JP2870658B2 - 地球における危険物質汚染のための閉鎖型極低温バリアー - Google Patents

地球における危険物質汚染のための閉鎖型極低温バリアー

Info

Publication number
JP2870658B2
JP2870658B2 JP1509358A JP50935889A JP2870658B2 JP 2870658 B2 JP2870658 B2 JP 2870658B2 JP 1509358 A JP1509358 A JP 1509358A JP 50935889 A JP50935889 A JP 50935889A JP 2870658 B2 JP2870658 B2 JP 2870658B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barrier
icicles
borehole
boreholes
curve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1509358A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04503402A (ja
Inventor
ケイ． クリーグ，ロナルド
エイ・ ドラムヘラー，ジョン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AARU KEI KEI Ltd
Original Assignee
AARU KEI KEI Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/281,493 external-priority patent/US4860544A/en
Application filed by AARU KEI KEI Ltd filed Critical AARU KEI KEI Ltd
Publication of JPH04503402A publication Critical patent/JPH04503402A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2870658B2 publication Critical patent/JP2870658B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/11—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means
    • E02D3/115—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil by thermal, electrical or electro-chemical means by freezing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来技術〕 危険物質による地球の汚染問題が認識される中で、国
が有毒物質の廃棄及び使用に関する規制を増やすことと
共に、危険性廃棄物を長期的或いは恒久的に安全に貯蔵
する問題を解決するため、並びに既存の危険性廃棄物サ
イトを清浄化するために私的な環境保護団体及び公的機
関の双方が努力するケースが増えてきている。
従来からの長期的な危険物質貯蔵技術には、密封した
容器を地下の岩場に形成した“ヴォールト”に配置する
こと、或いは破砕シェール或いはベントナイトスラリー
によって形成され得る如き流体“不透”層に整列させた
貯蔵サイトに置くことが含まれる。例えば、米国特許第
4637462号には、ベントナイト／クレイスラリー或いは
“泥”を地球の鑿井に注入することによる汚染物質の収
容方法が記載される。
その他の従来技術に於て、米国特許第3934420号に
は、岩室の壁の裂け目を、そうした壁よりも冷たい媒体
を貯蔵するためにシールするための技法が記載される。
米国特許第2159954号には、地下水路及び透過層の水の
流れを妨害し且つコントロールするためのベントナイト
の使用が記載される。米国特許第4030307号にもまた、
凝固させた破砕シェールから成る、液体“不透性”の地
質学的バリヤーが記載される。米国特許第4439062号に
は同様に、ベントナイトの如き水膨張性コロイド質粘度
から作成した土製容器のためのシールシステムが記載さ
れる。
液化ガスの如き被貯蔵物質に関して横方向に配設され
た、凍土壁から成る貯蔵容器の形成もまた既知である。
例えば米国特許第3267680号及び3183675号を参照された
い。
これら全ての技術は汚染廃棄物の地球内部への移動を
ある程度制限するが、何れも、長期に渡りそれら汚染廃
棄物を安全に貯蔵するためには有効ではない。粘度、シ
ェール及びベントナイトスラリーそして岩によって封じ
込める方策は特に、地震その他の地球的変動現象時にお
ける破壊によって壊され易い。凍結壁容器を使用する方
策は長期的貯蔵を全く為し得ず、しかも貯蔵される物質
を完全に包囲することが出来ない。従来技術に於て、収
納システムの一体性、或いは一体性の欠如を招き得る状
況の監視或いは検出された一体性の欠如の補修を解決す
るものはない。
既存の危険性廃棄物サイトには異なる問題が存在す
る。その多くは漏れが殆どないか或いは全くない様構成
される。例えば、廃棄された砂利採取孔が都市の埋め立
てごみ処理場とされる。更には、封じ込め処理はその場
でかさもなくば全て掘削及び移動によって求められねば
ならない。その場での封じ込め処理のための現在主流の
技法はスラリー壁の設置である。しかしながら、この技
法では壁の下方への漏れが生じ、その壁にひび割れが生
じた場合にそこを通しての漏れが生じる。更にはスラリ
ー壁は土壌及び岩石の限られた条件に於てのみ、成功理
に設置され得る。恐らく最も重要なことには、スラリー
壁にひび割れが生じた場合にそれを監視する方法がない
ことのみならず、そうしたひび割れを補修するための既
知の経済的手段はない。
有毒物質を有効に封じ込めるために必要とされる他の
実際的且つ立法的に必要とされる要素は、封じ込めシス
テムを除去し得るようにすることである。従来技術の何
れも、一旦配置した封じ込めシステムを経済的に除去し
得ない。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的は、危険性廃棄物の改良封じ込
め方法及び封じ込めシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、長期的に有効な危険性廃棄物の
改良封じ込め方法及び封じ込めシステムを提供すること
である。
本発明の他の目的は、経済的且つ設置及び運営の効率
的な危険性廃棄物の改良封じ込め方法及び封じ込めシス
テムを提供することである。
本発明の他の目的は、容易に除去し得る危険性廃棄物
の改良封じ込め方法及び封じ込めシステムを提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的は、一体性の監視並びに、起こ
り得る短期間の破損の、それが実際に生じる以前におけ
る補修が可能な容易に除去し得る危険性廃棄物の改良封
じ込め方法及び封じ込めシステムを提供することであ
る。
本発明の更に他の目的は、地震或いは地殻変動に際し
て自己−補修する、容易に除去し得る危険性廃棄物の改
良封じ込め方法及び封じ込めシステムを提供することで
ある。
〔発明の概要〕
本発明は地球表面域、即ち汚染場所から下方に伸延す
る或いはその地下の予備決定領域に沿った閉鎖式の極低
温バリヤーによる密閉システムを可逆的に確立するため
の方法及びシステムに関する。密閉システムは、先ず汚
染場所の周囲の間隔を置いた位置から下方に伸延するバ
リヤー掘削孔列を設けることにより汚染場所に設置され
る。次で、それらバリヤー掘削孔内に冷媒流れが確立さ
れる。バリヤー掘削孔内における冷媒流れに応じ、これ
らバリヤー掘削孔に隣り合う地球部分内の水が凍結し、
バリヤー掘削孔の中心軸の周囲を半径方向に伸延する氷
柱を確立する。初期の凍結期間中に於て、冷媒流れが奪
う熱量は、隣り合う氷柱と氷柱の半径が互いにオーバー
ラップするまで増大するよう制御される。氷柱バリヤー
が確立された後は、隣り合う氷柱の重複関係を維持する
ために、一般により少ない冷媒流れが使用される。
氷柱バリヤーは、氷を通しての物質の移動特性に基
き、流体及びガス流れに対し実質的に完全不透の壁を提
供する。バリヤー掘削孔内の冷媒が失われても、地球の
熱流れ特性により氷柱の一体性は実質期間、代表的には
氷柱１本に付き６乃至12か月、また２本の氷柱に対して
は１年から２年維持され得る。更に、氷柱バリヤーは、
それが破壊した場合は隣り合う氷柱バリヤーの表面が過
負荷による圧力で溶け、それによって再度連続した氷壁
が確立されることから“自己−補修”性を有している。
氷柱バリヤーは所望により、冷媒流れを減少或いは無く
すことにより、或いはバリヤー掘削孔内に比較的暖かい
流れを確立することにより容易に除去可能である。氷柱
の溶解によって発生する液相の水（汚染された）は注入
用掘削孔からポンピングによって除去され得る。
本発明のある形態に於ては、汚染場所における地表下
の土壌の状況によって地球の、バリヤー掘削孔に隣り合
う選択的な位置で、それらバリヤー掘削孔に冷媒流れを
確立するに先立って水が注入され得る。
氷柱を設けるに先立ってバリヤー掘削孔に隣り合って
地下水流れが存在する場合は、好ましくはそうした地下
水流れは初期の凍結に先立って排除或いは減少される。
地下水流れはバリヤー掘削孔に隣り合う地球の水脈部分
の“上流”側に、先ずある物質を注入することによって
制御され得る。注入される前記材料は例えば、ベントナ
イト、澱粉、穀物、穀類、ケイ酸塩、そして粒状岩石か
ら成る群から選択され得る。制御の度合いは、引き続き
維持のために必要とされる冷媒のコストとの経済的兼ね
合いによって決定される。
本発明の幾つかの形態に於ては、バリヤー掘削孔は
（例えば傾斜或いは曲線掘削技術によって）、オーバー
ラップする氷柱が集合状態で汚染場所の地下の予備決定
領域を完全に包囲するバリヤーを確立するように設けら
れる。
別様には、地球の実質的に流体不透性の地表下領域が
汚染場所の地下の予備決定領域に存在することが分かっ
た場合は、バリヤー掘削孔を地球表面及びそうした流体
不透性の地表下領域間における“杭垣”式にして設け得
る。この場合、オーバーラップする氷柱及び流体不透性
の地表下領域は集合状態で汚染場所の地下の予備決定領
域を完全に包囲するバリヤーを確立する。
本発明の封じ込めシステムは、バリヤー掘削孔の周囲
に確立されたオーバーラップする氷柱の外側に配置した
流体不透性の１つ以上の外側バリヤーを更に含み得る。
そうした外側バリヤーは、先ず実質的に環状の、或い
は汚染場所を取り囲む表面領域の円周方向の外側周囲の
間隔を置いた位置から下方に伸延する外側掘削孔列を設
けることにより各々設置され得る。
次でそれらの外側掘削孔内に冷媒流れが確立されそれ
により、そこに隣り合う地球部分の水が凍結され、外側
掘削孔の中心軸の周囲を半径方向に伸延する氷柱が形成
される。氷柱の半径及び外側掘削孔の横方向の間隔は、
隣り合う氷柱はオーバーラップしオーバーラップしたそ
れらの氷柱が集合状態で外側バリヤーを確立するように
選択される。内側及び外側のバリヤー間の領域は通常長
時間に渡り凍結し、単一複合体の比較的肉厚のバリヤー
を形成する。
一般に、バリヤー掘削孔内を流動する冷媒は０℃以下
の温度T1によって特徴付けられる。例えば、冷媒は−10
℃のブライン或いは−25℃のアンモニア或いは−200℃
の液体窒素であり得る。
使用される冷媒の選択は、相反する設計上の基準の数
によって決まる。例えば、ブラインは最も安価であるが
腐食し易くしかも凍結点が高い。斯くして、ブラインは
封じ込め期間が短く汚染物及びそこに含まれる土壌を固
形状態に維持するために非常に低温の氷を必要としない
場合にだけ適当である。例えば、ある種の粘土は凍結さ
せるためには−15℃の温度が必要である。アンモニアは
工業上標準的なものであるが毒性が強く、従ってその使
用は汚染場所が居住地域に近くないことが条件となる。
フレオンは一般に理想的であるが高価である。液体窒素
は緊急の汚染の場合に素早い凍結を可能とするが、高価
でありしかも使用される掘削孔内に特別のケーシングを
用意する必要がある。
外側バリヤーをも使用する密閉システムに於ては、そ
うした外側バリヤーを流動する冷媒は０℃以下の温度T2
によって特徴付けられる。ある具体例では冷媒はバリヤ
ー掘削孔及び外側掘削孔内のそれと同一のものとし得、
温度T1は温度T2に等しくし得る。他の具体例では各々の
掘削孔のための冷媒は異なり、また温度T1は温度T2と異
なり得る。例えば、温度T1は特に危険な汚染サイトでの
液体窒素の“緊急”使用を表わし得る。
本発明の種々の形態に於ては、オーバーラップする氷
柱の一体性を（連続性或いはサンプルを基準として）監
視可能であり、従ってそうした一体性の欠如或いは一体
性の欠如を導き得る状況は、汚染場所の地下の領域部分
から汚染物質が逃出する以前に検出され且つ補修され得
る。氷柱の一体性の監視には、氷柱の或いはそこに隣り
合った予備決定された一群の場所の温度を、例えば赤外
線センサー及び或いは熱電対その他センサー列の使用を
介して監視することが含まれ得る。加えて、或いは別様
には、放射線物質の存在を関知するために一組の放射線
検出器を使用し得る。
各々のセンサーのために検出されたパラメーターは、
重なり合う氷柱の、化学的或いは生物学的に発生した
“熱”スポット、外部の地下水流れ、或いは異常な表面
空気周囲温度によって引き起こされ得る如き、一体性の
欠如を生じ得る状況にある部分を識別するために分析さ
れ得る。
そうした検出結果に応答してバリヤー掘削孔における
冷媒流れが変更されそれにより、そうした識別部分から
追加的な熱が取り出され、氷柱はその完全オーバーラッ
プ状態に維持される。
氷柱の一体性はまた、バリヤー掘削孔の選択された一
つに隣り合う位置から下方へと伸延する注入掘削孔を設
けることによって監視され得る。ある形態に於てはこれ
らの注入掘削孔は水透過性のチューブ状ケーシングと共
に直接的に或いはそれと整列状態で使用され得る。
氷柱の一体性を、冷媒流れを確立するに先立って監視
するために、注入掘削孔は例えば中実コアを送通させる
ことによって可逆的に充填される。次でバリヤー掘削孔
での初期の凍結後、充填物は注入掘削孔から除去されそ
してガス状媒体がそれら注入掘削孔内にポンピングされ
る。次で定常状態のガス流量が監視される。１つの注入
掘削孔内への定常状態のガス流量が予備決定域値を上回
る場合は一体状況の欠如が表示される。その他の場合は
氷柱は一体性を有しているとされる。こうしたガス圧力
試験を使用することにより、例えば氷柱の内側からの化
学的侵入の発生の有無、氷柱の外側からの熱の侵入の有
無或いは地殻の変動によるひび割れの補修の有無が判断
され得る。
最初にバリヤー掘削孔が形成された場合は、こうした
ガス圧力試験はバリヤー掘削孔の完成を確認するために
使用される。詳しくは、氷柱のオーバーラップが試験さ
れ、不十分な水分含有による“空洞”の欠如が試験され
る。そして後、このガス圧力試験は氷柱が化学的な侵
入、特にDMSOの如き溶剤（温度監視システムでは一般に
検出し得ない）による溶解がないことを保証するために
使用される。バリヤー掘削孔の内側及び外側に配置され
た注入掘削孔はまた、氷柱の厚みを監視するためにも使
用され得る。
重なり合う氷柱に於て検出された一体性の欠如部分は
先ず、そうした重なり合う氷柱の一体性の欠如部分を表
示する前記ガス流量のための注入掘削孔の１つを識別
し、次で識別された注入掘削孔内に高温の水を注入する
ことによって容易に補修され得る。高温の水（液相或い
は気相）が氷柱のひび割れを充填しそして凍結し、それ
をシールする。
別様には、検出された一体性の欠如部分は、注入掘削
孔から液相物質をポンピングし、それによってひび割れ
を生じる物質の集中を無くすことによって補修され得
る。検出された一体性の欠如部分はまた、バリヤー掘削
孔内の冷媒流れを、一体性の欠如によって特徴付けられ
る氷柱から追加的な熱を引き出すよう改変することによ
っても補修され得る。
従来から使用される大抵の地面凍結に於て、例えばダ
ム或いはトンネルを建設可能とするために地球を急速に
凍結するための強い経済的動機がある。しかしながら、
危険な廃棄物封じ込めの場合、地下の透水層が結局汚染
されることが通常関心の向けられる問題であるが、この
問題は当面のものではない。初期の凍結が１年程度可能
であるようにすることによって、冷凍プロセスの効率は
こうした冷媒プロセスの適用が遅い程著しく上昇するこ
とから、著しい経済的節約がもたらされ得る。詳しく
は、通常的なプラクティスのように、維持のための冷凍
設備に加えて特別のヘビーデューティーの冷凍設備をリ
ースするのではなくむしろ、維持のための冷凍設備を凍
結のために使用可能である。
設置が長期間、代表的には10年を越えることが予測さ
れる場合は幾つかの改変が考慮される。
先ず、密閉システムは汚染場所或いはその付近に位置
決めしたソーラーパワー発生機の使用を介し、部分的或
いは完全エネルギー自己充足状態の下に作成され得る。
この場合、ソーラーパワー発生機は必要に応じてシステ
ムの種々の要素を駆動するために必要なエネルギーを創
出し且つ貯蔵する。両者の技術的マッチングは良い。な
ぜなら、電力要求量がピークにある日中は電気をグリッ
ドに送給し、そして電力の要求量がピークを過ぎた夜に
は冷凍プロセスが最も有効となる冷凍ユニットを駆動す
るために電力を冷凍ユニットに戻すことが可能だからで
ある。
第２に、コンプレッサーシステムをソリッドステート
式熱電気或いは磁気熱量システムと代替しそれによっ
て、電流の資本コストを長期間の信頼性及び著しい低い
設備管理費用と引き替え得る。
第３に、バリヤー掘削孔を“スライド式マニホール
ド”を介して冷凍ユニットに接続しそれにより、任意の
１つのバリヤー掘削孔を複数の冷凍ユニットの任意のも
のと交換しそれによって別の水準の“フェイルセーフ”
運転が可能とされ得る。
〔図面の簡単な説明〕
先の及びその他の本発明の目的、種々の特徴並びに本
発明自体は関連する図面を参照しての以下の説明によっ
てより完全に理解され得る。
第１図は本発明に従う封じ込めシステムを断面で示す
概略図である。
第２図は第１図に示されるバリヤーネットワークの集
中パイプユニットの１区画を示す断面図である。
第３図は汚染物を収容する領域を覆う封じ込めサイト
を示す概略断面図である。
第４図は、第３図の封じ込めサイトに設置された極低
温バリヤー密閉システムの概略断面図である。
第５図は第４図の極低温バリヤー密閉システムの平面
図である。
〔好ましい具体例の説明〕
本発明を具体化する極低温バリヤー密閉システム10が
第１図に示される。第１図では地球の封じ込め表面領域
が、危険な廃棄物質の堆積物を土壌キャップ層12で覆っ
た状態で示されている。例示された具体例では漏出ガス
貯蔵タンク14、表面こぼれ16（例えばガソリン、オイ
ル、毒性農薬）、廃棄化学プラント18（例えばPCB或い
はDDTの如き物質を漏出し得る）漏出核物質貯蔵タンク2
0（例えばストロンチウム90或いはＵ−235の如き放射性
同位体を含む）そしてゴミの山22（例えば浸出物、PCB
の及び化学的な浸出物を漏出し得、またメタンを創生し
得る）によって表されている。
極低温バリヤー密閉システム10は、土壌キャップ層12
を覆う封じ込め表面の周囲に沿った位置で間隔を置いて
地球内部へと伸延する２セット（内側及び外側）の極低
温流体パイプを具備するバリヤーネットワーク30を含
む。好ましい具体例では土壌キャップ層12は流体流れに
対して不透性であり且つ極低温バリヤー密閉システム10
の一部を形成する。そうした土壌キャップ層を使用する
ことにより、包囲された領域が、封じ込めサイトに流体
が追加されることによって溢出することはない。例示さ
れた具体例に於ては、極低温流体パイプが、その遠方端
が地下位置で収斂するように伸延される。別態様の具体
例に於ては、例えば封じ込めサイトの下方に流体流れ不
透性の下層土が存在する場合、極低温流体パイプは収斂
されず、むしろ封じ込め表面の周辺位置で間隔を置いて
その下層土へと伸延し、パイプによる環状の“杭垣”を
確立する。この杭垣は流体流れ不透性の下層土と共に、
封じ込め表面の下方の領域を完全に包囲する。例示され
た具体例に於ては、極低温流体パイプは地球表面付近或
いはその位置から下方に伸延されている。
本発明の別の形態に於ては、これらの極低温流体パイ
プは地球表面の下方に配設された位置（例えば10から15
フィート）から下方に伸延され、それによって形成され
たバリヤーはそこに流体流れを収容するためのコップ状
構造となって、冷凍維持コストが著しく節約される。こ
うした形態に於ては、流体水準モニターによって前記コ
ップ状構造が満杯状態に近づいたことを検出し得、それ
によって流体を汲み出し可能である。
好ましい具体例に於ては、バリヤーネットワーク30の
各々の極低温流体パイプは第２図に示される構造の２本
の同軸スチールパイプユニットである。各同軸スチール
パイプユニットに於て、外側パイプ30Aはその遠方端が
閉鎖され、内側パイプ30Bはその遠方端が開放され、こ
の遠方端が前記外側パイプ30Aの閉鎖された遠方端から
離間される。
２つの極低温ポンプステーション34及び36がバリヤー
ネットワーク30に対し、極低温ポンプステーションから
の冷媒流れが各同軸スチールパイプユニットの内側パイ
プを通り、外側パイプを通り（第２図で矢印によって示
される方向に於て）、そして極低温ポンプステーション
に戻る制御された閉回路流れを確立する様式に於て凍結
される。各々の極低温ポンプステーションは流量コント
ローラーとそこを貫流する冷媒を冷却するための関連す
る冷却ユニットとを含む。
極低温バリヤー密閉システム10は更に、水透過性の注
入パイプから構成される注入ネットワーク40を含む。水
透過性の注入パイプ（第１図ではパイプ40Aとして例示
される）はバリヤーネットワーク30の内側パイプ及び外
側パイプ間から地球内部に伸延し且つバリヤーネットワ
ーク30のの各パイプ（第１図ではパイプ40Bとして示さ
れる）と隣り合っている。本発明の他の形態に於ては、
注入ネットワーク40は単なる掘削孔（即ちパイプ構造を
持たない）によって代替され得る。
水ポンピングステーション42が、注入ネットワーク40
の注入パイプへの制御された水流れを確立する様式に於
て注入ネットワーク40に連結される。
第１組のセンサー（実線円で表される）及び第２組の
センサー（中空の矩形によって表される）が、バリヤー
ネットワーク30の各パイプに接近した種々の位置に位置
決めされる。例えば、第１組のセンサーは熱電対ベース
のデバイスであり、そして第２組のセンサーは赤外線セ
ンサー或いは別様には放射性同位体センサーであり得
る。加うるに、一組の高位置赤外線センサーが封じ込め
サイト上方のポール上に取付けられる。地表下温度もま
た、バリヤー掘削孔での流入−流出流れの温度差及び圧
縮ステーションでの温度差流れを測定することにより監
視され得る。
極低温バリヤー密閉システム10を封じ込めサイトに設
置するために、封じ込めサイトの地表下状況の分析に引
き続き、バリヤーネットワーク30のパイプを収納するた
めの一組のバリヤー掘削孔が先ず設けられる。バリヤー
掘削孔の配置は、その掘削数（コストの点から）と汚染
物封じ込め領域及びバリヤー掘削孔を取り巻く環状部分
間の“セットバック”との間で兼ね合わされる。セット
バックマージンが低いと経済性は比較的高くなり（設置
及び維持の点で）またセットバックマージンが大きいと
安定性が比較的高くなる（他の軽減技術の使用を可能と
し且つ生物学的活動の継続を可能とする）。
バリヤー掘削孔は、封じ込めサイトの地表下にバリヤ
ー掘削孔列を形成するための従来からの縦方向、傾斜或
いは湾曲掘削技術によって形成され得る。バリヤー掘削
孔の横方向の間隔は、封じ込めサイト地表下の水分含有
量、間隙率、化学的及び熱的特性、並びにこれらのバリ
ヤー掘削孔及びパイプに於て使用される冷媒の温度及び
伝熱特性に鑑みて決定される。
熱吸収技術を使用する受動冷却が封じ込めサイトの中
心から熱を取り出すために使用され得、かくして維持冷
却要件が低減される。一般に、そうしたシステムは閉じ
た冷却システムから成り立つ。この閉じた冷却システム
は、ポンプを介して表面ラジエータに接続された封じ込
めサイトの中心内或いはその付近に配置した１つ以上の
掘削孔から成り立つ。ポンプは周囲空気が地球の、この
封じ込めサイトの中心よりも低温である場合は常に作動
される。表面ラジエータが正しく設計されている場合、
前記閉じた冷却システムは黒体放射による夜空への排熱
のためにも使用され得る。
例示された具体例では地表下の状況は、十分な水分を
提供するために追加の水が必要であり、従って所望され
る氷柱が有効な封じ込めシステムのために形成され得る
ことが表される。そうした追加的な水を地表下水に提供
するために、注入ネットワーク40の水透過性のパイプを
収納するための一組の注入掘削孔が設けられる。注入掘
削孔は先に説明したガス圧力試験を使用しての氷柱の一
体性を監視するためにも作用する。
バリヤーネットワーク30及び注入ネットワーク40の設
置に引き続き、水ポンピングステーション42が注入ネッ
トワーク40のパイプを貫きそしてこれらパイプに隣り合
う地中への水流れを創出する。次いで冷却ポンプステー
ション34及び36が、バリヤーネットワーク30のパイプを
通しての、比較的高い始動速度における熱取り出しのた
めの冷媒流れを創出する。この冷媒流れは、パイプに隣
り合う地表下から熱を取り出し、バリヤーネットワーク
30の各々のパイプの周囲を半径方向に拡張する氷柱を確
立する。このプロセスはバリヤーネットワーク30の内側
パイプの１つに隣り合う氷柱同士が重なり合い、封じ込
めサイト下方領域の周囲に内側閉鎖バリヤーを確立する
まで、そしてバリヤーネットワーク30の外側パイプの隣
り合う氷柱同士が前記領域の周囲に外側閉鎖バリヤーを
確立するまで継続される。次いで冷媒流れが、熱の取り
出しを氷柱を然るべく維持するに十分な安定状態での
“管理”速度に低減するべく調節される。然し乍ら、仮
に“始動”が、経済性を高めるためには遅くしかも冬場
に行われる場合は、“管理”速度は下記における始動速
度よりも高くし得る。
極低温バリヤー密閉システム10の、オーバーラップす
る氷柱によって確立されるバリヤーが、封じ込めサイト
下方の領域を境界付けし、また前記領域からの流体流れ
の移動を防止するために有効なシールを提供する。
例示具体例のバリヤーネットワーク30における２組
（内側及び外側）のパイプが、極低温バリヤー密閉シス
テム10における毒性物質の流れを収容するための２組
（内側及び外側）のバリヤーを確立する。
第５図に示されるように、バリヤーネットワーク30
は、地球の四角形の封じ込め表面領域周辺の位置から下
方に伸延する一組のバリヤー掘削孔と、この封じ込め表
面領域を取り囲む。四角形に境界付けされた周囲表面の
周辺位置から下方に伸延する一組の外側掘削孔とを含ん
でいる。例示具体例における各々の掘削孔の中心軸は実
質的に直線に沿って伸延される。更には、一組の外側掘
削孔の主要部は一組のバリヤー掘削孔に最も近い掘削孔
から実質的に等しい距離にて位置決めされ、夫々のバリ
ヤーを形成する重なり合う氷柱を最小のエネルギーで形
成するための形状となっている。
別態様の形状に於ては、一組のバリヤーの連続した掘
削孔（及び、二重バリヤー形態に於ては一組の外側掘削
孔）の各々が夫々の表面領域の周囲に沿って、しかしジ
グザグ模様で（即ち、別様には一方側に次いで他方側
に）伸延し得る。好ましくは、ジグザグ模様は内側バリ
ヤーの間隔の約10パーセント未満である。こうしたジグ
ザグ模様により、氷柱がオーバーラップ位置に伸延する
に従い、夫々の氷柱のための交互する冷媒パイプがその
周囲の特定部分に対し直交する対向方向に於て僅かに偏
倚可能とされそれにより、それらの冷媒が流れるパイプ
への応力が最小限化される。
これとは対照的に、冷媒が流れるパイプが厳密に“整
列”される場合は、氷柱がオーバーラップするに従い、
そこに大応力が加わる恐れがある。ジグザグ形状とする
ことにより、図示される如き夫々の外側掘削孔もまた最
短距離にある２つのバリヤー掘削孔から実質的に等しい
（ジグザグ模様により比較的小さい偏倚があることを除
き）距離にあると考えられる。
単一のバリヤーを確立する単一組のパイプ構造、或い
は多重バリヤーを確立するための３組以上の平行なパイ
プを使用する構造の如きその他の構造をも使用し得る。
パイプの組数の、従ってオーバーラップする氷柱による
バリヤー数が増大するに従い、封じ込めを有効なものと
するための信頼性の要因、特に外側からの熱の浸入に対
する要因が増大する。また、封じ込め領域及びその外側
位置間に於てある程度の熱的絶縁が達成される。本発明
によって確立される極低温バリヤーの１つの特徴は、中
央位置（即ち冷媒に近い位置）が、冷媒への熱の移行に
よって予備決定温度（例えば−37℃）に維持され得る一
方、極低温バリヤーの周囲部分が未凍結の隣り合う土壌
から熱を吸収することである。
幾つかの具体例に於て、種々の氷柱バリヤーが夫々の
バリヤーに対する別個の組のパイプ内の異なる冷媒によ
って確立され得る。冷媒は例えば、−10℃のブライン、
−80℃のフレオン−13、−25℃のアンモニア、或いは−
200℃の液体窒素であり得る。大抵の実施状況に於て
は、連続する氷壁が−37℃或いはそれよりも低温状態に
維持される場所では事実上完全な汚染物の封じ込めが確
立される。それよりも暖かい温度では、種々の汚染物は
バリヤー内に拡散し、恐らくはひび割れを生じさせる。
実際上、氷柱の半径は多重バリヤーを確立するべく制
御し得、或いは単一の、複合された肉厚壁バリヤーを形
成するために、冷媒を適宜コントロールすることによっ
て多重バリヤーが合体される。別個の内側バリヤー及び
外側バリヤーを維持するために、一般にそれら内側及び
外側の各バリヤーの中心軸の間隔を少なくとも約50フィ
ート横方向にずらすようにする必要がある。この構造に
於て、各バリヤー掘削孔の中心軸間に第１の表面が画定
され、各外側掘削孔の中心軸間に第２の表面が画定され
ると定義し得る。この定義を使用すれば、前記第１の表
面は、基準平面において、各前記バリヤー掘削孔の中心
軸を通る、連続する夫々の部分に関して直線である閉じ
た第１の曲線に沿って交差し、また、前記第２の表面
は、基準平面において、各前記外側掘削孔の中心軸を通
る、連続する夫々の部分に関して直線である閉じた第２
の曲線に沿って交差し、前記第２の曲線が第１の曲線よ
りも大きく且つその外側にある場合はこれら２つの曲線
は横方向に少なくとも50フィート未満の距離離間され
る。実際様式として、冷媒の特性上、バリヤーをそうし
た離間状体で合体させるべく地球を十分に冷却すること
は出来ない。
他方、複合バリヤー（合体された内側及び外側バリヤ
ーによって形成された）を設けることが所望される場合
は、夫々のバリヤーのための中心軸の列は約35フィート
未満の距離離間されるべきである。こうした形態に於て
は、各バリヤー掘削孔の中心軸間に第１の表面が画定さ
れ、各外側掘削孔の中心軸間に第２の表面が画定される
と定義し得る。この定義を使用すれば、前記第１の表面
は、各前記バリヤー掘削孔の中心軸を通る基準平面と、
連続する夫々の部分に関して直線である閉じた第１の曲
線に沿って交差し、また、前記第２の表面は、基準平面
において、各前記外側掘削孔の中心軸を通る、連続する
夫々の部分に関して直線である閉じた第２の曲線に沿っ
てし、前記第２の曲線が第１の曲線よりも大きく且つそ
の外側にある場合はこれら２つの曲線は横方向に少なく
とも35フィート未満の距離離間される。実際上、冷媒の
特性上、そうした距離でバリヤーを合体可能とするため
の地球の十分な冷却が一般に提供される。
冷媒流れを、隣り合う氷柱が合体（即ちオーバーラッ
プ）するように調節することによって確立され得る如き
肉厚の壁によるバリヤーの使用に於て、完成された複合
バリヤーはその中心領域（即ち内側及び外側掘削孔組間
の領域）が、最適温度−37℃の如き予備決定温度に維持
され得る。前記中心領域における前記温度が確立される
と、冷媒流れは平均的な複合バリヤー幅が実質的に一定
に調節されるよう調節され得る。例えば、冷媒流れは
“オン”期間中は複合バリヤーがより厚みを増し、そし
て“オフ”の時は複合バリヤーがその外側における地球
部分からの熱の吸収によってより厚みが減少するよう、
間欠的なものと為し得る。しかしながら、こうした“オ
フ”の間は、内側及び外側掘削交換の領域は、そこでの
熱の以降が小さいことから、その基本的な温度に実質的
に維持される傾向を有する。オン−オフ時間を適宜に周
期化させることにより、複合バリヤーの平均幅は実質的
に一定に維持される。
これとは反対に、単一バリヤーシステムに於て間欠的
な冷媒流れを使用した場合、“オン”期間中、単一バリ
ヤーは厚みを増すが、“オフ”の間は、単一バリヤーは
その厚みを減少するだけで無く、ピーク温度（即ち最小
温度）もまたその最も低い値から上昇する。その結果、
バリヤーの一体性がそのピーク温度に於て維持されるこ
とを保証するためには、“オフ”周期に先立つ単一バリ
ヤーの開始温度より低温とする必要があり、それにより
使用されるエネルギーは二重／複合バリヤ構成と比較し
てより高くなり、また熱平衡に近付くに従いバリヤーの
幅はコントロールし得ないものとなる。
種々の環境に於て、２（或いはそれ以上の）バリヤー
システムのバリヤーにおける形成順序は、危険性を有す
る物質の封じ込めを最大限化するために重要であり得
る。例えば、セル或いはポケットを有する岩、或いは玄
武岩、溶岩におけるその他形態から成る地球の岩層内で
の封じ込めを最適なものとするためには、先ず内側及び
外側掘削孔（任意の順序で）を確立し、そして先ず外側
掘削校内の冷媒流れを、そこに隣り合う岩を−37℃或い
はそれ以下の温度に冷却するよう調節する。次いで岩の
各掘削孔間を、例えば内側掘削孔に冷媒担持ケーシング
を組み込む前に水で満たすことによって水を追加し、そ
して最終的に冷媒が内側掘削校内を流動するよう制御
し、そして後これら内側掘削孔に隣り合う岩内の水を凍
結させる。こうしたシーケンスによって、外側掘削孔を
取り巻く岩は、それらの岩にたどり着いた水−担持汚染
物がその場で即座に凍結するよう冷却される。
氷柱バリヤーは極めて安定でありしかも、特に地震或
いは地殻変動によって引き起こされ得る如き破損による
欠陥に対する抵抗力がある。代表的には、過負荷による
圧力は、それによって生じ得る任意のひび割れの境界部
分をとかすこうかがある。つまり、氷柱バリヤーは“自
己−補修”性がある。
一体性の欠如は、冷媒流れにおける選択的変動、例え
ば熱的増加が検出された場所における冷媒の流量を増加
させることによってもまた補修可能である。追加的な冷
媒流れは、バリヤーネットワーク30の既存のパイプ内に
於て、或いは必要に応じて負荷され得る補助的な新しい
パイプ内に確立され得る。センサー列がバリヤー内及び
その周囲の種々の位置における温度変化の如きを検出す
るために監視され得る。
封じ込めシステムを除去する場合には、冷媒は比較的
高温の媒体と置換され得、或いは完全に除去され、それ
によりバリヤーの温度が上昇され、氷柱が溶解され得
る。溶けた氷柱から液相の水を除去するために、それら
の水が注入掘削孔から汲み出され得る。水の除去を助成
するために、追加的な“逆注入”掘削孔を所望に応じ掘
削し得る。そうした“逆注入”掘削孔はまた、設置後
（例えばバリヤーの除去が所望される時）の任意の時期
に掘削し得る。
本発明の他の形態に於て、バリヤーの外側の外側“注
入”掘削孔の組が使用され得る。そうした外側注入掘削
孔は、外部熱源（流動地下水の如き）の早期の且つ遠方
からの検出を提供する作用を為す。
第３図には、汚染物を収納する領域を覆う例示的な20
0フィート×200フィートの四角形状の封じ込めサイト10
0における地層区分的な側面図が示される。一組の縦方
向の試掘孔102が示され、地表下汚染及び地表下土壌状
況の程度に関する地表下データを収集し得る手段を例示
している。
第４図及び５図は夫々、本発明の例示的な極低温バリ
ヤー封じ込めシステム10の設置後における封じ込めサイ
ト100の区分側面図及び平面図を表している。第４図及
び５図に於ては、第１図と対応する要素は同じ参照番号
で示されている。
第４図及び５図に示される極低温バリヤー封じ込めシ
ステム10は、傾斜掘削されたバリヤ掘削校内に位置決め
された、極低温流体を担持する同心の２組の（内側及び
外側）パイプを有するバリヤーネットワーク30を含んで
いる。地球内部に伸延する各々のパイプアセンブリーに
於て、外側パイプの直径は６インチであり、内側パイプ
の直径は３インチである。内側及び外側の各組のバリヤ
ー掘削交換の横方向の感覚は約25フィートである。４基
の極低温ポンプ34A、34B、34Cそして34Dが、前記バリヤ
ーネットワークにおける冷媒流れを制御するための順序
で該バリヤーネットワーク30に連結される。こうした構
成に於て、極低温ポンプは、−10℃の温度状態のブライ
ンをポンピングするようになっており、各々500トン
（U.S.トン）の始動キャパシティ（凍結に対し）を有し
また50トン（U.S.トン）の長期キャパシティを有してい
る。
極低温バリヤー封じ込めシステム10はまた、やはり傾
斜掘削孔に位置決めされた注入パイプから成る注入ネッ
トワーク40を含んでいる。地球内部に伸延する注入ネッ
トワーク40の各々の注入パイプは穴開きの、直径３イン
チのパイプである。
第１図に示されるように、特定の注入パイプ（パイプ
40Aで例示される）はバリヤーネットワーク30の内側パ
イプ及び外側パイプ間の概略中央、即ち、二重の氷柱バ
リヤーを設置した後、最も温度が高くなると予測され
る、前記内側及び外側パイプの間の位置に位置決めされ
る。そうした位置は氷柱バリヤーがひび割れのサインを
最も表示しやすい場所である。これらの注入パイプの横
方向における内側の間隔は約20フィートである。これら
のパイプ（40A）は、バリヤーネットワーク30及び注入
ネットワーク40間の地中に水を注入するために特に有益
である。
第１図に同様に示されるように、特定の注入パイプ
（パイプ40Bによって得例示される）は、バリヤーネッ
トワーク30のパイプの選択した１つに隣り合って且つそ
の内側にある。それらの注入パイプは、バリヤー掘削孔
近辺を凍結させるための水を注入するための使用に加
え、バリヤー氷柱の除去期間中の、溶けた氷柱から生じ
た地中の水を除去するために特に有益である。加うる
に、これらの“内側の”注入パイプはバリヤー厚さの監
視を助成し、また化学的浸入の早期の警告を提供するた
めの作用を為す。
第４図及び第５図にはまた、黒丸にて温度センサー
が、そして矩形にて赤外線監視（或いは放射同位体）ス
テーションが示される。極低温バリヤー封じ込めシステ
ム10は地表上の、過剰の監視を提供するために異なる周
波数にて作動される赤外線モニター108A、108B、108C及
び108Dをも具備する。10フィートの肉厚の、不透性の粘
土キャップ層110（耐腐蝕性のための雨水排水管を具備
する）が、極低温バリヤー封じ込めシステム10の上部を
覆って配設される。この粘土キャップ層110は封じ込め
サイトにおける熱絶縁バリヤーを提供する。ソーラーパ
ワー発生システム120（縮尺通りではない）が粘土キャ
ップ層110上に位置決めされる。
第５図では、オーバーラップする特定の氷柱（図で左
側の角）が同心円の組によって例示されている。本具体
例の定常状態（維持）モードでの運転に於ては、各々の
氷柱の外径は約10フィートである。この形状に於ては、
封じ込めサイト100の下方の封じ込め物の移動を封じ
る、接近した（コップ状の）有効な二重バリヤーが確立
される。この形状に於て、封じ込め物はカップ状の極低
温バリヤー封じ込めシステムの底部に収集する傾向を有
し、所望であればそれらを汲み出し可能である。また、
そうした収集位置は、部分的に、バリヤーパイプの遠方
端が集合していることによって極低温バリヤー封じ込め
システムに於て最も効果的に冷却される部分でもある。
極低温バリヤー封じ込めシステムの全体の運転は好ま
しくは、閉ループに於て、種々のセンサーからの状況信
号に応じてコンピューター制御される。代表的設置に於
て、熱流れ状況が運転の始動モード中に監視され、運転
の維持モードのための開始点としての適切な制御アルゴ
リズムが引出される。そうした運転中、適応制御アルゴ
リズムが所望の制御を提供する。
本発明はその本質的特徴或いは精神から離れることな
くその他の特定形態に於て具体化され得る。従って、本
発明は全ての点に於て例示的且つ非限定的なものとして
考慮されるべきであり、本発明の範囲は先の説明によっ
てでは無く付随する請求の範囲によって表示され、従っ
て、請求の範囲と同等の意味及び範囲内のものとなるに
全ての変更がそこに含まれるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G21F 9/36 B09B 1/00

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】地球の封じ込め表面下を下方に伸延する予
    備決定領域の周囲に配設された閉じた極低温バリヤーを
    使用して地球内に物質を封じ込めるための方法であっ
    て、 A.前記封じ込め表面の周囲の間隔を置いた位置から下方
    に伸延するバリヤー掘削孔の列を設ける段階と、 B.前記バリヤー掘削孔内に冷媒流れを確立する段階と、 を含みそれにより、 前記バリヤー掘削孔に隣り合う地球部分における水が凍
    結して前記バリヤー掘削孔の中心軸に沿って且つその周
    囲を半径方向に伸延する氷柱を形成し、該氷柱の中心軸
    の位置と、その半径と、前記バリヤー掘削孔の横方向の
    間隔とが、隣り合う氷柱が重なりあるように選択され、
    重なり合う前記氷柱が集合状態で前記予備決定領域を包
    囲するバリヤーを確立する前記方法。
  2. 【請求項２】実質的に流体不透性の外側バリヤーにし
    て、重なり合う氷柱から離間され且つ前記氷柱によって
    包囲された予備決定領域の外側の前記外側バリヤーを設
    ける段階を含む請求項１の方法。
  3. 【請求項３】外側バリヤーを設ける段階には、 C.地球の封じ込め表面領域を取り巻く実質的に周囲表面
    領域の外側周囲上の間隔を置いた位置から下方に伸延す
    る外側掘削孔の列を設ける段階と、 D.前記外側掘削孔内に冷媒流れを確立しそれにより、前
    記外側掘削孔に隣り合う地球部分内の水を凍結させ、前
    記外側掘削孔の中心軸に沿って且つその半径方向周囲に
    伸延する氷柱を確立し、前記氷柱の中心軸の位置及び半
    径、そして前記外側掘削孔の横方向間隔とは、隣り合う
    前記氷柱が重なり合い、重なり合う氷柱が集合的に前記
    外側バリヤーを確立するよう選択される請求項２の方
    法。
  4. 【請求項４】重なり合う氷柱の一体性を監視する段階を
    更に含んでいる請求項１〜３の何れかに記載の方法。
  5. 【請求項５】重なり合う氷柱の一体性を監視する段階
    は、前記氷柱内の予備決定された一組の位置における温
    度を監視する段階を含んでいる請求項４の方法。
  6. 【請求項６】バリヤー掘削孔の選択された１つに隣り合
    う位置から下方に伸延する注入掘削孔を設ける段階と、 該注入掘削孔内に水透過性の管状ケーシングを位置決め
    する段階と、 検出された、重なり合う氷柱の一体性の欠如を、 重なり合う氷柱の一体性の欠如が検出されたバリヤー掘
    削孔に隣り合う注入掘削孔の少なくとも１つを識別し、 この識別された注入掘削孔内に水を注入しそして、 前記バリヤー掘削孔内の冷媒流れを改変しそれにより、
    一体性の欠如によって特徴付けられる前記氷柱から追加
    的に熱を取り出すことによって捕集する段階と を更に含んでいる請求項４の方法。
  7. 【請求項７】バリヤー掘削孔の選択された１つに隣り合
    う位置から下方に伸延する注入掘削孔を設ける段階と、 冷媒流れを確立する段階に先立って前記注入掘削孔内に
    水を注入する段階と を含んでいる請求項１〜６の何れかに記載の方法。
  8. 【請求項８】各バリヤー掘削孔の中心軸間に第１の表面
    が画定され、各外側掘削孔の中心軸間に第２の表面が画
    定され、前記第１の表面は、基準平面において、各前記
    バリヤー掘削孔の中心軸を通る、連続する夫々の部分に
    関して直線である閉じた第１の曲線に沿って交差し、ま
    た、前記第２の表面は、基準平面において、各前記外側
    掘削孔の中心軸を通る、連続する夫々の部分に関して直
    線である閉じた第２の曲線に沿って交差し、前記第２の
    曲線は前記第１の曲線の外側にあって且つ第１の曲線よ
    りも大きく、前記第１の曲線の少なくとも１部分が、約
    35フィート未満の距離前記第２の曲線の隣り合う部分か
    ら離間されている請求項３の方法。
  9. 【請求項９】各バリヤー掘削孔の中心軸間に第１の表面
    が画定され、各外側掘削孔の中心軸間に第２の表面が画
    定され、前記第１の表面は、基準平面において、各前記
    バリヤー掘削孔の中心軸を通る、連続する夫々の部分に
    関して直線である閉じた第１の曲線に沿って交差し、ま
    た、前記第２の表面は、基準平面において、各前記外側
    掘削孔の中心軸を通る、連続する夫々の部分に関して直
    線である閉じた第２の曲線に沿って交差し、前記第２の
    曲線は前記第１の曲線の外側にあって且つ第１の曲線よ
    りも大きく、前記第１の曲線の少なくとも一部分が少な
    くとも約50フィート未満の距離前記第２の曲線の隣り合
    う部分から離間されている請求項３の方法。
  10. 【請求項１０】内側掘削孔内の冷媒流れ及び外側掘削孔
    内の冷媒流れを確立する段階を更に含みそれにより、少
    なくとも幾つかの氷柱がバリヤー掘削孔の周囲に伸延さ
    れ、前記外側掘削孔の周囲に伸延する隣り合う氷柱に重
    なり合わされ、それら重なり合う隣り合った氷柱が集合
    状態で複合バリヤーを形成し、該複合バリヤーが前記バ
    リヤー掘削孔の中心軸及び前記隣り合う外側掘削孔の中
    心軸管の距離よりも大きな幅を有している請求項３の方
    法。
  11. 【請求項１１】冷媒流れが制御されそれにより、バリヤ
    ー掘削孔及び外側掘削孔間の地球の領域が実質的に予備
    決定温度Ｔに維持される請求項10の方法。
  12. 【請求項１２】予備決定温度Ｔは−37℃或はそれよりも
    低い温度である請求項11の方法。
  13. 【請求項１３】バリヤー掘削孔に隣り合う選択された地
    球部分内に、冷媒流れを確立する段階に先立って水を注
    入する段階が更に含まれる請求項１〜12の何れかに記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】バリヤー掘削孔を設ける段階には、バリ
    ヤー掘削孔を設ける段階が含まれそれにより、重なり合
    う氷柱は集合状態で封じ込め表面の領域したの予備決定
    領域を完全に包囲するバリヤーを確立する請求項１〜13
    の何れかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】地球の封じ込め表面領域下を下方に伸延
    する予備決定領域の周囲に伸延される閉じた極低温バリ
    ヤー封じ込めシステムであって、 A.前記封じ込め表面の周囲の間隔を置いた位置から下方
    に伸延するバリヤー掘削孔の列と、 B.複数の氷柱にして、その各々が前記バリヤー掘削孔の
    １つに沿って伸延する氷柱と、 を含み、 前記バリヤー掘削孔の中心軸の位置と、前記氷柱の半径
    と、そして前記バリヤー掘削孔の横方向の間隔とは、隣
    り合う氷柱が重なり合い、そうした重なり合う氷柱が集
    合状態で前記予備決定領域を包囲するバリヤーを確立す
    るようなものである閉じた極低温バリヤー封じ込めシス
    テム。
  16. 【請求項１６】実質的に流体不透性の外側バリヤーにし
    て、重なり合う氷柱から離間され且つ氷柱によって包囲
    される予備決定領域の外側の前記外側バリヤーを含んで
    いる請求項15の閉じた極低温バリヤー封じ込めシステ
    ム。
  17. 【請求項１７】外側バリヤーは、 A.地球の封じ込め表面領域を取り囲む実質的に周囲表面
    領域の外側周囲の位置で間隔を置いて下方に伸延する外
    側掘削孔の列と、 B.複数の氷柱にして、その各々が前記外側掘削孔の１つ
    の周囲に伸延する前記複数の氷柱とを含み、 前記外側掘削孔の中心の１つと、前記氷柱の半径と、そ
    して前記外側掘削孔の横方向間隔とは、前記隣り合う氷
    柱が重なり合い、それら重なり合う氷柱が集合状態で前
    記外側バリヤーを確立するようなものである請求項16の
    閉じた極低温バリヤー封じ込めシステム。
JP1509358A 1988-12-08 1989-08-23 地球における危険物質汚染のための閉鎖型極低温バリアー Expired - Lifetime JP2870658B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/281,493 US4860544A (en) 1988-12-08 1988-12-08 Closed cryogenic barrier for containment of hazardous material migration in the earth
US07/392,941 US4974425A (en) 1988-12-08 1989-08-16 Closed cryogenic barrier for containment of hazardous material migration in the earth
US281,493 1989-08-16
US392,941 1989-08-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04503402A JPH04503402A (ja) 1992-06-18
JP2870658B2 true JP2870658B2 (ja) 1999-03-17

Family

ID=26960920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1509358A Expired - Lifetime JP2870658B2 (ja) 1988-12-08 1989-08-23 地球における危険物質汚染のための閉鎖型極低温バリアー

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4974425A (ja)
EP (1) EP0480926A4 (ja)
JP (1) JP2870658B2 (ja)
AR (1) AR241371A1 (ja)
AU (1) AU621937B2 (ja)
BR (1) BR8907815A (ja)
DK (1) DK108991A (ja)
ES (1) ES2014897A6 (ja)
FI (1) FI912756A0 (ja)
GR (1) GR1000841B (ja)
IL (1) IL91449A (ja)
NZ (1) NZ230390A (ja)
WO (1) WO1990006480A1 (ja)

Families Citing this family (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5765965A (en) * 1991-06-24 1998-06-16 Halliburton Nus Corporation Apparatus for in situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
US5957624A (en) * 1991-06-24 1999-09-28 Lockheed Martin Idaho Technologies Company Apparatus and method for in Situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
US5542782A (en) * 1991-06-24 1996-08-06 Halliburton Nus Environmental Corp. Method and apparatus for in situ installation of underground containment barriers under contaminated lands
US5339893A (en) * 1992-05-08 1994-08-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Apparatus for containing toxic spills employing hybrid thermosyphons
US5345033A (en) * 1992-12-23 1994-09-06 Toxco, Inc. Method for the neutralization of hazardous materials
US5667339A (en) * 1993-02-18 1997-09-16 University Of Washington Cryogenic method and system for remediating contaminataed earth
US5324137A (en) * 1993-02-18 1994-06-28 University Of Washington Cryogenic method and system for remediating contaminated earth
US5551799A (en) * 1993-02-18 1996-09-03 University Of Washington Cryogenic method and system for remediating contaminated earth
US5416257A (en) * 1994-02-18 1995-05-16 Westinghouse Electric Corporation Open frozen barrier flow control and remediation of hazardous soil
US5507149A (en) * 1994-12-15 1996-04-16 Dash; J. Gregory Nonporous liquid impermeable cryogenic barrier
US5800096A (en) * 1995-04-27 1998-09-01 Barrow; Jeffrey Subsurface barrier wall and method of installation
US5730550A (en) * 1995-08-15 1998-03-24 Board Of Trustees Operating Michigan State University Method for placement of a permeable remediation zone in situ
US5890840A (en) 1995-12-08 1999-04-06 Carter, Jr.; Ernest E. In situ construction of containment vault under a radioactive or hazardous waste site
US5775424A (en) * 1996-07-08 1998-07-07 Pemberton; Bradley E. Depth-discrete sampling port
US20020003988A1 (en) * 1997-05-20 2002-01-10 Thomas Mikus Remediation method
US6588504B2 (en) 2000-04-24 2003-07-08 Shell Oil Company In situ thermal processing of a coal formation to produce nitrogen and/or sulfur containing formation fluids
US6715546B2 (en) 2000-04-24 2004-04-06 Shell Oil Company In situ production of synthesis gas from a hydrocarbon containing formation through a heat source wellbore
WO2001081240A2 (en) 2000-04-24 2001-11-01 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. In-situ heating of coal formation to produce fluid
US6715548B2 (en) 2000-04-24 2004-04-06 Shell Oil Company In situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation to produce nitrogen containing formation fluids
US6698515B2 (en) 2000-04-24 2004-03-02 Shell Oil Company In situ thermal processing of a coal formation using a relatively slow heating rate
US7051811B2 (en) 2001-04-24 2006-05-30 Shell Oil Company In situ thermal processing through an open wellbore in an oil shale formation
US6951436B2 (en) * 2001-10-24 2005-10-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Thermally enhanced soil decontamination method
ATE402294T1 (de) * 2001-10-24 2008-08-15 Shell Int Research Vereisung von böden als vorwegmassnahme zu deren thermischer behandlung
CA2463053C (en) * 2001-10-24 2010-09-21 Shell Canada Limited Soil remediation of mercury contamination
WO2003036037A2 (en) 2001-10-24 2003-05-01 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Installation and use of removable heaters in a hydrocarbon containing formation
WO2004038175A1 (en) 2002-10-24 2004-05-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Inhibiting wellbore deformation during in situ thermal processing of a hydrocarbon containing formation
NZ567052A (en) 2003-04-24 2009-11-27 Shell Int Research Thermal process for subsurface formations
US6881009B2 (en) * 2003-05-15 2005-04-19 Board Of Regents , The University Of Texas System Remediation of soil piles using central equipment
US7004678B2 (en) * 2003-05-15 2006-02-28 Board Of Regents, The University Of Texas System Soil remediation with heated soil
US7534926B2 (en) * 2003-05-15 2009-05-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Soil remediation using heated vapors
US20080087420A1 (en) 2006-10-13 2008-04-17 Kaminsky Robert D Optimized well spacing for in situ shale oil development
US7631691B2 (en) 2003-06-24 2009-12-15 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of treating a subterranean formation to convert organic matter into producible hydrocarbons
CA2579496A1 (en) 2004-04-23 2005-11-03 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Subsurface electrical heaters using nitride insulation
US7986869B2 (en) 2005-04-22 2011-07-26 Shell Oil Company Varying properties along lengths of temperature limited heaters
ATE435964T1 (de) 2005-04-22 2009-07-15 Shell Int Research Ein umlaufheizsystem verwendender in-situ- umwandlungsprozess
GB2451311A (en) 2005-10-24 2009-01-28 Shell Int Research Systems,methods and processes for use in treating subsurface formations
WO2007126676A2 (en) 2006-04-21 2007-11-08 Exxonmobil Upstream Research Company In situ co-development of oil shale with mineral recovery
EP2010754A4 (en) 2006-04-21 2016-02-24 Shell Int Research ADJUSTING ALLOY COMPOSITIONS FOR SELECTED CHARACTERISTICS IN TEMPERATURE-LIMITED HEATERS
AU2007313393B2 (en) 2006-10-13 2013-08-15 Exxonmobil Upstream Research Company Improved method of developing a subsurface freeze zone using formation fractures
WO2008048455A2 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Exxonmobil Upstream Research Company Enhanced shale oil production by in situ heating using hydraulically fractured producing wells
US8151884B2 (en) 2006-10-13 2012-04-10 Exxonmobil Upstream Research Company Combined development of oil shale by in situ heating with a deeper hydrocarbon resource
US7540324B2 (en) 2006-10-20 2009-06-02 Shell Oil Company Heating hydrocarbon containing formations in a checkerboard pattern staged process
CA2675780C (en) 2007-03-22 2015-05-26 Exxonmobil Upstream Research Company Granular electrical connections for in situ formation heating
US8622133B2 (en) 2007-03-22 2014-01-07 Exxonmobil Upstream Research Company Resistive heater for in situ formation heating
WO2008131182A1 (en) 2007-04-20 2008-10-30 Shell Oil Company Controlling and assessing pressure conditions during treatment of tar sands formations
BRPI0810761A2 (pt) 2007-05-15 2014-10-21 Exxonmobil Upstream Res Co Método para o aquecimento in situ de uma porção selecionada de uma formação rochosa rica em composto orgânico, e para produzir um fluído de hidrocarboneto, e, poço aquecedor.
BRPI0810752A2 (pt) 2007-05-15 2014-10-21 Exxonmobil Upstream Res Co Métodos para o aquecimento in situ de uma formação rochosa rica em composto orgânico, para o aquecimento in situ de uma formação alvejada de xisto oleoso e para produzir um fluido de hidrocarboneto, poço aquecedor para o aquecimento in situ de uma formação rochosa rica em composto orgânico alvejada, e, campo para produzir um fluido de hidrocarboneto a partir de uma formação rica em composto orgânico alvejada.
CA2686830C (en) 2007-05-25 2015-09-08 Exxonmobil Upstream Research Company A process for producing hydrocarbon fluids combining in situ heating, a power plant and a gas plant
US8146664B2 (en) 2007-05-25 2012-04-03 Exxonmobil Upstream Research Company Utilization of low BTU gas generated during in situ heating of organic-rich rock
EP2198118A1 (en) 2007-10-19 2010-06-23 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Irregular spacing of heat sources for treating hydrocarbon containing formations
US8082995B2 (en) 2007-12-10 2011-12-27 Exxonmobil Upstream Research Company Optimization of untreated oil shale geometry to control subsidence
EP2098683A1 (en) 2008-03-04 2009-09-09 ExxonMobil Upstream Research Company Optimization of untreated oil shale geometry to control subsidence
CA2718767C (en) 2008-04-18 2016-09-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Using mines and tunnels for treating subsurface hydrocarbon containing formations
WO2009142803A1 (en) 2008-05-23 2009-11-26 Exxonmobil Upstream Research Company Field management for substantially constant composition gas generation
US20100101783A1 (en) 2008-10-13 2010-04-29 Vinegar Harold J Using self-regulating nuclear reactors in treating a subsurface formation
WO2010096210A1 (en) 2009-02-23 2010-08-26 Exxonmobil Upstream Research Company Water treatment following shale oil production by in situ heating
WO2010118315A1 (en) 2009-04-10 2010-10-14 Shell Oil Company Treatment methodologies for subsurface hydrocarbon containing formations
BRPI1015966A2 (pt) 2009-05-05 2016-05-31 Exxonmobil Upstream Company "método para tratar uma formação subterrânea, e, meio de armazenamento legível por computador."
US8863839B2 (en) 2009-12-17 2014-10-21 Exxonmobil Upstream Research Company Enhanced convection for in situ pyrolysis of organic-rich rock formations
US9127523B2 (en) 2010-04-09 2015-09-08 Shell Oil Company Barrier methods for use in subsurface hydrocarbon formations
US8701768B2 (en) 2010-04-09 2014-04-22 Shell Oil Company Methods for treating hydrocarbon formations
US8875788B2 (en) 2010-04-09 2014-11-04 Shell Oil Company Low temperature inductive heating of subsurface formations
US8631866B2 (en) 2010-04-09 2014-01-21 Shell Oil Company Leak detection in circulated fluid systems for heating subsurface formations
US8616280B2 (en) 2010-08-30 2013-12-31 Exxonmobil Upstream Research Company Wellbore mechanical integrity for in situ pyrolysis
CA2806174C (en) 2010-08-30 2017-01-31 Exxonmobil Upstream Research Company Olefin reduction for in situ pyrolysis oil generation
US9016370B2 (en) 2011-04-08 2015-04-28 Shell Oil Company Partial solution mining of hydrocarbon containing layers prior to in situ heat treatment
US9309755B2 (en) 2011-10-07 2016-04-12 Shell Oil Company Thermal expansion accommodation for circulated fluid systems used to heat subsurface formations
WO2013066772A1 (en) 2011-11-04 2013-05-10 Exxonmobil Upstream Research Company Multiple electrical connections to optimize heating for in situ pyrolysis
AU2012367347A1 (en) 2012-01-23 2014-08-28 Genie Ip B.V. Heater pattern for in situ thermal processing of a subsurface hydrocarbon containing formation
AU2013256823B2 (en) 2012-05-04 2015-09-03 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods of detecting an intersection between a wellbore and a subterranean structure that includes a marker material
US9543051B2 (en) * 2013-09-03 2017-01-10 Green Swan, Inc. System and method to control migration of contaminates within a water table
DE102013014923A1 (de) * 2013-09-11 2015-03-12 Wilhelm Ehrhardt Verfahren zur Verhinderung der Einleitung von flüssigen Schadstoffen in den Untergrund
AU2014340644B2 (en) 2013-10-22 2017-02-02 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for regulating an in situ pyrolysis process
US9394772B2 (en) 2013-11-07 2016-07-19 Exxonmobil Upstream Research Company Systems and methods for in situ resistive heating of organic matter in a subterranean formation
RU2591118C2 (ru) * 2014-03-06 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Энергодиагностика" (ООО "Энергодиагностика") Способ обеспечения экологической безопасности подземного хранилища газа
US9739122B2 (en) 2014-11-21 2017-08-22 Exxonmobil Upstream Research Company Mitigating the effects of subsurface shunts during bulk heating of a subsurface formation
JP2020176862A (ja) * 2019-04-16 2020-10-29 株式会社 林物産発明研究所 廃棄物保管発電施設
CN115404915A (zh) * 2022-09-05 2022-11-29 烟台大学 一种离子型稀土开采工艺地下水污染防控方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US907441A (en) * 1907-03-28 1908-12-22 Wilhelm Baur Bulkhead and like retaining-wall.
US2159954A (en) * 1937-04-13 1939-05-23 Ben F Powell Method for prevention of seepage of water
FR1056299A (fr) * 1951-02-15 1954-02-25 Procédé pour le calfatage des bâtiments contre les infiltrations d'eaux souterraines et pour la rétention des eaux souterraines dans des fosses en maçonnerie ainsi que pour la protection contre les vibrations
US2865177A (en) * 1954-07-07 1958-12-23 Chemject Corp Process for solidifying porous materials
US3183675A (en) * 1961-11-02 1965-05-18 Conch Int Methane Ltd Method of freezing an earth formation
BE639809A (ja) * 1961-12-04 1964-03-02
GB959945A (en) * 1963-04-18 1964-06-03 Conch Int Methane Ltd Constructing a frozen wall within the ground
US3295328A (en) * 1963-12-05 1967-01-03 Phillips Petroleum Co Reservoir for storage of volatile liquids and method of forming the same
US3344607A (en) * 1964-11-30 1967-10-03 Phillips Petroleum Co Insulated frozen earth storage pit and method of constructing same
US3354654A (en) * 1965-06-18 1967-11-28 Phillips Petroleum Co Reservoir and method of forming the same
US3350888A (en) * 1965-07-20 1967-11-07 Exxon Research Engineering Co Method of increasing strength of frozen soil
US3559737A (en) * 1968-05-06 1971-02-02 James F Ralstin Underground fluid storage in permeable formations
US3707850A (en) * 1970-10-12 1973-01-02 Syst Capitol Corp Cryogenic storage tank improvements
US3943722A (en) * 1970-12-31 1976-03-16 Union Carbide Canada Limited Ground freezing method
US3950958A (en) * 1971-03-01 1976-04-20 Loofbourow Robert L Refrigerated underground storage and tempering system for compressed gas received as a cryogenic liquid
US3915727A (en) * 1973-03-05 1975-10-28 Continental Oil Co Method for selectively modifying the permeability of subterranean formation
SE373636B (sv) * 1973-08-06 1975-02-10 E I Janelid Sett for tetning av berg omkring ett i berget anornat bergrum for ett medium, vars temperatur avviker fran bergets naturliga temperatur
SE394489B (sv) * 1974-03-19 1977-06-27 E I Janelid Lagring av ett emne som vid atmosferstryck har en kokpunkt under 0?720 c
US4030307A (en) * 1976-06-14 1977-06-21 Avedisian Armen G Impermeable ecological barrier and process of making same from reconstituted shale
NL7810471A (nl) * 1977-10-24 1979-04-26 Grennard Alf H Werkwijze voor het veilig ondergronds opslaan van cryogene produkten en bijbehorende opslaginstalatie.
US4439062A (en) * 1981-12-21 1984-03-27 American Colloid Co. Sealing system and method for sealing earthen containers
US4538673A (en) * 1984-05-02 1985-09-03 Geo-Systems, Inc. Drilled well series and paralleled heat exchange systems
FR2565273B1 (fr) * 1984-06-01 1986-10-17 Air Liquide Procede et installation de congelation de sol
US4632604A (en) * 1984-08-08 1986-12-30 Bechtel International Corporation Frozen island and method of making the same
US4597444A (en) * 1984-09-21 1986-07-01 Atlantic Richfield Company Method for excavating a large diameter shaft into the earth and at least partially through an oil-bearing formation
US4637462A (en) * 1985-06-04 1987-01-20 Grable Donovan B Liquid mud ring control of underground liquids
US4723876A (en) * 1986-02-25 1988-02-09 Chevron Research Company Method and apparatus for piled foundation improvement with freezing using down-hole refrigeration units

Also Published As

Publication number Publication date
EP0480926A4 (en) 1992-05-13
AR241371A1 (es) 1992-06-30
FI912756A0 (fi) 1991-06-07
JPH04503402A (ja) 1992-06-18
US4974425A (en) 1990-12-04
NZ230390A (en) 1991-08-27
BR8907815A (pt) 1991-08-13
WO1990006480A1 (en) 1990-06-14
AU621937B2 (en) 1992-03-26
DK108991A (da) 1991-08-06
ES2014897A6 (es) 1990-07-16
IL91449A0 (en) 1990-04-29
EP0480926A1 (en) 1992-04-22
DK108991D0 (da) 1991-06-07
GR1000841B (el) 1993-02-17
AU4213689A (en) 1990-06-26
IL91449A (en) 1993-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2870658B2 (ja) 地球における危険物質汚染のための閉鎖型極低温バリアー
US4860544A (en) Closed cryogenic barrier for containment of hazardous material migration in the earth
US5050386A (en) Method and apparatus for containment of hazardous material migration in the earth
US3559737A (en) Underground fluid storage in permeable formations
Sanger Ground freezing in construction
CA2463108C (en) Isolation of soil with a frozen barrier prior to conductive thermal treatment of the soil
US5416257A (en) Open frozen barrier flow control and remediation of hazardous soil
US7278800B2 (en) Method of installing subsurface barrier
US5507149A (en) Nonporous liquid impermeable cryogenic barrier
AU2002359299A1 (en) Isolation of soil with a frozen barrier prior to conductive thermal treatment of the soil
CA2502173C (en) Method of preventing frost heave stress concentrations in chilled buried pipelines
Sego et al. Ground freezing and sampling of foundation soils at Duncan Dam
Wang et al. Research and application of the local differential freezing technology in deep alluvium
WO2012064387A1 (en) Method of heating/cooling structure using geothermal system
KR100203194B1 (ko) 대지에서 유해물 이동을 봉쇄하기 위한 밀페된 저온 장벽
Long et al. Engineering and economic variables of long duration frozen barriers
Wagner et al. Demonstration of an artificial frozen barrier
Dash Ice technology for hazardous waste management
CN205577995U (zh) 盾构隧道端头圆锥形冻结壁加固结构
JP2670990B2 (ja) 地盤凍結サンプリング方法と装置
Shuster Engineering quality assurance for construction ground freezing
Lynn et al. Evaluation of a vertical frozen soil barrier at oak ridge national laboratory
Yarmak Jr et al. The frozen soil barrier demonstration project
Johnson et al. Cryogenic Barrier Demonstration Project. Final Report
Liguori et al. THE DESIGN AND CONSTRUCTION OF THE ALYESICA PIPELINE