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特開2025-13146危険な放射性物質を含むキャスクの三角形貯蔵配列を可能にする換気貯蔵システムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025013146
(43)【公開日】2025-01-24
(54)【発明の名称】危険な放射性物質を含むキャスクの三角形貯蔵配列を可能にする換気貯蔵システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G21F 9/36 20060101AFI20250117BHJP
G21C 19/32 20060101ALI20250117BHJP
G21F 5/10 20060101ALI20250117BHJP
【ＦＩ】
G21F9/36 541A
G21C19/32 110
G21F5/10 N
G21F9/36 501J
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024054540
(22)【出願日】2024-03-28
(31)【優先権主張番号】63/526,787
(32)【優先日】2023-07-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18/429,907
(32)【優先日】2024-02-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】506121386
【氏名又は名称】エヌエーシー インターナショナル インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カーヴァー， ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】ウェルウッド， ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ヤクシュ， マイケル
(57)【要約】 （修正有）
【課題】危険な核物質を含むキャスクのスペース効率的な貯蔵を可能にする換気貯蔵システムおよび方法を提供する。
【解決手段】複数の乾式貯蔵キャスクの各々は、底部または底部近傍に複数の空気流入口があり、頂部または頂部近傍に複数の空気流出口がある換気オーバーパックを有し、これにより、周囲空気が複数の空気流入口に流入し、オーバーパックを通って複数の空気流出口から流出し、危険な核物質を通気および冷却する。複数の乾式貯蔵キャスクの各々が着座する貯蔵パッドには、複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路がある。貯蔵パッドにより、複数の乾式貯蔵キャスク同士をより接近させ、スペース効率の良い三角形配列にすることができる。
【選択図】図１
【解決手段】複数の乾式貯蔵キャスクの各々は、底部または底部近傍に複数の空気流入口があり、頂部または頂部近傍に複数の空気流出口がある換気オーバーパックを有し、これにより、周囲空気が複数の空気流入口に流入し、オーバーパックを通って複数の空気流出口から流出し、危険な核物質を通気および冷却する。複数の乾式貯蔵キャスクの各々が着座する貯蔵パッドには、複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路がある。貯蔵パッドにより、複数の乾式貯蔵キャスク同士をより接近させ、スペース効率の良い三角形配列にすることができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
危険な核物質を効率的に貯蔵するための換気貯蔵システムであって、
前記危険な核物質を有する複数の乾式貯蔵キャスクであって、各乾式貯蔵キャスクは、底部に複数の空気流入口を有し、頂部に複数の空気流出口を有する換気オーバーパックを有し、前記危険な核物質を冷却するために、周囲空気が前記複数の空気流入口に流入し、前記換気オーバーパックを通って前記複数の空気流出口から流出するようにされる、前記複数の乾式貯蔵キャスクと、
前記複数の乾式貯蔵キャスクが着座する貯蔵パッドであって、前記複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する前記複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路を有する、前記貯蔵パッドと、
を備える、換気貯蔵システム。
前記危険な核物質を有する複数の乾式貯蔵キャスクであって、各乾式貯蔵キャスクは、底部に複数の空気流入口を有し、頂部に複数の空気流出口を有する換気オーバーパックを有し、前記危険な核物質を冷却するために、周囲空気が前記複数の空気流入口に流入し、前記換気オーバーパックを通って前記複数の空気流出口から流出するようにされる、前記複数の乾式貯蔵キャスクと、
前記複数の乾式貯蔵キャスクが着座する貯蔵パッドであって、前記複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する前記複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路を有する、前記貯蔵パッドと、
を備える、換気貯蔵システム。
【請求項2】
前記複数の乾式貯蔵キャスクは、上面から見て、三角形配列に配置される、
請求項１記載の換気貯蔵システム。
請求項１記載の換気貯蔵システム。
【請求項3】
前記貯蔵パッドは、
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支持する上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面を備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面に位置する複数の空気流入口を有し、前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクの下の複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
請求項１に記載の換気貯蔵システム。
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支持する上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面を備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面に位置する複数の空気流入口を有し、前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクの下の複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
請求項１に記載の換気貯蔵システム。
【請求項4】
前記貯蔵パッドは、底部支持面と円形垂直側壁を有する複数の円形レセプタクルを備え、前記複数の円形レセプタクルは各乾式貯蔵キャスクを受け入れて支持し、前記複数の円形レセプタクルは前記複数の乾式貯蔵キャスクを三角形配列に配置し、前記底部支持面は前記貯蔵パッドの前記複数の空気流出口を備える、
請求項３記載の換気貯蔵システム。
請求項３記載の換気貯蔵システム。
【請求項5】
前記貯蔵パッドは、前記複数の円形レセプタクルを有する最上層と、前記最上層の下に位置し、前記最上層を支持し、換気空気チャンバを形成する、前記複数の空気流路及び前記複数の周辺空気流入口を有する中間層と、前記中間層の下に位置し、前記中間層を支持する最下層とを含む、３層を備える、
請求項４に記載の換気貯蔵システム。
請求項４に記載の換気貯蔵システム。
【請求項6】
前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面の前記複数の空気流入口は、前記複数の乾式貯蔵キャスクの前記複数の空気流入口よりも数が少ない、
請求項３に記載の換気貯蔵システム。
請求項３に記載の換気貯蔵システム。
【請求項7】
複数の乾式貯蔵キャスクが存在し得る貯蔵パッドであって、前記複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する複数の空気流入口に周囲空気を供給する複数の空気流路を有する、貯蔵パッド。
【請求項8】
前記危険な核物質を有し、前記貯蔵パッド上に存在する複数の乾式貯蔵キャスクをさらに備え、各乾式貯蔵キャスクは、底部に複数の空気流入口を有し、頂部に複数の空気流出口を有する換気オーバーパックを有し、前記危険な核物質を冷却するために、周囲空気が前記複数の空気流入口に流入し、前記換気オーバーパックを通って前記複数の空気流出口から流出するようにされた、
請求項７に記載の貯蔵パッド。
請求項７に記載の貯蔵パッド。
【請求項9】
前記複数の乾式貯蔵キャスクは、上面から見て、三角形配列に配置される、
請求項８に記載の貯蔵パッド。
請求項８に記載の貯蔵パッド。
【請求項10】
前記換気オーバーパックは、主要部分が、複数の金属で作られ、コンクリートを含まない、請求項８に記載の貯蔵パッド。
【請求項11】
前記貯蔵パッドは、
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支える上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面とを備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面に位置する複数の空気流入口を有し、前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクが存在するであろう場所の下にある複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
請求項７に記載の貯蔵パッド。
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支える上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面とを備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面に位置する複数の空気流入口を有し、前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクが存在するであろう場所の下にある複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
請求項７に記載の貯蔵パッド。
【請求項12】
前記貯蔵パッドは、底部支持面および円形垂直側壁を有する複数の円形レセプタクルを備え、前記複数の円形レセプタクルは各乾式貯蔵キャスクを受け入れて支持し、前記複数の円形レセプタクルは前記複数の乾式貯蔵キャスクを三角形配列に配置するように設計され、前記底部支持面は前記貯蔵パッドの前記複数の空気流出口を備える、
請求項１１に記載の貯蔵パッド。
請求項１１に記載の貯蔵パッド。
【請求項13】
前記複数の円形レセプタクルを有する最上層と、前記最上層の下に位置し、前記最上層を支持し、前記複数の空気流路及び前記複数の周辺空気流入口を有する中間層と、前記中間層の下に位置し、前記中間層を支持する最下層とを含む、３層を備える、
請求項１２に記載の貯蔵パッド。
請求項１２に記載の貯蔵パッド。
【請求項14】
前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面の前記複数の空気流入口は、前記複数の乾式貯蔵キャスクの前記複数の空気流入口よりも実質的に数が少ない、
請求項１１に記載の貯蔵パッド。
請求項１１に記載の貯蔵パッド。
【請求項15】
危険な核物質を効率的に貯蔵するための換気貯蔵システムであって、
前記危険な核物質を有する複数の乾式貯蔵キャスクであって、各乾式貯蔵キャスクは、底部に複数の空気流入口を有し、頂部に複数の空気流出口を有する換気オーバーパックを有し、前記危険な核物質を冷却するために、周囲空気が前記複数の空気流入口に流入し、前記換気オーバーパックを通って前記複数の空気流出口から流出するようにされる、前記複数の乾式貯蔵キャスクと、
前記複数の乾式貯蔵キャスクが着座する貯蔵パッドであって、前記複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する前記複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路を有する貯蔵パッドと、を備え、
前記複数の乾式貯蔵キャスクは、上面から見ると、三角形配列に配置され、
前記貯蔵パッドは
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支持する上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面とを備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクの下の複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
換気貯蔵システム。
前記危険な核物質を有する複数の乾式貯蔵キャスクであって、各乾式貯蔵キャスクは、底部に複数の空気流入口を有し、頂部に複数の空気流出口を有する換気オーバーパックを有し、前記危険な核物質を冷却するために、周囲空気が前記複数の空気流入口に流入し、前記換気オーバーパックを通って前記複数の空気流出口から流出するようにされる、前記複数の乾式貯蔵キャスクと、
前記複数の乾式貯蔵キャスクが着座する貯蔵パッドであって、前記複数の乾式貯蔵キャスクの底部に位置する前記複数の空気流入口に空気を供給する複数の空気流路を有する貯蔵パッドと、を備え、
前記複数の乾式貯蔵キャスクは、上面から見ると、三角形配列に配置され、
前記貯蔵パッドは
前記複数の乾式貯蔵キャスクを支持する上部と、
底部と、
前記上部と前記底部の間に延びる複数の周辺側面とを備え、
前記複数の空気流路は、前記貯蔵パッドを通って水平方向に延在し、前記貯蔵パッドを通って前記複数の乾式貯蔵キャスクの下の複数の空気流出口まで垂直方向に延在する、
換気貯蔵システム。
【請求項16】
前記貯蔵パッドは、底部支持面および円形垂直側壁を有する複数の円形レセプタクルを備え、前記複数の円形レセプタクルは各乾式貯蔵キャスクを受け入れて支持し、前記複数の円形レセプタクルは前記複数の乾式貯蔵キャスクを三角形配列に配置し、前記底部支持面は前記貯蔵パッドの前記複数の空気流出口を備える、
請求項１５に記載の換気貯蔵システム。
請求項１５に記載の換気貯蔵システム。
【請求項17】
前記貯蔵パッドは、前記複数の円形レセプタクルを有する最上層と、前記最上層の下に位置し、前記最上層を支持し、前記複数の空気流路及び前記複数の周辺空気流入口を有する中間層と、前記中間層の下に位置し、前記中間層を支持する下層とを含む、３層を備える、
請求項１６に記載の換気貯蔵システム。
請求項１６に記載の換気貯蔵システム。
【請求項18】
前記貯蔵パッドの前記複数の周辺側面の前記複数の空気流入口は、前記複数の乾式貯蔵キャスクの前記複数の空気流入口よりも数が少ない、
請求項１５に記載の換気貯蔵システム。
請求項１５に記載の換気貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［優先権主張］
本出願は、２０２３年７月１４日に出願された、弁護士ドケット番号６１４０４－８２００の出願第６３／５２６，７８７号の優先権および利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
［技術分野］
本開示の実施形態は、一般に、危険な放射性物質の貯蔵に関し、より詳細には、危険な放射性物質、例えば、使用済み核燃料を含むがこれらに限定されないキャスクの乾式貯蔵に関する。
本出願は、２０２３年７月１４日に出願された、弁護士ドケット番号６１４０４－８２００の出願第６３／５２６，７８７号の優先権および利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
［技術分野］
本開示の実施形態は、一般に、危険な放射性物質の貯蔵に関し、より詳細には、危険な放射性物質、例えば、使用済み核燃料を含むがこれらに限定されないキャスクの乾式貯蔵に関する。
【背景技術】
【0002】
商業用原子力発電所では、使用済み核燃料は、しばしば、原子力発電所内の、使用済み燃料プールと呼ばれる、深い貯水池に貯蔵されてきた。これらの使用済み燃料プールがその使用済み燃料容量の限界に達したとき、または原子力発電所が施設の寿命の終わりに使用済み燃料プールから使用済み燃料の完全な除去を受けるとき、燃料は、使用済み燃料または放射性廃棄物の積み込みに続いて、発電所で溶接閉鎖または機械的装置で密封される最終閉鎖蓋を有する金属製キャニスタに移され得る。密閉されたキャニスタは、その後、機械的保護、受動的熱除去機能、放射性物質を含む内側の金属キャニスタのための追加的な放射線遮蔽を提供するエンクロージャとして機能する換気貯蔵オーバーパック（典型的には、鋼鉄とコンクリートの層で構成される）に入れられる。
【0003】
放射性物質が保管されている溶接またはボルト締めされた金属キャニスタを含む換気貯蔵オーバーパックは、その後、金属キャニスタを含む換気貯蔵オーバーパックに関連して適切な管理と監視が確実に実行されるように、通常、所有者が管理する敷地内の原子力発電所構造物の外側の指定された安全な場所に置かれる。
【0004】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１１，６７６，７３６号は、換気オーバーパックを介してキャスク内を通過する周囲空気による冷却を可能にするため、底部に換気入口、蓋部に換気出口を備えた換気金属貯蔵オーバーパック（ＶＭＳＯ）の使用を記載している。多くの貯蔵施設では面積制限が極端に制限されているため、ＶＭＳＯは、コンクリート製ではなく金属製の小口径オーバーパックを使用することで、危険な放射性物質をより少ないスペースで貯蔵できるように設計された。
【発明の概要】
【0005】
本開示では、使用済み核燃料キャスクを貯蔵するための、よりスペース効率の高い、すなわちコンパクトな三角形貯蔵配列の実装を可能にする、換気貯蔵システムおよび方法の実施形態が規定されている。
【0006】
本実施形態は、上述のＶＭＳＯを使用することに関連して特に有用かつ好ましいが、これに限定されるものではなく、このタイプの換気オーバーパックまたはこのタイプのキャスクであってもよい。本開示の実施形態は、冷却のために周囲空気を使用し、底部または底部近傍に位置する空気流入口および頂部または頂部近傍に位置する空気流出口を有する任意のキャスクに関連して使用することができる。
【0007】
三角形の貯蔵配列は、放射性廃棄物の複数のキャニスタを貯蔵するのに必要な面積を削減する。対流気流のための横方向の流入口と流出口を持たないことで、キャスク同士を貯蔵パッド上で非常に近接して（数インチ以内）効果的に配置することができる。この代替設計は、貯蔵システムの一部として統合された貯蔵パッドの複雑な設計であり、極めて限られた面積要件に対して貯蔵容量を独自に最適化するものである。
【0008】
本発明の他の実施形態、システム、装置、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明を検討すれば、当業者には明らかであろう。前述のすべてが本開示に含まれ、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照することにより、より良く理解することができる。図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本開示の原理を明確に示すことに重点が置かれている。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
図１～図３に示すように、換気金属貯蔵オーバーパック１１（ＶＭＳＯ）を通る空気流を可能にするために、貯蔵キャスク１１が着座するパッド１３は、空気流源となる接続を提供する。本明細書において、「ＶＭＳＯ」とは、冷却のために周囲空気を使用し、底部または底部近傍に位置する空気流入口と、頂部または頂部近傍に位置する空気流出口とを有する任意のキャスクのことである。ＶＭＳＯ１１が設置される貯蔵パッド１３の中および経路に空気流入口経路を組み込むことは、図１および図２の矢印によって示されるように、貯蔵配列１５をコンパクトな三角形の配置に高密度化することを可能にし、また、通常露出した空気流入口に関連するいかなる放射線流出も排除することを可能にする。
【0017】
好ましい実施形態では、ＶＭＳＯ１１は、米国特許第１１，６７６，７３６号に記載されているように構成される。この点に関して、ＶＭＳＯ１１は、内側金属層と１組以上の交互層を有する側壁を有する。各セットは、中性子吸収層と金属層とが側壁全体で交互になるように、別の金属層に隣接する中性子吸収層を含む。中性子吸収層は放射性核廃棄物から放射される中性子粒子を吸収するように設計されており、金属層は放射性物質から放射されるガンマ粒子を吸収するように設計されている。さらに、換気および冷却のために、各ＶＭＳＯ１１は、その底部に４つの空気流入口と、その頂部付近に４つの空気流出口を備えている。
【0018】
直線および交差した流れの空気供給のプレナム、または流路を組み込むことにより、ＶＭＳＯ１１の底部が一体化された単一の空気チャンバが開発される。ここで、ＶＭＳＯ１１の底部に配置された空気流入口は、開発された空気チャンバに接続され、それによって、三角配列１５に示されているように、ＶＭＳＯ１１を実質的に互いに近づけることができる。
【0019】
好ましい実施形態では、パッド１３は、図１に示すように、多層構造であり、複数の円形レセプタクル１７を有する最上層１３aと、最上層１３aの下に位置して支持し、空気流路１８および周辺空気流入口２２を有する中間層１３bと、中間層１３bの下に位置して支持する最下層１３cとを有する。好ましくは、限定されないが、各層１３a、１３b、１３cは矩形状である。各レセプタクル１７は、底部支持面と円形の垂直側壁を有する。レセプタクル１７は、それぞれのキャスク１１を受け入れて支持する。レセプタクル１７は、キャスク１１をコンパクトな三角配列１５に並べ、底部支持面はパッドの空気流出口１９を有する。好ましい実施形態では、各レセプタクル１７に２つの空気流出口１９a、１９bを示すが、これに限定されるものではなく、一方、各ＶＭＳＯ１１には、４つの下にある空気流入口を示すが、これに限定されるものではない。
【0020】
貯蔵パッド１３に空気流入口プレナムを組み込むこの独自のアプローチの具体的な利点には、貯蔵キャスク１１を配置するための面積要件の低減、および貯蔵中に規制要件によって要求される空気流入口検査の簡素化が含まれるが、これらに限定されない。各貯蔵キャスク１１の４つの空気流入口を検査しなければならない代わりに、検査は、貯蔵パッド１３の側面の周辺空気流入口２２を検査するだけでよい。必要とされる温度監視装置に関しては、集中型ＶＭＳＯ流出口は、一般的な単数貯蔵構成に配備された現代の貯蔵キャスク１１で使用されるような単一の監視装置しか必要としない可能性がある。
【0021】
この独自な三角形の貯蔵配列の追加の明確な利点は、密に詰め込まれた使用済み燃料貯蔵システムの固有の改善された耐震性能であり、その統合された性能は、想定される地震活動中により大きな安定性をもたらし、世界の高地震地域における使用済み燃料貯蔵システムに通常必要とされる耐震拘束の必要性を低減できる可能性がある。
【0022】
軸方向の空気流、ＶＭＳＯ１１および統合型貯蔵パッドを利用することにより、本発明は主に使用済燃料貯蔵システムの面密度を最適化し、さらに貯蔵システムの監視、耐震性能、運転性能の改善をもたらし、職業放射線被曝および敷地外放射線被曝の両方を低減する。
【0023】
図４～図６に示されるように、貯蔵エンベロープの削減はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１０，６１４，９２５号に記載され示される、モジュール式ポータブルキャスク移送設備２１と統合することもできる。このアプローチは、パッド１３でのキャニスタ移送または直接装填されたＶＭＳＯの配置のいずれかを可能にする。
【0024】
三角形配列とそれを支持するプレナム、または流路は、初期配備を設置できるように構成することができ、その後、核物質の貯蔵を増やす任意の数の必要性が認められるにしたがって、必要に応じて、三角形配列を部分的に追加して拡張することができる。
【0025】
最後に、本発明の上述の実施形態、特に、任意の「好ましい」実施形態は、本発明の原理を明確に理解するために単に記載された、可能な非限定的な実装例に過ぎないことを強調しておく。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述の実施形態に対して多くの変形および修正を行うことができる。全てのそのような修正および変形は、本開示および本発明の範囲内に本明細書に含まれることが意図される。
【0026】
変形例の一例として、キャスク１１が側面に空気流入口を有する場合、パッドに関連する空気流出口は、キャスク１１に水平方向に空気を供給するように設計することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】