冷却池可以定位在中间阻挡件的第一侧上，乏燃料冷却池可以定位在中间阻挡件的第二侧上。来自定位在中间阻挡件上方的冷却剂贮存器的冷却剂在正常操作期间可以在乏燃料冷却池和主冷却池之间循环。中间阻挡件可以被构造成用以响应于冷却剂贮存器的液位下降到低于中间阻挡件的高度而保持乏燃料冷却池的顶部表面大致处于中间阻挡件的高度处。附图说明图1示出了示例性的乏燃料存储系统。图2示出了示例性的乏燃料存储系统，其包括乏燃料冷却池。图3示出了示例性的乏燃料冷却系统。图4示出了示例性的乏燃料冷却系统，其包括可供选择的冷却流动路径。图5示出了示例性的乏燃料存储架的俯视图。图6示出了示例性的乏燃料存储系统，其包括叠堆的燃料架。图7示出了示例性乏燃料存储架和燃料组件布置结构的俯视图。图8示出了另一个示例性的乏燃料存储架和燃料组件布置结构。图9示出了示例性的乏燃料冷却系统，其包括叠堆的燃料组件。图10示出了示例性的冷却乏燃料的过程。图11示出了另一个示例性的冷却乏燃料的过程。图12示出了在叠堆的燃料布置结构中存储核燃料的示例性过程。具体实施方式本文公开的和/或提及的各种例子可以与以下文献中出现的一个或多个特征一致地或结合地操作：2013年3月6日提交的、名称为“ManagingNuclearReactorSpentFuelRods(管理核反应器乏燃料棒)”的美国专利申请No.13/786,643，该文献全文以引用方式并入本文。图1示出了示例性的乏燃料存储系统100。乏燃料存储系统100可以包括乏核燃料，该乏核燃料已经从一个或多个核反应器移除并且被传送到乏燃料存储系统100，以便于去除由乏燃料产生的残留衰变热。在一些例子中，乏燃料管理系统100可以包括浸没在流体30(例如水)中的乏燃料架50。流体30提供散热器，该散热器用于接收并耗散来自存储在乏燃料架50中的乏燃料的衰变热。流体30可以容纳成形成于多个壁(例如防护壁10)之间的一池液体。在一些例子中，防护壁10可以与核反应器防护壳相关联。防护壳可以填充有空气40。乏燃料管理系统100可以被构造成用以抑制由存储在流体30中的乏燃料产生的空气40和/或任何气体释放到防护壳之外而进入周围环境。在一些例子中，防护壁10和/或防护底板60可以包括强化混凝土。另外，流体30可以存储在地面以下，使得围绕防护壁10和底板60的地表提供额外的散热器，以用于乏燃料产生的任何热。乏燃料架50可以包括一个或多个支撑结构75，和/或可以放置在一个或多个支撑结构上。支撑结构75可以被构造成用以将乏燃料架50相对于防护底板60升高一定距离，以便于流体30在乏燃料下方流动通过乏燃料。在一些例子中，乏燃料架50和防护底板60之间的距离可以为大约六英寸到一英尺。阻挡件20可以放置在流体30中，以形成在乏燃料架50和位于流体30中的其它系统或装置之间的中间阻挡件或壁。阻挡件20和壁20之间的流体30的体积可以认为是乏燃料冷却池。在一些例子中，一个或多个核反应器可以在与乏燃料架50相同的一池流体30中操作。一个或多个核反应器可以在反应器湾区中操作，该反应器湾区形成乏燃料冷却池的一部分或者流体地连接到乏燃料冷却池。阻挡件20可以比围绕防护壁10短，使得乏燃料架50可以被提升超过阻挡件20，同时保持完全浸没在流体30中。相似地，单独的乏燃料组件可以被提升超过阻挡件20，同时保持完全浸没在流体30中，使得乏燃料组件可以从附近的核反应器模块传输到乏燃料架50，而不需要从流体30移除。另外，位于阻挡件20上方的流体在正常操作期间可以在乏燃料冷却池和反应器湾区之间自由地循环。通过利用用于反应器湾区和乏燃料冷却池两者的共同流体源，有效地增加流体的可获取的贮存器，以用于在较长的时间段内冷却乏燃料。图2示出了示例性乏燃料存储系统200，其类似于图1的乏燃料存储系统100，包括形成在阻挡件20和防护壁10之间的乏燃料冷却池32。在一些例子中，反应器湾区45可以位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存储核燃料组件的系统，其包括：支撑结构；多个单元，所述多个单元位于所述支撑结构中，其中所述多个单元包括被构造成用以容纳第一燃料组件的第一单元和被构造成用以容纳第二燃料组件的第二单元；多个隔室，所述多个隔室将所述多个单元分开并且被构造成用以提供通路，所述通路用于冷却剂进入所述支撑结构的底端部，以从所述核燃料组件去除热；第一穿孔，所述第一穿孔被构造成用以在所述第一单元以及一个或多个隔室之间传递冷却剂；以及第二穿孔，所述第二穿孔被构造成用以在所述第二单元以及所述一个或多个隔室之间传递冷却剂，其中进入所述支撑结构的底端部并朝向所述支撑结构的顶端部行进的冷却剂的至少一部分在所述多个单元和所述多个隔室之间传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.19 US 62/039,311;2015.08.06 US 14/820,3891.一种用于存储核燃料组件的系统，其包括：支撑结构；多个单元，所述多个单元位于所述支撑结构中，其中所述多个单元包括被构造成用以容纳第一燃料组件的第一单元和被构造成用以容纳第二燃料组件的第二单元；多个隔室，所述多个隔室将所述多个单元分开并且被构造成用以提供通路，所述通路用于冷却剂进入所述支撑结构的底端部，以从所述核燃料组件去除热；第一穿孔，所述第一穿孔被构造成用以在所述第一单元以及一个或多个隔室之间传递冷却剂；以及第二穿孔，所述第二穿孔被构造成用以在所述第二单元以及所述一个或多个隔室之间传递冷却剂，其中进入所述支撑结构的底端部并朝向所述支撑结构的顶端部行进的冷却剂的至少一部分在所述多个单元和所述多个隔室之间传递。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一穿孔定位在与将所述第一单元与所述第二单元分开的隔室相邻的第一位置处，其中所述第二穿孔定位在与所述隔室相邻的第二位置处，并且其中所述第二位置相对于所述第一位置偏移，使得所述第一穿孔和所述第二穿孔在所述第一燃料组件和所述第二燃料组件之间不提供视线。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述多个单元布置成与X-Y平面相关联的网格样式，其中所述多个燃料单元被构造成用以沿着与所述X-Y平面垂直的Z方向存储多个燃料组件，并且其中所述多个隔室包括：第一组隔室，所述第一组隔室具有沿所述X-Y平面的X方向取向的横截面长度；和第二组隔室，所述第二组隔室具有沿所述X-Y平面的Y方向取向的横截面长度。4.根据权利要求3所述的系统，其还包括第三穿孔，所述第三穿孔被构造成用以在所述第一组隔室中的一个或多个隔室以及所述第二组隔室中的一个或多个隔室之间传递冷却剂。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二位置在所述X-Y平面中相对于所述第一位置偏移。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二位置沿所述Z方向相对于所述第一位置偏移。7.根据权利要求1所述的系统，其还包括多个散热器，所述多个散热器附接到所述支撑结构并且被构造成用以将热辐射离开燃料组件。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑结构包括：第一存储架，所述第一存储架包括第一组单元，所述第一组单元被构造成用以容纳第一群燃料组件，包括所述第一单元和所述第一燃料组件；和第二存储架，所述第二存储架安装在所述第一存储架的顶部上并且包括被构造成用以容纳第二群燃料组件的第二组单元，其中所述第二组单元包括定位在所述第一单元紧上方的上部单元，并且其中所述上部单元被构造成贯穿通道，以提供冷却剂从所述第一单元的大致畅通无阻的流动。9.根据权利要求8所述的系统，其中容纳在所述第二组单元中的上部燃料组件定位在所述第一存储架的空单元紧上方，并且其中所述空单元提供另外的贯穿通道，以提供冷却剂从所述空单元到所述上部燃料组件的大致畅通无阻的流动。10.根据权利要求9所述的系统，其还包括：传感器，所述传感器被构造成用以监测至少部分地围绕所述支撑结构的冷却剂的液位何时下降到低于最小阈值；和通气系统，所述通气系统被构造成用以响应于监测到冷却剂的液位下降到低于最小阈值而将空...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·米尔斯基，J·N·雷耶斯，
申请(专利权)人：纽斯高动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US