JP7366433B2 - 有害物質キャニスタ - Google Patents
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Description
本開示は、有害物質キャニスタに関し、より具体的に、使用済み核燃料のためのキャニスタに関する。
有害廃棄物は、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止するように、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、商業的動力炉による、試験炉による、さらには高等級軍事廃棄物による使用済み核燃料）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。
一般的実装において、地下処分施設に使用済み核燃料を貯蔵するためのキャニスタは、第１の端部部分と、第２の端部部分と、中間部分とを含み、中間部分は、筐体の内部容積を画定するために第１および第２の端部部分に取り付け可能であり、中間部分は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。第１および第２の端部部分は、遮蔽体を備えている。
一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、放射性ガスは、トリチウムガスを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、中間部分は、円形断面を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、第２の部分は、キャニスタの底部部材を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、底部部材は、中間部分に機械的に取り付けられている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、機械的取り付けは、溶接を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、遮蔽体は、それを通したガンマ線透過に対する障壁を備え、遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの直径の断面直径とを備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、ステンレス鋼または炭素鋼を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、チタンまたはニッケルクロム合金を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、中間部分に搭載された１つ以上のローラまたはさらに軸受を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、中間部分に取り付けられた非導電性材料をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、非伝導性材料は、中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、複数の石英部材の少なくとも一部は、球状または部分的に球状の石英部材を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、非伝導性カバーは、繊維ガラスシースを備えている。
別の一般的実装において、使用済み核燃料物質を含む方法は、原子炉モジュールから少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを除去することと、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを使用済み核燃料キャニスタの内部容積の中に設置することであって、使用済み核燃料キャニスタは、基部部分と、基部部分に取り付けられた中間部分とを備え、基部および中間部分は、内部容積の少なくとも一部を画定する、ことと、使用済み核燃料キャニスタの上部部分を中間部分に取り付け、内部容積内に少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入することであって、上部および基部部分は、遮蔽体を備えている、こととを含む。使用済み核燃料キャニスタは、地下貯蔵処分施設内に少なくとも１つの核燃料アセンブリを貯蔵するように構成されている。
一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、放射性ガスは、トリチウムガスを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、中間部分は、円形断面を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、底部部材は、中間部分に機械的に取り付けられている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、機械的取り付けは、溶接を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、遮蔽体は、それを通したガンマ線透過に対する障壁を備え、遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、内部容積は、内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、非遮蔽材料は、ステンレス鋼または炭素鋼を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、チタンまたはニッケルクロム合金を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは軸受をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、中間部分に取り付けられた非伝導性材料をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、非伝導性材料は、中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、複数の石英部材の少なくとも一部は、球状または部分的に球状の石英部材を備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、非伝導性カバーは、繊維ガラスシースを備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、地球表面の中に延びているドリル孔の入口を通して使用済み核燃料キャニスタを移動させることであって、入口は、少なくとも地球表面の近くにある、ことと、実質的に垂直な部分と、遷移部分と、実質的に水平な部分とを備えているドリル孔を通して使用済み核燃料キャニスタを移動させることであって、使用済み核燃料キャニスタは、ドリル孔入口からドリル孔の実質的に垂直な部分、遷移部分、および実質的に水平な部分を通して収まるようにサイズを決定されている、ことと、ドリル孔の実質的に水平な部分に結合された地下貯蔵処分施設の中に使用済み核燃料キャニスタを移動させることであって、地下貯蔵処分施設は、シェール累層内、またはその下方に位置し、シェール累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に隔離されている、ことと、ドリル孔の貯蔵部分をドリル孔の入口から隔離する密封をドリル孔内に形成することとをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、地下貯蔵処分施設は、シェール累層の下方に形成され、シェール累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に隔離されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、地下貯蔵処分施設は、シェール累層内に形成され、シェール累層の少なくとも一部によって、可動水を含む地下区域から垂直に隔離されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、シェール累層は、約０．０１ミリダルシ未満の浸透率；約１０ＭＰａ未満の脆性であって、脆性は、シェール累層の圧縮応力対シェール累層の引張強度の比率を含む、脆性；少なくとも約１００フィートの貯蔵面積に近位の厚さ；または、約２０～３０％重量／体積比の有機物または粘土のうちの２つ以上を含む地質的特性を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、ドリル孔は、地球表面またはその近位から、ドリル孔を通して、地下貯蔵処分施設の中に延びている少なくとも１つのケーシングをさらに備えている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、使用済み核燃料キャニスタを地球表面の中に延びているドリル孔の入口を通して移動させることに先立って、地球表面からシェール累層へドリル孔を形成することをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、地球表面またはその近位から、ドリル孔を通して、地下貯蔵処分施設の中に延びているケーシングをドリル孔内に据え付けることをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、ケーシングをドリル孔にセメントで固めることをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、ドリル孔を形成することに続けて、シェール累層から、ドリル孔を通して、地球表面に炭化水素流体を生産することをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、ドリル孔から密封を除去することと、地下貯蔵処分施設から地球表面に使用済み核燃料キャニスタを回収することとをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、地下貯蔵処分施設の近位に位置付けられたセンサから、使用済み核燃料キャニスタに関連付けられた少なくとも１つの変数を監視することと、地球表面において監視される変数を記録することとをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、監視される変数は、放射線レベル、温度、圧力、酸素の存在、水蒸気の存在、液体水の存在、酸性度、または地震活動のうちの少なくとも１つを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面はさらに、ある閾値を超える監視される変数に基づいて、ドリル孔から密封を除去することと、地下貯蔵処分施設から地球表面に使用済み核燃料キャニスタを回収することとを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面は、遮蔽材料を備えている円筒形遮蔽物をドリル孔への入口の周囲に設置することと、使用済み核燃料キャニスタを円筒形遮蔽物を通してドリル孔の入口の中に降下させることとをさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能な別の側面において、ドリル孔の実質的に水平な部分に結合された地下貯蔵処分施設の中に使用済み核燃料キャニスタを移動させることは、少なくとも１つの車輪またはローラ上で使用済み核燃料キャニスタを移動させることを含む。
別の一般的実装において、地下処分施設に使用済み核燃料を貯蔵するためのキャニスタは、第１の端部部分と、第２の端部部分と、中間部分とを含み、中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料を含み、中間部分は、筐体の内部容積を画定するために第１および第２の端部部分に取り付け可能であり、中間部分は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。第１および第２の端部部分は、それを通したガンマ線透過に対する障壁を含む遮蔽体を含む。
一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、放射性ガスは、トリチウムガスを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、中間部分は、円形断面を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、第２の部分は、キャニスタの底部部材を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、底部部材は、中間部分に機械的に取り付けられている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定される。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの直径の断面直径とを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少なくとも１つを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面は、中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは軸受をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面は、中間部分に取り付けられた非導電性材料をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、非伝導性材料は、中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面は、非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーをさらに含む。
別の一般的実装において、使用済み核燃料物質を含む方法は、原子炉モジュールから除去された少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを使用済み核燃料キャニスタの内部容積の中に設置することであって、使用済み核燃料キャニスタは、基部部分と、基部部分に取り付けられた中間部分とを含み、基部および中間部分は、内部容積の少なくとも一部を画定し、中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料を含む、ことと、使用済み核燃料キャニスタの上部部分を中間部分に取り付け、内部容積内に少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入することであって、上部および基部部分は、それを通したガンマ線透過に対する障壁を含む遮蔽体を含む、こととを含む。使用済み核燃料キャニスタは、地下貯蔵処分施設内に少なくとも１つの核燃料アセンブリを貯蔵するように構成されている。
一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、放射性ガスは、トリチウムガスを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、中間部分は、円形断面を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、底部部材は、中間部分に機械的に取り付けられている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法と、７インチ～１３インチの断面直径とを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、内部容積は、内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少なくとも１つを含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、使用済み核燃料キャニスタは、中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは軸受をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、使用済み核燃料キャニスタは、中間部分に取り付けられた非伝導性材料をさらに含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、非伝導性材料は、中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を含む。
前述の側面のうちのいずれか１つと組み合わせ可能なある側面において、使用済み核燃料キャニスタはさらに、非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーを含む。
本開示による有害物質キャニスタの実装は、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キャニスタは、特定の貯蔵場所内での使用済み核燃料の長期貯蔵および恒久的処分のためのより高速かつより経済的に効率的なキャニスタを提供し得る。別の例として、本開示による有害物質キャニスタは、１つ以上の使用済み核燃料アセンブリが、原子炉から１つ以上の一時的貯蔵場所（例えば、使用済み核燃料プール、乾式キャスク）に移動し、次いで、同一または実質的に同一の構成においてキャニスタに移動することを可能にし、それによって、アセンブリからの燃料棒の包装解除および再包装（おそらく、複数回）に起因するマンパワー時間および潜在的放射線曝露を低減させ得る。本開示による有害物質キャニスタは、使用済み核燃料等の有害物質を貯蔵するために使用される従来の容器よりコンパクトかつ重量において軽量であり、それによって、そのようなキャニスタを取り扱う費用を低下させながら安全性を改善することもできる。さらに、側面において遮蔽されないが、端部において遮蔽される本開示による有害物質は、説明される利点を提供する一方、地上での（例えば、原子炉または使用済み核燃料プールと処分施設地点との間の）キャニスタの安全な取り扱いも提供し得る。例えば、使用済み核燃料を貯蔵する有害物質キャニスタは、容器の上部または底部を閉鎖する必要性なく、コンクリート（または鋼または鉛）容器の中に滑り込まされることができる。それは、例えば、キャニスタの端部におけるコネクタ（例えば、ハンドル、ラッチ、またはその他）が、例えば、キャニスタがドリル孔の上側部分内に設置されるとき、容易な接続または接続解除のために露出されたままであることを意味する。
説明されるように、本開示による有害物質キャニスタは、いかなる近傍の可動水からも分離された数千フィートの地下に位置する貯蔵処分施設内の有害物質の複数のレベルの封じ込めを可能にし得る有害物質貯蔵処分施設内に貯蔵され得る。本開示による有害物質貯蔵処分施設は、地下区域内に、有害物質のための貯蔵エリアを作成または形成するために、証明された技法（例えば、削孔）も使用し得る。別の例として、本開示による有害物質貯蔵処分施設は、とりわけ、低浸透率、厚さ、および延性を含むそのような貯蔵のために好適な地質的特性を有する累層（シェール、塩、および他の岩石累層等）内での有害物質（例えば、放射性廃棄物）のための長期（例えば、数千年）貯蔵を提供し得る。加えて、従来の貯蔵技法と比較して、多くの場合、長さが１マイルを超える長い水平ボーリング孔を促進する方向性削孔技法に部分的に起因して、より多くの体積の有害物質が、低費用で貯蔵され得る。加えて、そのような貯蔵のために好適な地質的特性を有する岩石累層が、有害物質が見出され得る地点、または発生させられ得る地点に近接近して見出され、それによって、そのような有害物質を輸送することに関連付けられる危険を低減させ得る。
本開示による有害物質貯蔵処分施設の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上も含み得る。大きい貯蔵容積は、次に、有害物質の貯蔵が、異なる形態またはキャニスタへの濃縮または移送等の複雑な事前処理の必要性なく、設置されることを可能にする。さらなる例として、例えば、原子炉からの核廃棄物物質の場合、廃棄物は、その元々のペレット内に保たれるか、修正されないままであるか、またはその元々の燃料棒内に保たれるか、または、典型的に、６０～２７０本の燃料棒を含むその元々の燃料アセンブリ内に保たれることができる。別の側面において、有害物質は、元々のホルダ内に保たれ得るが、セメントまたは他の材料が、ホルダの中に注入され、有害物質と構造との間の間隙を充填する。例えば、有害物質が、燃料棒内に貯蔵され、それらが、順に、燃料アセンブリ内に貯蔵される場合、棒の間の空間（典型的に、原子炉の内側にあるとき、水を用いて充填される）は、セメント、ベントナイト、または他の材料を用いて充填され、さらに追加の外界からの隔離層を提供し得る。材料は、腐食を低減させるために、窒素または不活性ガスによって置換される低酸素であり得る。またさらなる例として、有害物質の確実かつ低費用の貯蔵は、状況によって貯蔵された物質を回収することが有利であると見なされる場合、そのような物質の回収を依然として可能にしながら促進される。
本開示に説明される主題の１つ以上の実装の詳細が、付随の図面および下記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。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
地下処分施設に使用済み核燃料を貯蔵するためのキャニスタであって、前記キャニスタ は、
第１の端部部分と、
第２の端部部分と、
中間部分と
を備え、
前記中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料から 成り、前記中間部分は、筐体の内部容積を画定するために前記第１および第２の端部部分 に取り付け可能であり、前記中間部分は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを 封入するようにサイズを決定されており、
前記第１および第２の端部部分は、それらを通したガンマ線透過に対する障壁を備えて いる遮蔽体を備えている、キャニスタ。
（項目２）
前記材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えて いる、項目１に記載のキャニスタ。
（項目３）
前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、項目２に記載のキャニスタ。
（項目４）
前記中間部分は、円形断面を備えている、項目１－３のいずれか１項に記載のキャニス タ。
（項目５）
前記第２の部分は、前記キャニスタの底部部材を備えている、項目１－４のいずれか１ 項に記載のキャニスタ。
（項目６）
前記底部部材は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、項目５に記載のキャニ スタ。
（項目７）
前記遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、 項目１－６のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目８）
前記内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１－７のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目９）
前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定され ている、項目８に記載のキャニスタ。
（項目１０）
前記内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の直径の断面直径を備えている、項目１－７のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１１）
前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセン ブリを封入するようにサイズを決定されている、項目１０に記載のキャニスタ。
（項目１２）
前記材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少な くとも１を備えている、項目１－１１のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１３）
前記中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは軸受をさらに備えている、項目１－ １２のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１４）
前記中間部分に取り付けられた非導電性材料をさらに備えている、項目１－１３のいず れか１項に記載のキャニスタ。
（項目１５）
前記非伝導性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えてい る、項目１４に記載のキャニスタ。
（項目１６）
前記非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーをさらに備えている 、項目１４に記載のキャニスタ。
（項目１７）
使用済み核燃料物質を含む方法であって、前記方法は、
原子炉モジュールから除去された少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを使用済 み核燃料キャニスタの内部容積の中に設置することであって、前記使用済み核燃料キャニ スタは、基部部分と、前記基部部分に取り付けられた中間部分とを備え、前記基部および 中間部分は、前記内部容積の少なくとも一部を画定し、前記中間部分は、それを通したガ ンマ線の透過を可能にするように構成された材料を備えている、ことと、
前記使用済み核燃料キャニスタの上部部分を前記中間部分に取り付け、前記内部容積内 に前記少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入することと
を含み、
前記上部および基部部分は、それらを通したガンマ線透過に対する障壁を備えている遮 蔽体を備え、
前記使用済み核燃料キャニスタは、地下貯蔵処分施設に前記少なくとも１つの核燃料ア センブリを貯蔵するように構成されている、方法。
（項目１８）
前記材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えて いる、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記中間部分は、円形断面を備えている、項目１７－１９のいずれか１項に記載の方法 。
（項目２１）
前記底部部材は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、項目１７－２０のいず れか１項に記載の方法。
（項目２２）
前記遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、 項目１７－２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
前記内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１７－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定され ている、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１７－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセン ブリを封入するようにサイズを決定されている、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少な くとも１を備えている、項目１７－２６のいずれか記載の方法。
（項目２８）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは 軸受をさらに備えている、項目１７－２７のいずれかに記載の方法。
（項目２９）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に取り付けられた非伝導性材料をさら に備えている、項目１７－２８のいずれかに記載の方法。
（項目３０）
前記非伝導性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えてい る、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記非伝導性材料の少なくとも一部を封入している 非伝導性カバーをさらに備えている、項目２９に記載の方法。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
地下処分施設に使用済み核燃料を貯蔵するためのキャニスタであって、前記キャニスタ は、
第１の端部部分と、
第２の端部部分と、
中間部分と
を備え、
前記中間部分は、それを通したガンマ線の透過を可能にするように構成された材料から 成り、前記中間部分は、筐体の内部容積を画定するために前記第１および第２の端部部分 に取り付け可能であり、前記中間部分は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを 封入するようにサイズを決定されており、
前記第１および第２の端部部分は、それらを通したガンマ線透過に対する障壁を備えて いる遮蔽体を備えている、キャニスタ。
（項目２）
前記材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えて いる、項目１に記載のキャニスタ。
（項目３）
前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、項目２に記載のキャニスタ。
（項目４）
前記中間部分は、円形断面を備えている、項目１－３のいずれか１項に記載のキャニス タ。
（項目５）
前記第２の部分は、前記キャニスタの底部部材を備えている、項目１－４のいずれか１ 項に記載のキャニスタ。
（項目６）
前記底部部材は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、項目５に記載のキャニ スタ。
（項目７）
前記遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、 項目１－６のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目８）
前記内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１－７のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目９）
前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定され ている、項目８に記載のキャニスタ。
（項目１０）
前記内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の直径の断面直径を備えている、項目１－７のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１１）
前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセン ブリを封入するようにサイズを決定されている、項目１０に記載のキャニスタ。
（項目１２）
前記材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少な くとも１を備えている、項目１－１１のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１３）
前記中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは軸受をさらに備えている、項目１－ １２のいずれか１項に記載のキャニスタ。
（項目１４）
前記中間部分に取り付けられた非導電性材料をさらに備えている、項目１－１３のいず れか１項に記載のキャニスタ。
（項目１５）
前記非伝導性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えてい る、項目１４に記載のキャニスタ。
（項目１６）
前記非伝導性材料の少なくとも一部を封入している非伝導性カバーをさらに備えている 、項目１４に記載のキャニスタ。
（項目１７）
使用済み核燃料物質を含む方法であって、前記方法は、
原子炉モジュールから除去された少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを使用済 み核燃料キャニスタの内部容積の中に設置することであって、前記使用済み核燃料キャニ スタは、基部部分と、前記基部部分に取り付けられた中間部分とを備え、前記基部および 中間部分は、前記内部容積の少なくとも一部を画定し、前記中間部分は、それを通したガ ンマ線の透過を可能にするように構成された材料を備えている、ことと、
前記使用済み核燃料キャニスタの上部部分を前記中間部分に取り付け、前記内部容積内 に前記少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入することと
を含み、
前記上部および基部部分は、それらを通したガンマ線透過に対する障壁を備えている遮 蔽体を備え、
前記使用済み核燃料キャニスタは、地下貯蔵処分施設に前記少なくとも１つの核燃料ア センブリを貯蔵するように構成されている、方法。
（項目１８）
前記材料は、それを通した放射性液体、固体、およびガスの透過に対する障壁を備えて いる、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
前記中間部分は、円形断面を備えている、項目１７－１９のいずれか１項に記載の方法 。
（項目２１）
前記底部部材は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、項目１７－２０のいず れか１項に記載の方法。
（項目２２）
前記遮蔽体は、それを通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、 項目１７－２１のいずれか１項に記載の方法。
（項目２３）
前記内部容積は、約１２フィート～約１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１７－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２４）
前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定され ている、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記内部容積は、約２４フィート～約３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチ の断面直径を備えている、項目１７－２２のいずれか１項に記載の方法。
（項目２６）
前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列された２つ以上の使用済み核燃料アセン ブリを封入するようにサイズを決定されている、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、またはニッケルクロム合金のうちの少な くとも１を備えている、項目１７－２６のいずれか記載の方法。
（項目２８）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に搭載された１つ以上のローラまたは 軸受をさらに備えている、項目１７－２７のいずれかに記載の方法。
（項目２９）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に取り付けられた非伝導性材料をさら に備えている、項目１７－２８のいずれかに記載の方法。
（項目３０）
前記非伝導性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられた複数の石英部材を備えてい る、項目２９に記載の方法。
（項目３１）
前記使用済み核燃料キャニスタは、前記非伝導性材料の少なくとも一部を封入している 非伝導性カバーをさらに備えている、項目２９に記載の方法。
図１Ａは、本開示による、有害物質キャニスタ１００の例示的実装の概略図である。図１Ａは、有害物質キャニスタ１００の等角図を図示する。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１００は、図２Ａ－２Ｃに示されるような有害物質貯蔵処分施設システム２００、または本開示による他の有害物質貯蔵処分施設システムにおいて使用可能であり得る。有害物質キャニスタ１００は、化学的有害物質、生物学的有害物質、核有害物質、またはその他を貯蔵するために使用され得る。例えば、図示される実装において、有害物質キャニスタ１００は、１つ以上の使用済み核燃料アセンブリの形態における使用済み核燃料を貯蔵する。
図示されるように、有害物質キャニスタ１００は、上部部分１０６および底部部分１０４を伴う筐体１０２（例えば、耐圧潰性筐体）を含み、有害物質を貯蔵するための容積１０５を共同で封入する。筐体１０２またはキャニスタの中間部分１０２は、この例において、（図１Ｂに示されるような）使用済み核燃料アセンブリの一般的形状を収容するために、円形断面を有するものとして示される。しかしながら、キャニスタ１００の他の実装は、長円形、正方形、またはその他等の他の断面形状を有し得る。
上部および底部部分１０６および１０４は、遮蔽体から作製され得るか、または、それを含み得、遮蔽体は、それを通した任意の有害物質（液体、ガス、または固体）の（キャニスタ１００の中への、またはキャニスタ１００から外への）透過に対する障壁を形成する組成および厚さの材料を備えている。さらに、遮蔽体は、（例えば、人間オペレータによる）キャニスタ１００の安全な取り扱いを可能にするレベルまで放射線の強度を低減させる。いくつかの側面において、遮蔽体は、それを通したガンマ線およびＸ線（集合的に、「ガンマ線」）等の放射線の透過に対する十分な障壁を形成するために十分な厚さを伴う鉛、タングステン、鋼、チタン、ニッケル、またはコンクリート、または合金、またはそのような材料の組み合わせであり得る。上部および底部部分１０６および１０４における遮蔽体は、その近傍における人々への強化された安全性を伴ってキャニスタのより容易な取り扱いを可能にする。例示的厚さは、鉛遮蔽体に関して２～４インチであり、コンクリート遮蔽体に関して３～５フィートである。
有害物質キャニスタ１００の例示的実装において、中間部分１０２は、それを通した任意の有害物質（液体、ガス、または固体）の（キャニスタ１００の中への、またはキャニスタ１００から外への）透過に対する障壁であるが、ガンマ線に対する障壁ではない障壁を形成する組成および厚さの材料から作製され得る。さらに、いくつかの側面において、非遮蔽材料は、炭素鋼等の鋼であり得、鋼は、それを通した任意の有害物質（流体または固体）の透過に対する障壁であるが、ガンマ線に対する障壁ではない障壁を形成するために十分な厚さを伴う。特定の実装において、液体、ガス、または固体の漏出に対する障壁は、合金２２（ニッケル合金）から作製され得、合金２２は、中間部分１０２のためにも使用され、鉛の層が、ガンマ放射線がキャニスタ１００の長軸の方向に漏れ出ることを防止するために、キャニスタ１００の端部においてのみ設置される。
有害廃棄物および使用済み核燃料等の特定の核物質廃棄物は、固体、液体、およびガス等のいくつかの形態をとり得る。例えば、使用済み核燃料における核廃棄物の固体形態は、例えば、焼結されたウランから形成される核燃料ペレットであり得るか、または、それを含む。核廃棄物のガス状形態は、例えば、トリチウムガス（または他の放射性同位体を含むガス）であり得、トリチウムガスは、固体核廃棄物からガス放出するか、または、固体核廃棄物と接触する液体中に混入され得る。核廃棄物の液体形態は、例えば、固体またはガス状核廃棄物と接触し、固体またはガス状核廃棄物物質の一部を吸収する任意の液体であり得る。
図１Ａに示される例示的有害物質キャニスタ１００に示されるように、内部容積１０５は、図１Ｂに示される使用済み核燃料アセンブリ１５０等の１つ以上の使用済み核燃料アセンブリ（例えば、端端で配列される）を受け取るようにサイズを決定（および成形）され得る。簡潔に図１Ｂに目を向けると、単一の核燃料アセンブリ１５０が、示される。核燃料アセンブリ１５０（最終期動作発生に起因して、それが加圧水型原子炉または他のタイプの原子炉等の原子炉から除去されているときを表すために、「使用済み核燃料アセンブリ」１５０とも称される）は、上部部分１５２と、底部部分１６０とを含み、それらの間に、複数の（例えば、６０～３００本の）核燃料棒１５４が、保持される。
示されるように、核燃料アセンブリ１５０は、核燃料棒１５４の間に位置付けられる複数の制御棒１５６も含み、制御棒１５６は、原子炉内で起こる核反応を制御するために、原子炉の原子炉容器内の核燃料アセンブリ１５０の動作（例えば、核分裂）中、調節可能に（アセンブリ内に、垂直に）位置付けられ得る。そのような制御棒１５６は、原子炉からのアセンブリ１５０の除去時、核燃料アセンブリ１５０から除去され得る。したがって、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、制御棒１５６を含まないこともある。とりわけ、核燃料アセンブリ１５０は、アセンブリ１５０内に位置付けられる核燃料棒１５４を包囲するいかなるガンマまたはＸ線遮蔽体も含まない。
簡潔に図１Ｃに目を向けると、例示的核燃料棒１５４が、図示される。核燃料棒１５４は、クラッディング１６６（例えば、ジルコニウム合金クラッディング）の中に包まれた複数の（例えば、３００個以上）核燃料ペレット１６４を含む。核燃料ペレット１６４の各々は、例えば、焼結された二酸化ウランから形成され得る。１つ以上のばね１６２が、クラッディング１６６内に燃料ペレット１６４を頑丈に保持するために、棒１５４の上部部分に位置付けられ得る。基部１６８が、核燃料アセンブリ１５０内に収まるために、燃料棒１５４の底部に提供される。
例示的核燃料アセンブリ１５０は、例えば、１２～１５フィートの高さ（例えば、底部部分１６０の底部から上部部分１５２の上部まで）であり得る。さらに、幅および長さ寸法は、各々、例えば、約５．５～８．５インチであり得る（例えば、実質的に正方形の断面の各辺は、約５．５～８．５インチである）。したがって、いくつかの側面において、キャニスタ１００は、（単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０を貯蔵するために）１２～１５フィートの高さ、７～１３インチの直径を有し得る。
図１Ａに再び目を向けると、図示される有害物質キャニスタ１００の上部部分１０６（およびいくつかの側面において、底部部分１０４）は、コネクタ部分を含み得る。いくつかの側面において、コネクタ部分は、ドリル孔内の貯蔵場所への、およびそれからの有害物質キャニスタ１００の搬入および回収を可能にするために、ダウンホールツール（例えば、図２Ａに示されるダウンホールツール２２８）への有害物質キャニスタ１００の結合を促進し得る。さらに、コネクタ部分は、１つの有害物質キャニスタ１００の別の有害物質キャニスタ１００への結合を促進し得る。コネクタ部分は、いくつかの側面において、ねじ式接続であり得る。例えば、キャニスタ１００の一方の端部上のコネクタ部分は、雄型ねじ式接続であり得る一方、キャニスタ１００の対向する端部上のコネクタ部分は、雌型ねじ式接続であり得る。代替側面において、コネクタ部分は、回転（例えば、３６０度以下）が、キャニスタ１００をダウンホールツールまたは他の有害物質キャニスタ１００にラッチ（またはラッチ解除）し得るように、相互係止ラッチであり得る。代替側面において、コネクタ部分は、例えば、ダウンホールツールまたは別の有害物質キャニスタ１００に引きつけて結合する１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含み得る。
この例において、１つ以上の使用済み核燃料アセンブリ１５０は、有害物質キャニスタ１００の密封に先立って、内部容積１０５内に位置付けられる。説明されるように、各使用済み核燃料棒１５４は、端部上で境を限られる複数の使用済み核燃料ペレット１６４を備えている。例えば、使用済み核燃料ペレット１６４は、原子炉から除去された使用済み核燃料の放射線同位体（トリチウムを含む）の大部分を含む。核燃料棒１５４のクラッディングは、追加の封じ込めレベルを提供する。
いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１００の寸法は、原子炉から直接取り出され、内部容積１０５内に設置され得る（例えば、使用済み核燃料アセンブリ１５０のいかなる変化も伴わず、またはその実質的変化を伴わず）単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入するように規定され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１００の寸法は、原子炉から直接取り出され、内部容積１０５内に垂直に（例えば、端端で）設置され得る２つ以上の使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入するように規定され得る。
さらに、有害物質キャニスタ１００の寸法は、概して、ドリル孔２０４等のドリル孔内に収まるように設計され得る。キャニスタ１００の例示的寸法は、１２～１５フィートの長さＬ、円形キャニスタ１００の場合、７～１３インチの直径を含み得る。キャニスタ１００は、代替側面において、使用済み核燃料アセンブリ１５０を保持するようにサイズを決定される正方形断面を有し得る。いくつかの例において、有害物質キャニスタ１００は、ドリル孔２０４の中への、およびそれからの効率的な搬入および回収のためにサイズを決定され得る（例えば、長さおよび幅／直径）。例えば、長さは、例えば、有害物質キャニスタ１００が、アールが付けられた部分２０８を通して、実質的に水平な部分２１０の中に移動させられ得ることを確実にするために、アールが付けられた部分２０８の半径寸法に基づいて決定され得る。別の例として、直径は、表面ケーシング２２０および生産ケーシング２２２等のドリル孔２０４内のケーシングのうちの１つ以上の直径に基づいて決定され得る。
図１Ｄは、本開示による、有害物質キャニスタ１７０の別の例示的実装の概略図である。図１Ｄは、有害物質キャニスタ１７０の等角図を図示する。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１７０は、キャニスタ１００とともに、またはその代わりに、有害物質貯蔵処分施設システム２００において、または本開示による他の有害物質貯蔵処分施設システムにおいて使用可能であり得る。有害物質キャニスタ１７０は、化学的有害物質、生物学的有害物質、核有害物質、またはその他を貯蔵するために使用され得る。例えば、図示される実装において、有害物質キャニスタ１７０は、１つ以上の使用済み核燃料アセンブリの形態における使用済み核燃料を貯蔵する。
図示されるように、有害物質キャニスタ１７０は、上部部分１７６および底部部分１７４を伴う筐体１７２（例えば、耐圧潰性筐体）を含み、それらは、有害物質を貯蔵するための容積１７５を共同で封入する。筐体１７２またはキャニスタの中間部分１７２は、この例において、（図１Ｂに示されるような）使用済み核燃料アセンブリの一般的形状を収容するために、円形断面を有するものとして示される。しかしながら、キャニスタ１７０の他の実装は、長円形、正方形、またはその他等の他の断面形状を有し得る。
上部および底部部分１７６および１７４は、遮蔽体から作製されるか、またはそれを含み得、遮蔽体は、それを通した任意の有害物質（液体、ガス、または固体）の（キャニスタ１７０の中への、またはキャニスタ１７０から外への）透過に対する障壁を形成する組成および厚さの材料を備えている。さらに、遮蔽体は、（例えば、人間オペレータによる）キャニスタ１７０の安全な取り扱いを可能にするレベルまで放射線の強度を低減させる。いくつかの側面において、遮蔽体は、それを通したガンマ線等の放射線の透過に対する十分な障壁を形成するために十分な厚さを伴う鉛、タングステン、鋼、チタン、ニッケル、またはコンクリート、または合金、またはそのような材料の組み合わせであり得る。上部および底部部分１７６および１７４上の遮蔽体は、その近傍における人々への強化された安全性を伴ってキャニスタのより容易な取り扱いを可能にする。例示的厚さは、鉛遮蔽体に関して２～４インチであり、コンクリート遮蔽体に関して３～５フィートである。
有害物質キャニスタ１７０の例示的実装において、中間部分１７２は、それを通した任意の有害物質（液体、ガス、または固体）の（キャニスタ１７０の中への、またはキャニスタ１７０から外への）透過に対する障壁であるが、ガンマ線に対する障壁ではない障壁を形成する組成および厚さの材料から作製され得る。さらに、いくつかの側面において、非遮蔽材料は、それを通した任意の有害物質（流体または固体）の透過に対する障壁であるが、ガンマ線およびＸ線に対する障壁ではない障壁を形成するために十分な厚さを伴う炭素鋼等の鋼であり得る。
有害廃棄物および使用済み核燃料等の特定の核物質廃棄物は、固体、液体、およびガス等のいくつかの形態をとり得る。例えば、使用済み核燃料内の核廃棄物の固体形態は、例えば、焼結されたウランから形成される核燃料ペレットであり得るか、または、それを含む。核廃棄物のガス状形態は、例えば、固体核廃棄物からガス放出する、または固体核廃棄物と接触する液体中に混入され得るトリチウムガス（または他の放射性同位体を含むガス）であり得る。核廃棄物の液体形態は、例えば、固体またはガス状核廃棄物と接触し、固体またはガス状核廃棄物物質の一部を吸収する任意の液体であり得る。
図１Ｄに示される例示的有害物質キャニスタ１７０に示されるように、内部容積１７５は、図１Ｂに示される使用済み核燃料アセンブリ１５０等の１つ以上の使用済み核燃料アセンブリ（例えば、端端で配列される）を受け取るようにサイズを決定され（および成形）され得る。燃料アセンブリ内の空間は、ガス（窒素等）を用いて、粉末（ベントナイト等）を用いて、液体（液体炭化水素等）を用いて、または固体（セメントまたはエポキシ等）を用いて、またはある組み合わせ（油およびベントナイト、またはガラス繊維とエポキシとから成る繊維ガラス等）を用いて充填され得る。
図示される有害物質キャニスタ１７０の上部部分１７６（およびいくつかの側面において、底部部分１７４）は、コネクタ部分を含み得る。いくつかの側面において、コネクタ部分は、ドリル孔内の貯蔵場所への、およびそれからの有害物質キャニスタ１７０の搬入および回収を可能にするために、ダウンホールツール（例えば、図２Ａに示されるダウンホールツール２２８）への有害物質キャニスタ１７０の結合を促進し得る。さらに、コネクタ部分は、１つの有害物質キャニスタ１７０の別の有害物質キャニスタ１７０への結合を促進し得る。コネクタ部分は、いくつかの側面において、ねじ式接続であり得る。例えば、キャニスタ１７０の一方の端部上のコネクタ部分は、雄型ねじ式接続であり得る一方、キャニスタ１７０の対向する端部上のコネクタ部分は、雌型ねじ式接続であり得る。代替側面において、コネクタ部分は、回転（例えば、３６０度以下）が、キャニスタ１７０をダウンホールツールまたは他の有害物質キャニスタ１７０にラッチ（またはラッチ解除）し得るように、相互係止ラッチであり得る。代替側面において、コネクタ部分は、例えば、ダウンホールツールまたは別の有害物質キャニスタ１７０に引きつけて結合する１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含み得る。
この例において、１つ以上の使用済み核燃料アセンブリ１５０は、有害物質キャニスタ１７０の密封に先立って、内部容積１７５内に位置付けられる。説明されるように、各使用済み核燃料棒１５４は、端部上で境を限られる複数の使用済み核燃料ペレット１６４を備えている。例えば、使用済み核燃料ペレット１６４は、原子炉から除去された使用済み核燃料の放射線同位体（トリチウムを含む）の大部分を含む。核燃料棒１５４のクラッディングは、追加の封じ込めレベルを提供する。
いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１７０の寸法は、原子炉から直接取り出され、内部容積１７５内に設置され得る（例えば、使用済み核燃料アセンブリ１５０のいかなる変化も伴わず、またはその実質的変化を伴わず）単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入するように規定され得る。いくつかの側面において、有害物質キャニスタ１７０の寸法は、原子炉から直接取り出され、内部容積１７５内に垂直に（例えば、端端で）設置され得る２つ以上の使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入するように規定され得る。
さらに、有害物質キャニスタ１７０の寸法は、概して、ドリル孔２０４等のドリル孔内に収まるように設計され得る。キャニスタ１７０の例示的寸法は、１２～１５フィートの長さＬ、円形キャニスタ１７０の場合、７～１３インチの直径を含み得る。キャニスタ１７０は、代替側面において、使用済み核燃料アセンブリ１５０を保持するようにサイズを決定される正方形断面を有し得る。いくつかの例において、有害物質キャニスタ１７０は、ドリル孔２０４の中への、およびそれからの効率的な搬入および回収のためにサイズを決定され得る（例えば、長さおよび幅／直径）。例えば、長さは、例えば、有害物質キャニスタ１７０が、アールが付けられた部分２０８を通して、実質的に水平な部分２１０の中に移動させられ得ることを確実にするために、アールが付けられた部分２０８の半径寸法に基づいて決定され得る。別の例として、直径は、表面ケーシング２２０および生産ケーシング２２２等のドリル孔２０４内のケーシングのうちの１つ以上の直径に基づいて決定され得る。
図１Ｄに示されるように、有害物質キャニスタ１７０は、複数の非伝導性部材１７９の形態においてキャニスタ１７０の外面に搭載される非導電性（「非伝導性」）材料を含む。非伝導性材料（非伝導性部材１７９）は、電気を伝導しないこともある。したがって、いくつかの側面において、非伝導性材料は、キャニスタ１７０と、例えば、キャニスタ１７０が貯蔵されるドリル孔内のケーシングとの間の電気に関する直接導電性（「伝導性」）経路を防止し得る。したがって、ケーシングの材料（例えば、炭素鋼）と中間部分１７５の材料（例えば、チタン、合金２２等のニッケルクロム合金）とが、「バッテリ」（間にドリル孔内の塩水等の伝導性液体を伴う）を形成する程度まで、非伝導性材料は、ケーシングおよびキャニスタ１７０を接続する電流に関する電位を低減させる。
いくつかの側面において、非伝導性部材１７９は、形状において球状または部分的に球状であり、中間部分１７５の外面に取り付けられる石英部材であり得る。他の形状（例えば、棒形状、立方体、または部分的立方体）も、本開示による非伝導性部材１７９に関して検討される。さらに、ガラス、セラミック、プラスチック、ゴム等の他の非伝導性材料も、石英の代わりに使用され得る。概して、石英は、非伝導性材料を提供しており、それも、数千年ではないとしても、数百年にわたってドリル孔内で劣化または分解しない。
図１Ｄにさらに示されるように、非伝導性シース１８１は、有害物質キャニスタ１７０の少なくとも一部を覆い、非伝導性部材１７９を封入する。いくつかの側面において、非伝導性シース１８１は、繊維ガラス等の可撓性の非伝導性材料から形成され得る。非伝導性シース１８１は、１つ以上のドリル孔を通したキャニスタ１７０のより容易な移動を促進する摩擦低減面を提供し得る。非伝導性シース１８１は、１つ以上のドリル孔を通したキャニスタ１７０の移動中、非伝導性部材１７９にある程度の保護も提供し得る。いくつかの側面において、非伝導性シース１８１は、地下貯蔵処分施設内の有害物質キャニスタ１７０の長期貯蔵中に最終的に腐食され得るか、または分解し得る。
図２Ａ－２Ｃは、本開示による、搬入または回収動作中の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図である（例えば、有害物質の長期（例えば、数十年、数百年、または数千年、またはそれを上回るもの）であるが、回収可能な安全かつ確実な貯蔵のための地下場所で）。例えば、図２Ａに目を向けると、この図は、搬入（または下で説明されるような回収）プロセス中（例えば、地下累層内での有害物質の１つ以上のキャニスタの展開中）の例示的有害物質貯蔵処分施設システム２００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分施設システム２００は、地球表面２０２から、複数の地下層２１２、２１４、２１６、および２１８を通して形成される（例えば、削孔される、またはその他）ドリル孔２０４を含む。地球表面２０２は、地面として図示されるが、地球表面２０２は、湖または海底または水塊の下の他の表面等、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、ドリル孔２０４が、水塊の下で、水塊の上またはその近くの削孔場所から形成され得ることを想定する。
図示されるドリル孔２０４は、有害物質貯蔵処分施設システム２００のこの例における方向性ドリル孔である。例えば、ドリル孔２０４は、アールが付けられた、または湾曲した部分２０８に結合される実質的に垂直な部分２０６を含み、部分２０８は、順に、実質的に水平な部分２１０に結合される。本開示で使用されるように、ドリル孔の向きの文脈における「実質的に」は、厳密に垂直（例えば、地球表面２０２に厳密に垂直）または厳密に水平（例えば、地球表面２０２に厳密に平行）でないこともあるドリル孔を指す。さらに、実質的に水平な部分２１０は、いくつかの側面において、厳密に垂直と厳密に水平との間で向けられた傾斜ドリル孔または他の方向性ドリル孔であり得る。さらに、実質的に水平な部分２１０は、いくつかの側面において、累層の傾斜に従うように向けられた傾斜ドリル孔または他の方向性ドリル孔であり得る。この例に図示されるように、ドリル孔２０４の３つの部分、すなわち、垂直部分２０６、アールが付けられた部分２０８、および水平部分２１０は、地球の中に延びている連続的ドリル孔２０４を形成する。
図示されるドリル孔２０４は、地球表面２０２から地球内の特定の深さまで、ドリル孔２０４の周囲に位置付けられ、配置された表面ケーシング２２０を有する。例えば、表面ケーシング２２０は、浅い累層内でドリル孔２０４の周囲に配置された（例えば、セメントで固められた）比較的に大直径の管状部材（または一続きの部材）であり得る。本明細書で使用されるように、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の形状の断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分施設システム２００のこの実装において、表面ケーシング２２０は、地球表面から表面層２１２を通して延びている。表面層２１２は、この例において、１つ以上の層の岩石累層から成る地質的層である。いくつかの側面において、この例における表面層２１２は、淡水帯水層、塩水またはかん水源、または可動水（例えば、地質的累層を通して移動する水）の他の源を含むことも、含まないこともある。いくつかの側面において、表面ケーシング２１２は、ドリル孔２０４をそのような可動水から隔離し得、他のケーシングストリングがドリル孔２０４内に据え付けられるための吊り下げ場所を提供し得る。さらに、示されないが、コンダクタケーシングが、表面ケーシング２１２の上方（例えば、表面ケーシング２１２と表面２０２との間かつ表面層２１２内）に配置され、削孔流体が表面層２１２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２２２が、表面ケーシング２２０の下方の孔内のドリル孔２０４内に位置付けられ、配置される。「生産」ケーシングと称されるが、この例において、ケーシング２２２は、炭化水素生産動作を受けていたことも、そうではないこともある。したがって、ケーシング２２２は、表面ケーシング２２０の下方に向かう孔内でドリル孔２０４内に配置される（例えば、セメントで固められる）任意の形態の管状部材を指し、それらを含む。有害物質貯蔵処分施設システム２００のいくつかの例において、生産ケーシング２２２は、アールが付けられた部分２０８の端部において始まり、実質的に水平な部分２１０全体を通して延び得る。ケーシング２２２は、アールが付けられた部分２０８および垂直部分２０６にも延び得る。
示されるように、セメント２３０が、ケーシング２２０および２２２とドリル孔２０４との間の環状帯において、ケーシング２２０および２２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント２３０は、例えば、地球表面２０２の下の地下層を通してケーシング２２０および２２２（およびドリル孔２０４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２３０は、ケーシング（例えば、ケーシング２２０および２２２、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２３０は、特定のドリル孔２０２に関して適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント２３０は、キャニスタ１００内の有害物質のための追加の閉じ込め層を提供することもできる。
ドリル孔２０４および関連付けられるケーシング２２０および２２２は、種々の例示的寸法で、かつ種々の例示的深さ（例えば、真の垂直深さまたはＴＶＤ）において形成され得る。例えば、コンダクタケーシング（図示せず）が、約１２０フィートＴＶＤまで下に延び、約２８インチ～６０インチの直径を伴い得る。表面ケーシング２２０は、約２，５００フィートＴＶＤまで下に延び、約２２インチ～４８インチの直径を伴い得る。表面ケーシング２２０と生産ケーシング２２２との間の中間ケーシング（図示せず）が、約８，０００フィートＴＶＤまで下に延び、約１６インチ～３６インチの直径を伴い得る。生産ケーシング２２２は、実質的に水平に（例えば、実質的に水平な部分２１０をケーシングするように）延び、約１１インチ～２２インチの直径を伴い得る。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、本開示によって検討される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（２１２－２１８）のうちの１つ以上の特定の地質的組成、特定の削孔技法、および有害物質貯蔵処分施設システム２００内に搬入されるべき有害物質を含む有害物質キャニスタ１００のサイズ、形状、または設計に依存し得る。いくつかの代替例において、生産ケーシング２２２（またはドリル孔２０４内の他のケーシング）は、断面において円形、断面において楕円形、またはある他の形状であり得る。
図示されるように、ドリル孔２０４の垂直部分２０６は、地下層２１２、２１４、および２１６を通して延び、この例において、地下層２１９内に着地する。上で議論されるように、表面層２１２は、可動水を含むことも、含まないこともある。この例において、表面層２１２の下方にある地下層２１４は、可動水層２１４である。例えば、可動水層２１４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、可動水の１つ以上の源を含み得る。有害物質貯蔵処分施設システム２００のこの例において、可動水は、地下層の全てまたは一部を横断する圧力差に基づいて、地下層を通して移動する水であり得る。例えば、可動水層２１４は、水が層２１４内を（例えば、圧力差またはその他に起因して）自由に移動する浸透性地質的累層であり得る。いくつかの側面において、可動水層２１４は、特定の地理的エリアにおける人間が消費可能な水の一次供給源であり得る。可動水層２１４が成り得る岩石累層の例は、他の累層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰岩を含む。
不浸透性層２１６および貯蔵層２１９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、人間または動物の消費、または両方に適していない水（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２１６または２１９（または両方）を通したその運動によって、１０，０００年またはそれを上回るもの（１，０００，０００年まで等）以内に可動水層２１４、地球表面２０２、または両方に到達することができない水であり得る。
有害物質貯蔵処分施設システム２００のこの例示的実装において、可動水層２１４の下方は、不浸透性層２１６である。この例において、不浸透性層２１６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２１４に対して、不浸透性層２１６は、低浸透率、例えば、約ナノダルシの浸透率を有し得る。加えて、この例において、不浸透性層２１６は、比較的に非延性（すなわち、脆性）地質的累層であり得る。非延性の１つの尺度は、脆性であり、それは、引張強度に対する圧縮応力の比率である。いくつかの例において、不浸透性層２１６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２１６は、貯蔵層２１９より浅い（例えば、地球表面２０２により近い）。この例において、不浸透性２１６が成り得る岩石累層は、例えば、上で説明されるような浸透率および脆性特性を示すある種類の砂岩、泥岩、石灰岩、粘土、および粘板岩を含む。代替例において、不浸透性層２１６は、貯蔵層２１９より深くあり得る（例えば、地球表面２０２からより遠い）。そのような代替例において、不浸透性層２１６は、花崗岩または玄武岩等の火成岩から成り得る。
不浸透性層２１６の下方は、貯蔵層２１８である。この例において、貯蔵層２１８は、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する実質的に水平な部分２１０のための着地点として選定され得る。不浸透性２１６または他の層に対して、貯蔵層２１８は、厚く、例えば、約１００～２００フィートの合計垂直厚さであり得る。貯蔵層２１８の厚さは、より容易な着地および方向性削孔を可能にし、それによって、実質的に水平な部分２１０が、構築（例えば、削孔）中に貯蔵層２１８内に容易に設置されることを可能にし得る。着地層は、２つ以上の地質的累層から成り得、例えば、それは、砂岩の層の上方のシェールの層から成り得る。貯蔵層２１８のおおよその水平中心を通して形成される場合、実質的に水平な部分２１０は、貯蔵層２１８を含む約５０～１００フィートの地質的累層によって包囲され得る。さらに、貯蔵層２１８は、例えば、層２１８の非常に低い浸透率（例えば、約マイクロまたはナノダルシ）に起因して、可動水を殆どまたは全く有していないこともある。加えて、貯蔵層２１８は、十分な延性を有し得、したがって、層２１８を含む岩石累層の脆性は、約３ＭＰａ～１０ＭＰａである。貯蔵層２１８が成り得る岩石累層の例は、シェール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２１４から隔離するために十分な地質的特性である場合、砂岩または石灰岩等の浸透性累層においてであっても、貯蔵層の下方に貯蔵され得る。
有害物質貯蔵処分施設システム２００のいくつかの例示的実装において、貯蔵層２１８は、シェールから成る。いくつかの例において、シェールは、貯蔵層２１８に関して上で説明されるそれらに調和する特性を有し得る。例えば、シェール累層は、（例えば、有害物質キャニスタ１００内での）有害物質の長期の閉じ込めおよび可動水層２１４（例えば、帯水層）および地球表面２０２からのそれらの隔離のために好適であり得る。シェール累層は、地球内の比較的に深く（典型的に、３，０００フィート以上）で見出され、任意の淡水帯水層の下方に隔離して置かれ得る。
シェール累層は、例えば、物質の長期（例えば、数千年）隔離を強化する地質的特性を含み得る。そのような特性は、例えば、炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の包囲層（例えば、可動水層２１４）の中への漏れ出しを伴わない、そのような流体の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。実際、シェールは、数百万年以上天然ガスを保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵に関する能力を保証している。例示的シェール累層（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る多くの冗長密封層を含み、可動水を欠き、搬入後に数千年にわたって有害物質（例えば、流体または固体）を密封することが（例えば、地質的考慮事項に基づいて）予期され得る成層を有する。
シェール累層は、好適な深さ、例えば、３，０００～１２，０００フィートＴＶＤにあり得る。そのような深さは、典型的に、地下水帯水層（例えば、表面層２１２および／または可動水層２１４）の下方である。さらに、塩を含むシェール内の可溶性要素の存在、および帯水層におけるこれらの同じ要素の不存在は、シェール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シェールの別の特定の特質は、その粘土含有量であり、それは、いくつかの側面において、他の不浸透性岩石累層（例えば、不浸透性層２１６）に見出されるそれを上回る延性の尺度を提供する。例えば、シェールは、層状であり、粘土（例えば、体積比約２０～３０％の粘土）と他の鉱物との薄く交互する層から構成され得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石累層（例えば、花崗岩またはその他）と比較して、シェールの脆性をより低くし、したがって、シェールを（例えば、自然に、または別様に）より破砕しにくくし得る。例えば、不浸透性層２１６内の岩石累層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透率を有し得るが、あまりに脆く、一般的に破砕される。したがって、そのような累層は、有害物質の長期貯蔵のために（その地質的特性を通して証明されるような）十分な密封特質を有していないこともある。
本開示は、例証される地下層２１２、２１４、２１６、および２１８の間または中に多くの他の層が存在し得ることを想定する。例えば、可動水層２１４、不浸透性層２１６、および貯蔵層２１８のうちの１つ以上の（例えば、垂直に）繰り返すパターンが、存在し得る。さらに、いくつかの事例において、貯蔵層２１８は、可動水層２１４に（例えば、垂直に）直接隣接し、すなわち、介在する不浸透性層２１６を伴わないこともある。
図２Ａは、ドリル孔２０４の実質的に水平な部分２１０内の有害物質の搬入動作のある例を図示する。例えば、示されるように、作業ストリング２２４（例えば、管類、コイル状管類、ワイヤライン、またはその他）が、部分２１０における、長期であるが、いくつかの側面において回収可能な貯蔵場所に、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１００を設置するために、ケーシングされたドリル孔２０４の中に延長される。例えば、図２Ａに示される実装において、作業ストリング２２４は、キャニスタ１００に結合するダウンホールツール２２８を含み得、ドリル孔２０４の中への各進行で、ダウンホールツール２２８は、実質的に水平な部分２１０内に特定の有害物質キャニスタ１００を搬入し得る。
ダウンホールツール２２８は、いくつかの側面において、ねじ式接続によってキャニスタ１００に結合し得る。代替側面において、ダウンホールツール２２８は、ダウンホールツール２２８の回転が、キャニスタ１００にラッチし得る（またはそれからラッチ解除し得る）ように、相互係止ラッチを用いてキャニスタ１００に結合し得る。代替側面において、ダウンホールツール２２４は、キャニスタ１００に引きつけて結合する１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含み得る。いくつかの例において、キャニスタ１００は、ダウンホールツール２２４上の磁石と反対の極性の１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含み得る。いくつかの例において、キャニスタ１００は、ダウンホールツール２２４の磁石に引きつけ可能な鉄または他の材料から作製されるか、またはそれを含み得る。
別の例として、各キャニスタ１００は、ドリル孔２０４内に（例えば、ワイヤラインまたはその他の上の）ドリル孔トラクタによって位置付けられ得、それは、モータ式（例えば、電気）運動を通して実質的に水平な部分２１０の中にキャニスタを押し引きし得る。また別の例として、各キャニスタ１００は、ダウンホールツール２２４が、ケーシングされたドリル孔２０４の中にキャニスタ１００を押し得るように、ローラ（例えば、車輪または軸受）を含むか、または、それに搭載され得る。
いくつかの例示的実装において、キャニスタ１００、ドリル孔ケーシング２２０および２２２のうちの１つ以上、または両方は、搬入動作に先立って、摩擦低減コーティングを用いてコーティングされ得る。例えば、コーティング（例えば、石油ベースの製品、樹脂、セラミック、またはその他）をキャニスタ１００および／またはドリル孔ケーシングに適用することによって、キャニスタ１００は、ケーシングされたドリル孔２０４を通して実質的に水平な部分２１０の中により容易に移動させられ得る。いくつかの側面において、ドリル孔ケーシングの一部のみが、コーティングされ得る。例えば、いくつかの側面において、実質的に垂直な部分２０６は、コーティングされないこともあるが、アールが付けられた部分２０８または実質的に水平な部分２１０、または両方は、キャニスタ１００のより容易な搬入および回収を促進するためにコーティングされ得る。
図２Ａは、ドリル孔２０４の実質的に水平な部分２１０内の有害物質の回収動作のある例も図示する。回収動作は、搬入動作の反対であり得、したがって、ダウンホールツール２２４（例えば、フィッシングツール）は、ドリル孔２０４の中に伸び、最後に搬入されたキャニスタ１００に（例えば、ねじ式で、ラッチで、磁石によって、または別様に）結合され、キャニスタ１００を地球表面２０２に引き得る。複数の回収トリップが、ドリル孔２０４の実質的に水平な部分２１０から複数のキャニスタを回収するために、ダウンホールツール２２４によって行われ得る。
各キャニスタ１００は、有害物質を封入し得る。そのような有害物質は、いくつかの例において、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。いくつかの例において、有害物質は、原子炉（例えば、商業的動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収された使用済み核燃料等の核物質を含み得る。例えば、典型的なギガワットの原子力発電所は、毎年３０トンの使用済み核燃料を生産し得る。その燃料の密度は、典型的に、１０（１０ｇｍ／ｃｍ３＝１０ｋｇ／リットル）に近く、したがって、核廃棄物の１年間の体積は、約３ｍ３である。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料が、原子炉から取り出され、修正されないこともある。核燃料ペレットは、固体であり、短寿命トリチウム（１３年の半減期）以外のガスを殆ど放出しない。
いくつかの側面において、貯蔵層２１８は、任意の放射性生産物（例えば、ガス）が、キャニスタ１００から漏れ出る場合であっても、層２１８内にそのような生産物を含むことが可能であるべきである。例えば、貯蔵層２１８は、層２１８を通した放射性生産物の拡散時間に基づいて選択され得る。例えば、貯蔵層２１８から漏れ出る放射性生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回の半減期は、放射性生産物の量を１×１０－１５に低減させるであろう。別の例として、最小拡散時間を３０回の半減期に設定することは、放射性生産物の量を１０億分の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、使用済み核燃料における危険な廃棄生産物と見なされる。この同位体に関して、５０回の半減期は、１２０万年になるであろう。プルトニウム２３９は、水中で低い可溶性を有し、揮発性ではなく、固体として、例証される貯蔵層２１８（例えば、シェールまたは他の累層）を含む岩石累層の母岩を通した拡散は、可能ではない。例えば、シェールから成る貯蔵層２１８は、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）を有する能力を提供し得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法において、閉じ込めからの漏れ出し時に一部のプルトニウムが可動地下水を含む層内に溶解し得るという危険が、あった。
図２Ｂに目を向けると、代替実装において、流体２３２（例えば、液体またはガス）が、キャニスタ１００を実質的に水平なドリル孔部分２１０の中に挿入することに先立って、ドリル孔２０４を通して循環させられ得る。いくつかの側面において、流体２３２の選定は、少なくとも部分的に流体２３２の粘度に依存し得る。例えば、流体２３２は、実質的に垂直な部分２０６の中へのキャニスタ１００の落下を妨げるために十分な粘度を伴うものが選定され得る。この抵抗またはインピーダンスは、キャニスタ１００の突然の落下に対する安全係数を提供し得る。流体２３２は、キャニスタ１００とケーシング２２０および２２２との間のスライド摩擦を低減させるための潤滑も提供し得る。キャニスタ１００は、制御された粘度、密度、および潤滑品質の液体を用いて充填されるケーシング内で運搬されることができる。ケーシング２２０および２２２の内径と運搬されるキャニスタ１００の外径との間の流体充填環状帯も、任意の高速のキャニスタ運動を減衰させるように設計される開口部を表し、運搬されるキャニスタ１００の可能性が低い結合解除において自動的受動的保護を提供する。
いくつかの側面において、キャニスタ１００は、いくつかの側面において、ドリル孔２０４内での移動中にキャニスタ１００を横断する流体２３２（例えば、空気または削孔流体）の流動を妨げ得る可撓性または膨張可能延長部（例えば、筐体１０２に搭載される）を含み得る。例えば、可撓性または膨張可能延長部は、ラッチまたは運搬機関が破損した場合等、キャニスタ１００の自由落下を減速させ得る。
いくつかの側面において、他の技法も、実質的に水平な部分２１０の中へのキャニスタ１００の搬入を促進するために採用され得る。例えば、据え付けられたケーシング（例えば、ケーシング２２０および２２２）のうちの１つ以上は、レールを有し得、レールは、ドリル孔２０２の中に貯蔵キャニスタ１００を誘導する一方、ケーシングとキャニスタ１００との間の摩擦を低減させる。貯蔵キャニスタ１００とケーシング（またはレール）とは、互いに対して容易にスライドする材料から作製され得る。ケーシングは、貯蔵キャニスタ１００の重量を受けるときに容易に潤滑される表面、または自己潤滑性である表面を有し得る。
図２Ｃに目を向けると、別の代替搬入動作が、図示される。この例示的搬入動作において、流体２３２（例えば、液体またはガス）は、管状流体制御ケーシング２３４を通して循環させられ、キャニスタ１００を実質的に水平なドリル孔部分２１０の中に流体的に押し得る。流体２３２は、流体制御ケーシング２３４内で実質的に水平な部分２１０の端部を通して循環し、流体制御ケーシング２３４とケーシング２２２および２２０との間の環状帯内で地球表面２０２に戻るように再循環し得る。いくつかの例において、各キャニスタ１００は、別個に流体的に押され得る。流体制御ケーシング２３４とケーシング２２０および２２２との間の環状帯は、流体２３２の流動を逆転させるために、例えば、キャニスタ１００を地球表面２０２に向かって戻すように押すために、流体または圧縮ガスを用いて充填され得る。代替側面において、２つ以上のキャニスタ１００が、実質的に水平な部分２１０の中への搬入のために、ドリル孔２０４を通して、同時に流体的に押され得る。流体制御ケーシング２３４は、生産ケーシング２２２に類似するか、またはそれと同じであり得る。その場合に関して、別個の管状部材が、ドリル孔２０２内または生産ケーシング２２２内に封入され、流体２３２のための戻り経路を提供し得る。
いくつかの側面において、ドリル孔２０４は、有害物質の長期貯蔵を主要目的として形成され得る。代替側面において、ドリル孔２０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）を主要目的として既に形成されていることもある。例えば、貯蔵層２１８は、炭化水素産出累層であり得、それから、炭化水素が、ドリル孔２０４の中に、および地球表面２０２に生産されていた。いくつかの側面において、貯蔵層２１８は、炭化水素生産に先立って、液圧で破砕されていたこともある。さらに、いくつかの側面において、生産ケーシング２２２は、液圧破砕に先立って、穿孔されていたこともある。そのような側面において、生産ケーシング２２２は、有害物質の搬入動作に先立って、穿孔プロセスから作製された任意の孔を修復するために、塞がれ得る（例えば、セメントで固められ得る）。加えて、ケーシングとドリル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。
例えば、有害物質としての使用済み核燃料の場合、ドリル孔は、新しいドリル孔として特定の場所に（その場所もシェール累層等の適切な貯蔵層２１８を含むことを条件に）、例えば、原子力発電所の近傍に形成され得る。代替として、すでにシェールガスを生産している既存の坑井または「枯渇した」として放棄された（例えば、有機物が十分に少なく、定位置におけるガスが商業的開発のために少なすぎる）ものが、ドリル孔２０４として選択され得る。いくつかの側面において、ドリル孔２０４を通した貯蔵層２１８の事前液圧破砕は、ドリル孔２０４の有害物質貯蔵能力において殆ど差異をもたらさないこともある。しかし、そのような事前活動は、数百万にわたってガスおよび他の流体を貯蔵するための貯蔵層２１８の能力も確かめ得る。したがって、有害物質または有害物質の生産物（例えば、放射性ガスまたはその他）がキャニスタ１００から漏れ出し、貯蔵層２１８の破砕された累層に進入した場合、そのような破砕は、その物質が、サイズにおいて破砕のそれに匹敵する距離にわたって比較的に急速に拡散することを可能にし得る。いくつかの側面において、ドリル孔２０２が炭化水素の生産のために削孔され、そのような炭化水素の生産は、失敗したが（例えば、貯蔵層２１８が、あまりに延性であり、生産のために破砕することが困難である岩石累層（例えば、シェールまたはその他）から成っていたので）、それは、有害物質の長期貯蔵のために有利に延性であったかもしれない。
図２Ａ－２Ｃを含む、本開示は、１つ以上の地下貯蔵容積貯蔵キャニスタ内での有害物質（例えば、生物学的、化学的、核、またはその他）の長期（例えば、数十年、数百年、またはさらには数千年）貯蔵を提供するために、地下区域の中に形成される１つ以上のドリル孔を含む有害物質貯蔵処分施設システムを説明する。地下区域は、異なる地質的累層および特性を有する複数の地下層を含む。貯蔵キャニスタは、低浸透率、十分な厚さ、低脆性、および他の特性等のその層の１つ以上の地質的特性に基づいて、特定の地下層内に搬入され得る。いくつかの側面において、特定の地下層は、貯蔵キャニスタと可動水を含む別の地下層との間の隔離密封を形成するシェール累層を含む。
概して、図２Ａ－２Ｃを参照すると、例示的有害物質貯蔵処分施設システム２００（有害物質キャニスタ１００を含む）は、有害物質（例えば、生物学的、化学的、核）が、適切な地下層内で密封貯蔵されることを確実にするために、複数の封じ込め層を提供し得る。いくつかの例示的実装において、少なくとも１２の封じ込めレベルが、存在し得る。代替実装において、より少ないまたはより多い数の封じ込めレベルが、採用され得る。
第１に、例示的有害物質として使用済み核燃料を使用して、燃料ペレットが、原子炉から取り出され、修正されない。それらは、焼結された二酸化ウラン、セラミックから作製され得、固体のままであり得、それらは、短寿命トリチウム以外のガスを殆ど放出しない。ペレットが、極端に腐食条件または複数の封じ込め層を損傷させる他の効果にさらされない限り、放射性同位体（トリチウムを含む）の大部分は、ペレット内に含まれるであろう。
第２に、燃料ペレットは、ちょうど原子炉のように、燃料棒のジルカロイ管によって包囲されている。説明されるように、管は、元々の燃料アセンブリ内に搭載され得るか、または、より緊密なパッキングのためにそれらのアセンブリから除去され得る。さらに、有害物質キャニスタは、（潜在的に）壊れやすいジルカロイ管への損傷のリスクが低い容易な取り扱いを可能にする。
第３に、管は、有害物質キャニスタの密封された筐体内に設置される。筐体は、単一化された構造であるか、またはマルチパネル構造であり、複数のパネル（例えば、側、上部、底部）は、機械的に留められ得る（例えば、ねじ、リベット、溶接、およびその他）。
第４に、材料（例えば、固体または流体または粉末）が、有害物質キャニスタを充填し、物質とキャニスタの外部との間にさらなる緩衝物を提供し得る。
第５に、有害物質キャニスタは、いくつかの例において、ドリル孔全体（例えば、実質的に垂直な部分、アールが付けられた部分、および実質的に水平な部分）を通して延びている鋼または他の密封ケーシングを用いて裏打ちされるドリル孔内に（上で説明されるように）位置付けられる。ケーシングは、定位置にセメントで固められ、有害物質キャニスタがそれを通して移動させられるための（例えば、ドリル孔壁と比較して）比較的に平滑な表面を提供し、それによって、搬入または回収中の漏出または破壊の可能性を低減させる。いくつかの側面において、それからキャニスタ１００の中間部分１０５が作製される材料（非遮蔽材料）が、有害廃棄物が設置されるとき、およびその後の貯蔵期間中の腐食の可能性を低減させるために選択され得る。例えば、このその後の期間は、３００年であり得るか、または、それは、１０，０００年（およびそれを上回るおよび下回る期間）であり得る。
第６に、定位置にケーシングを保持すること、または保持することに役立つセメントは、有害物質がキャニスタから漏れ出した場合にそれを含むための密封層も提供し得る。
第７に、有害物質キャニスタは、貯蔵層を含む岩石累層の厚い（例えば、１００～２００フィート）薄層内に位置付けられるドリル孔の一部（例えば、実質的に水平な部分）内に貯蔵される。貯蔵層は、少なくとも部分的に岩石累層の地質的特性（例えば、少ない可動水、低浸透率、厚い、適切な延性、または非脆性）に起因して選定され得る。例えば、貯蔵層の岩石累層としてのシェールの場合、このタイプの岩石は、シェールが数百万年にわたって炭化水素ガスのための密封であることが知られているので、あるレベルの封じ込めを提供し得る。シェールは、かん水を含み得るが、そのかん水は、明らかに不動であり、表面淡水と連通しない。
第８に、いくつかの側面において、貯蔵層の岩石累層は、別のレベルの封じ込めを提供する他の特有の地質的特性を有し得る。例えば、シェール岩石は、多くの場合、硫化鉄等の反応性成分を含み、反応性成分は、有害物質（例えば、使用済み核燃料およびその放射性生産物）がそのような生産物の拡散速度をなおもさらに低減させるように反応することなしに貯蔵層を通して移動できる可能性を低減させる。さらに、貯蔵層は、極端に低い拡散率を典型的に有する粘土および有機物等の成分を含み得る。例えば、シェールは、層状であり、粘土および他の鉱物の薄く交互する層から成り得る。シェール等、貯蔵層内の岩石累層のそのような成層は、この追加の封じ込め層を提供し得る。
第９に、貯蔵層は、不浸透性層より深く、かつその下に位置し得、不浸透性層は、貯蔵層を可動水層から（例えば、垂直に）分離する。
第１０に、貯蔵層は、地下層内のそのような層の深さ（例えば、３，０００～１２，０００フィート）に基づいて選択され得る。そのような深さは、典型的に、可動水を含むいかなる層よりはるか下方にあり、したがって、貯蔵層の深さが、追加の封じ込め層を提供する。
第１１に、本開示の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装が、貯蔵される有害物質の監視を促進する。例えば、監視されるデータが、有害物質の漏出またはその他（例えば、温度、放射能、またはその他の変化）またはさらにキャニスタの不正開封または侵入を示す場合、有害物質キャニスタは、修復または点検のために回収され得る。
第１２に、１つ以上の有害物質キャニスタは、必要に応じて（例えば、監視の有無を問わず）周期的点検、調整、または修理のために回収可能であり得る。したがって、キャニスタに関する任意の問題が、衰えないキャニスタから有害物質が漏出することまたは漏れ出ることを可能にすることなく、対処され得る。
第１３に、有害物質が、キャニスタから漏れ出し、不浸透性層が漏出した有害物質と地球表面との間に位置していなかった場合であっても、漏出した有害物質は、表面、帯水層（例えば、可動水層）、または人間に有害と見なされるであろう他の区域へのいかなる上向き経路も有していない場所においてドリル孔内に含まれ得る。例えば、傾斜したドリル孔の行き止まり、Ｊ断面ドリル孔、または垂直にうねったドリル孔の頂点であり得る場所は、ドリル孔の垂直部分への直接上向き（例えば、表面に向かう）経路を有しないこともある。
図３Ａ－３Ｅは、本開示による、貯蔵動作中および監視動作中の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図である。例えば、図３Ａは、長期貯蔵動作における有害物質貯蔵処分施設システム２００を図示する。１つ以上の有害物質キャニスタ１００が、ドリル孔２０４の実質的に水平な部分２１０内に位置付けられる。密封２３４が、ドリル孔２０４内で、実質的に水平な部分２１０内のキャニスタ１００の場所と、地球表面２０２（例えば、坑井ヘッド）における実質的に垂直な部分２０６の開口部との間に設置される。この例において、密封２３４は、実質的に垂直な部分２０８の上方に向かう孔内の端部に設置される。代替として、密封２３４は、実質的に垂直な部分２０６内の別の場所、アールが付けられた部分２０８内、またはさらにはキャニスタ１００の上方に向かう孔内で実質的に水平な部分２１０内に位置付けられ得る。いくつかの側面において、密封２３４は、ドリル孔２０４内で、少なくとも可動水層２１４等の可動水の任意の源より深くに設置され得る。いくつかの側面において、密封２３４は、実質的に垂直な部分２０６の全長に実質的に沿って形成され得る。
図示されるように、密封２３４は、キャニスタ１００を貯蔵する実質的に水平な部分２１０の容積を地球表面２０２における実質的に垂直な部分２０６の開口部から流体的に隔離する。したがって、キャニスタ１００から漏れ出すいかなる有害物質（例えば、放射性物質）も、密封され得、（例えば、したがって、液体、ガス、または固体有害物質は）、ドリル孔２０４から漏れ出さない。密封２３４は、いくつかの側面において、ドリル孔２０４内に位置付けられるか、または形成されるセメントプラグまたは他のプラグであり得る。別の例として、密封２３４は、ドリル孔２０４内に位置付けられる１つ以上の膨張可能または別様に拡張可能な詰め物から形成され得る。
（例えば、図２Ａ－２Ｂを参照して議論されるような）回収動作に先立って、密封２３４は、除去され得る。例えば、セメントまたは他の恒久的に固められる密封２３４の場合、密封２３４は、それを通して削孔されるか、または別様に離れるようにミリングされ得る。詰め物等の半恒久的または除去可能密封の場合、密封２３４は、公知であるような従来のプロセスを通してドリル孔２０４から除去され得る。
図３Ｂは、キャニスタ１００の長期貯蔵中のある例示的監視動作を図示する。例えば、いくつかの側面において、キャニスタ１００内での有害物質の長期貯蔵中、１つ以上の変数を監視することが、有利であるか、またはそれを要求され得る。図２Ｂのこの例において、監視システムは、ドリル孔２０４内（例えば、実質的に水平な部分２１０内）に設置され、ケーブル２３６（例えば、電気、光学、油圧、またはその他）を通して監視制御システム２４６に通信可能に結合される１つ以上のセンサ２３８を含む。ドリル孔２０２内（例えば、ケーシングの内側）に図示されるが、センサ２３８は、ケーシングの外側に設置されるか、または、ケーシングがドリル孔２０２内に据え付けられる前にケーシングの中に組み込まれ得る。センサ２３８は、ケーシング（例えば、ケーシング２２０および／または２２２）の外側または流体制御ケーシング２３４の外側に設置され得る。
示されるように、センサ２３８は、例えば、放射線レベル、温度、圧力、酸素の存在、水蒸気の存在、液体水の存在、酸性度（ｐＨ）、地震活動、またはそれらの組み合わせ等の１つ以上の変数を監視し得る。そのような変数に関連するデータ値は、ケーブル２３６に沿って監視制御システム２４６に伝送され得る。監視制御システム２４６は、順に、データを記録し、データにおける傾向（例えば、温度の上昇、放射性レベルの上昇）を決定し、データを国家安全保障または環境センター場所等の他の監視場所に送信し得、さらに、そのようなデータまたは傾向に基づいて、措置（例えば、キャニスタ１００の回収）を自動的に推奨し得る。例えば、特定の閾値レベルを上回るドリル孔２０４内の温度または放射性レベルの上昇が、例えば、キャニスタ１００が、放射性物質を漏出していないことを確実にするために、回収推奨をトリガし得る。いくつかの側面において、センサ２３８とキャニスタ１００との１対１の比が、存在し得る。代替側面において、キャニスタ１００あたり複数のセンサ２３８が、存在し得るか、または、より少ないものが、存在し得る。
図３Ｃは、キャニスタ１００の長期貯蔵中の別の例示的監視動作を示す。この例において、センサ２３８は、実質的に垂直な部分２０６とは別個に形成される二次水平ドリル孔２４０内に位置付けられる。二次水平ドリル孔２４０は、ケーシングされないドリル孔であり得、それを通して、ケーブル２３６が、監視制御システム２４６とセンサ２３８との間に延び得る。この例において、二次水平ドリル孔２４０は、実質的に水平な部分２１０の上方であるが、貯蔵層２１８内に形成される。したがって、センサ２３８は、貯蔵層２１８のデータ（例えば、放射線レベル、温度、酸性度、地震活動）を記録し得る。代替側面において、二次水平ドリル孔２４０は、貯蔵層２１８の下方、不浸透性層２１６内で貯蔵層の上方、または他の層内に形成され得る。さらに、図３Ｃは、実質的に水平な部分２１０と同一の実質的に垂直な部分２０６から形成される二次水平ドリル孔２４０を示すが、二次水平ドリル孔２４０は、別個の垂直ドリル孔およびアールが付けられたドリル孔から形成され得る。
図３Ｄは、キャニスタ１００の長期貯蔵中の別の例示的監視動作を示す。この例において、センサ２３８は、ドリル孔２０４とは別個に形成される二次垂直ドリル孔２４２内に位置付けられる。二次垂直ドリル孔２４２は、ケーシングされるドリル孔、またはケーシングされないドリル孔であり得、それを通して、ケーブル２３６が、監視制御システム２４６とセンサ２３８との間に延び得る。この例において、二次垂直ドリル孔２４２は、実質的に水平な部分２１０の上方であるが、貯蔵層２１８内に底が到達する。したがって、センサ２３８は、貯蔵層２１８のデータ（例えば、放射線レベル、温度、酸性度、地震活動）を記録し得る。代替側面において、二次垂直ドリル孔２４０は、貯蔵層２１８の下方、不浸透性層２１６内で貯蔵層の上方、または他の層内に底が到達し得る。さらに、二次垂直ドリル孔２４２内に、貯蔵層２１８に隣接するレベルにおいて設置されるように示されるが、センサ２３８は、二次垂直ドリル孔２４２内の任意の場所に設置され得る。代替として、二次垂直ドリル孔２４２は、いくつかの側面において、ドリル孔２０２に先立って構築され、それによって、ドリル孔２０２の構築中に据え付けられたセンサ２３８による監視を可能にし得る。監視ボーリング孔２４２も、ボーリング孔２４２の中に漏出する物質が地球表面２０２への経路を有するであろう可能性を防止するために、密封され得る。
図３Ｅは、キャニスタ１００の長期貯蔵中の別の例示的監視動作を示す。この例において、センサ２３８は、ドリル孔２０４とは別個に形成される二次方向性ドリル孔２４４内に位置付けられる。二次方向性ドリル孔２４４は、ケーシングされないドリル孔であり得、それを通して、ケーブル２３６が、監視制御システム２４６とセンサ２３８との間に延び得る。この例において、二次方向性ドリル孔２４４は、実質的に水平な部分２１０に隣接して、貯蔵層２１８内に着地する。したがって、センサ２３８は、貯蔵層２１８のデータ（例えば、放射線レベル、温度、酸性度、地震活動）を記録し得る。代替側面において、二次方向性ドリル孔２４４は、貯蔵層２１８の下方、不浸透性層２１６内で貯蔵層の上方、または他の層内に着地し得る。さらに、二次方向性ドリル孔２４４内に、貯蔵層２１８に隣接するレベルにおいて設置されるように示されるが、センサ２３８は、二次方向性ドリル孔２４４内の任意の場所に設置され得る。いくつかの側面において、二次方向性ドリル孔２４４は、例えば、ドリル孔２０４がアクセス可能でない場合、キャニスタ１００の回収のために使用され得る。
図４は、例えば、使用済み核燃料アセンブリ内に含まれる使用済み核燃料等の有害物質を貯蔵することに関連付けられる例示的方法４００を図示するフローチャートである。方法４００は、ステップ４０２において開始され得、それは、原子炉モジュールから少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを除去することを含む。例えば、核燃料アセンブリ１５０は、アセンブリ１５０内の核分裂性物質を使用し、電力を最終的に発生させるための原子炉の動作中の原子炉の一部であり得る。核燃料アセンブリ１５０がその寿命に到達すると、すなわち、核燃料が使用済みになると、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、原子炉から除去され得る。
方法４００は、ステップ４０４に進み得、それは、使用済み核燃料アセンブリを少なくとも部分的に遮蔽されない使用済み核燃料キャニスタ（例えば、キャニスタ１００等、上部および底部端に対するガンマ線透過に対する遮蔽体を有するが、中間部分に対するものを有していないキャニスタ）の内部容積の中に設置することを含む。例えば、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、原子炉１７０から直接取り出され、修正を伴わずに、または実質的修正を伴わずに、有害物質キャニスタ１００の中に設置され得る。中間部分または筐体１０２等、有害物質キャニスタ１００の少なくとも一部は、ガンマ線透過に対するいかなる遮蔽体も有していないが、核廃棄物固体、液体、およびガスの透過に対する障壁を提供し得る材料から作製される。
いくつかの側面において、単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０が、例えば、キャニスタ１００の内部容積の規定されたサイズおよび形状に起因して、有害物質キャニスタ１００内に設置される。代替側面において、２つ以上の核燃料アセンブリ１５０が、キャニスタ１００内に、例えば垂直に端端で位置付けられ得る。したがって、有害物質キャニスタ１００は、単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０のみ、または複数の使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入するようにサイズを決定される高さ寸法（例えば、アセンブリ１５０の高さ寸法の倍数である高さ）を有し得る。しかしながら、キャニスタ１００は、単一の使用済み核燃料アセンブリ１５０のみを封入するようにサイズを決定される断面寸法エリアを有し得る。
いくつかの側面において、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、ステップ４０２と４０４との間に、１つ以上の他の貯蔵場所内に貯蔵され得る。例えば、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、原子炉から冷却プール（例えば、使用済み燃料プール）に移動させられ得る。使用済み核燃料アセンブリ１５０は、次いで、さらなる貯蔵のために使用済み燃料プールから乾式キャスクキャニスタに移動させられ得る。しかしながら、使用済み燃料プールまたは乾式キャスクキャニスタのいずれも、使用済み核燃料アセンブリ１５０の長期貯蔵（例えば、４０～５０年を上回る）のために設計されていない。
使用済み核燃料アセンブリ１５０は、次いで、例えば、有害物質貯蔵処分施設２００内での長期貯蔵のために、乾式キャスクキャニスタから有害物質キャニスタ１００に移動させられ得る。好ましくは（例えば、安全性および費用の懸念に起因して）、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、ステップ４０２と４０４との間で修正されない。言い換えると、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、（図１Ｂに示されるような）特定の構成において原子炉から除去され、同一の（または実質的に同一の）構成において使用済み燃料プールに移動させられ、次いで、乾式キャスクに移動させられ、次いで、キャニスタ１００に移動させられる。
いくつかの側面において、１つ以上の中間貯蔵ステップ（例えば、原子炉と本願に説明されるような有害物質貯蔵処分施設内での長期貯蔵との間）は、例えば、有害物質キャニスタ１００の設計に起因して、省略され得る。例えば、いくつかの側面において、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、使用済み核燃料プール内でのアセンブリ１５０の貯蔵に関する期間が完了すると、有害物質キャニスタ１００の中に設置され得る。いくつかの事例において、使用済み核燃料アセンブリ１５０は、プール内の有害物質キャニスタ１００の中に設置され得る。次に、キャニスタ１００（使用済み核燃料アセンブリ１５０を封入する）は、坑井地点（有害物質貯蔵処分施設システム２００）に（例えば、輸送キャスク内で）輸送され得る。輸送中、キャニスタ１００の上部および底部部分の遮蔽された材料は、有害物質および放射性ガンマ線およびＸ線からキャニスタを取り扱う人を保護すること、または保護することに役立ち得る。キャニスタ１００の遮蔽されない中間部分を包囲する輸送キャスクは、ガンマ線およびＸ線遮蔽を提供し得る。さらに、キャニスタ１００の上部部分の遮蔽された材料に起因して、輸送キャスクは、容易なキャニスタ１００のその中への挿入およびそれからの除去のための開放上部を有し得る。
方法４００は、ステップ４０６に進み得、それは、使用済み核燃料キャニスタの内部容積内に使用済み核燃料アセンブリを封入することを含む。例えば、有害物質キャニスタ１００の上部部分１０６は、使用済み核燃料アセンブリ１５０をキャニスタ１００の容積１０５の中に物理的に密封するために、中間部分１０２に取り付けられ得る（例えば、溶接される、または別様に）。
方法４００は、ステップ４０８に進み得、それは、使用済み核燃料キャニスタを地下有害物質貯蔵処分施設の中に移動させることを含む。ステップ４０８は、例えば、図２Ａ－２Ｃを参照して説明されるように実施され得る。ステップ４０８は、例えば、原子炉場所から、例えば、有害物質貯蔵処分施設システム２００の一部としての坑井地点へのキャニスタ１００（または複数のキャニスタ１００）の輸送も含み得る。
図５は、有害廃棄物監視システムのための例示的コントローラ５００（または制御システム）の概略図である。例えば、コントローラ５００は、例えば、監視制御システム２４６として、またはその一部として、前述で説明される動作のために使用されることができる。例えば、コントローラ５００は、本明細書に説明されるような有害物質貯蔵処分施設システムと、またはその一部として通信可能に結合され得る。
コントローラ５００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）、プロセッサ、デジタル回路、または車両の一部としてのその他等、種々の形態のデジタルコンピュータを含むことが意図される。加えて、システムは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ等のポータブル記憶媒体を含むことができる。例えば、ＵＳＢフラッシュドライブは、オペレーティングシステムおよび他のアプリケーションを記憶し得る。ＵＳＢフラッシュドライブは、無線送信機または別のコンピューティングデバイスのＵＳＢポートの中に挿入され得るＵＳＢコネクタ等の入力／出力コンポーネントを含むことができる。
コントローラ５００は、プロセッサ５１０と、メモリ５２０と、記憶デバイス５３０と、入力／出力デバイス５４０とを含む。コンポーネント５１０、５２０、５３０、および５４０の各々は、システムバス５５０を使用して相互接続される。プロセッサ５１０は、コントローラ５００内で実行のための命令を処理することが可能である。プロセッサは、いくつかのアーキテクチャのうちのいずれかを使用して設計され得る。例えば、プロセッサ５１０は、ＣＩＳＣ（複合命令セットコンピュータ）プロセッサ、ＲＩＳＣ（縮小命令セットコンピュータ）プロセッサ、またはＭＩＳＣ（最小命令セットコンピュータ）プロセッサであり得る。
一実装において、プロセッサ５１０は、シングルスレッドプロセッサである。別の実装において、プロセッサ５１０は、マルチスレッドプロセッサである。プロセッサ５１０は、入力／出力デバイス５４０上でユーザインターフェースのためのグラフィカル情報を表示するために、メモリ５２０内または記憶デバイス５３０上に記憶される命令を処理することが可能である。
メモリ５２０は、コントローラ５００内に情報を記憶する。一実装において、メモリ５２０は、コンピュータ読み取り可能な媒体である。一実装において、メモリ５２０は、揮発性メモリユニットである。別の実装において、メモリ５２０は、不揮発性メモリユニットである。
記憶デバイス５３０は、コントローラ５００のために大容量記憶を提供することが可能である。一実装において、記憶デバイス５３０は、コンピュータ読み取り可能な媒体である。種々の異なる実装において、記憶デバイス５３０は、フロッピー（登録商標）ディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光学ディスクデバイス、テープデバイス、フラッシュメモリ、ソリッドステートデバイス（ＳＳＤ）、またはそれらの組み合わせであり得る。
入力／出力デバイス５４０は、コントローラ５００のために入力／出力動作を提供する。一実装において、入力／出力デバイス５４０は、キーボードおよび／またはポインティングデバイスを含む。別の実装において、入力／出力デバイス５４０は、グラフィカルユーザインターフェースを表示するためのディスプレイユニットを含む。
説明される特徴は、デジタル電子回路において、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、またはそれらの組み合わせにおいて実装されることができる。装置は、プログラマブルプロセッサによる実行のために、情報キャリアにおいて、例えば、機械読み取り可能な記憶デバイス内に有形に具現化されるコンピュータプログラム製品において実装されることができ、方法ステップは、入力データに基づいて動作し、出力を発生させることによって、説明される実装の機能を実施するための命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実施されることができる。説明される特徴は、有利なこととして、データ記憶システムからデータおよび命令を受信し、それにデータおよび命令を伝送するように結合される少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスとを含むプログラマブルシステム上で実行可能である１つ以上のコンピュータプログラムにおいて実装されることができる。コンピュータプログラムは、あるアクティビティを実施するために、またはある結果を引き起こすために、コンピュータにおいて直接または間接的に使用され得る命令のセットである。コンピュータプログラムは、コンパイルまたは解釈される言語を含む任意の形態のプログラミング言語において書き込まれることができ、それは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピューティング環境において使用するために好適な他のユニットとしてを含む、任意の形態において展開されることができる。
命令のプログラムの実行のために好適なプロセッサは、例として、汎用および専用両方のマイクロプロセッサ、および任意の種類のコンピュータの唯一のプロセッサまたは複数のプロセッサのうちの１つを含む。概して、プロセッサは、読み取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から、命令およびデータを受信するであろう。コンピュータの不可欠な要素は、命令を実行するためのプロセッサおよび命令およびデータを記憶するための１つ以上のメモリである。概して、コンピュータは、データファイルを記憶するための１つ以上の大容量記憶デバイスも含むか、または、それらと通信するように動作可能に結合され、そのようなデバイスは、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、および光学ディスクを含むであろう。コンピュータプログラム命令およびデータを有形に具現化するために好適な記憶デバイスは、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、およびフラッシュメモリデバイス等の半導体メモリデバイス、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、およびＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。プロセッサおよびメモリは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完される、またはその中に組み込まれることができる。
ユーザとの相互作用を提供するために、特徴は、情報をユーザに表示するためのＣＲＴ（ブラウン管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）またはＬＥＤ（発光ダイオード）モニタ等のディスプレイデバイスと、ユーザが入力をコンピュータに提供し得るマウスまたはトラックボール等のキーボードおよびポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実装されることができる。加えて、そのようなアクティビティは、タッチスクリーンフラットパネルディスプレイおよび他の適切な機構を介して実装されることができる。
特徴は、データサーバ等のバックエンドコンポーネントを含む、またはアプリケーションサーバまたはインターネットサーバ等のミドルウェアコンポーネントを含む、またはグラフィカルユーザインターフェースまたはインターネットブラウザを有するクライアントコンピュータ等のフロントエンドコンポーネントを含む、またはそれらの任意の組み合わせを含む制御システムにおいて実装されることができる。システムのコンポーネントは、通信ネットワーク等の任意の形態または媒体のデジタルデータ通信によって接続されることができる。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、ピアツーピアネットワーク（アドホックまたは静的メンバを有する）、グリッドコンピューティングインフラストラクチャ、およびインターネットを含む。
本明細書は、多くの具体的実装詳細を含むが、これらは、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、単一の実装において組み合わせて実装されることもできる。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作用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、ある場合、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。ある状況において、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製品においてともに統合される、または複数のソフトウェア製品の中にパッケージ化され得ることを理解されたい。
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行われ得ることを理解されたい。例えば、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 (33)
- 地下処分施設に使用済み核燃料を貯蔵するためのキャニスタであって、前記キャニスタは、
第１の端部部分と、
第２の端部部分と、
中間部分と
を備え、
前記中間部分は、前記中間部分を通したガンマ線の透過を可能にするように構成されている第１の材料を備え、前記中間部分は、筐体の内部容積を画定するために前記第１の端部部分および前記第２の端部部分に取り付け可能であり、前記筐体は、少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されており、前記中間部分は、円形断面、長円形断面、または、正方形断面を有し、
前記第１の端部部分および前記第２の端部部分は、前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成されている遮蔽体を備え、前記第２の材料は、前記第１の端部部分および前記第２の端部部分を通したガンマ線透過を防止するための障壁を形成するのに十分な厚さを有する、キャニスタ。 - 前記第１の材料は、ニッケルクロム合金を含み、前記第２の材料は、鉛、タングステン、または、コンクリートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のキャニスタ。
- 前記第２の材料は、鉛またはタングステンを含み、前記第２の材料の厚さは、２～４インチである、請求項１または請求項２に記載のキャニスタ。
- 前記第１の材料の厚さは、前記中間部分を通した放射性液体および固体およびガスの透過に対する障壁を形成するのに十分である、請求項１～３のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、請求項４に記載のキャニスタ。
- 前記第２の端部部分は、前記キャニスタの底部部材を備えている、請求項１～５のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記底部部材は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、請求項６に記載のキャニスタ。
- 前記遮蔽体は、前記第１の端部部分および前記第２の端部部分を通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、請求項１～７のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記内部容積は、１２フィート～１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチの円形の断面の直径を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている、請求項９に記載のキャニスタ。
- 前記内部容積は、２４フィート～３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチの円形の断面の直径を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列されている２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている、請求項１１に記載のキャニスタ。
- 前記第１の材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、または、ニッケルクロム合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のキャニスタ。
- 前記キャニスタは、前記中間部分に搭載されている１つ以上のローラまたは軸受をさらに備えている、請求項１～１３のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記キャニスタは、前記中間部分に取り付けられている非導電性材料をさらに備えている、請求項１～１４のいずれか１項に記載のキャニスタ。
- 前記非導電性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられている複数の石英部材を備えている、請求項１５に記載のキャニスタ。
- 前記キャニスタは、前記非導電性材料の少なくとも一部を封入している非導電性カバーをさらに備えている、請求項１５に記載のキャニスタ。
- 使用済み核燃料物質を含む方法であって、前記方法は、
原子炉モジュールから除去された少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを使用済み核燃料キャニスタの内部容積の中に設置することであって、前記使用済み核燃料キャニスタは、基部部分と、前記基部部分に取り付けられている中間部分とを備え、前記基部部分および前記中間部分は、前記内部容積の少なくとも一部を画定し、前記中間部分は、前記中間部分を通したガンマ線の透過を可能にするように構成されている第１の材料を備え、前記中間部分は、円形断面、長円形断面、または、正方形断面を有する、ことと、
前記使用済み核燃料キャニスタの上部部分を前記中間部分に取り付け、前記内部容積内に前記少なくとも１つの使用済み核燃料アセンブリを封入することと
を含み、
前記上部部分および前記基部部分は、前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成されている遮蔽体を備え、前記第２の材料は、前記上部部分および前記基部部分を通したガンマ線透過を防止するための障壁を形成するのに十分な厚さを有し、
前記使用済み核燃料キャニスタは、地下貯蔵処分施設に前記少なくとも１つの核燃料アセンブリを貯蔵するように構成されている、方法。 - 前記第１の材料は、ニッケルクロム合金を含み、前記第２の材料は、鉛、タングステン、または、コンクリートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
- 前記第２の材料は、鉛またはタングステンを含み、前記第２の材料の厚さは、２～４インチである、請求項１８または請求項１９に記載の方法。
- 前記第１の材料の厚さは、前記中間部分を通した放射性液体および固体およびガスの透過に対する障壁を形成するのに十分である、請求項１８～２０のいずれか１項に記載の方法。
- 前記放射性ガスは、トリチウムガスを含む、請求項２１に記載の方法。
- 前記基部部分は、前記中間部分に機械的に取り付けられている、請求項１８～２２のいずれか１項に記載の方法。
- 前記遮蔽体は、前記上部部分および前記基部部分を通した放射性液体およびガスの透過に対する障壁を備えている、請求項１８～２３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記内部容積は、１２フィート～１５フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチの円形の断面の直径を有する、請求項１８～２４のいずれか１項に記載の方法。
- 前記内部容積は、単一の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている、請求項２５に記載の方法。
- 前記内部容積は、２４フィート～３０フィートの高さ寸法、７インチ～１３インチの円形の断面の直径を有する、請求項１８～２４のいずれか１項に記載の方法。
- 前記内部容積は、前記内部容積内で線形に配列されている２つ以上の使用済み核燃料アセンブリを封入するようにサイズを決定されている、請求項２７に記載の方法。
- 前記第１の材料は、ステンレス鋼、炭素鋼、チタン、または、ニッケルクロム合金のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法。
- 前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に搭載されている１つ以上のローラまたは軸受をさらに備えている、請求項１８～２９のいずれかに記載の方法。
- 前記使用済み核燃料キャニスタは、前記中間部分に取り付けられている非導電性材料をさらに備えている、請求項１８～３０のいずれかに記載の方法。
- 前記非導電性材料は、前記中間部分の外面に取り付けられている複数の石英部材を備えている、請求項３１に記載の方法。
- 前記使用済み核燃料キャニスタは、前記非導電性材料の少なくとも一部を封入している非導電性カバーをさらに備えている、請求項３１に記載の方法。
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