JP2022521022A - 有害物質処分場システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

核廃棄物を貯蔵するための技法は、核廃棄物キャニスタの筐体の内容積の中に複数の核廃棄物部分を設置することであって、筐体は、核廃棄物部分を地下層内に形成された方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内に貯蔵するように構成されている、ことと、内容積内および複数の核廃棄物部分間の空隙を固体または半固体粒状物質で実質的に充填することと、核廃棄物キャニスタの内容積をシールし、複数の核廃棄物部分および固体または半固体粒状物質を封入することとを含む。

Description

本開示は、有害物質処分場システムおよび方法に関する。

放射性廃棄物等の有害物質は、多くの場合、貯蔵される廃棄物の近くに住む住民間の健康問題を防ぐように、長期、恒久的、または半恒久的貯蔵状態に置かれる。そのような有害廃棄物貯蔵は、多くの場合、例えば、貯蔵場所識別および封じ込めの保証の観点から困難である。例えば、核廃棄物（例えば、商業用動力炉、試験炉、またはさらには軍事廃棄物からかにかかわらず、使用済み核燃料）の安全な貯蔵は、エネルギー技術の未解決課題のうちの１つと見なされている。長寿命放射性廃棄物の安全な貯蔵は、米国および世界中における原子力の採用への大きな障害である。従来の廃棄物貯蔵方法は、トンネルの使用を強調しており、Ｙｕｃｃａ Ｍｏｕｎｔａｉｎ貯蔵施設の設計によって例示される。他の技法は、結晶基盤岩の中に掘削される垂直掘削孔を含む掘削孔を含む。他の従来の技法は、人間のアクセスを可能にするために、浅い層内のトンネルの壁から発する掘削孔を伴うトンネルを形成することを含む。

一般的実装では、核廃棄物キャニスタは、少なくとも部分的に複数の核廃棄物部分を封入するようにサイズを決定され、核廃棄物部分を地下層内に形成された方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内に貯蔵するように構成された内容積を画定する筐体と、内容積内および複数の核廃棄物部分間の空隙を少なくとも実質的に充填する筐体の内容積内に封入された固体または半固体粒状物質とを含む。

一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物部分は、使用済み核燃料（ＳＮＦ）アセンブリの複数のＳＮＦロッドを含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内容積は、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定される。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体または半固体粒状物質は、固体粉末を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体粉末は、二酸化ケイ素を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体または半固体粒状物質は、中性子吸収材を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、内容積内または筐体の外部表面上に位置付けられた衝撃吸収材をさらに含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、圧し潰し可能部材またはばね部材を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、低腐食性物質を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、筐体の端部に搭載された摩擦ブレーキをさらに含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、摩擦ブレーキは、旋回可能または回転可能接続を用いて、筐体に搭載される。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、筐体の端部は、筐体の坑内（ｄｏｗｎｈｏｌｅ）端を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、摩擦ブレーキは、方向性掘削孔内に据え付けられたケーシングに接触するように構成された表面を含む。

別の一般的実装では、核廃棄物を貯蔵する方法は、核廃棄物部分を地下層内に形成された方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内に複数の核廃棄物部分を貯蔵するように構成された核廃棄物キャニスタの筐体の内容積の中に設置することと、内容積内および複数の核廃棄物部分間の空隙を固体または半固体粒状物質で実質的に充填することと、核廃棄物キャニスタの内容積をシールし、複数の核廃棄物部分および固体または半固体粒状物質を封入することとを含む。

一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物部分は、ＳＮＦアセンブリの複数の使用済み核燃料（ＳＮＦ）ロッドを含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内容積は、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定される。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体または半固体粒状物質は、固体粉末を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体粉末は、二酸化ケイ素を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、固体または半固体粒状物質は、中性子吸収材を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物キャニスタは、内容積内または筐体の外部表面上に位置付けられた衝撃吸収材をさらに含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、圧し潰し可能部材またはばね部材を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、低腐食性物質を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物キャニスタはさらに、筐体の端部に搭載された摩擦ブレーキを含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、摩擦ブレーキは、旋回可能または回転可能接続を用いて、筐体に搭載される。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、筐体の端部は、筐体の坑内端を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、摩擦ブレーキは、方向性掘削孔内に据え付けられたケーシングに接触するように構成された表面を含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、シールされた核廃棄物キャニスタを方向性掘削孔の有害廃棄物処分場の中に移動させることをさらに含む。

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、方向性掘削孔を通したシールされた核廃棄物キャニスタの移動中の自由落下事象中、シールされた核廃棄物キャニスタの衝撃を軽減することをさらに含む。

本開示による、有害物質貯蔵処分場の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。例えば、本開示による、有害物質貯蔵処分場は、任意の近傍の可動水から分断された地中数千フィートに位置する貯蔵処分場内における有害物質の複数のレベルの封じ込めを可能にし得る。別の例として、本開示による、有害物質キャニスタの実装は、他のキャニスタを含む他の物体との方向性掘削孔内での衝突に耐えるか、またはそれを低減させ、そのような衝突に起因する有害物質の漏出を低減させ得る。別の例として、本開示による、有害物質キャニスタの実装は、放射性廃棄物でより容易かつ効率的に装填され得、例えば、そのような装填がホットルーム内で全体的に完了されることを要求しない。別の例として、本開示による有害物質貯蔵処分場は、それ自体がキャニスタの建設からさえ独立した方向性掘削孔内で、自由落下する有害物質キャニスタがそれ自体または他の物体を損傷しないように建設され得る。

本開示に説明される主題の１つ以上の実装の詳細が、付随の図面および以下の説明に記載される。本主題の他の特徴、側面、および利点が、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。

図１は、本開示による、１つ以上の有害物質キャニスタを含む有害物質貯蔵処分場の例示的実装の概略図である。

図２および３Ａ－３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタの例示的実装の概略図である。 図２および３Ａ－３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタの例示的実装の概略図である。 図２および３Ａ－３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタの例示的実装の概略図である。 図２および３Ａ－３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタの例示的実装の概略図である。 図２および３Ａ－３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタの例示的実装の概略図である。

図４Ａ－４Ｂは、本開示による、有害物質キャニスタの別の例示的実装の概略図である。

図５は、本開示による、安全性斜路部分を含む有害物質貯蔵処分場の例示的実装の概略図である。

図１は、有害物質貯蔵処分場システム１００の例示的実装の概略図である（例えば、有害物質（例えば、２つの例として、使用済み核燃料（ＳＮＦ）または高レベル廃棄物であり得る核廃棄物等の放射性物質）の長期（例えば、数十、数百、または数千年、またはそれを上回る）にわたってであるが、回収可能で安全かつ確実である貯蔵のための地下場所）。例えば、この図は、有害物質の１つ以上のキャニスタ１２６が、地下層１１８内で展開された後の例示的有害物質貯蔵処分場システム１００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分場システム１００は、地表１０２から、複数の地下層１１２、１１４、１１６、および１１８を通して形成される（例えば、掘削される、または別様に）、掘削孔１０４を含む。地表１０２は、地面として図示されるが、地表１０２は、湖または海底または水域下の他の表面等の海中または他の水中表面であり得る。したがって、本開示は、掘削孔１０４が、水域上またはそれに近接する掘削場所から水域下に形成され得ることを想定する。

図示される掘削孔１０４は、有害物質貯蔵処分場システム１００のこの例では、方向性掘削孔である。例えば、掘削孔１０４は、円弧または湾曲部分１０８に結合される、実質的に垂直な部分１０６を含み、円弧または湾曲部分１０８は、次に、実質的に水平な部分１１０に結合されている。本開示において使用される場合、掘削孔向きの文脈における「略」は、正確に垂直（例えば、地表１０２と正確に垂直）または正確に水平（例えば、地表１０２と正確に平行）ではないことも、地表１０２に対して特定の傾斜角度で正確に傾けられていないこともある掘削孔を指す。換言すると、垂直掘削孔は、多くの場合、真の垂直方向からずれてうねり、それらは、真の垂直から逸脱する角度で掘削され得、傾けられた掘削孔は、多くの場合、真の傾斜角度からずれてうねっている。さらに、いくつかの側面において、傾けられた掘削孔は、掘削孔の長さにわたって、正確に均一な傾斜（例えば、度単位）を有していないことも、示していないこともある。代わりに、掘削孔の傾斜は、その長さにわたって変動し得る（例えば、１～５度）。この例に図示されるように、掘削孔１０４の３つの部分、すなわち、垂直部分１０６、円弧部分１０８、および水平部分１１０は、地球の中に延びている連続した掘削孔１０４を形成する。本開示において使用される場合、掘削孔１０４（および説明される掘削孔部分）は、坑井ボアとも呼ばれ得る。したがって、本開示において使用される場合、掘削孔および坑井ボアは、主として、同義語であり、１つ以上の地下層を通して形成される人間占有のために好適ではない（すなわち、人間がその中に収まるには小さすぎる直径である）ボアを指す。

図示される掘削孔１０４は、この例では、表面ケーシング１２０を有し、表面ケーシング１２０は、地表１０２から地球内の特定の深度の中に掘削孔１０４の周囲に位置付けられ、設定される。例えば、表面ケーシング１２０は、浅い層内の掘削孔１０４の周囲に設定された（例えば、セメントで固定された）比較的に大径管状部材（または部材のストリング）であり得る。本明細書で使用される場合、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の成形断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分場システム１００の本実装では、表面ケーシング１２０は、地表から表面層１１２を通して延びている。表面層１１２は、この例では、１つ以上の層状岩石層から成る地質学的層である。いくつかの側面において、表面層１１２は、この例では、淡水帯水層、塩水、またはかん水源、または可動水（例えば、地質学的層を通して移動する水）の他の源を含む場合とそうではないこともある。いくつかの側面において、表面ケーシング１２０は、掘削孔１０４をそのような可動水から隔離し得、表面ケーシング１２０は、他のケーシングストリングが掘削孔１０４内に据え付けられるための吊り場所も提供し得る。さらに、図示されないが、ガイドケーシングが、表面ケーシング１２０の上方に（例えば、表面ケーシング１２０と表面１０２との間および表面層１１２内）に設定され、掘削流体が表面層１１２の中に漏れ出ることを防止し得る。

図示されるように、生産ケーシング１２２は、表面ケーシング１２０の坑内の掘削孔１０４内に位置付けられ、設定される。「生産」ケーシングと称されるが、この例では、ケーシング１２２は、炭化水素生産作業を受ける場合とそうではないこともある。したがって、ケーシング１２２は、表面ケーシング１２０の坑内の掘削孔１０４内に設定（例えば、セメント結着）される任意の形態の管状部材を指し、それを含む。有害物質貯蔵処分場システム１００のいくつかの例では、生産ケーシング１２２は、円弧部分１０８の端部から開始し、水平部分１１０全体を通して延び得る。ケーシング１２２は、円弧部分１０８の中および垂直部分１０６の中にも延び得る。

示されるように、セメント１３０は、ケーシング１２０および１２２と掘削孔１０４との間の環状体内でケーシング１２０および１２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント１３０は、例えば、地表１０２下の地下層を通して、ケーシング１２０および１２２（および掘削孔１０４の任意の他のケーシングまたはライナ）を固定し得る。いくつかの側面において、セメント１３０は、ケーシング（例えば、ケーシング１２０および１２２および任意の他のケーシング）の全長に沿って据え付けられ得るか、または、セメント１３０は、特定の掘削孔１０２のために適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント１３０はまた、キャニスタ１２６内の有害物質のための閉じ込めの追加の層を提供することができる。

掘削孔１０４および関連付けられるケーシング１２０および１２２は、種々の例示的寸法を伴って、種々の例示的深度（例えば、真の垂直深度またはＴＶＤ）に形成され得る。例えば、ガイドケーシング（図示せず）は、約２８インチ～６０の直径を伴って、約１２０フィートＴＶＤまで下方に延び得る。表面ケーシング１２０は、約２２インチ～４８インチの直径を伴って、約２，５００フィートＴＶＤまで下方に延び得る。表面ケーシング１２０と生産ケーシング１２２との間の中間ケーシング（図示せず）は、約１６インチ～３６インチの直径を伴って、約８，０００フィートＴＶＤまで下方に延び得る。生産ケーシング１２２は、約１１インチ～２２インチの直径を伴って、傾けられて延び得る（例えば、水平部分１１０をケースする（ｃａｓｅ）ために）。前述の寸法は、単に、例として提供され、他の寸法（例えば、直径、ＴＶＤ、長さ）も、本開示によって想定される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（１１２、１１４、１１６、および１１８）の特定の地質学的組成、特定の掘削技法、および有害物質貯蔵処分場システム１００内に廃棄されるべき有害物質を含む有害物質キャニスタ１２６のサイズ、形状、または設計のうちの１つ以上に依存し得る。いくつかの代替例では、生産ケーシング１２２（または掘削孔１０４内の他のケーシング）は、円形断面、楕円形断面、またはある他の形状であり得る。

図示されるように、掘削孔１０４の垂直部分１０６は、地下層１１２、１１４、および１１６を通して延び、この例では、地下層１１８内に着地する。上で議論されるように、表面層１１２は、可動水を含むことも、含まないこともある。この例では、可動水層１１４は、表面層１１２の下方にある（表面層１１２はまた、可動水または液体の１つ以上の源を含み得るが）。例えば、可動水層１１４は、淡水帯水層、塩水、またはかん水、または可動水の他の源等の可動水の１つ以上の源を含み得る。有害物質貯蔵処分場システム１００のこの例では、可動水は、地下層の全部または一部を横断した圧力差に基づいて、地下層を通して移動する、水であり得る。例えば、可動水層１１４は、その中で水が自由に移動する（例えば、層１１４内の圧力差に起因して、または別様に）浸透性地質学的層であり得る。いくつかの側面において、可動水層１１４は、特定の地理的エリア内の人間飲用可能水の一次源であり得る。その可動水層１１４が構成され得る岩石層の例は、他の層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰石を含む。

不浸透性層１１６および貯蔵層１１８等の他の図示される層は、不動水を含み得る。不動水は、いくつかの側面において、人間または動物または両方の飲用に適さない、水（例えば、淡水、塩水、かん水）である。不動水は、いくつかの側面において、層１１６または１１８（または両方）を通したその運動によって、１０，０００年以内にまたはそれを上回って（１，０００，０００年等）も、可動水層１１４、地表１０２、または両方に到達することができない水であり得る。

有害物質貯蔵処分場システム１００のこの例示的実装では、不浸透性層１１６が、可動水層１１４の下方にある。不浸透性層１１６は、この例では、可動水が通過することを可能にしないこともある。したがって、可動水層１１４に対して、不浸透性層１１６は、低浸透性、例えば、約ナノダルシー浸透性を有し得る。加えて、この例では、不浸透性層１１６は、比較的に非靭性（すなわち、脆い）地質学的層であり得る。非靭性の１つの尺度は、引張強度に対する圧縮応力の比率である脆性である。いくつかの例では、不浸透性層１１６の脆性は、約２０ＭＰａ～４０ＭＰａであり得る。

この例に示されるように、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１８より浅い（例えば、地表１０２により近い）。この例では、その不浸透性層１１６が構成され得る岩石層は、例えば、上で説明されるように、浸透性および脆性特性を示すある種類の砂岩、泥岩、粘土、および粘板岩を含む。代替例では、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１８より深く（例えば、地表１０２からより遠く）あり得る。そのような代替例では、不浸透性層１１６は、花崗岩等の火成岩から成り得る。

不浸透性層１１６の下方に、貯蔵層１１８がある。貯蔵層１１８、この例では、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する水平部分１１０のための着地場として選定され得る。不浸透性層１１６または他の層に対して、貯蔵層１１８は、厚く、例えば、約１００～２００フィートの総垂直厚であり得る。貯蔵層１１８の厚さは、より容易な着地および方向性掘削を可能にし、それによって、建設（例えば、掘削）中、水平部分１１０が貯蔵層１１８内に容易に配置されることを可能にし得る。貯蔵層１１８の約水平中心を通して形成される場合、水平部分１１０は、貯蔵層１１８を備えている、地質学的層の約５０～１００フィートによって包囲され得る。さらに、貯蔵層１１８は、例えば、層１１８の非常に低い浸透性（例えば、約ミリまたはナノダルシー）に起因して、不動水のみを有し得る。加えて、貯蔵層１１８は、層１１８を備えている岩石層の脆性が約３ＭＰａ～１０ＭＰａであるように、十分な靭性を有し得る。貯蔵層１１８が構成され得る岩石層の例は、頁岩および硬石膏を含む。さらに、いくつかの側面において、有害物質は、貯蔵層が浸透性層を可動水層１１４から隔離するために十分な地質学的特性である場合、貯蔵層より下で、砂岩または石灰石等の浸透性層内においてさえ貯蔵され得る。

有害物質貯蔵処分場システム１００のいくつかの例示的実装では、貯蔵層１１８（および／または不浸透性層１１６）は、頁岩から成る。頁岩は、いくつかの例では、貯蔵層１１８に関して上で説明されるそれらに当てはまる特性を有し得る。例えば、頁岩層は、（例えば、有害物質キャニスタ１２６内への）有害物質の長期閉じ込めのために、および可動水層１１４（例えば、帯水層）および地表１０２からのその隔離のために好適であり得る。頁岩層は、地球の比較的に深く、典型的に、３，０００フィートまたはそれを上回る場所に見出され、任意の淡水帯水層の下方に隔離して置かれ得る。他の層は、塩または他の不浸透性形成層を含み得る。

頁岩層（または塩または他の不浸透性層）は、例えば、物質の長期（例えば、数千年）隔離を向上させる地質学的特性を含み得る。そのような特性は、例えば、そのような流体の実質的分率が周囲層（例えば、可動水層１１４）の中に漏れ出さない炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。実際、頁岩は、天然ガスを数百万年以上保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵のための能力を証明している。例示的頁岩層（例えば、Ｍａｒｃｅｌｌｕｓ、Ｅａｇｌｅ Ｆｏｒｄ、Ｂａｒｎｅｔｔ、およびその他）は、数百万年にわたって、水、油、およびガスの移動を防止することにおいて効果的であり、可動水を欠き、廃棄後、数千年にわたって有害物質（例えば、流体または固体）をシールすることが予期され得る（例えば、地質学的検討に基づいて）多くの冗長シール層を含む地層を有する。

いくつかの側面において、貯蔵層１１８および／または不浸透性層１１６の層は、少なくとも部分的に数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらに数百万年にわたって、炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）のための層の貯蔵能力の証拠によって決定され得る漏出障壁（または、流体漏出に対する障壁層）を形成し得る。例えば、貯蔵層１１８および／または不浸透性層１１６の障壁層は、炭化水素または他の流体貯蔵のそのような証拠に基づく１０，０００年を上回る（約１０，０００年および１，０００，０００年等）有害物質の漏出に関する時間定数によって定義され得る。

頁岩（または塩または他の不浸透性層）層は、好適な深度、例えば、３，０００～１２，０００フィートＴＶＤにもあり得る。そのような深度は、典型的に、地中帯水層（例えば、表面層１１２および／または可動水層１１４）の下方にある。さらに、塩を含む頁岩中の可溶性元素の存在と、帯水層内におけるこれらの同じ元素の不存在とが、頁岩と帯水層との間の流体隔離を実証する。

有利なこととして、有害物質貯蔵に役立ち得る頁岩の別の特定の品質は、その粘土含有量であり、それは、いくつかの側面において、他の不浸透性岩石層（例えば、不浸透性層１１６）に見出されるそれを上回る靭性の尺度を提供する。例えば、頁岩は、階層化され、粘土（例えば、体積比約２０～３０％粘土）と他の鉱物との薄く交互する層から成り得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石層（例えば、ドロマイトまたはその他）と比較して、頁岩をあまり脆くせず、したがって、破壊（例えば、自然にまたは別様に）を受けにくくし得る。例えば、不浸透性層１１６内の岩石層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透性を有し得るが、あまりにも脆ろく、一般に、破壊される。したがって、そのような層は、有害物質の長期貯蔵のために、十分なシール品質を有していないこともある（その地質学的特性を通して裏付けられるように）。

本開示は、多くの他の層が、図示される地下層１１２、１１４、１１６、および１１８の間または中に存在し得ることを想定する。例えば、可動水層１１４、不浸透性層１１６、および貯蔵層１１８のうちの１つ以上の繰り返しパターンが存在し得る（例えば、垂直に）。さらに、いくつかの事例では、貯蔵層１１８は、可動水層１１４に、直接、すなわち、介在不浸透性層１１６を伴わずに隣接し得る（例えば、垂直に）。いくつかの例では、円弧掘削孔１０８および水平掘削孔１１０の全部または一部は、貯蔵層１１８（例えば、本明細書に説明されるような特性を伴う頁岩または他の地質学的層）が、水平掘削孔１１０と可動水層１１４との間に垂直に位置付けられるように、貯蔵層１１８の下方に形成され得る。

この例では、掘削孔１０４の水平部分１１０は、その中に有害物質が、長期貯蔵のために、回収可能に設置され得る部分１１０の遠位部分内の貯蔵エリアを含む。例えば、作業ストリング（例えば、管類、コイル状管類、有線、またはその他）または他の坑内運搬機（例えば、トラクター）が、ケースされた掘削孔１０４の中に移動させられ、１つ以上の（３つが、示されるが、より多いまたはより少ないものが存在し得る）有害物質キャニスタ１２６を部分１１０内の長期であるが、いくつかの側面において回収可能である貯蔵部の中に設置し得る。

各キャニスタ１２６は、有害物質（物質１４５として示される）を包囲し得る。そのような有害物質は、いくつかの例では、生物学的または化学的廃棄物または他の生物学的または化学的有害物質であり得る。いくつかの例では、有害物質は、原子炉（例えば、商業用動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収されるＳＮＦ等の核物質を含み得る。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料は、原子炉から取り出され、改変されないこともある。核燃料ペレットは、固体であるが、それらは、三重水素（１３年の半減期）、クリプトン－８５（１０．８年の半減期）、およびＣ－１４（５，７３０年の半減期）を含む、二酸化炭素を含む種々の放射性ガスを含み、放出し得る。他の有害物質１４５は、例えば、商業用動力（または他の）炉からの放射性水等の放射性液体を含み得る。

いくつかの側面において、貯蔵層１１８は、任意の放射性産物（例えば、ガス）を層１１８内に含むことが可能であるべきである（そのような産物がキャニスタ１２６から漏れ出る場合でも）。例えば、貯蔵層１１８は、層１１８を通した放射性産物の拡散時間に基づいて選択され得る。例えば、貯蔵層１１８から漏れ出る放射性産物の最小拡散時間は、例えば、核燃料ペレットの任意の特定の成分に関する半減期の５０倍に設定され得る。最小拡散時間としての５０半減期は、放射性産物の量を１×１０^－１５分の１に低減させるであろう。別の例として、最小拡散時間を３０半減期に設定することは、放射性産物の量を十億分の１に低減させるであろう。

例えば、プルトニウム－２３９は、多くの場合、２４，１００年のその長い半減期により、ＳＮＦにおける有害廃棄物生産物と見なされる。この同位体に関して、５０半減期は、１２０万年となるであろう。プルトニウム－２３９は、水中において低溶解度を有し、揮発性ではなく固体として存在する。その拡散時間は、図示される貯蔵層１１８（例えば、頁岩または他の層）を備えている岩石層の基質を通して、著しく短い（例えば、数百万年）。貯蔵層１１８は、例えば、頁岩から成り、数百万年にわたってガス状炭化水素（例えば、メタンおよびその他）を含む地質学的歴史によって示されるように、そのような隔離時間（例えば、数百万年）を有する能力をもたらし得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法では、一部のプルトニウムが閉じ込めからの漏れ出し時、可動地中水を含む層中に溶解し得る危険があった。

いくつかの側面において、掘削孔１０４は、有害物質の長期貯蔵の主要目的のために形成され得る。代替側面において、掘削孔１０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）の主要目的のために以前に形成されていることもある。例えば、貯蔵層１１８は、炭化水素が掘削孔１０４の中に、地表１０２へ生産された炭化水素産出層であり得る。いくつかの側面において、貯蔵層１１８は、炭化水素生産に先立って、油圧破壊されていることもある。さらに、いくつかの側面において、生産ケーシング１２２が、油圧破壊に先立って、穿孔されていることもある。そのような側面において、生産ケーシング１２２は、有害物質の廃棄作業に先立って、穿孔プロセスから作られた任意の孔を修理するためにパッチ（例えば、セメントで固定）され得る。加えて、ケーシングと掘削孔との間のセメントにおける任意の亀裂または開口部も、その時点で充填されることができる。

図１にさらに示されるように、裏込材料１４０が、掘削孔１０４の中に位置付けられるか、または循環させられ得る。この例では、裏込材料１４０は、キャニスタ１２６を包囲し、掘削孔シール１３４（例えば、恒久的パッカ、プラグ、または他のシール）まで、またはその近傍まで上方に（ｕｐｈｏｌｅ）延びるレベルを有し得る。いくつかの側面において、裏込材料１４０は、放射性エネルギー（例えば、ガンマ線または他のエネルギー）を吸収し得る。いくつかの側面において、裏込材料１４０は、比較的に低い熱伝導率を有し、それによって、キャニスタ１２６とケーシングとの間の絶縁体としての機能を果たし得る。

図１にさらに示されるように、別の裏込材料１５０が、キャニスタ１２６のうちの１つ以上の中に位置付けられ、または設置され、有害物質１４５を包囲し得る。いくつかの側面において、裏込材料１５０は、放射性エネルギー（例えば、ガンマ線または他のエネルギー）を吸収し得る。いくつかの側面において、裏込材料１５０は、比較的に低い熱伝導率を有し、それによって、有害物質１４５とキャニスタ１２６との間の絶縁体としての機能を果たし得る。いくつかの側面において、裏込材料１５０は、補剛属性もキャニスタ１２６に提供し、例えば、キャニスタ１２６への破砕性、変形、または他の損傷を低減させ得る。

いくつかの側面において、システム１００の前述の構成要素のうちの１つ以上は、有害廃棄物物質処分場１００の工学的に設計された障壁を形成するように組み合わせられ得る。例えば、いくつかの側面において、工学的に設計された障壁は、以下の構成要素、すなわち、貯蔵層１１８、ケーシング１３０、裏込材料１４０、キャニスタ１２６、裏込材料１５０、シール１３４、および有害物質１４５自体のうちの１つ、いくつか、または全てから成る。いくつかの側面において、工学的に設計された障壁構成要素のうちの１つ以上は、
以下を行い得る（そのように行うようにエンジニアリングされる）：掘削孔１０４内の腐食を防止または低減させること、有害物質１４５の漏れ出しを防止または低減させること；他の構成要素のうちの１つ以上の熱劣化を低減または防止すること；および、有害物質１４５が可動水層１１４（または地表１０２を含む表面層１１２）に到達しないことを確実にするための他の安全対策。

図２は、本開示による、有害物質キャニスタ２００の概略図である。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ２００は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ２００は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ２００は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。配置プロセス中、有害物質キャニスタ２００は、例えば、ワイヤラインケーブル等の運搬ケーブル上で、方向性掘削孔１０４の中に移動させられ得る。有害物質キャニスタ２００が、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６を通して降下させられるとき、キャニスタ２００を支持するケーブル（またはキャニスタ２００とケーブルとの間の接続）が破損し得る可能性が存在する。破損時、キャニスタ２００は、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内で下向きに加速するであろう（例えば、自由落下において）（例えば、掘削孔１０４内の流体を通して）。

方向性掘削孔１０４が、移行部分１０８のための開始点（例えば、垂直部分１０６から水平または略水平掘削孔部分への移行）を有する場合、キャニスタ２００は、減速し、最終的に、水平掘削孔部分１１０内で停止するであろう。しかしながら、有害物質貯蔵処分場システム１００が、以前に他の有害物質キャニスタ２００で充填されている場合、自由落下するキャニスタ２００は、静止しているキャニスタ２００に衝突し、有害物質キャニスタ２００の両方への損傷が結果として生じ得る。キャニスタ２００の内側の有害廃棄物物質（例えば、核廃棄物）が高度に放射性である場合、この物質が掘削孔部分１１０の中に解放する危険が存在し、それは、潜在的に、周囲地下層１１８、および、可能性として、そのような層または他の層（例えば、地下層１１２）内の可動水の中への解放につながり得る。有害物質キャニスタ２００の図示される実装は、例えば、深層方向性掘削孔１０４内での自由落下に起因するキャニスタ２００への潜在的損傷を低減または防止し得る１つ以上の特徴を含む。例えば、有害物質キャニスタ２００は、自由落下中の有害物質の解放および／または掘削孔１０４内の別の物体との衝突に対する「工学的に設計された障壁」としてのその構造完全性およびその価値を維持し得る。

図２に示されるように、有害物質キャニスタ２００は、筐体２０２を含み、筐体２０２は、上部（または蓋）２０６および底部２０８が結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積２１２を形成する中央部分２０４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド２１４を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ２１０である。ある例示的実装では、物質２１６（例えば、粒状または粒子状）が、キャニスタ２００（ＳＮＦアセンブリ２１０（またはアセンブリ２１０）およびＳＮＦロッド２１４も包囲する）の内容積２１２内に配置される。この物質２１６は、砂または別の粒状物質（集合的に、「砂」と称される）であり得、キャニスタ２００の中に設置され、ＳＮＦアセンブリ２１０（またはロッド２１４）を包囲する空隙を充填し得る。例えば、有害物質が、ＳＮＦロッド（全体的または部分的に）から成るＳＮＦアセンブリの場合、ＳＮＦロッド２１４は、キャニスタ２００の内容積２１２の約１／３以下のみを占有する。キャニスタ２００上への急激な衝突（例えば、自由落下事象に起因して）は、ＳＮＦロッド２１４に座屈および破壊させ得る。座屈は、ある場合、ＳＮＦロッド２１４の正面（底部または坑内）端が突然停止させられた（例えば、衝突に起因して）とき、生じる（自由落下状況の間）。ＳＮＦロッド２１４の残りは、最初に、勢いに起因して、下向きに進み続ける。ＳＮＦロッド２１４が、完全に対称である場合、ＳＮＦロッド２１４は、圧縮するが、対称性からの若干の逸脱が、通常、存在し、したがって、ＳＮＦロッド２１４は、曲がる傾向にあるであろう。この減速状況では、その曲がりは、不安定となり、曲がりは、ＳＮＦロッド２１４が破壊するまで、急増する。

座屈を防止するために、有害物質キャニスタ２００の側面は、ＳＮＦロッド２１４の両側のための最小限の支持を提供し得る。ある場合、ＳＮＦロッド２１４を保持する、ＳＮＦアセンブリ２１０の構造は、横支持を提供する。しかし、座屈へのさらなる抵抗は、ＳＮＦアセンブリ２１０内の空隙を物質２１６（例えば、砂または他の比較的に高密度物質）で充填することによって取得されることができる。いくつかの側面において、物質２１６は、二酸化ケイ素、粘土、破砕された岩石、セメント、エポキシ、または固体の他の粉末であることができる。物質２１６は、衝突において、ＳＮＦロッド２１４が座屈することを防止すること、または防止することに役立つＳＮＦロッド２１４の両側の支持を提供する。いくつかの側面において、座屈の防止は、初期水平座屈力が小さいので、非常に強固な物質を要求しないこともあり、したがって、多くの物質が使用され得る。

代替側面において、液体またはゲルが、ＳＮＦアセンブリ２１０によって占有されない、内容積２１２内の空隙を充填するための物質２１６として使用され得る。液体またはゲルは、固体に対して、座屈に対してあまり抵抗を提供しないこともある。

物質２１６は、他の目的も達成し得る。例えば、有害廃棄物（すなわち、ＳＮＦアセンブリ２１０）が、十分な濃度の核分裂性物質（例えば、Ｕ－２３５またはＰｕ－２３９）を有する場合、「臨界事故」、すなわち、これらの同位体間で生じる連鎖反応の危険が存在し得る。水の存在は、水が中性子を減速させ、中性子が分裂を誘起するであろう可能性を増加させる「減速材」としての機能を果たすので、危険を増加させ得る。物質２１６は、好適な量の中性子吸収材を含む場合、このリスクを低減させることができる。そのような吸収材は、いくつかの例として、ホウ素、カドミウム、およびコバルトである。これらは、金属として、または化合物として含まれることができる（例えば、粒状、固体、または液体物質２１６の一部として）。

方向性掘削孔１０４内への移送および配置中、ＳＮＦアセンブリ２１０への損傷を軽減する物質２１６、または軽減することに役立つ物質２１６は、追加の機能を果たし得る。例えば、物質２１６は、熱がＳＮＦ２１０から筐体２０２（および最終的に、地質学的環境）に伝達されることを有効に可能にする熱伝導品質を有し得る。石英／砂および／またはベントナイトのような物質またはある好ましい割合におけるその２つの混合物は、物質２１６として、またはその中で混合されると、この機能を果たすことができる。両方は、好適な熱伝導特性を有する。石英／ベントナイト混合物の熱伝導率は、有害物質キャニスタ２００の内側でより低い温度を維持し得る。

別の例として、物質２１６としてのまたはそれと混合されたベントナイトを伴ういくつかの側面において、物質２１６は、放射性核種収着品質を含み得る。加えて、有害物質キャニスタ２００の内側でより低い温度を維持することによって、そのようなより低い温度は、ベントナイトがスメクタイトからイライトタイプ粘土に移行することを防ぎ得る。そのような移行は、時間および／または温度依存であり、生じると、ベントナイトは、水を層間構造の中に組み込む能力をもはや有しない。ベントナイトはまた、放射性核種を吸収および遅延させる能力の全部または一部も喪失し得る。

いくつかの側面において、ベントナイトは、物質２１６またはその一部ではなく、１つ以上のゼオライトが、物質２１６の石英砂と混合され得る（または砂に取って代わる）。例えば、ゼオライトは、多孔性であり、分子篩として使用され得る環構造ケイ酸塩鉱物である。ゼオライトは、異なるサイズの構造的細孔を有し、異なる放射性核種を効果的に捕獲するように製造および調整され得る。Ｉ－イオン（ヨウ素イオン）がゼオライト構造に進入することを可能にするように特に設計される（銀）Ａｇ＋イオンで「ドープされた」ゼオライトが、存在する。Ｉ－イオンが、Ａｇ＋と結合し、ＡｇＩを形成すると、より大きい分子サイズは、ヨウ素をゼオライト内に不可逆的に捕獲し、ヨウ素を効果的に不動化する。他のゼオライトが、同様に、異なる放射性核種を標的化し得る。

いくつかの側面において、有害物質キャニスタ２００の内容積２１２内への砂等の物質２１６の包含は、岩石崩壊（例えば、周囲地下層による、ケーシング（該当する場合）を含む水平掘削孔部分１１０の崩壊）の場合、キャニスタ２００の崩壊を防止し得る。例えば、有害物質キャニスタ２００が、物質２１６で充填されると、物質２１６は、破砕に対して非常に強い抵抗をもたらし得る。したがって、強い力が、キャニスタ２００に加えられる（例えば、崩壊する岩石から）とき、キャニスタ２００は、崩壊に対する物質２１６の抵抗により、曲がらないこともある。

図２に示されるように、有害物質キャニスタ２００の例示的実装は、筐体に接続された接合部２５６を通して（例えば、延長部２５８を通して）、有害物質キャニスタ２００の筐体２０２に結合された衝撃吸収材（バンパ）２５２も含む。示されるように、バンパ２５２は、キャニスタ２００の底部（坑内）端に位置付けられる。いくつかの側面において、バンパ２５２は、代替として、筐体２０２の底部２０８の中に内蔵され得るか、またはその一部であり得る。バンパ２５２は、キャニスタ２００の例えば、掘削孔１０４内の別の有害物質キャニスタ、ケーシング１２２（この図に示されるように）、または他の物体との自由落下衝突における衝撃を吸収し得る。いくつかの側面において、バンパ２５２はまた、正面（坑内）端における衝撃からの自由落下するキャニスタ２００の加速を軽減し得る。いくつかの側面において、示されるように、衝撃吸収材２５２は、バンパ２５２の内部にあるか、またはバンパ２５２を包囲するかのいずれかである、圧し潰し可能材料またはばね２５４であるか、またはそれを含むことができる。

いくつかの側面において、衝撃吸収材２５２は、方向性掘削孔１０４の中への降下中、キャニスタ２００の安全性を保証すること、または保証することに役立ち得る。例えば、キャニスタ２００が、水平掘削孔部分１１０の処分場内に配置されると、落下の危険は、継続していないこともあり、したがって、バンパ２５２は、もはや必要とされないこともある。キャニスタ２００が、配置されると、バンパ２５２（および接合部２５６および延長部２５８）は、ケーシング１２２内で水素ガスを生成し得る腐食点として、負担になり得る。掘削孔１０４等のシールされた環境では、そのような腐食は、腐食体積膨張から圧力の増加を引き起こし得る。これらの理由から、いくつかの側面において、バンパ２５２（および他の図示される構成要素）は、低腐食性材料から作製され得る。可能な材料は、黒鉛、チタン、炭化タングステンコバルト、またはインコネル等のニッケル－クロム化合物を含む。

いくつかの側面において、衝撃吸収材２５２は、摩擦ブレーキも含み得るか、またはそれとしての機能を果たし得る。例えば、有害物質キャニスタ２００が、流体充填ケーシング（掘削孔部分１０６に示される流体２６０を伴う）内で自由落下しているとき、キャニスタ２００は、傾きに対して不安定であり得る。ある場合、傾きは、キャニスタ２００の正面（坑内）端をケーシング１２２と接触させる。高速落下で、この接触点における摩擦は、局所的加熱を引き起こし得、キャニスタ完全性を損傷させ得る力をキャニスタ２００に加え得る。衝撃吸収材２５２（またはバンパ２５２に取り付けられた別個の摩擦ブレーキ）は、キャニスタ２００の筐体２０２０の外部に取り付けられた示されるような摩擦ブレーキを含み得る。例えば、ケーシング１２２との摩擦を最も受けやすいキャニスタ２００の正面（坑内）端における区分は、摩擦ブレーキを含み、自由落下（またはその他）の場合のキャニスタ２００への摩擦からの損傷を軽減し得る。摩擦ブレーキは、摩擦を利用して、落下するキャニスタ２００の加速を減速させ得る。いくつかの側面において、摩擦ブレーキ（またはバンパ２５２の別個の摩擦ブレーキ構成要素）としての機能を果たす衝撃吸収材２５２の一部は、湾曲される（摩擦を最小化するために）、または粗くまたは鋭くされ、摩擦を最大化し、落下するキャニスタ２００の速度により強力な限界を提供することができる。

いくつかの側面において、摩擦ブレーキは、（例えば、坑内端上の）筐体２０２の一部であり得る。ブレーキが、キャニスタ２００に堅く取り付けられている場合、回転は、キャニスタ２００のそれの延長であろう。示されるように、摩擦ブレーキ（衝撃吸収材２５２の一部として、または別様に）は、相対的回転を可能にする接合部２５６を用いて、キャニスタ２００に取り付けられ得る。

図３Ａは、本開示による、有害物質キャニスタ３００の概略図である。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３００は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３００は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ３００は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。配置プロセス中、有害物質キャニスタ３００は、例えば、ワイヤラインケーブル等の運搬ケーブル上で方向性掘削孔１０４の中に移動させられ得る。有害物質キャニスタ３００が、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６を通して降下させられるとき、キャニスタ３００を支持するケーブル（またはキャニスタ３００とケーブルとの間の接続）が破損し得る可能性が存在する。破損時、キャニスタ３００は、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内で下向きに加速するであろう（例えば、自由落下において）（例えば、掘削孔１０４内の流体を通して）。さらに、図３Ａに具体的に示されないが、有害物質キャニスタ３００は、図２を参照して説明されるように、例えば、物質２１６および衝撃吸収材２５２（摩擦ブレーキを伴って、または伴わず）等のある構成要素を含み得る。

方向性掘削孔１０４が、移行部分１０８のための開始点（例えば、垂直部分１０６から水平または略水平掘削孔部分への移行）を有する場合、キャニスタ３００は、減速し、最終的に、水平掘削孔部分１１０内で停止するであろう。しかしながら、有害物質貯蔵処分場システム１００が、以前に他の有害物質キャニスタ３００で充填されている場合、自由落下するキャニスタ３００は、静止しているキャニスタ３００に衝突し、有害物質キャニスタ３００の両方への損傷が結果として生じ得る。キャニスタ３００の内側の有害廃棄物物質（例えば、核廃棄物）が、高度に放射性である場合、この物質が掘削孔部分１１０の中に解放する危険が存在し、それは、潜在的に、周囲地下層１１８、および可能性として、そのような層または他の層（例えば、地下層１１２）内の可動水の中への解放につながり得る。有害物質キャニスタ３００の図示される実装は、例えば、深層方向性掘削孔１０４内での自由落下に起因するキャニスタ３００への潜在的損傷を低減または防止し得る１つ以上の特徴を含む。例えば、有害物質キャニスタ３００は、自由落下中の有害物質の解放および／または掘削孔１０４内の別の物体との衝突に対する「工学的に設計された障壁」としてのその構造完全性およびその価値を維持し得る。

図３Ａに示されるように、有害物質キャニスタ３００は、筐体３０２を含み、筐体３０２は、上部（または蓋）３０６および底部３０８が結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積３３２を形成する中央部分３０４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド（ここでは具体的に示されない）を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ３１０である。示されるように、有害物質キャニスタ３００は、筐体３０２に取り付けられた（例えば、キャニスタ３００の周囲に半径方向に）２つ以上のセントラライザ３１６も含む。いくつかの側面において、筐体３０２に取り付けられ、１２０°半径方向に間隔を置かれた３つのセントラライザ３１４が存在し得る。

この例では、各セントラライザ３１６は、スペーサ（「アーム」とも呼ばれる）３１６を含み、スペーサは、示されるように、例えば、ケーシング１２２を付勢するように、ばね荷重されるか、または展開することが可能である。この例では、有害物質キャニスタ３００を囲むセントラライザ３１４が、キャニスタ３００の展開中、動作し、キャニスタ３００を垂直掘削孔部分１１０（および他の掘削孔部分）の半径方向中心線３１８の近傍に保持し、空間をキャニスタ３００とケーシング１２２との間に提供する。したがって、動作中、セントラライザ３１４のアーム３１６は、ケーシング１２２に接触するように付勢または展開され、キャニスタ３００の半径方向中心線を中心線３１８と整列させる。この例では、セントラライザアーム３１４は、ばね鋼鉄から作製されるか、または、そうでなければ、ケーシング１２２に対して外向きにばねによって付勢され得る。セントラライザ３１４は、いくつかの側面において、ケーシング１２２との摩擦接触を通して、落下するキャニスタ３００が自由落下において到達し得る速度を低減させ、それによって、自由落下に対抗する摩擦力（重力によって引き起こされる）を掘削孔部分１１０内の流体３１８中に発生させることができる。

図３Ｂは、本開示による、有害物質キャニスタ３２０の概略図である。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３２０は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３２０は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ３２０は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。配置プロセス中、有害物質キャニスタ３２０は、例えば、ワイヤラインケーブル等の運搬ケーブル上で、方向性掘削孔１０４の中に移動させられ得る。有害物質キャニスタ３２０が、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６を通して降下させられるとき、キャニスタ３２０を支持するケーブル（またはキャニスタ３２０とケーブルとの間の接続）が破損し得る可能性が存在する。破損時、キャニスタ３２０は、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内で下向きに加速するであろう（例えば、自由落下において）（例えば、掘削孔１０４内の流体を通して）。さらに、図３Ｂに具体的に示されないが、有害物質キャニスタ３２０は、例えば、物質２１６および衝撃吸収材２５２（摩擦ブレーキを伴って、または伴わず）等の図２を参照して説明されるようなある構成要素、および、例えば、セントラライザ３１４等の図３Ａを参照して説明されるようなある構成要素を含み得る。

方向性掘削孔１０４が、移行部分１０８のための開始点（例えば、垂直部分１０６から水平または略水平掘削孔部分への移行）を有する場合、キャニスタ３２０は、減速し、最終的に、水平掘削孔部分１１０内で停止するであろう。しかしながら、有害物質貯蔵処分場システム１００が、以前に他の有害物質キャニスタ３２０で充填されている場合、自由落下するキャニスタ３２０は、静止しているキャニスタ３２０に衝突し、有害物質キャニスタ３２０の両方への損傷が結果として生じ得る。キャニスタ３２０の内側の有害廃棄物物質（例えば、核廃棄物）が、高度に放射性である場合、この物質が掘削孔部分１１０の中に解放する危険が存在し、それは、潜在的に、周囲地下層１１８、および可能性として、そのような層または他の層（例えば、地下層１１２）内の可動水の中への解放につながり得る。有害物質キャニスタ３２０の図示される実装は、例えば、深層方向性掘削孔１０４内での自由落下に起因するキャニスタ３２０への潜在的損傷を低減または防止し得る１つ以上の特徴を含む。例えば、有害物質キャニスタ３２０は、自由落下中の有害物質の解放および／または掘削孔１０４内の別の物体との衝突に対する「工学的に設計された障壁」としてのその構造完全性およびその価値を維持し得る。

図３Ｂに示されるように、有害物質キャニスタ３２０は、筐体３２２を含み、筐体３２２は、上部（または蓋）３２６および底部３２８が結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積３１２を形成する中央部分３２４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド（ここでは具体的に示されない）を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ３２０である。この例では、有害物質キャニスタ３２０は、筐体３２２の坑内端に結合されるたディスク（ブレーキとも呼ばれる）３３４も含む。この例では、したがって、自由落下における有害物質キャニスタ３２０の速度は、自由落下中、掘削孔１０６を通したキャニスタ移動に対して掘削孔１０６内の液体３５４の高流量によって駆動されるブレーキ３３４を通して限定または低減させられ得る。

図３Ｂに示されるように、ブレーキ３３４（筐体３２２と同一材料または異なる材料から作製され得る）は、キャニスタ３２０の半径方向断面積より大きい半径方向断面積を有し得る。例えば、いくつかの側面において、ブレーキ３３４の直径は、ケーシング１２２の直径より小さいが、それとほぼ同じ大きさであり得る。しかしながら、いくつかの側面において、ブレーキ３３４のサイズ（およびブレーキ３３４の表面仕上げ）は、ケーシング１２２の内面における小さい切れ目がキャニスタの設置（例えば、通常の制御された移動）を妨害しないようなものであり得る。これは、例えば、ブレーキ３３４の外側縁（例えば、ケーシング１２２に最も近い半径方向円周縁）を可撓性にする（例えば、より薄くする）か、または、犠牲的にして、妨害物に遭遇した場合に切り離す小さい断面を有することによって達成されることができる。

いくつかの側面において、ブレーキ３３４と１つ以上のセントラライザ（セントラライザ３１４等）とが、自由落下においてキャニスタ３２０への制動力を増加させるために、有害物質キャニスタ３２０において採用され得る。例えば、制動原理に関して、液体３３６の高速流は、力をブレーキ３３４上に提供し得、ブレーキ３３４は、次いで、セントラライザ３１４のアーム３１６をより大きな力で展開させ得る。いくつかの側面において、アーム３１６のうちの１つ以上は、ブレーキ３３４に接続され得る。したがって、ブレーキ３３４に加えられる力は、アーム３１６をケーシング１２２と接触させるか、または、すでに接触している場合、ケーシング１２２に対してより大きな力で接触させ得る（例えば、ケーシング１２２に対して直角に）。いくつかの側面において、ブレーキ３３４は、筐体３２２に堅く取り付けられていないこともあり、例えば、セントラライザ３１４のアーム３１６を押すために、筐体３２２に沿って軸方向にある程度の移動を保持する。

図３Ｃは、本開示による、有害物質キャニスタ３４０の概略図である。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３４０は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３４０は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ３４０は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。配置プロセス中、有害物質キャニスタ３４０は、例えば、ワイヤラインケーブル等の運搬ケーブル上で方向性掘削孔１０４の中に移動させられ得る。有害物質キャニスタ３４０が、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６を通して降下させられるとき、キャニスタ３４０を支持するケーブル（またはキャニスタ３４０とケーブルとの間の接続）が破損し得る可能性が存在する。破損時、キャニスタ３４０は、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内で下向きに加速するであろう（例えば、自由落下において）（例えば、掘削孔１０４内の流体を通して）。さらに、図３Ｃに具体的に示されないが、有害物質キャニスタ３４０は、例えば、物質２１６および衝撃吸収材２５２（摩擦ブレーキを伴って、または伴わず）等の図２を参照して説明されるようなある構成要素、および、例えば、ブレーキ３３４等の図３Ｂを参照して説明されるようなある構成要素を含み得る。

方向性掘削孔１０４が、移行部分１０８のための開始点（例えば、垂直部分１０６から水平または略水平掘削孔部分への移行）を有する場合、キャニスタ３４０は、減速し、最終的に、水平掘削孔部分１１０内で停止するであろう。しかしながら、有害物質貯蔵処分場システム１００が、以前に他の有害物質キャニスタ３４０で充填されている場合、自由落下するキャニスタ３４０は、静止しているキャニスタ３４０に衝突し、有害物質キャニスタ３４０の両方への損傷が結果として生じ得る。キャニスタ３４０の内側の有害廃棄物物質（例えば、核廃棄物）が、高度に放射性である場合、この物質が掘削孔部分１１０の中に解放する危険が存在し、それは、潜在的に、周囲地下層１１８、および可能性として、そのような層または他の層（例えば、地下層１１２）内の可動水の中への解放につながり得る。有害物質キャニスタ３４０の図示される実装は、例えば、深層方向性掘削孔１０４内での自由落下に起因するキャニスタ３４０への潜在的損傷を低減または防止し得る１つ以上の特徴を含む。例えば、有害物質キャニスタ３４０は、自由落下中の有害物質の解放および／または掘削孔１０４内の別の物体との衝突に対する「工学的に設計された障壁」としてのその構造完全性およびその価値を維持し得る。

図３Ｃに示されるように、有害物質キャニスタ３４０は、筐体３４２を含み、筐体３４２は、上部（または蓋）３４６および底部３４８が結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積３５２を形成する中央部分３４４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド（ここでは具体的に示されない）を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ３４０である。この例では、有害物質キャニスタ３４０は、例えば、筐体３４２の円周を囲むリング３５６を通して筐体３４２に結合された２つ以上のパラシュート３５２を含む。この例では、したがって、自由落下における有害物質キャニスタ３４０の速度は、自由落下中、掘削孔１０６を通したキャニスタ移動に対して掘削孔１０６内の液体３３６の高流量によって駆動されるパラシュート３５２を通して限定または低減させられ得る。

この例では、パラシュート３５２は、前縁端上（例えば、キャニスタ３４０の坑内端上）でより広くあり得る。パラシュート３５２のより広い区分または「ウィング」は、パラシュート３５２およびリング３５６の接続点を上向きに押し、したがって、パラシュート３５２をケーシング１２２の内面に対してより緊密に押し、または概して、パラシュート３５２を広げ、自由落下事象中、多くの抗力をキャニスタ３４０上に生成し得る力を受け得る。パラシュート３５２にかかる流体３５４の力も、自由落下中、キャニスタ３４０の加速を低減させるための力を提供し得る。

図３Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタ３６０の概略図である。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３６０は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ３６０は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ３６０は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。配置プロセス中、有害物質キャニスタ３６０は、例えば、ワイヤラインケーブル等の運搬ケーブル上で、方向性掘削孔１０４の中に移動させられ得る。有害物質キャニスタ３６０が、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６を通して降下させられるとき、キャニスタ３６０を支持するケーブル（またはキャニスタ３６０とケーブルとの間の接続）が破損し得る可能性が存在する。破損時、キャニスタ３６０は、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内で下向きに加速するであろう（例えば、自由落下において）（例えば、掘削孔１０４内の流体を通して）。さらに、図３Ｄに具体的に示されないが、有害物質キャニスタ３６０は、例えば、物質２１６および衝撃吸収材２５２（摩擦ブレーキを伴って、または伴わず）等の図２を参照して説明されるようなある構成要素、および、例えば、セントラライザ３１４、ブレーキ３３４、および／またはパラシュート３５２等の図３Ａ、３Ｂ、または３Ｃを参照して説明されるようなある構成要素を含み得る。

方向性掘削孔１０４が、移行部分１０８のための開始点（例えば、垂直部分１０６から水平または略水平掘削孔部分への移行）を有する場合、キャニスタ３６０は、減速し、最終的に、水平掘削孔部分１１０内で停止するであろう。しかしながら、有害物質貯蔵処分場システム１００が、以前に他の有害物質キャニスタ３６０で充填されている場合、自由落下するキャニスタ３６０は、静止しているキャニスタ３６０に衝突し、有害物質キャニスタ３６０の両方への損傷が結果として生じ得る。キャニスタ３６０の内側の有害廃棄物物質（例えば、核廃棄物）が、高度に放射性である場合、この物質が掘削孔部分１１０の中に解放する危険が存在し、それは、潜在的に、周囲地下層１１８、および可能性として、そのような層または他の層（例えば、地下層１１２）内の可動水の中への解放につながり得る。有害物質キャニスタ３６０の図示される実装は、例えば、深層方向性掘削孔１０４内での自由落下に起因するキャニスタ３６０への潜在的損傷を低減または防止し得る１つ以上の特徴を含む。例えば、有害物質キャニスタ３６０は、自由落下中の有害物質の解放および／または掘削孔１０４内の別の物体との衝突に対する「工学的に設計された障壁」としてのその構造完全性およびその価値を維持し得る。

図３Ｄに示されるように、有害物質キャニスタ３６０は、筐体３６２を含み、筐体３６２は、上部（または蓋）３６６および底部３６８が結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積３７２を形成する中央部分３６４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド（ここでは具体的に示されない）を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ３７０である。この例では、有害物質キャニスタ３６０はまた、キャニスタ３６０の筐体３６２の全て、大部分、または一部の周囲に形成された、またはその周囲に取り付けられた（例えば、接着して）発泡体（例えば、空間を充填するために自然膨張する多孔性材料）カバー３７４を含む。この例では、発泡体カバー３７４は、筐体３６２の外部の大部分、例えば、蓋３７２を除く全てを覆う。代替実装では、発泡体カバー３７４は、筐体３６２のより少ない部分（例えば、坑内端または部分のみ）または全体的筐体３６２と同程度を覆い得る。

いくつかの側面において、発泡体カバー３７４は、ケーシング１２２内の小さい切れ目が、発泡体を圧縮し、キャニスタ３６０が水平掘削孔部分１１０内に配置されることを可能にし得るほど十分に可撓性であり得る。発泡体カバー３７４は、掘削孔流体３７６の流体流に対する抵抗ももたらし得る。物体への液体の力（高レイノルズ数限界では）は、液体を通した物体の速度の二乗に比例するので、流体３７６は、キャニスタ３６０が垂直掘削孔部分１０６の中にゆっくりと降下させられているとき、抵抗を殆ど伴わずに、発泡体カバー３７４を通して、および／またはその周囲で流動し得る。しかしながら、キャニスタ３６０が、自由落下する場合、発泡体カバー３７４の抵抗は、急増し、発泡体カバー３７４への流動する液体３７６の力を増加させ、それは、次に、キャニスタ３６０の加速を低減させるように作用する。発泡体カバー３７４によって包囲されるキャニスタ３６０の限定速度は、発泡体カバー３７４を含まない有害物質キャニスタの限定速度を実質的に下回り得る。

発泡体カバー３７４は、いくつかの実装では、筐体３６２（全てまたは一部）と同一（または類似）耐腐食性材料から作製され得る。例えば、金属発泡体等の金属材料が、発泡体カバー３７４のために使用され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタの例示的実装に関して説明される他の構成要素も、発泡体材料（例えば、金属発泡体）から作製されることができる。例えば、衝撃吸収材２５２および／またはブレーキ３３４の全部または一部は、発泡体材料から作製され得る（発泡体カバー３７４と同様に）。

図４Ａ－４Ｂは、本開示による、有害物質キャニスタ４００の概略図である。図４Ａは、キャニスタ４００の概略図を示す一方、図４Ｂは、キャニスタ４００の一部の詳細を示す。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ４００は、図１の有害物質貯蔵処分場システム１００に示される有害物質キャニスタ１２６として使用され得る。さらに、いくつかの側面において、図２および３Ａ－３Ｄを参照して説明される特徴も、図４Ａに示される有害物質キャニスタ４００において実装され得る。図１の有害物質貯蔵処分場システム１００の中へのキャニスタ１２６の例示的配置プロセスに説明されるように、有害物質キャニスタ４００は、長期（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年）貯蔵のために、人間が占有不能な深層方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４）内に設置され得る。

いくつかの側面において、有害物質キャニスタ４００は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核または放射性廃棄物を包囲および貯蔵し得る。例えば、有害物質（例えば、使用済み核燃料または高レベル廃棄物等の核廃棄物）が、有害物質キャニスタ４００の中に装填されると（例えば、人間が占有不能な深層方向性掘削孔内への貯蔵のために）、キャニスタシールは、ごくわずかな漏出に対してさえ安全であるようにされなければならない。従来、それは、蓋を溶接し、その後、目視および放射線撮影点検の両方、必要とされる場合、溶接の修理が続くによって行われる。核廃棄物の場合、これが全て、「ホットセル」（例えば、その中で任意の漏れ出た放射性核種が、望ましくない様式で部屋から漏れ出ることなく、収集され、安全に除去され得る部屋）内で行われる場合、ホットセルは、大規模であり、溶接を含む全てのタスクを組み込むことが可能でなければならない。そのような大ホットセルは、特に、それらが、複数の場所における使用のために可搬性であるように設計される場合、非常に高価であり得る。

いくつかの側面において、例えば、有害物質キャニスタ４００内への使用済み核燃料の装填、次いで、そのキャニスタ４００のシールは、数千年にわたって性能を発揮するであろう放射性核種の漏れ出しに対する障壁を提供するであろう様式において進められ得る。着目使用済み核燃料の大部分は、使用済み燃料が放出するガンマ放射線からの安全性を提供する大型のコンクリートおよび鋼鉄製コンテナである、冷却槽またはドライキャスクのいずれか内に位置する。使用済み核燃料は、ペレットから成り、ペレットは、主に、二酸化ウランから成るが、高度に放射性の核分裂片、プルトニウムおよびアメリシウム等の超ウラン元素、および燃料が原子炉内にあったときに生成された他の放射性元素の大保有量を含む。廃棄のために、燃料アセンブリを槽またはドライキャスクから除去し、燃料アセンブリをキャニスタ内に設置することは、放射性同位体の環境（例えば、ホットセルの外側）への解放を防止するために、ホットセル内で実施されることが要求され得る。燃料アセンブリ内では、放射性同位体は、典型的に、金属合金（ジルコニウム合金等）から製造されるクラッディングとして知られる長管に閉じ込められる。クラッディングは、放射性同位体の隔離を提供し、ロッドをキャニスタの中に安全に移動させるための主要な懸念は、クラッディングが、完全性を喪失していること、例えば、クラッディング内に放射性核種が漏れ出ることを可能にするピン孔または亀裂が存在し得ることである。その理由から、輸送は、典型的に、ホットセル内で行われる。燃料棒内の微小な孔は、例えば、放射性クリプトン－８５が漏出することを可能にし得る。漏出し得る他の放射性同位体は、三重水素ガス（水素原子の一方または両方がＨ_３と置換される、水素）、塩素－３６、およびヨウ素等の高温で揮発性となる、物質を含む。加えて、ペレットから分離し、塵埃を形成し得る燃料ペレットの小粒子も、十分に大きな孔が存在する場合、またはクラッディングが実質的損傷を有する場合、漏出し得る。

例えば、有害物質キャニスタ４００は、燃料アセンブリまたは燃料ペレットが、キャニスタの開放筐体内に設置されるとき、筐体上への２つ以上の蓋（またはキャップ）のシールを促進しながら、放射性同位体の漏れ出しに対する安全性を提供する。いくつかの側面において、蓋のうちの少なくとも１つは、ホットセルの外側でキャニスタの筐体に対してシールされ得る。例えば、示されるように、有害物質キャニスタ４００は、筐体４０２を含み、筐体４０２は、上部（または蓋）４０６ａおよび４０６ｂと底部４０８とが結合され（例えば、有害廃棄物を封入することに続いて）、内容積４１２を形成する中央部分４０４から成る。この例では、有害物質は、ＳＮＦロッド（ここでは具体的に示されない）を含む１つ以上のＳＮＦアセンブリ４１０である。

図４Ｂにより具体的に示されるように、有害物質キャニスタ４００は、２つの別個の障壁を含むシールを含む。例えば、内側蓋４０６ｂは、有害物質キャニスタ４００の筐体４０２に取り付けられ得る。いくつかの側面において、内側蓋４０６ｂは、機械的取り付け（例えば、ねじ山付き取り付け）等によって、筐体４０４に除去可能に取り付けられる。例えば、示されるように、ねじ山４１６は、筐体４０２の中央部分４０４の内側半径方向表面の一部上に形成され得る。ねじ山４２０も、内側蓋４０６ｂの半径方向縁上に形成され、筐体４０２と篏合する（例えば、ねじ式で）。示されるように、内側蓋４０６ｂの直径は、外側蓋４０６ａの直径（およびねじ山４１６における筐体４０２の直径）未満であり得る。

そのような例では、内側蓋４０６ｂは、内側蓋４０６ｂを除去するために、内側蓋４０６ｂまたは筐体４０２の一部の破壊を要求するように、半恒久的に配置（例えば、溶接）されないこともある。他の例示的除去可能取り付け技法は、溶融金属はんだまたは接着剤の使用を含む。内側蓋の取り付けは、キャニスタ４００がホットセルから除去されるために十分な安全性を提供し得るが、核廃棄物４１０の廃棄のための長期要件のために十分な安全性を提供しないこともある。いくつかの側面において、内側蓋４０６ｂは、有害物質キャニスタ４００が深層方向性掘削孔内（システム１００内等）における有害廃棄物処分場に設置された後、定位置に留まり得る。

いくつかの側面において、内側蓋４０６ｂは、長時間、例えば、数千年とはいかないまでも、数百年にわたって、放射性廃棄物の漏出を防止する、シールを提供していないこともあり、代わりに、ホットセルからの有害物質キャニスタ４００の除去を促進し得る。図４Ｂに示されるように、シール４１８（例えば、金属ガスケット等のガスケット）が、内側蓋４０６ｂと中央部分４０４との間（例えば、中央部分４０４の肩部４２２）に位置付けられ得る。いくつかの側面において、ガスケット４１８は、内側蓋４０６ｂの機械的設置によって十分な圧力下に置かれ、ガスケット４１８は、筐体４０２への内側蓋４０６ｂのシールを提供し、ＳＮＦアセンブリ４１０からの放射性物質の漏れ出しのための障壁を提供する。

示されるように、肩部４２２は、容積４１２の貯蔵部分（例えば、肩部４２２の下方から底部４０８に向かって）をねじ山付き部分４１６から分離し得る。示されるように、貯蔵部分は、この例では、ねじ山付き部分４１６より小さい直径を有する。

示されるように、外側蓋４０６ａは、内側蓋４０６ｂの取り付けに続いて、筐体４０２に取り付けられる。外側蓋４０６ａは、いくつかの側面において、半恒久的シールを備えていることによって、例えば、外側蓋４０６ａを筐体４０２に溶接することによって、ＳＮＦアセンブリ４１０からの放射性廃棄物の望ましくない漏出に対してさらなる安全性を提供し得る。この例に示されるように、溶接４１４は、スピン溶接等によって、外側蓋４０６ａと筐体４０２の上部半径方向縁との間に生成される。要求されないが、筐体４０２および蓋４０６ａ、４０６ｂ等の有害物質キャニスタ４００の構成要素のうちの１つ以上は、耐食性合金（例えば、ＣＲＡ－６２５）等の類似材料（または同一材料）から作製され得る。

いくつかの側面において、有害物質キャニスタ４００（内側蓋４０６ｂが取り付けられている）は、外側蓋４０６ａがキャニスタ４００の筐体４０４にシールされ得るように、ホットセルから除去され得る。いくつかの側面において、外側蓋４０６ａは、規制当局による要求に応じて、「工学的に設計された障壁」を提供するものとして認定され得る。

有害物質キャニスタ４００の例示的動作では、ＳＮＦアセンブリ４１０が、筐体４０２（例えば、上部端は、開放され、底部４０８は、封入され得る）の内容積４１２内に設置される。ＳＮＦアセンブリ４１０の設置は、ホットセル内で行われ得る。続いて、依然として、ホットセル内において、内側蓋４０８ｂが、筐体４０２に取り付けられ（例えば、ねじ式で）、ＳＮＦアセンブリ４１０を容積４１２内にシールし得る。有害物質キャニスタ４００は、次いで、内側蓋４０６ｂのみ定位置にある状態で（すなわち、外側蓋４０６ａを伴わずに）、ホットセルから出され得る。ホットセルの外側で、外側蓋４０６ａは、筐体４０２に取り付けられることができる（例えば、スピン溶接によって、または別様に）。シールされた有害物質キャニスタ４００は、次いで、システム１００等の有害廃棄物処分場システム内への配置のために移送され得る。

図５は、安全性斜路部分５０２を含む有害物質貯蔵処分場５００の例示的実装の概略図である。図５に示されるように、例えば、地表１０２から地下層１１２－１１８を通して形成される深層の人間が占有不能な方向性掘削孔１０４等、有害物質貯蔵処分場５００のある構成要素は、図１に示される有害物質貯蔵処分場１００と同一である。示されるように、方向性掘削孔（または坑井ボア）１０４は、移行または円弧掘削孔部分１０８に結合される垂直掘削孔部分１０６を含む。移行掘削孔１０８は、水平掘削孔部分１１０に結合される。この例では、水平掘削孔部分１１０は、移行掘削孔１０８に結合される掘削孔部分１１０の第１の端部が、第１の端部と反対の部分１１０の第２の端部より深い（例えば、より深いＴＶＤ）ように、「水平」に対して傾けられている。代替として、水平掘削孔１１０は、水平に近い、または正確に水平であり得る。いくつかの側面において、方向性掘削孔１０４の全部または一部は、定位置にセメントで固定されたケーシングを含み得る。

図１を参照して説明されるように、有害物質（例えば、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核廃棄物）を封入する有害物質キャニスタ１２６は、水平掘削孔部分１１０の第２の端部における貯蔵エリア５０４内に配置され得る。本開示に説明されるように、有害物質キャニスタ１２６の配置は、例えば、トラクター等の坑内運搬機によって、またはコイル状管類または（例えば、ねじ山付き管類の）作業ストリングによって加えられる力によって、キャニスタ１２６を貯蔵エリア５０４の中に移動させることを含み得る。

いくつかの状況では、特定のキャニスタ１２６は、キャニスタ１２６が方向性掘削孔１０４の中に降下させられている間に坑内運搬機から偶発的に解放され得る。これは、キャニスタ１２６を運搬機に対して保持するラッチの故障の結果、または他の理由に起因し得る。キャニスタ１２６は、次いで、増加する速度において、掘削孔１０４の垂直部分１０６を下方に落下し得る。これは、キャニスタ１２６が、例えば、以前に設置されたキャニスタと衝突し、損傷され得、有害物質を掘削孔１０４（および周囲地下層１１２－１１８）の中に解放するであろう危険を示す。いくつかの側面において、キャニスタ１２６の１つ以上の特徴は、例えば、図２および３Ａ－３Ｄに示されるように、そのような損傷を軽減または防止することができる。

有害物質貯蔵処分場５００は、いくつかの側面において、その設計に基づいて（有害物質キャニスタ１２６または他のキャニスタの設計から独立して）、解放されたキャニスタ１２６を安全停止させ、キャニスタ１２６（または掘削孔内の他の物体）への損傷または損傷されたキャニスタ１２６からの有害物質の解放を引き起こし得る任意の物体との衝突を回避するように動作可能であり得る。示されるように、有害物質貯蔵処分場５００は、水平掘削孔部分１１０の一部である安全性斜路５０２を含む。安全性斜路５０２は、不適切または偶発的に解放された（および自由落下する）キャニスタ１２６を貯蔵エリア５０４内にすでに配置されている１つ以上の有害物質キャニスタ１２６に損傷を及ぼすように接触することなく掘削孔部分１１０内に安全に静止させるために、十分な長さであるか、または、水平から離れる（例えば、地表１０２に向かう）傾きにある（または両方である）。

いくつかの側面において、十分な長さおよび／または十分な傾きは、掘削孔１０４の水平部分１１０の少なくとも一部内に形成される貯蔵エリア（例えば、貯蔵エリア５０４）を含む建設された方向性掘削孔（例えば、掘削孔１０４または類似「試験」掘削孔）において使用される１つ以上の試験キャニスタ（有害物質キャニスタ５２６として示される）に従って決定され得る。例えば、任意の有害物質が、深層方向性掘削孔の貯蔵エリア内に配置される前、１つ以上の試験キャニスタ５２６が、地表から掘削孔の垂直部分の中に挿入され、掘削孔の垂直部分の中に、かつそれを通して意図的に自由落下させられ得る。試験キャニスタ５２６は、試験キャニスタ５２６が非有害物質（例えば、提案される有害廃棄物と同一または類似重量を伴う）を封入するであろうことを除き、廃棄物（例えば、高レベル放射性廃棄物または使用済み核燃料）を封入する有害廃棄物キャニスタのそれと全てのキーパラメータが同じであり得る。したがって、試験キャニスタ５２６は、重量、重量分布、および表面特性（液体流のための摩擦係数および粗度等）において、廃棄キャニスタに合致し得る。垂直部分、湾曲部分、および水平または実質的に水平な部分を含む掘削孔は、廃棄キャニスタがその中に挿入されるであろうときに存在する同じ流体またはガスで充填され得る（そのような流体ですでに充填されていない場合）。いくつかの側面において、「試験」掘削孔は、試験キャニスタ５２６の試験成功（およびいくつかの側面において、有害廃棄物処分場としての好適性のための他の基準を満たすこと）に基づいて、方向性掘削孔１０４に移行し得る。

試験キャニスタ５２６は、掘削孔内の流体を通して落下し、落下するにつれて加速し、試験キャニスタ５２６は、終速に到達し得、その時点で、速度は、ほぼ一定のままとなるであろう。試験キャニスタの周囲を流動する流体が乱流範囲内にある可能性が高く、不十分な分析方法がこれらの条件下でそのような速度を決定するために存在し得るので、その終速を明示的に計算することは、不可能であり得る。終速は、近似方法および／または数値シミュレーションを使用することによって推定されることができる：これらは、１，０００ｋｇの試験キャニスタ５２６に関する終速が、約１０メートル／秒となるであろう（ここでの例では）ことを示唆する。しかしながら、試験キャニスタ５２６の実際の速度も、方向性掘削孔の垂直部分内の自由落下中に測定され得る。

試験キャニスタ５２６が、湾曲部分、次いで、水平（または略水平）部分に進入すると、それは、流体抵抗および掘削孔（またはケーシング）の壁との摩擦の両方から減速し得る。試験キャニスタ５２６が進行し得る距離は、少なくとも部分的に終速、キャニスタ５２６の外部の摩擦係数、および方向性掘削孔の水平部分の上向き傾斜（該当する場合）に依存する。キャニスタがゼロ速度になるまで、すなわち、自由落下から停止するまで、試験キャニスタが掘削孔の水平部分内で進行する距離である「停止距離」（安全性斜路とも呼ばれる）が、決定され得る。

例として、試験キャニスタ５２６の終速が、１０メートル／秒（ｍ／秒）であって、摩擦係数ｋが、０．１である場合、停止距離は、約２５メートルとなるであろう。いくつかの側面において、次元解析に従って、停止距離は、終速の二乗にほぼ比例するであろう。したがって、貯蔵エリアを含む掘削孔の水平部分の長さは、その中に有害廃棄物キャニスタ（すなわち、貯蔵エリア）が貯蔵される処分場の長さ＋停止距離（または安全性斜路）として決定され得る。例えば、掘削孔の１ｋｍの水平部分に関して、２５メートルが、停止距離部分（すなわち、安全性斜路）であり、処分場の長さのために９７５メートルを残し得る。この例では、４％の損失（すなわち、掘削孔の水平部分の貯蔵エリアの長さに対する安全性斜路長のパーセンテージ）のみが存在する。別の例として、３ｋｍの水平部分長および２５メートルの安全性斜路部分に関して、貯蔵エリア内のキャニスタ容量は、１．３３％のみ低減させられる。

別の例として、試験キャニスタ５２６の終速が、２０ｍ／秒である場合、安全性斜路の長さは、約４倍長くなり、低減させられたキャニスタ容量は、約４倍増加させられるであろう。そのような推定値は、１つ以上の試験キャニスタ５２６を掘削孔の中に落下させることによって、実験的に調節および決定され得る。

図５を参照して示され、説明されるように、有害物質貯蔵処分場５００は、地表１０２に向かって上向きに傾けられている（例えば、それによって、掘削孔１０４を「Ｊ字型」または「配管」トラップに類似させる）水平掘削孔部分１１０を含む。水平部分１１０の一部が、上向きに傾斜される場合、停止距離は、試験キャニスタ５２６が、重力によって、かつ摩擦によって減速させられるであろうから、より短くなり得る。例えば、終速が、１０ｍ／秒である場合、重力のみが、キャニスタを５メートルの上昇を伴って停止させ得る。いくつかの側面において、水平部分１１０の傾けられた部分（およびまた、掘削孔１０４の湾曲部分１０８から水平部分１１０の傾けられた部分への移行）は、油圧抵抗および摩擦力とともに、試験キャニスタ５２６に作用し、安全性斜路５０２の長さを低減させ得る。

いくつかの側面において、試験キャニスタ５２６の終速は、方向性掘削孔の湾曲部分に進入するとすぐに減少し得る。例えば、重力は、もはや、運動方向（すなわち、垂直に下向き）にキャニスタに作用していないこともあり、それは、キャニスタ５２６を掘削孔を通して移動させる、重力を低減させる。キャニスタが、湾曲部分に進入すると、キャニスタは、水平から約３０°に向けられ得、したがって、垂直に下向きではなくなる。重力の力は、約２分の１低減させられ得、終速は、約３０％低減させられ得る。終速が、３０％低減させられると、安全性斜路の長さは、次に、５０％低減させられる。したがって、掘削孔の湾曲部分内のキャニスタ５２６の減速は、安全性斜路の長さにおけるかなりの低減をもたらし得る。

いくつかの側面において、他の技法が、安全性斜路５０２の長さを短縮するために利用され得る。例えば、キャニスタ１２６（または掘削孔１０４内のケーシング）の表面が、摩擦係数ｋを増加させるために、意図的に粗くされ得る。そのような粗くすることは、流体力学的減速力を増加させるように、キャニスタ１２６とケーシング（例えば、ケーシング１２２）との間の流体の流動にも影響を及ぼし得る。しかしながら、いくつかの状況では、そのような粗くすることは、同様に、乱流を増加させることによって、流体力学的減速力を減少させ得る。

いくつかの側面において、有害物質貯蔵処分場５００のキャニスタ容量は、貯蔵エリア５０４内に配置され得る有害物質キャニスタ１２６の数によって決定される。したがって、水平部分１１０は、貯蔵エリア５０４（例えば、その中にキャニスタ１２６が配置される容積によって画定される）と、安全性斜路５０２（例えば、その中にキャニスタ１２６が配置されない容積によって画定される）とを含み得る。いくつかの側面において、安全性斜路部分が、湾曲部分が水平部分と出会う（例えば、方向性掘削孔の「踵部」の近傍で）掘削孔の場所またはその近傍に位置する一方、貯蔵エリアは、方向性掘削孔の「足指部」の近傍に位置する（図５に示されるように）。いくつかの側面において、安全性斜路部分の長さは、少なくとも部分的に掘削孔内の有害廃棄物キャニスタの推定される終速と、キャニスタと掘削孔（または掘削孔内のケーシング）との間の摩擦係数と、ある場合、掘削孔の水平部分の少なくとも一部の水平からの傾きのずれとに基づいて、決定され得る。いくつかの側面において、安全性斜路部分の長さは、少なくとも部分的に掘削孔内の試験有害廃棄物キャニスタの記録された終速と、試験キャニスタと掘削孔（または掘削孔内のケーシング）との間の摩擦係数と、ある場合、掘削孔の水平部分の少なくとも一部の水平からの傾きのずれとに基づいて、決定され得る。いくつかの側面において、安全性斜路部分の長さは、少なくとも部分的に掘削孔内で自由落下を可能にされる、試験キャニスタの記録された停止場所に基づいて、決定され得、そのような停止場所は、掘削孔の湾曲部分からの掘削孔の水平部分内の特定の距離（すなわち、安全性斜路距離）である。

いくつかの側面において、核廃棄物を封入するキャニスタの貯蔵（または廃棄）のための貯蔵エリアと、安全性斜路とを含むように形成される、方向性掘削孔は、処分場の中への複数のキャニスタの高速送達を可能にし得る。例えば、安全性斜路は、掘削孔内で自由落下するキャニスタに起因する１つ以上のキャニスタへの損傷の危険を低減または排除し得る。したがって、最初の有害廃棄物キャニスタ（またはキャニスタの組）は、キャニスタを表面から解放し、掘削孔の大部分を通して、終速において急下降を可能にすることによって、掘削孔の水平部分の貯蔵エリアの中に配置され得る。最初のキャニスタまたはキャニスタの組は、次いで、掘削孔の水平部分内に静止させられるであろう。

前述の高速送達プロセスのいくつかの側面において、坑内トラクター５３０（電源を伴う）が、キャニスタ（またはキャニスタの組内のキャニスタ）に取り付けられ得る。坑内トラクター５３０は、キャニスタが静止させられているときのみ、その車輪を延長し、掘削孔（または掘削孔内のケーシング）の壁と接触させ得る。代替として、トラクター車輪は、キャニスタの自由落下中、延長され得、トラクター車輪と掘削孔（またはケーシング）との間の抵抗が、降下させられるキャニスタの速度を低減させ得る。

キャニスタ（またはキャニスタ）が、静止させられると、トラクター５３０は、キャニスタを有害廃棄物処分場内の所望の位置に押すか、引くであろう。例えば、約１トンの重量のキャニスタは、坑内トラクター５３０から約１，０００ニュートンの押す力を要求し得る。１ｋｍの距離にわたってキャニスタを押すためのエネルギーが、１．５ｋｇリチウムイオンバッテリ等、２ｋｇ未満の重量の小型バッテリによって供給され得る。

坑内トラクター５３０は、定位置に残され得るか、または、アクセス孔に戻るようにプログラムされ得る。例示的実装では、坑内トラクター５３０は、次いで、表面まで回収されるであろう。他の例示的実装では、坑内トラクター５３０は、掘削孔（またはケーシング）と接触する車輪を使用して、上向きに孔から外に這い出るであろう。バッテリを含む１０ｋｇのトラクターに関して、登り出るために要求される追加のエネルギーは、キャニスタを１キロメートル押すためのエネルギーをはるかに下回る約３０ｋＷｈであろう。いくつかの側面において、坑内トラクター５３０は、常時、その場所を示すであろう通信ケーブルに取り付けられ得る。この通信ケーブルは、重さが軽く、キャニスタが落下している間、それに力をかけないであろうように、引き延ばされるであろう。

安全性斜路長が掘削孔の中への試験キャニスタ５２６の落下を通して決定される、本開示のいくつかの側面において、第１の試験キャニスタ５２６が、落下させられ、回収された後、次いで、試験キャニスタ５２６の組が、掘削孔の中に落下させられる。試験キャニスタ５２６の組は、鉄道車両が連なった車において接続されるように接続され得る。第２の組の試験キャニスタ５２６は、廃棄領域の中へより深層にスライドするように設計され得る（増加させられた質量および長さによって）。この試験が、行われ、試験キャニスタ５２６の組が、除去された（または定位置に残された）後、有害物質を含むキャニスタ１２６の組は、掘削孔の中に落下させられ、その速度によって、貯蔵エリアのより離れた部分の中に搬送され得る。それらが進行する距離は、その終速によって決定され、そして、それは、その質量、サイズ、形状、および摩擦係数に依存する。

本明細書は、多くの具体的実装詳細を含むが、これらは、任意の発明または請求され得るものの範囲に対する限定としてではなく、むしろ、特定の発明の特定の実装に特有な特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実装の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実装における組み合わせにおいて実装されることができる。逆に、単一の実装の文脈において説明される種々の特徴は、複数の実装において、別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されることもできる。さらに、特徴は、ある組み合わせにおいて機能するように上で説明され、さらに、最初にそのように請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから除外されることができ、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例も対象とし得る。

同様に、動作は、特定の順序で図面に描写されるが、それは、そのような動作が、示される特定の順序において、または連続的順序において実施されること、または全ての例証される動作が望ましい結果を達成するために実施されることを要求するものとして理解されるべきではない。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上で説明される実装における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実装においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア生産物においてともに統合される、または複数のソフトウェア生産物の中にパッケージ化され得ることを理解されたい。

本開示による、第１の例示的実装は、地球の中に延び、少なくとも地表に近接した入口を含む掘削孔を含む有害物質保管システムを含む。掘削孔は、実質的に垂直な部分と、湾曲部分と、水平部分とを含み、水平部分は、掘削孔の水平部分の第１の部分内に形成された有害廃棄物処分場であって、有害廃棄物処分場は、岩石層によって、可動水を含む地下ゾーンから垂直に隔離されている、有害廃棄物処分場と、有害廃棄物処分場を除く湾曲部分に隣接した水平部分の第２の部分内に形成された安全性斜路とを含み、安全性斜路は、特定の長さによって画定される。システムは、有害廃棄物処分場内に位置付けられた少なくとも１つの有害廃棄物キャニスタをさらに含む。キャニスタは、掘削孔入口から、掘削孔の垂直、湾曲、および水平部分を通して有害廃棄物処分場の中に収まるようにサイズを決定される。有害廃棄物キャニスタは、有害物質を封入するようにサイズを決定される内部空洞を含む。

第１の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、有害廃棄物は、核廃棄物を含む。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル放射性廃棄物のうちの少なくとも１つを含む。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、特定の長さは、少なくとも部分的に自由落下事象における水平部分の中への垂直部分から湾曲部分を通した有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの進行距離に基づいて決定される。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、進行距離は、少なくとも部分的に自由落下事象中の有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの終速と、有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタと掘削孔との間の摩擦係数とに基づく。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、湾曲部分と水平部分との間に結合された掘削孔の傾けられた部分をさらに含む。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、特定の長さは、少なくとも部分的に自由落下事象における水平部分の中への垂直部分から湾曲および傾けられた部分を通した有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの進行距離に基づいて決定される。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、進行距離は、少なくとも部分的に自由落下事象中の有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの終速と、有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタと掘削孔との間の摩擦係数と、傾けられた部分の傾きの角度とに基く。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、傾けられた部分は、湾曲部分から地表に向かって角度付けられる。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、少なくとも１つの有害廃棄物キャニスタは、有害廃棄物処分場内に排他的に、かつ安全性斜路に対して外部に位置付けられる。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、少なくとも１つの有害廃棄物キャニスタは、複数の有害廃棄物キャニスタを含む。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の有害廃棄物キャニスタの各々は、有害廃棄物処分場内に排他的に、かつ安全性斜路に対して外部に位置付けられる。

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、掘削孔内に位置付けられたシールをさらに含み、シールは、有害廃棄物処分場を掘削孔の入口から隔離する。

本開示による、第２の例示的実装は、有害廃棄物キャニスタを地表の中に延びている掘削孔の入口を通して移動させることを含む有害廃棄物を貯蔵する方法を含む。入口は、少なくとも地表に近接し、有害廃棄物キャニスタは、有害廃棄物を封入する内部空洞を含む。方法は、掘削孔の垂直部分を通して、および掘削孔の湾曲部分を通して有害廃棄物キャニスタを移動させることと、湾曲部分から、特定の長さによって画定された安全性斜路を含む掘削孔の水平部分の第１の部分を通して有害廃棄物キャニスタを移動させることと、掘削孔の水平部分の第１の部分から、有害廃棄物処分場を含む掘削孔の水平部分の第２の部分の中に有害廃棄物キャニスタを移動させることとをさらに含む。有害廃棄物キャニスタは、掘削孔入口から、掘削孔の垂直、湾曲、および水平部分を通して収まるようにサイズを決定される。有害廃棄物処分場は、岩石層によって、可動水を含む地下ゾーンから垂直に隔離される。

第２の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、有害廃棄物は、核廃棄物を含む。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル放射性廃棄物のうちの少なくとも１つを含む。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、特定の長さは、少なくとも部分的に自由落下事象における水平部分の中への垂直部分から湾曲部分を通した有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの進行距離に基づいて決定される。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、進行距離は、少なくとも部分的に自由落下事象中の有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの終速と、有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタと掘削孔との間の摩擦係数とに基づく。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、湾曲部分と水平部分との間に結合された掘削孔の傾けられた部分を含む。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、特定の長さは、少なくとも部分的に自由落下事象における水平部分の中への垂直部分から湾曲および傾けられた部分を通した有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの進行距離に基づいて決定される。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、進行距離は、少なくとも部分的に自由落下事象中の有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタの終速と、有害廃棄物キャニスタまたは試験キャニスタと掘削孔との間の摩擦係数と、傾けられた部分の傾きの角度とに基く。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、傾けられた部分は、湾曲部分から地表に向かって角度付けられる。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、少なくとも１つの有害廃棄物キャニスタは、有害廃棄物処分場内に排他的に、かつ安全性斜路に対して外部に位置付けられる。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、少なくとも１つの有害廃棄物キャニスタは、複数の有害廃棄物キャニスタを含む。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の有害廃棄物キャニスタの各々は、有害廃棄物処分場内に排他的に、かつ安全性斜路に対して外部に位置付けられる。

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、シールを掘削孔内に位置付けることをさらに含み、シールは、有害廃棄物処分場を掘削孔の入口から隔離する。

本開示による、第３の例示的実装は、閉鎖端と、閉鎖端と反対の開放端とを含む筐体を含む核廃棄物キャニスタを含む。筐体は、少なくとも１つの核廃棄物部分を保持するようにサイズを決定される内容積を画定する。筐体は、人間が占有不能な方向性掘削孔内に核廃棄物を貯蔵するように構成される。キャニスタは、閉鎖端と開放端との間の筐体に取り付け可能であり、内容積の第１のシールを生成する第１の蓋と、開放端またはその近傍において筐体に取り付け可能であり、内容積の第２のシールを生成する第２の蓋とを含む。

第３の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物部分は、使用済み核燃料アセンブリを含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、外側筐体は、耐食性合金を含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、耐食性合金は、ＣＲＡ６２５を含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋は、筐体に機械的に取り付けられるように構成される。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋は、筐体にねじ式で取り付けられるように構成される。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、筐体は、ねじ山付き部分を開放端と閉鎖端との間に含む、内面を含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内面は、平滑部分を閉鎖端とねじ山付き部分との間に含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内容積は、内面の平滑部分における第１の断面寸法と、内面のねじ山付き部分における第１の断面寸法を上回る第２の断面寸法とを含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、筐体の一部と第１の蓋との間に位置付けられたガスケットをさらに含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ガスケットは、金属ガスケットを含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の蓋は、開放端において、筐体に取り付け可能である。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の蓋は、溶接を用いて、開放端またはその近傍において、筐体に取り付け可能である。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、溶接は、スピン溶接を含む。

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋は、ホットセル内で筐体に取り付け可能であり、第２の蓋は、ホットセルの外側で筐体に取り付け可能である。

本開示による、第４の例示的実装は、少なくとも１つの核廃棄物部分を核廃棄物キャニスタの筐体の内容積の中に設置することを含む核廃棄物を含む方法を含む。筐体は、閉鎖端と、閉鎖端と反対の開放端とを含む。筐体は、人間が占有不能な方向性掘削孔内に核廃棄物を貯蔵するように構成される。方法は、第１の蓋を閉鎖端と開放端との間の筐体に取り付け、内容積の第１のシールを生成することと、第２の蓋を開放端またはその近傍において筐体に取り付け、内容積の第２のシールを生成することとをさらに含む。

第４の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物部分は、使用済み核燃料アセンブリを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、外側筐体は、耐食性合金を含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、耐食性合金は、ＣＲＡ６２５を含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋を取り付けることは、第１の蓋を筐体に機械的に取り付けることを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋を機械的に取り付けることは、第１の蓋を筐体にねじ式で取り付けることを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋を筐体にねじ式で取り付けることは、第１の蓋をねじ山付き部分を開放端と閉鎖端との間に含む、内面にねじ留めすることを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内面は、平滑部分を閉鎖端とねじ山付き部分との間に含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、内容積は、内面の平滑部分における第１の断面寸法と、内面のねじ山付き部分における第１の断面寸法を上回る第２の断面寸法とを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、筐体の一部と第１の蓋との間に位置付けられたガスケットをさらに含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ガスケットは、金属ガスケットを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の蓋を開放端またはその近傍において筐体に取り付けることは、第２の蓋を開放端において筐体に取り付けることを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の蓋を取り付けることは、開放端またはその近傍において、第２の蓋を筐体に溶接することを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の蓋を溶接することは、第２の蓋を筐体にスピン溶接することを含む。

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の蓋を取り付けることは、ホットセル内で生じ、第２の蓋を取り付けることは、ホットセルの外側で生じる。

本開示による、第５の例示的実装は、核廃棄物を封入するようにサイズを決定される内部容積を画定する筐体を含む核廃棄物キャニスタを含む核廃棄物廃棄システムを含む。核廃棄物キャニスタは、地表の真下の地下層内の人間が占有不能な方向性掘削孔内に核廃棄物を貯蔵するように構成される。システムは、掘削孔内のキャニスタの自由落下移動中、キャニスタの速度を減速させるように構成された核廃棄物キャニスタ上に搭載される自由落下限定デバイスをさらに含む。

第５の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料を含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、使用済み核燃料は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、核廃棄物キャニスタ上に搭載されたセントラライザを含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、セントラライザは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、筐体から半径方向に離れるように調節し、掘削孔に接触するように構成された複数の拡張可能アームを含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の拡張可能アームは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、少なくとも部分的にアームに作用する流体力に基づいて、筐体から半径方向に離れるように調節するように構成される。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、キャニスタの坑内端上に搭載されるディスクをさらに含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ディスクは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、アームに作用する流体力を増加させるように構成される。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、キャニスタの坑内端上に搭載された１つ以上のパラシュートアームを含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、パラシュートアームは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、アームに作用する流体力を増加させるように構成される。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、キャニスタ上に搭載される発泡体部材を含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、発泡体部材は、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、発泡体部材に作用する流体力を増加させるように構成される。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、キャニスタ上に搭載される少なくとも１つの衝撃吸収材を含む。

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、キャニスタの坑内端上に搭載される。

本開示による、第６の例示的実装は、核廃棄物キャニスタを妨害する方法を含み、方法は、方向性掘削孔を通して、地表から、ケーブル上の地下ゾーンに向かって核廃棄物キャニスタを移動させることであって、核廃棄物キャニスタは、核廃棄物を貯蔵するように構成される、ことと；ケーブルから取り外され、核廃棄物キャニスタが自由落下事象を経験していることに基づいて、核廃棄物キャニスタ上に搭載される自由落下限定デバイスを用いて、掘削孔内のキャニスタの自由落下速度を限定することとを含む自由落下する。

第６の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料を含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、使用済み核燃料は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、核廃棄物キャニスタ上に搭載されたセントラライザを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、掘削孔内のキャニスタの自由落下速度を限定することは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、セントラライザ上の複数の拡張可能アームを半径方向に調節し、掘削孔に接触させることを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の拡張可能アームは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、少なくとも部分的にアームに作用する流体力に基づいて、筐体から半径方向に離れるように調節するように構成される。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、キャニスタの坑内端上に搭載されるディスクを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ディスクは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、アームに作用する流体力を増加させるように構成される。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、キャニスタの坑内端上に搭載された１つ以上のパラシュートアームを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、掘削孔内のキャニスタの自由落下速度を限定することは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、アームに作用する流体力を増加させることを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、自由落下限定デバイスは、キャニスタ上に搭載される発泡体部材を含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、掘削孔内のキャニスタの自由落下速度を限定することは、掘削孔内でのキャニスタの自由落下移動中、発泡体部材に作用する流体力を増加させることを含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、キャニスタ上に搭載される少なくとも１つの衝撃吸収材を含む。

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、衝撃吸収材は、キャニスタの坑内端上に搭載される。

いくつかの実装が、説明された。それにもかかわらず、種々の修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、成され得ることを理解されたい。例えば、本開示による有害物質キャニスタの多くの例示的実装は、円形または卵形である断面を含むが、正方形または長方形等の他の形状も、想定される。本明細書に説明される例示的動作、方法、またはプロセスは、説明されるものよりも多いステップまたは少ないステップを含み得る。さらに、そのような例示的動作、方法、またはプロセスにおけるステップは、説明される、または図に図示されるものと異なる並びにおいて実施され得る。故に、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。

Claims (28)

1. 核廃棄物キャニスタであって、前記核廃棄物キャニスタは、
   少なくとも部分的に複数の核廃棄物部分を封入するようにサイズを決定された内容積を画定する筐体であって、前記筐体は、前記核廃棄物部分を地下層内に形成された方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内に貯蔵するように構成されている、筐体と、
   前記筐体の内容積内に封入された固体または半固体粒状物質と
   を備え、
   前記固体または半固体粒状物質は、前記内容積内および前記複数の核廃棄物部分間の空隙を少なくとも実質的に充填している、核廃棄物キャニスタ。
2. 前記核廃棄物部分は、使用済み核燃料（ＳＮＦ）アセンブリの複数のＳＮＦロッドを備えている、請求項１に記載の核廃棄物キャニスタ。
3. 前記内容積は、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定されている、請求項２に記載の核廃棄物キャニスタ。
4. 前記固体または半固体粒状物質は、固体粉末を備えている、請求項１に記載の核廃棄物キャニスタ。
5. 前記固体粉末は、二酸化ケイ素を備えている、請求項４に記載の核廃棄物キャニスタ。
6. 前記固体または半固体粒状物質は、中性子吸収材を備えている、請求項１に記載の核廃棄物キャニスタ。
7. 前記内容積内または前記筐体の外部表面上に位置付けられた衝撃吸収材をさらに備えている、請求項１に記載の核廃棄物キャニスタ。
8. 前記衝撃吸収材は、圧し潰し可能部材またはばね部材を備えている、請求項７に記載の核廃棄物キャニスタ。
9. 前記衝撃吸収材は、低腐食性物質を備えている、請求項７に記載の核廃棄物キャニスタ。
10. 前記筐体の端部に搭載された摩擦ブレーキをさらに備えている、請求項１に記載の核廃棄物キャニスタ。
11. 前記摩擦ブレーキは、旋回可能または回転可能接続を用いて前記筐体に搭載されている、請求項１０に記載の核廃棄物キャニスタ。
12. 前記筐体の前記端部は、前記筐体の坑内端を備えている、請求項１０に記載の核廃棄物キャニスタ。
13. 前記摩擦ブレーキは、前記方向性掘削孔内に据え付けられたケーシングに接触するように構成された表面を備えている、請求項１０に記載の核廃棄物キャニスタ。
14. 核廃棄物を貯蔵する方法であって、前記方法は、
    複数の核廃棄物部分を核廃棄物キャニスタの筐体の内容積の中に設置することであって、前記筐体は、前記核廃棄物部分を地下層内に形成された方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内に貯蔵するように構成されている、ことと、
    前記内容積内および前記複数の核廃棄物部分間の空隙を固体または半固体粒状物質で実質的に充填することと、
    前記核廃棄物キャニスタの前記内容積をシールし、前記複数の核廃棄物部分および前記固体または半固体粒状物質を封入することと
    を含む、方法。
15. 前記核廃棄物部分は、使用済み核燃料（ＳＮＦ）アセンブリの複数のＳＮＦロッドを備えている、請求項１４に記載の方法。
16. 前記内容積は、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定されている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記固体または半固体粒状物質は、固体粉末を備えている、請求項１４に記載の方法。
18. 前記固体粉末は、二酸化ケイ素を備えている、請求項１７に記載の方法。
19. 前記固体または半固体粒状物質は、中性子吸収材を備えている、請求項１４に記載の方法。
20. 前記核廃棄物キャニスタは、前記内容積内または前記筐体の外部表面上に位置付けられた衝撃吸収材をさらに備えている、請求項１４に記載の方法。
21. 前記衝撃吸収材は、圧し潰し可能部材またはばね部材を備えている、請求項２０に記載の方法。
22. 前記衝撃吸収材は、低腐食性物質を備えている、請求項２０に記載の方法。
23. 前記核廃棄物キャニスタは、前記筐体の端部に搭載された摩擦ブレーキをさらに備えている、請求項１４に記載の方法。
24. 前記摩擦ブレーキは、旋回可能または回転可能接続を用いて前記筐体に搭載されている、請求項２３に記載の方法。
25. 前記筐体の前記端部は、前記筐体の坑内端を備えている、請求項２３に記載の方法。
26. 前記摩擦ブレーキは、前記方向性掘削孔内に据え付けられたケーシングに接触するように構成された表面を備えている、請求項２３に記載の方法。
27. 前記シールされた核廃棄物キャニスタを前記方向性掘削孔の有害廃棄物処分場の中に移動させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
28. 前記方向性掘削孔を通した前記シールされた核廃棄物キャニスタの移動中の自由落下事象中、前記シールされた核廃棄物キャニスタの衝撃を軽減することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。

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