FI97650C

FI97650C - Varasto

Info

Publication number: FI97650C
Application number: FI894999A
Authority: FI
Inventors: Uwe Eggert; Ole M Kvamsdal; Alf Johansson
Original assignee: Uwe Eggert; Ole M Kvamsdal; Alf Johansson
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1997-01-27
Also published as: DE3889115T2; AU1390588A; FI97650B; EP0360797A1; EP0360797B1; DE3889115D1; WO1988008608A1; US5000617A; FI894999A0

Description

97650

Varasto

Keksinnön kohteena on varasto ympäristölle haitallisten aineiden, esimerkiksi stabiilien myrkyllisten yh-5 disteiden ja pitkäikäisten ydinteknillisten materiaalien jne., varastointia varten, joka varasto sisältää kalliossa useita ontelolta, jotka on tarkoitettu kysymyksessä olevien aineiden säilyttämiseen, katon peittäessä sanotut ontelot ja kysymyksessä olevien onteloiden ollessa ympäröity 10 nestesululla.

Haitallisten aineiden, esimerkiksi stabiilien myr kyllisten yhdisteiden ja pitkäikäisten ydinteknillisten materiaalien, varastoinnin suhteen tekniikan taso on sellainen, että ei ole olemassa järjestelmää, jota voitaisiin 15 pitää tyydyttävänä. Näiden haitallisten aineiden sijoit tamisen ongelmaan aikaisemmin sovelletut ratkaisut ovat tavallisesti käsittäneet aineiden upottamisen mereen tai kaatopaikoille toisaalta ja toisaalta aineiden regeneroin-nin tai hajottamisen teollisissa prosesseissa. Useammin 20 kuin olisi vastannut tarkoitusta, tulos ei ole vastannut sitä. Useimmissa tapauksissa prosessien tuloksena on ollut uusien haitallisten aineiden muodostuminen ja epätoivottavat päästöt biosfääriin. Upottaminen mereen tai kaatopaikoille on johtanut kysymyksessä olevien materiaalien 25 suhteen niiden leviämiseen virtausten mukana tai joutumisen pohjaveteen. Keksinnön tarkoituksena on pitää vesi erossa näistä haitallisista aineista ja tällä tavoin estää niiden leviäminen. Varastoa voidaan käyttää väliaikaisena varastona siihen saakka, kunnes luotettava käsittelytekno-30 logia on kehitetty, tai loppuvarastona, joka sen jälkeen, kun se on suljettu, ei vaadi enää huoltoa tai valvontaa.

Edellä kuvatun kaltaisia varastoja on aikaisemmin selitetty esimerkiksi julkaisuissa SE, B, 8305025-2 ja GB, A, 2166282. Ruotsalaisen keksinnön mukainen varasto vaatii 35 pumppuja ym. muun muassa kuivatukseen liittyvän ongelman 97650 2 ratkaisemiseksi. Sanotun varaston kysymyksessä olevien aineiden, jotka sen toivotaan varastoivan kallioon suljettuina, säilyttämiseksi varastotilan rakentaminen on äärimmäisen mutkikas proseduuri, kuten on asian laita myös 5 edellä mainitussa brittiläisessä keksinnössä aikaisemmin selitetyn varaston tapauksessa.

Keksinnön päätarkoituksena on siten saada aikaan varasto, joka muun muassa ratkaisee edellä mainitut ongelmat, jotka liittyvät niin sanotun "kuivan varaston" to-10 teuttamiseen haitallisten aineiden, kuten haitallisten myrkyllisten materiaalien ja ydintekniikan materiaalien, esimerkiksi ydinvoimaloiden ja vastaavien jätteiden, varastoimiseksi .

Sanottu tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisen 15 varaston avulla, jolle on tunnusmerkillistä, että varastointiin tarkoitetut säilytysontelot muodostuvat poratuista pystysuorista rei'ista, jotka ulottuvat alaspäin tasolle, joka sijaitsee alapuolella olevan kuivatus- ja tuule-tusvyöhykkeen yläpuolella, että nestesulku muodostuu ruh-20 jevyöhykkeestä, jokaisen ruhjevyöhykkeen muodostuessa tilasta kalliossa, joka sisältää kalliolohkareita, esimerkiksi kalliota, jota on räjäytetty, että nestesulku sijaitsee sivullepäin varastointiporarei'istä sekä viereen sijoitetut tuuletusporareiät on sijoitettu sivullepäin 25 pystysuorista rei'istä ja ne on yhdistetty alapuolella olevaan kuivatus- ja tuuletusvyöhykkeeseen

Keksintö kuvataan alla eräänä edullisena sovellu-tusmuotona, jossa yhteydessä viitataan liittyviin piirustuksiin, joista: 30 Kuvio 1 kuvaa kaavamaisessa muodossa keksinnön mu kaisen varaston ensimmäistä havainnollistavaa sovellutus-muotoa,

Kuvio 2 kuvaa kaavamaisessa muodossa toista esimerkkiä varastosta, 35 Kuvio 3 kuvaa edullista kapselia ympäristölle hai- 97650 3 tallisten aineiden sisään sulkemista varten,

Kuvio 4 kuvaa varaston poikkileikkausta,

Kuvio 5 kuvaa osaa varaston rakentamista varten tarkoitetusta kuviosta ja 5 Kuvio 6 kuvaa vielä erästä esimerkkiä varaston poikkileikkauksesta.

Keksintö liittyy varastoon 1, johon voidaan varastoida haitallisia aineita 2, esimerkiksi stabiileja myrkyllisiä materiaaleja tai pitkäikäisiä ydintekniikan mate-10 riaaleja. Säilytysvarasto, joka käsittää varastointialueen 3, 31, 32, sisältyy edullisesti kalliomuodostumaan 4, joka kohoaa viereisen synkliinin yläpuolelle. Poistotunneli 5, jonka kaltevuus X on useita asteita, edullisesti yli 3°, räjäytetään synkliinistä ylöspäin kalliomuodostumaan 4.

15 Varastointialueen korkeus ja taso voidaan sovittaa synkliinin yläpuolella olevan kalliomuodostuman korkeuteen ja sen horisontaaliseen laajuuteen. Varastointialue rakennetaan pystysuoraan porattujen reikien 6 muodossa kalliossa olevan tunnelin tason yläpuolelle. Varastointialueen 3, 31 20 ympärille toteutetaan yksi tai useampia porareikien 7 muodostamia rivejä, jotka porareiät yhdistetään poistotunne-liin 5 varastointialueen 3 alapuolella. Vesitiivis katto 8, 82 valetaan varastointialueen 3 päälle.

Varasto 1, l1, l2 voidaan rakentaa kalliomuodostu-25 maan 4, joka voi muodostua kiinteästä tai säröilevästä kalliosta, vaikkakin kalliota, jossa on laajoja epätoivottavia ruhjevyöhykkeitä, tulee välttää.

Varastojen ensimmäisissä havainnollistavissa sovel-lutusmuodoissa 1, l1 on rakennettu tunnelit 9, jotka viet-30 tävät edullisesti suuremmassa kuin 3° kulmassa poispäin varastointialueesta 3, 31 ja sen alapuolella kohti poisto-tunnelia 5, sanottujen alapuolella olevien tunneleiden 9 ollessa tarkoitettu toimimaan kuivatus- ja tuuletustunne-leina. Kuivatus- ja tuuletustunneleiden tehtävänä on pyr-35 kiä pitämään varastointialue 3, 31 kuivana sekä kuljettaa 97650 4 pois lämpö siinä tapauksessa, että varastossa olevat aineet 2 luovuttavat lämpöä, kun taas poistotunnelin 5 tarkoituksena on johtaa pois pohjavesi, joka joutuu varastointialueelle 3, 31.

5 Varastointialueen 3, 31 ympärille ja siitä sopivalle etäisyydelle porattujen reikien 7, 71 muodostamat rivit on järjestetty siten, että ne toimivat kuivatusreikinä ja ulottuvat kalliomuodostuman pinnalta alaspäin edellä mainittuihin tunneleihin 9, jotka saavat aikaan kuivatuksen.

10 Nämä ulompien pystysuorien porareikien 7, 71 muodostamat ympärillä olevat rivit voidaan kuvata "nestesuluiksi", joiden tehtävänä on johtaa pois pohjavesi, joka joutuu varastointialueelle 3, 31, sekä katolta 8, 82 tuleva valuma .

15 Varastointialueelle poratut säilytysreiät 6 ulot tuvat alaspäin tasolle 10 asti, joka sijaitsee sen vyöhykkeen 11 yläpuolella, johon kuivatus- ja tuuletustunnelit on sijoitettu.

Jotta säilytysporarei'istä 6 tuleva lämpö voidaan 20 siirtää pois alapuolella oleviin kuivatus- ja tuuletustun-neleihin 9 siinä tapauksessa, että tarvetta ilmenee, kallioon 4 ja sanottuun varastointialueeseen 3, 31, 32 porataan pystysuorat tuuletusporareiät 12, 122, jotka yhdistetään sanottuihin kuivatus- ja tuuletustunneleihin 9.

25 Aineet 2, kuten esimerkiksi polttoainesauvat, voi daan laskea alas säilytysporareikien pohjalle 6A ja kapseloida tehokkaasti ja luotettavasti tietynlaisiin säilöihin 13. Sanotut säiliöt 13 voivat muodostua esimerkiksi ulommasta kotelosta 14, joka on teräsputken muodossa ja 30 jossa on bentoniitista valmistettu välisylinteri 15 sekä sintrattua tai emaloitua terästä oleva sisävaippa 16, kysymyksessä olevan aineen 2, joka halutaan varastoida, ollessa sovitettu sisätilaan 13A. Säiliö 13 voidaan sulkea ruostumattomasta teräksestä valmistetun sintratun kannen 35 avulla. Bentoniittia oleva tiiviste 18 voidaan sijoittaa 97650 5 siten, että se muodostaa sulun varastoitavien aineiden 2 välille.

Katto 8, 82 voi muodostua useista kerroksista betonia 19 sekä bentoniittia tai jotain muuta materiaalia ole-5 vasta sulkukerroksesta 20 salaojitusmateriaalin 21, esimerkiksi sepelin, ollessa kunkin betonikerroksen 19 välissä ja maakerroksen 22 ollessa päällimmäisenä.

Varastointialueen 3, 31 sisäpuolelle saadaan kuiva-varasto, joka on kuivattu vedestä. Siellä ei ole vettä, 10 joka voisi kuljettaa haitallisia aineita 2 pohjaveteen. Säiliöiden tai kapseleiden 13, joihin haitalliset aineet 2 on varastoitu, korroosio on minimissään tai pysähtyy kokonaan, koska jännityskorroosiota ei esiinny kuivassa varastossa .

15 Kuvioiden 1 ja 4 mukaisessa sovellutusmuodossa va rastointi edellyttää päällysteosan kuorimista pois ja neljän polttoainesauvan 2 sijoittamista säiliön 13 sisälle, jonka halkaisija on esimerkiksi 60 mm ja joka sitten lasketaan porareikiin 6, joiden halkaisija on esimerkiksi 70 20 mm, varastossa 1, joka voi käsittää vaakasuunnassa noin 110 000 m2 pinta-alan sekä olla kokonaissyvyydeltään noin 300 m, kun taas kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa vaatimuksena kuivavarastoinnille on polttoaine-elementtien sijoittaminen koskemattomina porareikiin, joiden halkaisi-25 ja on esimerkiksi 250 mm (kiehutusreaktori) ja 350 mm (painevesireaktori) pinta-alan vaakasuunnassa ollessa noin 27 000 m2 mutta reikien syvyyden B ollessa sama kuin edellä.

Kuvio 6 esittää vielä erästä havainnollistavaa so-30 vellutusmuotoa, joka erottuu aikaisemmin mainitusta varastosta monissa kohdissa. Nestesulku voidaan tuottaa vaihtoehtoisesti keinotekoisen ruhjevyöhykkeen 200 muodossa, jonka leveys voidaan valita, ts. kiinteä kallio 4 räjäytetään lohkareiksi 4A, missä tapaukessa nestesulun tehokkuus 35 on huomattavasti parempi kuin yksinomaan porareikiä käy- 97650 6 tettäessä. Porareiät voidaan porata aikaisemmin mainitun ehdotuksen mukaisesti, vaikkakin niitä käytetään reikinä räjähdysainelatauksia varten. Räjäyttäminen voi tapahtua käänteisellä pengerlouhinnalla (tai yleisemmin välitaso-5 louhinnalla) tai VCR-menetelmällä. Tämän etuna on se, että jännitykset kalliossa tasataan. Varaston l2 ulkopuoliset, syystä tai toisesta, esimerkiksi maanjäristyksistä, maanpinnan kohoamisesta ja maan vajoamisesta, aiheutuvat liikkeet eivät olennaisesti leviä varastoon l2 itseensä ruhje-10 vyöhykkeen leveydestä ja liikkeen voimakkuudesta riippuen. Jos suoritetaan myös ruhjevyöhykkeen 201 räjäyttäminen varaston l2 alle, kuten kuviossa 6 on esitetty, kallion 4 liikkeen vaimentamista voidaan edelleen parantaa. Myös ydinjätteeseen tms. käsiksi pääseminen alapuolelta tulee 15 äärimmäisen vaikeaksi. Toisena etuna ruhjevyöhykkeen 200 käyttämisestä nestesulkuna on se, että tuuletusporareiät 122 voidaan yhdistää ruhjevyöhykkeeseen 200 ja 201. Jäte-kapseleiden 2 luovuttama jäännöslämpö voidaan siten johtaa pois ruhjevyöhykkeeltä 200 ja 201 tuuletuksella tuomatta 20 sitä biosfääriin, ja se voitaisiin mahdollisesti ottaa talteen esimerkiksi lämpöpumppujärjestelmällä. Kosteus, jota saattaa muodostua varaston l2 sisällä, tiivistyy ruhjevyöhykkeen kylmiin ulkoseiniin ja voidaan johtaa pois.

Kuivatustunneli 5 voidaan varustaa vesilukolla 202, 25 jotta estetään asiaankuulumattomien henkilöiden ja eläinten pääsy varaston l2 luo ja estetään ilman pääsy varastoon l2.

Keksinnön olennaisia tunnusmerkkejä ovat, että säi-lytysontelot aineiden 2 varastointia varten muodostetaan : 30 poratuilla pystysuorilla rei'illä, missä tapauksessa voi daan vaatimusten mukaan valita mikä tahansa haluttu laajuus, ja että nämä varastointiporareiät 6 ulottuvat alaspäin sellaiselle tasolle, että niiden pohjat 6A sijaitsevat selvästi alapuolella olevan kuivatus- ja tuuletusvyö-35 hykkeen 201 yläpuolella, esimerkiksi etäisyydellä 10 - 97650 7 25 m siitä, sekä että nestesulku 7, 200, joka on sijoitettu sivullepäin varastointiporarei'istä 6, ja vieressä olevat tuuletusreiät 12, 122 on yhdistetty alapuolella olevaan kuivatus- ja tuuletusvyöhykkeeseen 9, 201. Tällä ta-5 voin on tehty mahdolliseksi yksinkertaisen, luotettavan ja toimivan varaston aikaansaaminen haitallisten aineiden passiivista kuivavarastointia varten ilman, että tarvitaan tuulettimia tai pumppuja varaston jäähdyttämistä ja kuivattamista varten.

10 Sanottu alapuolella oleva kuivatus- ja tuuletusvyö- hyke voi tällä tavoin edullisesti muodostua ruhjevyöhyk-keestä, toisin sanoen tilasta kalliossa, joka sisältää kalliolohkareita 4A, esimerkiksi kalliota 4, joka on räjäytetty.

15 Sivullepäin sijoitettu nestesulku 200 voi muodostua sopivasti edellä esitetyn kaltaisesta ruhjevyöhykkeestä.

Ruhjevyöhyke 200 voi ulottua sopivasti koko säily-tysvaraston l2 ympäri esimerkiksi noin 25 m etäisyydellä varastointialueesta 32 neliön muodossa sekä vähintäänkin 20 sen alasivua pitkin ruhjevyöhykkeiden 200 ja 201 ollessa yhdistetty toisiinsa.

Varastointiporareiät 6 on järjestetty siten, että ne voidaan sulkea tulpilla, jotka voivat muodostua vuorottelevista kerroksista betonia ja bentoniittia, pak-25 suuden ollessa esimerkiksi 50 - 100 m.

Keksintöä ei rajoiteta edellä kuvattuun ja piirustuksissa esitettyyn varaston havainnollistavaan sovellu-tusmuotoon, vaan sitä voidaan modifioida patenttivaatimusten suojapiirin sisällä keksinnön ideasta poikkeamatta.

Claims

97650 8

1. Varasto (l2) ympäristölle haitallisten aineiden (2), esimerkiksi stabiilien myrkyllisten yhdisteiden ja 5 pitkäikäisten ydinteknillisten materiaalien jne., varastointia varten, joka varasto sisältää kalliossa (4) useita ontelolta (6), jotka on tarkoitettu kysymyksessä olevien aineiden säilyttämiseen, katon (82) peittäessä sanotut ontelot (6) ja kysymyksessä olevien onteloiden (6) ollessa 10 ympäröity nestesululla (200), tunnettu siitä, että varastointiin tarkoitetut säilytysontelot muodostuvat poratuista pystysuorista rei'istä (6), jotka ulottuvat alaspäin tasolle (10), joka sijaitsee alapuolella olevan kuivatus- ja tuuletusvyöhykkeen (201) yläpuolella, että 15 nestesulku (200) muodostuu ruhjevyöhykkeestä, jokaisen ruhjevyöhykkeen muodostuessa tilasta kalliossa (4), joka sisältää kalliolohkareita (4A), esimerkiksi kalliota, jota on räjäytetty, että nestesulku (200) sijaitsee sivullepäin varastointiporarei'istä (6) ja että tuuletusporareiät (122) 20 on sijoitettu sivullepäin pystysuorista rei'istä (6) ja ne on yhdistetty alapuolella olevaan kuivatus- ja tuuletus-vyöhykkeeseen (201) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen varasto, tunnettu siitä, että alapuolella oleva kuivatus- 25 ja tuuletusvyöhyke (201) muodostuu ruhjevyöhykkeestä, ts. tilasta kalliossa (4), joka käsittää kalliolohkareita (4A), esimerkiksi kalliota, joka räjäytetty.

3. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen varasto, tunnettu siitä, että sanottu 30 alapuolella oleva kuivatus- ja tuuletusvyöhyke (9, 201) viettää poispäin varastointiporarei'istä (6).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen varasto, tunnettu siitä, että poistotunneli (5), joka viettää poispäin varastointirei'istä (6), on yhdistetty sanot- 35 tuun kuivatus- ja tuuletusvyöhykkeeseen (9, 201) . 97650 9

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen varasto, tunnettu siitä, että poistotunnelissa (5) on vesi-lukko (202) .

6. Patenttivaatimusten 2-5 mukainen varasto, 5 tunnettu siitä, että ruhjevyöhyke (200, 201) ulottuu koko säilytysvaraston (32) ympäri ja myös vähintään sen alasivua pitkin ruhjevyöhykkeiden (200, 201) ollessa yhdistetty toisiinsa.

7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 10 mukainen varasto, tunnettu siitä, että säilytys- varastoa (1, l2) rajoittaa yläpuolelta katto (8, 82), joka on rakennettu useista kerroksista betonia (19) ja bento-niittia (20).

8. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 15 mukainen varasto, tunnettu siitä, että varastoin- tiporareiät (6) sijaitsevat siten, että niiden pohjat (6A) ovat selvästi alapuolella olevan ruhjevyöhykkeen (201) yläpuolella esimerkiksi 10 - 25 m etäisyydellä siitä.

9. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 20 mukainen varasto, tunnettu siitä, että varastoin- tiporareiät (6) on järjestetty siten, että ne suljetaan tulpilla, jotka on muodostettu vuorottelevista kerroksista betonia ja bentoniittia, paksuuden ollessa 50 - 100 m. 97650 10