RU2143759C1 - Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение - Google Patents
Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143759C1 RU2143759C1 RU98114229A RU98114229A RU2143759C1 RU 2143759 C1 RU2143759 C1 RU 2143759C1 RU 98114229 A RU98114229 A RU 98114229A RU 98114229 A RU98114229 A RU 98114229A RU 2143759 C1 RU2143759 C1 RU 2143759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- radioactive waste
- waterproof
- layers
- rock mass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/30—Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions
Abstract
Изобретение относится к захоронению твердых радиоактивных отходов в земле. Способ включает бурение скважины в породном массиве, создание по периметру скважины в зонах залегания водопроницаемых пластов кольцеобразных полостей, размещение в скважине контейнеров с твердыми радиоактивными отходами, заполнение свободного объема скважины тампонажным материалом и герметизацию ее устья. Изобретение обеспечивает повышение надежности локализации радионуклидов, захораниваемых РАО, а также долговечности их захоронения. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области захоронения радиоактивных отходов (РАО) в земле. Наиболее эффективно заявляемый способ может быть реализован при захоронении твердых, а также отвержденных радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение (представляющих собой чередующиеся пласты водонепроницаемых и водопроницаемых пород).
Известен способ захоронения радиоактивных отходов [1], включающий бурение в породном массиве скважины глубиной 610 - 3500 метров, обсадку скважины закачкой цементного раствора и размещение в скважине металлических цилиндров с РАО, причем за счет того, что диаметр цилиндров с РАО меньше диаметра скважины, между цилиндрами и стенками скважины образуется кольцеобразный зазор.
Недостатками известного способа являются: невозможность реализации способа в породах, имеющих неоднородное геологическое строение, вследствие непредусмотренности создания надежного гидроизолирующего защитного барьера между цилиндрами с РАО и стенками скважины; неэкономичность, вследствие необходимости, для надежного захоронения РАО подобным способом, создания скважин большой глубины.
Известен способ захоронения контейнеров с радиоактивными отходами [2], включающий создание в породном массиве вертикальной шахты, размещение в шахте контейнеров с РАО и заполнение пространства между стенками шахты и контейнерами с РАО бентонитом.
Недостатком известного способа является: невозможность реализации способа в породах, имеющих неоднородное геологическое строение, вследствие опасности разрушения подземными грунтовыми водами защитного бентонитового барьера.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение [3], включающий бурение скважины в породном массиве, состоящем из чередующихся пластов стабильных геологических формаций (водонепроницаемых пластов), зоны, содержащей соленую воду (водопроницаемого пласта), а также зоны, содержащей нефтяные углеводороды (водонепроницаемого пласта) на глубину, обеспечивающую расположение дна скважины в зоне, содержащей углеводороды, установку в скважине металлической обсадной трубы с днищем, создание в придонной части металлической обсадной трубы бетонной пробки, верхний уровень которой расположен выше верхнего уровня зоны, содержащей углеводороды, в зоне залегания стабильных геологических формаций, размещение по всему объему металлической обсадной трубы над бетонной пробкой смешанных с цементом (цементированных) РАО до уровня, расположенного ниже нижнего уровня зоны, содержащей соленую воду, создание над цементированными РАО цементной пробки, верхний уровень которой расположен выше верхнего уровня зоны, содержащей соленую воду, в зоне залегания пластов стабильных геологических формаций, размещение по всему объему металлической обсадной трубы над цементной пробкой, но ниже уровня устья скважины, в зоне залегания пласта стабильных геологических формаций, смешанных с цементом РАО, и герметизацию устья скважины.
Особенностями известного способа является то, что РАО (твердые или жидкие) предварительно смешивают с цементом (в случае твердых отходов с добавкой водной фазы) [4] и в виде цементного раствора, который со временем схватывается в цементный камень, размещают в металлической обсадной трубе, установленной в скважине, расположенной ниже уровня дна водного бассейна. Металлическая труба в известном способе помимо средства, обеспечивающего укрепление стенок скважины, одновременно выполняет функции защитного (гидроизолирующего) барьера для цементированных РАО, т.к. прямой контакт с водой или влагой при хранении последних недопустим. Бетонные и цементные пробки предназначены для изоляции зон размещения цементированных РАО от соленой воды и нефтяных углеводородов.
Недостатками известного способа являются:
ненадежность локализации радионуклидов, захораниваемых радиоактивных отходов и недолговечность их захоронения, вследствие:
- использования в качестве защитного барьера для РАО металлической обсадной трубы, контактирующей с влагой пластов стабильных геологических формаций и с зоной, содержащей высококоррозионную соленую воду [5];
- использования в качестве объекта захоронения цементированных РАО без защитных оболочек, т. к. цементная матрица не обеспечивает надежной гидроизоляционной защиты радионуклидов РАО от воды [6], в случае нарушения целостности металлической обсадной трубы.
ненадежность локализации радионуклидов, захораниваемых радиоактивных отходов и недолговечность их захоронения, вследствие:
- использования в качестве защитного барьера для РАО металлической обсадной трубы, контактирующей с влагой пластов стабильных геологических формаций и с зоной, содержащей высококоррозионную соленую воду [5];
- использования в качестве объекта захоронения цементированных РАО без защитных оболочек, т. к. цементная матрица не обеспечивает надежной гидроизоляционной защиты радионуклидов РАО от воды [6], в случае нарушения целостности металлической обсадной трубы.
Преимуществами заявляемого способа являются:
повышение надежности локализации радионуклидов, захораниваемых радиоактивных отходов и долговечности их захоронения.
повышение надежности локализации радионуклидов, захораниваемых радиоактивных отходов и долговечности их захоронения.
Указанные преимущества достигаются за счет того, что заявляемый способ включает бурение в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение, скважины, создание по периметру скважины в комбинированных слоях, каждый из которых состоит из водопроницаемого пласта и прилегающих к нему сверху и снизу частей водонепроницаемых пластов, кольцеобразных полостей длиной S и высотой по периметру скважины, равной Hкс, где Hкс - высота комбинированного слоя водопроницаемого пласта и прилегающих к нему сверху и снизу частей водонепроницаемых пластов, размещение в скважине ниже уровня ее устья, но выше уровня дна контейнеров с РАО, заполнение свободного объема скважины и кольцеобразных полостей до уровня ее устья тампонажным материалом и герметизацию устья скважины, причем высота каждой из частей водонепроницаемых пластов L, прилегающих сверху и снизу к водопроницаемому пласту, составляет не менее 0,05 Hкс, а длина кольцеобразной полости S составляет не менее 0,2 Dскв, где Dскв - диаметр скважины, дно скважины размещают за пределами границ залегания комбинированных слоев в зоне залегания водонепроницаемого пласта.
При затвердевании тампонажного материала происходит образование защитного барьера внутри скважины, причем подобные защитные барьеры эффективны в тех случаях, когда они в свою очередь окружены водонепроницаемыми пластами, т. к. при контакте с грунтовыми водами существует реальная опасность их разрушения.
За счет заполнения тампонажным материалом кольцеобразных полостей защитный барьер в зонах залегания водопроницаемых пластов будет иметь кольцеобразные утолщения, предохраняющие его от грунтовых вод. В зависимости от возможной формы кольцеобразной полости кольцеобразные утолщения защитного барьера могут иметь в своем вертикальном сечении треугольнообразную, трапецеобразную или прямоугольную форму, причем кольцеобразные утолщения прямоугольного сечения являются наиболее эффективным.
В случае, если высота L каждой из частей водонепроницаемых пластов, прилегающих сверху и снизу к водопроницаемому пласту, будет менее 0,05 Hкс, может произойти проскок грунтовых вод вдоль поверхности кольцеобразного утолщения к частям защитного барьера, расположенным в зонах залегания водонепроницаемых пластов, следствием чего может быть опасность его разрушения.
Если длины кольцеобразных полостей S будут менее 0,2 Dскв, в объемах кольцеобразных утолщений и частей защитного барьера, расположенных в зонах залегания комбинированных слоев при твердении тампонажного материала, может произойти образование пор и трещин, вследствие неконтролируемого проникновения тампонажного материала вглубь водопроницаемых пластов между частицами его породы. В этом случае не будет обеспечиваться надежная защита контейнеров с РАО от грунтовых вод.
Если длины кольцеобразных полостей S будут равны не менее чем 0,2 Dскв, образование пор и трещин будет происходить только в той части кольцеобразных утолщений, которая имеет непосредственный контакт с грунтовыми водами. В этом случае защитный барьер будет изолирован от грунтовых вод, примыкающей к нему и не имеющей пор и трещин, частью кольцеобразного утолщения, что обеспечит надежную изоляцию контейнеров с РАО от грунтовых вод.
В случае расположения дна скважины внутри комбинированного слоя, не будет обеспечиваться изоляция от грунтовых вод контейнеров с РАО в придонной части скважины.
В качестве тампонажного материала можно использовать гидравлические вяжущие материалы на основе цементов или шлаковых отходов доменных печей без каких-либо специальных присадок.
Заявляемый способ поясняется чертежом, где показан разрез скважины (в варианте с двумя кольцеобразными полостями треугольнообразного и трапецеобразного сечения) с размещенными в ней контейнерами с РАО, свободное пространство которой заполнено тампонажным материалом.
Заявляемый способ реализуют следующим образом:
В породном массиве 1, имеющем неоднородное геологическое строение и состоящем из чередующихся водонепроницаемых пластов 2 и водопроницаемых пластов 3, бурят скважину диаметром Dскв на глубину, обеспечивающую расположение дна скважины вне границ залегания комбинированных слоев в зоне залегания водонепроницаемого пласта 2.
В породном массиве 1, имеющем неоднородное геологическое строение и состоящем из чередующихся водонепроницаемых пластов 2 и водопроницаемых пластов 3, бурят скважину диаметром Dскв на глубину, обеспечивающую расположение дна скважины вне границ залегания комбинированных слоев в зоне залегания водонепроницаемого пласта 2.
По периметру скважины в комбинированных слоях толщиной Hкс, каждый из которых состоит из водопроницаемого пласта 3 и прилегающих к нему сверху и снизу частей водонепроницаемых пластов 4 толщиной L = 0,05 Hкс, создают кольцеобразные полости треугольнообразного и трапецеобразного сечения с высотой по периметру скважины, равной Hкс, и длиной S = 0,2 Dскв (наиболее жесткие условия). В скважине ниже уровня ее устья 5, но выше уровня дна 6 размещают контейнеры с РАО 7. В свободный объем скважины и кольцеобразные полости до уровня ее устья 5 закачивают тампонажный материал, образующий защитный барьер 8 и кольцеобразные утолщения 9 защитного барьера 8, причем после твердения тампонажного материала осуществляют герметизацию устья 5 путем его заливки гудроном, битумом или подобным им термопластичным гидроизолирующим материалом. Высота комбинированного слоя Hкс в этом случае определяется, как высота водопроницаемого слоя /0,9.
В результате испытаний заявляемого способа было установлено, что РАО имеют более надежную гидроизоляцию, чем в способе - прототипе, что обеспечивает повышение надежности локализации радионуклидов, захораниваемых РАО, а также долговечности их захоронения.
Claims (2)
1. Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение, включающий бурение скважины в породном массиве, состоящем из водонепроницаемых и водопроницаемых пластов, на глубину, обеспечивающую размещение дна скважины в зоне залегания водонепроницаемого пласта, размещение в скважине выше уровня ее дна и ниже уровня ее устья радиоактивных отходов, окруженных защитным барьером, и герметизацию устья скважины, отличающийся тем, что радиоактивные отходы помещают в контейнеры, которые размещают в скважине с образованием в ней свободного объема, по периметру скважины в комбинированных слоях породного массива, состоящих из водопроницаемого пласта и прилегающих к нему сверху и снизу частей водонепроницаемых пластов, создают кольцеобразные полости с высотой по периметру скважины, равной Hкс, где Hкс - высота комбинированного слоя, причем высота каждой из частей водонепроницаемых пластов, прилегающих сверху и снизу к водопроницаемому пласту, составляет не менее 0,05 Hкс, длина кольцеобразной полости составляет не менее 0,2 Dскв, где Dскв - диаметр скважины, защитный барьер создают путем заполнения свободного объема скважины и кольцеобразных полостей тампонажным материалом после размещения в скважине контейнеров с радиоактивными отходами, в качестве тампонажного материала используют гидравлическое связующее на основе цемента или шлаковых отходов доменных печей, а дно скважины размещают за пределами залегания комбинированных слоев.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кольцеобразные полости имеют в своем вертикальном сечении прямоугольную форму.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114229A RU2143759C1 (ru) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114229A RU2143759C1 (ru) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143759C1 true RU2143759C1 (ru) | 1999-12-27 |
Family
ID=20208852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114229A RU2143759C1 (ru) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143759C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518362C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды" (ФГУП "РАДОН") | Хранилище радиоактивных отходов |
-
1998
- 1998-07-22 RU RU98114229A patent/RU2143759C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Соболев И.А., Хомчин Л.М. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 36 - 45, 74 - 78. Окончательное удаление высокоактивных и α - активных отходов в геологические формации. - Москва, Государственный комитет по использованию атомной энергии СССР, 1986, с. 12. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 130 - 134. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518362C1 (ru) * | 2012-12-20 | 2014-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды" (ФГУП "РАДОН") | Хранилище радиоактивных отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104612143B (zh) | 一种溶洞/土洞地质条件下的钻孔复合桩结构 | |
CN101614020B (zh) | 柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法 | |
CN106246188B (zh) | 地层沉降变形协调的防治煤矿立井井筒变形破坏的系统及方法 | |
US5131790A (en) | Method and apparatus for installation of an outer-cased piling | |
US5030036A (en) | Method of isolating contaminated geological formations, soils and aquifers | |
Fischer et al. | Karst site remediation grouting | |
US5259702A (en) | Method for installation of an outer-cased piling | |
US3469405A (en) | Mine water barrier | |
RU2143759C1 (ru) | Способ захоронения радиоактивных отходов в породных массивах, имеющих неоднородное геологическое строение | |
Persoff | Control Strategies for Abandoned In-Situ Oil Shale Retorts | |
AU2018306550B2 (en) | Method and sealing medium for plugging of a well | |
JP2002081054A (ja) | 地下空洞の充填工法 | |
Newman et al. | Sinking a jacked caisson within the London Basin geological sequence for the Thames Water Ring Main extension | |
Milanovic | Prevention and remediation in karst engineering | |
Troughton | The design and performance of foundations for the Canary Wharf development in London Docklands | |
Kath et al. | Engineering impacts of karst: three engineering case studies in cambrian and ordovician carbonates of the valley and ridge province | |
RU2543162C1 (ru) | Способ защиты от карстовых проявлений | |
RU2693623C1 (ru) | Способ ликвидации скважин | |
SU1710699A1 (ru) | Способ тампонажа буровой скважины | |
RU2063077C1 (ru) | Способ захоронения радиоактивных отходов | |
RU2153720C1 (ru) | Способ изоляции твердых радиоактивных отходов от окружающей среды | |
Swart et al. | Subsurface grout barriers for ground stabilization in dolomite areas near Carletonville, South Africa | |
Frizzi et al. | Full scale field performance of drilled shafts constructed utilizing bentonite and polymer slurries | |
RU2267179C1 (ru) | Способ захоронения радиоактивных отходов | |
RU2632801C1 (ru) | Способ глубинного захоронения облученного графита уран-графитовых ядерных реакторов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PD4A- IN JOURNAL: 19-2013 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140723 |