[发明专利]用于水下存储乏核燃料的支架

说明书

用于核燃料组件的燃料支架包括基板和用于保存燃料组件的单元阵列。单元阵列包括：多个彼此滑动互锁的第一开槽板，以形成单元阵列的顶部，所述多个第一开槽板由第一材料形成；多个彼此滑动互锁的第二开槽板，以形成所述单元阵列的中部，所述多个第二开槽板由第二材料形成，所述第一材料和第二材料冶金不相容；以及多个彼此滑动互锁的第三开槽板，以形成所述单元阵列的底部，所述多个第三开槽板由所述第一材料形成并连接到所述基板的上表面。

相关申请的交叉引用

本发明要求提交于2014年11月6日的美国62/076,138号临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的领域涉及用于存储高放射性废料的装置和方法，具体涉及用于存储放射性燃料组件的装置和方法。

背景技术

高密度乏燃料支架用于轻水反应堆装置，可将核燃料组件存储于被称为乏燃料池的水下的深水池中。目前燃料支架设计中最先进的技术记载于“乏核燃料的管理”，摘自Drs.Tony Williams和Kris Singh的ASME专著“ASME锅炉和压力容器规范指南手册”，由K.R.Rao(2009)编辑的第三版，第53章。如上述章节所述，当代的燃料支架是安装在由四个或更多支撑底座的普通基板上的多单元构筑物，由被称为“存储单元”的矩形组合体形成，固定在墙壁上的中子吸收器板(或面板)将每个单元隔开。中子吸收器用于控制彼此靠近排列的燃料组件的反应性。中子吸收器通常由诸如铝和碳化硼的金属基质复合材料制成，硼用于捕获由燃料放射的热中子以控制反应性。用于BWR和PWR支架的吸收板中的B-10同位素(碳化硼中的中子捕获剂)的典型面积密度分别为0.02和0.03克/平方厘米。

在美国使用的绝大多数燃料支架具有固定到存储单元箱侧壁的分离的中子吸收器面板。为了消除必须固定在单元壁上的分离的中子吸收器面板，已经在工业中使用具有中子俘获和结构功能的硼酸盐不锈钢的替代设计，但由于可引入不锈钢晶粒结构的硼的量有限，以及其他结构限制，该设计未能获得广泛接受。鉴于使用硼酸盐不锈钢的替代设计的缺点，需要有针对燃料支架的不同的替代设计，来消除使用分离的中子吸收器面板的需求。

发明内容

本发明涉及一种用于存储乏核燃料的燃料支架。支架中采用了由多个开槽板形成的用于存储核燃料组件的单元阵列。开槽板由两种不同类型的材料形成，这些材料是冶金不相容的，其中一种保证了单元阵列的强度，而另一种是中子吸收器。该设计降低了燃料支架设计的复杂性，同时仍为长期存储核燃料提供了必要的安全系统。

一方面，本发明可以是用于核燃料组件的燃料支架，燃料支架包括基板和用于保持燃料组件的单元阵列。所述单元阵列包括：多个彼此滑动互锁的第一开槽板，形成了所述单元阵列的顶部，所述多个第一开槽板由第一材料形成；多个彼此滑动互锁的第二开槽板，以形成所述单元阵列的中部，所述多个第二开槽板由第二材料形成，所述第一和第二材料是冶金不相容的；以及多个彼此滑动互锁的第三开槽板，以形成所述单元阵列的底部，所述多个第三开槽板由所述第一材料形成并连接到所述基板的上表面。

另一方面，本发明可以是包括燃料组件和燃料支架的核燃料存储装置。燃料组件具有顶部、中部和底部，其中核燃料被存储在中部内。燃料支架包括基板和单元阵列，其中燃料组件位于单元阵列的第一单元中。所述单元阵列包括：多个彼此滑动互锁的第一开槽板，以形成单元阵列的顶部，所述多个第一开槽板由第一材料形成；多个彼此滑动互锁的第二开槽板，以形成所述单元阵列的中部，所述多个第二开槽板由第二材料形成，所述第一和第二材料是冶金不相容的，且所述燃料组件的中部完全位于单元阵列的第一单元的中部之内；以及多个彼此滑动互锁的第三开槽板，以形成所述单元阵列的底部，所述多个第三开槽板由所述第一材料形成并连接到所述基板的上表面。