KR102544946B1

KR102544946B1 - 사용 후 핵연료 저장을 위한 홍수 및 바람 저항성 환기식 모듈

Info

Publication number: KR102544946B1
Application number: KR1020217010590A
Authority: KR
Inventors: 크리쉬나 피. 싱; 폴 스테판 안톤
Original assignee: 홀텍 인터내셔날
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2023-06-20
Also published as: CN112703563A; EP3850642A4; US10878973B2; US20200082953A1; EP3850642B1; ES2948199T3; FI3850642T3; KR20210046812A; EP3850642A1; WO2020056040A1

Abstract

사용 후 핵연료를 위한 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 베이스 플레이트, 분리 가능한 덮개 및 열을 방출하는 사용 후 핵연료 집합체를 포함하는 연료 캐니스터를 유지하기 위한 공동을 포함하는 연장된 형태의 본체를 포함한다. 이격된 냉각 공기 입구 덕트는 주변 냉각 공기를 공동의 하부로 반경 방향 내측으로 끌어들인다. 공기는 캐니스터를 따라 공동에서 위쪽으로 흐르고, 모듈 상단에서 자연 순환을 통해 대기로 배출된다. 공기 입구 덕트는 일 실시 형태에서 하나 이상의 비스듬한 각진 섹션을 포함하는 다중의 각진 순환 구성을 가질 수 있다. 입구 덕트의 외부 입구 단부 개구는 고여있는 물 및 홍수 관련 물의 침입을 방지하기 위해 내부 출구 단부 개구보다 더 높은 높이에 배치된다. 덕트와 덮개에는 방사선 차폐 기능이 포함되어 있다.

Description

사용 후 핵연료 저장을 위한 홍수 및 바람 저항성 환기식 모듈

본 발명은 일반적으로 원자력 발전소 또는 기타 시설로부터 열을 방출하는 사용 후 핵연료(“SNF”)를 저장 및/또는 수송하는데 사용되는 환기식 건식 저장 모듈에 관한 것이다.

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 2018년 9월 11일에 출원된 미국 가출원 번호 제62/729,482의 이익을 주장하며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

원자로의 작동에서, 핵 에너지원은 전형적으로 각각 농축 우라늄 펠릿으로 채워진 복수의 중공 지르칼로이 튜브의 형태이며, 이는 연료 집합체라고하는 집합체에 집합 적으로 배열된다. 연료 집합체의 에너지가 일정 수준까지 고갈되면 연료 집합체가 원자로에서 제거되고 사용 또는 사용 후 핵연료(“SNF”)라고 한다. 경수로에서 배출되는 사용 또는 사용 후 핵연료 집합체를 오프 사이트 선적 또는 온 사이트 건조 저장을 위해 포장하는 데 사용되는 표준 구조를 연료 바스켓이라고 한다. 연료 바스켓은 본질적으로 각기 하나의 연료 집합체를 저장하는 크기를 갖는 각기둥 형 저장 셀의 집합체이며, 각각은 차례로 복수의 개별 사용 후 핵연료 봉을 포함한다. 연료 바스켓은 금속 저장 캐니스터 내부에 배치되며, 내부 연료 바스켓 내에서 여러 사용 후 연료 집합체의 안전한 운송 및/또는 저장을 위해 환기된 외부 오버 팩 또는 모듈 내부에 배치된다.

보호 차폐를 필요로 하는 위험한 이온화 중성자와 감마 광자(즉, 중성자와 감마 방사선)를 방출하는 것 외에도, 연료 집합체의 높은 방사성 SNF는 여전히 상당한 열을 생성하며, 이는 연료 집합체의 손상을 방지하기 위해 발산되어야 한다. 기존의 환기식 모듈의 냉각에는 몇 가지 단점이 있다. 냉각 공기 입구는 일반적으로 지지 패드에 가까우며 실외 홍수가 발생하기 쉬운 장소에서의 눈, 파편 또는 유출물 및 바닥의 물에 의해 막히기 쉽다. 보호되지 않은 위치에서, 냉각 공기 입구 및 출구 덕트 위치와 관련된 풍향의 변동성은 연료 집합체의 공기 유량 및 냉각에 악영향을 미칠 수 있다. 청명한 장소에서 지지 패드는 패드를 가열하는 태양 복사를 흡수하여 공기 입구가 패드에 가깝기 때문에 패드를 통과할 때 들어오는 공기를 가열한다. 이는 냉각 성능 및 효율성에 악영향을 미쳐 외부 저장 모듈 내부에 있는 연료 집합체의 부적절한 냉각을 초래한다.

개선된 핵 연료 저장 모듈에 대한 요구가 존재한다.

본 출원은 이용 가능한 주변 냉각 공기를 사용하여 사용 후 핵연료를 수동적으로 냉각하기 위한 개선된 환기식 건조 저장 시스템, SNF의 건식 저장을 위한 외부 환기식 저장 캐스크 또는 모듈에 관한 것이다. 모듈은 복수의 열 방출 핵 연료 집합체를 포함하는 단일 SNF 캐니스터를 유지하도록 구성된 내부 공동을 포함하는 길쭉한(연장된 형태의) 본체를 구비한다. 모듈은 일 실시 형태에서 수직으로 배향될 수 있고 콘크리트 지지 패드에 놓인다. 모듈 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 반경 방향 냉각 공기 입구 덕트는 내부 공동을 모듈 외부의 주변 냉각 공기와 유체적으로 연결한다. 입구 덕트는 각각 자연 순환을 통해 공동 내부로 냉각 공기를 반경 방향 내측으로 끌어 들이고 SNF에서 생성된 열을 방출하는 캐니스터 주변에 상기 공기를 분배한다. 냉각 공기는 캐니스터 내부의 SNF에 의해 방출되는 열에 의해 가열되고 하나 또는 복수의 공기 출구 덕트를 통해 공동의 상단을 빠져나가기 때문에 자연적인 굴뚝 효과로 인해 캐니스터를 따라 그리고 공동에서 위쪽으로 흐른다. 출구 덕트는 일 실시 형태에서 반경 방향으로 배향될 수 있다. 캐니스터에 가압된 냉각 공기를 공급하는 데 송풍기나 팬은 사용되지 않는다.

일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트는 각각 냉각 공기를 반경 방향 내측으로 그리고 처음에는 각 공기 입구 덕트 내로 위쪽으로 끌어 당긴 다음, 모듈의 내부 공동의 가장 아래쪽 부분으로 공기 입구 덕트에서 냉각 공기를 아래쪽으로 방향을 바꾸는 순환 구성을 가질 수 있다. 입구 덕트는 캐니스터에서 주변 대기로의 중성자 스트리밍을 방지하기 위해 공기 입구 덕트의 입구와 출구 단부 개구 사이에 직선 가시선이 존재하지 않도록 다중 각도 구성을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 강철 또는 다른 방사선 감쇠 삽입물 또는 차폐물을 포함하는 방사선 감쇠 차폐물은 방사선 차단을 향상시키기 위해 덕트에 통합될 수 있다.

본 냉각 공기 입구 덕트는 각각 저장 모듈의 공동으로 개방되는 출구 단부 개구와 달리, 바람직하게는 더 높이 위치된 입구 단부 개구를 가질 수 있다. 입구 단부 개구는 특히 홍수가 발생하기 쉬운 SNF 저장 장소에서 홍수로 인한 물이 모듈로 침입하는 것을 방지하기 위해 콘크리트 지지 패드 및 모듈의 바닥 위로 충분히 높일 수 있다. 또한, 이는 전술한 종래의 SNF 연료 저장 모듈 덕트 배치가 직면하는 콘크리트 지지 패드에 의해 덕트로 유입되는 냉각 공기의 가열을 최소화하기에 충분한 거리만큼 연료 저장 모듈을 둘러싸는 패드 또는 지면 위로 각 덕트의 입구 단부 개구를 유리하게 상승시킨다. 입구 개구는 저장 모듈의 하부를 둘러싸는 주변 환경으로부터 모듈의 내부 공동 내로 반경 방향으로 직접 내부로 공기를 끌어들이도록 배치된다. 일 실시 형태에서, 각각의 냉각 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구는 바람직하게는 모듈의 수직 중간선 아래에 있을 수 있다. 이는, 또한 이미 가열된 공기가 출구 덕트를 빠져나가는 모듈 공동으로 유입되는 냉각 공기의 가열을 방지하기 위해 모듈 상단 근처의 공기 입구 덕트와 출구 덕트 사이의 열 간섭을 방지한다. 일부 구성에서, 입구 단부 개구는, 공기가 평온할 때 저장 모듈을 둘러싸는 공기 온도 층화가 존재하는 경우, 각각의 공기 입구 덕트의 이용가능한 냉각 주변 공기의 공급을 최대화하도록 각각의 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 높이가 각각의 인접하는 입구 공기 덕트의 입구 단부 개구와는 다른 높이를 갖는 수직으로 엇갈린 배치를 가진다.

본 개시 내용은 또한 방사선 차폐를 위해 콘크리트로 채워진 금속 쉘로 구성된 개량된 모듈 덮개를 제공한다. 덮개는 SNF 저장 모듈의 상단부와 덮개 사이의 인터페이스가 모듈 공동에서 캐니스터에 의해 가열된 냉각 공기를 대기로 배출하기 위한 반경 방향 공기 출구 덕트를 구획하는 둘레 방향으로 연장되는 수직 환형 갭을 형성하도록 구성된다. 공기 흐름에 대한 저항을 증가시키는 다수의 개별적인 공기 출구 덕트 대신, 본 발명의 공기 출구 덕트는 공기류 저항을 최소화하고 모듈의 전체 둘레 주변으로 공기를 방출하는 것에 의해 가열된 냉각 공기의 배출을 최대화하기 위해 덮개-모듈 인터페이스의 둘레 주위에서 실질적으로 360도 전체에 걸쳐 대기에 반경 방향으로 개방되어 있다. 이는 본질적으로 모듈로부터 가열된 공기의 반경 방향 대칭 유출을 제공한다.

본 발명의 모듈 덮개는 또한 덮개의 콘크리트 라이너에 매립된 수직 플레이트 형태의 한 쌍의 리프팅 빔을 포함한다. 리프팅 빔은 일 실시 형태에서 맞물린 X자형 구성으로 배열될 수 있다. 빔 플레이트는 각각 아래로 연장되는 노출된 하부를 가지며, 이는 구성에서 계단식일 수 있고 SNF 저장 모듈의 개방된 상단에 삽입되어 중성자 산란을 생성하고 방사선 감쇠를 향상시킬 수 있다. 또한 이 고유한 구성은 방사형 냉각 공기 출구 덕트를 또는 차단할 모듈 본체에 대한 인터페이스에서 덮개 아래에 있는 4개의 개별 섹터 또는 사분면으로 분할하는 바람 저항성 기능을 제공한다. 이것은 유리하게는 모듈의 공기 출구 덕트로부터 반경 방향 외측으로 가열된 냉각 공기의 배출 흐름에 대해 직접 작용하는 바람의 역효과를 완화한다. 따라서, 바람은 일반적으로 한 번에 한 방향에서 불기 때문에, 리프팅 빔 플레이트의 아래쪽으로 연장된 하부 부분이 바람으로부터 나머지 다른 공기 출구 사분면을 차단하거나 가려서, 주로 하나의 냉각 공기 출구 사분면에서 방출되는 가열된 냉각 공기만이 악영향을 받을 수 있다. 덮개 아래의 모듈 상단부에 있는 전체 섹터 또는 사분면으로부터 가열된 냉각 공기를 배출하면 더 큰 공기 출구 흐름 영역이 생성되고, 수반하여 개별적인 더 작은 덕트보다 흐름에 대한 저항이 줄어든다. 이는 유리하게는 모듈의 SNF 캐니스터로부터 가열된 공기의 유출 및 열 제거를 최대화한다.

하나의 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 형성하고, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 연장된 형태의 모듈 본체, 및 상기 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 각각은 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하는, 복수의 냉각 공기 입구 덕트를 포함하고, 상기 공기 입구 덕트 각각은 측벽의 외면에 입구 단부 개구 및 상기 내부 공동에 인접한 측벽의 내면에 출구 단부 개구를 가지며, 상기 공기 입구 덕트 각각은 냉각 공기를 반경 방향 내측으로 그리고 초기에는 주변 대기로부터 위쪽으로 끌어당기고, 상기 냉각 공기를 상기 공기 입구 덕트를 통해 상기 모듈의 내부 공동의 하부 부분으로 아래쪽으로 방향 전환시키는 순환 구성을 갖는다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료의 수동 냉각을 위한 환기식 건식 저장 시스템은, 상단부, 하단부, 및 이들 단부간에서 연장되어 길이 방향 축을 따라 연장되는 내부 공동을 구획하는 측벽을 구획하는 연장된 형태의 모듈로서, 상기 측벽은 내부 쉘, 외부 쉘, 상기 쉘들 사이에 배치된 방사선 차폐 충전 재료를 포함하는, 모듈; 상기 충전 재료에 매립되고 쉘을 견고하게 결합하기 위해 상기 내부 및 외부 쉘에 용접되는 복수의 반경 방향으로 배향된 인터커넥터 플레이트; 상기 모듈의 하단에 밀봉 고정되는 베이스 플레이트; 상기 모듈의 상단부에 분리 가능하게 결합된 제거 가능한 덮개; 상기 내부 공동에 배치되고 열을 방출하는 사용 후 핵연료를 포함하는 연료 저장 캐니스터; 및 상기 모듈의 상기 충전 재료를 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 각각 형성하고 주변 대기를 상기 내부 공동과 유체적으로 연결하도록 구성된 복수의 냉각 공기 입구 덕트를 포함하고, 공기 입구 덕트 각각은, 내부 공동에 인접한 측벽 내면의 각각의 공기 입구 개구의 출구 단부 개구 보다 높은 위치에 있는 측벽 외면의 입구 단부 개구를 가지고, 냉각 공기는 각각의 공기 입구 덕트를 통해 내부 공동으로 유입되고, 캐니스터를 따라 위쪽으로 유동하여 냉각 공기를 가열하고, 가열된 냉각 공기는 복수의 공기 출구 덕트를 통해 대기로 다시 방출된다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 복수의 냉각 공기 입구 덕트; 및 상기 내부 공동에 접근하기 위해 상기 모듈 본체의 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 콘크리트로 채워진 금속 쉘과 상기 콘크리트에 내장된 제1 리프팅 빔을 포함하고, 상기 제1 리프팅 빔은 상기 공동의 상단부내로 상기 덮개의 바닥 커버를 통해 그 아래로 돌출하는 하부 부분을 포함한다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 및 상기 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 상기 입구 덕트 각각은 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는, 공기 입구 덕트를 구비하고, 상기 공기 입구 덕트 각각은 상기 내부 공동에 인접한 측벽 내면의 각각의 공기 입구 덕트의 출구 단부 개구 보다 높은 위치에 있는 상기 측벽 외면의 입구 단부 개구를 구비하며, 상기 공기 입구 덕트 각각은 상부 지붕 벽과 하부 바닥 벽을 포함하고, 상기 공기 입구 덕트 각각의 상기 지붕 벽의 가장 높은 지점은 상기 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 상단보다 높은 위치에 있다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 상기 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 상기 입구 덕트 각각은 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여, 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는, 냉각 공기 입구 덕트; 상기 공기 입구 덕트 각각은 외부 입구 단부 개구 및 상기 내부 공동에 인접한 내부 출구 단부 개구를 구비하고, 상기 입구 단부 개구는 각각의 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 높이가 각각의 인접한 입구 공기 덕트의 입구 단부 개구와 상이한 높이에 있는 배치에서 수직으로 엇갈리게 배열된다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 및 상기 본체 주위에서 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 각각 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여 주변 대기를 상기 내부 공동과 유체적으로 연결하는, 냉각 공기 입구 덕트를 구비하고, 상기 공기 입구 덕트 각각은 그 외면에 부착된 복사 감쇠 차폐 부재를 가진다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에 연장되는 내부 공동을 구획하는 길쭉한 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성된, 모듈 본체; 상기 모듈 본체의 하단부에 부착된 베이스 플레이트; 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 복수의 냉각 공기 입구 덕트; 상기 내부 공동에 접근하기 위해 상기 모듈 본체의 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 콘크리트로 채워진 금속 쉘과 상기 콘크리트에 내장된 제1 리프팅 빔을 포함하고, 상기 제1 리프팅 빔은 상기 공동의 상단부내로 상기 덮개의 바닥 커버 아래로 돌출하는 하부 부분을 포함한다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료의 수동 냉각을 위한 환기식 건식 저장 시스템은, 상단부, 하단부, 및 이들 단부 사이에 연장되어 길이 방향 축을 따라 연장되는 내부 공동을 구획하는 측벽을 구획하는 연장된 형태의 모듈로서, 상기 측벽은 내부 쉘, 외부 쉘, 상기 쉘들 사이에 배치된 방사선 차폐 충전 재료를 포함하는, 모듈; 상기 충전 재료에 매립되고 쉘을 견고하게 결합하기 위해 상기 내부 및 외부 쉘에 용접되는 복수의 반경 방향으로 배향된 인터커넥터 플레이트; 상기 모듈의 하단에 밀봉 고정되는 베이스 플레이트; 상기 모듈의 상단부에 분리 가능하게 결합된 제거 가능한 덮개; 상기 내부 공동에 배치되고 열을 방출하는 사용 후 핵연료를 포함하는 연료 저장 캐니스터; 및 상기 모듈의 상기 충전 재료를 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 각각 형성하고 주변 대기를 상기 내부 공동과 유체적으로 연결하도록 구성된 복수의 냉각 공기 입구 덕트를 포함하고, 각각의 인터커넥터 플레이트는 인접한 상기 공기 입구 덕트들 사이에 배치된다.

다른 양태에서, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈은, 상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 복수의 냉각 공기 입구 덕트; 및 상기 내부 공동에 접근하기 위해 상기 모듈 본체의 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 모듈의 상기 상단부 아래에서 상기 내부 공동으로 돌출하는 하향 연장 하부 부분을 각각 포함하는 한 쌍의 리프팅 빔을 포함하고; 상기 리프팅 빔의 하부 부분은 상기 내부 공동으로부터 대기로 냉각 공기를 반경 방향으로 방출하기 위해 인터페이스를 사분면 형상의 냉각 공기 출구 덕트로 분할한다.

본 발명의 추가 적용 분야는 이후 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 특정한 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내지만 단지 예시의 목적으로 의도된 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부 된 도면으로부터보다 완전하게 이해될 것이며, 유사한 요소는 유사하게 라벨링되고 다음과 같다:
도 1은 연료의 수동 냉각을 위한 냉각 공기 입구 및 출구 덕트를 포함하는 사용 후 핵연료를 저장하기 위한 방사선 차폐성 환기식 모듈 형태의 저장 시스템의 사시도이다.
도 2는 그 단면 사시도이다.
도 3은 그 측단면도이다.
도 4는 도 3에서 취한 냉각 공기 입구 덕트를 통한 단면도이다.
도 5는 도 3에서 취한 확대된 상세도이다.
도 6은 원형 단면 유동 도관을 사용하는 제1 대안적인 공기 입구 덕트 구조의 측면도이다.
도 7은 제2 대체 공기 입구 덕트 구조 및 레이아웃을 갖는 도 1의 환기식 모듈의 사시도이다.
도 8은 그 제1측 단면도이다.
도 9는 도 8에서 취한 확대된 상세도이다.
도 10은 도 1 및 도 7의 모듈의 덮개의 사시 횡단면도이다.
도 11은 그 측단면도이다.
도 12는 도 1 내지 도 3의 모듈의 상부 폐쇄 덮개 조립체의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12에서 취한 확대된 상세도이다.
도 14는 도 7의 모듈의 사시 횡단면도이다.
도 15는 냉각 공기 입구 및 출구 덕트를 도시한 측단면도이다.
도 16은 도 15로부터 취한 확대된 상세도이다.
도 17은 하나의 냉각 공기 입구 덕트 조립체 구성 요소의 분해도이다.
모든 도면은 개략적이며 반드시 축척된 것은 아니다. 특정 도면에서 번호가 매겨진 요소는 본 명세서에서 달리 언급되지 않는 한 다른 도면에서 번호가 매겨지지 않은 것처럼 보일 수 있는 동일한 요소이다.

본 발명의 특징 및 이점은 예시적인 실시 형태를 참조하여 본 명세서에서 예시되고 설명된다. 예시적인 실시 형태에 대한 이러한 설명은 전체 명세서의 일부로 간주되는 첨부된 도면과 관련하여 읽히도록 의도된다. 따라서, 본 개시물은 단독으로 또는 다른 특징들의 조합으로 존재할 수 있는 특징들의 일부 가능한 비제한적인 조합을 예시하는 그러한 예시적인 실시 형태들로 명백히 제한되어서는 안 된다.

본 명세서에 개시된 실시예들의 설명에서, 방향 또는 방향에 대한 어떠한 언급도 단지 설명의 편의를 위한 것이며 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. “아래쪽”, “위쪽”, “수평”, “수직”, “위”, “아래”, “위로”, “아래로”, “상부” 및 “바닥부”와 같은 관련 용어와 그 파생어(예를 들어, “수평으로”, “아래로”, “위로” 등)은 당시 설명된 방향 또는 논의중인 도면에 표시된 방향을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 관련 용어는 설명의 편의를 위한 것이며 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동될 것을 요구하지 않다. “연결된”, “부착된”, “접속된”, “결합된”, “상호 연결된” 및 이와 유사한 용어는 달리 명시적으로 설명하지 않는 한 구조가 중간 구조를 통해 직접 또는 간접적으로 서로 고정되거나 연결되는 관계 및 움직일 수 있거나 단단한 부착 또는 관계를 의미한다.

전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 임의의 범위는 범위 내에 있는 각각의 모든 값을 설명하기 위한 약어로 사용된다. 범위 내의 모든 값을 범위의 종점으로 선택할 수 있다. 또한, 본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 개시 내용과 인용 문헌의 정의가 상충하는 경우, 본 개시 내용이 우선한다.

도 1-5는 방사성 붕괴열을 방출하는 사용 후 핵연료(SNF) 집합체가 적재된 단일 연료통을 유지하도록 구성된 수동 냉각 및 환기식 외부 저장 모듈(20)을 포함하는 핵연료 저장 시스템을 도시한다. 모듈(20)은 원통형 외부 쉘(24), 내부 쉘(23), 및 방사선 차단을 위해 이들 사이의 환형 공간에 배치된 하나의 예시적인 구성에서 콘크리트 매스 또는 라이너(72)를 포함할 수 있는 방사선 차폐를 포함하는 긴 모듈 본체(28)를 갖는 일 실시 형태에서 이중벽 용기일 수 있다. 예를 들어, 붕소 함유 재료(예: Metamic(등록상표) 또는 기타), 강철, 납, 및 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 기타를 포함하는 방사선 차폐 용 납을 포함하는 콘크리트에 추가로 또는 콘크리트 대신에 다른 차폐 재료가 사용될 수 있다. 내부 쉘(23)은 내면(76)을 정의하고 외부 쉘(24)은 모듈의 외면(77)을 정의한다. 표면(76, 77)은 일 실시예에서 원통형이고 아치형으로 만곡될 수 있다. 수동 냉각된 저장 모듈(20)은 예시된 실시 형태에 도시된 바와 같이 수직으로 연장되고 배향될 수 있다; 그러나, 수평과 같은 다른 방향이 여기에 설명된 동일한 특징과 함께 사용될 수 있다. 내부 및 외부 쉘(23, 24)은 부식 방지를 위해 일 실시 형태에서 에폭시 도색/코팅될 수 있는 강철(예를 들어, 탄소 또는 스테인리스)과 같은 적절한 금속 재료로 형성될 수 있다. 쉘(23, 24)은 하나의 비 제한적인 예로서 각각 약 3/4 인치의 대표 두께를 가질 수 있다.

수직으로 연장되는 중앙 공동(26)은 수직으로 연장된 모듈 본체(28)에 의해 정의된 중심선 또는 길이 방향 축(LA)를 따라 연장된다. 공동(26)은 일 실시 형태에서 원통형 구성일 수 있다; 그러나 다각형 모양 및 기타 비 다각형 모양(예: 직선형, 육각형, 팔각형 등)을 포함하는 다른 모양의 공동이 사용될 수 있다. 모듈(20)의 하단부(24)에 용접된 금속베이스 플레이트(27) 밀봉은 공동의 바닥을 폐쇄한다. 베이스 플레이트(27)는 수직 하향 방향으로 방사선 차폐를 제공하는 바람직하게는 평평한 콘크리트지지 패드 상에 배치되도록 구성된다. 베이스 플레이트(27)는 쉘(23, 24)과 유사한 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 베이스 플레이트는 약 3인치 두께일 수 있다.

모듈(20)의 공동(26)은 내부에 단일 SNF 캐니스터(29)를 고정하기에 적합한 구성 및 높이를 갖는다(도 3에서 점선으로 표시됨). 캐니스터(26)의 직경은 캐니스터와 모듈의 내부 쉘(23) 사이에 환기 고리(31)를 형성하기 위해 의도적으로 연료 캐니스터(29)의 직경보다 더 작다. 고리(31)의 폭은 냉각 공기가 캐니스터를 따라 위쪽으로 흐를 때 캐니스터 내에서 SNF에 의해 생성된 열을 캐니스터로부터 멀리 끌어 내기에 충분한다. 전형적인 기류 고리는 연료 캐니스터(29)의 추정된 열 부하에 따라 비제한적인 예로서 약 2-6 인치 폭의 범위에 있을 수 있다. 고리(31)는 캐니스터의 전체 높이에 대해 수직으로 연장될 수 있으며 가이드 튜브(29-1)의 상단에 인접한 상단에서 종료된다(예를 들어, 도 3 참조). 따라서 캐니스터(29)는 도시된 바와 같이 공동(26)의 높이에 접근하는 높이 및 적어도 공동의 높이의 3/4보다 큰 높이를 갖는다.

복수의 반경 방향 및 수직으로 연장되는 지지 브래킷(30)이 캐니스터(29)와 맞물리고 중앙에 배치되어 환기 고리(31)를 유지하도록 구성된 공동(26)의 바닥에 배치된다. 브래킷(30)은 일부 공기 입구 덕트(50)와 일부 공기 입구 덕트(50) 사이에 산재되어 있다. 베이스 플레이트(27)의 상부 표면(27-1) 위로 캐니스터의 바닥을 상승시키도록 구성된다. 이것은 주위 냉각 공기가 캐니스터 아래로 순환할 수 있게 한다.

지지 브래킷(30)은 도시된 바와 같이 일 실시 형태에서 L자형 일 수 있고 바람직하게는 강철(예를 들어, 탄소 또는 스테인리스)로 제조된다. 브래킷(30)은 일 실시 형태에서 약 3/4 인치의 전형적인 두께를 가질 수 있고, 용접을 통해서와 같이 베이스 플레이트(27) 및 바람직하게는 또한 내부 쉘(23)에 일체로 부착된다. 브래킷(30)은 각각 모듈(20)의 중심선 길이 방향 축(LA)을 향해 내부 쉘(23)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 수평 부분(31) 및 내부 쉘(23)의 내면(76)을 따라 베이스 플레이트로부터 수직으로 위쪽으로 연장되고 길이방향 축에 대해 평행한 수직 부분(32)을 갖는다. 수평 부분(31)은 비 제한적인 일 실시 형태에서 약 5 인치 높이일 수 있다. 브래킷(30)의 수직 부분(32)은 공동(26)에 삽입될 때 캐니스터(29)를 효과적으로 중심에 두고 캐니스터와 내부 쉘(23) 사이에 환기 고리(31)를 유지하기에 적합한 높이를 가질 수 있다(예를 들어, 일부 실시예에서 약 2피트 이하). 브래킷(30)의 수직 부분(32)의 상단은 크레인 또는 호이스트를 통해 공동(26) 내의 모듈의 개방된 상단(21)을 통과할 때 캐니스터(29)를 안내하고 중앙에 놓는 것을 용이하게 하는 리드-인을 생성하도록 각을 이루거나 모따기될 수 있다. 강철지지 브래킷(30)이 장착된 베이스 플레이트는, 유리하게는 캐니스터의 사하중(dead weight)의 일부가 내부에 의해 운반되기 때문에, 베이스 플레이트의 굽힘 응력을 최소화하는 방식으로 베이스 플레이트(27)를 강화하고 연료 베어링 캐니스터(29)를 지지하는 역할을 한다. 각 브래킷(30)의 수직 부분은 저장 모듈(28)이 크레인 및/또는 캐스크 핸들링 크롤러에 의해 들어 올려지고 운반될 때 또는 모듈(20)을 덜컹거리는 지진 동안에 캐니스터가 측면으로 이동하는 것을 추가로 억제한다.

캐니스터(29)의 상부는 용접 등을 통해 상단에 근접한 내부 쉘(23)의 내면(76)에 견고하게 부착된 복수의 둘레 방향으로 이격된 가이드 튜브(29-1)에 의해 모듈 공동(26)의 중심에 있을 수 있다. 가이드 튜브(29-1)는 전체 360도 커버리지를 위해 전체 내부 쉘 주위에 제공된다. 내부 측면 가이드 튜브는 지진 발생시 또는 크레인 또는 호이스트에 의해 들어 올려질 때, 캐니스터가 옆으로 과도하게 움직이거나 덜거덕거리는 것을 방지하도록 인접하게 맞물리도록 구성된다.

모듈(20)은 또한 상단부(21), 하단부(22), 및 단부들 사이에서 연장되는 길이 방향으로 연장되는 측벽(77)을 포함한다. 베이스 플레이트(27)는 공동(26)로의 물 유입을 방지하기 위해 모듈의 하단부(22)에 밀봉 용접된다. 베이스 플레이트(27)는 일 실시 형태에서 구성이 원형이고 편평할 수 있으며 공동(26)에 노출된 위쪽을 향하는 평평한 상단 표면(27-1)을 정의한다. 베이스 플레이트의 평평한 바닥 표면(27-2)는 콘크리트 지지 패드(CP)에 배치하기위한 것이다. 베이스 플레이트(27)는 강철(예를 들어, 탄소 또는 스테인리스)과 같은 내부 및 외부 쉘(23, 24)의 하단부에 용접하기에 적합한 금속으로 형성될 수 있다.

도 3, 7-11에 도시된 바와 같이, 제거 가능한 덮개(40)는 제자리에 있을 때 정상적으로 상향 개방된 공동(26)을 폐쇄하는 모듈 상단부(21)에 분리 가능하게 결합된다. 덮개(40)는 콘크리트 플러그 또는 라이너(41)와 같은 방사선 차폐 재료로 채워진 중공 원형 구조 쉘일 수 있다. 다른 차폐 재료가 콘크리트에 추가로 또는 콘크리트 대신에 사용될 수 있다. 덮개(40)는 수직 방향으로 방사선 차폐를 제공하는 반면, 모듈의 측벽(77)에 배치된 콘크리트 라이너(72)는 측면 또는 수평 방향으로 방사선 차폐를 제공한다.

일 실시 형태에서, 덮개(40)는 상부 커버(43), 하부 커버(45) 및 둘레 방향으로 연장되는 주변 링 벽(48)을 포함하는 외부 쉘을 포함하는 일반적으로 원형 구조를 가질 수 있다. 콘크리트 라이너(41)는, 상부 및 하부 커버, 그리고 일 실시 형태에서 밀봉 용접 등을 통해 영구적으로 결합된 조립체를 형성하기 위해 함께 용접되는 링 벽 내부에 둘러싸인다. 각 커버(43, 45)의 대향하는 상부 및 하부 주 표면은 도시된 바와 같이 서로 평행하고 평평할 수 있다.

한 쌍의 리프팅 리브 또는 빔(49)은 쉘의 콘크리트 라이너(41)에 적어도 부분적으로 매립된다. 리프팅 빔(49)은 각각 서로에 대해 수직으로 배향된 맞물린 X자형 배열을 가질 수 있다. 각 빔은 도시된 바와 같이 서로 수직으로 배열된 강하고 평평한 수직 방향 금속판(예: 강철)일 수 있다. 빔(49)은 도시된 바와 같이 정합 수직 슬롯(49-2)을 통해 서로 맞물리고 함께 용접된다. 하나의 슬롯은, 빔 어셈블리가 완료될 때 빔(49)의 하단 모서리가 동일한 수평 참조 평면에 놓이도록 위쪽으로, 다른 하나는 아래쪽으로 열린다.

리프팅 빔(49) 플레이트는 덮개의 전체 직경에 대해 측 방향/수평으로 연장되고 주변 링 벽(48)의 내면에 접할 수 있다. 리프팅 빔 플레이트는, 상부 커버(43)의 바닥면으로부터 바닥 커버에 형성된 X자형 슬롯(45-1)을 통해 바닥 커버(45)를 통해서 아래로 수직으로 연장된다. 슬롯은 리프팅 빔 플레이트에 보완적으로 구성된다(도 12에 가장 잘 표시됨). 따라서, 리프팅 빔(49)의 하부 부분(49-3)은 노출되고 덮개의 바닥 커버(45)의 하부 주 표면 아래 수직으로 돌출된다. 일 실시 형태에서, 빔(49)의 노출된 하부 부분은 다단 구성을 가질 수 있고, 환형 출구 환기 스크린(46) 보다 아래로 더욱 돌출할 수 있다. 한 가지 목적은 캐니스터 로딩 작업 동안 덮개가 평평한 표면에 놓일 때 스크린이 손상되지 않도록 보호하는 것이다.

덮개(40)의 주목할 만한 측면에 따르면, 노출된 빔 하부 부분(49-3)의 가장 중앙 및 수직으로 가장 깊은/가장 높은 부분은, 덮개(40)가 모듈의 상부에 안착될 때, 모듈 본체(28)의 상단(21) 아래의 공동으로 아래로 더 돌출할 수 있다. 이러한 특징은 리프팅 빔(49)의 노출된 단차형 하부(49-3)의 수직으로 더 얕은/더 짧은 외주 부분과 함께, 유리하게는 향상된 방사선 감쇠 및 차폐를 제공하여 냉각 공기 출구 벤트(70)를 통한 방사선 유출을 최소화한다(예를 들어 도 15 참조). 리프팅 빔 하부(49-3)의 이러한 하향 투영은 중성자 산란을 야기하고 공기 출구(70)로부터 방사선의 방사형 스트리밍 및 산란을 방해한다. 유리하게는, 일부 덮개 설계에 사용된 고체 콘트리트 플러그 대신에 중성자 스트림을 블록하는 금속 리프팅 빔 플레이트를 사용하여 본 발명의 덮개(40)의 중량을 더 가볍게 하고 다루기 쉽게 하며, 제조 비용을 추가하는 덮개를 통해 형성되는 복잡하게 구성된 공기 배출 장치의 필요성을 제거한다. 추가로, 리프팅 빔(49)의 계단식 하부(49-3)는 또한 지진 이벤트에 의해 유도된 측면 충격력 또는 측면 진동 하에서 전단 지지부 역할을 한다. 이는, 덮개(40)가 모듈(20)의 중앙에 유지되도록 하고 폐쇄 패스너(42)에 대한 전단력을 감소시킨다.

리프팅 빔(49) 플레이트의 아래쪽으로 돌출된 노출된 하부(49-3)의 또 다른 독특한 특징은, 둘레 방향으로 연장되는 방사형 냉각 공기 출구(70)를 덮개-대-모듈 본체 인터페이스에서 덮개 아래의 4개의 사분면으로 분할한다는 것이다. 사분면 형상의 공기 출구 덕트(70)는 모듈로부터 방출되는 가열된 냉각 공기의 반경 방향의 배출 방향에 대해 바람이 부는 역효과를 차단하고 완화하기 위해 바람 차단 또는 차폐 역할을 한다. 따라서, 바람은 일반적으로 한 방향에서 불기 때문에, 리프팅 빔 플레이트의 하단 부분이 일반적으로 정상적인 배출 기류 속도를 유지하기 위해 바람으로부터 나머지 바람이 가려지는 쪽의 사분면을 차폐하므로, 바람에 의한 배압 증가로 인해 바람이 불어오는 쪽의 단일 또는 한 쌍의 공기 출구 사분면에서 배출되는 가열된 냉각 공기 흐름만 방해를 받을 수 있다. 사분면형 공기 출구 덕트(70)는, 모듈 공동(26)내의 SNF로부터의 열 제거를 방해하는 공기류에 대한 더 큰 저항을 생성하는 다수의 개별적인 작은 덕트 보다 모듈(20)로부터의 완전한 360도 유출을 가지는 더 큰 공기 배출 흐름 영역을 제공한다는 점에 주목해야 한다. 따라서 공동은 가열된 냉각 공기가 모듈로부터 열 공기의 배출을 감소시키면서 더 작은 직경 또는 크기의 출구 덕트로 유입될 필요없이 덮개의 밑면으로 완전히 개방된다.

덮개(40)가 저장 모듈(20)에 배치될 때, 리프팅 빔(49)의 노출된 단차 하부 부분(49-3)의 더 얕은 외주 부분이, 덮개의 중량을 지지하는 모듈 본체(28)의 상단부(21)와 맞물리도록 구성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 맞물림은 또한 단차 하부 부분(49-3)과 모듈 사이의 환형 갭을 제거하여 복사 차폐 및 바람 차단을 향상시킨다. 따라서, 본 명세서에 개시된 고유한 리프팅 빔(49) 구성이 단순히 덮개를 위한 리프팅 구조를 제공하는 것 이상의 다양한 이점을 제공한다는 것은 당업자에게 명백하다.

각 리프팅 빔(49)은 상부 커버(43)의 슬롯(43-1)을 통해 위쪽으로 연장되는 한 쌍의 위쪽으로 돌출된 리프팅 러그(49-1)를 더 포함한다. 각각의 리프팅 러그는 리깅(rigging)을 결합하기 위한 구멍을 포함하여, 크레인 또는 호이스트로 덮개를 올리고 내릴 수 있다. 리프팅 빔(49) 및 덮개는 적재된 SNF 캐니스터(29)가 있는 전체 저장 모듈(20)이 리프팅 빔을 통해 리프팅될 수 있도록 충분히 견고한 구조 및 두께를 갖는다. X형 리프팅 빔 배열은 들어 올릴 때 뒤틀림을 방지하기 위해 덮개(40)의 중량이 고르게 지지되도록 보장한다.

모듈이 덮개(40) 및 리프팅 빔(49)을 통해 리프팅될 수 있게 하는 방식으로 덮개를 모듈 본체(28)에 고정하기 위해, 덮개(40)는 복수의 나사형 폐쇄 패스터(42)(예를 들어, 도 2 참조)를 통해 모듈 본체의 상단부(21)에 볼트로 고정될 수 있다. 하나의 대표적인 구성에 4개의 패스너를 사용할 수 있다. 패스너(42)는 일체형이거나 나사형 스터드 및 무거운 육각 너트의 집합체를 포함할 수 있다. 모듈 본체(28)는 패스너(42)와 나사식으로 맞물리는 상단(21)에 견고하게 장착된 내부 나사형 장착 슬리브(42-1)를 포함한다. 일 실시 형태에서, 장착 슬리브(42-1)는, 모듈(20)의 내부 및 외부 쉘(23, 24)(후술됨)에 견고하게 부착된 금속 상부 반경 방향 쉘 인터커넥터 플레이트(73)에 용접될 수 있다. 인터커넥터 플레이트(73)는 모듈의 상부 구조의 일부를 형성한다. 위쪽으로 개방된 장착 슬롯(73-1)은, 그에 대한 용접을 위한 슬리브를 수용하는 플레이트(73)에 형성될 수 있다.

볼트 체결을 위한 덮개 (40)를 통한 수직 개구를 유지하기 위해, 복수의 관형 칼라 (44)가 덮개의 상부 및/또는 하부 커버(43, 45)에 용접을 통해 견고하게 장착되어, 폐쇄 패스터(42)를 위한 콘크리트 라이너를 통과하는 통로를 형성할 수 있다. 칼라(44)는 덮개의 상부 커버(43)의 상부 표면 위로 약간 돌출될 수 있다. 핵연료 저장 모듈(20)이 크레인을 통해 조종될 때 콘크리트 지지 패드(CP) 위로 넘어질 가능성이 거의 없는 경우, 칼라가 그 낙하로부터의 힘의 타격을 가장 많고 이를 모듈의 견고한 본체로 전달하여 덮개의 구조적 손상을 방지하거나 최소화한다. 다양한 실시 형태에서, 덮개(40)는 또한 볼트 체결에 추가하여 또는 볼트 체결 대신에 모듈(20)에 밀봉 용접될 수 있으나, 지지와 강도를 위해 볼트 조립품에만 의존하여 모듈을 들어 올릴 수 있다.

저장 모듈(20)의 상단부(21)는 모듈 본체(28) 및 측벽(77)의 상단부를 부분적으로 폐쇄하는 상단 플레이트 링(47)을 더 포함할 수 있다. 상단 플레이트 링(47)은, 평평한 상면과 하면을 가지고 실질적으로 높이보다 폭이 큰, 원형의 수평으로 평평한 본체를 갖는다. 플레이트 링(47)은 용접을 통해 외부 쉘(24)에 고정될 수 있고, 선택적으로 상부 인터커넥터 플레이트(73)의 상부에 고정되어, 모듈 본체 구조의 통합 부분을 형성할 수 있다.

복수의 환형 리드 스페이서(42-2)가 제공된다; 각각의 폐쇄 패스너(42)에 대해 하나의 스페이서(42-2). 패스너는 덮개(40)의 바닥 커버(45)와 모듈의 상단(21) 사이에 산재된 스페이서를 통해 완전히 연장된다. 각 스페이서(42-2)는 모듈(20)의 상부 플레이트 링(47)에 있는 반원형 컷 아웃(47-1) 내부에 부분적으로 중첩되어 모듈상에 스페이서를 위치시키는 것을 돕는다. 스페이서(42-2)는 반경 방향 냉각 공기 출구 덕트(70)를 형성하기 위해 덮개(40)의 바닥 커버(45)와 모듈(20)의 상단(21) 사이의 계면에서 수직 공기 간극(G)을 형성하고 유지한다. 간극(G)은 하나의 대표적인 비 제한적인 예로서 약 3인치일 수 있다.

갭(G)은 둘레 및 둘레 방향으로 연장되는 환형 출구 벤트 스크린(46)에 의해 그 둘레에서 폐쇄된다. 스크린(46)은, 덮개(40)의 바닥과 모듈 본체(28)의 상단부(21) 사이에서 갭(G)으로부터 가열된 냉각 공기를 반경 방향 외측으로 배출하기 위해, 개방 영역을 형성하는 다수의 반경 방향 관통 천공 또는 구멍을 포함하는 금속 플레이트 링(예: 강철)을 포함할 수 있다. 이것은 냉각 공기 출구 덕트(70)를 정의한다. 환형 출구 스크린(46)은 덮개의 바닥 커버(45)에 용접될 수 있고, 그로부터 높이가 동일한 거리에 있어서 아래쪽으로 돌출하고, 그렇지 않으면 반경 방향으로 개방된 갭(G)을 둘러싼다.

콘크리트 라이너를 제외하고, 전술한 덮개 관련 구성 요소는 바람직하게는 모두 강철(예를 들어 탄소 또는 스테인리스)과 같은 금속으로 형성된다.

수직형 핵연료 저장 모듈(20)은 자연 순환 냉각 공기 환기 시스템을 포함한다. 일반적으로 적용 가능한 경우, 환기 장치는 주변 냉각 공기를 모듈 공동(26)에 도입하기 위한 복수의 냉각 공기 입구 덕트(50) 및 공동으로부터 가열된 공기를 대기중으로 되돌리기 위한 냉각 공기 출구 덕트(70)(열 발산 연료 캐니스터(29)의 측벽을 따라 수직방향 위쪽으로 흐름)를 포함한다. 공기 입구 및 출구 덕트 모두는 일반적으로 예시된 실시 형태에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 배향될 수 있다. 비제한적인 바람직한 일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트(50)는 모듈 및 공동(26)의 하단부(22)에 근접한 모듈(20)의 하부에 배치되고, 공기 출구 덕트(70)는 모듈 및 공동의 상단부(21)에 근접하게 배치된다.

각각의 공기 입구 덕트(50)는 모듈(20)의 측벽(77)을 통해 외부 쉘(24)로부터 내부 쉘(23)로 완전히 연장된다. 덕트(50)는, 주변 대기 및 냉각 공기와 모듈 공동(26)의 하부가 유체 연통하는 공기 입구 통로를 형성한다. 일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트(50)는 빗물 또는 고여 있는 물이 공동으로 유입되는 것을 유리하게 방지하고 주변 환경으로의 직선 중성자 스트리밍을 방지하도록 설계된 다중 각도 회로 구성을 가질 수 있다. 각 덕트(50)는 외부 쉘(24)을 관통하는 개구를 형성하는 외부 입구 단부 개구(54) 및 내부 쉘(23)을 모듈 공동(26) 내로 관통하는 개구를 형성하는 내부 출구 단부 개구(55)를 포함한다. 각 공기 입구 덕트(50)의 출구 단부 개구는 캐니스터(29)와 내부 쉘(23) 사이에서, 바람직하게는 베이스 플레이트(27)의 상부 표면에 인접하여, 환기 환형(31)의 바닥으로 주변 냉각 공기를 직접 도입하도록 배치된다. 입구 단부 개구는 상부(102) 및 대향하는 하부(103)를 포함한다. 출구 단부 개구는 상부(104) 및 대향하는 하부(105)를 포함한다. 공기 입구 덕트(50)의 어떤 부분도 베이스 플레이트 아래로 연장되지 않고, 설명된 실시 형태에서 측벽을 통해서만 연장된다.

도 3-5에 도시 된 바와 같이, 비제한적인 일 실시 형태에서 공기 입구 덕트(50)는 입구 단부 개구(54)에 인접한 입구 섹션(51), 출구 단부 개구(55)에 인접한 출구 섹션(52), 및 입구 섹션과 출구 섹션 사이에 반경 방향으로 연장되는 중간 섹션(53)을 포함한다. 일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트(50)는 직사각형(도 4에 가장 잘 도시 됨)과 같은 직선형 횡단면 구성을 가질 수 있다. 덕트(50)는 얇은 프로파일을 생성하기 위해 높이보다 더 큰 폭을 갖는 수평으로 연장될 수 있다. 각 덕트(50)는 지붕 벽(100), 대향하는 바닥 벽(101), 및 그 사이에서 연장되는 한 쌍의 측벽(106)을 포함한다. 각 벽 또는 측벽은 인접한 벽 또는 측벽에 대해 수직으로 배향된다. 모듈 본체의 측벽(77)의 콘크리트 라이너(72)에는 덕트(50)가 매립될 수 있다. 제조시, 각 덕트(50)의 입구 단부 개구(55)는 외부 쉘(24)에 밀봉 용접되고 출구 단부 개구(54)는 모듈의 내부 쉘(23)에 밀봉 용접된다. 이것은 덕트를 쉘 인터페이스에 밀봉할 뿐만 아니라, 콘크리트 라이너가 덕트 주위에 부어 매립을 완료할 때까지 덕트(50)를 제자리에 지지한다.

덕트(50)의 입구 섹션(51)은 유동 입구 단부 개구(54)를 형성하기 위해 모듈 외부 쉘(24)을 관통한다. 입구 섹션(51)은 모듈 및 베이스 플레이트(27)의 길이 방향 축(LA)에 대해 위쪽으로 비스듬하게 기울어져서, 덕트(50)의 중간 섹션(53)에 대한 조인트의 입구 섹션(51)의 가장 안쪽 단부가 가장 바깥쪽 단부 보다 높다. 이것은 바람직하게는 입구 단부 개구(54)의 상부(102)보다 높이가 더 높은 공기 입구 덕트(50)의 지붕 벽(100)의 가장 높은 지점(HP1)을 정의한다. 이러한 배열은 유리하게는 빗물이 주변 환경으로부터 덕트(50)로 유입되는 것을 방지한다. 홍수시에 서라운드 수위가 상승함에 따라 모듈(20)의 공동(26)에 있는 캐니스터로 덕트(50)를 통해 냉각 공기 흐름이 막히는 것을 방지하기 위해, 덕트(50)의 바닥 벽(101)의 가장 높은 지점(HP2)은 공기 입구 단부 개구(54)의 상부(102)보다 높이가 낮은 것이 바람직한다. 이는 냉각 공기가 공기 입구 덕트(50)를 통해 모듈의 캐니스터로 흐르도록 유동 경로를 유지하여 수위가 공기 흡입구(54)의 상단(102) 위로 올라갈 때까지 공기 냉각을 계속한다. 이 경우, 캐니스터를 냉각시키고 내부에 저장된 SNF 및 그 연료 차폐의 과열 및 열화를 방지하기 위해 물이 덕트(50) 및 모듈 공동(26)으로 들어갈 것이다.

냉각 공기 입구 덕트(50)의 중간 섹션(53)은 중간 섹션(53)의 가장 안쪽 단부가 조인트에서 덕트(50)의 입구 섹션에 인접한 그것의 가장 바깥쪽 단부보다 낮도록 길이 방향 축(LA)에 대해 아래로 비스듬하게 기울어질 수　있다. 중간 섹션은 입구 및/또는 출구 섹션(51, 52)보다 길이가 더 길 수 있다. 위쪽으로 각진 입구 섹션(51)은 유리하게 빗물이 입구 덕트(50)로 유입되는 것을 방지한다. 출구 섹션(52)은 도시된 바와 같은 하나의 실시 형태에서 수평이고 길이 방향 축(LA)에 대해 수직으로 배향될 수 있다. 출구 섹션(52)은 흐름 출구 개구를 형성하기 위해 모듈 내부 쉘(23)을 관통한다. 비스듬히 각진 조인트(50-1)는 도시된 바와 같이 덕트 섹션(51, 52, 53) 사이에 형성될 수 있다. 일부 가능한 구성에서, 출구 섹션은 생략될 수 있고 중간 섹션(53)은 출구 개구를 형성하기 위해 모듈(20)의 내부 쉘(23)에 직접 밀봉 용접되고 관통될 수 있다.

홍수가 발생하기 쉬운 핵연료 저장 장소에 고여 있는 물 또는 특히 홍수로 인한 물이 냉각 공기 입구 덕트(50)로 들어가는 것을 방지하기 위해, 외부 쉘(24)에 있는 덕트의 입구 단부 개구(54)는 바람직하게는 콘크리트 지지 패드(CP)에 놓인 베이스 플레이트(27)의 바닥위로 사전에 선택된 수직방향 거리(D1)만큼 이격된다. 거리(D1)는 베이스 플레이트(27)의 바닥으로부터 공기 입구 덕트(50)의 입구 단부 개구(51)의 바닥(103)까지 측정된다(예를 들어, 도 3 참조). D1의 최소값의 일부 대표적인 비 제한적인 예는 일부 홍수 방지 실시 형태에서 1피트 이상, 바람직하게는 3피트 이상이다. 거리(D1)은 핵연료 저장 장소에서 예상되는 우세한 또는 과거 홍수 수준에 따라 필요에 따라 선택 및 조정할 수 있다.

일 실시 형태에서, 냉각 공기 입구 덕트(50)의 입구 단부 개구(54)는 출구 단부 개구(55) 보다 더 높은 높이에 위치된다. 입구 단부 개구는 모듈 높이의 절반에 정의된 모듈 수직 중간선(ML)(쉘(23, 24)의 하단부(22)에 일체로 부착된 베이스 플레이트(27)의 상단부(21)에서 하단까지 측정됨) 미만의 모듈의 부분 또는 하부 절반(하반부)에 위치한다. 일 실시 형태에서, 입구 단부 개구(54)는 중간 선(ML) 아래에서 모듈의 높이보다 25% 이하로 모듈의 하부에 위치한다. 공기 입구 덕트(50)는 냉각 공기를 입구 단부 개구(54)를 통해 각각의 덕트 내로 반경 방향 내측으로 끌어당기고 냉각 공기를 공기 입구 덕트에서 각각의 출구 단부 개구(55) 및 공동(26)으로 아래로 향하도록 구성된다. 따라서 냉각 공기는 각 공기 입구 덕트(50)의 출구 단부 개구로부터 모듈의 내부 공동으로 반경 방향으로 방출된다. 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구(54)는 임의의 추가 연장 배관 또는 덕트없이 주변 대기에 대해 반경 방향으로 직접 개방된다는 점에 주목한다. 유동 저항을 역으로 증가시키고 모듈 공동(26)으로의 냉각 공기 유동을 감소시킨다.

일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트(50)의 입구 단부 개구(54)는 각각의 입구 공기 덕트의 입구 단부의 높이가 도시된 어느 하나의 측상의 입구 공기 덕트에 인접한 각각의 입구 단부에 대해 콘크리트 지지 패드(CP) 위의 상이한 높이 및 거리(D1)에 있는 수직으로 엇갈린 배열을 가질 수 있다. 이러한 엇갈린 배열은 유리하게는, 각각의 입구 덕트(50)가 같은 높이로부터 주변 냉각 공기를 끌어당기는 것을 방지하여 냉각 효과를 최대화하고 저장 모듈(20)을 둘러싼 이용가능한 냉각 공기의 잠재적인 온도 층화를 제거한다. 고여 있는 물 또는 홍수로 인한 물의 침입을 방지하기 위해 베이스 플레이트(27) 및 콘크리트 지지 패드(CP) 상의 수직 간격 거리(D1)에 따른 배치를 위해서는 엇갈린 배열의 공기 입구 덕트(50)의 가장 낮은 입구 단부 개구가 전술한 높이 기준을 만족할 수 있다는 것에 유의할 필요가 있다. 그러나, 도 7 및 12에 도시된 다른 가능한 실시 형태에서, 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구(54)는 콘크리트 지지 패드(CP) 상에 동일한 높이 및 간격(D1)으로 위치할 수 있다.

냉각 공기 입구 덕트(50)의 출구 단부 개구(55)는 바람직하게는 베이스 플레이트(27)의 상부 표면(27-1)에 인접한 내부 쉘(23)에 위치한다. 이것은 냉각 공기를 모듈 공동(26) 및 환기 고리(31)의 최하부 부분으로 반경 방향으로 도입하여 캐니스터(29)로부터 냉각 효율 및 열 제거를 최대화한다.

예시된 비제한적인 일 실시 형태에서, 공기 입구 덕트(50)는 덕트의 입구, 출구 및 중간 섹션(51-53) 사이에 형성된 조인트에서 함께 용접된 덕트 시일 섹션으로 형성된 연귀형 구조를 가질 수 있다. 덕트는 일 실시 형태에서 강철(예를 들어, 탄소 또는 스테인리스)과 같은 적절한 금속으로 형성될 수 있다. 입구 덕트(50)는 설치 및 중성자 스트리밍 차단을 위해 필요에 따라 선택된 연귀형 섹션의 각도를 갖는 잠망경의 형상을 모방한다.

본 명세서에서 언급된 밀봉 용접은 물 및 가스/기밀인 기밀 밀봉 조인트를 형성하는 연속 용접을 지칭한다는 점에 유의해야 한다.

연귀형 덕트(50)의 용접된 연귀형 이음은 중성자 흐름 차단을 향상시키기 위해 방사선 감쇠 실드(50-1)가 덕트에서 조인트에서의 공기 흐름 방향에 대해 횡방향으로 배치되는 것을 허용한다(예를 들어, 도 3 및 5 참조). 일 실시 형태에서, 천공된 강판(56)은 적어도 각각의 연귀형 조인트의 입구와 중간 섹션(51, 53) 사이의 연귀형 조인트에서 차폐물(50-1)에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 차폐물(50-1)은 또한 덕트(50)의 중간 및 출구 섹션(53, 52) 사이의 조인트에 배치될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 차폐물(50-1)은 덕트(50)의 중간 및 출구 섹션(53, 52) 간의 조인트에 배치될 수도 있다(예를 들어, 중간 섹션(53)과 인접한 입구 및 출구 섹션(51, 52) 사이의 조인트에 총 2개). 천공은 냉각 공기가 중성자 차단 플레이트를 통해 흐르도록 하지만 중성자 스트리밍을 감소시킨다. 다른 실시 형태에서, 외부 복사 차폐물(80)은 또한 본 명세서에서 추가로 설명되는 입구 공기 덕트(50)(예를 들어, 도 5 참조)의 외부에 부착될 수 있다.

고려되는 다른 구성에서, 입구 덕트(50)는 위에서 설명된 것과 동일한 디자인을 가질 수 있지만, 중간 섹션(53)과 인접 입구 및 출구 섹션(51, 52) 사이에 형성된 곡선 굽힘을 갖는 형태로 열간 구부러진 직선 단면 형태의 단일 모노리식 단위 튜브에 의해 형성될 수 있다. 이러한 경우, 각 덕트(50)의 입구 및 출구 단부 개구(54, 55)만이 각각 외부 및 내부 쉘(24, 23)에 밀봉 용접된다. 이러한 구성에서, 외부 방사선 감쇠 차폐물(80)은 덕트와 함께 사용될 수 있다.

도 14-17은 연귀 및 용접 된 냉각 공기 입구 덕트(50”)의 대체 구성을 도시한다. 이 실시 형태에서, 상술한 위쪽으로 각진 입구 섹션(51)이 제거된다. 공기 입구 덕트(50”)는 비스듬히/아래로 각진 중간 섹션(53”) 및 비스듬히/아래로 각진 출구 섹션(52”)을 포함한다. 출구 섹션(52”)은 중간 섹션(53”)보다 모듈(20)의 길이 방향 축(LA) 및 베이스 플레이트(27)에 대해 상이한 경사각으로 배향된다. 하나의 비 제한적인 예시적인 예로서, 출구 섹션(52”)은 수평 베이스 플레이트(27)에 대해 약 30 도의 경사각으로 배치될 수 있고, 하나의 구성에서 중간 섹션(53”)은 약 70도와 같은 45도 이상의 경사각으로 배향될 수 있다. 다른 경사각이 가능할 수도 있다. 전술한 도 3 및 5에 도시된 이전의 입구 섹션(51)은 생략되므로, 중간 섹션(53”)은 대안적인 덕트(50”)의 입구 섹션으로 작용하는 것으로 간주될 수 있다. 중간 덕트 섹션(53”)의 외부 단부는 외부 입구 단부 개구(54”)를 정의하고 출구 덕트 섹션(52”)의 내부 단부는 덕트의 내부 출구 단부 개구(55”)를 정의한다. 덕트(50”)는 유사하게 강철 또는 다른 금속으로 형성될 수 있다.

연귀형 입구 공기 덕트(50”)(도 14-17) 및 (50)(예를 들어, 도 3 참조)은 각각 용접, 패스터 또는 다른 방법 등을 통해 각 덕트의 외부에 부착된 복사 감쇠 쉴드(80)를 추가로 포함할 수 있다. 차폐 부재는 예시된 바와 같이 일 실시 형태에서 덕트의 지붕 벽의 상부 표면에 부착될 수 있다. 방사선 차폐물(80)은 덕트(50/50”)에 보완적으로 구성되고 연귀 덕트의 각진 부분과 일치하도록 도시된 두 개의 비스듬한 방향 부분을 포함한다. 쉴드(80)는 입구 벤트 쉴드 커버(54-1)에 인접한 외부 쉘(24)에 인접한 모듈 측벽(77)을 통해 반경 방향으로 연장되어 내부 쉘(23)에 걸쳐서 실질적으로 각 입구 덕트(50/50”)의 상부 전체를 차폐하고 덮는 다중 앵글 플레이트형 본체를 갖는다. 쉴드는 덕트(50/50”) 만큼 넓은 측방향 너비와 덕트의 반경 방향 길이와 실질적으로 같은 길이를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 실드(80)는 강판으로 형성될 수 있고; 그러나 붕소 함유 물질을 포함하는 다른 금속 물질이 사용될 수 있다.

각 연귀형 덕트(50” 또는 50)의 입구 단부 개구(54”)는 각각의 공기 입구 개구에서 모듈(20)의 외부 쉘(24)에 부착되는 천공된 복사 감쇠 입구 벤트 쉴드 커버(54-1)가 장착될 수 있다. 덮개를 쉘(24)에 고정하기 위해 용접 또는 패스너를 사용할 수 있다. 차폐 덮개(54-1)는 덕트를 통해 방출되는 방사선의 효과적인 감쇠 역할을 하고, 냉각 공기가 덕트에 들어가는 것을 허용하면서 주변 빗물의 입구를 최소화하는 역할을 할 수 있는 구성과 충분한 두께를 가지고 있다. 따라서, 각각의 커버(54-1)는 복수의 관통 보어 또는 천공(54-2)을 포함하는 하나의 비교적 두꺼운 구조(예를 들어, 약 2인치 두께)이다. 일 실시 형태에서, 커버(54-1)는 강철로 만들어질 수 있다; 그러나 붕소를 포함하는 다른 금속 재료를 사용할 수 있다. 천공은 모듈(20)의 세로 축(LA)에 대해 비스듬하게 각이 져서 외측 단이 내측 단보다 낮아 비의 유입을 방지하고 단에서 단까지 천공을 통한 직선 가시선을 제거하여 중성자 스트리밍을 방지한다.

또 다른 가능한 구성에서, 도 6에 도시된 대안적인 냉각 공기 입구 덕트(50’)(원형 유동관 대신에 형성됨)가 있다. 대안적인 원형 덕트(50’)는 본 명세서에서 이전에 설명된 입구 공기 덕트(50)와 동일한 일반적인 주변 형상을 모방하기 위해 함께 밀봉 용접되는 원형 단면의 금속 배관(예를 들어, 강철)의 표준적으로 이용 가능한 섹션으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 입구 섹션(51’)은 60도 긴 반경 엘보로 형성될 수 있고, 출구 섹션(52’)은 45도 긴 반경 엘보로 형성될 수 있으며, 중간 섹션(53’)은 직선 파이프 섹션으로 형성될 수 있다. 이들 상이한 섹션의 동일한 각도 배향은 본 명세서에서 이전에 설명된 직선형 공기 입구 덕트(50)에서의 대응부와 동일할 수 있다. 일부 변형에서, 배관 공기 입구 덕트(50’)는 서로 다른 섹션(51’, 52’ 및 53’) 사이에 연귀형 조인트를 형성하도록 절단되는 원형 배관의 3개의 직선 섹션으로 형성될 수 있다. 또 다른 변형에서, 배관 공기 입구 덕트(50’)는 대신 중간 섹션(53’)과 인접하는 입구 및 출구 섹션(51’, 52’) 사이에 곡선형 굴곡을 갖는 형상으로 고온 구부러진 원형 단면 형상의 배관의 단일 모놀리식 단일 섹션에 의해 형성될 수 있다. 저장 모듈(20)의 하부 섹션과 관련하여 전술 한 임의의 배관 구조의 배열은 본 명세서에서 이전에 설명된 직선형 공기 입구 덕트(50)와 동일할 수 있다(예를 들어, 도 3 참조). 따라서, 덕트(50’)의 공기 입구 및 출구 단부 개구(54’, 55’)는 직선 공기 입구 덕트(50)의 입구 및 출구 단부 개구와 동일한 위치에 있을 수 있다.

작동시, 주변 냉각은 일반적으로 모든 방향으로 모듈(20) 주위 360도로 내측으로 입구 덕트로 흐른다. 그 후 냉각 공기는 환기 고리(31)의 바닥 근처에서 모듈 공동(26)에 들어가기 전에 캐스크의 측벽(77)의 전체 반경 방향 범위 또는 두께를 가로지르는 각각의 공기 입구 덕트(50)에서 일반적으로 하향 방향으로 흐른다. 따라서, 냉각 공기는, 외부 쉘(24)을 통한 입구 덕트(50)의 외부 입구 단부 개구(54)를 통한 홍수로 인한 물의 유입을 방지하기 위해 그 바닥보다 훨씬 위에 있는 모듈(20)로 유입되고, 핵연료 함유 캐니스터(29)를 냉각하기 위한 상부 및 하부 벤트 사이의 공동(26) 내에서 이용가능한 최대 수직 거리의 완전한 이점은 유리하게 유지된다. 냉각 공기가 모듈(20) 내부의 환기 고리(31)의 바닥으로 들어간 후, 공기는 캐니스터(29)에 의해 가열되고 공기 입구 덕트(50)로부터 공동(26)의 상단에 있는 공기 출구 덕트(70)로 고리에서 수직으로 위쪽으로 흐른다. 가열된 냉각 공기는 모듈 주위의 모든 방향으로 360도로 모듈(20)로부터 반경 방향 바깥쪽으로 방출된다.

상기 저장 모듈(20)의 공동(26)을 향해 하향으로 비스듬하게 기울어진 반경 방향 길이의 대부분을 갖는 임의의 전술한 입구 공기 덕트의 유리한 측면은 모듈에 유입되는 물 또는 빗물을 공동의 바닥으로 배수시키는 역할을 할 것임에 주목해야 한다. 공동의 이 위치에서, 물은 캐니스터에서 방출되는 열에 노출되어 증발된다. 따라서, 이 발명의 비스듬히 각도를 이룬 덕트 배열은, 물이 축적되고 덕트의 부식을 가속화할 수 있는 임의의 실질적인 길이의 덕트의 수평 부분을 효과적으로 제거한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 모듈(20) 본체의 내부 및 외부 쉘(23, 24)은 한 쌍의 용접된 강성 방사형 쉘 인터커넥터 플레이트(73, 74)을 통해 구조적으로 연결되고 함께 결합될 수 있다. 상부 인터커넥터 플레이트(73)는 모듈의 상단부(21)에 위치한다. 하부 인터커넥터 플레이트(74)는 모듈의 하단부(22)에 위치한다. 두 개의 인터커넥터 플레이트는 도시한 바와 같이 수직으로 서로 이격되어 있다. 인터커넥터 플레이트(73, 74)는 모듈(20)의 내부 쉘(23)로부터 외부 쉘(24)까지 반경 방향으로 연장되고 각각의 단부에서 각 쉘에 용접된다. 각각의 인터커넥터 플레이트(73, 74)는 각각 내부 및 외부 쉘(23, 24)에 용접된 대향하는 내부 및 외부 수직 에지를 갖는다. 인터커넥터 플레이트(73, 74)는 각각 모듈의 높이보다 낮은 높이, 바람직하게는 모듈 높이의 절반보다 낮은 높이를 갖는다(예를 들어, 도 3 및 8 참조). 일 실시 형태에서, 반경 방향의 인터커넥터 플레이트는 각각 내부 및 외부 쉘(23, 24)에 대해 수직 및 반경 방향으로 배향되는 편평하고 수직으로 배향된 본체를 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 반경 방향 인터커넥터 플레이트는 필요에 따라 쉘에 대한 각도 배향에서 약간 비스듬할 수 있다. 둘레 방향으로 균일하게 이격된 4개의 인터커넥터 플레이트(73, 74)가 도시된 바와 같이 일 실시 형태에서 제공될 수 있으나, 다른 실시 형태는 더 많거나 적은 플레이트를 가질 수 있다. 인터커넥터 플레이트(73, 74)는 일 실시 형태에서 강철(예를 들어, 탄소 또는 스테인리스)로 형성될 수 있다. 플레이트(73, 74)의 대표적인 두께는 비제한적인 일 실시 형태에서 약 1 인치이다.

상부 인터커넥터 플레이트(73)는 두 가지 중요한 기능을 한다. 먼저, 하부 인터커넥터 플레이트(74)와 유사하게, 상부 인터커넥터 플레이트(73)는 모듈 구조를 견고하게 강화한다. 둘째, 상부 인터커넥터 플레이트는 모듈이 전체 모듈(SNF 캐니스터가 내부에 있음)의 중량을 폐쇄 패스너(42)로 전달하고 덮개(40)의 리프팅 빔(49)을 크레인 또는 호이스트로 전달하기 위한 리프팅 지점의 역할을 추가로 한다. 따라서, 모듈의 사하중은 금속 내부 및 외부 쉘(23, 24), 하부 인터커넥터(74) 및 베이스 플레이트(27)의 용접에 의해 형성된 모듈(20)의 골격을 통해 상부 인터커넥터 플레이트(73)(여기서, 볼트 체결에 의해 픽업됨)로 전달된다.

용접 결합된 쉘(23, 24), 인터커넥터 플레이트(73, 74) 및 두꺼운 강성 베이스 플레이트(27)의 조합은, 특히 유닛으로서 들어올려질 때 모듈(20)의 측벽(77)에서 콘크리트 충전 재료 또는 라이너(72)(방사선 차폐 재료 역할을 함)를 조밀하게 지지하는 강력한 강성 구조용 용접물을 제공한다. 250 pcf(입방 피트 당 파운드) 밀도의 콘크리트 충전 재료는 일반적으로 방사선 차단을 최대화하기 위해 사용된다. 이 견고한 구조 쉘 어셈블리는 콘크리트 라이너, 쉘 및 덮개(40)의 전체 사하중을 견디는 베이스 플레이트(27)가 호이스트 또는 크롤러 크레인에 의해 콘크리트지지 패드(CP)에서 들어 올려 질 때 변형되지 않도록 보장한다.

전술한 설명 및 도면은 일부 예시적인 시스템을 나타내지만, 첨부된 청구범위의 등가물의 사상 및 범위 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 추가, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 본 발명이 정신 또는 본질적 특성에서 벗어나지 않고 그것의 다른 형태, 구조, 배열, 비율, 크기 및 다른 요소, 재료 및 구성 요소로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 기술된 방법/공정에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 당업자는 본 발명이 구조, 배열, 비율, 크기, 재료 및 구성 요소의 많은 수정과 함께 사용될 수 있고 그렇지 않으면 본 발명의 실시에 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 원리에서 벗어남이 없이 특히 특정 환경 및 작동 요구조건에 적합한 것임을 인식할 것이다. 따라서, 현재 개시된 실시 형태는 모든 측면에서 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해 정의되며, 전술한 설명 또는 실시 형태로 제한되지 않는다. 오히려, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 등가물의 범위 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어질 수 있는 본 발명의 다른 변형 및 실시예를 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다.

Claims

사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 형성하고, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 연장된 형태의 모듈 본체, 및
상기 모듈 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 각각은 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하는, 복수의 냉각 공기 입구 덕트를 포함하고,
상기 공기 입구 덕트 각각은 측벽의 외면에 입구 단부 개구 및 상기 내부 공동에 인접한 측벽의 내면에 출구 단부 개구를 가지며, 상기 공기 입구 덕트 각각은 냉각 공기를 반경 방향 내측으로 그리고 초기에는 주변 대기로부터 위쪽으로 끌어 당기고, 상기 냉각 공기를 상기 공기 입구 덕트를 통해 상기 모듈의 내부 공동의 하부 부분으로 아래쪽으로 방향 전환시키는 순환 구성을 갖는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트의 상기 입구 단부 개구는 상기 출구 단부 개구보다 더 높은 높이에 있는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 입구 단부 개구는 상기 모듈의 하반부에 위치되고, 상기 모듈의 하단부에 부착된 베이스 플레이트로부터 적어도 2피트의 거리만큼 수직으로 이격되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 상기 냉각 공기 입구 덕트의 상기 입구 단부 개구는 상기 모듈의 높이의 25% 이하로 상기 모듈의 하부에 위치하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 입구 단부 개구는 각각의 공기 입구 덕트의 상기 입구 단부 개구의 높이가 각각의 인접한 입구 공기 덕트의 상기 입구 단부 개구와는 상이한 높이에 있는 수직으로 엇갈린 배열을 갖는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트의 상기 입구 단부 개구는 주변 대기에 직접 반경 방향으로 개방되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트는 단면이 원형인 배관으로 형성되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제2항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트의 상기 출구 단부 개구는, 냉각 공기를 상기 측벽을 통해 상기 내부 공동의 최하부 부분으로 배출하도록 배치되고, 상기 모듈의 하부 단부에 접착된 베이스 플레이트의 상면에 인접하게 배치된, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제8항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트의 상기 출구 단부 개구는 상기 베이스 플레이트의 상부 표면에 인접하게 배치되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 장착된 복수의 L자형 지지 브래킷을 더 포함하고, 상기 지지 브래킷은 상기 베이스 플레이트 위로 상기 캐니스터를 상승시키고 상기 캐니스터를 상기 모듈의 내부 공동에서 반경 방향으로 중앙에 두어서 상기 캐니스터와 상기 모듈 본체 사이의 환기 고리를 형성하도록 구성되고, 상기 냉각 공기는 각 공기 입구 덕트에서 상기 공기 입구 덕트의 출구 단부 개구를 통해 상기 고리의 바닥으로 반경 방향으로 배출되고, 상기 캐니스터에 의해 방출된 열을 발산하기 위해 상기 고리에서 상기 캐니스터를 따라 위쪽으로 흐르는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제2항에 있어서,
상기 모듈 본체는 내부 쉘, 외부 쉘, 및 방사선 차폐를 위해 상기 쉘들 사이에 배치된 콘크리트 라이너를 포함하는 복합 구조를 갖는 측벽을 더 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제11항에 있어서,
각각의 공기 입구 덕트는 콘크리트 라이너에 매립되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 모듈 본체의 내부 및 외부 쉘은, 상기 쉘들에 용접되고 상기 콘크리트 라이너에 매립된 복수의 수직 배향 상부 및 하부 방사형 쉘 인터커넥터 플레이트를 통해 구조적으로 함께 결합되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제2항에 있어서,
상기 공기 입구 덕트는 각각 상기 입구 단부 개구에 인접한 제1 선형 섹션 및 연귀형 조인트에서 상기 제1 선형 섹션에 인접한 제2 선형 섹션을 포함하는 연귀형 다중 앵글 구성을 가지고, 상기 제1 및 제2 선형 섹션은 상기 모듈의 길이 방향 축과 서로 비스듬히 각을 이루는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제14항에 있어서,
상기 연귀형 조인트에 배치되고 상기 제1 및 제2 선형 섹션을 가로질러 배향된 천공된 방사선 차폐물을 더 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항에 있어서,
각각의 공기 입구 덕트는 상기 모듈의 길이 방향 축에 대해 위쪽 방향으로 비스듬히 각진 외부 입구 단부 개구에 인접한 입구 섹션, 상기 출구 단부 개구에 인접한 출구 섹션, 및 상기 입구 섹션과 상기 출구 섹션 사이에서 연장되는 중간 섹션을 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항에 있어서,
각각의 입구 덕트는 상기 입구 덕트의 상부에 인접하게 부착된 방사선 차폐 부재를 포함하고, 상기 방사선 차폐 부재는 상기 입구 덕트에 상보적으로 구성되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제1항에 있어서,
상기 내부 공동을 둘러싸기 위해 상기 모듈의 상기 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 더 포함하고, 상기 덮개는 상기 모듈의 내부 공동에서 대기로 외부로 가열된 냉각 공기를 반경 방향으로 방출하도록 배향된 상기 모듈의 상단부와 상기 덮개 사이의 인터페이스에서 사분면 형상의 공기 출구 덕트를 형성하도록 구성되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
사용 후 핵연료의 수동 냉각을 위한 환기식 건식 저장 시스템으로서,
상단부, 하단부, 및 이들 단부간에서 연장되어 길이 방향 축을 따라 연장되는 내부 공동을 구획하는 측벽을 구획하는 연장된 형태의 모듈로서, 상기 측벽은 내부 쉘, 외부 쉘, 상기 쉘들 사이에 배치된 방사선 차폐 충전 재료를 포함하는, 모듈;
상기 충전 재료에 매립되고 쉘을 견고하게 결합하기 위해 상기 내부 및 외부 쉘에 용접되는 복수의 반경 방향으로 배향된 인터커넥터 플레이트;
상기 모듈의 하단에 밀봉 고정되는 베이스 플레이트;
상기 모듈의 상단부에 분리 가능하게 결합된 제거 가능한 덮개;
상기 내부 공동에 배치되고 열을 방출하는 사용 후 핵연료를 포함하는 연료 저장 캐니스터; 및
상기 모듈의 상기 충전 재료를 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 각각 형성하고 주변 대기를 상기 내부 공동과 유체적으로 연결하도록 구성된 복수의 냉각 공기 입구 덕트를 포함하고,
각각의 인터커넥터 플레이트는 인접한 상기 공기 입구 덕트들 사이에 배치되는, 사용 후 핵연료의 수동 냉각을 위한 환기식 건식 저장 시스템.
사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체;
주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 복수의 냉각 공기 입구 덕트; 및
상기 내부 공동에 접근하기 위해 상기 모듈 본체의 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 포함하고,
상기 덮개는 콘크리트로 채워진 금속 쉘과 상기 콘크리트에 내장된 제1 리프팅 빔을 포함하고, 상기 제1 리프팅 빔은 상기 공동의 상단부내로 상기 덮개의 바닥 커버를 통해 그 아래로 돌출하는 하부 부분을 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제20항에 있어서,
복수의 반경 방향으로 배향된 냉각 공기 출구 덕트는 상기 덮개와 상기 모듈 본체의 상단부 사이의 개방 인터페이스에 의해 형성되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제21항에 있어서,
X형 구성으로 제1 리프팅 빔과 수직으로 맞물린 제2 리프팅 빔을 더 포함하고, 상기 제2 리프팅 빔은 또한 상기 내부 공동의 상단부로 상기 덮개의 바닥 커버 아래로 돌출하는 하부 부분을 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제21항에 있어서,
상기 제1 및 제2 리프팅 빔의 하부 부분은 상기 인터페이스를 사분면으로 나누고, 각각의 공기 출구 덕트는 인터페이스의 사분면 중 하나의 전체를 덮는 범위를 가지고 있어서 상기 모듈의 원주 주위로 360도 방사형 공기 출구를 형성하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제21항에 있어서,
상기 인터페이스에서 상기 모듈 본체의 상단부와 상기 덮개의 바닥 커버 사이에 배치된 복수의 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 공기 출구 덕트를 위해 상기 모듈 본체와 상기 덮개의 바닥 커버 사이의 수직방향의 갭을 유지하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제20항에 있어서,
상기 덮개는 복수의 나사형 폐쇄 패스너에 의해 상기 모듈 본체에 볼트로 고정되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제25항에 있어서,
각각의 폐쇄 패스너는, 콘크리트 라이너에 매립되고 상기 폐쇄 패스너에 접근하기 위해 상기 덮개의 상부 커버 및 하부 커버를 통해 연장되는 관형 칼라에 의해 둘러싸이고, 상기 관형 칼라는 상기 상부 커버 보다 높게 위쪽으로 돌출되는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제25항에 있어서,
각각의 폐쇄 패스너는 상기 모듈 본체의 상기 측벽에 매립된 인터커넥터 플레이트에 견고하게 부착된 내부 나사형 슬리브와 나사식으로 맞물리는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제27항에 있어서,
상기 측벽은 내부 쉘, 외부 쉘 및 상기 쉘들 사이의 콘크리트 라이너를 포함하고, 상기 인터커넥터 플레이트는 상기 내부 및 외부 쉘에 각각 용접된 대향하는 내부 및 외부 에지를 갖는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제20항에 있어서,
상기 입구 덕트는 상기 공동에서 내부 출구 단부 개구보다 높은 외부 입구 단부 개구를 갖고, 상기 모듈 본체의 길이 방향 축에 대해 비스듬히 배향된 적어도 하나의 섹션을 갖는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제20항에 있어서,
상기 입구 덕트 각각은 각각의 입구 덕트의 외면에 부착된 복사 차폐 부재를 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제24항에 있어서,
상기 갭을 둘레 방향으로 둘러싸는 상기 덮개의 바닥에 부착된 둘레 방향으로 연장되는 천공된 링 벽을 더 포함하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 및
상기 모듈 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 상기 입구 덕트 각각은 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는, 공기 입구 덕트를 구비하고,
상기 공기 입구 덕트 각각은 상기 내부 공동에 인접한 측벽의 내면에서 각각의 공기 입구 덕트의 출구 단부 개구에서 보다 높은 높이에 있는 상기 측벽의 외면에 입구 단부 개구를 구비하며,
상기 공기 입구 덕트 각각은 상부 지붕 벽과 하부 바닥 벽을 포함하고,
상기 공기 입구 덕트 각각의 상기 지붕 벽의 가장 높은 지점은 상기 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 상단보다 높은 위치에 있는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
제32항에 있어서,
상기 지붕 벽의 가장 높은 지점 바로 아래의 상기 바닥 벽의 가장 높은 지점은 상기 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 상단보다 더 높은 위치에 있는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체;
상기 모듈 본체 주위에 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 상기 입구 덕트 각각은 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여, 주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는, 냉각 공기 입구 덕트;
상기 공기 입구 덕트 각각은 외부 입구 단부 개구 및 상기 내부 공동에 인접한 내부 출구 단부 개구를 구비하고, 상기 입구 단부 개구는 각각의 공기 입구 덕트의 입구 단부 개구의 높이가 각각의 인접한 입구 공기 덕트의 입구 단부 개구와 상이한 높이에 있는 배치에서 수직으로 엇갈리게 배열된, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체; 및
상기 모듈 본체 주위에서 둘레 방향으로 이격된 복수의 냉각 공기 입구 덕트로서, 각각 상기 측벽을 통해 반경 방향으로 배향된 공기 입구 통로를 형성하여 주변 대기를 상기 내부 공동과 유체적으로 연결하는, 냉각 공기 입구 덕트를 구비하고,
상기 공기 입구 덕트 각각은 외면에 부착된 복사 감쇠 차폐 부재를 가지는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.
사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈로서,
상단부, 하단부, 측벽, 및 길이 방향 축을 따라 상기 단부들 사이에서 연장되는 내부 공동을 구획하는 연장된 형태의 모듈 본체로서, 상기 내부 공동은 연료 저장 캐니스터를 유지하도록 구성되는, 모듈 본체;
주변 대기와 상기 내부 공동을 유체적으로 연결하는 복수의 냉각 공기 입구 덕트; 및
상기 내부 공동에 접근하기 위해 상기 모듈 본체의 상단부에 분리 가능하게 결합된 덮개를 포함하고,
상기 덮개는 상기 모듈 본체의 상단부 아래에서 상기 내부 공동으로 돌출하는 하향 연장 하부 부분을 각각 포함하는 한 쌍의 리프팅 빔을 포함하고;
상기 리프팅 빔의 하부 부분은 상기 내부 공동으로부터 대기로 냉각 공기를 반경 방향으로 방출하기 위해 인터페이스를 사분면 형상의 냉각 공기 출구 덕트로 분할하는, 사용 후 핵연료용 수동 냉각 저장 모듈.