改变具有中子吸收剂和热导体的粒子的密度

组合物、制造和它们的制造和使用方法,示例性地为包括下列步骤的方法:改变包括组合成具有至少0.9982g/mL和最多2.0g/ml的密度的粒子的中子吸收剂和热导体的组合物的密度,所述吸收剂具有大于或等于包含至少19.7%硼‑10同位素的硼的中子吸收截面,所述热导体具有在海平面处在100℃的冷却剂热导率的至少10%的热导率,所述改变与在不位于核反应堆安全壳中的桶中的核燃料或核废料相关进行,所述桶是核燃料桶或乏核燃料桶,所述改变通过由至少一个下列子步骤再布置所述组合物进行:(A)运行连接到储器的中空导管以将至少一些粒子从储器移动到桶中,和/或(B)通过实施从粒子的静摩擦系数到粒子的动摩擦系数的改变,改变粒子的密堆积形式,由此将桶内的粒子再分配成改变的密堆积形式,和/或(C)将至少一些粒子从桶移动到储器中。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN201880035402.1
申请日期: 2018年3月27日
公开(公告)日: 2020年6月5日
公开(公告)号: CN111247603A
主分类号: G21F9/12,G,G21,G21F,G21F9
分类号: G21F9/12,C04B28/34,C07B59/00,C07F5/02,G21F1/00,G21F1/06,G21F1/12,G,C,G21,C04,C07,G21F,C04B,C07B,C07F,G21F9,C04B28,C07B59,C07F5,G21F1,G21F9/12,C04B28/34,C07B59/00,C07F5/02,G21F1/00,G21F1/06,G21F1/12
申请(专利权)人: 罗伯特·G·阿布德
发明(设计)人: 罗伯特·G·阿布德
主申请人地址: 美国伊利诺伊州
专利代理机构: 北京市中咨律师事务所
代理人: 彭立兵,林柏楠
国别省市代码: 美国;US
主权项: 1.一种方法,其包括以下步骤: 改变包括组合成具有至少0.9982g/mL和最多2.0g/ml的密度的粒子的中子吸收剂和热导体的组合物的密度,所述吸收剂具有大于或等于包含至少19.7%硼-10同位素的硼的中子吸收截面,所述热导体具有在海平面处在100℃的冷却剂的热导率的至少10%的热导率,所述改变与在不位于核反应堆安全壳中的桶中的核燃料或核废料相关进行,所述桶是核燃料桶或乏核燃料桶,所述改变通过由至少一个下列子步骤再布置所述组合物进行: (A)运行连接到储器的中空导管以将至少一些粒子从储器移动到桶中,和/或 (B)通过实施从粒子的静摩擦系数到粒子的动摩擦系数的改变,改变粒子的密堆积形式,由此将桶内的粒子再分配成改变的密堆积形式,和/或 (C)将至少一些粒子从桶移动到储器中。 2.权利要求1的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述组合物包含包括金属、玻璃和惰性气体的复合材料。 3.权利要求2的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子是分层的,具有至少一个氦气气泡、铬和/或钼的外层和在所述至少一个气泡与外层之间的硼硅玻璃。 4.权利要求2的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子是分层的,具有至少一个氦气气泡、铬和/或钼的外层和在所述至少一个气泡与外层之间的含有中子吸收剂的陶瓷。 5.权利要求2的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子包括聚集体,具有至少一个氦气气泡、铬和/或钼的外层和在所述至少一个气泡与外层之间的硼硅玻璃和/或含有中子吸收剂的陶瓷。 6.权利要求1-5任一项的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子在以面心立方阵列或六方最密堆积的最大堆积配置堆积时具有小于或等于水密度的总密度。 7.权利要求6的方法,其中所述粒子包括具有0.02至0.75的静摩擦系数的粒子。 8.权利要求7的方法,其中所述添加剂表现为非牛顿流体。 9.权利要求8的方法,其中所述粒子具有足够的结构完整性、尺寸和摩擦以在随机最大密度堆积时,总体抵抗10g’s至40g’s的力的偏向和/或位移。 10.权利要求9的方法,其中至少一些粒子可变形地提供对机械冲击的缓冲。 11.权利要求10的方法,其中至少一些粒子提供对超过10g’s的机械冲击的可变形缓冲。 12.权利要求11的方法,其中所述粒子包括球形和/或扁球形和/或椭球形并具有0.1mm至20mm的尺寸的粒子。 13.权利要求1-12任一项的方法,其中所述中子吸收截面由包含至少19.7%硼-10同位素的硼提供。 14.权利要求13的方法,其中所述粒子由至少一种废物料流或再循环产物制成。 15.权利要求1的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子包括至少主要填充氦气的气泡。 16.权利要求15的方法,其中至少一些粒子具有0.10mm至15mm的在所述至少一个气泡与粒子外径之间的壁厚度。 17.权利要求1的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子包括多于一个气泡,至少一个所述气泡主要填充氦气。 18.权利要求1的方法,其中进行所述组合物的密度的改变,其中所述粒子包括气泡的泡沫,至少一些气泡主要填充氦气。 19.权利要求15-18任一项的方法,其中所述粒子包含硼硅玻璃。 20.权利要求19的方法,其中所述热导体包含在粒子上的金属涂层。 21.权利要求20的方法,其中所述金属涂层包含铬和/或钼。 22.权利要求1-21任一项的方法,其中所述方法包括运行连接到储器的中空导管以将至少一些粒子从储器移动到桶中的子步骤。 23.权利要求22的方法,其进一步包括改变密堆积形式的子步骤。 24.权利要求23的方法,其中通过对粒子、对桶或对两者施加机械能、声能和水力能的至少一种进行所述改变。 25.权利要求22的方法,其中至少部分通过对粒子施加能量或压力而从储器或经导管移动粒子。 26.权利要求22的方法,其中主要通过重力从储器或经导管移动粒子。 27.权利要求22的方法,其中通过将粒子分配到核燃料或核废料周围的空间中再布置粒子以使少于1%的粒子不受到破坏或其形状相对于所述分配前的改变。 28.权利要求22的方法,其进一步包括将至少一个传感器安置在桶内,所述传感器适合检测桶内的条件。 29.权利要求28的方法,其中所述条件是温度、压力和放射性之一,并进一步包括在关闭桶以将核燃料或核废料和所述粒子密封在其内后,所述传感器指示打开桶以矫正所述条件的警报。 30.权利要求29的方法,其进一步包括在运行连接到储器的中空导管以将粒子从储器移动到桶中的子步骤之前清洁粒子。 31.权利要求29的方法,其进一步包括在关闭桶以将核燃料或核废料和所述粒子密封在其内后,从桶中除去冷却剂和此后用惰性气体回填所述桶。 32.权利要求31的方法,其中用氦气作为惰性气体进行回填。 33.权利要求1-21任一项的方法,其中所述方法包括改变粒子的密堆积形式的子步骤。 34.权利要求33的方法,其中通过对粒子、对桶或对两者施加机械能、声能和水力能的至少一种进行所述改变。 35.权利要求33的方法,其中在关闭桶以将核燃料或核废料和所述粒子密封在其内后进行所述改变。 36.权利要求34的方法,其中在关闭桶以将核燃料或核废料和所述粒子密封在其内后进行所述改变。 37.权利要求33的方法,其中通过在迁移桶和/或改变桶的位置的同时振动桶进行所述改变。 38.权利要求37的方法,其中通过从核池迁移桶而进行迁移桶和/或改变桶的位置。 39.权利要求37的方法,其中通过将桶迁移到核燃料贮存或临时处理设施而进行迁移桶和/或改变桶的位置。 40.权利要求37的方法,其中通过在经公路、轨道、空中、海运工具或它们的任何组合运输桶的同时振动桶来进行所述改变。 41.权利要求33的方法,其中在由粒子支撑的核燃料或废料的桶干式贮存过程中进行所述改变。 42.权利要求1-21任一项的方法,其中所述方法包括将至少一些粒子从桶移动到储器中的子步骤。 43.权利要求42的方法,其中在用冷却剂淹没桶之后和在打开桶之后和在移出核燃料或核废料之前进行运行中空导管以将粒子从桶移动到储器中的子步骤。 44.权利要求42的方法,其中通过经真空软管或通道或机械地从桶移出至少一些粒子进行中空导管的运行以将粒子从桶移动到储器中。 45.权利要求42的方法,其中进行中空导管的运行以将粒子从桶移动到储器中以使少于1%的粒子不受到破坏或其形状相对于所述分配前的改变。 46.权利要求42的方法,其进一步包括过滤以将粒子与冷却剂分离;然后清洁或修整粒子;然后将一些粒子再循环到另一桶以能够贮存其它核燃料或废料。 47.权利要求1-21任一项的方法,其中所述方法包括多于一个所述子步骤。 48.一种使用核燃料桶添加剂的方法,所述方法包括: 毗邻冷却剂和在核燃料或核废料与核燃料桶之间再布置至少一些核燃料桶添加剂,所述添加剂包含与热导体组合以使所述组合具有水热导率的至少10%的热导率的具有大于包含21%硼-10的硼的中子吸收截面的非气态中子吸收剂,所述组合在100℃下机械、化学和原子稳定多于100年的同时提供对机械冲击的缓冲。 49.权利要求48的方法,其中通过在核燃料或核废料与核燃料桶之间加入更多核燃料桶添加剂来进行所述再布置。 50.权利要求49的方法,其中: 所述核燃料桶添加剂包含玻璃珠粒; 所述核燃料或废料是核燃料;和 在加入玻璃珠粒前的时刻,清洁玻璃珠粒。 51.权利要求50的方法,其中所述核燃料桶添加剂的添加包括: 经软管或通道将玻璃珠粒传送到核燃料桶以促进玻璃珠粒分配到核燃料周围的空间,和 调节所述传送以使玻璃珠粒不受到破坏或超过已获取的玻璃珠粒的0.05%的其形状的改变。 52.权利要求51的方法,其中向珠粒添加能量或压力以在核燃料桶内将珠粒再布置成更密堆积形式。 53.权利要求51的方法,其中通过至少一个传感器监测添加到核燃料桶中的核燃料桶添加剂的料位或量。 54.权利要求48的方法,其中通过从核池迁移含有核燃料桶添加剂和核燃料或核废料的核燃料桶而进行所述再布置。 55.权利要求54的方法,其进一步包括将含有核燃料桶添加剂和核燃料或废料的核燃料桶贮存在核燃料贮存或临时处理设施处。 56.权利要求55的方法,其中所述贮存包含干桶贮存。 57.权利要求56的方法,其进一步包括: 在贮存后的时刻,打开核燃料桶,然后 用冷却剂淹没核燃料桶和核燃料或核废料;和然后 取出至少一些核燃料桶添加剂;和然后 移出核燃料或废料。 58.权利要求54的方法,其进一步包括: 经公路、轨道、空中、海运工具或它们的任何组合运输含有核燃料桶添加剂和核燃料或核废料的核燃料桶,和然后 将含有核燃料桶添加剂和核燃料的核燃料桶贮存在核燃料贮存或临时处理设施处。 59.权利要求48的方法,其中通过从核燃料桶中移出至少一些核燃料桶添加剂而进行所述再布置。 60.权利要求60的方法,其中所述冷却剂包含水且所述再布置进一步包括: 在已密封核燃料桶以含有核燃料桶添加剂和核燃料或核废料后的时刻,将核燃料桶开孔;和 从核燃料桶中除去足够的水以实现由所述添加剂支撑的核燃料或核废料的干式贮存。 61.权利要求61的方法,其进一步包括在除去水后,用氦气回填核燃料桶。 62.权利要求61的方法,其中所述冷却剂包含水,其进一步包括:在干式贮存之后但在至少一些核燃料桶添加剂的所述移出之前的时刻,打开核燃料桶,和用水淹没核燃料桶和核燃料或核废料;和然后与水一起进行至少一些核燃料桶添加剂的所述移出。 63.权利要求63的方法,其中移出所述至少一些核燃料桶添加剂包括: 通过经真空软管或通道或机械地从核燃料桶获取玻璃珠粒而促进从核燃料或废料周围的空间移出玻璃珠粒,和 调节所述促进的移出以使玻璃珠粒不受到破坏或超过已获取的珠粒的0.05%的其形状的改变。 64.权利要求64的方法,其进一步包括: 过滤以将核燃料桶添加剂与水分离;和然后 提纯玻璃珠粒;和然后 将一些玻璃珠粒再循环到毗邻冷却剂和在核燃料或核废料与核燃料桶之间的至少一些核燃料桶添加剂的另一再布置。 65.权利要求64的方法,其进一步包括从核燃料桶中移出核燃料或废料或重新密封桶以含有核燃料或废料。
法律状态: 公开,公开