用于存储高放废物的系统和方法技术方案

用于在地下存储高放废物的系统和方法，它们提供足够的高放废物存储腔的通气。一方面，本发明专利技术是一个系统，包括：一个用于接收和存储高放废物罐的腔，所述腔的一大部分位于地下；至少一个进气管道，其从一个地上入口延伸到一个进入腔的地下出口。另一方面，本发明专利技术是一个系统，包括：一个体部，具有一个用于接收罐的腔；一个由一个从环境空气入口到进入腔的出口的通路形成的进气管道；和至少一个在腔中支撑罐的支持装置使得罐的底表面低于出口的顶部。其他方面，本发明专利技术是一种利用所述系统存储高放废物罐的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及存储高放废物的
，特别是在通气的垂直模块中存储高放废物例如乏燃料的系统和方法。
技术介绍
在核反应运行期间，通常燃料组件在它们的能量被消耗到预定水平以下后被移走。移走后，这些乏燃料还有很高地放射性并产生相当多的热量，在它们的包装、运输和存储中需要非常谨慎。为了保护环境不受到放射性照射，乏燃料先装入一个高放密封罐中。然后已装满乏燃料的高放密封罐被运送并存储在称为屏蔽罐的大型圆柱形容器中。转移屏蔽罐用于把乏燃料从一个地方运送到另一个地方，而存储屏蔽罐用于在一预定期限内存储乏燃料。 在一个典型的核电站内，一个敞口的空高放密封罐首先被放入一个敞口的转移屏蔽罐中。然后转移屏蔽罐和空高放密封罐被浸没于水池中。在高放密封罐和转移屏蔽罐保持浸没于水池中时，乏燃料被装入高放密封罐。一旦装满乏燃料，通常在水池中时一个盖子被设置于高放密封罐的顶部。然后从水池中移出转移屏蔽罐和高放密封罐，高放密封罐的盖子被焊接在上面并且在转移屏蔽罐上安装一个盖子。然后高放密封罐被彻底排水并用惰性气体填充。接着转移屏蔽罐(其中容纳着已装满乏燃料的高放密封罐)被运送到存储屏蔽罐处于的地方。然后已装满乏燃料的高放密封罐从转移屏蔽罐转移到存储屏蔽罐以长期存放。在从转移屏蔽罐到存储屏蔽罐的转移过程中，已装满乏燃料的高放密封罐都必须不能暴露于环境。 一类存储屏蔽罐是通气的垂直双层罐(“VVO”)。VVO为一种主要由钢和混凝土制成的大体积结构，并用于存储装载乏燃料的高放密封罐。VVO立于地上并且形状通常为圆柱形且非常沉重，重量超过150吨，还通常具有一个大于16英尺的高度。VVO通常具有一个平坦底部、一个具有接收乏燃料高放密封罐的腔的圆柱形体部，和一个可移动的顶盖。 在使用VVO存储乏燃料中，装有乏燃料的高放密封罐被放入VVO圆柱形体部的腔中。由于乏燃料在放入VVO存储时仍在产生相当大量的热，这些热能需要以某种方式从VVO腔中排出。通过VVO腔通气使这些热能从高放密封罐的外表面散热出去。在VVO腔通气中，冷却空气通过底部通气管道进入VVO的腔室，向上流经已装满乏燃料的高放密封罐，并在温度升高的状况下通过顶部通气管道流出VVO。存在于VVO底部和顶部的通气管道各自环绕在VVO的圆柱形体部的底部和顶部附近，如图1所示。 尽管VVO腔需要通气以便热量可以从高放密封罐散发出去，但VVO提供足够的放射性防护和乏燃料不直接暴露于外部环境也是必需的。位于双层罐底部附近的进气管对于这些为了检测已装满乏燃料的双层罐必须短时期把自己置身于挨着管道附近的安全和监测人员来说是一个特别敏感的放射性照射源。 另外，当装有乏燃料的高放密封罐从转移屏蔽罐转移到存储VVO时，转移屏蔽罐堆叠在存储VVO顶部以便高放密封罐可以下降到存储VVO的腔。大部分屏蔽罐为非常大型的设备并可重达250,000磅，并具有16英尺或更高的高度。在一个存储VVO/屏蔽罐的顶部叠放一个转移屏蔽罐需要很大的空间，一个大型高架起重机，和可能一个用于稳定的限制性系统。通常，在一个核电站内不能得到这样的空间。最后，在地面上，存储VVO立于地面上至少16英尺处，因此，为恐怖分子提供了一个相当大的袭击目标。 图1显示了一个传统的先有技术VVO2。先有技术VVO2包括平坦底部17，圆柱形体部12，和盖子14。盖子14通过螺栓18固定于圆柱形体部12。如果先有技术VVO2倾倒，螺栓18起到了限制盖子14与体部12分开的作用。圆柱形体部12具有顶部通气管道15和底部通气管道16。顶部通气管道15位于圆柱形体部12的顶部或其附近而底部通气管道16位于圆柱形体部12的底部或其附近。底部通气管道16和顶部通气管道15都环绕在圆柱形体部12的周边。先有技术VVO2的整体位于地面上。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一个，例如乏燃料，它减降低了转移屏蔽罐叠放在存储VVO顶部时叠层组件的高度。 本专利技术的另一个目的是提供一个，例如乏燃料，它只需要较少的垂直空间。 本专利技术再有一个目的是提供一个，例如乏燃料，当为高放废物提供足够的通气时它在存储期间利用地基的放射性防护性能。 本专利技术更进一步的目的是提供一个，例如乏燃料，它提供在一个充分认证的核电站设备内可以得到的相同或更高水平的操作防护。 本专利技术还更进一步的目的是提供一个，例如乏燃料，它降低地震和其它灾难性事故产生的危险和有效消除了来自世贸中心或五角大楼类型的袭击对存储罐的可能破坏。 本专利技术也有一个目的是提供一个，例如乏燃料，它使得高放废物从转移屏蔽罐到存储VVO的转移符合人类工程学。 本专利技术的另一个目的是提供一个用于在地下存储高放废物的系统和方法，例如乏燃料。 本专利技术再有一个目的是提供一个，例如乏燃料，它减少放射到环境的射线量。 本专利技术还有一个目的是提供一个，例如乏燃料，在水灾情况下，包括“严重的水灾”情况下，它提供足够的存储罐热量去除能力。 由本专利技术一个方面满足的这些和其它目的是一个用于存储高放废物的系统，包括一个体部，其具有一个用于接收和存储高放废物罐的腔，一部分体部位于地下；所述体部具有至少一个在腔内从地上进口向地下出口延伸的进气管道。通过在体部内提供一个从地上延伸到腔的地下某一位置的进气管道，高放废物罐可以利用地基的放射性防护性能而不妨碍腔内的罐与环境空气的通气。当装有热高放废物时，冷空气将进入地上入口，流经进气管道，并优选在它的底部或底部附近进入腔。高放废物产生的热量将加热冷空气，使它在腔内上升。然后热空气将通过位于盖子中或体部内的地上开口中的出气管道排出腔。因而，只要对高放废物提供足够的热通气，高放废物罐的地下存储是有利的。 优选地，进气管道的地上入口位于体部的一个侧壁内。当地上入口位于体部的侧壁内时，进气管道可以基本为S形延长。为了提供充分的通气，优选在体部内体部的相对侧壁中提供两个进气管道。优选提供通风筛以覆盖进气管道的地上入口。 体部优选用混凝土制造并且腔和进气管道可以与混凝土体部绝热以防止体部变热超过FSAR限制和防止进入进气管道的冷空气在其进入腔之前变热。进气管道和腔优选建造成一个密封的整体构件以防止地下水的侵入。这减少腔的内部腐蚀的可能性。在这个实施例中，可以提供一个钢壳给腔加衬并可以用一个钢衬制造进气管道。然后壳和进气管道可以焊接在一起以实现密封。可以在腔的下面提供一个也与壳和进气管道成为一体的底板。该系统也可以包括一个底座，例如加固的混凝土板，体部位于其上。 该系统也可以具有位于腔的底部/基底上的支持块。优选地，这些支持块将环形的间隔开并且在高放密封罐放入腔中储存时，在高放废物罐和腔的底表面之间提供一个进气空气室。进气空气室的存在将有助于腔的优化通气。支持块可以由低碳钢制成。如下所述，在本专利技术的一些方面中，支持块和进入腔的进气管道的地下出口(也即开口)之间的相对高度将保护避免水灾情况中过热。 在高放废物的存储期间，该系统将优选进一步包括一个位于体部顶部并覆盖腔的盖子。优选地，当一个高放废物罐位于腔中并且盖子置于包含有腔的体部顶部时，在罐和盖子之间存在一个出气空气室。也优选该盖子包括一个剪切环，当盖子置于体部的顶部时，其突出到腔中。该剪切环提供了抵抗来自地震、冲击导弹或其它发射物的侧向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存储高放废物的系统，包括：一个体部，其具有一个用于接收和存储高放废物罐的腔；一部分体部位于地下；所述体部具有至少一个在腔内从地上入口向地下出口延伸的进气管道。

【技术特征摘要】
US 2004-3-18 10/803,620;US 2005-2-10 11/054,869;US1.一种用于存储高放废物的系统，包括一个体部，其具有一个用于接收和存储高放废物罐的腔；一部分体部位于地下；所述体部具有至少一个在腔内从地上入口向地下出口延伸的进气管道。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地上入口在所述体部的一个侧壁内。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述地下出口在所述腔的底部或底部附近。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述进气管道基本上是一个细长的S型。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述体部中进气管道的数量是两个并且两个进气管道的地上入口在所述体部的相对侧壁上。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一部分进气管道与体部绝热。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少一部分腔与体部绝热。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进气管道和所述腔密闭密封于地下水的侵入。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括衬在所述腔中的一个金属壳和在所述腔的底表面形成的一个金属底板，所述进气管道由一种金属套管形成，其中所述壳、所述底板和所述进气管道焊接在一起以致形成一个整体结构。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述体部由混凝土制成。11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括在所述腔的底表面支撑罐的装置，当罐置于腔中存储时所述支持装置在高放废物罐和腔的底表面之间提供一个空气室。12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述支持装置在腔内支撑高放废物罐使得罐的底表面低于进气管道的地下出口的一个顶部。13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述支持装置是一个或多个环绕分离的支持块。14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述支持装置在腔内支撑高放废物罐使得罐的底表面在地下出口的顶部以下至少两英寸。15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括一个置于所述体部顶部并覆盖所述腔的盖子。16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，当高放废物罐设置在所述腔中时，在所述罐和所述盖子之间有一个空气室。17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述盖子包括至少一个出气管道以允许热空气排出腔，所述出气管道从所述空气室延伸，通过所述盖子的一个侧壁，而到外界大气。18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述盖子中的出气管道与所述体部中的进气管道的地上入口成环绕地和方位角地分隔开。19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括一个安置体部的底座。20.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述体部的一大部分安置在地下。21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述体部大约3英尺或更少的高度保留在地上。22.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔和所述进气管道由一个整体钢衬形成，并且所述体部由混凝土形成。23.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔高度的大部分位于地下。24.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括至少一个出气管道以使得从腔中排出热空气。25.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括一个覆盖进气管道的地上入口的通风筛；一个安置在体部顶部并覆盖腔的盖子，使得当一个高放废物罐在该腔中时，在罐和盖子之间存在一个出口空气室；一个体部位于其上的底座；由出口空气室到地面以上外界大气的通路形成的至少一个出气管道，所述出气管道与体部中的进气管道的地上入口成环绕地和方位角地分隔开；衬在所述腔中的一个金属壳；在所述腔的底表面形成的一个金属底板；所述进气管道由一个金属套管形成，所述壳、所述底板和所述进气管道焊接在一起以致形成一个密闭密封于地下水侵入的整体结构；其中地下出口在腔的底部或底部附近；在腔的底表面上支撑罐的装置，当罐置于腔中存储时所述支持装置在高放废物罐和腔的底表面之间提供一个入口空气室；其中支持装置支撑腔内的高放废物罐，使得罐的底表面低于进气管道的地下出口的顶部；其中体部的一大部分在地下；并且其中腔高度的一大部分在地下。26.一种存储高放废物的方法，包括提供一个根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括至少一个出气管道以使得从腔中排出热空气；下降一个高放废物罐进入所述腔使得所述罐的一大部分位于地下；和在体部的顶部放置一个盖子以封闭所述腔；其中罐的通气通过冷空气经体部的进气管道进入腔来提供，冷空气在腔内被高放废物加热，并且热空气通过出气管道排出腔。27.一种用于存储高放废物的系统，包括一个由一个用于接收和存储高放废物罐的腔形成的结构，所述腔具有一个顶部、一个底部和一个底表面；至少一个由一个从环境空气进口到腔底部或底部附近的出口的通路形成的进气管道；至少一个由一个从腔顶部或顶部附近到环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：K辛格，
申请(专利权)人：霍尔泰克国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]