FR2545638A1 - Process for removal of an aqueous solution of radioactive nuclides - Google Patents

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FR2545638A1
FR2545638A1 FR8307448A FR8307448A FR2545638A1 FR 2545638 A1 FR2545638 A1 FR 2545638A1 FR 8307448 A FR8307448 A FR 8307448A FR 8307448 A FR8307448 A FR 8307448A FR 2545638 A1 FR2545638 A1 FR 2545638A1
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FR8307448A
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J R B Ellis
Bernard A Fries
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Chevron USA Inc
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Chevron Research and Technology Co
Chevron Research Co
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/20Disposal of liquid waste
    • G21F9/24Disposal of liquid waste by storage in the ground; by storage under water, e.g. in ocean

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Abstract

Process for removal and storage of radioactive nuclides in aqueous solution. This solution is diluted with water originating from a porous and submarine geological formation 7 and, after dilution, the solution obtained is injected into the same submarine geological formation. Field of application: removal and storage of radioactive waste.

Description

L'invention concerne un procédé d'évacuation de déchets radio-actif s. L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'évacuation de déchets liquides d'activité élevée, par dilution et confinement. The invention relates to a method for removing radioactive waste. The invention relates more particularly to a process for the evacuation of high activity liquid waste, by dilution and confinement.

Le combustible épuisé provenant de réacteurs nucléaires peut être retraité pour la récupération diura- nium (et de plutonium si cela est souhaité). L'opération de retraitement donne un résidu constitué de déchets radioactifs. Ces derniers, formés lors du retraitement, peuvent être classés en trois types : (1) les déchets liquides d'activité élevée (HLLw), qui sont des déchets aqueux contenant presque tous (plus de 99 %) des produits de fission et des actinides, avec une petite quantité d'uranium et de plutonium non récupérés pendant le retraitement ; (2) les déchets liquides d'activité intermédiaire (ILLW), qui sont des déchets aqueux contenant des produits de fission en concentrations très infSrieures à celles des déchets liquides d'activité élevée, et ne contenant pas de quantités appréciables d'uranium ou de plutonium ; et (3) les déchets liquides de faible activité (LLLw), qui sont des déchets ne demandant qu'un traitement minimal avant d'entre rejetés à l'extérieur. Spent fuel from nuclear reactors can be reprocessed for the recovery of diurium (and plutonium if desired). The reprocessing operation gives a residue consisting of radioactive waste. The latter, formed during reprocessing, can be classified into three types: (1) high activity liquid waste (HLLw), which is aqueous waste containing almost all (more than 99%) fission products and actinides , with a small amount of uranium and plutonium not recovered during reprocessing; (2) liquid intermediate activity waste (ILLW), which is aqueous waste containing fission products in concentrations much lower than that of high activity liquid waste, and does not contain appreciable amounts of uranium or plutonium; and (3) low activity liquid waste (LLLw), which is waste requiring minimal treatment before being discharged to the outside.

Le retraitement du combustible d'une centrale nucléaire est décrit dans l'ouvrage Nuclear Technology, volume 43, pages 244-258 (mi-Avril 1979)
L'évacuation des déchets liquides d'activité élevée pose un prcblime difficile à résoudre à l'industrie de l'énergie nucléaire, car certaines des espèces radio-actives -présentes dans ces déchets ont une très longue durée de vie.Les descriptions d'évacuations de déchets nucléaires données dans les ouvrages suivants sont indiquées à titre de référence :
Science, Volume 197, pages 519-527 (5 Août 1979) ; Oceanus,
Volume 20, NO 1 (Hiver 1977) ; Nuclear Technology, Volume 44, pages 284-296 (Juillet 1979) ; ERDA-76-43, Volume 1-5 (Mai 1976). Comme indiqué dans les ouvrages précités, cités à titre d'exemples, les procédés actuels pour évacuer les déchets liquides d'activité élevée portent principalement sur la concentration et le confinement de ces déchets.
The reprocessing of fuel from a nuclear power plant is described in the book Nuclear Technology, volume 43, pages 244-258 (mid-April 1979)
The disposal of high-level liquid waste poses a difficult problem for the nuclear energy industry to resolve, as some of the radioactive species present in this waste have a very long lifespan. nuclear waste discharges given in the following works are indicated for reference:
Science, Volume 197, pages 519-527 (August 5, 1979); Oceanus,
Volume 20, NO 1 (Winter 1977); Nuclear Technology, Volume 44, pages 284-296 (July 1979); ERDA-76-43, Volume 1-5 (May 1976). As indicated in the aforementioned works, cited by way of example, the current methods for disposing of high-activity liquid waste relate mainly to the concentration and containment of this waste.

L'exemple principal de techniques de concentration et de confinement est le système proposé dans lequel des déchets radio-actifs sont enrobés de verre au borosilicate ou dans une masse solide similaire peu susceptible d'être épuisée par lixiviation par l'eau. La masse solide est en outre placée dans un conteneur et disposée dans un emplacement (tel qu'une formation géologique) dans lequel on peut prévoir que les déchets liquides d'activité élevée ne seront pas perturbés et ne seront pas en contact avec la biosphère pendant une très longue durée.Cependant, ce système a pour résultat la formation d'une source concentrée de nucléides radio actifs et la libération de leur chaleur de désintégration, avec les températures élevées qui en résultent, produit un effet nuisible sur la formation géologique environnante et sur la longévité du contenant et des propriétés de résistance à puise- ment par lixiviation de la masse solide de déchets. La défaillance du contenant et de lamasse solide conduit alors à une libération de nucléides radio-actifs à une concentration locale très élevée, augmentant fortement le gradient de concentration de retour vers la biosphère à travers les formations géologiques.L'invention concerne un procédé d'évacuation de déchets radio-actifs, tels que des déchets liquides d'activité élevée, qui élimine les inconvénients des techniques de concentration et de confinement.The main example of concentration and containment techniques is the proposed system in which radioactive waste is coated with borosilicate glass or in a similar solid mass unlikely to be exhausted by water leaching. The solid mass is further placed in a container and placed in a location (such as a geological formation) in which it can be expected that the high activity liquid waste will not be disturbed and will not be in contact with the biosphere for However, this system results in the formation of a concentrated source of radioactive nuclides and the release of their decay heat, with the resulting high temperatures, has a deleterious effect on the surrounding geological formation and on the longevity of the container and the properties of resistance to drawdown by leaching of the solid mass of waste. The failure of the container and the solid mass then leads to a release of radioactive nuclides at a very high local concentration, greatly increasing the concentration gradient back to the biosphere through the geological formations. The invention relates to a method of disposal of radioactive waste, such as high activity liquid waste, which eliminates the disadvantages of concentration and containment techniques.

L'invention concerne un procédé d'évacuation de déchets radio-actifs tels que des déchets liquides d'activité élevée, qui élimine les inconvénients propres aux techniques, proposées classiquement, de concentration et de confinement des déchets liquides d'activité élevée. The invention relates to a method for disposing of radioactive waste such as high activity liquid waste, which eliminates the drawbacks specific to the techniques, conventionally proposed, of concentration and containment of high activity liquid waste.

L'invention utilise à la place une dilution aqueuse des déchets radio-actifs, avec de l'eau provenant d'une formation géologique, et le confinement de la solution aqueuse diluée résultante des déchets dans la formation géologique, de préférence une formation profonde sous-marine, située au large. L'invention apporte des bénéfices et des avantages particuliers pour l'évacuation des déchets liquides d'activité élevée, comme décrit plus en détail ci-après.The invention instead uses an aqueous dilution of the radioactive waste, with water from a geological formation, and the confinement of the resulting dilute aqueous solution of the waste in the geological formation, preferably a deep formation under -marine, located offshore. The invention provides particular benefits and advantages for the disposal of high activity liquid waste, as described in more detail below.

Conformément à l'invention, il est prévu un procédé d'évacuation d'une solution aqueuse de nucléides radio-actifs, qui consiste : (a) à produire de l'eau à partir d'une formation géologique contenant de l'eau, poreuse, s'détendant à peu près horizontalement, perméable à l'eau et située au-dessous de couches géologiques sédi- mentaires adsorbantes ; (b) à former une solution diluée des nucléides radio-actifs en mélangeant l'eau produite à la solution aqueuse., et (c) à injecter la solution diluée dans la formation géologique. According to the invention, there is provided a process for discharging an aqueous solution of radioactive nuclides, which consists in: (a) producing water from a geological formation containing water, porous, extending almost horizontally, permeable to water and located below adsorbent sedimentary geological layers; (b) forming a dilute solution of the radioactive nuclides by mixing the water produced with the aqueous solution; and (c) injecting the dilute solution into the geological formation.

La formation géologique choisie pour produire à la fois de l'eau de dilution et pour constituer un site d'injection destiné à retenir la solution diluée est de préférence située dans une zone- sous-marine. Le stockage en mer, dans une formation . géologique sous-marine, permet une évacuation avec pratiquement l'assurance que les nucléides évacués ne pénbtreront pas dans un aquifère duquel. de l'eau est prélevée pour être utilisée en surface ou duquel partun écoulement naturel se dirigeant vers des lieux de surface situés à terre.L'évacuation géologique en mer assure également une dilution supplémentaire élevée et immédiate, par 1'eau de la mer, de tous nucléides sortant par migration de la formation utilisée pour l'évacuation
La solution diluez de nucléides est de préf é- rence injectée dans un site central d'injection situé dans la formation choisie pour l'évacuation, tandis que de 1 'eau provenant de la formation est produite simultanément à partir de plusieurs sites de production disposés périphériquement autour du site d'injection. On assure ainsi une dispersion de la solution diluée injectée dans la formation sur une section horizontale importante de cette formation et l'exposition des nucléides à un lit important de solides adsorbants, afin de permettre l'immobilisation des nucléides par échange d'ion et sorption chimique de ces nucléides.
The geological formation chosen to produce both dilution water and to constitute an injection site intended to retain the diluted solution is preferably located in an underwater zone. Storage at sea, in a formation. underwater geology, allows evacuation with practically the assurance that the evacuated nuclides will not enter an aquifer from which. water is taken to be used on the surface or from which a natural flow goes towards surface places located on land. The geological evacuation at sea also ensures an additional high and immediate dilution, by sea water, of all nuclides leaving by migration from the formation used for evacuation
The dilute nuclide solution is preferably injected into a central injection site located in the formation chosen for evacuation, while water from the formation is produced simultaneously from several production sites arranged peripherally around the injection site. This ensures a dispersion of the diluted solution injected into the formation over a large horizontal section of this formation and the exposure of the nuclides to a large bed of adsorbent solids, in order to allow immobilization of the nuclides by ion exchange and sorption chemical of these nuclides.

L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma d'une forme préférée de réalisation d'une installation mettant en oeuvre le procédé de l'invention. The invention will be described in more detail with reference to the attached drawing by way of nonlimiting example and in which the single figure is a diagram of a preferred embodiment of an installation implementing the method of the invention.

Le dessin représente une plate-forme marine 1 qui repose sur le fond 3 de la mer et qui s'élève audessus de la surface 5 de la mer. La plate-forme est disposée au-dessus d'une formation géologique horizontale 7. La formation 7 est poreuse et est perméable horizontalement à l'eau. Elle constitue un réservoir pour la formation d'eau. Des couches géologiques sédimentaires adsorbantes 9 s'étendent entre une limite supérieure 11 de la formation 7 et le fond 3 de la mer. L'eau est prélevée de la formation 7 au moyen de plusieurs puits périphéri- ques de production dont deux sont représentés en 13 et 15.Les puits de production aspirent l'eau dans des régions de production telles que les régions 17 et 19 dans le cas des puits 13 et 15, respectivement L'eau produite par ces puits 13 et 15 est dirigée vers une installation 21 de pompage et de traitement. Un ou plusieurs puits d'injection tels que le puits 23 s'étendent de la plateforme 1 jusqu'd un ou plusieurs sites d'injeetion-tels que la région 25 d'injection.Cette dernière est située centralement dans la formation 7 par rapport aux régions 17 et 19 de production dans lesquelles les puits périphé- riques dè production prélèvent de l'eau. Le puits 23 d'injection comprend un- conduit principal central 27 d'injection utilisé pour injecter une solution diluée de nucléides radio-actifs, et il présente un espace annulaire formé par un tubage 29 et dont l'extrémité inférieure est obturée par un packer 31. La plus grande partie de l'eau produite à parti; de la formation, convenablement traitée si cela est nécessaire, est transmise de l'installation 21 de traitement, par un conduit 33, au conduit central 27 d'injection.Une solution aqueuse relativement concentrée de nucléides radio-actifs (HLLW) est dirige vers la plate-forme 1 à partir d'une installation de re traitement de combustible, à l'aide de moyens de transport tels qu'une barge 35 de haute mer, spécialement construite, ou par tout autre moyen classique et convenable de transport.Les déchets liquides d'activité élevée sont pompés, par un conduit 37, de la barge 35 dans le conduit 27 d'injection et sont dilués dans le conduit 27 avec l'eau traitée provenant de la formation. La formation diluée résultante est-refoules vers le bas, par le conduit 27, jusqu'à un tronçon perforé 39 du tubage 29 et elle est injectée dans la formation 7. Une quantité suffisante d'eau traitée provenant de la formation est transmise, de l'installation 21 de traitement par l'intermédiaire d'un conduit 41, dans l'espace annulaire situé à l'int6- rieur du tubage 29, pour maintenir dans cet espace annuf laire une pression supdrieure à celle régnant dans le conduit 27.On évite ainsi toute décharge de nucléides radio-actifs dans l'espace aiuiulaire à la suite d'une fuite ou d'une communication pouvant s'établir entre le conduit 27 et l'espace annulaire. En produisant de l'eau de formation, provenant des régions périphériques 17 et 19 de production, en même temps que l'on injecte une solution diluée de nucléides radio-actifs dans la région centrale 25 d'injection, on paraient à une dispersion horizontale des nucléides radio-actifs injectés dans la formation 7, vers les puits périphériques.  The drawing represents a marine platform 1 which rests on the bottom 3 of the sea and which rises above the surface 5 of the sea. The platform is arranged above a horizontal geological formation 7. The formation 7 is porous and is horizontally permeable to water. It constitutes a reservoir for the formation of water. Adsorbent sedimentary geological layers 9 extend between an upper limit 11 of formation 7 and the bottom 3 of the sea. Water is withdrawn from formation 7 by means of several peripheral production wells, two of which are represented by 13 and 15. The production wells draw water into production regions such as regions 17 and 19 in the case of wells 13 and 15, respectively. The water produced by these wells 13 and 15 is directed to an installation 21 pumping and treatment. One or more injection wells such as well 23 extend from platform 1 to one or more injection sites such as injection region 25, which is centrally located in formation 7 relative to to regions 17 and 19 of production in which the peripheral wells of production take water. The injection well 23 comprises a central main injection conduit 27 used for injecting a dilute solution of radioactive nuclides, and it has an annular space formed by a casing 29 and the lower end of which is closed by a packer 31. Most of the water produced from it; formation, suitably treated if necessary, is transmitted from the treatment installation 21, via a pipe 33, to the central injection pipe 27. A relatively concentrated aqueous solution of radioactive nuclides (HLLW) is directed towards the platform 1 from a fuel reprocessing installation, using means of transport such as a specially constructed ocean-going barge 35, or by any other conventional and suitable means of transport. high activity liquid waste is pumped, through a line 37, from the barge 35 into the injection line 27 and is diluted in the line 27 with the treated water coming from the formation. The resulting diluted formation is forced back down, through the conduit 27, to a perforated section 39 of the casing 29 and it is injected into the formation 7. A sufficient quantity of treated water coming from the formation is transmitted, from the treatment installation 21 via a conduit 41, in the annular space located inside the casing 29, in order to maintain in this annular space a pressure greater than that prevailing in the conduit 27. This avoids any discharge of radioactive nuclides into the aiuiular space following a leak or a communication that can be established between the conduit 27 and the annular space. By producing formation water, coming from the peripheral regions 17 and 19 of production, at the same time as a dilute solution of radioactive nuclides is injected into the central region of injection, there is a risk of horizontal dispersion. radioactive nuclides injected into formation 7, towards the peripheral wells.

L'invention constitue un moyen permettant l'évacuation de solutions aqueuses de déchets liquides d'activité élevée-et de solutions analogues, contenant des nucléides radio-actifs, tels que des produits de fission et des ions d'actinides. Les déchets liquides d'activité élevée se présentent généralement sous la forme d'une solution aqueuse acide, par exemple une solution d'acide nitrique provenant du retraitement de combustible nucléaire épuisé. D'autres solutions aqueuses de nucléides radio-actifs, par exemple des solutions contenant d'autres acides ou d'autres agents de solubilisation, peuvent etre évacuées par le procédé de l'invention.  The invention provides a means for the disposal of aqueous solutions of high-activity liquid waste and similar solutions containing radioactive nuclides, such as fission products and actinide ions. High activity liquid waste is generally in the form of an acidic aqueous solution, for example a nitric acid solution from the reprocessing of spent nuclear fuel. Other aqueous solutions of radioactive nuclides, for example solutions containing other acids or other solubilizing agents, can be removed by the process of the invention.

Conformément à l'invention, des déchets liquides d'activité élevée, ou une solution analogue, relativement fortement concentrée, de nucléides radio-actifs, la concentration ayant trait à la radio-activite spécifique (exprimee en Ci/m ), sont sensiblement dilués (une dilu- tion d'environ 100 fois convient généralement à des déchets liquides d'activité élevée) avec de l'eau de formation prélevée dans une formation géologique choisie, de préférence sous-marine. L'expression "eau de formation" désigne tout liquide aqueux présent dans la formation géologique choisie L'eau présente dans la formation peut être d'origine naturelle ou bien elle peut etre introduite artificiellement.Par exemple, l'eau fossile mobile convient, et l'eau introduite pour la récupération secondaire du pétrole, par exemple, convient également. Si la formation choisie renferme du pétrole, il entre dans le cadre de l'invention de produire un mélange de pétrole et d'eau de formation et de récupérer le pétrole jusqu'à la première apparition de radionucléides au niveau du puits de production. Ceci peut permettre une récupération supplémentaire de pétrole après noyage complet lors d'une récupération secondaire normale.Des moyens sont prévus pour traiter l'eau de formation produite, par exemple par filtration, élimination de bactéries, réglage du pH, échange d'ions ou addition d'autres agents, avant le mélange avec les déchets liquides d'activité élevée. Le traitement peut être convenablement effectué suivant des techniques classiques utilisées pour traiter l'eau d'injection utilisée dans la récupération secondaire du pétrole, avec l'exiapplémentaire d'empêcher toute précipistation des aw - s radio-actifs lors du mélange des déchets liquides d'activité élevée et de l'eau de formation. Un avantage important de la dilution des déchets liquides d'activité élevée avec de grandes quantités d'eau est que la concentration (Ci/m3) de nucléides radio-actifs est sensiblement réduite, ce qui a pour effet de réduire la teneur (kW/m3) en chaleur de désinté gration des déchets liquides d'activité élevée avant leur stockage dans la formation géologique. Une importance exacte de la dilution des déchets liquides d'activité élevée avec l'eau de la formation n'est pas critique pour le procédé de l'invention.De préférence1 la dilution est suffisante pour abaisser la concentration d'iode 129, dans la solution diluée résultante à sa concentration maximale admissible (CMA), en microcuries par millilitre ( Ci/ml), sous forme soluble, au-dessus du fond naturel de l'eau dans des zones non limitées, c'est-d-dire l'équi- valent à l'eau potable. Le CMA pour pour I-129 est spécifié par "U.S. Nuclear Regulatory Commission" (titre 10, 10 CFR 20, appendice B). According to the invention, high activity liquid waste, or a similar, relatively highly concentrated solution of radioactive nuclides, the concentration relating to the specific radioactivity (expressed in Ci / m), are substantially diluted. (a dilution of about 100 times is generally suitable for high-level liquid waste) with formation water taken from a selected geological formation, preferably underwater. The expression “formation water” designates any aqueous liquid present in the geological formation chosen. The water present in the formation may be of natural origin or it may be introduced artificially. For example, mobile fossil water is suitable, and water introduced for secondary oil recovery, for example, is also suitable. If the chosen formation contains petroleum, it is within the scope of the invention to produce a mixture of petroleum and formation water and to recover the petroleum until the first appearance of radionuclides at the production well. This can allow additional recovery of oil after full flooding during normal secondary recovery. Means are provided for treating the formation water produced, for example by filtration, elimination of bacteria, adjustment of pH, ion exchange or addition of other agents, before mixing with high activity liquid waste. The treatment can be suitably carried out according to conventional techniques used to treat the injection water used in the secondary recovery of petroleum, with the additional requirement of preventing any precipitation of the radioactive aws when mixing the liquid waste d activity and formation water. An important advantage of diluting high activity liquid waste with large amounts of water is that the concentration (Ci / m3) of radioactive nuclides is significantly reduced, which has the effect of reducing the content (kW / m3) in heat of disintegration of high activity liquid waste before its storage in the geological formation. An exact importance of the dilution of the high activity liquid waste with the formation water is not critical for the process of the invention. Preferably, the dilution is sufficient to lower the concentration of iodine 129, in the resulting diluted solution at its maximum admissible concentration (MAC), in microcuries per milliliter (Ci / ml), in soluble form, above the natural background of the water in non-limited areas, i.e. 'equivalent to potable water. The CMA for for I-129 is specified by the "U.S. Nuclear Regulatory Commission" (Title 10, 10 CFR 20, Appendix B).

L'iode 129 présente la période la plus longue (16 millions d'années) de tous les produits de fission et des actinides habituellement pré- sents dans des déchets hautement radio-actifs tels que les déchets liquides.d'activitd élevée. L'iode 129 est considéré comme le plus mobile de tous les nucléides radio-actifs, en ce qui concerne les.déplacements à tra- vers les couches géologiques, car il est présent uniquement sous forme anionique et est donc moins sujet à une sorption chimique et à un échange d'ions dans de telles couches.Si les déchets liquides d'activité élevée à évacuer sont dilués au CMA de l'iode 129 avant le stockage, et même dans le cas où l'iode 129 finit par sortir par migration de la formation poreuse dans laquelle il a été confiné , pour passer dans d'autres couches geologi- ques où il risque de rencontrer d'autres écoulements d'eau (ou bien pour passer directement dans l'eau de la mer), il serait émis dans ces écoulements à une concentration égale ou inférieure à son CMA.  Iodine 129 has the longest period (16 million years) of all the fission products and actinides usually present in highly radioactive wastes such as high activity liquid wastes. Iodine 129 is considered to be the most mobile of all radioactive nuclides, with regard to movement through the geological layers, since it is present only in anionic form and is therefore less subject to chemical sorption and to an ion exchange in such layers. If the high activity liquid waste to be removed is diluted with CMA of iodine 129 before storage, and even in the case where iodine 129 ends up leaving by migration of the porous formation in which it has been confined, to pass into other geological layers where it risks encountering other water flows (or else to pass directly into sea water), it would be emitted in these flows at a concentration equal to or less than its CMA.

L'importance de la dilution choisie pour réduire la concentration diode 129 peut avantageusement être suffisante pour amener certains des autres nucléides radioactifs de longues durées de vie à des concentrations inférieures bleuis CMA respectifsg tandis que d'autres nucléides peuvent avoir des concentrations dépassant leurs CMA.  The magnitude of the dilution chosen to reduce the diode 129 concentration may advantageously be sufficient to bring some of the other long-lived radioactive nuclides to lower blue concentrations than their respective CMAs while other nuclides may have concentrations exceeding their CMAs.

Cependant, il est très probable que tous ces autres nucléides radio-actifs seront immobilisés par échange d'ions et sorption chimique dans les milieux géologiques. Il est prévu que tous. les nucléides radio-actifs injectés dans la formation de confinement choisie restent dans cette formation, mais si d'autres nucléides que l'iode 129 devaient. grer, ils seraient immobilisés par sorption dans une grande épaisseur de couches géologiques sédimentaires recouvrant la formation dans laquelle les nucléides sont injectés.However, it is very likely that all of these other radioactive nuclides will be immobilized by ion exchange and chemical sorption in geological media. It is expected that all. the radioactive nuclides injected into the chosen confinement formation remain in this formation, but if other nuclides than iodine 129 were to. However, they would be immobilized by sorption in a large thickness of sedimentary geological layers covering the formation in which the nuclides are injected.

La solution diluée de nucléides résultant du mélange de déchets liquides d'activité élevée et de l'eau de formation est injectée dans une formation géologique convenable, de préf érence sousdmarine. Une formation dot posséder plusieurs propriétés pour être choisie comme site d'évacuation ou de stockage convenant au procédé de l'invention. La formation choisie doit contenir la quan- tité nécessaire d'eau mobile Elle doit s'étendre hori- zontalement sur des distances de l'ordre de plusieurs kilomètres.La combinaison de l'étendue horizontale, de l'étendue verticale et de la porositd doit être telle que la formation ait un volume suffisant pour permettre l'injection d'une quantité pratique de solution radioactive diluée et pour donner une quantité pratique d'eau de formation destinée à la dilution des déchets liquides d'activité élevée, initialement concentrés. Des valeurs typiques convenables pour l'étendue verticale sont de 5 à 10 mètres ou plus et pour la porosité, de 10 à 20 % ou plus.De plus1 la formation doit avoir une perméabilité horizontale substantielle à l'eau pour permettre le retrait aisé de l'eau de formation pour la dilution, à partir d'un nombre limité de puits périphériques de production, et pour accepter aisément la solution diluée de déchets radio-actifs, sous une pression et à un débit d'dcoule- ment raisonnables, par un ou quelques puits d'injection disposés centralement. The dilute nuclide solution resulting from the mixture of high activity liquid waste and formation water is injected into a suitable geological formation, preferably underdmarine. A training must have several properties to be chosen as an evacuation or storage site suitable for the process of the invention. The chosen formation must contain the necessary quantity of mobile water. It must extend horizontally over distances of the order of several kilometers. The combination of the horizontal extent, the vertical extent and the porositd must be such that the formation has a sufficient volume to allow the injection of a practical quantity of diluted radioactive solution and to give a practical quantity of formation water intended for the dilution of the liquid wastes of high activity, initially concentrated. Typical values suitable for the vertical extent are 5 to 10 meters or more and for the porosity, from 10 to 20% or more. In addition1 the formation must have a substantial horizontal permeability to water to allow easy removal of formation water for dilution, from a limited number of peripheral production wells, and for easily accepting the diluted solution of radioactive waste, under a pressure and at a reasonable flow rate, by one or a few centrally arranged injection wells.

La limite supérieure d'une formation géologique convenant à l'évacuation des nucléides radio-actifs doit être comprise entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de mètres au-dessous de la surface qui est de préférence le fond de la mer s'étendant au-dessus de cette formation. La couverture intermédiaire comprend diverses couches géologiques. En général, certaines couches sont sensiblement imperméables à l'eau et autres couches sont hautement adsorbantes, comme c'est le cas des dépôts sédimentaires. Une formation géologique préférée pour l'évacuation ou le stockage des nucléides peut être, par exemple, un réservoir de pétrole épuisé ou partiellement épuisé et contenant principalement de l'eau.  The upper limit of a geological formation suitable for the disposal of radioactive nuclides must be between several hundred and several thousand meters below the surface which is preferably the sea floor extending above of this training. The intermediate cover includes various geological layers. In general, some layers are substantially waterproof and other layers are highly adsorbent, as is the case with sedimentary deposits. A preferred geological formation for the disposal or storage of nuclides may be, for example, a spent or partially depleted petroleum reservoir containing mainly water.

L8eau de formation utilisée pour diluer la solution de nucléides radio-actifs est produite à partir d'au moins un site de production ou une région de pro- duction situé dans la formation d ? evacuation ou de stockage. Les sites de production sont généralement espacés horizontalement du site dlinJecJc.ion des nucléides radio actifs. De préférence, l'eau de formation est produite à partir de plusieurs sites de production espacés horizontalement et périphéxiquement autour du site d'injection. Au moins 4 à 10 puits périphériques de produc tion sont de préférence utilisés avec chaque puits d'injection. En produisant l'eau de formation de façon périphérique, on favorise une dispersion radiale uniforme de la solution diluée de nucléides radioactifs. The formation water used to dilute the radioactive nuclide solution is produced from at least one production site or production region located in the formation of? evacuation or storage. The production sites are generally spaced horizontally from the dlinJecJc.ion site of radioactive nuclides. Preferably, the formation water is produced from several production sites spaced horizontally and peripherally around the injection site. At least 4 to 10 peripheral production wells are preferably used with each injection well. By producing the formation water peripherally, a uniform radial dispersion of the dilute solution of radioactive nuclides is promoted.

La forme préférée de réalisation décrite ciaprès constitue un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à cette forme préférée de réalisation de l'invention, donnée à titre non limitatif. The preferred embodiment described below constitutes a preferred embodiment of the invention. It goes without saying that many modifications can be made to this preferred embodiment of the invention, given without implied limitation.

Une forme préférée de réalisation de l'inven- tion peut être décrite de façon plus appropriée en référence au dessin annexé pour illustrer une installation conçue pour évacuer ou stocker les déchets liquides d'activité élevée provenant d'une installation de retraitement de combustible nucléaire ayant une capacité de retraitement de 10 tonnes de métal lourd (uranium, pluto nium) par jour, pendant 300 jours par an, sur une période d'injection de 10 ans (ceci équivaut au retraitement de combustible nucléaire demandé pour faire fonctionner environ 66 centrales nucléaires de 1000 muez soit environ la capacité de toutes les centrales nucléaires actuellement en service aux Etats-Unis d'Amdriaue). Le débit volumétrique prévu de déchets liquides d'activité élevée, produits par retraitement de 10 tonnes/jour de combustible nucléaire épuisé est, conformément à la forme préférée de réalisation de l'invetion, d'environ 61,5 m3/jour et comprend environ 60 m3 / jour de déchets non concentrés, d'activité élevée, et environ 1,5 m3/jour de déchets concentrés de faible activité. Ces déchets liquides d'activité élevée libèrent jusqu'd 1,31 kW/m3 de chaleur de désintégration radio-active (1,4 an après la sortie du réacteur). Selon l'invention, les déchets liquides d'activité élevée sont dilués 100 fois par mélange avec 6150 m3/jour d'eau de formation produite, traités si cela est nécessaire pour empecher la formation de précipités des nucleides radio-actifs lors du mélange.Sur la base de déterminations sismiques antérieures et d'autres déterminations exploratoires, y compris l'dchantillon- nage des couches et des fluides de la formation, la plate-forme 1 est installée en mer. On fore le puits central 19 d'injection en recueillant avec soin les carottes et les fluides provenant de la formation pour identifier la profondeur et l'étendue verticale des formations d'injection pouvant etre souhaitables. A preferred embodiment of the invention may be more appropriately described with reference to the accompanying drawing to illustrate an installation designed to dispose of or store the high activity liquid waste from a nuclear fuel reprocessing installation having a reprocessing capacity of 10 tonnes of heavy metal (uranium, pluto nium) per day, for 300 days per year, over an injection period of 10 years (this is equivalent to the reprocessing of nuclear fuel required to operate approximately 66 nuclear power plants 1000 mol, or approximately the capacity of all nuclear power plants currently in service in the United States of Amdriaue). The expected volumetric flow rate of high activity liquid waste produced by reprocessing 10 tonnes / day of spent nuclear fuel is, in accordance with the preferred embodiment of the invention, of approximately 61.5 m3 / day and comprises approximately 60 m3 / day of non-concentrated waste, of high activity, and approximately 1.5 m3 / day of concentrated waste of low activity. This high activity liquid waste releases up to 1.31 kW / m3 of radioactive decay heat (1.4 years after leaving the reactor). According to the invention, the high activity liquid waste is diluted 100 times by mixing with 6150 m3 / day of formation water produced, treated if necessary to prevent the formation of precipitates of radioactive nucleides during mixing. On the basis of previous seismic and other exploratory determinations, including the sampling of the layers and fluids of the formation, the platform 1 is installed at sea. The central injection well 19 is drilled in carefully collecting the cores and fluids from the formation to identify the depth and vertical extent of injection formations that may be desirable.

La formation préférée 7 se trouve à une profondeur de, par exemple, 1600 mètres au-dessous du fond de la mer ; elle présente une étendue verticale d'environ 8 mètres, une porosité d'environ 25 % et une perméabilité horizontale à l'eau d'au moins 200 millidarcies. The preferred formation 7 is found at a depth of, for example, 1600 meters below the sea bottom; it has a vertical extent of approximately 8 meters, a porosity of approximately 25% and a horizontal permeability to water of at least 200 millidarcies.

Le tubage 29 est installé dans le puits 23 jusqu'à une profondeur correspondant à un niveau situé juste audessous du fond de la formation 7. Le tubage 29 est perforé sur la hauteur verticale de la formation 7 (tronçon perforé 39). Le débit et le sens de l'écoulement hydro logique naturel à travers les perforations sont mesurés pour vérifier que la formation 7 ne fait pas partie d'un aquifère actif. Dix puits périphériques de production, dont deux sont indiqués en 13 et 15, sont réalisés par forage dirigé à partir de la plate-forme 1 pour traverser la formation 7 afin de former des sites 17. et 19.de production situés à une certaine distance radiale du site d'injection.La distance radiale est choisie afin de donner à la formation 7 un volume poreux équivalant au volume des déchets liquides d'activité élevée, augmenté du volume de l'eau de formation utilisée pour la dilution, sur la durée prévue de 10 ans (3000 jours) de la période d'injection, cette valeur de volume étant augmen tée de préférence de 20 g pour tenir compte d'une effet cacité incomplète de balayage et de déplacement. Par exemple, si la formation 7 présente une hauteur verti- cale de 8 mètres et une porosité de 25 %, la distance radiale comprise entre lesite central d'injection et les sites périphériques de production devrait être égale à environ 1890 mètres.Les dix puits périphériques de production sont tubés et des moyens convénables de pompage sont installés pour que chaque puits de production donne 615 m3 d'eau de formation par jour. L'eau formation est traitée, si cela est nécessaire, dans un dispositif 21 de traitement, puis elle est introduite dans le conduit 27 d'injection, en passant par le conduit 33, hormis l'écoulement d'eau qu'il peut entre nécessaire d'introduire par le conduit 41 dans l'espace-annulaire situé à l'intdrieur du tubage 29 pour maintenir une pression relativement élevée.S'il s'avère impossible de maintenir au débit souhaité un recyclage complet de l'eau de formation par l'intermédiaire du puits 23 d'injection, d'autres puits d'injection, disposés centralement et par ailleurs identiques au puits 23, peuvent autre avantageusement utilisés. Après gu'un débit approprié d'dcoule- ment d'eau de formation a été établi dans le conduit 27 d'injection, les déchets liquides d'activité élevée peuvent être introduits dans ce courant par l'intermédiaire du conduit 37. La solution diluée passe dans les perforations du tronçon 39, se déplace radialement à travers la formation 7 en direction des sites 17 et 19, et se disperse à l'intérieur de la formation 7. L'accroissement estimé de température de la formation 7 à proximité du site d'injection, vers la fin de la période d'injection de 10 ans, ne devrait pas dépasser 90 C. The casing 29 is installed in the well 23 to a depth corresponding to a level located just below the bottom of the formation 7. The casing 29 is perforated on the vertical height of the formation 7 (perforated section 39). The natural hydrologic flow and direction of flow through the perforations are measured to verify that formation 7 is not part of an active aquifer. Ten peripheral production wells, two of which are indicated in 13 and 15, are produced by directional drilling from platform 1 to cross formation 7 in order to form production sites 17 and 19 located at a certain distance. The radial distance is chosen to give formation 7 a pore volume equivalent to the volume of high activity liquid waste, increased by the volume of formation water used for dilution, over time. 10 years (3000 days) from the injection period, this volume value being preferably increased by 20 g to take account of an incomplete effect of scanning and displacement. For example, if formation 7 has a vertical height of 8 meters and a porosity of 25%, the radial distance between the central injection site and the peripheral production sites should be equal to approximately 1890 meters. production peripherals are cased and suitable pumping means are installed so that each production well gives 615 m3 of formation water per day. The formation water is treated, if necessary, in a treatment device 21, then it is introduced into the injection pipe 27, passing through the pipe 33, except for the flow of water which it can enter. necessary to introduce through the conduit 41 into the annular space located inside the casing 29 to maintain a relatively high pressure. If it turns out to be impossible to maintain a complete recycling of the formation water at the desired flow rate advantageously, via the injection well 23, other injection wells, which are centrally arranged and which are identical to the well 23, can also be used. After an appropriate flow of formation water flow has been established in the injection pipe 27, the high activity liquid waste can be introduced into this stream via the pipe 37. The solution diluted passes through the perforations of the section 39, moves radially through the formation 7 in the direction of the sites 17 and 19, and disperses inside the formation 7. The estimated increase in temperature of the formation 7 near the injection site, towards the end of the 10-year injection period, should not exceed 90 C.

Les fluides débités par les puits de production sont contrôlés au moyen d'indicateurs classiques de radioactivité. Si une percée de radio-activité est indiquée du site d'injection vers l'un quelconque des puits de production, ce puits est cimenté intérieurement.  The fluids discharged from the production wells are monitored using conventional radioactivity indicators. If a radioactive breakthrough is indicated from the injection site to any of the production wells, that well is internally cemented.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'évacuation d'une solution aqueuse de nucléides radio-actifs, caractérisé en ce qu'il consiste à produire de l'eau à partir d'une formation géologique poreuse, contenant de l'eau, s'étendant à peu près horizontalement, perméable à l'eau et située au-dessous de couches géologiques sédimentaires adsorbantes (9), à former une solution diluée desdits nucléides par mélange d'eau produite à ladite solution aqueuse, et à injecter la solution diluée dans la formation. 1. Method for discharging an aqueous solution of radioactive nuclides, characterized in that it consists in producing water from a porous geological formation, containing water, extending slightly near horizontally, permeable to water and located below adsorbent sedimentary geological layers (9), to form a dilute solution of said nuclides by mixing water produced with said aqueous solution, and to inject the dilute solution into the formation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation est une formation sous-marine. 2. Method according to claim 1, characterized in that the formation is an underwater formation. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la limite supérieure de la formation est située à au moins 1600 mètres au-dessous du fond (3) de la mer. 3. Method according to claim 2, characterized in that the upper limit of the formation is located at least 1600 meters below the bottom (3) of the sea. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation comprend un réservoir de pétrole épuisé partiellement ou en totalité. 4. Method according to claim 1, characterized in that the formation comprises a partially or entirely spent oil tank. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que du pétrole est produit à partir de ladite formation, en mélange avec l'eau de formation de laquelle il est séparé. 5. Method according to claim 4, characterized in that petroleum is produced from said formation, in mixture with the formation water from which it is separated. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de formation est produite à partir de plusieurs sites (17, 19) de production situés dans ladite formation, ces sites de production étant espacés horizontalement et à peu près périphériquement autour d'un site (25) d'injection, et la solution diluée étant injectée dans ce site d'injection.  6. Method according to claim 1, characterized in that the formation water is produced from several production sites (17, 19) located in said formation, these production sites being spaced horizontally and roughly peripherally around d an injection site (25), and the diluted solution being injected into this injection site.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706019C1 (en) * 2018-09-21 2019-11-13 Виктор Павлович Ремез Method of processing liquid radioactive wastes containing, including tritium isotopes
RU2790345C1 (en) * 2022-09-29 2023-02-16 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method for utilization of industrial effects of an enterprise in the conditions of cryolithozone

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1235240A (en) * 1958-09-24 1960-07-01 Continental Oil Co Process for the underground destruction of radioactive waste
US3236053A (en) * 1959-10-09 1966-02-22 Gaines H Billue Underground storage and disposal of radioactive products

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1235240A (en) * 1958-09-24 1960-07-01 Continental Oil Co Process for the underground destruction of radioactive waste
US3236053A (en) * 1959-10-09 1966-02-22 Gaines H Billue Underground storage and disposal of radioactive products

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ENGINEERING, vol. 72, no. 1, 4 janvier 1965, pages 73-78; D.L. WARNER: "Deept-well disposal of industrial wastes" *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706019C1 (en) * 2018-09-21 2019-11-13 Виктор Павлович Ремез Method of processing liquid radioactive wastes containing, including tritium isotopes
WO2020060444A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Виктор Павлович РЕМЕЗ Method for processing liquid radioactive waste comprising, inter alia, tritium isotopes
RU2790345C1 (en) * 2022-09-29 2023-02-16 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Method for utilization of industrial effects of an enterprise in the conditions of cryolithozone

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