Спосіб ліквідації глобальних катастроф типу чорнобильської

1. Спосіб ліквідації глобальних катастроф типу Чорнобильської, що включає ізоляцію і локалізацію заражених дільниць з наступною нейтралізацією чи збиранням і утилізацією шкідливих речовин, який відрізняється тим, що зону аварії згори закривають шаром ізолюючи-нейтралізуючих речовин, елементами конструкцій чи плівками з такими ж властивостями, по периметру зараженої зони на безпечній від шкідливих речовин відстані бурять один чи кілька рядів свердловин, які перетинають один чи два близькорозташованих до поверхні водотривких шари з відстанню між свердловинами, яка не перевищує глибини залягання першого від поверхні водотривкого шару, свердловини забезпечують фільтрами в зоні водоносних шарів, далі через свердловини направленими силовими хвилями забезпечують рівномірну проникність дільниці і водоносного шару між свердловинами до отримання фільтраційного зв'язку між діаметрально протилежними свердловинами, після чого направленими силовими хвилями у водоносний колектор нагнітають в напрямку діаметрально протилежних свердловин чи в круговому направленні розведений у воді кольмотант до повного припинення фільтраційного зв’язку як між діаметрально протилежними, так і між близькорозташованими свердловинами, після цього як усередині обконтуреного свердловинами протифільтраційного масиву водоносного колектора, так і за його межами бурять розріджену сітку свердловин для контролю рівня рідини у водоносному колекторі в зоні аварії, а усередині контура обконтуреної свердловинами зони у поверхневому шару виконують суцільний технологічний канал завглибшки не нижче статичного рівня рідини в контрольних свердловинах чи такої ж глибини і такого ж розташування ряди з'єднаних трубопроводами на поверхні обсаджених технологічних свердловин, після чого епіцентр аварії та зону зараження в безперервному режимі зрошують розчинником у розсіяному вигляді, який стікає і збирається усередині технологічних каналів чи технологічних свердловин, звідки насосами відкачують уже збагачений розчин, який далі подають на A (54) СПОСІБ ЛІКВІДАЦІЇ ГЛОБАЛЬНИХ КАТАСТРОФ ТИПУ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ 29030 розломів, де буде накопичуватися шкідливий розчин на постійне схоронення. 4. Спосіб ліквідації глобальних катастроф за пп. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що безперервне підведення розчинника і його розсіювання для переведення у розчин шкідливих речовин в небезпечній для життя зоні катастрофи здійснюють з аеростатів, устаткованих ізолюючими системами захисту та життєзабезпечення оператора чи умовами роботи програмуємого робота, на борт яких підведено через гнучкі комунікації розчинник, змонтовано керовані гідромонітори і системи розсіювання, а самі аеростати в небезпечну зону уводять за допомогою тросів і тягових лебідок, змонтованих за межами небезпечної зони, при цьому гнучкі комунікації для підведення розчинника на борт аеростатів з'єднують з бортом аеростатів через накопичувальні барабани з механічними приводами, що змонтовані за межами небезпечної зони. 5. Спосіб ліквідації глобальних катастроф за пп. 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що пункт приготування розчинника, системи насосів подавання розчинника у зону розчинності шкідливих речовин, накопичувальні ємкості для збирання розчинника розташовують за межами небезпечної зони, а насичені розчини подають з небезпечної зони на пункти нейтралізації через закриті трубопроводи. 6. Спосіб ліквідації глобальних катастроф за пп. 1-5, який відрізняється тим, що після вилучення із небезпечної зони шкідливих речовин шляхом переведення їх у розчин до безпечного для життя рівня, за допомогою технічних засобів здійснюють розбирання руйнувань і розосереджують елементи розібраних конструкцій для їх подальшого зрошення та переведення у розчин шкідливих речовин, які накопичилися в недоступних для розчину зонах, до отримання у розчині концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих рівней. 7. Спосіб ліквідації глобальних катастроф за пп. 16, який відрізняється тим, що зони зниженої рідинної проникності елементів будівель і дільниць грунтів, недоступні для проникнення рідкого розчинника і які містять у своєму об'ємі шкідливі речовини, обробляють направленими силовими хвилями для забезпечення їх рідинної проникності, причому обробку силовими хвилями зон зниженої проникності здійснюють після переведення у розчин усіх доступних розчиненню шкідливих речовин, коли у розчині будуть міститься концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих рівней. Винахід належить до технологій ліквідації глобальних катастроф, типу Чорнобильської, пов'язаних зі смертельно небезпечним зараженням усіх трьох середовищ (атмосфери, води, грунту), і може бути використано у всіх випадках, коли можливо переведення у розчин шкідливих речовин з наступною їх нейтралізацією та утилізацією. Відомий спосіб ліквідації глобальних катастроф, типу Чорнобильської, шляхом змонолічування зони катастрофи і перетворення її в об'єкт довгочасного схоронення шкідливих речовин за проектом "Моноліт" (В.Н.Герасько, А.А. Ключников та ін. Об'єкт "Укриття". Історія, стан і перспективи. Київ, Інтерграфік, 1997, с. 198). Недоліком способу є те, що в ньому не ставиться і не вирішується завдання видобування та наступної утилізації шкідливих речовин, а також контролю за їх станом в процесі схоронення. Найбільш близьким технічним вирішенням, обраним в якості прототипу, є спосіб ліквідації глобальних катастроф, типу Чорнобильської, за проектом "Плутон" (В.Н.Герасько, А.А. Ключников та ін. Об'єкт "Укриття". Історія, стан і перспективи. Київ, Інтерграфік, 1997, с. 198). Спосіб передбачає реконструкцію аварійного об'єкта з метою зміцнення його конструкцій для наступного видобування із зони катастрофи шкідливих речовин за допомогою нового покоління адаптивних роботів. Недоліком способу є те, що у період реконструкції передбачається присутність людей в небезпечній зоні. Крім того, зараз відсутні роботи, які здатні орієнтуватися в безсистемних багатомірних випадкових обставинах і розроблення таких роботів у близькому майбутньому проблематичне. Завданням винаходу є видобування шкідливих речовин з зони катастрофи в безлюдному режимі, їх нейтралізація й утилізація, а також ліквідація зони катастрофи й її рекультивація. Це досягається за рахунок переведення у розчин шкідливих речовин в зоні катастрофи за допомогою рідких розчинників, що подаються і розпорошуються дистанційно, видобування шкідливих речовин з розчинів та їх утилізації при забезпеченні протифільтраційного захисту зони катастрофи на основі технології керування рідинної проникністю гірничих порід на місці залягання направленими силовими хвилями. Технічна ефективність від реалізації винаходу полягає у повному видобуванні шкідливих речовин із зони катастрофи та їх утилізації в безлюдному режимі, а також ліквідації залишків катастрофи і рекультивації зони катастрофи. Споживча ефективність від реалізації винаходу полягає в скороченні термінів ліквідації наслідків катастрофи, порятунку людей від впливу шкідливих речовин при багаторазовому зниженні витрат на ліквідацію наслідків катастрофи. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб містить в собі ізоляцію і локалізацію заражених шкідливими речовинами дільниць катастрофи з наступною нейтралізацією та утилізацією шкідливих речовин. Відповідно до винаходу зону аварії зверху закривають шаром ізолюючи-нейтралізуючих речовин, елементами конструкцій чи плівками з такими ж властивостями для ізоляції зони катастрофи в початковий період. Для створення протифільтраційного водотривкого шару під усією зоною катастрофично периметру зараженої зони на безпечній від шкідливих речовин відстані свердлять один чи кілька рядів свердловин, які перетинають один чи два найближчих до поверхні водотривких шарів з відстанню між 2 29030 свердловинами, яка не перевищує глибини залягання першого від поверхні водотривкого шару, свердловини обсаджують колонами та забезпечують фільтрами в зоні водотривких шарів, далі через свердловини направленими силовими хвилями забезпечують рівномірну проникність обконтуреної свердловинами дільниці водоносного шару до отримання фільтраційного зв'язку між діаметрально протилежними свердловинами (А.С. СРСР № 1701896, кл. Е21В43/28, 1991 p.), після чого направленими силовими хвилями у водоносний колектор нагнітають в направленні діаметрально протилежних свердловин чи в круговому направленні разведений у воді кольмотант до повного припинення фільтраційного зв'язку як між діаметрально протилежними свердловинами, так і між близькорозташованими. Для контролю та управління рівнем рідини у водоносному колекторі в зоні аварії, як усередині обконтуреного свердловинами протифільтраційного масиву водоносного колектора, так і за його межами бурять розріджену сітку свердловин. Для збирання і відкачування збагаченого розчинними шкідливими речовинами розчину, усередині контура обконтуреної свердловинами зони у поверхневому шарі виконуютьсуцільний технологічний канал завглибшки не нижче статичного рівня рідини в контрольних свердловинах чи такої ж глибини і такого ж розташування рядів, з'єднаних трубопроводами на поверхні обсаджених технологічних свердловин, після чого епіцентр аварії та зони зараження в безперервному режимі зрошують розчинником у розсіяному вигляді, якій стікає й збирається усередині технологічних каналів чи технологічних свердловин, звідки насосами відкачують вже збагачений розчин, який далі поступає на завод чи пункт нейтралізації розчинів, наприклад в сорбційні колони, якщо місце катастрофи заражене радіоактивними речовинами, де розчин нейтралізується, після чого він зливається в накопичувальні ємкості, доводиться до розрахункового рівня концентрації в ньому розчиняючих компонентів, після чого знову розсіюється над зоною скупчення шкідливих речовин, і так далі до тих пір, поки в розчин перестануть потрапляти розчинні шкідливі речовини. З метою очищення зони катастрофи від окислювача, що залишився після повного виведення шкідливих речовин, всю технологічну зону, яка до цього зрошувалась окислювачем, зрошують чистою водою до тих пір, поки в чисту воду перестане потрапляти розчинник і лише після цього об'єкти зони аварії підлягають утилізації, а грунт - рекультивації. Для гарантованого виключення потрапляння шкідливих речовин у водоносні шари, весь період ліквідації наслідків катастрофи з контрольних свердловин, розташованих за межами обконтуреного свердловинами протифільтраційного масиву водоносного колектора, безперервно відкачують воду, при необхідності її нейтралізують, позбавляючи від домішок шкідливих речовин, і далі зливають до найближчої водойми, постійно підтримуючи таким чином депресову вирву під зоною ліквідації катастрофи, глибина якої повинна бути не нижче глибини залягання самого близького к поверхні водотривкого шару. З метою непоширення розчинів шкідливих речовин із зон з високою концентрацією шкідливих речовин в зони с низькою концентрацією, всю заражену територію місця катастрофи поділяють на зони з однаковим рівнем концентрації шкідливих речовин чи локалізовані одним рельєфом місцевості (западини, височини), спорудженнями чи елементами споруджень, в тому числі зруйнованими приміщеннями, фундаментами, промисловими об'єктами і технологічними системами, і кожну зону нейтралізують окремо шляхом переведення у розчин шкідливих речовин, виключаючи при цьому попадання насичених шкідливими речовинами розчинів із зон з високою концентрацією в зони з низькою концентрацією. Як варіант технології, з метою майже двократного здешевлення усього циклу робіт по ліквідації наслідків катастрофи, відповідно до винаходу, розчин, збагачений розчинними в ньому шкідливими речовинами, не піддають нейтралізації, а транспортують трубопроводами чи герметичними ємкостями до найближчого тектонічного розлому, розкритого свердловинами нижче зони осадочних і дезінтегрованих гірничих порід, і зливають через свердловини в порожнину розлому на глибини не менше десяти тисяч метрів з наступним миттям чистою водою зон фільтрації шкідливих розчинів від вибою зливних свердловин до глибинних порожнин розломів, де буде накопичуватися шкідливий розчин на постійне зберігання. Для забезпечення безлюдного режиму ліквідації наслідків катастрофи на стадії підготовлення і виконання робіт, безперервне підведення розчинника і його розсівання для переведення в розчин шкідливих речовин в небезпечній для життя зоні катастрофи здійснюють з аеростатів, обладнаних ізолюючими системами захисту і життєзабезпечення оператора чи умовами роботи програмованого робота, на борт яких підведено через гнучкі комунікації розчинник, змонтовані керовані гідромонітори та системи розсіяння, а самі аеростати в небезпечну зону уводять за допомогою тросів і тягових лебідок, змонтованих за межами небезпечної зони. Для компенсації змінних відстаней гнучкі комунікації для підведення розчинника на борт аеростатів з'єднують з бортом аеростатів через накопичувальні барабани з механічними приводами, змонтованими за межами небезпечної зони. З метою повного виключення присутності людей в небезпечній зоні у підготовчий та основний період ліквідації наслідків катастрофи, пункт приготування розчинника, системи насосів подавання розчинника в зону розчинності шкідливих речовин, накопичувальні ємкості для збору та відновлювання розчинника розташовують за межами небезпечної зони, а насичені розчини подають з небезпечної зони на пункти нейтралізації по закритим трубопроводам. З метою створення безпечних умов для повної ліквідації результатів катастрофи, після вилучення з небезпечної зони шкідливих речовин шляхом переведення їх у розчин до безпечного для життя рівня, за допомогою технічних засобів здійснюють розбирання руйнувань і розосереджують елементи розібраних конструкцій для їх подальшого зрошення та переведення у розчин шкідливих речовин, які нагромадилися в недосяжних для розчину 3 29030 зонах, до отримання у розчині концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих рівней. З метою створення безпечних умов для рекультивації грунтів в зоні катастрофи, зони зниженої рідинної проникності елементів споруд і дільниць грунтів, недоступні для проникання рідкого розчинника, але які містять в своєму об'ємі шкідливі речовини, обробляють направленими силовими хвилями для забезпечення їх рідинної проникності. Обробку силовими хвилями зон зниженої проникності здійснюють після переведення у розчин усіх доступних розчиненню шкідливих речовин, коли у розчині будуть міститься концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих рівней. Запропонований винахід ілюструється кресленням, де на фігурі наведена схема реалізації способу ліквідації глобальних катастроф. На схемі наведені зруйновані об'єкти 1 зони катастрофи 2. Зона катастрофи 2 обконтурена технологічним каналом 3 чи технологічними свердловинами 4, які знаходяться за межами зони небезпеки для життя людей. По периферії контура зони катастрофи розташовані ряди свердловин 5, що перетинають по глибині близько розташований до поверхні водотривкий шар 6. Ці свердловини перетинають поверхневий водоносний горизонт 7. Свердловини 5 обсаджені металевими чи пластмасовими обсадними трубами і забезпечені фільтрами в зоні водоносного шару. Над зоною катастрофи 2, безпосередньо над зруйнованими об'єктами 1, підвішують аеростат 8, який уводять з безпечної зони в простір над зруйнованими об'єктами 1 за допомогою лебідок 9 з тросами 10. Розчинник 11 з накопичувальної ємкості 12 за допомогою насоса 13 подають через гнучкий трубопровід 14, що намотаний на механічний барабан 15, на борт аеростата 8, звідки через гнучкий трубопровід 14 розчинник подають до гідромоніторів 16, які уводять під дах зруйнованих об'єктів 1 за допомогою маніпуляторів 17, де розчин розсіюють і їм зрошують зони розташування шкідливих речовин безпосередньо в місцях їх накопичення. Перед подаванням розчинника в зону катастрофи 2 через свердловини 5 зону водоносного шару 7 направленими силовими хвилями кольмотують, перетворюючи у протифільтраційний водотривкий шар. Після переведення у розчин шкідливих речовин, насичений розчин накопичується в герметичних об'ємах промислових об'єктів 1 і звідти через трубопровід 18 за допомогою насоса 19 відкачується на заводи (пункти) нейтралізації 20 (сорбційні колони, якщо розчиняються радіоактивні речовини). Після нейтралізації розчинник через трубопроводи 21 знову зливається в накопичувач 12. Розчин, який потрапляє за межі герметичних зон промислових об'єктів, стікає по протифільтраційному водотривкому шару 7 під зоною катастрофи і збирається у технологічному каналі 3 чи технологічних свердловинах 4, звідки за допомогою трубопроводів 22 подається в пункт нейтралізації 20. Накопичення шкідливих речовин 23 в епіцентрі зони катастрофи переводять у розчин в локалізованому об'ємі їх розташування, виключаючи змішування розчинів з цієї зони з розчинами меншої концентрації з інших зон. Для створення депресової вирви під зоною катастрофи і контролю за рівнем грунтових вод свердлять розріджену сітку свердловин 24 за межами контура зони катастрофи. Спосіб ліквідації глобальних катастроф здійснюється так. Перед початком робіт по переведенню у розчин шкідливих речовин в зоні катастрофи забезпечують протифільтраційну ізоляцію (захист) усієї зони катастрофи на всю глибину водоносного шару до водотривкого шару. Для цього зону катастрофи 2 зі зруйнованими об'єктами 1 на території зони обконтурюють сіткою свердловин 5, які перетинають водотривкий шар. Через ці свердловини водоносний шар оброблюють силовими хвилями для отримання рівномірного фільтраційного зв'язку поміж діаметрально протилежними свердловинами шляхом хвильового направленого нагнітання в пласт чистої води. Після досягнення рівномірного фільтраційного зв'язку свердловин 5 з діаметрально протилежними свердловинами, в пласт направленими силовими хвилями нагнітають розчинний у воді кольмотант до повного зникнення фільтраційного зв'язку обробляємої свердловини з діаметрально протилежними та близькорозташованими свердловинами. Після цього надійність фільтраційного захисту зони катастрофи перевіряють фарбуючим нешкідливим розчином, яким заповнюють технологічний канал 3 чи технологічні свердловини 4 і контролюють його появу в контрольних свердловинах 24, розташованих за периметром зони катастрофи 2, яка обконтурена сіткою свердловин 5. Через свердловини 24 протягом усього періоду робіт по ліквідації наслідків катастрофи безперервно відкачують воду, при необхідності її нейтралізують, позбавляючись від домішок шкідливих речовин, і далі зливають у близькорозташовану водойму, постійно підтримуючи таким чином депресову вирву під зоною ліквідації наслідків катастрофи, глибина якої повинна бути не нижче глибини залягання самого близького до поверхні водотривкого шару. Розчин 11 для розчинення шкідливих речовин приготовляють і накопичують в ємкості 12, звідки його насосом 13 через гнучкі комунікації 14 подають на борт аеростата 8, в якому створені умови для розміщення оператора чи роботизованого комплексу. Аеростат 8 уводиться в зону розміщення шкідливих речовин на безпечній для життєдіяльності оператора висоті за допомогою тягових лебідок 9 з тросами 10, розташованих за межами небезпечної зони 2. За допомогою маніпуляторів 17 гідромонітори 16 з розпилювачами розчинника уводять у приміщення, де розташовані скупчення шкідливих речовин 24 і включають у роботу насоси 13. Розчинник через гнучкі комунікації 14 підводиться до моніторів 16 з розпилювачами і зрошує зону скупчення шкідливих речовин 24 та увесь комплекс 1 промислових будівель у зоні зараження шкідливими речовинами, а також всю прилеглу до будівель заражену шкідливими речовинами територію зони 2. Насичений шкідливими речовинами розчин стікає униз і скупчується в герметичних дільницях будівель, звідки насосом 19 через трубопровід 18 відкачується та подається на завод чи пункт 20 нейтралізації розчину. 4 29030 Якщо шкідливі речовини є радіоактивними, то розчин знешкоджується у сорбційних колонах, звідки знешкоджений розчинник через трубопровід 21 зливається в накопичувальну ємкість 12, де він регенерується (відновлюється) і знову насосом 13 через трубопроводи 14 та гідромонітори 16 подається на зрошення і розчинення шкідливих речовин. Заражена територія зони катастрофи 2 за межами промислових будівель 1 зрошується гідромоніторами 16 безпосередньо по поверхні території. Розчинник змиває шкідливі речовини з поверхні грунту і проникає в поверхневий шар грунту до штучного протифільтраційного водотривкого шару і стікає в технологічні канали 3 чи технологічні свердловини 4, звідки через труби 22 насосами 19 насичений шкідливими речовинами розчин подається на завод чи пункт нейтралізації. Зони розташування шкідливих речовин і уся заражена територія зони катастрофи 2 зрошується розчином до появи в насиченому розчині концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих норм. Після цього за допомогою механічних засобів здійснюється розбирання залишків конструкції, розкриваються недосяжні для розчинника зони скупчення шкідливих речовин, забезпечуючи проникність непроникних для рідини зон скупчення шкідливих речовин. Після виведення людей и механічних засобів із зони катастрофи 2 продовжується зрошення зон скупчення шкідливих речовин і переведення їх у розчин до тих пір, поки у розчині не буде досягнуті концентрації шкідливих речовин нижче гранично допустимих рівней. Після цього усю територію зони катастрофи, яка піддалася дії розчинника, миють чистою водою до появи у стоках чистої води концентрації розчинника нижче гранично допустимих норм. Воду із залишками вимитого розчинника збирають через ті ж канали, що і розчин шкідливих речовин, і нейт ралізують. Після закінчення миття території зони катастрофи чистою водою, територія є безпечною для присутності людей і залишки руйнувань в зоні катастрофи прибирають й утилізують, а територія рекультивується і здається в господарчу експлуатацію. Всі об'єкти, які обслуговують технологію переведення у розчин шкідливих речовин, розташовують у безпечній зоні за межами зони катастрофи 2. Режим переведення у розчин шкідливих речовин є безлюдним до появи у зоні катастрофи концентрації шкідливих речовин нижче рівня гранично допустимих норм, безпечних для людей. Як варіант реалізації способу ліквідації глобальних катастроф, майже у двічі здешевлюючий технологію, передбачено схоронення насичених розчинів шкідливих речовин у глибоких тектонічних розломах на глибинах більше десяти тисяч метрів. Для цього насичений шкідливими речовинами розчин насосом 19 подають не на пункт нейтралізації 20, а до найближчого тектонічного розлому, розкритого обсадними свердловинами нижче зони осадочних і дезінтегрованих гірничих порід. По свердловинам насичений шкідливими речовинами розчин зливають у порожнини тектонічного розлому. Після закінчення робіт усю зону руху шкідливих речовин через комунікації та через пористі структури гірничих порід до зони порожнистості у розломі миють чистим розчинником і чистою водою. Реалізація цього варіанта проекту можлива лише після геологічного та геофізичного розвідування структури розлому. Наприклад, два тектонічних розломи завглибшки до 40 км і завглибшки до 400 км перетинаються в районі Чорнобильської катастрофи на відстані 6 км безпосередньо від місця катастрофи, що робить такий проект реальним. 5 29030 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6