RU1718671C - Способ захоронени твердых высокоактивных отходов в геологических формаци х - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к защите окружающей среды, а точнее к обезвреживанию твердых высокоактивных отходов на специальных станци х захоронени  При вктаочении высокоактивных отходов в металлические матрицы получают развитую поверхность металлобпока. Дл  этого на цилиндрической поверхности колодца дл  захоронени  выполн ют радиаторные выемки. В объеме колодца размещают металлическую сетчатую конструкцию, не соприкасающуюс  со стенками колодца где размещают твердые высокоактивные отходы и заливают расплавом матричного металла. 2 злф-пы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к защите окружающей среды, а именно к обезвреживанию твердых высокоактивных отходов путем включени  их в металлические матрицы непосредственно в хранилищах, размещенных в различных геологических формаци х. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть использован на специальных пунктах захоронени .

Известен способ обработки высокоактивных отходов с последующим включением их в металлическую матрицу, заключающийс  в том, что кальцинированные или остеклованные радиоактивные отходы включают в металлическую матрицу в экранированном, снабженном радиационной защитой металлическом контейнере с последующим направлением его на захоронение, причем подача матричного металла в контейнер осуществл етс  различными способами, одним из которых  вл етс  заливка радиоактивных отходов расплавом матричного металла.

Недостатками данного способа  вл ютс  радиационна  опасность дл  обслуживающего персонала, невозможность увеличени  удельной активности захораниваемого продукта в объеме матрицы за счет опасности роста температуры матричного металлоблока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ включени  радиоактивных отходов высокого уровн  активности в металлические матрицы, заключающийс  в том, что отработавшие источники ионизирующего излучени  (ОИИИ) размещают в хранилище колодезного типа и включают в металлическую матрицу .на основе свинца и его сплавов . Включение ОИИИ в металл провод т непосредственно в хранилище порци ми, т.е. провод т послойную фиксацию ОЙЙИ в объеме металлоблока. Включение провод т до полного заполнени  обьема хранилища.

Недостатками данного способа  вл ютс  повышенна  радиационна  опасность д   окружающей среды за счёт выдел емой тепловой энергий распада радионуклидов, что может привести к расплавлению, перегреву расплава металлической матрицы и возможности ее проникновени  в расплавленном состо нии в окружающую среДу, невысока  удельна  активность захораниваемых отходов в объеме хранилища.

Целью изобретени   вл етс  повышение безопасности хранени  высокоактивных отходов за счет увеличени  эффективности теплоотвода выдел емой тепловой энергии распада радионуклидов и предотвращени  контактов радионуклидов

со стенками колодца при одновременном - повышении экономичности способа путем увеличени  удельной захораниваемой активности в объеме колодца.

Поставленна  цель достигаетс  путем

бурени  вертикального колодца в различных водонепроницаемых геологических формаци х, снабженного расположенными по поверхности радиаторными выемками,

0 после чего на дне пробуренного колодца устанавливают металлическую сетчатую емкость , не соприкасающуюс  со стенками колодца . В указанной емкости размещают твердые высокоактивные отходы, а затем

5. осуществл ют подачу расплавленного матричного металла в перегретом сверх его температуры плавлени  на 200-250°С состо нии , после чего все операции повтор ют до полного заполнени  сетчатой

0 емкости.

На чертеже показана конструкци  колодца дл  реализации способа.

Способ осуществл ют следующим обра- ; зом. .: ..;. / ..; .;.

5 в вертикально пробуренном колодце размерами 0,2 м d 9,5 м, 1 м h 10 м, наход щемс  в геологической формации (каменна  соль, базальт, гранит, гнейс, глина ), выполн ют радиаторные выемки. Наи0 более эффективным  вл етс  расположение радиаторных выемок в виде вертикальных радиально-щелевых 1 и/или кольце-щеле вых 2 выемок, расположенных по всей высоте колодца 3. Указанна  геометри  выемок

5  вл етс  наиболее предпочтительной в сравнении с другими конфигураци ми, например ежеобразными игольчатыми выемками , по причине того, что содержаща с  в водонепроницаемой породе влага дл 

0 предлагаемой формы выемок оказывает минимальное коррозионное действие.

В колодце размещают металлическую сетчатую емкость, не соприкасающуюс  со стенкой колодца. После размещени  емко5 ети в нее подают партию твердых высокоактивных отходов с активностью от 1 до 30 тыс. Ки. затем заливают расплавленным металлом (свинец) с температурой выше температуры плавлени  на 200-250°С а

0 количестве, необходимом дл  .полного включени  всей партии отходов, после чего все операции повтор ют до полного заполнени  сетчатой емкости.

В процессе заливки происходит запол5 нение обьема колодца и радиаторных выемок металлическим расплавов с одновременной фиксацией высокоактивных отходов в обьеме матричного металла. В процессе фиксации высокоактивных отхо- дрв происходит образование радиаторной

теплоотвод щей поверхности, обеспечивающей повышенную эффективность теплоот- вода в окружающую среду выдел емой тепловой энергии распада радионуклидов, а также образование дополнительного за- щитного барьера, преп тствующего миграции радионуклидов в окружающую среду.. Последовательность данных операций повтор ют до полного заполнени  сетчатой емкости.

Выбор геологической формации, в которой происходит бурение вертикального колодца, определ етс  услови ми безопасности последующего долговременного хранени  высокоактивных отходов: Доста- точна  прочность породы, ее водонепроницаемость и Т;Д. С учетом этих требований наиболее приемлемыми  вл ютс : каменна  соль, гранит, базальт, гнейс, глина;

Процесс заливки высокоактивных отхо- дов проводитс  при перегреве матричного металла на 200-250°С, что  вл етс  об за тельным условием дл  достижени  постав-  енной цеди, так как при перегреве матричногометалла сверх его температуры плавлени  на температуру 200°С происхо- дит быстра  кристаллизаци  металла, что может служить преп тствием дл  заполнени  радиаторных выемок. Перегрев 250°С энергетически нецелесообразен. При за- ливке высокоактивных отходов, размещённых в металлической сетчатой емкости, в объеме колодца возможно нарушение равномерности распределени  высокоактивных отходов в металлической матрице, а именно за счет ударного воздействи  падающей струи расплавленного металла часть высокоактивных отходов может концентрироватьс  по внутреннему периметру металлической сетчатой емкости. Существенной опасности дл  окружающей среды это не представл ет, поскольку металлическа  сетчата  емкость преп тствует возможности контакта высокоактивных отходов со стенками колодца, однако с точки зрени  недопущени  нерационального использовани  объема хранилища наиболее предпочтительной  вл етс  геометри  колодца, определ ема  следующими услови ми

1 м f 10 м, 0.2 м d 0,5м.

где h - высота колодца;

d-диаметр колодца.

При соблюдении указанных условий неравномерность распределени  высокбак ..-..:..- . . - -

тивных отходов в объеме металлоблока  вл етс  минимальной.

Экспериментальными данными установлено , что при h 10 м и d 0,5 м в процессе заливки расплавленным металлом радиоактивных отходов наблюдаетс  неравномерность их распределени  по объему , св занна  с ударным действием струи, расплавленного матричного металла. Концентрации отходов в центре и по периметру сетчатой емкости соотноситс  (в относительных единицах, определенных на основе замера температур в указанных зонах) как 1:(5-7). Если же h 1 м, a d 0,2 м, то концентраци  высокоактивных отходов настолько велика, что матричный металл, количество которого сравнительно невысоко из-за малых размеров хранилища, находитс  в расплавленном состо нии, что недопустимо . Соотношение концентраций от центра к периметру сетки составл ет в среднем 1 :(1,2-1,4), что  вл етс  допустимым, так как не приводит к локальным перегревам , которые могут расплавить матрицы, и не оказывает сколь-нибудь значительного вли ни  на скорость выщелачивани  (изменение скорости выщелачивани  в зависимости от изменени  концентраций находитс  в пределах одного пор дка, что не  вл етс  существенным).

Расположение радиаторных выемок по всей высоте колодца обеспечивает эффективный теплоотвод в окружающую среду тепловой энергии распада, выдел емой радионуклидами, что предохран ет матричный металл с включенными высокоактивными отходами от расплавлени .

Предложенный способ позвол ет разделить отдельные металлоблоки горной породой, а также подобрать такие услови  хранени , которые отвечают безопасному захоронению. Увеличение суммарно-захораниваемой активности возможно за счет улучшени  теп офизических параметров, создани  дополнительного защитного барьера и выбора геологических формаций с параметрами, удовлетвор ющими безопасному долговременному захоронению .

(56) Патент ФРГ I 2731548, кл.С21 F 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1184382,кл. G 21 F 9/28, 1984.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и  

Claims (3)

1. СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ ТВЕРДЫХ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В ГЕОЯО- ГИНССКИХ ФОРМАЦИЯХ, включающий бурение вертикального колодца в геологической формации, послойное размещение высокоактивных отходов в объеме пробуренного колодца и послойную их заливку расплавом матричного металла на основе свинца и его сплавов, отличающийс  тем, чтог с мелью гювышени  безопасности хранени  высокоактивных отходов за счет увеличени  эффективности теплоотвода выдел емой тепловой энергии распада радионуклидов и предотвращени  контакта радионуклидов со стенками колодца при Одновременном повышений экономичности способа путем увеличени  удельной за- хораниваемой активности в объеме колодца, на цилиндрической поверхности

0

5

колодца выполн ют радиаторные выемки, в объеме колодца размещают металлическую сетчатую емкость, не соприкасающуюс  со стенками колодца, где размещают твердые высокоактивные отходы, а заливку расплавом матричного металла провод т при температуре не менее чем на 200 С выше температуры плавлени  самого мета - ла. .. .- ; ..- . :;; . -./..:, .. -,. -:

2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что размеры колодца определ ютс  следующими характеристиками:

.. 1м Ь 1 CfM/ ;.- . .,: ;. . Г . ;

Oi2MSd 0,5M, где h - высота колодца; d - диаметр колодца.

3.Способ ffo п.1, отличающийс  тем, что радиаторные выемки представл ют собой радиально-щелевые и/или кольце-ще- левые выемки.