Спосіб захоронення саркофагу та пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до шахтного будівництва і может бути використаний при будівництві різного роду піздемних споруд. Відомий спосіб зведення верхнього перекриття підземної споруди. Спосіб включає формування камери, влаштування виробленого простору в масиві гірської виробітки, розробка стволів породи для підйомних шахт і штолень. Недоліком способу є використання камери в якості розвантажувального пристрою, невикористання ефекту розвантаження гірських порід. Неможливість використання способу для зберігання саркофагу на великих глибинах. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення являється спосіб утворення підземної полості великого перерізу [1] - прототип способу. В гірських породах утворюють вертикальну камеру, заповнену подрібненими породами. На поверхні порібнених порід розміщують замкнене гнучке перекриття в вигляді ємкості, заповненої сипучим матеріалом. Породи випускають через воронки в днищі камери. При цьому гнучке перекриття переміщується на дно камери, а провал, утворений на поверхні, заповнюють закладкою. Після спуску перекриття сипучий матеріал знімають з утворенням підземної полості. Знімання сипучого матеріалу з під перекриття здійснюють з допомогою намивання. Гірську породу піднімають по шатхному стволу на поверхню. Недоліками способу являються: непридатність ємкості в якості постійного сховища саркофагу, неможливість створення параметрів заморожування, вапнування, ізоляції, стабілізації напружнодеформованого поля в стінках капсули. Спосіб не забезпечує розвантажувального ефекту стін; не зберігає в цілісності об'єкт зберігання внаслідок піддатливості перекриття. В основу винаходу поставлено завдання шляхом створення в товщі гірських порід постійного параметру режиму зберігання саркофагу, при цьому виключається можливість деформування стінок капсули, зберігається цілісність об'єкту зберігання, система охолодження, досягається рівномірне затухання ядерної реакції, в результаті - радіаційна безпека. Поставлене завдання досягається тим, що спосіб заховання саркофагу, включаючий операції по розміщенню реактора в саркофазі, утворенню камери, опусканню плити, зворотньому засипанню породи камери, зберіганню, згідно з винаходом, що заховання саркофагу здійснюють на дні камери, в капсулі, заповненій антирадіаційним матеріалом, при цьому в якості охолоджувального агрегату використовують рідкий азот, в якості термостату - подрібнену крейду, в якості ізоляції - глинозем, при цьому днище камери застосовують в якості розвантажувального пристрою, зменшують ріст стискаючої напруги в стінках капсули, ліквідують виникнення небезпечних деформацій. Таким чином, цілісність об'єкту заховання і радіаційна безпека досягається в замкненій трубі, з середини і зовні ізольованою в глибоких пластах гірських порід, при будь-яких діях ударної хвилі і сейсмічних впливах. Це підтверджується результатами випробувань атомних зарядів в штольнях гірських порід. Відомі пристрої гірських виробіток, включаючі основні (підземні споруди) і допоміжні виробітки (вертикальні шахти), які розміщуються по обидві сторони підземної спороди. Існує різні типи підземних споруд. Конструктивні особливості пристроїв в основному залежать від технологічного здійснення гірських робіт. Недоліками цих пристроїв є неможливість їх використання в якості постійного пристрою для зберігання саркофагу, відсутність спеціальних камер з п'ятьма стінками. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення являється підземна споруда [2] - прототип пристрою. Підземна споруда, включаючи кільце і розвантажуючі конструкції, які виконані в вигляді консолей, складених з прямих і криволінійних частин, жорстко прикріплених до кільця криволінійними частинами. Ці частини консолей виконані в формі кільцевої дуги, обмеженої кутом в 20 градусів, протилежній кільцю кривизни, сполученої з нею по горизонтальному діаметру, а радіуси кіл середньої криволінійної консолі і кільця відповідають 4,75:1. Недоліком пристрою являються відсутність деяких деталей. Пристрій не облаштований камерою з верхньою плитою підземної полості; підпружинною ресорою, не має торцевих стінок з деформаційними щілинами. Криволінійні консолі прототипу завдяки їх незначній кривизні не забезпечують розвантажувального ефекту в стінках труби і на великій глибині збереження труби не буде забезпечено. В основу винаходу покладено завдання: створення пристрою для захисту об'єкту, шляхом введення в конструкції камери нових форм з днищем, яке одночасно являється днищем капсули і верхньою плитою підземної полості, завдяки чому досягається надійність стінок і збереження розміщеного в ньому саркофагу. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для реалізації способу заховання саркофагу, що має стінки камери, верхню плиту підземної полості, згідно винаходу, верхня плита підземної полості виконана в вигляді підпружної розвантажуючої стінки капсули ресор жорстко прикріпленої до стінок камери, утворюючої деформаційну щілину між плитою і основою. Торцеві стінки капсули мають деформаційні щілини. Вертикальні стінки камери допоміжно оснащені розвантажувальним склепінням, розташованим на половині глибини залягання саркофагу. Таким чином, наявність камери з капсулою і днищем виконаним в вигляді підпружної ресори, наявність склепіння забезпечують зберігання саркофагу та досягнення поставленого завдання. На фіг.1 представлено запропонований пристрій в плані по перерізу B - B на фіг.2 (в процесі опускання); на фіг.2 - переріз A - A на фіг.1: на фіг.3 - переріз C - C на фіг.1 (умовно шахти не показані). Пристрій розміщено в пласті граніту на глибині 1000м, який над ЧАЕС починається з глибини 440 метрів і складається з камери 1, капсули 2 з днищем, представляючим верхню плиту підземної полості, виконану в вигляді підпружної ресори 3, утворюючої деформаційну щілину 4 між днищем капсули і основою 5, складеного з розроблюваної полості 6 граніту. В капсулі розміщений глиняний пласт 7, всередині якого утримується саркофаг 8, а в ньому - пласт 9 подрібненої вапняної породи крейди, заморожений рідким азотом. Торцеві стінки 10 капсули оснащені деформаційними щілинами 11. Капсулу перекриває розвантажувальний гірський тиск склепіння 12 одинарної кривизни. Під склепінням розміщені основні радіаційні відходи 13 України в щільному глиняному пласті. Над склепінням 12 розміщена гірська подрібнена виробітка 14, покрита пластом піску 15 і грунтом земляної поверхні. На фіг.1 показані передбачувані лінії залізнодорожної вузької колії 16, з вагонетками, бокові шахти 17, а також труби 18 для подавання заморожуючого рідкого азоту і труби 19 для закачування тампонажного цементного розчину, для створення водонапірного пласта. Суть і приклад конкретного виконання способу заключається в створенні приладу. Спочатку на поверхні готують саркофаг, демонтують витяжну баню, демонтують зайві протяги підпірних стінок, бетонних контрфорсів, проводять необхідне підсилення конструкцій. За допомогою пневмо та інших технологій всередину саркофагу закачують вапняний матеріал (крейду) з рідким азотом для заморожування реактору. Далі заморожують будмайданчик навколо проведення гірських робіт. Потім всередині облаштовують ще одну площадку, на якій водонапірцементним розчином перекривають водоносні пласти, В утвореному просторі під укриттям створюють комплекс гірських виробок, будують капсулу, підводять верхню плиту підземної полості. Спосіб утворення верхнього перекриття підземної полості включає утворення відкритого виробленого простору в масиві гірських порід, встановленні закріпленні опалубки, заповнення його дрібнозернистим бетоном за допомогою бетононасосів. Опускання саркофагу на 1000м під гранітні пласти проводять шляхом поступового видалення порід з дна колодязя через бокові шахти. По мірі заглиблення стінки камери нарощують зверху (після заповнення камери радіаційними матеріалами) влаштовують розвантажувальне склепіння. Від вертикального навантаження на стінки камери вигинаються розташовані поряд ресори. Складаюча вигинаючого моменту в вигляді сили стиску діє в протилежному до меридіонального навантаження напрямку і поглинає його. Таким чином, дія вертикального навантаження поглинається підсиленням, виникаючим в конструкції підпружної ресори. Вертикальне навантаження з навантажуючого перетворюється в розвантажуюче. Деформації нижньої частини, а також по торцям капсули, приймаючі форму еліпса проходять в проміжках щілин 4, 11 (фіг.2, 3). Запропонована технологія заховання застосовується в шахтних роботах і тому надійна з точки зору техніки безпеки. Цю роботу так чи інакше доведеться виконувати нинішньому поколінню (чим скоріше, тим краще), оскільки процеси деградації існуючих в саркофазі конструкцій розвиваються безперервно. З урахуванням безперервних ремонтних робіт і досліджень, техиіко-економічна ефективність проекту очевидна. Вартість робіт оцінюється в 1,5млрд. доларів США, в той час як проект будівництва "Укриття-2" вимагає до 10млрд. доларів іучасті спеціалістів всього світу.