CN112703563A - 用于乏核燃料存储的防水防风通风模块 - Google Patents

Abstract

一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，其包括细长主体，该细长主体包括顶端、底端、侧壁、基板、可拆卸的盖以及用于容纳燃料罐的空腔，该燃料罐容纳了放热的乏核燃料组件。间隔开的冷却空气入口管道沿径向向内将环境冷却空气吸入空腔的下部。空气沿着罐在空腔中向上流动，并通过自然循环从模块的顶端排放到大气中。在一个实施例中，空气入口管道可具有包括一个或多个倾斜角度的部分的多角度且弯曲的构造。入口管道的外部入口端开口布置成高度高于内部出口端开口，以防止积水和洪水进入。管道和盖具有辐射屏蔽功能。

Description

用于乏核燃料存储的防水防风通风模块

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月11日提交的美国临时申请No.62/729,482的权益，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本发明总体上涉及用于存储和/或运输来自核电站或其他设施的放热的乏核燃料(“SNF”)的通风干式存储模块。

在核反应堆的运行中，核能源通常为多个中空的锆合金管的形式，每个中空管都充满了浓缩的铀粒，这些铀粒被集中布置在称为燃料组件的组装件中。当燃料组件中的能量已经耗尽到某个预定水平时，将燃料组件从核反应堆中移出并称为用过的或乏核燃料(“SNF”)。用于包装从轻水反应堆排出的用过的或乏燃料组件以进行场外运输或现场干燥存储的标准结构称为燃料篮。燃料篮本质上是一组棱柱形存储单元的组件，每个存储单元的尺寸设计成可存储一个燃料组件，每个燃料组件又包括多个单独的乏核燃料棒。燃料篮布置在金属储罐内，金属储罐又放置在通风的外层外堆叠件(overpack)或模块内，用于在内部燃料篮内安全运输和/或存储多个乏燃料组件。

除了发射的危险电离中子和伽马光子(即中子和伽马辐射)需要保护性屏蔽，燃料组件中的高放射性SNF仍会产生大量热量，必须散发热量以免损坏燃料组件。常规通风模块的冷却具有多个缺点。冷却空气的入口通常靠近支撑垫，并且容易在室外易受洪灾的地点被雪、碎屑阻塞，或遭受径流和地面水。在未遮蔽的位置，相对于冷却空气入口位置和出口管道位置，风向的变化会对空气流速和燃料组件的冷却产生不利影响。在阳光充足的地方，支撑垫吸收太阳辐射，从而加热垫，由于空气入口靠近垫，因此进入的空气在垫上经过时会被加热。这不利地影响了冷却性能和效率，从而导致容纳在外部存储模块内的燃料组件冷却不足。

需要改进的核燃料存储模块。

发明内容

本申请涉及一种改进的通风干式存储系统，该系统用于使用可用的环境冷却空气来无源地冷却乏核燃料。用于干燥存储SNF的外部通风存储桶或模块。该模块具有细长主体，该细长主体包括内部空腔，该内部空腔配置成用于容纳包含多个发热核燃料组件的单个SNF罐。在一个实施例中，模块可以垂直取向并且搁置在混凝土支撑垫上。围绕模块主体周向地间隔开的径向取向的多个冷却空气入口管道将内部空腔与模块外部的环境冷却空气流体连通。每个空气入口管道都通过自然循环将冷却空气径向向内吸入空腔内，并将空气分布在散发由SNF产生的热量的罐周围。由于自然烟囱效应，冷却空气在罐的旁边流动，并在空腔中向上流动，这是因为冷却空气在罐内部由SNF发出的热量加热，并通过一个或多个空气出口管道离开空腔的顶部。在一个实施例中，出口管道可以径向地取向。将压缩的冷却空气供应到罐无需使用鼓风机或风扇。

在一个实施例中，每个空气入口管道可以具有弯曲的构造，以将冷却空气径向向内并且最初向上地吸入每个空气入口管道中，然后将冷却空气在空气入口管道中向下重新引导到模块的内部空腔的最下部。入口管道可以具有多角度的构造，使得在空气入口管道的入口端开口和出口端开口之间不存在直线的视线，以防止中子从罐流到环境大气。在一些实施例中，包括钢或其他辐射衰减插件或屏蔽件的辐射衰减屏蔽构件可以被结合到管道中以增强辐射阻挡。

当前的冷却空气入口管道可各自具有入口端开口，该入口端开口位于比通向存储模块的空腔的出口端开口不同的优选地较高的高度处。入口端开口可在混凝土支撑垫和模块底部上方充分升高，以防止洪水进入模块，特别是在容易发生洪水的SNF储存地点。另外，这有利地将每个管道的入口端开口升高到燃料存储模块周围的垫或地面上方一定的距离，该距离足以使得经由前述常规SNF燃料存储模块管道布置所涉及的混凝土支撑垫而进入管道的冷却空气的加热最大程度地减小。入口开口布置成从围绕存储模块下部的周围环境将空气径向地直接向内径向吸入到模块的内部空腔中。在一个实施例中，每个冷却空气入口管道的入口端开口优选地可以在模块的竖直中线下方。这也避免了在模块顶部附近的空气入口管道和出口管道之间的热干扰，从而避免了离开出口管道的已经被加热的空气加热被吸入到模块空腔中的冷却空气。在一些布置中，入口端开口具有在竖直方向上交错的布置，其中每个空气入口管道的入口端开口的高度与每个相邻入口空气管道的入口端开口的高度不同，以当空气平静时，在存储模块周围出现空气温度分层的情况下，最大程度地将可用的冷却环境空气供应到每个入口管道。

本公开还提供了一种改进的模块盖，该模块盖包括填充有用于辐射屏蔽的混凝土的金属壳。盖被配置成使得SNF存储模块的顶端与盖之间的界面形成周向延伸的竖直环形间隙，该竖直环形间隙限定了径向空气出口管道，该径向空气出口管道用于将由模块空腔中的罐加热的冷却空气喷射到大气中。代替大量单独的增加对气流的阻力的不连续的空气出口管道，本空气出口管道围绕盖-模块界面的圆周沿径向向大气开放了大致360度，通过在模块的整个圆周上排出空气来排出空气以最大程度地减小气流阻力并最大程度地排放加热的冷却空气。这使得加热的空气基本上径向对称地从模块流出。

本模块的盖还包括一对提升梁，该一对提升梁是嵌入在盖的混凝土内衬中的垂直板的形式。在一个实施例中，提升梁可以以互锁的X形构造布置。每个梁板具有暴露的向下延伸的下部，该下部可以是阶梯状的并且可以插入到SNF存储模块的敞开的顶部中以产生中子散射并增强辐射衰减。此外，这种独特的配置还具有防风特征，该特征将径向冷却空气出口管道在与模块主体的界面处的盖下方分成四个离散的扇区或扇形。这有利地减轻了直接作用于加热的冷却空气从模块的空气出口管道径向向外排出的风的不利影响。因此，由于风通常一次从一个方向吹出，提升梁板的向下延伸的下部遮蔽或遮盖了其他风中的剩余的空气出口扇形，仅主要从一个冷却空气出口扇形排出的加热的冷却空气可能受到不利影响。还需要注意的是，与单个较小的管道相比，从盖下方模块顶部的整个扇区或扇形排放加热的冷却空气会产生较大的空气出口流通面积，并因此而产生较小的流动阻力。这有利地最大化了加热空气的流出和从模块中SNF罐的散热。

一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，其包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；多个冷却空气入口管道围绕主体周向地间隔开，每个入口管道形成径向取向的空气入口通道，该入口通道将环境大气与内部空腔流体连接；每个空气入口管道具有在侧壁的外表面上的入口端开口和在与空腔邻接的侧壁的内表面上的出口端开口；其中，每个空气入口管道具有弯曲结构，以将冷却空气径向向内吸入，并首先从环境大气向上吸入，然后将冷却空气通过空气入口管道向下重新引导到模块内部空腔的下部。

在另一方面，一种用于无源冷却乏核燃料的通风干式存储系统，包括：细长模块，其限定顶端、底端和侧壁，该侧壁在端部之间延伸限定了沿纵向轴线延伸的内部空腔；侧壁包括内壳、外壳，设置在所述壳之间的辐射屏蔽填充材料；嵌入在填充材料中并焊接到内壳和外壳上的多个径向取向的互连板，以将壳刚性地联接在一起；基板密封地固定在模块的底端；可移动的盖，该盖可拆卸地联接到模块的顶端；燃料存储罐，其布置在内部空腔中，并包含放热的乏核燃料；多个冷却空气入口管道，每个冷却空气入口管道形成穿过模块的侧壁的径向取向的空气入口通道，该空气入口通道被配置为将环境大气与内部空腔流体连接；空气入口管道在侧壁的外表面上具有入口端开口，该入口端开口的高度高于每个空气入口管道在与内部空腔相邻的侧壁的内表面处的出口端开口处的高度；其中，冷却空气通过每个空气入口管道被吸入内部空腔，并沿着罐向上流动，从而加热冷却空气，并且加热后的冷却空气通过多个空气出口管道排回到大气中。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在端部之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，该内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；附接在模块主体底端的底板；多个冷却空气入口管道将环境大气与内部空腔流体连通。盖可拆卸地联接到模块主体的顶端以进入内部空腔；盖包括填充有混凝土的金属壳和嵌入在混凝土中的第一提升梁；其中第一提升梁包括下部，该下部向下突出穿过盖的底罩并在其下方进入空腔的顶端。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及沿着纵向轴线在所述顶端和底端之间延伸的内部空腔，所述内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；多个冷却空气入口管道围绕主体周向地间隔开，每个入口管道形成穿过侧壁径向取向的空气入口通道，该空气入口通道将环境大气与内部空腔流体连接；空气入口管道在侧壁的外表面上具有入口端开口，该入口端开口的高度高于每个空气入口管道在邻接内部空腔的侧壁的内表面处的出口端开口的高度；空气入口管道均包括上顶壁和下底壁；其中，每个空气入口管道的顶壁的最高点的高度高于空气入口管道的进气端开口的顶部。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及沿着纵向轴线在所述顶端和底端之间延伸的内部空腔，所述内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；多个冷却空气入口管道围绕主体周向地间隔开，每个入口管道形成穿过侧壁的径向取向的空气入口通道，该空气入口通道将环境大气与内部空腔流体连接；空气入口管道均具有与空腔相邻的外部入口端开口和内部出口端开口；其中，所述入口端开口在竖直方向上交错布置，其中，每个空气入口管道的入口端开口的高度与每个相邻入口空气管道的入口端开口的高度不同。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在端部之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，该内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；多个冷却空气入口管道围绕主体周向地间隔开，每个入口管道形成穿过侧壁的径向取向的空气入口通道，该空气入口通道将环境大气与内部空腔流体连接；空气入口管道的外表面上均装有辐射衰减屏蔽件。

在另一方面，一种用于无源冷却乏核燃料的通风干式存储系统，包括：细长模块，其限定顶端、底端；以及在所述顶端和底端之间延伸的侧壁，所述侧壁限定了沿纵向轴线延伸的内部空腔；以及所述侧壁包括内壳、外壳，设置在所述壳之间的辐射屏蔽填充材料，以及嵌入在所述填充材料中并且将所述内壳和外壳刚性地联接在一起的多个径向取向的互连板；基板密封地固定在模块的底端；可移动的盖可拆卸地连接到模块的顶端；燃料存储罐布置在内部空腔中，并包含放热的乏核燃料；多个冷却空气入口管道，每个冷却空气入口管道形成穿过模块的侧壁的径向取向的空气入口通道，该空气入口通道被配置为将环境大气与内部空腔流体连接；空气入口管道在侧壁的外表面上具有入口端开口，该入口端开口的高度高于每个空气入口管道在与内部空腔相邻的侧壁的内表面上的出口端开口的高度；其中，冷却空气通过每个空气入口管道被吸入内部空腔，并沿着罐向上流动，从而加热冷却空气，而加热后的冷却空气通过空气出口管道排回到大气中。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在端部之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，该内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；附接在模块主体底端的底板；多个冷却空气入口管道将环境大气与内部空腔流体连通；盖可拆卸地连接到模块主体的顶端以进入内部空腔；盖包括填充有混凝土的金属壳和嵌入在混凝土中的第一提升梁。其中，第一提升梁包括下部，该下部在盖的底罩下方向下突出到空腔的顶端。

在另一方面，一种用于无源冷却乏核燃料的通风干式存储系统，包括：细长模块，其限定顶端、底端；以及在所述顶端和底端之间延伸的侧壁，所述侧壁限定了沿纵向轴线延伸的内部空腔；以及所述侧壁包括内壳、外壳，设置在所述壳之间的辐射屏蔽填充材料；嵌入在填充材料中并焊接到内壳和外壳上的多个径向取向的互连板，以将壳刚性地联接在一起；基板密封地固定在模块的底端；可移动的盖可拆卸地联接到模块的顶端；燃料存储罐布置在内部空腔中，并包含放热的乏核燃料；多个冷却空气入口管道，每个冷却空气入口管道形成穿过模块的填充材料的径向取向的空气入口通道，并且被配置为将环境大气与内部空腔流体连接；其中每个互连板设置在相邻的空气入口管道之间。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；安装在模块主体底端的底板；多个冷却空气入口管道将环境大气与内部空腔流体连通；盖可拆卸地联接到模块主体的顶端以进入内部空腔；盖包括填充有混凝土的金属壳和嵌入在混凝土中的第一提升梁；其中第一提升梁包括下部，该下部向下延伸穿过盖的底罩并在其下方进入空腔的顶端。

在另一方面，一种用于乏核燃料的无源冷却的存储模块，包括：细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔被配置为用于持有燃料存储罐；多个冷却空气入口管道将环境大气与内部空腔流体连通；盖可拆卸地连接到模块主体的顶端以进入内部空腔；盖包括一对提升梁，每个提升梁包括向下延伸的下部，该下部向下延伸到模块的顶端下方并进入空腔中；其中，提升梁的下部将界面分成扇形冷却空气出口管道，用于将冷却空气从空腔径向排放到大气中。

根据下文提供的详细描述，本发明的其他应用领域将变得显而易见。应该理解的是，详细说明和特定示例虽然指示了本发明的优选实施例，但是仅旨在用于说明的目的，而并不意图限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图，将更加全面地理解本发明，其中，相似的元件被相似地标记，并且其中：

图1是呈辐射屏蔽通风模块形式的用于存储乏核燃料的存储系统的立体图，其包括用于无源冷却燃料的冷却空气入口管道和出口管道；

图2是其剖视立体图。

图3是其侧面剖视图。

图4是从图3截取的穿过冷却空气入口管道的横截面。

图5是取自图3的放大细节。

图6是利用圆形横截面流动导管的第一替代性空气入口管道构造的侧视图。

图7是图1的通风模块的立体图，该通风模块具有第二种替代空气入口管道的构造和布局；

图8是其第一侧视剖视图。

图9是取自图8的放大细节。

图10是图1和图7的模块的盖的立体剖视图。

图11是其侧面剖视图。

图12是图1和图7的模块的顶部封闭盖组件的分解立体图。

图13是取自图12的放大细节。

图14是图7的模块的立体剖视图。

图15是其侧面剖视图，示出了冷却空气的入口管道和出口管道。

图16是取自图15的放大细节。

图17是其一个冷却空气入口管道组件的部件的分解图。

所有附图均为示意图，不一定按比例绘制。除非另有说明，否则某些图中所示的特征与其他图中未编号的特征相同。

具体实施方式

在此通过参考示例性实施例示出和描述了本发明的特征和益处。旨在结合附图阅读示例性实施例的该描述，这些附图应被认为是整个书面描述的一部分。因此，本公开明确地不应该限于示出了可以单独存在或以特征的其他组合存在的特征的一些可能的非限制性组合的示例性实施例。

在本文公开的实施例的描述中，对方向或取向的任何引用仅是为了描述的方便，而不是以任何方式限制本发明的范围。相对术语，例如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶”和“底”，以及它们的派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应被解释为是指所描述的方向或所讨论的附图中所示的方向。这些相对术语仅是为了描述的方便，并且不需要以特定的方向构造或操作该装置。诸如“附接”、“附连”、“连接”、“联接”、“互连”和类似的术语是指一种关系，其中结构通过中间结构直接或间接地彼此固定或附接，以及两者活动或刚性附接或关系，除非另有明确说明。

贯穿全文，本文公开的任何范围均用作描述该范围内的每个值的简写。可以选择该范围内的任何值作为该范围的端点。另外，本文引用的所有参考文献通过引用整体并入本文。在本公开中的定义与所引用的参考文献中的定义发生冲突的情况下，以本公开为准。

图1-5示出了一种核燃料存储系统，该核燃料存储系统包括无源冷却和通风的外部存储模块20，该外部存储模块20被配置为容纳装载有散发放射性衰变热的乏核燃料(SNF)组件的单个燃料罐。在一个实施例中，模块20可以是双壁容器，其具有细长的模块主体28，该模块主体28包括圆柱形外壳24、内壳23和辐射屏蔽件，该辐射屏蔽件在一种示例性构造中可以包括混凝土或内衬72，该混凝土或内衬72设置在环形空间之中，用于辐射阻挡。除了或代替包括用于辐射屏蔽的铅的混凝土以外，可以使用其他屏蔽材料，包括例如含硼材料(例如，

或其他)、钢、铅和其他通常用于本领域目的的材料。内壳23限定了模块的内表面76，而外壳24限定了模块的外表面77。在一个实施例中，表面76、77可以是圆柱形且弓形弯曲的。如图所示的实施例中所示，无源冷却的存储模块20可以被垂直地拉长和取向。然而，诸如水平的其他取向可以与本文描述的相同特征一起使用。内壳23和外壳24可以由合适的金属材料形成，例如但不限于钢(例如碳或不锈钢)，在一个实施例中可以进行环氧涂漆/涂覆以防腐蚀。作为一个非限制性示例，壳23、24可均具有约3/4英寸的代表性厚度。

竖直延伸的中心空腔26沿着由竖直细长的模块主体28限定的中心线或纵向轴线LA延伸。在一个实施例中，空腔26可以是圆柱形的。然而，可以使用其他形状的空腔，包括多边形和其他非多边形的形状(例如，直线形、六边形、八边形等)。焊接到模块20的底端24的金属基板27密封件封闭空腔的底部。基板27被配置用于放置在优选平坦的混凝土支撑垫上，该支撑垫在垂直向下的方向上提供辐射屏蔽。底板27可以由与壳23、24类似的材料制成。在一实施例中，基板可为约3英寸厚。

模块20的空腔26具有适于将单个SNF罐29保持在其中的构造和高度(由图3中的虚线表示)。空腔26的直径有意地比燃料罐29的直径大出一小部分，以在罐和模块的内壳23之间形成通风环31。环31的宽度优选地足以随着冷却空气沿着罐向上流动而将罐内由SNF产生的热量从罐中吸走。作为非限制性示例，典型的气流环可以在大约2-6英寸的宽度范围内，并且包括2-6英寸的宽度，这取决于燃料罐29的估计的热负荷。环31垂直地延伸到罐的整个高度，该罐的最高端可以终止于与导管29-1的顶端相邻的顶部(例如，参见图3)。因此，罐29的高度接近空腔26的高度，并且至少大于所示空腔的高度的3/4。

多个径向和垂直延伸的支撑托架30设置在空腔26的底部，该支撑托架30被配置成接合罐29并使其居中以维持通风环31。托架30散布在一些空气入口管道50之间，并且被配置为将罐的底部升高到基板27的顶表面27-1上方。这允许环境冷却空气在罐下方循环。

在所示的一个实施例中，支撑托架30可以是L形的，并且优选地由钢(例如，碳或不锈钢)制成。在一个实施例中，托架30的典型厚度可以为大约3/4英寸，并且整体地附接到基板27，并且优选地例如经由焊接还整体地附接到内壳23。每个托架30具有水平部分31和竖直部分32，水平部分31从内壳23径向向内朝向模块20的中心线纵向轴线LA延伸，并且竖直部分32从基板沿着内壳23的内表面76并且平行于纵向轴线垂直向上延伸。在一个非限制性实施例中，水平部分31可以高约5英寸。托架30的垂直部分32可以具有适合于当将罐29插入空腔26中时有效地使罐29居中并保持罐和内壳23之间的通风环31的高度(例如，在一些实施例中为约2英尺或更小)。托架30的垂直部分32的顶端可以成一定角度或倒角以形成引入口，当通过起重机或升降机穿过空腔26中的模块的敞开顶端21时，该引入口有助于引导罐29和使罐29居中。由于罐的一部分自重由内壳23承载，配备有钢支撑托架30的基板有利地用于强化基板27并以最小化基板中的弯曲应力的方式支撑装载燃料的罐29。当通过起重机和/或桶处理履带车提升并搬运存储模块28时，或者在地震事件中震动模块20时，每个托架30的竖直部分还限制了罐的横向移动。

罐29的顶部可以通过多个周向间隔开的导管29-1在模块空腔26中居中，该导管29-1例如通过焊接牢固地附接到内壳23的靠近其顶端的内表面76。导管29-1围绕整个内壳设置，以完全360度覆盖。内侧导管配置成如果在地震事件期间或在由起重机或升降机提升时振动，邻接并防止罐过度横向移动或嘎嘎作响。

模块20还包括顶端21、底端22和在端部之间延伸的纵向延伸的侧壁77。基板27密封焊接到模块的底端22，以防止水进入空腔26。在一个实施例中，基板27在构造上可以是圆形且平坦的，并且限定了暴露于空腔26的面向上的平坦顶表面27-1。基板的平坦的底表面27-2旨在放置在混凝土支撑垫CP上。基板27可以由适合于焊接到内壳23和外壳24的底端的合适的金属形成，例如钢(例如碳或不锈钢)。

参考图3和7-11，可移动的盖40可拆卸地连接到模块顶端21，当其就位时，该盖关闭通常向上开口的空腔26。盖40可以是填充有辐射屏蔽材料(例如混凝土塞或内衬41)的中空圆形结构壳体。除混凝土之外或代替混凝土，可以使用其他屏蔽材料。盖40在竖直方向上提供辐射屏蔽，而设置在模块的侧壁77中的混凝土内衬72在横向或水平方向上提供辐射屏蔽。

在一个实施例中，盖40可具有大体上圆形的结构，其包括外壳，该外壳包括顶罩43、底罩45和周向延伸的外围环壁48。在一个实施例中，混凝土内衬41被包封在顶罩和底罩以及环壁内，它们被焊接在一起以形成永久性结合的组件(例如通过密封焊接)。如图所示，每个罩43、45的相对的顶部和底部主表面可以彼此平行并且是平坦的。

一对提升肋或梁49至少部分地嵌入壳体的混凝土内衬41中。提升梁49可均具有彼此垂直取向的互锁的X形布置。如图所示，每个梁可以是彼此垂直布置的坚固的、平坦的、垂直取向的金属板(例如，钢)。梁49通过所示的配合的垂直狭槽49-2彼此互锁并焊接在一起。一个狭槽向上开口，另一个狭槽向下开口，使得在完成梁组件组装时，梁49的底边缘位于同一水平参考平面中。

提升梁49的板在盖的整个直径上横向/水平延伸，并且可以邻接外围环形壁48的内表面。提升梁的板从顶罩43的底表面通过形成在底罩中的X形槽45-1垂直向下延伸穿过底罩45。狭槽配置成与提升梁的板互补(图12中最佳所示)。因此，提升梁49的下部49-3露出并垂直突出到盖的底罩45的底部主表面下方。在一实施例中，梁49的暴露的下部可具有多级构造，并且比环形出口通风筛46向下突出得更远。一种目的是当在罐装载操作期间将盖放置在平坦表面上时，保护筛免受损坏。

根据盖40的显著方面，当盖40位于模块顶部时，暴露的梁下部49-3的最中央和垂直最深/最高部分可进一步向下突出到模块主体28的顶端21下方的空腔中。该特征与提升梁49的暴露的阶梯状下部49-3的竖直的较浅/较短的外周部分一起，有利地提供了增强的辐射衰减和屏蔽，以使通过冷却空气出口70的阻挡辐射逸出最小化(例如，参见图15)。提升梁下部49-3的这种向下突出会引起中子散射，并干扰放射线从空气出口70向外的放射流和散射。有利地，使用金属升降梁的板来阻挡中子流，而不是在某些盖设计中使用坚固的混凝土塞，从而使盖40的重量更轻，更易于操作，并且不需要通过盖形成的复杂配置的通风装置，这增加了制造成本。另外，提升梁49的阶梯状下部49-3还充当由地震事件引起的侧面冲击力或横向振动下的剪切支撑。这使盖40保持在模块20上的中心，并减小了在闭合紧固件42上的剪切力。

提升梁49板的向下突出的暴露的下部49-3的另一个独特的方面是，它在盖与模块主体的界面处将沿周向延伸的径向冷却空气出口70分成盖下方的四个扇形。扇形的空气出口管道70用作挡风板或屏蔽件，以阻挡和减轻从模块发出的加热的冷却空气的径向排放方向上的吹风的不利影响。因此，因为风通常是从一个方向吹来的，所以由于风引起的背压增加，因此从迎风的单个或一对扇形空气出口排出的加热的冷却空气流可能会受到阻碍，因为提升梁板的下部通常会遮挡住风中剩余的其他下风扇形，以保持其正常排放气流速率。还需要注意的是，扇形的空气出口管道70比多个单独的较小管道进一步提供了从模块20完整的360度的更大的空气排出流动区域，而多个单独的较小管道产生了更大的空气流动阻力，从而阻碍了从模块空腔26中的SNF罐散热。因此，空腔完全向盖的底侧敞开，而无需将加热的冷却空气排入较小直径或更小尺寸的出口管道中，同时减少了从模块中排出的热空气。

当将盖40放置在存储模块20上时，需要注意的是，提升梁49的暴露的阶梯状下部49-3的较浅的外周部分配置成与支撑盖的重量的模块主体28的顶端21接合。这种接合还消除了阶梯状下部49-3与模块之间的环形间隙，从而增强了辐射屏蔽和风阻。因此，对于本领域技术人员明显的是，本文所公开的独特的提升梁49构造除了简单地提供用于盖的提升结构之外还提供了许多益处。

每个提升梁49还包括一对向上突出的提升凸耳49-1，其向上延伸穿过顶罩43中的狭槽43-1。每个吊耳包括一个孔，用于将索具联接到其上，以用起重机或升降机来提升和下降盖。提升梁49和盖具有足够坚固的结构和厚度，以允许其中带有装载的SNF罐29的整个存储模块20通过提升梁被提升。X形的提升梁布置确保盖40的重量均匀地承受，以防止抬起时变形。

为了以允许经由盖40和提升梁49提升模块的方式将盖固定至模块主体28，可以通过多个带螺纹的封闭紧固件42(例如，见图2)将盖40螺栓连接至模块主体的顶端21。在一种代表性的结构中可以使用四个紧固件。紧固件42可以是一件或包括带有螺纹的螺柱和重六角螺母的组件。模块主体28包括刚性地安装在其顶端21中的内螺纹安装套筒42-1，该内螺纹安装套筒42-1与紧固件42螺纹接合。在一个实施例中，安装套筒42-1可以焊接到刚性固定在模块20的内壳23和外壳24上的金属上径向壳互连板73上(下面进一步描述)。互连板73形成模块的上部结构的一部分。可以在板73中形成向上开口的安装狭槽73-1，该安装狭槽73-1容纳用于焊接到其上的套筒。

为了保持穿过盖40的竖直开口以用于螺栓连接，可以通过焊接将多个管状套环44刚性地安装到盖的顶罩43和/或底罩45上，以形成穿过混凝土内衬的通道，用于封闭紧固件42。套环44可以略微突出在盖的顶罩43的顶表面上方。在不太可能发生的情况下，当通过起重机操纵核燃料存储模块20时，其可能会翻倒在混凝土支撑垫CP上，套环会在跌落时受到冲击力，并将冲击力传递到模块的坚固主体上，防止或最大程度减轻盖的结构损坏。在各种实施例中，除了螺栓连接或代替螺栓连接，盖40还可以被密封焊接到模块20。但是，可以仅依靠螺栓组件来提升模块的支撑力和强度。

存储模块20的顶端21可以进一步包括顶板环47，该顶板环47部分地封闭模块主体28和侧壁77的顶端。顶板环47具有圆形的水平扁平体，该扁平体具有平坦的顶表面和底表面，并且高度基本上小于宽度。板环47可以通过焊接固定至外壳24，并且可选地，上部互连板73的顶部由此形成模块主体结构的一体部分。

设置有多个环状的盖垫片42-2。每个封闭紧固件42有一个垫片42-2。紧固件完全延伸穿过散布在盖40的底罩45和模块的顶端21之间的垫片。每个垫片42-2部分地嵌在模块20的顶板环47中的半圆形切口47-1内，这有助于将垫片定位在模块上。垫片42-2在盖40的底罩45和模块20的顶端21之间的界面处形成并保持垂直空气间隙G，以形成径向冷却空气出口管道70。作为一个代表性的非限制性示例，间隙G可以为大约3英寸。

间隙G在其外围通过外周和周向地延伸的环形出口通风筛46封闭。筛46可以包括金属板环(例如钢)，该金属板环包括形成用于在盖40的底部和模块主体28的顶端21之间从间隙G径向向外排出加热的冷却空气的开口区域的多个径向通孔或洞。这限定了冷却空气出口管道70。环形出口筛46可以焊接到盖40的底罩45上，并从其向下突出一段距离，该距离在高度上同延伸到径向开口的间隙G并且也包围径向开口的间隙G。

除混凝土内衬外，上述与盖有关的部件优选地全部由金属制成，例如但不限于钢(例如碳或不锈钢)。

竖直的核燃料存储模块20包括自然循环冷却空气通风系统。大体上参考图1至图14，通风装置包括多个冷却空气入口管道50，以将环境冷却空气引入模块空腔26中，以及冷却空气出口管道70中，以从空腔中将加热的空气(该空气沿发热燃料罐29的侧壁竖直向上流动)排回大气。如图所示的实施例中所示，空气入口管道和出口管道通常均可以径向地取向。在一个非限制性的优选实施例中，空气入口管道50被布置在模块20的下部中，靠近模块和空腔26的底端22，并且空气出口管道70被布置在模块和空腔的顶端21附近。

每个空气入口管道50从外壳24到内壳完全穿过模块20的侧壁77延伸。管道50限定了空气入口通道，该空气入口通道使模块空腔26的下部与环境大气和冷却空气流体连通。在一个实施例中，空气入口管道50可以具有多角度的迂回结构，其被设计成既有利于防止雨水或积水进入空腔，又防止中子直接流向周围环境。每个管道50包括外部入口端开口54和内部出口端开口55，外部入口端开口54形成为穿透外壳24的开口，内部出口端开口55形成为穿透内壳23到模块腔26中的开口。每个空气入口管道50的出口端开口布置成将环境冷却空气直接引入到罐29和内壳23之间的通风环31的底部，并且优选地邻近基板27的顶表面。入口端开口包括顶部102和相对的底部103。出口端开口包括顶部104和相对的底部105。在所描述的实施例中，空气入口管道50的任何部分都没有延伸到基板下方，而是仅延伸穿过侧壁。

参照图3至图5，在一个非限制性实施例中，空气入口管道50包括与入口端开口54相邻的入口部分51，与出口端开口55相邻的出口部分52以及在入口部分和出口部分之间径向延伸的中间部分53。在一实施例中，空气入口管道50可具有直线的横截面形状，例如矩形(图4中最佳示出)。管道50可以水平伸长，其宽度大于高度，以产生细长的轮廓。每个管道50包括顶壁100，相对的底壁101以及在其间延伸的一对横向侧壁106。每个壁或侧壁垂直于其相邻的壁或侧壁。管道50可以嵌入在模块主体的侧壁77的混凝土内衬72中。在制造过程中，每个管道50的入口端开口55被密封焊接到模块的外壳24，而出口端开口54被密封焊接到模块的内壳23。这不仅将管道密封至壳体界面，而且将管道50支撑在适当位置，直到将混凝土内衬浇注在管道周围以完成嵌入为止。

管道50的入口部分51穿透模块外壳24以形成流动入口端开口54。入口部分51可相对于模块和基板27的纵向轴线LA倾斜向上成一定角度，使得入口部分51的最内端在与管道50的中间部分53的接合处高于其最外端。这限定了空气入口管道50的顶壁100的最高点HP1，其最高高度优选地高于入口端开口54的顶部102。这种布置有利地阻止了雨水从周围环境进入管道50。为了防止在洪水事件期间周围水位升高时通过管道50流到模块20的空腔26中的罐的冷却空气的阻塞，管道50的底壁101的最高点HP2的高度优选地低于空气入口端开口54的顶部102。这维持了冷却空气流经空气入口管道50到模块中的罐的流路，以继续进行空气冷却，直到水位上升到空气入口开口54的顶端102以上。在那种情况下，水将进入管道50和模块空腔26中以对罐进行水冷却，并防止存储在其中的SNF及其燃料屏蔽的过热和劣化。

冷却空气入口管道50的中间部分53可以相对于纵向轴线LA倾斜向下成一定角度，使得中间部分53的最内端低于其在接头处邻接管道50的入口部分的最外端。中间部分的长度可以比入口部分51和/或出口部分52更长。向上倾斜的入口部分51有利地防止雨水进入入口管道50。在所示的一个实施例中，出口部分52可以是水平的并且相对于纵向轴线LA垂直地取向。出口部分52穿透模块内壳23以形成流出口。如图所示，可以在管道部分51、52和53之间形成倾斜的接头50-1。在一些可能的构造中，可以省略出口部分，并且可以将中间部分53直接密封焊接到模块20的内壳23并穿透模块20的内壳23以形成出口。

为了防止积水或特别是洪水在易发生洪水的核燃料存储位置处进入冷却空气入口管道50，外壳24中的管道的入口端开口54优选地在放置在混凝土支撑垫CP上的基板27的底部上方以足够的预定垂直距离D1间隔开。距离D1是从基板27的底部到空气入口管道50的入口端开口51的底部103所测量的距离(例如，参见图3)。在一些防洪实施例中，D1的最小值的一些代表性的非限制性示例是至少1英尺，并且优选地至少3英尺。可以基于在核燃料存储场所所预期的主要或历史洪水水位，根据需要选择和调整距离D1。

在一实施例中，冷却空气入口管道50的入口端开口54位于比出口端开口55更高的高度处。入口端开口位于模块垂直中线ML下方的模块的下半部或部分上，模块中线ML限定在模块高度的一半处(从顶端21到整体附接至壳23,24的底端22的基板27的底部测量)。在一个实施例中，入口端开口54位于模块的下部上，处于中线ML下方比模块的高度25％或更小。空气入口管道50被配置为通过入口端开口54径向向内将冷却空气吸入每个管道中，然后将冷却空气在空气入口管道中向下引导至其各自的出口端开口55并进入空腔26。因此，冷却空气从每个空气入口管道50的出口端开口径向排放到模块的内部空腔中。需要注意的是，空气入口管道的入口端开口54直接径向向环境大气开放，而没有任何额外的延伸管道或导管，而额外的延伸管道或导管不利地增加了流动阻力并减少了进入模块空腔26的冷却空气流量。

在一个实施例中，空气入口管道50的空气入口端开口54可具有垂直交错的布置，其中每个空气入口管道的入口端的高度在混凝土支撑垫CP上方的高度和距离D1不同于示出的两侧的每个相邻的入口空气通道的入口端的高度和距离。这种交错布置有利地防止了每个入口管道50从相同的高度抽吸环境冷却空气以最大化冷却效率并消除了围绕存储模块20的可用冷却空气的潜在温度分层。需要注意的是，如果使用交错结构，则空气入口管道50的最低入口端开口54可以满足前述的高度标准，以便根据基板27和混凝土支撑垫CP上方的垂直间隔距离D1放置，从而防止积水或洪水进入。在图7和图12所示的其他可能的实施例中，空气入口管道的入口端开口54可以在混凝土支撑垫CP上方具有相同的高度和间隔D1。

冷却空气入口管道50的出口端开口55优选地位于内壳23中，与基板27的顶表面27-1相邻。这将冷却空气径向地引入到模块空腔26的最下部和通风环31中，以最大化冷却效率以及从罐29散热。

在所示的一个非限制性实施例中，空气入口管道50可以具有由在管道的入口部分、出口部分和中间部分51-53之间形成的接头处焊接在一起的管道密封件的部分形成的斜接结构。在一个实施例中，管道可以由合适的金属形成，例如钢(如，碳或不锈钢)。入口管道50模仿潜望镜的形状，其中斜接部分的角度根据安装和中子流阻挡的需要选择。

值得注意的是，本文提到的密封焊接是指形成水和气体/空气密封的气密密封接头的连续焊缝。

斜接的管道50的焊接的斜接接头允许辐射衰减屏蔽件50-1在接头处相对于空气流动方向在管道中横向放置，以增强中子流阻挡(例如，参见图3和5)。在一个实施例中，至少在每个斜接的接头的入口部分51和中间部分53之间的斜接接头处，多孔钢板56可用于屏蔽件50-1。在其他实施例中，屏蔽件50-1也可以设置在管道50的中间部分53和出口部分52之间的接头处(例如，在中间部分53与相邻的入口部分51和出口部分52之间的接头处总共两个)。穿孔使冷却空气流过中子阻挡板，但减少了中子流动。在其他实施例中，外部辐射屏蔽件80也可以附接到空气入口管道50的外部(例如，参见图5)，这将在本文中进一步描述。

在预期的其他构造中，入口管道50可以具有与上述相同的设计，但是可以由具有直线横截面形状的单个整体式管形成，该单个整体管被热弯成具有在中间部分53与相邻的入口部分51和出口部分52之间形成的曲线弯曲的形状。在这种情况下，仅每个管道50的入口和出口端开口54、55分别密封焊接到外壳24和内壳23。在这样的结构中，外部辐射衰减屏蔽件80可以与管道一起使用。

图14-17描绘了斜接和焊接的冷却空气入口管道50”的替代构造。在该实施例中，消除了上述向上倾斜的入口部分51。空气入口管道50”包括倾斜/向下成角度的中间部分53”和倾斜/向下成角度的出口部分52”。出口部分52”相对于纵向轴线LA和模块20的基板27以不同于中间部分53”的倾斜角取向。作为一个非限制性的说明性示例，出口部分52”可以以相对于水平基板27约30度的倾斜角设置，并且中间部分53”可以以45度或更大的倾斜角取向，例如在一种结构中约70度。可以使用其他倾斜角度。因为先前所述的图3和图5中示出的入口部分51被取消了，可以将中间部分53”视为替代管道50”的入口部分。中间管道部分53”的外端限定了外部入口端开口54”，出口管道部分52”的内端限定了管道的内部出口端开口55”。管道50”可以类似地由钢或另一种金属形成。

斜接的空气入口管道50”(图14-17)和50(参见例如图3)还均可包括辐射衰减屏蔽件80，辐射衰减屏蔽件80例如经由焊接，紧固件或其他方法附接到每个管道的外部。在所示的一个实施例中，屏蔽件可以附接到管道的顶壁的顶表面。辐射屏蔽件80与管道50/50”互补配置，并且包括两个倾斜取向的部分，如图所示，以匹配斜接管道的成角度的部分。屏蔽件80具有多角度的板状主体，其从邻近入口通风口防护罩54-1的外壳24附近径向穿过模块侧壁77，延伸到内壳23，从而基本上遮盖并覆盖每个入口管道50/50”整个顶部。屏蔽件的横向宽度大约等于管道50/50”的宽度，并且长度可以与管道的径向长度基本相同。在一实施例中，屏蔽件80可以由钢板形成；然而，可以使用包括含硼材料的其他金属材料。

每个斜接管道50”或50的入口端开口54”可装配有穿孔的辐射衰减入口通风口防护罩54-1，其在每个空气入口开口处附接到模块20的外壳24。可以使用焊接或紧固件将罩固定到壳24。防护罩54-1的构造和足够的厚度，既有效衰减通过管道发出的辐射，又可以最大程度减少周围雨水的进入，同时允许冷却空气进入管道。因此，每个罩54-1是一个相对较厚的结构(例如约2英寸厚)，其包括多个通孔或穿孔54-2。在一实施例中，罩54-1可以由钢制成。但是，可以使用包括硼在内的其他金属材料。穿孔相对于模块20的纵向轴线LA倾斜地取向，使得它们的外端低于它们的内端以防止雨水进入并消除从一端到另一端穿过穿孔的任何直线形视线以防止中子流。

在其他可能的构造中，图6中所示的替代性冷却空气入口管道50'可以代替环形流管道。备选的环形管道50’可以由圆形横截面的金属管道(例如钢)的标准可用部分形成，这些部分被密封焊接在一起以模仿与本文先前所述的空气入口管道50相同的大体上潜望镜形状。例如，入口部分51'可以由60度长半径弯头形成，出口部分52'可以由45度长半径弯头形成，而中间部分53'可以由直管部分形成。这些不同部分的相同角度取向可以与本文先前描述的直线形空气入口管道50中的对应部分取向相同。在一些变型中，空气入口管道50′可以由圆形管道的三个直线部分形成，所述三个直线部分被切割以在不同部分51′，52′和53′之间形成斜接。在又一个变型中，空气入口管道50'可以由圆形横截面形状的管道的单个整体单元部分形成，该单个整体部分被热弯成在中间部分53'与相邻的入口部分51’和出口部分52'之间具有曲线弯曲的形状。相对于存储模块20的下部的任何前述管道结构的布置可以与本文先前描述的直线形空气入口管道50相同(例如，参见图3)。因此，管道50'的空气入口端开口54'和出口端开口55'可以位于与直线形空气入口管道50的入口端开口和出口端开口相同的位置。

在操作中，环境冷却空气通常围绕模块20向内360度在所有方向流入入口管道。然后，冷却空气在进入通风环31底部附近的模块空腔26之前，在每个空气入口管道50中以大体向下的方向流动，并穿过桶侧壁77的整个径向范围或厚度。因此，当冷却空气进入模块20远高于其底部以防止洪水经由外壳24通过入口管道50的外部入口端开口54进入时，有利地保持空腔26内可获得在顶部和底部通风口之间存在的最大垂直距离以冷却核燃料罐29的全部益处。冷却空气进入模块20内部的通风环31的底部后，空气被罐29加热，并在环中从空气入口管道50进入空腔26顶部处的空气出口管道70垂直向上流动。然后，加热的冷却空气从模块20沿围绕模块的360度所有方向径向向外排出。

需要注意的是，前述空气入口管道中的任何一个空气入口管道，其大部分径向长度朝着存储模块20的空腔26向下倾斜一定角度的一个有利方面将起到将进入模块的任何水或雨水排入空腔底部的作用。在空腔中的此位置，水将暴露于从罐中散发出来的热量并蒸发。因此，本发明的倾斜成角度的管道布置有效地取消了可能积水并加速管道腐蚀的任何基本长度的管道的水平部分。

根据本发明的另一方面，模块20的主体的内壳23和外壳24可以通过一对焊接的刚性径向壳互连板73、74在结构上维系并结合在一起。上互连板73位于模块的顶端21处。下互连板74位于模块的底端22处。如图所示，两个互连板又在垂直方向上彼此间隔开。互连板73、74从模块20的内壳23径向地延伸到模块20的外壳24，并且在它们在每个端部处彼此焊接在一起。每个互连板73、74具有分别焊接到内壳23和外壳24的相对的内垂直边缘和外垂直边缘。互连板73、74各自的高度小于模块的高度，并且优选地小于模块的高度的一半(见，如图3和8)。在一个实施例中，径向互连板可各自具有平坦的、垂直取向的主体，该主体相对于内壳23和外壳24垂直和径向地取向。在其他实施例中，如果需要的话，径向互连板可以在角度取向上相对于壳稍微倾斜。如图所示，在一个实施例中，可以提供四个沿周向均匀间隔的互连板73、74。然而，其他实施例可以具有更多或更少的板。在一个实施例中，互连板73、74可以由钢(例如，碳或不锈钢)形成。在一个非限制性实施例中，板73、74的代表性厚度为约1英寸。

上互连板73具有双重重要功能。首先，类似于下互连板74，上互连板73刚性地加强了模块结构。其次，上互连板还充当模块的提升点，以将整个模块(内部装有SNF罐)的重量转移到封闭紧固件42和盖40中的提升梁49上，并转移到起重机或升降机上。因此，模块的静载荷通过由金属内壳23和外壳24，下互连板74和基板27焊接而形成的模块20的骨架传递到上互连板73，在此处其被螺栓获取而固定。

焊接结合的壳23、24，互连板73、74和厚的刚性基板27的组合提供了坚固的刚性结构焊接件，该焊接件将致密的混凝土填充物或内衬72(用作辐射屏蔽材料)支撑在模块20的侧壁77中，特别是当作为一个整体提升时。通常使用密度高达250pcf(磅/立方英尺)的混凝土填充物来最大程度地阻止辐射。这种刚性的结构壳组件确保了当由升降机或履带式起重机将其从混凝土支撑垫CP上抬起时，承受混凝土内衬、壳和盖40的全部静载荷的基板27不会变形。

尽管前面的说明和附图表示一些示例系统，但是应该理解，可以在不脱离于所附权利要求等同的精神和范围的情况下在其中进行各种添加、修改和替换。特别地，对于本领域技术人员将清楚的是，在不背离其精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例、尺寸以及其他要素、材料和部件来实施。另外，可以对本文所述的方法/过程进行多种变化。本领域技术人员将进一步认识到，本发明可以在对结构、布置、比例、尺寸、材料和部件进行许多修改下使用，并且可以在本发明的实践中使用，这些修改在不脱离本发明原理的前提下，特别适合于特定的环境和可操作的要求。因此，当前公开的实施例在所有方面都应被认为是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，并且不限于前述描述或实施例。而是，所附权利要求应被宽泛地解释为包括本发明的其他变型和实施例，本领域技术人员可以在不脱离本发明的等同范围的情况下做出这些变型和实施例。

Claims (36)

1.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道，其围绕所述主体周向地间隔开，每个所述入口管道形成径向取向的空气入口通道，将环境大气与所述内部空腔流体连接；

空气入口管道均具有在所述侧壁的外表面上的入口端开口和在与所述空腔邻接的所述侧壁的内表面上的出口端开口；

其中，所述空气入口管道均具有弯曲结构，以将冷却空气径向向内吸入，并首先从环境大气向上吸入，然后将所述冷却空气通过所述空气入口管道向下重新引导到所述模块的所述内部空腔的下部。

2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述空气入口管道的所述入口端开口的位置高于所述出口端开口。

3.根据权利要求1或2所述的模块，其中，所述入口端开口位于所述模块的下半部，并且与附连至所述模块的底端的基板垂直地间隔开至少两英尺的距离。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的模块，其中，每个空气入口管道的所述入口端开口位于所述模块的下部上，其高度等于或小于所述模块的高度的25％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块，其中，所述入口端开口具有在竖直方向上交错的布置，其中，每个空气入口管道的所述入口端开口的高度与每个相邻的空气入口管道的所述入口端开口的高度不同。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块，其中，所述空气入口管道道的所述入口端开口径向地直接通向环境大气。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的模块，其中，所述空气入口管道由具有圆形截面形状的管道形成。

8.根据权利要求2所述的模块，其中，所述空气入口管道的出口端开口布置成将冷却空气通过所述侧壁排放到所述内部空腔的最下部并与附接到所述模块的底端的基板的顶表面相邻。

9.根据权利要求8所述的模块，其中，所述空气入口管道的出口端开口设置成邻近于所述基板的顶表面。

10.根据权利要求8或9所述的模块，还包括安装在所述基板上的多个L形支撑托架，所述支撑托架被配置为既将所述罐升高到所述基板上方，又使所述罐在所述模块的内部空腔中径向居中，以在所述罐和所述模块主体之间形成通风环，其中冷却空气从每个空气入口通道经由所述空气入口通道的出口端开口径向排放到所述环的底部，并与沿着所述环中的罐向上流动，以消散所述罐发出的热量。

11.根据权利要求2所述的模块，其中，所述模块主体还包括具有复合结构的侧壁，所述复合结构包括内壳、外壳以及设置在所述内壳和外壳之间的用于辐射屏蔽的混凝土内衬。

12.根据权利要求11所述的模块，其中，每个空气入口管道被嵌入在所述混凝土内衬中。

13.根据权利要求11或12所述的模块，其中，经由焊接到所述模块主体的内壳和外壳并且嵌入所述混凝土内衬中的多个竖直取向的上径向壳互连板和下径向壳互连板，所述模块主体的内壳和外壳在结构上被维系在一起。

14.根据权利要求2所述的模块，其中，每个所述空气入口管道具有斜接的多角度构造，所述斜接的多角度构造包括在斜接接头处邻接所述入口端开口的第一线性部分和邻接所述第一线性部分的第二线性部分，所述第一线性部分和第二线性部分彼此倾斜并且与所述模块的纵向轴线成角度。

15.根据权利要求14所述的模块，还包括：穿孔的辐射屏蔽件，其布置在所述斜接接头处并且横向于所述第一线性部分和第二线性部分取向。

16.根据权利要求1所述的模块，其中，每个空气入口管道包括与所述外部入口端开口邻接的入口部分，与所述出口端开口邻接的出口部分；以及在所述入口部分和所述出口部分之间延伸的中间部分；所述入口部分相对于所述模块的纵向轴线沿向上的方向倾斜成一定角度。

17.根据权利要求1所述的模块，其中，每个入口管道包括邻接地附接到所述入口管道的顶部的辐射屏蔽构件，所述辐射屏蔽构件配置成与所述入口管道互补。

18.根据权利要求1所述的模块，还包括盖，其可拆卸地连接至所述模块的顶端，用于封闭所述内部空腔，所述盖被配置为在所述盖和所述模块的顶端之间的界面处形成扇形的空气出口管道，其取向成可将加热的冷却空气从所述模块的内部空腔径向排放到大气中。

19.一种用于无源冷却乏核燃料的通风干式存储系统，该系统包括：

细长模块，其限定顶端、底端以及在所述顶端和底端之间延伸的侧壁，所述侧壁限定了沿着纵向轴线延伸的内部空腔；

所述侧壁包括内壳、外壳，设置在所述内壳和外壳之间的辐射屏蔽填充材料；

多个径向取向的互连板，其嵌入在所述填充材料中并焊接到所述内壳和外壳上，以将所述内壳和外壳刚性地联接在一起；

基板，其密封地附连在所述模块的底端；

可移动的盖，该盖可拆卸地连接到所述模块的顶端；

燃料存储罐，其布置在所述内部空腔中，并包含放热的乏核燃料；

多个冷却空气入口管道，每个冷却空气入口管道形成穿过所述模块的填充材料的径向取向的空气入口通道，且被配置为将环境大气与所述内部空腔流体连接；

其中每个所述互连板设置在相邻的所述空气入口管道之间。

20.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道将环境大气与所述内部空腔流体连通。

盖可拆卸地联接到所述模块主体的顶端以进入所述内部空腔；

所述盖包括填充有混凝土的金属壳和嵌入在所述混凝土中的第一提升梁；

其中所述第一提升梁包括下部，该下部向下延伸穿过所述盖的底罩并在其下方进入所述空腔的顶端。

21.根据权利要求20所述的模块，其中，多个径向取向的冷却空气出口管道由所述盖和所述模块主体的顶端之间的开放界面形成。

22.根据权利要求21所述的模块，还包括第二提升梁，其以X形构造与所述第一提升梁垂直地互锁，并且其中，所述第二提升梁还包括下部，所述下部在所述盖的底罩下方向下突出到所述空腔的顶端。

23.根据权利要求21所述的模块，其中，所述第一提升梁和所述第二提升梁的下部将所述界面划分为多个扇形，每个空气出口管道覆盖所述界面的所述扇形中的一个扇形的整个范围，从而形成用于围绕所述模块的圆周360度的径向空气排放。

24.根据权利要求21所述的模块，还包括多个间隔件，所述多个间隔件散布在所述模块主体的顶端和所述盖的所述底罩之间的所述界面中，所述间隔件在所述模块主体和所述盖的底罩之间保持垂直间隙，以用于所述空气出口管道。

25.根据权利要求20所述的模块，其中，所述盖通过多个带螺纹的封闭紧固件螺栓连接至所述模块主体。

26.根据权利要求25所述的模块，其中，每个封闭紧固件被嵌入在所述混凝土内衬中并延伸穿过所述盖的顶罩和底罩的管状套环包围，以接近所述封闭紧固件，并且其中所述管状套环向上突出高于所述顶罩。

27.根据权利要求25所述的模块，其中，每个闭合紧固件与刚性地附连至嵌入在所述模块主体的侧壁中的互连板的内螺纹套筒可旋转地接合。

28.根据权利要求27所述的模块，其中，所述侧壁包括内壳，外壳以及在所述内壳和外壳之间的混凝土内衬，并且互连板具有分别焊接到所述内壳和外壳上的相对的内边缘和外边缘。

29.根据权利要求20所述的模块，其中，所述入口管道具有比所述空腔处的内部出口端开口高的外部入口端开口，以及至少一个相对于所述模块主体的纵向轴线倾斜地取向的部分。

30.根据权利要求20所述的模块，其中，每个所述入口管道包括附接到每个入口管道的外表面的辐射屏蔽构件。

31.根据权利要求26所述的模块，还包括附接至所述盖的底部的周边延伸的带孔的环壁，所述环壁沿周向围绕所述间隙。

32.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道围绕所述主体周向地间隔开，每个所述入口管道形成穿过所述侧壁的径向取向的空气入口通道，将环境大气与所述内部空腔流体连接；

所述空气入口管道均在所述侧壁的外表面处具有入口端开口，该入口端开口的高度高于每个空气入口管道在邻接所述内部空腔的侧壁的内表面处的出口端开口的高度；

所述空气入口管道均包括上顶壁和下底壁；

其中，每个空气入口管道的顶壁的最高点的高度高于所述空气入口管道的入口端开口的顶部。

33.根据权利要求32所述的模块，其中，在所述顶壁的最高点正下方的所述底壁的最高点高于所述空气入口管道的所述入口端开口的顶部。

34.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道围绕所述主体周向地间隔开，每个入口管道形成穿过所述侧壁的径向取向的空气入口通道，将环境大气与所述内部空腔流体连接；

所述空气入口管道均具有与所述空腔相邻的外部入口端开口和内部出口端开口；

其中，所述入口端开口在竖直方向上交错布置，其中，每个空气入口管道的入口端开口的高度与每个相邻入口空气管道的入口端开口的高度不同。

35.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道围绕所述主体周向地间隔开，每个所述入口管道形成穿过所述侧壁的径向取向的空气入口通道，将环境大气与所述内部空腔流体连接；

所述空气入口管道的外表面上均附接有辐射衰减屏蔽构件。

36.一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，包括：

细长的模块主体，其限定顶端、底端、侧壁以及在所述顶端和底端之间沿着纵向轴线延伸的内部空腔，所述内部空腔配置成用于保持燃料存储罐；

多个冷却空气入口管道将环境大气与所述内部空腔流体连通；

盖可拆卸地连接到所述模块主体的顶端以进入所述内部空腔；

所述盖包括一对提升梁，每个提升梁包括向下延伸的下部，该下部向下在所述模块的顶端下方突出并进入所述空腔中；

其中，所述提升梁的下部将所述界面分成扇形的冷却空气出口管道，用于将所述冷却空气从所述空腔径向排放到大气中。

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