ОБЪЕКТ ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ Российский патент 2008 года по МПК B09B3/00 A61L11/00 

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными и биологическими отходами.

В настоящее время на атомных станциях РФ освоен метод переработки низко- и среднеактивных отходов теплоизоляционных материалов и других ТРО плавлением в электродуговых печах.

Процесс протекает при температуре выше 3000°С, при котором все материалы переходят в жидкое состояние, под давлением дуги происходит перемешивание, что обеспечивает равномерное распределение радионуклидов в жидкой фазе расплава.

После слива расплава и его охлаждения получается материал, основой которого являются базальты или стекло, как исходные продукты получения теплоизоляционных материалов с надежно зафиксированными радионуклидами.

Фиксация в стекло- и базальтовой матрице является гарантированным способом длительного хранения радионуклидов, так как они обладают высокой химической стойкостью и механической прочностью. Подтверждением тому может служить «возраст» - более 700 лет - мавзолея Тимура и Регистана в Самарканде, монументальных сооружений Бухары и Ташкента и других исторических сооружений, облицованных с наружной стороны плитками, основу которых составляет стекло.

Базальты являются продуктами вулканической деятельности и сохранялись миллионы лет в горных образованиях Кавказа, Урала и других горных массивах, где добываются для сооружения фундаментов и цоколей зданий и получения супертонкого базальтового волокна.

По технологии обращения с РАО полученный расплав сливается в упаковку и направляется в хранилища твердых радиоактивных отходов на длительное хранение. После определенной выдержки и распада радионуклидов материал классифицируется и переводится в промышленные отходы.

Таким образом, материал, обладающий высокими строительными свойства и наличием ионизирующего излучения, не используется.

Между тем ионизирующие излучения используются в промышленности при стерилизации и дезинфекции. Дезинфекция с помощью ионизирующего излучения носит название радиационного метода, который регламентирован Государственным стандартом Союза ССР «Методы, средства и режимы стерилизации и дезинфекции изделий медицинского назначения» ГОСТ 25375-82.

Методы дезинфекции при помощи ионизирующего излучения применяются при:

- стерилизации медицинского оборудования с использованием линейных ускорителей (Ю.П.Вахрушин, В.А.Глухих, В.М.Николаев "Реализация единой серии линейных ускорителей для промышленности и медицины". Тезисы докладов 7 Совещания по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве. - "Ускорители-92", С-Пб., 1992 г, стр.31);

- дезинфекции и обеззараживании любых жидких и твердых отходов, в том числе и медицинского происхождения (ЗАО "Обнинский Центр естественных Наук и Технологий" (ОЦНТ));

- радиационной обработке воды (Санкт-Петербургский государственный технологический институт на примере Ленинградской АС);

- обеззараживании сточных вод свиноводческого комплекса (ИЯЭ АН БССР, ИНИИМЭСХ, Белоруссия);

- дезинфекции сточных вод (НИФХИ);

- обеззараживании бытовых сточных вод («Энержи Системс», США);

- обеззараживании городских сточных вод («Гельбюдер Зульцер», «Ампер», ФРГ);

- стерилизации плазмы и препаратов из плазмы крови (патент RU 2193893, МПК A61L 2/08, 10.12.2002);

- очистке сточных вод (патент RU 2057717, МПК C02F 1/30, 10.04.1996).

В тоже время объектов для длительного хранения биологических отходов - скотомогильников, выполненных из строительных конструкций, изготовленных с применением в качестве заполнителя материалов переработки твердых радиоактивных отходов, обладающих дезинфицирующими свойствами, в РФ заявителям неизвестно.

Согласно Ветеринарно-санитарным правилам сбора и утилизации биологических отходов (утв. Главным государственным ветеринарным инспектором РФ 04.12.1995 г. №13-7-2(469)):

п.5.3. Скотомогильники (биотермическая яма) размещают на сухом возвышенном участке земли площадью не менее 600 кв.м. Уровень стояния грунтовых вод должен быть не менее 2 м от поверхности земли.

п.5.6. Территорию скотомогильника (биотермической ямы) огораживают глухим забором высотой не менее 2 м с въездными воротами. С внутренней стороны забора по всему периметру выкапывают траншею глубиной 0,8-1,4 м и шириной не менее 1,5 м с устройством вала из вынутого грунта. Через траншею перекидывают мост.

п.5.7. При строительстве биотермической ямы в центре участка выкапывают яму размером 3,0×3,0 м и глубиной 10 м. Стены ямы выкладывают из красного кирпича или другого водонепроницаемого материала и выводят выше уровня земли на 40 см с устройством отмостки. На дно ямы укладывают слой щебня и заливают бетоном. Стены ямы штукатурят бетонным раствором. Перекрытие ямы делают двухслойным. Между слоями закладывают утеплитель. В центре перекрытия оставляют отверстие размером 30×30 см, плотно закрываемое крышкой. Из ямы выводят вытяжную трубу диаметром 25 см и высотой 3 м.

п.5.8. Над ямой на высоте 2,5 м строят навес длиной 6 м шириной 3 м. Рядом пристраивают помещение для вскрытия трупов животных, хранения дезинфицирующих средств, инвентаря, спецодежды и инструментов.

Существующие конструкции скотомогильников не предусматривают дезинфекции захораниваемых биологических отходов. Гибель патогенных микроорганизмов происходит под действием температуры 65°-70°С, создаваемой термофильными бактериями при разложении биологического субстрата.

Для повышения надежности обеззараживания захораниваемых биологических отходов предлагается применять при сооружении скотомогильников сборные железобетонные строительные конструкции, изготовленные с использованием в качестве заполнителя материалов переработки радиоактивных отходов, обладающих дезинфицирующими свойствами.

Общий вид предлагаемого объекта - скотомогильника - изображен на фиг.1, биотермической ямы на фиг.2.

Строительные конструкции биотермической ямы, содержащие материалы переработки радиоактивных отходов, полностью изготавливаются в зоне контролируемого доступа. Доставка конструкций на объект осуществляется спецтранспортом. Монтаж строительных конструкций осуществляется непосредственно на объекте с заполнением монтажных швов обычным бетоном и последующей гидроизоляцией шва.

Геометрические размеры строительных конструкций определяются исходя из конкретных условий и способов сооружения объекта.

Наружная поверхность скотомогильника бронируется бетонной защитой (9) от механического повреждения и гидроизолируется от проникновения грунтовых вод гидроизоляцией (8).

Верхний пояс (1) и перекрытие (2) выполняются из материала, который обеспечивает непревышение допустимого радиационного фона, согласно «Нормам радиационной безопасности» НРБ-99 СП 2.6.1.758-99 и «Основным санитарным правилам обеспечения безопасности» ОСПОРБ-99 СП 2.6.1.79-999.

Для удаления газообразных продуктов разложения захораниваемых отходов из внутреннего объема скотомогильника в атмосферу служит вытяжная труба (3). Предотвращение попадания в атмосферу патогенных микроорганизмов обеспечивается фильтром (4), вмонтированным в вытяжную трубу (3).

Захораниваемые биологические отходы загружаются во внутренний объем скотомогильника через загрузочный люк (5). Внутри скотомогильника биологические отходы разлагаются термофильными бактериями с выделением тепла. Температурный режим в 65°-70°, губительный для патогенных микроорганизмов, поддерживается за счет толщины стен, заглубленных в землю, и теплоизоляционным материалом (6), проложенным между плитами перекрытия (2).

С целью повышения эффективности дезинфекции биологического субстрата предлагается использование ионизирующего излучения. Источником ионизирующего излучения предлагаем строительную конструкцию (9) скотомогильника из материалов переработки радиоактивных отходов.

Расчет условий непревышения допустимого радиационного фона за пределами скотомогильника определяется по экспериментальным данным активности блоков, полученных плавлением волокнистых теплоизоляционных материалов и относящихся к группе низкоактивных ТРО. Активность блоков обуславливается ⁶⁰Со - 50 кБк/дм² и ¹³⁷Cs - 500 кБк/дм², с периодом полураспада 5,3 и 30,2 лет соответственно, содержание остальных радионуклидов менее 5%.

Схема расчета приведена на фигуре 3. Расчет минимальной эквивалентной дозы (далее МЭД) в точках на оси цилиндра с шагом 1 м.

Расчет выполнен по формулам:

1.

2.

где: а - радиус цилиндра (см);

Н - высота цилиндра (см);

h1 - высота на оси внутри цилиндра (см);

h2 - высота на оси над цилиндром (см);

σ - удельная поверхностная активность (мКи/см²);

Г_γ - полная гамма - постоянная.

«Справочник по защите от излучения протяженных источников», Б.Р.Бергельсон, Г.А.Зориксер, М., Атомиздат, 1965 г., п.7 и п.8.

Результаты расчета сведены в таблицу 1.

Таблица 1.Высота внутри (h1), мМЭД на оси цилиндра (РА1), мкЗв/час1165,272191,533203,754208,644,5209,205208,646203,757191,538165,27Над активной зоной (h₂), мМЭД на оси цилиндра (РА2), мкЗв/час0,591,65169,98

Толщина защитного перекрытия из бетона составила 400 мм, при МЭД на поверхности менее 1 мкЗв/час.

При использовании двух стандартных строительных плит перекрытия толщиной 220 мм и слоя теплоизоляции между ними достигается непревышение МЭД на поверхности скотомогильника.

Таким образом, заявляемый объект одновременно решает задачу захоронения радиоактивных и биологических и дезинфекцию биологических отходов.

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными и биологическими отходами. Объект для длительного хранения биологических отходов выполнен из строительных конструкций, изготовленных с применением в качестве заполнителя материалов переработки твердых радиоактивных отходов, обладающих дезинфицирующим свойствами. Наружная поверхность объекта бронируется бетонной защитой и гидроизолируется. Верхний пояс и перекрытие выполняются из материала, который обеспечивает непревышение допустимого радиационного фона. Изобретение позволяет одновременно решить задачу захоронения радиоактивных и биологических и дезинфекцию биологических отходов. 3 ил., 1 табл.

Объект для длительного хранения биологических отходов, характеризующийся тем, что он выполнен из строительных конструкций, изготовленных с применением, в качестве заполнителя, материалов переработки твердых радиоактивных отходов, обладающих дезинфицирующим свойствами, причем наружная поверхность объекта бронируется бетонной защитой и гидроизолируется, верхний пояс и перекрытие выполняются из материала, который обеспечивает не превышение допустимого радиационного фона.