Способ переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны



Способ переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны
Способ переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны

 


Владельцы патента RU 2407084:

Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к способу переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны. Техническим результатом изобретения является повышение надежности захоронения. Согласно изобретению способ переработки и захоронения включает послойную укладку древесины и кустарников в зимний период на подготовленную площадку с уплотнением, проливом водой и промораживанием естественным холодом до полной выкладки всей имеющейся растительности, затем всю поверхность образованного хранилища покрывают гидроизоляционным, теплозащитным, грунтовым и почвенным слоями, выполняющими в комплексе функции саркофага, защищающие хранилище от растепления в летний период, проникновения поверхностных вод и выветривания, отличающийся тем, что всю древесину предварительно перерабатывают в технологическую щепу, а толщину единичного слоя определяют из соотношения:

Nсл.=1.5|tн.в.|-15, см, где 1,5 и 15 - постоянные коэффициенты; |tн.в.| - абсолютное значение среднемесячной температуры наружного воздуха зимних месяцев. 2 ил.

 

Изобретение относится к области обращения с твердыми радиоактивными отходами (ТРАО); может быть использовано при ведении реабилитационных работ на отдаленных, обширных, радиационно загрязненных территориях криолитозоны, где имеющаяся растительность (лес, кустарник) является долговременным источником радиационной опасности и по уровню загрязненности техногенными радионуклидами относится к ТРАО и подлежат захоронению.

Известен способ захоронения (ТРАО) в зоне многолетней мерзлоты [1] (Прототип), который предназначен для всех видов ТРАО (органических и неорганических), включая растительность в непереработанном виде, по аналогии со способом, применяемым на Чернобыльской АЭС [2]. В данном случае захораниваются в поверхностных курганных могильниках спиленные деревья (хлысты) и лесосечные отходы (пни), а также кустарник, собранные с радиационно загрязненной территории криолитозоны в цельном виде без какой-либо переработки, совместно с почвой и грунтом.

Основными недостатками этого способа являются:

- низкая плотность укладки длинных хлыстов, в связи с чем могильник имеет большие размеры;

- необходимость выполнения большого количества ручных операций для очистки хлыстов от ветвей и сучьев;

- высокая вероятность внешнего облучения персонала при производстве реабилитационных работ;

- большой расход воды для заполнения всех пустот в могильнике в период его возведения, которая в связи с прекращением речного стока в зимний период становится дефицитной;

- трудность совмещения и выполнения операций по захоронению разнородных (органических и неорганических) ТРАО в одном могильнике.

Заявляемое изобретение направлено на решение вопросов обеспечения радиационной безопасности населения и окружающей среды северных регионов страны.

Техническими задачами изобретения являются: повышение надежности захоронения органических ТРАО в условиях криолитозоны; сокращение скорости диффузионной миграции радионуклидов за пределы хранилища; снижение риска внешнего облучения населения.

Требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить при учете и максимальном использовании особенностей климата и естественных (природных) ресурсов криолитозоны:

- резкоконтинентальный климат с продолжительной (7 месяцев) зимой;

- отрицательная среднегодовая температура наружного воздуха;

- наличие сплошной многолетней мерзлоты;

- небольшая мощность сезонной оттайки поверхностного слоя грунтов (деятельного слоя) в летний период (1,5-2,0 м);

- отрицательный тепловой баланс - количество тепла, получаемого наземными насыпными сооружениями в летний период, намного ниже его оттока в холодное время года;

- практически неограниченные запасы естественного (атмосферного) холода.

Предлагается новый способ переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны, заключающийся в том, что все операции (спиливание деревьев, переработка их в щепу, укладка ее в хранилище) производятся в зимнее время, после наступления устойчивой отрицательной температуры наружного воздуха и промерзания деятельного слоя грунтов. Щепа затем захоранивается в поверхностных хранилищах (могильниках) курганного типа с использованием местных материалов и природных ресурсов криолитозоны, при этом укладку ее производят послойно с проливом водой и промораживанием естественным холодом, а толщину единичного слоя определяют из соотношения:

Nсл.=1.5|tн.в.|-15, см,

где 1,5 и 15 - постоянные коэффициенты; |tн.в.| - абсолютное среднемесячное значение температуры наружного воздуха зимнего периода (ноябрь-март).

После полной выкладки всей растительности поверхность хранилища покрывают гидроизоляционным, грунтовым и почвенным слоями, выполняющими в комплексе функции саркофага и защищающие хранилище от растепления в летний период, проникновения поверхностных вод и выветривания.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как переработка древесины в щепу, позволяет получить однородную, легко перевозимую, укладываемую, уплотняемую и пропитываемую водой массу.

Другой существенный признак заключается в том, что каждый уплотненный и пропитанный водой слой промораживается естественным (атмосферным) холодом, образуя жесткую и прочную древесно-ледяную конструкцию.

Третий существенный признак заключается в том, что образуемый в процессе замерзания воды лед выполняет также функции компаундирующего материала. К тому же он хорошо аккумулирует атмосферный холод, запасов которого должно хватить на весь летний период, что позволяет при наличии теплоизоляции избежать растепления могильника, а также минимизировать диффузионную миграцию радионуклидов.

Четвертый существенный признак заключается в том, что поверх образованного ледодревесного монолита последовательно укладываются гидроизоляционный, теплоизоляционный, грунтовый и почвенные слои, которые надежно защищают сооружение от попадания дождевых осадков, растепления в летний период и эрозионного разрушения.

Следующий существенный признак заключается в том, что в зависимости от динамики температуры наружного воздуха в течение зимнего периода принимается оптимальная толщина единичного слоя укладываемой щепы, которая определяется из ниже приведенного соотношения, что дает возможность ускорить процесс промораживания, а следовательно, и утилизации TPАО в целом:

Nсл.=1.5|tн.в.|-15, см,

где 1,5 и 15 - постоянные коэффициенты; |tн.в.| - абсолютное среднемесячное значение температуры наружного воздуха зимнего периода (ноябрь-март).

Существенным признаком является также тот факт, что внутри возведенного по предлагаемой технологии сооружения (хранилища) поддерживается устойчивая круглогодичная отрицательная температура, тем самым оно обладает высокой конструктивной устойчивостью (к тому же сохраняя стабильные геометрические параметры) в климатических условиях криолитозоны и, как следствие этого, хорошей герметичностью.

Способ поясняется двумя чертежами.

На фиг.1 изображен план (технологическая схема) расположения оборудования для практической реализации заявляемого способа переработки и захоронения радиационно загрязненного растительного покрова, а на фиг.2 - поперечный разрез возводимого хранилища (позиция 12).

Условные обозначения, принятые на чертежах:

1 - территория с радиационно загрязненным растительным покровом;

2 - подъездная дорога;

3 - штабели спиленных деревьев;

4 - фрезерно-пильная установка;

5 - дефебрерная машина;

6 - дизель-электрическая установка;

7 - отвал технологической щепы;

8 - передвижная установка для раскряжевки леса;

9 - погрузчик;

10 - транспортное средство;

11 - слой щепы, утрамбованной и скомпаундированной льдом;

12 - хранилище радиационно загрязненной щепы, сцементированной льдом (замерзшей водой);

13 - гидроизоляционный экран;

14 - теплозащитный слой;

15 - грунтовый слой;

16 - почвенный слой, засеиваемый кустарником и многолетними травами.

Реализация способа осуществляется следующим образом. После определения границ радиационно загрязненного участка (1) прокладываются подъездные дороги (2) и на приграничной, незагрязненной территории размещается все необходимое оборудование.

Загрязненный лес спиливается бензопилами и трелевочными тракторами укладывается в штабель (3). Хлысты последовательно перерабатываются на фрезерно-пильной (4), а затем на дефебрерной (5) установках, питаемых от передвижной дизельной электроустановки (6), с получением конечного продукта - технологической щепы, укладываемой в отвал (7).

После спиливания леса проводятся работы по уборке лесосечных отходов и кустарника с помощью передвижной установки (8), которые также проходят весь вышеперечисленный цикл переработки в щепу.

Из отвала щепа с помощью погрузчиков (9) грузится в транспортное средство (10) и доставляется на подготовленную площадку, где укладывается слоями (II) с уплотнением и проливом водой из специально оборудованной поливочной машины (из расчета 800 л воды на 1 м3 щепы). Первый слой промораживается естественным холодом, а затем укладывается и промораживается второй и т.д. до полной укладки всей щепы с образованием древесно-ледяного монолита-хранилища (12). Хранилище должно иметь форму усеченного конуса при небольших объемах ТРАО или лежащей призмы трапецеидального сечения вытянутой длинной осью с Севера на Юг (при больших объемах ТРАО).

Поверх древесно-ледяного монолита укладывается гидроизоляционный экран (13) из суглинка или полиэтиленовой пленки, а затем последовательно укладывается теплоизоляционный слой (14) из местного материала (торф, мох) расчетной толщины, защищающий хранилище от растепления в летний период, засыпаемый затем слоем грунта (15) и почвенным слоем (16), который в летний период засевается многолетними травами и кустарником для защиты поверхности хранилища от эрозии. Теплозащитный, грунтовый и почвенные слои возводятся без пролива водой. Все работы должны быть закончены в течение холодного периода года (tср. суточная ≤-10°С)

Основные преимущества предлагаемого способа:

- высокая механизация всех видов работ с использованием серийно изготавливаемого передвижного оборудования модульного типа и современных технологий лесопереработки, с минимальным количеством ручных операций;

- все виды органических (твердых) РАО перерабатываются в однообразную, легко перевозимую, укладываемую и уплотняемую массу (щепу), что позволяет получить плотное, без пустот ледодревесное хранилище с минимальным объемом;

- простота операций, низкие затраты и высокое качество компаундирования ТРАО льдом (замерзшей водой);

- низкий уровень диффузионной миграции радионуклидов за пределы хранилища;

- длительность периода ведения работ (7 месяцев);

- низкая степень внешнего облучения рабочих, занятых на работах;

- простота дезактивации используемой техники по завершению работ;

- простота, небольшое количество операций и высокая скорость сооружения хранилища;

- сравнительно низкие энергетические затраты на выполнение всех операций за счет использования естественного (атмосферного) холода;

- высокая защищенность хранилища, выполняющего функции могильника, от воздействия неблагоприятных факторов, в том числе возможного глобального потепления климата в криолитозоне.

Источники информации

1. Патент на изобретение России №2134459.

Способ захоронения твердых радиоактивных отходов в зоне многолетней мерзлоты / В.В.Киселев, Ю.А.Хохолов, МКИ G21F 9/24; заявл. 12.08.97; опубл. 10.08.99.

2. Микеев А.К. Социально-экономическая оценка риска пожаров как чрезвычайных ситуаций // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Обзорная информация. Выпуск 4. - 2001 г. - С.259-272.

Способ переработки и захоронения радиационно загрязненной растительности на территориях криолитозоны, включающий послойную укладку древесины и кустарников в зимний период на подготовленную площадку с уплотнением, проливом водой и промораживанием естественным холодом до полной выкладки всей имеющейся растительности, затем всю поверхность образованного хранилища покрывают гидроизоляционным, теплозащитным, грунтовым и почвенным слоями, выполняющими в комплексе функции саркофага, защищающими хранилище от растепления в летний период, проникновения поверхностных вод и выветривания, отличающийся тем, что всю древесину предварительно перерабатывают в технологическую щепу, а толщину единичного слоя определяют из соотношения:
Nсл=1,5|tн.в|-15, см,
где 1,5 и 15 - постоянные коэффициенты;
|tн.в| - абсолютное значение среднемесячной температуры наружного воздуха зимних месяцев.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам захоронения жидких радиоактивных фторидсодержащих отходов и может быть использовано на радиохимических предприятиях. .

Изобретение относится к области обращения с твердыми радиоактивными отходами и может быть использовано при возведении защитных саркофагов полууглубленных могильников твердых радиоактивных отходов в криолитозоне.

Изобретение относится к области захоронения опасных отходов и может быть использовано для консервации опасных отходов, размещенных на дне водоемов различного типа.
Изобретение относится к способам захоронения жидких радиоактивных отходов, а именно отработанного экстрагента - трибутилфосфат в гексахлорбутадиене, в глубоко залегающие подземные пласты-коллекторы.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для защиты от загрязнения токсичными или радиоактивными веществами подземных питьевых вод, грунтов и почв в районах размещения технических отходов.

Изобретение относится к способам очистки русел малых рек криолитозоны с сезонным стоком от донных отложений, загрязненных радионуклидами, и обращения с твердыми радиоактивными отходами.

Изобретение относится к области подземного захоронения биологически опасных сточных вод (промстоков) различных предприятий, очистка и переработка которых затруднена, а сброс в открытые водоемы невозможен.

Изобретение относится к специальному строительству, а именно к технологии захоронения аварийных реакторов и других экологически опасных объектов. .
Изобретение относится к способам захоронения жидких радиоактивных отходов и может быть использовано на радиохимических предприятиях для их утилизации. .

Изобретение относится к области долговременного хранения радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к конструкции хранилища для длительного хранения в нем контейнеров с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного, а также прочих видов загрязнения и может быть использовано в процессе захоронения радиоактивных и промышленных отходов

Изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами (РАО) низкого и среднего уровня активности и предназначено для их безопасного длительного хранения и/или захоронения в подземных сооружениях, созданных в однородных слабопроницаемых породах
Изобретение относится к способам подземного захоронения жидких радиоактивных кремнийсодержащих отходов и для их утилизации может быть использовано на радиохимических предприятиях

Изобретение относится к областям охраны окружающей среды и ядерной энергетике и может быть использовано для консервации на длительное хранение приповерхностных хранилищ как с жидкими, так и с твердыми радиоактивными отходами (ЖРО, ТРО). Разработаны три варианта рецептуры изготовления консерванта в зависимости от гидрогеологических условий расположения хранилища (выше или ниже уровня первого водоносного горизонта) и вида радиоактивных отходов (ЖРО или ТРО). Для консервации хранилищ с ЖРО основной компонентой консерванта является перемешанная до однородного состояния, включая осадок, жидкостная фаза отходов конкретного хранилища, в которую в зависимости от конкретных гидрогеологических условий либо вводят под давлением порошок бентонитовой глины непосредственно, либо с предварительным добавлением специально подобранного для конкретного хранилища гелеобразующего раствора. Для консервации хранилищ с ТРО в консерванте в качестве жидкостной компоненты использована природная вода, смешанная с гелеобразующим раствором и порошком бентонитовой глины. Изобретение позволяет исключить миграцию радионуклидов за пределы хранилища. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявленное изобретение относится к способу сооружения хранилища для радиоактивных отходов. Заявленный способ включает бурение скважины в вечномерзлотных породах, спуск и цементирование обсадной колонны, размещение в скважине контейнеров с радиоактивными отходами, герметизацию верхней части скважины. В заявленном способе обсадную колонну цементируют в интервале от расчетной границы зоны растепления до поверхности, а контейнеры с радиоактивными отходами устанавливают на полую колонну-хвостовик, перфорированную в нижней части, на расстоянии от забоя скважины, где hom - высота интервала, в пределах которого произойдет оттаивание вечномерзлых пород; m - пористость вечномерзлых пород; Rom - расчетный радиус оттаивания; Rc - внутренний радиус скважины. Техническим результатом является обеспечение более высокой степени надежности захоронения радиоактивных отходов и исключение возможности миграции радионуклидов за пределы хранилища. 3 з. п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при захоронении высокотоксичных и радиоактивных отходов в рудниках при камерных системах разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Способ включает образование камер, разделенных междукамерными целиками, сооружение саркофагов из отработавших колесных шин большегрузной самоходной техники, размещение в саркофагах контейнеров с отходами и заполнение камер гидравлической закладкой из твердеющих смесей. Техническим результатом является использование подлежащих утилизации шин большегрузной техники для повышения надежности захоронения опасных отходов промышленности. 1 ил.

Изобретение относится к средствам захоронения радиоактивных отходов (РАО), а также средствам исследования (6, 7) геологических пород (8) в глубинных слоях литосферы вплоть до мантии (9). Заявленное устройство содержит герметичный контейнер, корпус (1) которого выполнен из тугоплавкого материала и заполнен тепловыделяющими элементами (2) с прочной оболочкой и теплопроводящим наполнителем (3). Оболочки элементов заполнены РАО и тепловыделяющими активными радионуклидами. Корпус имеет две торцевые поверхности и боковую поверхность, имеющие осесимметричную форму. Высота Н контейнера вдоль его оси симметрии и максимальный поперечный размер контейнера в плоскости, расположенной перпендикулярно его оси симметрии, выбраны из условия: D>4H. Контейнер снабжен теплоизоляцией (4), расположенной со стороны верхней торцевой поверхности, над которой расположены зоны расплавленных (11) и затвердевшего расплава (12) геологических пород. На нижней торцевой поверхности корпуса, под которой расположен слой (10) расплава геологической породы, выполнены выступы. Предусмотрена возможность использования дополнительного контейнера (5) для помещения капсул с РАО. Техническим результатом является увеличение скорости погружения, увеличение объема и массы погружаемых веществ или оборудования (6, 7) и уменьшение температуры корпуса контейнера и внутренних элементов конструкции устройства. 23 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу подготовки и захоронения радиоактивных отходов (РАО). Заявленный способ включает доставку РАО к месту захоронения, подготовку РАО, размещение РАО в объеме захоронения и окончательную изоляцию от окружающей среды. При этом для захоронения используют открытые горные выработки с завершенным циклом добычи полезных ископаемых - горные или горнорудные карьеры (3) со скальной основой, при которых производят оборудование площадки (8) выгрузки и подготовки РАО к захоронению, пункта (2) переработки МРАО, транспортной сети (6) для РАО. Захоронение осуществляют преимущественно в предварительно подготовленных унифицированных металлических единичных упаковках кубической формы. При этом предусмотрен возврат части металла в хозяйственный оборот после прохождения дезактивации в пунктах (10). Дно-основание карьера засыпают привозной глиной (4) с выравниванием до горизонтальной площадки, где РАО выстраивают с обеспечением зазоров между блоками (5) и стенами карьера, после чего зазоры заполняют глиной, дают ей выдержку на осадку, продолжают блочно-ярусное заполнение карьера, затем незаполненную часть карьера перекрывают глиной и засыпают грунтом с восстановлением ландшафта. Техническим результатом является повышение надежности длительной изоляции-захоронения РАО и эффективности захоронения РАО без ограничений по происхождению, активности, конструкции, материалам, формам, габаритам, времени и условиям предшествующего хранения контейнеров и упаковок РАО. 8 ил.

Изобретение относится к области приповерхностного захоронения твердых или отвержденных радиоактивных отходов (РАО). Способ приповерхностного захоронения РАО включает в себя создание котлована, бетонирование его дна и стенок, образование в основании котлована экрана с абсорбирующим веществом. Выбирают несколько пригодных для изоляции РАО участков грунтового массива. Путем многократных измерений определяют значения коэффициента фильтрации местных вод и минимальные расстояния по толще грунтов от границы зоны размещения РАО до первого от поверхности водоносного горизонта. Собирают статистическую информацию о климатическом режиме. Для каждого участка определяют величину коэффициента риска ru попадания опасной концентрации радионуклидов в зону активного водообмена. Отсеивают из рассмотрения участки с ru>1,0. Среди оставшихся для строительства рекомендуют участок с наименьшим значением ru. На этом участке грунтового массива строят приповерхностный могильник. Изобретение позволяет исключить возможность выноса из приповерхностного могильника РАО в окружающую среду в ситуации некачественного исполнения или разрушения его инженерных барьеров.
Наверх