Спосіб автоматичного поховання радіоактивних відходів та підземне сховище для його здійснення

1. Способ автоматического захоронения радиоактивных отходов, включающий разборку завала радиоактивных масс, находящихся в укрытии, за счет их разрезки, сортировки, загрузки, транспортировки и эвакуации повторяющимися циклами, отличающийся тем, что РАО слабой и средней активности автоматически, под действием гравитации, спускают по наклонному стволу в хранилище под землей и замоноличивают их со специальным раствором с помощью вибрационного уплотнения и дистанционного контроля на неопределенно долгий срок. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сортируют РАО слабой и средней активности с концентрацией радиоактивных веществ соответственно до 1·10-5 Ки/л (кюри на литр) = 0,01 Ки/м 3 и до 1 Ки/л или 1000 Ки/м 3 и измельчают так, чтобы максимальные фракции не превышали 2/3 диаметра наклонного шахтного ствола. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уплотнения РАО вместе со специальным раствором в хранилище применяют дистанционно управляемые загерметизированные электромеханические вибраторы и молот-трамбовки, а в качестве одноразовых уплотняющих импульсов используют выстрелы снарядами-болванками из артиллерийских орудий, находящихся на поверхности земли и нацеленных вдоль оси вертикального ствола на центр хранилища. C2 (54) СПОСІБ АВТОМАТИЧНОГО ПОХОВАННЯ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ ТА ПІДЗЕМНЕ СХОВИЩЕ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 29781 транспортировки РАО, обслуживания и вентиляции. Недостатком известного хранилища является то, что оно рассчитано только на временное хранение высокорадиоактивных материалов, которые нуждаются в дезактивации, загрузке, разгрузке, вентиляции, контроле и безопасности, обслуживании людьми. Для этого предусмотрены специальные вертикальные стволы и горизонтальные туннели. Поэтому такое хранилище не может быть рассчитано на безлюдное автоматическое заполнение, замоноличивание и превращение его в могильник для послеаварийных радиоактивных веществ, обломков железобетонных, металлических конструкций, материалов, отходов изделий и технологического оборудования в большом количестве (до 50000 т) в виде отдельных крупных фрагментов. Наиболее близким по совокупности признаков, является выбранный в качестве прототипа "Способ разборки завала радиоактивных масс, находящихся в укрытии" по а.с. РФ № 2056654 G21F9/28, 9/30, G21С19/00, E21С41/00 (БИ № 8 от 20.03.1996). Способ состоит в послойной разборке топливосодержащих масс и РАО, и х разрезке, разгрузке, транспортировке и эвакуации с применением захватных устройств повторяющимися циклами. Недостатком известного способа является то, что он не предусматривает сортировку РАО слабой и средней активности, их автоматический спуск и захоронение в хранилище под землей и замоноличивание со специальным раствором с помощью вибрационного уплотнения и дистанционного контроля на неопределенно долгий срок. В основу изобретения поставлена задача создания способа захоронения РАО, находящи хся в укрытии, за счет разборки, разрезки, сортировки РАО слабой и средней активности, загрузки, транспортировки и эвакуации повторяющимися циклами и автоматически гравитационным способом спуски их в хранилище под землей и замоноличивание со специальным раствором с помощью вибрационного уплотнения и дистанционного контроля на неопределенно долгий срок. В основу изобретения поставлена также задача создания устройства (конструкции), которое состояло бы из вертикального шахтного ствола, диаметров до 8 м, заканчивающегося полым сферическим железобетонным телом - хранилищем РАО, причем к хранилищу должен примыкать под землей еще наклоненный под углом 45...60° к горизонтали шахтный ствол, диаметром до 8 м, с выходом на поверхность земли, и которое позволило бы захороненять на неопределенно долгий срок различные радиоактивные материалы, образовавшиеся при экстраординарных условиях, например, после аварий на АЭС с разрушением ядерного реактора. Поставленная задача достигается тем, что в способе разборки завала радиоактивных масс и РАО, находящи хся в укрытии, путем их разрезки, сортировки, загрузки, транспортировки и эвакуации повторяющимися циклами, согласно изобретению предусмотрен автоматический гравитационный спуск по наклонному стволу РАО слабой и средней активности в хранилище под землей и замоноличивание их со специальным раствором с помощью вибрационного уплотнения и дистанционного контроля на неопределенно долгий срок. Помимо этого, в процессе сортировки РАО слабой и средней активности предусмотрено их измельчение так, чтобы максимальные фракции не превышали 2/3 от диаметра наклонного шахтного ствола для обеспечения их автоматического спуска в хранилище. Кроме того, для уплотнения РАО вместе со специальным раствором в хранилище применяются дистанционно управляемые загерметизированные электромеханические вибраторы и молоттрамбовки, а также предусмотрены в качестве одноразовых уплотняющих импульсов выстрелы снарядами-болванками из артиллерийских орудий, находящихся на поверхности земли и нацеленных вдоль оси вертикального ствола на центр хранилища. Специальный раствор подают в хранилище по вертикальному стволу с помощью саморазгружающихся скипов и бадей. Раствор обладает тиксотропными и дезактивирующими свойствами и состоит из воды, мелкого заполнителя и вяжущи х: глины, извести, цемента и бентонита состава 3:3:2:1:1:1, с добавлением экранирующих радиоактивное излучение и дезактивирующи х ве ществ (например графита, бора в пределах 1...2%). Поставленная задача достигается также тем, что устройство (конструкция) состоит из вертикального шахтного ствола диаметром до 8 м и заканчивается полым сферическим железобетонным телом - хранилищем РАО, причем к хранилищу примыкает наклонный шахтный ствол с выходом на поверхность земли. Помимо этого, днище хранилища выполнено из глинистой постели, толщиной 2...4 м, сверху покрытой железобетоном, толщиной 1...3 м, и листовой нержавеющей сталью и футеровано броневыми плитами, а боковые и потолочные поверхности хранилища выполнены из скрепленных между собой и загерметизированных железобетонных или металлических тюбингов, к которым заранее прикреплены загерметизированные электромеханические вибраторы и молот-трамбовки с дистанционным управлением и приборы постоянного контроля, кроме того, наклонный ствол примыкает к хранилищу под углом 45...60° к горизонтали. Подземное хранилище для захоронения радиоактивных отходов (РАО) показано на фигуре. Подземное хранилище содержит ша хтный ствол 1, отделенный от коренных пород глинистым раствором 2. К вертикальному стволу 1, диаметром до 8 м, расположенному в безопасной близости от радиоактивного объекта, примыкает внизу под землей наклоненный под углом 45...60° к горизонтали, ствол 3, диаметром до 8 м, с выходом на поверхность земли в непосредственной близости от загрузочных устройств 4 (РАО). Днище полого сферического тела хранилища 5 сформовано из глинистой постели толщиной 2...4 м сверху покрытой железобетоном 6 толщиной 1...3 м и листовой нержавеющей сталью 7 и футеровано броневыми плитами 8, а боковые и потолочные поверхности хранилища 5 выполнены из скрепленных между собой и загерметизирован 2 29781 ных железобетонных или металлических тюбингов 9. В затюбинговое пространство и наружные поверхности хранилища 5, контактирующее с коренными горными породами, закачан глинистый раствор 2. Для послойного уплотнения РАО раствором применяют виброуплотнение с помощью загерметизированных электромеханических вибраторов 10 и молот-трамбовок 11 с дистанционным управлением, заранее прикрепленных к внутренним поверхностям хранилища 5. Для послойного уплотнения РАО раствором в хранилище 5 могут применяться также в качестве одноразовых уплотняющих импульсов выстрелы снарядами-болванками 12 из артиллерийских орудий, установленных на поверхности земли и нацеленных вдоль вертикальной оси на центр хранилища. В процессе технологической переработки радиоактивные отходы и материалы должны быть предварительно измельчены и отсортированы, и из них должны быть извлечены высокорадиоактивные отходы и ядерное топливо. Все эти операции должны быть осуществлены на оборудовании дистанционным управлением так, чтобы максимальные фракции не превышали двух третей от диаметра вертикального или наклонного стволов. Тогда обеспечивается автоматический спуск под действием силы тяжести сначала по наклонному, а затем по вертикальному стволу в хранилище, образующее могильник (8), расположенный на глубине В=300...400 м от уровня земли. Таким образом, предлагаемый способ захоронения и подземное хранилище в отличие от прототипа позволяют без непосредственного участия людей, дистанционно и автоматически захоронить на неопределенно долгий срок отходы, образовавшиеся, например, после крупных аварий и пожаров на АЭС или при ликвидации станций по истечению срока их эксплуатации. Радиоактивные отходы средней и слабой активности, вещества, материалы от разборки строительных конструкций, отработанное радиоактивное оборудование и др. отходы в больших объемах после обезвреживания и измельчения помещаются в могильник в подземном хранилище. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР № 1163808, 1985. 2. Авторское свидетельство СССР № 1371511, 1988. 3. Спицын Е.Я. Переработка и захоронение радиоактивных отходов и лабораторий. - М.: Атомиздат, 1965. - 116 с. Фиг. 3 29781 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4