[发明专利]存储高水平放射性废料的方法

说明书

一种高水平放射性废料的存储方法，尤其是一种调节或控制流过通风系统的存储腔的通风空气温度的方法。该方法包括将包含高水平放射性废料的金属罐设置在通风系统的存储腔中。该通风系统包括桶体、桶盖、多个入口管道和至少一个出口管道，以使通风空气可以从大气流到存储腔中，在该存储腔中加热后再返回大气。该方法包括随着时间的推移逐渐减小一个或多个入口管道和/或出口管道的横截面面积，从而将存储腔室内的通风空气被加热的速率保持在预定阈值以上，以降低金属罐中应力腐蚀开裂的风险。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2017年11月3日提交的美国临时专利申请序列号62/581,229的权益，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

在核反应堆的运行中，习惯上是在燃料组件的能量消耗到预定水平后将其拆除。拆除后，这种乏核燃料(“SNF”)仍具有很高的放射性，并产生大量的热量，因此在包装、运输和存储时必须格外小心。为了保护环境免于辐射暴露，首先将SNF设置在一个罐中，该罐通常是在SNF周围形成限制边界的密封罐。然后将已装载的罐运输并存储在称为桶(cask)的大圆柱容器中。通常，转移桶用于将乏核燃料从一个位置运输到另一个位置，而存储桶用于在确定的时间段内存储SNF。这样的存储桶可以是垂直取向的或水平取向的。

在典型的通风式存储模块中，罐中产生的衰减热量通过进入底部附近的存储空间并靠近顶部的空气排出到环境中。SNF传递的热量随着其在模块内部的上升而对流地提升其温度，从而驱动并维持通风空气的向上流动。无论流动配置如何，随着空气在其在存储模块腔中向上移动的过程中变热，其密度变轻并且其相对湿度降低，即变得更干燥。

不锈钢核废料罐和容器在海洋环境恶劣的沿海地区储存时的应力腐蚀开裂(SCC)是受到越来越多的行业和法规审查的重要问题。罐的设计者和制造商采取了预防措施，通过在焊接过程中保持受控的温度，并将较大的保守余量加工到罐中以将应力保持在最低水平，来最大限度地减少SCC发生的机会。对SCC的研究表明，SCC对不锈钢罐的表面温度有很强的依赖性。表面温度的依赖性是由空气中污染物(例如氯化物)的沉积以及随后这些污染物在不锈钢表面上的潮解机理所驱动。众所周知，干燥的空气(定义为相对湿度低于20％)不会引起应力腐蚀开裂。较高的表面温度会降低与表面相邻的空气的相对湿度，并防止潮解污染物和随后渗入不锈钢表面(SCC的前身)。

这意味着，如果有足够的衰减热量，垂直罐的短的最低区域和水平罐的下半部分都容易受到应力腐蚀开裂的影响(以下简称“SCC”)；而无罐的平衡。可以通过喷丸(peening)等其他方法来保护有限的脆弱区域免受SCC侵害。但是，当衰减热量随着时间的推移逐渐下降时，空气的加热变得缓慢得多，使罐的大部分易受SCC影响，就会出现问题。

因此，需要降低或防止应力腐蚀的风险扩散到水平或垂直罐的表面上。

发明内容

根据本公开的示例性实施例涉及一种存储高水平放射性废料的方法，尤其是一种调节或控制流过通风系统的存储腔的通风空气的温度的方法。该方法包括将包含高水平放射性废料的金属罐设置在通风系统的存储腔中。该通风系统包括桶体、桶盖、多个入口管道和至少一个出口管道，以使通风空气可以从大气流到存储腔中，在该存储腔中加热后再返回大气。该方法包括随着时间的推移逐渐减小一个或多个入口管道和/或出口管道的横截面面积，从而将存储腔内的通风空气被加热的速率保持在预定阈值以上，以降低金属罐中应力腐蚀开裂的风险。