JP2004219408A - 強制ガス流キャニスター脱水 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】キャビティは、自由体積(VF)、出発蒸気圧(vPS)及びキャビティ圧力(PC)を有していて、該方法は:所望の蒸気圧(vPD)を得るためにキャビティにおける所望の乾燥度を決め;非反応性ガスを温度(TC)まで冷却することによって非反応性ガスを乾燥させ;キャビティの自由体積VFがX回入れ替わるように、乾燥非反応性ガスをキャビティ中に導入し;そして、キャビティから湿潤非反応性ガスを取り出すことを含み;その際、TC及びXを調節して、キャビティ中において所望の蒸気圧(vPD)を達成する。
【選択図】図3
Description
本発明は、一般的には、放射性元素を貯蔵する分野に関するものであり、具体的には、「乾燥状態」で長期貯蔵するために使用済核燃料を乾燥させるシステム及び方法に関するものである。
本発明の目的は、SNF充填キャビティの内部を乾燥させるための方法及びシステムを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、高価な真空装置を用いずにSNF充填キャビティの内部を充分に乾燥させるための方法及びシステムを提供することにある。
本発明のなお更なる目的は、コスト効率のよい方法で乾燥貯蔵するためのSNF充填キャビティを用意するための方法及びシステムを提供することにある。
これらの目的及び他の目的は、本発明により満たされ、本発明は一の側面においては、自由体積(VF)、出発蒸気圧(vPS)及びキャビティ圧力(PC)を有する放射性元素で充填されたキャビティを乾燥させる方法を含み、該方法は:所望の蒸気圧(vPD)を得るためにキャビティにおける所望の乾燥度を決め;非反応性ガスを温度(TC)まで冷却することによって非反応性ガスを乾燥させ;時間(t)、流量(R)で、乾燥非反応性ガスをキャビティ中に導入そ;そして、キャビティから湿潤非反応性ガスを取り出すことを含む。その際、TC及びRを調節して、時間t後に、キャビティ中において所望の蒸気圧(vPD)を達成する。
図1は、本発明で用いるのに適するキャニスター20を示している。キャニスター20は例示目的のみで図示してある。本発明は、特定の幾何学的配置、構造、又は寸法に限定されないが、放射性元素を輸送、貯蔵、又は保持するために用いられる任意のタイプの格納容器に対して適用可能である。したがって、本発明の範囲には、キャニスターを用いずにキャスクのキャビティ中に直接、使用済燃料(SNF)が充填されるキャスク態様も含まれる。
Claims (33)
- 放射性元素で充填されたキャビティを乾燥させる方法であって、該充填されたキャビティが、自由体積(VF)、出発蒸気圧(vPS)及びキャビティ圧力(PC)を有し、該方法が:
所望の蒸気圧(vPD)を得るためにキャビティにおける所望の乾燥度を決め;
非反応性ガスを温度(TC)まで冷却することによって該非反応性ガスを乾燥させ;
時間(t)の間、流量(R)で該乾燥非反応性ガスを該キャビティ中に導入し;そして、
該キャビティから湿潤非反応性ガスを取り出すことを含み、
その際、TC及びRを調節して、時間tの後に、該キャビティ中において所望の蒸気圧(vPD)を達成する、前記方法。 - 流量Rが体積流量又は質量流量である、請求項1記載の方法。
- 冷却工程後及び導入工程前に、温度(TH)まで乾燥非反応性ガスを加熱することを更に含み、その際、THを調節して、時間tの後に、キャビティにおいて所望の蒸気圧vPDを達成する、請求項1記載の方法。
- vPDが約3トルであるとき、VFは約300立方フィートであり、PCは一平方インチあたり約50ポンドであり、そしてvPSは約87トルであり;Rは一分あたり約78.125立方フィートに設定された体積流量であり、THは約300°Fに設定され、及びTCは約21°F又はそれより低く設定され;時間tは約22.5分である、請求項3記載の方法。
- 非反応性ガスがヘリウムであり、vPDが約3トルのとき、VFは約300立方フィートであり、PCが一平方インチあたり約50ポンドであり、そしてvPSが約87トルであり;Rが一分あたり約2.5ポンドに設定された質量流量であり、THが約300°Fに設定され、そしてTCが約21°F又はそれより低く設定され;時間tが約22.5分である、請求項3記載の方法。
- 冷却工程が、非反応性ガスを凝縮器を通して流し、次に、脱湿剤モジュールを通して該非反応性ガスを流して該非反応性ガスを凍結乾燥させることを含み、その際、該脱湿剤モジュールが、該非反応性ガスを温度TCで排気するように適合されている、請求項1記載の方法。
- キャビティから取り出された湿潤非反応性ガスを、該取り出された湿潤非反応性ガスを冷却工程に曝露することによって、再循環させることを更に含む、請求項1記載の方法。
- 時間tが経過した後、キャビティ中への乾燥非反応性ガスの導入を停止し;そして、
該キャビティを密封することによって、該キャビティ内において乾燥非反応性ガスの雰囲気を形成させ、その際、該キャビティがvPD又はそれより低い蒸気圧を有することを更に含む、請求項1記載の方法。 - 非反応性ガスが、窒素、二酸化炭素、低級炭化水素ガス、又は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン及びキセノンからなる群から選択される不活性ガスである、請求項1記載の方法。
- キャビティにおける所望の蒸気圧vPDが約3トル又はそれより低い、請求項1記載の方法。
- 温度TCが約21°F又はそれより低い、請求項1記載の方法。
- 放射性元素で充填されたキャビティを乾燥させる方法であって、該充填されたキャビティが、自由体積(VF)、出発蒸気圧(vPS)及びキャビティ圧力(PC)を有し、該方法が:
所望の蒸気圧(vPD)に関して該キャビティにおける所望の乾燥度を決め;
非反応性ガスを温度(TC)まで冷却することによって該非反応性ガスを乾燥させ;
該キャビティの自由体積VFがX回入れ替わるように、該乾燥非反応性ガスを該キャビティ中に導入し;そして、
該キャビティから湿潤非反応性ガスを取り出すことを含み
その際、TC及びXを調節して、該キャビティ中において該所望の蒸気圧(vPD)を達成する、前記方法。 - 冷却工程後及び導入工程前に、温度(TH)まで乾燥非反応性ガスを加熱することを更に含み、その際、THを調節して、所望の蒸気圧vPDを達成する、請求項12記載の方法。
- vPDが約3トルであるとき、VFは約300立方フィートであり、PCは一平方インチあたり約50ポンドであり、そしてvPSは約87トルであり;THは約300°Fに設定され、そしてTCは約21°F又はそれより低く設定され;Xは約5.85である、請求項13記載の方法。
- 冷却工程が、非反応性ガスを凝縮器モジュールを通して流し、次に、脱湿剤モジュールを通して該非反応性ガスを流して該非反応性ガスを凍結乾燥させることを含み、その際、該脱湿剤モジュールが、該非反応性ガスを温度TCで排気するように適合されている、請求項12記載の方法。
- キャビティから取り出された湿潤非反応性ガスを、該取り出された湿潤非反応性ガスを冷却工程に曝露することによって、再循環させることを更に含む、請求項12記載の方法。
- キャビティの自由体積VFをX回入れ替えた後、該キャビティ中への乾燥非反応性ガスの導入を停止し;そして、
該キャビティを密封することによって、該キャビティ内において乾燥非反応性ガスの雰囲気を形成させ、該キャビティがvPD又はそれより低い蒸気圧を有することを更に含む、請求項12記載の方法。 - 非反応性ガスが、窒素、二酸化炭素、低級炭化水素ガス、又は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン及びキセノンからなる群から選択される不活性ガスである、請求項12記載の方法。
- 所望の蒸気圧vPDが約3トル又はそれより低い、請求項12記載の方法。
- 温度TCが約21°F又はそれより低い、請求項12記載の方法。
- 放射性元素で充填されたキャビティを乾燥させるシステムであって、該充填されたキャビティが、自由体積(VF)、出発蒸気圧(vPS)及びキャビティ圧力(PC)を有し、該システムが:
該システムに対して非反応性ガスを供給するように適合させた非反応性ガス源;
非反応性ガスを温度(TC)まで冷却することによって該非反応性ガスを乾燥させる手段;
該乾燥非反応性ガスを該キャビティに流す手段であって、該乾燥非反応性ガスを該キャビティに流量Rで時間(t)の間導入するように適合させた、該流動手段;
湿潤非反応性ガスを該キャビティから取り出す手段を含み;
その際、該非反応性ガス源、該冷却手段、該流動手段、該取り出し手段、及び該キャビティが流動的に結合されていて;
TC及びRを調節して、時間tで該キャビティ中において所望の蒸気圧(vPD)を達成する、前記システム。 - 流量Rが体積流量又は質量流量である、請求項21記載のシステム。
- 乾燥非反応性ガスを温度(TH)まで加熱する手段を更に含み、該加熱手段が、冷却手段の下流でキャビティの上流においてシステムに対して流動的に結合されていて、その際、THを調節して、所望の蒸気圧vPDを達成する、請求項21記載のシステム。
- vPDが約3トルであるとき、VFは約300立方フィートであり、PCは一平方インチあたり約50ポンドであり、そしてvPSは約87トルであり;Rは一分あたり約78.125立方フィートに設定された体積流量であり、THは約300°Fに設定され、そしてTCは約21°F以下に設定され;時間tは約22.5分である、請求項23記載のシステム。
- 非反応性ガスがヘリウムであり、vPDが約3トルのとき、VFは約300立方フィートであり、PCが一平方インチあたり約50ポンドであり、そしてvPSが約87トルであり;Rは一分あたり約2.5ポンドに設定された質量流量であり、THは約300°Fに設定され、そしてTCは21°F以下に設定され;時間tは約22.5分である、請求項23記載のシステム。
- 乾燥非反応性ガスを加熱する手段が補助ヒーターである、請求項21記載のシステム。
- 流動手段がガス循環器である、請求項21記載のシステム。
- 冷却手段は、脱湿剤モジュールに対して上流で流動的に結合された凝縮器モジュールを含み、該脱湿剤モジュールは、該脱湿剤モジュールを出る非反応性ガスが温度TCであるように、該非反応性ガスを凍結乾燥させるように適合されている、請求項21記載のシステム。
- システムが、該システムによってキャビティから取り出される湿潤非反応性ガスを再循環させるように適合されている、請求項21記載のシステム。
- 非反応性ガスが、窒素、二酸化炭素、低級炭化水素ガス、又は、ヘリウム、アルゴン、クリプトン及びキセノンからなる群から選択される不活性ガスである、請求項21記載のシステム。
- キャビティにおける所望の蒸気圧vPDが約3トル又はそれより低い、請求項21記載のシステム。
- 温度TCが約21°F又はそれより低い、請求項21記載のシステム。
- キャビティが頂部及び底部を有し、その際、システムが、該キャビティの底部又は底部近傍において、該キャビティに乾燥非反応性ガスを供給するように適合され、更に、該キャビティの頂部において又は頂部近傍において、該キャビティから湿潤非反応性ガスを取り出すように適合されている、請求項21記載のシステム。
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