[发明专利]用于乏核燃料存储的防水防风通风模块

说明书

一种用于乏核燃料的无源冷却存储模块，其包括细长主体，该细长主体包括顶端、底端、侧壁、基板、可拆卸的盖以及用于容纳燃料罐的空腔，该燃料罐容纳了放热的乏核燃料组件。间隔开的冷却空气入口管道沿径向向内将环境冷却空气吸入空腔的下部。空气沿着罐在空腔中向上流动，并通过自然循环从模块的顶端排放到大气中。在一个实施例中，空气入口管道可具有包括一个或多个倾斜角度的部分的多角度且弯曲的构造。入口管道的外部入口端开口布置成高度高于内部出口端开口，以防止积水和洪水进入。管道和盖具有辐射屏蔽功能。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月11日提交的美国临时申请No.62/729,482的权益，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本发明总体上涉及用于存储和/或运输来自核电站或其他设施的放热的乏核燃料(“SNF”)的通风干式存储模块。

在核反应堆的运行中，核能源通常为多个中空的锆合金管的形式，每个中空管都充满了浓缩的铀粒，这些铀粒被集中布置在称为燃料组件的组装件中。当燃料组件中的能量已经耗尽到某个预定水平时，将燃料组件从核反应堆中移出并称为用过的或乏核燃料(“SNF”)。用于包装从轻水反应堆排出的用过的或乏燃料组件以进行场外运输或现场干燥存储的标准结构称为燃料篮。燃料篮本质上是一组棱柱形存储单元的组件，每个存储单元的尺寸设计成可存储一个燃料组件，每个燃料组件又包括多个单独的乏核燃料棒。燃料篮布置在金属储罐内，金属储罐又放置在通风的外层外堆叠件(overpack)或模块内，用于在内部燃料篮内安全运输和/或存储多个乏燃料组件。

除了发射的危险电离中子和伽马光子(即中子和伽马辐射)需要保护性屏蔽，燃料组件中的高放射性SNF仍会产生大量热量，必须散发热量以免损坏燃料组件。常规通风模块的冷却具有多个缺点。冷却空气的入口通常靠近支撑垫，并且容易在室外易受洪灾的地点被雪、碎屑阻塞，或遭受径流和地面水。在未遮蔽的位置，相对于冷却空气入口位置和出口管道位置，风向的变化会对空气流速和燃料组件的冷却产生不利影响。在阳光充足的地方，支撑垫吸收太阳辐射，从而加热垫，由于空气入口靠近垫，因此进入的空气在垫上经过时会被加热。这不利地影响了冷却性能和效率，从而导致容纳在外部存储模块内的燃料组件冷却不足。

需要改进的核燃料存储模块。

发明内容

本申请涉及一种改进的通风干式存储系统，该系统用于使用可用的环境冷却空气来无源地冷却乏核燃料。用于干燥存储SNF的外部通风存储桶或模块。该模块具有细长主体，该细长主体包括内部空腔，该内部空腔配置成用于容纳包含多个发热核燃料组件的单个SNF罐。在一个实施例中，模块可以垂直取向并且搁置在混凝土支撑垫上。围绕模块主体周向地间隔开的径向取向的多个冷却空气入口管道将内部空腔与模块外部的环境冷却空气流体连通。每个空气入口管道都通过自然循环将冷却空气径向向内吸入空腔内，并将空气分布在散发由SNF产生的热量的罐周围。由于自然烟囱效应，冷却空气在罐的旁边流动，并在空腔中向上流动，这是因为冷却空气在罐内部由SNF发出的热量加热，并通过一个或多个空气出口管道离开空腔的顶部。在一个实施例中，出口管道可以径向地取向。将压缩的冷却空气供应到罐无需使用鼓风机或风扇。

在一个实施例中，每个空气入口管道可以具有弯曲的构造，以将冷却空气径向向内并且最初向上地吸入每个空气入口管道中，然后将冷却空气在空气入口管道中向下重新引导到模块的内部空腔的最下部。入口管道可以具有多角度的构造，使得在空气入口管道的入口端开口和出口端开口之间不存在直线的视线，以防止中子从罐流到环境大气。在一些实施例中，包括钢或其他辐射衰减插件或屏蔽件的辐射衰减屏蔽构件可以被结合到管道中以增强辐射阻挡。