Спосіб передексплуатаційного підготування сольового сховища радіоактивних відходів

1 Спосіб передексплуатаційного підготування сольового сховища радіоактивних відходів, який відрізняється тим, що повер хн ю кам'яної солі схови ща піддають дії' високочастотного електромагнітного опромінення, при цьому високочастотне електромагнітне опромінення проводять протягом 10-100 секунд і питомою електричною потужністю 3,1 106 - 27 10е вт/м 3. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняє ться тим, що ви сокочастотне електромагнітне опромінення проводять питомою електричною потужністю 26 10 е -26,5 106 вт/м 3. CM О Винахід відноситься до атомної техніки і может бути використаний під час створення сольового схови ща радіоактивних відходів. Усунення високоактивних радіоактивних відходів із сфери проживання людини полягає в фіксації цих відходів в тверді матриці або геометричні контейнери із послідуючим вилученням в глибинні геологічні формації (граніт, глина, кам'яна сіль і т.д.). По геологічній стабільності, пластичності, теплофізичним властивостям сольові формації найкраще відповідають вимогам, які ставлять до середовища сховища радіоактивних відходів. Важливим є вимога непроникності сховища радіоактивних відходів для води, тому що у зоні схови ща можливий радіоліз води і, як наслідок, накопичення водню у вибухонебезпечни х концентраціях, ерозія оболонок і матриць радіоактивних відходів з вилуженням радіонуклідів і т д Основним недоліком сольової формації, як середовища для створення сховища радіоактивних відходів, є реліктова вода (розсіл) у формі рідких та газорідких включень, які складають 0,5-3% об'єму кристалічної матриці Під впливом неоднорідного температурного поля, яке виникає в сол ьовій матриці сховища внаслідок виділення тепла схованими радіоактивними відходами, включення розсолу спрямовано переміщуються. Газорідкі включення, об'єм газової бульбашки Vg в яких більше або дорівнює об'єму VL рідини, р ухаються від джерела тепла, т.б. в глибину сольового масиву. Включення фазо во го складу Vg A/^1 в про цесі , руху розпадаються на два включення: газорідке складу Vg/VL > 1 і однофазове рідке включення. Однофазові включення рухаються до джерела тепла, т б до схованих радіоактивних відходів [1 ]. Очікують, що рідкі включення в перші десятиріччя поховання радіоактивних відходів з кожного року будуть поставляти в схови ще до Vo=(2-3)x Ю" 5 м з кожного м 2 поверхні сховища (VcFM/рік). З часом швидкість накопичення води в схови щі зменшиться в зв'язку зі зменшенням потужності виділення тепла схованими радіоактивними відходами [2]. За нашого часу в провідних країнах Європи та Америки використо вують пасивні методи боротьби з поставкою реліктової води в сховища. Відомий спосіб поховання радіоактивних відходів, в якому реліктову воду, яка надходить в сховище, пропонують збирати в окремі порожнини, які улаш ю со CM со 1 досягається під час перегріву на ДТ=370°С Для практичної реалізації цього способу перетворення фазового складу включень необхідно здійснити рівномірний нагрів сольових пластів, що являє собою технічн у задачу, яку майже неможливо розв'язати До того ж це економічно не виправдано В осно ву вина хо ду поста влено зада чу створити такий спосіб передексплуатаційного підготування сольового сховища радіоактивних ВІДХОД ІВ, в якому шляхом використання високочастотного електромагнітного опромінення заданої питомої електричної потужності протягом заданого періоду часу вдалося б зменшити поставку реліктової води в схови ще і за ра хунок цього підвищи ти безпечність сольового сховища Даний технічний результат досягається тим, що у відомому способі передексплуатаційного підготування сольового сховища радіоактивних відходів, зпдно з винаходом, поверхнею кам'яної солі схови ща піддають дії високочастотного електромагнітного опромінення, при цьому високочастотне електромагнітне опромінення проводять протягом 10-100 секунд і питомою електричною потужністю 3,1 106-27 106 вт/м 3 Крім цього, високочастотне електромагнітне опромінення проводять питомою електричною потужністю 26 106-26,5 10 е вт/м 3 Аналіз співставлення з найближчим аналогом свідчать, що спосіб передексплуатаційного підготування сольового сховища радіоактивних відходів, що заявляється, відрізняється тим, що поверхню кам'яної солі сховища піддають дн високочастотного електромагнітного опромінення, при цьому високочастотне електромагнітне опромінення проводять протягом 10-100 секунд і питомою електричною потужністю 3,1 106—27106 вт/м 3 Крім того, високочастотне електромагнітне опромінення проводять питомою електричною потужністю 2610-26,5 106 вт/м 3 Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом полягає в наступному Кам'яна сіль, як "діелектрик", є "прозорою" для електромагнітного високочастотного опромінення Поглинають енергію високочастотного поля і, як наслідок, розігріваються спочатку тільки включення розсолу, які мають більшу електропровідність Під час такого способу нагріву, енергія високочастотного поля в об'ємі сольового пласта поглинається локально, а включення, які розігріваються до високих температур, залишаються нерухомими в сольовій матриці Товщина шару солі L, в якому включення розсолу поглинають основну частину електромагнітної енергії, обмежена співвідношенням L = Х/п, де X - глибина проникнення високочастотного опромінення в розсіл, п об'ємна концентрація включень Величина Я залежить від питомого опору розсолу р, магнітно) проникності ц, частоти випромінювання f і визначається співвідношенням Х=50 ,3 л]рІ\і \ (м) (1) Питома теплова потужність, яка необхідна для перегріву включень на ДТ градусі в, визначається по формулі WT = cd ДТ/irt (вт/м 3 ) (2) де с - питома теплоємність, d - густина розсолу, t - час опромінювання, г| - коефіцієнт, який урахо вує утрати під час високочастотного нагріву тепла і приймається рівним 0,7 - 0,9 [7] Під час перегріву включень розсолу в то вщині солі L на 40-370°С і наступному їх о холодженні до початкової температури за допомогою високочастотного електромагнітного опромінення заданої потужності відбувається перетворення рідких включень розсолу в газорідкі, які рухаються від джерела тепла, що спричиняє зменшення поставки реліктової води у схови ще Суть винаходу пояснюється графіком, де показана залежність Vg/Vi від часу дн високочастотного електромагнітного опромінення Спосіб здійснюють наступним чином Поверхню кам'яної солі сховища піддають дн високочастотного електромагнітного опромінення до температури перегріву включень розсолу, що складає 40-370°С Високоча сто тне елек тромагні тне опромінення проводять протягом 10—100 секунд і питомою електричною потужністю 3,1 106-27 106 вт/м 3 Після охолодження включень розсолу до початкової температури визначають співвідношення Vg/VL Як приклад показані значення головних параметрів, які необхідні для реалізацп способу і результати модельних ДОСЛІДІВ Якщо приймаємо значення ті = 0,7 (під час малого періоду високочастотно» обробки шару кам'яної солі, ДТ = 40°С і табличні значення величин С * 3,7 103 дж/кг град, d = 1 2 10 3 кг/м 3 із формули 32650 (2) WTI S 2,59 10е вт/м 3. Величина WTI ЯВЛЯЄТЬСЯ тою мінімальною питомою тепловою потужністю високочастотного електромагнітного опромінення, яка необхідна для перетворення рідких включень розсолу у газорідкі включення із співвідношенням об'ємів газової та рідкої фаз 01, знаходиться в межах від We « 3,1 10е вт/м 3 до We = 27 106 вт/м 3. Оптимальні значення питомих електричних потужностей, при яких різко зро ста є сп і ввідн о шення Vg /VL , склада є 26 ,0 26,5 106 вт/м 3. В цьому випадку практично всі газорідкі включення рухаються в глибину сольового пласта. Різниця в значеннях розрахованих питоми х теплови х потужностей W T ^ І експериментальних We(WT/We = 0,8 - 0,85) свідчать про те, що близь-ко 15 - 20% енергії електромагнітного опромінення витрачається на прямий нагрів кристалічної матриці. Ці причини коректною характеристикою дії електромагнітного опромінення на рідкі включення є реальні енергетичні витрати , які визначають в експерименті величиною We. Використання способу, що заявляється, дозволяє перетворювати рідкі включення розсолу в газорідкі включення, що на тривалий строк зменшує або виключає надходження реліктової води в сольове сховище радіоактивних відходів і, внаслідок цього, підвищує безпечність його експлуатації. Експериментальну апробацію даного способу здійснювали в модельних дослідах зі зразками кристалів кам'яної солі Артемівського родовища (Брянцевський пласт). Середній розмір рідких включень в зразках складав L - 5 Ю"4 м, а їх об'ємна густина не перебільшувала п = 10~2. Високочастотне електромагнітне опромінення проводили за допомогою приладу УВЧ-66 з фіксованою ча сто тою f = 40,68 Мщ і корисною електричною потужністю W = 70 вт. Використовували випромінювач конденсаторного типу, в який поміщали зразки кам'яної солі. Питома електрична потужність We = W/V, де V - об'єм, обмежений пластинами робочого ко нден са то ра , зм ін юва ла сь в межа х 0 < We < < 50 106 вт/м 3. Розміри і фазовий склад рідких включень визначали при температурі То = 22QC зразків кам'яної солі до і після високочастотного електромагнітного опромінення. Внаслідок цих замірів будували залежності співвідношення об'ємів газоWe, 106 вт/м3 3,0 3,1 3,8 15,0 25,3 26,0 26,5 27,0 Vg/VL 0 5 103 0,01 0,07 0,13 0,72 1,1 4,0 32650 -2 Ц./Ц, 10 15 0 10 5 t,C 200 100 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3- 72-89 (03122)2 -57-03