KR20240022621A - 핵 폐기물 저장을 위한 환기형 캐스크 - Google Patents

핵 폐기물 저장을 위한 환기형 캐스크 Download PDF

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크리쉬나 피. 싱
스티븐 제이. 아가스
로버트 마호터
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홀텍 인터내셔날
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Abstract

자연 수동 냉각 환기형 캐스크는 사용한 핵 연료 어셈블리 또는 다른 고준위 폐기물을 방출하는 열 및 방사선을 담는 공동이 포함된다. 주변의 환기 또는 냉각 공기는 캐스크에 결합된 하단 캐니스터 지지 구조와 일체로 형성된 공기 유입구 덕트를 통해서 캐스크 아래 안쪽으로, 수직 위쪽으로 공동의 하부 부분으로 끌어당겨진다. 캐니스터에 의해 가열된 공기는 공동에서 위쪽으로 흐르고 캐스크 뚜껑의 공기 배출구 덕트를 통해 대기로 돌아간다. 공기 순환은 자연 대류 열 사이펀 흐름을 통해서 구동된다. 구조적인 스탠드오프 부재는 캐니스터 지지 구조 아래에 공기 유입 플레넘을 형성하는 콘크리트 베이스 패드 위로 캐스크 하단을 상승시킨다. 캐스크의 측면 측벽 표면에는 공기 유입구를 위한 관통부가 없으므로 사용한 핵 연료에서 방사되는 방사선의 스트리밍 경로가 제거된다.

Description

핵 폐기물 저장을 위한 환기형 캐스크
본 발명은 일반적으로 원자력 발전소 또는 기타 원자력 시설에서 나온 고준위 핵 폐기물의 건조 저장 및/또는 운송에 사용되는 환기형 오버팩 또는 캐스크에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 6월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제63/211,234호 및 2021년 7월 20일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 63/223,2578에 대한 우선 순위 이익을 주장한다. 전술한 출원은 모두 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
원자로의 작동에 있어서, 원자력 에너지원은 전형적으로 각각이 농축 우라늄 필렛으로 채워져 있는 복수의 중공 지르칼로이(Zircaloy) 튜브 형태이며, 이는 연료 어셈블리라고 불리는 조립체로 집합적으로 배열된다. 연료 어셈블리 내의 에너지가 기 설정된 특정 수준까지 고갈될 때, 연료 어셈블리는 원자로에서 제거되며, 사용된 또는 사용한 핵 연료(“SNF”, spent nuclear fuel)라고 불린다. 경수로(light water reactor)로부터 배출되는 SNF 어셈블리를 포장 또는 보관하여 외부로 반출되거나 현장 건식 저장에 사용되는 표준 구조는 전부 용접된 스테인레스 강 컨테이너이다. 이러한 컨테이너는 잘 알려져 있으며, 뉴저지주 캠든의 홀텍 인터내셔널(Holtec International)로부터 입수 가능한 것과 같은 다목적 캐니스터(MPC, Multi-Purpose Canister) 또는 건조 저장 캐니스터(DSC, Dry Storage Canisters)
이름과는 관계없이, 이러한 SNF 캐니스터는 캐니스터 벽 경계를 가로질러 부패하는 SNF 어셈블리에서 방출하는 열을 효과적으로 전달하기 위한 상대적으로 얇은 벽의 스테인레스 쉘을 특징으로 한다. 스테인레스 쉘에는 셀을 상단 및 하단 단부 폐쇄 플레이트에 연결하는 것과 같은 길이 방향 이음매 용접 및 둘레 용접을 포함하는 여러 개의 전체 연속 이음매 용접을 가진다. 연료 바스켓은 차례로 복수의 개별 사용후 핵 연료봉을 포함하는 단일 연료 어셈블리를 담을 수 있는 크기의 각 기둥 형상의 저장 셀의 배열을 정의하는 금속 저장 캐니스터 내에 전형적으로 배열된다.
단일 캐니스터는 오버팩 또는 캐스크로 지칭되는 자체 외부 수직 환기 모듈 내부에 차례로 저장되고 밀봉된다. 캐스크는 캐니스터 쉘과 단부 플레이트를 통과하는 SNF 어셈블리로부터 방출되는 감마 및 중성자 방사선을 차단하는 무거운 방사선 차폐 용기이다. 환기형 캐스크는 연료 바스켓 내에서 다수의 사용후 연료 어셈블리를 안전하게 운반 및/또는 보관하는데 사용된다.
보호 차폐가 필요한 중성자 및 감마 방사선을 방출하는 것 외에도, 연료 어셈블리의 높은 방사성 SNF(또는 폐기물 캐니스터 내에 저장될 수 있는 고준위 핵 폐기물)는 여전히 상당한 열을 생성하며, 이는 캐니스터에 저장된 연료 어셈블리 및 사용후 연료 피복재의 손상을 방지하기 위해 소산되어야 한다. 환기형 캐스크는 주변의 환기 공기를 사용하여 캐니스터를 냉각하고, 캐니스터에서 방출되는 열을 제거하여 연료 어셈블리를 보호한다. 일부 캐스크에는 측면 및/또는 뚜껑에 측면 환기 개구가 있어 경우에 따라서 주변 환경으로 방사선 스트리밍의 경로를 만들 수 있다.
따라서 고준위 핵 폐기물을 저장하는데 사용되는 환기형 캐스크의 개선이 요구된다.
내부에 핵 연료 캐니스터를 저장하기 위한 방사선 차폐 환기형 캐스크를 포함하는 개선된 핵 폐기물 저장 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 캐스크 몸체의 측면에는 개구 또는 관통부가 없고, 이는 공기 환기를 위한 캐니스터 내부에 저장된 사용한 핵 연료 또는 기타 고준위 방사성 폐기물에서 나오는 방사선에 대한 잠재적인 측면 또는 반경방향 스트리밍 경로를 제거한다. 이를 달성하기 위해서, 일 실시예의 본 캐스크는 하단에 독특한 콘크리트로 채워진 캐니스터 지지 구조를 포함한다. 이 방사선 차폐 하단 폐쇄 구조는 캐니스터를 지지하고, 자연 대류 열 사이펀 흐름 효과를 통해서 캐니스터 지지 구조의 하단 베이스플레이트에 있는 아래쪽 개방형 공기 유입구를 통해서 공기를 캐스크의 내부 공동으로 끌어들이는 일체형 유입구 덕트로 구성된다. 캐니스터 지지 구조는 베이스플레이트와 동시에 사용 중 캐스크가 위치하는 콘크리트 베이스 페드 위로 캐스크를 상승시키고 이격시키도록 구성된다. 이는 냉각 공기가 캐스크 아래의 안쪽으로 반경 방향/수평 방향으로 흡입된 다음 캐스크의 수직 길이 방향 또는 중심선 축에 평행한 수직 축 방향으로 공기 유입구를 통해 위쪽으로 흐를 수 있게 한다. 공기 흡입 플레넘은 캐스크의 베이스 패드 및 베이스플레이트 사이에 형성된다.
캐스크 내로 끌어들여진 냉각 공기는 뜨거운 캐니스터에 의해서 공기가 가열됨에 따라서 캐스크 몸체와 캐니스터 사이의 내부 공간에 형성된 환기 환형체에서 계속 위쪽으로 상승한다. 가열된 공기는 캐스크의 방사선 차폐 상단 뚜껑에 일체형으로 형성된 공기 유출구 덕트를 통해 주변 환경으로 되돌아간다. 뚜껑은 캐스크 몸체에 장착되고 환경에 측면 또는 반경 방향으로 방사선의 누출되는 거시적인 경로가 없도록 구성된다. 캐스크는 일 실시예에서 주변의 냉각 공기가 캐스크 주위 360도에서 공기 유입 플레넘에 손쉽게 도달할 수 있고 캐스크에 들어가기 전에 혼합될 수 있도록 지표면 위에 장착되도록 구성된다. 이 플레넘은 캐스크 내부 전체 캐니스터의 균등한 냉각을 향상시키는 방향성 바람 흐름에 의해 캐스크 주변의 압력 차이를 무효화한다.
캐니스터 지지 구조의 하향 개방향 유입구 덕트는 덕트를 통한 하향 시야의 직선을 제거하여 캐스크 내부에서 바깥쪽으로 직선 방사선 스트리밍을 방지하도록 순환적으로 구성된다. 비 제한적인 일 실시예에 있어서, 공기 유입구 덕트는 일반적으로 Z-형상의 횡단면 형상을 가질 수 있다. 방사선 스트리밍 경로가 발생할 가능성이 거의 없는 경우, 직선형 방사선 스트리밍은 핵 저장 장소 작업자가 존재하거나 핵 폐기물 저장 시설의 경계 또는 울타리 주변에 있을 수 있는 반경 방향 또는 측면 방향이 아닌 공기 유입구로부터 캐스크가 안착되는 두꺼운 콘크리트 베이스 패드를 향해 아래쪽으로 향하게 된다. 패드가 놓이는 콘크리트 베이스 패드와 그 아래의 흙은 아래로 탈출하는 방사성 스트리밍을 차단하거나 흡수하는 역할을 하는 효과적인 방사선 차폐 물질입니다.
캐스크 뚜껑의 공기 유출구 덕트는 상향 직선 방사성 스트리밍과 뚜껑 측면의 측면 개방형 공기 유출구 관통을 모두 제거하도록 구조화되고, 순환적으로 구성된다. 대신에, 가열된 공기는 보호 캡 구조를 통해 뚜껑 상단을 따라서 대기로 다시 배출됩니다.
일 측면에 있어서, 수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크는 상단, 하단, 측벽 및 캐스크의 수직 중심축을 따라서 상단 및 하단 사이에서 연장되는 내부 공동 - 내부 공동은 핵 폐기물 저장 캐니스터를 수용하도록 구성됨 - 을 정의하는 길게 연장된 캐스크 몸체;캐스크 몸체의 상단에 부착된 뚜껑; 뚜껑 내에 형성된 공기 유출구; 내부 공동 및 주변의 대기와 유체 소통하는 캐스크 몸체의 하단 내에 형성된 하향 개방 공기 유입구; 및 내부 공동 내에서 캐니스터를 지지하고 베이스 패드와 맞물리도록 구성된 캐니스터 지지 구조 - 캐니스터 지지 구조는 추가로 베이스 패드 위로 캐스크 몸체의 하단을 상승시키도록 구성됨 -를 포함하고, 주변의 냉각 공기는 캐스크 몸체의 하단 아래에서 반경 방향 안쪽 방향 및 공기 유입구를 통해서 내부 공동 내로 수직으로 위쪽 방향 인 흐름 경로를 통해서 안으로 끌어들여진다.
다른 측면에 따르면, 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템은 상단, 하단, 측벽 및 캐스크의 수직 중심축을 따라서 상단 및 하단 사이에서 연장되는 내부 공동을 정의하는 길게 연장된 캐스크 몸체; 핵 폐기물을 수용하도록 구성된 캐니스터 - 캐니스터는 캐스크의 내부 공동 내에 위치되고 캐니스터 및 캐스크 사이에서 원주 방향으로 연장되는 환기 환형체를 형성함 -; 캐스크의 상단에 부착되고 내부 공동 및 주변의 대기와 유체 소통되는 공기 유출구를 포함하는 뚜껑; 캐스크의 하단에 배치되고 캐니스터를 지지하는 콘크리트가 채워진 캐니스터 지지 구조; 주변의 공기와 유체 소통하는 공기 유입 플레넘을 형성하기 위해 캐스크의 하단을 베이스 패드로부터 상승시키고 지지하는 캐니스터 지지 구조로부터 아래쪽으로 돌출되는 복수의 스탠드오프 부재; 및 캐니스터 지지 구조를 통해서 형성되고 환기 환형체 및 공기 유입 플레넘과 유체 소통하는 공기 유입 덕트설비를 포함하고, 공기 유입 덕트설비는 캐니스터로부터 방출되는 열에 의해서 구동되는 자연 열 사이펀 효과를 통해서 공기 유입 플레넘 및 환기 환형체 내로 반경 방향 안쪽 방향으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이도록 구성된다.
다른 측면에 따르면, 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법은 내부 공동, 및, 내부 공동 및 대기와 유체 소통하는 주변의 공기 환기 시스템,을 포함하는 캐스크를 제공하는 단계; 열을 방출하는 핵 폐기물을 담은 캐니스터를 캐스크의 내부 공동 내로, 또한 캐스크에 고정적으로 결합된 캐니스터 지지구조 상으로 삽입하는 단계; 캐스크 아래에 형성된 공기 유입 플레넘 내로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계; 캐니스터 지지 구조를 통해서 공기 유입 플레넘으로부터 캐스크의 내부 공동 내로 냉각 공기를 위쪽으로 흐르게 하는 단계; 캐스크의 내부 공동의 냉각 공기를 가열하는 단계; 및 캐스크의 상단에 결합된 뚜껑을 통해서 대기로 가열된 냉각 공기를 배출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 유사한 요소는 유사하게 표시되는 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더 완전하게 이해된다.
도 1은 사용한 핵 연료와 같은 고준위 핵 방사성 폐기 물질을 저장하기 위한 수동 환기형 캐스크의 상부 사시도이다.
도 2는 그 저면 사시도이다.
도 3은 그 수직 부분의 단면 사시도이다.
도 4는 도3의 확대된 상세도이다.
도 5는 캐스크의 하단 캐니스터 지지 구조의 상부 사시도이다.
도 6은 캐스크의 상부 분해 사시도이다.
도 7은 캐스크의 하부 분해 사시도이다.
도 8은 캐스크의 측면도이다.
도 9는 캐스크의 평면도이다.
도 10은 캐스크의 전체 수직 단면 사시도이다.
도 11은 캐스크의 전체 수직 측단면 사시도이다.
도 12는 캐스크와 뚜껑의 상부 부분의 수직 단면도이다.
도 13은 캐스크의 캐니스터 지지 구조의 횡/수평 단면도이다.
도 14는 도시되지 않은 측벽의 콘크리트 라이너를 갖는 캐스크의 수직 부분 단면 사시도이다.
도 15는 캐스크 하부 부분과 캐스크를 지지하는 콘크리트 베이스 패드의 수직 부분 단면도이다.
도 16은 도시되지 않은 측벽의 콘크리트 라이너 및 하단 캐니스터 지지 구조를 갖는 캐스크의 수직 부분 단면 사시도이다.
도 17은 설치된 곡선의 방사선 광자 산란 감쇠기를 도시하는 캐스크의 하단의 하부 사시도이다.
도 18은 캐스크의 주변의 공기 환기 시스템의 공기 유출구 덕트에 설치된 방사선 광자 산란 덕트 감쇠기를 도시하는 캐스크의 상부 부분의 상부 사시도이다.
도 19는 캐스크 내에 위치된 사용한 핵 연료 캐니스터를 갖는 캐스크의 다른 수직 단면도이다.
도 20은 캐스크의 저면도이다.
도 21은 캐니스터 지지 구조의 공기 유입구 덕트의 확대된 수직 단면도이다.
도 22는 공기 유입구 덕트의 상부 사시도이다.
도 23은 공기 유입구 덕트의 하부 사시도이다.
모든 도면은 개략적이며 반드시 축척된 것은 아니다. 특정 도면에 번호가 매겨진 특징은 본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한 다른 도면에서 번호가 매겨지지 않은 특징과 동일한 특징이다.
본 발명의 특징 및 이점은 본 발명의 예시적인 실시예를 참조하여 본 명세서에서 도시되고 설명된다. 예시적인 실시예에 대한의 이러한 설명은 첨부된 도면과 관련하여 읽히도록 의도되었으며, 도면은 전체 기재된 설명의 일부로 간주되어야 한다. 따라서, 본 개시는 단독 또는 다른 특징들의 조합으로 존재할 수 있는 특징의 어떤 가능한 비-제한적인 조합을 예시하는 그러한 예시적인 실시예에 명시적으로 제한되어서는 안 된다.
본 명세서에 개시된 실시예의 설명에서, 방향 또는 방향에 대한 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것이며, 어떤 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. “하부”, “상부”, “수평”, “수직”, “위의”, “아래의”, “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 개시된 범위는 범위 내에 있는 모든 값을 설명하기 위한 약어로 사용된다. 범위 내의 임의의 값은 범위의 종점으로 선택될 수 있다. 또한, 이전의 특허 또는 특허 출원에 대해 여기에서 인용된 모든 참고 문헌은 그 전체가 참고로 포함된다. 본 개시 내용의 정의와 인용된 참고 문헌의 정의가 충돌하는 경우에는, 본 개시 내용이 우선한다.
도 1 내지 도 23은 사용한 핵 연료(SNF, Spent Nuclear Fuel) 또는 다른 고준위 방사성 폐기 물질을 담는 핵 폐기물 캐니스터(101)를 수용하도록 구성된 수동 냉각 및 자연 환기형 외부 핵 폐기물 저장 모듈 또는 캐스크(100)를 포함하는 핵 폐기물 저장 시스템의 다양한 양태 또는 구성요소를 도시한다. 캐스크(100)는 토양 또는 다른 구조 위에 놓일 수 있는 평평한 철근 콘크리트 베이스 패드(130) 슬래브의 상단 표면(131)과 같은 일 실시예에서 지표면 위 배치를 위해 구성 및 건설된다. 캐스크는 가정된 지진 사건 또는 발사체 충격 동안 이동을 방지하기 위해서 요구되는 경우 패스너를 통해 베이스 패드에 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 캐니스터(101)는 원통형 쉘(103), 쉘의 하단 단부에 고정된 원형 하단 폐쇄 플레이트(104), 및 쉘의 상단 단부에 결합된 원형 상단 폐쇄 플레이트(106)을 포함하는 수직으로 길게 연장되고 밀폐적으로 밀봉된(예를 들어서, 기밀(gas tight)) 용기이다. 상단 및 하단 폐쇄 플레이트는 용접 이음매에서 원주 방향으로 연속적인 둘레 밀봉 용접을 통해서 밀폐적으로 밀봉 용접될 수 있다. 내부 공간(105)은 SNF 연료 어셈블리(102)(도 11에서 점선으로 개략적으로 표시됨) 또는 다른 고준위 방사성 폐기 물질을 수용하도록 구성된 쉘 내에 정의된다. 이러한 연료 어셈블리는 추가 설명 없이도 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어서, 미국식 가압경수형 원자로(PWRs, Pressurized Water Reactors)용 전혁적인 직사각형 연료 어셈블리는 공동 소유의 미국 특허 출원 제17/115,005호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함되어 있다. 연료 어셈블리(102)는 구조적 완전성과 연료의 격납을 보호하기 위해 소산되어야만 하는 상당한 열을 생성하는 붕괴 우라늄을 포함하는 연료 봉 또는 “클래딩(cladding)”을 담는다. 이는 순서대로 열을 방출하는 캐니스터를 가열한다. 쉘(103) 및 상단 및 하단 폐쇄 플레이트(104, 106)을 포함하는 캐니스터는 바람직하게는 부식 방지를 위해서 일 실시예에서 스테인레스 강으로 만들어질 수 있다.
캐스크(100)는 일 실시예에서 원통형 외부 쉘(111)과 내부 쉘(112)로 형성된 수직으로 길게 연장된 캐스크 몸체(110)와 그 사이에 형성된 환형 공간(113a)에 배치된 방사선 차폐 물질(113)을 포함하는 방사선을 강력하게 차폐하는 이중벽 용기일 수 있다. 쉘(111, 112)과 차폐 물질(113)은 집합적으로 캐스크의 측벽(110a)을 정의한다. 내부 쉘과 외부 쉘은 도시된 바와 같이 서로에 대해서 동심원으로 배열된다.
일 실시예에 있어서, 캐스크 몸체(110)의 차폐 물질(113)은 중성자 및 감마 방사선 차단을 위해서 고밀도 콘크리트 덩어리 또는 라이너를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 콘크리트는 라이너의 열 전도성을 실질적으로 증가시켜서 캐스크 내부 표면에서 주변 대기에 노출된 외부 표면으로 전도성 열 전달 속도를 크게 증가시키는 적철광(산화철 화합물 Fe2O3) 및/또는 다른 첨 함유 골재를 포함할 수 있다. 감마 방사선 차폐용 납, 중성자 차단용 붕소 함유 물질(예를 들어서, Metamic®, Holtite®, 또는 기타), 강철, 및/또는 당업계에서 이러한 목적으로 일반적으로 사용되는 기타 차폐 재료를 포함하는 콘크리트에 추가로 및/또는 대신에 다른 방사선 차폐 재료가 사용될 수 있다.
캐스크 몸체(110)의 내부 쉘(112)은 내부 또는 내부 표면(112a)을 형성하고, 외부 쉘(111)은 외부 또는 외부 표면(111a)를 형성한다. 쉘에 의해 형성된 표면(111a, 112a)은 이에 상응하여 일 실시예에서 원통형이고 아치형 곡선일 수 있다. 캐스크 몸체는 캐스크 몸체 측벽(110a)의 상ㄷ부 단부에 의해 정의된 개방형 상단(119)(뚜껑(114)에 의해서 폐쇄되지 않은 경우)과 캐스크 몸체 측벽의 하부 단부에 있는 베이스플레이트(115)에 의해 정의되는 하단(12)을 더 포함한다.
수동 냉각 및 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크(100)는 설명된 실시예에서 도시된 바와 같이 사용 시 수직으로 길게 연장되고 배향될 수 있다. 내부 및 외부 쉘(112,111)는 제한 없이 강철(예를 들어 탄소강 또는 스테인레스 강)과 같은 적절한 금속 물질로 형성될 수 있다. 탄소 강이 사용되는 경우 적어도 캐스크의 외부 표면(111a)는 부식 방지를 위해 에폭시 페인트/코팅 될 수 있다. 금속 쉘(111,112)는 각각 하나의 비제한적인 예시로서 약 3/4인치의 대표적인 두께를 가질 수도 있으며, 그러나 다른 적절한 두께를 사용할 수도 있다.
캐스크(100)는 길게 연장된 캐스크의 기하학적 중심선에 의해 정의되고 이를 통과하는 수직 길이 방향 또는 중심선 축(CL)을 따라서 연장되는 수직으로 연장되는 내부 공동(121)을 포함한다. 공동(121)은 일 실시예에서 원형 단면 형상을 갖는 원통형 구성일 수 있다; 그러나, 다각형 형상 및 기타 비다각형 형상(예를 들어서, 직사각형, 육각형, 팔각형, 등)을 포함하여 대응하는 단면 형상을 갖는 다른 형상의 공동이 사용될 수 있다.
캐스크(100)는 캐스크의 내부 공동(121)의 하단 단부(주변의 환기 공기가 하단의 공동으로 들어갈 수 있도록 여기에서 추가로 설명된 냉각 공기 유입구 구조는 제외함)를 본질적으로 폐쇄하는 캐스크 몸체(110)의 하단(120)에 배치된 방사선 차폐 캐니스터 지지 구조(140)를 추가로 포함한다. 캐니스터 지지 구조(140)는 도시된 방식으로 캐스크의 내부 공동 내에서 캐니스터(101)를 지지하고 승강시키도록 구성된다. 캐니스터 지지 구조(140)는 하부 및 최외측 베이스플레이트(115), 하단의 내부 공동(121)의 내부를 향하고 배치되는 상부 탑 플레이트(141), 그 사이에서 연장되는 주변의 원통형 수직 쉘(144), 및 쉘과 탑 및 베이스플레이트에 의해 생성된 내부 공간을 채우는 향상된 방사선 차폐를 위한 콘크리트 라이너(142)로 구성된 복합 구조를 가진다. 탑 플레이트(141) 및 베이스플레이트(115)는 원형이고 편평할 수 있다. 베이스플레이트(115)는 수직 쉘(144)(예를 들어서, 도 4 및 5 참조)을 넘어서 반경 방향 바깥쪽으로 돌출한다. 베이스플레이트는 캐스크 몸체(110)의 하단 전체를 덮고 캐스크 둘레에서 캐스크 몸체의 외부 쉘(111)의 전체 하단 단부를 따라서 원주 방향으로 연장된다. 캐니스터 지지 구조의 베이스플레이트(115), 탑 플레이트(141), 및 수직 쉘(144)은 함께 용접되어 영구적으로 결합된 어셈블리를 형성할 수 있다. 본 명세서에서 추가로 설명된 바와 같이, 캐니스터 지지 구조물(140)의 캐니스터 지지 리브(rib) 플레이트(143)에 의해서 정의되는 용접 후 조립체의 각 사분면 내에 콘크리트 라이너를 붓기 위해 탑 플레이트(141)에 다수의 충전 구멍(145)이 제공된다.
베이스플레이트(115)는 캐스크 몸체의 하단(120)에서 내부 및 외부 쉘(112, 111)의 하단에 밀봉 용접되어 구조적으로 쉘을 지지할 수 있다. 탑 플레이트(141)는 베이스플레이트(115)보다 작은 직경을 갖고, 캐스크 하단으로부터 위쪽으로 이격된 캐스크 내부 공동(121) 내부에 배치되어 상승된다. 탑 플레이트(141) 및 베이스 플레이트(115)는 도시된 바와 같이 하나의 비제한적인 실시예에서 각각 편평한 원형 구성을 가질 수 있다. 탑 플레이트는 캐스크 내부 공동(121) 내부에 노출되는 편평한 위쪽으로 마주보는 상단 표면(141a)를 포함한다. 캐니스터 지지 구조물(140)의 베이스 플레이트(115), 탑 플레이트(141) 및 쉘(144)은 쉘(111, 112)과 유사한 금속 물질(예를 들어서, 강철 또는 스테인레스 강)로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 베이스플레이트(115)는 두께가 약 3인치일 수 있다. 베이스플레이트(115)의 하단 표면(115a)은 캐시크(100)의 하단을 정의한다.
캐니스터 지지 구조(140)은 캐스크 내부 공동(121)에서 캐니스터(101)를 지지하기 위한 받침대를 형성하고 지지 구조의 일체형 부분인 다수의 교차하는 캐니스터 지지 리브 플레이트(143)의 조립체를 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 캐니스터(101)는 리브 플레이트에 의해 지지되고 리브 플레이트 상에 직접 안착된다. 리브 플레이트(143)는 길이가 길게 연장되고 캐스크 몸체(110)의 측벽(110a)의 대향하는 정반대 부분 사이에서 반경 방향으로 연장된다. 리브 플레이트는 측벽(110a)(콘크리트 라이너(113)를 포함함)에 매립되고, 캐스크의 외부 쉘(111)에 용접될 수 있는 수직 외부 단부(143a)를 갖는다. 단부(143a)는 일 실시예에서 외부 쉘의 용접부에 추가하여 쉘 기본 물질에 의한 추가적인 구조적 지지를 위해서 외부 쉘의 상보적으로 구성된 슬롯(143b)을 통해 완전히 돌출할 수 있다.
리브 플레이트(143)의 수평 하단 엣지(143c)는 베이스플레이트(115)의 상단 표면에 용접될 수 있다. 리브 플레이트(143)는 캐니스터 지지 구조의 탑 플레이트(141)의 상단 표면(141a) 위의 위쪽으로 돌출하여 수평 상단 에지(143d)가 탑 플레이트의 표면(141a) 위에서 이격되어 그 위에서 안착된 캐니스터(101)의 하단 폐쇄 플레이트(104)와 맞물린다. 이는 캐니스터를 상승시키고 캐니스터 하단 폐쇄 플레이트(104)와 탑 플레이트(141)의 상단 표면(141a) 사이에 간격 또는 공간을 형성하여 캐니스터(101)의 하단으로부터 방출된 열이 캐스크(100)의 내부 공동(121)을 통해 흐르는 주변의 냉각 공기에 의해 빠져나가도록 허용한다.
일 실시예에서, 리브 플레이트(143)는 캐스크 내부 공동(121) 내부의 내부 쉘(112)에 인접한 플레이트의 상단 엣지(143d)에 형성된 계단형 숄더(143a)를 추가로 포함할 수 있다. 숄더(143a)는 캐니스터 쉘(103)의 측면에 맞물려 운반 중에 그리고 지진 발생 시에 캐니스터를 캐스크의 중앙에 배치하고 안정화시킨다. 일 실시예에 있어서, 숄더(143a)는 바람직하게는 캐니스터가 캐스크의 내부 공동(121)내에 위치할 때 실질적으로 균일한 환기 환형체(122)(본 명세서에서 추가로 설명됨)가 캐스크(100)와 캐니스터 사이에 유지되도록 캐니스터 내부 쉘(112)의 내부 표면(112a)으로부터 캐니스터 쉘(103)을 이격시키도록 구성된다.
리브 플레이트(143)는 도시된 바와 같이 “X”형상의 교차 패턴으로 배열될 수 있다. 플레이트(143)의 교차는 캐스크의 수직 길이 방향 또는 중심선 축(CL) 상에 있을 수 있다. 일부 실시예에서 리브 플레이트(143)는 교차점에서 서로 용접될 수 있다. 이러한 교차 배열은 특히 리브 플레이트(143)의 중앙 부분이 캐니스터 지지 구조(140)의 콘크리트 라이너(142)에 매립되기 때문에 리브 조칩체를 강화한다.
캐스크(100)의 공동(121)은 SNF 어셈블리 또는 기타 고준위 방사성 폐기물을 담는 단일 SNF 캐니스터(101)를 담기에 적합한 횡단면적(중심선 축(CL)에 수직임) 및 높이의 구성을 갖는다. 캐니스터 공동(121)의 내부 직경은 캐니스터가 캐스크에 배치될 때 캐니스터(101)와 내부 쉘(112) 사이에 환기 환형체(122)를 형성하기 위해 연료 캐니스터(101)의 직경보다 의도적으로 더 크다. 환형쳬(122)의 반경 방향 폭은 바람직하게는 냉각 환기 공기가 캐니스터를 따라서 위쪽으로 흐름에 따라서 캐니스터 내부의 핵 폐기물에 의해 생성된 열을 캐니스터로부터 멀리 끌어당기기에 충분하다. 환형체 내의 냉각 공기의 상향류는 공기가 캐니스터(101)에 의해 가열됨에 따라 자연 대류 열 사이펀 효과를 통해 자동으로 구동된다. 전형적인 공기흐름 환형체는 연료 캐니스터(100)의 측정된 열 부하 및 필요한 환기 냉각 공기 흐름에 따라 비제한적인 예시로서 반경 방향 폭이 약 2-8인치를 포함할 수 있다. 공기의 유량은 원하는 캐니스터 최대 온도 한계를 유지하도록 선택된다. 캐니스터 지지 리브 플레이트(143)는 지진이 발생하는 동안에도 냉각 공기가 캐니스터에 계속 도달할 수 있도록 환형체(122)를 유지한다는 점을 유의해야 한다.
환기 환형체(122)는 적어도 캐니스터의 전체 높이에 대해 수직으로, 바람직하게는 약간 위로 연장된다. 캐니스터(101)의 상부 부분은 아래에서 설명되는 복수의 상부 가이드 부재(117)에 의해 측 방향/반경 방향으로 지지되고 중심에 위치한다. 따라서 캐니스터(101)는 캐스크 공동(121)의 전체 높이에 접근하는 높이를 갖고 적어도 캐스크 공동 높이의 3/4보다 더 크다. 환형체(122)는 추가로 캐니스터 지지 구조(140)의 탑 플레이트(141)까지 아래로 연장되고, 본 명세서에 추가로 설명되는 바와 같이 구조(140) 내 캐스크의 공기 유입구(200)와 유체 소통한다.
반경 방향으로 또는 수직으로 연장되는 가이드 부재(117)는 캐스크 공동(121)의 상부 부분에 배치된다. 상부 가이드 부재(117)의 배열은 원주 방향으로 이격되고 용접 등을 통해서 내부 쉘(112)의 내측/내부 표면(112a)에 견고하게 부착된다. 가이드 부재(117)는 강판(예를 들어서, 러그) 또는 튜브로 형성될 수 있고, 전체 360도를 덮기 위해 적어도 공동(121)의 상부 부분에서 전체 내부 쉘 둘레에 제공된다. 가이드 부재의 내부 수직 측면 또는 엣지는 캐니스터(101)를 인접하게 결합하고 중앙에 배치하도록 구성되어 있으며, 이는 지진 발생, 운송 중, 또는 크레인이나 호이스트에 의해 캐스크 내부 공동(121)으로부터 들어올려지거나 내려갈 때의 진동 시 캐니스터가 과도한 측 방향/반경 방향으로 이동하거나 덜거덕거리는 것을 방지한다. 특히, 가이드 부재(117)는 캐니스터에 의해 방출된 열을 제거하기 위한 이러한 공기흐름 통로를 보존하기 위해서 캐니스터(100)와 캐스크 공동(121)의 상부 부분에 있는 내부 쉘(112) 사이의 환기 환형체(122)를 유지하는 역할을 더 수행한다. 이는 주변 냉각의 연속적인 사용 가능한 흐름이 냉각을 위해 캐니스터의 측면을 따라 순환하고 위쪽으로 흐를 수 있도록 보장한다.
방사선 차폐 뚜껑(114)은 캐스크 몸체(110)의 상단(119)에 분리 가능하게 결합되고 제 자리에 있을 ‹š 캐스크(100)의 일반적으로 위쪽으로의 개방형 공동(121)을 폐쇄한다(뚜껑을 통한 냉각/환기 공기 유출 경로 제외). 캐스크 환기 시스템의 공기 유출구(220)는 뚜껑을 통해서 형성된다. 뚜껑(114)은 공기 유출구 개구(114f)를 정의하는 상부 환형 부재(114a) 및 그에 견고하게 결합된 하부 디스크 부재(114b)를 포함하는 “디스크 및 도넛” 구성을 가질 수 있다. 디스크 부재(114b)는 캐스크 내부 공동(121)의 상단 내부에 딱 맞는 크기이다. 환형 뚜껑 부재(114a)는 뚜껑이 제자리에 있을 ‹š 측벽(110a) 상의 캐스크 몸체(110)의 상단(119)에 놓인다. 보다 구체적으로, 뚜껑 부재(114a)는 내부 및 외부 쉘(112, 111)의 상단에 고정적으로 용접된 환형 상단 폐쇄 플레이트(119a)에 안착된다. 방사선 차폐 캐스크 몸체(110)의 내부 쉘(112)과 외부 쉘(111) 사이에 콘크리트 라이너(113)를 붓기 위해서 폐쇄 플레이트(119a)에 다수의 충전 구멍(145)이 형성될 수 있다. 뚜껑 부재(114a)는 각각이 캐스크 몸체 상단의 콘크리트 라이너(113)에 내장된 수직 강철 리프팅 플레이트(146)에 고정되고 내부 및 외부 쉘(112,111)에 용접된 복수의 나사형 패스터(146)을 통해 캐스크 몸체(110)에 분리 가능하게 결합된다(예를 들어서, 도 12 및 도 14 참조).
환형 및 디스크 부재(114a, 114b)로 구성된 뚜껑(114)은 외부 하우징으로 둘러싸여 있는 고밀도 콘크리트 라이너와 같은 방사선 차폐 물질(114d)가 채워진 내부 공간을 정의하는 중공 금속 외부 하우징(114c)를 포함하는 복합 구조이다. 다른 차폐 물질이 추가되거나 콘크리트 대신 사용될 수 있다. 뚜껑(114)은 수직 위쪽 방향으로 방사선 차폐를 제공하는 반면, 내부 및 외부 쉘(112,111) 사이에 배치된 콘크리트 라이너(113)는 측면 또는 반경 방향으로 방사선 차폐를 제공한다. 콘크리트 라이너를 제외하고, 하우징(114c)은 바람직하게는 발사체 충격 또는 다른 잠재적인 데미지 제공원을 견딜 수 있는 강철(예를 들어서, 탄소 또는 스테인레스)과 같은 금속으로 형성되지만 이에 한정되지는 않는다.
핵 폐기물 저장 시스템의 일 측면에 따르면, 수직 환기형 핵 연료 저장 캐스크(100)는 SNF 또는 기타 고준위 핵 폐기물을 담는 캐니스터(101)에서 방출되는 붕괴열을 제거하기 위한 자연 순환식 냉각 공기 환기 시스템(즉, 팬/송풍기에 의해 전원이 공급되지 않음)을 포함한다. 캐스크를 둘러싸는 주변의 공기에 의해 제공되는 냉각 공기흐름은 환기 환형체(122) 내의 공기가 캐니스터 지지 구조(140)의 공기 유입구(200)를 통해서 하단에 있는 캐스크 내로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 상향류를 유발하는 캐니스터(101)(부패하는 SNF 또는 다른 핵 폐기 물질을 담고있음)에 의해서 가열되어 자연 대류 열 사이펀 효과에 의해서 구동된다.
이제 캐스크 냉각 공기 환기 시스템이 더 자세히 설명될 것이다.
일반적으로 적용 가능한 도 1 내지 도 23을 참조하면, 캐스크 환기 설비는 캐니스터 지지 구조(140)를 통해서 캐스크(200)의 하단 내에 형성된 냉각 공기 유입구(200)와 뚜껑을 통해서 형성된 냉각 공기 유출구(220)를 포함한다. 공기 유입구 및 유출구(200, 220)는 주변 대기 및 캐스크(100)의 내부 공동(121), 특히나 더 핵 폐기물 캐니스터(101)이 공동 내에 위치할 때 형성되는 환기 환형체(122)와 유체 소통한다.
공기 유입구(200)는 캐스크 몸체(110)의 하단에 고정된 캐니스터 지지 구조(140)의 수평으로 평편한 베이스플레이트(115)를 통해서 형성된 아래쪽 개방형 공기 유입구 개구(201)를 포함한다. 공기 유입구 개구(201)는 캐니스터 지지 구조의 공기 유입구를 통해서 주변의 대기에 캐스크 내부 공동(121)의 하부 부분의 유체 연결을 제공한다. 공기 유입 개구(201)는 일 실시예에서 캐스크의 수직 중심선 축(CL)에 동심 및 동축으로 정렬되는 원형 배열로 배열될 수 있다.
공기 유입구(200)는 콘크리트 라이너(142)를 포함하는 캐니스터 지지 구조(140) 내에 형성되고 이를 통해 연장되는 복수의 복합 형상 공기 유입구 덕트(202)에 의해 집합적으로 정의되는 유입 덕트설비(208)를 포함한다. 따라서 환기형 캐스크(100)의 공기 유입 덕트설비는 캐스크의 측벽(즉, 내부 쉘(112), 외부 쉘(111), 및 콘크리트 라이너(113))를 관통하지 않아 작업자가 존재할 수 있는 주변 환경으로 반경 방향/측면 방향으로 방사선 스트리밍을 방지한다. 비제한적으로 예시된 실시예에서, 8개의 유입구 덕트(202)가 제공된다(2개는 캐스크 및 그 내부 공동(121)의 각 사분면 내에 위치함)(예를 들어서, 도 13참조). 그러나 다른 실시예에서는 다른 수의 유입구 덕트가 제공될 수 있으며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 유입구 덕트(202)는 바람직하게는 인접한 덕트 사이에 측 방향 간격이 각 덕트의 측 방향 폭보다 작도록 촘촘하게 이격된 원형 또는 환형 배열 또는 그룹화로 배열된다. 이러한 긴밀한 그룹화는 본 명세서에서 추가로 설명된 바와 같이 캐니스터(101)의 원통형 쉘(103)이 주변 냉각 공기의 원주 방향으로 연장되는 커튼에 의해 균일하고 적절하게 냉각되는 것을 유리하게 보장한다.
캐니스터 지지 구조(140)의 유입 덕트설비(208)의 개별적인 유입구 덕트(202) 각각은 캐스크(100)(환기 환형체(122)를 포함함)의 내부 공동(121)과 베이스플레이트(115)의 공기 유입구 개구(201) 또는 주변 환경 사이에 시야의 직선이 존재하지 않도록 설계된 복합 구성을 갖는다. 이는 공기 유입구 덕트를 통해서 아래쪽으로 직선 방사성 스트리밍을 방지한다.
따라서, 일 실시예에서, 각각의 공기 유입구 덕트(202)는 다음의 작동 가능한 유체 소통에 의해 형성된 일반적으로 Z-형상의 횡단면 형상을 갖는 중공 금속 몸체를 포함할 수 있고, 작동 가능한 유체 소통은: 베이스플레이트(115)의 각 공기 유입구 개구(210)에 유체적으로 결합된 수직 하부 입구 부분(203); 캐스크 몸체(110)의 내부 공동(121)에 있는 환기 환형체(122)에 유체적으로 결합되는 수직 상부 출구 부분(204); 및 입구 및 출구 부분 사이에 유체적으로 결합된 반경 방향/수평 방향 중간 부분(205)이다. 각각의 유입구 덕트(202)의 하부 입구 부분(203)은 각각의 상부 출구 부분(204)으로부터 반경 방향 안쪽 방향으로 위치되고 따라서 캐스크 본체의 수직 중심선 축(CL)에 더 가깝다. 유입구 덕트(202)는 도시된 지그 재그(zig-zag) 형상으로 캐니스터 지지 구조(140)의 콘크리트 라이너(142)를 통해서 연장되고 강철 또는 다른 적절한 금속으로 형성될 수 있다. 덕트(202)는 콘크리트가 그사이에 채워지기 전에 캐니스터 지지 구조의 베이스플레이트(115)와 탑 플레이트(141)에 용접되어 덕트를 콘크리트에 매립할 수 있다.
공기 유입구 덕트(202)의 상부 출구 부분(204)은 각각 덕트를 통과하는 주변의 냉각 공기를 캐스크(100)의 내부 공동의 하단, 특히 더 환기 환형쳬(122)의 하단으로 배출하고 도입하는 위쪽으로 배출하는 공기 출구 개구(206)를 정의한다. 따라서 상부 출구 부분(204) 및 출구 개구(206)는 캐스크 몸체(110)의 측벽(110a)에 인접하고 환기 환형체의 하단에 위치된다. 일 실시예에서, 덕트(202)는 덕트의 그들에 대응하는 공기 출구 개구(206)가 동시에 캐스크의 수직 중심선 축(CL)과 동심원으로 정렬되는 캐스크 내부 쉘(112)에 인접한 원형 또는 환형 배열 개구를 형성하도록 본 명세서에서 전술한 바와 같이 배열된다(예를 들어서, 도 4 및 13 참조). 유리하게는, 주변 냉각 공기가 배출되어 축 방향 및 수직 위쪽 방향으로 환기 환형체(중심선 축(CL)에 평행한) 내로 도입되어 캐니스터를 360도로 둘러싸는 원주 방향으로 연장되는 냉각 공기 커튼을 형성한다. 따라서 각 캐니스터의 사분면은 캐니스터 쉘의 국부적인 “핫 스팟(hot spot)”을 최소화하거나 방지하기 위해 균형잡힌 방식으로 동등하게 냉각된다. 덕트 사이에 유입되는 주변의 냉각 공기가 환기 환형체(122)의 하단으로 들어갈 때 혼합되기 때문에, 도면에 도시된 바와 같이 인접한 공기 유입구 덕트(202) 사이의 매우 작은 간격은 캐니스터 냉각의 효율에 실질적인 형향을 주지 않는다는 점을 유의해야 한다.
캐스크(100)의 측벽을 통해 공기를 환형 내부로 반경 방향으로 도입하는 것과는 대조적으로 주변의 냉각 공기를 수직 및 축 방향 위쪽 방향으로 캐스크(100)의 환기 환형체(122)(캐스크 중심선 축(CL)과 평행함)으로 도입하는 것이 추가적인 이점을 제공한다는 것을 더욱 주목할 만하다. 공기가 캐니스터의 측면(및 캐스크 수직 중심선 축(CL))에 평행하게 위쪽으로 흐르는 본 냉각 공기 수직 도입 경로는 캐니스터에 수직으로 부딪히고 분산되는 캐니스터에 냉각 공기를 반경 방향으로 도입하는 것과 비교할 때 난류를 덜 생성하므로 캐니스터 냉각을 향상시킨다. 이는 캐니스터(101) 및 그 안의 연료 어셈블리를 냉각시키기 위해서 열 사이펀 효과를 통해서 감소된 공기흐름 저항 및 더 큰 자연 구동 대류 냉각 공기 흐름 비율(CFM-cubic feet per minute)로 해석된다. 이는 수동 냉각 공기 흐름이 팬이나 송풍기의 도움을 받지 않기 때문에 더욱 더 주목할 만하다. 게다가, 캐스크 내부 공동(121)으로의 주변의 냉각 공기의 수직으로 위쪽으로의 도입은 캐니스터에 의해 가열된 공기와 동일한 방향으로 흐르며, 자연 열 사이펀 효과를 통해 자연적으로 상승하여 위쪽으로 흐른다.
캐스크 환기 냉각 시스템의 다른 측면에 따르면, 캐스크(100)는 패드와 맞물리도록 베이스플레이트(115)로부터 아래쪽으로 돌출하는 복수의 스탠드오프 부재(150)에 의해서 콘크리트 베이스 패드(130)위로 올라가거나 상승된다. 스탠드오프 부재(150)는 내부에 적재된 연료 어셈블리와 함께 캐스크(100) 및 캐니스터(101)의 전체 중량을 집합적으로 지지한다. 일 실시예에서, 스탠드오프 부재(150)는 도시된 바와 같이 길게 연장된 직사각형 형태의 강철 플레이트를 포함할 수 있다. 그러나 다른 형상의 스탠드오프 부재가 사용될 수 있다. 적재된 캐스크(100)의 무게를 고르게 분산시키기 위해서, 스탠드오프 부재(150)는 외부 스탠드오프 부재(150a)의 원형 외부 배열과 내부 스탠드오프 부재(150b)의 원형 내부 배열을 포함할 수 있다. 스탠드오프 부재(150a, 150b)는 각각 배열에서 다른 스탠드오프 부재에 대해 원주 방향으로 이격 되어있다. 외부 격리 부재(150a)는 하단 베이스플레이트(115) 상의 대부 스탠드오프 부재(150b)로부터 반경 방향 바깥쪽으로 이격 되어있다. 원주 방향의 공간은 주변의 냉각 공기가 캐스크의 베이스플레이트(115) 아래쪽 반경 방향 안쪽으로 그리고 그 안에 형성된 공기 유입구 개구(201)의 원형 배열 내로 위쪽으로 끌어들여지는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 내부 스탠드오프 부재(150b)는 공기 유입구 개구(201)의 내부보다 캐스크(100)의 중심선 축(CL)에 더 가깝게 위치될 수 있다.
자연 열 사이펀 냉각 공기 환기 시스템과 관련하여, 스탠드오프 부재(150)는 베이스플레이트(115)와 콘크리트 베이스 패드(130) 사이의 수직 간격 또는 공간으로 인해서 캐스크(100)아래에 공기 유입 플레넘(151)을 형성한다. 스탠드 부재(150)는 위에서 언급한 것과 같이 이격되어 있고, 이는 주변 공기가 플레넘으로 들어가고 공기 유입구 덕트(202)의 공기 유입구 개구(201)에 도달하도록 허용하는 중요한 기능을 수행한다. 주변의 공기의 유입은 캐스크(100)의 전체 하단 둘레 주변의 360도에서 플레넘(151)로 들어간다. 냉각 공기는 스탠드오프 부재(150)을 통해/사이에서 플레넘으로 끌어들여진 다음 베이스플레이터(115)에 형성된 덕트(202)의 공기 유입구 개구(201)를 통해서 캐스크의 내부 공동(121)로 들어간다.
유리하게는, 유입구 개구(201)가 캐니스터 지지 구조(140)의 편평한 수평 베이스플레이트(115)의 절단부 또는 개구로서 형성되기 때문에, 주변의 공기가 수직으로 상승하여 공기 유입구 개구로 들어가기 전에 베이스플레이트(115) 아래에 형성된 공기 유입 플레넘(151)에 먼저 수집되기 때문에 유입구는 바람의 방향에 상대적으로 둔감하다. 이는 환기 공기 유입구 개구 또는 관통부가 캐스크 몸체의 측면에 형성되는 디자인과 대조된다. 바람은 바람이 가려는 쪽보다 캐스크의 바람이 불어오는 쪽에서 공기 압력을 더 크게 유발할 수 있고, 이로 인해 캐스크에 유입되는 냉각 공기의 유량이 불균형하고 우선적으로 발생하게 된다. 이는 캐니스터(101)의 일부를 불균일하게 냉각시킬 수 있으며, 특히 SNF 캐니스터 상의 핫 스팟이 냉각 공기를 덜 수용하는 캐스크의 바람이 가려는 쪽에 있는 경우에 더욱 그렇다. 그러나, 대조적으로, 캐스크(100)의 본 수직 공기 유입구 디자인에서, 냉각 공기가 캐스크 안으로 끌어들여지는 유입 플레넘(151)은 자연적으로 압력 균형을 이루고 공기가 완전히 혼합되어 유입구 공기 압력이 더욱 균일해지고 캐니스터의 모든 측면이 균일하게 냉각된다.
이제 캐스크(100)의 상단 단부로 돌아가서, 뚜껑(114)에 있는 환기 시스템의 냉각 공기 유출구(220)는 중간 공기 유출구 개구(114f)를 정의하는 상부 환형 부재(114a) 및 본 명세서에서 앞서 설명한 하부 디스크 부재(114b) 사이에서 연장되는 복수의 유출구 덕트(221)에 의해 형성된다. 유출구 덕트(221)는 도시된 바와 같이 위쪽으로 돌출된 뚜껑 연장부를 형성하는 중공 관형 상단 내후성 캡 구조(225)를 통해서 주변 대기와 유체 소통하는 하단의 캐스크 내부 공동(121) 및 상단의 공기 유출구 개구(114f)와 유체 소통한다. 캡 구조(225)는 그 상부 부분에 천공된 통기 스크린(227)이 장착된 수직 원통형 측벽(226), 바람직하게는 캡 내로 빗물이 직접 유입되는 것을 방지하는 견고한 상단 커버 플레이트(228)을 포함할 수 있다. 통기 스크린(227)은 비제한적인 일 실시예에서 대략 50%의 개방 면적을 가질 수 있으며; 그러나, 다른 개방된 면적을 사용할 수도 있다. 개방형 내부(229)는 뚜껑 상부 환형 부재(114a) 내의 공기 유출구 개구(114f)와 하단에서 그리고 통기 스크린(227)을 통해서측 방향/반경 방향으로 유체 소통하는 캡 구조(225) 내부에 정의된다.
뚜껑(114)의 유출구 덕트(221)는 캐스크 내부 공동(121) 및 유출구 개구(114f) 또는 주변의 환경 사이에서 시야의 직선이 존재하지 않도록 횡단면이 순환하는 형상을 갖는다. 이는 아래에 설명된 가열된 냉각 공기가 뒤따르는 흐름 경로의 예시처럼 위쪽 방향으로 직선 방사성 스트리밍을 방지한다.
이제 자연 대류 열 사이펀 공기 환기 시스템의 작동 방법이 요약된다. 도 19는 캐스크를 통과하는 냉각 공기 흐름 경로와 대응하는 흐름 방향 화살표를 보여주는 캐스크(100)의 단면도이다.
작동 시, 도 19 및 다른 적용 가능한 도면을 참조하면, 먼저 주변 냉각 공기가 캐스크(100) 하단 주위로 전체 360도에서 스탠드오프 부재(150) 사이의 입구 플레넘(151) 내로 반경 방향 안쪽으로 끌어들여진다. 그런 다음 공기는 먼저 혼합되어 캐니스터 지지 구조(140)의 베이스플레이트(115)에 있는 공기 유입 개구(201)를 통해 수직으로 위쪽으로 흘러 유입구 덕트(202)로 들어간다. 공기는 덕트(202)에서 수직 위쪽으로 흐른 다음 반경 방향 바깥쪽으로 흐르고, 마지막으로 수직 위쪽으로 흐른다. 여전치 차가운 주변 공기는 유입구 덕트의 위쪽으로 배출하는 덕트 출구 개구(206)의 환형 배열로부터 캐스크(100)의 환기 환형체(122)의 하단으로 끌어들여진다.
캐니스터(101)는 위쪽으로 올라가 내부 쉘(112)과 뚜껑의 하부 디스크 부재(114b) 사이의 캐스크 내부 공동(121) 내에 형성된 환형 공기 유출 플레넘(222)에 수집되는 환기 환형체(122) 내의 유입 공기를 가열한다. 이제 가열된 냉각 공기는 플레넘에서 수직으로 위쪽으로 흐른 다음 유출구 덕트(221)를 통해 뚜껑의 상부 환형 부재(114a)에 있는 중앙 유출구 개구(114f)까지 반경 방향 안쪽으로 흐른다. 가열된 냉각 공기는 캡 구조(225) 내부에서 수직으로 위쪽으로 계속 흐른 다음 통기 스크린(227)을 통해서 반경 방향/측면 방향 바깥쪽으로 주변 대기로 배출된다. 캐니스터(101) 내의 연료 어셈블리에 의한 환기 환형체(122)의 공기 가열은 캐니스터에 의해 열이 방출되는 한 전술한 공기 순환을 지속적으로 구동한다.
핵 폐기물 저장 시스템의 다른 측면에 따르면, 캐스크(100)의 공기 유입 영역은 광자 감쇠기로 방사선 차단을 증가시키기 위해서 필요한 곳에 보충될 수 있다. 이들은 캐스크 몸체(110) 아래 공간에 주변에서 위치할 수 있으며, SNF 또는 기타 고준위 방사성 폐기물을 담고 있는 적재된 캐스크에 근접한 캐스크 저장 영역 경계 또는 울타리를 따라서 잠재적으로 방사선 수준이 증가할 수 있는 위치에만 배치될 수 있다. 도 17은 아치형 곡선 방사선 광자 산란 감쇠기(160)를 포함하는 캐스크(100)의 특정 실시계의 밑면을 도시한다. 제공된 감쇠기는 앞서 설명한 하단 베이스플레이트(115) 상의 스탠드오프의 외부 배열에 있는 한 쌍의 반경 방향 플레이트 외부 스탠드오프 부재(150a) 사이에 각각 고정적으로 결합된다. 도면에는 한 쌍의 감쇠기가 도시되어 있다; 그러나, 필요에 의해서 더 또는 덜 사용될 수 있다. 감쇠기(160)는 주변 냉각 공기가 캐니스터 지지 구조(140)의 공기 유입구(200)를 향해 자연 환기 시스템의 하단 공기 유입 플레넘(151) 안쪽으로 흐를 수 있도록 개방 영역으로 구성된다. 비제한적인 예시된 실시예에서, 각각의 감쇠기(160)는 아치형 곡선 외부 지지 바(161) 및 선택적인 배부 지지 바(163)를 포함할 수 있으며, 이는 그 단부가 베이스플레이트(116)의 하단에 순서대로 용접되는 대향하는 스탠드오프 부재(150a)에 각각 용접될 수 있다. 복수의 수직으로 배향된 편평한 디플렉터 플레이트(162)는 도시된 바와 바(161, 163)에 용접되어 아치형으로 이격되어 있다. 플레이트(162)는 추가적인 안정성과 지지를 위해 필요한 경우 추가로 베이스플레이트(115)에 선택적으로 용접될 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 지지 바(161)의 하단 표면은 도시된 바와 같이 외부 스탠드오프 부재(150a)의 하단 표면과 같은 높이일 수 있어, 바는 스탠드오프와 함께 콘크리트 베이스 패드(130)에 안착될 수 있다. 이는 감쇠기(160)와 캐스크에 대한 추가적인 지지를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 지지 바(161, 163) 및 디플렉터 플레이트(162)는 강철 또는 다른 적절한 금속과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 감쇠기(160)는 필요한 곳에만 위치하며 반드시 캐스크 바닥의 전체 둘레 주위에 위치할 필요는 없다.
도 18은 캐시크 환기 시스템의 공기 유출구(220)에 설치된 격자형 방사선 광자 산란 덕트 감쇠기(170)를 도시힌다. 덕트 감쇠기(170)는 뚜껑(114)의 중앙 공기 유출구 개구(114f) 내부에 끼워질 수 있는 강철 또는 다름 금속의 편평한 덕트 디플렉터 플레이트(171)의 직교 교차 배열에 의해 형성된다. 도 22 내지 도 23은 각 덕트의 공기 유출구(206) 및 공기 유입구(201) 모두에서 캐니스터 지지 구조(140)의 유입구 덕트(202)에 설치된 유사한 격자형 덕트 감쇠기(170)를 도시한다.
주변의 냉각 공기 환기 시스템을 갖춘 본 캐스크의 특징 및 장점은 다음과 같으나 이에 국한되지는 않는다. 캐스크 측벽 및 캐니스터 지지 구조(140)의 고밀도 콘크리트 라이너(113, 142)는 각각 적철광(산화철 화합물 Fe2O2) 및/또는 라이너의 열 전도성을 실질적으로 증가시켜 캐스크의 내부 표면에서 외부 표면으로 전도 열 전달의 상당한 비율을 야기하는 다른 철 함유 골재를 포함할 수 있다. 그러므로 캐니스터(101)에 의해 방출된 열을 소산시키기 위해 캐스크의 열 부하는 증가된다. 캐스크(100)는 캐스크 내부 내부의 캐니스터에 저장된 핵 연료로부터 방사되는 방사선에 대한 측면/반경 방향 또는 수직 방향 스트리밍 경로가 없기 때문에 우수한 방사선 차폐 성능을 갖는다. 이는 또한 캐스크 내부의 핵 연료에 도달할 수 있는 소형 침투 미사일에 대한 개방된 침입 경로가 없다는 것을 의미한다. 공기 유입구 및 유출구 개구에는 방사선을 더욱 감쇠시켜 주변 방사선 수준을 감소시키는 역할을 하는 덕트 광자 감쇠기(170)가 선택적으로 장착된다. 캐스크의 하단 영역으로부터 허용되는 임의의 미세한 선량은 캐스크 아래의 공기 유입 플레넘(151) 주변에 있는 아치형 곡선 광자 감쇠기(170)를 사용하여 추가로 감소될 수 있다. 상단 뚜껑에 있는 공기 배출구를 위한 관통부는 뚜껑(114) 인터페이스에 대한 캐스크 몸체(110)에서 평면 수평 방향으로 크게 겹치는 “디스크 및 도넛” 기하학적 구조를 특징으로 하여 캐니스터를 고정하는 캐스크 내부 공간에서 주변 환경으로의 방사선의 스트리밍이 수직으로 위쪽으로인 경로가 없다. 뚜껑의 구조적으로 견고한 콘크리트 및 강철 디스크 부분은 임의의 다가오는 미사일 또는 발사체를 차단하는 역할도 한다. 공기 유입구 및 유출구 흐름 통로(예를 들면, 덕트)의 폭은 캐스크 내부의 과도한 양의 확산된 방사선이 주변 환경에 도달하는 것을 허용하지 않고 캐스크(100)의 필요한 열량을 충족하도록 최적화될 수 있다. 환기형 캐스크(100)는 콘크리트 저장소 또는 베이스 패드(130)에 보호되거나 보호되지 않은 배치에도 적합하도록 구성되고 적합된다. 따라서 캐스크는 적절한 환기가 가능한 건물 내부에 저장되거나 캐스크의 개선된 환기 및 냉각을 용이하게 하기 위해 야외에 있는 보호되지 않는 저장 시설에 저장될 수 있다.
전술한 설명 및 도면은 본 발명의 예시적인 시스템을 나타내지만, 첨부된 청구범위의 사상, 범위 및 균등물의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 추가, 수정 및 대체가 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 구조, 배열, 비율, 크기, 물질 및 구성요소의 많은 수정과 함께 사용될 수 있고, 그렇지 않으면 특정 환경 및 작동 요구사항에 특히 적용되는 본 개시의 실시에 사용될 수 있음을 추가로 이해할 것이다. 그러므로, 본 명세서에 개시된 예시는 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 균등물에 의해 정의되며 전술한 설명 또는 실시예에 제한되지 않는다. 오히려, 첨부된 청구범위는 본 발명의 균등물의 범위 및 관점을 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있는 본 발명의 다른 변형 및 실시예를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (34)

  1. 수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크로서,
    상단, 하단, 측벽 및 상기 상단 및 하단 사이에서 상기 캐스크의 수직 중심축을 따라 연장되는 내부 공동 - 상기 내부 공동은 핵 폐기물 저장 캐니스터를 수용하도록 구성됨 - 을 정의하는 길게 연장된 캐스크 몸체;
    상기 캐스크 몸체의 상기 상단에 부착된 뚜껑;
    상기 뚜껑 내에 형성된 공기 유출구;
    상기 내부 공동 및 주변의 대기와 유체 소통하는 상기 캐스크 몸체의 상기 하단 내에 형성된 하향 개방 공기 유입구; 및
    상기 내부 공동 내에서 상기 캐니스터를 지지하고 베이스 패드와 맞물리도록 구성된 캐니스터 지지 구조 - 상기 캐니스터 지지 구조는 나아가 상기 캐스크 몸체의 상기 하단을 상기 베이스 패드 위로 상승시키도록 구성됨 -
    를 포함하고,
    주변의 냉각 공기는, 상기 캐스크 몸체의 상기 하단 아래에서 반경 방향 안쪽 방향이고 또한 상기 공기 유입구를 통해서 상기 내부 공동 내로 수직으로 위쪽 방향인 흐름 경로를 통해서 안으로 끌어들여지는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐스크 몸체의 상기 내부 공동에 위치할 때, 상기 캐스크 몸체의 상기 측벽 및 상기 캐니스터 사이에 환기 환형체가 형성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기 유입구는 상기 캐스크 몸체의 상기 하단에 고정되는 상기 캐니스터 지지 구조의 베이스플레이트에 형성되는 공기 유입구 개구를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공기 유입구 개구는 원형 환형 형상을 갖고, 상기 캐스크의 상기 수직 중심 축에 동심원으로 정렬되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 공기 유입구는 상기 캐니스터 지지 구조를 통해서 형성되고 상기 베이스플레이트의 상기 공기 유입구 개구 및 상기 내부 공동 사이에 시야의 직선이 존재하지 않도록 구성된 복합 형상의 공기 유입 덕트설비를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유입 덕트설비는 Z-형상 단면 형상을 가지며, 작동 가능한 유체 소통에 있어서, 상기 베이스플레이트의 상기 공기 유입구 개구에 유체적으로 결합되는 수직으로 길게 연장된 환형 하부 입구 부분, 상기 캐스크 몸체의 상기 내부 공동 내의 상기 환기 환형체에 유체적으로 결합되는 수직으로 길게 연장된 환형 상부 출구 부분, 및 상기 입구 및 출구 부분 사이에서 유체적으로 결합되는 반경 방향으로 길게 연장된 환형 중간 부분을 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유입 덕트설비의 상기 환형 하부 입구 부분은 상기 환형 상부 출구 부분으로부터 안쪽으로 이격되어 있고 상기 상부 출구 부분보다 상기 캐스크 몸체의 상기 수직 중심 축에 더 가까운
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 환형 상부 출구 부분은 상기 캐스크 몸체의 측벽에 인접하고 상기 환기 환형체의 하단에 위치되어 상기 캐니스터를 360도 둘러싸는 원주방향으로 연장되는 냉각 공기 커튼을 형성하기 위해 냉각 공기가 상기 환기 환형체 안으로 수직 위쪽 방향으로 배출되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉각 공기는, 상기 캐니스터의 지지 구조의 상기 유입 덕트 설비를 통하는 경로 내에서, 상기 환형 하부 입구 부분을 통해 수직 위쪽으로, 상기 환형 중간 부분을 통해서 상기 환형 상부 출구 부분 내로 반경 방향 바깥쪽으로, 그리고, 상기 환형 상부 출구 부분을 통해서 상기 환기 환형체의 하단 내로 수직 위쪽으로, 흐르는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 캐니스터 지지 구조는 탑 플레이트 및 상기 탑 프레이트 및 상기 베이스플레이트 사이에 채워지는 콘크리트 라이너를 포함하고, 상기 유입 덕트설비는 상기 캐니스터의 지지 구조의 상기 콘크리트 라이너를 통해서 형성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 캐스크는 상기 베이스 패드와 맞물리도록 상기 캐니스터 지지 구조의 상기 베이스플레이트로부터 아래쪽으로 돌출하는 복수의 스탠드오프 부재에 의해 상기 베이스 패드 위로 상승되고, 상기 스탠드오프 부재는 상기 베이스 패드 및 베이스플레이트 사이에서 공기 유입 플레넘(plenum)을 정의하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스탠드오프 부재는 상기 베이스플레이트에 고정되고 반경 방향으로 길게 연장되는 배향을 가지는 반경방향 플레이트를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스탠드오프 부재는 원주 방향으로 이격된 반경방향 플레이트의 외부 배열 및 원주 방향으로 이격된 반경방향 플레이트의 내부 배열을 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  14. 제13항에 있어서,
    반경 방향으로 배향된 플레이트의 상기 내부 배열은 상기 캐스크의 상기 수직 중심 축에 동심원으로 정렬된 원형 환형 형상을 가지는 상기 유입구 개구의 내부에 배치되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 외부 배열의 적어도 하나의 쌍의 반경방향 플레이트 사이에 결합된 아치형 곡선의 광자 산란 감쇠기를 더 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 감쇠기는 상기 적어도 한 쌍의 반경방향 플레이트 사이의 상기 베이스플레이트의 상기 공기 유입구 개구를 향해 안쪽으로 상기 공기가 흐르도록 허용하는 개방 영역으로 구성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 공기 유입 덕트설비는 상기 캐스크 몸체의 상기 측벽을 관통하지 않는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 캐스크 몸체의 상기 측벽은 상기 내부 공동에 인접한 원통형 내부 쉘, 원통형 외부 쉘, 및 상기 내부 및 외부 쉘 사이에 배치되는 콘크리트 라이너를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 캐니스터 지지 구조는 상기 캐스크의 상기 측벽의 대향하는 직경 방향 대향 부분 사이에서 반경 방향으로 연장하는 복수의 교차하는 지지 리브(rib) 플레이트 포함하는 조립체을 더 포함하고, 상기 리브 플레이트는 상기 캐니스터와 맞물리고 상기 캐니스터 지지구조의 상기 탑 플레이트 위로 상기 캐니스터를 상승시키도록 구성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 리브 플레이트는 X-형상 조립체를 형성하고, 상기 리브 플레이트 각각은 상기 캐니스터의 원통형 쉘의 하단 측과 맞물리도록 구성된 숄더를 포함하고, 상기 숄더는 상기 캐니스터를 중심에 두고 상기 환기 환형체를 유지하도록 작동 가능한
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 캐스크.
  21. 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템으로서,
    상단, 하단, 측벽 및 상기 상단 및 하단 사이에서 캐스크의 수직 중심축을 따라 연장되는 내부 공동을 정의하는 길게 연장된 캐스크 몸체;
    핵 폐기물을 수용하도록 구성된 캐니스터 - 상기 캐니스터는 상기 캐스크의 상기 내부 공동 내에 위치되고 상기 캐니스터 및 캐스크 사이에서 원주 방향으로 연장되는 환기 환형체를 형성함 -;
    상기 캐스크의 상기 상단에 부착되고 상기 내부 공동 및 주변의 대기와 유체 소통되는 공기 유출구를 포함하는 뚜껑;
    상기 캐스크의 상기 하단에 배치되고 상기 캐니스터를 지지하는 콘크리트가 채워진 캐니스터 지지 구조;
    주변의 공기와 유체 소통하는 공기 유입 플레넘을 형성하기 위해 상기 캐스크의 상기 하단을 베이스 패드로부터 상승시키고 지지하는 상기 캐니스터 지지 구조로부터 아래쪽으로 돌출되는 복수의 스탠드오프 부재; 및
    상기 캐니스터 지지 구조를 통해서 형성되고 상기 환기 환형체 및 공기 유입 플레넘과 유체 소통하는 공기 유입 덕트설비
    를 포함하고,
    상기 공기 유입 덕트설비는 상기 캐니스터로부터 방출되는 열에 의해서 구동되는 자연 열 사이펀 효과를 통해서 공기 유입 플레넘 및 환기 환형체 내로 반경 방향 안쪽 방향으로 주변의 냉각 공기를 끌어들이도록 구성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 캐니스터 지지 구조는 상기 캐스크 및 상기 공기 유입 덕트설비 아래의 상기 공기 유입 플레넘에 유체적으로 결합되는 하향 개방 환형 공기 유입구 개구를 포함하는 베이스 플레이트를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템.
  23. 제21항 내지 제22항에 있어서,
    상기 공기 유입 덕트설비는 상기 환기 환형체의 하단에 위치하는 환형 상부 출구 부분을 포함하고, 상기 냉각 공기는 상기 캐니스터를 둘러싸는 원주 방향으로 연장되는 냉각 공기 커튼을 형성하기 위해 상기 환기 환형체 내로 수직 위쪽으로 배출되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 환형 상부 출구 부분은 상기 베이스플레이트의 상기 환형 공기 유입구 개구로부터 반경 방향 바깥 방향에 위치하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 공기 유입 덕트설비는 상기 캐스크의 상기 측벽을 관통하지 않는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템.
  26. 수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법으로서,
    내부 공동, 및, 상기 내부 공동 및 대기와 유체 소통하는 주변의 공기 환기 시스템,을 포함하는 캐스크를 제공하는 단계;
    열을 방출하는 핵 폐기물을 담은 캐니스터를 상기 캐스크의 상기 내부 공동 내로, 또한 상기 캐스크에 고정적으로 결합된 캐니스터 지지구조 상으로 삽입하는 단계;
    상기 캐스크 아래에 형성된 공기 유입 플레넘 내로 주변의 냉각 공기를 끌어들이는 단계;
    상기 캐니스터 지지 구조를 통해서 상기 공기 유입 플레넘으로부터 상기 캐스크의 상기 내부 공동 내로 상기 냉각 공기를 위쪽으로 흐르게 하는 단계;
    상기 캐스크의 상기 내부 공동의 상기 냉각 공기를 가열하는 단계; 및
    상기 캐스크의 상단에 결합된 뚜껑을 통해서 대기로 상기 가열된 냉각 공기를 배출하는 단계
    를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 냉각 공기는 상기 내부 공동의 상기 캐스크 및 상기 캐니스터 사이에 형성되는 환기 환형체에서 상기 캐니스터에 의해 가열되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 냉각 공기는 상기 캐니스터 지지 구조로부터 상기 환기 환형체 내로 수직 위쪽으로 흐르는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  29. 상기 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 공기는 상기 캐니스터 지지 구조를 통해서 수직으로 형성된 복수의 공기 유입구 덕트를 통해 상기 캐시크의 상기 내부 공동 안으로 흐르고, 상기 냉각 공기는 상기 뚜껑의 상기 복수의 공기 유출구 덕트를 통해서 상기 내부 공동으로부터 바깥으로 흐르는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 공기 유출구 덕트 및 공기 유입구 덕트는 각각 상기 캐니스터 지지 구조 및 뚜껑의 원주 방향으로 연장되는 환형 배열로 각각 배열되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    방사성 스트리밍을 방지하기 위해 상기 공기 유입구 및 유출구 덕트를 통해 시야의 직선이 존재하지 않는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 끌어들이는 단계는,
    상기 캐니스터 지지 구조의 베이스플레이트 및 상기 캐니스터를 지지하는 콘크리트 베이스 패드 사이에 형성되는 상기 공기 유입 플레넘 내로 공기를 반경 방향 안쪽 방향으로 끌어들이는 단계를 포함하는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 공기 유입 플레넘은 상기 베이스 패드로부터 떨어지도록 상기 베이스플레이트를 승강시키는 복수의 스탠드 오프 부재에 의해 형성되는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
  34. 제26항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환기 시스템과 관련된 상기 캐스크의 측벽에 관통부가 없는
    수동 환기형 핵 폐기물 저장 시스템을 작동하는 방법.
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