KR20190010526A - 지하 지층 내의 유해 물질 저장 - Google Patents
지하 지층 내의 유해 물질 저장 Download PDFInfo
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Abstract
유해 물질 저장 뱅크는 지구 내로 연장하고 적어도 지표면에 근접하는 입구를 포함하는 우물공으로서, 우물공은 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 것인 우물공; 우물공의 실질적으로 수평부에 결합된 저장 영역으로서, 저장 영역은 셰일 지층 내에 또는 아래에 있고, 저장 영역은 셰일 지층에 의해, 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 저장 영역; 저장 영역 내에 위치된 저장 컨테이너로서, 저장 컨테이너는 우물공 입구로부터 우물공의 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 통해 저장 영역 내로 끼워지도록 치수설정되고, 저장 컨테이너는 유해 물질을 포위하도록 치수설정된 내부 캐비티를 포함하는 것인 저장 컨테이너; 및 우물공 내에 위치된 밀봉부로서, 밀봉부는 우물공의 입구로부터 우물공의 저장부를 격리하는 것인 밀봉부를 포함한다.
Description
우선권 주장
본 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2015년 12월 24일 출원된 미국 특허 출원 제14/998,232호를 우선권 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 지하 지층(subterranean formation) 내에 유해 물질(hazardous material)을 저장하는 것에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 지하 지층 내에 소비된 핵연료를 저장하는 것에 관한 것이다.
유해 폐기물은 저장된 폐기물 부근에 살고 있는 주민 사이의 건강 문제를 방지하기 위해 장기간, 영구적 또는 반영구적 저장 장치 내에 종종 배치된다. 이러한 유해 폐기물 저장 장치는 종종, 예를 들어 저장 장치 장소 식별 및 격납의 보증의 견지에서 과제가 된다. 예를 들어, 핵폐기물(예를 들어, 상용 원자로, 시험용 원자로, 또는 심지어 군사 폐기물로부터에 무관하게, 소비된 핵연료)의 안전한 저장은 에너지 기술의 미해결의 과제 중 하나인 것으로 고려된다. 수명이 긴 방사성 폐기물의 안전한 저장은 미국 내에서 그리고 전세계에 걸쳐 원자력의 채택에 대한 주요 장애물이다. 종래의 폐기물 저장 방법은 터널의 사용을 강조하고 있고, 유카산 저장 시설(Yucca Mountain storage facility)의 디자인에 의해 예시된다. 다른 기술은 결정질 기반암(crystalline basement rock) 내로 시추된(drilled) 수직 시추공(borehole)을 비롯하여 시추공을 포함한다. 다른 종래의 기술은 인간 액세스를 허용하기 위해 얕은 지층 내에 터널의 벽으로부터 나오는 시추공을 갖는 터널을 형성하는 것을 포함한다.
일반적인 구현예에서, 유해 물질 저장 뱅크는 지구 내로 연장하고 적어도 지표면에 근접하는 입구를 포함하는 우물공(wellbore)으로서, 우물공은 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 것인 우물공; 우물공의 실질적으로 수평부에 결합된 저장 영역으로서, 저장 영역은 셰일 지층(shale formation) 내에 또는 아래에 있고, 저장 영역은 셰일 지층에 의해, 이동수(mobile water)를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 저장 영역; 저장 영역 내에 위치된 저장 컨테이너로서, 저장 컨테이너는 우물공 입구로부터 우물공의 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 통해 저장 영역 내로 끼워지도록 치수설정되고, 저장 컨테이너는 유해 물질을 포위하도록 치수설정된 내부 캐비티를 포함하는 것인 저장 컨테이너; 및 우물공 내에 위치된 밀봉부로서, 밀봉부는 우물공의 입구로부터 우물공의 저장부를 격리하는 것인 밀봉부를 포함한다.
일반적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 저장 영역은 셰일 지층 아래에 형성되고, 셰일 지층에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리된다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 저장 영역은 셰일 지층 내에 형성되고, 셰일 지층의 적어도 일부에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리된다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 약 0.001 밀리다시(millidarcy) 미만의 투수율을 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 약 10 MPa 미만의 취성을 포함하고, 취성은 셰일 지층의 인장 강도에 대한 셰일 지층의 압축 응력의 비를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 적어도 약 100 피트의 저장 영역에 근접한 두께를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 유해 물질의 반감기에 기초하는 시간 동안 셰일 지층을 통해 저장 컨테이너에서 누출하는 유해 물질의 확산을 저지하는 저장 영역에 근접한 두께를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 약 20 내지 30w/v(weight by volume)%의 점토 또는 유기 물질을 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 유해 물질은 소비된 핵연료를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 우물공을 통해, 저장 영역 내로 연장하는 적어도 하나의 케이싱 조립체를 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 저장 컨테이너는 다운홀 도구 스트링(downhole tool string) 또는 다른 저장 컨테이너 중 적어도 하나에 결합되도록 구성된 연결부를 포함한다.
다른 일반적인 구현예에서, 유해 물질을 저장하기 위한 방법은 지표면 내로 연장하는 우물공의 입구를 통해 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 입구는 적어도 지표면에 근접하고, 저장 컨테이너는 유해 물질을 포위하도록 치수설정된 내부 캐비티를 포함하는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것; 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 우물공을 통해 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 저장 컨테이너는 우물공 입구로부터 우물공의 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 통해 끼워지도록 치수설정되는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것; 우물공의 실질적으로 수평부에 결합된 저장 영역 내로 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 저장 영역은 셰일 지층 내에 또는 아래에 있고, 셰일 지층에 의해, 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것; 우물공의 입구로부터 우물공의 저장부를 격리하는 밀봉부를 우물공 내에 형성하는 것을 포함한다.
일반적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 저장 영역은 셰일 지층 아래에 형성되고, 셰일 지층에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리된다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 저장 영역은 셰일 지층 내에 형성된다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 셰일 지층과 이동수를 포함하는 지하 구역 사이에 형성된 불투수성 지층 아래에 지질학적으로 형성된다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 셰일 지층은 약 0.001 밀리다시 미만의 투수율; 약 10 MPa 미만의 취성으로서, 취성은 셰일 지층의 인장 강도에 대한 셰일 지층의 압축 응력의 비를 포함하는 것인, 취성; 적어도 약 100 피트의 저장 영역에 근접한 두께; 또는 약 20 내지 30w/v%의 유기 물질 또는 점토 중 2개 이상을 포함하는 지질학적 특성을 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 유해 물질은 소비된 핵연료를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 우물공은 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 우물공을 통해, 저장 영역 내로 연장하는 적어도 하나의 케이싱을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 지표면 내로 연장하는 우물공의 입구를 통해 저장 컨테이너를 이동하는 것에 앞서, 지표면으로부터 셰일 지층까지 우물공을 형성하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 우물공을 통해, 저장 영역 내로 연장하는 케이싱을 우물공 내에 설치하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 케이싱을 우물공에 시멘트 접합(cementing)하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 우물공을 형성하는 것에 후속하여, 셰일 지층으로부터, 우물공을 통해, 지표면으로 탄화수소 유체를 생산하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 것; 및 저장 영역으로부터 지표면으로 저장 컨테이너를 회수하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 저장 영역에 근접하여 위치된 센서로부터 저장 컨테이너와 연계된 적어도 하나의 변수를 모니터링하는 것; 및 지표면에서 모니터링된 변수를 기록하는 것을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 모니터링된 변수는 방사선 준위, 온도, 압력, 산소의 존재, 수증기의 존재, 액체수의 존재, 산성도, 또는 지진 활동 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 임계값을 초과하는 모니터링된 변수에 기초하여, 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 것; 및 저장 영역으로부터 지표면으로 저장 컨테이너를 회수하는 것을 더 포함한다.
다른 일반적인 구현예에서, 소비된 핵연료 저장 시스템은 지표면으로부터, 제1 지하층을 통해, 제1 지하층보다 더 심층인 제2 지하층 내로 형성된 방향성 우물공으로서, 제1 지하층은 이동수의 소스를 포함하는 암반 지층을 포함하고, 제2 지하층은 셰일 지층을 포함하고, 이 셰일 지층은 셰일 지층 내에 형성된 방향성 우물공의 일부를 제1 지하층으로부터 유동적으로 격리하는 셰일 지층을 포함하는 것인 방향성 우물공; 방향성 우물공을 통해 셰일 지층 내에 형성된 방향성 우물공의 부분 내로 이동되도록 구성된 컨테이너로서, 컨테이너는 복수의 소비된 핵연료 펠릿을 저장하도록 구성된 하우징에 의해 포위된 체적을 포함하는 것인 컨테이너; 및 셰일 지층 내에 형성된 방향성 우물공의 부분과 지표면 사이에서 방향성 우물공 내에 고정된 플러그를 포함한다.
일반적인 구현예와 조합 가능한 양태에서, 방향성 우물공은 제1 및 제2 지하층 사이의 제3 지하층을 통해 형성되고, 제3 지하층은 실질적으로 불투수성 암반 지층을 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 불투수성 암반 지층은 셰일 지층보다 더 취성이다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태에서, 불투수성 암반 지층은 셰일 지층보다 덜 투수성이다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 컨테이너에 근접하여 위치된 하나 이상의 시스템에 통신적으로 결합된 모니터링 제어 시스템을 포함하는 모니터링 시스템을 더 포함한다.
상기 양태 중 임의의 하나와 조합 가능한 다른 양태는 방향성 우물공 내에 구성되고 방향성 우물공의 벽에 대해 밀봉된 관형 라이너를 더 포함한다.
본 개시내용은 또한 유해 물질 저장 뱅크의 부가의 구현예를 설명하고 있다. 예를 들어, 유해 물질을 저장하기 위한 시스템 및 방법의 구현예는 지표면으로부터 셰일을 포함하는 지하 구역까지 형성된 우물공으로서, 우물공은 실질적으로 수직부, 반경부, 및 실질적으로 비수직부를 포함하는 것인 우물공; 우물공의 실질적으로 비수직부 내에 위치되고 셰일 내의 저장 컨테이너의 근접도에 기초하여 이동수의 소스로부터 격리된 유해 물질을 캡슐화하도록 치수설정된 체적을 포함하는 저장 컨테이너; 및 저장 컨테이너와 지표면에 있는 우물공의 입구 사이에서 우물공 내에 위치된 밀봉부로서, 밀봉부는 실질적으로 수직부의 적어도 일부로부터 실질적으로 비수직부의 적어도 일부를 유동적으로 격리하도록 구성되는 것인 밀봉부를 포함한다.
다른 예로서, 유해 물질을 저장하기 위한 시스템 및 방법의 구현예는 지표면으로부터 지하 구역까지 형성된 우물공으로서, 우물공은 실질적으로 수직부, 반경부, 및 실질적으로 비수직부를 포함하고, 지하 구역은 이하의 특징: 약 0.001 밀리다시 미만의 투수율, 약 10 MPa 미만의 취성으로서, 취성은 셰일 지층의 인장 강도에 대한 셰일 지층의 압축 응력의 비를 포함하는 것인, 취성, 일반적으로 약 100 피트의 두께, 및 약 20 내지 30w/v%의 유기 물질 또는 점토 중 2개 이상을 규정하는 지질학적 지층을 포함하는 것인 우물공; 우물공의 실질적으로 비수직부 내에 위치되고 유해 물질을 캡슐화하도록 치수설정된 체적을 포함하는 저장 컨테이너; 및 저장 컨테이너와 지표면에 있는 우물공의 입구 사이에서 우물공 내에 위치된 밀봉부를 포함한다.
다른 예로서, 소비된 핵연료 물질과 같은 유해 물질을 뱅킹(banking)하기 위한 시스템 및 방법의 구현예는 지표면으로부터 셰일을 포함하는 지하 구역까지 우물공을 형성하는 것으로서, 우물공은 실질적으로 수직부, 반경부, 및 실질적으로 비수직부를 포함하는 것인 우물공을 형성하는 것; 및 우물공의 실질적으로 비수직부 내로 경화 가능 슬러리를 펌핑하는 것으로서, 경화 가능 슬러리는 경화 가능 물질(예를 들어, 시멘트, 수지, 폴리머, 콘크리트, 그라우트)과 소비된 핵연료 물질의 혼합물을 포함하는 것인, 경화 가능 슬러리를 펌핑하는 것을 포함한다.
본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크의 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크는 임의의 이웃하는 이동수로부터 결합해제된 지하 수천 피트에 위치된 저장 뱅크 내의 유해 물질의 다수의 레벨의 격납을 허용할 수도 있다. 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크는 또한 수백만년 동안 그 내부에 유동적으로 밀봉된 탄화수소를 갖는 것으로 입증된 지하 구역 내에 유해 물질을 위한 저장 영역을 생성하거나 형성하기 위한 입증된 기술(예를 들어, 시추)을 사용할 수도 있다. 다른 예로서, 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크는 무엇보다도, 저투수율, 두께, 및 연성을 포함하여, 이러한 저장에 적합한 지질학적 특성을 갖는 셰일 지층 내의 유해 물질(예를 들어, 방사능 폐기물)을 위한 장기간(예를 들어, 수천년) 저장 장치를 제공할 수도 있다. 게다가, 종종 1 마일 초과의 길이인, 기다란 수평 시추공을 용이하게 하는 방향성 시추 기술에 부분적으로 기인하여, 더 큰 체적의 유해 물질이 저비용으로 - 종래의 저장 기술에 비해 - 저장될 수도 있다. 게다가, 이러한 저장을 위해 적합한 지질학적 특성을 갖는 암반 지층은 유해 물질이 발견되거나 발생될 수도 있는 사이트에 밀접하게 근접하여 발견될 수도 있어, 이에 의해 이러한 유해 물질을 운반하는 것과 연계된 위험을 감소시킨다.
본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크의 구현예는 이하의 특징 중 하나 이상을 또한 포함할 수도 있다. 큰 저장 체적은 이어서 상이한 형태 또는 컨테이너로의 농축 또는 전달과 같은 복잡한 전처리를 위한 요구 없이 유해 물질의 저장 장치가 배치되는 것을 허용한다. 다른 예로서, 예를 들어 원자로부터의 핵폐기물의 경우에, 폐기물은 그 원래 펠릿 내에 개질되지 않고, 또는 그 원래 연료봉 내에, 또는 수십개의 연료봉을 포함하는 그 원래 연료 조립체 내에 유지될 수 있다. 다른 양태에서, 유해 물질은 원래 홀더 내에 유지될 수도 있지만, 시멘트 또는 다른 물질이 유해 물질과 구조체 사이의 간극을 충전하기 위해 홀더 내에 주입된다. 예를 들어, 유해 물질이 이어서 연료 조립체 내에 저장되는 연료봉 내에 저장되면, 봉 사이의 공간(통상적으로 핵원자로 내부에 있을 때 물로 충전됨)은 시멘트 또는 다른 재료로 충전되어 외부 세계로부터 또한 부가의 격리층을 제공할 수 있다. 또 다른 예로서, 상황이 저장된 물질을 회수하는 것이 유리한 것으로 간주하면 이러한 물질의 회수를 여전히 허용하면서 유해 물질의 확실한 저비용의 저장이 용이하게 된다.
본 개시내용에 설명된 요지의 하나 이상의 구현예의 상세는 첨부 도면 및 이하의 설명에 설명되어 있다. 본 발명의 요지의 다른 특징, 양태, 및 장점은 상세한 설명, 도면, 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시내용에 따른 매장 또는 회수 동작 중에 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 개시내용에 따른 저장 및 모니터링 동작 중에 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용에 따른 유해 물질 컨테이너의 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 5는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시내용에 따른 유해 물질을 저장하는 것과 연계된 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크를 모니터링하기 위한 제어기 또는 제어 시스템의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 개시내용에 따른 저장 및 모니터링 동작 중에 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용에 따른 유해 물질 컨테이너의 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 5는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시내용에 따른 유해 물질을 저장하는 것과 연계된 예시적인 방법을 도시하고 있는 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크를 모니터링하기 위한 제어기 또는 제어 시스템의 개략도이다.
본 개시내용은 하나 이상의 지하 저장 체적 저장 컨테이너 내에 유해 물질(예를 들어, 생물학적, 화학적, 핵, 또는 기타 등등)의 장기간(예를 들어, 수십년, 수백년, 또는 심지어 수천년) 저장을 제공하기 위해 지하 구역 내로 형성된 하나 이상의 우물공을 포함하는 유해 물질 저장 뱅크 시스템을 기술한다. 지하 구역은 상이한 지질학적 지층 및 특성을 갖는 다수의 지하층을 포함한다. 저장 컨테이너는 낮은 투수성(permeability), 충분한 두께, 낮은 취성, 및 다른 특성과 같은 그 층의 하나 이상의 지질학적 특성에 기초하여 특정 지하층 내에 매장될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 특정 지하층은 저장 컨테이너와 이동수를 포함하는 다른 지하층 사이에 격리적인 밀봉부를 형성하는 셰일 지층을 포함한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시내용에 따른 매장 또는 회수 동작 중에, 유해 물질 저장 뱅크 시스템, 예를 들어 유해 물질의 장기간(예를 들어, 수십년, 수백년, 또는 수천년 이상) 그러나 회수 가능한 안전하고 확실한 저장의 예시적인 구현예의 개략도이다. 예를 들어, 도 1a를 참조하면, 이 도면은 매장(또는 후술되는 바와 같이, 회수) 프로세스 중에, 예를 들어 지하 지층 내의 유해 물질의 하나 이상의 컨테이너의 전개 중에 예시적인 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)을 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)은 지표면(102)으로부터 다수의 지하층(112, 114, 116, 118)을 통해 형성된(예를 들어, 시추되거나 또는 기타 등등) 우물공(104)을 포함한다. 지표면(102)은 육지면으로서 예시되어 있지만, 지표면(102)은 호수 또는 바다 바닥 또는 수체(body of water) 아래의 다른 표면과 같은 해저 또는 다른 수면하 표면일 수도 있다. 따라서, 본 개시내용은 우물공(104)이 수체 상의 또는 근접한 시추 장소로부터 수체 아래에 형성될 수도 있다는 것을 고려한다.
도시되어 있는 우물공(104)은 본 예에서 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 방향성 우물공이다. 예를 들어, 우물공(104)은 굴곡부 또는 만곡부(108)에 결합된 실질적으로 수직부(106)를 포함하는 데, 이 수직부는 이어서 실질적으로 수평부(110)에 결합된다. 본 개시내용에 사용될 때, 우물공 배향의 문맥에서 "실질적으로"는 정확히 수직[예를 들어, 지표면(102)에 정확히 수직] 또는 정확히 수평[예를 들어, 지표면(102)에 정확히 평행]이 아닐 수도 있는 우물공을 칭한다. 달리 말하면, 당 기술 분야의 숙련자들은, 수직 우물공이 종종 진수직 방향으로부터 파형으로 오프셋하고, 이들 수직 우물공이 진수직으로부터 벗어나는 각도로 시추될 수도 있고, 수평 우물공이 종종 진수평 방향으로부터 파형으로 오프셋한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 실질적으로 수평부(110)는 몇몇 양태에서, 정수직과 정수평 사이에 배향된 경사진 우물공 또는 다른 방향성 우물공일 수도 있다. 또한, 실질적으로 수평부(110)는 몇몇 양태에서, 지층의 경사를 따르도록 배향된 경사진 우물공 또는 다른 방향성 우물공일 수도 있다. 본 예에서 예시된 바와 같이, 우물공(104)의 3개의 부분 - 수직부(106), 굴곡부(108), 및 수평부(110) - 은 지구 내로 연장하는 연속적인 우물공(104)을 형성한다.
도시되어 있는 우물공(104)은 지표면(102)으로부터 지구 내의 특정 깊이로 우물공(104) 주위에 위치되어 고정된 표면 케이싱(120)을 갖는다. 예를 들어, 표면 케이싱(120)은 얕은 지층 내의 우물공(104) 주위에 고정된(예를 들어, 시멘트 접합됨) 비교적 대직경 관형 부재(또는 부재의 스트링)일 수도 있다. 본 명세서에 사용될 때, "관형"은 원형 단면, 타원형 단면, 또는 다른 형상을 갖는 부재를 칭할 수도 있다. 예를 들어, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 본 구현예에서, 표면 케이싱(120)은 지표면으로부터 표면층(112)을 통해 연장한다. 표면층(112)은 본 예에서, 하나 이상의 층상 암반 지층으로 구성된 지질층이다. 몇몇 양태에서, 표면층(112)은 본 예에서 신선수 대수층, 염수 또는 소금물 소스, 또는 이동수(예를 들어, 지질학적 지층을 통해 이동하는 물)의 다른 소스를 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 몇몇 양태에서, 표면 케이싱(112)은 이러한 이동수로부터 우물공(104)을 격리할 수도 있고, 또한 다른 케이싱 스트링이 우물공(104) 내에 설치되게 하기 위한 현수 장소를 제공할 수도 있다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 시추 유체가 표면층(112) 내로 누출하는 것을 방지하기 위해 전도체 케이싱이 표면 케이싱(112) 위에[예를 들어, 표면 케이싱(112)과 표면(102) 사이 그리고 표면층(112) 내에] 고정될 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 생산 케이싱(122)이 표면 케이싱(120)의 우물공(104) 다운홀 내에 위치되어 고정된다. "생산" 케이싱이라 명명되지만, 본 예에서, 케이싱(122)은 탄화수소 생산 동작이 실시될 수도 있고 또는 실시되지 않을 수도 있다. 따라서, 케이싱(122)은 표면 케이싱(120)의 우물공(104) 다운홀 내에 고정된(예를 들어, 시멘트 접합됨) 임의의 형태의 관형 부재를 칭하고 포함한다. 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 몇몇 예에서, 생산 케이싱(122)은 굴곡부(108)의 단부에서 시작하고 실질적으로 수평부(110) 전체에 걸쳐 연장할 수도 있다. 케이싱(122)은 또한 굴곡부(108) 내로 그리고 수직부(106) 내로 연장할 수 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 시멘트(130)는 케이싱(120, 122)과 우물공(104) 사이의 고리 내에서 케이싱(120, 122) 주위에 위치된다(예를 들어, 펌핑됨). 시멘트(130)는 예를 들어, 지표면(102) 아래의 지하층을 통해 케이싱(120, 122)[및 우물공(104)의 임의의 다른 케이싱 또는 라이너]을 고정할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 시멘트(130)는 케이싱[예를 들어, 케이싱(120, 122) 및 임의의 다른 케이싱]의 전체 길이를 따라 설치될 수도 있고, 또는 시멘트(130)는 특정 우물공(102)에 대해 적절하면 케이싱의 특정 부분을 따라 사용될 수 있다. 시멘트(130)는 컨테이너(126) 내의 유해 물질을 위한 부가의 격납층을 또한 제공할 수 있다.
우물공(104) 및 연계된 케이싱(120, 122)은 다양한 예시적인 치수를 갖고 다양한 예시적인 깊이[예를 들어, 진수직 깊이(true vertical depth), 또는 TVD]로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 전도체 케이싱(도시 생략)이 약 120 피트 TVD로 아래로 연장할 수도 있고, 약 28 in 내지 60 in의 직경을 갖는다. 표면 케이싱(120)은 약 2500 피트 TVD로 아래로 연장할 수도 있고, 약 22 in 내지 약 48 in의 직경을 갖는다. 표면 케이싱(120)이 생산 케이싱(122) 사이의 중간 케이싱(도시 생략)은 약 8000 피트 TVD로 아래로 연장할 수도 있고, 약 16 in 내지 36 in의 직경을 갖는다. 생산 케이싱(122)은 약 11 in 내지 22 in의 직경을 갖고 실질적으로 수평으로[예를 들어, 실질적으로 수평부(110)까지] 연장할 수도 있다. 상기 치수는 단지 예로서만 제공된 것이고, 다른 치수(예를 들어, 직경, TVD, 길이)가 본 개시내용에 의해 고려된다. 예를 들어, 직경 및 TVD는 다수의 지하층(112 내지 118) 중 하나 이상의 특정 지질학적 조성, 특히 시추 기술, 뿐만 아니라 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100) 내에 매장될 유해 물질을 격납하는 유해 물질 컨테이너(126)의 크기, 형상, 또는 디자인에 의존할 수도 있다. 몇몇 대안적인 예에서, 생산 케이싱(122)[또는 우물공(104) 내의 다른 케이싱]은 원형 단면, 타원형 단면, 또는 몇몇 다른 형상일 수 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 우물공(104)은 지하층(112, 114, 116) 통해 연장하고, 지하층(118) 내에 도달한다(landing). 전술된 바와 같이, 표면층(112)은 이동수를 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 표면층(112) 아래에 있는 지하층(114)은 본 예에서 이동수 층(114)이다. 예를 들어, 이동수 층(114)은 신선수 대수층, 염수 또는 소금물, 또는 이동수의 다른 소스와 같은 이동수의 하나 이상의 소스를 포함할 수도 있다. 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 본 예에서, 이동수는 지하층의 모두 또는 일부를 가로지르는 압력차에 기초하여 지하층을 통해 이동하는 물일 수도 있다. 예를 들어, 이동수 층(114)은 물이 자유롭게 층(114) 내에서 이동하는(예를 들어, 압력차 또는 기타 등등에 기인하여) 투수성 지질층일 수도 있다. 몇몇 양태에서, 이동수 층(114)은 특정 지리학적 영역에서 인간 소비 가능한 물의 주 소스일 수도 있다. 이동수 층(114)이 구성될 수도 있는 암반 지층의 예는 다른 지층 중에서도, 다공성 사암 및 석회암을 포함한다.
이동수 층(114) 아래에는, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 본 예시적인 구현예에서, 불투수층(116)이 있다. 불투수층(116)은 본 예에서, 이동수가 통과하는 것을 허용하지 않을 수도 있다. 따라서, 이동수 층(114)에 대해, 불투수층(116)은 낮은 투수율, 예를 들어 나노다시 정도의 투수율을 가질 수도 있다. 부가적으로, 본 예에서, 불투수층(116)은 비교적 비-연성(즉, 취성) 지질학적 지층일 수도 있다. 비-연성의 일 척도는 인장 강도에 대한 압축 응력의 비인 취성이다. 몇몇 예에서, 불투수층(116)의 취성은 약 20 MPa 내지 40 MPa일 수도 있다.
본 예에서 나타낸 바와 같이, 불투수층(116)은 저장층(119)보다 더 얕다[예를 들어, 지표면(102)에 더 근접함]. 본 예에서, 불투수층(116)이 구성될 수도 있는 암반 지층은 예를 들어, 특정 종류의 사암, 이암, 점토, 및 전술된 바와 같이 투수성 및 취성 특성을 나타내는 점판암을 포함한다. 대안적인 예에서, 불투수층(116)은 저장층(119)보다 더 심층일 수도 있다[예를 들어, 지표면(102)으로부터 더 멀리 있음]. 이러한 대안적인 예에서, 불투수층(116)은 화강암과 같은 화성암(igneous rock)으로 구성될 수도 있다.
불투수층(116) 아래에는 저장층(118)이 있다. 저장층(118)은 본 예에서, 다수의 이유로 유해 물질을 저장하는 실질적으로 수평부(110)를 위한 도달부(landing)로서 선택될 수도 있다. 불투수층(116) 또는 다른 층에 비해, 저장층(118)은 두꺼울 수도 있는 데, 예를 들어 총 두께의 약 100 내지 200 피트일 수도 있다. 저장층(118)의 두께는 더 용이한 도달 및 방향성 시추를 허용할 수도 있어, 이에 의해 실질적으로 수평부(110)가 구성(예를 들어, 시추) 중에 저장층(118) 내에 즉시 설치되는 것을 허용한다. 저장층(118)의 대략 수평 중심을 통해 형성되면, 실질적으로 수평부(110)는 저장층(118)을 포함하는 지질학적 지층의 약 50 내지 100 피트만큼 둘러싸일 수도 있다. 또한, 저장층(118)은 또한 예를 들어, 층(118)의 매우 낮은 투수율(예를 들어, 밀리 또는 나노다시의 정도)에 기인하여 이동수를 갖지 않을 수도 있다. 게다가, 저장층(118)은 층(118)을 포함하는 암반 지층의 취성이 약 3 MPa 내지 10 MPa이도록, 충분한 연성을 가질 수도 있다. 저장층(118)이 구성될 수도 있는 암반 지층의 예는 셰일 및 경석고를 포함한다. 또한, 몇몇 양태에서, 유해성 물질은 저장층 아래에, 심지어 저장층이 이동수 층(114)으로부터 투수층을 격리하기 위한 충분한 지질학적 특성을 가지면, 사암 또는 석회암과 같은 투수성 지층 내에 저장될 수도 있다.
유해성 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 몇몇 예시적인 구현예에서, 저장층(118)은 셰일로 구성된다. 셰일은 몇몇 예에서, 저장층(118)을 위해 전술된 것 내에 적합하는 특성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 셰일 지층은 유해 물질의 장기간 격납을 위해[예를 들어, 유해 물질 컨테이너(126) 내의], 그리고 이동수 층(114)(예를 들어, 대수층) 및 지표면(102)으로부터의 이들의 격리를 위해 적합할 수도 있다. 셰일 지층은 지구 내에서 비교적 심층에서, 통상적으로 3000 피트 이상에서 발견되고, 임의의 신선수 대수층 아래에 격리되어 배치될 수도 있다.
셰일 지층은 예를 들어, 물질의 장기간(예를 들어, 수천년) 격리를 향상시키는 지질학적 특성을 포함할 수도 있다. 이러한 특성은 예를 들어, 주위층[예를 들어, 이동수 층(114)] 내로의 이러한 유체의 누출 없이 탄화수소 유체(예를 들어, 기체, 액체, 혼합상 유체)의 장기간 저장(예를 들어, 수천만년)을 통해 예시되어 왔다. 실제로, 셰일은 수백만년 이상 동안 천연 가스를 유지하여, 유해 물질의 장기간 저장을 위한 입증된 능력을 그에 제공하는 것으로 알려져 있다. 예시적인 셰일 지층[예를 들어, 마르셀루스(Marcellus), 이글 포드(Eagle Ford), 바넷(Barnett), 및 기타 등등]은 수백만년 동안 물, 오일, 및 가스의 이동을 방지하는 데 효과적이었던 다수의 여분의 밀봉층을 포함하고, 이동수가 결여되어 있고, 매장 후에 수천년 동안 유해 물질(예를 들어, 유체 또는 고체)을 밀봉하도록 예상될 수 있는(예를 들어, 지질학적 고려사항에 기초하여) 성층(stratification)을 갖는다.
셰일 지층은 또한 적합한 깊이, 예를 들어 3000 내지 12,000 피트 TVD에 있을 수도 있다. 이러한 깊이는 통상적으로 지하수 대수층[예를 들어, 표면층(112) 및/또는 이동수 층(114)] 아래에 있다. 또한, 염을 포함하여, 셰일 내의 가용성 원소의 존재, 및 대수층 내의 이들 동일한 원소의 부재(absence)는 셰일층과 대수층 사이의 유체 격리를 증명한다.
유해 물질 저장에 유리하게 적합할 수도 있는 셰일의 다른 특정 특질은, 몇몇 양태에서 다른 불투수성 암반 지층[예를 들어, 불투수층(116)] 내에서 발견되는 것보다 더 큰 연성의 척도를 제공하는 그 점토 함량이다. 예를 들어, 셰일은 얇게 교대로 배치되는 점토(예를 들어, 약 20 내지 30v%의 점토) 및 다른 광물의 층으로 구성되어 층상화될 수도 있다. 이러한 조성은 불투수층 내의 암반 지층(예를 들어, 화강암 또는 기타 등등)에 비교할 때 셰일을 덜 취성이 되게 할 수도 있고, 따라서 파쇄(fracture)(예를 들어, 자연적으로 또는 기타 등등)에 덜 민감하게 할 수도 있다. 예를 들어, 불투수층(116) 내의 암반 지층은 유해 물질의 장기간 저장을 위해 적합한 투수성을 가질 수도 있지만, 너무 취성이고 통상적으로 파쇄된다. 따라서, 이러한 지층은 유해 물질의 장기간 저장을 위해 충분한 밀봉 특질(이들의 지질학적 특성을 통해 입증되는 바와 같이)을 갖지 않을 수도 있다.
본 개시내용은 예시된 지하층(112, 114, 116, 118) 사이 또는 중에 다수의 다른 층이 존재할 수도 있는 것을 고려한다. 예를 들어, 이동수 층(114), 중간층(116), 및 저장층(118) 중 하나 이상의 반복 패턴(예를 들어, 수직으로)이 존재할 수도 있다. 또한, 몇몇 경우에, 저장층(118)은 이동수 층(114)에 바로 인접하여(예를 들어, 수직으로), 즉 개재 중간층(116) 없이 존재할 수도 있다.
도 1a는 우물공(104)의 실질적으로 수평부(110) 내의 유해 물질의 매장 동작의 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 도시되어 있는 바와 같이, 작업 스트링(124)(예를 들어, 튜빙, 코일형 튜빙, 와이어라인, 또는 기타 등등)은 수평부(110) 내의 장기간, 그러나 몇몇 양태에서, 회수 가능한 저장 장치 내로 하나 이상의(3개가 도시되어 있지만, 더 많거나 적은 것이 존재할 수도 있음) 유해 물질 컨테이너(126)를 배치하기 위해 케이싱된 우물공(104) 내로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시되어 있는 구현예에서, 작업 스트링(124)은 컨테이너(126)에 결합하는 다운홀 도구(128)를 포함하고, 우물공(104) 내로의 각각의 트립에 의해, 다운홀 도구(128)는 실질적으로 수평부(110) 내에 특정 유해 물질 컨테이너(126)를 매장할 수도 있다.
다운홀 도구(128)는 몇몇 양태에서 나사산 연결에 의해 컨테이너(126)에 결합될 수도 있다. 대안적인 양태에서, 다운홀 도구(128)는 상호잠금 래치로 컨테이너(126)에 결합할 수도 있어, 다운홀 도구(128)의 회전이 컨테이너(126)에 래치결합(또는 래치결합 해제)할 수도 있게 된다. 대안적인 양태에서, 다운홀 도구(124)는 컨테이너(126)에 끌어당김식으로 결합하는 하나 이상의 자석(예를 들어, 희토류 자석, 전자석, 이들의 조합, 또는 기타 등등)을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 컨테이너(126)는 다운홀 도구(124) 상의 자석과 반대 극성의 하나 이상의 자석(예를 들어, 희토류 자석, 전자석, 이들의 조합, 또는 기타 등등)을 또한 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 컨테이너(126)는 다운홀 도구(124)의 자석에 끌어당겨질 수 있는 철 또는 다른 재료로부터 제조되거나 또는 포함할 수도 있다.
다른 예로서, 각각의 컨테이너(126)는 동력식(예를 들어, 전기) 모션을 통해 실질적으로 수평부(110) 내로 컨테이너를 압박 또는 견인할 수도 있는 우물공 트랙터(예를 들어, 와이어라인 또는 기타 등등)에 의해 우물공(104) 내에 위치될 수도 있다. 또 다른 예로서, 각각의 컨테이너(126)는 롤러(예를 들어, 휠)를 포함하거나 또는 그에 장착될 수도 있어, 다운홀 도구(124)가 컨테이너(126)를 케이싱된 우물공(104) 내로 압박할 수도 있게 된다.
몇몇 예시적인 구현예에서, 컨테이너(126), 우물공 케이싱(120, 122) 중 하나 이상, 또는 양자 모두는 매장 동작에 앞서 마찰 감소 코팅으로 코팅될 수도 있다. 예를 들어, 컨테이너(126) 및/또는 우물공 케이싱에 코팅(예를 들어, 석유계 제품, 수지, 세라믹, 또는 기타 등등)을 도포함으로써, 컨테이너(126)는 케이싱된 우물공(104)을 통해 실질적으로 수평부(100) 내로 더 용이하게 이동될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공 케이싱의 단지 일부만이 코팅될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 양태에서, 실질적으로 수직부(106)는 코팅되지 않을 수도 있지만, 굴곡부(108) 또는 실질적으로 수평부(110), 또는 양자 모두는 컨테이너(126)의 더 용이한 매장 및 회수를 용이하게 하도록 코팅될 수도 있다.
도 1a는 우물공(104)의 실질적으로 수평부(110) 내의 유해 물질의 회수 동작의 예를 또한 도시하고 있다. 회수 동작은 매장 동작의 반대일 수도 있어, 다운홀 도구(124)(예를 들어, 피싱 도구)가 마지막으로 매장된 컨테이너(126)에 결합된(예를 들어, 나사 결합식으로, 래치결합, 자석에 의해, 또는 기타 등등) 우물공(104) 내로 연장될 수도 있고, 컨테이너(126)를 지표면(102)으로 견인할 수도 있게 된다. 다수의 회수 트립이 우물공(104)의 실질적으로 수평부(110)로부터 다수의 컨테이너를 회수하기 위해 다운홀 도구(124)에 의해 행해질 수도 있다.
각각의 컨테이너(126)는 유해 물질을 포위할 수도 있다. 이러한 유해 물질은 몇몇 예에서, 생물학적 또는 화학적 폐기물 또는 다른 생물학적 또는 화학적 유해 물질일 수도 있다. 몇몇 예에서, 유해 물질은 핵원자로(예를 들어, 상용 또는 시험용 원자로) 또는 군사 핵물질로부터 회수된 소비된 핵연료와 같은 핵물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기가와트 원자력 발전소는 연간 30톤의 소비된 핵연료를 생산할 수도 있다. 그 연료의 밀도는 통상적으로 10(10 gm/cm3 = 10 kg/liter)에 가까워, 핵폐기물의 연간 체적이 약 3 m3이 된다. 핵연료 펠릿의 형태의 소비된 핵연료는 원자로로부터 취해지고 개질되지 않을 수도 있다. 핵연료 펠릿은 고체이고, 단기 수명 트리튬(13년 반감기) 이외의 매우 적은 가스를 방출한다.
몇몇 양태에서, 저장층(118)은 이러한 배출물(output)이 컨테이너(126)에서 누출하더라도, 층(118) 내에 임의의 방사성 배출물(예를 들어, 가스)을 격납하는 것이 가능해야 한다. 예를 들어, 저장층(118)은 층(118)을 통한 방사성 배출물의 확산 시간에 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 저장층(118)에서 누출하는 방사성 배출물의 최소 확산 시간은 예를 들어, 핵연료 펠릿의 임의의 특정 성분에 대한 반감기의 50배로 설정될 수도 있다. 최소 확산 시간으로서 50 반감기는 1×10-15 배(factor)만큼 방사능 배출물의 양을 감소시킬 것이다. 다른 예로서, 최소 확산 시간을 30 반감기로 설정하는 것은 10억 배만큼 방사성 배출물의 양을 감소시킬 것이다.
예를 들어, 플루토늄-239는 24,100년의 그 긴 반감기에 기인하여 소비된 핵연료 내의 위험한 폐기 생성물로 종종 고려된다. 이 동위원소에 대해, 50 반감기는 1200만년일 것이다. 플루토늄-239는 낮은 수용성을 갖고, 휘발성이 아니며, 고체로서 예시된 저장층(118)(예를 들어, 셰일 또는 다른 지층)을 포함하는 암반 지층의 매트릭스를 통한 확산이 가능하지 않다. 예를 들어, 셰일을 포함하는 저장층(118)은 수백만년 동안 기체 탄화수소(예를 들어, 메탄 및 기타 등등)를 포함하는 지질학적 이력에 의해 나타낸 바와 같은 이러한 격리 시간(예를 들어, 수백만년)을 갖기 위한 능력을 제공할 수도 있다. 대조적으로, 종래의 핵물질 저장 방법에 있어서, 몇몇 플루토늄은 격납 누설시에 이동 지하수를 포함하는 층 내에서 용해될 수도 있는 위험이 존재하였다.
도 1b를 참조하면, 대안적인 매장 동작이 도시되어 있다. 본 예시적인 매장 동작에서, 유체(132)(예를 들어, 액체 또는 기체)가 우물공(104)을 통해 순환되어 컨테이너(126)를 실질적으로 수평 우물공부(110) 내로 유동적으로 압박할 수도 있다. 몇몇 예에서, 각각의 컨테이너(126)는 개별적으로 유동적으로 압박될 수도 있다. 대안적인 양태에서, 2개 이상의 컨테이너(126)는 실질적으로 수평부(110) 내로 매장을 위해 우물공(104)을 통해 동시에 유동적으로 압박될 수도 있다. 유체(132)는 몇몇 경우에, 물일 수 있다. 다른 예는 시추용 머드(drilling mud) 또는 시추용 포움을(drilling foam) 포함한다. 몇몇 예에서, 공기, 아르곤, 또는 질소와 같은 가스가 우물공 내로 컨테이너(126)를 압박하는 데 사용될 수도 있다.
몇몇 양태에서, 유체(132)의 선택은 적어도 부분적으로 유체(132)의 점도에 의존할 수도 있다. 예를 들어, 유체(132)는 실질적으로 수직부(106) 내로의 컨테이너(126)의 낙하를 방해하기 위해 충분한 점도를 갖고 선택될 수도 있다. 이 저항 또는 임피던스는 컨테이너(126)의 갑작스런 낙하에 대한 안전 계수를 제공할 수도 있다. 유체(132)는 컨테이너(126)와 케이싱(120, 122) 사이의 미끄럼 마찰을 감소시키기 위한 윤활제를 또한 제공할 수도 있다. 컨테이너(126)는 제어된 점도, 밀도, 및 윤활 특질의 액체로 충전된 케이싱 내에서 반송될 수 있다. 케이싱(120, 122)의 내경과 반송된 컨테이너(126)의 외경 사이의 유체 충전된 고리는 임의의 고속의 컨테이너 모션을 완충하여, 반송된 컨테이너(126)의 발생할 가능성이 적은 결합해제에 있어서 자동 수동 보호를 제공하도록 설계된 개구를 나타낸다.
몇몇 양태에서, 다른 기술이 실질적으로 수평부(110) 내로의 컨테이너(126)의 매장을 용이하게 하도록 채용될 수도 있다. 예를 들어, 설치된 케이싱[예를 들어, 케이싱(120, 122)]의 하나 이상은 케이싱과 컨테이너(126) 사이의 마찰을 감소시키면서 우물공(102) 내로 저장 컨테이너(126)를 안내하기 위한 레일을 가질 수도 있다. 저장 컨테이너(126) 및 케이싱(또는 레일)은 서로에 대해 용이하게 활주하는 재료로 제조될 수도 있다. 케이싱은 용이하게 윤활되는 표면, 또는 저장 컨테이너(126)의 중량을 받게 될 때 자가 윤활되는 표면을 가질 수도 있다.
유체(132)는 또한 컨테이너(126)의 회수를 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 예시적인 회수 동작에서, 케이싱(120, 122) 내의 체적은 압축 가스(예를 들어, 공기, 질소, 아르곤, 또는 기타 등등)로 충전될 수도 있다. 압력이 실질적으로 수평부(110)의 단부에서 증가함에 따라, 컨테이너(126)는 굴곡부(108)를 향해, 그리고 그 후에 실질적으로 수직부(106)를 통해 지표면으로 압박될 수도 있다.
도 1c를 참조하면, 다른 대안적인 매장 동작이 도시되어 있다. 본 예시적인 매장 동작에서, 유체(132)(예를 들어, 액체 또는 기체)가 관형 제어 케이싱(134)을 순환되어 컨테이너(126)를 실질적으로 수평 우물공부(110) 내로 유동적으로 압박할 수도 있다. 유체(132)는 유체 제어 케이싱(134) 내에서 실질적으로 수평부(110)의 단부를 통해 순환하고, 유체 제어 케이싱(134)과 케이싱(122, 120) 사이의 고리 내에서 지표면(102)으로 재차 순환할 수도 있다. 몇몇 예에서, 각각의 컨테이너(126)는 개별적으로 유동적으로 압박될 수도 있다. 유체 제어 케이싱(134)과 케이싱(120, 122) 사이의 고리는 예를 들어, 지표면(102)을 향해 컨테이너(126)를 재차 압박하기 위해, 유체(132)의 유동을 반전시키도록 유체 또는 압축 가스로 충전될 수도 있다. 대안적인 양태에서, 2개 이상의 컨테이너(126)는 실질적으로 수평부(110) 내로 매장을 위해 우물공(104)을 통해 동시에 유동적으로 압박될 수도 있다. 유체 제어 케이싱(134)은 생산 케이싱(122)과 유사하거나 동일할 수 있다. 이 경우에, 개별 관형 부재는 우물공(102) 내에 또는 생산 케이싱(122) 내에 포위되어 유체(132)를 위한 복귀 경로를 제공할 수 있다.
몇몇 양태에서, 우물공(104)은 유해 물질의 장기간 저장의 주목적을 위해 형성될 수도 있다. 대안적인 양태에서, 우물공(104)은 탄화수소 생산(예를 들어, 오일, 가스)의 주목적을 위해 미리 형성되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 저장층(118)은 탄화수소가 우물공(104) 내로 그리고 지표면(102)으로 생산되는 탄화수소 담지 지층(hydrocarbon bearing formation)일 수도 있다. 몇몇 양태에서, 저장층(118)은 탄화수소 생산 전에 수압 파쇄되어(hydraulically fractured) 있을 수도 있다. 또한 몇몇 양태에서, 생산 케이싱(122)은 수압 파쇄 전에 천공되어 있을 수도 있다. 이러한 양태에서, 생산 케이싱(122)은 유해 물질의 매장 동작 전에 천공 프로세스로부터 형성된 임의의 구멍을 복구하도록 수선될(예를 들어, 시멘트 접합됨) 수도 있다. 게다가, 케이싱과 시추공 사이의 시멘트 내의 임의의 균열 또는 개구가 또한 이 때 충전될 수 있다.
예를 들어, 유해 물질로서 소비된 핵연료의 경우에, 이 장소가 또한 셰일 지층과 같은 적절한 저장층(118)을 포함하면, 우물공은 예를 들어 원자력 발전소 부근과 같은 특정 장소에 새로운 우물공으로서 형성될 수도 있다. 대안적으로, 이미 셰일 가스를 생산한 기존의 우물, 또는 "건조한 것"(예를 들어, 장소 내의 가스가 상용 개발을 위해 너무 적어 충분히 적은 유기물을 가짐)으로서 버려졌던 우물이 우물공(104)으로서 선택될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공(104)을 통한 저장층(118)의 이전의 수압 파쇄는 우물공(104)의 유해 물질 저장 능력의 적은 차이를 형성할 수도 있다. 그러나, 이러한 이전의 활동은 또한 수백만년 동안 가스 및 다른 유체를 저장하는 저장층(118)의 능력을 확증할 수도 있다. 따라서, 유해 물질 또는 유해 물질의 배출물(예를 들어, 방사성 가스 또는 기타 등등)이 컨테이너(126)로부터 누출되어 저장층(118)의 파쇄된 지층에 진입하면, 이러한 파쇄는 그 물질이 파쇄의 것에 크기가 상응하는 거리에 걸쳐 비교적 급속하게 확산하게 할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공(102)은 탄화수소의 생성을 위해 시추되어 있을 수도 있지만, 예를 들어, 저장층(118)이 너무 연성이고 생성을 위한 파쇄가 어려운 암반 지층(예를 들어, 셰일 또는 기타 등등)을 포함하기 때문에 이러한 탄화수소의 생산이 실패하였지만, 유해 물질의 장기간 저장을 위해 유리하게 연성이었다.
도 2a 내지 도 2e는 본 개시내용에 따른 저장 및 모니터링 동작 중에 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 예시적인 구현예의 개략도이다. 예를 들어, 도 2a는 장기간 저장 동작에 있어서 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)을 도시하고 있다. 하나 이상의 유해 물질 컨테이너(126)는 우물공(104)의 실질적으로 수평부(110) 내에 위치된다. 밀봉부(134)가 실질적으로 수평부(110) 내의 컨테이너(126)의 장소와 지표면(102)(예를 들어, 우물 헤드)에서 실질적으로 수직부(106)의 개구 사이에서 우물공(104) 내에 배치된다. 본 예에서, 밀봉부(134)는 실질적으로 수직부(108)의 업홀 단부(uphole end)에 배치된다. 대안적으로, 밀봉부(134)는 실질적으로 수직부(106) 내에, 굴곡부(108) 내에, 또는 심지어 컨테이너(126)보다 구멍 위쪽(uphole)의 실질적으로 수평부(110) 내에 다른 장소에 위치될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 밀봉부(134)는 우물공(104) 내의 이동수 층(114)과 같은 이동수의 임의의 소스보다 적어도 더 심층에 배치될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 밀봉부(134)는 실질적으로 수직부(106)의 실질적으로 전체 길이를 따라 형성될 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 밀봉부(134)는 지표면(102)에서 실질적으로 수직부(106)의 개구로부터 컨테이너(126)를 저장하는 실질적으로 수평부(110)의 체적을 유동적으로 격리한다. 따라서, 컨테이너(126)에서 누출하는 임의의 유해 물질(예를 들어, 방사성 물질)이 밀봉될 수도 있어, (예를 들어 액체, 기체, 또는 고체 유해 물질이) 우물공(104)에서 누출하지 않게 된다. 밀봉부(134)는 몇몇 양태에서, 우물공(104) 내에 위치되거나 형성된 시멘트 플러그 또는 다른 플러그일 수도 있다. 다른 예로서, 밀봉부(134)는 우물공(104) 내에 위치된 하나 이상의 팽창식(inflatable) 또는 다른 방식으로 팽창 가능한 패커로부터 형성될 수도 있다.
회수 동작(예를 들어, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 바와 같은) 전에, 밀봉부(134)는 제거될 수도 있다. 예를 들어, 시멘트 또는 다른 영구적으로 고정된 밀봉부(134)의 경우에, 밀봉부(134)는 천공되거나 다른 방식으로 분쇄되어(milled) 제거될 수도 있다. 패커와 같은 반영구적 또는 제거 가능한 밀봉부의 경우에, 밀봉부(134)는 공지된 바와 같은 통상의 프로세스를 통해 우물공(104)으로부터 제거될 수도 있다.
도 2b는 컨테이너(126)의 장기간 저장 중에 예시적인 모니터링 동작을 도시하고 있다. 예를 들어, 몇몇 양태에서, 컨테이너(126) 내의 유해 물질의 장기간 저장 중에 하나 이상의 변수를 모니터링하기 위해 유리하거나 요구될 수도 있다. 도 2b의 본 예에서, 모니터링 시스템은 우물공(104)[예를 들어, 실질적으로 수평부(110) 내의] 내에 배치되고 케이블(136)(예를 들어, 전기, 광학, 수압 또는 기타 등등)을 통해 모니터링 제어 시스템(146)에 통신적으로 결합된 하나 이상의 센서(138)를 포함한다. 우물공(102) 내에(예를 들어, 케이싱의 내부의) 있는 것으로서 도시되어 있지만, 센서(138)는 케이싱의 외부에 배치되거나, 또는 케이싱이 우물공(102) 내에 설치되기 전에 케이싱 내에 내장될 수도 있다. 센서(138)는 케이싱[예를 들어, 케이싱(120 및/또는 122)] 외부에, 또는 유체 제어 케이싱(134) 외부에 또한 배치될 수 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 센서(138)는 예를 들어, 방사선 준위, 온도, 압력, 산소의 존재, 수증기의 존재, 액체수의 존재, 산성도, 지진 활동, 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 변수를 모니터링할 수도 있다. 이러한 변수에 관련된 데이터값은 케이블(136)을 따라 모니터링 제어 시스템(146)에 전달될 수도 있다. 모니터링 제어 시스템(146)은 이어서 데이터를 기록하고, 데이터 내의 경향을 결정하고(예를 들어, 온도의 상승, 방사능 준위의 상승), 데이터를 국가 보안 또는 환경 센터 장소와 같은 다른 모니터링 장소에 송신할 수도 있고, 또한 이러한 데이터 또는 경향에 기초하여 활동[예를 들어, 컨테이너(126)의 회수]을 자동으로 추천할 수도 있다. 예를 들어, 특정 임계 레벨을 초과하는 우물공(104) 내의 온도 또는 방사능 준위의 상승은, 예를 들어 컨테이너(126)가 방사능 물질을 누설하지 않는 것을 보장하기 위해 회수 추천을 트리거링할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 센서(138) 대 컨테이너(126)의 일대일 비가 존재할 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 컨테이너(126)당 다수의 센서(138)가 존재할 수도 있고, 또는 더 적은 센서가 존재할 수도 있다.
도 2c는 컨테이너(126)의 장기간 저장 중에 다른 예시적인 모니터링 동작을 도시하고 있다. 본 예에서, 센서(138)는 실질적으로 수직부(106)로부터 별도로 형성된 2차 수평 우물공(140) 내에 위치된다. 2차 수평 우물공(140)은 케이싱되지 않은 우물공일 수도 있고, 이 우물공을 통해 케이블(136)이 모니터링 제어 시스템(146)과 센서(138) 사이로 연장할 수도 있다. 본 예에서, 2차 수평 우물공(140)은 실질적으로 수평부(110) 위에 그러나 저장층(118) 내에 형성된다. 따라서, 센서(138)는 저장층(118)의 데이터(예를 들어, 방사선 준위, 온도, 산성도, 지진 활동)를 기록할 수도 있다. 대안적인 양태에서, 2차 수평 우물공(140)은 저장층(118) 아래에, 중간층(116) 내의 저장층 위에, 또는 다른 층 내에 형성될 수도 있다. 또한, 도 2c는 실질적으로 수평부(110)와 동일한 실질적으로 수직부(106)로부터 형성된 2차 수평 우물공(140)을 도시하고 있지만, 2차 수평 우물공(140)은 개별 수직 우물공 및 굴곡된 우물공으로부터 형성될 수도 있다.
도 2d는 컨테이너(126)의 장기간 저장 중에 다른 예시적인 모니터링 동작을 도시하고 있다. 본 예에서, 센서(138)는 우물공(104)으로부터 별도로 형성된 2차 수직 우물공(142) 내에 위치된다. 2차 수직 우물공(142)은 케이싱된 또는 케이싱되지 않은 우물공일 수도 있고, 이 우물공을 통해 케이블(136)이 모니터링 제어 시스템(146)과 센서(1388) 사이로 연장할 수도 있다. 본 예에서, 2차 수직 우물공(142)은 실질적으로 수평부(110) 위에 그러나 저장층(118) 내에 바닥이 닿는다(bottoms out). 따라서, 센서(1388)는 저장층(118)의 데이터(예를 들어, 방사선 준위, 온도, 산성도, 지진 활동)를 기록할 수도 있다. 대안적인 양태에서, 2차 수직 우물공(140)은 저장층(118) 아래에, 중간층(116) 내의 저장층 위에, 또는 다른 층 내에 바닥이 닿을 수도 있다. 또한, 저장층(118)에 인접한 레벨에서 2차 수직 우물공(142) 내에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 센서(138)는 2차 수직 우물공(142) 내의 임의의 장소에 배치될 수도 있다. 대안적으로, 2차 수직 우물공(142)은 몇몇 양태에서, 우물공(102)에 앞서 구성될 수도 있어, 이에 의해 우물공(102)의 구성 중에 설치된 센서(138)에 의한 모니터링을 허용한다. 또한, 모니터링 시추공(142)은 시추공(142) 내로 누설하는 물질이 지표면(102)으로의 경로를 가질 것인 가능성을 방지하도록 밀봉될 수 있다.
도 2e는 컨테이너(126)의 장기간 저장 중에 다른 예시적인 모니터링 동작을 도시하고 있다. 본 예에서, 센서(138)는 우물공(104)으로부터 별도로 형성된 2차 방향성 우물공(144) 내에 위치된다. 2차 방향성 우물공(144)은 케이싱되지 않은 우물공일 수도 있고, 이 우물공을 통해 케이블(136)이 모니터링 제어 시스템(146)과 센서(138) 사이로 연장할 수도 있다. 본 예에서, 2차 방향성 우물공(144)은 실질적으로 수평부(110)에 인접하여 저장층(118) 내에 도달한다. 따라서, 센서(138)는 저장층(118)의 데이터(예를 들어, 방사선 준위, 온도, 산성도, 지진 활동)를 기록할 수도 있다. 대안적인 양태에서, 2차 방향성 우물공(144)은 저장층(118) 아래에, 중간층(116) 내의 저장층 위에, 또는 다른 층 내에 도달할 수도 있다. 또한, 저장층(118)에 인접한 레벨에서 2차 방향성 우물공(144) 내에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 센서(138)는 2차 방향성 우물공(144) 내의 임의의 장소에 배치될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 2차 방향성 우물공(144)은 예를 들어, 우물공(104)이 액세스 불가능한 경우에, 컨테이너(126)의 회수를 위해 사용될 수도 있다.
도 3a는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다. 도 3a는 소비된 핵연료, 생물학적 물질, 또는 화학적 물질과 같은 유해 물질을 저장하기 위해 형성되거나 사용될 수 있는 우물공의 예시적인 구성을 예시하고 있는 유해 물질 저장 뱅크 시스템(300)의 오버헤드 개략도를 도시하고 있다. 유해 물질 저장 뱅크 시스템(300)은 다수의 수평 우물공(304)이 그로부터 연장하는 수직 우물공(302)(여기서 위에서부터 본)을 포함한다. 본 예에서, 4개의 수평 우물공(304)이 단일 수직 우물공(302)으로부터 형성될 수도 있다.
예시적인 유해 물질 저장 뱅크 시스템(300)은 예를 들어, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)보다 더 큰 유해 물질의 체적을 위한 장기간(예를 들어, 수백만년) 저장을 제공할 수 있는 저장 뱅크를 나타내고 있다. 예를 들어, 각각의 수평 우물공(304)은 도 2a에 도시되어 있는 실질적으로 수평부(110)에 실질적으로 유사할 수도 있는 데, 이는 유해 물질의 하나 이상의 컨테이너(126)를 저장할 수 있다. 각각의 수평 우물공(304)은 하나 이상의 컨테이너로부터의 누설의 경우에 유해 배출물의 확산에 대한 충분한 밀봉을 제공하도록 저장층(118) 내에 또는 저장층(118) 아래에 형성될 수도 있다. 따라서, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(300)의 예에서, 단지 단일의 수직 우물공(302)만이 다수의 수평 우물(304)을 고려하도록 형성될 필요가 있기 때문에, 유해 물질은 더 효율적으로 저장될 수도 있다.
도 3b는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 다른 개략도이다. 도 3b는 소비된 핵연료, 생물학적 물질, 또는 화학적 물질과 같은 유해 물질을 저장하기 위해 형성되거나 사용될 수 있는 우물공의 예시적인 구성을 예시하고 있는 유해 물질 저장 뱅크 시스템(350)의 오버헤드 개략도를 도시하고 있다. 본 예에서, 시스템(350)은 수직 우물공(352)으로부터 형성된 다수의 측방향 우물공(354)을 갖는 수직 우물공(352)을 포함한다. 측방향 우물공(354)은 본 예에서, "소리굽쇠(pitchfork)" 패턴(또는 "F" 패턴, 까마귀 발 패턴, 또는 기타 등등과 같은 다른 패턴)으로 서로 실질적으로 평행하다. 각각의 측방향 우물공(354)은 하나 이상의 컨테이너로부터의 누설의 경우에 유해 배출물의 확산에 대한 충분한 밀봉을 제공하도록 저장층(118) 내에 또는 저장층(118) 아래에 형성될 수도 있다. 게다가, 각각의 측방향 우물공(354)은 컨테이너(126)용 저장 영역일 수도 있고 또는 포함할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용에 따른 유해 물질 컨테이너의 예시적인 구현예의 개략도이다. 도 4a 내지 도 4c는 유해 물질 컨테이너(400)의 등각도, 수직 단면도, 및 수평 단면도를 각각 도시하고 있다. 몇몇 양태에서, 유해 물질 컨테이너(400)는 예시된 컨테이너(126)와 유사하고 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100), 유해 물질 저장 뱅크 시스템(400) 또는 다른 유해 물질 저장 뱅크 시스템 내에 사용 가능할 수도 있다. 유해 물질 컨테이너(400)는 화학적 유해 물질, 생물학적 유해 물질, 핵 유해 물질, 또는 기타 등등을 저장하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 예시된 구현예에서, 유해 물질 컨테이너(400)는 소비된 핵연료봉(406)의 형태의 소비된 핵연료를 저장한다.
예시된 바와 같이, 유해 물질 컨테이너(400)는 유해 물질을 저장하기 위한 체적(404)을 포위하는 하우징(402)(예를 들어, 분쇄 방지 또는 분쇄 저항 하우징)을 포함한다. 본 예에서, 소비된 핵연료봉(406)은 유해 물질 컨테이너(400)의 밀봉 전에 하우징(402) 내에 위치된다. 각각의 소비된 핵연료봉(406)은 다수의 소비된 핵연료 펠릿(408)을 포함한다. 예를 들어, 소비된 핵연료 펠릿(408)은 핵원자로로부터 제거된 소비된 핵연료의 방사성 동위원소(트리튬을 포함함)의 대부분을 격납한다. 소비된 핵연료봉(406)을 형성하기 위해, 연료 펠릿(408)은 원자로에서와 같이, 지르코늄 튜브에 의해 둘러싸인다. 이들 튜브는 종종 부가의 격납 레벨을 제공한다. 튜브는 원래 연료 조립체 내에 장착되거나, 또는 소비된 핵연료봉(406)을 위한 더 기밀한 패킹을 위해 이들 조립체로부터 제거될 수 있다. 튜브는 통상적으로 15 피트 길이이고, 상당한 수의 연료 펠릿(408)을 저장하기 위해 충분히 크지만, 또한 하우징(402) 내의 배치를 허용하기 위해 충분히 작은 직경을 갖는 봉(406)을 형성하기 위해 밀봉된 캡슐 내에 배치된다.
몇몇 양태에서, 하우징(402)[및 유해 물질 컨테이너(400)의 다른 구성요소]은 예를 들어, 부식 또는 방사능에 대한 매우 높은 저항을 갖는 금속 또는 세라믹(예를 들어, 지르코늄 또는 그 합금 지르칼로이, 스테인레스강, 티타늄, 또는 다른 저부식 재료)으로부터 형성될 수도 있다. 게다가, 몇몇 양태에서, 컨테이너(400)가 배치되는 저장 영역은 하우징(402) 및 컨테이너(400)의 다른 구성요소에 대한 부식의 위험을 감소시키는 질소, 아르곤, 또는 몇몇 다른 가스로 충전되거나 부분적으로 충전될 수도 있다.
또한, 하우징(402)[및 일반적으로, 유해 물질 컨테이너(400)]의 치수는 우물공(104)과 같은 우물공 내에 적합하도록 설계될 수도 있다. 하우징(402)의 예시적인 치수는 12 내지 15 피트의 길이(L), 및 실질적으로 정사각형 하우징(402)의 경우에 5 내지 9 인치의 변 폭(W)을 포함할 수도 있다 하우징(402)은 대안적인 양태에서, 약 7 내지 13 인치의 실질적으로 원형 수평 단면 직경을 가질 수도 있다. 몇몇 예에서, 유해 물질 컨테이너(400)[및 컨테이너(126)]는 우물공(104) 내로 그리고 그로부터 효율적인 매장 및 회수를 위해 치수설정될(예를 들어, 길이 및 폭/직경) 수도 있다. 예를 들어, 길이(L)는 유해 물질 컨테이너(400)가 굴곡부(108)를 통해 그리고 실질적으로 수평부(110) 내로 이동될 수도 있는 것을 보장하기 위해, 예를 들어 굴곡부(108)의 반경 치수에 기초하여 결정될 수도 있다. 다른 예로서, 폭(W)은 표면 케이싱(120) 및 생산 케이싱(122)과 같은 우물공(104) 내의 케이싱 중 하나 이상의 직경에 기초하여 결정될 수도 있다.
예시된 유해 물질 컨테이너(400)는 하우징(402)의 일 단부에 도시되어 있지만 마찬가지로 양 단부 상에 형성될 수도 있는 커넥터부(410)를 또한 포함한다. 몇몇 양태에서, 커넥터부(410)는 우물공 내의 저장으로부터 유해 물질 컨테이너(400)의 매장 및 회수를 허용하기 위해 다운홀 도구[예를 들어, 다운홀 도구(128)]로의 유해 물질 컨테이너(400)의 결합을 용이하게 할 수도 있다. 또한, 커넥터부(410)는 다른 유해 물질 컨테이너(400)로의 하나의 유해 물질 컨테이너(400)의 결합을 용이하게 할 수도 있다. 커넥터부(410)는 몇몇 양태에서, 나사산 형성 연결부일 수도 있다. 예를 들어, 하우징(402)의 일 단부 상의 커넥터부(410)는 수형 나사산 형성 연결부일 수도 있고, 반면에 하우징(402)의 대향 단부 상의 커넥터부(410)는 암형 나사산 형성 연결부일 수도 있다. 대안적인 양태에서, 커넥터부(410)는 상호잠금 래치일 수도 있어, 회전(예를 들어, 360도 이하)이 하우징(402)을 다운홀 도구 또는 다른 유해 물질 컨테이너(400)에 래치결합(또는 래치결합 해제)할 수도 있게 된다. 대안적인 양태에서, 커넥터부(410)는 예를 들어, 다운홀 도구 또는 다른 유해 물질 컨테이너(400)에 끌어당김식으로 결합하는 하나 이상의 자석(예를 들어, 희토류 자석, 전자석, 이들의 조합, 또는 기타 등등)을 포함할 수도 있다.
도 1a 및 도 1b, 도 2a 내지 도 2e, 도 4a 내지 도 4c를 일반적으로 참조하면, 예시적인 유해 물질 저장 뱅크 시스템(예를 들어, 100, 300, 및 기타 등등)은 유해 물질(예를 들어, 생물학적, 화학적, 핵)이 적절한 지하층 내에 밀봉식으로 저장되는 것을 보장하기 위해 다수의 격납층을 제공할 수도 있다. 몇몇 예시적인 구현예에서, 적어도 12개의 격납층이 존재할 수도 있다. 대안적인 구현예에서, 더 적거나 더 많은 수의 격납층이 채용될 수도 있다.
첫째로, 예시적인 핵연료 물질로서 소비된 핵연료를 사용하여, 핵연료 펠릿이 원자로로부터 취해지고 개질되지 않는다. 이들 펠릿은 소결된 이산화우라늄(UO2), 세라믹으로부터 제조될 수도 있고, 고체로 남아 있고 단기 수명 트리튬 이외의 매우 적은 가스를 방출할 수도 있다. 펠릿이 다수의 격납층을 손상시키는 극단적인 부식 조건 또는 다른 영향에 노출되지 않으면, 대부분의 방사성 동위원소(트리튬을 포함함)는 펠릿 내에 격납될 것이다.
둘째로, 연료 펠릿은 원자로에서와 같이, 연료봉의 지르칼로이 튜브에 의해 둘러싸인다. 설명된 바와 같이, 튜브는 원래 연료 조립체 내에 장착되거나, 또는 더 기밀한 패킹을 위해 이들 조립체로부터 제거될 수 있다.
셋째로, 튜브는 유해 물질 컨테이너의 밀봉된 하우징 내에 배치된다. 하우징은 일체형 구조체 또는 기계적으로 체결된(예를 들어, 나사, 리벳, 용접, 및 기타 등등) 다수의 패널(예를 들어, 측면, 상부, 저부)을 갖는 다중 패널 구조체일 수도 있다.
넷째로, 물질(예를 들어, 고체 또는 유체)은 재료와 컨테이너의 외부 사이에 추가의 버퍼를 제공하도록 유해 물질 컨테이너를 충전할 수도 있다.
다섯째로, 유해 물질 컨테이너(들)는, 몇몇 예에서, 전체 우물공(예를 들어, 실질적으로 수직부, 굴곡부, 및 실질적으로 수평부) 전체에 걸쳐 연장하는 강 또는 다른 밀봉 케이싱으로 라이닝된 우물공 내에 위치된다(전술된 바와 같이). 케이싱은 적소에 시멘트 접합되어, 유해 물질 컨테이너가 그를 통해 이동되게 하기 위한 비교적 평활한 표면(예를 들어, 우물공벽에 비교하여)을 제공하여, 이에 의해 매장 또는 회수 중에 누설 또는 파괴의 가능성을 감소시킨다.
여섯째로, 케이싱을 적소에 유지하거나 유지하는 것을 돕는 시멘트가 또한 컨테이너로부터 누설하는 경우에 유해 물질을 격납하기 위한 밀봉층을 제공할 수도 있다.
일곱째로, 유해 물질 컨테이너는 저장층을 포함하는 암반 지층의 두꺼운(예를 들어, 100 내지 200 피트) 이음매 내에 위치된 우물공(예를 들어, 실질적으로 수평부)의 부분 내에 저장된다. 저장층은 적어도 부분적으로 암반 지층의 지질학적 특성(예를 들어, 이동수 없음, 낮은 투수율, 두께, 적절한 연성 또는 비-취성)에 기인하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 저장층의 암반 지층으로서 셰일의 경우에, 이 유형의 암반은 셰일이 수백만년 동안 탄화수소 가스를 위한 밀봉부였던 것이 알려져 있기 때문에, 소정 레벨의 격납을 제공할 수도 있다. 셰일은 소금물을 포함할 수도 있지만, 소금물은 명백히 이동 불가능하며, 표면 신선수와 연통하지 않는다.
여덟째로, 몇몇 양태에서, 저장층의 암반 지층은 다른 레벨의 격납을 제공하는 다른 고유의 지질학적 특성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 셰일 암반은, 유해 물질(예를 들어, 소비된 핵연료 및 그 방사능 배출물)이 이러한 배출물의 확산 속도를 더욱 더 감소시키는 방식으로 반응하지 않고 저장층을 통해 이동할 수 있는 가능성을 감소시키는 황화철과 같은 반응 성분을 포함한다. 또한, 저장층은 통상적으로 극단적으로 낮은 확산율을 갖는 점토 및 유기 물질과 같은 성분을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 셰일은 층상화되고 점토 및 다른 광물의 얇게 교대로 배치되는 층으로 구성될 수도 있다. 셰일과 같은 저장층 내의 암반 지층의 이러한 성층은 이 부가의 격납층을 제공할 수도 있다.
아홉째로, 저장층은 이동수 층으로부터 저장층을 분리하는(예를 들어, 수직으로) 불투수층보다 심층에 그리고 그 아래에 위치될 수도 있다.
열번째로, 저장층은 지하층 내의 이러한 층의 깊이(예를 들어, 3000 내지 12,000 ft)에 기초하여 선택될 수도 있다. 이러한 깊이는 통상적으로 이동수를 포함하는 임의의 층 아래에 멀리 있고, 따라서 저장층의 수직 깊이는 부가의 격납층을 제공한다.
열한번째로, 본 개시내용의 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 예시적인 구현예는 저장된 유해 물질의 모니터링을 용이하게 한다. 예를 들어, 모니터링된 데이터가 유해 물질의 누설 또는 기타 등등(예를 들어, 온도, 방사능 또는 기타 등등의 변화), 또는 심지어 컨테이너의 무단개봉(tampering) 또는 침입을 지시하면, 유해 물질 컨테이너는 수리 또는 검사를 위해 회수될 수도 있다.
열두번째로, 하나 이상의 유해 물질 컨테이너는 필요에 따라(예를 들어, 모니터링을 갖거나 갖지 않고), 주기적인 검사, 조절, 또는 수리를 위해 회수 가능할 수도 있다. 따라서, 컨테이너의 임의의 문제점은 유해 물질이 약해지지 않은 컨테이너로부터 누설 또는 누출하는 것을 허용하지 않고 처리될 수도 있다.
도 5는 본 개시내용에 따른 유해 물질 저장 뱅크 시스템의 다른 예시적인 구현예의 개략도이다. 도 5는 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 예시적인 구현예를 도시하고 있는 데, 이 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)은 지표면(502)으로부터 다수의 지하층(512, 514, 516, 518)을 통해 형성된(예를 들어, 시추되거나 또는 기타 등등) 우물공(504)을 포함한다. 도시되어 있는 우물공(504)은 본 예에서 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 방향성 우물공이다. 예를 들어, 우물공(504)은 굴곡부 또는 만곡부(508)에 결합된 실질적으로 수직부(506)를 포함하는 데, 이 수직부는 이어서 실질적으로 수평부(510)에 결합된다.
일반적으로, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 이러한 구성요소는 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)의 유사하게 명명된 구성요소와 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 도시되어 있는 우물공(504)은 지표면(502)으로부터 지구 내의 특정 깊이로 우물공(504) 주위에 위치되어 고정된 표면 케이싱(520)을 갖는다. 예를 들어, 표면 케이싱(520)은 얕은 지층 내의 우물공(504) 주위에 고정된(예를 들어, 시멘트 접합됨) 비교적 대직경 관형 부재(또는 부재의 스트링)일 수도 있다. 예를 들어, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 본 구현예에서, 표면 케이싱(520)은 지표면으로부터 표면층(512)을 통해 연장한다. 표면층(512)은 본 예에서, 하나 이상의 층상 암반 지층으로 구성된 지질층이다. 몇몇 양태에서, 표면층(512)은 본 예에서 신선수 대수층, 염수 또는 소금물 소스, 또는 이동수(예를 들어, 지질학적 지층을 통해 이동하는 물)의 다른 소스를 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 몇몇 양태에서, 표면 케이싱(520)은 이러한 이동수로부터 우물공(504)을 격리할 수도 있고, 또한 다른 케이싱 스트링이 우물공(504) 내에 설치되게 하기 위한 현수 장소를 제공할 수도 있다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 시추 유체가 표면층(512) 내로 누출하는 것을 방지하기 위해 전도체 케이싱이 표면 케이싱(520) 위에[예를 들어, 표면 케이싱(520)과 표면(502) 사이 그리고 표면층(512) 내에] 고정될 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 생산 케이싱(522)이 표면 케이싱(520)의 우물공(504) 다운홀 주위에 위치되어 고정된다. "생산" 케이싱이라 명명되지만, 본 예에서, 케이싱(522)은 탄화수소 생산 동작이 실시될 수도 있고 또는 실시되지 않을 수도 있다. 따라서, 케이싱(522)은 표면 케이싱(520)의 우물공(504) 다운홀 내에 고정된(예를 들어, 시멘트 접합됨) 임의의 형태의 관형 부재를 칭하고 포함한다. 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 몇몇 예에서, 생산 케이싱(522)은 굴곡부(508)의 단부에서 시작하고 실질적으로 수평부(510) 전체에 걸쳐 연장할 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 시멘트(530)는 케이싱(520, 522)과 우물공(504) 사이의 고리 내에서 케이싱(520, 522) 주위에 위치된다(예를 들어, 펌핑됨). 시멘트(530)는 예를 들어, 지표면(502) 아래의 지하층을 통해 케이싱(520, 522)[및 우물공(504)의 임의의 다른 케이싱 또는 라이너]을 고정할 수도 있다.
도시되어 있는 바와 같이, 우물공(504)은 지하층(512, 514, 516)을 통해 연장하고 지하층(518) 내에 도달한다. 전술된 바와 같이, 표면층(512)은 이동수를 포함할 수도 있고 또는 포함하지 않을 수도 있다. 표면층(512) 아래에 있는 지하층(514)은 본 예에서 이동수 층(514)이다. 이동수 층(514) 아래에는, 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 본 예시적인 구현예에서, 불투수층(516)이 있다. 불투수층(516)은 본 예에서, 이동수가 통과하는 것을 허용하지 않을 수도 있다. 따라서, 이동수 층(514)에 대해, 불투수층(516)은 낮은 불투수율, 예를 들어 나노다시 정도의 투수율을 가질 수도 있다. 부가적으로, 본 예에서, 불투수층(516)은 비교적 비-연성(즉, 취성) 지질학적 지층일 수도 있다. 불투수층(516) 아래에는 저장층(518)이 있다. 저장층(518)은 본 예에서, 다수의 이유로 유해 물질을 저장하는 실질적으로 수평부(510)를 위한 도달부로서 선택될 수도 있다. 불투수층(516) 또는 다른 층에 비해, 저장층(518)은 두꺼울 수도 있는 데, 예를 들어 TVD의 약 100 내지 200 피트일 수도 있다. 저장층(518)의 두께는 더 용이한 도달 및 방향성 시추를 허용할 수도 있어, 이에 의해 실질적으로 수평부(510)가 형성(예를 들어, 시추) 중에 저장층(518) 내에 체류하는 것을 허용한다. 저장층(518)의 대략 수평 중심을 통해 형성되면, 실질적으로 수평부(510)는 저장층(518)을 포함하는 지질학적 지층의 약 50 내지 100 피트만큼 둘러싸일 수도 있다. 또한, 저장층(518)은 또한 예를 들어, 층(518)의 매우 낮은 투수율(예를 들어, 밀리 또는 나노다시의 정도)에 기인하여 이동수를 갖지 않을 수도 있다. 게다가, 저장층(518)은 층(518)을 포함하는 암반 지층의 취성이 약 3 MPa 내지 10 MPa이도록, 충분한 연성을 가질 수도 있다. 저장층(518)이 구성될 수도 있는 암반 지층의 예는 셰일 및 경석고를 포함한다.
유해성 물질 저장 뱅크 시스템(500)의 몇몇 예시적인 구현예에서, 저장층(518)은 셰일로 구성된다. 셰일은 몇몇 예에서, 저장층(518)을 위해 전술된 것 내에 적합하는 특성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 셰일 지층은 유해 물질의 장기간 격납을 위해 그리고 이동수 층(514)(예를 들어, 대수층) 및 지표면(502)으로부터의 이들의 격리를 위해 적합할 수도 있다. 셰일 지층은 지구 내에서 비교적 심층에서, 통상적으로 3000 피트 이상에서 발견되고, 임의의 신선수 대수층 아래에 격리되어 배치될 수도 있다.
유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)은 우물공(504)의 부분[예를 들어, 실질적으로 수평부(510)] 내에 유해 슬러리(526)를 매장(예를 들어, 펌핑)하기 위해 우물공(504)을 통해 연장 가능한 작업 스트링(524)(예를 들어, 튜빙, 코일형 튜빙, 와이어라인, 또는 기타 등등)을 또한 포함한다. 유해 물질 슬러리(526)는 경화 가능 물질(528)과 유해 물질(532)의 혼합물을 포함한다. 예를 들어, 경화 가능 물질(528)은 시멘트, 시멘타이트 물질, 수지, 콘크리트, 접착제, 그라우트, 또는 다른 경화성 물질(예를 들어, 공지의 시간 기간에 걸쳐)일 수도 있다. 유해 물질(532)은 예를 들어, 생물학적 물질, 화학적 물질, 또는 소비된 핵연료 펠릿과 같은 핵물질일 수도 있다.
동작시에, 작업 스트링(524)은 우물공(504)의 실질적으로 수평부(510) 내에 유해 물질 슬러리(426)를 매장할 수도 있다(예를 들어, 펌핑을 통해). 시간 경과에 따라, 슬러리(526) 내의 경화 가능 물질(528)은 경화될 수도 있어, 이에 의해 경화된 슬러리 내에 그리고 우물공(504) 내에 유해 물질(532)을 실질적으로 포획하여 밀봉한다. 유해 물질(532)은 따라서 경화된 물질(528) 내에, 우물공(504) 내에, 그리고 저장층(518) 내에서 밀봉될 수도 있어, 유해 물질(532)로부터 임의의 배출물의 다수의 격납층을 제공한다. 경화 시간은 짧게 설정될 수 있고, 또는 처음 몇년 동안 더 용이한 회수가 유리할 것으로 결정되면, 조기 회수를 용이하게 하기 위해 더 긴 주기(몇년 또는 몇십년)로 설정될 수 있다.
도시되어 있지는 않지만, 일단 매장 동작이 완료되면, 밀봉부[예를 들어, 밀봉부(134)]가 경화된 슬러리보다 구멍 위쪽의 우물공(504) 내에 배치될 수도 있다. 또한, 일단 밀봉되면, 모니터링 시스템(예를 들어, 도 2b 내지 도 2e 중 하나 이상을 참조하여 도시되고 설명된 바와 같이)은 유해 물질(532)과 연계된 하나 이상의 변수(예를 들어, 온도, 방사능, 수증기, 산소, 지진 활동, 무단개봉 또는 기타 등등)를 모니터링하기 위해 시스템(500) 내에 설치될 수도 있다.
도 6a 내지 도 6c는 유해 물질을 저장하는 것과 연계된 예시적인 방법(600, 640, 670)을 각각 도시하고 있는 흐름도이다. 방법(600)을 참조하면, 유해 물질을 저장하기 위한 본 예시적인 방법은 도 1a 및 도 1b 및 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명된 바와 같이, 예를 들어 유해 물질 저장 뱅크 시스템(100)으로 또는 그에 의해 수행될 수도 있다. 대안적으로, 방법(600)은 본 개시내용에 따른 다른 유해 물질 저장 뱅크 시스템에 의해 수행될 수도 있다.
방법(600)은 지표면 내로 연장하는 우물공의 입구를 통해 저장 컨테이너를 이동시키는 것을 포함하는 단계 602에서 시작할 수도 있다. 저장 컨테이너는 화학적, 생물학적, 또는 핵 폐기물, 또는 다른 유해 물질과 같은 유해 물질을 포위한다. 몇몇 양태에서, 저장 컨테이너는 우물공의 사이트로 유해 물질을 인도하는 운송 방식(예를 들어, 트럭, 기차, 레일, 또는 기타 등등)으로부터 직접 입구 내에 위치될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 운송 중에 유해 물질의 패키징은 입구 내로의 저장 컨테이너의 이동을 위해 제거되지 않는다. 몇몇 양태에서, 이러한 운반 패키징은 저장 컨테이너가 완전히 우물공에 진입할 때에만 제거된다.
방법(600)은 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 우물공을 통해 저장 컨테이너를 이동하는 것을 포함하는 단계 604에서 계속될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공은 방향성, 또는 경사진 우물공이다. 저장 컨테이너는 다양한 방식으로 우물공을 통해 이동될 수도 있다. 예를 들어, 도구 스트링(예를 들어, 관형 작업 스트링) 또는 와이어라인은 저장 컨테이너에 결합하고 우물공의 입구로부터 수평부로 저장 컨테이너를 이동시키는(예를 들어, 압박함) 다운홀 도구를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 저장 컨테이너는 우물공, 예를 들어, 케이싱된 우물공 내에 설치된 레일을 타고 갈 수도 있다. 또 다른 예에서, 저장 컨테이너는 우물공 트랙터(예를 들어, 동력식 또는 전동식 트랙터)로 우물공을 통해 이동될 수도 있다. 다른 예에서, 트랙터는 저장 컨테이너의 부분으로서 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 저장 컨테이너는 우물공을 통해 순환된 유체(예를 들어, 기체 또는 액체)로 우물공을 통해 이동될 수도 있다.
방법(600)은 셰일 지층 내에 또는 아래에 위치된 저장 영역 내로 저장 컨테이너를 이동하는 것을 포함하는 단계 606으로 계속될 수도 있다. 예를 들어, 우물공의 수평부는 저장 영역을 포함하거나 그에 결합될 수도 있고, 지하 구역 내의 셰일 시임을 통해 형성될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 셰일은 셰일 지층을 지나는 임의의 유해 물질의 누출(예를 들어, 수직으로 또는 수평으로)에 대한 유체 밀봉부(예를 들어, 기체 및 액체)를 제공하는 하나 이상의 지질학적 특질을 포함할 수도 있다. 대안적인 양태에서, 저장 영역은 셰일이 아니지만, 셰일과 특정 지질학적 특성을 공유하는 암반 지층(예를 들어, 경석고 및 다른 지층) 내의 우물공의 수평부 내에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 저장 영역의 암반 지층은 0.001 밀리다시 미만(및 심지어 나노다시로 감소됨)의 투수율 값을 갖는 비교적 불투수성일 수도 있다. 다른 예로서, 암반 지층은 그를 통한 유해 물질 누설을 허용할 수 있는 파쇄를 방지하거나 방지하는 것을 돕기 위해 약 10 MPa 미만의 취성을 갖는 연성일 수도 있다. 취성은 본 예시적인 구현예에서 사용될 때, 암반 지층의 인장 강도에 대한 암반 지층의 압축 응력의 비이다. 다른 예로서, 암반 지층은 약 100 내지 200 피트의 저장 영역에 근접한 두께를 갖고(그러나, 덜 두꺼운 그리고 더 두꺼운 지층이 또한 본 개시내용에 의해 고려됨) 비교적 두꺼울 수도 있다. 다른 예로서, 암반 지층은 연성을 돕기 위해, 예를 들어 약 20 내지 30w/v%의 점토 또는 다른 유기 물질로 구성될 수도 있다.
방법(600)은 우물공의 입구로부터 우물공의 저장부를 격리하는 밀봉부를 우물공 내에 형성하는 것을 포함하는 단계 608에서 계속될 수도 있다. 예를 들어, 일단 저장 컨테이너가 저장 영역 내로 이동되면(또는 모든 저장 컨테이너가 저장 영역 내로 이동된 후에), 밀봉부는 우물공 내에 형성될 수도 있다. 밀봉부는 시멘트 플러그, 팽창성 밀봉부(예를 들어, 패커), 또는 다른 밀봉부 또는 이러한 밀봉부의 조합일 수도 있다. 몇몇 양태에서, 밀봉부는 저장 컨테이너의 후속의 회수 동작을 용이하게 하기 위해 제거 가능하다.
방법(600)은 저장 영역에 근접하여 위치된 센서로부터 저장 컨테이너와 연계된 적어도 하나의 변수를 모니터링하는 것을 포함하는 단계 610에서 계속될 수도 있다. 변수는 온도, 방사능, 지진 활동, 산소, 수증기, 산성도, 또는 유해 물질의 존재(예를 들어, 우물공 내의, 저장 컨테이너의 외부의, 암반 지층 내의, 또는 기타 등등)를 지시하는 다른 변수 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 하나 이상의 센서가 우물공 내에 위치되고, 저장 컨테이너 상에, 우물공 내에 설치된 케이싱 내에, 또는 우물공에 근접한 암반 지층 내에 위치되거나 부착될 수도 있다. 센서는 몇몇 양태에서, 저장 영역으로부터 이격되어 개별 우물공(예를 들어, 다른 수평 또는 수직 우물공) 내에 또한 설치될 수도 있다.
방법(600)은 지표면에서 모니터링된 변수를 기록하는 것을 포함하는 단계 612에서 계속될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서에서 수신된 가변 데이터는 지표면에서 모니터링 시스템[예를 들어, 제어 시스템(146)]으로 전달될 수도 있다(예를 들어, 전도체 상에서 또는 무선으로). 모니터링 시스템은 다양한 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 모니터링 시스템은 모니터링된 변수의 하나 이상의 이력을 기록할 수도 있다. 모니터링 시스템은 기록된 변수 데이터 내의 경향 분석을 제공할 수도 있다. 다른 예로서, 모니터링 시스템은 각각의 모니터링된 변수를 위한 하나 이상의 임계 한계를 포함하고, 이러한 임계 한계가 초과될 때 지시를 제공할 수도 있다.
방법(600)은 모니터링된 변수가 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 단계 614에서 계속될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서는 우물공 내의 방사능, 예를 들어 알파 또는 베타 입자, 감마선, x-선, 또는 중성자 내에 있건간에, 유해 물질에 의해 방출된 방사선의 양을 모니터링할 수도 있다. 센서는 예로서, 퀴리(curie: Ci) 및/또는 베크렐(becquerel: Bq), rads, 그레이(grays: Gy)의 측정 단위, 또는 다른 방사선의 단위로 방사능의 양을 결정할 수도 있다. 방사능의 양이 예를 들어, 저장 컨테이너로부터 유해 핵물질의 큰 누설을 지시할 것인 임계값을 초과하지 않으면, 방법(600)은 단계 610으로 복귀할 수도 있다.
결정이 "예"이면, 방법(600)은 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 것을 포함하는 단계 616으로 계속될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 양태에서, 일단 임계값(또는 임계값들)이 초과되면, 회수 동작은 밀봉부를 제거함으로써 개시될 수도 있다. 대안적인 양태에서, 임계값의 초과는 회수 동작 또는 우물공 밀봉부의 제거를 자동으로 트리거링하지 않을 수도 있다. 몇몇 양태에서, 다수의 모니터링된 변수가 존재할 수도 있고, "예" 결정은 모든 모니터링된 변수가 각각의 임계값을 초과하는 경우에만 이루어진다. 대안적으로, "예" 결정은 적어도 하나의 모니터링된 변수가 그 각각의 임계값을 초과하면 이루어질 수도 있다.
방법(600)은 저장 영역으로부터 지표면으로 저장 컨테이너를 회수하는 것을 포함하는 단계 618에서 계속될 수도 있다. 예를 들어, 일단 밀봉부가 제거되면(예를 들어, 천공되거나 지표면을 통해 제거됨), 작업 스트링은 우물공 내로 트립되어 검사, 수리, 또는 기타 등등을 위해 저장 컨테이너(또는 컨테이너들)를 제거할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 저장 컨테이너를 회수하기 위해 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 대신에, 다른 교정 수단이 취해질 수도 있다. 예를 들어, 단계 614에서 결정이 "예"이면, 유해 물질을 회수하는 대신에, 밀봉부를 개량하도록 판정이 이루어질 수도 있다. 이는 예를 들어, 가스로 미리 충전된 공간을 충전하기 위해 우물공 내로 시멘트 또는 다른 밀봉제를 주입함으로써 행해질 수 있다.
방법(640)을 참조하면, 유해 물질을 저장하기 위한 본 예시적인 방법은 예를 들어, 방법(600)에 앞서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 양태에서, 방법(400)에서 저장 컨테이너가 이동되는 우물공은 주로 유해 물질의 저장을 위해 형성된다. 대안적으로, 우물공은 방법(600)의 실행에 앞서, 몇몇 양태에서 방법(600)의 실행의 몇년 또는 몇십년 전에 형성되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 우물공은 탄화수소 생산의 주목적을 갖고 초기에 형성되어 있을 수도 있다.
방법(640)은 지표면으로부터 암반 지층까지 우물공을 형성하는(예를 들어, 시추함) 것을 포함하는 단계 642에서 시작할 수도 있다. 몇몇 양태에서, 암반 지층은 유해 물질 저장을 위해 적합한 지질학적 특징을 포함하는 셰일 또는 다른 암반 지층이다.
방법(640)은 우물공의 적어도 일부를 통해, 지표면에서 또는 지표면에 근접한 곳으로부터 연장하는 우물공 내에 케이싱을 설치하는 것을 포함하는 단계 644에서 계속될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 케이싱은 우물공의 전체 길이로(예를 들어, 우물공의 수직부, 전이부, 및 수평부 또는 경사부를 통해) 설치될 수도 있다.
방법(640)은 우물공에 케이싱을 시멘트 접합하는 것을 포함하는 단계 646에서 계속될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 시멘트는 우물공의 전체 길이 전체에 걸쳐 설치될 수도 있다. 대안적으로, 케이싱의 단지 일부만이 우물공 내에 시멘트 접합될 수도 있다.
방법(640)은 암반 지층으로부터 우물공을 통해 지표면까지 탄화수소 유체를 생산하는 것을 포함하는 단계 648에서 계속될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공 및 케이싱이 먼저 완성될 수도 있는 데, 예를 들어 탄화수소 유체의 생산에 앞서 천공되고 수압 파쇄될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공의 완성에 앞서 또는 후에, 경제적 생산을 위해 암반 지층 내에 불충분한 탄화수소가 존재하는 것으로 결정될 수도 있다.
방법(640)은 우물공을 차단하는 것을 포함하는 단계 650에서 계속될 수도 있다. 몇몇 양태에서, 우물공을 차단하는 것은 그 전체 길이의 적어도 일부를 통해 우물공을 시멘트 접합하는 것을 포함할 수도 있다. 따라서, 이러한 양태에서, 방법(600)의 단계 602 전에, 우물공은 시멘트 접합부 또는 다른 밀봉부를 제거하기 위해 재형성될(예를 들어, 천공ㅇ됨) 수도 있다. 몇몇 양태에서, 단계 648에서 탄화수소의 생산이 완료된 직후에 방법(600)으로부터의 단계 602가 개시될 수도 있기 때문에, 단계 650은 수행되지 않을 수도 있다.
방법(670)을 참조하면, 유해 물질을 저장하기 위한 본 예시적인 방법은 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 예를 들어 유해 물질 저장 뱅크 시스템(500)으로 또는 그에 의해 수행될 수도 있다. 대안적으로, 방법(670)은 본 개시내용에 따른 다른 유해 물질 저장 뱅크 시스템에 의해 수행될 수도 있다.
방법(670)은 지표면으로부터 지하 구역까지 우물공의 수직부를 형성하는 것을 포함하는 단계 672에서 시작할 수도 있다. 방법(670)은 수직부로부터 지하 구역을 통해 우물공의 전이부를 형성하는 것을 포함하는 단계 674에서 계속될 수도 있다. 방법(670)은 전이부로부터 암반 지층 내로 또는 아래로 우물공의 수평부를 형성하는 것을 포함하는 단계 676에서 계속될 수도 있다. 암반 지층은 이동수를 포함하는 지하층과 암반 지층 사이의 유체 밀봉을 증명하는 적절한 지질학적 특징(예를 들어, 투수성, 연성, 두께 및/또는 클레임 또는 유기 물질 조성)을 갖는 셰일 또는 다른 암반 지층으로 구성될 수도 있다. 그러나, 몇몇 대안적인 양태에서, 형성된 우물공은 전이부 또는 수평부를 갖지 않는 실질적으로 수직 우물공일 수도 있다.
방법(670)은 경화 가능 물질과 소비된 핵연료 물질의 혼합물을 포함하는 경화 가능 슬러리를 우물공의 수평부(또는 수평부가 없으면 수직부) 내로 펌핑하는 것을 포함하는 단계 678에서 계속될 수도 있다. 경화 가능 물질은 예를 들어, 규정된 시간 기간에 걸쳐 고체로 경화하는 시멘타이트 물질, 경화 가능 수지 또는 에폭시, 콘크리트, 그라우트, 또는 다른 유동성 물질을 포함할 수도 있다. 소비된 핵연료, 예를 들어, 핵연료 펠릿은 경화 가능 물질 내로 혼합될 수도 있어, 경화 가능 물질이 경화할 때, 소비된 핵연료 펠릿이 경화된 슬러리 내에 단단히 격납되게 된다.
도 7은 탑재형 연료 분리 시스템을 위한 예시적인 제어기(700)(또는 제어 시스템)의 개략도이다. 예를 들어, 제어기(700)는 예를 들어, 모니터링 제어 시스템(146)으로서 또는 그 부분으로서 전술된 동작을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(700)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 유해 물질 저장 뱅크 시스템과 통신적으로 결합되거나, 또는 그 부분으로서 구성될 수도 있다.
제어기(700)는 인쇄 회로 기판(printed circuit boards: PCB), 프로세서, 디지털 회로, 또는 차량의 부분인 기타 등등과 같은 다양한 형태의 디지털 컴퓨터를 포함하도록 의도된다. 부가적으로, 시스템은 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus: USB) 플래시 드라이브와 같은 휴대형 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, USB 플래시 드라이브는 운영 체제 및 다른 애플리케이션을 저장할 수도 있다. USB 플래시 드라이브는 무선 송신기 또는 다른 컴퓨팅 디바이스의 USB 포트 내로 삽입될 수도 있는 USB 커넥터와 같은 입출력 구성요소를 포함할 수 있다.
제어기(700)는 프로세서(710), 메모리(720), 저장 디바이스(730), 및 입출력 디바이스(740)를 포함한다. 각각의 구성요소(710, 720, 730, 740)는 시스템 버스(750)를 사용하여 상호접속된다. 프로세서(710)는 제어기(700) 내의 실행을 위해 명령을 처리하는 것이 가능하다. 프로세서는 다수의 아키텍처 중 임의의 것을 사용하여 설계될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(710)는 CISC(Complex Instruction Set Computers) 프로세서, RISC(Reduced Instruction Set Computer) 프로세서, 또는 MISC(Minimal Instruction Set Computer) 프로세서일 수도 있다.
일 구현예에서, 프로세서(710)는 단일 스레드 프로세서이다. 다른 구현예에서, 프로세서(710)는 멀티 스레드 프로세서이다. 프로세서(710)는 입출력 디바이스(740) 상에 사용자 인터페이스를 위한 그래픽 정보를 표시하기 위해 메모리(720) 내에 또는 저장 디바이스(730) 상에 저장된 명령을 처리하는 것이 가능하다.
메모리(720)는 제어기(700) 내에 정보를 저장한다. 일 구현예에서, 메모리(720)는 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 일 구현예에서, 메모리(720)는 휘발성 메모리 유닛이다. 다른 구현예에서, 메모리(720)는 비휘발성 메모리 유닛이다.
저장 디바이스(730)는 제어기(700)를 위한 대용량 저장 장치를 제공하는 것이 가능하다. 일 구현예에서, 저장 디바이스(730)는 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 다양한 상이한 구현예에서, 저장 디바이스(730)는 플로피 디스크 디바이스, 하드 디스크 디바이스, 광학 디스크 디바이스, 테이프 디바이스, 플래시 메모리, 솔리드 스테이트 디바이스(solid state device: SSD), 또는 이들의 조합일 수도 있다.
입출력 디바이스(740)는 제어기(700)를 위한 입출력 동작을 제공한다. 일 구현예에서, 입출력 디바이스(740)는 키보드 및/또는 포인팅 디바이스를 포함한다. 다른 구현예에서, 입출력 디바이스(740)는 그래픽 사용자 인터페이스를 표시하기 위한 디스플레이 유닛을 포함한다.
설명된 특징은 디지털 전자 회로 내에, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 내에, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 장치는 프로그램가능 프로세서에 의한 실행을 위해 정보 캐리어 내에, 예를 들어 기계 판독 가능 저장 디바이스 내에 탠저블 가능하게 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품에서 구현될 수 있고; 방법 단계는 입력 데이터를 연산하고 출력을 발생함으로써 설명된 구현의 기능을 수행하기 위해 명령의 프로그램을 실행하는 프로그램 가능 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징은 데이터 및 명령을 그로부터 수신하고, 데이터 및 명령을 그에 전송하도록 결합된 적어도 하나의 프로그램 가능 프로세서, 데이터 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그램 가능 시스템 상에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서 유리하게 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특정 활동을 수행하거나 특정 결과를 유도하기 위해 컴퓨터 내에 직접적으로 또는 간접적으로 사용될 수 있는 명령의 세트이다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일링된 언어 또는 해석된 언어를 포함하여, 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기입될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서를 포함하여, 임의의 형태로 전개될 수 있다.
명령의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서는 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서의 모두, 및 임의의 종류의 컴퓨터의 단일 프로세서 또는 다중 프로세서 중 하나를 포함한다. 일반적으로, 프로세서가 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 양자 모두로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 실행하기 위한 프로세서 및 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리이다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터 파일을 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스를 또한 포함하거나 또는 그와 통신하도록 동작식으로 결합될 것이고, 이러한 디바이스는 내장 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기 광학 디스크; 및 광학 디스크를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 탠저블 가능하게 구체화하기 위해 적합한 저장 디바이스는, 예로서 EPROM, EEPROM, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스; 내장 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기 광학 디스크; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하여, 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC(application-specific integrated circuits)에 의해 보충되거나 그에 합체될 수 있다.
사용자와의 상호작용을 제공하기 위해, 사용자에게 정보를 표시하기 위한 CRT(cathode ray tube) 또는 LCD(liquid crystal display) 또는 LED(light-emitting diode) 모니터와 같은 디스플레이 디바이스 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 마우스 또는 트랙볼과 같은 포인팅 디바이스 및 키보드를 갖는 특징부가 컴퓨터 상에 구현될 수 있다. 부가적으로, 이러한 활동은 터치스크린 평판 패널 디스플레이 및 다른 적절한 메커니즘을 거쳐 구현될 수 있다.
데이터 서버와 같은 백엔드 구성요소를 포함하거나, 또는 애플리케이션 서버 또는 인터넷 서버와 같은 미들웨어 구성요소를 포함하거나, 또는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 인터넷 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 구성요소를 포함하거나, 또는 이들의 임의의 조합인 특징부가 제어 시스템 내에 구현될 수 있다. 시스템의 구성요소는 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체에 의해 접속될 수 있다. 통신 네트워크의 예는 근거리 통신망(local area network:LAN), 광대역 통신망(wide area network:WAN), 피어-투-피어 네트워크(peer-to-peer networks)(애드혹 또는 정적 멤버를 가짐), 그리드 컴퓨팅 인프라구조, 및 인터넷을 포함한다.
본 명세서는 다수의 특정 구현 상세를 포함하지만, 이들은 임의의 발명의 또는 청구될 수도 있는 것의 범주에 대한 한정으로서 해석되어서는 안되고, 오히려 특정 발명의 특정 구현예에 특정한 특징부의 설명으로서 해석되어야 한다. 개별 구현예의 맥락에서 본 명세서에 설명된 특정 특징부는 또한 단일의 구현예에서 조합하여 구현될 수 있다. 역으로, 단일의 구현예의 맥락에서 설명된 다양한 특징부는 또한 다수의 구현예에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징부가 특정 조합으로 작용하는 것으로서 전술되고 심지어 이와 같이 초기에 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 특징부는 몇몇 경우에 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변형에 관련될 수도 있다.
유사하게, 동작이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 원하는 결과를 성취하기 위해, 이러한 동작이 도시되어 있는 특정 순서 또는 순차적인 순서로 수행되는 것, 또는 모든 예시된 동작이 수행되어야 하는 것을 요구하는 것으로서 이해되어서는 안된다. 특정 상황에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수도 있다. 더욱이, 전술된 구현예에서 다양한 시스템 구성요소의 분리는 모든 구현예에서 이러한 분리를 필요로 하는 것으로서 이해되어서는 안되고, 설명된 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에서 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품 내로 패키징될 수 있다.
다수의 구현예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정이 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 예시적인 동작, 방법, 또는 프로세스는 설명된 것보다 많은 단계 또는 적은 단계를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 예시적인 동작, 방법, 또는 프로세스 내의 단계는 설명되거나 또는 도면에 도시되어 있는 것과는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 이에 따라, 다른 구현예는 이하의 청구범위의 범주 내에 있다.
Claims (28)
- 유해 물질 저장 뱅크로서:
지구 내로 연장하고 적어도 지표면에 근접하는 입구를 포함하는 우물공(wellbore)으로서, 상기 우물공은 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 것인 우물공;
상기 우물공의 실질적으로 수평부에 결합된 저장 영역으로서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 내에 또는 아래에 있고, 상기 저장 영역은 상기 셰일 지층에 의해, 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 저장 영역;
상기 저장 영역 내에 위치된 저장 컨테이너로서, 상기 저장 컨테이너는 상기 우물공 입구로부터 상기 우물공의 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 통과해 상기 저장 영역 내로 끼워지도록 치수설정되고, 상기 저장 컨테이너는 유해 물질을 포위하도록 치수설정된 내부 캐비티를 포함하는 것인 저장 컨테이너; 및
상기 우물공 내에 위치된 밀봉부로서, 상기 밀봉부는 상기 우물공의 입구로부터 상기 우물공의 저장부를 격리하는 것인 밀봉부
를 포함하는 유해 물질 저장 뱅크. - 제1항에 있어서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 아래에 형성되고, 상기 셰일 지층에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 내에 형성되고, 상기 셰일 지층의 적어도 일부에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 셰일 지층은 약 0.001 밀리다시 미만의 투수율을 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 셰일 지층은 약 10 MPa 미만의 취성을 포함하고, 상기 취성은 상기 셰일 지층의 인장 강도에 대한 상기 셰일 지층의 압축 응력의 비를 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 셰일 지층은 적어도 약 100 피트의 저장 영역에 근접한 두께를 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 셰일 지층은 상기 유해 물질의 반감기에 기초하는 시간 동안 상기 셰일 지층을 통해 상기 저장 컨테이너에서 누출하는 유해 물질의 확산을 저지하는 상기 저장 영역에 근접한 두께를 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 셰일 지층은 약 20 내지 30w/v(weight by volume)%의 점토 또는 유기 물질을 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 유해 물질은 소비된 핵연료를 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 상기 우물공을 통해, 상기 저장 영역 내로 연장하는 적어도 하나의 케이싱 조립체를 더 포함하는 유해 물질 저장 뱅크.
- 제1항에 있어서, 상기 저장 컨테이너는 다운홀 도구 스트링(downhole tool string) 또는 다른 저장 컨테이너 중 적어도 하나에 결합되도록 구성된 연결부를 포함하는 것인 유해 물질 저장 뱅크.
- 유해 물질을 저장하기 위한 방법으로서:
지표면 내로 연장하는 우물공의 입구를 통해 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 상기 입구는 적어도 상기 지표면에 근접하고, 상기 저장 컨테이너는 유해 물질을 포위하도록 치수설정된 내부 캐비티를 포함하는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것;
실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 포함하는 상기 우물공을 통해 상기 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 상기 저장 컨테이너는 상기 우물공 입구로부터 상기 우물공의 실질적으로 수직부, 전이부, 및 실질적으로 수평부를 통해 끼워지도록 치수설정되는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것;
상기 우물공의 실질적으로 수평부에 결합된 저장 영역 내로 상기 저장 컨테이너를 이동하는 것으로서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 내에 또는 아래에 있고, 상기 셰일 지층에 의해, 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인, 저장 컨테이너를 이동하는 것;
상기 우물공의 입구로부터 상기 우물공의 저장부를 격리하는 밀봉부를 상기 우물공 내에 형성하는 것
을 포함하는 방법. - 제12항에 있어서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 아래에 형성되고, 상기 셰일 지층에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 저장 영역은 셰일 지층 내에 형성되고, 상기 셰일 지층의 적어도 일부에 의해 이동수를 포함하는 지하 구역으로부터 수직 방향으로 격리되는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 셰일 지층은,
약 0.001 밀리다시 미만의 투수율;
약 10 MPa 미만의 취성으로서, 상기 취성은 상기 셰일 지층의 인장 강도에 대한 상기 셰일 지층의 압축 응력의 비를 포함하는 것인, 취성;
적어도 약 100 피트의 상기 저장 영역에 근접한 두께; 또는
약 20 내지 30w/v%의 유기 물질 또는 점토
중 2개 이상을 포함하는 지질학적 특성을 포함하는 것인 방법. - 제12항에 있어서, 상기 유해 물질은 소비된 핵연료를 포함하는 것인 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 우물공은 상기 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 상기 우물공을 통해, 상기 저장 영역 내로 연장하는 적어도 하나의 케이싱을 더 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 지표면 내로 연장하는 우물공의 입구를 통해 상기 저장 컨테이너를 이동하는 것에 앞서, 상기 지표면으로부터 상기 셰일 지층까지 우물공을 형성하는 것을 더 포함하는 방법. - 제18항에 있어서, 상기 지표면에서 또는 근접한 곳으로부터, 상기 우물공을 통해, 상기 저장 영역 내로 연장하는 케이싱을 상기 우물공 내에 설치하는 것을 더 포함하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 케이싱을 상기 우물공에 시멘트 접합(cementing)하는 것을 더 포함하는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 우물공을 형성하는 것에 후속하여, 상기 셰일 지층으로부터, 상기 우물공을 통해, 상기 지표면으로 탄화수소 유체를 생산하는 것을 더 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 것; 및
상기 저장 영역으로부터 상기 지표면으로 상기 저장 컨테이너를 회수하는 것을 더 포함하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 저장 영역에 근접하여 위치된 센서로부터 상기 저장 컨테이너와 연계된 적어도 하나의 변수를 모니터링하는 것; 및
상기 지표면에서 상기 모니터링된 변수를 기록하는 것을 더 포함하는 방법. - 제23항에 있어서, 상기 모니터링된 변수는 방사선 준위, 온도, 압력, 산소의 존재, 수증기의 존재, 액체수의 존재, 산성도, 또는 지진 활동 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
- 제23항에 있어서, 임계값을 초과하는 상기 모니터링된 변수에 기초하여,
상기 우물공으로부터 밀봉부를 제거하는 것; 및
상기 저장 영역으로부터 상기 지표면으로 상기 저장 컨테이너를 회수하는 것을 더 포함하는 방법. - 소비된 핵연료 저장 시스템으로서:
지표면으로부터, 제1 지하층을 통해, 상기 제1 지하층보다 더 심층인 제2 지하층 내로 형성된 방향성 우물공으로서, 상기 제1 지하층은 이동수의 소스를 포함하는 암반 지층을 포함하고, 상기 제2 지하층은 셰일 지층을 포함하고, 이 셰일 지층은 셰일 지층 내에 형성된 상기 방향성 우물공의 일부를 상기 제1 지하층으로부터 유동적으로 격리하는 셰일 지층을 포함하는 것인 방향성 우물공;
상기 방향성 우물공을 통해 상기 셰일 지층 내에 형성된 상기 방향성 우물공의 부분 내로 이동되도록 구성된 컨테이너로서, 상기 컨테이너는 복수의 소비된 핵연료 펠릿을 저장하도록 구성된 하우징에 의해 포위된 체적을 포함하는 것인 컨테이너; 및
상기 셰일 지층 내에 형성된 상기 방향성 우물공의 부분과 상기 지표면 사이에서 상기 방향성 우물공 내에 고정된 플러그
를 포함하는 소비된 핵연료 저장 시스템. - 제26항에 있어서, 상기 컨테이너에 근접하여 위치된 하나 이상의 시스템에 통신적으로 결합된 모니터링 제어 시스템을 포함하는 모니터링 시스템을 더 포함하는 소비된 핵연료 저장 시스템.
- 제26항에 있어서, 상기 방향성 우물공 내에 구성되고 상기 방향성 우물공의 벽에 대해 밀봉된 관형 라이너를 더 포함하는 소비된 핵연료 저장 시스템.
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