RU2127003C1

RU2127003C1 - Method for disposal of spent nuclear fuel

Info

Publication number: RU2127003C1
Application number: RU96112226A
Authority: RU
Inventors: В.Ж. Аренс; А.А. Вертман; О.Л. Кедровский; П.П. Полуэктов; А.С. Поляков; О.Б. Хаврошкин
Original assignee: Хаврошкин Олег Борисович
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: spent nuclear fuel in the form of non-disassembled fuel assemblies is placed in separate thermit-holding containers; wells with special zones or with members of inclined or horizontal sections are filled with containers. The latter are ignited in definite space-time depending sequence to ensure safe formation of compact metal of Cr, N, Fe with density of 7.0 g/cu.cm at about 2000 C in deep geological structures; compact metal is immersed in less dense and easily melting enclosing rock; temperature of compact metal is permanently maintained above melting point of rock due to energy of radioactive decay of spent nuclear fuel components. EFFECT: reduced cost and time of process, improved safety and disposal capabilities of spent nuclear fuel. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к экологическим проблемам радиоактивного загрязнения окружающей среды, точнее к методам самозахоронения ядерных отходов и других радиоактивных материалов, и может быть использовано для ликвидации опасности от избыточного накопления отработанного ядерного топлива (ОЯТ). The invention relates to environmental problems of radioactive pollution of the environment, more specifically to methods of self-disposal of nuclear waste and other radioactive materials, and can be used to eliminate the danger from excessive accumulation of spent nuclear fuel (SNF).

Известен способ самозахоронения радиоактивных отходов (РАO) путем проплавления горных пород погружающимся под действием силы тяжести в горную среду разогретого до высоких температур тепловыделением РАО контейнера, содержащего свыше 50 - 70 тонн высокоактивных радионуклидов [1]. Предложение имеет ряд принципиальных недостатков, связанных с технологическими трудностями создания контейнера значительных размеров и опасностью загрязнений среды при самопогружении от дневной поверхности. A known method of self-disposal of radioactive waste (RAO) by melting rocks submerged under the influence of gravity in a mountain environment heated to high temperatures by heat RW container containing more than 50 - 70 tons of highly active radionuclides [1]. The proposal has a number of fundamental shortcomings associated with the technological difficulties of creating a container of significant size and the danger of environmental pollution during self-immersion from the surface.

Известен также способ самозахоронения РАО, включающий создание подземной емкости - каверны, соединенной с поверхностью скважиной, последовательное накопление в каверне капсул с РАО, саморазогрев капсул до температуры свыше 1400^oC, вызывающий размягчение и расплавление горных пород и последующее опускание под действием силы тяжести ансамбля капсул в проплавляемых горных породах [2] . К недостаткам этого метода следует отнести технические сложности и значительные материальные затраты, связанные с созданием полости, и длительность технологического процесса от начала загрузки полости до момента самопогружения.There is also known a method of self-disposal of radioactive waste, including the creation of an underground tank - a cavity connected to the surface of the well, sequential accumulation of capsules with radioactive waste in the cavity, self-heating of the capsules to temperatures above 1400 ^o C, causing softening and melting of rocks and subsequent lowering under the influence of gravity of the ensemble of capsules in prolific rocks [2]. The disadvantages of this method include technical difficulties and significant material costs associated with creating a cavity, and the duration of the process from the beginning of the loading of the cavity to the moment of self-immersion.

Наиболее близким к заявленному способу является способ захоронения отработанного ядерного топлива путем последовательной загрузки ансамбля капсул с температурой, превышающей температуру плавления вмещающих горных пород и самопогружающихся под действием силы тяжести в скважину с расплавленной серой [4]. Closest to the claimed method is a method of disposing of spent nuclear fuel by sequentially loading an ensemble of capsules with a temperature exceeding the melting temperature of the enclosing rocks and self-immersing under the influence of gravity into a well with molten sulfur [4].

Способ имеет некоторые недостатки: использование среды усложняет и удорожает оборудование, а общий цикл захоронения требует до 30 лет. The method has some disadvantages: the use of the medium complicates and increases the cost of equipment, and the general burial cycle requires up to 30 years.

Изобретение направлено на радикальное сокращение стоимости и продолжительности процесса самозахоронения при одновременном повышении безопасности и возможности захоронения ОЯТ, поставляемого для захоронения в виде тепловыделяющихся сборок (ТВС с ОЯТ) и/или тепловыделяющих элементов твэлов. The invention seeks to drastically reduce the cost and duration of the self-disposal process while improving the safety and the possibility of disposal of spent nuclear fuel supplied for disposal in the form of fuel assemblies (fuel assemblies with spent fuel) and / or fuel elements of fuel elements.

Указанный результат достигается тем, что на площади с геологическим строением без мощных флюидосодержащих структур в скальных породах проходят магистральную скважину диаметром 80 - 120 мм, на глубине 1 - 3 км в сторону от магистральной скважины последовательно по глубине через каждые 50 - 100 м разбуривают несколько ярусов наклонных скважин длиной 40 - 80 м, гидроизолируют обсадкой от грунтовых и поверхностных вод первые сотни метров магистральной скважины, по оставшейся части измеряют расход поступающих из горных пород флюидов и наиболее проницаемые участки стенок скважины тампонируют, заполняют скважину суспензией из нетоксичных углеводородных отходов или легкоплавких шлаков с общей плотностью, превышающей 1,0 г/см³; повышают давление в скважине до момента начала заметной фильтрации суспензии в окружающие структуры и продолжают подачу суспензии до момента полного прекращения фильтрации, после этого откачивают суспензию, осушают скважину, оборудуют оголовок загрузочными приспособлениями и одновременно каждый из твэлов помещают в гибкий контейнер, внутренняя поверхность которого покрыта слоем термитной смеси на основе окислов железа, марганца, хрома и т.п. и алюминиевого порошка, донные части контейнеров с внешней стороны снабженных стыковочными замками, а с внутренней - дистанционно инициируемыми запальными устройствами, часть из контейнеров заполняют термитной смесью полностью, а часть - вместо твэлов легкоплавким веществом, образующим после взаимодействия с горными породами и затвердевания прочное соединение, после чего через загрузочное устройство начинают опускать колонну из состыкованных контейнеров с термитной смесью; к которым затем в процессе опускания последовательно пристыковывают все контейнеры с твэлами, после которых - снова контейнеры с термитной смесью, а затем с легкоплавким веществом, при этом после заполнения контейнерами с термитом одной или нескольких наклонных скважин, инициируют их поджиг, герметизируют скважину и образовавшимися высокотемпературными газами под избыточным давлением прокаливают и герметизируют закоксовыванием углеводородов каналы фильтрации в стенках скважин и окружающих структур, затем последовательно по мере заполнения наклонных скважин инициируют термитную смесь в контейнерах с твэлами и так заполняют весь нижний ярус, после этого аналогично последовательно снизу вверх заполняют остальные за исключением самого верхнего и ствол скважины магистральной скважины, соединяющий эти ярусы, затем заполняют верхний ярус наклонных скважин контейнерами с термитом и инициируют экзотермические реакции, тепло которых расплавляет перемычку из горных пород между ярусами, тяжелый металлический расплав сливается с расплавленным содержимым твэлов всего яруса. Образовавшийся конгломерат с повышенной за счет слияния температурой опять проплавляет нижнюю перемычку со следующим ярусом расплавленных твэлов и т.д. до нижнего яруса, после чего суммарный высокотемпературный компакт с плотностью ~ 7,0 г/см³ и температурой до 2000^oC, с вобравший все радионуклиды ОЯТ, проплавляя горные породы с максимальной температурой плавления, не превышающей 1500^oC, и плотностью не более 3,0 г/см³, погружается в мантийные структуры земли. В завершение операции заполняют оставшийся ствол магистральной скважины контейнерами с легкоплавким веществом, поджигают термит и расплавом заполняют всю скважину. При этом после поджига термита в контейнере его отстыковывают, а остальные приподнимают (удаляют) на 1 - 10 м; в средние ярусы предварительно вводят вещество - поглотитель нейтронов, а в нижний - вещество, повышающее температуру плавления расплавленного конгломерата до 2000^oC. Все контейнеры и вещества первоначально в соответствии с изложенной схемой располагают по всем скважинам ярусов и магистральной, а затем инициируют экзотермические реакции. В каждый ярус наклонных скважин вводят такое количество ОЯТ, суммарная активность которого обеспечивает тепловыделение, достаточное без учета тепловыделения алюмотермических реакций ОЯТ соседних ярусов для размягчения и частичного расплавления перемычки из горных пород, находящихся над нижним соседним ярусом за 3 - 5 лет. В качестве магистральной скважины берут существующую стандартную скважину глубиной 3 - 5 км, нижний участок которой расположен в гранитном массиве, в донной части взрывами дробят горные породы в окрестности 50 - 100 м, затем последовательно опускают в скважину колонну из состыкованных контейнеров, головная часть которых содержит термитную смесь с суммарным тепловым эффектом, обеспечивающим испарение и нагрев флюида разрыхленной части и нижнего участка скважины до 300 - 400^oC, по достижении нагретых до 300^oC паров самого нижнего из контейнеров с ОЯТ в последнем инициируют поджиг термита и т.д. с последующими контейнерами с ОЯТ по мере прохождения мимо их стенок паров флюида, одновременно колонну наращивают следующими контейнерами с ОЯТ и продолжают так опускать в скважину всю запланированную партию ОЯТ, после чего колонну наращивают таким количеством контейнеров со смесью термита и легкоплавкого вещества, образующих при одновременном поджиге смеси всех этих контейнеров быстротвердеющую пробку из материала термитной реакции, контейнеров и обсадной колонны труб по всей длине скважины до зоны формирования компакта ОЯТ. Предварительно в зону раздробления до начала самозахоронения вводят углеводородную суспензию, содержащую серу и другие легкоплавкие и жидкотекучие в расплавленном состоянии вещества, а стенки скважины покрывают теплоизолирующей обмазкой.The indicated result is achieved by the fact that in the area with a geological structure without powerful fluid-containing structures in the rocks, a main well with a diameter of 80-120 mm passes, at a depth of 1-3 km to the side of the main well, several tiers are drilled successively in depth every 50-100 m inclined wells with a length of 40 - 80 m, they are waterproofed with casing from ground and surface waters, the first hundreds of meters of the main well, the remaining part measures the flow of fluids coming from rocks and the most penetrating emye portions tamponiruyut wellbore, the well is filled with a suspension of non-toxic waste hydrocarbon or fusible slags with an overall density greater than 1.0 g / cm ^3; increase the pressure in the well until the beginning of noticeable filtration of the suspension into the surrounding structures and continue supplying the suspension until the filtration is completely stopped, then pump out the suspension, drain the well, equip the tip with loading devices and at the same time each fuel element is placed in a flexible container, the inner surface of which is covered with a layer a thermite mixture based on oxides of iron, manganese, chromium, etc. and aluminum powder, the bottom parts of containers equipped with docking locks on the outside, and remotely initiated ignition devices on the inside, some of the containers are completely filled with a thermite mixture, and some are replaced with fusible material, which forms a strong joint after interacting with rocks and hardening, then through the loading device they begin to lower the column from the docked containers with the thermite mixture; to which then, in the process of lowering, all containers with fuel rods are sequentially docked, after which again containers with a thermite mixture, and then with low-melting substance, while after filling containers with termite of one or several deviated wells, they are ignited, the well is sealed and the resulting high-temperature With gases under excessive pressure, the filtration channels in the walls of the wells and surrounding structures are calcined and sealed with hydrocarbon coking, then successively as fillings of deviated wells initiate the termite mixture in containers with fuel rods and so fill the entire lower tier, after which, similarly, from bottom to top fill the rest except the topmost and the borehole of the main well connecting these tiers, then fill the upper tier of deviated wells with termite containers and initiate exothermic reactions, the heat of which melts the jumper from the rocks between the tiers, the heavy metal melt merges with the molten contents of the fuel rods of all sa. The resulting conglomerate with a temperature increased due to fusion again melts the lower jumper with the next tier of molten fuel rods, etc. to the lower tier, after which the total high-temperature compact with a density of ~ 7.0 g / cm ³ and a temperature of up to 2000 ^o C, which absorbed all SNF radionuclides, melted rocks with a maximum melting temperature not exceeding 1500 ^o C, and a density of not more 3.0 g / cm ³ , immersed in the mantle structure of the earth. At the end of the operation, fill the remaining trunk of the main well with containers with fusible material, set fire to the termite and fill the entire well with the melt. In this case, after firing the termite in the container, it is undocked, and the rest is lifted (removed) by 1 - 10 m; a substance that is a neutron absorber is preliminarily introduced into the middle tiers, and a substance that increases the melting point of the molten conglomerate to 2000 ^° C is preliminarily introduced into the lower tiers. All containers and substances are initially arranged in accordance with the above scheme for all the boreholes and the main well, and then initiate exothermic reactions. Such a quantity of SNF is introduced into each tier of deviated wells, the total activity of which ensures heat generation sufficient without taking into account the heat release of the aluminothermic reactions of SNF of adjacent layers to soften and partially melt the lintel from rocks located above the lower neighboring layer in 3-5 years. As the main well, we take an existing standard well with a depth of 3-5 km, the lower section of which is located in a granite massif, crush rocks in the vicinity of 50-100 m in the bottom with explosions, then a string of docked containers, the head of which contains thermite with the total thermal effect ensures fluid evaporation and heating of the loosened portion and the bottom portion of the well to 300 - 400 ^o C, reaches heated to 300 ^o C vapor lowermost of containers JT in the latter initiate ignition of thermite, etc. followed by containers with SNF as fluid vapor passes past their walls, the column is simultaneously expanded with the following containers with SNF and the entire planned batch of SNF is continued to be lowered into the well, after which the column is expanded with so many containers with a mixture of termite and low-melting substance, which form while igniting a mixture of all these containers, a quick-hardening plug made of thermite reaction material, containers and pipe casing along the entire length of the well to the zone of SNF compact formation. Preliminarily, a hydrocarbon suspension containing sulfur and other substances that are fusible and fluid in the molten state is introduced into the crushing zone before self-burial, and the walls of the well are coated with a heat-insulating coating.

В основе предлагаемого метода самозахоронения лежит широкое применение алюмотермических реакций, термита и запальных смесей. При поджиге термитной смеси протекают экзотермические реакции, в том числе

В результате горения термитных смесей как в наклонных скважинах, так и в случае горения по всему стволу вертикальной скважины или в зоне раздробления на дне скважины на финишной стадии образуются два несмешивающихся расплава: металлический расплав системы уран-железо-хром-марганец с плотностью 10 - 12 т/м³ и оксидный расплав в виде продукта взаимодействия корунда с базальтом или гранитом, т. е. с силикатами системы, температура плавления которой не превышает 1580 - 1600^oC при плотности около 2,5 - 3,0 г/м³.The proposed self-burial method is based on the widespread use of aluminothermic reactions, termite and ignition mixtures. When firing a thermite mixture, exothermic reactions occur, including

As a result of burning termite mixtures both in deviated wells and in the case of burning along the entire bore of a vertical well or in the crushing zone at the bottom of the well at the finishing stage, two immiscible melts are formed: a metal melt of the uranium-iron-chromium-manganese system with a density of 10 - 12 t / m ³ and oxide melt in the form of a product of the interaction of corundum with basalt or granite, i.e. with system silicates, the melting point of which does not exceed 1580 - 1600 ^o C at a density of about 2.5 - 3.0 g / m ³ .

При использовании раздробленной зоны на дне скважины и одновременного протекания алюмотермической реакции по всему объему ствола скважины суммарное металлостатическое (расплав системы уран-железо-Me) и геостатическое (расплав оксидов в виде продукта взаимодействия с гранитом или базальтами, т. е. с силикатами) давление на горные породы вызовет рост напряжений, превышающий их прочность на глубине около 4,0 км для холодной среды и менее 2 - 3 км для прогретой за счет алюмотермических реакций даже до 400 - 500^oC [4]. Так как раздробленная зона подвергается максимальному прогреву и статическому избыточному давлению, то она послужит начальным элементом формирования полости, заполняемой металлическим расплавом U, Fe, Cr.When using the crushed zone at the bottom of the well and the simultaneous aluminothermic reaction throughout the entire wellbore, the total metallostatic (melt of the uranium-iron-Me system) and geostatic (melt of oxides in the form of an interaction product with granite or basalts, i.e., silicates) pressure on rocks will cause stress growth exceeding their strength at a depth of about 4.0 km for a cold environment and less than 2–3 km for a temperature of up to 400–500 ^o C, warmed up by aluminothermic reactions [4]. Since the crushed zone undergoes maximum heating and static overpressure, it will serve as the initial element in the formation of the cavity filled with the molten metal U, Fe, Cr.

Предварительная опрессовка необсадных участков скважины суспензией на основе углеводородных нетоксичных отходов, порошков серы и композиций на основе фторидов, хлоридов обеспечит забивку каналов фильтрации и оттеснение глубинных флюидов из зоны ствола скважины. Прогрев горных пород в зоне скважины до 400 - 500^oC вызовет расплавление серы и неорганических композиций в каналах фильтрации, а частичный крекинг углеводородов коксование в капиллярной сети фильтрационного поля. Поэтому последующее снижение температуры горных пород обеспечит превращение участков фильтрации у зоны ствола скважины в непроницаемый для флюидов барьер.Preliminary pressure testing of non-casing sections of the well with a suspension based on hydrocarbon non-toxic waste, sulfur powders and compositions based on fluorides and chlorides will provide clogging of the filtration channels and displacement of deep fluids from the borehole zone. Heating of rocks in the well zone to 400-500 ^o C will cause the melting of sulfur and inorganic compositions in the filtration channels, and partial cracking of hydrocarbons coking in the capillary network of the filtration field. Therefore, a subsequent decrease in the temperature of the rocks will ensure that the filtration areas near the wellbore zone become a fluid-tight barrier.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 дана схема самозахоронения с ярусной системой наклонных скважин и схема с центральной скважиной и зоной раздробления; на фиг. 2 - конструктивная схема колонны из контейнеров с термитом, твэлами и флюсом. Основные элементы схемы самозахоронения (фиг. 1): вертикальный ствол основной скважины 1 с верхним участком, оборудованным обсадными трубами 2. От основного ствола 1 пробурены наклонные или горизонтальные скважины 3, образующие пространственную систему ярусов, расположенных вдоль одной вертикали; каждый ярус включает 3 - 10 скважин длиной 40 - 80 м и расстоянием между ними 5 - 10 м, расстояние между ярусами - 50 - 100 м. Над устьем скважины 2 сооружен павильон 4 с блоком 5 систем загрузки-выгрузки контейнеров с твэлами и термитом, герметичный затвор оголовка скважины, газоочистка, магистрали подачи суспензии и опрессовки. Локальная система трещиноватости вдоль необсадных участков скважин 1, 3 заполнена суспензией и образует экранирующие скважины 1, 3 от внешней геологической среды барьеры 6, которые могут захватывать и перемычки 7 между ярусами наклонных скважин 3. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a self-burial scheme with a tiered system of deviated wells and a scheme with a central well and a fragmentation zone; in FIG. 2 is a structural diagram of a column of containers with termite, fuel rods and flux. The main elements of the self-burial scheme (Fig. 1): a vertical trunk of the main well 1 with an upper section equipped with casing 2. From the main trunk 1, inclined or horizontal wells 3 are drilled, forming a spatial system of tiers located along one vertical; each tier includes 3 - 10 wells with a length of 40 - 80 m and a distance between them of 5 - 10 m, the distance between tiers is 50 - 100 m. A pavilion 4 with a block 5 of loading and unloading systems for containers with fuel rods and termite was built above the wellhead 2, hermetic shutter of the head of the well, gas purification, suspension supply lines and pressure testing. The local fracturing system along non-casing sections of wells 1, 3 is filled with suspension and forms shielding wells 1, 3 from the external geological environment, barriers 6, which can also capture jumpers 7 between the tiers of deviated wells 3.

Колонна из различного типа контейнеров (фиг. 2) в начальной части имеет один или несколько контейнеров 9 только с термитом 10. Затем через гибкий стыковочный узел 11 (например, сильфонного типа) присоединяются контейнеры 12 с твэлами 13, каждый из которых снабжен дистанционным запальным устройством 14 и датчиком температуры 15. Завершают колонну контейнеры 16 с термитно-шлаковой смесью. A column of various types of containers (Fig. 2) in the initial part has one or several containers 9 with termite 10 only. Then, containers 12 with fuel rods 13, each of which is equipped with a remote ignition device, are connected through a flexible docking unit 11 (for example, a bellows type). 14 and a temperature sensor 15. Complete the column containers 16 with a thermite-slag mixture.

Самозахоронение отработанного ядерного топлива в соответствии с предлагаемым способом осуществляется следующим образом. В предполагаемом регионе захоронения определяют площадку под бурение с наиболее благоприятным гидрологическим режимом и гранитными структурами с глубины 1 - 2 км. После этого проходят ствол основной скважины 1 (фиг. 1) диаметром 80 - 120 мм, а на глубине 1 - 3 км последовательно через каждые 50 - 100 м разбуривают кусты наклонных или горизонтальных скважин 3 длиной 40 - 80 м, гидроизолируют от грунтовых и поверхностных вод обсадными трубами первые сотни метров основного ствола скважины 1 (фиг. 1) и тампонируют наиболее проницаемые участки всей системы скважин 1, 3. Затем в павильоне 4 получают суспензию на основе нетоксичных углеводородных жидких отходов и порошков серы и/или легкоплавких шлаков (например, NaF-NaCl) с удельным весом более 1,0 г/см³ и постепенно, начиная с глубинных участков, заполняют всю систему скважин 1, 3, после этого герметизируют устье скважины 1 и повышают давление до момента начала заметной утечки суспензии через участки с заметной пористостью и трещиноватостью. Процесс ведут до тех пор, пока расход суспензии не упадет до уровня 10 л/сутки, после чего скважину разгерметизируют и остатки суспензии извлекают. В результате по всей периферии стенок скважин 1, 3 образуются зоны 6, проницаемых пород, поры и трещины которых забиты порошком серы, шлаков и вязкой компонентой углеводородов. Одновременно контейнеры с ОЯТ доставляют в павильон 4 (фиг. 1) производственной площадки региона захоронения; выгруженные сборки или твэлы загружают в контейнеры с термитной смесью 12 (фиг. 2) и подают их в блок системы загрузки 5 над устьем скважины 2. После этого на самый глубокий горизонт наклонных скважин 3 опускают контейнеры с термитной смесью 9 (фиг. 2), герметизируют устье скважины 1 и поджигают смесь. Из-за высокой температуры остатки суспензии испаряются и заполняют весь объем скважин 1, 3 высокотемпературными газами под избыточным давлением. Пористые участки стенок скважин дополнительно закрываются и заплавляются спекшейся смесью углеводородов, серы и шлаков, и проницаемость зон 6 дополнительно снижается. После этого все наклонные скважины 3 последовательно снизу вверх заполняют контейнерами 12 с ОЯТ и термитной смесью и в заключение основной ствол 1, и поджигают контейнеры самого нижнего горизонта 3. В верхнюю часть скважины 1 и обсадного участка 2 помещают и поджигают контейнеры 16 со смесью термита. За счет тепла экзотермических реакций и радиоактивного распада последовательно во времени сначала образуются два несмешивающихся расплава из уран-железо-хром системы и оксидного расплава из корунда, провзаимодействовавшего с гранитом перемычек между наклонными скважинами одного яруса, затем тяжелый металлический расплав верхнего яруса, проплавляя перемычку, сливается с расплавом нижнего соседнего яруса и т.д. вплоть до самого нижнего. В результате интеграции расплавов всех ярусов и основной скважины в самом нижнем ярусе образуeтся компактный металлический объем с плотностью 7,0 т/м³, температурой ~ 2000^oC и массой более 500 - 1000 тонн. Так как в средние ярусы предварительно были заложены вещества-поглотители нейтронов, а в нижний - вещества, повышающие температуру плавления металлического расплава свыше 2000^oC, то сформировавшийся компакт в конечном счете образует твердую сферообразную форму, и учитывая, что температура плавления окружающей среды не превышает 800 - 1500^oC, а плотность 2,0 - 3,0 т/м³, компакт из U, Fe, Ct начинает погружаться в глубинные структуры земной коры и верхней мантии со скоростью 1 - 3 км/год. Все процессы формирования компакт происходят в отсутствие естественной фильтрации или ее полного подавления в зонах 6. Дополнительный прогрев зон 6 сопровождается образованием в порах и трещинах нерастворимых сернистых соединений с горными породами, шлаком и углеводородами, что исключает загрязнение даже глубинных флюидов. Указанное обстоятельство и закупорка всего ствола верхней части скважины 1 и обсадного участка 2 затвердевшими шлаками исключает нежелательные экологические последствия предлагаемого метода захоронения.Self-disposal of spent nuclear fuel in accordance with the proposed method is as follows. In the proposed burial region, a drilling site is defined with the most favorable hydrological regime and granite structures from a depth of 1 - 2 km. After that, the trunk of the main well 1 (Fig. 1) with a diameter of 80 - 120 mm passes, and at a depth of 1 - 3 km bushes of inclined or horizontal wells 3 with a length of 40 - 80 m are drilled sequentially every 50 - 100 m, they are waterproofed from soil and surface water casing first hundreds of meters of the main wellbore 1 (Fig. 1) and plug the most permeable sections of the entire well system 1, 3. Then in pavilion 4 receive a suspension based on non-toxic hydrocarbon liquid wastes and sulfur powders and / or low-melting slags (for example, NaF-NaCl) with With a weight of more than 1.0 g / cm ³ and gradually, starting from the deep sections, fill the entire system of wells 1, 3, then seal the mouth of well 1 and increase the pressure until a noticeable leakage of the suspension through the sections with noticeable porosity and fracture begins. The process is conducted until the flow rate of the suspension drops to the level of 10 l / day, after which the well is depressurized and the remainder of the suspension is removed. As a result, zones 6 of permeable rocks are formed along the entire periphery of the walls of wells 1, 3, the pores and cracks of which are clogged with sulfur powder, slag and a viscous component of hydrocarbons. At the same time, containers with SNF are delivered to Pavilion 4 (Fig. 1) of the production site of the burial region; the unloaded assemblies or fuel rods are loaded into containers with termite mixture 12 (Fig. 2) and fed to the loading system block 5 above the wellhead 2. After that, containers with thermite mixture 9 are lowered to the deepest horizon of deviated wells 3 (Fig. 2), seal the wellhead 1 and set fire to the mixture. Due to the high temperature, the remains of the suspension evaporate and fill the entire volume of wells 1, 3 with high-temperature gases under excess pressure. Porous sections of the walls of the wells are additionally closed and fused with a sintered mixture of hydrocarbons, sulfur and slag, and the permeability of zones 6 is further reduced. After that, all deviated wells 3 are successively filled from the bottom up with containers 12 with SNF and thermite mixture and finally the main barrel 1, and the containers of the lowest horizon 3 are set on fire. The containers 16 with the termite mixture are placed and set on fire in the upper part of the well 1 and the casing section 2. Due to the heat of exothermic reactions and radioactive decay, two immiscible melts from the uranium-iron-chromium system and oxide melt from corundum, which interacted with granite bridges between inclined wells of one tier, are subsequently formed in succession in time in time, then the heavy metal melt of the upper tier melts the jumper and merges with the melt of the lower adjacent layer, etc. all the way to the bottom. As a result of the integration of melts of all layers and the main well, a compact metal volume with a density of 7.0 t / m ³ , a temperature of ~ 2000 ^o C and a mass of more than 500 - 1000 tons is formed in the lowest layer. Since neutron absorbers were previously placed in the middle tiers, and in the lower tiers were substances that increased the melting temperature of the metal melt above 2000 ^° C, the resulting compact ultimately forms a solid sphere-like shape, and taking into account that the melting temperature of the environment does not exceed 800 - 1500 ^o C, and a density of 2.0 - 3.0 t / m ³ , a compact of U, Fe, Ct begins to sink into the deep structures of the earth's crust and upper mantle at a speed of 1-3 km / year. All processes of compact formation occur in the absence of natural filtration or its complete suppression in zones 6. Additional heating of zones 6 is accompanied by the formation of insoluble sulfur compounds in the pores and cracks with rocks, slag and hydrocarbons, which eliminates the pollution of even deep fluids. This circumstance and blockage of the entire bore of the upper part of the well 1 and the casing 2 with hardened slag eliminates undesirable environmental consequences of the proposed disposal method.

Экономические оценки эффективности предлагаемого способа показывают на возможность использования различных средств при полной экологической безопасности. Economic evaluations of the effectiveness of the proposed method show the possibility of using various means with complete environmental safety.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР, N 826875, кл., G 21, 9124, 21.04.80.List of references
1. USSR copyright certificate, N 826875, class., G 21, 9124, 21.04.80.

2. Бялко А. В. , Хаврошкин О.Б., Халатников Л.М. Патент SU, N 1725667 22.01.990. 2. Bialko A. V., Khavroshkin O. B., Khalatnikov L. M. Patent SU, N 1725667 01/22/1990.

3. Бялко А.В., Хаврошкин О.Б., Патент SU, N 178727, G 01, V, 1/40. 3. Bialko A.V., Khavroshkin O. B., Patent SU, N 178727, G 01, V, 1/40.

4. Журнал "Наука и жизнь", N 2, 1993 г., стр. 60. 4. The journal "Science and Life", N 2, 1993, p. 60.

Claims

1. The method of disposal of spent nuclear fuel (SNF) by sequentially loading the ensemble of capsules with a temperature exceeding the melting temperature of the enclosing rocks, and self-immersing under the influence of gravity into a well with molten sulfur, characterized in that on a site with a geological structure without powerful fluid-containing structures in the rocks pass a main well with a diameter of 80 - 120 mm, at a depth of 1 - 3 km away from the main well, successively in depth every 50 - 100 m of drilling there are several tiers of inclined wells 40–80 m long, the first hundreds of meters of the main well are waterproofed by casing from ground and surface water, the flow of fluids from the rocks is measured from the rocks and the most permeable sections of the walls of the well are plugged, the well is filled with a suspension of non-toxic hydrocarbon waste, and fusible slags with an overall density greater than 1.0 g / cm ^{3, the} raised pressure in the well until the beginning of the filtration the slurry into the surrounding structure and continue to feed slurry until complete termination of filtration, the suspension is evacuated thereafter, drained well, well head equipped with a feed device and at the same time each of the fuel rods placed in a rigid container, the inner surface of which is coated with a layer of thermite mixture based on oxides of iron, chromium, etc. and aluminum powder, the bottom parts are equipped with docking locks on the outside, and remotely initiated ignition devices on the inside, part of the containers are completely filled with the thermite mixture, and part - instead of SNF - with a low-melting substance, which forms a solid joint after solidification with rocks, after which the loading device begins to lower one or several docked containers with the thermite mixture, to which then, in the process of lowering, all containers with OA are subsequently docked , after which - again containers with a thermite mixture, and then with fusible substance, and after filling with containers with termite one or more deviated wells, they are ignited, the well is sealed, and the formed high-temperature gases are calcined and pressurized with hydrocarbon coking to filter the filtration channels in the walls wells and surrounding structures, then sequentially as the inclined wells are filled, initiate a thermite mixture in containers with SNF and so fill the weight the lower tier, after which, similarly sequentially from bottom to top, the rest are filled, with the exception of the uppermost one, and the trunk of the main well connecting these tiers, then the upper tier of deviated wells is filled with containers with termite and exothermic reactions are initiated, then at the end of the operation, the remaining trunk of the main well is filled with containers with fusible material, set fire to the termite and melt fill the entire well.

2. The method according to claim 1, characterized in that after igniting the termite in the container, it is undocked, and the rest is raised by 1-10 m.

3. The method according to claim 1, characterized in that a substance — a neutron absorber — is preliminarily introduced into the middle tiers, and a substance that increases the melting point of the molten conglomerate to 2000 ^° C. is introduced into the lower tiers.

4. The method according to any one of paragraphs.1 to 3, characterized in that all containers and substances are initially in accordance with the scheme set forth in all wells of the longlines and main, and then initiate exothermic reactions.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a quantity of SNF is introduced into each tier of deviated wells, the total activity of which ensures heat generation sufficient without taking into account the heat generation of aluminothermic reactions of SNF of adjacent layers to soften and partially melt the lintel from the rocks located above the lower adjacent tier for 3 - 5 years.