СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ДРУГИХ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1994 года по МПК G21F9/24 

Изобретение относится к способам захоронения радиоактивных и других вредных отходов в геологических формациях земной коры.

Известен способ захоронения радиоактивных отходов путем помещения контейнеров с отходами в штольную, выполненную в геологической формации [1]. Для сооружения штольни более всего подходят слабопроницаемые горные породы.

Однако при разгерметизации пункта захоронения радиоактивные отходы могут попасть в подземные воды и будут разнесены далеко за пределы хранилища в окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ захоронения радиоактивных отходов, заключающийся в том, что жидкую цементную среду, содержащую радиоактивные отходы и воду, закачивают в жидкой фазе в буровую скважину. На определенной глубине на эту смесь воздействуют давлением для раскрытия трещин в породе и нагнетают ее в образовавшиеся трещины для отверждения [2].

Однако способ не является надежным, так как под влиянием потоков подземных вод радиоактивные вещества могут быть вымыты из цемента и разнесены далеко за пределы скважины в окружающую среду.

Целью изобретения является повышение безопасности и надежности хранения радиоактивных отходов.

Это достигается тем, что производят выделение активных блоков земной коры, оценивают их напряженное состояние и захоронение радиоактивных отходов производят путем удаления их в полые пространства, выполненные в геологических формациях в участке земной коры, находящимся в зоне геомеханической разгрузки и окруженном относительно пригруженности частями горного массива.

Способ поясняется чертежом.

С использованием различных топокарт, геологических, геофизических, геоморфологических и других материалов производят геодинамическое районирование недр с выделением тектонически активных блоков земной коры 1 и оценкой их напряженного состояния.

Для характеристики напряженного состояния блоков рассчитывают величины напряжений в долях геостатического давления и изображают их в изолиниях 2. Затем находят такой блок, в пределах которого существует зона геомеханической разгрузки 3, окруженная относительно пригруженными областями 4. В пределах зоны разгрузки бурят скважину 5 для захоронения радиоактивных отходов. В этом случае хранилище отходов в минимальной степени будет подвержено влиянию подземных вод, поскольку они будут находится в режиме застоя, а не циркуляции. При вымывании радиоактивных веществ с течением времени они не будут распространяться за пределы зоны разгрузки, так как этому будут препятствовать области более высокого давления в окружающих породах, обусловленные тектоническим полем напряжений и усиленные возникшим вокруг хранилища опорным давлением.

Таким образом, радиоактивные отходы будут более надежно сохранены и безопасность их хранения будет повышена.

Осуществление предлагаемого способа возможно на основании того, что блоки земной коры под воздействием тектонических напряжений находятся в сложном напряженном состоянии. Неоднородности массива приводят к появлению тектонически напряженных и разгруженных зон, резко контрастирующих между собой по величинам и направлению максимальных напряжений. Результаты многочисленных измерений напряжений на месторождениях показывают, что соседние участки могут различаться по уровню напряжений в несколько раз.

В тектонически напряженных зонах под действием высоких напряжений происходит упругое сжатие пород с уменьшением их пористости и проницаемости. В результате породы в зоне разгрузки, окруженные относительно пригруженными породами, оказываются в окружении областей повышенного давления, что препятствует фильтрации подземных вод из разгруженной зоны. Поскольку тектонические условия не меняются на протяжении многих тысяч лет, то местоположение тектонически разгруженных и напряженных зон длительное время остается стабильным. Поэтому размещение хранилища отходов в изолированной среди пригруженных пород зоне разгрузки способствует повышению безопасности и надежности хранения радиоактивных отходов. В частности, в результате разработки нефтяных и газовых месторождений в горном массиве в окрестностях продуктивного пласта создаются зоны относительной разгрузки и пригрузки. На основании этого возникает возможность использования для захоронения отходов скважин, расположенных в зонах разгрузки в окружении пригруженных пород.

Например, при геодинамическом райониpовании территории Удмуртии установлены блоки 2-4 километра в поперечнике. При этом под действием естественного поля напряжений в блоках создались зоны разгрузки и пригрузки. Одна из зон разгрузки диаметром более 1 км находится в окружении относительно пригруженных пород и характеризуется застойным режимом подземных флюидов. Поскольку тектонические условия изменяются на протяжении лишь многих тысяч лет, то радиоактивные отходы, размещенные в скважинах в пределах зоны разгрузки, окажутся в стабильных гидрогеологических и геомеханических условиях, что повысит надежность и безопасность их хранения. На отработанных площадях Чутырско-Киенгопского месторождения также установлены зоны разгрузки до нескольких сотен метров в поперечнике, которые находятся в окружении относительно пригруженных пород. В результате того, что проницаемость пригруженных пород существенно уменьшена из-за закрытия пор под действием повышенного давления, фильтрация флюидов из зоны разгрузки практически отсутствует.

Таким образом, захоронение в зонах разгрузки с помощью старых нефтяных скважин радиоактивные отходы будет находиться в более безопасных и надежных условиях хранения.

Использование: обеззараживание радиоактивных отходов. Сущность изобретения: в геологических формациях полые пространства для захоронения отходов выполняют в участке земной коры, находящемся в зоне геомеханической разгрузки и окруженном относительно пригруженными частями горного массива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ДРУГИХ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ путем удаления их в полые пространства, выполненные в геологических формациях, с последующим закрытием входных отверстий материалом, предотвращающим распространение отходов в окружающую среду, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности и надежности хранения отходов, производят выделение активных блоков земной коры, оценивают их напряженное состояние и полые пространства выполняют в участке земной коры, находящимся в зоне геомеханической разгрузки и окруженном относительно пригруженными частями горного массива. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полые пространства выполняют в геологических формациях на отработанных участках нефтяных или газовых месторождений.