RU2063077C1

RU2063077C1 - Radioactive waste burial method

Info

Publication number: RU2063077C1
Application number: RU94016734A
Authority: RU
Inventors: О.Л. Кедровский; В.Д. Ларионов; Е.А. Леонов
Original assignee: Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии
Priority date: 1994-05-04
Filing date: 1994-05-04
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: nuclear power station and miscellaneous nuclear industrial facilities. SUBSTANCE: method involves drilling a well, placing radioactive waste container into it with natural soil barrier left above it. Free space of well is filled with packing material and well mouth is hermetically sealed. Radioactive waste container and natural soil barrier are placed within the region of plastic strain of surrounding rock. Compound expanding on hardening is used as packing material. EFFECT: facilitated procedure. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области захоронения радиоактивных отходов атомных электростанций и других отраслей атомной промышленности. The invention relates to the field of radioactive waste disposal of nuclear power plants and other nuclear industries.

Наиболее близким к заявленному способу по совокупности признаков является способ захоронения РАО, включающий бурение скважины, спуск в нее контейнеров с радиоактивными отходами, проведение тампонажных работ путем заполнения оставшегося пространства в скважине на интервале расположения контейнеров цементным раствором, а выше этого интервала, на участке барьерного целика, путем выполнения изолирующего слоя из глины, герметизацию устья скважины (Характеристики инженерных барьеров в глубоких геологических формациях, совещание консультантов 13-17 ноября 1989, с. 19-22, МАГАТЭ. Отдел ядерного топливного цикла и обращения с отходами. Вена, апрель 1990). The closest to the claimed method for the totality of signs is a method of disposal of radioactive waste, including drilling a well, lowering containers with radioactive waste into it, carrying out grouting work by filling the remaining space in the well in the interval between the containers with cement mortar, and above this interval, in the area of the barrier pillar , by making an insulating layer of clay, sealing the wellhead (Characteristics of engineering barriers in deep geological formations, consultation Antes 13-17 November 1989, pp. 19-22, the IAEA. Division of Nuclear Fuel Cycle and Waste Management. Vienna, April 1990).

Недостатком способа является наличие в породах вдоль ствола скважины на интервале захоронения и барьерного целика разуплотненной зоны, которая всегда образуется при бурении скважин вследствие смещения внутрь ее стенок под действием горного давления, а также наличие обсадной трубы на интервале захоронения. Разуплотненная зона вдоль скважины может являться каналом, по которому к контейнеру будет проникать жидкость. Наличие обсадной колонны на первоначальном этапе будет препятствовать плотному обжатию контейнеров со стороны породного массива, а после ее разрушения с течением времени под действием коррозии также может привести к возникновению водопроводящего канала. The disadvantage of this method is the presence in the rocks along the wellbore at the burial interval and the barrier pillar of the decompressed zone, which is always formed when drilling wells due to displacement inside its walls under the influence of rock pressure, as well as the presence of casing at the burial interval. The decompressed zone along the well may be a channel through which liquid will penetrate to the container. The presence of a casing string at the initial stage will prevent dense compression of containers from the rock mass, and after its destruction over time under the influence of corrosion can also lead to the appearance of a water supply channel.

Эти недостатки снижают надежность захоронения РАО. These shortcomings reduce the reliability of radioactive waste disposal.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи по созданию способа захоронения РАО с высокой степенью надежности, исключающего загрязнение окружающей среды. The present invention is directed to solving the problem of creating a method for the disposal of radioactive waste with a high degree of reliability, eliminating environmental pollution.

Поставленная задача решена путем создания способа захоронения РАО, включающего бурение скважин, размещение в них контейнеров с РАО с оставлением над ними барьерного целика, заполнение свободного объема скважины тампонажными материалами, герметизацию устья скважины, в котором, согласно изобретению, контейнеры с РАО и барьерный целик размещают в скважине в зоне пластических деформаций окружающих пород, а тампонирование пространства между контейнерами и стенкой скважины, а также на интервале скважины в барьерном целике производят расширяющейся при затвердевании смесью (РЗС). The problem is solved by creating a method of disposal of radioactive waste, including drilling wells, placing containers with radioactive waste in them leaving a barrier pillar above them, filling the free volume of the well with grouting materials, sealing the wellhead, in which, according to the invention, the containers with radioactive waste and the barrier pillar are placed in the well in the zone of plastic deformations of the surrounding rocks, and the plugging of the space between the containers and the wall of the well, as well as at the interval of the well in the barrier pillar, expand yayuscheysya mixture upon solidification (MFF).

Как известно, зона пластических деформаций вокруг выработок, пройденных, например, в глинистых или соляных отложениях, возникает под действием горного давления ниже определенной глубины. В этом участке массива естественная пустота или выработка без крепления будет со временем затекать. As you know, the zone of plastic deformations around workings, passed, for example, in clay or salt deposits, occurs under the influence of rock pressure below a certain depth. In this section of the massif, a natural void or a mine without fastening will flow over time.

В качестве конкретной породной толщи, наиболее отвечающей указанным выше условиям, можно назвать т.н. майкопские глинистые отложения, однородная толща которых мощностью до 0,3-1,0 км широко распространена в Ставропольском крае, Ростовской области и Калмыцкой республике. Как показали опытные работы, в толще майкопских глин ниже глубины 50,0-80,0 м находится область, отвечающая состоянию пластического течения. Для этой же цели могут быть использованы соляные массивы, где выработки начинают заплывать, начиная с глубины 300-800 м. Могут быть использованы также и другие породы, склонные к вязкому течению под давлением. The so-called so-called rock mass that best meets the above conditions can be called the so-called. Maykop clay deposits, the uniform thickness of which is up to 0.3-1.0 km thick, is widespread in the Stavropol Territory, the Rostov Region and the Kalmyk Republic. As experimental work has shown, in the thickness of Maykop clay below the depth of 50.0-80.0 m there is an area corresponding to the state of plastic flow. Salt massifs can be used for the same purpose, where workings begin to swim, starting from a depth of 300-800 m. Other rocks prone to viscous flow under pressure can also be used.

При размещении контейнеров с РАО в скважине в зоне пластических деформаций окружающих пород, последние стремятся заполнить свободное пространство скважины, а расширяющаяся при твердении смесь, которой тампонируют пространство между контейнером с РАО и стенками скважин и выше контейнеров на интервале скважины, находящейся в барьерном целике, оказывает при затвердевании встречное давление на окружающие породы, в результате чего в приконтурной области происходит уплотнение и упрочнение окружающих пород. В зоне размещения контейнеров и над ними на интервале расположения скважины в барьерном целике образуется слой породы повышенной плотности, что практически исключает проникновение подземных вод в зону размещения контейнеров с РАО и тем самым исключается возможность загрязнения окружающей среды. When placing containers with radioactive waste in the well in the zone of plastic deformation of the surrounding rocks, the latter tend to fill the free space of the well, and the mixture expanding during hardening, which tampons the space between the container with radioactive waste and the walls of the wells and above the containers at the interval of the well located in the entire barrier, has during hardening, counter pressure on the surrounding rocks, as a result of which the surrounding rocks are densified and hardened in the marginal region. A layer of increased density rock forms in the container placement zone and above them at the interval of the well location in the barrier pillar, which virtually eliminates the penetration of groundwater into the container placement zone with radioactive waste and thereby eliminates the possibility of environmental pollution.

В качестве расширяющейся при затвердевании смеси (РЗС) могут быть использованы, например, невзрывные разрушающие средства типа НРС-1, разработанного ВНИстромом им. П.П.Будникова, или НРВ невзрывного разрушающего вещества, разработанного НИИЖБом Госстроя СССР и др. с добавками бентонита и веществ, регулирующих их физико-механические и технологические свойства. As expanding upon solidification of the mixture (RHS) can be used, for example, non-explosive destructive agents such as NRS-1, developed by VNistrom them. P.P. Budnikova, or NRW of an non-explosive destructive substance developed by the NIIZhB of the Gosstroy of the USSR and others with the addition of bentonite and substances that regulate their physicomechanical and technological properties.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан разрез скважины после размещения в ней контейнеров с РАО, проведения тампонажных работ и герметизации устья; на фиг. 2 показано сечение скважины по а-а в верхней ее части; на фиг. 3 показано сечение скважины по b-b на интервале барьерного целика в зоне пластических деформаций; на фиг. 4 показано сечение скважины по с-с на интервале расположения контейнеров с РАО в зоне пластических деформаций. The proposed method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a section of a well after placing containers with radioactive waste in it, carrying out grouting operations and sealing the mouth; in FIG. 2 shows a section of a well along aa in its upper part; in FIG. 3 shows a b-b section of the well in the interval of the barrier pillar in the zone of plastic deformations; in FIG. Figure 4 shows the cross section of the well along c-s over the interval of arrangement of containers with radioactive waste in the zone of plastic deformations.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Для захоронения отходов выбирается массив однородных пород, обладающий вязко-пластическими свойствами. В массиве бурится скважина 1, при этом интервал скважины 2, где будут впоследствии размещаться контейнеры с радиоактивными отходами (РАО), а также интервал скважины в барьерном целике 3, пройденный в зоне пластических деформацией окружающих пород, не закрепляется постоянной крепью. Поддержание породных стенок на этих интервалах в период до размещения контейнера производится с помощью бурового раствора. Обсадная труба 4 возводится при необходимости лишь в верхней части скважины. For waste disposal, an array of homogeneous rocks is selected that has visco-plastic properties. Well 1 is drilled in the array, while the interval of well 2, where radioactive waste containers (RW) will subsequently be placed, as well as the interval of the well in barrier pillar 3, passed in the zone of plastic deformation of the surrounding rocks, is not fixed by a permanent support. Maintaining the rock walls at these intervals in the period before placing the container is carried out using drilling mud. The casing 4 is constructed if necessary only in the upper part of the well.

Размещение контейнеров с РАО в скважине может производиться, например, с предварительной закачкой в скважину на заданном интервале РЗС 5 перед спуском контейнеров, либо с последующей после размещения контейнеров с РАО. РЗС имеет объемный вес больше, чем объемный вес бурового раствора. В обоих случаях буровой раствор вытесняется в верхнюю часть скважины 1. The placement of containers with radioactive waste in the well can be performed, for example, with preliminary injection into the well at a given interval of the OWG 5 before the containers are launched, or followed by the placement of containers with radioactive waste. RZS has a bulk density greater than the bulk density of the drilling fluid. In both cases, the drilling fluid is displaced into the upper part of the well 1.

В первом случае в нижнюю часть скважины заливается расчетное количество медленно твердеющей РЗС, при этом буровой раствор вытесняется в верхнюю часть скважины. Далее в этот же интервал опускаются контейнеры 6 с РАО. Причем спускное устройство (на чертеже не показано) в целях предотвращения попадания вдоль них воды к контейнерам 6 с РАО полностью извлекается на поверхность. In the first case, the estimated amount of slowly hardening REE is poured into the lower part of the well, while the drilling fluid is displaced into the upper part of the well. Then, containers 6 with radioactive waste are dropped into the same interval. Moreover, the drain device (not shown in the drawing) in order to prevent water along them from reaching the containers 6 with radioactive waste is completely removed to the surface.

Выше последнего контейнера на участке барьерного целика 3 интервал скважины также заполняется РЗС 5. Выше барьерного целика 3 в обсадной трубе 4 возводится бетонная пробка 7. Above the last container in the area of the barrier pillar 3, the interval of the well is also filled with the OGS 5. Above the barrier pillar 3 in the casing 4, a concrete plug 7 is erected.

Во втором случае контейнеры 6 с РАО опускаются в скважину 1, заполненную буровым раствором, при этом между контейнерами 6 и стенкой скважины 1 размещается дополнительная труба (на чертежах не показана), по которой в нижнюю часть скважины закачивается РЗС 5. После закачки РЗС труба убирается. In the second case, the containers 6 with radioactive waste are lowered into the well 1, filled with drilling fluid, while between the containers 6 and the wall of the well 1 an additional pipe is placed (not shown in the drawings), along which the RZS 5 is pumped into the lower part of the well. After the RZS injection, the pipe is removed .

Расширяющаяся при затвердевании смесь (РЗС) в процессе затвердевания и расширения создает на стенке скважины высокое давление, что приводит к уплотнению слоев массива, непосредственно примыкающих к стенке скважины, образует вокруг скважины оболочку 8 повышенной плотности, препятствующую проникновению воды к контейнерам 6 с РАО. The mixture expanding during solidification during solidification and expansion creates high pressure on the wall of the well, which leads to compaction of the layers of the array directly adjacent to the wall of the well and forms a high density shell 8 around the well that prevents the penetration of water to the containers 6 with radioactive waste.

Таким образом, благодаря предлагаемому способу размещения контейнеров с РАО в необсаженных скважинах в зоне пластических деформаций пород и применению в качестве тампонажного материала расширяющихся при затвердевании смесей (РЗС) в массиве вокруг контейнеров с РАО образуется зона повышенного уплотнения, создающая условия для полного исключения миграции РАО из зоны захоронения (могильника). ЫЫЫ2 Thus, thanks to the proposed method of placing containers with radioactive waste in open-hole wells in the zone of plastic deformation of the rocks and the use of grouting mixtures expanding during solidification in the array around the containers with radioactive waste, a zone of increased compaction is created, creating conditions for the complete exclusion of RW migration from burial zones (burial ground). YYY2

Claims

A method for the disposal of radioactive waste, including drilling a well, placing containers with radioactive waste in it, leaving a barrier pillar above them, filling the free volume of the well with grouting material, sealing the wellhead, characterized in that the containers with radioactive waste and the barrier pillar are placed in a plastic deformation zone surrounding rocks, and as a grouting material, an expanding mixture during solidification is used.