RU2137231C1

RU2137231C1 - Nuclear material disposal method

Info

Publication number: RU2137231C1
Application number: RU97121174A
Authority: RU
Inventors: Б.П. Таланов
Original assignee: Таланов Борис Петрович
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: nuclear power engineering. SUBSTANCE: method provides for disposal of radioactive materials in liquid and solid state and for changing material state. Materials are placed in multilayer container fully filled with water; each layer is thick enough to ensure specified radiation safety, Multilayer container holding nuclear material is buried at bottom of water reservoir. Each compartment communicates on top with surrounding water through check valve. Inner space communicates, in addition, with surrounding water through tube provided at its bottom. Tube is bent up and filled with separating liquid such as mercury. EFFECT: improved protection of environment against contamination with radioactive materials. 2 cl, 1 dwg

Description

Техническое решение относится к области захоронения радиоактивных веществ в жидком или твердом состоянии после использования вещества в промышленности для любого типа излучения или комбинации видов излучения. The technical solution relates to the field of disposal of radioactive substances in liquid or solid state after using the substance in industry for any type of radiation or combination of types of radiation.

Известен способ размещения излучателя на дне искусственного водоема, а толщину слоя выполняют такой, чтобы на поверхности обеспечить норму допустимого излучения (I, стр. 141). There is a method of placing the emitter at the bottom of an artificial reservoir, and the layer thickness is such as to ensure the norm of permissible radiation on the surface (I, p. 141).

Недостатками описанного способа можно считать:
- возможная активация потоком нейтронами взвесей в водной среде с последующим воздействием на живые существа в водной среде со всеми последствиями,
- если радиоактивное вещество находится в жидком состоянии, то весь объем будет опасен для всего живого при любом типе излучения,
- если захоронению подлежит сборка с нейтронным излучением, то оно сопровождается газовыделением в виде гелия, водорода, и при герметичном заключении вещества в емкости произойдет разрыв емкости с выбросом вещества в окружающую среду.The disadvantages of the described method can be considered:
- possible activation by a neutron flux of suspensions in the aquatic environment with subsequent exposure to living beings in the aquatic environment with all the consequences,
- if the radioactive substance is in a liquid state, then the entire volume will be dangerous for all living things with any type of radiation,
- if the assembly with neutron radiation is to be buried, then it is accompanied by gas evolution in the form of helium, hydrogen, and when the substance is sealed in the container, the container will rupture with the release of the substance into the environment.

Положение усугубляется при тепловом выделении веществом при недостаточном теплоотводе. The situation is aggravated by heat release by a substance with insufficient heat removal.

Сочетание излучения, тепловыделения, газовыделения приводит к разрушению практически любого материала, а период полураспада может достигать десятков тысяч лет для тяжелых элементов (II, стр. 141). Аналогичными недостатками обладает любой реактор (исследовательский или энергетический), т.к. все факторы, которые упоминались выше присутствуют при осуществлении технологического процесса. Все используемые материалы в реакторе будут разрушаться от указанных воздействий, к которым присоединяются ветровые нагрузки, пульсирующие нагрузки и т.д. The combination of radiation, heat, gas, leads to the destruction of almost any material, and the half-life can reach tens of thousands of years for heavy elements (II, p. 141). Any reactor (research or power) has similar disadvantages, as all the factors mentioned above are present in the implementation of the process. All materials used in the reactor will be destroyed by the indicated effects, to which wind loads, pulsating loads, etc. are connected.

Целью предложения является устранение указанных недостатков, а именно:
- обеспечение защиты радиоактивного вещества защитным слоем и материалами, которые обеспечат на заданный период безопасность внешней среды от излучения и прямого попадания вещества в окружающую среду,
- возможность заполнения хранилища жидким, твердым и веществом, которое может изменять свое состояние, например, при разрушении сборки.The aim of the proposal is to address these shortcomings, namely:
- ensuring the protection of the radioactive substance with a protective layer and materials that will ensure for a given period the safety of the environment from radiation and direct release of the substance into the environment,
- the ability to fill the storage with liquid, solid and a substance that can change its state, for example, when the assembly is destroyed.

Поставленная цель достигается тем, что внутреннюю полость емкости заполняют радиоактивным веществом и сообщают ее с внешней средой веществом в жидком виде через трубку, емкость выполняют многослойной и весь объем, включая внутренний заполняют жидкостью, в которую будет опущена емкость, при этом толщину каждого водного слоя выполняют достаточной для обеспечения нормы радиационной безопасности каждым слоем, причем каждая полость снабжена в своей верхней части обратным клапаном с направлением в окружающую среду. This goal is achieved by the fact that the internal cavity of the tank is filled with a radioactive substance and communicate with the external medium in liquid form through a tube, the container is multilayer and the entire volume, including the internal one, is filled with liquid into which the container will be lowered, while the thickness of each aqueous layer is sufficient to ensure radiation safety standards for each layer, and each cavity is equipped in its upper part with a check valve with a direction into the environment.

Пояснения к способу:
1. Если подлежит захоронению сборка в твердом состоянии, то она располагается во внутренней полости с зазорами относительно первой оболочки с зазором, который обеспечит норму безопасности после первой оболочки. Удержание сборки может быть осуществлено ограничит упорами. Особое внимание нужно обратить на упоры снизу, чтобы избежать непосредственного контакта материала стенки с радиоактивным веществом. Это может быть подставка на ножках, как табуретка.The explanation of the method:
1. If the assembly is to be buried in a solid state, then it is located in the inner cavity with gaps relative to the first shell with a gap that will ensure a safety standard after the first shell. Assembly retention may be limited by stops. Particular attention should be paid to the stops below to avoid direct contact of the wall material with the radioactive substance. It can be a stand on legs, like a stool.

2. Более сложный случай, когда вещество находится в жидком состоянии и в этом случае происходит непосредственное воздействие излучения на материал стенки. При любом материале стенка будет разрушаться. Однако при разрушении первой внутренней стенки в сотни раз снизится концентрация радиоактивного вещества, т.к. толщина одного слоя между внутренней и второй стенкой должна обеспечить нормы безопасности, а в общем случае масса воды между слоями подчиняется кубической зависимости (как для шара в общем случае), поэтому масса одной среды возрастет не менее, чем 3³ = 27, т.к. толщина слоя во внутренней полости должна обеспечит безопасность. Второй слой снизит концентрацию 27³ ≅ 20.000 раз. Если слоев таких несколько, то можно добиться сколь угодно малой концентрации. Во всяком случае, никто не мешает добиться любой степени защиты по мере разрушения стенок.2. A more complicated case is when the substance is in a liquid state and in this case the direct effect of radiation on the wall material occurs. With any material, the wall will collapse. However, when the first inner wall is destroyed, the concentration of the radioactive substance will decrease by a factor of hundreds, the thickness of one layer between the inner and second walls should ensure safety standards, and in the general case the mass of water between the layers obeys a cubic dependence (as for a ball in the general case), therefore the mass of one medium will increase by no less than 3 ³ = 27, because . the thickness of the layer in the inner cavity should ensure safety. The second layer will reduce the concentration of 27 ³ ≅ 20,000 times. If there are several such layers, then an arbitrarily small concentration can be achieved. In any case, no one bothers to achieve any degree of protection as the walls collapse.

3. Материалы для стенок лучше иметь комбинированные: например полиэтилен и цветной металл. Полиэтилен хорошо держит воздействие морской воды, как и металл цветной. Полиэтилен можно напылить. Вся конструкция несиловая и может быть тонкостенной. 3. It is better to have materials for the walls combined: for example polyethylene and non-ferrous metal. Polyethylene holds well the effect of sea water, as does non-ferrous metal. Polyethylene can be sprayed. The whole structure is non-force and can be thin-walled.

4. Общая конструкция хранилища. 4. The overall design of the repository.

Внутренняя полость снизу или сбоку, но в нижней части имеет вывод в виде трубки с ртутью, которая заполнит нижнюю часть водной среды во внутренней полости. Ртуть предохранит от излучения нижнюю часть, а образовавшаяся амальгама сделает дно и прочным и защищенным. Ртутью заполняют до тех пор (для жидкого состояния вещества) пока через обратный клапан на верхней части внутренней полости не появится вещество. Это означает, что внутренняя полость не имеет воздушной среды. Однако, если воздушная среда будет образовываться в процессе излучения, то она выйдет через обратный клапан. The inner cavity is from below or from the side, but in the lower part, it has an outlet in the form of a tube with mercury, which will fill the lower part of the aqueous medium in the inner cavity. Mercury will protect the lower part from radiation, and the resulting amalgam will make the bottom both strong and protected. Mercury is filled until (for the liquid state of the substance) until the substance appears through the check valve on the upper part of the internal cavity. This means that the internal cavity has no air. However, if the air will be formed in the process of radiation, then it will exit through the check valve.

Поверхность ртути будет находиться в контакте с вешней водной средой и внутренней средой радиоактивного вещества. Может меняться только наружный слой ртути (окисляться, например, т.к. жидкость не может разрушаться, может образовываться пленка). Диффузия исключается из-за большой разности плотности и образования пленки. The surface of the mercury will be in contact with the external aquatic environment and the internal environment of the radioactive substance. Only the outer layer of mercury can change (oxidize, for example, since the liquid cannot be destroyed, a film can form). Diffusion is excluded due to the large difference in density and film formation.

Возможно можно найти более эффективный материал вместо ртути, но это потребует специальных поисков. Perhaps you can find a more effective material instead of mercury, but this will require special searches.

Каждая полость заполнена также водной средой, которая используется для погружения, и все слои имеют обратные клапана с выходом вверх для возможного стравливания газа или сброса давления от температуры. Таким образом, на донном грунте будем иметь надежную систему с любым радиоактивным веществом в любом виде. Each cavity is also filled with an aqueous medium that is used for immersion, and all layers have check valves with an outlet upward for possible bleeding of gas or depressurization of temperature. Thus, on the bottom soil we will have a reliable system with any radioactive substance in any form.

4. Технологически легко выгружать такое устройство, т.к. оно заполнено водной средой, которая по числе слоев воды между оболочками многократно превышает нужную степень защиты. Чтобы устройство не легло набок, желательно иметь широкую подставку под ней. 4. It is technologically easy to unload such a device, as it is filled with an aqueous medium, which many times exceeds the required degree of protection by the number of layers of water between the shells. To prevent the device from lying sideways, it is advisable to have a wide stand under it.

Сама конструкция обеспечивает хороший теплоотвод, поэтому тепловые процессы не будут влиять на целостность системы. Через несколько сотен лет вся конструкция будет заилена и дальнейшее ее существование будет обеспечено естественным путем. Ртуть уйдет при разрушении полном в грунт, да ее и мало, т.к. гидрозатвор из ртути не требует большого диаметра. The design itself provides a good heat sink, so thermal processes will not affect the integrity of the system. In a few hundred years, the entire structure will be silted up and its further existence will be ensured in a natural way. Upon complete destruction, mercury will go into the soil, and there is little of it, because a mercury water seal does not require a large diameter.

Таким образом, достигаются все выше поставленные цели. Thus, all the above goals are achieved.

Прилагается чертеж без пояснений для более полного представления способа. The attached drawing without explanation for a more complete presentation of the method.

Используемая литература:
1. Действие излучения на материалы и детали, Г.У. по использованию атомной энергии при С.М. СССР, сборник статей, перевод с английского, выпуск 27, Москва, 1959 г.Used Books:
1. The effect of radiation on materials and parts, G.U. on the use of atomic energy at S.M. USSR, collection of articles, translation from English, issue 27, Moscow, 1959

2.Нормы радиационной безопасности: (НРБ-69), Атомиздат 1972 г. 2. Radiation safety standards: (NRB-69), Atomizdat 1972

3. Реакторы на быстрых нейтронах, Палмер, Госатомиздат, Москва, 1966 г. 3. Fast neutron reactors, Palmer, Gosatomizdat, Moscow, 1966

Claims

1. The method of burial of a nuclear substance, which consists in placing it on the bottom soil of a reservoir, characterized in that the substance is placed in a multilayer container, the distance between the layers is filled with an aqueous medium, the layer thickness of which ensures safety standards for each of the layers, the filled internal cavity is connected to the external environment the tube, which is placed mainly in the lower part of the inner cavity, is bent upward and the tube is filled with a liquid separating medium, and each cavity and inner cavity are connected in the upper Asti capacity check valve to the external aqueous medium.

2. The method according to claim 1, characterized in that mercury is used as the separating medium.