SE537419C2 - System och förfarande för ett kommersiellt slutförvar för förbrukat kärnbränsle - Google Patents

System och förfarande för ett kommersiellt slutförvar för förbrukat kärnbränsle Download PDF

Info

Publication number
SE537419C2
SE537419C2 SE1350570A SE1350570A SE537419C2 SE 537419 C2 SE537419 C2 SE 537419C2 SE 1350570 A SE1350570 A SE 1350570A SE 1350570 A SE1350570 A SE 1350570A SE 537419 C2 SE537419 C2 SE 537419C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
nuclear fuel
spent nuclear
drift
target material
canisters
Prior art date
Application number
SE1350570A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1350570A1 (sv
Inventor
Eric P Loewen
Jordan E Hagaman
Original Assignee
Ge Hitachi Nucl Energy America
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ge Hitachi Nucl Energy America filed Critical Ge Hitachi Nucl Energy America
Publication of SE1350570A1 publication Critical patent/SE1350570A1/sv
Publication of SE537419C2 publication Critical patent/SE537419C2/sv

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21HOBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
    • G21H5/00Applications of radiation from radioactive sources or arrangements therefor, not otherwise provided for 
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/34Disposal of solid waste
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21DNUCLEAR POWER PLANT
    • G21D9/00Arrangements to provide heat for purposes other than conversion into power, e.g. for heating buildings
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F7/00Shielded cells or rooms
    • G21F7/015Room atmosphere, temperature or pressure control devices
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21HOBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
    • G21H1/00Arrangements for obtaining electrical energy from radioactive sources, e.g. from radioactive isotopes, nuclear or atomic batteries
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/26Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
    • A23L3/263Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating with corpuscular or ionising radiation, i.e. X, alpha, beta or omega radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08Radiation
    • A61L2/081Gamma radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/20Targets to be treated
    • A61L2202/24Medical instruments, e.g. endoscopes, catheters, sharps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

SAMMANDRAG Ett system och ett f6rfarande for ett kommersiellt slutforvar f6r karnbransle, varvid varme och gammastralning frail forbrukat karnbransle omvandlas till ett vardefullt intaktsflode. Gammastralning fran det fOrbrukade karnbranslet i forvaret kan anvandas for bestralning och sterilisering av livsmedel och andra substanser. Gammastralning kan aven anvandas vid farbattring av egenskaperna hos malsubstanser. Dessutom kan sonderfallsvarme fran det fOrbrukade karnbranslet utnyttjas fOr upphettning av material eller vatskor. De upphettade vatskorna kan t.ex. anvandas vid bildning av anga som kan producera elektricitet. Upphettningen av arbetsvatskor for anvandning i processer, sasom upphettade vatskefloden for fermentering eller industriell upphettning, kan transporteras ut ur farvaret och blandas med annan varmeinmatning eller med andra vatskor.

Description

SYSTEM OCH FORFARANDE FOR ETT KOMMERSIELLT SLUTFORVAR FOR FORBRUKAT KARNBRANSLE BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN Tekniskt omrade Exemplifierande utfOringsformer hanfOr sig generellt till ett slutfOrvar Mr karnbransle, och i synnerhet till ett system och ett fOrfarande Mr omvandling av varme och gammastralning till yank i ett slutfOrvar fOr karnbransle.
Teknisk standpunkt Lattvattenreaktorer (Engelska: Light Water Reactor, LWR) producerar elektricitet genom anvandning av anrikat uran. FOrbrukat karnbransle (Engelska: Spent Nuclear Fuel, SNF), som kan innefatta fissionsprodukterna 2U och 239P dr en radioaktiv biprodukt fran LWR. Den konventionella strategin for hantering av SNF fran LWR ar lagring av forbrukat material pa platsen for LWR under 10 till 20 ar (i bassanger for forbrukat karnbransle) och sâ smaningom flyttning av SNF till geologiska langtidsfOrvar (slutfOrvar) Mr skydd av miljO saval som manniskor. Generellt dr geologiska slutforvar utformade for ackumulering av radioaktivt avfall i bergrum djupt under marken (t.ex. i Yucca Mountain i Nevada). T.ex., och som visas i FIG. 1, har fOrbrukat karnbransle konventionellt lagrats i fOrstarkta underjordiska tunnlar 2. Det forbrukade karnbranslet kan forflyttas in i tunneln 2 langs ett spar 2 Mr en bockkran. Det fOrbrukade karnbranslet kan t.ex. innefatta avfallsbehallare 6 fran tryckvattenreaktorer, avfallsbehallare 8 med blandat avfall (med kanistrar innehallande hogaktivt avfall och/eller Energidepartementets kanistrar med forbrukat karnbransle) och avfallsbehallare 10 fran kokvattenreaktorer. Det forbrukade karnbranslet 1 kan tackas av ett droppskydd 12 fOr isolering av branslet fran vatten som kan komma i kontakt med branslet och tranga ut i miljon via lokalt grundvatten.
Vid langtidsforvaring av forbrukat karnbransle fortsatter radioaktiv varme och gammastralning att genereras under lang tid (under tusentals a.r). Vid lagring av det fOrbrukade karnbranslet i slutforvar fOrloras darmed det ekonomiska vardet hos gammastralar och sOnderfallsvarme.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Exemplifierande utforingsformer anvands vid omvandling av en avfallsbelastning (forbrukat karnbransle) till ett vardefullt intaktsflode. I synnerhet tillhandahalls genom de exemplifierande utforingsformerna ett system och ett forfarande for ett kommersiellt slutforvar for karnbransle, varvid varme och stralning fran det fOrbrukade karnbranslet anvands som startpunkter for kommersiella processer. Gammastralning fran det fOrbrukade karnbranslet kan anvandas for bestralning och sterilisering av livsmedel och andra substanser. Gammastralning kan aven anvandas vid fOrbattring av egenskaperna hos andra malsubstanser (sasom tvarbindning av polymerforeningar fOr framstallning av stOrre polymerkedjor). SOnderfallsvarme fran det fOrbrukade karnbranslet kan anvandas for avledning av varme fOr upphettning av material eller vatskor. Upphettning av vatskor kan t.ex. anvandas vid bildning av anga som kan producera elektricitet genom anvandning av en organisk Rankine-cykel. Upphettning av arbetsvatskor kan aven anvandas i andra industriella processer, sasom vid fermentering (t.ex. biobranslen) eller vid industriell upphettning. Upphettade 2 vatskor fran langtidsfOrvaret kan awn blandas med annan varmeinmatning eller med andra vatskor.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Ovansta.ende och andra drag hos och fordelar med de exemplifierande utforingsformerna kommer att framgâ klarare genom detaljerad beskrivning av de exemplifierande utfOringsformerna med hanvisning till de bifogade ritningarna. De medfOljande ritningarna ãr avsedda att avbilda exemplifierande utfOringsformer, och de skall inte tolkas som pd nagot salt begransande av den avsedda rackvidden hos patentkraven. De medfOljande ritningarna skall inte uppfattas som skalenligt ritade om inte sa uttryckligen framgar.
FIG 1 askadliggor ett konventionellt geologiskt slutforvar for forbrukat karnbransle, FIG 2 ãr en sidovy av konfigurationen hos ett kommersiellt karnbranslefOrvar i enlighet med en exemplifierande utfOringsform, FIG 3 ãr en baksidesvy av konfigurationen hos det kommersiella karnbranslefOrvaret i FIG 2 i enlighet med en exemplifierande utfOringsform, FIG 4 askadliggOr ett annat kommersiellt karnbranslefOrvar i enlighet med en exemplifierande utfOringsform, och FIG 5 ãr ett diagram Over en generator av elektricitet fran avfallsvarme i enlighet med en exemplifierande utfOringsform.
DETALJERAD BESKRIVNING Detaljerade exemplifierande utforingsformer beskrivs hari. Specifika strukturella och funktionella detaljer som visas han Or emellertid endast representativa for andamalet beskrivning av exemplifierande 3 utfOringsformer. Exemplifierande utfOringsformer kan emellertid anta manga alternativa former, och de skall inte uppfattas sasom begransade enbart till de utforingsformer som framgar hari.
Foljaktligen, och aven om exemplifierande utforingsformer kan modifieras pa flera salt och kan anta alternativa former, visas utfOringsformer i form av exempel i ritningarna och kommer hdri att beskrivas i detalj. Det skall emellertid inses att det inte finns nagon avsikt att begransa exemplifierande utforingsformer till de specifika former som visas, utan de exemplifierande utforingsformerna an tvartom avsedda att tacka samtliga modifieringar, ekvivalenter och alternativ som faller inom de exemplifierande utfOringsformernas rackvidd. Samma nummer hanfOr sig till samma bestandsdel genom hela figurbeskrivningen.
Det inses att aven om termerna forsta, andra etc. kan komma att anvandas hari vid beskrivning av olika bestandsdelar, skall dessa bestandsdelar inte begransas av namnda termer. Dessa termer anvands enbart Mr sarskiljande av en bestandsdel fran en annan. Till exempel kan en forsta bestandsdel benamnas en andra bestandsdel, och pa liknande satt skulle en andra bestandsdel kunna benamnas en forsta bestandsdel, utan avvikande fran de exemplifierande utfOringsformernas rackvidd. Termen "och/eller", sa som den anvands hari, innefattar samtliga kombinationer av en eller fler av de fOrknippade listade posterna.
Det inses att nar en bestandsdel betecknas som "ansluten" eller "kopplad" till en annan bestandsdel, kan den vara direkt ansluten eller kopplad till den andra bestandsdelen eller ansluten via mellanliggande bestandsdelar. Ndr en 4 bestandsdel daremot betecknas som "direktansluten" eller "direktkopplad" till en annan bestandsdel forekommer inga mellanliggande bestandsdelar. Andra ord som anvands vid beskrivning av forhallandet mellan bestandsdelar skall tolkas pa liknande sat (t.ex. "mellan" i forhallande till "direkt mellan", "intilliggande" jamfort med "direkt intilliggande", etc.).
Den terminologi som anvands Ilan dr avsedd fOr andamalet beskrivning enbart av specifika utfOringsformer, och den avses ej begransa de exemplifierande utfOringsformerna. Singularformerna "en", "ett" och "den", sa som de anvands han, avses innefatta aven pluralformerna om inte sammanhanget uttryckligen antyder nagot annat. Det inses vidare att termerna "innefattar", "innefattande" "inkluderar" och/eller "inkluderande" ndr de anvands hari specificerar narvaron av uttryckta drag, heltal, steg, operationer, bestandsdelar och/eller komponenter, men utesluter inte narvaro eller tilldgg av ett eller flera andra drag, heltal, steg, operationer, bestandsdelar, komponenter och/eller grupper darav.
Det skall aven inses att i vissa alternativa genomforanden kan de strukturer och operationer som diskuteras nedan aga rum i annan ordning an den som beskrivs och/eller noteras i figurerna. Till exempel kan tva figurer som visas i fOljd i sjalva verket utfOras i huvudsak samtidigt eller kan ibland utfOras i omvand ordning, beroende pa den funktionalitet och/eller de handlingar som an involverade.
FIG. 2 an en sidovy av en konfiguration 30 av ett kommersiellt karnbransleforvar i enlighet med en exemplifierande utforingsform Konfigurationen kan innefatta behallare 14 RV forbrukat karnbransle, vilka kan hallas pa plats av en bdrande struktur 16 pa en jarnvagsvagn 18. Den barande strukturen 16 kan besta av ett metalliskt material, sasom rostfritt stal, som motstar varme och straining som emitteras fran det forbrukade karnbranslet 14. Den barande strukturen 16 kan innefatta halvcirkelformade sadlar 16a som bar upp cylinderformade behallare 14 for fOrbrukat karnbransle. Sadlarna 16a kan aven anta andra former Mr individuellt uppbarande av behallare 14 fOr fOrbrukat kdrnbransle, vilka kan vara ickecylindriska.
Fenor 22 som ãr monterade pa stagen 22a kan vara beldgna pa eller nara jarnvagsvagnen 18 for infangning av varmeenergi. Fenorna 22 kan vara av metall (sasom rostfritt stal) med hog varmeledningsfOrmaga, fOr infangning och forstarkning av varmeenergi pa och omkring jarnvagsvagnen 18. Fenorna 22 kan anta plana, kvadratiska eller rektanguldra former. Fenorna 22 kan Oven anta kubiska eller andra tredimensionella former. Fenorna 22 kan innefatta ribbor 22b eller utskott 22c som strdcker sig ut fran fenorna 22, for Okning av den totala yttre ytarealen fOr vane fena 22 (varvid varmen som kan utstralas fran fenorna 22 maximeras).
FOr enkel forflyttning av jarnvagsvagnen 18 pa plats i ett fOrvar, sasom ett underjordiskt, geologiskt fOrvar, kan jarnvagsvagnen 18 ha hjul 18a som medger transport av jarnvagsvagnen 18 pa ralsen 20. Som alternativ till anvandning av ralsen 20 och en jarnvagsvagn 18, kan ett transportband eller annan liknande struktur anvandas som underlag till och for transport av behallare 14 med fOrbrukat karnbransle in i och ut ur tunneln 2. 6 I den exemplifierande utfOringsform som visas i FIG. 2, liksom i de andra utforingsformer som beskrivs hari, kan nytta dras av en konstant tillforsel av sonderfallsvarme (och konstant gammastralning, sa som beskrivs i ytterligare utforingsformer, nedan) under ca 10 ar utan behov av tillforande av nytt radioaktivt material till forvaret. Vidare kan forvaren drivas kontinuerligt under ca 30 ar, med endast ca 50 % effektminskning under denna tid. Under den kommersiella drifttiden av ett permanent fOrvar kan det forbrukade karnbranslet supplementeras eller ersattas med nytt fOrbrukat karnbransle (efter behov) for optimering av forvarets kapacitet.
FIG 3 är en baksidesvy av utformningen av det kommersiella karnbranslefOrvaret 30 i FIG 2 i enlighet med en exemplifierande utforingsform. Utformningen av forvaret 30 kan vara belagen i en forstarkt tunnel 2 som kan bestâ av berg 3. Tunneln 2 kan t.ex. vara en underjordisk tunnel 2. Alternativt kan forvaret 30 vara belaget i behandlingstankar eller i annan infrastruktur som kan befinna sig pa en avlagsen plats.
Tunneln 2 (kand som en gruvgang) kan innefatta rorsystem 15 RV vatska. FluidrOret 15 kan innefatta et flytande amne, sasom en vatska (t.ex. vatten) eller en gas. Roret 15 kan passera genom tunneln 2 och nara jarnvagsvagnen 18 RV infangning av laggradig varme som utstralas av saval sjalva behallarna 14 fOr forbrukat karnbransle som fenorna 22. Den upphettade vaskan i rOret 15 kan transporteras ut ur fOrvaret 30 och anvandas i kommersiella forfaranden. Till exempel kan fluidroret 15 anvandas som inmatning vid forfaranden som erfordrar laggradig varme, sasom fermentering (t.ex. vid framstallning av biobranslen). Fluidroret 15 kan aven anvandas vid industriell upphettning, sasom for ett fOretag som 7 Onskar en minskning av sina driftkostnader genom anvandning av en billig form av varme. Fluidroret 15 kan bringas i kontakt med andra vatskor for upphettning av dessa vatskor. Alternativt kan fluidr8ret 15 anvandas som inmatning till en varmevaxlare som kan upphetta andra vatskor. Dessutom kan fluidroret 15 anvandas vid produktion av elektricitet enligt mer detaljerad beskrivning hari.
Det skall inses att den varme som extraheras ur fOrvaret 30 (bade som ett volumetriskt flOde och som en temperatur) är en funktion av fOljande: kylmediets (vatskan i rOret 15) egenskaper, kylmediets flOde (vatskans temperatur är omvant proportionell mot flOdet), det fOrbrukade branslets alder (ju aldre bransle desto ldgre varmegenerering), det fOrbrukade karnbranslets matris (dess fysiska utformning) och beldgenheten av fluidroret 15, och det fOrbrukade karnbranslets densitet och komposition. Darmed kan den varme som extraheras genom anvandning av fluidroret 15 (som en funktion av en volumetrisk takt av varmeeliminering, eller som en funktion av temperaturen hos kylmediet i rOret 15) styras genom: byte av det kylmedium som anvands i rOret 15, andring av kylmediets flodeshastighet, overvakning av det fOrbrukade karnbranslets alder, justering av det fOrbrukade karnbranslets beldgenhet i narheten av fluidrOret 15, justering av det totala antalet behallare 14 fOr fOrbrukat karnbransle i gruvgangen 2, och Overvakning av kompositionen (typerna av fissionsprodukter) i det fOrbrukade karnbransle som innefattas i behallarna 14 Mr fOrbrukat karnbransle. For en generell forsta.else av kapaciteten hos forvaret 30: Om vaskan i rOret 15 skulle vara vatten, skulle en val utformad gruvgang 2 skapa ett Wide med utloppstemperaturer i intervallet 100 till 250 °C (212 till 482 °F). Gruvgangerna 2 kan placeras parallellt eller i serie med andra 8 gruvgangar 2 Mr optimering av volymflOde eller temperaturintervall Mr fluidroret 15, alltefter behov. En flodesmatare 15a och en temperaturgivare 15b kan innefattas i fluidroret 15 for kontroll av den volumetriska varmeaviedningen och/eller for kontroll av temperaturen hos det kylmedium som tranger ut ur fluidroret 15 ndr det lamnar gruvgangen 2. En temperaturgivare 15b kan aven placeras i gruvgangen 2 och nara behallarna 14 RV fOrbrukat karnbransle for ytterligare kontroll Over upphettningen av fluidrOret 15.
FIG 4 ãr en annan utformning 32 av ett kommersiellt karnbranslefOrvar i enlighet med en exemplifierande utfOringsform. Utformningen kan aven vara belagen i en underjordisk tunnel 2 som bestar av berg 3 (eller pa flagon annan avlagsen, skyddad plats). Utformningen 32 kan innefatta en jarnvagsvagn 18 med hjul 18a pa ett spar 20, vilken vagn bar ett malmaterial 24. Detta medger enkel forflyttning av malmaterialet 24 in i och ut ur tunneln 2 med minimal exponering av forvarets personal fOr straining. Som alternativ till anvandning av ralsen 20 och en jarnvagsvagn 18, kan ett transportband eller annan liknande struktur anvandas som underlag till och fOr transport av malmaterialet 24 in i och ut ur tunneln 2.
Behallarna 14 med forbrukat karnbransle kan ocksa vara beldgna i tunneln 2. Behallarna 14 med forbrukat karnbransle kan utsanda gammastralning, vilken kan anvandas fOr sterilisering av, eller RV annan paverkan av en fysisk egenskap hos malmaterialet 24. Sadan sterilisering kan till exempel anvandas vid avdodning av bakterier, vid konservering av livsmedel, medicinska instrument eller vid andra sadana steriliseringsbehov. Gammastralning fran behallarna 14 med forbrukat karnbransle kan dven 9 anvandas RV fOrandring av malmaterialets 24 kemiska struktur. Till exempel kan gammastralning anvandas vid tvarbindning av polymerer for framstallning av storre polymerer for framstallning av konsumentprodukter.
En stralningsovervakare 26 kan placeras nara malet 24, varvid det till driftpersonalen tillhandahalls ett medel for fiarrovervakning av den mangd straining som malet 24 exponeras for. StralningsOvervakaren 26 kan vara fast vid malet fOr noggrann matning av hela den stralningsmangd som malet 24 tar emot medan det befinner sig i tunneln 2.
Det skall inses att det maximala gammafdltet i tunneln (gruvgangen) 2 kan bestammas ur massan av fissionsprodukter i det fOrbrukade kdrnbranslet 14 och nivan av skarmning i tunneln 2. Generellt foreligger over 700 fissionsprodukter i ett typiskt forbrukat karnbransle 14 som harleds fran en ldttvattenreaktor. Var och en av fissionsprodukterna har olika sonderfallskonstanter, koncentrationer och gammaenergier. For utnyttjande av fissionsprodukterna Mr skapande av en effektiv gammabestralningsgruvgang 2, är det bast att placera det fOrbrukade karnbranslet 14 langs en periferi av gruvgangen 2, pa ett sadant salt att malmaterialet 24 kan omges av det forbrukade karnbranslet 14. Vid anvandning av en sadan konfiguration kan dessutom malet 24 enkelt flyttas in i och ut ur gruvgangen 2.
Det skall inses att den exemplifierande utfOringsformen i FIG. 4 (som liknar den i FIG. 2) kan tillhandahalla permanent och/eller langtidsforvaring av forbrukat karnbransle, samtidigt som malmaterial bestralas pa ett effektivt satt under decennier. Forvaret kan ha en kommersiell drifttid pa ca 60 ar (eller langre), och under denna period kan det forbrukade karnbranslet supplementeras eller ersattas med nytt fOrbrukat karnbransle (efter behov) for optimering av forvarets kapacitet. Det skall aven inses att den gammastralning som produceras av forvaret 32 (bade som ett volumetriskt Wide och som en temperatur) är en funktion av foljande: det fOrbrukade branslets alder (ju aldre bransle desto lagre varmegenerering), typen av fOrbrukat karnbransle (och fissionsprodukternas enhetlighet) det fOrbrukade karnbranslets matris (dess fysiska utformning) i fOrhallande till mdlets position, mangden skarmning i gruvgdngen, och det fOrbrukade karnbranslets densitet. Darmed kan den gammastrdlning som absorberas av ett mdlmaterial 24 kontrolleras genom: Overvakning dldern hos det fOrbrukade karnbranslet i behallarna 14 for fOrbrukat kdrnbransle, Overvakning av kompositionen av det fOrbrukade kdrnbranslet i behallarna 14 for fOrbrukat karnbransle, justering av positionerna for behallarna 14 for fOrbrukat karnbransle i forhallande till malmaterialet 24, justering av skarmningen i gruvgangen, och justering av totalmassan for behallarna 14 Mr fOrbrukat karnbransle som ãr beldgna i gruvgAngen 2.
FIG 5 ãr ett diagram Over en utformning 34 av en generator av elektricitet fran avfallsvarme i enlighet med en exemplifierande utforingsform. Utformningen 34 kan innefatta en vdrmevaxlare 40 som utbyter varme mellan det upphettade rOret 15 (i FIG 3) och en vatska 58 under Mgt tryck. Varmevaxlaren 40 kan producera upphettad och trycksatt anga 42 som kan sandas till en integrerad kraftmodul 44 fOr framstallning av elektrisk energi 46. Lagtrycksdnga 48 fran kraftmodulen 44 kan sandas till en angkondensator 50 med en recirkulationspump 52 (och recirkulationsror 52a) for kondensering av angan 48. Den kondenserade vatskan 54 kan trycksattas med pumpen 56 for tillhandahdllande av en komplett utformning 11 av en elektricitetsgenerator 34. Anda kanda utformningar, vilka drar nytta av det upphettade roret 15 som ett inlopp i en Rankine-cykel for framstallning av elektricitet, kan ocksa anvandas.
Utifran de exemplifierande utforingsformer som nu har beskrivits, ãr det uppenbart att desamma kan varieras pa manga satt. Sadana variationer skall inte ses som avvikelser fran den avsedda andemeningen och omfattningen av de exemplifierande utfOringsformerna, och alla sadana modifieringar som skulle vara uppenbara for fackmannen avses inbegripas i omfattningen av fOljande patentkrav. 12

Claims (24)

Patentkrav
1. Forfarande for lagring av forbrukat karnbransle, vilket innefattar att: anordna behdllare for forbrukat karnbransle i en gruvgang, placera fenor runt behdllarna for forbrukat karnbransle, vilka fenor ãr av metall med hog vdrmeledningsformaga, for infangning och forstarkning av varmeenergi, placera ett malmaterial i gruvgangen, styra en exponering av malmaterialet for behallarna for det forbrukade karnbranslet, for upphettning och/eller bestralning av malmaterialet, avldgsna malmaterialet fran gruvgangen.
2. Forfarande enligt krav 1, vilket vidare innefattar att: placera ett fluidror i gruvgangen, flOda kylmedium genom fluidroret, varvid kylmediet ãr malmaterialet, varvid styrningen av exponeringen av malmaterialet innefattar styrning av upphettningen av kylmediet.
3. Forfarande enligt krav 2, varvid fenorna innefattar ett utav ribbor eller utskott pa fenorna. 13
4. Forfarande enligt krav 1, vilket vidare innefattar att: tillhandahalla en flodesmdtare och en temperaturgivare pa fluidroret, placera en annan temperaturgivare nara behallarna for forbrukat karnbransle i gruvgangen.
5. Forfarande enligt krav 4, varvid styrningen av kylmediets upphettning innefattar justering av kminstone en av kylmediets identitet, kylmediets flodeshastighet, avstandet mellan behallarna for forbrukat karnbransle och fluidroret, totalmangden behallare fi5r forbrukat karnbransle och kompositionen av det forbrukade karnbranslet i behallarna for forbrukat karnbransle.
6. FOrfarande enligt krav 2, vilket vidare innefattar att: stodja behallarna for forbrukat karnbransle pa sadlar som ãr beldgna pa jarnvagsvagnar, forflytta behallarna for forbrukat karnbransle in i gruvgangen via jarnvagsrals.
7. Forfarande enligt krav 4, vilket vidare innefattar att: ansluta fluidroret till en kommersiell process, for att tillhandahalla det upphettade kylmediet som inmatning till den kommersiella processen. 14
8. Forfarande enligt krav 4, varvid kylmediet är vatten, varvid forfarandet vidare innefattar att: ansluta fluidroret till en generator for alstring av elektricitet ur spillvarme, framstalla elektricitet genom anvandning av det upphettade kylmediet.
9. Forfarande enligt krav 1, varvid anordnandet av behallare for forbrukat karnbrdnsle i gruvgangen innefattar att anordna behallarna for forbrukat karnbransle kring malmaterialet.
10. Forfarande enligt krav 9, vilket vidare innefattar att: placera en stralningsovervakare pa malmaterialet, varvid styrningen av exponeringen av malmaterialet innefattar styrning av en exponering av malmaterialet for gammastralning for forandring av en fysisk egenskap hos malmaterialet.
11. Forfarande enligt krav 9, vilket vidare innefattar att: stodja malmaterialet pa jarnvagsvagnar, forflytta malmaterialet in i gruvgangen via jarnvagsrals.
12. Forfarande enligt krav 10, varvid styrningen av malmaterialets exponering fi5r straining innefattar justering av aminstone en av en komposition av forbrukat karnbrdnsle i behallarna for forbrukat kdrnbrdnsle, beldgenheten av behallarna for forbrukat kdrnbrdnsle i forhallande till malmaterialet, skarmning i gruvgangen och en totalmangd av behallare fOr farbrukat karnbransle.
13. System for lagring av forbrukat karnbransle, vilket innefattar: behdllare for forbrukat karnbransle som ãr ordnade i en gruvgang, ett flertal fenor som ãr beldgna runt behallarna for forbrukat karnbransle, vilka fenor dr av metall med hog varmeledningsformaga, for inangning och forstarkning av varmeenergi, ett fluidror som gar genom gruvgangen, varvid fluidroret är anordnat for tillhandahallande av ett flode av kylmedium genom roret.
14. System enligt krav 13, varvid fenorna innefattar nagot utav ribbor eller utskott pa fenorna.
15. System enligt krav 13, vilket vidare innefattar: en flodesmdtare och en temperaturgivare pa fluidroret, en annan temperaturgivare nara behallarna for forbrukat karnbransle i gruvgangen.
16. System enligt krav 13, vilket vidare innefattar: jarnvagsvagnar med sadlar, varvid sadlarna är anordnade for uppbarande av behallarna for forbrukat karnbransle, 16 jarnvagsrals som loper genom gruvgangen, varvid ralsen är anordnad far medgivande av forflyttning av jarnvagsvagnarna in i och ut ur gruvgangen.
17. System enligt krav 13, vilket vidare innefattar: en kommersiell process som ãr belagen nara gruvgangen, ett utloppsror som ansluter fluidroret till den kommersiella processen.
18. System enligt krav 17, varvid kylmedlet dr vatten, den kommersiella processen dr en generator som alstrar elektricitet ur spillvarme, varvid generatorn ãr ordnad for elektricitetsproduktion.
19. System for lagring av forbrukat karnbransle, vilket innefattar: ett malmaterial som ãr belaget i en gruvgang, behallare for forbrukat karnbransle kring malmaterialet i gruvgangen, och ett flertal fenor runt behallarna for forbrukat karnbransle, vilka fenor dr av metall med hog varmeledningsformaga, for infangning och forstarkning av varmeenergi.
20. System enligt krav 19, vilket vidare innefattar: jarnvagsvagnar som bar malmaterialet, 17 jarnvagsrals som loper genom gruvgangen, varvid ralsen är ordnad for medgivande av fOrflyttning av jarnvagsvagnarna in i och ut ur gruvgangen.
21. System enligt krav 20, vilket vidare innefattar: en stralningsovervakare som ãr belagen pa malmaterialet. 18 1/4 2/4 III I 7 22c 22b —22a
SE1350570A 2012-05-11 2013-05-08 System och förfarande för ett kommersiellt slutförvar för förbrukat kärnbränsle SE537419C2 (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/469,846 US10210961B2 (en) 2012-05-11 2012-05-11 System and method for a commercial spent nuclear fuel repository turning heat and gamma radiation into value

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1350570A1 SE1350570A1 (sv) 2013-11-12
SE537419C2 true SE537419C2 (sv) 2015-04-21

Family

ID=49475649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1350570A SE537419C2 (sv) 2012-05-11 2013-05-08 System och förfarande för ett kommersiellt slutförvar för förbrukat kärnbränsle

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10210961B2 (sv)
DE (1) DE102013104555B4 (sv)
SE (1) SE537419C2 (sv)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9937273B2 (en) * 2012-11-06 2018-04-10 Russell Goff Method of managing spent nuclear fuel to irradiate products

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3007859A (en) * 1956-08-15 1961-11-07 Phillips Petroleum Co Atomic reactor
US2943986A (en) * 1957-09-16 1960-07-05 Shell Oil Co Operation of radiation emitting apparatus
US3297537A (en) * 1958-05-05 1967-01-10 Richfield Oil Corp Crude petroleum transmission system
US3716099A (en) * 1969-11-17 1973-02-13 Sanders Nuclear Corp Means and method for obtaining high temperature process fluids from low temperature energy sources
US3828197A (en) * 1973-04-17 1974-08-06 Atomic Energy Commission Radioactive waste storage
US3866424A (en) * 1974-05-03 1975-02-18 Atomic Energy Commission Heat source containing radioactive nuclear waste
US3911684A (en) * 1974-08-29 1975-10-14 Us Energy Method for utilizing decay heat from radioactive nuclear wastes
US4040480A (en) * 1976-04-15 1977-08-09 Atlantic Richfield Company Storage of radioactive material
FR2388380A1 (fr) 1977-04-22 1978-11-17 Messier Sa Dispositif permettant le stockage de dechets radioactifs e t la recuperation de la chaleur parasite emise par ces derniers
DE2929467C2 (de) * 1979-07-20 1985-04-25 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Lagergebäude für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente
US4464330A (en) * 1982-05-13 1984-08-07 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Apparatus for irradiating a continuously flowing stream of fluid
JPS63128081A (ja) * 1986-11-19 1988-05-31 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 導電性付与塗布剤
US4749541A (en) * 1986-12-05 1988-06-07 Westinghouse Electric Corp. Position sensing mechanism for a nuclear fuel transfer system
US5512253A (en) 1991-11-04 1996-04-30 Woodbridge; Thomas C. Irradiator apparatus
US5406600A (en) * 1993-10-08 1995-04-11 Pacific Nuclear Systems, Inc. Transportation and storage cask for spent nuclear fuels
JP3205179B2 (ja) * 1994-06-29 2001-09-04 株式会社日立製作所 放射性物質乾式貯蔵設備
GB2295484A (en) 1994-11-17 1996-05-29 William Robert Burton Improvements in or relating to disposal of waste
US5771265A (en) 1996-12-19 1998-06-23 Montazer; Parviz Method and apparatus for generating electrical energy from nuclear waste while enhancing safety
FR2791805B1 (fr) 1999-03-30 2001-08-03 Commissariat Energie Atomique Installation d'entreposage de tres longue duree de produits calorifiques tels que des dechets nucleaires
US6252923B1 (en) * 1999-08-10 2001-06-26 Westinghouse Electric Company Llc In-situ self-powered monitoring of stored spent nuclear fuel
US6183243B1 (en) * 1999-08-23 2001-02-06 Stuart Snyder Method of using nuclear waste to produce heat and power
US20030179844A1 (en) * 2001-10-05 2003-09-25 Claudio Filippone High-density power source (HDPS) utilizing decay heat and method thereof
US20080207977A1 (en) * 2002-12-16 2008-08-28 Peterson William D 300-Year disposal solution for spent nuclear fuel
JP4850536B2 (ja) * 2006-02-27 2012-01-11 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 自然循環型原子炉の出力制御装置及び自然循環型原子炉の出力制御方法
KR100733700B1 (ko) * 2006-05-29 2007-06-28 한국원자력연구원 사용후핵연료집합체에서 방출되는 감마선을 이용한 재료시험용 조사장치
JP4966214B2 (ja) 2008-01-21 2012-07-04 東京電力株式会社 使用済燃料の熱回収システム
US9001958B2 (en) * 2010-04-21 2015-04-07 Holtec International, Inc. System and method for reclaiming energy from heat emanating from spent nuclear fuel
US20100105975A1 (en) 2008-10-12 2010-04-29 James Russell Baird Nuclear Assisted Hydrocarbon Production Method
US20100101783A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-29 Vinegar Harold J Using self-regulating nuclear reactors in treating a subsurface formation
US9937273B2 (en) 2012-11-06 2018-04-10 Russell Goff Method of managing spent nuclear fuel to irradiate products

Also Published As

Publication number Publication date
US11289237B2 (en) 2022-03-29
SE1350570A1 (sv) 2013-11-12
US10210961B2 (en) 2019-02-19
US20200027622A1 (en) 2020-01-23
DE102013104555B4 (de) 2022-03-03
US20130301767A1 (en) 2013-11-14
DE102013104555A1 (de) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11257600B2 (en) Sodium-cesium vapor trap system and method
Moir The logic behind thick, liquid-walled, fusion concepts
US11289237B2 (en) System for spent nuclear fuel storage
RU2633373C1 (ru) Бланкет термоядерного реактора
Przystupa et al. Assessing air pollution from nuclear power plants
CN102789821A (zh) 一种新型钍基反应堆装置
Rajec et al. Monitoring of the 14 C concentration in the stack air of the nuclear power plant VVER Jaslovske Bohunice
US20230352201A1 (en) Energy source
Karengin et al. Plasma utilization of liquid radioactive waste
Hattori et al. Human welfare by nuclear desalination using super-safe, small and simple reactors (4S)
Sangster Unprocessed reactor fuel elements as a source for radiation processing
Cherepnin et al. Feasibility study on deployment of the first unit of RUTA-70 reactor in Obninsk: District heating, technological, and medical applications
Blazek et al. Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system
Jeong et al. Development of an Incinerator System for Processing Chemical Cleaning Waste of Nuclear Steam Generator
Kawahito Operation experience of Fukushima I nuclear power station
Titov et al. Reduction in the sorptive capacity of active carbons during repeated Use
Bebbington Environmental effects of a complex nuclear facility
Im et al. Quantity of Non-Condensing Gases (Such as Hydrogen and Oxygen) Produced from the Irradiation of Boric Acid Solutions in a Research Reactor
Aamlid Radioactive radiation and its effect on man
Adamovich et al. Uniterm low-capacity nuclear power plant
Do Xuan Anh et al. Assessment of radiation dose caused by radioactivegaseous effluent released from nuclear power plant Ninh Thuan 1 under scenario of normal operation
Song et al. Analysis on the Main Safety Problems of Treatment and Storage Systems of High-Level Liquid Wastes in Nuclear Fuel Reprocessing Plant
Hildebrand Patent on arrangement for transporting pitch in a heated pipe
Watson et al. Scoping studies of tritium handling in a tokamak experimental power reactor
Miskimova Water chemistry management for future large experimental facilities