УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1999 года по МПК G21F9/24 G21F9/34 B09B1/00 

Заявляемое устройство для хранения радиоактивных и токсичных отходов относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области удаления твердых радиоактивных отходов низкого, среднего и высокого уровней активности, а также токсичных отходов. Наиболее эффективно заявляемое устройство может быть использовано при захоронении твердых, а также предварительно отвержденных радиоактивных или токсичных отходов.

Известно устройство курганного типа для хранения твердых и отвержденных радиоактивных отходов (1). Устройство включает бетонную площадку, расположенную на поверхности земли, на которой размещены радиоактивные отходы, обвалованные слоем песка и глинистым грунтом, внешняя поверхность которого покрыта дерном.

Недостатком известного устройства является:
- повышенная экологическая опасность для окружающей среды, связанная с наземным расположением устройства, которое не позволяет полностью исключить контакт радиоактивных отходов с атмосферными осадками, фильтрующимися через обваловку.

Известно устройство для хранения твердых и отвержденных радиоактивных отходов (2), включающее искусственно созданную в породном массиве прямоугольную емкость, дно и стены которой выложены железобетонными плитами, выполняющими функцию защитного барьера. Внешняя поверхность железобетонных плит окружена приконтурным слоем породы, обладающим повышенной водопроницаемостью по сравнению с остальной породой массива (возникновение приконтурного слоя является неизбежным при создании любых искусственных емкостей в породных массивах). Внутри емкости установлена перфорированная труба, а за пределами емкости - контрольные вертикальные скважины, расположенные со стороны наиболее вероятного движения подземных грунтовых вод от емкости.

Недостатками известного устройства являются:
- повышенная экологическая опасность для окружающей среды, связанная с повышенной водопроницаемостью приконтурного слоя, а также с прямоугольной формой емкости, обладающей большой площадью контакта с подземными грунтовыми водами;
- невозможность оценки суммарного количества радиоактивных веществ, попадающих из емкости устройства в грунтовые воды из-за одностороннего размещения контрольных скважин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для хранения радиоактивных отходов (3), выполненное в виде пробуренных в породном массиве, изолированных друг от друга и расположенных параллельными рядами технологических скважин цилиндрической формы, дно которых расположено в пределах слабопроницаемого для грунтовых вод пласта. Вокруг рядов технологических скважин расположены вспомогательные скважины глубиной большей, а между рядами - глубиной меньшей, чем глубина технологических скважин. Кроме того ряды технологических скважин окружены также еще и контрольными скважинами.

Известное устройство работает следующим образом.

В технологические скважины помещают радиоактивные отходы. В контрольных скважинах размещают детекторы слежения за поведением радионуклидов радиоактивных отходов, перешедших в подземные грунтовые воды. Во вспомогательные скважины после выполнения первых двух операций закачивают соляной раствор или азотную кислоту, в результате чего предотвращается выход на поверхность земли (в биосферу) радионуклидов вместе с подземными грунтовыми водами в районе расположения технологических скважин. Это достигается благодаря более высокой плотности соляного раствора или азотной кислоты по сравнению с подземными грунтовыми водами, которые вместе с перешедшими в них радионуклидами вытесняются в глубь породного массива, в котором расположены технологические скважины с радиоактивными отходами.

Недостатками известного устройства являются:
- повышенная экологическая опасность для окружающей среды, связанная с тем, что наличие вспомогательных скважин разной глубины нарушает гидродинамический режим движения горизонтальных потоков (которые невозможно подавить даже закачкой соляного раствора или азотной кислоты) грунтовых вод с перешедшими в них радионуклидами, что ведет к непредсказуемости распространения радионуклидов в породном массиве:
- неточность оценки экологической безопасности устройства, связанная с неупорядоченностью расположения контрольных скважин, а также невозможностью их точного размещения на пути движения радионуклидов с горизонтально распространяющимися подземными грунтовыми водами, вследствие непредсказуемости направления их движения.

Преимуществами заявляемого устройства являются:
- повышение экологической безопасности работы устройства;
- повышение точности оценки экологической безопасности работы устройства.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что в заявляемом устройстве используют пробуренные в породном массиве, изолированные друг от друга технологические скважины цилиндрической формы, дно которых расположено в пределах слабопроницаемого для подземных грунтовых вод пласта. Скважины располагают параллельными рядами, причем ось каждого ряда технологических скважин совпадает с направлением движения подземных грунтовых вод в водоносных пластах, расстояние между осями двух соседних рядов составляет более двух радиусов отдельной технологической скважины, а контрольные скважины размещают перед первой и после последней технологической скважиной по оси каждого ряда.

Заявляемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 2.

На фиг. 1 изображен фрагмент породного массива с расположенными в нем технологическими и контрольными скважинами в разрезе;
На фиг. 2 изображен один из возможных вариантов взаиморасположения технологических и контрольных скважин в породном массиве, а также направления движения потоков грунтовых вод в водоносном горизонте.

Заявляемое устройство включает породный массив 1, технологические скважины 2 и контрольные скважины 3.

Заявляемое устройство функционирует следующим образом.

В пробуренные в породном массиве 1 технологические скважины 2, дно которых расположено в пределах слабопроницаемого для грунтовых вод пласта 6 между верхним водоносным пластом 4 и нижним водоносным пластом 5, загружают твердые или отвержденные радиоактивные или токсичные отходы 7, после чего свободное пространство технологических скважин 2 заливают твердеющей изолирующей закладкой 8. Контроль экологической безопасности устройства осуществляют путем отбора проб грунтовых вод из контрольных скважин 3 и сравнения полученных результатов по отдельным рядам и конкретным скважинам.

Использование рядного расположения технологических скважин в направлении движения потоков грунтовых вод с вышеуказанным расстоянием между осями каждых двух соседних рядов позволяет обеспечить обтекание участков технологических скважин грунтовыми водами без нарушения гидродинамического режима движения водного потока и соответственно без изменения направления его движения (см. фиг. 2). Это позволяет точно расположить контрольные скважины во всех потоках грунтовых вод, контактирующих с технологическими скважинами, что в совокупности обеспечивает повышение экологической безопасности работы устройства и точности оценки экологической безопасности работы устройства.

Литература
1.И.А.Соболев, Л.М.Хомчик.Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 84 - 85.

2. И. А.Соболев, И.П. Коренков, Л.М.Хомчик, Л.М.Проказова, Охрана окружающей среды при обезвреживании радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 77 - 80.

3. Заявка Великобритании 2 294 356 A, G 21 F 9/34, on. 27. 04. 96.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для удаления твердых радиоактивных отходов низкого, среднего и высокого уровней активности, а также токсичных отходов. Технический результат - повышение экологической безопасности устройства и повышение точности оценки экологической безопасности устройства. Устройство содержит пробуренные изолированные друг от друга технологические скважины цилиндрической формы, дно которых расположено в пределах слабопроницаемого для грунтовых вод пласта. Скважины расположены параллельными рядами вдоль направления движения грунтовых вод. Расстояние между осями каждых двух соседних рядов составляет более двух радиусов отдельной технологической скважины. Перед первой и после последней технологической скважины по оси каждого ряда размещены контрольные скважины. 2 ил.

Устройство для хранения радиоактивных и токсичных отходов, включающее пробуренные в породном массиве, изолированные друг от друга и расположенные параллельными рядами технологические скважины цилиндрической формы, дно которых расположено в пределах слабопроницаемого для подземных грунтовых вод пласта, а также контрольные скважины, отличающееся тем, что ось каждого ряда технологических скважин совпадает с направлением движения потоков грунтовых вод в водоносных пластах, расстояние между осями каждых двух соседних рядов составляет более двух радиусов отдельной технологической скважины, а контрольные скважины размещают перед первой и после последней технологической скважины по оси каждого ряда.