СПОСОБ МИНИМИЗАЦИИ ОБЪЕМА ОТХОДОВ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ЗАГРЯЗНЕННОГО БЕТОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК G21F9/00 G21F1/00 B09B3/00 F42D3/00 

Изобретение относится к области переработки отходов и более точно касается способов минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования, в частности, при разрушении радиологически или химически опасно загрязненных зданий, сооруженных из бетона или других цементирующих материалов, организации удаления (минимизации) отходов образовавшихся загрязненных материалов и обогащения за счет рециркуляции и повторного использования этих объемов загрязненных материалов, фактически достигнутых посредством использования подготовленных бетонных обломков в качестве заполнителя или цемента в сооружении контейнеров для захоронения отходов.

В ядерной промышленности отходы атомной промышленности и делящиеся вещества подлежат перевозке, хранению и (или) захоронению в бетонных контейнерах или секциях. Эти контейнеры и секции изготавливают из бетона, производимого с чистым заполнителем. В другом аспекте ядерной промышленности радиологически загрязненные строения и конструкции содержания разрушают, в результате чего образуются большие объемы загрязненных материалов, которые нужно надежно удалять. Эти материалы включают в себя радиологически и/или опасно химически загрязненный бетон. Эти материалы отходов размещают на федеральных или государственных отведенных участках. Последние государственные законодательные инициативы на одном таком имевшемся участке размещения (в Южной Каролине) требуют захоронения таких радиологически загрязненных строительных обломков и подобных им отходов в бетонных коробках или камерах захоронения.

Эти аспекты ядерной промышленности имеют три области потребностей, которые имеют неадресованные направления. Одна из них представляет собой излишнее порождение приспосабливаемых отходов путем использования обычной технологии разрушения. Большая часть оборудования для переработки делящихся веществ и энергетических реакторов представляет собой толстостенные конструкции, построенные из тысяч кубических ярдов (1 ярд = 0,914 м) высокоплотного железобетона для конструктивной прочности и защиты от радиационного излучения. В зависимости от типа оборудования и используемого процесса радиационные и/или химические загрязнения часто ограничены первыми несколькими дюймами (1 дюйм = 2,54 см) поверхности бетона. В таких случаях использование общепринятой технологии приводит к перекрестному загрязнению прежде чистого бетона ниже поверхностных слоев, значительно увеличивая таким образом объем регулируемых отходов, нуждающихся в захоронении в разрешенных средствах.

Вторая область потребностей касается высокой стоимости и трудностей организации захоронения радиологически и (или) химически загрязненного бетона. На протяжении следующих двадцати лет почти все существующие ядерные энергетические станции в Соединенных Штатах Америки запланированы к разукомплектации и (в конечном счете) к разрушению. Подобная ситуация существует в комплексе ядерного оружия Министерства энергетики, где производственные мощности почти все надолго закрыты. Адекватных емкостей захоронения для больших объемов бетонных обломков и других отходов, которые, вероятно, будут образовываться при разукомплектации этих средств, в настоящее время не существует. Вероятно, также они не будут разработаны в обозримом будущем из-за трудностей в выборе места и получении разрешения на новые средства захоронения. Даже если появится подходящая емкость, быстро возрастающие стоимости захоронения (которые увеличились вдвое для некоторых типов отходов в течение последнего года) могут сделать стоимости захоронения препятствующими.

Третья область потребностей относится к высокой стоимости (и излишним отходам) строительства новых контейнеров для хранения и захоронения бетона, используя чистый незагрязненный заполнитель, когда сами обломки от разрушения представляют собой источник потенциально полезного заполнителя.

В настоящее время известен способ минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования (US, A, 4767572), который включает разрушение оборудования с образованием отдельных кусков загрязненного бетона с размером, подходящим для повторного использования в качестве производственного заполнителя при изготовлении бетонных конструкций.

Однако при осуществлении известного способа отсутствует контроль степени загрязнения обломков от разрушения, в связи с чем в отходы может попасть некоторое количество и чистого незагрязненного бетона.

В основу изобретения поставлена задача создания способа минимизации отходов при разрушении загрязненного радиологически и/или химически бетонного оборудования, которые позволили бы исключить попадание незагрязненного бетона в отходы.

Поставленная задача решается тем, что в способе минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования, включающем разрушение оборудования с образованием отдельных кусков загрязненного бетона с размером, подходящим для повторного использования в качестве производственного заполнителя, и использование заполнителя при изготовлении бетонных конструкций, согласно изобретению статистический отбор проб и анализ заполнителя для гарантии пригодности использования в качестве производственного заполнителя.

Целесообразно разрушение вести путем технических взрывов и осуществлять избирательное удаление загрязненного бетона.

Желательно, кроме того, дополнительно при разрушении использовать дробильную установку для гарантированного уменьшения загрязненного бетона до подходящего размера для использования в качестве заполнителя.

В предпочтительном варианте заполнитель используют при изготовлении бетонных контейнеров для хранения или захоронения ядерных и/или опасных химических отходов и материалов.

Поставленная задача решается также и тем, что в способе минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования, включающем разрушение оборудования из загрязненного бетона на куски для повторного использования в качестве промышленного заполнителя и использование заполнителя при изготовлении бетонных конструкций, согласно изобретению, дополнительно осуществляют обработку уменьшенных кусков бетона с обеспечением гарантии уменьшения до подходящего размера для использования в качестве заполнителя и статистический отбор проб и анализ заполнителя с целью гарантии пригодности его использования в качестве производственного заполнителя.

Предпочтительно заполнитель использовать при изготовлении бетонных контейнеров для хранения или захоронения ядерных и/или опасных химических отходов и материалов.

Целесообразно осуществлять избирательное удаление загрязненного бетона путем технических взрывов.

Желательно, кроме того, использовать управляемые способы разрушения загрязненного бетонного оборудования и осуществлять избирательное удаление загрязненного бетона.

Благодаря осуществлению способов, согласно изобретению, удается объемы отходов, требующих захоронения, снизить до минимума. Это достигается с помощью:
1) использования технического оборудования для статистического анализа проб во время процесса разрушения для отделения чистой от загрязненной фракции отходов, и/или
2) повторного использования загрязненного бетона в изготовлении контейнеров для хранения или захоронения отходов. Разрушение с помощью взрыва используют либо для избирательного удаления загрязненных поверхностных слоев бетона с расположенного ниже незагрязненного бетона (когда загрязнение ограничено поверхностными слоями), либо когда загрязнение распространено по всему бетону, чтобы измельчить загрязненный бетон на куски подходящего размера для использования в качестве заполнителя. Если для использования в качестве заполнителя требуется дальнейшее уменьшение размера, куски бетона обрабатывают с помощью дробильной установки для бетона до достижения подходящего размера. После выпускания для использования повторно используемый заполнитель перевозят на завод-изготовитель бетона, где его используют с целью производства бетона для изготовления контейнеров для хранения-захоронения отходов, камер или секций. Отходы, хранящиеся или захороненные в этих контейнерах, включают в себя радиологические или опасные химически загрязненные отходы, загрязненные строительные обломки, загрязненное технологическое оборудование и другие подобные обломки. Кроме того, любой чистый незагрязненный бетон, сам образующийся в результате разрушения ядерного оборудования, можно повторно использовать для производства этих контейнеров путем нагревания (спекания) раздробленного чистого бетона в обычной рециркуляционной печи.

Такие части существующего ядерного оборудования или подобного ему оборудования, типа химического перерабатывающего завода, которые сооружены из бетона или другого цементирующего материала, разрушают с использованием технических взрывов или управляемых способов разрушения либо с целью селективного отделения загрязненных поверхностных слоев от находящегося под ними незагрязненного бетона (где загрязнение ограничено поверхностными слоями), либо, в случае распространения загрязнения по всему бетону, уменьшения получающихся в результате обломков до размера, подходящего для использования в качестве производственного наполнителя. Использование техники разрушения взрывом снижает возможность воздействия радиацией или другими опасными химикатами на персонал, в соответствии с положениями "До разумно достижимого предела (ALARA)" Комитета по регулированию ядерной энергетики, Управления по охране окружающей среды и Министерства энергетики, а также достигает разрушения конструкций самым безопасным способом.

Если бетон под поверхностными слоями не загрязнен, после удаления отделенных слоев (загрязненной поверхности) оставшуюся часть бетонной конструкции можно в качестве альтернативы разрушить, используя стандартную строительную технику, а полученные в результате обломки освобождать для повторного использования или захоронения. Во всяком случае, материал с пониженным загрязнением бетона затем замеряют для определения, пропускать ли его сквозь соответствующие сита, для использования его в качестве производственного заполнителя на бетонном заводе. Если бетон требует дополнительного снижения размеров, его затем обрабатывают посредством использования бетонной дробильной установки для гарантии, что получаются подходящие размеры производственного заполнителя. Это можно сделать на месте, обеспечив подвижную бетонодробильную установку.

Затем из наполнителя статистически отбирают пробы и анализируют на предмет содержания радиоизотопов и (или) опасных химических веществ для гарантии, что обломки удовлетворяют как заводским требованиям к использованию наполнителя (главным образом физические размеры и химический состав), так и лицензионным требованиям места захоронения для использования в качестве контейнеров-камер-секций для хранения или захоронения.

Затем заполнитель используют в изготовлении контейнеров, камер, секций и т. д. для хранения или захоронения, для большого разнообразия радиологических, опасных химических или "смешанных отходов", производимых во время обеззараживания и разукомплектования ядерного оборудования и (или) аналогичного оборудования, типа химических перерабатывающих заводов или оборудования захоронения отходов.

Следует понимать, что загрязненный заполнитель также можно использовать в изготовлении других бетонных конструкций, таких как дороги, защита от радиационного излучения и т.д.

Поскольку можно делать много изменений и различных вариантов осуществления, не выходя при этом за рамки объема содержащегося здесь положения изобретения и поскольку в подробно описанном здесь варианте осуществления можно делать много модификаций в соответствии с наглядным требованием закона, должно быть понятно, что описания здесь приведены для иллюстрации, а не в качестве ограничения.

Использование: для отделения радиологически или химически загрязненных или незагрязненных фракций и (или) путем повторного использования загрязненного бетона для изготовления контейнеров для хранения или захоронения отходов. Разрушение с помощью взрывов используют либо для избирательного удаления загрязненных поверхностных слоев бетона с лежащего под ними незагрязненного бетона (где загрязнение ограничивается поверхностными слоями), либо там, где загрязнение распространено по всему бетону, - для уменьшения загрязненного бетона до кусков подходящего размера для использования в качестве производственного заполнителя. В случае необходимости куски бетона обрабатывают с помощью бетонодробильной установки до тех пор, пока не будет достигнут подходящий размер заполнителя. Повторно используемый и предварительно приспособленный заполнитель затем используют в изготовлении контейнеров, ячеек и т.д. для хранения или захоронения ядерных и (или) опасных отходов и материалов, таким образом снижая объемы отходов и стоимость, получаемые в результате разукомплектования ядерного оборудования (или подобного оборудования химической обработки). 2 с. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования, включающий разрушение оборудования с образованием отдельных кусков загрязненного бетона с размером, подходящим для повторного использования в качестве производственного заполнителя, и использование заполнителя при изготовлении бетонных конструкций, отличающийся тем, что разрушение ведут путем технических взрывов, осуществляют избирательное удаление загрязненного бетона и проводят статистический отбор проб и анализ заполнителя для гарантии пригодности использования в качестве производственного заполнителя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно при разрушении используют дробильную установку для гарантированного уменьшения загрязненного бетона до подходящего размера для использования в качестве заполнителя. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что заполнитель используют при изготовлении бетонных контейнеров для хранения или захоронения ядерных и/или опасных химических отходов и материалов. 4. Способ минимизации объема отходов при разрушении радиологически и/или химически загрязненного бетонного оборудования, включающий разрушение оборудования из загрязненного бетона на куски для повторного использования в качестве промышленного заполнителя при изготовлении бетонных конструкций, отличающийся тем, что разрушение ведут путем технических взрывов и осуществляют избирательное удаление загрязненного бетона, дополнительно осуществляют обработку уменьшенных кусков бетона с обеспечением гарантии уменьшения до подходящего размера для использования в качестве заполнителя и статистический отбор проб и анализ заполнителя с целью гарантии пригодности его использования в качестве производственного заполнителя. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют управляемые способы разрушения загрязненного бетонного оборудования и осуществляют избирательное удаление загрязненного бетона. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что заполнитель используют при изготовлении бетонных контейнеров для хранения или захоронения ядерных и/или опасных химических отходов и материалов.