SU1163808A3 - Подземное хранилище дл размещени радиоактивного и другого материала - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам, предназначенным дл  хранени  радиоактивного материала в подземных хранилищах , а именно к хранилищам дл  долговременного сохранени  в них отработанного топлива  дерных реакторов и радиоактивных отходов, которые получаютс  при переработке упом нутого  дерного топлива. Цель изобретени  - обеспечение надежности хранени . На фиг, показан первый вариант хранилища, вертикальный разрез; на фиг.2 - второй вариант хранилища, в котором внутренн   полость тела из коренной породы проходит до уровн  поверхности коренной породы, вертикальный разрез; на фиг.З - третий вариант с более эффективны отводом тепла, вертикальный разрез; а фиг.4 - одно из сферических тел, вьшолненных из бетона и заполн ющих внутренность полого тела. В монолите породы 1 размещаетс  хранилище, наход щеес  на определенной глубине от поверхности 2 земли. В породе вырывают полорть 3, внутри .которого размещают полое тело 4, изготовленное из бетона, внутренн   полость которого содержит достаточное пространство дл  размещени  радиоактивного материала, при. этом в любой точке внешн   поверхность поло го тела 4 пространственно удалена от стенок полости 3, Пространство между стенкой полости 3 и полым телом 4 за полнено глиной 5. Полость 3 целиком окружена оболоч кой 6 из коренной породы, котора  в свою очередь отделена со всех сторон зазором 7 от монолита.коренной породы 1. Зазор 7 также заполнен глиной 8. Полость 3 и оболочка 6 предпочтительно имеют круглую форму. Выполненное из бетона полое тело 4,-которое имеет эллипсоидальную фор му, снабжено отверстием, расположенным в верхней его части, которое сообщаетс  посредством ствола 9 с горизонталышм туннелем 10. Через туннель 10 и ствол 9 -радиоактивный материал может передаватьс  в полое тело 4. Ствол 1I направлен вверх к горизонтальному тyIiнeлю 10 и предназначен дл  осмотра хранилища. Персонал, осуществл ющий контроль за хранилищем , может быть.опущен вниз через ствол 11 дл  визуальной инспекции внутренней полости полого тела 4. Наблюдение можно осуществл ть также с с помощью Телевизионной системы. Вертикальный ствол 12 проходит через оболочку 6 из коренной породы вверх к горизонтальному туннелю 10. В стволе 12 установлены измерительные приборы (не показаны), предназначенные дл  определени  температуры , влажности и радиоактивного излучени . Эти измерительные приборы могут соедин тьс  с помощью проводов , проход щих по стволу 9 и тун-, нелю 10, с показываю  ими устройствами , размещенными в пункте наблюдени  и контрол , В монолите коренной породы -1 вне пределов хранилища могут быть предусмотрены дренажные туннели 13, расположенные по окружности вокруг хранилища . Назначением этих дренажных туннелей 13  вл етс  отведение грунтовых вод, которые могут находитьс  в коренной породе за пределами храHtmHuia . Скважина14 проходит от дре- важных туннелей 13 к поверхности 2 земли. . . Горизонтальный туннель 10 может сообщатьс  непосредственно с предпри тием , осутцествл ющим регенерацию отработанного  дерного горючего, поэтому в данном случае уменьшаетс  опасность радиоактивного- заражени , имеюща  место при транспортировке радиоактивных отходов. Система снабжена соответствующими подъемными и транспортными средствами дл  перемещени  радиоактивных отходов по стволу 9 и распределени  отходов в пространстве внутри полого тела 4, выполненного из бетона. Создание системы может быть осуществлено путем использовани  известных способов экскавации земли. Прежде всего делают рабочие и транспортные туннели, пробуриваемые в породе до того места, где должны будут размещатьс  полость 3 и оболочка 6. Экскаваци  полостей осуществл етс  снизу вверх. Зазор 7 наполн ют глиной сразу же после того, как из него Удалена порода. Глину подают под давлением , так что при этом в ней не остаетс  никаких пустот. В области (фиг. 1 пунктирные линии 15), примь кающей к дну зазора 7, глИну необхо- димо стабилизировать путем добавлени 

31

в нее подход щего стабилизирующёгб . реагента, это необходимо дл  того, чтобы она выдерживала более прочно . давление оболочки 6 из коренной породы . Когда вырыта полость 3, дно ее заполн ют глиной до определенной высоты. Затем изготавливают полое тело 4 из бетона и соедин ющие стволы 9 и 11. После затвердевани  бетона и размещени  на внешней поверхности полого тела 4 из бетона изолирующего сло  пластика пространство между полым телом 4 из бетона и стенками полости 3 целиком заполн ют глиной. Когда структура хранилища полностью завершена, упом нутые рабочие и транс портные туннели могут быть залиты бетоном .

Трещины и разрьгеы, которые могут иметь место в коренной.породе вблизи местонахождени  двух полостей, закрывают путем подачи в них бетона.

Если имеютместо смещени  или опускани  породы вне хранилища, то .. эти перемещени  прежде вызывают деформацию глины 8 в зазоре 7. Если толщина этой глин ной оболочки достаточна , то деформаци  не передаетс  следующим оболочкам. Если же деформаци  будет такой силы, что захватит даже оболочку 6 из коренной породы, то силы, вызывающие деформацию, поглощаютс  слоем глины 5 в пространства между стенкой полости 3 и полым телом 4. Расположенное внутри всей системы полое тело 4 из бетона имеет предпочтительно эллипсообразную или сферическую форму, обеспечивающую очень высокую сопротивл емость воздействию напр жений, действующих на нее извне, поэтому даже деформации очень сильной амплитуды, например деформации, вызываемые землетр сением, не могут воздействовать на подобную систему таким образом, чтобы разрушилось полое тело 4 из бетона.

Во втором варианте хранилища . (фиг.2) зазор 7 доходит до поверхности земли 2. Горизонтальное се чение зазора 7 предпочтительно имеет форму трубки.

На поверхности земли зазор 7 зак.- рыт. слоем бетона 16, преп тствующим

выдавливанию на поверхность глины 8,.

Слой бетона 16 делают весьма толстым iдл  того, чтобы предотвратить также

врзможность намеренного повреждени 

системы.

08 - 4

Второй вариант (фиг.2) особенно предпочтителен дл  тех случаев, когда уровень грунтовых вод в породе, окружающей усранилище, очень высок,- Оболочка 6, состо ща  из коренной породы, ;расположенна  внутри зазора 7,,заполненного глиной 8, может иметь систему дренажа ц так что в ней не остает, с  никаких грунтовых вод, а оболо.чка f из глины 8 эффективно пр вп тствует проникновению грунтовых вод из наход щейс  с внешней стороны от нее моног лита коренной породы 1 в систему.

В третьем варианте хранилища (фиг. 3 и 4теш1О, образующеес  под воздействием наход щегос  на хранетш радиоактивного материала, распредел етс  и рассеиваетс  простым и эффективным способом.

Хранилище ( фиг.3 - 4) может размещатьс  в монолите коренной поррДЫ 1 на определенной глубине ниже уровн  земной поверхности 2. Эта глубина

может соответствовать. например. 300-600 м. В монолите коренной породы 1 выбираетс  полость, и g этой полости остаетс  оболочка 6 из коренной породы. Зазор 7 между оболочкой 6 и монолитом коренной породы 1 заполнен глиной В, котора  образует оболочку, закрывающую оболочку 6 из коренной породы. Оболочка 6 из коренной породы устанавливаетс  в определенное положение по отношению . к наход щемус  снаружи монолиту коренной породы 1 с помощью опорных элементов 17, которые могут состо ть из ус5шеиного бетона или оставшейс  породы.

Оболочка 6 из коренной породы содержит полость 3, имеющую сферическую форму и сообщающуюс  посредством вертикального ствола 9 с горизонтальным туннелем 10, который расположен. вблизи уровн  поверхности земли 2. Полость 3 и ствол 9 окаймлены усиленным бетоном 18.

Полость 3 содержит пространство, в котором размещаетс  радиоакт1шный материал. Внутри полости 3 устанавливаетс  вертикально цилиндрическийэлемент 19, выполненный из усиленно ,.го бетона. В нижнем конце щшиндри-ческого элемента 19 предусмотрены два р да вентил ционных отверстий 20. выполненных по периферии. Вблизи верхней части цилиндрического элеменг та 19 предусмотрен р д отверстий 21,

нанесенных также по периферии стенки. Цилиндрический элемент 19 опираетс  своим нижним концом на дно полости 3, в то врем  как его верхний конец установлен на некотором рассто нии от ее верхней части. Таким образом, цилиндрический элемент 19 делит полость 3 на внешнее пространство между внешней поверхностью цилиндрического элемента 19 и стенкой полости З.и на внутреннее пространство, образованное , внутренней полостью цилиндрического элемента 19. Эти пространст ва сообщаютс  одно с другим через в.ентил ционные отверсти  20 в нижнем конце и через открытый верхний конец цилиндрического элемента 19 и ртверсг ти  21.

Пространство в полости 3, которое е зан то цилиндрическим элементом 19, наполн ют сферическими телами 22. (фиг.4)выполненными в форме шаров и изготовленными из бетона, причем все они имеют одинаковые диаметры . Сферическое тело снабжено р дом сквозных отверстий 23 (в данном случае три).Сквозные отверсти  23 выполнены в форме пр мых цилиндров, причем они размещены таким образом, что линии, проход щие через их центры , наход тс  в вершинах равностороннего треугольника. Каждое сферическое тело 22 снабжено крюком или выступом 24, который прикреплен к шару

и с помощью которого шар можно поднимать или опускать. Сферические тела 22 помещаютс  в полости 3 таким образом, что проделанные в них сквозные отверсти  23 располагаютс  под определенным углом к горизонтальной плоскости. Этот угол выбираетс  таки образом, что сквозные отверсти  23 заканчиваютс  в пространствах, наход щихс  между сферическими телами 22, Крюк или выступ 24 установлен относительно сквозных отверстий 23 таким образом, что когда сферическое тело 22 опускают в полость 3, зацепи его за крюк или выступ 24, сквозные отверсти  23 автоматически устанавливаютс  в требуемом направлении.

Радиоактивный материал, предназначенный дл  размещени  в хранилище находитс  в твердом виде и имеет форму стержней. Таким образом, отработанные элементы и кассеты топливных элементов, извлеченные из  дерного реактора, могут хранитьс  без вс к

последующей обработки в предлагаемом ранилище.

Стержни радиоактивного материала подаютс  в сквозные отверсти  23 дл  размещени  в некоторых Сферических телах 22, а именно в тех из них, которые размещаютс  внутри цилиндрического элемента 19, и предпочтительно только в тех, которые наход тс  внижней части внутреннего пространства цилиндрического элемента 19. Целесообразно цилиндрический элемент 19 заполн етс  сферическими телами 22, содержащими радиоактивный материал, только на одну треть своей высоты. Стержни радиоактивного материала помещаютс  в сквозные отверсти  23 в сферических телах 22 таким образом, что стержни пространственно удалены от внутренней поверхности сквозных отверстий 23, что обеспечивает свободную циркул цию воздуха через сквозные отверсти  23 вдоль стержней радиоактивного материала. На фиг.4 некоторые стержни топливных элементов 25 помещены в сквозные отверсти  23 сферических тел 22. .Стержни топливных элементов 25 уложены внутри отверстий 23 с помощью подход щих дл  этих целей опорных устройств (не показаны).

Строительство хранилища может быть осуществлено путем проведени  взрывHbix работ по известной методике. Внутреннюю полость 3 необходимо облицевать внутри значительно усиленным бетоном. Бетонный цилиндрический элемент 19 изготавливают путем заливки бетона на то место, где он должен находитьс , внутри полости 3. Пространство с внешней стороны цилиндрического элемента 19 заполн етс  бетонными сферическими телами 22, которые опускаютс  туда через ствол 9. Бетонные сферические тела 22, содержащие радиоактивный материал, размещаютс  на дне цилиндрического элемента 19, и над ними размещаютс  сферические тела 22, которые не содержат радиоактивного материала .

Ствол 9 выходит нижним своим концом непосредственно над верхним отверстием цилиндрического элемента 19. Если имеетс  необходимость, сферические тела 22 можно легко вынуть из внутреннего пространства цилиндричес  кого элемента 19, что может оказатьс  желательным, например, в том случае, когда хранимый в них радиоактивный материал необходимо вынуть дл  регене рации.л. В хранилище (фиг.З и 4) воздух, наход щийс  в нижней части цилиндрического элемента 19, нагреваетс  под воздействием тепла, испускаемого радиоактивным материалом, и поднимаетс  внутри этого элемента до самого ег верха, а там направл етс  через отверсти  21 в верхней части в сторону стенки полости 3, где он охлаждаетс  и стекает вниз в пространство, расположенное между цилиндрическим элементом 19 и стенкой полости 3. После этого.воздух вновь поступает в цилинд-рический элемент 19 через вентил цион ные отверсти  20 в нижней его части, контактирует с радиоактивным материалом , снова подогреваетс , а затем цикл повтор етс . Воздух протекает через пространство между сферическими 808 ,8 телами 22 и через сквозные отверсти  23 в этих телах. Таким образом, сферические тела 22 действуют в качестве пористой массы, котора  обеспечивает относительно свободное и быстрое перемещение воздуха и одновременно преп тствует возможности сжати  и обрушивани  полости под воздействием значительных внешних сил. Таким образом, предлагаемое хранилище может обеспечить безопасное разт мещение радиоактивных отходов в течег ние периода времени, достаточно длинного дл  того, чтобы уровень радиащш этих материалов снизилс  до безопасного уровн .. Кроме того, хранилище может также использоватьс  дл  размещени  в нем .. и других материалов, не  вл к цихс  радиоактивными отходами.

Ё- f f I/f f f f ffftftft f ...7. .7. .7. т..г.7Г:тТ.

76

иъ.2

ФигЛ

ZJ

23

21

Claims (5)

1. ПОДЗЕМНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО И ДРУГОГО МАТЕРИАЛАсодержащее полость в коренной городе, в которую помещено полое тело из бетона, отделенное со всех сторон зазором от стенки полости и связанное с вертикальным стволом, проходящим через коренную породу, отличающее ся тем, что, с целью обеспечения надежности хранения, полость в коренной породе ограничена оболочкой из той же коренной породы, которая в свою очередь отделена со всех сторон зазором от монолита коренной породы, при этом оболочка из коренной породы выполнена сферической или эллипсоидальной формы, причем зазор между полым телом из бетона и стенкой полости и зазор между стенкой оболочки ,из коренной породы и монолитом коренной породы заполнены глиной.

2. Хранилище по п.1, о т л и чающееся тем, что оболочка из коренной породы проходит до уров-^г ня поверхности коренной породы.

3. Хранилище по пп. 1 и 2,’о тлич а'ющееся тем,что внутри полого тела размещен цилиндрический элемент с открытыми концами, содержащий сферические тела и выполненный из усиленного бетона, ось которого преимущественно проходит вертикально, так что он делит внутреннее пространство полого тела на внутреннее отделение, охваченное цилиндрическим элементом, и наружное отделение между наружной стороной цилиндрического элемента и стенкой внутренней полости, при этом внутреннее и наружное отделения сообщаются одно с другим с обоих концов, причем сферические тела, выполненные из бетона, изготовлены заполняющими как внутреннее, так и наружное отделения, имеют сквозные отверстия для приема радиоактивного материала и расположены только в нижней части цилиндрического элемента.

4. Хранилище по пп. I и 3, о т~ . ли чающееся тем, что цилиндрйческий элемент имеет разделенные . · по периферий промежутком отверстия,выполненные смежно с обоими его концами .

5. Хранилище по пп. 1, 3 и 4, отличающееся тем, что сферические тела, изготовленные из бетона, выполнены с соединяющими средствами для их присоединения к устройству для подъема и обработки.

Приоритет по пунктам:

¹13.12,76 по п.1; . 19.01,77 по п,2;

30.06,77 по-пп.3-5.

SU.... 1163808

1163808 2