SE433684B

SE433684B - Method for final storage of radioactive material in rock caverns

Info

Publication number: SE433684B
Application number: SE8100205A
Authority: SE
Inventors: John O Canevall
Original assignee: John O Canevall
Priority date: 1981-01-15
Filing date: 1981-01-15
Publication date: 1984-06-04
Also published as: SE433684C; SE8100205L

Abstract

The invention relates to a method for final storage of radioactive material in rock caverns. The rock cavern is provided with a closed construction 4 completely separated from the walls, roof and floor of the rock cavern and made of durable material which is impermeable to water, in which construction the material is stored enclosed in capsules. According to the invention, the space between the walls, roof and floor of the rock cavern and the construction is completely filled with water-permeable material 5 and the encapsulated material is placed on both sides of an access passage inside the construction, and when the construction is completely or partially filled with material, the construction containing the material or the part of this is poured full of bentonite or the like, leaving a passage 13 in the construction to allow handling of the material. The passage is filled up with water repellent material that is easy to excavate and when the construction has been completely filled, this construction is sealed and a lift tunnel 3 connecting the construction with ground level is filled, at least downwards to the construction and upwards to ground level. Water seeping into the space between the construction and the rock cavern is taken to a collection basin 7, in which the water can be monitored as required. <IMAGE>

Description

01 20 'vi LH 40 81002235-7 materialet förvaras fritt inuti den ihåliga kroppen för införing och uttagning av materialet och finns inspektíonsöppningar i kroppen för övervakning. 01 20 'vi LH 40 81002235-7 the material is stored freely inside the hollow body for insertion and removal of the material and there are inspection openings in the body for monitoring.

Någon effektiv slutförvaríngsmetod för all framtid medger emellertid ej heller denna anläggning, vilken genom sin utform- ning med ett flertal öppna inspektionsschakt och förvaring av friliggande materialkapslar inuti kroppen, knappast kan anses uppfylla kraven på en slutförvaring, omfattande en tidsperiod av tusentals âr. Metoden innebär en dyrbar anläggning både vad avser byggande och övervakning. g Genom att föreliggande uppfinning erhållit de i patent- .kraven angivna kännetecknen erhålles ett säkert och underhålls- fritt förfarande för slutförvuring av radioaktivt material, vilket trets detta om så önskas kan kontinuerligt övervakas och eventuella felaktigheter åtgärdas.However, this facility does not allow for an effective disposal method for all time to come, which, due to its design with several open inspection shafts and storage of exposed material capsules inside the body, can hardly be considered to meet the requirements for a final disposal, covering a period of thousands of years. The method involves an expensive facility both in terms of construction and monitoring. By obtaining the features stated in the patent claims, the present invention provides a safe and maintenance-free process for final purification of radioactive material, which, if desired, can be continuously monitored and any errors corrected if desired.

Upnfšnniagnn kommet närmare utï herkrlvas i samband med ett utföringsexempel under hänvisning till ritningen, vari fig. 1 visar en anläggning för genomförande av förfarandet i vertikalsnitt och fig. Z visar anläggningen sedd i ett vertikal- snitt vinkelrätt mot snittet enligt fig. 1. 7 \ I berget 1 är upptaget ett hâlrum>2, som via en hiss- tunnel 3 är förbundet med markytan (ej visad). Hisstunneln 3 är gjord förlöpande i en eller flera etager (en antydd på 'ríIningen)- Inuti hålrummet 2 är uppbyggd en ihålig konstruk- tion 4, vars utsida med ett mellanrum är helt skild från halrummets väggar, tak och golv. Konstruktionen 4 är framställd av ett beständigt, vattenogenomsläppligt material och är mellanrummct eller utrymmet mellan hälrummets och konstruktionen: väggar fyllt med ett vattengenomsläpplígt material 5, exempel- fvis singel. I det visade exemplet är bergrummets golv utformat med en dräneringskanal 6, vilken längs rummet sluttar emot en vid änden av detta anordnad bassäng 7. En öppning S antydd i fig. 1 förbinder hísstunneln 3 med konstruktionens 4 inre.The invention is further elucidated in connection with an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a plant for carrying out the method in vertical section and Fig. Z shows the plant seen in a vertical section perpendicular to the section according to Fig. 1. A cavity> 2 is occupied in the rock 1, which is connected to the ground surface (not shown) via an elevator tunnel 3. The elevator tunnel 3 is made continuous in one or more storeys (an indication of the 'line') - Inside the cavity 2 a hollow structure 4 is built, the outside of which is at a distance completely separated from the walls, ceiling and floor of the cavity. The construction 4 is made of a durable, water-impermeable material and is the space or space between the cavity of the cavity and the construction: walls filled with a water-permeable material 5, for example shingle. In the example shown, the floor of the rock chamber is formed with a drainage channel 6, which along the space slopes towards a basin 7 arranged at the end thereof. An opening S indicated in Fig. 1 connects the lift tunnel 3 with the interior of the structure 4.

I det Följande skall beskrivas hur slutförvnringen av det knpsladv radioaktiva materialet gar till enligt uppfin- ningen. _ Genom hisstunneln 3 transporteras materialknpslarna 9 ned till öppningen 8, där de av en robot, antydd i fig. å med 10, förflyttas in i konstruktionen 4 och placeras med jämna mellan- rum i rader på ömse sidor om en körhana 11 för roboten 10, 15 35 JU 8100205-7 Under varje materialkapsel 9 anordnas ett uppsamlings- och kontroll- kärl 12. Påfyllningen av konstruktionen med radioaktivt material sker lämpligen med början längst in. När konstruktionen är fylld med materialkapslar tages roboten ut och hissas upp genom tunneln 3 till markplanet eller annan lämplig nivå. Konstruktionen utfvlls därefter med ett fyllnadsmaterial, såsom exempelvis bentonit, helt inneslutande kapslarna och kontrollkärlen. Dessa skall emellertid stå i förbindelse med kapslarna t.ex. medelst kanaler e.dy1. Längs mitten av konstruktionen lämnas tillräckligt utrymme 13 för roboten, för att denna skall kunna förflytta.sig utefter körvägen.In the following, it will be described how the final decay of the radioactive material is carried out according to the invention. Through the elevator tunnel 3, the material knobs 9 are transported down to the opening 8, where they are moved by a robot, indicated in Fig. Å by 10, into the structure 4 and placed at regular intervals in rows on either side of a carriage 11 for the robot 10. , 15 35 JU 8100205-7 Under each material capsule 9 a collecting and control vessel 12 is arranged. The filling of the structure with radioactive material preferably takes place starting at the far end. When the structure is filled with material capsules, the robot is taken out and hoisted up through tunnel 3 to the ground level or other suitable level. The structure is then filled with a filling material, such as, for example, bentonite, completely enclosing the capsules and the control vessels. However, these should be in communication with the capsules, e.g. by means of channels e.dy1. Along the middle of the structure, sufficient space 13 is left for the robot, so that it can move along the driveway.

I det fall pàfyllningen av kapslat radioaktivt material sker i omgångar med längre tidsmellanrum mellan pàfyllningarna, ingjuts lämpligen den påfyllda omgången i den därav upptagna delen av konstruk- tionen.In the event that the filling of encapsulated radioactive material takes place in batches with longer time intervals between the fillings, the filled batch is suitably poured into the part of the structure occupied thereby.

Den i bentoniten bildade körvägen eller gången 13 fylls igen medelst ett vattenundanträngande material, vilket emellertid även skall vara lätt grävbart, exempelvis singel. När konstruktionen 4 är fylld med materialkapslar, konstruktionen utfylld med bentonit och gången ígenfylld med det vattenundanträngande materialet, muras öppningen 8 igen, utfylls med vattengenomsläppligt material framför öppningen och ígengjutes hisstunneln i den nedre delen, i höjd med konstruktionen. Även vid markplanet eller dagnivån igengjutes hiss- tunneln liksom eventuellt på ett eller flera mellanliggande ställen.The carriageway or passage 13 formed in the bentonite is filled in by means of a water-displacing material, which, however, must also be easily excavable, for example shingle. When the structure 4 is filled with material capsules, the structure is filled with bentonite and the passage is filled with the water-penetrating material, the opening 8 is walled again, filled with water-permeable material in front of the opening and the elevator tunnel is cast in the lower part, at the height of the structure. Even at ground level or day level, the elevator tunnel is recast as well as possibly in one or more intermediate places.

I det fall konstruktionen ligger i berggrund ovanför grund- vattennivån kommer dagvatten att hindras tränga in i den helt vatten- ogenomsläppliga konstruktionen, vilken dessutom är helt utfylld, därmed ej uppvisande några vatteasamlande håligheter, uch ledas i stället i det vattengenomsläppliga skiktet 5 ned til1'bassängen,7.If the structure is in bedrock above the groundwater level, stormwater will be prevented from penetrating into the completely water-impermeable structure, which is also completely filled, thus not having any water-collecting cavities, and is instead led in the water-permeable layer 5 down to 1 '. the pool, 7.

Denna kan på känt sätt förses med utrustning för provtagning från marknívån av vattnets eventuella kontamination av radioaktivt l material. Om konstruktionen befinner sig under grundvattenníván kan bassängen 7 utelämnas och kan provtagningen ske direkt i skiktet S, i vilket grundvatten kommer att stå, Bassängen 7 torde dock vara att föredra även i detta fall, emedan det därigenom blir möjligt att, om det av någon anledning skulle visa sig nödvändigt, omhänderta det konstruktionen 4 omgivande vattnet, genom att tömma bassängen 7 på det till bassängen från det vuttengenomsläppliga skiktot 5 strömmande vattnet. g . _ d' Uppsamlings- och kontrollkärlen 12 är likaså på vedertaget sätt kontrollerbarn från marknivnn med avseende på radioaktiv strålning. »r .. _ V ._ _ ' _* '- l ~ ..:.-.. .. "-~, ' . » r . ...vr ' -w - .. ._ 4,13... |-- .nWxn .rlfﬁ--auåø -bau uf-.numvälaﬂﬂbßﬂk..|.;. rrm . . :Iman ., 10 15 25 30 bl UI 10 _à1oo2os-1 4 ' " Köntrollkärlen kan šöm"nšmntš vara íngjutna i bentoníten eller göras åtkomliga från_gàngen 13 och lätt uttagbara för kontroll. _ Om sålunda en materialkapsel 9 skulle börja läcka, kommer detta att först kunna avläsas genom kontroll av kärlen 12, emedan I läckaget först hamnar i ett sådant. Om den primära kontrollmöjlig- heten har gått förlorad eller åsidosätts kvarstår den sekundära kontrollen av radioaktivitet i vattnet, som strömmar omkring eller omger konstruktionens 4 utsida. Uppumpning av vattnet från bassängen 7 eller utrymmet 5 skall vara möjlig.This can be provided in a known manner with equipment for sampling from the ground level of the possible contamination of radioactive material in the water. If the structure is below groundwater level, the basin 7 can be omitted and sampling can take place directly in the layer S, in which the groundwater will stand. However, the basin 7 should be preferred even in this case, since it thereby becomes possible, if for some reason would prove necessary, dispose of the water surrounding the structure 4, by emptying the basin 7 of the water flowing to the basin from the water-permeable layer 5. g. The collection and control vessels 12 are also routinely control children from the ground level with respect to radioactive radiation. »R .. _ V ._ _ '_ *' - l ~ ..: .- .. .." - ~, '. »R. ... vr' -w - .. ._ 4,13. .. | - .nWxn .rlf ﬁ-- auåø -bau uf-.numväla ﬂﬂ bß ﬂ k .. |.;. rrm..: Iman., 10 15 25 30 bl UI 10 _à1oo2os-1 4 '"Köntrollkärlen kan šöm" nšmntš vara poured into the bentonite or made accessible from the passage 13 and easily removable for inspection. Thus, should a material capsule 9 begin to leak, this will first be readable by checking the vessels 12, since the leakage first ends up in one. The secondary control of radioactivity remains in the water, which flows around or surrounds the outside of the structure 4. Pumping of the water from the pool 7 or the space 5 must be possible.

I det fall ett läckage konstateras under en kapsel 9 med exempel- vis hjälp av kontrollkärlet l2 och det bedöms nödvändigt att åtgärda felet, öppnas hisstunneln 3 och sänks roboten ned till konstruktionen.In the event that a leak is found under a canister 9 with, for example, the control vessel 12 and it is deemed necessary to rectify the fault, the elevator tunnel 3 is opened and the robot is lowered to the structure.

Roboten bryter sig här in genom den igensatta öppningen hos konstruk- tionen och gräver sig fram i gången 13 längs körvägen 11 till l höjd med den materialkapsel 9, som läcker. Från gången 13 gräver roboten fram kapseln ur bentoniten och transporterar kapseln till hisstunneln 3. Kapseln förpassas därefter genom tunneln till markplanet eller annan nivå för vidare omhändertagande. När så bedöms lämpligt, antingen om reparerad kapsel återförts till ursprunglig p1ats.med hjälp av 'roboten eller ej, âterställs kdnstruktionens inre i ursprungligt skick och igengjuts hisstunne1n.l Av ovanstående framgår att genom uppfinningen åstadkommes en evighetsförvaring med säkra barriärer som förhindrar det kapslade radioaktiva materialet att komma i beröring med vatten utanför tlagringsrummets, konstruktionens_S, yttersidor. Någon kontroll av materialet skall ej vara nödvändig men medges dock enkla och säkra kontrollmöjligheter. Någon ventilation av konstruktionen är ej nöd- vändig och svarar uppsamlingssﬁíktet 5 för erforderlig värmeavledning.The robot breaks in here through the clogged opening of the structure and digs out in the passage 13 along the carriageway 11 to a height with the material capsule 9, which is leaking. From aisle 13, the robot digs out the canister from the bentonite and transports the canister to the elevator tunnel 3. The canister is then passed through the tunnel to the ground level or another level for further disposal. When deemed appropriate, whether or not the repaired capsule has been returned to its original location by means of the robot, the interior of the structure is restored to its original condition and the lift tunnel is recast. the material to come into contact with water outside the outer surfaces of the storage room, construction_S. No control of the material shall be necessary, but simple and safe control possibilities are allowed. No ventilation of the structure is necessary and the collection unit 5 is responsible for the required heat dissipation.

Skiktet medger även relativrörelser mellan bergväggen och konstruktionen 4- Lämçilgcn kan på insidan av konstruktionen 4, dvs. mellan denna och bentoniten ett skikt av elastiskt eller plastiskt material för att medge en viss rörelse mellan konstruktionen och bentoniton, bl.a. på grund av olika värmeutvidgningskoeffícienter hos materialen.The layer also allows relative movements between the rock wall and the structure 4- Lämçilgcn can on the inside of the structure 4, ie. between this and the bentonite a layer of elastic or plastic material to allow a certain movement between the structure and the bentonite, i.a. due to different coefficients of thermal expansion of the materials.

' Trots att uppfinningen beskrivits i samband med användandet av en robot är det självfallet möjligt att hantera anläggningen manuellt. t De här berörda materialkapslarna kan bestå av inom tekniken veder- tagna och av myndigheterna godkända material, liksom föreligger det radioaktiva materialet i kapslarna i sådan form, att det uppfyller ställda krav. Kontrollanordníngarna för mätning av vattnets radiof _aktivitet är likaså av inom tfkniken använd typ och kan, som klart . J» , ,.s..aï'.k;.r_:\_ 1.:... gšawáf “ 81002054 torde inses, andra mätutrustningar appliceras för t.ex. mätning av temperatur på nch i kontruÉlctíonen. m1- _ i ._,...-,,..J,~vsuhf-fc «»n.-.«ï';. 'I I lAlthough the invention has been described in connection with the use of a robot, it is of course possible to handle the plant manually. The material capsules concerned here may consist of materials approved by the technology and approved by the authorities, as well as the radioactive material in the capsules in such a form that it meets the set requirements. The control devices for measuring the radioactivity of the water are also of the type used in the art and can, as is clear. J »,, .s..aï'.k; .r _: \ _ 1.: ... gšawáf“ 81002054 should be realized, other measuring equipment is applied for e.g. measurement of temperature of nch in the control. m1- _ i ._, ...- ,, .. J, ~ vsuhf-fc «» n .-. «ï ';. 'I I l

Claims

r Patent claims

1. »1. Procedure for the final storage of radioactive material in a10o2os-7 rock chambers, wherein in the rock chamber a closed, completely impermeable material consisting of water-impermeable construction, separated from the rock chamber walls, ceiling and floor, in which the material is encapsulated stored, characterized in that the space between the rock chamber walls, ceiling and floor and the structure is completely filled with water-permeable material, that the encapsulated material is placed on both sides of a carriageway inside the structure intended for handling, that with material completely or partially filled structure, the material containing the structure or part thereof is poured with bentonite or the like, leaving a material handling permissible passage in the structure, which passage is filled with water-repellent, easily digeable material, and that when the structure is completely filled, this structure is closed and cast a construction with the ground surface connecting the elevator tunnel, å at least at the bottom of the structure and at the top at ground level and that water penetrating into the space is diverted to a collection basin, the water of which can be controlled as required. "

Method according to claim 1, characterized in that the handling takes place by means of a robot, which when completed is lifted up through the elevator tunnel.

A method according to claim 1 or Z, characterized in that the encapsulated material is placed in one or more rows along each side of the road.

Method according to claim 2 or 3, characterized in that in the event of an indicated fault in a material capsule with undesired radioactive leakage as a result, the robot is lowered through the opened shaft and is controlled to break into the structure and dig through the passage. to the level of the faulty material capsule, where the bentonite or the like is removed by the robot up to the capsule and this is then transported by the robot to the selected location for possible further disposal, if deemed appropriate, and that the structure and tunnel are refilled and poured in when the leak is considered remedied. . »Y

5._Procedure according to any one of claims 1-4, characterized in that under resp. material capsule, a first barrier is applied in the form of a control vessel, in which vessel any leakage from the capsule is collected and which leakage is indicated by a measuring equipment.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the degree of purification in water that has entered the water-permeable material between the structure and the rock chamber can be controlled by measuring instruments at ground level as required. . ,. ~ u- ~ »_,« ~ -.w .-. w <.. .- .min,. ......