CN108352203A - 核废料存储罐 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中，用于放射性核废料的干式存储系统包括具有限定用于存储核废料的内部空腔的管状壳体的罐、可密封地焊接至壳体的一端的盖以及附接至壳体的第二端的端部封闭件。端部封闭件包括具有向上翻转的周边环形封闭凸缘的基板。在一个实施例中，在封闭凸缘和壳体第二端之间形成周向延伸的对接接头，该对接接头通过全壁厚对接焊焊接而气密密封。各种实施例可以进一步包括副压力保持屏障，其在某些条件下封闭罐或其最容易失效的选定部分。

Description

核废料存储罐

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月16日提交的申请号62/242,458的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本发明总体上涉及用于高放射性核废料的干式存储系统，更具体地涉及用于存储这种材料的罐式系统。

在如核电站使用的核反应堆的运行中，充满浓缩铀的空心锆锡合金管(称为燃料组件)在核反应堆堆芯内燃烧，为兰金(Ranki ne)发电循环产生蒸汽。在能量消耗到预定水平之后，需要将这些燃料组件从反应堆中移出。这些废弃的核燃料(“SNF”)棒在耗尽并随后从反应器中移出后仍具有高放射性并产生相当大的热量，需要在随后的包装、运输和存储中非常小心。具体而言，SNF发射极其危险的中子和伽玛光子。这些中子和伽玛光子必须在从反应堆堆芯中取出之后一直密封隔离。

在对核反应堆去除燃料时，将SNF从反应堆中取出并置于水下，即通常所说的乏燃料池或池存储。池水有助于冷却SNF并提供足够的辐射屏蔽。SNF在池中存储一段时间，使热量和辐射衰减到足够低的水平，从而使SNF能够安全运输。然而，由于安全性、空间和经济方面的考虑，在SNF需要在相当长的时间内存储的情况下，单独使用池并不令人满意。因此，当需要长期存储SNF时，核工业的标准做法是在乏燃料池中的短暂存储期之后，将SNF存储在干燥状态。SNF的干式存储通常包括将SNF存储在装入提供足够辐射屏蔽的结构内的干燥惰性气体气氛中。

维持对放射性物质含量如SNF或其他受污染废物的限制是以前使用的焊接罐的主要功能。1999年4月27日授予Kr i shna P.Si ngh的美国专利5,898,747中描述了一种称为多用途罐(“MPC”)的罐，其全部内容通过引用结合于此。通常情况下，SNF被装入一个敞开的罐中，该罐被浸没在燃料池中的水下。一旦装入SNF，将罐从池中取出，置于分级区域中，脱水、抽真空、干燥，气密密封并运输至长期存储设施。该罐通常包含内部篮，该内部篮包括用于存储和支撑定位在罐的空腔内的多个SNF杆的单元阵列(参见例如美国专利5,898,747)。

在其标准形式中，罐的限制边界由焊接到相对薄壁的圆柱形外壳的厚基板组成。在将用过的燃料加载到罐中之后，通常将厚壁顶盖焊接到壳体的顶端，从而导致完全焊接限制边界。因此，包括使用过的核燃料的所谓“高级废料”被限制在由圆柱形罐封闭的空间中，该圆柱形罐由分别将相对较薄壁的壳体焊接到厚基板和将厚顶盖焊接到其下端和上端而构成(见例如图1A)。底部和顶部外壳是板式结构，其必须足够厚以承受适用于罐作为压力容器的设计压力，以形成适当的压力保持边界。基板和顶盖通常分别在约3至9英寸厚的范围内(顶盖通常比基板厚很多，以限制对盖焊接人员的辐射剂量)。有时，将狭窄的环形顶部封闭环焊接到罐盖上以保护排气口和排放口，例如图1B所示。

焊接的罐通常存放在称为“桶(cask)”或“堆叠件(overpack)”的通风的外部模块内，其为两个已知的存储系统变型：其中罐水平存放的水平存储系统(参见例如图2A)和其中罐垂直存放的垂直存储系统(参见例如图2B)。几乎普遍用于核废料存储内筒的结构材料是经典的奥氏体不锈钢或称为二相(Dup l ex)不锈钢的新近变型之一。除了应力腐蚀开裂(SCC)之外，不锈钢对所有类型的腐蚀具有显著的抵抗力，其发生要求同时存在三个参数，即暴露于环境的表面中的拉伸应力场、适当浓度的卤化物以及完全与相对湿度较高的环境空气相伴。位于海边的存储设施通常存在足够的卤化物浓度水平，这有助于触发SCC。阈值湿度水平(通常被认为是20％)也存在于沿海地区。由于包装在罐中的使用的燃料是散热的(在一些情况下高达50千瓦)，罐的大部分表面被加热，导致与罐外表面接触的空气的湿度伴随着降低(随着空气升温，其相对湿度降低)。因此，罐体表面易受SCC影响的部分是壳体(顶板和底板厚且因此对于穿壁裂纹扩展具有更大的耐受性)。更具体地说，壳体最脆弱的部分是不够热且与潮湿的空气接触的区域。在垂直罐中，最冷的空气在通风的桶/堆叠件中接触罐的底部区域或部分最容易受到SCC的影响。

随着核燃料长期存储在焊接罐中越来越成为美国、英国、西班牙和许多其他国家最受欢迎的方法，确保长使用寿命的需求变得重要。强化脆弱表面以引入压应力状态似乎是消除SCC(拉应力)诱导参数的三个中的一个诱导参数的有效手段。但是，这项措施的结果长期以来很难得知。

需要改进核废料存储罐。

发明内容

本公开提供了一种核废料干式存储罐和系统，其采用包括预防性保护罐式屏蔽系统的明确的长使用寿命设计以减轻应力腐蚀开裂(SCC)的不利影响，从而确保长期完整的内部存储罐和容纳放射性污染物的边界。公开了不同的实施例，提供适用于水平或垂直存储罐的不同级别的保护。

在一个方面，一种用于核废料的干式存储的罐包括：管状的第一壳体，其限定用于存储核废料的内部空腔；可密封地附接到第一壳体的第一端的盖；附接到所述第一壳体的第二端的端部封闭件，所述第一端部封闭件包括基板和设置在所述基板的周边部分上的上翻的环形封闭凸缘；在所述环形封闭凸缘与所述第一壳体的第二端之间形成的周向延伸的对接接头；以及在所述对接接头处形成的周向延伸的对接焊缝，其将环形封闭凸缘气密地密封到所述第一壳体的第二端。

另一方面，一种用于核废料的干式存储的双壁罐式系统包括罐，该罐包括：管状内壳体，其限定用于存储核废料并具有第一高度的内部空腔；可密封地焊接到内壳的第一端的第一盖；主基板，其限定周边边缘部分并且具有设置在周边边缘部分上的向上翻转的环形封闭凸缘；以及在环形封闭凸缘和内壳体的第二端之间的邻接接头处形成的环形全厚对接焊缝，其将第一端部封闭件可密封地附接到内壳体。内壳体，第一盖和第一端部封闭件共同限定了气密密封的主压力保持屏障。管状外壳体邻接内壳体，外壳体具有第二高度，该第二高度至少与内壳体的第一高度共同延伸；其中所述外壳体被焊接到所述罐以形成气密密封的第二压力保持屏障。

提供了一种制造用于核废料的干式存储的罐式系统的方法。该方法包括：提供具有第一端、第二端和在第一端和第二端之间延伸以用于存储核废料的空腔的管状第一壳体以及具有限定了周向边缘的上翻环形凸缘的第一基板；将环形凸缘的周向边缘抵靠在第一壳体的第一端上以形成对接接头；用全厚度对接焊将周向边缘焊接到第一壳体的第一端以形成气密密封；以及将第一盖的环形周边焊接到第一壳体的第二端以形成气密密封。

附图的简要说明

将参考以下附图来描述优选实施例的特征，其中类似的元件被类似地标记，并且其中：

图1A是已知核废料存储罐的侧面剖视图；

图1B是示出另外的顶部部分封闭环的视图；

图2A是现有的水平干式存储系统的总体示意图；

图2B是现有的垂直干式存储系统的总体示意图；

图3是根据本公开的干式存储系统的透视图，其包括用于容纳核废料的内罐和外部存储堆叠件或桶；

图4是图3中的焊接接头的局部侧面剖视图，其在罐的壳体与底板和顶盖之间；

图5是其侧视图，示出了以环形壳体裙部的形式附加的部分副安全壳屏障；

图6是包括内罐和外壳体组件的双壁罐式系统的透视分解图，该内罐和外壳组件形成包封内罐的全覆盖副安全壳屏障；

图7是在具有双壁壳体和单顶盖的罐式系统中使用的焊接接头的局部侧面剖视图；

图8是图7的局部侧面剖视图，示出了附加的第二基板，可选的顶部上的部分封闭环以及可选的支撑第二基板的固定紧固件；

图9是图6的罐式系统中使用的焊接接头的局部侧面剖视图，其具有双壁壳体和第二顶盖；和

图10是在罐壳体的下部上具有部分壳体裙部的水平罐的端视图。

所有附图都是示意的，不一定按比例绘制。在此对本文中的图号的引用可以包括具有不同字母后缀的相同数字的多个图，除非另外特别指出，否则应被解释为对所有这些图的一般参考。

具体实施方式

本文通过参考示例性(“示例”)实施例来说明和描述本发明的特征和益处。对示例性实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图将被视为整个书面描述的一部分。因此，本公开明确地不应限于这样的示例性实施例，该示例性实施例示出了可以单独存在或者以其他特征组合存在的特征的一些可能的非限制性组合。

在本文公开的实施例的描述中，对方向或定向的任何参考仅仅是为了方便描述，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”以及其派生词例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为指代在附图中所示或讨论的方位。这些相对术语仅仅是为了便于描述，并不要求设备以特定方向构造或操作。诸如“附加”、“粘贴”、“连接”、“耦合”，“相互连接”以及类似的术语是指这样的关系，其中结构通过中间结构直接地或间接地彼此固定或附接，以及可移动或刚性附接或关系，除非明确地另外描述。

如贯穿始终使用的，本文公开的任何范围都被用作描述该范围内的每一或每个值的简写。范围内的任何值都可以选择为范围的端点。

图3示出了根据本公开的用于放射性核废料(如乏核燃料(SNF))或可能已经被放射性污染的其他废料(例如在核能发电设施中)的长期存储的垂直干式存储系统。干式存储系统包括内罐20，内罐20可移除地插入外部放射屏蔽存储外堆叠件或桶30内。桶和罐被配置为用于核废料的竖立垂直存储。

存储桶30是具有复合结构的重壁钢和混凝土圆柱容器，该复合结构包括圆柱形内金属壳体35、圆柱形外金属壳体36和设置在金属壳体之间的圆柱形中间混凝土结构37。可移除的盖31关闭桶30的敞开的顶端38并且底板33关闭相对的敞开的底端39。该桶通常是块状且重的结构，其吸收存储在罐20中的乏核燃料(SNF)发出的中子和伽玛流。桶30限定在内壳体35的相对的顶端和底端38,39之间延伸的内部空腔34，内壳体35的尺寸和构造被设定为将罐20装配在其中。

优选地，在内壳体35和罐20之间形成环形间隙40，该环形间隙40提供冷却空气向上流动的路径并且去除罐20内的放射性衰减的乏核燃料产生的热量。一个或多个周向间隔开的冷却空气入口41和冷却空气出口42形成在与环形间隙40流体连通的桶30的底部和顶端39,38处。在操作中，由罐20内的SNF加热的环形间隙40中的空气通过罐20与桶30之间的自然循环向上流动。被加热的冷却空气从间隙的上部通过空气出口42径向地和/或向上地向外排出，从而通过空气入口41径向地和/或向上地向内吸入新鲜的周围冷空气进入环形间隙40的下部(见定向冷却气流箭头显示流动路径)。

参照图3-5所示，罐20具有细长的圆柱形空心体，该空心体包括限定用于存储核废料的内部空腔51的管状壳体50。诸如在美国专利5,898,747(通过引用整体并入本文中)中公开的SNF篮可以设置在空腔中以便于存储用过的燃料棒。顶盖52可密封地连接到壳体50的顶端53，而端部封闭件54密封地附接到壳体的相对底端57。盖和端部封闭件优选地可以是圆形的，以符合圆形管状壳体。在一些布置中，如图所示，盖52可以通过壳体50的顶端53部分地或完全地接收到空腔51中。因此在一个实施方式中，如图4和5中最佳示出的，盖52的面朝上的顶表面可以与壳体的顶端平齐，或者以其他构型可以在其中凹入或部分地延伸到壳体的顶端上方。罐20具有完全焊接的结构，该结构气密地密封其中存储乏核燃料的内部空腔51。

在一个实施例中，罐20的底端部封闭件54包括主基板55和设置在基板的环形周边区域或部分上的周向上翻的环形封闭凸缘56。如在此进一步描述的，凸缘的环形边缘59竖直定向并且限定了邻接边缘59，该邻接边缘59具有面向上的端部表面以形成与罐壳体50的底端的面朝下的端表面的对接接头。如图4和5所示，在一些实施例中，凸缘56的边缘59可以与基板55的顶表面基本齐平，位于同一水平面上。然而，在其他可能的实施例中，凸缘56可以向上突出超出由基板55的顶表面限定的水平面的一较短距离。凸缘56优选地与底板55一体地形成为其整体结构部分，使得在壳体50和基板之间存在单个环形接头。然而，在其他可能的实施例中，凸缘可以是单独的部件，例如焊接到基板的环，但具有与本文所示相同的整体构造。

在一个实施例中，罐20的盖52和基板55优选地可以比用于核废料干式存储罐的标准构造方法的壳体50厚得多。罐20的壳体、盖和底端部封闭件优选地由合适的耐腐蚀金属制成，诸如但不限于不锈钢，包括铁素体、奥氏体(例如，316L和317L)和二相(Dup l ex)(例如，合金S31803和S32205)不锈钢。二相不锈钢是一种含有铁素体和奥氏体的晶粒结构的二相不锈钢。包括含硼金属的其他合适的金属材料可用于制造SNF存储罐。

继续参考图3-5，周向延伸的对接接头58可以形成在周边环形封闭凸缘56的垂直取向边缘59与管状壳体50的底端57之间。周向延伸的对接焊60永久气密密封底端部封闭件54并将其连接到罐20的壳体。因此，有利的是，在现有的罐壳体/基板接合部中使用的标准角部接头构造和部分厚度的沟槽/边缘焊(见例如图1)被完全厚度对接焊构造所代替，该完全厚度对接焊构造完全地从接头内部穿过接头到接头外部，如图4和5示例性地示出。对接焊具有若干优点。首先，对接焊接头58有利于通过如射线照相和超声波(体积的)等技术改进壳体/基板接头的非破坏检查(NDE)测试(如政府监管机构可能要求的那样)。由于这些接头的几何构型，现有技术边缘焊缝的完整性不太适合用于识别可能的表面之下不规则性或夹杂物的NDE技术(诸如射线照相术和超声波测试)。此外，本文所公开的对接焊缝还有助于使在焊缝中截留的残余应力最小化，所述残余应力可以在某些周围环境中用作应力腐蚀开裂(SCC)的核心。

对接接头58优选地定位成靠近基板55。在一个实施例中，周向延伸的向上凹入的表面凹陷84可以形成在基板55和与环形凸缘56和对接接头58相邻的环形封闭凸缘之间的基板55的顶表面中，以允许接头定位为尽可能靠近基板的顶表面水平面，如图4和5所示的实施例。因此，环形凸缘和对接接头的边缘59基本与基板55的顶表面齐平。凹陷84产生了更大的进入对接接头58的内侧的通路，以促进以这种紧密联接的布置形成对接焊接接头和随后的焊接NDE。然而，在其它不太优选但仍令人满意的实施例中，底端部封闭件54的环形封闭凸缘56可在基板55的顶表面(未示出)上方向上突出一小段距离，形成一种短的垂直圆形短壁，然后将其对接焊接到底端壳体50。可以使用任何一种布置。

顶盖52的环形周边边缘可以使用任何合适类型的焊接(例如凹槽焊61)被完全焊接并且气密密封到罐壳体50的顶端53。在图4和5所示的一个实施例中，围绕罐的整个顶端周向延伸的焊61可以是如图所示的斜坡沟槽焊接；然而，取决于滤罐接口配置的盖，可以使用其他合适类型的凹槽或其他焊接。本领域技术人员完全可以根据需要选择适当类型的焊接，焊接填充材料和相应的盖/壳体边缘轮廓。

因为如上所述，暴露于较冷空气的罐20的下部是应力腐蚀开裂(SCC)的最易受影响的位置，所以本公开提供了用于减轻该失效机制的引发或传播的若干技术。在垂直干式存储系统中，罐20的底端区域是SCC的问题区域，因为最冷的冷却空气在该位置进入外部的堆叠件或罐30(参见例如图3)。

对于垂直干式存储罐20，可以使用双壁/多壁罐式结构来对抗SCC。顾名思义，多壁罐包括设计具有两个分立的密封外壳的罐，该两个分立的密封外壳被配置成使得源自一个密封外壳的穿透壁裂缝不会传播到另一个密封外壳中，从而提供冗余或备用密封壳体以防止罐中可能存在放射性污染物泄漏。为此目的，两个壳体优选彼此紧密接近地形成，从而在它们之间形成非常小的间隙空间，但是不会通过爆炸或其他技术物理地结合在一起，这种物理结合将允许源自一个壳体的裂缝迁移到下一个壳体中。如下面进一步描述的，在下面的实施例中呈现了包围放射性材料限制边界的不同层级处的双壁壳构造几何形状。

图5描绘了第一裙状多壁罐式构造，其包括用于上面图2B所示的垂直干式存储系统中可用的垂直干式存储罐20的部分双壁壳体覆盖物。在该实施例中，部分环形的第二外壳体裙部70仅包封内壳体50的下部区域或部分以确定罐20的最冷区域作为最终的安全壳屏障。裙部70围绕壳体50的整个周边延伸。优选地，裙部70的高度小于内壳体50的整个高度，并且更优选地小于或等于内壳体的整个高度的一半。裙部70具有与内罐壳体50的直径和几何形状相符的弧形凹形形状。在一个实施例中，使用多个焊将外壳体裙部70气密地密封到内壳体50的下部。这可以包括围绕裙部形成的多个周向间隔开的塞焊62，以将其优选地固定到罐20的基板55，罐20的基板55具有比内壳更大的材料厚度，从而提供更牢固的连接。壳体裙部70的环形顶端74可以经由全周向角焊63密封到内壳体50。裙部的环形底端75可以经由另一个全周向角焊63密封到基板55。在其他实施例中可以使用其他类型的焊接。外壳体裙部70被气密地密封到内壳体50以形成与由裙部覆盖的内壳体的范围相对应的第二压力保持边界。

图10示出了适用于水平干式存储罐200的部分覆盖壳体裙部700，例如上面图2A所示的水平干式核废料存储系统中使用的那些。裙部700具有符合存储罐壳体的直径和几何形状的凹形形状。裙部700具有小于内壳体50的完整周边的周向长度，并且优选地具有至少与内壳体的长度共同延伸的长度。在一个实施例中，裙部700可以如图所示覆盖罐200的整个下半部，或者在其他实施例中可以覆盖罐壳体的更大或更小的周向延伸范围。角焊63或其他合适的焊可用于将外壳体裙部700气密密封到罐200。

图6-9描绘了更完整的覆盖多壁罐结构的例子，作为起点，每个结构共同地包括完整的双壁壳体系统。在图7-8的实施例中，管状的第二外壳体71邻接并包封整个内壳体50至少从内壳体顶端53延伸到底端57的内壳体50的至少整个高度。外壳体71限定内部空腔76，内部空腔76被配置和尺寸设计为保持内壳体50。外壳体71优选尽可能地非常靠近内壳体50，以最小化在其之间形成的任何环形间隙空间的尺寸，以最小化其中可以被抽空并充满惰性气体的空气的量。

在一个实施例中，外壳体71具有比内壳体50更大的高度，使得外壳体的下端在内壳体的下端之下延伸，以焊接到内壳体的基板55。内壳体50和外壳体71的顶端可以处于与所示相同的高程或高度。外壳体71的环形顶端可以分别通过外壳体和内壳体的顶端72,53之间的全周向凹槽焊64密封到内壳体50。外壳体71的环形底端73可以通过相同的塞焊62被密封到基板55并且被充满上述周向角焊63(参见例如图7)。在其他实施例中可以使用其他类型的焊接。外壳体7气密地密封到内壳体50上以形成对应于被覆盖的内壳体50的整个范围的第二压力保持边界。

如图7和8所示的多壁罐20的实施例，可以提供完整的壳体和基板覆盖物。在这种构造中，焊接到主内壳体50的主基板55可以被焊接到副外壳体71的副基板82覆盖/封闭和保护。该实施例包括单个主顶盖52。可选地，顶盖52还可以包括如上所述的环形封闭环80。外副基板82邻接并完全覆盖其非常靠近的内主基板55的面向下的底表面。壳体50,71和基板55,82的内部和外部边界之间的间隙空间可被抽空并填充惰性气体(例如氦气或氮气)。外壳体71可以通过周向延伸的合适的焊接(例如凹槽焊61)而密封到副基板82。在该实施例中，外壳体71的底端73可以与内基板55的底表面共同延伸，如图8所示。

在图8的实施例中，环形顶部封闭环80可选地分别焊接到内壳体50和外壳体71的顶盖52和顶端72,53。可以提供任何合适类型的焊接。在一个实施例中，可以在封闭环80的内侧和外侧上设置全周向角焊63，以将环气密地密封到罐20。环80优选具有足够的宽度以覆盖和封闭所有完全延伸通过盖进入罐的空腔51中的贯穿端口81或其他孔，其可以用于在上述罐干燥过程中，从罐的内部内排空空气并干燥罐的内部。

在一些实施例中，副基板82可选地由任何合适类型的多个撑头(stayfastener)83支撑，如图8所示。撑头83完全延伸穿过外基板82并且仅部分地延伸到内基板55中，以达到提供足够将紧固件固定在其中的深度。在一个实施例中，诸如螺栓或螺钉的螺纹紧固件可以用于加强内部和外部基板55,82之间的附接。如果副基板82及其与外壳体71的连接部在结构上不足以承受在假定情况下的内部压力(在该假定情况下，内部安全壳被假定为已发生贯通泄漏)，则可能需要撑头。这形成了辅助或备用压力保持屏障。

在图6和9所示的多壁(双壳)罐式结构的替代实施例和变型中，可以为内壳、其基板和其底部封闭组件提供完整的顶部、底部和侧面限制边界覆盖物。该配置设想由完整的副约束边界围绕由内壳体50形成的罐20的整个主约束边界。外副顶盖79沿着其周边边缘可密封地焊接到外壳体71的顶端77，由此完全覆盖和封闭内壳体50上的顶盖52。全周向凹槽焊61可用于将盖79密封到壳体71(参见例如图9)。顶盖79优选紧靠顶盖52。在这种结构中，外壳体71在内壳50的顶端53上方延伸(参见例如图6)，与之相对比的是不具有副顶盖79的布置，其中内壳体和外壳体的端部彼此齐平(参见例如图7和8)。如本文所述，内壳体50的底端处的主基板55已经被副基板82覆盖和包围。

作为进一步的纵深防护措施，在前述多壁结构中的内壳体50和外壳体71的两个壁之间的间隙可以被抽空并填充惰性气体，例如但不限于氦气或氮气。同样值得注意的是，对于多壁罐20是否设置了部分或全部的外壳体，外部存储桶30的空腔34的尺寸仍然设计成将罐插入并将罐容纳在其中的方式，其中维持罐和桶之间的环形间隙40以进行自然对流冷却。

应该理解的是，通过适当调整空腔34的尺寸以适于容纳双壁或带有裙部的罐的较大直径部分，任何上述的双壁或带有裙部的罐式组件可以存储在图3所示的堆叠件或罐30中。还可以理解的是，除了塞焊62之外，所有的焊缝都是全周向焊，其完全围绕罐及其壳体、盖或基板延伸，以适用于形成完全气密密封的压力边界。

虽然前面的描述和附图表示本发明的优选或示例性实施例，但应该理解的是，在不脱离所附权利要求的等同物的精神和范围的情况下可以进行各种添加、修改和替换。具体而言，本领域技术人员将清楚，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例、尺寸以及采用其他元件、材料和组件。另外，可以在不脱离本发明的精神的情况下，进行在此描述的可应用的方法/过程中的多种变化。本领域的技术人员将进一步认识到，本发明可以与结构、布置、比例、尺寸、材料和部件以及用于本发明的实践中的其他方式的许多修改一起使用，其特别适用于特定环境和操作而不偏离本发明的原理。因此，目前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，而不限于前述说明或实施例。而且，所附权利要求应被广义地解释为包括本发明的其他变体和实施例，本领域技术人员可以在不脱离本发明的等同物的范围的情况下，做出本发明的其他变体和实施例。

Claims (20)

1.一种用于核废料干式存储的罐，所述罐包括：

管状第一壳体，其限定用于存储核废料的内部空腔；

盖，其可密封地附接到第一壳体的第一端；

端部封闭件，其附接到所述第一壳体的第二端，所述第一端部封闭件包括基板和设置在所述基板的周边部分上的上翻的环形封闭凸缘；

周向延伸的对接接头，其在所述环形封闭凸缘和所述第一壳体的第二端之间形成；以及

在所述对接接头处形成的周向延伸的对接焊，其将所述环形封闭凸缘气密地密封到所述第一壳体的第二端。

2.根据权利要求1所述的罐，其中所述环形封闭凸缘具有边缘，所述边缘在所述对接接头处竖直定向成与所述第一壳体的所述第二端配合。

3.根据权利要求1或2所述的罐，其中所述第一盖通过焊接的环形接头气密密封到所述第一壳体的所述第一端。

4.根据权利要求3所述的罐，还包括环形封闭环，其被焊接到所述第一壳体的所述第一盖和第一端，覆盖所述第一盖的焊接接头。

5.根据权利要求1所述的罐，其中所述环形封闭凸缘与所述第一基板一体地形成，成为其整体结构部分。

6.根据权利要求1,2或5中任一项所述的罐，还包括环形凹入表面凹陷，其形成在与所述环形凸缘和对接接头相邻的所述基板的顶表面中。

7.根据权利要求1所述的罐，其中所述第一壳体具有垂直取向。

8.根据权利要求7所述的罐，还包括环形壳体裙部，其邻近并焊接到所述第一壳体的靠近其第二端的下部，所述壳体裙部围绕所述下部周向延伸并且其高度小于所述第一壳体的总高度，其中所述壳体裙部形成气密密封的副压力保持屏障。

9.根据权利要求8所述的罐，其中，所述壳体裙部覆盖所述对接接头。

10.根据权利要求1所述的罐，其中所述第一壳体具有水平取向并且还包括邻接并覆盖所述第一壳体的下半部的半圆形凹形外壳体裙部，所述外壳裙部焊接至所述第一壳体并且形成气密密封的副压力保持屏障。

11.根据权利要求1所述的罐，其中所述第一壳体、基板和盖由不锈钢形成。

12.一种用于核废料的干式存储的双壁式罐式系统，所述罐式系统包括：

罐，其包括：

管状内壳体，其限定内部空腔，该内部空腔用于存储核废料并具有第一高度；

可密封地焊接到所述内壳体的第一端的第一盖；

主基板，其限定周边边缘部分并且具有设置在所述周边边缘部分上的向上翻转的环形封闭凸缘；

环形全厚对接焊，其在所述环形封闭凸缘和所述内壳体的第二端之间的邻接接头处形成，将所述第一端部封闭件可密封地附接到所述内壳体；

所述内壳体、第一盖和第一端部封闭件共同地限定气密密封主压力保持屏障；

邻接所述内壳体的管状外壳体，所述外壳体具有第二高度，该第二高度至少与所述内壳体的第一高度共同延伸；

其中所述外壳体被焊接到所述罐以形成气密密封的副压力保持屏障。

13.根据权利要求12所述的罐式系统，还包括可密封地焊接到所述外壳体的第一端的副基板，所述副基板覆盖所述主基板并且形成气密密封的第三压力保持边界。

14.根据权利要求12或13所述的罐式系统，还包括可密封地焊接到所述外壳体的第二端的第二盖，所述第二盖覆盖所述第一盖并且形成气密密封的第四压力保持边界。

15.根据权利要求13所述的罐式系统，还包括将所述第二盖附接到所述第一盖的多个撑头。

16.根据权利要求12所述的罐式系统，其中，所述外壳的第一端密封焊接至所述内壳体的第一端，并且所述外壳的第二端密封焊接至所述罐的主基板。

17.根据权利要求12或16所述的罐式系统，其中，所述壳体的所述第二端通过多个周向间隔开的塞焊而被焊接到所述主基板。

18.根据权利要求12所述的罐装系统，其中所述罐竖直地定向。

19.根据权利要求12所述的罐装系统，其中所述罐和外壳体设置在通风存储桶中，所述通风存储桶包括设置在所述桶的第一端处的冷却空气入口、设置在所述桶的第二端处的冷却空气出口以及环形间隙，该环形间隙形成在所述外壳体和所述桶之间与所述冷却空气入口和出口流体连通。

20.一种制造用于核废料干式存储的罐式系统的方法，所述方法包括

提供管状第一壳体，所述管状第一壳体具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的用于存储核废料的空腔，以及第一基板，其具有限定了周向边缘的上翻环形凸缘；

将所述环形凸缘的周向边缘抵靠所述第一壳体的第一端以形成对接接头；

用全厚对接焊将所述周向边缘焊接到所述第一壳体的第一端以形成气密密封；以及

将第一盖的环形周边边缘焊接到所述第一壳体的第二端以形成气密密封。