Способ захоронения радиоактивных отходов Советский патент 1992 года по МПК G21F9/24 

.(Шченгао объемов захоронения и его удорожанию. Известен также способ глубинного захоронения отходов (на глубине 2 км в полости, образованной подземным ядерным взрывом, однако проект сложе технически и имеет неопределенность в надежности захоронения. Близким техническим решением к изобретению является способ захоронения отходов в Антарктиде, По это му способу контейнеры с остеклованными -штакани перевозят в Антарктиду ( Гренландию) и помещают в лед. Поскольку температура поверхности контейнера порядка нескольких десятков градусов, он догокен погружаться в лёд со скоростью порядка метр в день. Контейнер погружается до основания льдов (на глубину порядка километра) и покоится на каменном основании, Данный пропкт имеет недостатки, присзтще всем способам неглубинного захоронения. Во первых, не исключе™ на возможность заражения окружающей среды захороненными oтxoдa ш, во вт рых, происходит загрязнение льда, который является основным хранилище пресной воды на Земле, в треты-гх, необходима транспортировка отходов на большие расстояния, Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является спосо захоронения радиоактивных отходов высокого уровня активности в геолог ческие формагщи, закхшчающийся в от верждении продуктов деления переводом их в кальцинаты и последующей. упаковке, По этому-способу пглаки помещают в контейнер и опускают на глубину 2 км. За счет радиоактивного распада отходов происходит разогрев контейнера и плавление окружающей горной породы. Так как средняя плотнос наполненного контейнера больше ппот кости горной породы5 контейнер погр жается внутрь Земли вплоть до глубины 50 км и больИе Предполагается, что контейнер служит лишь непроницаемой перегород кой между Ш1аками и расплавленной породой и не несет силовых нагрузок вследствие этого толщина стенки вы бирается 3% от радиуса контейнера. Температуру контейнера задают в интервале 1500-1700 С, Данны.й проект имеет существенные недостатки„ Во-первых, использование тонкостенного контейнера предполагает, что он находится в состоянии рав номерного сжатия, что становится за- ведоме неверным в реальной горной породе, представляющей собой неоднородную систему. Во-вторых, интервал температур на поверхности контейнера не обеспечивает плавления произвольной горной породы например, кварца с температурой плавления 1900°С, В силу вьшесказанного разру«щение или остановка контейнера происходит на малых Гигубинах Целью изобретения является обеспечение надейшости захоронения высокоактивных отходов и надежной защиTbs окружающей среды„ Цель достигается тем, что по предлагаемому способу захоронения радиоактивных отходов высокого уровня активности в геологические формации, заключающемуся в отверждении продуктов деления переводом их в кальцинаты и последующей упаковке высокоактивные отход загружают в контейнеры из тугоплавкого материала с темпера™ турой плавления выше 2300° С и плотностью вьшш 3,1 I/CM в объеме, обеспечивающем на поверхности упаковки температуру 1900-2100°С, и помещают в горную породу, проплавляя которую, они погружаются. При этом внутри контейнера шлаки фиксирузот тем же на териалом, из которого сделан контейнере Размеры контейнера выбирают такг-пчи, что за счет выделения тепла при радиоактивном распаде щлаков, температура на поверхности контейне ра достигает 1900-21ОО с. Это обеспечивает плавление горных пород, из которых аггожена кора Зешш, Материал контейнера выбирают таким, что плотность спекшегося монолита не менее 3,1 г/см, Поскольку средняя плотность земньпс пород от поверхности Земли до глубины 35 км меняется от значений 2,72 г/см до 2,92 г/см% -го контейнер под действием силы тяжести, проплавляя породу,.погружается в глубь Зем)ш. После прохождения у паковки, расплавленные породы кри/ сталлизуются fi. вследствие чего канал, оставляемьй погружающейся упаковкой, залечивается. Данная схема может быть реализована при использовании например, высокотемпературной керамики, причем в принципе можно обойтись без изготовления контейнера, а соединять шлаки с керамикой непосредственно в прессе. Форма контейнера огфеделяется лишь требованием поддержания на поверхности упаковки температуры 1900 . Так, например, для упаковки шаро вой формы радиуса температура повер ности контейнера представляется в в T(h) T(h) температура Земли на глубине h; тепповьщеление единицы массы фиксированных шла ков в единицу времени; теплопроводность Земли. Контейнер погружается со скорост CmiL: T LJi29ee+9ej) р2:с(т„,- Ть) р С, плотность, темпв ратура плавления, удельные теплоемкость и теплота плавления породы соответственно; ЭС; - теплопроводность упаковки. Для численного примера рассмотри контейнер, изготовленный из окиси циркония (Т„ 2700°С, p 5,4 г/см хЕсли тепловыделение q 0,1 вт/см (что соответствует удельной активности ЗЮ кюри/литр), то RO 60 Характерное время разогрева в данно случае 60 ч. Скорость погружения сп шегося монолита равна 500 м/год. Из наиболее тугоплавких известных в на стоящее время материалов для создан упаковок со шлаками может быть использован карбид кафния с температурой гшавления З900с, Проведен модельный эксперимент. Цилиндр диаметром 30 мм и высотой 40 мм из кермета, который является хорошим поглотителем СВЧ-излучения, погружают в кварцевый песок (Тр,д 1900с), прозрачный для СВЧ. Циошндр находится в поле СВЧ с интенсивностью 5 ВТ/СМ. В этом случае теоретическая оценка дает скорость погружения 0,5.-10 см/с. Эксперимент проводят в течение 13 мин и имеет глубину погружения 3 мм, т.е, наблюдается скорость погружения 0, см/с, что согласуется с оценкой. Если захоранивать отходы, ввдержанные во временном хранилище в течение десяти лет, активность которых всего в три раза уменьшается в течение ста лет JJ то будучи помещены в контейнер, они легко достигают глубины пятидесяти километров. Известно, что граница между мантией Земли и ее коркой находится в среднем на глубине 35 км. Отходы попавшие в подвижную мантию Земли, рассасываются и исчезают бесследно. Необходимым условием для .захоронения является предварительная геофизическая разведка местности, чтобы исключить за:сегание рудных пород, так как плотность руды может оказаться вьш1е плотности упаковки, Преимущества заявляемого способа; абсолютная надежность захоронения;захоронение может проводиться в любом тектонически неактивном районе ; в принципе нет нужды в транспортировке отходов; захоронение не занимает никаких площадей и не требует мер охраны.

СПОСОБ ЗАХОРОНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ высокого уровня активности в геологическиеформации, заключающийся в отверждении продуктов деления переводом их в кальци- наты и последующей упаковке, о т- личающийся тем, что, с целью надежной заищты окружающей среды, отходы фиксируют в тугоплавком материале с температурой плавления выше 2300*0 и плотностью вьше 3,1 г/см* в объеме, обеспечивающем на поверхности упаковки температуру 1900-2ЮО^С, и помещают ц горную породу, проплавляя которую, они погружаются .§ (ЛИзобретение относится к области обработки радиоактивных отходов, в частности к способам захоронения радиоактивных отходов, образующихся в атомной промьшшенности,Известно, что проблема захоронения радиоактивных шлаков является . одним из труднопреодолимых барьеров на пути развития атомной энергетики. Это объясняется необходимостью изоляции отходов от биосферы в течение длительного срока, порядка тысячи лет. Известные предложения способов долговременного захоронения радиоактивных шлаков.ненадежны.так как не исключена опасность заражения окружающей среды. Рассмотренные схемы захоронения высокоактивных отходов предполагают остекловывание их и загрузку в геометрический контейнер, который затем помещают на дне океана или в стабильных геологических структурах. При зтом требуется предварительная выдеряжа отходов в наземном временном хранилище в течение десяти лет для снижения тепловыделения. Необходимость поддержания теплового режима остается и при размещении контейнеров на долговременное захоронение, что ведет к уре-.00 ГСо:>& оо ^ сд