KR20240008947A

KR20240008947A - 핵연료 및 방사성 폐기물을 위한 고밀도 지하 저장 시스템

Info

Publication number: KR20240008947A
Application number: KR1020237043788A
Authority: KR
Inventors: 크리쉬나 피. 싱; 스티븐 제이. 아가스
Original assignee: 홀텍 인터내셔날
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2022-05-17
Publication date: 2024-01-19
Also published as: WO2022245871A1; EP4352752A1

Abstract

수동 냉각 적층형 핵폐기물 저장 시스템은 적어도 부분적으로 지표면 아래의 캐비티 엔클로저 컨테이너(CEC)와 지표면 위의 캐스크를 포함한다. 각 용기에는 사용후 핵연료나 기타 고준위 방사성 폐기물이 담긴 핵폐기물 용기를 담는 공동이 있다. CEC는 지표면 아래의 콘크리트 베이스 패드 위에 세워졌고 캐스크는 수직으로 쌓인 배열로 지표면 위의 콘크리트 상부 패드에 장착된다. 상부 캐스크는 두 캐스크의 공동 사이에 유체 소통을 설립하고 방사 광을 방지하도록 구성된 천공된 베이스 플레이트로 구성된다. 하나 또는 두 용기 모두 핵 폐기물을 냉각하기 위해 주변 냉각 공기를 각각의 공동으로 끌어들이는 공기 유입구를 포함한다. 하부 CEC에서 가열된 공기는 베이스 플레이트를 통해 상부 캐스크로 상승하여 캐스크로 끌여들여진 공기와 혼합되어 대기로 되돌아갑니다. 이 시스템은 신규 또는 기존 시설의 저장 용량을 늘린다.

Description

핵연료 및 방사성 폐기물을 위한 고밀도 지하 저장 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 11월 16일에 출원된 미국 특허 출원 제17/1527,476호의 부분 계속 출원이며, 이는 2020년 11월 25일에 출원된 미국 가 특허 출원 제63/118,350 과 2020년 12월 10일에 출원된 가 특허 출원 제63/123,706호의 우선 순위의 이익을 주장하며, 이들의 전체 내용이 참고로 포함된다. 본 발명은 20201년 5월 17일에 출원된 미국 가 특허 출원 제63/189,423의 이익을 더 주장한다. 전술한 출원은 모두 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 소비된 핵연료 및 방사성 폐기물을 위한 고밀도 지하 저장 시스템에 관한 것이며, 특히 통합된 임시 폐기물 저장에 적합한 시스템에 관한 것이다.

사용된 또는 사용후 핵연료 및 방사선 폐기물은 미 연방 정부가 중앙 영구 저장소를 제공할 때까지 가동 중인 원자력 발전소와 일부 해체된 원자력 발전소의 “현장”에 임시로 저장되어 있다. 예를 들어, 사용후 핵연료(SNF, Spent Nuclear Fuel)는 노심에서 제거된 후 계속해서 붕괴열을 생성하는 원자로 연료 저장고에 저장된다. 연료는 저장조에서 냉각된 후 건조 저장 모듈이나 일반적으로 콘크리트, 강철, 철 등으로 구성된 캐스크와 같이 두꺼운 벽으로 둘러싸인 외부 용기에 배치된 핵 폐기물 캐니스터로 전달되어 격납 및 방사선 차폐 기능을 제공한다. 캐스크는 발전소 현장에 보관된다.

CIS(Consolidated Interim Storage)를 사용하는 개념은 다수의 개별 발전소 부지에서 수집된 사용후 핵연료 및 기타 고준위 핵 방사선 폐기물을 지리적으로 분산된 외부 저장 시설을 제공함으로써, 널리 분산된 폐기물 비축량에 대한 더 큰 통제를 제공하기 위한 것이다. 폐기물은 뉴저지 주 캠든의 Holtec International Inc.에서 구입할 수 있는 다목적 캐니스터(MPC, Multi-purpose canister)와 같은 밀봉된 핵 폐기물 캐니스터에 저장된다. 캐니스터는 일반적으로 캐니스터에 배치된 저장 연료 집합체에 대한 제한 경계를 형성하기 위해 쉘에 밀봉 용접된 긴 원통형 스테인리스 스틸 쉘, 베이스 플레이트 및 뚜껑를 포함한다. 캐니스터 내부에 배치된 연료 바스켓은 각각 핵연료 집합체를 보유하는 복수의 개방형 프리즘형 셀을 정의하는 직선형 벌집 구조를 갖는다. 연료 집합체는 원자로에서 제거된 후에도 상당한 붕괴열을 계속 방출하는 우라늄 연료 펠릿 포함하는 복수의 핵 연료 봉 또는 “클래딩”으로 구성된다.

핵폐기물 캐니스터는 처음에 일정 기간 동안 발전소에서 CIS 시설로 운송될 수 있으며, 최종 목표는 정부가 제공하는 경우 영구 핵폐기물 시설로 이동하는 것이다. 소위 독립 사용후 핵연료 저장시설(ISFSI, Independent Spent Fuel Storage Installations)는 기타 관련 방사성 물질 외에 C급 폐기물보다 큰, 원자로와 관련한, 고체로 구성된 사용후 핵연료의 임시 저장을 위해 설계된 시설이다. 각 ISFSI 시설은 일반적으로 사용후 핵연료 및/또는 방사성 폐기물을 포함하는 다수의 폐기물 캐니스터 목록을 유지 관리한다.

일부 ISFSI는 핵 폐기물을 지하/지표면에 저장하고 주변 자연 냉각 공기에 의해 환기되는 다중 저장 모듈을 포함한다. 그러나 이러한 기존 지하 핵 폐기물 저장 시스템은 모든 상황에서 ISFSI의 현재 요구사항을 모두 충족하지는 않는다. 예를 들어, 모듈은 이용 가능한 주변 냉각 공기 공급원 및/또는 각 모듈의 방사성 폐기물을 최적으로 냉각하는데 필요한 환기 공기를 특정 모듈에서 박탈할 수 있는 방식으로 모듈과 유동적으로 연결될 수 있다.

또한, 일반적으로 내부에 단일 MPC가 있는 단일 핵 폐기물 저장 캐스크만이 지면 위에 놓인 ISFSI 콘크리트 슬래브 또는 패드의 전용 공간을 점유한다. 그러나, 이러한 관행은 ISFSI 저장 공간을 효율적으로 활용하지 못하며 핵폐기물 저장 시설의 최대 용량에 빠르게 도달하게 된다.

따라서, 핵 폐기물 저장 관행 및 시스템의 개선이 필요하다.

일 측면에서 본 개시 내용은 지하/지표면 연료 저장을 위해 설계된 지하 자연 환기 및 수동 냉각 방사성 핵폐기물 저장 시스템을 제공한다. 시스템은 저장 장소의 최종 개간된 표토 및/또는 가공된 충전재 아래에 위치한 지하 콘크리트 베이스 패드에 수직한 위치로 배열될 수 있는 CEC(Cavity Enclosure Container)들과 같은 복수의 모듈로 구성된다. 따라서, 지하 CEC들의 높이의 대부분은 잠재적인 의도적 또는 비의도적 발사체 충격으로부터 보호하기 위해 높이가 낮은 프로필을 생성하는 지면 아래에 위치하는 것이 바람직하다. 배열 내의 CEC들은 이격된 방식으로 일 열 선형 패턴으로 배열될 수 있으며, 이에 따라서, 일 실시예에서는, 공통 종축을 따라 수평으로 연장되는 핵폐기물 저장 행을 형성할 수 있다. ISFSI 시설을 형성할 수 있는 CIS 시설에는 복수의 평행한 선형 CEC 행이 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각각의 CEC는 단일 원통형 사용후 핵연료(SNF) 캐니스터를 유지하기 위한 단면적이 직경 방향으로 구성되고, 높이를 갖는 내부 공동을 정의한다. 캐니스터는 연료 집합체 또는 기타 폐기물의 구조적 완전성을 보호하기 위해 소산이 필요한 상당한 양의 열을 계속 방출하는 전술한 바와 같은 SNF 집합체 및/또는 기타 고준위 방사성 폐기물을 보유한다. 고려될 수 있는 특정한 다른 실시예에 있어서, 복수의 캐니스터는 본 명세서에 참고로 포함된 공동 소유의 미국 특허 제9,852,822호에 개시된 바와 같이, 단일 CEC에서 서로 위에 수직으로 적층될 수 있다. 이 경우, CEC는 CEC내의 상부 및 하부 위치 모두에서 단일 높이에 단일 캐니스터를 유지하기 위해 단면적이 정반대로 구성될 수 있다.

내부의 CEC 및 캐니스터는 CEC를 통해 냉각 공기를 순환시키기 위해 바람직하지만, 비제한적인 실시예에 있어서 팬 또는 송풍기에 의해 보조되지 않는 수동 주변 공기 환기 시스템을 사용하여 냉각될 수 있다. 캐니스터에서 방출되는 열은 자연 대류 열 사이펀 효과(convective natural thermos-shiphon effect)를 유동적으로 유도하여 환형 내부의 공기가 캐니스터에 의해 가열됨에 따라 CEC와 캐니스터 사이의 환형에 있는 CEC 공동을 통해 주변 공기를 끌어온다. 다른 가능한 실시예에 있어서, 필요한 경우 팬/송풍기가 제공될 수 있지만, CIS 현장에 대한 전력 중단이 CEC 및 방사성 핵연료 및/또는 그 안에 수용된 기타 폐기물을 적절하게 냉각하는 능력을 방해할 수 있어서 덜 선호된다.

바람직하지만 비제한적인 실시예에 있어서, 각각의 CEC는 최소 2개의 공기 유입구를 포함한다. 일 실시예에서는 2개의 공기 유입구가 제공될 수 있다. 공기 유입구는 측면 및 수평으로 연장되는 유체 도관을 통해 적어도 하나의 직접 냉각 공기 공급원에 직접 유체적으로 결합된다(즉, 냉각 공기의 공급원 및 CEC의 공기 유입구 사이의 유체 도관에 의해 정의되는 공기 유동 경로에 개입하는 CEC가 없다.). 게다가, 각각의 CEC는 유체 도관을 통해 임의의 다른 CEC(즉, 쉘-투-쉘)에 직접적인 방식으로 유체적으로 결합되지 않는다. 이는 인접한 CEC 사이의 유체 공기 흐름 상호 작용을 최소화하여, 다른 CEC보다 더 많은 열을 방출하는 방사성 폐기물을 담는 CEC가 불균형적으로 다른 부분적으로 충분한 냉각 공기가 부족할 수 있는 CEC보다 시스템에서 더 많은 양의 환기 공기를 끌어들이는 기압 불균형을 초래할 수 있다.

일부 실시예에서, 냉각 공기 공급원은 하나 이상의 수직으로 길게 연장된 관형/중공형 주변 냉각 공기 공급기 쉘일 수 있다. 공기 공급기 쉘들은 CEC보다 더 작은 외부 직경을 가질 수 있으며, 그에 따라서, CEC가 CEC의 각 행 내의 CIS 시설 내의 이용 가능한 핵 폐기물 저장 공간을 보존하기 위해서 가능한 한 가깝게 위치시킬 수 있다. 공기 공급기 쉘들은 각각 상단의 주변의 대기와 유체 소통하고, CEC내의 핵 폐기물 캐니스터에서 방출되는 열에 의해서 구동되는 자연 대류 열 사이펀 효과를 통해 냉각 공기를 쉘의 안으로 아랫방향으로 끌어들이도록 작동할 수 있다. 공기는 유체 도관을 통해서 CEC로 흐르고 들어가며, 캐니스터 내의 방사선 폐기물에 의해서 가열된 다음 공기를 정의하기 위하여 지표면 위에 위치될 수 있는 CEC의 상단을 통해 대기로 다시 배출될 수 있다.

본 명세서에 개시된 일부 실시예에서, CEC의 한 쌍의 공기 유입구들은 각각 유체 도관들을 통해서 이격되고 분리된 냉각 공기 공급기 쉘에 직접적으로 유체적으로 연결될 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 실시예에서, CEC는 유체 도관을 통해서 한 쌍의 공기 공급기 쉘에 직접적으로 유체적으로 연결된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 핵 폐기물 캐니스터 벽을 통해서 전도적으로 전달되는 매우 높은 준위의 열을 여전히 방출하는 핵 폐기물에 대한 또 다른 실시예에서, 각 CEC가 결합되는 두 쌍의(즉, 넷) 냉각 공기 공급기 쉘들에 유체적으로 결합되는 높은 공기 유체 용량 시스템이 제공된다. 이러한 실시예들 모두에서, CEC의 각 공기 유입구는 각 CEC가 필요한 어떤 상황에서 요구되는 냉각 공기의 부피/유량을 방지할 수 있는 과거의 일부 접근과 같이 공유된 브랜치 또는 헤더 유형의 유체 도관 배열 보다는 분리된 전용의 단일 유체 도관을 통해 공기 공급기 쉘에 직접적으로 유체적으로 결합된다.

CEC들 및 냉각 공기 공급기 쉘의 전술한 3가지 가능한 냉각 공기 공급 배열 중에서, 각각의 CEC에 대해서 적어도 2개의 분리된 공기 유입구를 제공하고 하나 이상의 공급기 쉘에 직접 유체 연결하면 SNF 집합체의 구조적 무결성 및/또는 CEC 내의 캐니스터 내부에 저장된 다른 높은 레벨의 핵 폐기물을 보호하기 위해서 필수적인 수준까지 적절하게 각각의 CEC를 냉각하는 자연 환기 시스템의 능력이 향상된다. 하나 또는 두 개의 냉각 공기 공급기 쉘들에서 각 CEC로 흐르는 주변의 냉각 공기는 일부 이전 시스템에서 사용된 것과 같은 상류 개입 CEC들을 먼저 통하지 않기 때문에, 내부 공간 또는 공동을 자연적으로 환기시키고 SNF 캐니스터를 냉각시키기 위해 CEC에 직접적으로 공급되는 주변의 냉각 공기의 유량은 감소되지 않습니다. 이는 전의 환기 시스템의 수직 방향 CEC 또는 유체적이고 직렬로 상호연결된 다수의 CEC 끝단에 위치한 저장 쉘이 적절한 양의 냉각 공기를 공급받지 못할 수 있는 상황을 방지한다. 이는 상류의 CEC들이 환기 시스템을 통해서 흐르는 냉각 공기 공급량에 불균형한 분포를 끌어왔을 수 있기 때문이다. 그 대신에, 본 발명에 따른 적어도 하나의 냉각 공기 공급기 쉘에 각 CEC를 직접적으로 연결함으로써, 열 사이펀 유체 흐름 효과를 통해서 각 CEC의 캐니스터를 적절하게 냉각하는데 필요한 냉각 공기의 양은 각 CEC의 방사성 폐기물에 의해 생성된 붕괴열 수준에 관계없이 보장될 수 있다. 따라서, 서로 다른 붕괴열 수준으로 인한 CEC 간의 기압 불균형도 방지된다.

다수의 평행한 선형 행의 CEC가 제공되는 본 발명에 따른 수동적인 주변의 공기 환기형 시스템을 갖춘 CIS 시설과 같은 핵폐기물 저장 시스템에 있어서, 한 행의 CEC는 다른 인접한 행의 다른 CEC 또는 냉각 공기 공급기 쉘에 직접 또는 간접적으로(즉, 개입 CEC 또는 유체 도관을 통해서) 유체적으로 연결될 수 없다. 이는 가능한 압력 및 흐름 불균형을 초래할 수 있는 인접한 행의 CEC 사이의 유체 상호작용을 방지하여, 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이 일부 CEC와 다른 CEC간의 불균형한 냉각을 유발한다. 또한, 기존에 매설된 CEC에 대한 새로운 유체 결합을 만들기 위하여 CEC의 이전의 행을 부분적으로 파낼 필요가 없기 때문에 유체적으로 상호 연결되지 않은 CEC의 여러 평행한 행을 사용하면 기존 CIS 시설의 확장을 유리하게 단순화할 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다.

본 개시에 따른 CEC의 집합적 배열은 요구되는 임의의 적절한 수의 CEC를 포함할 수 있는 CIS 시스템에 적합한 ISFSI(Independent Spent Fuel Storage Installation) 시설의 일부를 형성할 수 있다. CEC는 현재 인증된 모든 MPCs(Multi-Purpose Canisters)와 완벽하게 호환되도록 설계된 VVM(Vertical Ventilated Module)의 건식 사용 후 연료 저장 시스템인 HI-STROM UMAX(Holtec International Storage Module Underground Maximum Safety)와 같은 CIS 시스템의 일부 일 수 있다. 각 HI-STROM UMAX Vertical Ventilated Module은 ISFSI의 top-of-grade의 전체 아래에 위치한 원통형 공동 내부에 수직 구성으로 MPC를 보관할 수 있는 기능을 제공한다. 지상의 오버팩과 유사한 VVM은 CEC로 구성되고, 각각은 본 발명에 따른 분리 가능한 상단 폐쇄 뚜껑을 포함한다.

본 발명의 CEC에서 사용 가능한 핵폐기물 캐니스터는 사용되거나 사용한 핵 연료(Spent Nuclear Fuel, SNF) 및/또는 비연료 방사성 폐기물을 모두 담을 수 있으며, 뉴저지주 캠든 소재의 홀텍 인터네셔널로부터 입수 가능한 스테인리스 스틸 다목적 캐니스터(MPCs)일 수 있고, 다른 캐니스터가 사용될 수 있다.

현재의 지하 핵 폐기물 저장 시스템은 재난 발생 시 동안 매우 낮은 현장 경계 방사선량 수준 및 안정성을 제공하지 위한 목적을 가지고 있다. 지하 시스템으로서, 이 시스템은 주변 토양/공학적 충전재 또는 지반을 활용하여 방사선 차폐, 물리적 보호 및 안정적인 저장 설치를 위한 낮은 무게 중심을 제공한다.

일 측면에 따르면, 지하 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템은 수평 종축; 지하의 콘크리트 베이스 패드; 상기 베이스 패드와 종축에 위치하며, 수직 중심선 축을 정의하고, 제1 공기 유입구, 제2 공기 유입구, 공기 유출구 및 내부 공동을 포함하는 수직으로 길게 연장된 제1공동 인클로저 컨테이너; 방사성 핵 폐기물 방출 열을 수용하는 핵 폐기물 캐니스터를 담도록 구성되는 제1 공동 인클로저 컨테이너의 상기 공동; 주변의 대기와 유체 소통하고 주변의 공기를 끌어들일 수 있게 작동가능한 수직으로 길게 연장된 제1 냉각 공기 공급기 쉘 - 상기 제1 냉각 공기 공급기 쉘은 제1 유체 도관을 통해서 제1 공동 인클로저 컨테이너의 제1 공기 유입구에 직접 유체 연결됨 -; 주변 대기와 유체 소통하고 주변 공기를 안으로 끌어들이도록 작동 가능한 수직으로 길게 연장된 제2 냉각 공급기 쉘- 상기 제2 냉각 공급기 쉘은 제2 유체 도관을 통해 제1 공동 인클로저 컨테이너의 제2 공기 유입구에 직접 유체 연결됨- 을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 공동 인클로저 컨테이너는 임의의 다른 공동 인클로저 컨테이너에 직접적으로 유체 연결되지 않는다.

다른 측면에 따르면, 지하 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템은, 수평 종축; 지하 콘크리트 베이스 패드; 상기 베이스 패드와 상기 종축에 위치하는 수직으로 길게 연장된 제1 공동 인클로저 컨테이너; 베이스 패드와 종축에 위치하는 수직으로 길게 연장된 제2 공동 인클로저 컨테이너 - 상기 제2 공동 인클로저 컨테이너는 상기 제1 공동 인클로저 컨테이너로부터 이격됨 -; 상기 제1 및 제2 공동 인클로저 컨테이너 각각 수직 중심선 축을 정의하고 제1 공기 유입구, 제2 공기 유입구, 공기 유출구 및 내부 공동을 포함하며; 상기 제1 및 제2 공동 인클로저 캐니스터의 내부 공동들에 위치하며 열을 방출하는 핵 폐기물 캐니스터; 제1 공동 인클로저 컨테이너와 제2 공동 인클로저 컨테이너 사이의 종축에 배열된 수직으로 길게 연장된 냉각 공기 공급기 쉘으로서, 주변 대기와 유체 소통하고 주변 공기를 안으로 끌어 들이도록 작동 가능한 냉각 공기 공급기 쉘; 제1 유체 도관을 통해서 제1 공동 인클로저 컨테이너의 제1 공기 유입구에 직접 유체 연결되는 냉각 공기 공급기 쉘; 제2 유체 도관을 통해서 제2 공동 인클로저 컨테이너의 제1 공기 유입구에 직접 유체 연결되는 냉각 공기 공급기 쉘;을 포함하고, 제1 공동 인클로저 컨테이너는 임의의 다른 공동 인클로저 컨테이너에 직접 유체적으로 연결되지 않고, 제2 공동 인클로저 컨테이너는 임의의 다른 공동 인클로저 컨테이너에 직접 유체적으로 연결되지 않는다.

다른 측면에 따르면, 핵 폐기물용 통합된 임시 저장 시설은, 각각 지하의 배이스 패드 위에 세워지고, 그로부터 콘크리트 상부 패드까지 위쪽으로 수직으로 연장되는 복수의 길게 연장된 공동 인클로저 컨테이너; 베이스 패드와 탑 패드 사이에 배치된 가공된 충전재; 공동 인클로저 컨테이너는 복수의 길이 방향으로 연장되고 평행한 선형의 복수의 공동 인클로저 컨테이너 행을 포함하는 어레이로 배열되고, 각 행은 종 축을 정의하고, 공동 인클로저 컨테이너는 각각 종 축에 배열되어 있음; 각각의 종 축의 각 열에 배치된 복수의 수직으로 길게 연장된 복수의 냉각 공기 공급기 쉘, 냉각 공기 공급기 쉘의 대향하는 면에 있는 한 쌍의 공동 인클로저 컨테이너 사이에 끼어들어 있어 직접 유체 연결되는 하나의 냉각 공기 공급기 쉘 - 상기 냉각 공기 공급기 쉘은 각각 주변 대기와 유체 소통함 -; 주변 공기를 안으로 끌어들이고, 공기를 공동 인클로저 컨테이너의 각 쌍에 직접 분배하도록 작동 가능한 하나의 냉각 공기 공급기 쉘;을 포함하고, 각 행의 공동 인클로저 컨테이너들은 임의의 다른 행의 공동 인클로저 컨테이너들로부터 유체적으로 분리되어 있다.

다른 측면에 따르면, 통합 임시 저장 시설을 위한 지하 수동 환기형 핵폐기물 저장 장치로서, 이 장치는, 지하 베이스 패드에 지지되고 그로부터 콘크리트 탑 패드까지 위쪽으로 수직으로 연장되는 수직으로 길게 연장된 공동 인클로저 컨테이너; 베이스 패드와 탑 패드 사이에 배치된 가공된 충전재; 공동 인클로저 컨테이너의 내부 공동에 위치하는 핵 폐기물 캐니스터로서, 공동 인클로저 컨테이너와 캐니스터 사이에 형성된 환형의 공기를 가열하는 붕괴열을 방출하는 핵 폐기물 캐니스터; 공동 인클로저 컨테이너의 측면에 배열된 수직으로 길게 연장된 중공 냉각 공기 공급기 쉘로서, 주변 대기와 유체 소통하고 주변 공기를 안으로 끌어들이도록 작동가능한 냉각 공기 공급기 쉘; 제1 유체 도관을 통해서 공동 인클로저 컨테이너의 제1 공기 유입구에 의해 공동의 하부에 직접 유체 연결되는 냉각 공기 공급기 쉘; 제2 유체 도관을 통해 공동 인클로저 컨테이너의 제2 공기 유입구에 의해공동 하부에 유체 연결되는 냉각 공기 흡입 쉘; 냉각 공기 공급기 쉘의 하부에 유체 연결되는 제1 및 제2 유체 도관;을 포함하고, 주변 냉각 공기가 냉각 공기 공급기 쉘 내로 끌어들여지는 냉각 공기 유동 경로가 정의되고, 제1 및 제2 유체 도관을 통해 공동 인클로저 컨테이너의 공동 하부로 흐르고, 환형 내에서 위쪽으로 흐르며, 캐니스터에 의해서 가열되고, 공동 인클로저 컨테이너의 상단에 있는 공기 배출구에서 다시 대기로 나간다.

또한, 본 발명은 ISFSI 시설의 제한된 핵 폐기물 저장 용량 문제를 해결하고 위에서 언급한 과거 관행의 단점을 극복할 수 있다. 일 실시예에서, 적층형 핵 폐기물 저장 시스템은 하부 지표면 아래의 모듈 및 상부 지표면 위의 모듈을 포함하는 수직으로 적층된 한 쌍의 핵 폐기물 저장 용기를 포함할 수 있다.

지표면 아래의 모듈은 ISFSI의 지하 콘크리트 베이스 패드에 장착되고 저장 장소의 최종 개간된 지표면의 표토 및/또는 가공된 충전재 아래에 위치하는 위에 설명된 수직으로 길게 연장된 공동 인클로저 컨테이너(CEC)일 수 있다. 지표면 위의 모듈은 지표면 아래의 CEC 위에 위치하는 수직으로 길게 연장된 방사선 차폐 캐스크 일 수 있다. 일 실시예에서, CEC와 캐스크는 각각 원통형 몸체를 가질 수 있다. 지표면 위의 캐스크는 지표면 아래의 CEC의 수직 중심선 축과 동축으로 정렬될 수 있다. 일 실시예에서, 캐스크는 볼트로 체결 또는 기타 수단을 통해서 ISFSI 탑 패드에 고정 및 분리 가능하게 장착될 수 있다. 이러한 설계에서, CEC에 대한 볼트로 체결 또는 기타 캐스크의 수단을 통한 직접 고정 연결이 없을 수도 있다. 다른 가능한 실시예에서, 캐스크는 콘크리트 탑 패드에 장착하는 대신 또는 그에 추가하여 CEC의 상단에 직접 연결(예를 들어서, 볼트로 고정되거나 다른 방식으로)될 수 있다.

CEC 및 캐스크는 각각 뉴저지주 캠든의 홀텍 인터네셔널(Holtec International)로부터 입수 가능한 다목적 캐니스터(MPC) 또는 기타 건식 저장 캐니스터와 같은 단일 핵 폐기물 저장 캐니스터를 수용하도록 구성된 내부 공동을 정의한다. 이러한 캐니스터는 당업계에 알려져 있으며 방사선 감쇠 또는 차단 관점에서 차폐되어 있지 않으며 대신 콘크리트 탑 패드에 지표면 아래의 CEC를 매립하고, 첫 번째 케이스에서는 제1 캐니스터를 위한 가공된 충전재를 사용하여 제공되고, 두 번째 케이스에서는 제2 캐니스터를 위한 지표면 위의 두꺼운 방사선 차폐 캐스크를 사용하여 제공된다. 캐스크는 캐스크의 측벽을 통해서 주변 대기로의 전도성 열 전달을 증가시키기 위해서 적철광 또는 다른 철광성을 함유할 수 있는 콘크리트를 포함하는 측벽을 포함할 수 있다. CEC와 캐스크의 내부 공동은 각각 단일한 핵 폐기물 연료 캐니스터만을 수용할 수 있도록 구성된 높이와 횡단- 단면적을 가진다.

CEC와 캐스크의 내부 공동은 하부 CEC로부터 자연 대류 열-사이펀 흐름에 의해서 상부 캐스크 내로 직접 위쪽으로 흐르도록 적층된 모듈 내에서 내부적으로 직접 유체 소통할 수 있다. 하부 지표면 아래의 CEC의 위에 상부 캐스크를 장착하는 과정과 행위는 각 모듈의 내부 핵 폐기물 저장 공간 사이의 유체 연결을 확립한다. 하부 CEC는 유체적인 관점에서 몸체를 효과적으로 닫는 하단에 밀봉 용접된 견고한 금속 베이스 플레이트를 포함하는 한편, 상부 캐스크의 하단은 반대로 완전히 닫히지 않는다. 대신에, CEC와 캐스크의 내부 공동을 유체적으로 상호 연결하는 복수의 축방향 관통 구멍을 포함하는 천공된 지지 구조가 캐스크 내부 공동의 하부 내부에 장착될 수 있다. 적층형 핵폐기물 저장 모듈 조립체의 CEC 상단은 개방되어 있기 때문에, 천공된 지지 구조는 내부의 핵 폐기물 캐니스터에서 방출되는 열에너지에 의해 가열된 하부 CEC의 공동으로부터 공기가 상부 캐스크의 공동으로 위쪽으로 흐르도록 허용한다.

적어도 하부 지표면 아래의 CEC는 CEC와 상부 캐스크 내부의 캐니스터를 냉각하기 위해 주변 공기 안으로 끌이도록 구성된 적어도 하나의 환기 또는 냉각 공기 유입구를 포함한다. 특정한 바람직하지만 비제한적인 실시예에서, 상부 캐스크는 하부 CEC의 공기 유입구와 독립적으로 주변 공기를 내부 공동으로 독립적으로 끌어들이는 복수의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 이 2차 환기 또는 냉각 공기는 상부 캐스크 내의 캐니스터에 추가적인 냉각 용량을 제공하고, CEC 아래에서 캐스크의 공동 안으로 상승하는 이미 가열된 환기 또는 냉각 공기와 혼합된다. 캐스크가 캐스크의 측벽을 통해 형성된 공기 유입구를 통해 주변 냉각 공기를 주변 대기로부터 직접 끌어들일 수 있는 반면에, 지표면 아래의 CEC를 위한 냉각 공기 시스템은 주변 냉각 공기와 유체 소통하는 수직으로 길게 연장된 냉각 공기 공급기 쉘 및 측면/수평 유체 도관을 통한 CEC의 적어도 하나의 공기 유입구를 포함할 수 있다. 대부분의 높이에 대해 지표면 아래로 연장되는 공기 공급기 쉘은 냉각 공기를 CEC의 내부 공동 안으로 아래쪽 및 수평으로 끌어들이도록 작동 가능하다.

유체적으로 상호연결된 적층형 CEC 및 캐스크 조립체를 위한 환기 또는 냉각 공기 시스템은 하부 CEC 및 상부 캐스크 내부에 위치한 캐니스터에 저장된 SNF(또는 기타 고준위 핵 폐기물)에서 나오는 캐스크 내부의 캐니스터에서 방출되는 붕괴열에 의해 구동되는 자연 대류 열 사이펀 흐름을 통해 작동한다. 따라서, 냉각 공기 시스템은 송풍기 또는 팬의 도움을 필요로 하지 않고 핵 폐기물을 수동적으로 냉각시킨다. 가열된 환기 공기는 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같이 상부 캐스크의 상부 폐쇄 뚜겅을 통해 주변 환경으로 되돌아간다.

적측형 핵 폐기물 저장 시스템의 하부 CEC 몸체는 유리하게도 대부분의 높이가 지표면 아래에 위치하기 때문에, CEC 위에서 지표면 위의 상부 캐스크를 핸들링하고 장착하는 것은 기존의 트랙-구동 캐스크 크롤러의 최대 리프팅 높이 제한을 초과하지 않으므로, 상부 캐스크를 콘크리트 탑 패드로 이동하고 장착하기 위한 표준 장비를 사용할 수 있다.

일 측면에서, 수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템은, 적어도 부분적으로 지표면 아래에 장착되도록 구성된 하부 공동 인클로저 컨테이너 - 상기 공동 인클로저 컨테이너는, 방사성 핵폐기물을 담는 제1 캐니스터를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 공기 유입구 및 제1 내부 공동을 포함함 -; 방사성 핵폐기물을 담는 제2 캐니스터를 수용하도록 구성된 제2 내부 공동을 포함하는 상부 캐스크 - 상기 캐스크는 지표면 위에 위치됨 -; 및 상기 제2 내부 공동의 윗부분에 있는 가열된 공기가 상기 캐스크의 상기 제2 내부 공동을 빠져나가는 것을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 공기 유출구; 를 포함하고,상기 캐스크는, 캐스크 대 캐스크 인터페이스가 상기 공동 인클로저 컨테이너와 상기 캐스크 사이에서 형성되도록 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 위에 수직 적층 배열로 적층되고,상기 제1 내부 공동과 상기 제2 내부 공동은 유체적으로 상호 연결되어 상기 제1 내부 공동의 윗부분의 가열된 공기가 상기 제2 내부 공동의 아랫부분으로 유동할 수 있다.

다른 양태에서, 핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법은, 지표면 아래의 위의 콘크리트 베이스 패드에 공동 인클로저 컨테이너- 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 제1 공동을 포함하는 몸체를 포함함 - 를 위치시키는 단계; 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제1 캐니스터를 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동에 삽입하는 단계; 제2 공동을 포함하는 몸체를 포함하는 상부 캐스크를 지표면 위에 제공하는 단계; 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동에 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제2 캐니스터를 삽입하는 단계; 수직으로 적층된 배열로 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 맨위에 있는 지표면 위의 콘크리트 탑 패드에 상기 상부 캐스크를 배치시키고, 상기 제2 공동은 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동과 유체 소통되도록 위치시키는 단계; 및 상기 상부 캐스크를 상기 탑 패드에 분리 가능하게 결합하는 단계를 포함한다.

상기 핵 폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법은, 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 적어도 하나의 공기 유입구를 통해서 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 핵 폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법은, 상기 제2 캐니스터를 삽입한 후, 상기 상부 캐스크의 상단에 마개 뚜겅을 분리 가능하게 결합시키는 단계; 제1 공동의 냉각 공기를 가열하는 단계; 상기 가열된 냉각 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 내로 상향 유동시키는 단계; 복수의 제2 공기 유입구 덕트를 통해서 상기 상단 캐스크의 상기 제2 공동으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계; 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동으로 끌어들여진 상기 냉각 공기를 상기 가열된 냉각 공기와 혼합하는 단계; 상기 제2 공동 내의 상기 혼합된 냉각 공기를 더 가열하는 단계; 및 상기 상부 캐스크의 상단에 분리 가능하게 결합된 폐쇄 뚜껑을 통해 상기 더 가열된 냉각 공기를 주변의 대기로 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 상부 캐스크는 하단에 천공된 베이스 플레이트를 포함할 수 있고, 가열된 냉각 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 안으로 위쪽으로 유동시키는 전술한 단계는 가열된 냉각 공기를 상부 캐스크의 천공된 바닥판을 통해 유동시키는 것을 포함한다. 상기 천공된 베이스 플레이트는 주변 환경으로의 방사선 스트리밍 또는 빛을 방지하도록 구성된 복수의 축방향 관통 구멍을 포함한다.

다른 측면에서, 기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법은, 제1 시점에 지표면 아래의 콘크리트 베이스 패드에 하부 공동 인클로저 컨테이너- 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 제1 공동 및 상기 제1 공동 및 주변의 공기와 유체 소통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함하는 몸체를 포함함 - 를 배치하는 단계; 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제1 캐니스터를 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동에 삽입하는 단계; 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상단에 제1 폐쇄 뚜껑-상기 제1 폐쇄 뚜껑은 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제2 공동과 유체 소통하는 적어도 하나의 공기 출구 덕트를 정의함-을 분리 가능하게 결합하는 단계; 일정 기간 동안 하부 공동 인클로저 컨테이너를 작동하는 단계; 상기 제1 시점보다 늦은 제2 시점에 상기 제1 폐쇄 뚜껑을 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너에서 제거하는 단계; 상부 캐스크-상기 상부 캐스크는 제2 공동 및 상기 제2 공동과 유체 소통하는 복수의 반경 방향 제2 공기 유입구 덕트를 포함함-를 지표면 위의 콘크리트 탑 패드에 배치하는 단계; 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동에 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제2 캐니스터를 삽입하는 단계; 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 위의 상기 탑 패드에 있는 상기 상부 캐스크를 들어올리고 위치를 바꾸는 단계; 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동 및 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 사이에 유체 소통을 확립하는 단계; 및 상기 상부 캐스크를 수직으로 적층된 배열로 상기 공동 인클로저 컨테이너 위의 상기 탑 패드에 분리가능하게 결합하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전히 이해될 것이며, 이에 의해 유사한 요소는 유사하게 표시되고 다음과 같다.
도 1은 사용후 핵연료 및 기타 고준위 방사성 핵 폐기물질들의 통합 임시 저장을 위한 본 개시에 따른 핵 폐기물 저장 시스템의 제1 실시예를 포함하는 ISFSI 시설의 사시도이다.
도 2는 도 1의 상부 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 ISFSI 시설의 핵폐기물 저장 열 중 하나의 사시도이다.
도 4는 공동 인클로저 컨테이너(CEC) 및 냉각 공기 공급기 쉘을 도시하는 핵 폐기물 저장 시스템의 제2 실시예의 제1 단면도이다.
도 5는 CEC만의 제2 단면도이다.
도 6은 제2 실시예의 다수의 CEC 배열의 단면도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 하나의 핵 폐기물 저장 열의 사시도이다.
도 8은 공통 지지판에 모두 장착된 CEC와 한 쌍의 직접 유체적으로 연결된 냉각 공기 유입구 쉘을 포함하는 모듈형 핵 폐기물 저장 유닛 중 하나를 보여주는 도 1 내지 3의 핵 폐기물 저장 시스템의 제1 실시예의 상부 사시도이다.
도 9는 도 8의 저면 사시도이다.
도 10은 도 8의 제1 측면도이다.
도 11은 도 8의 제2 측면도이다.
도 12는 도 8의 정면도이다.
도 13은 상단 뚜껑이 CEC 상에 위치한 것을 도시한 상부 평면도이다.
도 14는 도 13에서 CEC의 내부 공동을 보이기 위하여 상단 뚜껑이 제거된 상태의 상부 평면도이다.
도 15는 도 13에서 복사 감쇠 판들의 어레이를 나타내기 위해 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘로부터 상단 공기 흡입 하우징이 제거된 상태의 평면도이다.
도 16은 도 15의 상부 사시도이다.
도 17은 도 15에서 지표면 아래의 콘크리트 베이스 패드, 콘크리트 탑 패드 및 그 사이의 가공된 충전재에 설치된 모듈형 핵폐기물 저장 장치를 도시한 단면 사시도이다.
도 18은 도 17의 측단면도이다.
도 19는 도 3의 핵 폐기물 저장 열의 일부와 다수의 CEC 및 냉각 공기 공급기 쉘을 보여주는 측단면도이다.
도 20은 한 쌍의 CEC와 냉각 공기 공급기 쉘을 보여주는 본 개시에 따른 핵 폐기물 저장 시스템의 제3 실시예의 상부 평면도이다.
도 21은 도 4 및 도 5의 지표면 아래의 하부 CEC 및 CEC 맨위에 장착된 지표면 위의 상부 캐스크를 포함하는 고준위 핵 방사성 폐기물을 저장하기 위한 적층형 핵 폐기물 저장 시스템의 측단면도이다.
도 22는 도 21의 제1 사시도이다.
도 23은 도 21의 제2 사시도이다.
도 24는 도 21의 제1 측면도이다.
도 25는 도21의 제2 측면도이다.
도 26은 저장 시스템의 제1 상부 평면도이다.
도 27은 저장 시스템의 제2 상부 평면도이다.
도 28은 CEC의 공기 유입구 덕트 및 공기 유입구를 도시하는 하부 CEC를 통한 횡 단면도이다.
도 29는 하부 CEC 및 상부 캐스크를 포함하는 저장 시스템의 제1 수직 단면도이다.
도 30은 하부 CEC 및 상부 캐스크를 포함하는 저장 시스템의 제2 수직 단면도이다.
도 31은 하부 CEC 및 상부 캐스크를 포함하는 저장 시스템의 제3 수직 단면도이다.
도 32는 하부 CEC 및 상부 캐스크를 포함하는 저장 시스템의 제4 수직 단면도이다.
도 33은 하부 CEC 및 상부 캐스크를 포함하는 저장 시스템의 제5 수직 단면도이다.
도 34는 상부 캐스크의 천공된 베이스 플레이트의 중앙부의 제1 실시예의 사시도이다.
도 35는 베이스 플레이트의 전체 구조를 도시하는 천공된 베이스 플레이트의 중앙부의 제2 실시예의 사시도이다.
도 36A는 캐스크-CEC 인터페이스 영역을 보여주는 저장 시스템의 확대된 부분의 횡단면도이다.
도 36B는 도36A의 상세도이다.
도 37은 상부 캐스크와 캐스크 뚜껑의 상부의 부분 횡단면도이다.
도 38은 CEC 및 캐스크 조립체의 제1 사시도이다.
도 39는 CEC 및 캐스크 조립체의 제2 사시도이다.
도 40은 CEC 및 캐스크 조립체의 제1 측면도이다.
도 41은 CEC 및 캐스크 조립체의 제2 측면도이다.
도 42는 CEC 및 캐스크 조립체의 제1 분해 사시도이다.
도 43은 CEC 및 캐스크 조립체의 제2 분해 사시도이다.
도 44는 상부 캐스크의 공기 유입구 덕트를 통해 얻은 횡단면도이다.
모든 도면은 개략적이며 반드시 축척된 것은 아니다. 하나의 도면에 부호가 지정된 부품은 다른 부호로 특별히 라벨링되고 본 명세서에서 설명되지 않는 한 간결성을 위해서 부호 지정 없이 다른 도면에 나타나는 것과 동일한 부품으로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 전체 숫자는 동일하지만 알파벳 접미사가 다른 여러 도면을 포함할 수 있는 참조는 달리 표시되지 않는 한 동일한 숫자를 공유하는 모든 숫자에 대한 일반적인 참조로 해석된다.

본 발명의 특징 및 이점은 예시적인 실시예를 참조하여 본 명세서에서 예시되고 설명된다. 예시적인 실시예에 대한 이러한 설명은 전체 기술된 설명의 일부로 간주되는 첨부된 도면과 관련하여 읽히도록 의도되었다. 따라서, 본 개시는 단독으로 또는 다른 특징들의 조합으로 존재할 수 있는 특징들의 일부 가능한 비제한적 조합을 예시하는 그러한 예시적인 실시예에 명시적으로 제한되어서는 안 된다.

본 명세서에 개시된 예시의 설명에서, 방향 또는 방향에 대한 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. “하부”, “상부”, “수평”, “수직”, “위”, “아래”, “위로”, “아래로”, “상단” 및 “하단”과 같은 상대적인 용어뿐만 아니라 상대적 용어로부터 나타나는 파생어(예: “수평으로”, “아래쪽으로”, “위쪽으로” 등)는 논의 중인 도면에서 기술되거나 도시된 바와 같은 방향으로 지칭되는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것이고 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동될 것을 요구하지 않는다. “부착된”, “고정된”, “연결된”, “결합된”, “상호 연결되는” 및 이와 유사한 용어는 달리 명시적으로 설명되지 않는 한, 이동식 또는 고정식 부착 또는 관계뿐만 아니라 구조물이 중간 구조물을 통해 직접 또는 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계를 지칭한다.

본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 본 명세서에서 공개된 범위는 범위 내에 있는 각/모든 값을 설명하기 위한 약어로 사용된다. 범위 내의 임의의 값은 범위의 종점으로 선택할 수 있다. 또한, 이전의 특허 또는 특허 출원에 대한 본원에 인용된 모든 참고문헌은 그 전체가 참고로 포함된다. 본 개시내용의 정의와 인용된 참고문헌의 정의가 충돌하는 경우에는, 본 개시의 내용이 우선한다.

도 1 및 도 2는 본 개시에 따른 수동 냉각형 지하 통합 중간 저장 (CIS) 시스템(100)을 포함하는 ISFSI시설의 상부 평면도를 도시한다. 시스템(100)은 방사성 핵 폐기물을 담는 단일 핵 폐기물 캐니스터(150)를 각각 수용하는 지하 수직 환기형 공동 인클로저 컨테이너(CECs)(110)의 배열과, 본 개시에 따른 CEC 사이에 배치되고 CEC에 유체적으로 결합되는 수직으로 길게 연장된 냉각 공기 공급기 쉘(130)을 포함한다. CEC 및 공기 공급기 쉘은 본 명세서에서 추가로 설명된 바와 같이 열 사이펀 효과를 통해 작동하여 각 CEC에 저장된 핵 폐기물 연료를 냉각시키는 무동력 자연 대류 환기 시스템의 일체형 부분을 형성하도록 구성된다.

도 4 및 도 5는 본 개시에 따른 핵 폐기물 저장 시스템의 CEC(110) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 일 실시예를 더 상세히 도시한다. CEC(110) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 CIS 시스템 현장에서 천연 토양 “S”의 깨끗한 상부 표면 또는 지표면 “G” 아래에 위치한 두껍고 수평으로 연장되는 지하 하단 베이스 패드(101) 위에 세워지고 지지되어 진다. 베이스 패드(101)는 일 실시예에서 철근 콘크리트로 만들어질 수 있으며; 그러나, 다른 실시예에서는, CEC와 공기 공급기 쉘을 지지하기 위해 안정적이고 견고한 베이스가 제공되는 한 압축된 자갈과 같은 다른 물질이 사용될 수 있다. 예시된 실시예에서 도시된 바와 같이 콘크리트의 경우, CEC 및 공기 공급기 쉘은 견고한 J형 패스너(나사산 또는 기타) 또는 구조적 물체를 콘크리트에 고정하는데 일반적으로 사용되는 기타 적절한 유형의 앵커와 같은 다중 앵커 부재(103)를 통해서 베이스 패드에 견고하게 고정될 수 있다. 바람직하게는, 베이스 패드(101)는 가정된 지진 상황을 견디고 CEC(110) 및 핵 폐기물 내용물의 격납을 안전하게 지지할 수 있을 만큼 충분히 견고하고 적절한 두께와 구조를 갖는다.

수평 및 종방향으로 연장되는 콘크리트 탑 패드(102)는 베이스 패드(101)를 타설한 후 위치되는 후술하는 가공 충전재(140)의 상단에 형성된다. 따라서 탑 패드(102)는 주변 자연 토양(S)의 깨끗한 지표면(G)으로부터 위쪽으로 돌출되고, 그 위로 올라간다. 탑 패드는 지표면 아래의 베이스 패드(101)로부터 수직으로 이격되어 있다. 탑 패드는 강우로 인해 주변 자연 토양(S)으로부터 CEC(110)안으로 고인 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 지표면 위로 상승된 위쪽을 향한 상단 표면(102a)을 정의한다. 상단 표면(102a)는 베이스 패드(101)의 위쪽을 향하는 상단 표면(101a)와 실질적으로 평행하다(“실질적으로”라는 용어는 다양한 목적을 위해 표면(101a 102a) 및 그 안에 형성된 오목부 및/또는 윤곽 수준의 작은 변화를 설명함). 탑 패드(102)는 바람직하게는 주변 CEC(110)을 넘어 적어도 하나의 CEC의 외경을 연장한다. 탑 패드 주위의 자연 토양(S)의 점진적 경사 지형은 CEC로부터 빗물 배수를 용이하게 하는데 바람직하다.

인접한 CEC(110)와 냉각 공기 공급기 쉘(130) 사이에 개방된 수평/측면 공간을 포함하여 베이스 패드와 탑 패드(101, 102) 사이에 형성된 수직 간격 또는 공간은 CEC(110) 내부에 저장된 핵 폐기물에 대한 측면 방사선 차폐를 제공하기 위해 적절한 “가공된 충전재(104)”로 채워지고 CEC 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)에 대한 완전한 측면 구조적 지지를 제공한다. 일반 압축 토양 충전재 대신 뒤채움재로 업계에서 종종 사용되는 자체 압축 시멘트질 충전재인 유동성 CLSM(C 적합한 가공된 충전재가 제한 없이 사용될 수 있다. CIS 시스템의 방사선량 차단 기능을 더욱 향상시키려고 하는 경우에 ontrolled low-strength material)과 같은 임의의 있어서, 일반 콘크리트를 CEC간 및 베이스 패드와 탑 패드의 간극 충전재로도 사용할 수 있다. CEC 및 공기 공급기 쉘의 방사선 차폐 및 측면 지지를 제공할 수 있는 다른 유형의 충전재가 사용될 수 있다.

계속해서 도 4 및 도 5를 일반적으로 참조하면, 각각의 CEC(110)는 수직 중심 선 축(VC1)을 정의하고 몸체의 상단(112)과 하단(113) 사이에서 연장되는 수직으로 길게 연장된 금속 쉘 몸체(111)를 포함한다. 상단(112)를 형성하는 쉘 몸체의 상부(111a)는 도시된 바와 같이 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)과 하단 표면(102b) 사이를 포함하는 콘크리트 탑 패드(102)에 매립될 수 있다. 도 4, 도 5 및 도 17 내지 도 19에 도시된 일부 실시예에 있어서, CEC 쉘 몸체(111)의 상단(112)는 탑 패드의 상단 표면(102a)에서 끝날 수 있다. 어느 경우에 있어서도, CEC(110)의 몸체(111)는 바람직한 비제한적인 실시예에서 원형 횡단면 형상을 갖는 원통형일 수 있다. 그러나, 다른 비-다각형 및 다각형 형상의 몸체가 특정한 다른 허용 가능한 실시예에서 사용될 수 있다. 각각의 CEC(110)의 쉘 몸체(111)는 원통형 핵 폐기물 캐니스터(150)를 수용하도록 구성된 단부(112,113) 사이에서 연장되는 수직으로 연장되는 내부 공동(120)을 정의한다. 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 폐기물 캐니스터(150)는 원자로에서 나온 사용후 연료 어셈블리 및/또는 다른 고준위 방사성 폐기물를 수용하는 내부 공간을 정의한다.

CEC(110)에 보관된 핵 폐기물 캐니스터(150)는 수직으로 길게 연장된 중공 원통형 쉘(151), 상단 폐쇄 플레이트(152) 및 하단 폐쇄 플레이트(153)을 포함한다. 상단 및 하단 폐쇄 플레이트는 캐니스터 내에 저장된 핵 폐기물에 대한 가스가 새지 않는 격리 경계를 형성하기 위하여 쉘(151)의 상단 단부 및 하단 단부에 밀봉 용접된다. 바람직한 실시예에서, 캐니스터(150)(즉, 쉘 및 폐쇄 플레이트들)는 부식 저항을 위해서 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다. 캐니스터(150)는 캐니스터의 상단이 콘크리트 상부 패드(102)의 하단으로부터 수직으로 이격되고 아래쪽으로 이격되도록 CEC 쉘 몸체(111)의 높이(H2)보다 작은 높이(H3)를 갖는다(예를 들어서, 도 3 참조). 이는 상단에 있는 CEC(110)에서 외부로의 측면 방사선 스트리밍이 없는지 확인하고 불의의 발사체(예를 들어서, 미사일 등)로부터 충격 보호를 제공하는데 도움이 된다. 캐니스터(150)는 뉴저지주 캠든의 홀텍 인터내셔널(Holtec International)로부터 입수 가능한 다목적 캐니스터(MPC)를 포함하되 이에 국한되지 않는 임의의 유형의 핵폐기물/SNF 캐니스터일 수 있다.

CEC(110)는 쉘 몸체(111)의 하단(113)에 밀봉 용접된 베이스 플레이트(114)를 추가로 포함한다. 복수의 금속 방사형 지지 러그(124)는 베이스 플레이트(114) 및/또는 공동(120)의 하단에서 원주 방향으로 이격된 CEC 쉘 몸체(111)의 내부 표면에 용접된다. 러그는 적절한 금속(예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 기타 금속)으로 형성되고 베이스 플레이트 위로 캐니스터(150)를 지지하고 높이는 역할을 한다. 이는 베이스 플레이트의 상단(114) 및 베이스 플레이트의 하단 폐쇄 플레이트(153) 사이에 개방 공간을 생성하여 냉각 환기 공기가 캐니스터 내부에 저장된 핵 폐기물에 의해 캐니스터 하단으로부터 방출되는 열을 제거하기 위해 캐니스터 아래로 순환할 수 있게 한다.

일 실시예에 있어서, 지지 러그(124)는 베이스 플레이트(114)에 용접된 수평 부분(124a)과 CEC 쉘 몸체(111)의 내부 표면에 용접된 일체형 인접 수직 부분(124b)을 갖는 일반적으로 L-형태일 수 있다. 각각의 수직 부분(124a)는, 특히 지진 사건 동안(예를 들어서, 지진), 캐니스터(150)의 측면과 결합하여 캐니스터를 CEC(110)의 공동(120) 내 중심을 유지하는 반경 방향으로 연장되는 하부 지진 저항 부재를 정의한다. 반경방향으로 연장되는 복수의 상부 지진 저항 부재(123b)는 캐니스터(150)의 상부를 중심에 유지하기 위해서 공동(120) 내의 쉘 몸체(111)로부터 안쪽으로 돌출한다. 저항 부재(123b)는 CEC 쉘 몸체(111)의 내면에 용접된 원주 방향으로 이격된 금속판이나 러그에 의해 형성될 수 있다.

캐니스터(!50)가 CEC(110)의 공동에 위치하는 경우에 있어서, 캐니스터 전체 높이에 걸쳐 연장되는 환기 환형체(121)가 그 사이에 형성된다. 환기 환형체는 유체 도관(160) 및 캐니스터 위의 CEC 공동(120) 내부에 형성된 공기 출구 플리넘(152)를 통해 바닥의 냉각 공기 공급기 쉘(130)과 유체 소통한다.

각 CEC(110)의 쉘 몸체(111)와 베이스 플레이트(114)는 부식 저항을 위해서 스테인리스 스틸과 같은 적절한 금속으로 형성될 수 있다.

CEC(110)의 상단(112)은 쉘 몸체(111)의 상단에 분리 가능하게 장착된 제거 가능하고 두꺼운 방사선 차폐 뚜껑(115)으로 둘러싸여 있다. 뚜껑은 스테인리스 스틸과 같은 강철로 형성된 외부 쉘(115a)과 내부 콘크리트 라이닝(115b)을 포함하는 복합 금속 및 콘크리트 구조를 가질 수 있다. 이 견고한 구조는 방사선 차폐 기능을 제공할 뿐만 아니라 발사체 충격에 대한 추가 보호 기능도 제공한다. 일 구성에 있어서, 뚜껑(115)은 원통형 원형 상부(116a)와 상부의 외경 D3보다 작은 외경 D4를 갖는 인접한 원통형 원형 하부(116b)를 포함한다. 환형 계단식 숄더(116c)가 뚜껑의 상부와 하부 사이에 형성된다. 일부 실시예에 있어서, 직경 D3 및/또는 D4는 CEC 쉘 몸체(111)의 외경 D2보다 클 수 있다.

뚜껑(115)의 하부(116b)는 도시된 바(예를 들어서, 도 4 및 도 5 참조)와 같이 각 CEC(110)의 상단(112) 주위의 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)에 형성된 대응하는 위쪽으로 개방형 원형 오목부(117) 내부에 삽입 가능하게 배치된다. 리세스(117)는 CEC 쉘 몸체(111)의 외경 D2보다 직경 D5가 더 크다. 일 실시예에 있어서, CEC(110)의 상부(111a)(즉, 쉘 몸체(111))은 오목부(117)와 동일한 직경 D5를 갖고, 실제로 도 14 및 도 16에 도시된 이 실시예에서 오목부를 정의하는 직경이 확대된 상부 원통형 섹션(111b)을 포함할 수 있다. 뚜껑은 공기 유출구(118)를 생성하기 위해 오목부에서 탑 패드(102)로부터 약간 올라가고 약간 열려 있어 CEC의 공동(120)으로부터 상승하는 환기 공기가 주변 대기로 되돌아가도록 뚜껑과 CEC(110) 사이의 출구 통로를 형성한다. 공기 유출구(118)는 방사선이 탈출(즉, 방사선 스트리밍)하기 위해 공동(120)으로부터 대기까지 직접적인 시야의 선(가시선)이 없도록 순환하는 다중 각도 경로를 형성하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 유출구(118)는 이러한 목적을 위해 이중 L자형 구성을 가질 수 있다. 그러나 다른 모양의 순환 경로가 사용될 수도 있다.

도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, CEC 쉘 몸체(111)의 상단 섹션(111b)은 편평한 반경 방향으로 돌출하는 환형 안착 플랜지(111c)를 더 포함할 수 있다. 안착 플랜지는 콘크리트 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)에 결합되어 안착되도록 구성된다.

각각의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 수직 중심선(VC2)을 정의하는 수직으로 길게 연장된 금속 몸체(131)와 쉘의 하단(134)에 용접된 하단 폐쇄 플레이트(132)를 포함하는 관형 중공 구조이다. CEC(110)의 수직 중심선(VC2, VC1)은 서로 평행하다. 바람직하고 비제한적 실시예에 있어서, 몸체(131)는 원형 횡단면 형상을 갖는 원통형일 수 있고, 그러나, 다른 비다각형 및 다각형 형상의 몸체가 특정한 다른 허용 가능한 실시예에서 사용될 수 있다. 각각의 공급기 쉘의 몸체(131)는 주변 냉각 공기를 쉘을 통해 아래쪽으로 끌어들이기 위해 쉘(130)의 하단(134)과 상단(135) 사이에서 연장되는 개방형 수직 공기 통로(133)를 형성한다. 일부 실시예에 있어서, 쉘(130)의 상단은 콘크리트 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)에서 끝날 수 있다. 도시된 바와 같이, 천공된 공기 흡입 하우징(136)은 탑 패드(102)로부터 수직 위쪽으로 돌출하는 쉘(130)의 상단(135)에 결합된다. 일 실시예에 있어서, 하우징(136)은 공기를 공급기 쉘(130) 내로 측방향으로 끌어들이기 위해 원주 방향으로 360도 연장되는 복수의 측방향 개구를 형성하도록 천공된 원통형 쉘로 형성될 수 있다. 원형 캡(137)은 비의 유입을 방지하기 위해 공기 유입구 하우징(136)의 상단을 둘러싼다. 공기 공급기 쉘(130), 하단 폐쇄 플레이트(132), 공기 흡입 하우징(136) 및 캡(137)은 부식 저항을 위해 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 다른 모양의 캡과 흡입 하우징이 사용될 수 있습니다.

캐니스터(150)에 의해 가열된 CEC(110)의 공동(120) 상단에서 나가는 상승 공기가 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 흡입 하우징(136)으로 다시 끌어들여지게 되는 것을 최소화하기 위해, 일부 실시예에 있어서, 각각의 공급기 쉘은 바람직하게는 공급기 쉘의 적어도 하나의 외경(D1)과 같은 충분한 측면/수평 거리만큼 인접한 CEC의 쉘 몸체(101)로부터 이격되어 있다.

계속해서 도 4 및 도 5를 참조하면, 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 CEC 쉘 몸체(111)의 높이 H2와 적어도 같은 크기인 높이 H1을 갖는다. 비제한적인 일실시예에 있어서, H2 및 H1은 약 227인치(576.6cm)일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 쉘(130)은 CEC 쉘 몸체의 높이(H2)(상부(111a)를 포함하여 몸체의 하단과 상단(113, 112) 사이에서 측정)보다 약간 더 큰 높이(H1)(하단과 상단(134, 135) 사이에서 측정)를 가질 수 있다.

캐니스터(150)는 CEC 쉘 몸체(111)의 높이 H2보다 작은 전체 높이 H3 (상단 및 하단 폐쇄 플레이트(152, 153)을 포함한다)을 가져, 공기 유출구 플리넘(154)이 CEC 뚜껑(115)의 바닥과 캐니스터의 상단 폐쇄 플레이트(152) 사이에 형성된다. 상단 폐쇄 플레이트(152)에 의해 정의된 캐니스터의 상단은 가공된 충전재(140)의 수직 범위 내에 포함될 수 있는 높이에서 CIS 시스템의 콘크리트 탑 패드(102) 아래에서 종료된다. 이는 "스카이샤인(Sky shine)" 방사선이 주변 환경으로 스트리밍되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 공동 인클로저 컨테이너(110)와 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 CIS 시설의 공간적 장소 요구 사항을 최소화하기 위해 빽빽하게 채워진 어레이로 배열될 수 있습니다. 어레이는 복수의 CEC(110) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)을 각각 포함하는 복수의 세로로 연장되고 평행한 선형 핵 폐기물 저장 행(R)을 포함한다. 예시의 편의를 위해서, 도 1 및 도 2에 도시된 어레이는 5개의 행(R)을 포함한다. 그러나, 필요에 따라서, 더 많거나 더 적은 행의 CEC 및 공기 공급기 쉘이 제공될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 각 행은 각각 수평으로 확장되는 세로 축(LA)을 정의한다. 수직 중심선 축(VC1)과 교차하는 각 CEC의 기하학적 중심은 CEC(110)가 종축에 위치하는 것으로 간주될 수 있도록 각 행의 각 종축(LA)과 교차한다. 참조의 편의를 위해서, 횡축(TA)은 어레이의 행(R) 사이에서 앞뒤로 연장되는 각 행의 종축(LA)에 수직으로 배향되는 것으로 정의될 수 있다(예를 들어, 도 2 참조).

CEC(110)의 핵폐기물 저장 열(R)은 CEC(110)으로부터 삽입 및 제거를 위해 캐니스터(150)을 운반, 조종 및 상승/하강시키는 캐스크 크롤러 또는 기타 장비와 같은 상업적으로 이용 가능한 전동식 바퀴형 또는 트랙 구동식 리프팅 장비에 대한 접근을 제공하는 종축을 따라 연장되는 접근 통로(AI)를 형성하기 위해 서로 이격되어 평행하게 배치된다. 장비는 CEC(110)의 열에 걸칠 수 있고 바퀴 또는 트랙은 열의 각 측면의 통로(AI)에서 주행할 수 있다. 이러한 장비는 추가 설명 없이도 당업자에게 잘 알려져 있다. CEC(110)의 낮은 노출된 수직 프로필(본 명세서에 추가로 설명됨)은 장비가 캐니스터를 삽입하거나 제거하기 위해 단일 행의 CEC 모듈 위로 원하는 CEC로 이동할 수 있게 한다.

도 4 내지 도 7은 CEC(110) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 가능한 제1 실시예 및 배열을 도시한다. 제1 실시예에서, 각 행(R)의 각 CEC(110)는 수평/측면으로 연장되는 유체 도관(160)에 의해 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)에 직접 유체 연결된다. 각각의 공급기 쉘(130)은, 도시된 바와 같이, 종축(LA)을 따라 CEC의 반대편 측면에 위치한다. 다른 방식으로 보면, 각 공기 공급기 쉘(130)은 한 쌍의 CEC 사이의 중앙에 위치하는 것으로 간주될 수 있다. 따라서 각각의 CEC는 CEC(110)의 쉘 몸체(111)를 통해 내부 공동(120)으로 연장되는 개구를 형성하는 반대측면에 한 쌍의 공기 유입구(125)를 포함한다. 따라서 공기 유입구(125)는 CEC(즉, 쉘 몸체(111))의 하부(111d) 내부 및 이를 통해 형성되어 냉각 공기를 CEC 공동(120) 및 환기 환형체(121)의 바닥으로 유입시킨다. 바람직하지만 제한되지 않는 실시예에 있어서, 공기 유입구(125)는 각각, 도시된 바와 같이, 냉각 환기 공기를 각 CEC(110)의 공동(120) 내로 접선 방향으로 유입하도록 구성 및 배열된다. CEC 공동을 빠르게 채우기 위해 CEC의 내부 표면 둘레에 원주 방향으로 흐르는 이러한 접선 방식으로 냉각 공기를 유입하고 환기하면, 공기를 캐니스터 쉘(151)에 반경방향 및 수직으로 도입하는 것보다 압력 강하가 더 적게 발생하는 것이 유리하다.

유체 도관(160)은 냉각 공기 공급기 쉘(130)과 각각의 CEC(110) 사이에 걸쳐 있는 수평으로 연장되는 금속 배관 섹션을 포함한다. 유체 도관은 각각의 CEC 공기 유입구(125)를 각각의 공기 공급기 쉘(130)에 "직접" 유체적으로 연결하는데, 이는 냉각 공기가 도중에 임의의 다른 CEC 또는 공급기 쉘을 통과하지 않고 공급기 쉘로부터 각각의 CEC로 통과한다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이, 이러한 배열은 서로 다를 수 있는 각 CEC의 캐니스터에 의해 방출되는 열 수준에 비례하여 각 CEC(110)에 의해 수용되는 냉각 공기의 양을 유리하게 최대화한다. 따라서 어떤 CEC도 상승기류 CEC에 의해 필요한 냉각 공기 흐름이 부족해지는 일이 없다. CEC와 그 핵폐기물 내용물은 앞서 설명한 자연 열 사이펀 효과를 통해 수동적 및 대류적으로 냉각되기 때문에, 각 CEC의 적절한 냉각에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 냉각 공기 환기 시스템의 압력 불균형은 현재의 냉각 장비 배열로 방지된다. 각 CEC(110)에 대한 2개의 공기 유입구(125)와 각 유입구에 대한 별도의 냉각 공기 공급원(즉, 공급기 쉘(130))을 제공하면 각 CEC가 냉각되어 공동에서 발생된 열을 가능한 최대로 제거하는 것이 더욱 보장될 수 있다.

각각의 CEC(110)가 내부의 핵폐기물 캐니스터(150)에 의해 생성된 특정 열 부하에 기초하여 필요한 양의 냉각 공기를 수용하도록 보장하기 위한 전술한 동일한 이유로, 한 행의 CEC 또는 냉각 공기 공급기 쉘(130)과 다른 행(R) 사이에는 상호 연결되는 유체 도관이 없다는 점에 주목해야 한다. 따라서, 각각의 핵 폐기물 저장 행(R)은 다른 모든 행으로부터 유체적으로 격리된다.

비록 도면에서 미리 명백하지는 않지만, 단일 행 R의 각 CEC(110)는 주변 공기 냉각 환기 시스템이 작동 중일 때 인접한 CEC 및 동일한 행의 다른 모든 CEC로부터 유체적으로 격리된다는 점도 주목할 만하다(즉, CEC에 배치된 핵폐기물 캐니스터(150)는 앞서 설명한 열사이펀 효과를 통해 환기 시스템을 통한 활성 공기 흐름을 생성함). 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 주변 냉각 공기는 중앙에 위치한 공기 공급기 쉘(130)에서 아래쪽으로 끌어당겨진 후 흐름 도관(160)을 통해 도시된 2개의 CEC(110) 각각에 측방향 외측으로 흐른다(방향 공기 흐름 화살표 참조). 차가운 공기는 CEC의 하단으로 들어가고 CEC 공동(120)의 공기가 캐니스터(150)에 의해 가열됨에 따라 수직으로 위쪽으로 흐른다(예를 들어, 도 2 참조). 이에 따라서, 이들 핵폐기물 저장 시스템 구성요소를 통한 흐름 방향이 주어지면, 공기는 하나의 CEC(110)로부터 중앙에 위치한 공기 공급기 쉘(130)을 통해 뒤쪽으로 및 나머지 CEC로 흐를 수 없다. 따라서, CEC는 효과적으로 서로 유체적으로 격리된다.

전술한 바와 같이, 유체 도관(160)은 적절한 직경의 스테인리스 스틸과 같은 금속 배관 섹션을 포함할 수 있다. 바람직하지만 비제한적인 실시예에 있어서, 유체 도관은 방사성 스트리밍을 방지하기 위해 각 냉각 공기 공급기 쉘(130)과 이에 유체적으로 연결된 각 공동 인클로저 컨테이너(110) 쌍 중 하나 사이에 시야의 직선이 없도록 구성된다. 이는 동시에 공급기 쉘(130)을 통해 열(R)의 CEC(110) 사이에 시야의 직선이 없음을 보장한다. 일 구성에 있어서, 유체 도관(160)은 각각 종축(LA)에 대해 횡방향으로 배향된 각진 횡단 섹션(162), 및 종축에 평행하게 배향된 인접한 종방향 섹션(161)을 포함할 수 있다. 용접된 연귀(mitered) 조인트(163)가 횡방향 섹션과 종방향 섹션 사이에 형성될 수 있다(예를 들어, 도 6 참조). 유체 도관의 두 부분 사이에는 경사각이 형성된다. 다른 가능한 실시예에 있어서, 시야의 직선을 방지하기 위해 직선 배관의 연귀 섹션 대신에 곡선형 배관 엘보우가 사용될 수 있다.

각각의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 한 쌍의 CEC(110)에 냉각 공기를 공급하기 위해 직경의 크기만 결정되면 되기 때문에, 공급기 쉘의 직경은 각 열의 CEC가 밀접하게 이격되도록 최소화될 수 있다. 이는 유리하게 더 많은 CEC와 핵 폐기물이 각 열(R)에 포장되도록 허용한다. 따라서, 바람직하지만 비제한적인 실시예에 있어서, 공급기 쉘(130)의 외경(D1)은 CEC(110)의 외경(D2)보다 작을 수 있다. 비제한적인 일실시예에 있어서, D1은 약 30인치(76.2cm)일 수 있고 D2는 약 84인치(213.4cm)일 수 있다. 크기 비교를 위해서, 유체 도관(60)은 D1 또는 D2보다 작은 직경을 가질 수 있다. 예를 들어서, 일 실시예에 있어서, 비제한적으로 약 24인치(61cm)일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 다른 직경 크기가 사용될 수 있으며 본 발명을 제한하지 않는다.

핵 폐기물 저장 시스템 및 주변 냉각 공기 환기 시스템의 작동을 요약하기 위해서, 방사성 폐기물(예를 들어서, SNF 연료 집합체 및/또는 원자로에서 제거된 기타 고준위 방사성 폐기물)을 포함하는 핵 폐기물 캐니스터(150)가 CEC(110)에 적재된다. 그런 다음, 뚜껑(115)을 CEC 위에 배치하여 CEC와 그 내부 공동을 둘러싼다.

캐니스터가 CEC 내부에 위치하고 뚜껑이 제 위치에 있는 경우, 각 CEC(110)의 캐니스터와 쉘 몸체(111) 사이의 환기 환형체(121)의 공기가 캐니스터에 의해 가열된다. 가열된 공기는 상승하여 CEC의 공동(120)에 있는 캐니스터 위의 공기 출구 플리넘(154)에 수집되고 CEC의 뚜껑(115)을 통해 형성된 공기 배출구(118)를 통해 다시 대기로 CEC를 빠져나간다(도 4, 5 및 도 18의 공기 흐름 방향 화살표 참조).

각 CEC(110)의 공동(120) 내부의 공기의 상향 대류 흐름은 공지된 열 사이펀 효과 또는 메커니즘을 통해 주변 공기를 냉각 공기 공급기 쉘(130) 내로 끌어들이는 음성 압력을 생성한다. CEC는 공기 공급기 쉘의 하단으로부터 공기를 유체 도관(160)을 통해 내부 공동(120)과 환기 환형체(121)의 하부로 끌어당겨 환기 공기 유동 회로를 완성한다. 주목할 만한 점은 이러한 자연적인 공기 흐름은 전동식 팬이나 송풍기에 의해 도움받지 않으므로, 이를 통해 전력 소비와 관련된 운영 비용을 피할 수 있지만 중요한 것은 CEC 과열을 방지하고 핵 폐기물의 격리를 보호하기 위해 전력 중단 시 CEC(110)의 지속적인 냉각을 보장하는 것이다.

도 20은 핵 폐기물 저장 시스템 및 대응하는 공기 환기 시스템의 대안적인 제2 실시예 및 배열을 도시한다. 본 실시예에 있어서, 각각의 CEC(110)는 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이 복사 스트리밍을 방지하기 위해 한 쌍의 각진/곡선 유체 도관(160)에 의해 단일 냉각 공기 공급기 쉘(130)에만 유체 연결된다. CEC는 환기 공기를 CEC의 내부 공동 내로 접선 방향으로 유입하도록 배열된 2개의 공기 유입구(125)를 포함한다. 분기된 환기 공급 장치는 방사성 폐기 물질 냉각을 위한 공기 흐름을 최대화하기 위해 최소한의 유동 저항으로 CEC 내부의 핵 폐기물 캐니스터(150) 주변에 냉각 공기 커튼을 효과적으로 생성한다. 이러한 대체적인 실시예는 특정 캐니스터(150)가 캐니스터 및 그 안의 핵 폐기물의 구조적 완전성을 보호하기 위해 소산되어야 하는 매우 높은 수준의 열 에너지(열)를 여전히 방출하는 경우 적절할 수 있다. 도 20의 유체적으로 격리된 CEC(110)와 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 다중 쌍은 CIS 시설의 행(R)에 배열될 수 있다. CEC(110) 및 공기 공급기 쉘(130)은 CEC 어레이에 제공될 수 있는 각 행(R)의 종축(LA)에 배열된다.

특정 CIS 시설은 높은 열 에너지를 방출하는 핵 폐기물 캐니스터에 대해 도 20에 도시된 배열에 따라 일부 열의 CEC(110)와 공기 공급 쉘(130)을 결합할 수 있고, 그리고 낮은 열 에너지를 방출하는 핵 폐기물 캐니스터에 대해 도 4 내지 7에 도시된 배열에 따른 CEC 및 공기 공급 쉘의 다른 행을 결합할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, CEC와 공기 공급기 쉘의 두 가지 다른 배열은 단일 행(R)으로 혼합될 수 있다. 따라서, 특정 핵 폐기물 저장 필요량과 캐니스터(150)에 의해 방출되는 열 에너지 수준에 따라 다양한 변형이 가능하다.

도 1-3 및 8-19는 핵 폐기물 저장 시스템 및 대응하는 공기 환기 시스템의 또 다른 대안적인 제3 실시예 및 배열을 도시한다. 이는 방사성 핵폐기물에 적합한 열 사이펀 구동 환기 시스템을 갖춘 수동 냉각 핵폐기물 저장 시스템의 높은 공기 흐름 용량 구성으로, 핵 폐기물 캐니스터(150) 내부의 방사성 폐기물(예를 들어서, SNF 연료 집합체 등)을 보호하기 위해 주변 냉각 공기에 의해 방출되어야 하는 매우 높은 수준의 열을 방출한다. 이러한 높은 열 부하 CEC의 냉각 공기 요구 사항은, 도시된 바와 같이, 전용 별도 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)을 갖춘 도 20의 CEC에 의해 제공되는 더 높은 공기 흐름 용량을 초과할 수 있다.

이에 따라서, 이러한 높은 공기 흐름 용량 제3 실시예의 CEC(110)는 각각 공기 유체 도관(160)에 의해 2쌍(즉, 4개)의 냉각 공기 공급기 쉘(130)에 유체 연결될 수 있다(예를 들어, 도 1-3 및 14 참조). 계속해서 도 1-3 및 도 8-19를 참조하면, 도시된 바와 같이, 한 쌍의 공급기 쉘(130)은 CEC의 한쪽 측면에 위치할 수 있고, 나머지 한 쌍의 공급기 쉘은 반대쪽 다른 측면에 위치할 수 있다. CEC는 4개의 공기 유입구(125)를 포함하고, 각각은 유체 도관(160)에 의해 4개의 냉각 공기 공급기 쉘(130) 중 하나에 유체 연결된다. 유체 도관(160)은, 상술한 바와 같이, 동일한 공기 흐름 이점을 달성하기 위해 CEC(110)의 내부 공동(120)의 하부/하단에 접선 방향으로 환기 공기를 도입하도록 본 명세서에서 이전에 설명된 주변 공기 환기 시스템의 이전 실시예와 유사하게 구성 및 배열될 수 있다.

예를 들어, 행 R의 한쪽 끝에 위치한 하나의 CEC(110)는 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)에만 유체적으로 결합된 것으로 도시되어 있는데, 이는 이 CEC는 더 높은 캐니스터(150)로부터 그 안에 저장된 열 방출을 발산하기 위해 더 높은 주변 환기 공기 흐름량 또는 속도(예: CFM - 분당 입방 피트)를 요구하는 묘사된 행에 있는 나머지 다른 CEC의 열 부하만큼 높은 열 부하를 갖지 않을 수 있다. 따라서 현재의 수동 냉각 핵 폐기물 저장 및 환기 시스템은 서로 다를 수 있는 CEC의 특정 열 부하 분산 요구를 수용하기 위해 맞출 수 있는 구성에 있어 상당한 유연성을 제공한다.

도 1-3 및 8-19를 계속해서 일반적으로 참조하면, 제3 실시예에 있어서, CEC(110)의 구성 및 구조적 세부 사항과 수동 냉각 핵 폐기물 저장 시스템의 배열은 두 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)을 수용하기 위한 추가 냉각 공기 유입구(125)를 제외하고 이전에 설명된 실시예와 유사할 수 있다. 따라서, 뚜껑(115)을 포함하는 CEC 구조의 설명은 간결함을 위해 여기에서 반복되지 않는다. 따라서, 현재 예시된 핵 폐기물 저장 시스템의 제3 실시예에서 CEC의 특징 또는 부분은 제1 및 제2 실시예에 대한 도면에서와 동일하게 번호가 매겨져 있다.

도 1-3 및 8-19에 도시된 본 높은 공기 흐름 실시예에 있어서, CEC(110) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 쉽게 운반 및 장착 가능한 모듈형 핵 폐기물 저장 유닛(200)에 구조적으로 통합되었다(도 8-16에서 가장 잘 볼 수 있다). 모듈형 유닛(200)은 적절하게 강하고 적절한 금속 재료(예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 기타)로 형성된 공통 또는 공유 플레이트(202)을 포함하는 자체 지지형 및 운반 가능한 조립체 또는 구조이다. 지지 플레이트(202)는 나사식 패스너 또는 다른 유형의 고정/장착 장치일 수 있는 앵커(103)를 통해 지하 콘크리트 베이스 패드(101)의 상단 표면에 장착 및 고정되도록 구성된 수평으로 넓어지고 평평한 몸체(201)를 갖는다. 하나의 CEC(110)와 CEC의 한 측면에 있는 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 용접 등을 통해 공통 또는 공유 플레이트(202)에 고정적으로 부착된다. 지지 플레이트(202)는, 도시된 바와 같이, 하나의 비제한적인 실시예에 있어서, U자형 혼합 다각형-비다각형 구성과 같은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다.

CEC(110)의 수직으로 긴 쉘 몸체(111)와 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)이 구조적으로 안정되고 단일 셀프-지지 유닛으로서 리프팅 및 운반을 위해 버팀대를 확보하도록 하기 위해, CEC 쉘 몸체와 공급기 쉘을 견고한 방식으로 함께 구조적으로 연결하는 수평으로 연장되는 복수의 교차 지지 부재(204)(예를 들어, 적절한 모양의 구조적 빔)가 제공됩니다. 일 실시예(도 8-16에 다양하게 나타남)에 있어서, 각각의 모듈형 핵 폐기물 저장 유닛(200)의 CEC(110)는 수직으로 이격된 복수의 교차 지지 부재(204)에 의해 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130) 각각에 구조적으로 묶여 있고 측면으로 버팀대를 이루고 있다. 비제한적인 예시된 실시예에 있어서, CEC의 하부(111d), 중간 부분(111e) 및 상부(111a) 각각을 2개의 공급기 쉘(130) 각각에 묶기 위해 3개의 교차 지지 부재가 도시되어 있다. 더 많거나 더 적은 교차 지지 부재(204)가 사용될 수 있다. 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 유사하게 구조적으로 서로 연결되고 수직으로 이격된 교차 지지 부재(204)에 의해 측방향으로 묶인다. 이는 CEC를 각 냉각 공기 공급기 쉘(130)에 묶는 교차 지지 구조 부재와 동일하거나 다를 수 있다. 비제한적인 일 실시예에 있어서, W-빔은 교차 지지 구조 부재(204)에 사용될 수 있다. 그러나, 다른 적절한 유형/모양의 구조 부재가 사용될 수 있다.

모듈형 핵 폐기물 저장 장치(200)는, 유리하게는, 장치가 제조 시설의 통제된 작업장 조건 하에서 제조된 후 설치 장소(예: 통합 임시 저장 시설)로 배송될 수 있도록 한다. CEC(110)와 한 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 말하자면 공통 지지 플레이트(201)에 이미 얹어져 있으므로, 설치는 설치 장소에서 유체 도관(160)과의 배관 연결만 하면 된다. 이로 인해 모듈형 핵폐기물 저장 장치의 신속한 설치 및 배치가 가능진다.

도 3에 도시된 바와 같이, CIS 현장이나 시설 등에서 모듈형 핵폐기물 저장 장치(200)를 설치하려면, 설치 과정 또는 방법은 콘크리트 베이스 패드(101)를 타설한 후 보강 단계 및 보강되면 패드 위에 제1 저장 유닛(200)을 배치시켜 장착하는 단계를 포함한다. 다음으로, 제2 저장 유닛(200)이 행(R)을 따라 길이 방향으로 이격된 방식으로 제1 저장 유닛에 인접한 베이스 패드 상에 위치 및 장착된다. 이제 제1 저장 유닛에 대한 배관 연결이 이루어질 수 있다. 4개의 냉각 공기 공급기 쉘(130) 각각은 별도의 유체 도관(160)에 의해 제1 저장 유닛의 CEC(110)에 직접 유체 연결된다. CEC와 피더 쉘(160) 사이의 배관 연결은 용접될 수 있거나, 바람직하게는, 용접 연결보다 더 편리하게 이루어질 수 있는 볼트 체결 배관 플랜지형 연결일 수 있다. 환기 시스템이 작동 중일 때 유체 도관(160) 내부에 흐르는 공기는 기껏해야 약간의 음성 압력(대기압 이하)이므로, 플랜지형 연결부가 이러한 서비스 조건에 적합하다. 다음으로 추가되는 세 번째, 네 번째 등의 핵 폐기물 저장 장치(200)가 유사한 방식으로 추가 및 설치될 수 있다. 모든 유닛이 베이스 패드(101)에 장착되고 각각의 냉각 공기 공급기 쉘(130)에 유체 연결되면, 유동성 가공 충전재(140)는 도 17-19에 도시된 바와 같이 측면 지지 및 방사선 감쇠/차단을 위해 이 장비 사이의 진공을 채우기 위해 베이스 패드 상단과 CIS 시설의 CEC 및 공급기 쉘 주위에 설치될 수 있다(명확성을 위해 도 3에 엔지니어링된 충전재가 표시되지 않음 참고).

다음으로, 콘크리트 탑 패드(102)는 가공된 충전재의 상단에 형성될 수 있다. 모듈형 핵 폐기물 저장 유닛(200)은 이제 각 공동(120)에 핵 폐기물 캐니스터(150)를 수용할 준비가 되어 있다. 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 제9,852,822호에 개시된 일부 실시예에서, 한 쌍의 캐니스터(150)는 설명된 방식으로 각각의 CEC(110)에 수직으로 적층되고 그 내부에서 지지될 수 있다. CEC(110)는 수직으로 쌓인 캐니스터(150) 1개를 고정하든 두 개를 고정하든 상관없이 단일 높이에서 단일 캐니스터만 고정하는 데 충분한 단면적을 갖는다(즉, 캐니스터를 나란히 배치하지 않음)는 점에 유의해야 한다.

바람직하지만 비제한적인 실시예에 있어서, 다중 모듈형 핵 폐기물 저장 유닛(200)의 전술한 CEC(110)는 바람직하게는 저장 행(R)의 종축(LA)(즉, 수직 중심선 축 VC1이 종축 LA와 교차함)에 위치한다는 점에 유의해야 한다. 이는 전술한 도 4 내지 도 7 및 도 20에 도시된 핵폐기물 저장 시스템(100)의 전의 두 실시예와 유사하다. 도 1 내지 도 3에 도시된 본 실시예에서, 제1 쌍의 공급기 쉘의 제1 및 제2 냉각공기 공급기 쉘(130)은 종축(LA)에 수직으로 그리고 종축(LA)의 반대측에 횡방향으로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 공급기 쉘은 제1 CEC(110)의 제1 측면에 위치한다. 2쌍의 공급기 쉘의 제3 및 제4 냉각 공기 공급기 쉘은 유사하게 동일한 방식으로 횡방향으로 이격될 수 있고, 제1 측면의 반대편인 제1 CEC(110)의 제2 측면에 위치할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 바람직하게는 별도의 금속 유체 도관(160)에 의해 제1 CEC에 직접 유체 연결된다(도 8-19 또한 다양하게 참조). 따라서 중간에 CEC나 냉각 공기 쉘이 없다. 유체 도관(160)은 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이 배관 부분에 의해 형성될 수 있다.

본 제3 실시예에 있어서, 유체 도관(160)은 각각 제1 CEC(110)의 공동(120)의 하부를 각각의 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 하부에 유체 연결하는 수평으로 연장되는 직선형 배관 섹션을 포함할 수 있다. 각각의 직선 배관 섹션 유체 도관(160)은 각도 A1만큼 종축(LA)에 대해 예각을 이루는 수평 중심선 축(Hc)를 정의한다(예를 들어, 도 14 참조). 종축에 대한 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 이러한 각진 배열은 제1 CEC(110)와 다른 지지 플레이트(201)에 장착된 다음 인접한 CEC 사이에 시야의 직선이 없음을 보장하기에 충분하다. 특정 실시예에 있어서, 각도 A1은 약 10도에서 20도 사이일 수 있다.

도 14에도 도시된 바와 같이, 도시된 CEC(110)의 대향 측면에 있는 각 쌍의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 종축(LA)의 대향 측면에 있다. 각각의 공급기 쉘의 기하학적 수직 중심선(VC2)은 핵 폐기물 저장 열(R)의 종축(LA)에 대해 예각 A2로 배향된 수평 기준선(R1)에 해당한다. 도시된 바와 같이 일 실시예에 있어서, 각도 A2는 약 30도(+/- 5도)일 수 있다. 각각 각도 A1 및 A2에 의한 세로축(LA)에 대한 유체 도관(160) 및 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 각도 배열은 유리하게는 CEC(110)와 각 열의 공급기 쉘 사이에 더 가까운 간격을 허용하는 데 기여한다는 점에 유의해야 한다. 이를 통해 더 많은 CEC를 각 행(R)에 촘촘하게 넣을 수 있다.

도 15 내지 19를 참조하면, 일부 실시예에 있어서, 각각의 냉각 공기 공급기 쉘(130)은 수직으로 길게 연장된 복사 감쇠판(171)의 어레이(170)를 포함할 수 있다. 플레이트(171)는 편평할 수 있고, 구조적으로 함께 결합되고(예를 들어, 클립/브래킷 등을 통해 용접) 도시된 바와 같이 직교 그리드로 배열된다. 플레이트(171)는 냉각 공기 공급기 쉘(130)의 수직 공기 통로(133)에 배치되고 그 사이에 수직으로 연장되는 그리드 개구를 생성하며, 이를 통해 환기 공기가 쉘을 통해 아래쪽으로 끌어들여진다. 감쇠기 플레이트(171)는 H1 냉각 공기 공급기 쉘의 대부분에 대해 수직으로 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감쇠판은 쉘의 상단(135)에서 하단(134)을 향해 아래쪽으로 수직으로 연장되고 쉘(130)에서 CEC(110)까지 환기 공기 흐름을 방해하지 않도록 유체 도관(160)의 상단 바로 위 및 상단에 근접한 지점에서 종료된다. 일 실시예에서, 감쇠기 플레이트(171)는 강철로 형성될 수 있다. 그러나, 붕소 함유 물질 및 금속을 포함한 다른 적합한 물질이 사용될 수 있다. 감쇠기 플레이트(171)는 핵 폐기물 저장 시스템을 둘러싸는 주변 환경으로 방사선 스트리밍을 방지하는 데 유리하게 도움을 준다.

작동 시, 도 1-3 및 8-19에 도시된 본 높은 공기 흐름 용량에 대한 실시예에 있어서, 주변 냉각 공기 환기 시스템은 이전에 설명된 실시예와 동일한 일반적인 경로를 기능하고 따른다. 도시된 바와 같이, 공기 유입구(125)는 각각 각 CEC(110)의 공동(120) 내로 접선 방향으로 냉각 환기 공기를 유입하도록 구성 및 배열된다. 주변 환기 공기는 각 냉각 공기 공급기 쉘(130) 내부의 감쇠판(171)을 통해 아래쪽으로 끌어들여진다. 그런 다음 유체 도관(160)을 통해 CEC(110)에 수평/측면으로 흘러서 앞서 설명한 자연 대류 열 사이펀 효과를 통해 각 CEC의 캐니스터(150)를 냉각시킨다.

도 1-3 및 도 8-19의 본 실시예에서, 본 명세서에 설명된 도 4-7의 이전 실시예에서 이전 뚜껑(115)과 마찬가지로 뚜껑 주변과 CEC(110)의 상부(111a) 및 탑 패드(102) 사이가 아닌 뚜껑(215)를 통해 직접 형성되는 대안적인 공기 유출구(220)가 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 공기 유출구(220)는 뚜껑의 상단 표면에 장착된 공기 배출 하우징(216)에서 끝나는 뚜껑을 내부적으로 순환하는 다중 각도 통로를 형성한다(예를 들어, 도 18 및 공기 흐름 방향 화살표 참조). 이러한 내부 공기 유출구(220) 통로를 수용하기 위해, 뚜껑(215)는 본 명세서에서 이전에 설명된 뚜껑(115)과 약간 다르게 구성된다.

도시된 바와 같이, 본 뚜껑(215)의 공기 배출 하우징(216)은 뚜껑(215)의 상단 표면으로부터 수직으로 위쪽으로 돌출하는 천공된 원통형 금속 쉘을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하우징(216)은 공기를 하우징으로부터 측방향 바깥쪽으로 다시 주변 환경으로 배출하기 위해 원주 방향으로 360도 연장되는 복수의 측방향 개구를 포함한다. 원형 캡(217)은 공기 배출 하우징(216)의 상단을 둘러싸서 비의 유입을 방지한다. 공기 배출 하우징(216) 및 캡(217)은 부식 방지를 위해 스테인리스 스틸과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서는 다른 모양의 캡과 흡입 하우징이 사용될 수 있다.

본 뚜껑(215)은 스테인리스 스틸과 같은 강철로 형성된 외부 쉘(215a)과 내부 콘크리트 라이닝(215b)을 포함하여 이전의 도 4-7의 뚜껑(115)과 유사한 복합 금속 및 콘크리트 구조 및 형상을 가질 수 있다. 이 견고한 구조는 방사선 차폐 기능을 제공할 뿐만 아니라 발사체 충격으로부터 보호해준다. 일 구성에 있어서, 뚜껑(215)은 원형 상부(218a) 및 이전의 뚜껑(115)과 유사하게 상부의 외경보다 작은 외경을 갖는 인접한 원형 하부(218b)을 포함한다. 본 덮개(215)는 CEC의 상부 직경이 확대된 상부 원통형 섹션(111b)에 의해 각 CEC(110)의 상단(112) 주위의 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)에 형성된 위쪽으로 개방된 오목부(117)를 효과적으로 밀봉한다.

냉각 작동 시, 열 방출 캐니스터(150)와 CEC(110)의 쉘 몸체(111) 사이의 환기 환형체(121) 내에서 위쪽으로 상승하는 공기는 뚜껑(215)의 바닥으로 흐른다(예를 들어, 도 18 및 방향 기류 화살표 참조). 그런 다음 공기는 반경방향 바깥쪽으로 흐르고 공기 유출구(220) 내 뚜껑의 더 작은 직경의 하부(218b)의 주변부 주위에서 위쪽으로 회전한다. 그런 다음 공기는 반경방향 안쪽으로 흐르고 배출 하우징(216)을 향해 위쪽으로 90도 회전한다. 가열된 공기는 천공을 통해 하우징(216)으로부터 측면 및 반경 방향으로 주변 대기로 다시 배출됩니다. 핵폐기물 캐니스터(150) 내부에서 핵폐기물이 발생하는 열을 계속해서 방출하는 한, 냉각사이클은 열 사이펀 효과를 통해 계속해서 작동된다.

적층형 핵폐기물 저장 시스템

도 1 내지 20에 있어서, 위에 설명된 바와 같이 기존 또는 새로운 지표면 아래의 ISFSI 시설 또는 다른 저장 시설에서 저장 용량을 증가시키기 위해 위에 설명된 필요성을 해결하기 위해, 도 21 내지 44는 지하 및 지상 저장 모두를 제공하는 수동 냉각 및 적층형 핵 폐기물 저장 시스템의 다양한 측면을 도시한다.

도 21 내지 44를 참조하면, 시스템은 하부 지표면 아래의 모듈과 상부 지표면 위의 모듈을 포함하는 수직으로 적층된 한 쌍의 핵 폐기물 저장 용기를 포함한다. 지표면 아래의 모듈은 ISFSI의 지하 콘크리트 베이스 패드(101)에 장착되고 저장 장소의 최종 개간된 표토 및/또는 가공된 충전재 아래에 위치하는 이전에 설명된 수직으로 긴 CEC(110)(공동 인클로저 컨테이너)의 실시예 중 하나 이상일 수 있다. CEC(110)는 하나 이상의 수평/측면 유체 도관(160)에 의해 CEC의 내부 저장 공동(120)에 유체 결합되는 하나 이상의 냉각 공기 공급기 쉘(130)을 통해 위에서 설명된 자연 열 사이펀 환기 시스템을 통해 수동적으로 냉각된다. CEC의 뚜껑(115)은 생략되었으며 대신 지표면 위의 모듈이 CEC 바로 위에 장착된다.

지표면 위의 모듈은 지표면 아래의 CEC(110) 위에 위치하는 수직으로 길게 연장된 방사선 차폐 캐스크(300)일 수 있다. 적층된 캐스크와 CEC는 서로에 대해 동심원으로 배열될 수 있으며 CEC(110)의 수직 중심선 축 (VC1)과 캐스크(300)의 수직 중심선 캐스크 축 (CA1)에 의해 집합적으로 정의된 공통 수직 중심선을 따라 동축으로 정렬될 수 있다(예를 들어, 도 41 참조). 일 실시예에 있어서, 캐스크(300)는 볼트로 체결 또는 기타 수단을 통해 ISFSI 탑 패드(102)에 고정 및 분리 가능하게 장착될 수 있다. 지표면 아래의 CEC에 볼트로 체결 또는 기타 캐스크 수단을 통한 직접 고정 연결이 있어서는 안 된다. 다른 가능한 실시예에 있어서, 캐스크(300)는 콘크리트 탑 패드에 장착하는 대신에 또는 그에 추가하여 CEC의 상단에 직접 결합될 수 있다(예를 들어, 볼트로 고정되거나 다른 방식으로).

캐스크(300)는 지표면 위의 핵폐기물 저장 모듈이기 때문에 방사선 차단이 철저한 이중벽 용기이다. CEC(110)와 캐스크(300)의 내부 핵 폐기물 캐니스터 공동을 유체적으로 상호 연결하여 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같이 냉각 공기 환기 시스템의 유체적으로 인접한 내부 공간을 형성하도록 개시된 특수 냉각 공기 환기 장치를 포함하여 등급 이하 CEC 위의 적층형 설치에 대해 여기에 설명된 고유한 특징을 포함하도록 수정된 경우, 적층형 저장 시스템에 사용 가능한 적합한 기본 캐스크는 뉴저지 주 캠든 소재의 Holtec International에서 구입 가능한 HI-STORM 캐스크일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 캐스크(300)는 폭보다 높이가 더 큰 수직 방향의 길게 연장된 캐스크 몸체(310)를 포함합니다. 캐스크 몸체는 원통형 외부 쉘(311)과 내부 쉘(312), 그리고 그 사이에 형성된 환형 공간에 배치된 방사선 차폐 물질(313)로 구성된다. 쉘(311, 312) 및 차폐 물질(313)은 서로 다른 재료의 전술한 복합 구조를 갖는 캐스크의 원통형 수직 측벽(318)을 집합적으로 정의한다. 내부 및 외부 쉘은 그림과 같이 동심원으로 배열되어 있으며 서로에 대해 동축이다.

일 실시예에 있어서, 차폐 물질(313)는 중성자 및 감마 방사선 차단을 위한 콘크리트 덩어리 또는 라이너를 포함할 수 있다. 바람직하게는 적철광 또는 다른 유형의 철광석을 포함하는 콘크리트 골재가 사용될 수 있다. 이는 캐니스터 내의 캐스크 내부에 저장된 SNF(또는 다른 방사성 폐기물)에 의해 방출되는 열 에너지(예를 들어, 열)의 일부를 소산 및 전달하는 데 도움이 되도록 캐스크 몸체의 측벽(318)을 통한 전도성 열 전달을 유리하게 최대화한다. 여기에 설명된 수동형 환기 공기 시스템은 내부에 저장된 캐니스터 및 SNF 조립체의 구조적 무결성을 보호하기 위해 나머지 붕괴열을 소산시킨다. 감마 방사선 차폐를 위한 납, 중성자 차단을 위한 붕소 함유 재료(예를 들어서, Metamic® 및 기타), 강철, 및/또는 당업계에서 이러한 목적으로 일반적으로 사용되는 기타 차폐 물질을 포함하는 콘크리트에 추가하거나 대신하여 다른 방사선 차폐 물질이 사용될 수 있다.

캐스크(300)의 내부 쉘(312)은 내부 또는 내부 표면(312a)을 정의하고 외부 쉘(311)은 캐스크의 외부 또는 외부 표면(311a)을 정의한다. 일 실시예에 있어서, 원통형 쉘(311, 312)에 의해 형성된 표면(311a, 312a)은 그에 상응하게 원통형이고 아치형으로 만곡될 수 있다. 캐스크는 캐스크 몸체(310)의 상부단에 의해 정의된 상단(319)과 하부단에 의해 정의된 하단(320)을 추가로 정의한다.

내부 및 외부 쉘(312, 311)은 제한 없이 강철(예를 들어 탄소강 또는 스테인레스 스틸)과 같은 적합한 금속 물질로 형성될 수 있다. 탄소강이 사용되는 경우 적어도 캐스크의 외부 표면(311a)은 부식 방지를 위해 에폭시 페인트/코팅 처리될 수 있다. 금속 쉘(311, 312)은 각각 비제한적인 예시로서 약 3/4인치의 대표적인 두께를 가질 수 있다. 그러나, 다른 적절한 두께를 사용할 수도 있다.

등급 위 캐스크(300)는 캐스크 몸체(318)에 의해 정의된 수직 공동 축(CA1)을 따라 연장되는 수직으로 연장되는 내부 공동(321)을 포함한다. 캐스크(300)는 CEC(110)의 수직 중심선 축(VC1)과 동심 및 동축으로 정렬된다.

공동(321)은 실질적으로 캐스크의 전체 높이에 걸쳐 수직으로 연장된다. 일 실시예에 있어서, 공동(321)은 핵 폐기물 캐니스터(150)의 원통형 형상과 일치하도록 원형 단면 형상을 갖는 원통형 구성일 수 있다. 그러나, 내부에 저장된 핵폐기물 캐니스터의 구성에 따라 다각형 및 기타 비다각형 형상(예를 들어 직선, 육각형, 팔각형 등)을 포함하여 상응하는 단면 형상을 갖는 다른 형상의 공동이 사용될 수 있다. 캐스크(300)의 공동은 SNF 조립체(미도시) 또는 다른 고준위 방사성 폐기물 방출 방사선과 붕괴열 형태의 상당한 양의 열 에너지가 적재된 단일 핵 폐기물 캐니스터(150)만을 수용하도록 구성된 높이와 횡단면적을 가질 수 있다. 캐스크(300)는 캐스크 몸체의 하단(320)에서 내부 및 외부 쉘(312, 311)에 밀봉 용접될 수 있는 하단 베이스 플레이트(315)를 추가로 포함한다. 구조적으로, 이는 작업장에서 제작할 수 있는 견고한 자립형 캐스크 조립체 또는 구조를 형성한 다음 트랙 구동형 캐스크 크롤러(이 기술 분야에서 사용되며 잘 알려져 있음)와 같은 적절한 리프팅 장비로 이동 및 처리할 수 있는 원하는 핵 폐기물 저장 장소(예를 들어서, 원자력 발전소 및/또는 ISFSI)로 운송된다. 캐스크 크롤러는 핵폐기물 용기를 캐스크에 적재하는 데에도 사용된다. 베이스 플레이트(315)는, 도시된 바와 같이, 외부 쉘(311)과 외부 쉘(311)의 외부 표면(311a)의 하부를 넘어 반경방향 외측으로 돌출하는 베이스 플레이트의 주변부에 용접된 복수의 원주 방향으로 이격된 각진 거싯 플레이트(315b)에 의해 구조적으로 보강되고 강화될 수 있다. 베이스 플레이트(315)의 주변부는 캐스크를 콘크리트 탑 패드(102)에 고정하기 위해 사용자가 접근할 수 있는 장착 플랜지(350)를 정의한다.

상부 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)는 ISFSI 콘크리트 탑 패드(102)와 같은 실질적으로 평평한 수평 지지 구조물의 상단 표면에 위치 및 안착되어 캐스크(100a)를 견고하고 분리 가능하게 고정하도록 구성된다. 이는 지진 발생 시 진동 하중과 모멘트를 견딜 수 있도록, 쌓인 캐스크 조립체를 측면으로 안정화시킨다. 캐스크(300)는 탑 패드(102)에 직접 맞물리고, 일부 실시예에 있어서는 CEC(110)의 상단에 있는 환형 안착 플랜지(111c)에 인접하게 맞물린다(예를 들어, 도 36A-B 참조). 이는 환형 캐스크-CEC 인터페이스(448)를 형성한다. 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)는 CEC 안착 플랜지(111c)에 고정식으로 결합(예를 들어서, 볼트 체결, 용접 등)되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 왜냐하면 플랜지(111c)는 캐스크 베이스 플레이트의 내부 환형 하단 표면 부분에만 인접하여 맞물리도록 위치되어 접근이 불가능하기 때문이다. 장착 플랜지(350)를 형성하는 베이스 플레이트(315)의 주변부는, 도시된 바와 같이, 콘크리트 탑 패드(102)의 상단 표면에 인접하게 맞물려 고정적으로 결합된다. 비제한적인 일 실시예에 있어서, 앵커 볼트와 같은 복수의 원주방향으로 이격된 나사식 장착 패스너(324)는 콘크리트 패드에 내장되고 볼트 원형으로 배열되어 나사식 너트를 통해 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)에 의해 정의된 주변 장착 플랜지(350)를 제 위치에 고정적으로 고정하는 데 사용될 수 있다. 베이스 플레이트를 콘크리트 패드에 장착하는 다른 형태가 사용될 수 있다.

베이스 플레이트(315)는 쉘(111, 112)과 유사한 금속 물질(예를 들어, 강철 또는 스테인리스 스틸)로 제조될 수 있다. 설명의 편의를 위해 베이스 플레이트(315)의 하단 표면은 캐스크(300)의 하단(320)을 정의하는 것으로 간주될 수 있다.

베이스 플레이트(315)는 외부 쉘(311)을 넘어 반경방향 외측으로 돌출하고, 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 장착 플랜지(350)를 형성하는 주변부를 포함한다. 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(315)는 장착 플랜지 및 캐스크(300)의 외부 쉘(311)의 외부 표면(311a)의 하부에 용접된 원주 방향으로 이격된 복수의 각진 거싯 플레이트(315b)에 의해 구조적으로 강화되고 보강될 수 있다.

본 발명의 중요한 측면에 있어서, 상부 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)는 축방향 관통 구멍(315a) 형태의 복수의 천공을 포함하는 천공된 베이스 플레이트이다. 일 실시예에 있어서, 관통 구멍은 원형 단면 형상을 가질 수 있다. 그러나, 다각형(예를 들어 정사각형, 직사각형 등) 및 비다각형 형상과 같은 단면의 다른 적절한 형상의 관통 구멍이 사용될 수 있다. 관통 구멍(315a)은 수직으로 길게 연장되어 있으며, 캐스크의 수직 공동 축(CA1)과 서로 평행하게 배향될 수 있다. 바람직하게는, 캐스크(300)의 내부 공동(321) 내부에 있는 천공된 베이스 플레이트(315)의 중앙부만이 천공(즉, 관통 구멍(315a))을 포함한다.

지표면 위의 상부 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)는 캐스크에 저장된 핵폐기물 캐니스터(150)의 전체 중량을 지탱할 수 있는 구조로 되어 있다. 캐스크(300)의 천공된 베이스 플레이트(315)은 구조적 목적을 제공하며, 추가적으로 적층된 저장 어셈블리의 핵폐기물 캐니스터(150)에 의해 방출되는 붕괴열(열에너지)을 제거하는 본 명세서에 설명된 캐스크 및 CEC 환기 공기 시스템의 통합 부분으로서 기능한다. 천공된 베이스 플레이트(315)의 관통 구멍(315a)은 캐스크의 공동(321)을 지표면 아래의 CEC(110)의 공동(120)와 유체 소통하도록 위치시킨다. 유체 소통은 캐스크(300)과 CEC(110)의 적층을 통해 내부적으로 수직 방향으로 연장되는 공통의 유체적으로 상호 연결되고 연속적은 환기 수직관을 형성하는 효과가 있는 지표면 위의 CEC에 상부 캐스크를 장착하는 동작을 통해서 확립된다. 지표면 아래의 CEC(110)의 상단과 공동(120)이 위쪽으로 개방되어 있기 때문에(뚜껑(115)이 캐스크를 장착하기 위해 제거될 때), 천공된 베이스 플레이트(315)는 하부 CEC와 상부 캐스크의 공동 사이에 유일한 물리적 장벽을 형성한다. 천공된 베이스 플레이트(215)의 관통 구멍(215a)은 하부 공동(120)의 환기 공기가 전달되어 캐스크(300)의 상부 공동(321) 위쪽으로 흐르도록 허용하는 공기 투과성 장벽 또는 구조를 정의한다. 환기 시스템의 작동은 명세서에서 추가로 설명될 것이다.

상부 캐스크(300)의 천공된 베이스 플레이트(315)는 매설된 하부 CEC(110) 위에 상부 캐스크를 장착하는 과정에서 방사선 스트리밍 또는 빛이 통과하는 것을 방지하는 데 중요한 역할을 한다. 콘크리트 탑 패드(102)에 배치되는 동안(본 명세서에 추가로 설명됨) 핵폐기물 캐니스터(150)가 상부 캐스크(300)의 공동(321) 내에 적재된 후, 캐스크를 패드의 다른 곳에 이미 장착되어 있는 하부 CEC 상단에 캐스크를 위치시키기 위해, 상업적으로 이용 가능한 캐스크 크롤러에 의해 상부 캐스크를 패드에서 들어올려야만 한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 베이스 플레이트(315)의 축방향 관통 구멍(315a)은, 따라서, 높이 대 직경 비율이 적어도 2:1, 바람직하게는 3:1보다 큰 프로파일을 갖는다. 따라서, 일부 비제한적인 실시예에 있어서, 베이스 플레이트(215)는 이 목적을 위해 두께가 약 6인치 이상일 수 있는 수직으로 두꺼운 금속 구조이다. 수직으로 길게 연장된 관통 구멍(215a)은 방사선을 산란시키는 역할을 하여 방사선이 베이스 플레이트를 통해 환경으로 스트리밍되는 것을 방지한다. 길게 연장된 연장된 관통 구멍의 방사선 산란 효과를 더욱 강화하기 위해, 관통 구멍의 일부 또는 전부는 상부 캐스크(300)의 공동 축(CA1)에 평행하지 않고 비스듬하게 배향될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 제공될 수 있는 단일 모놀리식(monolithic) 단일 구조 대신에, 상부 캐스크(300)의 천공 베이스 플레이트(315)는 대안적으로 2-피스 구조를 가질 수 있다(예를 들어, 도 34-36 참조). 이는 상부 캐니스터(150)를 지지하기 위해 공동(321) 내부에 위치하는 원형 중앙부(315e)(본 명세서에서 앞서 설명한 축 관통 구멍(315a)으로 천공됨), 및 상부 캐스크 원통형 외부 및 내부 쉘(311,312)의 하단에 용접된 편평한 환형 하단 폐쇄 플레이트(315f)에 의해 형성된 외부 환형부를 포함한다. 폐쇄 플레이트(315f)는 지표면 아래의 CEC(110) 아래로부터 상승하는 공기가 베이스 플레이트(315)의 천공된 중앙부(315e)을 통해 상부 지표면 위의 캐스크(300)의 내부 공동(321)으로 흐르도록 하는 중앙 개구(315h)를 정의한다. 하단 폐쇄 플레이트(315f)는 베이스 플레이트(315)의 전체 구조의 일부로 간주될 수 있다. 하단 폐쇄 플레이트(315f)는 베이스 플레이트(315)의 주변부를 형성하고, 이는 차례로 상부 캐스크(300)를 하부 CEC(110)에 연결하기 위한 장착 플랜지(450)를 형성한다는 점에 유의해야 한다.

일 실시예에 있어서, 베이스 플레이트(315)의 천공된 중앙부(315e)은 폐쇄 플레이트(315f)의 내부 반경측 연장 또는 돌출에 의해 형성된 환형 계단형 숄더(315g)를 통해 지표면 위의 캐스크(300)의 공동(321) 내부에 위치된 하단 폐쇄 플레이트(315f)의 내부 부분에 의해 지지될 수 있다. 중앙부(315e)는 하단 폐쇄 플레이트(315f)의 계단식 숄더(315g)와 느슨하게 결합하여 제거 가능하거나, 대안적으로, 외부 폐쇄 플레이트(315f)에 용접되어 견고하게 고정될 수 있다. 전자의 느슨한 결합 장착을 위해, 환형 하단 폐쇄 플레이트(315f)가 캐스크 몸체의 외부 및 내부 쉘(311, 312)에 용접된 후 원형 천공된 중앙부(315e)가 상부 캐스크(300)의 상단을 통해 삽입될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 중앙부(315e)는 구조상 본 명세서에 설명된 상부 캐스크(300)의 하단 폐쇄 플레이트(315f)보다 더 두꺼울 수 있는데, 그 이유는 중앙부가 캐스크 내의 캐니스터(150)의 무게를 지탱하기 때문이다(예를 들어, 도 3 및 21 참조). 다른 가능한 구성에 있어서, 전체 베이스 플레이트(315)는 균일한 두께를 가질 수 있다.

베이스 플레이트(315)의 원형 중앙부(315e)는 베이스 플레이트의 모놀리식(monolithic) 1-피스 구성 또는 2-피스 구성이 사용되는지에 관계없이 다양한 구조를 가질 수 있다. 도 35는 복수의 축방향 관통 구멍(315a)을 정의하는 복수의 직교 배열되고 교차하는 금속의 편평한 플레이트(315m)에 의해 형성된 중앙부(315e)의 일 실시예를 도시한다. 본 실시예의 외부 둘레는 중앙부를 수용하는 지표면 위의 캐스크(300)의 내부 공동(321)에 의해 정의된 원형 횡단면적에 일치하고 이에 상보적으로 구성된 가상의 원을 정의한다. 도 36은 캐스크(300)의 베이스 플레이트(315)의 중앙부(315e)가, 본 명세서에 있어서 이전에 설명된, 복수의 관통 구멍(315a)이 형성되는 견고한 원형 금속 플레이트에 의해 형성되는 대안적이고 바람직한 실시예를 도시한다. 두꺼운 강철 플레이트로 형성된 중앙부(315e)는 관통 구멍(315a)의 형성을 가능하게 하며, 이는 도 35의 실시예보다 일부 경우에, 천공된 기부판(315)을 통한 방사선 스트리밍 또는 빛에 대한 더 큰 보호를 제공할 수 있다. 지표면 아래의 CEC(110)의 공동(120)을 지표면 위의 캐스크(300)의 공동(321)에 유체적으로 상호 연결하기 위해 임의의 적절한 구성의 관통 구멍이 제공되는 한, 다른 천공 구조가 중앙부(315e)에 사용될 수 있다.

도 35에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 복수의 스페이서 플레이트(315d)는 공동(321) 내부의 천공된 베이스 플레이트(315)의 상단 표면에 견고하게 부착(예를 들어, 용접)될 수 있다. 스페이서 플레이트는 베이스 플레이트 위에 분포되고 베이스 플레이트를 가로질러 이격될 수 있다. 스페이서 플레이트를 구성하기 위해 임의의 적합한 형상의 구조용 강철 플레이트를 사용할 수 있다. 스페이서 플레이트(315d)는 지표면 위의 캐스크(300)의 천공된 베이스 플레이트 위의 핵 폐기물 캐니스터(150)의 하단과 맞물려 상승하도록 구성된다. 이는 유리하게 환기 공기가 캐니스터 아래로 순환 및 유동하여 내부의 핵 폐기물 냉각을 향상시키는 것을 허용한다. 일부 실시예에 있어서, 스페이서 플레이트(315d)는 높이가 약 6인치일 수 있고, 천공된 베이스 플레이트(315)를 통해 방사선 스트리밍 또는 빛을 추가로 방지하는 방사선 산란을 생성하기 위해 서로 복수의 배향으로 배열된다.

도 21 내지 44를 계속해서 일반적으로 참조하면, 하부 CEC(110)와 상부 캐스크(300) 모두의 내부 공동(120, 321)은 각각 높이를 가지며 횡단면은, 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이, 내부에 핵폐기물 캐니스터(150) 이하를 수용하도록 구성된다. 각각의 공동의 직경은 각각 내부 공동(120 또는 321) 내의 캐니스터(150)와 CEC 쉘 몸체(111) 또는 캐스크의 내부 쉘(312) 사이(예를 들어, 도 36A 참조)에 각각의 CEC(110)의 환기 환형체(121) 또는 캐스크(300)의 환기 환형체(322)를 형성하기 위해 연료 캐니스터(150)의 외부 직경보다 의도적으로 더 크다(예를 들어 캐니스터 직경의 1/3 미만). 하부 CEC(110)에 있는 환형체(121)의 반경방향 폭(W1) 및 상부 캐스크(300)에 있는 환형체(322)의 폭(W2) 각각은 바람직하게는 각각의 캐니스터(150) 내의 핵폐기물에 의해 생성된 열을 캐니스터로부터 멀리 끌어당기기에 충분하며, 이는 냉각 환기 공기가 캐니스터들의 자연 대류 열 사이펀 효과를 통해서 가열되는 외부 표면을 따라 위쪽으로 유동하기 때문이다. CEC 또는 캐스크 내부의 일반적인 환기 환형체는 연료 캐니스터(150)에 의해 생성된 추정되는 열 부하에 따라 비제한적인 예로서 반경 방향 폭이 대략 2-6인치를 포함하는 범위일 수 있다. 도시된 바와 같이, 환기 환형체는 CEC 및 캐스크 각각에 있는 캐니스터의 전체 높이에 대해 정의되고 수직으로 연장되며 내부 공동의 상단에 근접한 상단에서 종료될 수 있습니다(예를 들어, 도 21 참조). 따라서, 캐니스터(150)는 CEC 및 캐스크의 공동의 전체 높이에 근접하는 높이를 갖고, 그것이 수용되는 각각의 공동의 높이의 적어도 3/4보다 더 크다. CEC 및 캐스크의 각 환기 환형체(121 및 322)의 하부는 본 명세서의 다른 곳에서 추가로 설명된 바와 같이 CEC 및 캐스크의 측벽을 통해 연장되는 공기 유입구 덕트를 통해 주변 대기와 유체 소통되도록 위치된다.

일 실시예에 있어서, 상부 캐스크(300)의 환기 환형체(322)의 반경 방향 폭 (W2)은 바람직하게는 하부 CEC(110)의 환기 환형체(121)의 반경 방향 폭(W1)보다 크다. CEC 및 캐스크 안에 저장된 핵폐기물 캐니스터가 표준화된 것과 동일한 직경을 갖기 때문에, 상부 캐스크의 더 큰 반경 방향 폭(W2)은 상부 캐스크의 공동(321)이 하부 CEC에 있는 공동(120)의 직경 D1보다 더 큰 직경 D2를 갖는 결과이다(예를 들어, 도 36A 참조). 상부 캐스크(300)의 공동(321)에 생성된 추가 환형체(322) 부피는 상부 캐스크의 캐니스터(150)에 의해 생성된 추가 열을 흡수하는 상부 환형체(322)의 능력을 손상시키지 않으면서 하부 CEC(110)로부터 받은 가열된 환기 공기의 추가 부피를 유리하게 수용할 수 있다. 대조적으로, CEC(110)는 CEC 내부의 단일 핵폐기물 캐니스터(150)에 의해 생성된 열 부하를 수용하는 데 필요한 공기 유입구(125)를 통해 주변 냉각 공기의 부피만을 내부로 끌어당기기 때문에 더 작은 직경의(D1) 공동(120)를 가질 수 있다.

도 29 및 도 36A에 도시된 바와 같이, 캐스크 대 캐스크 인터페이스(448)는 상부 캐스크(300)와 하부 CEC(110) 사이에 형성된다. 구체적으로, 인터페이스는 베이스 플레이트(315)에 의해 정의되는 상부 캐스크의 하단 장착 플랜지(350)와 및 탑 패드(102)의 상단 표면(102a) 사이의 결합에 의해 정의될 수 있다. 상부 캐스크(300)의 공동(321) 내의 핵 폐기물 캐니스터(150)가 인터페이스(448)(예를 들어, 캐니스터의 하단) 위에 배치되고, 반대로 캐니스터(150)가 하부 CEC(110)의 공동(120)이 인터페이스(448)(예를 들어, 캐니스터의 상단) 아래에 배치된다는 점에 특별히 유의해야 한다. 이는 캐스크 대 캐스크 경계면(448)을 통해 캐스크로부터 반경방향 외측으로 주변 환경으로 방사선 스트리밍하거나 빛을 내는 것을 방지한다.

방사선 차폐 폐쇄 뚜껑(314)은 지표면 위의 상부 캐스크(300)의 상단(319)에 분리 가능하게 결합된다. 적용 가능한 경우 일반적으로 도 21-44를 참조하고, 특히 덮개를 더 크고 확대된 단면 상세도로 도시하는 도 37을 참조한다. 뚜껑(314)은 제자리에 있을 때 상부 캐스크(300)의 일반적으로 위쪽으로 개방된 공동(321)을 닫는다. 뚜껑(314)은 외부 하우징에 의해 둘러싸인 콘크리트 플러그 또는 라이너와 같은 방사선 차폐 물질(314a)로 채워진 내부 공간을 정의하는 중공 금속 외부 하우징(314b)을 포함하는 원형 원통형 구조일 수 있다. 콘크리트에 추가하거나 콘크리트 대신 다른 차폐 물질를 사용할 수 있다. 뚜껑(314)은 수직 위쪽 방향으로 방사선 차폐를 제공하는 반면, 캐스크 몸체(318)의 내부 및 외부 쉘(312, 311) 사이에 배치된 콘크리트 라이너(313)는 측면 또는 수평 방향으로 방사선 차폐를 제공한다. 콘크리트 라이너를 제외하고, 전술한 뚜껑 관련 구성요소는 바람직하게는 모두 강철과 같은 금속으로 형성되지만 이에 국한되지는 않는다(예를 들어서, 탄소 또는 스테인리스).

뚜껑(314)의 하우징(314b)은 원형 상단 커버 플레이트(314b-1), 원형 하단 커버 플레이트(314b-2), 및 링 플레이트와 상단 플레이트 사이에서 수직으로 연장되는, 원주 방향으로 연장되는 주변 링 벽 또는 쉘(314b-3)을 포함할 수 있다(예를 들어서, 도 6 참조). 특정 실시예에 있어서, 상단 및 하단 커버 플레이트는 편평할 수 있고 링 쉘(314b-3)은 원통형 형상일 수 있다.

상부 캐스크(300)의 상단(319) 위로 뚜껑(314)의 하단 커버 플레이트(314b-2)를 상승시키는 복수의 원주 방향으로 이격된 원통형 스탠드오프(441)가 제공될 수 있다. 이는 뚜껑의 둘레 전체를 뚜껑으로부터 대기로 통하는 공기 유출구 덕트(440)를 정의하기 위해서 하단 커버 플레이트 및 캐스크의 상단 사이에서 원주 방향으로 연장되는 환형 구성의 수직 갭을 제공한다. 공기 유출구 덕트(440)는 스탠드오프(441)에 의한 중단을 제외하고 뚜껑(314) 둘레 전체에서 360도 연장될 수 있다. 가열된 환기 공기가 뚜껑을 빠져나가 대기 중으로 다시 배출되도록 허용하는 동시에, 유동 영역을 갖는 환형 메쉬 스크린(444)은 환형 공기 유출구 덕트(340)를 둘러싸서 잔해나 다른 물질이 캐스크 안으로 들어가는 것을 방지한다.

중앙 공기 수집 오목부(314c)는 스탠드오프(441)에 의해 생성된 간격에 의해 뚜껑의 밑면에 있는 뚜껑(314)의 하단 커버 플레이트 판(314b-2) 아래에 형성된다. 중앙 공기 수집 오목부(314c)는 캐니스터에 의해 가열되는 환기 환형체(332)로부터 수직으로 상승하는 환기 공기를 수용하기 위해서 캐스크(300)의 내부 공동(321)으로 아래쪽으로 개방된다. 중앙 공기 수집 오목부는 가열된 환기 공기를 수집하고 공기를 공기 유출구 덕트(440)를 통해 주변 대기로 다시 반경 방향 바깥쪽으로 안내한다.

상단 커버 플레이트와 하부 커버 플레이트 사이에 콘크리트 방사선 차폐 물질(314a)을 통해 용접된 수직 보강 플레이트(314d)가 뚜껑 하우징을 구조적으로 보강한다. 일 실시예에 있어서, 도 37에 가장 잘 도시된 바와 같이, 보강 플레이트는 뚜껑이 장착되는 캐스크(300)의 상단(319)에 분리 가능하게 결합하도록 추가로 구성되고 작동 가능하다. 이러한 목적을 위해서, 보강 플레이트(314d)는 캐스크의 상단과 맞물리도록 구성된 계단형 절개부(314d-1)를 포함할 수 있다. 따라서, 보강 플레이트는 스탠드오프(441)에 부과되지 않는 무거운 방사선 차폐 뚜껑의 전체 중량을 일차적으로 지지하는 역할을 한다. 하단 커버 플레이트(314b-2)는 뚜껑의 무게를 부분적으로 지지하는 각각의 스탠드오프에 용접될 수 있다.

스탠드오프(441)는 뚜껑(314)을 상부 캐스크(300)에 분리 가능하게 연결하는 추가 역할을 할 수 있다. 비록 콘크리트로 채워진 뚜껑의 무거운 무게가 뚜껑을 캐스크의 제자리에 유지하는 경향이 있지만, 뚜껑을 통에 볼트로 고정하는 형태로 고정하여 추가적인 역할을 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 목적을 위해서, 각각 하나의 스탠드오프(441)를 통해 수직으로 연장되고 캐스크(300)의 상단(319)에 제공된 짝을 이루는 나사형 소켓(445)과 나사식으로 맞물리는 복수의 나사형 뚜껑 볼트(442)가 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 소켓은 캐스크의 내부 및 외부 쉘(312, 311) 사이에 용접된 수직 방향의 뚜껑 장착 플레이트(246)에 의해 제공될 수 있다(예를 들어, 도 21 참조). 각각의 나사형 소켓은 콘크리트 방사선 차폐 물질(314a)에 매립된 관련된 뚜껑 장착 플레이트에 용접된다. 도시된 바와 같이, 각각의 스탠드오프(441)는 작업자가 뚜껑 볼트에 접근할 수 있도록 뚜껑(314)의 방사선 차폐 재료(314a)를 통해 수직으로 연장되는 관형 접근 슬리브(443)를 포함한다.

이제 지표면 위의 상부 캐스크(300) 내부의 핵폐기물을 냉각하는데 사용되는 수동 환기 공기 시스템의 추가적인 특징을 설명한다.

본 문서에서 개시한 핵 폐기물 저장 시스템은, SNF 또는 기타 고준위 방사성 폐기물을 담는 캐니스터(150)에서 방출되는 붕괴열을 제거하기 위한 자연 순환 공기 환기 시스템(즉, 팬/송풍기에 의해 구동되지 않음)을 포함한다. 캐스크를 둘러싸는 주변의 공기에 의해 제공되는 냉각 공기 흐름은 하부 CEC(110) 및 상부 캐스크(300)의 환기 고리(121, 322) 내의 환기 공기가 내부의 캐니스터(150) 내부에 저장된 SNF나 기타 방사성 폐기물이 부패하면서 발생하는 열을 방출하고, 이에 의해 가열되는 자연 대류 열 사이펀 효과에 의해 구동되는 흐름을 갖는다. 이러한 공기 가열은 각 환기 환형체 내에서 가열된 공기의 상승 흐름을 생성한다. 이러한 자연 대류 구동 공기 유동 효과는 추가 설명 없어도, 해당 기술 분야에서 잘 이해될 수 있다.

일반적으로 적용 가능한 도 21 내지 44에 도시된 바와 같이, 상부 캐스크(300)의 캐스크 환기 캐스크의 내부 공동(321)에 반경 방향으로 환기 공기를 내부로 도입하고 끌어들이도록 구성된 복수의 둘레방향으로 이격된 환기 공기 유입구 덕트(420)을 포함한다. 공기 유입구 덕트 (420)는 캐스크 공동(321) (캐니스터(150)와 캐스크 몸체(310)의 내부 쉘(312) 사이의 공동에 형성된 환기 환형체(322)를 포함함)과 냉각 공기의 공급원을 제공하는 주변의 대기 사이의 유체 소통을 확립한다.

공기 유입구 덕트 (420)는 상부 캐스크(300)의 주변/둘레 주위에 둘레방향으로 이격될 수 있다. 유입구 덕트(300)는 균일하게 또는 불균일하게 이격되어 상부 캐스크(300)의 내부 공동(321)에 포함된 핵폐기물 캐니스터(150)의 각 사분면에 주변 냉각 공기를 전달하기 위해 적어도 4 개의 덕트를 포함할 수 있다. 설명된 일 실시예에 있어서, 캐니스터의 각 사분면은 한 쌍의 입구 덕트(420)(즉, 총 8 개의 덕트)에 의해 냉각된다.

비제한적이고 바람직한 일 실시예에 있어서, 공기 유입 덕트(420)는 캐스크의 하단(320)에 근접한 상부 캐스크 몸체(310)의 하부 부분에 배치되고 이를 통해 형성되며, 주변 냉각 또는 환기 공기를 상부 캐스크(300)의 공동의 하부와 상부 환기 환형체(322)로 도입한다. 따라서, 각각의 공기 유입구 덕트(420)는 외부 쉘(311)로부터 내부 쉘(312)까지 캐스크 몸체(310)에 의해 형성된 측벽(318)을 통해 수평/측면 및 반경 방향으로 완전히 연장된다. 반경 방향으로 배향된 덕트(420)는 캐스크 공동(321)의 하부와 상부 캐스크(300)의 환기 환형체(322)를 주변 대기 및 냉각 공기와 유체 소통시키는 공기 유입구 통로를 정의한다.

상부 캐스크(100b)의 공기 유입구 덕트(210)는 신선한 냉각 주변 환기 공기를 상부 캐스크 공동(321) 내측으로 반경방향으로 도입하고, 여기서 이는 하부 CEC(110)로부터 상부 캐스크 공동으로 수직 상향 유동하는 이미 가열된 환기 공기와 혼합된다. 유리하게도, 이러한 공기 흐름의 혼합은 하부 CEC로부터 상승하는 가열된 환기 공기를 조절하고 냉각시켜 상부 캐스크(300) 내부의 핵폐기물 캐니스터(150)에 의해 방출되는 열을 더 잘 흡수할 수 있게 한다. 따라서, 하부 CEC(110)와 상부 캐스크(300)의 적층된 조립체는 수직으로 이격된 2개의 공기 유입구 세트에 의해 냉각된다. CEC(110)의 공기 유입구(125)는 지표면 아래에 있고, 캐스크(300)의 공기 유입구 덕트(420)는 지표면 위에 있다. 이는 핵폐기물 저장 시스템에 의해 수용된 두 핵폐기물 캐니스터(101) 모두에 대한 열에너지 방출에 의해 생성된 열 부하에 대한 적절한 냉각 용량을 제공한다.

상부 캐스크(300)의 공기 유입구 덕트(420)는 각각 상부 캐스크 외부 쉘(311)의 외부 또는 외부 표면(311a)에 위치하여 이를 관통하는 유입 개구(411)와 내부 쉘(311)의 내부 또는 내부 표면(312a)에 위치하여 이를 관통하는 유출 개구(412)를 포함한다. 적절한 구성의 금속 유체 도관(413)은 각 유입구 덕트의 입구와 출구 사이에서 연장되어 유체적으로 연결된다. 유체 도관(413)은 임의의 적절한 구성 및 다각형 또는 비다각형 단면 형상을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이. 일 실시예에 있어서, 유체 도관은 직선 단면 형상(예를 들어, 직사각형 또는 정사각형)을 갖는 상자형 구성을 가질 수 있다. 비제한적인 일실시예의 구성에 있어서, 상부 캐스크(300)의 공기 유입구 덕트(420)는 수직으로 연장될 수 있다.

상부 공기 유입구 덕트(420)의 각각의 유체 도관(413)은 캐스크 몸체(310) (즉, 쉘(311, 312)과 그 사이의 방사선 차폐 물질(313))의 측벽(318)을 통해 반경 방향으로 연장되어 주변의 공기를 상부 캐스크(300)의 내부 공동(321) 및 환기 환형체(322)에 유체적으로 연결한다(예를 들어, 도 44 참조). 따라서, 유체 도관(313)은 상부 캐스크(100b)의 방사선 차폐 물질 라이너 내에 매립될 수 있다.

상부 캐스크(300)에 배치될 때 캐니스터(150) 내부에 저장된 SNF 또는 기타 방사성 폐기물로부터 방사선이 유입구 덕트(420)를 통해 주변 환경으로 흐르는 것을 방지하기 위해, 각 유입구 덕트는 각 공기 유입구 덕트의 외부 유입 개구(201)와 내부 유출 개구(212) 사이에 시야의 직선이 존재하지 않도록 순환 경로로 주변 환기 공기를 캐스크 공동(321) 내부로 반경 방향 안쪽으로 끌어들이는 순환 구성을 가질 수 있다. 그러한 순환적인 구성을 제공하기 위해서, 유입 개구(211)는 덕트의 유출 개구(212)로부터 반경 방향 및 각도 방향으로 오프셋 될 수 있다. 비제한적인 일실시예에 있어서, 유입 개구(211)는 반경 방향 기준선(R1)에 의해 정의된 제1 각도 위치에 위치될 수 있고, 유출 개구(212)는 제2 반경 방향 기준선(R2)에 의해 정의된 제2 각도 위치에 위치될 수 있다(예를 들어, 도 44 참조). 유입 및 유출 개구(411, 412)는 약 20도 내지 40도 사이의 각도(A1)로 각도 오프셋 될 수 있다. 바람직하지만 비제한적인 일 실시예에 있어서, 각도(A1)는 약 30도일 수 있다. 도시된 바와 같이, 그 사이에 위치한 유체 도관(413)은 상부 캐스크 몸체(310)의 방사선 차폐 물질(313) 라이너를 통해 반경 방향의 기준선(R1 및 R2)을 가로질러 연장되어 유입 및 유출 개구를 유체적으로 연결한다. 전술한 구성 및 배치는 공기 유입 덕트(420)의 상부 세트를 통한 임의의 시야의 직선을 제거한다.

수동 환기형 공기 냉각 시스템의 작동에 있어서, 캐니스터(150)와 CEC 쉘 몸체(111) 사이에 있는 지표면 아래의 하부 CEC(110)의 환기 환형체(121) 내부에 존재하는 공기는 캐니스터(즉, 그 안의 핵 폐기물 용기)에 의해 방출되는 열 에너지에 의해 가열된다. 가열된 환기 냉각 공기는 환형체 내에서 수직으로 위쪽으로 흘러 하부 CEC의 개방된 상단까지 상승한다. 자연 대류 열 사이펀 효과로 인해서, 상승하는 가열된 환기 공기는 냉각 공기 공급기 쉘(들)(130)을 통해 수직으로 아래쪽으로 CEC를 둘러싸는 지표면 위로부터 이용 가능한 주변 냉각 공기를 동시에 끌어당긴 다음, 앞서 설명한 방식으로 CEC 공기 유입구(125)에 측면/수평으로 끌어당긴다. 냉각 주변 공기는 CEC 공동(120)의 하단에 인접한 공기 유입구(125)를 통해 반경 방향 안쪽으로 CEC로 흐른다.

동시에, 캐니스터(150)와 내부 쉘(312) 사이에 있는 지표면 위의 상부 캐스크(300)의 환기 환형체(322) 내부에 존재하는 공기는 캐니스터(즉, 그 안의 핵 폐기물 용기)에 의해 방출되는 열 에너지에 의해 가열된다. 상부 캐스크(300) 내부의 가열된 환기 공기는 환형체 내에서 수직으로 위쪽으로 흘러 뚜껑(314) 아래의 상부 캐스크 상단까지 상승한다. 자연 대류 열 사이펀 효과로 인해서, 상승하는 가열된 환기 공기는 동시에 상부 캐스크(300)의 하단에 인접한 공기 유입구 덕트(420) 세트를 통해 캐스크 주변의 사용 가능한 주변 냉각 공기를 반경 방향 안쪽으로 끌어당긴다.

프로세스는 하부 CEC를 떠나 상부 캐스크 천공된 베이스 플레이트(315)의 관통 구멍(315a)을 통해 흘러 상부 캐스크(300) 내부의 환기 환형체(322)의 하단으로 들어가는 하부 CEC(110)의 가열된 환기 공기의 상승으로 계속된다. 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이, 이 가열된 환기 공기는 공기 유입구 덕트(420) 세트를 통해 상부 캐스크 안으로 끌어들여진 냉각 주변 공기와 혼합됩니다. 혼합된 공기는, 위에서 언급한 바와 같이, 상부 캐스크(300)에 있는 캐니스터(150)에 의해 추가로 가열된다. 추가로 가열된 환기 공기는 계속 위쪽으로 흐르고 상부 캐스크의 상단에 도달하며, 여기서 캐스크의 상단 폐쇄 뚜껑(314)에 의해 정의된 환형 공기 유출구 덕트(440)를 통해 다시 대기로 배출된다. 이러한 환기 공기 순환 패턴은 캐니스터가 어느 정도의 열을 방출하는 한 무한정 계속된다.

적층형 핵폐기물 저장 시스템의 전개

적층형 핵폐기물 저장 시스템이 ISFSI 또는 다른 현장에 핵 폐기물을 저장하는 데 사용될 수 있는 적어도 두 가지 배치 시나리오가 있다. 이제 핵폐기물을 저장하는 방법 또는 프로세스가 이러한 시나리오 및 그 변형과 관련하여 요약된다.

첫 번째 배치 시나리오에 있어서, 하나 이상의 지표면 아래의 CEC(110)는 향후 저장 장소에서 추가 핵 폐기물 저장 용량이 필요할 때까지 일정 기간 동안 제1 시점에 사용될 수 있다. 따라서 본 명세서에 개시된, 계층형 조립체에 하부 CEC 및 후속 상부 캐스크(300)를 장착하는 것은 아래에서 설명되는 두 번째 배치 시나리오에서와 동일한 설치 순서 동안이 아니라 시간이 지남에 따라 시차를 두고 장착되도록 의도되었다. 적층된 저장 모듈의 각각의 하부 CEC는 저장 시설의 콘크리트 패드(S) 상의 개별 위치에 매립되어 위치될 수 있다(예를 들어, 도 1-3 참조). 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이, 각각의 CEC(110)와 연관된 냉각 공기 공급기 쉘(130) 및 유체 도관(160)은 각각의 하나 이상의 CEC에 유체 연결된다.

CEC(110)가 콘크리트 탑 패드(102)와 가공된 충전재(140)에 각각 매립된 상태에 있어서, 첫 번째 핵 폐기물 캐니스터(150)가 하강되어 각 CEC 내부 공동(120)에 삽입된다. 캐니스터(150)는 건조 상태에 있으며, 하부 및 상부 캐스크(100a, 100b)와 같은 콘크리트 측벽을 가진 무겁고 두꺼운 벽의 저장 캐스크보다 적은 방사선 차폐(콘크리트가 없는 측벽)를 제공하는 얇은 벽을 가진 더 가벼운 용기인 상업적으로 이용 가능한 이송 캐스크를 통해 캐스크(100a)에 적재될 수 있다. 이송 캐스크는 일반적으로 핵폐기물 캐니스터(예: MPC)가 미리 적재되어 있는 연료 풀에 잠기며, 이는 알려진 방식으로 SNF 조립체와 함께 담긴다. 캐니스터는 본 명세서에 개시된 캐니스터(101)가 하부 및 상부 캐스크(100a, 100b)에 적재될 때와 같은 건조 상태가 아닌 이송 캐스크 내부의 젖은 상태에 있다. 사용될 수 있는 이송 캐스크의 예시는 공동 소유의 미국 특허 제9,466,400호 및 제7,330,525호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되어 있다. 이송 캐스크는 또한 아래에 설명된 상부 캐스크(300)에 캐니스터를 적재하는 데 사용될 수 있다.

캐니스터가 배치되면, CEC 뚜껑(115)이 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 CEC 위에 배치되고 장착된다.

캐니스터(150)가 CEC에 위치하고 뚜껑이 제 위치에 있는 경우, 열 사이펀 환기 공기 시스템이 캐니스터 내부에 의해 생성된 열로 인해 활성화된다. 냉각 주변 환기 공기는 하나 이상의 냉각 공기 공급기 쉘(130)과 유체 도관(160)을 통해 공기 유입구(125)를 통해 CEC 공동(120)으로 끌어들여진다. 본 명세서에서 이전에 설명한 바와 같이, 냉각 공기는 캐니스터 내 핵폐기물에서 방출되는 열에너지에 의해 가열되어 CEC의 환기 환형체(121)를 통해 상승한 후, 뚜껑(115)에 의해 형성된 공기 유출구(118)를 통해 가열된 환기 공기로 대기 중으로 되돌아 간다. 이 방법은 CEC에 방사성 폐기물을 저장하고 냉각하기 위해 일정 기간 동안 CEC(110)를 작동하는 것을 포함합니다.

제2 시점(예를 들어서 며칠, 몇 주, 몇 달 또는 몇 년 후와 같이 첫 번째 시점 이후)에, 핵폐기물 저장 장소에 미리 설치된 하부 CEC(110)의 일부 또는 전부에 하나 이상의 상부 캐스크(300)를 설치함으로써 필요에 따라 추가적인 저장 용량이 추가될 수 있다. 비어 있고 위쪽으로 개방된 상부 캐스크(300)는 먼저 임시의 준비 영역의 콘크리트 탑 패드(102) 위에 배치된다. 상부 캐스크에는 두 번째 캐니스터(150)가 적재되어 삽입된다. 하부 CEC(110)의 뚜껑(115)은 제거되어 위쪽으로 개방된 용기를 남길 수 있다. 그 다음에, 상부 캐스크(300)는 들어올려져 상응하는 지표면 아래의 CEC 위에 그리고 상부 패드(102)에 볼트로 고정될 수 있다. 상부 캐스크의 천공된 베이스 플레이트(315)는 탑 패드(102)의 상단 표면(102a)에 있는 CEC의 상부 환형 안착 플랜지(111c)와 인접하게 맞물릴 수 있지만(예를 들어, 도 36b 참조), 볼트로 고정되거나 어떤 방식으로든 고정식으로 결합되지는 않는다. 상호 맞물림은 평면 대 평면 인터페이스 중 하나이며 이 캐스크-CEC 인터페이스(448)에서의 밀봉이다. 이어서, 캐스크 뚜껑(314)은 캐스크가 제2 캐니스터(150)를 내부에 적재한 후 들어올리기 전에 CEC 위의 상부 패드(102) 위에 있는 동안 또는 캐스크가 상부 패드에 위치된 후에 상부 캐스크(300)의 상단(319)에 설치되고 볼트로 고정될 수 있다.

캐니스터(150)가 상부 캐스크(300)에 배치되고 그 뚜껑이 제 위치에 있으면, 상부 캐스크에 대해 결합된 열 사이펀 효과와 벤츄리 효과(venturi effect)를 포함하는 공기 환기 시스템이 활성화된다. 열 사이펀 효과는, 앞서 설명한 바와 같이, 캐스크 내부의 캐니스터에 의해 생성된 열에 의해 유발된다. 벤튜리 효과는 아래의 하부 CEC(110)로부터 상부 캐스크 공동(321)에 수용되는 상승 및 상향 유동 가열 흐름의 속도에 의해 유발된다. 냉각 주변 공기는 부분적으로는 벤튜리 효과 및 부분적으로는 열 사이펀 효과를 통해 상부 공기 유입구 덕트(420)를 통해 끌어들여지고, 상부 캐스크(300)의 환기 환형체(322)를 통해 위쪽으로 상승하고, 그런 다음 뚜껑(314)에 의해 정의된 공기 유출구 덕트(440)를 통해 추가로 가열된 환기 공기로서 대기로 되돌아간다.

또한, 본 명세서에서 앞서 설명한 바와 같이, 캐스크 시스템의 상부 공기 유입구 덕트(320)를 통해 상부 캐스크 내로 도입된 환기 공기는 같이 하부 CEC(110)로부터 받은 이미 가열된 환기와 환기 환형체(322)에서 혼합된다. 결합되고 혼합된 환기 공기 흐름은 상부 캐스크의 뚜껑에서 함께 배출된다.

적층형 핵 폐기물 저장 시스템의 두 번째 배치 시나리오에 있어서, 하부 CEC(110) 및 상부 캐스크(300)는 초기에 동일한 시점에 저장 장소(예를 들어, ISFSI)에 동시에 설치될 수 있다. 상기 방법 또는 프로세스는 콘크리트 베이스 패드(101) 위에 CEC(110)를 위치시키는 단계, 바람직하게는 CEC를 패드에 고정시켜 안정성을 제공한 후, 그 안에 제1 핵폐기물 캐니스터(150)를 장전/삽입하는 단계를 포함한다.

방법 또는 프로세스는 상부 캐스크(300)가 천공된 베이스플레이트(315)를 통한 내부 공동(321, 120) 사이의 유체 소통을 확립하기 위해 CEC(110) 위의 뚜껑과 함께 상부 패드(102)에 장착될 때까지 첫 번째 배치 시나리오에 대해 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로 계속된다.

각각의 전개 시나리오에 관하여 위에 설명된 순서 및/또는 방법의 수많은 다른 변형이 사용될 수 있다.

지표면 위의 상부 캐스크(300)의 캐스크 몸체(310)에는 공기 유출구(즉, 측벽(318))가 없다는 점에 유의해야 한다. 대신에, 공기 유출구(440)는 캐스크 뚜껑(314)에 의해 정의된다. 또한 지표면 아래의 CEC(110)의 쉘 몸체(111)에는 공기 유출구가 없다는 점도 유의해야 한다. 대신에, 공기 유출구(118)는 CEC 뚜껑(115)에 의해 형성되지만, 상부 캐스크(300)가 CEC 위에 장착되어 CEC에 유체적으로 연결되기 전에 CEC가 단독으로 사용되는 경우에만 정의된다.

전술한 설명 및 도면은 본 발명의 예시를 나타내지만, 첨부된 청구범위의 사상, 범위 및 균등물의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 추가, 수정 및 치환이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특히, 당업자에게는 본 발명이 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태, 구조, 배열, 비율, 크기 및 다른 요소, 물질 및 구성요소로 구현될 수 있음이 명백할 것이다. 또한, 본 발명에 기술된 적용할 수 있는 방법/프로세스의 다양한 변형이 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 당업자는 본 발명의 원리에서 벗어나지 않으면서 특정 환경 및 작동 요구사항에 특히 적응된 구조, 배열, 비율, 크기, 물질 및 구성요소의 많은 변형과 달리 본 발명이 사용될 수 있음을 추가로 이해할 것이다. 그러므로, 현재 개시된 예시는 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되며 전술한 설명 또는 예시로 제한되지 않는다. 오히려, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 및 균등물의 범위에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어질 수 있는 본 발명의 다른 변형을 포함하도록 광범위하게 구성되어야 한다.

Claims

수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템에 있어서,
적어도 부분적으로 지표면 아래에 장착되도록 구성된 하부 공동 인클로저 컨테이너 - 상기 공동 인클로저 컨테이너는, 방사성 핵폐기물을 담는 제1 캐니스터를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 공기 유입구 및 제1 내부 공동을 포함함 -;
방사성 핵 폐기물을 담는 제2 캐니스터를 수용하도록 구성된 제2 내부 공동을 포함하는 상부 캐스크 - 상기 캐스크는 지표면 위에 위치됨 -; 및
상기 제2 내부 공동의 윗부분에 있는 가열된 공기가 상기 캐스크의 상기 제2 내부 공동을 빠져나가는 것을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 공기 유출구;
를 포함하고,
상기 캐스크는, 캐스크 대 캐스크 인터페이스가 상기 공동 인클로저 컨테이너와 상기 캐스크 사이에서 형성되도록 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 위에 수직 적층 배열로 적층되고,
상기 제1 내부 공동과 상기 제2 내부 공동은 유체적으로 상호 연결되어 상기 제1 내부 공동의 윗부분의 가열된 공기가 상기 제2 내부 공동의 아랫부분으로 유동할 수 있는,
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 상기 공동 인클로저 컨테이너의 수직 중심선과 동축으로 정렬되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상부을 둘러싸는 지표면 위의 콘크리트 탑 패드에 장착되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제3항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 상기 탑 패드에 볼트로 고정되고, 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 지하 콘크리트 베이스 패드에 장착되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탑 패드와 상기 베이스 패드 사이에 배치되는 가공된 충전재를 더 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공동 인클로저 컨테이너는 대부분이 지하에 배치되는 수직으로 길게 연장된 원통형 쉘 몸체를 포함하고, 상기 캐스크는 모두 지표면 위에 수직으로 길게 연장된 원통형 몸체를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제6항에 있어서,
상기 캐스크의 상기 몸체는 콘크리트를 포함하는 방사선 차폐 물질을 포함하고, 상기 공동 인클로저의 몸체는 모두 금속 몸체를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제7항에 있어서,
상기 캐스크의 상기 몸체는 원통형 금속 내부 쉘, 원통형 금속 외부 쉘 및 상기 쉘들 사이에 배치되는 상기 방사선 차폐 물질을 포함하는 수직 측벽을 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제8항에 있어서,
상기 방사선 차폐 물질의 상기 콘크리트는 상기 측벽을 통해 주변의 대기로의 열 전달을 향상시키기 위해 적철광을 함유하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공동 인클로저 컨테이너의 상단은 개방되어 있고, 상기 캐스크는 상기 캐스크의 상기 내부 공동과 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 내부 공동을 유체적으로 상호 연결하도록 구성된 천공된 베이스플레이트를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 제2 캐니트너와 결합하고 지지하도록 구성되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 내부 공동으로부터 위쪽으로 상기 캐스크의 상기 내부 공동으로 냉각 공기를 전달하도록 구성된 복수의 축방향 관통 구멍을 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제12항에 있어서,
상기 관통 구멍은 적어도 2:1 비율의 높이 대 직경 비율을 갖는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제12항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 캐스크의 하단에 부착된 고체 금속 원형 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 축방향 관통 구멍이 형성되고, 상기 플레이트를 통해 완전히 수직으로 연장되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 천공된 지지 구조가 상기 제1 캐니스터와 접촉하지 않도록 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 캐니스터로부터 수직으로 이격되어 있는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐스크의 상단에 분리 가능하게 장착된 방사선 차폐의 폐쇄 뚜겅을 추가로 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제16항에 있어서,
상기 덮개는 상기 캐스크로부터 수용된 냉각 공기를 주변의 대기로 배출하도록 구성된 출구 덕트를 정의하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
주변의 대기와 유체 소통하고, 주변의 공기를 안으로 끌어들이도록 작동가능한, 수직으로 길게 연장된 제1 냉각 공기 공급기 쉘을 더 포함하고,
상기 제1 냉각 공기 공급기 쉘은 제1 유체 도관을 통해 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공기 유입구에 직접 유체적으로 연결되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제18항에 있어서,
상기 제1 유체 도관은 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 내부 공동의 하부를 상기 제1 냉각 공기 공급기 쉘의 하부에 유체적으로 연결하는 수평으로 연장되는 배관을 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 제1 공동 인클로저 컨테이너는 측면 버팀대 역할을 하는 복수의 수평으로 연장되는 교차 지지 부재에 의해 상기 제1 냉각 공기 공급기 쉘에 구조적으로 결합되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제20항에 있어서,
상기 제1 공동 인클로저 컨테이너 및 상기 제1 냉각 공기 공급기 쉘은 자체 지지형 및 운반 가능한 모듈형 유닛을 형성하는 금속 공통 지지 플레이트에 고정식으로 창착되고,
상기 공통 지지 플레이트는 지표면 아래의 콘크리트 지지 구조위에 견고하게 고정되도록 구성된
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 핵폐기물을 냉각시키기 위한 주변의 환기 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 제2 내부 공동으로 끌어들이도록 구성된 복수의 제2 공기 유입구 덕트를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제22항에 있어서,
적어도 상기 공동 인클로저 컨테이너는 상기 핵폐기물을 냉각시키기 위한 주변 환기 공기를 상기 제1 내부 공동 내로 끌어들이도록 구성된 복수의 제1 공기 유입구를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공기 유입구 덕트는 주변의 환기 공기를 상기 제2 내부 공동의 하부로 끌어들이도록 배치되고, 상기 적어도 하나의 제1 공기 유입구의 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 주변 환기 공기를 상기 제1 내부 공동의 하부로 끌어들이는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 제2 공기 유입구 덕트는 상기 상부 캐스크에 있는 각 공기 유입구 덕트의 내부 유출 개구와 외부 유입 개구 사이에 시야의 직선이 존재하지 않도록 순환 경로에 있어서 주변 환기 공기를 상기 제2 내부 공동 안으로 반경 방향 안쪽으로 끌어들이도록 구성되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제22항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공기 유입구 덕트 각각은 수직으로 길게 연장된 슬릿형 형상을 갖는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 제2 내부 공동은 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 핵폐기물 캐니스터 및 상기 제2 핵폐기물 캐니스터는 각각 방사선 차폐 물질을 포함하지 않는 원통형 금속 몸체를 포함하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제28항에 있어서,
상기 하부 및 상부 캐스크의 상기 제1 및 제2 공동 각각은 단일의 각각의 제1 또는 제2 핵폐기물 캐니스터 이하를 수용하도록 구성된 높이 및 횡단 단면적을 갖는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 핵폐기물 캐니스터와 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 쉘 몸체 사이의 상기 제1 내부 공동에 형성된 제1 환기 환형체;및
상기 제2 핵폐기물 캐니스터와 상기 상부 캐스크의 내부 쉘 사이의 제2 내부 공동에 형성된 제2 환기 환형체를 포함하고,
상기 제2 환기 환형체는 상기 제1 환기 환형체보다 더 큰 반경 방향 폭을 갖는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 천공된 베이스플레이트의 주변부은 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상부를 둘러싸는 콘크리트 탑 패드에 분리 가능하게 결합되는 환형의 반경 방향으로 돌출된 장착 플랜지를 정의하는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제31항에 있어서,
상기 캐스크의 상기 장착 플랜지는 복수의 볼트에 의해 탑 패드에 결합되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
환기 공기가 상기 공동 인클로저 컨테이너의 상기 적어도 하나의 공기 유입구를 통해 유동하는 경우, 환기 공기 유동 경로는 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 및 상기 상부 캐스크에 의해 정의되고,
환기 공기 유동 경로는 가열되어 상기 천공된 베이스플레이트를 통해 위쪽으로 상승하여 상기 상부 캐스크의 상기 제2 내부 공동으로 들어가고, 상기 상부 캐스크의 폐쇄 뚜껑을 통해 주변 대기로 다시 배출되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 그 상단 표면에 부착된 복수의 스페이서 플레이트를 더 포함하고, 상기 스페이서 플레이트는 환기가 상기 제2 핵폐기물 캐니스터 아래로 흐를 수 있도록 상기 천공된 베이스 플레이트 위로 상기 제2 핵폐기물 캐니스터의 하단에 맞물리고 상승시키도록 구성되는
수동 환기형 핵폐기물 저장 시스템.
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법으로서,
지표면 아래의 위의 콘크리트 베이스 패드에 공동 인클로저 컨테이너- 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 제1 공동을 포함하는 몸체를 포함함 - 를 위치시키는 단계;
열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제1 캐니스터를 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동에 삽입하는 단계;
제2 공동을 포함하는 몸체를 포함하는 상부 캐스크를 지표면 위에 제공하는 단계;
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동에 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제2 캐니스터를 삽입하는 단계;
수직으로 적층된 배열로 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 맨위에 있는 지표면 위의 콘크리트 탑 패드에 상기 상부 캐스크를 배치시키고, 상기 제2 공동은 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동과 유체 소통되도록 위치시키는 단계; 및
상기 상부 캐스크를 상기 탑 패드에 분리 가능하게 결합하는 단계를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제35항에 있어서,
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 적어도 하나의 공기 유입구를 통해서 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계를 더 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제36항에 있어서,
상기 제2 캐니스터를 삽입한 후, 상기 상부 캐스크의 상단에 마개 뚜겅을 분리 가능하게 결합시키는 단계;
상기 제1 공동의 냉각 공기를 가열하는 단계;
상기 가열된 냉각 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 내로 상향 유동시키는 단계;
복수의 제2 공기 유입구 덕트를 통해서 상기 상단 캐스크의 상기 제2 공동으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계;
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동으로 끌어들여진 상기 냉각 공기를 상기 가열된 냉각 공기와 혼합하는 단계;
상기 제2 공동 내의 상기 혼합된 냉각 공기를 더 가열하는 단계;및
상기 상부 캐스크의 상단에 분리 가능하게 결합된 폐쇄 뚜껑을 통해 상기 더 가열된 냉각 공기를 주변의 대기로 배출하는 단계를 더 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제37항에 있어서,
상기 제2 공기 유입구 덕트는 상기 상부 캐스크의 원통형 측벽을 통해 형성된 수직으로 길게 연장된 슬롯을 포함하고, 상기 제1 공기 유입구 덕트는 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 원통형 측벽을 통해 형성된 수평으로 길게 연장된 개구를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제37항에 있어서,
주변의 냉각 공기는 각각 적어도 하나의 상기 제1 공기 유입구 덕트 및 상기 제2 공기 유입구 덕트를 통해서 반경 방향 안쪽 방향으로 상기 제1 공동 및 상기 제2 공동의 하부로 끌어들여지는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제37항에 있어서,
상기 제2 공기 유입구 덕트는 주변의 대기로의 직선 방사성 스트리밍을 방지하기 위해서 상기 덕트를 통해 상기 제2 공동 내까지의 시야의 직선이 없도록 구성되는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제37항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 하단에 천공된 베이스 플레이트를 포함하고,
상기 가열된 냉각 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 내로 상향 유동시키는 단계는,
상기 가열된 냉각 공기를 상기 상부 캐스크의 상기 천공된 베이스 플레이트를 통해서 유동시키는 단계를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제41항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 캐니스터와 접촉하지 않는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제41항에 있어서,
상기 제2 캐니스터를 삽입하는 단계는,
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 내부의 상기 천공된 베이스플레이트로부터 상기 제2 캐니스터를 지지하는 단계를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 상부 캐스크의 하단에 고정적으로 부착되는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상단은 개방되어 있고, 상기 천공된 베이스플레이트는 복수의 축방향 관통 구멍-상기 복수의 축방향 관통 구멍은 상기 제1 공동 및 상기 제2 공동를 유체 소통하게 위치함-을 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 천공된 베이스플레이트의 주변의 부분은 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동이 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동과 동축으로 정렬되도록 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 위의 상기 콘크리트 탑 패드에 분리 가능하게 볼트로 고정되는 환형의 반경 방향으로 돌출된 장착 플랜지를 정의하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제35항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 원통형 내부 쉘, 원통형 외부 쉘 및 그 사이에 콘크리트를 포함하는 방사선 차폐 물질을 포함하는 환형 공간을 포함하는 수직으로 길게 연장된 캐스크 몸체를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제47항에 있어서,
상기 제1 캐니스터 및 상기 제2 캐니스터는 각각 방사선 차폐 물질을 포함하지 않는 원통형 금속 몸체를 포함하는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제34항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 및 상기 상부 캐스크의 상기 제1 공동 및 상기 제2 공동 각각은 단일의 각각의 제1 또는 제2 캐니스터 이하를 수용하도록 구성된 높이 및 횡단 단면적을 갖는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제34항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 캐니스터와 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 원통형 내부 표면 사이의 상기 제1 공동에 형성된 제1 환기 환형체;및
상기 제2 캐니스터와 상기 상부 캐스크의 원통형 내부 표면 사이의 상기 제2 공동에 형성된 제2 환기 환형체를 포함하고,
상기 제2 환기 환형체는 상기 제1 환기 환형체보다 더 큰 반경 방향 폭을 갖는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
제50항에 있어서,
상기 제1 캐니스터 및 상기 제2 캐니스터는 동일한 직겨을 갖는
핵폐기물 수동 냉각 시스템을 형성하기 위한 방법.
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법으로서,
제1 시점에 지표면 아래의 콘크리트 베이스 패드에 하부 공동 인클로저 컨테이너- 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너는 제1 공동 및 상기 제1 공동 및 주변의 공기와 유체 소통하는 적어도 하나의 공기 유입구를 포함하는 몸체를 포함함 - 를 배치하는 단계;
열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제1 캐니스터를 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동에 삽입하는 단계;
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상단에 제1 폐쇄 뚜껑-상기 제1 폐쇄 뚜껑은 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제2 공동과 유체 소통하는 적어도 하나의 공기 출구 덕트를 정의함-을 분리 가능하게 결합하는 단계;
일정 기간 동안 하부 공동 인클로저 컨테이너를 작동하는 단계;
상기 제1 시점보다 늦은 제2 시점에 상기 제1 폐쇄 뚜껑을 상기 하부 공동 인클로저 컨테이너에서 제거하는 단계;
상부 캐스크-상기 상부 캐스크는 제2 공동 및 상기 제2 공동과 유체 소통하는 복수의 반경 방향 제2 공기 유입구 덕트를 포함함-를 지표면 위의 콘크리트 탑 패드에 배치하는 단계;
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동에 열 에너지를 방출하는 핵폐기물을 담은 제2 캐니스터를 삽입하는 단계;
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너 위의 상기 탑 패드에 있는 상기 상부 캐스크를 들어올리고 위치를 바꾸는 단계;
상기 하부 공동 인클로저 컨테이너의 상기 제1 공동 및 상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 사이에 유체 소통을 확립하는 단계; 및
상기 상부 캐스크를 수직으로 적층된 배열로 상기 공동 인클로저 컨테이너 위의 상기 탑 패드에 분리가능하게 결합하는 단계를 포함하는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제52항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상단에 제2 폐쇄 뚜껑을 분리 가능하게 결합하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제2 폐쇄 뚜껑은 상기 제1 폐쇄 뚜껑과 다른
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제52항 또는 제53항에 있어서,
상기 상부 캐스크는 하단에 천공된 베이스플레이트를 포함하고,
상기 제2 캐니스터를 삽입하는 단계;는,
상기 상부 캐스크의 상기 제2 공동 내부의 천공된 베이스플레이트로부터 상기 제2 캐니스터를 지지하는 단계를 포함하는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제54항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 하부 공동 인클로저 콘테이너 내의 상기 제1 캐니스터와 접촉하지 않는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제54항 또는 제55항에 있어서,
상기 천공된 베이스플레이트는 상기 상부 캐스크의 하단에 고정적으로 부착되는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제54항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 공동 인클로저 콘테이너의 상단은 개방되어 있고, 상기 천공된 베이스플레이트는 상기 제1 공동 및 상기 제2 공동이 유체 소통하게 하는 복수의 축방향 관통 구멍을 포함하는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제54항 내지 제57항에 있어서,
상기 탑 패드에 있는 상기 상부 캐스크를 들어올리고 위치를 바꾸는 단계;는,
상기 상부 캐스크의 환형의 반경방향으로 돌출되는 장착 플랜지를 상기 탑 패드에 볼트로 고정하는 단계를 포함하는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.
제58항에 있어서,
상기 상부 캐스크의 상기 장착 플랜지는 상기 상부 캐스크의 수직 측벽을 넘어서 바깥쪽으로 돌출하는 상기 천공된 베이스플레이트의 주변 부분에 의해 형성되는
기존의 핵 폐기물 저장 시스템에 저장 용량을 추가하는 방법.