JP7236757B2 - 地下核廃棄物監視システムおよび監視方法 - Google Patents
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Description
本願は、2015年12月24日に出願された米国特許出願第14/998,232号に対する優先権を主張するものであり、該米国特許出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
有害物質貯蔵バンクであって、
地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を備える坑井であって、前記坑井は、略垂直部分と、遷移部分と、略水平部分とを備える、坑井と、
前記坑井の略水平部分に結合される貯蔵エリアであって、前記貯蔵エリアは、シェール累層内またはその下方にあり、前記貯蔵エリアは、前記シェール累層によって、可動水を備える地下区域から垂直に分離される、貯蔵エリアと、
前記貯蔵エリア内に位置付けられる貯蔵容器であって、前記貯蔵容器は、前記坑井入口から、前記坑井の略垂直部分、遷移部分、および略水平部分を通して、前記貯蔵エリアの中に嵌合するように定寸され、前記貯蔵容器は、有害物質を封入するように定寸される内側空洞を備える、貯蔵容器と、
前記坑井内に位置付けられるシールであって、前記シールは、前記坑井の貯蔵部分を前記坑井の入口から分離する、シールと、
を備える、有害物質貯蔵バンク。
(項目2)
前記貯蔵エリアは、前記シェール累層の下方に形成され、前記シェール累層によって、可動水を備える前記地下区域から垂直に分離される、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目3)
前記貯蔵エリアは、前記シェール累層内に形成され、前記シェール累層の少なくとも一部によって、可動水を備える前記地下区域から垂直に分離される、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目4)
前記シェール累層は、約0.001ミリダルシ(0.987nm 2 )を下回る浸透率を備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目5)
前記シェール累層は、約10MPaを下回る脆性を備え、脆性は、前記シェール累層の圧縮応力対前記シェール累層の引張強度の比率から成る、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目6)
前記シェール累層は、少なくとも約100フィート(30メートル)の厚さを前記貯蔵エリアの近位に備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目7)
前記シェール累層は、前記有害物質の半減期に基づく時間量にわたって前記シェール累層を通して前記貯蔵容器から逃散する前記有害物質の拡散を阻止する厚さを前記貯蔵エリアの近位に備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目8)
前記シェール累層は、約20~30%重量/体積比の粘土または有機物を備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目9)
前記有害物質は、使用済み核燃料を備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目10)
前記地球表面またはその近位から前記坑井を通して前記貯蔵エリアの中に延在する少なくとも1つのケーシングアセンブリをさらに備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目11)
前記貯蔵容器は、ダウンホールツールストリングまたは別の貯蔵容器のうちの少なくとも1つに結合するように構成される接続部分を備える、項目1に記載の有害物質貯蔵バンク。
(項目12)
有害物質を貯蔵するための方法であって、
地球表面の中に延在する坑井の入口を通して貯蔵容器を移動させるステップであって、前記入口は、少なくとも前記地球表面の近位にあり、前記貯蔵容器は、有害物質を封入するように定寸される内側空洞を備える、ステップと、
略垂直部分と、遷移部分と、略水平部分とを備える前記坑井を通して前記貯蔵容器を移動させるステップであって、前記貯蔵容器は、前記坑井入口から、前記坑井の略垂直部分、遷移部分、および略水平部分を通して嵌合するように定寸される、ステップと、
前記坑井の略水平部分に結合される貯蔵エリアの中に前記貯蔵容器を移動させるステップであって、前記貯蔵エリアは、シェール累層内またはその下方に位置し、前記シェール累層によって、可動水を備える地下区域から垂直に分離される、ステップと、
前記坑井内に、前記坑井の貯蔵部分を前記坑井の入口から分離するシールを形成するステップと、
を含む、方法。
(項目13)
前記貯蔵エリアは、前記シェール累層の下方に形成され、前記シェール累層によって、前記可動水を備える地下区域から垂直に分離される、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記貯蔵エリアは、前記シェール累層内に形成され、前記シェール累層の少なくとも一部によって、前記可動水を備える地下区域から垂直に分離される、項目12に記載の方法。
(項目15)
前記シェール累層は、
約0.001ミリダルシ(0.987nm 2 )を下回る浸透率、
約10MPaを下回る脆性であって、脆性は、前記シェール累層の圧縮応力対前記シェール累層の引張強度の比率から成る、脆性、
前記貯蔵エリアの近位の少なくとも約100フィート(30メートル)の厚さ、または、
約20~30%重量/体積比の有機物質もしくは粘土、
のうちの2つまたはそれを上回るものを備える地質的性質を備える、項目12に記載の方法。
(項目16)
前記有害物質は、使用済み核燃料を備える、項目12に記載の方法。
(項目17)
前記坑井はさらに、前記地球表面またはその近位から前記坑井を通して前記貯蔵エリアの中に延在する少なくとも1つのケーシングを備える、項目12に記載の方法。
(項目18)
前記地球表面の中に延在する前記坑井の入口を通して前記貯蔵容器を移動させるステップに先立って、前記地球表面から前記シェール累層に前記坑井を形成するステップをさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目19)
前記坑井内にケーシングを設置するステップをさらに含み、前記ケーシングは、前記地球表面またはその近位から前記坑井を通して前記貯蔵エリアの中に延在する、項目18に記載の方法。
(項目20)
前記ケーシングを前記坑井に固結するステップをさらに含む、項目19に記載の方法。
(項目21)
前記坑井を形成するステップに続けて、前記シェール累層から、前記坑井を通して、前記地球表面に炭化水素流体を生産するステップをさらに含む、項目18に記載の方法。
(項目22)
前記坑井から前記シールを除去するステップと、
前記貯蔵エリアから前記地球表面に前記貯蔵容器を回収するステップと、
をさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目23)
前記貯蔵エリアの近位に位置付けられるセンサから、前記貯蔵容器と関連付けられる少なくとも1つの変数を監視するステップと、
前記地球表面において前記監視される変数を記録するステップと、
をさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目24)
前記監視される変数は、放射線レベル、温度、圧力、酸素の存在、水蒸気の存在、液体水の存在、酸性度、または地震活動のうちの少なくとも1つを含む、項目23に記載の方法。
(項目25)
ある閾値を超える前記監視される変数に基づいて、
前記坑井から前記シールを除去するステップと、
前記貯蔵エリアから前記地球表面に前記貯蔵容器を回収するステップと、
をさらに含む、項目23に記載の方法。
(項目26)
使用済み核燃料貯蔵システムであって、
地球表面から第1の地下層を通して前記第1の地下層よりも深い第2の地下層の中に形成される指向性坑井であって、前記第1の地下層は、可動水の源を含む岩石累層を備え、
前記第2の地下層は、シェール累層内に形成される前記指向性坑井の一部を前記第1の地下層から流体的に分離する前記シェール累層を備える、指向性坑井と、
前記指向性坑井を通して前記シェール累層内に形成される指向性坑井の一部の中に移動されるように構成される容器であって、前記容器は、複数の使用済み核燃料ペレットを貯蔵するように構成される筐体によって封入されるある容積を備える、容器と、
前記指向性坑井内で、前記シェール累層内に形成される指向性坑井の一部と前記地球表面との間に設けられる、プラグと、
を備える、使用済み核燃料貯蔵システム。
(項目27)
前記容器の近位に位置付けられる1つまたはそれを上回るシステムに通信可能に結合される監視制御システムを備える監視システムをさらに備える、項目26に記載の使用済み核燃料貯蔵システム。
(項目28)
前記指向性坑井内に構築され、前記指向性坑井の壁に対してシールされる、管状ライナをさらに備える、項目26に記載の使用済み核燃料貯蔵システム。
Claims (30)
- 地下核廃棄物監視システムであって、
地球の中に延在し、地球表面に形成された入口を備える第1のドリル孔であって、前記第1のドリル孔は、垂直部分と、遷移部分と、水平部分と、少なくとも前記第1のドリル孔の前記水平部分に設置されたケーシングとを備える、第1のドリル孔と、
地球の中に延在し、前記地球表面に形成された入口を備える第2のドリル孔であって、前記第2のドリル孔は、垂直部分と、遷移部分と、水平部分とを備え、前記水平部分は、地下累層内にまたは地下累層に隣接して形成され、少なくとも前記第2のドリル孔の前記水平部分は、前記第1のドリル孔の前記水平部分から前記地下累層および前記ケーシングによって離隔および分断されている、第2のドリル孔と、
前記第1のドリル孔の前記水平部分に形成された貯蔵エリアであって、前記貯蔵エリアは、前記地下累層内または前記地下累層下方にある、貯蔵エリアと、
前記貯蔵エリア内に位置付けられた貯蔵キャニスタであって、前記貯蔵キャニスタは、前記入口から、前記第1のドリル孔の前記垂直部分、前記遷移部分、および前記水平部分を通して、前記貯蔵エリアの中に嵌合するように定寸され、前記貯蔵キャニスタは、核廃棄物を封入するように定寸される内部空洞を備える、貯蔵キャニスタと、
前記第1のドリル孔に位置付けられるシールであって、前記シールは、前記第1のドリル孔の前記貯蔵エリアを前記第1のドリル孔の前記入口から分離する、シールと、
有害物質監視アセンブリであって、
前記第2のドリル孔に位置付けられた複数のセンサであって、前記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサは、前記第2のドリル孔の前記水平部分に位置付けられ、放射能センサ、地震活動センサ、または音響センサを含む、複数のセンサと、
前記少なくとも1つのセンサから放射能データ、音響データ、または地震活動データを受信するように前記複数のセンサに通信可能に結合された監視制御システムと
を備える、有害物質監視アセンブリと
を備え、前記第1のドリル孔の前記水平部分には前記複数のセンサが存在せず、前記第2のドリル孔の前記水平部分には核廃棄物が存在しない、地下核廃棄物監視システム。 - 前記複数のセンサは、前記地球表面から前記地下累層へ前記第2のドリル孔内に延在するケーブルで前記監視制御システムに通信可能に結合されている、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記ケーブルは、前記第2のドリル孔に位置付けられた前記シールを通って延在する、請求項2に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記ケーシングは、少なくとも前記第1のドリル孔の前記垂直部分の一部にさらに設置されている、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記第1のドリル孔の前記遷移部分は、第1の遷移部分を備え、前記第1のドリル孔の前記水平部分は、第1の水平部分を備え、前記地下核廃棄物監視システムは、
前記第1のドリル孔の前記垂直部分から形成された第2の遷移部分と、
前記第1のドリル孔の前記第2の遷移部分から形成され、前記地下累層内に延在する第2の水平部分と、
前記第1のドリル孔の前記第2の水平部分に形成された第2の貯蔵エリアと
をさらに備える、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。 - 前記第1のドリル孔の前記第2の水平部分は、前記地球表面に前記第1の水平部分よりも近い、請求項5に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記複数のセンサのうちの少なくとも別のセンサは、温度センサ、圧力センサ、酸素センサ、水蒸気センサ、液体水センサ、または酸性度センサのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記貯蔵エリアは、可動水を備える地下区域から、前記地下累層によって垂直に分離されている、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記第2のドリル孔は、ケーシングされていない、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記複数のセンサの各々は、前記第2のドリル孔の前記水平部分の軸に沿って前記地下累層上にまたは前記地下累層に隣接して位置付けられている、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記貯蔵キャニスタは、前記貯蔵エリアにおいて端対端配列に位置付けられた複数の貯蔵キャニスタのうちの1つを含む、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 前記ケーシングは、11インチと22インチとの間の直径を含む、請求項1に記載の地下核廃棄物監視システム。
- 地下核廃棄物を監視するための方法であって、
地下累層に形成された有害廃棄物リポジトリの第2のドリル孔に複数のセンサを位置付けることであって、前記複数のセンサのうちの特定の1つは、放射能センサ、音響センサ、または、地震活動センサを含み、前記有害廃棄物リポジトリは、
地球の中に延在し、地球表面に形成された入口を備える第1のドリル孔であって、前記第1のドリル孔は、垂直部分と、遷移部分と、水平部分と、少なくとも前記第1のドリル孔の前記水平部分に設置されたケーシングとを備える、第1のドリル孔と、
地球の中に延在し、前記地球表面に形成された入口を備える前記第2のドリル孔であって、前記第2のドリル孔は、垂直部分と、遷移部分と、水平部分とを備え、前記水平部分は、前記地下累層内にまたは前記地下累層に隣接して形成され、前記水平部分は、前記第1のドリル孔の前記水平部分から前記地下累層および前記ケーシングによって離隔および分断され、前記複数のセンサのうちの前記特定の1つは、前記第2のドリル孔の前記水平部分に位置付けられている、前記第2のドリル孔と、
前記第1のドリル孔の前記水平部分に形成され、核廃棄物貯蔵キャニスタを封入する貯蔵エリアであって、前記貯蔵エリアは、前記地下累層内または前記地下累層下方にあり、前記第1のドリル孔の前記水平部分には前記複数のセンサが存在せず、前記第2のドリル孔の前記水平部分には前記核廃棄物貯蔵キャニスタが存在しない、貯蔵エリアと、
前記第1のドリル孔に位置付けられるシールであって、前記シールは、前記第1のドリル孔の前記貯蔵エリアを前記第1のドリル孔の前記入口から分離する、シールと
を備える、ことと、
前記第2のドリル孔の前記水平部分に位置付けられている前記複数のセンサのうちの前記特定の1つを用いて放射線データ、音響データ、または地震活動データを測定することと、
前記測定されたデータを前記地球表面の監視制御システムに伝送することと
を含む、方法。 - 前記複数のセンサは、前記地球表面から前記地下累層へ前記第2のドリル孔内に延在するケーブルで前記監視制御システムに通信可能に結合されている、請求項13に記載の方法。
- 前記ケーブルは、前記第2のドリル孔に位置付けられた前記シールを通って延在する、請求項14に記載の方法。
- 前記ケーシングは、少なくとも前記第1のドリル孔の前記貯蔵エリアおよび前記垂直部分に設置されている、請求項13に記載の方法。
- 前記第1のドリル孔の前記遷移部分は、第1の遷移部分を備え、前記第1のドリル孔の前記水平部分は、第1の水平部分を備え、前記有害廃棄物リポジトリは、
前記第1のドリル孔の前記垂直部分から形成された第2の遷移部分と、
前記第1のドリル孔の前記第2の遷移部分から形成され、前記地下累層内に延在する第2の水平部分と、
前記第1のドリル孔の前記第2の水平部分に形成された第2の貯蔵エリアと
をさらに備える、請求項13に記載の方法。 - 前記第1のドリル孔の前記第2の水平部分は、前記地球表面に前記第1の水平部分よりも近い、請求項17に記載の方法。
- 前記複数のセンサのうちの少なくとも別のセンサは、温度センサ、圧力センサ、酸素センサ、水蒸気センサ、液体水センサ、または酸性度センサのうちの少なくとも1つを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記貯蔵エリアは、可動水を備える地下区域から、前記地下累層によって垂直に分離されている、請求項13に記載の方法。
- 前記第2のドリル孔は、ケーシングされていない、請求項13に記載の方法。
- 前記複数のセンサの各々は、前記第2のドリル孔の前記水平部分の軸に沿って前記地下累層上にまたは前記地下累層に隣接して位置付けられている、請求項13に記載の方法。
- 前記核廃棄物貯蔵キャニスタは、前記貯蔵エリアにおいて端対端配列に位置付けられた複数の核廃棄物貯蔵キャニスタのうちの1つを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記複数のセンサのうちの別のセンサを用いて、前記第2のドリル孔における温度、圧力、酸素レベル、水蒸気レベル、液体水レベル、または酸性度のうちの少なくとも1つを測定することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記監視制御システムを用いて、放射線の前記測定されたレベルが前記第2のドリル孔における放射線の特定の閾値を超えることを決定することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記決定に基づいて、前記監視制御システムを用いて、措置を選択することと、
前記監視制御システムを用いて、前記措置を推奨することと
をさらに含む、請求項25に記載の方法。 - 前記措置は、前記第1のドリル孔または前記第2のドリル孔のいずれかから前記地球表面に向かって前記核廃棄物貯蔵キャニスタを回収することを含む、請求項26に記載の方法。
- 前記地球表面に位置する前記監視制御システムから遠隔監視場所に放射線の前記測定されたレベルを伝送することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記監視制御システムを用いて、持続時間にわたって放射線のレベルの複数の測定値を記録することと、
前記監視制御システムを用いて、前記持続時間にわたって放射線の前記レベルの前記複数の測定値に基づいて放射線レベル傾向を決定することと
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記放射線レベル傾向に基づいて、前記監視制御システムを用いて、措置を選択することと、
前記監視制御システムを用いて、前記措置を推奨することと
をさらに含む、請求項29に記載の方法。
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