Пристрій для зберігання і/або транспортування високорадіоактивних відходів

Реферат: Описується пристрій для зберігання і/або транспортування високорадіоактивних відходів і спосіб його виготовлення. В одному аспекті, винахід є вентильованим вертикальним захисним контейнером ("VVO"), який має спеціально виконані вхідні канали, які заломлюють радіаційне випромінювання назад у зберігальну порожнину. Вхідні канали чітко не проглядаються і, таким чином, каністру можна утримувати на дні вентильованого вертикального захисного контейнера (VVO). Також описується спосіб виготовлення вентильованого вертикального захисного контейнера (VVO) змінної висоти, який потрапляє в обсяг правової охорони, забезпечуваної ліцензією, яка попередньо видана регуляторним органом на коротший і довший вентильовані вертикальні захисні контейнери (VVO). UA 107665 C2 (12) UA 107665 C2 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Посилання на Споріднені Заявки на Патент Представлена заявка заявляє пріоритет попередньою заявкою на патент США № 61/175,899, поданою 06.05.2009 і на яку тут робиться посилання. Область Винаходу Представлений винахід відноситься головним чином до пристрою, систем і способів зберігання і/або транспортування високорадіоактивних відходів і, точніше, до такого пристрою, систем і способів, які використовують вентильований вертикальний захисний контейнер, який дозволяє охолодження високорадіоактивних відходів завдяки природній конвекції, якими, в певних випадках, може бути відпрацьоване ядерне паливо ("SNF"). Рівень Техніки Традиційно під час роботи ядерних реакторів паливні елементи видаляють, після падіння їх енергетичного рівня до наперед встановленої величини. Під час видалення, це відпрацьоване ядерне паливо (SNF) все ще є високорадіоактивним і виділяє значну кількість теплоти, що вимагає бережного поводження з ним при його пакуванні, транспортуванні і зберіганні. Для захисту навколишнього середовища від дії радіації, відпрацьоване ядерне паливо (SNF) спершу поміщають в каністру, яка типово є герметично закритою каністрою, яка створює обмежувальний простір навколо відпрацьованого ядерного палива (SNF). Завантажену каністру потім транспортують і зберігають у великому циліндричному контейнері, названому захисним транспортним контейнером. Головним чином, для транспортування відпрацьованого ядерного палива з місця на місце використовується перевантажувальний контейнер, тоді як для зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF) протягом встановленого часового періоду, використовується зберігальний контейнер. В типовій ядерній енергетичній установці відкриту порожню каністру спершу поміщають у відкритий перевантажувальний контейнер. Перевантажувальний контейнер і порожню каністру потім занурюють у басейн з водою. Відпрацьоване ядерне паливо (SNF) поміщають в каністру, тоді як каністра і перевантажувальний контейнер залишаються зануреними в басейні з водою. Після повного завантаження каністри відпрацьованим ядерним паливом (SNF), зверху на неї встановлюють кришку, при цьому каністра знаходиться в басейні. Перевантажувальний контейнер і каністру потім виймають з басейну з водою. Після виймання з води, кришку каністри приварюють до тіла каністри, а потім на перевантажувальний контейнер встановлюють його кришку. Потім каністру зневоднюють і наповнюють інертним газом. Потім перевантажувальний контейнер (який утримує завантажену каністру) транспортують до місця, де знаходиться зберігальний контейнер. Потім завантажену каністру переносять з перевантажувального контейнера до зберігального контейнера для довготривалого зберігання. Під час перенесення каністри з перевантажувального контейнера до зберігального контейнера, обов'язковою вимогою є те, що завантажена каністра не повинна контактувати з навколишнім середовищем. Одним типом зберігального контейнера є вентильований вертикальний захисний контейнер ("WO"). Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) є масивною конструкцією, яка виготовлена головним чином із сталі та бетону і використовується для зберігання каністри, завантаженої відпрацьованим ядерним паливом. Традиційні вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) вивищуються над землею і типово мають циліндричну форму, є надзвичайно важкими, часто важачи понад 150 тон і мають висоту, більшу за 16 футів. Вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) типово мають плоске дно, циліндричне тіло, яке має порожнину для вміщення каністри з відпрацьованим ядерним паливом (SNF) і знімну верхню кришку. Під час використання вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) для зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF), каністру, завантажену відпрацьованим ядерним паливом (SNF), поміщають в порожнину циліндричного тіла вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). Оскільки, коли відпрацьоване ядерне паливо (SNF) поміщається у вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) для зберігання, воно все ще виробляє значну кількість теплоти, то необхідно, щоб ця теплова енергія мала можливість виходити з порожнини вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). Цю теплову енергії відводять із зовнішньої поверхні каністри шляхом вентиляції порожнини вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). Під час вентиляції порожнини вентильованого вертикального захисного контейнера (WO), холодне повітря надходить в порожнину вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) крізь нижні вентиляційні канали, протікає вгору за завантажену каністру, оскільки воно нагрівається теплом, яке виділяється з каністри, і виходить з вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з підвищеною температурою крізь верхні вентиляційні канали. Такі вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) не вимагають використання обладнання для подачі повітряного потоку крізь 1 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 себе. Скоріше ці вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) є системами пасивного охолодження, оскільки вони використовують природний потік повітря, індукований нагрітим повітрям, яке піднімається у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) (також відомий як ефект димової труби). Коли необхідно, щоб порожнина вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) вентилювалась так, щоб тепло могло виходити з каністри, то також обов'язковою вимогою є те, щоб вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) надавав адекватний захист від випромінювання і щоб відпрацьоване ядерне паливо (SNF) не мало прямого контакту із зовнішнім середовищем. Вхідний канал, розташований поблизу дна захисного контейнера, є особливо вразливим джерелом радіації для наглядового персоналу, який, для перевірки завантажених вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs), повинен знаходитися поблизу каналів протягом коротких періодів часу. Тому, коли типовий вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) використовується для зберігання каністри з відпрацьованим ядерним паливом (SNF) у його внутрішній порожнині, то каністру утримують в порожнині так, що нижня поверхня каністри розташована вище за верхню частину вхідних вентиляційних каналів. Це часто забезпечується поміщенням опорних блоків на дні порожнини. Поміщаючи нижню поверхню каністри над вхідними вентиляційними каналами, між каністрою та зовнішньою атмосферою не існує лінії прямої видимості, яка проходить крізь вхідні вентиляційні канали, таким чином усуваючи небезпеку виходу радіаційного випромінювання крізь вхідні вентиляційні канали. Однак, як обговорено нижче, встановлення каністри в порожнині вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) так, що нижня поверхня каністри розташована над верхньою частиною вхідних вентиляційних каналів, створює дві проблеми: (1) потенційна проблема охолодження під час "різкого заповнення водою"; і (2) збільшена висота вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). Підрозділ K розділу 10 § 72 Зводу Федеральних Нормативних Актів (C.F.R.) передбачає "загальну сертифікацію" захисних транспортних контейнерів для зберігання в одному місці відпрацьованого ядерного палива (SNF). Ряд захисних транспортних контейнерів був ліцензований Комісією США по Ядерній Регламентації ("U.S.N.R.C") і перелічений в підрозділі L положення 10 C.F.R. § 72. Ці захисні транспортні контейнери сертифіковані для зберігання усього класу відпрацьованого ядерного палива (SNF) (включаючи відпрацьоване ядерне паливо (SNF), яке надходить від реакторів з водяним охолодженням під тиском (PWRs) або киплячих реакторів (BWRs)). Нажаль, реактори спалюють паливо в широкому діапазоні довжин паливних елементів. Наприклад, реактори з водяним охолодженням під тиском (PWRs) в США на сьогоднішній день спалюють паливо довжиною щонайменше 146" (дюймів) (наприклад, Ft. Calhoun) і щонайбільше 198" (дюймів) (наприклад, South Texas). Загальний сертифікований захисний транспортний контейнер був ліцензований Комісією США по Ядерній Регламентації (U.S.N.R.C) для однієї або двох фіксованих довжин паливних елементів (моделей). Однак, коли елемент відпрацьованого ядерного палива (SNF) є занадто довгим для входження в ліцензований захисний транспортний контейнер, то захисний транспортний контейнер просто не можна використовувати. Більше того, коли елемент відпрацьованого ядерного палива (SNF) є занадто коротким, то використовуються осьові розпірки для заповнення відкритого простору в зберігальних лунках для обмеження переміщення відпрацьованого ядерного палива (SNF) в осьовому напрямі. Таким чином, більшість захисних транспортних контейнерів і каністр, використовуваних в одному місці зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF), мають значні відкриті простори у своїх зберігальних лунках. Ця умова є особливо небажаною для вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs) через шкідливий наслідок професійної дози для персоналу установки і грошові витрати (через фізичні зміни, які відбуваються на установці), як вказано нижче. Спершу, доза, яку отримують робітники, які виконують операції по завантаженню, безпосередньо піддається впливу певної кількості екранувального матеріалу на один паливний елемент в тілі захисного транспортного контейнера. Загальна кількість екрануючих елементів, які можуть встановлюватися в перевантажувальному контейнері, визначається вантажопідйомністю крану установки для піднімання контейнерів. Якщо довжина перевантажувального контейнера більша за необхідну довжину, то це означає, що присутньо менше екранувальних елементів на один паливний елемент, які встановлюються в захисному контейнері, що, у свою чергу, призводить до піддання робітників дії підвищеної дози радіації. У випадку вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs), вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) часто завантажується всередині завантажувального басейну установки шляхом встановлення на нього перевантажувального контейнера. Мінімізація висоти тіла вентильованого вертикального контейнера (WO) є суттєвою для надання 2 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 можливості вентильованому вертикальному захисному контейнеру (WO) виходити із завантажувального басейну установки (типово, підйомні двері) після встановлення в нього каністри. Завантажений вертикальний вентильований захисний контейнер (WO) типово виймають крізь підйомні двері без його кришки, а кришку потім встановлюють на нього зразу ж після виходу тіла вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з дверей. Тому, ключовою задачею в розробці зберігального вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) є мінімізація його висоти. В іншому варіанті, сам по собі перевантажувальний контейнер виймається назовні із завантажувального басейну установки і переноситься до ями, де відбувається перенесення каністри до вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). У цьому випадку, висота перевантажувального контейнера повинна бути досить малою для проходження крізь підйомні двері установки для уникнення потреби укорочувати перевантажувальний контейнер (або альтернативно збільшувати висоту підйомних дверей). Укорочування перевантажувального контейнера не завжди можливе. Короткий Опис Винаходу Представлений винахід, в одному аспекті, є вентильованим захисним контейнером, який має спеціально виконані вхідні канали, які дозволяють розміщувати каністру, завантажену відпрацьованим ядерним паливом (SNF) (або іншими високорадіоактивними відходами) в захисному контейнері так, щоб нижній кінець каністри знаходився під верхньою частиною вхідних каналів з одночасним запобіганням виходу радіації крізь вхідні канали. Цей аспект представленого винаходу дозволяє розробляти захисний контейнер з мінімізованою висотою, оскільки каністра не повинна утримуватися у піднятому положенні над вхідними каналами в порожнині захисного контейнера. Таким чином, можна, щоб висота порожнини захисного контейнера була приблизно рівною висоті каністри з додаванням необхідних допусків для врахування теплового розширення і для передбачення адекватного вентиляційного простору над каністрою. Коли каністра утримується в порожнині захисного контейнера так, що її нижній кінець розташований під верхнім кінцем вхідних каналів, то каністра захищається від перегріву під час "різкого заповнення водою", оскільки значна частина каністри стане зануреною у воду перед надходженням потоку повітря з вхідного каналу, який блокується. Більше того, структура і розташування вхідних каналів захисного контейнера винаходу призводить до відсутності значного впливу сильного вітру зовні захисного контейнера на охолоджувальний повітряний потік всередині захисного контейнера. В одному варіанті виконання, винахід може бути пристроєм для транспортування і/або зберігання високорадіоактивних відходів, який містить захисний контейнер, який має зовнішню поверхню і внутрішню поверхню, яка формує внутрішню порожнину навколо поздовжньої осі; основу, яка охоплює нижній кінець порожнини; певну кількість вхідних каналів в дні захисного контейнера, кожен з яких проходить від отвору у зовнішній поверхні захисного контейнера до отвору у внутрішній поверхні захисного контейнера з формуванням проходу від зовнішньої атмосфери до дна порожнини, колону, розташовану в кожному з вхідних каналів, при цьому колони ділять кожен з проходів вхідних каналів на перший і другий канали, які сходяться в першому і другому отворах, де для кожного вхідного каналу відсутня лінія прямої видимості між отвором у внутрішній поверхні захисного контейнера і отвором у зовнішній поверхні захисного контейнера; кришку, яка охоплює верхній кінець порожнини; і певну кількість вихідних каналів, кожен з яких формує прохід від верхньої частини порожнини до зовнішньої атмосфери. В іншому варіанті виконання, винахід є пристроєм для транспортування і/або зберігання високорадіоактивних відходів, який містить циліндричний радіаційний екран, який формує внутрішню порожнину і має вертикальну вісь; основу, яка охоплює нижній кінець порожнини; певну кількість вхідних каналів у нижній частині радіаційного екрану, кожен з яких формує горизонтальний прохід від зовнішньої атмосфери до дна порожнини; при цьому радіаційний екран, розташований в кожному з вхідних каналів, ділить горизонтальний прохід вхідного каналу на принаймні першу і другу сусідні в горизонтальному напрямі ділянки і усуває лінію прямої видимості, яка проходить від порожнини до зовнішньої атмосфери крізь вхідний канал; кришку з радіаційним екраном, яка охоплює верхній кінець порожнини; і певну кількість вихідних каналів, кожен з яких формує прохід від верхньої частини порожнини до зовнішньої атмосфери. В іншому аспекті, винахід спрямований на спосіб використання генеральної ліцензії, одержаної на два різні вентильовані вертикальні захисні контейнери, для виготовлення третього вентильованого вертикального захисного контейнера, який охоплюється генеральною ліценцією без подачі заявки на його сертифікацію. 3 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В одному варіанті виконання, винахід може бути способом виготовлення ліцензованого вентильованого вертикального захисного контейнера без подачі заявки на сертифікацію, у якому виготовляють перший вентильований вертикальний захисний контейнер, який містить першу порожнину для вміщення першої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, при цьому перша порожнина має перший горизонтальний переріз і першу висоту; першу вентиляційну систему для полегшення охолодження першої каністри в першій порожнині завдяки природній конвекції, при цьому перша вентиляційна система містить перший набір вхідних вентиляційних каналів для введення холодного повітря в дно першої порожнини і перший набір вихідних вентиляційних каналів для надання можливості нагрітому повітрю виходити з верхньої частини першої порожнини; і при цьому перший вентильований вертикальний захисний контейнер конструюється для витримування інерційного навантаження, яке виникає при постульованому перекиданні, для збереження цілісності першої каністри в порожнині; виготовляють другий вентильований вертикальний захисний контейнер, який містить другу порожнину для вміщення другої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, при цьому друга порожнина має другий горизонтальний переріз, який однаковий з першим горизонтальним перерізом, і другу висоту, яка менша за першу висоту; другу вентиляційну систему для полегшення охолодження другої каністри охолоджувальним повітрям в другій порожнині завдяки природній конвекції, при цьому друга вентиляційна система містить другий набір вхідних вентиляційних каналів для введення холодного повітря в дно другої порожнини і другий набір вихідних вентиляційних каналів для надання можливості нагрітому повітрю виходити з верхньої частини другої порожнини, при цьому другий набір вхідних вентиляційних каналів має ту ж конфігурацію що й перший набір вхідних вентиляційних каналів, а другий набір вихідних вентиляційних каналів має ту ж конфігурацію що й перший набір вихідних вентиляційних каналів; і другий вентильований вертикальний захисний контейнер конструюють для забезпечення необхідної інтенсивності відведення тепла; одержують ліцензію від регулятивного органу на перший і другий вентильовані вертикальні захисні контейнери; виготовляють третій вентильований вертикальний захисний контейнер, який містить третю порожнину для вміщення третьої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, при цьому третя порожнина має третій горизонтальний переріз, який однаковий з першим і другим горизонтальними перерізами, і третю висоту, яка менша за першу висоту і більша за другу висоту; третю вентиляційну систему для полегшення охолодження третьої каністри в третій порожнині завдяки природній конвекції, при цьому третя вентиляційна система містить третій набір вхідних вентиляційних каналів для введення холодного повітря в дно третьої порожнини і третій набір вихідних вентиляційних каналів для надання можливості нагрітому повітрю виходити з верхньої частини третьої порожнини, при цьому третій набір вхідних вентиляційних каналів має ту ж конфігурацію що й перший та другий набір вхідних вентиляційних каналів, а третій набір вихідних вентиляційних каналів має ту ж конфігурацію що й перший і другий набір вихідних вентиляційних каналів; і при цьому третій вентильований вертикальний захисний контейнер автоматично охоплюється ліцензією без подачі нової заявки на сертифікацію регуляторним органом. В іншому варіанті виконання, винахід може бути способом виготовлення ліцензованого вентильованого вертикального захисного контейнера без подачі заявки на сертифікацію, у якому виготовляють перший вентильований вертикальний захисний контейнер, який має першу порожнину для вміщення першої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, і має конструкцію, яка може витримувати інерційне навантаження, яке одержується з постульованого перекидання, для збереження цілісності першої каністри в порожнині, при цьому перша порожнина має першу висоту, яка відповідає висоті першої каністри; виготовляють другий вентильований вертикальний захисний контейнер, який має другу порожнину для вміщення другої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, і вхідні та вихідні канали для полегшення охолодження другої каністри завдяки природній конвекції, яка створює необхідну інтенсивність відведення тепла, при цьому друга порожнина має другу висоту, яка відповідає висоті другої каністри, причому перша висота більша за другу висоту; одержують ліцензію від регуляторного органу на перший і другий вентильовані вертикальні захисні контейнери; виготовляють третій вентильований вертикальний захисний контейнер, який містить третю порожнину для вміщення третьої каністри, яка містить високорадіоактивні відходи, при цьому третя порожнина має третю висоту, яка відповідає висоті третьої каністри, причому третя висота більша за другу висоту і менша за першу висоту; конструкцію, яка однакова з конструкцією першого вентильованого вертикального захисного контейнера; і вхідні та вихідні канали для полегшення охолодження третьої каністри завдяки природній конвекції, які однакові з вхідними і вихідними каналами другого вентильованого вертикального захисного контейнера; і 4 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 при цьому перша, друга і третя порожнини мають однакові горизонтальні перерізи, і перша, друга і третя каністри мають однакові горизонтальні перерізи; при цьому третій вентильований вертикальний захисний контейнер автоматично охоплюється ліцензією без подачі нової заявки на сертифікацію регуляторним органом. Короткий Опис Креслень Фігура 1 зображає вид в перспективі зверху вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) згідно з варіантом виконання представленого винаходу. Фігура 2 зображає вид в перспективі зверху вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1 зі знятою кришкою і каністрою, частково завантаженою у вентильований вертикальний захисний контейнер (WO), де, для полегшення огляду, видалена частина вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) і каністри. Фігура 3 зображає вид зверху вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1. Фігура 4 зображає вид вертикального перерізу вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1, проведеного вздовж лінії Х-Х з Фіг. 3. Фігура 5 зображає вид зблизька ділянки В-В з Фіг. 4, яка показує деталь одного з вхідних каналів, яка розташована у вертикальній опорній площині, яка містить центральну вісь вентильованого вертикального захисного контейнера (WO). Фігура 6зображає вид горизонтального перерізу вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1, проведеного в горизонтальній опорній площині D-D з Фіг. 4. Фігура 7 зображає вид горизонтального перерізу кришки вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1. Фігура 8 зображає вид вертикального перерізу вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1 з багатоцільовою каністрою ("МРС"), поміщеною в порожнині вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) згідно з варіантом виконання представленого винаходу. Фігура 9 зображає вид горизонтального перерізу вентильованого вертикального захисного контейнера з Фіг. 6 з багатоцільовою каністрою (МРС), поміщеною в його порожнині згідно з варіантом виконання представленого винаходу. Фігура 10 зображає вид в перспективі вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) з Фіг. 1 з вирізом та з багатоцільовою каністрою (МРС), поміщеною в порожнині вентильованого вертикального захисного контейнера (WO), та з схематично зображеним охолодженням багатоцільової каністри (МРС) завдяки природній конвекції. Фігура 11 зображає вид в перспективі багатоцільової каністри (МРС) з вирізом згідно з варіантом виконання представленого винаходу, у якому схематично зображений внутрішній термосифонний потік інертного газу в багатоцільовій каністрі (МРС). Детальний Опис Креслень Посилаючись одночасно на Фіг. 1-4, бачимо зображений вентильований вертикальний захисний контейнер ("WO") 1000 згідно з варіантом виконання представленого винаходу. Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 є вертикальною вентильованою системою для сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF), яка повністю сумісна з 100 тонними і 125 тонними перевантажувальними контейнерами для перевезення каністри з відпрацьованим паливом. Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 може, зазвичай, модифікуватися і/або конструюватися із сумісністю з перевантажувальним контейнером будь-якого розміру або типу. Більше того, хоча вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 обговорюється тут щодо використання для зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF), слід розуміти, що винахід не обмежується цим і що, за певних обставин, якщо це бажано, вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 може використовуватися для транспортування відпрацьованого ядерного палива (SNF) з місця на місце. Більше того, вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 може використовуватися в комбінації з будь-яким іншим типом високорадіоактивних відходів. Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 розроблений для вміщення каністри для зберігання в Автономній Установці Для Зберігання Відпрацьованого Палива ("ISFSI"). Усі типи каністр, розроблені для сухого зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF), можуть зберігатися у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) 1000. Придатні каністри включають багатоцільові каністри ("MPCs") і, в певних випадках, можуть включати теплопровідні транспортні контейнери, які загерметизовані для сухого зберігання високорадіоактивних відходів. Типово, такі каністри містять стільникову корзину 250 або іншу конструкцію для вміщення певної кількості стрижнів відпрацьованого ядерного палива (SNF) з просторовим відокремленням їх один від іншого. Приклад багатоцільової каністри (МРС), яка 5 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 особливо підходить до застосування у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) 1000, описана в патенті США № 5,898,747, винахідником в якому є Крішна Сінг і який виданий 27.04.1999, і на який тут робиться посилання. Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 містить дві основні частини: (1) двостінне циліндричне тіло 100, яке містить набір вхідних каналів 150 на або біля свого нижнього кінця, і міцно приварену опорну плиту 130; і (2) знімну верхню кришку 500, у якій виконані радіальні симетричні вихідні канали 550. Тіло 100 захисного контейнера формує внутрішню циліндричну зберігальну порожнину 10 достатньої висоти і діаметра для повного вміщення в ній багатоцільової каністри (МРС) 200. Як обговорено детальніше нижче, вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 сконструйований так, що внутрішня порожнина 10 має мінімізовану висоту, яка відповідає висоті багатоцільової каністри (МРС) 200, яка повинна зберігатися в ній. Більше того, порожнина 10 переважно має горизонтальний (тобто, поперечний до осі А-А) переріз, який калібрований для вміщення тільки єдиної багатоцільової каністри (МРС)200. Тіло 100 захисного контейнера простягається від нижнього кінця 101 до верхнього кінця 102. Опорна плита 130 з'єднана з нижнім кінцем 101 тіла 100 захисного контейнера для охоплення нижнього кінця порожнини 10. Кільцева пластина 140 з'єднана з верхнім кінцем 102 тіла 100 захисного контейнера. Кільцева пластина 140 є кільцеподібною конструкцією, тоді як опорна плита 130 є товстою твердою дископодібною плитою. Опорна плита 130 герметично охоплює нижній кінець 101 тіла 100 захисного контейнера (і зберігальну порожнину 10) і формує дно зберігальної порожнини 10. Якщо бажано, то масив радіальних пластинчастих кутиків 112 може приварюватися до внутрішньої поверхні 121 внутрішньої оболонки 120 і верхньої поверхні 131 опорної плити 130. У такому варіанті виконання, коли багатоцільова каністра (МРС) 200 повністю поміщена в порожнину 10, вона буде встановлюватися зверху на кутики 112. Кутики 112 мають верхні краї, які скошені донизу в напрямі до вертикальної центральної осі А-А. Таким чином, кутики 112 спрямовують багатоцільову каністру (МРС) 200 під час встановлення неї в порожнину і допомагають розмістити неї вздовж центральної вертикальної осі А-А вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000. В певних варіантах виконання винаходу, багатоцільова каністра (МРС) 200 може не опиратися на кутики 112, а скоріше може опиратися безпосередньо на верхню поверхню 131 опорної плити 130. У такому варіанті виконання винаходу, кутики 112 все ще можуть передбачатися не тільки як напрямні для належної орієнтації багатоцільової каністри (МРС) 200 в порожнині 10 під час встановлення, а й також як розпірки для утримування багатоцільової каністри (МРС) 200 в бажаному положенні в порожнині 10 під час зберігання. В силу своєї геометричної форми тіло 100 захисного контейнера є масивною товстостінною циліндричною ємністю. Головна функція конструкції тіла захисного контейнера виконується його компонентами з вуглецевої сталі, тоді як головна функція радіаційного захисту виконується кільцевою чистою бетонною масою 115. Чиста бетонна маса 115 тіла 100 захисного контейнера охоплена концентрично встановленими циліндричними стальними оболонками 110, 120, товстою стальною опорною плитою 130 і верхньою стальною кільцевою пластиною 140. Набір з чотирьох розташованих через однакові проміжки стальних радіальних з'єднувальних пластин 111 з'єднується з або з'єднує між собою внутрішню і зовнішню оболонки 110, 120, таким чином формуючи кільцевий простір фіксованої ширини між внутрішньою і зовнішньою оболонками 120, 110, у якому відлита чиста бетонна маса 115. Чиста бетонна маса 115 між внутрішньою і зовнішньою стальними оболонками 120, 110 передбачена для забезпечення необхідного екранування радіаційного випромінювання (густина в сухому стані) і міцності при стисканні у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) 1000. Головною функцією бетонної маси 115 є забезпечення екранування гамма- і нейтронного випромінювання. Однак, бетонна маса 115 також допомагає у покращенні робочих характеристик вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 в інших відношеннях. Наприклад, масивна бетонна маса 115 надає великої теплової інерції вентильованому вертикальному захисному контейнеру (WO) 1000, дозволяючи йому пом'якшувати зростання у ньому температури за гіпотетичних умов, коли припускається, що усі вентиляційні канали 150, 550 заблоковані. Випадок постульованого загорання в автономній установці для зберігання відпрацьованого палива (ISFSI) є іншим прикладом, де висока теплова інерція бетонної маси 115 вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 контролює температуру багатоцільової каністри (МРС) 200. Хоча кільцева бетонна маса 115 в тілі 100 захисного контейнера не є конструкційним елементом, вона функціонує як пружний/пластичний наповнювач простору між оболонками. 6 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для піднімання захисного контейнера, зверху на його тілі 100 також встановлюються чотири нарізні сталеві кріпильні блоки (не зображені). Кріпильні блоки міцно приварені до радіальних пластин 111, які з'єднують внутрішню і зовнішню оболонки 120, 110. Чотири кріпильні блоки розташовані через кутові проміжки в 90° по коловому периметру верхньої частини тіла 100 захисного контейнера. Хоча циліндричне тіло 100 має головним чином круглий горизонтальний переріз, винахід не обмежується ним. Використовуваний тут термін "циліндричний" включає будь-який тип призматичної трубчастої конструкції, яка формує всередині порожнину. Як таке тіло захисного контейнера може мати прямокутний, круглий, трикутний,горизонтальний переріз або горизонтальний переріз у формі неправильного або іншого багатокутника. Окрім того, термін "концентричний" включає розташування, які є неспіввісними, а термін "кільцевий" включає змінну ширину. Тіло 100 захисного контейнера містить певну кількість спеціально виконаних вхідних вентиляційних каналів 150. Вхідні вентиляційні канали 150 розташовані на дні тіла 100 захисного контейнера і дозволяють холодному повітрю надходити у вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000. Вхідні вентиляційні канали 150 розташовані по коловому периметру тіла 100 захисного контейнера симетрично в радіальному напрямі через певні проміжки. Структура, розташування і функція вхідних вентиляційних каналів 150 буде описуватися детальніше нижче з посиланням на Фіг. 4-6 і 10. Посилаючись тепер одночасно на Фіг. 1-4 і 7, бачимо, що кришка 500 захисного контейнера є деталлю із зварених сталевих пластин 510, заповненою чистою бетонною масою 515, яка забезпечує послаблення нейтронного і гамма-випромінювання для мінімізації свічення. Кришку 500 кріплять до верхнього кінця 101 тіла 100 захисного контейнера певною кількістю болтів 501, які вставляються в отвори 502, виконані у фланці 503 кришки. Після кріплення до тіла 100 захисного контейнера, поверхневий контакт між кришкою 500 і тілом 100 захисного контейнера формує проміжний простір. Кришка 500 переважно кріпиться до тіла 100 не міцно і охоплює верхній кінець зберігальної порожнини 10, сформованої тілом 100 захисного контейнера. Верхня кришка 500 додатково містить радіальну кільцеву пластину 505, приварену до її нижньої поверхні 504, яка забезпечує додатковий захист від спрямованих вбік фотонів, які виходять з багатоцільової каністри (МРС) 200, і/або кільцевого простору 50 (найкраще видно на Фіг. 9), сформованого між зовнішньою поверхнею 201 багатоцільової каністри (МРС) 200 та внутрішньою поверхнею 121 внутрішньої оболонки 120. Кільцева пластина 505 також допомагає розташовувати верхню кришку 500 вздовж осі А-А вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 завдяки взаємодії з кільцевою пластиною 140. Коли кришка 500 кріпиться до тіла 100 захисного контейнера, то зовнішній край кільцевої пластини 505 кришки 500 упирається у внутрішній край кільцевої пластини 140 тіла 100 захисного контейнера. Третьою функцією радіального кільця 501 є запобігання ковзанню кришки 500 по верхній поверхні тіла 100 захисного контейнера під час постульованого перекидання, визначеного як немеханістична подія для вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000. Як зазначено вище, кришка 500 містить певну кількість вихідних вентиляційних каналів 550, які дозволяють нагрітому повітрю в зберігальній порожнині 10 вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 виходити назовні. Вихідні вентиляційні канали 550 формують проходи в кришці 500, які простягаються від отворів 551 у нижній поверхні 504 кришки 500 до отворів 552 в периферійній поверхні 506 кришки 500. Хоча в ілюстративному варіанті виконання вихідні канали 550 формують L-подібні проходи, будь-яка інша звивиста або криволінійна траєкторія може використовуватися то тих пір, доки відсутня лінія прямої видимості, яка проходить від зовнішнього середовища до вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 в порожнину 10 крізь вхідні канали 550. Вихідні канали 550 розташовані по коловому периметру кришки 500 симетрично в радіальному напрямі через певні проміжки. Вихідні канали 550 закінчуються отворами 552, які є вузькими по висоті, але осесиметричними по коловому периметру. Вузькі вертикальні вихідні канали 550 допомагають ефективно блокувати вихід радіації. Однак, при цьому слід зазначити, що, хоча в ілюстративному варіанті виконання вихідні вентиляційні канали 550 переважно розташовані в кришці 500, в альтернативних варіантах виконання вони можуть розташовуватися в тілі 100 захисного контейнера, наприклад зверху нього. Посилаючись коротко на Фіг. 10, бачимо, що ціллю вхідних вентиляційних каналів 150 і вихідних вентиляційних каналів 550 є полегшення пасивного охолодження багатоцільової каністри (МРС) 200, розташованої в порожнині 10 вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 завдяки природній конвекції/вентиляції. На Фіг. 10 потік повітря представлений товстими чорними стрілками 3, 5, 7. У вентильованого вертикального захисного 7 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 контейнера (WO) 1000 відсутнє примусове охолоджувальне обладнання, таке як вентилятори і охолоджувальні системи із замкненим контуром. Замість цього, вентильований вертикальний захисний контейнер(WO) 1000 використовує природні явища піднімання нагрітого повітря, тобто, ефект димової труби, для необхідної циркуляції повітря навколо багатоцільової каністри (МРС) 200, яка зберігається у зберігальній порожнині 10. Точніше, висхідний потік повітря 5 (яке нагрівається від багатоцільової каністри (МРС) 200) в кільцевому просторі 50, який сформований між внутрішньою поверхнею 121 тіла 100 захисного контейнера і зовнішньою поверхнею 201 багатоцільової каністри (МРС) 200, подає холодне навколишнє повітря 3 в зберігальну порожнину 10 крізь вхідні канали 150, створюючи сифонний ефект у вхідних каналах 150. Тепле висхідне повітря 5 виходить з вихідних вентиляційних каналів 550 як нагріте повітря 7. Інтенсивність повітряного потоку, який проходить крізь вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000, регулюють кількістю теплоти, виробленої в багатоцільовій каністрі (МРС) 200, при цьому чим більша інтенсивність генерування тепла, тим більша інтенсивність висхідного повітряного потоку. Для максимізації охолодження багатоцільової каністри (МРС) 200 у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) 1000, яке забезпечує вентиляційний повітряний струмінь 3, 5, 7, гідравлічний опір повітряному потоку мінімізується до максимально можливої міри. Для цього, вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 містить вісім вхідних каналів 150 (зображених на Фіг. 6). Зазвичай, по бажанню може використовуватися більше або менше вхідних каналів 150. В одному переважному варіанті виконання винаходу використовується принаймні шість вхідних каналів 150. Кожен вхідний канал 150 є вузьким і високим, і має внутрішній заломний контур (зображений на Фіг. 6) для мінімізації виходу радіації з одночасною оптимізацією розміру повітряних проходів. Криволінійна форма вхідних каналів 150 також допомагає мінімізувати втрату гідравлічного тиску. Структура вхідних каналів 150 буде описуватися нижче більш детально відносно Фіг. 4-6. Посилаючись знову одночасно на Фіг. 1-4 і 7, бачимо, що, для зменшення кількості радіації, яка виходить у навколишнє середовище, у вхідних і/або вихідних каналах 150, 550 може використовуватися масив канальних фотонних атенюаторів (DPAs). Приклад придатного канального фотонного атенюатора (DPA) описується в патенті США № 6,519,307, на який тут робиться посилання. Канальні фотонні атенюатори (DPAs) розсіюють будь-яке радіаційне випромінювання, яке виходить крізь канали 150, 550, таким чином значно зменшуючи локальні інтенсивності дози навколо каналів 150, 550. Конфігурація канальних фотонних атенюаторів (DPAs) є такою, що підвищення опору повітряному потоку у повітряних вхідних каналах 150 і вихідних каналах 550 мінімізується. Вхідні канали 150 дозволяють, якщо бажано, встановлювати багатоцільову каністру (МРС) 200 безпосередньо зверху на верхню поверхню 131 опорної плити 130 вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000, таким чином мінімізуючи загальну висоту порожнину 10, яка необхідна для вміщення багатоцільової каністри (МРС) 200. Зазвичай, висота тіла 100 захисного контейнера також мінімізується. Мінімізація висоти тіла 100 захисного контейнера є важливою сприятливою ознакою згідно принципу ALARA для тих місць, де випускні відсіки у своїх паливних будівлях мають верхні повітряні отвори у їх підйомних дверях. Для цього, висоту зберігальної порожнини 10 у вентильованому вертикальному захисному контейнері (WO) 1000 встановлюють рівною висоті багатоцільової каністри (МРС) 200 плюс фіксовану величину для врахування теплового розширення і для передбачення адекватного вентиляційного простору над багатоцільовою каністрою (МРС) 200, як вказано нижче в Таблиці 1. 8 UA 107665 C2 ТАБЛИЦЯ 1 ДАНІ ОПТИМІЗОВАНОЇ ВИСОТИ БАГАТОЦІЛЬОВОЇ КАНІСТРИ (МРС), ПЕРЕВАНТАЖУВАЛЬНОГО КОНТЕЙНЕРА І ВЕНТИЛЬОВАНОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО ЗАХИСНОГО КОНТЕЙНЕРА (WO) ДЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО НЕОПРОМІНЕНОГО ПАЛИВНОГО ЕЛЕМЕНТА, ℓ Висота порожнини багатоцільової каністри (МРС), с Висота багатоцільової каністри (МРС) (включаючи верхню кришку), h Висота порожнини вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) Висота тіла захисного контейнера (висота від нижнього кінця до верхнього кінця тіла захисного контейнера) Висота порожнини перевантажувального контейнера Висота перевантажувального контейнера (поміщеного на подушку) Загальна висота перевантажувального контейнера 5 10 15 20 25 30 35 40 1 ℓ+Δ с + 11,75"(дюймів) Η + 3,5"(дюймів) Η + 0,5"(дюйма) h+1"(дюйм) h+27"(дюймів) Η + 6,5"(дюймів) 1. Δ повинно вибиратися з інтервалу 1,5" < Δ < 2" так, щоб с була цілою величиною, кратною 1/2 дюйма (додати 1,5"(дюйма) до довжини паливного елемента і округлити до приблизно 1/2" або повного дюйма). Як можна побачити з Таблиці 1, першим етапом в мінімізації висоти є мінімізація висоти багатоцільових каністр (MPCs) 200. Висота порожнини багатоцільової каністри (МРС) с підганяється для кожної установки (на основі її палива) так, що відсутній непотрібний простір (некорисний). Багатоцільову каністру (МРС) 200 можна поміщати безпосередньо на опорну плиту 130 так, щоб нижня ділянка багатоцільової каністри (МРС) 200 знаходилася на рівні вхідних каналів 150, оскільки радіаційному випромінюванню, яке виходить з багатоцільової каністри (МРС) 200, не дозволяють виходити крізь спеціально сформовані вхідні канали 150 завдяки: (1) вхідним каналам 150, які мають малу ширину і криволінійну форму для огинання колони 155, виготовленої з стального сплаву або сталі (або комбінації сталі та бетону), завдяки тому, що (2) конфігурація вхідних каналів 150 є такою, що між внутрішньою частиною порожнини 10 та зовнішнім середовищем відсутня лінія прямої видимості, і завдяки тому, що (3) присутньо достатньо сталі і/або бетону на шляху будь-якого радіаційного випромінювання, яке виходить з багатоцільової каністри (МРС) 200, для послаблення його до прийнятних рівнів. Колона 155 виконана циліндричною для того, щоб бути всередині заломною, проте вона може також мати прямокутний, еліптичний або інші призматичні поперечні перерізи для дотримання суті вищезгаданих ознак конструкції. Завдяки вирішенню проблеми виходу радіаційного випромінювання у вхідних каналах 150 верхня частина 102 тіла 100 захисного контейнера може бути на 1/2" (дюйма) вищою за верхню поверхню 202 багатоцільової каністри (МРС) 200. Вище Таблиця 1 надає типові ілюстративні розміри, які, зазвичай, не обмежують представлений винахід. Нарешті, посилаючись на Фіг. 4, бачимо, що для захисту бетонної маси 115 вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 від надмірного підвищення температури внаслідок променистої теплоти від багатоцільової каністри (МРС) 200, тонке циліндричне облицювання 160 з ізоляційного матеріалу може встановлюватися концентрично з внутрішньою оболонкою 120. Це ізоляційне облицювання 140 трохи менше в діаметрі за внутрішню оболонку 120. Облицювання функціонує як "тепловий екран" і може звисати з верхніх ударогасників 165 або може з'єднуватися безпосередньо з внутрішньою оболонкою 120 або іншою конструкцією. Ізоляційний шар 140 може формуватися, без обмеження, із заготовок з шамотної глини на основі оксиду алюмінію та діоксиду кремнію (Kaowool Blanket), оксидів алюмінію і діоксиду кремнію (Kaowool S Blanket), волокна на основі оксиду алюмінію-діоксиду кремнію-діоксиду цирконію (Cerablanket) і волокна на основі оксиду алюмінію-діоксиду кремнію-гідратованого оксиду тривалентного хрому" (Cerachrome Blanket). Якщо бажано, нижня сторона кришки 500 захисного контейнера може також мати облицювання з ізоляційного матеріалу. Верхні ударогасники 165 з'єднані з внутрішньою поверхнею 121 внутрішньої оболонки 120 по коловому периметру через певні проміжки на або поблизу верхнього кінця порожнини 10. Подібним чином, нижні ударогасники 166 з'єднані з внутрішньою поверхнею 121 внутрішньої 9 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оболонки 120 по коловому периметру через певні проміжки на або біля нижнього кінця порожнини 10. Верхні і нижні ударогасники 165, 166 розроблені для поглинання кінетичної енергії для захисту багатоцільової каністри (МРС) 200 під час удару (такого як немеханістичне перекидання). В ілюстративному варіанті виконання, верхні і нижні ударогасники 165, 166 є порожніми трубчастими конструкціями, проте, якщо бажано, можуть бути пластинчастими конструкціями. Ударогасники 165,166 служать визначеними місцями зіткнення з кришкою 210 багатоцільової каністри (МРС) і опорною плитою 220 багатоцільової каністри (МРС) 200 у випадку перекидання вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000. Ударогасники 165, 166 є тонкими сталевими елементами, каліброваними для виконання функції послаблювачів удару при ударянні (або викривленні) об тверду кришку 210 багатоцільової каністри (МРС) і об тверду основу 220 багатоцільової каністри (МРС) під час удару (такому як немеханістичне перекидання). Посилаючись тепер одночасно на Фіг. 4-6, будуть детально обговорюватися деталі вхідних каналів 150. Головним чином, кожен з вхідних каналів 150 проходить від отвору 151 в зовнішній поверхні 112 тіла 100 захисного контейнера (яка в ілюстративному варіанті виконання є також зовнішньою поверхнею зовнішньої оболонки 110) до отвору 152 у внутрішній поверхні 121 тіла 100 захисного контейнера (яка в ілюстративному варіанті виконання є також внутрішньою поверхнею внутрішньої оболонки 120). Кожен з вхідних каналів 150 формує прохід 153 від зовнішньої атмосфери вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 до нижньої частини порожнини 10 так, що холодне повітря може надходити в порожнину 10. Колона 155 розташована в кожному з вхідних каналів 150. Кожна з колон 155 проходить вздовж своєї власної поздовжньої осі В-В. В ілюстративному варіанті виконання, поздовжні осі В-В колон 155 по суті паралельні центральній вертикальній осі А-А вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000. Розглядаючи інший шлях, поздовжні осі В-В проходять в напрямі прикладання навантаження до тіла 100 захисного контейнера. Зазвичай, винахід не буде обмежуватися цим в усіх варіантах виконання і, якщо бажано, то поздовжні осі В-В колон 155 можуть орієнтуватися іншим чином. Колони 155 формуються з стальних пластин 156, 157 і бетону 115. Пластини 157 є циліндричними по формі і обмежують зовнішні колові периметри колон 155, таким чином формуючи зовнішні поверхні колон 155. Пластини 156 є плоскими пластинами, які товщі за пластини 157 і розташовані по центру в колонах 155 з проходженням вздовж осей В-В. Пластини 156 надають структурної цілісності колонам 155 (подібно до арматурного профілю) і також забезпечують колонам 155 додаткове екранування гамма-випромінювання. Колони 155 мають поперечний переріз, який круглий по формі. Однак, винахід не обмежується ним і колони 155 можуть мати поперечний переріз будь-якої призматичної форми. Колони 155 ділять кожен з проходів 153 вхідних каналів 150 на перший канал 153А і другий канал 153В. Для кожного вхідного каналу 150 перший і другий канали 153А, 153В сходяться в обох отворах 151, 152, таким чином разом охоплюючи увесь коловий периметр зовнішньої поверхні колони 155. Беручи до уваги інший шлях, для кожного вхідного каналу 150 перший і другий канали 153А, 153В разом охоплюють по коловому периметру поздовжні осі В-В колон 155, формуючи круглий (або інший призматичний) прохід, розташований в стінках тіла 100 захисного контейнера. Важливо, що для кожного вхідного каналу 150 між отвором 152 у внутрішній поверхні 121 тіла 100 захисного контейнера та отвором 151 у зовнішній поверхні 112 тіла 100 захисного контейнера не існує лінії прямої видимості. Це є наслідком того, що колони 155 блокують таку лінію прямої видимості і забезпечують бажаний радіаційний захист, таким чином запобігаючи випусканню радіаційного випромінювання в навколишнє середовище крізь вхідні канали 150. Як така багатоцільова каністра (МРС) 200 може поміщатися в порожнині 10 з горизонтальною і вертикальною орієнтацією відносно вхідних каналів 150 без виходу радіації в зовнішнє середовище (дивіться Фіг. 8-9). Стверджуючи концептуально, вхідний канал 150, отвір 152 у внутрішній поверхні 121 тіла 100 захисного контейнера співвісні з отвором 151 у зовнішній поверхні 112 тіла 100 захисного контейнера так, що: (і) перша опорна площина D-D, яка перпендикулярна поздовжній осі А-А тіла 100 захисного контейнера, перетинає як отвір 152 у внутрішній поверхні 121 тіла 100 захисного контейнера так і отвір 151 у зовнішній поверхні 112 тіла 100 захисного контейнера; і (іі) друга опорна площина С-С, яка паралельна до і містить поздовжню вісь А-А тіла 100 захисного контейнера, перетинає як отвір 152 у внутрішній поверхню 121 тіла 100 захисного контейнера так і отвір 151 у зовнішній поверхні 112 тіла 100 захисного контейнера. Коли багатоцільову каністру (МРС) 200 поміщають в порожнину 10, як показано на Фіг. 8-9, то багатоцільову каністру (МРС) 200 також перетинає опорна площина С-С і опорна площина D-D. 10 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вхідні вентиляційні канали 150 (і, таким чином, перший і другий канали 153А, В) облицьовані сталлю. Для кожного вхідного каналу 150 стальне облицювання містить циліндричну пластину 157 колони 155, дві дугові стінні пластини 158, кільцеву покривну пластину 159 і опорну плиту 130. Усі з'єднання між цими пластинами можуть здійснюватися зварюванням. Як можна найкраще побачити на Фіг. 5 і 6, ширина першого і другого каналів 153 А, В визначається зазором між циліндричною пластиною 157 колони 155 і двома дуговими пластинами 158. Переважно, циліндрична пластина 157 колони 155 та дві дугові пластини 158 розташовані концентрично і через однакові проміжки так, що перший і другий канали 153А, В мають сталу ширину. Найбільш переважно, перший і другий канали 153А, В є криволінійними для зменшення втрати гідравлічного тиску. Нарешті, також бажано, щоб вхідні канали 150 мали висоту, яка принаймні в три рази більша за їх ширину. Посилаючись тепер одночасно на Фіг. 8-11, будуть обговорюватися виграші, одержувані спеціальною структурою вхідних каналів 150 по відношенню до зберігання багатоцільової каністри (МРС) 200. Під час використання вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000, багатоцільову каністру (МРС) 200 поміщають в порожнину 10. Між зовнішньою поверхнею 201 багатоцільової каністри (МРС) 200 та внутрішньою поверхнею 121 тіла 100 захисного контейнера існує кільцевий зазор 50. Кільцевий зазор 50 створює прохід вздовж зовнішньої поверхні 201 багатоцільової каністри (МРС) 200, який просторово сполучає вхідні вентиляційні канали 150 з вихідними вентиляційними каналами 550 так, що холодне повітря 3 може надходити у вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 крізь вхідні вентиляційні канали 150, нагріватися в кільцевому просторі 50 для надання теплого повітря 5, яке піднімається в кільцевому просторі 50 і виходить з вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 крізь вихідні вентиляційні канали (550). Багатоцільову каністру (МРС) 200 утримують в порожнині 10 так, що нижня поверхня багатоцільової каністри (МРС) 200 лежить безпосередньо зверху на верхній поверхні 131 опорної плити 130. Це можливо завдяки тому, що вхідні канали 150 сформовані з наданням можливості перешкоджання виходу радіаційного випромінювання крізь них, оскільки між порожниною 10 та атмосферою зовні вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 не існує лінії прямої видимості, яка проходить крізь вхідні канали 150. Таким чином, порожнина 10 (і в результаті тіло 100 захисного контейнера) може виконуватися якомога коротшою і по суті відповідати висоті багатоцільової каністри (МРС) 200, як обговорено вище по відношенню до Таблиці 1. Окрім того, розташування багатоцільової каністри (МРС) 200 в порожнині 10, при якому нижня поверхня багатоцільової каністри (МРС) 200 знаходиться нижче верхньої частини отвору 152 вхідних вентиляційних каналів 150, забезпечує адекватне охолодження багатоцільової каністри (МРС) під час "різкого заповнення водою". "Різке заповнення" є явищем, яке полягає в тому, що порожнина 10 заповнюється водою так, що рівень води є достатньо високим, щоб повністю блокувати повітряний потік крізь вхідні канали 150. Іншими словами, рівень води відповідає саме рівню верхньої частини отворів 152 вхідних каналів 150. Оскільки нижня поверхня багатоцільової каністри (МРС) 200 розташована на висоті, яка менша за висоту верхньої частини отворів 152 вхідних каналів 150, то дно багатоцільової каністри (МРС) 200 буде контактувати з (тобто, занурене в) водою під час "різкого заповнення". Оскільки ефективність відведення теплоти у води в понад 100 раз більша за ефективність відведення теплоти у повітря, то все що потрібно для ефективного відведення теплоти і утримування багатоцільової каністри (МРС) 200 холодною, це вологе дно. Охолодження багатоцільової каністри (МРС) ефективно змінюється від охолодження вентиляційним повітрям до охолодження водяною парою. Окрім того, як зображено на Фіг. 11, багатоцільова каністра (МРС 200) частково придатна для охолодження "різким заповненням водою", оскільки вона розроблена для формування внутрішнього природного термосифонного циклічного потоку. Таким чином, при "різкому заповненні водою", термосифонний потік в багатоцільовій каністрі (МРС) 200 буде переносити внутрішній газ так, що гарячий газ циркулюватиме до верхньої частини багатоцільової каністри (МРС), де його тепло може ефективно відводитися. Як зазначено вище, конструкція, обговорена вище для вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000, дозволяє конструювати вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000 так, що висота порожнини 10 (і, таким чином, вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000) мінімізується до міри, можливої для вміщення багатоцільової каністри (МРС) 200, яка, у свою чергу, відповідає по висоті довжині розглядуваних елементів відпрацьованого ядерного палива (SNF). Далі було виявлено, що через те, що багатоцільова каністра (МРС) 200 не повинна розміщуватися над вхідними каналами 150, та ж сама конфігурація вхідних каналів 150 може використовуватися для будь 11 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 якого і усіх вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs) 1000, не дивлячись на висоту багатоцільової каністри (МРС) 200, яка поміщається в них. Окрім того, додатково було виявлено, що, якщо зовнішній горизонтальний переріз багатоцільової каністри (МРС) 200 і внутрішній горизонтальний переріз вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 також зберігаються сталими, то можна виготовляти вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) 1000 із змінною висотою згідно з єдиною ліцензією Комісії по Ядерній Регламентації N.R.C. (або іншого регуляторного органу) без потреби отримання нової ліцензії, на такий період часу, на який вже був заліцензований вищий і коротший вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000. Ліцензування коротшого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 необхідне, оскільки чим коротший вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000, тим стає менш ефективною система природної вентиляції вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) у відведенні тепла. Ось чому зменшення висоти багатоцільової каністри (МРС) 200 надає послаблений висхідний потік повітря в кільцевому просторі 50, таким чином послаблюючи вентиляцію багатоцільової каністри (МРС) 200. Ліцензування вищого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 необхідне, оскільки чим вищим є вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000, тим він стає більш схильним до інерційного навантаження, яке одержується з постульованого перекидання, яке повинно руйнувати цілісність багатоцільової каністри (МРС) 200 в порожнині 10. Просто кажучи, припускається, що вентиляційна система вищого і коротшого вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs) утримується незмінною, якщо коротший вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) задовольняє умові бажаної інтенсивності відведення тепла, при цьому можна припустити, що усі вищі вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) будуть також задовольняти умові бажаної інтенсивності відведення теплоти. Подібним чином, припускаючи, що структурна конфігурація вищого і коротшого вентильованих вертикальних захисних контейнерів (WOs) утримується сталою, якщо вищий вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) може витримувати інерційне навантаження, яке випливає з постульованого перекидання, і зберігати цілісність багатоцільової каністри (МРС) в порожнині, можна припустити, що усі коротші вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) будуть також витримувати інерційне навантаження, яке випливає з постульованого перекидання, і зберігати цілісність багатоцільової каністри (МРС) в порожнині. Використовувана тут структурна конфігурація двох вентильованих вертикальних контейнерів (WOs) зберігається сталою, якщо компоненти конструкції і розташування залишаються однаковими за виключенням висоти оболонок 110, 120 і можливо діаметра зовнішньої оболонки 110. Таким чином, в одному варіанті виконання винахід спрямований на спосіб виготовлення вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000 так, що його висота є змінною і більшою за висоту паливного стрижня установки на певну фіксовану величину. Таким чином, вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) 1000 із змінними висотами можуть виготовлятися згідно з єдиною ліцензією Комісії США по Ядерній Регламентації (U.S.N.R.C.) і придатні для зберігання відпрацьованого ядерного палива (SNF) в оптимізованій конфігурації на усіх атомних електростанціях світу. Варіант виконання представленого винаходу тепер буде описуватися по відношенню до вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000, обговореного вище, з додаванням суфіксів "А-С" для розрізнення високого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000A, короткого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000B і, відповідно, проміжного вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000C. Згідно з одним варіантом виконання представленого винаходу, виготовляється вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000A, який має першу порожнину 10А для вміщення першої багатоцільової каністри (МРС) 200А, яка містить високорадіоактивні відходи. Цей перший вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000A має структурну конфігурацію, яка може витримувати інерційне навантаження, яке випливає з його постульованого перекидання, для збереження цілісності першої багатоцільової каністри (МРС) 200А в порожнині. Перша порожнина 10А має першу висоту Н1, яка відповідає висоті першої багатоцільової каністри (МРС) 200А, як обговорено вище стосовно Таблиці 1. Потім виготовляється другий вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000В, який має другу порожнину 10В для вміщення другої багатоцільової каністри (МРС) 200В, яка містить високорадіоактивні відходи. Другий вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000В має конфігурацію вхідних і вихідних каналів 150В, 550В для полегшення охолодження другої багатоцільової каністри (МРС) завдяки природній конвекції, яка забезпечує потрібну інтенсивність відведення тепла. Друга порожнина 10В має другу висоту Н2, яка 12 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 відповідає висоті другої багатоцільової каністри (МРС) 200В, як обговорено вище стосовно Таблиці 1. Перша висота Н1 більша за другу висоту Н2. Конструкції першого і другого вентильованого вертикального захисного контейнерів (WOs) 1000A, 1000В потім надсилаються до відповідного регуляторного органу, такого як Комісія США по Ядерній Регламентації (U.S.N.R.C.), для ліцензування. Від регуляторного органу одержується ліцензія на перший і другий вентильований вертикальний захисний контейнери (WOs) 1000A, 1000В. Після одержання ліцензії виготовляють третій вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000C, який містить третю порожнину 10С для вміщення третьої багатоцільової каністри (МРС) 200С, яка містить високорадіоактивні відходи. Третя порожнина 10С має третю висоту Н3, яка відповідає висоті третьої багатоцільової каністри (МРС) 200С, як обговорено вище стосовно Таблиці 1. Третя висота Н3 більша за другу висоту Н2 і менша за першу висоту Н1. Вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000C виготовляють з структурною конфігурацією, яка однакова з структурною конфігурацією першого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000A, і конфігурацією вхідних і вихідних каналів 150С, 550C для полегшення охолодження третьої багатоцільової каністри (МРС) 200С завдяки природній конвекції, яка однакова з конфігурацією вхідних і вихідних каналів 150В, 550В другого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000В. Перша, друга і третя порожнини 10А, 10В, 10С усі мають однакові горизонтальні перерізи, і перша, друга і третя багатоцільові каністри (MPCs) 200А, 200В, 200С усі мають однакові зовнішні горизонтальні перерізи. Таким чином, третій вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000C автоматично буде охоплюватися ліцензією, виданою на вентильовані вертикальні захисні контейнери (WOs) 1000A і 1000В, без подачі нової заявки на сертифікацію регуляторним органом. У вищенаведеному прикладі, може також виготовлятися вищий вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000A із забезпеченням конфігурації вхідних і вихідних каналів 150А, 550А для полегшення охолодження другої багатоцільової каністри (МРС) 200В завдяки природній конвекції, яка забезпечує бажану інтенсивність відведення тепла. Конфігурація вхідних і вихідних каналів 150А, 550А може бути однаковою з конфігурацією вхідних і вихідних каналів 150В, 550В коротшого вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000B. Подібним чином, може також виготовлятися коротший вентильований вертикальний захисний контейнер (WO) 1000B для забезпечення структурної конфігурації, яка може витримувати інерційне навантаження, яке випливає з постульованого перекидання вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000B, для збереження цілісності першої багатоцільової каністри (МРС) 200В в порожнині 10В. Структурна конфігурація вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000B може бути однаковою з структурною конфігурацією вентильованого вертикального захисного контейнера (WO) 1000A. Хоча винахід був описаний по відношенню до спеціальних прикладів, які включають на даний момент переважні варіанти виконання винаходу, фахівцям у цій галузі буде зрозумілим, що існує численна кількість варіантів і модифікацій вищеописаних систем і технологій. Слід розуміти, що можуть використовуватися інші варіанти виконання і структурні та функціональні модифікації можуть виконуватися без виходу за правові рамки представленого винаходу. Таким чином, правовий об'єм винаходу повинен визначатися доданою формулою винаходу. 45 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Пристрій для транспортування і/або зберігання високорадіоактивних відходів, який містить: захисний контейнер, який має зовнішню поверхню і внутрішню поверхню, яка формує внутрішню порожнину навколо поздовжньої осі; основу, яка виконана з можливістю охоплення нижнього кінця порожнини; певну кількість вхідних каналів на дні тіла захисного контейнера, кожен з яких проходить від отвору у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера до отвору у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера для формування проходу від зовнішньої атмосфери до нижньої частини порожнини; колону, розташовану в кожному з вхідних каналів, яка ділить кожен з проходів вхідних каналів на перший і другий канали, які сходяться у першому і другому отворах, при цьому для кожного вхідного каналу між отвором у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера та отвором у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера не існує лінії прямої видимості, при цьому для кожного вхідного каналу отвір у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера співвісний з 13 UA 107665 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 отвором у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера так, що перша опорна площина, яка перпендикулярна до поздовжньої осі тіла захисного контейнера, перетинає як отвір у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера, так і отвір у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера; кришку, яка виконана з можливістю охоплення верхнього кінця порожнини; і певну кількість вихідних каналів, кожен з яких формує прохід від верхньої частини порожнини до зовнішньої атмосфери. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кришка містить вихідні канали, кожен з яких проходить від отвору у її внутрішній поверхні до отвору у її зовнішній поверхні. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що колони мають поздовжню вісь, яка по суті паралельна поздовжній осі тіла захисного контейнера. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для кожного вхідного каналу отвір у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера співвісний з отвором у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера так, що: (і) перша опорна площина, яка перпендикулярна поздовжній осі тіла захисного контейнера, перетинає як отвір у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера, так і отвір у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера; і (іі) друга опорна площина, яка паралельна з і містить поздовжню вісь тіла захисного контейнера, перетинає як отвір у внутрішній поверхні тіла захисного контейнера, так і отвір у зовнішній поверхні тіла захисного контейнера. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що колони мають поздовжню вісь, яка охоплена по коловому периметру першим і другим каналами. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що колони мають поздовжню вісь і призматичний поперечний переріз. 7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що поздовжня вісь колон по суті паралельна поздовжній осі тіла захисного контейнера. 8. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що перший і другий канали є криволінійними. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що тіло захисного контейнера містить внутрішню оболонку і зовнішню оболонку, розташовані концентрично так, що між ними існує зазор, який заповнений екрануючим радіаційне випромінювання матеріалом. 10. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить загерметизовану каністру для вміщення високорадіоактивних відходів, поміщену в порожнину так, що перша опорна площина також перетинає каністру. 11. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить загерметизовану каністру для вміщення високорадіоактивних відходів, поміщену в порожнині так, що нижня поверхня каністри перебуває у поверхневому контакті з верхньою поверхнею основи. 12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що порожнина має поперечний переріз, який здатен вміщувати не більше ніж одну каністру. 13. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що вхідні канали мають ширину і висоту, яка принаймні в три рази більша за ширину. 14. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що основа є опорною плитою, з'єднаною з тілом захисного контейнера. 15. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що тіло захисного контейнера містить принаймні шість вхідних вентиляційних каналів, розташованих вісесиметрично по коловому периметру. 14 UA 107665 C2 15 UA 107665 C2 16 UA 107665 C2 17 UA 107665 C2 18 UA 107665 C2 19 UA 107665 C2 20 UA 107665 C2 21 UA 107665 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 22