СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ДРУГИХ ХИМИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1998 года по МПК G21F9/24 

Изобретение относится к технологии захоронения радиоактивных отходов и других химически вредных активных веществ, в том числе тепловыделяющих отходов производства.

В частности изобретение можно отнести и к области геофизических исследований, к разведке месторождений пород алюмосиликатного состава.

Известен способ захоронения отходов, находящихся в водных растворах, с разбавлением этих растворов водой из пористой и находящейся под морским дном геологической формации и введением разбавленного раствора в ту же самую геологическую формацию [2].

Недостатком способа является то, что в случае физического или химического разрушения оболочки консервантов радиоактивные отходы и химически вредные вещества сохраняют способность к миграции и рассеиванию в окружающей среде.

Известен также способ захоронения радиоактивных и других химически вредных жидких отходов в геологических формациях высокотемпературной гидротермальной системы, расположенной в структуре андезитового стратовулкана островной вулканической дуги, заключающийся в том, что подготовленные для захоронения отходы закачивают в зону захоронения силикатного состава, перемешивают в процессе закачки с кислыми водными растворами и консервируют их в этой зоне [1].

Однако это изобретение имеет ряд недостатков:
- использование гидротермальных систем только в структуре андезитового стратовулкана островной вулканической дуги силикатного состава. Это очень сужает область применения, т. к. толщи силикатного состава встречаются в природе так же редко, как и золотоносные жилы;
- технология захоронения усложнена, т.к. требует смешивания отходов в процессе закачки с кислыми водными растворами на глубине до 500 метров;
- для захоронения используются системы рабочих и наблюдательных скважин глубиной от 2 до 4 км.

Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки.

Техническим результатом изобретения являются: расширение области применения способа захоронения отходов, упрощение технологии захоронения, расширение ассортимента отходов (жидкие, твердые, химически вредные вещества и т. д.).

Технический результат достигается тем, что в зону захоронения вводят магний в виде водного раствора, а также подогревают воду.

Воду нагревают искусственным путем. При захоронении радиоактивных отходов нагрев воды происходит за счет остановочной радиации, поэтому для доведения температуры воды до 200 - 300^oC требуются небольшие затраты энергии.

Привнос катионов и анионов природными или искусственными растворами в высокотемпературные воды, фильтрующиеся в породах алюмо-силикатного состава, сопровождается одновременным сорбированием их гелиями коллоидных растворов, глинистыми минералами, с последующей нейтрализацией заряда коагуляцией и желатинированием. На конечной стадии этого процесса происходит осаждение гидролей с сорбированием катионами и анионами на геохимических и биохимических барьерах.

Геохимические и биохимические барьеры распределены, в основном, по периферии потока в зоне резких перепадов температур, при смешивании потока с холодными окружающими водами или в результате подземного кипения.

Наиболее эффективным барьером, на котором происходит массированное выпадение гидролей из коллоидного гидротермального раствора с сорбированными катионами и анионами, является зона смешивания вод гидротермального потока с водой, в составе которой есть магний. Эта часть высокотемпературной гидротермальной системы может быть эффективной геологической структурой для захоронения на многие тысячелетия радиоактивных отходов, так как здесь происходит образование из силикагеля коллоидного раствора нерастворимого колломорфного кварца (халцедона).

Гель кремнекислоты при конденсации на нем катионов мгновенно не коагулирует, а продолжает миграцию и осаждается только при снижении температуры или в случае смешения с растворами, содержащими магний, поэтому первоначальные концентрации радиоактивных и других химических элементов в отходах уменьшаются в процессе миграции гидротермального потока. В связи с этим, а также и смешением с гидротермальными растворами, происходит дезактивация радиоактивных и других видов отходов.

Удержание радиоизотопов и химических веществ, обладающих незаполненными внешними электронными оболочками, при конденсации на кремнекислородные цепочки геля кремнекислоты, осуществляется путем образования ковалентной связи, которая создает надежное соединение сорбируемых ионов со структурой халцедона (колломорфного кварца). Такой же процесс происходит на урановых месторождениях гидротермального происхождения. Халцедоновые жилы почти не разбрасываются из-за трудоемкости извлечения руды из колломорфного кварца (халцедона). Это подтверждается и исследованиями структурного положения халцедоновых жил с урановыми минералами в областях активного сейсмотектонического и вулканического режимов в палеогеосинклинальных областях от архея до кайнозоя (миллиарды лет). Халцедоновые жилы с настураном многократно подвергались воздействию сейсмотектоническим нарушениям и прорывам магматических расплавов, тем не менее растворения и переноса урана за пределы рудообразующих систем не происходило.

Описанные выше процессы реализовываются и в геологических формациях алюмо-силикатного состава, в присутствии водного раствора магния, насыщенных водой, нагрев которой может происходить за счет радиоактивного распада элементов, содержащихся в захораниваемых радиоактивных отходах, или при подземной газификации углей, или при закачке перегретой воды.

Данное изобретение позволяет также производить захоронение изделий и материалов, зараженных радиоактивными изотопами. Захоронение радиоактивных растворов происходит в результате естественной фильтрации по трещинам и разломам в поток хлоридно-натриевых щелочных гидротерм, сопровождаемой образованием нерастворимых минералов на путях миграции.

В качестве областей использования данного изобретения могут быть:
- районы развития траппов Сибирской платформы между р.Енисеем и р.Леной;
- формацией джасфрилитов и железистых кварцев Курской магнитной аномалии и Кривого Рога;
- магматиты и вулканиты Балтийского щита;
- некоторые структуры Большого и Малого Кавказа и Карпат, сложенные спекшимися туфами и ингибритами;
- а также другие по геологическому строению регионы платформ и складочных областей различного возраста.

Использование: изобретение относится к технологии захоронения любых радиоактивных отходов и химически вредных веществ, а также к области геофизических исследований. Сущность изобретения: в дренажные системы алюмосиликатного состава помещают отходы, а в зону захоронения вводят магний в виде водного раствора, а также подогретую до 200 - 300^oC воду.

Способ захоронения радиоактивных и других химически вредных отходов в дренажных системах геологических формаций, сложенных породами алюмосиликатного состава, заключающийся в том, что отходы помещают в зону захоронения и консервируют их в этой зоне, отличающийся тем, что в зону захоронения вводят магний в виде водного раствора, а также подогретую до 200 - 300^oС воду.