FI63092B - Foerfarande foer att foerhindra nedsmutsning av grundvatten geom inverkan av produkter eller anlaeggningar pao marken e llr i underjordiska haoligheter - Google Patents

Description

- ,,,. PATENTTIJULKAISU ,-. n n r> CC1 (11) PATENTSKRIFT 63092 ¢2¾¾ (51) Kv.lk^lnt.CI.3 E 02 D 31/00 (21) Paunnlhskamui — Patentantöknlng 7718θ8 V ^ -S (22) Hakamitpilvi — An«6knlng«dag 07.06.77 (23) Alkuplivi — GlltlghMsdag 07.06.77 SUOM I “FI N L A N D (41) Tullut Julki** kii — Blivit offtntllg 10.12.77

/C|\ (44) Nlhtlvikslpanon |a kuul.Julkaliun pvm.— . Q

V >J Aniökan utlagd och utljkrlftan publlcarad 31.12.02 (45) Patentti myönnetty — Patent maddelat 05.03*84

Patentti· ja rekisterihallitus

Patent-och registerstyrelsen (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prlorltet 09.06.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7606486-4 (73) (72) Carl-Olof Morfeldt, FriggavSgen 17, S-181 32 Lidingö,

Ruots i-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä pohjaveden likaantumisen estämiseksi maan pinnalla tai maanalaisissa onkaloissa olevien tuotteiden tai laitosten vaikutuksesta - Förfarande för att förhindra nedsmutsning av grundvatten genom inverkan av produkter eller anläggningar pä marken eller i underjordiska häligheter

On havaittu, että sadevesi ja/tai sisäänvirtaava pinta- ja pohjavesi huuhtovat maan pinnalle tai maanalaisiin koloihin sijoitettuja tuotteita siinä määrin, että tuotteista virtaava vesi vaikuttaa haitallisesti, kun huuhteluvesi saavuttaa allaolevan tai ympäröivän pohjaveden ja sekoittuu siihen. Nämä tuotteet voivat koostua teollisten ja/tai kaupallisten toimintojen tai kotitalouksien jätteistä. Tällaista haitallista vaikutusta, likaantumista, pohjavedessä tapahtuu usein kunnallisissa jätekasaumissa mutta myös monissa muissa jäte-kasaumissa tai varastoalueilla, joissa jätetuotteet, myrkyt jne. joutuvat kosketukseen maan pinnan kanssa, jolloin vesiliukoisten aineosien huuhtelu ja niiden tunkeutuminen maan pinnan läpi ja sekoittuminen pohjaveteen voivat aiheuttaa vakavia haitallisia vaikutuksia ympäristölle sekä tällaista vettä käyttäville ihmisille, eläimille tai kasveille. Erikoistapauksen muodostaa ydinvoimaloiden maan pinnalle tai kallio-onkaloihin varastoitujen jätteiden saunoin kuin toimivien tai suljettujen ydinvoimaloiden jätteiden aiheuttama veden likaantuminen, jolloin näiden jätteiden voidaan olettaa likaavan alla olevissa maa- ja kalliomineraaleissa tapahtuvaa veden virtausta.

2 63092

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on nyt havaittu olevan mahdollista valvoa likaantuneen veden liikettä maaperässä ja kalliossa tämän veden keräämiseksi jonkinlaiseen vastaanottoastiaan, josta se kuljetetaan sopivaan laitokseen käsittelyä varten tai muuhun poistopaik-kaan. Lisäksi keksinnön avulla on mahdollista valvoa veden virtauksen puhtausastetta kallioperässä. Tämä on erityisen tärkeää, varsinkin kun likaantumisen aiheuttajina ovat ydinvoimalasta tulevat varastoidut tuotteet tai itse ydinvoimala.

Keksinnön mukainen menetelmä pohjaveden likaantumisen estämiseksi haitallisten aineiden vaikutuksesta, jotka ovat peräisin ennalta määrättyyn paikkaan sijoitetuista tuotteista, on tunnettu siitä, että mainitun paikan alueelle on maahan muodostettu yksi tai useampia onkaloja luonnollisen pohjaveden pintaa alemmalle tasolle, niin että muodostuu upposuppilo, että mainittuihin onkaloihin tuleva neste poistetaan onkaloista jatkokäsittelyä varten, jolloin mainitun nesteen poisto suoritetaan sellaisella tavalla ja siinä määrin, että onkaloiden yläpuolella olevalla alueella veden liikkeen nopeus maaperässä mainittuun onkaloon johtavassa suunnassa ylittää mainitun veden liikkeen nopeuden kaikissa muissa suunnissa.

Ilmaisu "maaperä" on esillä olevassa yhteydessä tarkoitettu kattamaan sekä kallioperän että kallioperän peittävän maaperän.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ajatuksena on, että kasaumasta jne. alas maan pinnan läpi poistuva vesi suunnataan keruu-astiaan siten, että alla oleva pohjavesi saatetaan liikkumaan resul-tanttisuunnassa tätä vastaanottoastiaa kohti. Tämä saadaan aikaan muodostamalla tunneli tai tila pohjaveden pinnan alapuolelle, jolloin vesi saatetaan virtaamaan tunnelissa. Tämä merkitsee sitä, että kasauman alapuolella oleva pohjavesi vajoaa jonkin verran, jolloin muodostuu enemmän tai vähemmän selvä upposuppilo. Tämän suppilon alapuolella oleva pohjavesi on ympäröivästä pohjavedestä tulevan paineen alaisena, ja likaantuneeseen veteen sekoittuneet pohjaveden osat eivät voi siirtyä pois vastaanottotunnelista. Vastaanotin voi myös muodostua yhdestä tai useammasta porauksesta tai reiästä, jotka on porattu maan pinnasta tai sen alapuolella olevasta kohdasta. Porattuja reikiä pumpataan niin paljon, että saadaan aikaan haluttu veden virtaus.

3 63092

Eräs tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon keksinnön mukaista veden liikkeen rakennetta mitoitettaessa, on se, että veden on liikkuttava nopeudella, joka on suurempi kuin veteen liuenneiden aineosien kallioon tapahtuvan hajaantumisen nopeus. Onneksi tämä nopeus on yllättävän alhainen useimpien aineosien kohdalla, muutaman metrin suuruusluokkaa vuotta kohti.

Jos vesiliuos kallioperässä saatetaan liikkumaan hajaantumisnopeuden ylittävällä nopeudella, hajaantuminen ei voi johtaa veden likaantumiseen missään muussa suunnassa kuin veden liikkeen suunnassa.

Jos varastointi suoritetaan maaperään tai maan pinnalle, jossa on seisovaa jätevettä, kuten savea ja moreeneja, saattaa likaantumisen hajaantumisnopeus ylittää veden liikkeelle saatavan nopeuden. Tällöin tunneli tai tunnelit on sijoitettava varastointipaikan sivulle ja vinosti sen alle ja sellaisten maaperän osien alle, joissa tapahtuu veden liikettä. On tärkeää estää likaantumisen leviäminen puoleksi vettä läpäisemättömistä maamineraaleista sellaisiin maa- tai kallio-mineraaleihin, joissa esiintyy tavallista, melkoisella nopeudella tapahtuvaa veden liikettä, esim. hiekkaan tai soraan, joissa on vesilähteitä.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1, 2 ja 3 esittävät leikkauksia maa-alueiden läpi, joissa on kerrostumia jne, jotka saattavat levittää vahingollisia aineita, sekä esillä olevan keksinnön mukaisesti rakennettuja tai muodostettuja onkaloja ja kanavia.

Kuvio 1 esittää maan pinnalla 3 olevaa tuote-, esim. jätekasaumaa, joka voi levittää vahingollisia aineita alla olevaan maaperään. Maaperä käsittää maaperän 5 ja alla olevan kallioperän 5'. Keksinnön mukaisesti on onkalo, edullisesti tunneli 9, muodostettu kasauman 1 alle ja sen lisäksi sen tason 7' alle, joka esittää kasauman 1 lähiympäristön pohjaveden tasoa siinä tapauksessa, että keksinnön mukaista onkaloa 9 ei olisi muodostettu. Tunnelissa 9 on vettä läpäisevät seinät, ja näiden seinien läpi tunkeutuva vesi poistuu kokoomapaik-kaan, jota ei ole esitetty ja jossa sitä käsitellään ja se tehdään vaarattomaksi sinänsä tunnetulla tavalla.

Koska maassa oleva vesi saatetaan jatkuvaan liikkeeseen netto- tai 4 63092 resultanttisuuntaan tunnelia 9 kohti, pohjaveden pinta alenee ja omaksuu suppilo- tai laaksomaisen muodon tunnelin yläpuolella, kuten kuvion 1 viitenumero 7 osoittaa. Tämä pohjaveden pinnan yleinen ja jatkuva aleneminen on veden maassa tapahtuvan liikkeen oikean suunnan edellytys. Pohjaveden tarvittava aleneminen riippuu kuitenkin useista tekijöistä, kuten käsiteltävän likaantumisen asteesta, veden virtausasteesta maa- ja kalliokerroksissa jne.

Päinvastoin kuin muihin viemäröintitarkoituksiin käytettyjen tunnelien tason suunta, olisi tunneli esillä olevassa tapauksessa sijoitettava suunnilleen yhdensuuntaisesti olemassa olevien,suurten halkeamien kanssa, mikä johtaa maksimaaliseen huuhteluun tunnelissa. Jos nämä halkeamat vaihtelevat paikallisesti kooltaan suuressa määrin, suurempia huuhtelukanavia voidaan pienentää ruiskuttamalla betonia tms. maahan/kallioontällaisisissä kohdissa. Tunnelin osat, joissa esiintyy vain vähäistä vuotoa tunneliin, voidaan varustaa tunnelista johtavilla porauksilla vuodon paikalliseksi lisäämiseksi ja veden liikkeen parantamiseksi ympäröivässä maaperässä. Nämä poraukset, jotka voivat olla vaakasuoria, vinoja tai pystysuoria, on tarkoitettu kulkemaan olemassa olevien halkeamavyöhykkeiden ja/tai muiden vettä johtavien kerrosten tai vyöhykkeiden yli, niin että seisovan huokosveden kautta kulkeva lika ei hajoa mahdollisesti vapaasti sijaitseviin vyöhykkeisiin, joissa on liikkuvaa vettä, johon tunnelin muodostama upposuppilo ei vaikuta. Tällä tavoin rajoitetaan hajaantumisen vaikutuksesta likaantuneen huokosveden leviämistä. Kallioperän yli kulkee nimittäin melkein aina niin paljon halkeamia ja aukkoja, että likaantunut huokosvesi pysyy hyvin rajoitetulla alueella, jos liikkuva vesi suunnataan vastaanotinta kohti, joka kuljettaa pois veden, joka on likaantunut huokosveteen tapahtuneen hajaantumisen vaikutuksesta. Jotta yhä voitaisiin lisätä veden virtausta onkaloon tai vastaanottimeen, jota esillä olevassa tapauksessa edustaa tunneli 9, porauksia voidaan porata siitä vinosti ylöspäin ja vettä voidaan ruiskuttaa sopivan paineen alaisena reikien yläosaan. Tunneliin tapahtuvan virtauksen suuruus, joka on helposti mitattavissa, voidaan muuttaa virtauksen nopeudeksi kalliossa ja sitä voidaan säätää porauksien avulla, niin että hajaantumisen vaikutuksesta tapahtuvaa likaantumista ei tapahdu maaperä/kalliotilavuuden ulkopuolella, jota valvotaan tunneliin tapahtuvan virtauksen suhteen. Lisäksi tunneliin virtaavaa vettä voidaan kontrolloida pohjaveden sisältämien, mainitun veden kuljettamien aineosien suhteen. Tämä 5 63092 on pääasiassa tärkeää, kun on kysymys ydinvoimaloiden jätetuotteista ja tomivien tai suljettujen ydinvoimaloiden tuotteista, jotka saattavat saastuttaa pohjavettä.

Milloin varastoitu tuote 1 on hajoitettava mikro-organismien avulla, mikä vaatii erillistä hapen tai ilman syöttöä, voidaan maahan sovittaa porauksia tai putkia 41, jotka ulottuvat onkaloista 9 tuotteeseen 1. Happea tai ilmaa voidaan sen jälkeen syöttää paineen alaisena porauksiin tai putkiin 41 onkaloista 9, mikä lisää nopeutta, jolla tuotteen 1 hajaantuminen mainittujen mikro-organismien vaikutuksesta tapahtuu.

Kuviossa 2 on esitetty kallioperässä 15 oleva kallio-onkalo 18, joka on tarkoitettu jonkinlaista laitosta, esim. ydinvoimalaa tai jäte-tuotteita varten. Tilan 18 alapuolelle on keksinnön mukaisesti muodostettu tunneli 19. Onkaloiden 18 ja 19 ansiosta pohjaveden pinta laskee viitenumerolla 17' merkitystä tasosta viitenumerolla 17 merkittyyn suppilo- tai laaksomaiseen tasoon. Tunneli 19 varmistaa, etteivät kallio-onkalosta 18 tulevat vahingolliset aineet milloinkaan pääse likaamaan pohjavettä, joka virtaa muihin suuntiin kuin tunnelia 19 kohti, koska kaikki tilan 18 lähiympäristössä oleva pohjavesi tulee aina liikkumaan resultanttisuunnassa tunnelia 19 kohti, josta se poistetaan ja sitä jatkokäsitellään sinänsä tunnetulla tavalla.

Kuviossa 3 esitetään pystyleikkauksena kallioperässä olevaa tilaa ydinvoimalasta tulevien jätteiden varastointia varten. Tässä maan pintaa on merkitty viitenumerolla 21. Kallioperää on merkitty viitenumerolla 25. Viitenumero 27 osoittaa, että veden pinnalla on upposuppilon muoto, jonka tunneli 29 on saanut aikaan. Yksi tai useampia porattuja reikiä 31 on sovitettu veden poistoa varten tunneliin, mukaan lukien radioaktiivisista jätteistä tuleva saastunut vesi. Lisäksi on tehty yksi tai useampia porattuja reikiä 32, joihin vahingollisista epäpuhtauksista vapaa vesi puristetaan vaakasuoran virtauksen aikaansaamiseksi. Tällaiset poratut reiät tai putket 32 voivat vaihtoehtoisesti lähteä maan pinnan yläpuolella olevasta ilmakehästä, jolloin niiden tehtävänä on varmistaa, että kaikki likaantunut vesi ohjataan tunneliin 29.

63092

Mikäli varastointipaikka 28 sijaitsee maaperässä tai muussa aineessa, joka ei ole täysin tiivistä, poratut reiät 31 ja/tai 32 voidaan korvata poistoputkilla, joiden seinämät ovat revitettyjä tai huokoisia, niin että vesi voi virrata mainittuihin putkiin tai niistä pois.

Viitenumero 28 merkitsee kallio-onkaloa, joka on hyvin vuorattu betonilla, haluttaessa myös levyllä, ja jossa ydinvoimalasta tulevia jätteitä voidaan säilyttää sopivaan aineeseen valettuna, joka kestää erittäin hyvin radioaktiivisten jätteiden aiheuttamaa hajoamista.

Tämän sovitelman ansiosta kallio-onkaloa ympäröi melkein vedetön kallio. Samanlaista sovitelmaa voidaan käyttää, kun ydinjätevarasto on muodostettava paksuun savi- tai muuhun sopivaan maakerrokseen.

Yllä mainittuja porattuja reikiä 31 ja 32 voidaan käyttää myös kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa yhdessä kuvion 1 reikien tai putkien 41 kanssa hapen tai ilman syöttämiseksi varastopaikkaan tai ilman näitä reikiä tai putkia.

Tunneliin virtaava vesi voi kulkea laitteiden läpi, jotka on sovitettu antamaan automaattisesti hälytys, jos yhden tai useamman ennalta määrätyn parametrin mitatut arvot ovat lähellä sallittuja arvoja tai ylittävät ne.

Samanlaisia valvontalaitteita tarvitaan ydinvoimalan alla, jotta saataisiin tietää, tapahtuuko radioaktiivisen veden hajaantumista vai ei.

Lisäksi korostettakoon, että rakennettaessa maanalaisia laitoksia kallioperään, ennen muuta laitoksia, joissa valmistetaan ydinvoimaa tai joissa varastoidaan ydinvoimaloiden tuotteita, tällaisten kallio-kohtien tulisi sijaita paikassa, jossa kallio on käytännöllisesti katsoen vedenpitävä.

Claims (12)

63092

1. Menetelmä pohjaveden likaantumisen estämiseksi haitallisten aineiden vaikutuksesta, jotka ovat peräisin tuotteesta tai laitoksesta, joka on sijoitettu ennalta määrättyyn paikkaan maan pinnalle tai maan alle, tunnettu siitä, että mainitun paikan alueelle on maahan muodostettu yksi tai useampia onkaloja luonnollisen pohjaveden pintaa alemmalle tasolle, niin että muodostuu upposuppilo, että mainittuihin onkaloihin tuleva neste poistetaan onkaloista jatkokäsittelyä varten, jolloin mainitun nesteen poisto suoritetaan sellaisella tavalla ja siinä määrin, että onkaloiden yläpuolella olevalla alueella veden liikkeen nopeus maaperässä onkaloihin johtavassa suunnassa ylittää mainitun veden liikkeen nopeuden kaikissa muissa suunnissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että onkalot on muodostettu ennen onkaloiden muodostamista olleen pohjaveden pinnan alapuolelle siten, että kaikki mainitun paikan lähiympäristössä oleva pohjavesi ohjataan onkaloihin jatkokäsittelyä varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunne ttu siitä, että onkalot muodostuvat kokonaan tai osaksi yhdestä tai useammasta tunnelista.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että onkalot muodostuvat kokonaan tai osaksi suuremmista tiloista (kammioista), joista lähtee poistoputkia nesteen poistamiseksi mainituista tiloista.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että onkaloiden lukumäärä ja koko sekä niiden sijainti maaperässä ja vedenpoisto niistä valitaan ja vastaavasti suoritetaan siten, että pohjaveden liikkeen nopeus onkaloiden yläpuolella olevalla alueella onkaloihin johtavassa suunnassa ylittää veteen liukenevien aineosien hajoamisnopeuden seisovaan veteen, joiden aineosien leviäminen ympäröivään pohjaveteen on estettävä.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että likaantuneen veden haluttu liike onkaloja kohti saadaan aikaan puristamalla vettä sopivalla paineella 8 63092 sopivalle tasolle porattuihin reikiin, jotka lähtevät onkaloista tai ilmakehästä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunn e ttu siitä, että nesteen virtausta onkaloihin tarkkaillaan tai rekisteröidään ja valvotaan, erityisesti porattuihin reikiin ja/tai reiät onkaloihin yhdistäviin suuaukkoihin sovitetuilla valvonta- ja tarkastuslaitteilla, niin että halutun virtauksen suunta ja nopeus vastaavat vaatimuksia, jotka varmistavat likaantuneen veden ohjauksen onkaloihin.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että onkaloiden sijaitessa kalliossa niille muodostetaan niitä ympäröivän kallion ruiskutuksen tai niiden seinämien vuorauksen avulla sellainen ympäristö, joka johtaa mahdollisimman tasaiseen, tilaan tapahtuvaan virtaukseen, ottamalla samalla huomioon tilaan poratuista rei'istä virtaava vesi, jonka määrää voidaan muuttaa lisäporausreikien avulla.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että onkalot, jos ne on muodostettu maaperään tai muuhun aineeseen, joka ei ole täysin tiivistä, yhdistetään maaperään tai mainittuun aineeseen sijoitettuihin poistoputkiin, jotka ovat kokonaan tai osaksi revitettyjä tai huokoisia, niin että vesi voi virrata putkiin ja niistä tunneliin tai tilaan.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että likaantuneen veden liike ei täysin tiiviiseen maaperään tai muuhun aineeseen muodostettuja onkaloja kohti saadaan aikaan puristamalla vettä sopivan paineen alaisena rei'itettyihin tai huokoisiin putkiin, jotka lähtevät onkaloista tai ilmakehästä.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunn e ttu siitä, että onkalot muodostuvat kokonaan tai osaksi poratuista rei'istä, jotka lähtevät maan pinnasta tai jotka on sovitettu maan alle ja joita pumpataan tarvittavassa määrin.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunn e t-t u siitä, että varastoitu aine, josta likaantumista voidaan odottaa tapahtuvan, koostuu ydinvoimaloiden radioaktiivisista tuotteista tai muista tuotteista, joilla on samantapaisia ominaisuuksia. 63092 9