СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ БОЛЬШОЙ МАССЫ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ (ГРУНТАХ) Российский патент 1997 года по МПК G21F9/24 

Изобретение относится к атомной технике, более конкретно к строительству хранилищ для радиационноопасных объектов (РАО) большой массы.

Проблемы, связанные с захоронением РАО, в связи с их постоянным накоплением, приобретают все большую остроту и требуют обеспечения безопасности их захоронения и хранения в соответствии с требованиями МАГАТЭ, эффективной защиты населения и окружающей среды, а также минимального риска радиационного поражения. После захоронения обнаруживаемый уровень излучения на поверхности земли должен соответствовать общему природному фону. На длительный период времени (порядка нескольких столетий) упаковка должна надежно изолировать РАО. В течение этого времени большая часть радиоактивности естественным образом снижается. Помимо этого, захоронением необходимо обеспечить защиту от коррозии наружных конструкций и от связанного с последним обстоятельством высвобождения радиоактивности и радионуклидов в природную среду, так как при коррозийном разрушении корпуса разрушается один из иммобилизационных барьеров, а многолетнемерзлые породы естественным путем обеспечивают надежную консервацию.

Широко известны проекты наземных хранилищ, однако сегодня наиболее типичной является ориентация на создание подземных хранилищ. Для этих целей выбираются геологически подходящие с точки зрения механизма возможного распространения радионуклидов в геосфере в течение длительного участка времени породы типа выработок в пластах каменной соли, гранитах, базальтах, гнейсах, сланцах, туфах (Атомная техника за рубежом.-1993, N 5, с. 7-8).

Исследования в этом направлении ведутся во Франции, Бельгии, США, Швеции, Канаде, Швейцарии, Финляндии, Германии, Великобритании.

США производит захоронение в пустыне Хэнфорд. Объекты транспортируют по воде, устанавливают на трейлеры, на них объекты заводят в траншеи на оборудованные площадки, а после заполнения объектами траншеи производят их засыпку грунтом. (U.S.Nuclear Powered Submarine Jnactivation, 1993, pp. 26-68). Способ является эффективным с точки зрения поставленной цели, однако на территории России пустыни с подобными геологическими и климатическими условиями отсутствуют.

Известен способ захоронения, согласно которому радиационноопасный объект захоранивают путем его герметизации, заключения в оболочку из армированного стеклопластика с последующей транспортировкой водным путем к месту захоронения в Арктической обл. где его захоранивают на большой глубине в бункере для радиоактивных отходов (Nuclear Engineering International, том 37, N 451, февраль, 1992, с.7).

Как наиболее близкое к заявляемому решение выбрано в качестве ближайшего аналога.

Общими с изобретением являются признаки транспортировки радиационноопасного объекта к месту захоронение по воде и захоронение, при этом площадка должна примыкать к естественной акватории.

Однако способ согласно прототипу трудоемок и дорогостоящ из-за захоронения на большой глубине в специально оборудованном бункере и не является рациональным для использования.

Целью изобретения является создание способа захоронения крупногабаритных объектов РАО большей массы, обеспечивающего безопасность и надежность захоронения в течение длительного отрезка времени (порядка 1000 лет).

Поставленная изобретением цель достигается тем, что в способе подземного захоронения крупногабаритных радиационноопасных объектов (РАО) большой массы, включающем их транспортировку к месту захоронения, примыкающему к естественной акватории и последующее захоронение, захоронение производят в многолетнемерзлых породах, в процессе захоронения бурят скважины с шагом, обеспечивающим получение необходимого профиля канала-траншеи в результате взрыва и на глубину не менее 2-х метров ниже зоны годовых нулевых амплитуд, в скважину устанавливают снаряды, взрывом образуют канал-траншею трапецеидального профиля с отвалом, радиационноопасный объект заводят водным путем в канал-траншею, выполняют перемычку перпендикулярно оси канала-траншеи, откачивают воду, засыпают канал-траншею с объектами отвальной породой и устанавливают бетонную защиту.

Новым в решении является захоронение в многолетнемерзлом грунте, при этом захоронение производят ниже границы зоны годовых нулевых амплитуд, так как далее начинается зона с постепенным увеличением температуры через каждые 33 м. Многолетнемерзлый грунт обладает следующими свойствами:
1. Глубина образования слоя многолетнемерзлых пород может достигать 800 м.

2. Глубина сезонного протаивания 0,5-1,0 м.

3. Колебания температуры по толщине многолетнемерзлого слоя увеличивается на 1^oС через каждые 33 м в сторону потепления (к центру Земли).

В силу перечисленного, эти породы обеспечивают высокие консервационные свойства, многолетнемерзлая порода является природным, бесконечным, могучим аккумулятором холода, и радиоактивные отходы отдают выделяемое ими тепло в эту многолетнемерзлую породу, где оно поглощается.

Существенной является также последовательность приемов захоронения.

Предложенным способом могут быть захоронены как один, так и несколько объектов, примыкающих друг к другу. Это зависит от величины донной площадки канала-траншеи. При этом для засыпки канала с объектом (ами) используют отвальную породу.

На фиг.1 показан разрез толщины многолетнемерзлых пород; на фиг.2 схема захоронения; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 разрез В-В на фиг.2.

На чертежах показаны:
1 сезонно-оттаивающий (деятельный) слой;
2 зона аккумуляции;
3 граница зоны годовых нулевых амплитуд;
4 нижняя граница многолетнемерзлых пород;
5 канал-траншея, в которую заходит судно-буксир 6 с оттягивающим тросом;
7 передвижная лебедка, установленная на рельсовом пути 8;
9 плавучая насосная станция;
10 причал;
11 бетонная защита;
12 промышленные здания;
13 ограда;
14 объект захоронения;
15 перемычка.

Пример. К месту захоронения объекты доставляют по воде буксирами 6 либо на собственном ходу. На площадке, прилегающей к естественной водной акватории, бурят ряд скважин, глубина и частота размещения которых зависит от ряда условий, в частности от характера грунта, которые выбираются специалистами. В скважины закладывают заряды необходимой мощности, создают взрыв с образованием канала-траншеи (5) трапецеидальной формы, соединяют канал-траншею 5 с основной водной акваторией, при помощи лебедочной станции 7 и буксира 6 заводят объект(ы) 14 в канал-траншею 5 и устанавливают в ней. Выводят из канал-траншеи 5 буксир 6, выполняют перемычку, откачивают из зоны захоронения воду, оставляя объект на дне обезвоженной зоны, засыпают объект и канал отвальной породой. После заведения последнего объекта, устанавливают последнюю перемычку, захоранивают последний объект, после чего устанавливают бетонную защиту 11.

Использование изобретения позволяет обеспечить надежное и безопасное захоронение РАО больших размеров. При этом предлагаемый способ захоронения РАО позволяет удовлетворить требованиям МАГАТЭ, способствует устранению теплоты в тепловыделяющих РАО, экономичен. Способ пригоден для использования в любых грунтах, но наиболее эффективен в глине. Поскольку во всем мире сегодня остро стоит проблема захоронения крупногабаритных объектов без их разрушения (разрезания на части), т.к. этот процесс требует создания безлюдных технологий, что является дорогим мероприятием даже для очень богатых стран, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить надежное захоронение крупногабаритного объекта целиком.

Использование: изобретение относится к атомной технике, точнее к строительству хранилищ для радиационных объектов большой массы. Сущность изобретения: захоронение производят в многолетнемерзлых породах. Радиационноопасные объекты транспортируют к месту их захоронения, примыкающему к естественной акватории. Бурят скважины на глубину не менее 2 м ниже зоны годовых нулевых амплитуд с шагом, обеспечивающим получение необходимого профиля канала - траншеи. В скважину устанавливают заряды и взрывом образуют канал - траншею трапецеидального профиля с отвалом. Радиационноопасный объект заводят водным путем в канал-траншею, выполняют перемычку перпендикулярно оси канала - траншеи, откачивают воду, засыпают канал - траншею с объектами отвальной породой и устанавливают бетонную защиту. 5 ил.

Способ подземного захоронения крупногабаритных радиационноопасных объектов большой массы, включающий транспортировку радиационноопасных объектов к месту их захоронения, примыкающему к естественной акватории, и последующее захоронение, отличающийся тем, что захоронение производят в многолетнемерзлых породах, в процессе захоронения бурят скважины с шагом, обеспечивающим получение необходимого профиля канала-траншеи в результате взрыва и на глубину не менее 2 м ниже зоны годовых нулевых амплитуд, в скважину устанавливают заряды, взрывом образуют канал-траншею трапецеидального профиля с отвалом, радиационноопасный объект заводят водным путем в канал-траншею, выполняют перемычку перпендикулярно к оси канала-траншеи, откачивают воду, засыпают канал-траншею с объектами отвальной породой и устанавливают бетонную защиту.