[go: up one dir, main page]

RU2167459C1 - Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах - Google Patents

Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах Download PDF

Info

Publication number
RU2167459C1
RU2167459C1 RU2000101587A RU2000101587A RU2167459C1 RU 2167459 C1 RU2167459 C1 RU 2167459C1 RU 2000101587 A RU2000101587 A RU 2000101587A RU 2000101587 A RU2000101587 A RU 2000101587A RU 2167459 C1 RU2167459 C1 RU 2167459C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
radioactive waste
reducing agent
oxidizing agent
waste
Prior art date
Application number
RU2000101587A
Other languages
English (en)
Inventor
И.А. Соболев
О.Л. Кедровский
Б.Ф. Мясоедов
С.А. Дмитриев
Г.А. Петров
М.И. Ожован
С.В. Стефановский
Ю.М. Куляко
И.С. Суворов
Original Assignee
Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") filed Critical Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон")
Priority to RU2000101587A priority Critical patent/RU2167459C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2167459C1 publication Critical patent/RU2167459C1/ru

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к области обработки радиоактивных отходов (РАО). Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах включает создание в горной породе скважины с байпасной газоотводной магистралью, смешение РАО с минералообразующей добавкой, обезвоживание полученных минерализированных РАО, последующее смешение обезвоженных минерализированных РАО с окислителем и восстановителем, загрузку полученной шихты в скважину, инициирование экзотермической реакции, отвод отходящих газов в систему газоочистки, снятие заглушки и тампонирование скважины. Преимуществами заявляемого способа являются его упрощение, ускорение, обеспечение надежности, повышение безопасности реализации, а также расширение области его применения.

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее, к области обработки радиоактивных отходов (РАО). Наиболее эффективно заявляемый способ может быть реализован при захоронении высоко-, средне- и низкоактивных твердых и жидких РАО в горных породах, т.к. они содержат минералы, способные связывать (включать в свои кристаллические матрицы) радионуклиды.
Известен способ захоронения РАО [1], включающий бурение в породе скважины глубиной 2,5-4 км, размещение в скважине упаковок с радиоактивными отходами, установку контрольного оборудования и заглушение скважины.
Недостатками известного способа являются:
- повышенная сложность его реализации, обусловленная необходимостью бурения скважины глубиной 2,5-4 км;
- ненадежность локализации радионуклидов в скважине, обусловленная возможностью их миграции из упаковок с РАО и попаданием за пределы скважины в окружающую среду.
Известен способ захоронения РАО в горных породах, [2], включающий смешение РАО с наполнителем, состоящим из природных стабильных материалов, спекание полученной шихты при высоких температурах и захоронение полученных матричных блоков в пробуренных скважинах или шахтах.
Недостатками известного способа являются:
- повышенная опасность реализации способа, обусловленная проведением операции высокотемпературного спекания РАО вне шахты или скважины, следствием чего может быть загрязнение окружающей среды образующимися при высокотемпературном спекании радиоактивными аэрозолями и отходящими газами;
- ненадежность локализации радионуклидов в скважине, обусловленная возможностью их миграции из упаковок с РАО и попаданием за пределы скважины в окружающую среду.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ захоронения РАО в горных породах [3], включающий создание в горной породе скважины глубиной до 5 км с байпасной газоотводной магистралью, укрепление скважины обсадными колоннами, создание в нижней части скважины полости, загрузку в полость скважины контейнеров с флюсом (смесью криолита и датолита), загрузку в полость скважины на контейнеры с флюсом контейнеров с РАО и контейнеров со смесью окислителя и восстановителя (порошкообразной экзотермической термитной смесью), вперемежку с контейнерами с флюсом, размещение в стволе скважины пористого сорбента, установку на скважину заглушки, подсоединение байпасной газоотводной магистрали к системе газоочистки, инициирование путем постепенного нагрева (за счет выделяющегося тепла радиоактивного распада радионуклидов РАО) в течение 200-300 ч экзотермической реакции между окислителем и восстановителем при давлении в скважине 1-20 атм, отвод образующихся отходящих радиоактивных газов в систему газоочистки, снятие со скважины заглушки и ее тампонирование.
Недостатками известного способа являются:
- повышенная сложность реализации, обусловленная необходимостью создания скважины глубиной до 5 км, а также его многостадийностью;
- повышенная продолжительность;
- пониженная надежность, обусловленная вероятностью невозможности инициирования экзотермической реакции между окислителем и восстановителем вследствие окисления порошкообразного алюминия до окиси алюминия, не способной к экзотермическому взаимодействию с высшими окислами тяжелых металлов. Причиной указанного недостатка является то, что в результате замедленного нагрева (200-300 ч) алюминий, входящий в качестве восстановителя в состав порошкообразной экзотермической термитной смеси, может окислиться до его окиси, не способной к экзотермическому взаимодействию с окислителем;
- повышенная опасность его реализации, связанная с возможностью выброса в атмосферу отходящих радиоактивных газов через неплотности между обсадными колоннами и стенками скважины, обусловленной повышенным в процессе экзотермической реакции газообразованием, а также повышенным давлением, поддерживаемым в скважине;
- ограниченная область применения, обусловленная возможностью реализации способа только для захоронения твердых высокоактивных, тепловыделяющих [3] отходов.
Преимуществами заявляемого способа являются его упрощение, ускорение, обеспечение надежности, повышение безопасности реализации, а также расширение области его применения.
Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемый способ включает создание в горной породе скважины с байпасной газоотводной магистралью, смешение РАО с минералообразующей добавкой, обезвоживание полученных минерализированных РАО, последующее смешение обезвоженных минерализированных РАО с окислителем и восстановителем при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Радиоактивные отходы - 1-40
Минералообразующая добавка - 2-40
Окислитель - 26-41
Восстановитель - 18-32
загрузку полученной шихты в скважину, установку на скважину заглушки, подсоединение байпасной газоотводной магистрали к системе газоочистки, инициирование экзотермической реакции между окислителем и восстановителем путем их скачкообразного нагрева внешним источником тепла (с помощью электроразрядника, запального устройства, огнепроводного шнура), отвод образующихся отходящих радиоактивных газов в систему газоочистки, снятие заглушки со скважины и ее тампонирование.
В качестве минералообразующей добавки используют циркон (ZrSiO4), или двуокись титана, или их смесь, в качестве окислителя - перманганат калия, или пятиокись ванадия, или их смесь, а в качестве восстановителя - кремний, или сплав кремния с кальцием, или сплав кремния с титаном, или их смесь.
В качестве тампонажного материала используют гидравлические вяжущие материалы на основе цементов или шлаковых отходов доменных печей.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
- то, что РАО предварительно смешивают с минералообразующей добавкой, после чего полученные минерализированные РАО обезвоживают, а обезвоженные минерализированные РАО смешивают с окислителем и восстановителем при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Радиоактивные отходы - 1-40
Минералообразующая добавка - 2-40
Окислитель - 26-41
Восстановитель - 18-32
- то, что инициирование экзотермической реакции между окислителем и восстановителем осуществляют путем их скачкообразного нагрева внешним источником тепла;
- то, что в качестве минералообразующей добавки используют циркон (ZrSiO4), или двуокись титана, или их смесь,
- то, что в качестве окислителя используют перманганат калия, или пятиокись ванадия, или их смесь;
- то, что в качестве восстановителя используют кремний, или сплав кремния с кальцием, или сплав кремния с титаном, или их смесь.
Заявляемый способ реализуют следующим образом.
В горной породе бурят скважину, к верхней части которой подсоединяют байпасную газоотводную магистраль. РАО в количестве 20 мас.% смешивают с 21 мас.% минералообразующей добавки, после чего минерализированные РАО обезвоживают и смешивают с 34 мас.% окислителя и 25 мас.% восстановителя. В качестве минералообразующей добавки используют двуокись титана, в качестве окислителя - пятиокись ванадия, а в качестве восстановителя - кремний (двуокись титана, пятиокись ванадия и кремний являются наименее предпочтительной комбинацией, т.к. достигаемые технические эффекты при их использовании в заявляемом способе являются наименьшими по сравнению с аналогичными техническими эффектами, обеспечиваемыми применением других возможных комбинаций минералообразующей добавки, окислителя и восстановителя).
После этого полученную шихту загружают в скважину, устанавливают на скважину заглушку, байпасную газоотводную магистраль подсоединяют к системе газоочистки и инициируют с помощью электроразрядника экзотермическую реакцию между окислителем и восстановителем.
В результате экзотермической реакции температура в шихте поднимается до 1500 - 1800oC, а сам процесс протекает при незначительном газовыделении. При этом в результате химического взаимодействия компонентов РАО, минералообразующей добавки и продуктов экзотермической реакции окислителя и восстановителя происходит образование не растворимого в воде, химически, термодинамически и радиационно устойчивого, механически прочного (после охлаждения) минерального матричного конечного продукта. По своему составу минеральный матричный конечный продукт приближается к геохимическому составу горных пород и надежно локализует в себе радионуклиды, причем в процессе нагрева он спекается с окружающей его горной породой, образуя с ней единое целое. Смешение минерализованных обезвоженных РАО с окислителем и восстановителем обеспечивает высокую гомогенность шихты, без чего невозможно обеспечить получение конечного продукта с вышеуказанными свойствами, а величина давления в скважине в процессе реализации способа не превышает атмосферное.
Спекание конечного продукта с окружающей его горной породой обеспечивает дополнительную гарантию надежной локализации радионуклидов в пределах скважины.
В случае, если соотношение между РАО, минералообразующей добавкой, окислителем и восстановителем, а также их качественный состав будут отличны от вышеприведенных, получить спеченный с окружающей его горной породой конечный продукт с вышеуказанными свойствами будет невозможно. Радиоактивные парообразные и аэрозольные продукты, присутствующие в образующихся радиоактивных отходящих газах, по мере их движения по шахте конденсируются на ее стенках, а неконденсируемая часть радиоактивных отходящих газов поступает в систему газоочистки, где очищается от радионуклидов и сбрасывается в атмосферу.
После завершения процесса в скважине с нее снимают заглушку и осуществляют ее тампонирование цементом.
Заявляемый способ более прост в реализации, а скачкообразный нагрев внешним источником тепла окислителя и восстановителя обеспечивает надежность его реализации за счет гарантированного инициирования между ними экзотермической реакции. С помощью заявляемого способа можно захоранивать наряду с высокоактивными также и низко- и среднеактивные отходы, для которых не характерно тепловыделение, достаточное для перевода шихты в форму минеральной матрицы.
Кратковременная и быстропротекающая экзотермическая реакция делает возможным реализацию заявляемого способа в течение нескольких минут, что обеспечивает его ускорение по сравнению со способом наиболее близкого аналога.
Литература
1. Заявка Великобритании N 2286284 A1, МПК6: G 21 F 9/34, опубл. 09.08.95.
2. Патент РФ N 2064696 C1, МПК6: G 21 F 9/32, опубл. 27.07.96, Бюл. N 21.
3. Патент РФ N 2115964 C1, МПК6: G 21 F 9/24, B 09 B 1/00, опубл. 20.07.98, Бюл. N 20.
4. А. С. Никифоров, В.В. Куличенко, М.И. Жихарев. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ. М.: Энергоатомиздат, 1985, стр. 10.

Claims (1)

  1. Способ захоронения радиоактивных отходов (РАО) в горных породах, включающий создание в горной породе скважины с байпасной газоотводной магистралью, загрузку в скважину радиоактивных отходов, окислителя и восстановителя, установку на скважину заглушки, подсоединение байпасной газоотводной магистрали к системе газоочистки, инициирование экзотермической реакции путем нагрева окислителя и восстановителя, отвод из скважины отходящих радиоактивных газов в систему газоочистки, снятие заглушки со скважины и тампонирование скважины, отличающийся тем, что РАО предварительно смешивают с минералообразующей добавкой, после чего полученные минерализированные РАО обезвоживают, а обезвоженные минерализированные РАО смешивают с окислителем и восстановителем при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Радиоактивные отходы - 1 - 40
    Минералообразующая добавка - 2 - 40
    Окислитель - 26 - 41
    Восстановитель - 18 - 32
    инициирование экзотермической реакции между окислителем и восстановителем осуществляют путем их скачкообразного нагрева внешним источником тепла, в качестве минералообразующей добавки используют циркон (ZrSiO4), или двуокись титана, или их смесь, в качестве окислителя используют перманганат калия, или пятиокись ванадия, или их смесь, а в качестве восстановителя используют кремний, или сплав кремния с кальцием, или сплав кремния с титаном, или их смесь.
RU2000101587A 2000-01-25 2000-01-25 Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах RU2167459C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101587A RU2167459C1 (ru) 2000-01-25 2000-01-25 Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101587A RU2167459C1 (ru) 2000-01-25 2000-01-25 Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2167459C1 true RU2167459C1 (ru) 2001-05-20

Family

ID=20229678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000101587A RU2167459C1 (ru) 2000-01-25 2000-01-25 Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167459C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2202838C2 (ru) * 2001-07-18 2003-04-20 Закрытое акционерное общество "Ореол" Способ сооружения восстановительного геохимического барьера в подземной среде
CN102274716A (zh) * 2011-07-26 2011-12-14 常州大学 一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法
RU2806888C1 (ru) * 2023-02-22 2023-11-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Способ строительства и эксплуатации поверхностного хранилища твердых токсичных отходов в криолитозоне

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2137404A (en) * 1982-06-09 1984-10-03 John Canevall Procedure for permanently storing radioactive material
US5191157A (en) * 1991-04-05 1993-03-02 Crocker Clinton P Method for disposal of hazardous waste in a geopressure zone
RU2115964C1 (ru) * 1995-12-13 1998-07-20 Александр Абрамович Вертман Способ захоронения радиоактивных материалов
RU2127003C1 (ru) * 1996-06-14 1999-02-27 Хаврошкин Олег Борисович Способ захоронения отработанного ядерного топлива

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2137404A (en) * 1982-06-09 1984-10-03 John Canevall Procedure for permanently storing radioactive material
US5191157A (en) * 1991-04-05 1993-03-02 Crocker Clinton P Method for disposal of hazardous waste in a geopressure zone
RU2115964C1 (ru) * 1995-12-13 1998-07-20 Александр Абрамович Вертман Способ захоронения радиоактивных материалов
RU2127003C1 (ru) * 1996-06-14 1999-02-27 Хаврошкин Олег Борисович Способ захоронения отработанного ядерного топлива

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОБКОВ А.С. и др. Охрана труда и экологическая безопасность и химической промышленности. - М.: Химия, 1998, с.339, 341, 342-347. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2202838C2 (ru) * 2001-07-18 2003-04-20 Закрытое акционерное общество "Ореол" Способ сооружения восстановительного геохимического барьера в подземной среде
CN102274716A (zh) * 2011-07-26 2011-12-14 常州大学 一种水处理材料复合改性矿化垃圾的制备方法
RU2806888C1 (ru) * 2023-02-22 2023-11-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Способ строительства и эксплуатации поверхностного хранилища твердых токсичных отходов в криолитозоне

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5551806A (en) Process for making cementitious mine backfill in a salt environment using solid waste materials
WO1996039267A1 (en) Combustion facilitated waste and pollution treatment
CN100334417C (zh) 用于销毁弹药上所安装引信的方法和设备
RU2026987C1 (ru) Способ ведения буровзрывных работ
RU2167459C1 (ru) Способ захоронения радиоактивных отходов в горных породах
RU2124121C1 (ru) Способ газоимпульсного струйного воздействия на нефтяной и газовый пласты и устройство для его осуществления
US6260464B1 (en) In-situ implosion for destruction of dangerous materials
US6361596B1 (en) Process for converting well drill cuttings into raw materials for the production of cement, and cement compositions obtained therefrom
RU2224103C1 (ru) Способ и устройство для термохимической обработки продуктивного пласта
US3596993A (en) Method of extracting oil and by-products from oil shale
RU2039252C1 (ru) Способ разрушения твердых тел и устройство для осуществления
US3999609A (en) Explosive well stimulation method
US4320994A (en) Preparation of grout for stabilization of abandoned in-situ oil shale retorts
JP2004533877A (ja) 処理方法
RU2402745C1 (ru) Способ разрушения твердых скальных пород или бетона (варианты)
US11087898B2 (en) Disassembly and disposal of munition components
US2550563A (en) Method for loading and exploding charges in a borehole
US3703208A (en) Reduction of radioactive gas contamination of nuclear detonations in geological formations
RU2371544C1 (ru) Способ упрочнения массива горных пород
JP5077928B2 (ja) 汚染土壌の浄化方法
RU2121895C1 (ru) Способ уничтожения и утилизации бумажных денежных знаков и других ценных бумаг
RU2815668C1 (ru) Способ уничтожения отходов взрывом
RU2137230C1 (ru) Способ обезвреживания жидких радиоактивных и токсичных материалов
RU2058052C1 (ru) Способ уничтожения токсичных химических веществ и химического оружия
CA2621259C (en) Method of breaking brittle solids

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140126