устройство для хранения радиоактивных и токсичных отходов

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.