Приповерхневе сховище радіоактивних відходів

? 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 мшіардів Кюрі радіоактивних відходів і їх кількість стрімко зростає, що створює потенційну загрозу для життя і здоров'я людей та негативно впливає на біосферу 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 (зосереджені в тридцяти кілометровій зоні) складають 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 порівняно низькою вартістю дозволяють вирішувати проблему захоронення великих об'ємів твердих РАВ Найбільш близьким до запропонованого сховища за технічною суттю та досягнутим ефектом є «могильник» (див 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 слабозаглиблених тран шей, в яких захоронено РАВ Кожна з траншей споряджена підстеляючим і покривнім 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 метра, що встилає дно та борти траншеї і призначений для протидії міграції радіонуклідів, що вимиваються з РАВ, в оточуюче середовище (грунтові води і далі) Між підстеляючим екраном та масивом РАВ розташований захисний шар сипучого матеріалу (піску чи місцевого грунту) ПокриЕніліл екран у вигляді шару глини вкриває масив РАВ зверху і перешкоджає проникненню в масив РАВ атмосферних опадів та інших поверхневих вод Між масивом РАВ та покривним екраном розміщено вирівнюючий шар сипучого матеріалу такго ж ак і захисний шар Траншеї в «могильнику» розташовані рядами паралельно одна одній Приповерхневі сховища РАВ такої будови в великій кількості споруджені у зоні відчуження Чорнобильської АЕС, наприклад на пункті захоронення радіоактивних відходів "Буряківка" Суттєвим недоліком описаного сховища є те, що в траншеї створюються умови для накопичення води на п дні Вода з'являється в тран шеї вже під час завантаження РАВ, коли траншея довгий час лишається напівідкритою В процесі зберігання РАВ на дні траншеї збирається конденсат та вода, що потрапляє через провали в покриваючому екрані Вода обумовлює вимивання радіонуклідів з масиву РАВ та міграцію їх крізь підстилаючий екран в оточуюче середовище (грунтові води і далі) Термін служби траншеї залежить від коефіцієнту фільтрації матеріалу екрану і складає (при проектній його товщині) ЗО років Задачею запропонованого винаходу є удосконалення відомого приповерхневого сховища РАВ шляхом введення нових елементів та встановлення взаємозв'язків, що дозволяє різко зменшити кількість води на дні траншеї и тим самим зменшити міграцію радіонуклідів в оточуюче середовище і подовжити термін безпечного зберігання РАВ 2 Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому приповерхневому сховищі РАВ, виконаному у вигляді траншеї з похилими бортами та горизонтальними дном, яка містить масив твердих радіоактивних відходів, охоплений герметичною оболонкою, що складається з підстеляючого і покрив його екранів, які сформовані з водонепроникного грунту і змикаються між собою по периферії, при цьому між масивом радіоактивних відходів та екранами розміщено шар з сипучого грунту, запропоновано в шарі сипучого грунту між підстеляючим екраном та масивом радіоактивних відходів виконано хоча б одну свердловину до поверхні підстилаючого екрану, споряджену водяним фільтром на кінці та засобами відкачування води. Свердловина може бути виконана на торці траншеї. Спільними у винаходу і прототипу є ознаки: • сховище виконано у вигляді слабозаглибленої траншеї з похилими бортами та гори зонтальним дном; • траншея містить масив радіоактивних відходів (РАВ); • масив радіоактивних відходів охоплений герметичною оболонкою; • оболонка складається з підстеляючого і покривного екранів, які сформовані з во донепроникного грунту; • екрани змикаються між собою по периферії; • між масивом радіоактивних відходів та екранами розміщено шар з сипучого грунту. Новими в порівнянні з прототипом слід вважати ознак: • в шарі сипучого грунту між підстеляючим екраном та масивом радіоактивних відхо дів виконано хоча б одну свердловину; • свердловина досягає поверхні підстеляючого екрану; • свердловина споряджена водяним фільтром на кінці та засобами в ідкачування води Суть винаходу ілюструється кресленнями: На фіг. 1 зображено поперечний перетин запропонованого сховища РАВ. На Фіг. 2 зображено поперечний перетин сховища, в зоні розташування свердловини. На Фіг. З - зображено нижній кінець свердловини. Запропоноване приповерхневе сховище радіоактивних відходів (РАВ) виконане у вигляді слабозаглибленої траншеї, що має вигляд поздовжнього заглиблення у місцевому грунті (1) нижче рівня денної поверхні (2) з похилими бортами (3) та горизонтальним дном (4). Дно і борти траншеї споряджені шаром (5) із слабопроникного для води матеріалу - глини, який являє собою підстеляючий екран. Основна задача ПІДСТИЛАЮЧОГО екрану полягає в протидії міграції, радіонуклідів, що вимиваються із РАВ в оточуюче середовище (грунтові води і далі). Підстеляючий екран покрито захисним шаром (6) з піс ку чи місцевого грунту, який запобігає пошкодженню екрану важкою вантажопідйомною технікою, що використовується при заповненні траншеї, тобто при формуванні масиву (7) РАВ, а також від пошкодження його великими та важкими фрагментами РАВ з гострими краями, наприклад трубами, балками, уламками залізобетону. Зверху масив РАВ закрито покривним екраном (8), а між ним і масивом РАВ розташовано вирівнюючий шар (9), який заповнює заглибини та нерівності в масиві РАВ, забезпечуючи стійкість покривного екрану. Вирівнюючий шар звичайно формують з місцевого грунту Покривна і підстеляючий екрани змикаються, утворюючи герметичний шов (10) по периметру траншеї. Таким чином, екрани утворюють навколо масиву РАВ суцільну герметичну оболонку, що ізолює його від навколишнього середовища. Скати покривного екрану від гребня до периферії засипані допоміжним шаром (11) місцевого грунту, на поверхні якого висіяна трава Корисну глибину траншеї збільшують за рахунок додаткової відсипки (12) і нарощення бортів. В захисному шарі по одному, чи по обох бортах транше ї (при необхідності і по торцях) виконано свердловини (13) Кожна свердловина досягає поверхні підстилаючого екрану і має на кінці водяний фільтр (14) та споряджена засобами для підключення системи відкачування забрудненої радіонуклідами води При будівництві запропонованого сховища РАБ на відведеній для цього площадці вибирають в грунті (1) нижче рівня денної поверхні (2) слабо заглиблену траншею з похилими бортами (3) та горизонтальним дном (4) 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 траншеї, насамперед насипу (12) для нарощування бортів траншеї Інакше залишки грунту треба буде складати окремо, тобто займати додатков у площу Траншею споряджають підстеляючим екраном (5) і захисним шаром (6) За цим в тран шею завантажують РАВ, формуючи їх масив (7), що здійснюється звичайною будівельною технікою (кранами, навантажувачами та ін ) Сформований масив РАВ покривають вирівнюючим шаром (9), заповнюючи всі його порожнини, заглибини і нерівност і, а за цим укладають покривна v\ екран (8) Далі скати)іигкривйсго екрану від гребня до периферії засипають місцевим грунтом, створюючи допоміжний шар (11), на якому висівають траву Якщо будівництво і заповнення траншеї проходить в сприятливих умовах, тобто при низькому рівні ґрунтових вод та в суху погоду, на дні траншеї води не буває і до цього часу вважалося, що така траншея надійно ізолює масив РАВ протягом десятиліть Для більшої надійності при будівництві траншеї на поверхні підстеляючого екрану під захисним шаром прокладалася дренажна система для відводу води Однак на практиці виявилося, що поверхневі (дощові та талі) води проникають в траншею через пошкодження покривного екрану, які неодмінно відбуваються внаслідок просідання масиву РАВ Дренажна система на практиці надійно працює тільки кілька років, а за тим замулюються Більше того, важка техніка, яка формує масив РАВ, часто пошкоджує дренажну систему вже на етапі заповнення траншеї і вона погано працює зразу після введення п в експлуатацію Траншею, що проіснувала 2 - 3 роки обов'язково оснащують хоча б однією свердловиною (13) Свердловини виконують в бортах чи торцях траншеї Кожна свердловина оснащується на кінц і водяним фільтром (14) і досягає поверхні підстеляючого екрану (5) Свердловину оснащують пристроєм для відкачування води Оснащати траншею хоча б однією свердловиною необхідно навіть в тому випадку, коли вона має дренажну систему Якщо в траншеї нема дренажної системи, то зразу після облаштування свердловини проводять відкачування води, яка неодмінно повинна з'явитися в траншеї вже через 2 - 3 роки її існування Найчастіше вода, що відкачується, забруднена радіонукліідами, це свідчить про те, що вода потрапила в траншею через пошкодження в покривному екрані, пройшла через масив РАВ та зібралася на поверхні підстеляючого екрану Якщо вода не забруднена, або забруднена дуже мало, то це ґрунтова вода, що потрапила в траншею через пошкодження в підстеляючому екрані, що дуже небезпечно Про пошкодження підстеляючого екрану свідчить також відсутність води в траншей, що проіснувала хоча б 3 роки Якщо траншея оснащена дренажною системою, то свердловина дасть змогу контролювати не тільки стан екранів та масиву РАВ, але і якість роботи самої дренажної системи У випадку, коли вода є і в дренажній системі і в свердловині, можна стверджувати, що дренажна система функціонує нормально, при цьому забруднена вода вказує на те , що це поверхнева вода, яка потрапляє в тран шею через пошкодження покривного екрану Якщо вода слабо забруднена, або її нема зовсім, то це ґрунтова вода, яка проникла в тран шею через пошкоджений підстеляючий екран У випадку, коли вода є і в свердловині і відсутня в дренажній системі, можна вважати , що дренажна система вийшла з ладу 4 Запропоноване сховище зберігає в собі всі позитивні якості сховища прототипу, тобто воно просте в спорудженні , порівняно дешеве, дозволяє використовувати місцеві матеріали, вміщує великі об'єми РАБ В порівнянні з прототипом запропоноване сховище дає можливість видаляти воду, що потрапляє в траншею і тим самим різко зменшує можливість міграцій радіонуклідів та проникнення їх в оточуюче середовище Таким чиномt простими засобами суттєво подовження терміну надійного зберігання РАВ Крім цього з'являється можливість захоронювати РАВ, забруднених довгоживучими радіонуклідами в приповерхневих сховищах Найбільш корисним буде використання запропонованого сховища при ліквідації наслідків аварій на ядерних об'єктах, коли необхідно захоронювати дуже великі об'єми твердих РАВ, не вивозячи їх за межі територій вже забруднених, використовуючи місцеві ресурси, наприклад, в зоні відчуження ЧАЕС для ліквідації наслідків Чорнобильської аварії Приповерхневе сховище радіоактивних відходів Фіг.1 ^Васюков ич І. Г Саверський СЮ. Панасевич Е. Л. Автори: Приповерхневе сховище радіоактивних відходів Васюкович І. Г СаверськийС.Ю. Панасевич Е. Л.