Приповерхневе сховище радіоактивних відходів

//990Z 0913 MHK6G21F9/36 Приповерхневе сховище радіоактивних відходів. Винахід стосується проблем поводження з радіоактивними відходами (РАВ), а більш конкретно він відноситься до засобів захоронення РАВ зокрема до конструкції приповерхневого сховища РАВ Відомо, ЩО радіоактивні відходи є неодмінною кінцевою ланкою в ланцюгу будь якої ядерної чи радіаційної технології За останні півстоліття на Землі з'явилося десятки міліардів Кюрі радіоактивних відходів і їх кількість стрімко зростає, що створює потенційну загрозу для життя і здоров'я людей та негативно впливає на біосферу Про кількість РАВ говорить той факт, що тільки один з трьох російських гірничо- хімічних комбінатів комбінат «Маяк» за час своєї роботи провів захоронення твердих РАВ високоактивних в 227 пунктах, низько- і середньо -активних РАВ в 24-х підземних спорудах, а також 203 кар'єрах, заповнених шаром глини Відомо також, що при аваріях на ядерних об'єктах (енергетичних установках, виробництвах паливного циклу та ін ) утворюється величезна, навіть в порівнянні з виробництвом енергії, кількість РАВ Наприклад РАВ Чорнобильського аварійного походження (зосереджене в тридцяти кілометровій зоні) складає 95 - 97% від загальної їх кількості в Україні Це переважно тверді відходи (будівельні конструкції, шматки залізобетону, заражений грунт, щебінь та ін ) Вони відносяться до класу відходів, що перед направленням їх на довгострокове зберігання чи захоронення не доцільно (ні з економічної, ні з технічної точок зору) направляти на переробку Такі РАВ звичайно захоронюють у «могильниках», тобто приповерхневих сховищах, які за вартістю дозволяють вирішувати проблему захоронення великих об'ємів твердих РАВ Найбільш близьким до запропонованого сховища за технічною суттю та досягнутим ефектом є «могильник» (Заручевсакя Г П , Кондратьева А Н , Носова Л М и др - Современный концептуальный подход к инженерно - техническим решениям приповерхностного захоронения радиоактивных отходов - Обнинск - 1993 С 78-79), що складається з кількох слабозаглиблених траншей, кожна з яких споряджена підстеляючим і покривним екранами у вигляді шарів з матеріалу слабо проникного для води, найчастіше з глини Між екранами розміщено масив твердих та сипучих РАВ або їх суміш Екрани по периферії змикаються один з одним, утворюючи водонепроникну оболонку, що охоплює масив РАВ Підстеляючий екран являє собою шар глини товщиною 1,5 - 2,0 і більше метри, що встилає дно та борти траншеї і призначений для протидії міграції радіонуклідів, що вимиваються з РАВ, в оточуюче середовище (грунтові води і далі) Покривній екран у вигляді шару глини вкриває масив РАВ зверху і перешкоджає проникненню в масив РАВ атмосферних опадів та інших поверхневих вод Траншеї в «могильнику» розташовані рядами паралельно одна одній Приповерхневі сховища РАВ такої будови споруджені у зоні відчуження Чорнобильської АЕС, наприклад на пункті захоронення відходів "Буряківка" Суттєвим недоліком описаного сховища є те, що воно займає значні площі при невеликій місткості Це обумовлено тим, що по -перше траншея не може бути глибокою, щоб запобігти замоканню й при максимальному рівні ґрунтових вод, а по -друге об'єм вийнятого місцевого грунту повинен без залишку використовуватися для створення елементів сховища, інакше знадобиться додаткова територія для складання цього залишку Крім цього масив РАВ у траншеї не може мати великої висоти бо для його складання знадобиться спеціальна техніка, а головне виникне загроза обвалів фронту складання масиву з підйомом у повітря радіоактивного пилу При великій висоті фронту складання РАВ велика площа відкрита для впливу вітру, а це створює загрозу не контрольованого розсіювання радіонуклідів Іншими словами, траншея не може бути високою, що і є головним фактором обмеження її місткості 2 Задачею запропонованого винаходу є удосконалення відомого приповерхневого сховища РАВ шляхом введення нового елементу, зміни існуючих елементів та взаємозв'язків, що дозволяє використати проміжок між траншеями для розміщення додаткової траншеї чим збільшити висоту сховища і тим самим збільшити місткість сховища не змінюючи його площі Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому приповерхневому сховищі РАВ, яке складається хоча б з двох паралельних і розташованих в ряд траншей, кожна з яких містить масив радіоактивних відходів, розміщених між підстеляючим та покриваючим екранами, що змикаються між собою по периферії, запропоновано ділянки змикання екранів з'єднати шаром з того ж матеріалу, що і екрани, а в проміжку між сусідніми траншеями розмістити масив радіоактивних відходів, який зверху закрити покривним екраном, що змикається з гребнями покриваючих екранів траншей При цьому перетинка, виконана з того ж матеріалу що і екрани, і розміщена на ділянці змикання екранів траншей нижнього рівня являє собою дно підстилаючого екрану верхньої траншеї Ця перетинка разом з бортами покривних екранів нижніх траншей утворюють підстеляючий екран верхньої траншеї, на якому розміщено масив РАВ Таким чином, запропоновані удосконалення дають змог у проміжку між сусідніми траншеями розташувати траншею верхнього рівня, за рахунок чого суттєво збільшити місткість сховища не нарощуючи його площі Крім цього, в запропонованому сховищі траншея верхнього рівня служить додатковим захистом для траншей нижнього рівня від проникнення в неї поверхневих вод (талих і дощових), а нижні траншеї забезпечують захист верхньої траншеї від проникнення в неї ґрунтових вод Спільними у винаходу і прототипу є ознаки: • • • • • сховище складається хоча б з двох траншей, траншеї розташовані в ряд паралельно одна другій, кожна з траншей містить масив радіоактивних відходів (РАВ), масив РАВ розміщений між підстеляючим та покривним екранами, екрани змикаються між собою по периферії Новими в порівнянні з прототипом слід вважати ознак/ • • • • ділянки змикання екранів з'єднані шаром з того ж матеріалу, що і екрани, в проміжку між сусідніми траншеями розміщено масив РАВ, масив РАВ зверху закрито покриваючим екраном, покривний екран змикається з гребнями покривних екранів траншей Суть винаходу ілюструється кресленнями: На фіг. 1 зображено поперечний перетин запропонованого сховища РАВ На ФІГ. 2 - зображено поперечний перетин сховища, що модернізується на етапі створення перетинки між ділянками змикання екранів На Фіг. З - те ж на етапі створення захистного шару Запропоноване приповерхневе сховище радіоактивних відходів (РАВ), складається з слабозаглиблених паралельних одна одній траншей, розташованих в ряд При цьому кожний ряд містить не менше двох траншей Кожна траншея має вигляд поздовжного заглиблення у місцевому грунті, дно (1) якого і борти (2) споряджені шаром (3) із слабопроникного для води матеріалу - глини, який являє собою підстеляючий екран Основна задача підстеляючого екрану полягає в протидії міграції, радіонуклідів, що вимиваються із РАВ в оточуюче середовище (грунтові води і далі) Підстилаючий екран покрито захисним шаром (4) з піску чи місцевого грунту, який запобігає пошкодженню екрану важкою вантажопідйомною технікою, що використовується при заповненні траншеї, тобто при формуванні масиву (5) РАВ, а також від пошкодження його великими та важкими фрагментами РАВ з гострими краями, наприклад трубами, балками, уламками залізобетону з Зверху масив РАВ закрито покриваючим екраном (6), а між ним і масивом РАВ розташовано вирівнюючий шар (7), який заповнює заглибини та нерівності в масиві РАВ, забезпечуючи стійкість покривного екрану Вирівнюючий шар звичайно формують з місцевого грунту, але найбільш доцільно його створювати з сипучих РАВ В такому випадку одночасно забезпечується вирівнювання масиву РАВ та захоронения сипучих РАВ В кожній траншеї покривний і підстеляючий екрани змикаються по периметру, створюючи навколо масиву РАВ суцільну герметичну оболонку, що ізолює його від навколишнього середовища В проміжку між описаними траншеями створена аналогічна їм траншея верхнього рівня При цьому ділянки змикання (8) екранів траншей нижнього рівня з'єднані перемичкою (9), виконаною у вигляді шару з того ж матеріалу, що і екрани тобто з глини Скати покрив и if/ екранів траншей нижнього рівня спільно із згаданою перемичкою утворюють собою підстеляючий екран для траншеї верхнього рівня Підстеляючий екран зверху вкрито захисним шаром (10) аналогічним шару в траншеях нижнього рівня і на ньому розміщено масив РАВ (11) Зверху масив РАВ споряджено вирівнюючим шаром (12), на якому створено покривний екран (13) При цьому периферія покривного екрану траншеї верхнього рівня змикається з гребнями (14) покривних екранів траншей нижнього рівня Таким чином скати траншей верхнього рівня переходять в скати траншей нижнього рівня, являючись його продовженням Скати покривних екранів від гребня (15) до периферії засипані допоміжним шаром (16) місцевого грунту, на поверхні якого висіяна трава При будівництві запропонованого сховища РАБ на відведеній для цього площадці вибирають в грунті кілька, але не менше двох, слабо заглиблених паралельних одина другій і розташованих в ряд траншей При цому їх глибина обмежена максимальним рівнем ґрунтових вод, а також об'ємом вийнятого грунту, який в подальшому весь повинен бути застосований для створення елементів траншей (нарощування бортів траншей, формування захисного або вирівнюючого і допоміжного шарів), інакше залишки грунту треба буде складати окремо тобто займати додаткову площу Кожну траншею споряджують підстеляючим екраном (3) і захисним шаром (4) За цим в траншею завантажують РАВ, формуючи їх масив (5), що здійснюється звичайною будівельною технікою (кранами, навантажувачами та ін) Сформований масив РАВ покривають вирівнюючим шаром (6), заповнюючи всі його порожнини, заглибини і нерівності, а за цим укладають покривним екран (7) Найбільш доцільно траншеї споруджувати і заповнювати послідовно одна за другою, але у випадку нерівномірного в часі надходження РАВ для зменшення пікових навантажень потік РАВ розділяють на дві і більше частини, заповнюючи паралельно дві і більше траншеї Після заповнення і закриття (створення покриваючих екранів) двох сусідніх траншей в проміжку між ними створюючи траншею верхнього рівня Для цього формують перемичку (9) між ділянками змикання (8) екранів траншей нижнього рівня, створюючи підстеляючий екран цієї траншеї За цим екран вкривають захисним шаром (10) і завантажують РАВ, формуючи їх масив (11), після чого створюють вирівнюючий шар (12), на який кладуть покривний екран (13) При цьому покривний екран по периферії змикається з гребнями (14) покривних екранів траншей нижнього рівня Далі скатипскривнил екранів від гребня (15) до периферії засипають місцевим грунтом, створюючи допоміжний шар (16), на якому висівають траву При модернізації вже існуючих приповерхневих сховищ РАВ, з метою сбільшення їх місткості, у двох сусідніх траншей із скатів, знімають допоміжний шар (16), оголюючи нижню частину екранів (7) В проміжку між ділянками змикання екранів формують перемичку (9), яка разом із скатами покривних екранів сусідніх траншей утворюють підстеляючий екран траншеї верхнього рівня Далі цей екран вкривають захисним шаром (10) і завантажують РАВ, формуючи їх масив (11), після чого створюють вирівнюючий шар (12), на який кладуть покривним екран (13) При цьому покривним екран по периферії змикається з гребенями (14) покривни* екранів траншей нижнього рівня Далі покривний екран траншеї верхнього рівня і зовнішні скати екранів нижніх траншей 4 засипають місцевим грунтом, створюючи допоміжний шар (16), на якому висівають траву Якщо місцевий грунт, з якого було сформовано допоміжний шар траншей нижчого рівня, є придатним для створення захисного шару (10) підстеляючого екрану траншей верхнього рівня, то процес суттєво спрощується При цьому оголюють (знімають допоміжний шар траншей нижчого рівня) тільки на ділянках змикання екранів і в проміжку між ними (див. Фіг.2). А далі створюють перемичку (9) і розрівнюють матеріал допоміжного шару (див Фіг 3), створюючи захисний шар (10). В процесі експлуатації сховища масив РАВ в кожній з траншей знаходиться в ізольованому від зовнішнього середовища стані оскільки він охоплений в оболонкою, утвореною підстеляючим і покривного екранами, що змикаються по периферії. Підспеляючий екран протидіє міграції, радіонуклідів, що вимиваються з РАВ в оточуюче середовище. При цьому він перешкоджає фільтрації забруднених радіонуклідами конденсату і води, яка потрапила в траншею при її заповнені, а також води, що проникає в масив РАВ, через нещільності і пошкодження покриваючого екрану Одночасно він перешкоджає проникненню в масив РАВ ґрунтових вод. Роль покривного екрану полягає в запобіганні надходження в масив РАВ атмосферних опадів та інших поверхневих вод. Траншеї верхного рівня створюють для траншей нижнього рівня додатковий захист від проникнення в них поверхневих вод (талих та дощових), а траншеї" нижнього рівня, в свою чергу, створюють для траншей верхнього рівня додатковий захист від проникнення в масив РАВ ґрунтових вод Конструкція запропонованого сховища, що в поперечному розтині нагадує "соти", створює додаткові зручності при будівництві, бо дозволяє паралельно споруджувати кілька траншей, захоронюючи в них різні за структурою та вмістом нуклідів РАВ Запропоноване сховище зберігає в собі всі позитивні якості сховища прототипу, але має значно більшу місткість за рахунок використання проміжків між траншеями нижчого рівня При спорудженні такого сховища використовується та ж технологія, техніка і матеріали, що і для сховища - прототипу. Найбільш корисним буде використання запропонованого сховища при ліквідації наслідків аварій на ядерних об'єктах, коли необхідно захоронювати дуже великі об'єми твердих РАВ, в межах територій вже забруднених, використовуючи місцеві ресурси, наприклад, в зоні відчуження ЧАЕС для ліквідації наслідків Чорнобильської аварії. Приповерхневе сховище радіоактивнихвідходів Автор и: Фіг. 1 Васкжович І.Г. Саверський С. Ю. 7 Мельниченко В. П. Приповерхневе сховище радіоактивних відходів Ґ Фіг.З 7 Фіг.2 Автори Васюкович І.Г. Саверський С. Ю. Мельниченко В. П.