способ создания сооружения для захоронения радиоактивных отходов

Формула изобретения

Способ создания сооружения для захоронения радиоактивных отходов, заключающийся в образовании горизонтальной спиральной системы транспортного и камерных тоннелей круглого поперечного сечения, которые проходят одним механизированным щитом с возведением транспортно-развязочных узлов, отличающийся тем, что спиральную систему тоннелей выполняют в виде эллипса с переменным расстоянием между соседними тоннелями спиральной системы, транспортные развязочные узлы возводят в двух диаметрально противоположных точках системы, где каждую пару тоннелей соединяют в один тоннель, связанный с соседним спаренным тоннелем съездом, при этом предварительно определяют расстояние между тоннелями в нескольких точках путем моделирования с учетом тепловой и радиационной нагрузки на грунтовый массив.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству подземных сооружений для хранения и захоронения радиоактивных отходов (РАО) низкой и средней активности в глинистых формациях.

Известна схема компоновочного решения для площадки Харвелл (F. Trial. Assessment of Underground Disposal of Radioactive Waste Based on Probabilistic Risk Analysis Doe Report DOE/HMIP/RR/92), находящейся в 60 км от Лондона, Великобритания. Для захоронения отходов используется два пласта глин. Недостаток данной схемы: невысокая технологичность и значительный объем ручных работ приводит к высоким затратам на его строительство, низкой производительности труда. При данной схеме ведения работ сложно обеспечить необходимую изоляцию вмещающих пород от воздействия РАО. Выработки для хранения РАО располагаются на незначительном расстоянии друг от друга и образуют своеобразный "пласт", что увеличивает тепловую нагрузку на породы, находящиеся вблизи "пласта".

Известна схема компоновочного решения РАО в районе Моля, Бельгии (Report Radioactive Waste Disposal Technical Report Series №349/IAEA. Vienna 1993). Глубина заложения пласта глин 200-370 м. Недостаток данной схемы: эффективность использования подземного пространства, из-за большого расстоянии между выработками РАО (400 м) и малого поперечного сечения выработок РАО (3.5 м), мала. Для уменьшения тепловой нагрузки на вмещающие породы в данной схеме предварительно выдерживают РАО на поверхности, что требует затрат на организацию временного хранилища в приповерхностной или поверхностной зоне.

Известен вариант компоновочного решения подземного хранилища РАО, предложенный Заручевской Г.П., Сорокиным В.Т., Шведовым А.А., Кащеевым В.В., Аникиной Л.А., Кулагиным Н.И., Щукиным С.П., "Подземное сооружение в однородных пластах глинистых пород для длительного хранения и/или захоронения радиоактивных отходов" (патент №2133993, основной индекс МПК G 21 F 9/24, регистрационный номер заявки 96105726/25). Компоновочное решение представлено в виде непрерывной спиральной в горизонтальной плоскости выработки, разделенной на сегменты поперечно-радиальными распределительно-транспортными туннелями, причем данные сегменты могут быть разделены на две части герметичными перемычками. Количество поперечно-радиальных тоннелей определяется исходя из количества отходов и производственно-загрузочного оборудования. Витки спирали снабжены поворотными кругами.

Недостаток прототипа состоит в том, что:

1. Необходимо применять распределительные тоннели для связи камер РАО с транспортным тоннелем. Невозможно проводить весь комплекс выработок (исключая вертикальные) с помощью одного комплекта оборудования без его демонтажа и монтажа. Строительство распределительных тоннелей требует значительного объема ручного труда, что ведет к увеличению сроков строительства хранилища РАО и сказывается на его конечной стоимости, а также уменьшает безопасность ведения горнопроходческих работ.

2. Многостадийное строительство подземного хранилища РАО, хотя и позволяет быстрее ввести часть хранилища в работу, но выигранное время не компенсирует значительное увеличение расходов на сооружение по сравнению с одностадийной схемой строительства.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков: уменьшение стоимости строительства и повышение технологичности сооружения подземного хранилища РАО, повышение радиационной безопасности, уменьшение удельной тепловой нагрузки.

Технический результат достигается тем, что в способе создания сооружения для захоронения радиоактивных отходов, заключающимся в образовании горизонтальной спиральной системы транспортного и камерных тоннелей круглого поперечного сечения, которые проходят одним механизированным щитом с возведением транспортно-развязочных узлов, согласно изобретению спиральную систему тоннелей выполняют в виде эллипса, с переменным расстоянием между соседними тоннелями, транспортные развязочные узлы возводят в двух диаметрально противоположных точках системы, где каждую пару тоннелей соединяют в один тоннель, связанный с соседним спаренным тоннелем съездом, при этом предварительно определяют расстояние между тоннелями в нескольких точках путем моделирования с учетом тепловой и радиационной нагрузки на грунтовый массив.

Способ создания сооружения для захоронения радиоактивных отходов поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема сооружения в плане; на фиг.2 транспортно-развязочный узел.

Сооружение содержит:

1. Камерные тоннели радиоактивных отходов

2. Транспортный тоннель

3. Транспортный развязочный узел

4. Главный вертикальный ствол

5. Вентиляционный ствол

6. Съезд

7. Спаренный тоннель

Способ создания сооружения захоронения радиоактивных отходов осуществляется следующим образом. Предлагаемая схема компоновочного решения представляет собой спираль, выполненную в виде эллипса. Проведение тоннелей осуществляется механизированным щитом диаметром 5.63 м, с последующим креплением. Данная схема позволяет обеспечить проведение тоннелей одним забоем, одним механизированным щитом, без задержки на монтаж и демонтаж проходческого оборудования. Это обеспечивается за счет связи транспортного тоннеля 2 с камерными тоннелями РАО 1. Для транспортных нужд используется ближайший к центру тоннель 2, в то время как остальные тоннели 1 используются для хранения РАО. Для обеспечения связи между камерными тоннелями 1 предусмотрены два транспортно-развязочных узла 3, возводимых в двух диаметрально противоположных точках системы. Они представляют собой камеры большого сечения, обеспечивающие доступ к камерным тоннелям 1 РАО через вертикальные стволы 4, 5. В непосредственной близости от транспортно-развязочного узла 3, пара тоннелей соединяется и образует спаренный тоннель 7. Переход с одного витка спирали на другой осуществляется посредством транспортных съездов 6, установленных в транспортно-развязочных узлах 3. Кроме связи камерных тоннелей 1 РАО друг с другом и с транспортным тоннелем 2, транспортно-развязочные узлы 3 предназначены для размещения обслуживающего персонала, мастерских, складов. Вертикальные столы 4, 5 могут располагаться либо непосредственно в транспортно-развязочных узлах, либо на незначительном расстоянии от транспортно развязочных узлов. Выбор расстояния d1 и d2 между тоннелями производиться исходя из величины тепловой нагрузки на породный массив, выбор конструкции крепи осуществляется исходя из величины горного давления и тепловой нагрузки на крепь и вмещающий массив на основе математического (численного) моделирования, при этом d1 и d2 переменные величины, и d2>d1

Во время эксплуатации хранилища РАО радиоактивные отходы в контейнерах доставляются с поверхности через главный вертикальный ствол 4, далее посредством электровозного транспорта, через серию съездов 6, доставляется в рабочую часть хранилища, где их изолируют. Пространство между контейнерами заполняют глинистым раствором. Для обеспечения равномерной тепловой и радиационной нагрузки на вмещающие породы РАО средней активности хранятся в центральной части камерных тоннелей РАО между транспортно-развязочными узлами 3 с расстоянием между тоннелями, равным d2, в то время как РАО низкой активности располагают ближе к транспортно-развязочным узлам с расстоянием между тоннелями, равным d1.

Таким образом, предлагаемый способ позволит уменьшить стоимость строительства, повысить технологичность сооружения и радиационную безопасность, уменьшить тепловую нагрузку на вмещающий массив.