(57)【要約】有害物質貯蔵処分施設は、地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を含む、ドリル孔であって、ドリル孔は、略垂直ドリル孔部分と、略垂直ドリル孔部分に結合される、遷移ドリル孔部分と、有害物質貯蔵ドリル孔部分とを含み、遷移ドリル孔部分または有害物質貯蔵ドリル孔部分のうちの少なくとも１つは、分離ドリル孔部分を含む、ドリル孔と、有害物質貯蔵ドリル孔部分内に位置付けられる、貯蔵キャニスタであって、貯蔵キャニスタは、ドリル孔入口から、略垂直ドリル孔部分を通して、遷移ドリル孔部分を通して、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に嵌合するように定寸され、貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を含む、貯蔵キャニスタと、ドリル孔内に位置付けられる、シールであって、シールは、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分をドリル孔の入口から分離する、シールとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質貯蔵処分施設であって、
地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を備える、ドリル孔であって、前記ドリル孔は、略垂直ドリル孔部分と、前記略垂直ドリル孔部分に結合された遷移ドリル孔部分と、前記遷移ドリル孔部分に結合された有害物質貯蔵ドリル孔部分とを備え、前記遷移ドリル孔部分または前記有害物質貯蔵ドリル孔部分のうちの少なくとも１つは、前記地球表面に向かって、前記略垂直ドリル孔部分と前記遷移ドリル孔部分との間の交差点から離れるように垂直に指向されている、分離ドリル孔部分を備える、ドリル孔と、
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分内に位置付けられた貯蔵キャニスタであって、前記貯蔵キャニスタは、前記ドリル孔入口から、前記略垂直ドリル孔部分を通して、前記遷移ドリル孔部分を通して、前記ドリル孔の前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に嵌合するように定寸され、前記貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を備える、貯蔵キャニスタと、
前記ドリル孔内に位置付けられたシールであって、前記シールは、前記ドリル孔の前記有害物質貯蔵ドリル孔部分を前記ドリル孔の前記入口から分離する、シールと
を備える、有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２】
前記分離ドリル孔部分は、第１の深さにおいて前記遷移ドリル孔部分に結合された近位端と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さにおいて前記近位端と対向する遠位端とを備える、垂直に傾斜したドリル孔部分を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項３】
前記垂直に傾斜したドリル孔部分は、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分を備える、請求項２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項４】
前記垂直に傾斜したドリル孔部分の傾斜角は、少なくとも部分的に、前記垂直に傾斜したドリル孔部分を囲繞する地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離と、前記貯蔵キャニスタの最低部分および前記略垂直ドリル孔部分に接する距離の長さとに基づいて判定される、請求項２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項５】
前記地質的累層の前記擾乱区域と関連付けられる距離は、前記擾乱区域の外側円周と前記垂直に傾斜するドリル孔部分の半径方向中心線との間の距離を含む、請求項４に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項６】
前記傾斜角は、約３度である、請求項４に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項７】
前記分離ドリル孔部分は、前記略垂直ドリル孔部分と前記有害物質貯蔵ドリル孔部分との間に結合されたＪ区分ドリル孔部分を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項８】
前記Ｊ区分ドリル孔部分は、前記遷移ドリル孔部分を備える、請求項７に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項９】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、略水平ドリル孔部分または垂直に傾斜したドリル孔部分のうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１０】
前記分離ドリル孔部分は、前記遷移ドリル孔部分に結合された垂直に波状のドリル孔部分を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１１】
前記遷移ドリル孔部分は、前記略垂直ドリル孔部分と前記垂直に波状のドリル孔部分との間に湾曲したドリル孔部分を備える、請求項１０に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１２】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、シェール累層、塩累層、または他の不浸透性累層のうちの少なくとも１つを含む障壁層内もしくはその下方に位置する、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１３】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１４】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層の下方に形成され、前記障壁層によって可動水を含む前記地下区域から垂直に分離される、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１５】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層内に形成され、前記障壁層の少なくとも一部によって可動水を含む前記地下区域から垂直に分離される、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１６】
前記障壁層は、約０．０１ミリダルシ未満の浸透率を含む、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１７】
前記障壁層は、約１０ＭＰａ未満の脆性を含み、脆性は、前記障壁層の圧縮応力と前記障壁層の引張強度との比率を含む、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１８】
前記障壁層は、少なくとも約１００フィートの前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項１９】
前記障壁層は、前記有害物質の半減期に基づく時間の量にわたって前記障壁層を通して前記貯蔵キャニスタから逃散する前記有害物質の拡散を阻止する、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２０】
前記障壁層は、約２０〜３０％重量／体積比の粘土または有機物質を備える、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２１】
前記障壁層は、不浸透性層を備える、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２２】
前記障壁層は、１０，０００年またはそれを上回る前記有害物質の漏出に関する時定数によって定義される漏出障壁を備える、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２３】
前記障壁層は、炭化水素または二酸化炭素産出累層を備える、請求項１２に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２４】
前記有害物質は、使用済み核燃料を含む、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２５】
前記地球表面またはその近位から、前記ドリル孔を通して、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在する、少なくとも１つのケーシングアセンブリをさらに備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２６】
前記貯蔵キャニスタは、ダウンホールツールストリングまたは別の貯蔵キャニスタのうちの少なくとも１つに結合するように構成されている、接続部分を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２７】
前記分離ドリル孔部分は、螺旋ドリル孔を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２８】
前記分離ドリル孔部分は、その中に前記分離ドリル孔部分が形成される岩石累層の応力状態から独立して規定される幾何学形状を備える、請求項１に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【請求項２９】
有害物質を貯蔵するための方法であって、
地球表面の中に延在するドリル孔の入口を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、前記入口は、少なくとも前記地球表面の近位にあり、前記貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を備える、ことと、
略垂直ドリル孔部分と、前記略垂直ドリル孔部分に結合された遷移ドリル孔部分と、前記遷移ドリル孔部分に結合された有害物質貯蔵ドリル孔部分とを備える前記ドリル孔を通して前記貯蔵キャニスタを移動させることであって、前記遷移ドリル孔部分または前記有害物質貯蔵ドリル孔部分のうちの少なくとも１つは、前記地球表面に向かって、前記略垂直ドリル孔部分と前記遷移ドリル孔部分との間の交差点から離れるように垂直に指向されている、分離ドリル孔部分を備える、ことと、
前記貯蔵キャニスタを前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に移動させることと、
前記ドリル孔の貯蔵部分を前記ドリル孔の前記入口から分離するシールを前記ドリル孔内に形成することと
を含む、方法。
【請求項３０】
前記分離ドリル孔部分は、第１の深さにおいて前記遷移ドリル孔部分に結合された近位端と、前記第１の深さよりも浅い第２の深さにおいて前記近位端と対向する遠位端とを備える、垂直に傾斜したドリル孔部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記垂直に傾斜したドリル孔部分は、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記垂直に傾斜したドリル孔部分の傾斜角は、少なくとも部分的に、前記垂直に傾斜したドリル孔部分を囲繞する地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離と、前記貯蔵キャニスタの最低部分および前記略垂直ドリル孔部分に接する距離の長さとに基づいて判定される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記地質的累層の前記擾乱区域と関連付けられる距離は、前記擾乱区域の外側円周と前記垂直に傾斜するドリル孔部分の半径方向中心線との間の距離を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記傾斜角は、約３度である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記分離ドリル孔部分は、前記略垂直ドリル孔部分と前記有害物質貯蔵ドリル孔部分との間に結合されたＪ区分ドリル孔部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記Ｊ区分ドリル孔部分は、前記遷移ドリル孔部分を備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、略水平ドリル孔部分または垂直に傾斜したドリル孔部分のうちの少なくとも１つを備える、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記分離ドリル孔部分は、前記遷移ドリル孔部分に結合された垂直に波状のドリル孔部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
前記遷移ドリル孔部分は、前記略垂直ドリル孔部分と前記垂直に波状のドリル孔部分との間に湾曲したドリル孔部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、シェール累層、塩累層、または他の不浸透性累層のうちの少なくとも１つを含む障壁層内もしくはその下方に位置する、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層の下方に形成され、前記障壁層によって可動水を含む前記地下区域から垂直に分離される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記障壁層内に形成され、前記障壁層の少なくとも一部によって可動水を含む前記地下区域から垂直に分離される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記障壁層は、約０．０１ミリダルシ未満の浸透率を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
前記障壁層は、約１０ＭＰａ未満の脆性を含み、脆性は、前記障壁層の圧縮応力と前記障壁層の引張強度との比率を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記障壁層は、少なくとも約１００フィートの前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記障壁層は、前記有害物質の半減期に基づく時間の量にわたって前記障壁層を通して前記貯蔵キャニスタから逃散する前記有害物質の拡散を阻止する、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記障壁層は、約２０〜３０％重量／体積比の粘土または有機物質を備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記障壁層は、不浸透性層を備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項５０】
前記障壁層は、１０，０００年またはそれを上回る前記有害物質の漏出に関する時定数によって定義される漏出障壁を備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
前記障壁層は、炭化水素または二酸化炭素産出累層を備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項５２】
前記有害物質は、使用済み核燃料を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項５３】
前記地球表面またはその近位から、前記ドリル孔を通して、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在する、少なくとも１つのケーシングアセンブリをさらに備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項５４】
前記貯蔵キャニスタは、ダウンホールツールストリングまたは別の貯蔵キャニスタのうちの少なくとも１つに結合するように構成されている、接続部分を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項５５】
前記地球表面の中に延在する前記ドリル孔の前記入口を通して前記貯蔵キャニスタを移動させることに先立って、前記ドリル孔を前記地球表面から地下累層まで形成することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項５６】
前記地球表面またはその近位から、前記ドリル孔を通して、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在するケーシングを前記ドリル孔内に配設することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記ケーシングを前記ドリル孔に固結することをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ドリル孔を形成することに続けて、前記地下累層から、前記ドリル孔を通して、前記地球表面に炭化水素流体を生産することをさらに含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ドリル孔から前記シールを除去することと、
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分から前記地球表面に前記貯蔵キャニスタを回収することと
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項６０】
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位に位置付けられるセンサから、前記貯蔵キャニスタと関連付けられる少なくとも１つの変数を監視することと、
前記地球表面において前記監視される変数を記録することと
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項６１】
前記監視される変数は、放射線レベル、温度、圧力、酸素の存在、水蒸気の存在、液体水の存在、酸性度、または地震活動のうちの少なくとも１つを含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
ある閾値を超える前記監視される変数に基づいて、
前記ドリル孔から前記シールを除去することと、
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分から前記地球表面に前記貯蔵キャニスタを回収することと
をさらに含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記分離ドリル孔部分は、螺旋ドリル孔を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項６４】
有害物質を貯蔵するための方法であって、
地球表面の中に延在するドリル孔の入口を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、前記入口は、少なくとも前記地球表面の近位にあり、前記貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を備える、ことと、
略垂直ドリル孔部分と、前記略垂直ドリル孔部分に結合された遷移ドリル孔部分と、前記遷移ドリル孔部分に結合された有害物質貯蔵ドリル孔部分とを備える前記ドリル孔を通して前記貯蔵キャニスタを移動させることであって、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層の下方に位置し、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記自己回復地質的累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、ことと、
前記貯蔵キャニスタを前記有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に移動させることと、
前記ドリル孔の貯蔵部分を前記ドリル孔の前記入口から分離するシールを前記ドリル孔内に形成することと
を含む、方法。
【請求項６５】
前記自己回復地質的累層は、シェール、塩、粘土、またはドロマイトのうちの少なくとも１つを備える、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
有害物質貯蔵処分施設であって、
地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を備える、ドリル孔であって、前記ドリル孔は、略垂直ドリル孔部分と、前記略垂直ドリル孔部分に結合された遷移ドリル孔部分と、前記遷移ドリル孔部分に結合された有害物質貯蔵ドリル孔部分とを備え、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層の下方に位置し、前記有害物質貯蔵ドリル孔部分は、前記自己回復地質的累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、ドリル孔と、
前記有害物質貯蔵ドリル孔部分内に位置付けられた貯蔵キャニスタであって、前記貯蔵キャニスタは、前記ドリル孔入口から、前記略垂直ドリル孔部分を通して、前記遷移ドリル孔部分を通して、前記ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に嵌合するように定寸され、前記貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を備える、貯蔵キャニスタと、
前記ドリル孔内に位置付けられたシールであって、前記シールは、前記ドリル孔の前記有害物質貯蔵ドリル孔部分を前記ドリル孔の前記入口から分離する、シールと
を備える、有害物質貯蔵処分施設。
【請求項６７】
前記自己回復地質的累層は、シェール、塩、粘土、またはドロマイトのうちの少なくとも１つを備える、請求項６６に記載の有害物質貯蔵処分施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本願は、その内容全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１７年６月５日に出願され、「ＳＴＯＲＩＮＧ  ＨＡＺＡＲＤＯＵＳ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＩＮ  Ａ  ＳＵＢＴＥＲＲＡＮＥＡＮ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ」と題された、米国仮特許出願第６２／５１５，０５０号に対して優先権を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、地下累層内に有害物質を貯蔵することに関し、より具体的には、地下累層内に使用済み核燃料を貯蔵することに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
有害廃棄物は、多くの場合、貯蔵される廃棄物の近くに住む住民間の健康問題を防止するように、長期、恒久的、または半恒久的貯蔵状態に置かれる。そのような有害廃棄物貯蔵は、多くの場合、例えば、貯蔵場所識別および封じ込めの保証の観点から困難である。例えば、核廃棄物（例えば、商業的動力炉、試験炉、またはさらには高度軍事廃棄物からのものであるかどうかにかかわらず、使用済み核燃料）の安全な貯蔵は、エネルギー技術の顕著な課題のうちの１つと見なされている。長寿命放射性廃棄物の安全な貯蔵は、米国および世界中における原子力の採用への大きな障害である。従来の廃棄物貯蔵方法は、トンネルの使用を強調しており、Ｙｕｃｃａ  Ｍｏｕｎｔａｉｎ貯蔵施設の設計によって例示される。他の技法は、結晶基盤岩の中に削孔される、垂直ボーリング孔を含むボーリング孔を含む。他の従来の技法は、人間のアクセスを可能にするために、浅い累層内のトンネルの壁から発するボーリング孔を伴うトンネルを形成することを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（要約）
一般的実装では、有害物質貯蔵処分施設は、地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を含む、ドリル孔であって、略垂直ドリル孔部分と、略垂直ドリル孔部分に結合される、遷移ドリル孔部分と、遷移ドリル孔部分に結合される、有害物質貯蔵ドリル孔部分とを含み、遷移ドリル孔部分または有害物質貯蔵ドリル孔部分のうちの少なくとも１つは、地球表面に向かって、略垂直ドリル孔部分と遷移ドリル孔部分との間の交差点から離れるように垂直に指向される、分離ドリル孔部分を含む、ドリル孔と、有害物質貯蔵ドリル孔部分内に位置付けられる、貯蔵キャニスタであって、貯蔵キャニスタは、ドリル孔入口から、略垂直ドリル孔部分を通して、遷移ドリル孔部分を通して、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に嵌合するように定寸され、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を含む、貯蔵キャニスタと、ドリル孔内に位置付けられる、シールであって、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分をドリル孔の入口から分離する、シールとを含む。
【０００５】
一般的実装と組み合わせ可能なある側面では、分離ドリル孔部分は、第１の深さにおいて遷移ドリル孔部分に結合される近位端と、第１の深さよりも浅い第２の深さにおいて近位端と対向する遠位端とを含む、垂直に傾斜したドリル孔部分を含む。
【０００６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、垂直に傾斜したドリル孔部分は、有害物質貯蔵ドリル孔部分を含む。
【０００７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、垂直に傾斜したドリル孔部分の傾斜角は、少なくとも部分的に、垂直に傾斜したドリル孔部分を囲繞する地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離と、貯蔵キャニスタの最低部分および略垂直ドリル孔部分に接する距離の長さとに基づいて判定される。
【０００８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離は、擾乱区域の外側円周と垂直に傾斜するドリル孔部分の半径方向中心線との間の距離を含む。
【０００９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、傾斜角は、約３度である。
【００１０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、略垂直ドリル孔部分と有害物質貯蔵ドリル孔部分との間に結合されるＪ区分ドリル孔部分を含む。
【００１１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、Ｊ区分ドリル孔部分は、遷移ドリル孔部分を含む。
【００１２】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、略水平ドリル孔部分または垂直に傾斜したドリル孔部分のうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、遷移ドリル孔部分に結合される垂直に波状のドリル孔部分を含む。
【００１４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、遷移ドリル孔部分は、略垂直ドリル孔部分と垂直に波状のドリル孔部分との間に湾曲したドリル孔部分を含む。
【００１５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、シェール累層、塩累層、または他の不浸透性累層のうちの少なくとも１つを含む障壁層内もしくはその下方に位置する。
【００１６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００１７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層の下方に形成され、障壁層によって可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００１８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層内に形成され、障壁層の少なくとも一部によって可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００１９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約０．０１ミリダルシ未満の浸透率を含む。
【００２０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約１０ＭＰａ未満の脆性を含み、脆性は、障壁層の圧縮応力と障壁層の引張強度との比率を含む。
【００２１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、少なくとも約１００フィートの有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む。
【００２２】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、有害物質の半減期に基づく時間の量にわたって障壁層を通して貯蔵キャニスタから逃散する有害物質の拡散を阻止する、有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む。
【００２３】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約２０〜３０％重量／体積比の粘土または有機物質を含む。
【００２４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、不浸透性層を含む。
【００２５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、１０，０００年またはそれを上回る有害物質の漏出に関する時定数によって定義される漏出障壁を含む。
【００２６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、炭化水素または二酸化炭素産出累層を含む。
【００２７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質は、使用済み核燃料を含む。
【００２８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、地球表面またはその近位から、ドリル孔を通して、有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在する、少なくとも１つのケーシングアセンブリを含む。
【００２９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、貯蔵キャニスタは、ダウンホールツールストリングまたは別の貯蔵キャニスタのうちの少なくとも１つに結合するように構成される、接続部分を含む。
【００３０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、螺旋ドリル孔を含む。
【００３１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、その中に分離ドリル孔部分が形成される岩石累層の応力状態から独立して規定される幾何学形状を有する。
【００３２】
別の一般的実装では、有害物質を貯蔵するための方法は、地球表面の中に延在するドリル孔の入口を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、入口は、少なくとも地球表面の近位にあり、貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を含む、ことと、略垂直ドリル孔部分と、略垂直ドリル孔部分に結合される、遷移ドリル孔部分と、遷移ドリル孔部分に結合される、有害物質貯蔵ドリル孔部分とを含むドリル孔を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、遷移ドリル孔部分または有害物質貯蔵ドリル孔部分のうちの少なくとも１つは、地球表面に向かって、略垂直ドリル孔部分と遷移ドリル孔部分との間の交差点から離れるように垂直に指向される、分離ドリル孔部分を含む、ことと、貯蔵キャニスタを有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に移動させることと、ドリル孔の貯蔵部分をドリル孔の入口から分離するシールをドリル孔内に形成することとを含む。
【００３３】
一般的実装と組み合わせ可能なある側面では、分離ドリル孔部分は、第１の深さにおいて遷移ドリル孔部分に結合される近位端と、第１の深さよりも浅い第２の深さにおいて近位端と対向する遠位端とを含む、垂直に傾斜したドリル孔部分を含む。
【００３４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、垂直に傾斜したドリル孔部分は、有害物質貯蔵ドリル孔部分を含む。
【００３５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、垂直に傾斜したドリル孔部分の傾斜角は、少なくとも部分的に、垂直に傾斜したドリル孔部分を囲繞する地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離と、貯蔵キャニスタの最低部分および略垂直ドリル孔部分に接する距離の長さとに基づいて判定される。
【００３６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、地質的累層の擾乱区域と関連付けられる距離は、擾乱区域の外側円周と垂直に傾斜するドリル孔部分の半径方向中心線との間の距離を含む。
【００３７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、傾斜角は、約３度である。
【００３８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、略垂直ドリル孔部分と有害物質貯蔵ドリル孔部分との間に結合されるＪ区分ドリル孔部分を含む。
【００３９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、Ｊ区分ドリル孔部分は、遷移ドリル孔部分を含む。
【００４０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、略水平ドリル孔部分または垂直に傾斜したドリル孔部分のうちの少なくとも１つを含む。
【００４１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、分離ドリル孔部分は、遷移ドリル孔部分に結合される垂直に波状のドリル孔部分を含む。
【００４２】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、遷移ドリル孔部分は、略垂直ドリル孔部分と垂直に波状のドリル孔部分との間に湾曲したドリル孔部分を含む。
【００４３】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、シェール累層、塩累層、または他の不浸透性累層のうちの少なくとも１つを含む障壁層内もしくはその下方に位置する。
【００４４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００４５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層の下方に形成され、障壁層によって可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００４６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、障壁層内に形成され、障壁層の少なくとも一部によって可動水を含む地下区域から垂直に分離される。
【００４７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約０．０１ミリダルシ未満の浸透率を含む。
【００４８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約１０ＭＰａ未満の脆性を含み、脆性は、障壁層の圧縮応力と障壁層の引張強度との比率を含む。
【００４９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、少なくとも約１００フィートの有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む。
【００５０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、有害物質の半減期に基づく時間の量にわたって障壁層を通して貯蔵キャニスタから逃散する有害物質の拡散を阻止する、有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位の厚さを含む。
【００５１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、約２０〜３０％重量／体積比の粘土または有機物質を含む。
【００５２】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、不浸透性層を含む。
【００５３】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、１０，０００年またはそれを上回る有害物質の漏出に関する時定数によって定義される漏出障壁を含む。
【００５４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、障壁層は、炭化水素または二酸化炭素産出累層を含む。
【００５５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、有害物質は、使用済み核燃料を含む。
【００５６】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、地球表面またはその近位から、ドリル孔を通して、有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在する、少なくとも１つのケーシングアセンブリを含む。
【００５７】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、貯蔵キャニスタは、ダウンホールツールストリングまたは別の貯蔵キャニスタのうちの少なくとも１つに結合するように構成される、接続部分を含む。
【００５８】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、地球表面の中に延在するドリル孔の入口を通して貯蔵キャニスタを移動させることに先立って、ドリル孔を地球表面から地下累層まで形成することを含む。
【００５９】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、地球表面またはその近位から、ドリル孔を通して、有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に延在するケーシングをドリル孔内に配設することを含む。
【００６０】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、ケーシングをドリル孔に固結することを含む。
【００６１】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、ドリル孔を形成することに続けて、地下累層から、ドリル孔を通して、地球表面に炭化水素流体を生産することを含む。
【００６２】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、ドリル孔からシールを除去することと、有害物質貯蔵ドリル孔部分から地球表面に貯蔵キャニスタを回収することとを含む。
【００６３】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、有害物質貯蔵ドリル孔部分の近位に位置付けられるセンサから、貯蔵キャニスタと関連付けられる少なくとも１つの変数を監視することと、地球表面において監視される変数を記録することとを含む。
【００６４】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面では、監視される変数は、放射線レベル、温度、圧力、酸素の存在、水蒸気の存在、液体水の存在、酸性度、または地震活動のうちの少なくとも１つを含む。
【００６５】
先の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、ある閾値を超える監視される変数に基づいて、ドリル孔からシールを除去することと、有害物質貯蔵ドリル孔部分から地球表面に貯蔵キャニスタを回収することとを含む。
【００６６】
別の一般的実装では、有害物質を貯蔵するための方法は、地球表面の中に延在するドリル孔の入口を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、入口は、少なくとも地球表面の近位にあり、貯蔵キャニスタは、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を含む、ことと、略垂直ドリル孔部分と、略垂直ドリル孔部分に結合される、遷移ドリル孔部分と、遷移ドリル孔部分に結合される、有害物質貯蔵ドリル孔部分とを含むドリル孔を通して貯蔵キャニスタを移動させることであって、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層の下方に位置し、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、ことと、貯蔵キャニスタを有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に移動させることと、ドリル孔の貯蔵部分をドリル孔の入口から分離するシールをドリル孔内に形成することとを含む。
【００６７】
一般的実装と組み合わせ可能なある側面では、自己回復地質的累層は、シェール、塩、粘土、またはドロマイトのうちの少なくとも１つを含む。
【００６８】
別の一般的実装では、有害物質貯蔵処分施設は、地球の中に延在し、少なくとも地球表面の近位に入口を含む、ドリル孔であって、略垂直ドリル孔部分と、略垂直ドリル孔部分に結合される、遷移ドリル孔部分と、遷移ドリル孔部分に結合される、有害物質貯蔵ドリル孔部分とを含み、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層の下方に位置し、有害物質貯蔵ドリル孔部分は、自己回復地質的累層によって、可動水を含む地下区域から垂直に分離される、ドリル孔と、有害物質貯蔵ドリル孔部分内に位置付けられる、貯蔵キャニスタであって、貯蔵キャニスタは、ドリル孔入口から、略垂直ドリル孔部分を通して、遷移ドリル孔部分を通して、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分の中に嵌合するように定寸され、有害物質を封入するように定寸された内側空洞を含む、貯蔵キャニスタと、ドリル孔内に位置付けられる、シールであって、ドリル孔の有害物質貯蔵ドリル孔部分をドリル孔の入口から分離する、シールとを含む。
【００６９】
一般的実装と組み合わせ可能なある側面では、自己回復地質的累層は、シェール、塩、粘土、またはドロマイトのうちの少なくとも１つを含む。
【００７０】
本開示による有害物質貯蔵処分施設の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含んでもよい。例えば、本開示による有害物質貯蔵処分施設は、いずれの近傍の可動水からも分離される、数千フィートの地下に位置する貯蔵処分施設内の有害物質の複数のレベルの封じ込めを可能にしてもよい。本開示による有害物質貯蔵処分施設はまた、数百万年にわたってその中に流体的にシールされた炭化水素を有することが証明された地下区域内に、有害物質のための貯蔵面積を作成または形成するために、証明された技法（例えば、削孔）を使用してもよい。別の実施例として、本開示による有害物質貯蔵処分施設は、とりわけ、低浸透性、厚さ、および延性を含む、そのような貯蔵のために好適な地質的性質を有するシェール累層内で、有害物質（例えば、放射性廃棄物）のための長期（例えば、数千年）貯蔵を提供してもよい。加えて、従来の貯蔵技法と比較して、多くの場合、長さが１マイルを超える長い水平ボーリング孔を促進する指向性削孔技法に部分的に起因して、より多くの体積の有害物質が、低費用で貯蔵されてもよい。加えて、そのような貯蔵のために好適な地質的性質を有する岩石累層が、有害物質が見出される、または生成され得る地点に近接近して見出され、それによって、そのような有害物質を輸送することと関連付けられる危険を低減させてもよい。
【００７１】
本開示による有害物質貯蔵処分施設の実装はまた、以下の特徴のうちの１つ以上を含んでもよい。大きい貯蔵容積は、順に、有害物質の貯蔵が、異なる形態またはキャニスタへの濃縮または移送等の複雑な事前処理の必要性なく設置されることを可能にする。さらなる実施例として、例えば、原子炉からの核廃棄物物質の場合では、廃棄物は、その元々のペレット内に保たれる、修正されないままである、またはその元々の燃料棒内に保たれる、もしくは数十の燃料棒を含有するその元々の燃料アセンブリ内に保たれることができる。別の側面では、有害物質は、元々のホルダ内に保たれてもよいが、セメントまたは他の材料が、ホルダの中に注入され、有害物質と構造との間の間隙を充填する。例えば、有害物質が、燃料棒内に貯蔵され、これが、順に、燃料アセンブリ内に貯蔵される場合、棒間の空間（典型的には、原子炉の内側にあるとき、水を用いて充填される）は、セメントまたは他の材料を用いて充填され、さらに付加的な外界からの分離層を提供し得る。またさらなる実施例として、有害物質の確実かつ低費用の貯蔵は、状況によって貯蔵された物質を回収することが有利であると見なされる場合、そのような物質の回収を依然として可能にしながら促進される。
【００７２】
本開示に説明される主題の１つ以上の実装の詳細が、付随の図面および下記の説明に記載される。本主題の他の特徴、側面、および利点が、説明、図面、ならびに請求項から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示による、堆積または回収動作の間の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図示である。
【００７４】
【図１Ｂ】図１Ｂは、有害物質貯蔵処分施設システムの傾斜部分の最小角度の例示的判定を示す、図１Ａの有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の一部の概略図示である。
【００７５】
【図２】図２は、本開示による、堆積または回収動作の間の有害物質貯蔵処分施設システムの別の例示的実装の概略図示である。
【００７６】
【図３】図３は、本開示による、堆積または回収動作の間の有害物質貯蔵処分施設システムの別の例示的実装の概略図示である。
【００７７】
【図４Ａ】図４Ａ−４Ｃは、本開示による、有害物質貯蔵処分施設システムの他の例示的実装の概略図示である。
【図４Ｂ】図４Ａ−４Ｃは、本開示による、有害物質貯蔵処分施設システムの他の例示的実装の概略図示である。
【図４Ｃ】図４Ａ−４Ｃは、本開示による、有害物質貯蔵処分施設システムの他の例示的実装の概略図示である。
【００７８】
【図５】図５Ａは、有害物質貯蔵処分施設システムの別の例示的実装の概略図示の上面図であり、図５Ｂ−５Ｃは、その側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
（詳細な説明）
図１Ａは、本開示による、堆積または回収動作の間の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図示、例えば、有害物質貯蔵の長期（例えば、数十年、数百年、または数千年、もしくはそれを上回る）であるが、回収可能な安全かつ確実な貯蔵のための地下場所である。例えば、図１Ａに目を向けると、本図は、堆積（または下記に説明されるような回収）プロセスの間、例えば、地下累層内での有害物質の１つ以上のキャニスタの展開の間の例示的有害物質貯蔵処分施設システム１００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分施設システム１００は、地球表面１０２から、複数の地下層１１２、１１４、１１６、および１３２を通して形成される（例えば、削孔される、またはその他）ドリル孔１０４を含む。地球表面１０２は、地面として図示されているが、地球表面１０２は、湖または海底もしくは水塊の下の他の表面等、海中または他の水中表面であってもよい。したがって、本開示は、ドリル孔１０４が水塊の下で、水塊に面する、またはその近位の削孔場所から形成され得ることを考慮する。
【００８０】
図示されるドリル孔１０４は、有害物質貯蔵処分施設システム１００の本実施例における指向性ドリル孔である。例えば、ドリル孔１０４は、アールが付けられた、すなわち、湾曲した部分１０８に結合される略垂直部分１０６を含み、アールが付けられた、すなわち、湾曲した部分１０８は、順に、傾斜部分１１０に結合される。本開示で使用されるように、ドリル孔配向の文脈における「略」は、厳密に垂直（例えば、地球表面１０２に厳密に垂直）または厳密に水平（例えば、地球表面１０２に厳密に平行）ではない、もしくは地球表面１０２に対して特定の傾斜角において厳密に傾斜しない場合があるドリル孔を指す。言い換えると、垂直ドリル孔は、多くの場合、真の垂直方向からずれて起伏し、それらは、真の垂直から逸脱する角度において削孔され得、傾斜ドリル孔は、多くの場合、真の傾斜角からずれて起伏する。さらに、いくつかの側面では、傾斜ドリル孔は、ドリル孔の長さにわたって厳密に均一な傾斜（例えば、度単位）を有さない、または呈さない場合がある。代わりに、ドリル孔の傾斜は、その長さにわたって（例えば、１〜５度だけ）変動してもよい。本実施例に図示されるように、ドリル孔１０４の３つの部分、すなわち、垂直部分１０６、アールが付けられた部分１０８、および傾斜部分１１０は、地球の中に延在する連続的ドリル孔１０４を形成する。
【００８１】
図示されるドリル孔１０４は、本実施例では、地球表面１０２から地球内の特定の深さまで、ドリル孔１０４の周囲に位置付けられ、固化される表面ケーシング１２０を有する。例えば、表面ケーシング１２０は、浅い累層内でドリル孔１０４の周囲に固化される（例えば、固結される）比較的に大直径の管状部材（または一続きの部材）であってもよい。本明細書で使用されるように、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の形状の断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分施設システム１００の本実装では、表面ケーシング１２０は、地球表面から表面層１１２を通して延在する。表面層１１２は、本実施例では、１つ以上の層の岩石累層から成る地質的層である。いくつかの側面では、本実施例における表面層１１２は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水源、または可動水（例えば、地質的累層を通して移動する水）の他の源を含む場合とそうではない場合がある。いくつかの側面では、表面ケーシング１２０は、ドリル孔１０４をそのような可動水から分離してもよく、また、他のケーシングストリングがドリル孔１０４内に配設されるための懸下場所を提供してもよい。さらに、示されないが、コンダクタケーシングが、表面ケーシング１２０の上方（例えば、表面ケーシング１２０と表面１０２との間かつ表面層１１２内）に固化され、削孔流体が表面層１１２の中に逃散しないように防止してもよい。
【００８２】
図示されるように、生産ケーシング１２２が、表面ケーシング１２０の下方の孔内のドリル孔１０４内に位置付けられ、固化される。「生産」ケーシングと称されるが、本実施例では、ケーシング１２２は、炭化水素生産動作を受けている場合とそうではない場合がある。したがって、ケーシング１２２は、表面ケーシング１２０の下方に向かう孔内でドリル孔１０４内に固化される（例えば、固結される）任意の形態の管状部材を指し、それを含む。有害物質貯蔵処分施設システム１００のいくつかの実施例では、生産ケーシング１２２は、アールが付けられた部分１０８の端部において始まり、傾斜部分１１０全体を通して延在してもよい。ケーシング１２２はまた、アールが付けられた部分１０８および垂直部分１０６の中に延在し得る。
【００８３】
示されるように、セメント１３０が、ケーシング１２０および１２２とドリル孔１０４との間の環において、ケーシング１２０および１２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント１３０は、例えば、地球表面１０２の下の地下層を通してケーシング１２０および１２２（ならびにドリル孔１０４の任意の他のケーシングまたはライナ）を固着させてもよい。いくつかの側面では、セメント１３０は、ケーシング（例えば、ケーシング１２０および１２２、ならびに任意の他のケーシング）の全長に沿って配設されてもよい、またはセメント１３０は、特定のドリル孔１０２に関して適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント１３０はまた、キャニスタ１２６内の有害物質のための付加的な閉じ込め層を提供することができる。
【００８４】
ドリル孔１０４ならびに関連付けられるケーシング１２０および１２２は、種々の例示的寸法を用いて、かつ種々の例示的深さ（例えば、真の垂直深さまたはＴＶＤ）において形成されてもよい。例えば、コンダクタケーシング（図示せず）が、約１２０フィートＴＶＤまで下に延在し、約２８インチ〜６０インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング１２０は、約２，５００フィートＴＶＤまで下に延在し、約２２インチ〜４８インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング１２０と生産ケーシング１２２との間の中間ケーシング（図示せず）が、約８，０００フィートＴＶＤまで下に延在し、約１６インチ〜３６インチの直径を伴ってもよい。生産ケーシング１２２は、傾斜して（例えば、傾斜部分１１０をケーシングするように）延在し、約１１インチ〜２２インチの直径を伴ってもよい。前述の寸法は、単に、実施例として提供され、他の寸法（例えば、直径、ＴＶＤ、長さ）も、本開示によって考慮される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（１１２、１１４、１１６、および１３２）のうちの１つ以上の特定の地質的組成、特定の削孔技法、ならびに有害物質貯蔵処分施設システム１００内に堆積される有害物質を含有する有害物質キャニスタ１２６のサイズ、形状、または設計に依存してもよい。いくつかの代替実施例では、生産ケーシング１２２（またはドリル孔１０４内の他のケーシング）は、断面において円形、断面において楕円形、またはある他の形状であり得る。
【００８５】
図示されるように、ドリル孔１０４の垂直部分１０６は、地下層１１２、１１４、１１６、および１３２を通して延在し、本実施例では、地下層１１９内に着地する。上記に議論されるように、表面層１１２は、可動水を含む場合とそうではない場合がある。本実施例では、表面層１１２の下方にある地下層１１４は、可動水層１１４である。例えば、可動水層１１４は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水、または可動水の他の源等、可動水の１つ以上の源を含んでもよい。有害物質貯蔵処分施設システム１００の本実施例では、可動水は、地下層の全てまたは一部を横断する圧力差に基づいて、地下層を通して移動する水であってもよい。例えば、可動水層１１４は、水が層１１４内を（例えば、圧力差またはその他に起因して）自由に移動する、浸透性地質的累層であってもよい。いくつかの側面では、可動水層１１４は、特定の地理的エリアにおける人間が消費可能な水の一次供給源であってもよい。可動水層１１４が成り得る岩石累層の実施例は、他の累層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰岩を含む。
【００８６】
不浸透性層１１６および貯蔵層１１９等の他の図示される層は、不動水を含んでもよい。不動水は、いくつかの側面では、人間または動物の消費、もしくは両方に適していない水（例えば、淡水、塩水、鹹水）である。不動水は、いくつかの側面では、層１１６または１１９（もしくは両方）を通したその運動によって、１０，０００年またはそれを上回るもの（１，０００，０００年等）以内に可動水層１１４、地球表面１０２、または両方に到達することができない水であってもよい。
【００８７】
有害物質貯蔵処分施設システム１００の本例示的実装では、可動水層１１４の下方は、不浸透性層１１６である。本実施例では、不浸透性層１１６は、可動水が通過することを可能にし得ない。したがって、可動水層１１４と比較して、不浸透性層１１６は、低浸透率、例えば、約ナノダルシの浸透率を有し得る。加えて、本実施例では、不浸透性層１１６は、比較的に非延性（すなわち、脆性）地質的累層であってもよい。非延性の１つの測度は、脆性であり、これは、圧縮応力と引張強度との比率である。いくつかの実施例では、不浸透性層１１６の脆性は、約２０ＭＰａ〜４０ＭＰａであってもよい。
【００８８】
本実施例に示されるように、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１９よりも浅い（例えば、地球表面１０２により近接する）。本実施例では、不浸透性１１６が成り得る岩石累層は、例えば、上記に説明されるような浸透率および脆性性質を呈する、ある種類の砂岩、泥岩、粘土、ならびに粘板岩を含む。代替実施例では、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１９よりも深くあり得る（例えば、地球表面１０２からより遠い）。そのような代替実施例では、不浸透性層１１６は、花崗岩等の火成岩から成ってもよい。
【００８９】
不浸透性層１１６の下方は、貯蔵層１１９である。本実施例では、貯蔵層１１９は、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する傾斜部分１１０のための着地点として選定されてもよい。不浸透性１１６または他の層と比較して、貯蔵層１１９は、厚く、例えば、約１００〜２００フィートの合計垂直厚さであってもよい。貯蔵層１１９の厚さは、より容易な着地および指向性削孔を可能にし、それによって、傾斜部分１１０が、構築（例えば、削孔）の間に貯蔵層１１９内に容易に設置されることを可能にしてもよい。貯蔵層１１９のおおよその水平中心を通して形成される場合、傾斜部分１１０は、貯蔵層１１９を含む約５０〜１００フィートの地質的累層によって囲繞されてもよい。さらに、貯蔵層１１９はまた、例えば、層１１９の非常に低い浸透率（例えば、約ミリまたはナノダルシ）に起因して、不動水のみを有し得る。加えて、貯蔵層１１９は、十分な延性を有し得、したがって、層１１９を含む岩石累層の脆性は、約３ＭＰａ〜１０ＭＰａである。貯蔵層１１９が成り得る岩石累層の実施例は、シェールおよび硬石膏を含む。さらに、いくつかの側面では、貯蔵層が、浸透性層を可動水層１１４から分離するために十分な地質的性質である場合、有害物質は、砂岩または石灰岩等の浸透性累層内であっても、貯蔵層の下方に貯蔵されてもよい。
【００９０】
有害物質貯蔵処分施設システム１００のいくつかの例示的実装では、貯蔵層１１９（および／または不浸透性層１１６）は、シェールから成る。いくつかの実施例では、シェールは、貯蔵層１１９に関して上記に説明されるものに該当する性質を有してもよい。例えば、シェール累層は、（例えば、有害物質キャニスタ１２６内での）有害物質の長期の閉じ込めならびに可動水層１１４（例えば、帯水層）および地球表面１０２からのそれらの分離のために好適であり得る。シェール累層は、地球内の比較的に深く、典型的には、３，０００フィートまたはそれを上回って見出され、任意の淡水帯水層の下方に分離して置かれ得る。他の累層は、塩または他の不浸透性累層を含んでもよい。
【００９１】
シェール累層（または塩もしくは他の不浸透性累層）は、例えば、物質の長期（例えば、数千年）分離を強化する地質的性質を含み得る。そのような性質は、例えば、炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の相当な部分の囲繞層（例えば、可動水層１１４）の中への逃散を伴わない、そのような流体の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。実際に、シェールは、数百万年またはそれを上回って天然ガスを保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵に関する能力を保証している。例示的シェール累層（例えば、Ｍａｒｃｅｌｌｕｓ、Ｅａｇｌｅ  Ｆｏｒｄ、Ｂａｒｎｅｔｔ、およびその他）は、数百万年にわたって水、油、およびガスの移動を防止する際に効果的である多くの冗長シール層を含有し、可動水が欠如し、堆積後に数千年にわたって有害物質（例えば、流体または固体）をシールすることが（例えば、地質的考慮事項に基づいて）予期され得る層理を有する。
【００９２】
いくつかの側面では、貯蔵層１１９および／または不浸透性層１１６の累層は、少なくとも部分的に、数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらには数百万年にわたって炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）に関する層の貯蔵能力の証拠によって判定され得る、漏出障壁または流体漏出に対する障壁層を形成してもよい。例えば、貯蔵層１１９および／または不浸透性層１１６の障壁層は、炭化水素または他の流体貯蔵のそのような証拠に基づいて、１０，０００年を上回る（約１０，０００年〜１，０００，０００年等）有害物質の貯蔵に関する時定数によって定義されてもよい。
【００９３】
シェール（または塩もしくは他の不浸透性層）累層はまた、好適な深さ、例えば、３，０００〜１２，０００フィートＴＶＤにあり得る。そのような深さは、典型的には、地下水帯水層（例えば、表面層１１２および／または可動水層１１４）の下方である。さらに、塩を含むシェール内の可溶性要素の存在ならびに帯水層内のこれらの同一の要素の不在は、シェールと帯水層との間の流体分離を実証する。
【００９４】
有利なこととして、有害物質貯蔵に役立ち得るシェールの別の特定の品質は、その粘土含有量であり、これは、いくつかの側面では、他の不浸透性岩石累層（例えば、不浸透性層１１６）に見出されるものを上回る一定の延性を提供する。例えば、シェールは、層状であり、粘土（例えば、体積比約２０〜３０％の粘土）および他の鉱物の薄く交互する層から構成され得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石累層（例えば、ドロマイトまたはその他）と比較して、シェールの脆性をより低くし、したがって、シェールを（例えば、自然に、または別様に）より破砕しにくくし得る。例えば、不浸透性層１１６内の岩石累層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透率を有し得るが、過剰に脆性であり、一般的に破砕される。したがって、そのような累層は、有害物質の長期貯蔵のために（それらの地質的性質を通して証明されるような）十分なシール品質を有していない場合がある。
【００９５】
本開示は、例証される地下層１１２、１１４、１１６、および１１９の間または中に多くの他の層が存在し得ることを考慮する。例えば、可動水層１１４、不浸透性層１１６、および貯蔵層１１９のうちの１つ以上の（例えば、垂直に）繰り返しパターンが存在し得る。さらに、いくつかの事例では、貯蔵層１１９は、可動水層１１４に（例えば、垂直に）直接隣接する、すなわち、介在する不浸透性層１１６を伴わない場合がある。いくつかの実施例では、アールが付けられたドリル孔１０８および傾斜ドリル孔１１０の全てまたは一部は、貯蔵層１１９（例えば、シェールまたは本明細書に説明されるような特性を伴う他の地質的累層）が傾斜ドリル孔１１０と可動水層１１４との間に垂直に位置付けられるように、貯蔵層１１９の下方に形成されてもよい。
【００９６】
さらに、本例示的実装では、自己回復層１３２が、地球表面１０２の下方に、例えば、表面１０２と不浸透性層１１６および貯蔵層１１９のうちの一方または両方との間に見出され得る。いくつかの側面では、自己回復層１３２は、有害物質（液体、固体、またはガス状形態にあるかにかかわらず）のドリル孔１０４の貯蔵部分から地球表面１０２への、またはそれに向かう流動を停止させる、または妨げ得る地質的累層から成ってもよい。例えば、ドリル孔１０４の形成（例えば、削孔）の間、層１１２、１１４、１１６、および１１９の地質的累層の全てまたは一部は、（損傷区域１４０によって図示されるように）損傷を受け、それによって、それらの地質的特性（例えば、浸透率）に影響を及ぼす、またはそれを変化させ得る。実際には、損傷区域１４０は、簡易化のために層１１４および１３２の間に図示されるが、損傷区域１４０は、層１１２、１１４、１１６、１１９、１３２、およびその他の中への特定の距離だけ、ドリル孔１０４の全長（垂直、湾曲、および傾斜部分）を囲繞してもよい。
【００９７】
ある側面では、ドリル孔１０４の場所は、自己回復層１３２を通して形成されるように選択されてもよい。例えば、示されるように、ドリル孔１０４は、ドリル孔１０４の垂直部分１０６の少なくとも一部が自己回復層１３２を通過するように形成されるように形成されてもよい。いくつかの側面では、自己回復層１３２は、それを通して削孔された後であっても、長い持続時間にわたって亀裂を持続しない地質的累層を備える。自己回復層１３２内の地質的累層の実施例は、粘土またはドロマイトを含む。そのような岩石累層における亀裂は、回復する傾向があり、すなわち、それらは、物質の相対的延性および自己回復層内の累層上の上側岩石の重量から地下で発生する膨大な圧力に起因して、時間とともに急速に消失する。ドリル孔１０４の形成（例えば、削孔またはその他）に起因して発生する亀裂に関する「回復機構」を提供することに加えて、自己回復層１３２はまた、そうでなければ有害物質漏出（例えば、流体または固体）の貯蔵領域（例えば、傾斜部分１１０内）から地球表面１０２、可動水層１１４、または両方への経路を提供し得る、自然の断層および他の亀裂に対する障壁を提供し得る。
【００９８】
本実施例に示されるように、ドリル孔１０４の傾斜部分１１０は、その中に有害物質が長期貯蔵のために回収可能に設置され得る、貯蔵面積１１７を部分１１０の遠位部分内に含む。例えば、示されるように、作業ストリング１２４（例えば、管類、コイル状管類、ワイヤライン、またはその他）が、ケーシングされたドリル孔１０４の中に延在され、１つ以上の（３つが示されるが、より多いまたはより少ないものが存在し得る）有害物質キャニスタ１２６を、部分１１０における、長期であるが、いくつかの側面では、回収可能な貯蔵状態に置いてもよい。例えば、図１Ａに示される実装では、作業ストリング１２４は、キャニスタ１２６に結合するダウンホールツール１２８を含んでもよく、ドリル孔１０４の中への各進行で、ダウンホールツール１２８は、傾斜部分１１０内に特定の有害物質キャニスタ１２６を堆積してもよい。
【００９９】
ダウンホールツール１２８は、いくつかの側面では、ねじ山付き接続またはラッチ接続等の他のタイプの接続によってキャニスタ１２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール１２８は、ダウンホールツール１２８の回転（または線形移動もしくは電気または油圧スイッチ）がキャニスタ１２６にラッチし得る（またはそれからラッチ解除する）ように、相互係止ラッチを用いてキャニスタ１２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール１２４は、キャニスタ１２６に引き付けられるように結合する、１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ１２６はまた、ダウンホールツール１２４上の磁石と反対の極性の１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ１２６は、ダウンホールツール１２４の磁石に引き付け可能な鉄または他の材料から作製される、もしくはそれを含んでもよい。
【０１００】
別の実施例として、各キャニスタ１２６は、ドリル孔１０４内に（例えば、ワイヤラインまたはその他の上の）ドリル孔トラクタによって位置付けられてもよく、これは、モータ式（例えば、電気）運動を通して傾斜部分１１０の中にキャニスタを押動または引動してもよい。また別の実施例として、各キャニスタ１２６は、ダウンホールツール１２４がケーシングされたドリル孔１０４の中にキャニスタ１２６を押動し得るように、ローラ（例えば、車輪）を含む、またはそれに搭載されてもよい。
【０１０１】
いくつかの例示的実装では、キャニスタ１２６、ドリル孔ケーシング１２０および１２２のうちの１つ以上、または両方は、堆積動作に先立って、摩擦低減コーティングを用いてコーティングされてもよい。例えば、コーティング（例えば、石油ベースの製品、樹脂、セラミック、またはその他）をキャニスタ１２６および／またはドリル孔ケーシングに適用することによって、キャニスタ１２６は、ケーシングされたドリル孔１０４を通して傾斜部分１１０の中により容易に移動されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔ケーシングの一部のみが、コーティングされてもよい。例えば、いくつかの側面では、略垂直部分１０６は、コーティングされない場合があるが、アールが付けられた部分１０８または傾斜部分１１０、もしくは両方は、キャニスタ１２６のより容易な堆積および回収を促進するためにコーティングされてもよい。
【０１０２】
図１Ａはまた、ドリル孔１０４の傾斜部分１１０内の有害物質の回収動作の実施例を図示する。回収動作は、堆積動作の反対であり得、したがって、ダウンホールツール１２４（例えば、フィッシングツール）は、ドリル孔１０４の中に延設され、最後に堆積されたキャニスタ１２６に（例えば、螺合して、ラッチして、磁石によって、または別様に）結合され、キャニスタ１２６を地球表面１０２に引動してもよい。複数の回収進行が、ドリル孔１０４の傾斜部分１１０から複数のキャニスタを回収するために、ダウンホールツール１２４によって行われてもよい。
【０１０３】
各キャニスタ１２６は、有害物質を封入してもよい。そのような有害物質は、いくつかの実施例では、生物学的もしくは化学的廃棄物、または他の生物学的もしくは化学的有害物質であってもよい。いくつかの実施例では、有害物質は、原子炉（例えば、商業的動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収された使用済み核燃料等の核物質を含んでもよい。例えば、ギガワットの原子力発電所は、毎年３０トンの使用済み核燃料を生産し得る。その燃料の密度は、典型的には、１０（１０ｇｍ／ｃｍ３＝１０ｋｇ／リットル）に近く、したがって、核廃棄物の１年間の体積は、約３ｍ３になる。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料が、原子炉から取り出され、修正されない場合がある。核燃料ペレットは、固体であるが、それらは、トリチウム（１３年の半減期）、クリプトン−８５（１０．８年の半減期）、および二酸化炭素含有Ｃ−１４（５，７３０年の半減期）を含む、種々の放射性ガスを含有および放出し得る。
【０１０４】
いくつかの側面では、貯蔵層１１９は、任意の放射性生産物（例えば、ガス）がキャニスタ１２６から逃散する場合であっても、層１１９内にそのような生産物を含有することが可能なはずである。例えば、貯蔵層１１９は、層１１９を通した放射性生産物の拡散時間に基づいて選択されてもよい。例えば、貯蔵層１１９から逃散する放射性生産物の最小拡散時間は、例えば、核燃料ペレットの任意の特定の成分に関する半減期の５０倍に設定されてもよい。最小拡散時間としての５０の半減期は、放射性生産物の量を１×１０−１５倍に低減させるであろう。別の実施例として、最小拡散時間を３０の半減期に設定することは、放射性生産物の量を１０億分の１に低減させるであろう。
【０１０５】
例えば、プルトニウム２３９は、多くの場合、２４，１００年のその長い半減期のため、使用済み核燃料における危険な廃棄生産物と見なされる。本同位体に関して、５０の半減期は、１２０万年になるであろう。プルトニウム２３９は、水中で低い可溶性を有し、揮発性ではなく、固体として、その拡散時間は、例証される貯蔵層１１９（例えば、シェールまたは他の累層）を含む岩石累層の母岩を通して非常に短い（例えば、数百万年）。例えば、シェールから成る貯蔵層１１９は、数百万年にわたってガス状炭化水素（例えば、メタンおよびその他）を含有する地質的歴史によって示されるように、そのような分離時間（例えば、数百万年）を有する能力を提供し得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法では、一部のプルトニウムが、閉じ込め逃散に応じて、可動地下水から成る層内に溶解し得る危険が存在していた。
【０１０６】
図１Ａにさらに示されるように、貯蔵キャニスタ１２６は、傾斜部分１１０内に長期貯蔵のために位置付けられてもよく、これは、示されるように、これがドリル孔１０４の垂直部分１０６から遠くに離れるにつれて、小さい角度（例えば、２〜５度）において上向きに傾斜する。図示されるように、傾斜部分１１０は、地球表面１０２に向かって上向きに傾斜する。いくつかの側面では、例えば、キャニスタ１２６内に貯蔵される放射性有害物質が存在するとき、ドリル孔部分１１０の傾斜は、物質が、キャニスタ１２６から漏出している場合であっても、例えば、可動水層１１４、ドリル孔１０４の垂直部分１０６、地球表面１０２、またはそれらの組み合わせに到達しないように防止する、もしくは妨げるために、さらなる安全および封じ込め度を提供し得る。例えば、有害物質において懸念される放射性核種は、（ドリル孔を充填し得る鹹水または他の流体と比較して）比較的に浮力がある、または重い傾向がある。浮力のある放射性核種は、重い元素および分子が沈む傾向があり、地球表面１０２に向かって上向きに拡散しないであろうため、漏出に関する最大の懸念であり得る。クリプトンガス、特に、１４ＣＯ２（１４Ｃは、Ｃ−１４とも呼ばれ、５，７３０年の半減期を伴う炭素の同位体である放射性炭素を指す）は、空気（殆どのガスのような）よりも重いが、水よりもはるかに軽い浮力のある放射性元素である。したがって、１４ＣＯ２が水槽の中に導入される場合、そのようなガスは、地球表面１０２に向かって上向きに浮遊する傾向があるであろう。一方、ヨウ素は、水よりも密度が高く、水槽の中に導入される場合、下向きに拡散する傾向があるであろう。
【０１０７】
ドリル孔１０４の傾斜部分１１０を含むことによって、放射性物質のいずれのそのような拡散も（例えば、キャニスタ１２６から漏出している場合であっても、ドリル孔１０４またはその他の中の水または他の液体の存在下で）、傾斜部分１１０の遠位端１２１に向かって角度的に上向きに、ドリル孔１０４のアールが付けられた部分１０８（および垂直部分１０６）から離れるように指向されるであろう。したがって、漏出した有害物質は、拡散可能なガス形態においても、ドリル孔１１０の垂直部分１０６を通して地球表面１０２（または可動水層１１４）への経路を（例えば、直接）提供されないであろう。例えば、漏出した有害物質（特に、ガス状形態における）は、ドリル孔部分１１０の遠位端１２１に指向され、集められるであろう。
【０１０８】
傾斜ドリル孔部分１１０の中にキャニスタ１２６を堆積させる代替方法もまた、実装されてもよい。例えば、流体（例えば、液体またはガス）が、ドリル孔１０４を通して循環され、キャニスタ１２６を傾斜ドリル孔部分１１０の中に流体的に押動してもよい。いくつかの実施例では、各キャニスタ１２６は、別個に流体的に押動されてもよい。代替側面では、２つ以上のキャニスタ１２６が、傾斜部分１１０の中への堆積のために、ドリル孔１０４を通して同時に流体的に押動されてもよい。流体は、ある場合には、水であり得る。他の実施例は、削孔泥水または削孔フォームを含む。いくつかの実施例では、空気、アルゴン、または窒素等のガスが、キャニスタ１２６をドリル孔の中に押動するために使用されてもよい。
【０１０９】
いくつかの側面では、流体の選定は、少なくとも部分的に、流体の粘度に依存してもよい。例えば、流体は、略垂直部分１０６の中へのキャニスタ１２６の落下を妨げるために十分な粘度を伴うものが選定されてもよい。本抵抗またはインピーダンスは、キャニスタ１２６の突然の落下に対する安全係数を提供してもよい。流体はまた、キャニスタ１２６とケーシング１２０および１２２との間の摺動摩擦を低減させるために、潤滑を提供してもよい。キャニスタ１２６は、制御された粘度、密度、および潤滑品質の液体を用いて充填されるケーシング内で運搬されることができる。ケーシング１２０および１２２の内径と運搬されるキャニスタ１２６の外径との間の流体充填環は、任意の高速のキャニスタ運動を減衰するように設計される開口部を表し、運搬されるキャニスタ１２６の可能性が低い結合解除において自動的受動的保護を提供する。
【０１１０】
いくつかの側面では、他の技法も、傾斜部分１１０の中へのキャニスタ１２６の堆積を促進するために採用されてもよい。例えば、配設されたケーシング（例えば、ケーシング１２０および１２２）のうちの１つ以上は、ドリル孔１０２の中に貯蔵キャニスタ１２６を誘導する一方、ケーシングとキャニスタ１２６との間の摩擦を低減させるためのレールを有してもよい。貯蔵キャニスタ１２６およびケーシング（またはレール）は、相互に対して容易に摺動する材料から作製されてもよい。ケーシングは、貯蔵キャニスタ１２６の重量を受けるとき、容易に潤滑される表面または自己潤滑性であるものを有してもよい。
【０１１１】
流体はまた、キャニスタ１２６の回収のために使用されてもよい。例えば、例示的回収動作では、ケーシング１２０および１２２内の容積は、圧縮ガス（例えば、空気、窒素、アルゴン、またはその他）を用いて充填されてもよい。圧力が傾斜部分１１０の端部において増加するにつれて、キャニスタ１２６は、アールが付けられた部分１０８に向かって、続けて、略垂直部分１０６を通して、地球表面に押動されてもよい。
【０１１２】
いくつかの側面では、ドリル孔１０４は、有害物質の長期貯蔵を主要目的として形成されてもよい。代替側面では、ドリル孔１０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）を主要目的として以前に形成されていた場合がある。例えば、貯蔵層１１９は、それから炭化水素がドリル孔１０４の中に、および地球表面１０２に生産された、炭化水素産出累層であってもよい。いくつかの側面では、貯蔵層１１９は、炭化水素生産に先立って、油圧式で破砕されていた場合がある。さらに、いくつかの側面では、生産ケーシング１２２は、油圧破砕に先立って、穿孔されていた場合がある。そのような側面では、生産ケーシング１２２は、有害物質の堆積動作に先立って、穿孔プロセスから作製された任意の孔を修復するために、塞がれてもよい（例えば、固結される）。加えて、ケーシングとドリル孔との間のセメントにおける任意の亀裂または開口部もまた、その時点で充填されることができる。
【０１１３】
例えば、有害物質としての使用済み核燃料の場合では、その場所もまたシェール累層等の適切な貯蔵層１１９を含むことを考慮して、ドリル孔は、新しいドリル孔として特定の場所に、例えば、原子力発電所の近傍に形成されてもよい。代替として、すでにシェールガスを生産している既存の坑井または「枯渇した」として放棄された（例えば、有機物が十分に少なく、定位置におけるガスが商業的開発のために少なすぎる）ものが、ドリル孔１０４として選択されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔１０４を通した貯蔵層１１９の事前油圧破砕は、ドリル孔１０４の有害物質貯蔵能力において殆ど差異をもたらし得ない。しかし、そのような事前活動はまた、数百万にわたってガスおよび他の流体を貯蔵する貯蔵層１１９の能力を確認し得る。したがって、有害物質または有害物質の生産物（例えば、放射性ガスまたはその他）が、キャニスタ１２６から逃散し、貯蔵層１１９の破砕された累層に進入した場合、そのような割れ目は、その物質が、サイズにおいて割れ目のものに匹敵する距離にわたって比較的に急速に拡散することを可能にし得る。いくつかの側面では、ドリル孔１０２は、炭化水素の生産のために削孔されたが、そのような炭化水素の生産が、例えば、貯蔵層１１９が、過剰に延性であり、生産のために破砕することが困難である岩石累層（例えば、シェールまたはその他）から成るため、失敗したが、有利なこととして、有害物質の長期貯蔵のための延性であったと考えられる。
【０１１４】
図１Ｂは、有害物質貯蔵処分施設システム１００の傾斜部分１１０の最小角度の例示的判定を示す、有害物質貯蔵処分施設システム１００の例示的実装の一部の概略図示である。例えば、システム１００に示されるように、傾斜部分１１０は、（例えば、キャニスタ１２６のうちの１つ以上から）漏出する有害物質がドリル孔１０４を通して地球表面１０２に到達する任意の経路が、少なくとも１つの下向き構成要素を含むことを提供する。この場合、傾斜部分１１０は、下向き構成要素である。システム２００および３００等の後で説明される他の例示的実装では、他の部分（例えば、Ｊ区分部分または波状部分）が、少なくとも１つの下向き構成要素を含んでもよい。本実施例に示されるようなそのような経路は、ドリル孔１０４の垂直部分１０６に最も近接する（貯蔵面積１１７に位置付けられるとき）キャニスタ１２６を横切る水平逃散限界線１７５の下方に傾き、したがって、下向き構成要素を含まなければならない。
【０１１５】
いくつかの側面では、ドリル孔１０４の傾斜部分１１０の角度ａは、ドリル孔１０４の損傷区域１４０の半径Ｒおよびドリル孔１０４の垂直部分１０６に最も近接するキャニスタ１２６からの距離Ｄに従って判定されてもよい（それによって、ドリル孔１０４の形成を誘導する）。図１Ｂの吹き出しに示されるように、距離ＲおよびＤの知識（または少なくとも推定値）を用いて、角度ａが、Ｒ／Ｄの逆正接に従って算出されることができる。例示的実装では、Ｒは、約１メートルであってもよい一方、Ｄは、約２０メートルであってもよい。角度ａは、したがって、Ｒ／Ｄの逆正接として、約３°である。これは、そのような下向き構成要素が水平逃散限界線１７５の下方に傾くことを確実にするためのドリル孔１０４の下向き構成要素（例えば、傾斜部分１１０）の角度ａの判定の一実施例にすぎない。
【０１１６】
図２は、本開示による、堆積または回収動作の間の別の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図示、例えば、有害物質の長期（例えば、数十年、数百年、または数千年、もしくはそれを上回るもの）であるが、回収可能な安全かつ確実な貯蔵のための地下場所である。例えば、図２に目を向けると、本図は、堆積（または下記に説明されるような回収）プロセスの間、例えば、地下累層内での有害物質の１つ以上のキャニスタの展開の間の例示的有害物質貯蔵処分施設システム２００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分施設システム２００は、地球表面２０２から、複数の地下層２１２、２１４、および２１６を通して形成される（例えば、削孔される、またはその他）ドリル孔２０４を含む。地球表面２０２は、地面として図示されているが、地球表面２０２は、湖または海底もしくは水塊の下の他の表面等、海中または他の水中表面であってもよい。したがって、本開示は、ドリル孔２０４が水塊の下で、水塊に面する、またはその近位の削孔場所から形成され得ることを考慮する。
【０１１７】
図示されるドリル孔２０４は、有害物質貯蔵処分施設システム２００の本実施例における指向性ドリル孔である。例えば、ドリル孔２０４は、Ｊ区分部分２０８に結合される略垂直部分２０６を含み、Ｊ区分部分２０８は、順に、略水平部分２１０に結合される。示されるようなＪ区分部分２０８は、文字「Ｊ」の底部部分に類似する形状を有し、ガスが屈曲部の一方の側から屈曲部の他方の側に移動しないように防止するために使用される配管システムにおいて使用されるｐトラップデバイスと同様に成形されてもよい。本開示で使用されるように、ドリル孔配向の文脈における「略」は、厳密に垂直（例えば、地球表面２０２に厳密に垂直）または厳密に水平（例えば、地球表面２０２に厳密に平行）ではない、もしくは地球表面２０２に対して特定の傾斜角において厳密に傾斜しない場合があるドリル孔を指す。言い換えると、垂直ドリル孔は、多くの場合、真の垂直方向からずれて起伏し、それらは、真の垂直から逸脱する角度において削孔され得、水平ドリル孔は、多くの場合、厳密に水平からずれて起伏する。
【０１１８】
本実施例に図示されるように、ドリル孔２０４の３つの部分、すなわち、垂直部分２０６、Ｊ区分部分２０８、および略水平部分２１０は、地球の中に延在する連続的ドリル孔２０４を形成する。また、図２の破線で示されるように、Ｊ区分部分２０８は、ドリル孔２０４の略水平部分２１０ではなく（またはそれに加えて）、傾斜部分２４０に結合されてもよい。
【０１１９】
図示されるドリル孔２０４は、本実施例では、地球表面２０２から地球内の特定の深さまで、ドリル孔２０４の周囲に位置付けられ、固化される表面ケーシング２２０を有する。例えば、表面ケーシング２２０は、浅い累層内でドリル孔２０４の周囲に固化される（例えば、固結される）比較的に大直径の管状部材（または一続きの部材）であってもよい。本明細書で使用されるように、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の形状の断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分施設システム２００の本実装では、表面ケーシング２２０は、地球表面から表面層２１２を通して延在する。表面層２１２は、本実施例では、１つ以上の層の岩石累層から成る地質的層である。いくつかの側面では、本実施例における表面層２１２は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水源、または可動水（例えば、地質的累層を通して移動する水）の他の源を含む場合とそうではない場合がある。いくつかの側面では、表面ケーシング２２０は、ドリル孔２０４をそのような可動水から分離してもよく、また、他のケーシングストリングがドリル孔２０４内に配設されるための懸下場所を提供してもよい。さらに、示されないが、コンダクタケーシングが、表面ケーシング２２０の上方（例えば、表面ケーシング２２０と表面２０２との間かつ表面層２１２内）に固化され、削孔流体が表面層２１２の中に逃散しないように防止してもよい。
【０１２０】
図示されるように、生産ケーシング２２２が、表面ケーシング２２０の下方の孔内のドリル孔２０４内に位置付けられ、固化される。「生産」ケーシングと称されるが、本実施例では、ケーシング２２２は、炭化水素生産動作を受けている場合とそうではない場合がある。したがって、ケーシング２２２は、表面ケーシング２２０の下方に向かう孔内でドリル孔２０４内に固化される（例えば、固結される）任意の形態の管状部材を指し、それを含む。有害物質貯蔵処分施設システム２００のいくつかの実施例では、生産ケーシング２２２は、Ｊ区分部分２０８の端部において始まり、略水平部分２１０全体を通して延在してもよい。ケーシング２２２はまた、Ｊ区分部分２０８および垂直部分２０６の中に延在し得る。
【０１２１】
示されるように、セメント２３０が、ケーシング２２０および２２２とドリル孔２０４との間の環において、ケーシング２２０および２２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント２３０は、例えば、地球表面２０２の下の地下層を通してケーシング２２０および２２２（ならびにドリル孔２０４の任意の他のケーシングまたはライナ）を固着させてもよい。いくつかの側面では、セメント２３０は、ケーシング（例えば、ケーシング２２０および２２２、ならびに任意の他のケーシング）の全長に沿って配設されてもよい、またはセメント２３０は、特定のドリル孔２０２に関して適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント２３０はまた、キャニスタ２２６内の有害物質のための付加的な閉じ込め層を提供することができる。
【０１２２】
ドリル孔２０４ならびに関連付けられるケーシング２２０および２２２は、種々の例示的寸法を用いて、かつ種々の例示的深さ（例えば、真の垂直深さまたはＴＶＤ）において形成されてもよい。例えば、コンダクタケーシング（図示せず）が、約１２０フィートＴＶＤまで下に延在し、約２８インチ〜６０インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング２２０は、約２，５００フィートＴＶＤまで下に延在し、約２２インチ〜４８インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング２２０と生産ケーシング２２２との間の中間ケーシング（図示せず）が、約８，０００フィートＴＶＤまで下に延在し、約１６インチ〜３６インチの直径を伴ってもよい。生産ケーシング２２２は、傾斜して（例えば、略水平部分２１０および／または傾斜部分２４０をケーシングするように）延在し、約１１インチ〜２２インチの直径を伴ってもよい。前述の寸法は、単に、実施例として提供され、他の寸法（例えば、直径、ＴＶＤ、長さ）も、本開示によって考慮される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（２１２、２１４、および２１６）のうちの１つ以上の特定の地質的組成、特定の削孔技法、ならびに有害物質貯蔵処分施設システム２００内に堆積される有害物質を含有する有害物質キャニスタ２２６のサイズ、形状、または設計に依存してもよい。いくつかの代替実施例では、生産ケーシング２２２（またはドリル孔２０４内の他のケーシング）は、断面において円形、断面において楕円形、またはある他の形状であり得る。
【０１２３】
図示されるように、ドリル孔２０４の垂直部分２０６は、地下層２１２、２１４、および２１６を通して延在し、本実施例では、地下層２１９内に着地する。上記に議論されるように、表面層２１２は、可動水を含む場合とそうではない場合がある。本実施例では、表面層２１２の下方にある地下層２１４は、可動水層２１４である。例えば、可動水層２１４は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水、または可動水の他の源等、可動水の１つ以上の源を含んでもよい。有害物質貯蔵処分施設システム２００の本実施例では、可動水は、地下層の全てまたは一部を横断する圧力差に基づいて、地下層を通して移動する水であってもよい。例えば、可動水層２１４は、水が層２１４内を（例えば、圧力差またはその他に起因して）自由に移動する、浸透性地質的累層であってもよい。いくつかの側面では、可動水層２１４は、特定の地理的エリアにおける人間が消費可能な水の一次供給源であってもよい。可動水層２１４が成り得る岩石累層の実施例は、他の累層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰岩を含む。
【０１２４】
不浸透性層２１６および貯蔵層２１９等の他の図示される層は、不動水を含んでもよい。不動水は、いくつかの側面では、人間または動物の消費、もしくは両方に適していない水（例えば、淡水、塩水、鹹水）である。不動水は、いくつかの側面では、層２１６または２１９（もしくは両方）を通したその運動によって、１０，０００年またはそれを上回るもの（１，０００，０００年等）以内に可動水層２１４、地球表面２０２、または両方に到達することができない水であってもよい。
【０１２５】
有害物質貯蔵処分施設システム２００の本例示的実装では、可動水層２１４の下方は、不浸透性層２１６である。本実施例では、不浸透性層２１６は、可動水が通過することを可能にし得ない。したがって、可動水層２１４と比較して、不浸透性層２１６は、低浸透率、例えば、約０．０１ミリダルシの浸透率を有し得る。加えて、本実施例では、不浸透性層２１６は、比較的に非延性（すなわち、脆性）地質的累層であってもよい。非延性の１つの測度は、脆性であり、これは、圧縮応力と引張強度との比率である。いくつかの実施例では、不浸透性層２１６の脆性は、約２０ＭＰａ〜４０ＭＰａであってもよい。
【０１２６】
本実施例に示されるように、不浸透性層２１６は、貯蔵層２１９よりも浅い（例えば、地球表面２０２により近接する）。本実施例では、不浸透性２１６が成り得る岩石累層は、例えば、上記に説明されるような浸透率および脆性性質を呈する、ある種類の砂岩、泥岩、粘土、ならびに粘板岩を含む。代替実施例では、不浸透性層２１６は、貯蔵層２１９よりも深くあり得る（例えば、地球表面２０２からより遠い）。そのような代替実施例では、不浸透性層２１６は、花崗岩等の火成岩から成ってもよい。
【０１２７】
不浸透性層２１６の下方は、貯蔵層２１９である。本実施例では、貯蔵層２１９は、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する略水平部分２１０のための着地点として選定されてもよい。不浸透性２１６または他の層と比較して、貯蔵層２１９は、厚く、例えば、約１００〜２００フィートの合計垂直厚さであってもよい。貯蔵層２１９の厚さは、より容易な着地および指向性削孔を可能にし、それによって、略水平部分２１０が、構築（例えば、削孔）の間に貯蔵層２１９内に容易に設置されることを可能にしてもよい。貯蔵層２１９のおおよその水平中心を通して形成される場合、略水平部分２１０は、貯蔵層２１９を含む約５０〜１００フィートの地質的累層によって囲繞されてもよい。さらに、貯蔵層２１９はまた、例えば、層２１９の非常に低い浸透率（例えば、約ミリまたはナノダルシ）に起因して、不動水のみを有し得る。加えて、貯蔵層２１９は、十分な延性を有し得、したがって、層２１９を含む岩石累層の脆性は、約３ＭＰａ〜１０ＭＰａである。貯蔵層２１９が成り得る岩石累層の実施例は、シェールおよび硬石膏を含む。さらに、いくつかの側面では、貯蔵層が、浸透性層を可動水層２１４から分離するために十分な地質的性質である場合、有害物質は、砂岩または石灰岩等の浸透性累層内であっても、貯蔵層の下方に貯蔵されてもよい。
【０１２８】
有害物質貯蔵処分施設システム２００のいくつかの例示的実装では、貯蔵層２１９（および／または不浸透性層２１６）は、シェールから成る。いくつかの実施例では、シェールは、貯蔵層２１９に関して上記に説明されるものに該当する性質を有してもよい。例えば、シェール累層は、（例えば、有害物質キャニスタ２２６内での）有害物質の長期の閉じ込めならびに可動水層２１４（例えば、帯水層）および地球表面２０２からのそれらの分離のために好適であり得る。シェール累層は、地球内の比較的に深く、典型的には、３，０００フィートまたはそれを上回って見出され、任意の淡水帯水層の下方に分離して置かれ得る。他の累層は、塩または他の不浸透性累層を含んでもよい。
【０１２９】
シェール累層（または塩もしくは他の不浸透性累層）は、例えば、物質の長期（例えば、数千年）分離を強化する地質的性質を含み得る。そのような性質は、例えば、炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の囲繞層（例えば、可動水層２１４）の中への逃散を伴わない、そのような流体の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。実際に、シェールは、数百万年またはそれを上回って天然ガスを保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵に関する能力を保証している。例示的シェール累層（例えば、Ｍａｒｃｅｌｌｕｓ、Ｅａｇｌｅ  Ｆｏｒｄ、Ｂａｒｎｅｔｔ、およびその他）は、数百万年にわたって水、油、およびガスの移動を防止する際に効果的である多くの冗長シール層を含有し、可動水が欠如し、堆積後に数千年にわたって有害物質（例えば、流体または固体）をシールすることが（例えば、地質的考慮事項に基づいて）予期され得る層理を有する。
【０１３０】
いくつかの側面では、貯蔵層２１９および／または不浸透性層２１６の累層は、少なくとも部分的に、数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらには数百万年にわたって炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）に関する層の貯蔵能力の証拠によって判定され得る、漏出障壁または流体漏出に対する障壁層を形成してもよい。例えば、貯蔵層２１９および／または不浸透性層２１６の障壁層は、炭化水素または他の流体貯蔵のそのような証拠に基づいて、１０，０００年を上回る（１０，０００年〜１，０００，０００年等）有害物質の貯蔵に関する時定数によって定義されてもよい。
【０１３１】
シェール（または塩もしくは他の不浸透性層）累層はまた、好適な深さ、例えば、３，０００〜１２，０００フィートＴＶＤにあり得る。そのような深さは、典型的には、地下水帯水層（例えば、表面層２１２および／または可動水層２１４）の下方である。さらに、塩を含むシェール内の可溶性要素の存在ならびに帯水層内のこれらの同一の要素の不在は、シェールと帯水層との間の流体分離を実証する。
【０１３２】
有利なこととして、有害物質貯蔵に役立ち得るシェールの別の特定の品質は、その粘土含有量であり、これは、いくつかの側面では、他の不浸透性岩石累層（例えば、不浸透性層２１６）に見出されるものを上回る一定の延性を提供する。例えば、シェールは、層状であり、粘土（例えば、体積比約２０〜３０％の粘土）および他の鉱物の薄く交互する層から構成され得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石累層（例えば、ドロマイトまたはその他）と比較して、シェールの脆性をより低くし、したがって、シェールを（例えば、自然に、または別様に）より破砕しにくくし得る。例えば、不浸透性層２１６内の岩石累層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透率を有し得るが、過剰に脆性であり、一般的に破砕される。したがって、そのような累層は、有害物質の長期貯蔵のために（それらの地質的性質を通して証明されるような）十分なシール品質を有していない場合がある。
【０１３３】
本開示は、例証される地下層２１２、２１４、２１６、および２１９の間または中に多くの他の層が存在し得ることを考慮する。例えば、可動水層２１４、不浸透性層２１６、および貯蔵層２１９のうちの１つ以上の（例えば、垂直に）繰り返しパターンが存在し得る。さらに、いくつかの事例では、貯蔵層２１９は、可動水層２１４に（例えば、垂直に）直接隣接する、すなわち、介在する不浸透性層２１６を伴わない場合がある。いくつかの実施例では、Ｊ区分ドリル孔２０８および略水平部分２１０（ならびに／もしくは傾斜部分２４０）の全てまたは一部は、貯蔵層２１９（例えば、シェールまたは本明細書に説明されるような特性を伴う他の地質的累層）が略水平部分２１０（および／または傾斜部分２４０）と可動水層２１４との間に垂直に位置付けられるように、貯蔵層２１９の下方に形成されてもよい。
【０１３４】
図２に示される本特定の実施例に図示されないが、自己回復層（例えば、自己回復層１３２等）が、地球表面２０２の下方に、例えば、表面２０２と不浸透性層２１６および貯蔵層２１９のうちの一方または両方との間に見出され得る。いくつかの側面では、自己回復層は、有害物質（液体、固体、またはガス状形態にあるかにかかわらず）のドリル孔２０４の貯蔵部分から地球表面２０２への、またはそれに向かう流動を停止させる、または妨げ得る地質的累層から成ってもよい。例えば、ドリル孔２０４の形成（例えば、削孔）の間、層２１２、２１４、２１６、および２１９の地質的累層の全てまたは一部は、損傷を受け、それによって、それらの地質的特性（例えば、浸透率）に影響を及ぼす、またはそれを変化させ得る。
【０１３５】
ある側面では、ドリル孔２０４の場所は、自己回復層を通して形成されるように選択されてもよい。例えば、示されるように、ドリル孔２０４は、ドリル孔２０４の垂直部分２０６の少なくとも一部が自己回復層を通過するように形成されるように形成されてもよい。いくつかの側面では、自己回復層は、それを通して削孔された後であっても、長い持続時間にわたって亀裂を持続しない地質的累層を備える。自己回復層内の地質的累層の実施例は、粘土またはドロマイトを含む。そのような岩石累層における亀裂は、回復する傾向があり、すなわち、それらは、物質の相対的延性および自己回復層内の累層上の上側岩石の重量から地下で発生する膨大な圧力に起因して、時間とともに急速に消失する。ドリル孔２０４の形成（例えば、削孔またはその他）に起因して発生する亀裂に関する「回復機構」を提供することに加えて、自己回復層はまた、そうでなければ有害物質漏出（例えば、流体または固体）の貯蔵領域（例えば、略水平部分２１０内）から地球表面２０２、可動水層２１４、または両方への経路を提供し得る、自然の断層および他の亀裂に対する障壁を提供し得る。
【０１３６】
本実施例に示されるように、ドリル孔２０４の略水平部分２１０は、その中に有害物質が長期貯蔵のために回収可能に設置され得る、貯蔵面積２１７を部分２１０の遠位部分内に含む。例えば、示されるように、作業ストリング２２４（例えば、管類、コイル状管類、ワイヤライン、またはその他）が、ケーシングされたドリル孔２０４の中に延在され、１つ以上の（３つが示されるが、より多いまたはより少ないものが存在し得る）有害物質キャニスタ２２６を、部分２１０における、長期であるが、いくつかの側面では、回収可能な貯蔵状態に置いてもよい。例えば、図２に示される実装では、作業ストリング２２４は、キャニスタ２２６に結合するダウンホールツール２２８を含んでもよく、ドリル孔２０４の中への各進行で、ダウンホールツール２２８は、略水平部分２１０内に特定の有害物質キャニスタ２２６を堆積してもよい。
【０１３７】
ダウンホールツール２２８は、いくつかの側面では、ねじ山付き接続またはラッチ接続等の他のタイプの接続によってキャニスタ２２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール２２８は、ダウンホールツール２２８の回転（または線形移動もしくは電気または油圧スイッチ）がキャニスタ２２６にラッチし得る（またはそれからラッチ解除する）ように、相互係止ラッチを用いてキャニスタ２２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール２２４は、キャニスタ２２６に引き付けられるように結合する、１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ２２６はまた、ダウンホールツール２２４上の磁石と反対の極性の１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ２２６は、ダウンホールツール２２４の磁石に引き付け可能な鉄または他の材料から作製される、もしくはそれを含んでもよい。
【０１３８】
別の実施例として、各キャニスタ２２６は、ドリル孔２０４内に（例えば、ワイヤラインまたはその他の上の）ドリル孔トラクタによって位置付けられてもよく、これは、モータ式（例えば、電気）運動を通して略水平部分２１０の中にキャニスタを押動または引動してもよい。また別の実施例として、各キャニスタ２２６は、ダウンホールツール２２４がケーシングされたドリル孔２０４の中にキャニスタ２２６を押動し得るように、ローラ（例えば、車輪）を含む、またはそれに搭載されてもよい。
【０１３９】
いくつかの例示的実装では、キャニスタ２２６、ドリル孔ケーシング２２０および２２２のうちの１つ以上、または両方は、堆積動作に先立って、摩擦低減コーティングを用いてコーティングされてもよい。例えば、コーティング（例えば、石油ベースの製品、樹脂、セラミック、またはその他）をキャニスタ２２６および／またはドリル孔ケーシングに適用することによって、キャニスタ２２６は、ケーシングされたドリル孔２０４を通して略水平部分２１０の中により容易に移動されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔ケーシングの一部のみが、コーティングされてもよい。例えば、いくつかの側面では、略垂直部分２０６は、コーティングされない場合があるが、Ｊ区分部分２０８または略水平部分２１０、もしくは両方は、キャニスタ２２６のより容易な堆積および回収を促進するためにコーティングされてもよい。
【０１４０】
図２はまた、ドリル孔２０４の略水平部分２１０内の有害物質の回収動作の実施例を図示する。回収動作は、堆積動作の反対であり得、したがって、ダウンホールツール２２４（例えば、フィッシングツール）は、ドリル孔２０４の中に延設され、最後に堆積されたキャニスタ２２６に（例えば、螺合して、ラッチして、磁石によって、または別様に）結合され、キャニスタ２２６を地球表面２０２に引動してもよい。複数の回収進行が、ドリル孔２０４の略水平部分２１０から複数のキャニスタを回収するために、ダウンホールツール２２４によって行われてもよい。
【０１４１】
各キャニスタ２２６は、有害物質を封入してもよい。そのような有害物質は、いくつかの実施例では、生物学的もしくは化学的廃棄物、または他の生物学的もしくは化学的有害物質であってもよい。いくつかの実施例では、有害物質は、原子炉（例えば、商業的動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収された使用済み核燃料等の核物質を含んでもよい。例えば、ギガワットの原子力発電所は、毎年３０トンの使用済み核燃料を生産し得る。その燃料の密度は、典型的には、１０（１０ｇｍ／ｃｍ３＝１０ｋｇ／リットル）に近く、したがって、核廃棄物の１年間の体積は、約３ｍ３になる。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料が、原子炉から取り出され、修正されない場合がある。核燃料ペレットは、固体であるが、それらは、トリチウム（１３年の半減期）、クリプトン−８５（１０．８年の半減期）、および二酸化炭素含有Ｃ−１４（５，７３０年の半減期）を含む、種々の放射性ガスを含有および放出し得る。
【０１４２】
いくつかの側面では、貯蔵層２１９は、任意の放射性生産物（例えば、ガス）がキャニスタ２２６から逃散する場合であっても、層２１９内にそのような生産物を含有することが可能なはずである。例えば、貯蔵層２１９は、層２１９を通した放射性生産物の拡散時間に基づいて選択されてもよい。例えば、貯蔵層２１９から逃散する放射性生産物の最小拡散時間は、例えば、核燃料ペレットの任意の特定の成分に関する半減期の５０倍に設定されてもよい。最小拡散時間としての５０の半減期は、放射性生産物の量を１×１０−１５倍に低減させるであろう。別の実施例として、最小拡散時間を３０の半減期に設定することは、放射性生産物の量を１０億分の１に低減させるであろう。
【０１４３】
例えば、プルトニウム２３９は、多くの場合、２４，１００年のその長い半減期のため、使用済み核燃料における危険な廃棄生産物と見なされる。本同位体に関して、５０の半減期は、１２０万年になるであろう。プルトニウム２３９は、水中で低い可溶性を有し、揮発性ではなく、固体として、例証される貯蔵層２１９（例えば、シェールまたは他の累層）を含む岩石累層の母岩を通した拡散が可能ではない。例えば、シェールから成る貯蔵層２１９は、数百万年にわたってガス状炭化水素（例えば、メタンおよびその他）を含有する地質的歴史によって示されるように、そのような分離時間（例えば、数百万年）を有する能力を提供し得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法では、一部のプルトニウムが、閉じ込め逃散に応じて、可動地下水から成る層内に溶解し得る危険が存在していた。
【０１４４】
図２にさらに示されるように、貯蔵キャニスタ２２６は、略水平部分２１０内に長期貯蔵のために位置付けられてもよく、これは、示されるように、Ｊ区分部分２０８を通してドリル孔１０４の垂直部分１０６に結合される。図示されるように、Ｊ区分部分２０８は、地球表面２０２に向かって角度を付けられる上向きに指向される部分を含む。いくつかの側面では、例えば、キャニスタ２２６内に貯蔵される放射性有害物質が存在するとき、Ｊ区分部分２０８の本傾斜（および形成される場合、傾斜部分２４０の傾斜）は、物質が、キャニスタ２２６から漏出している場合であっても、例えば、可動水層２１４、ドリル孔２０４の垂直部分２０６、地球表面２０２、またはそれらの組み合わせに到達しないように防止する、もしくは妨げるために、さらなる安全および封じ込め度を提供し得る。例えば、有害物質において懸念される放射性核種は、（物質の他の成分と比較して）比較的に浮力がある、または重い傾向がある。浮力のある放射性核種は、重い元素および分子が沈む傾向があり、地球表面２０２に向かって上向きに拡散しないであろうため、漏出に関する最大の懸念であり得る。クリプトンガス、特に、クリプトン−８５は、空気（殆どのガスのような）よりも重いが、水よりもはるかに軽い浮力のある放射性元素である。したがって、クリプトン―８５が水槽の中に導入される場合、そのようなガスは、地球表面２０２に向かって上向きに浮遊する傾向があるであろう。一方、ヨウ素は、水よりも密度が高く、水槽の中に導入される場合、下向きに拡散する傾向があるであろう。
【０１４５】
ドリル孔２０４のＪ区分部分２０８を含むことによって、放射性物質のいずれのそのような拡散も（例えば、キャニスタ２２６から漏出している場合であっても、ドリル孔２０４またはその他の中の水または他の液体の存在下で）、略水平部分２１０に向かって、より具体的には、略水平部分２１０の遠位端２２１に向かって角度的に上向きに、ドリル孔２０４のＪ区分部分２０８（および垂直部分２０６）から離れるように指向されるであろう。したがって、漏出した有害物質は、拡散可能なガス形態においても、ドリル孔２１０の垂直部分２０６を通して地球表面２０２（または可動水層２１４）への経路を（例えば、直接）提供されないであろう。例えば、漏出した有害物質（特に、ガス状形態における）は、ドリル孔部分２１０の遠位端２２１に、または概して、ドリル孔２０４の略水平部分２１０内に指向され、集められるであろう。
【０１４６】
傾斜ドリル孔部分２１０の中にキャニスタ２２６を堆積させる代替方法もまた、実装されてもよい。例えば、流体（例えば、液体またはガス）が、ドリル孔２０４を通して循環され、キャニスタ２２６を傾斜ドリル孔部分２１０の中に流体的に押動してもよい。いくつかの実施例では、各キャニスタ２２６は、別個に流体的に押動されてもよい。代替側面では、２つ以上のキャニスタ２２６が、略水平部分２１０の中への堆積のために、ドリル孔２０４を通して同時に流体的に押動されてもよい。流体は、ある場合には、水であり得る。他の実施例は、削孔泥水または削孔フォームを含む。いくつかの実施例では、空気、アルゴン、または窒素等のガスが、キャニスタ２２６をドリル孔の中に押動するために使用されてもよい。
【０１４７】
いくつかの側面では、流体の選定は、少なくとも部分的に、流体の粘度に依存してもよい。例えば、流体は、略垂直部分２０６の中へのキャニスタ２２６の落下を妨げるために十分な粘度を伴うものが選定されてもよい。本抵抗またはインピーダンスは、キャニスタ２２６の突然の落下に対する安全係数を提供してもよい。流体はまた、キャニスタ２２６とケーシング２２０および２２２との間の摺動摩擦を低減させるために、潤滑を提供してもよい。キャニスタ２２６は、制御された粘度、密度、および潤滑品質の液体を用いて充填されるケーシング内で運搬されることができる。ケーシング２２０および２２２の内径と運搬されるキャニスタ２２６の外径との間の流体充填環は、任意の高速のキャニスタ運動を減衰するように設計される開口部を表し、運搬されるキャニスタ２２６の可能性が低い結合解除において自動的受動的保護を提供する。
【０１４８】
いくつかの側面では、他の技法も、略水平部分２１０の中へのキャニスタ２２６の堆積を促進するために採用されてもよい。例えば、配設されたケーシング（例えば、ケーシング２２０および２２２）のうちの１つ以上は、ドリル孔２０２の中に貯蔵キャニスタ２２６を誘導する一方、ケーシングとキャニスタ２２６との間の摩擦を低減させるためのレールを有してもよい。貯蔵キャニスタ２２６およびケーシング（またはレール）は、相互に対して容易に摺動する材料から作製されてもよい。ケーシングは、貯蔵キャニスタ２２６の重量を受けるとき、容易に潤滑される表面または自己潤滑性であるものを有してもよい。
【０１４９】
流体はまた、キャニスタ２２６の回収のために使用されてもよい。例えば、例示的回収動作では、ケーシング２２０および２２２内の容積は、圧縮ガス（例えば、空気、窒素、アルゴン、またはその他）を用いて充填されてもよい。圧力が略水平部分２１０の端部において増加するにつれて、キャニスタ２２６は、Ｊ区分部分２０８に向かって、続けて、略垂直部分２０６を通して、地球表面に押動されてもよい。
【０１５０】
いくつかの側面では、ドリル孔２０４は、有害物質の長期貯蔵を主要目的として形成されてもよい。代替側面では、ドリル孔２０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）を主要目的として以前に形成されていた場合がある。例えば、貯蔵層２１９は、それから炭化水素がドリル孔２０４の中に、および地球表面２０２に生産された、炭化水素産出累層であってもよい。いくつかの側面では、貯蔵層２１９は、炭化水素生産に先立って、油圧式で破砕されていた場合がある。さらに、いくつかの側面では、生産ケーシング２２２は、油圧破砕に先立って、穿孔されていた場合がある。そのような側面では、生産ケーシング２２２は、有害物質の堆積動作に先立って、穿孔プロセスから作製された任意の孔を修復するために、塞がれてもよい（例えば、固結される）。加えて、ケーシングとドリル孔との間のセメントにおける任意の亀裂または開口部もまた、その時点で充填されることができる。
【０１５１】
例えば、有害物質としての使用済み核燃料の場合では、その場所もまたシェール累層等の適切な貯蔵層２１９を含むことを考慮して、ドリル孔は、新しいドリル孔として特定の場所に、例えば、原子力発電所の近傍に形成されてもよい。代替として、すでにシェールガスを生産している既存の坑井または「枯渇した」として放棄された（例えば、有機物が十分に少なく、定位置におけるガスが商業的開発のために少なすぎる）ものが、ドリル孔２０４として選択されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔２０４を通した貯蔵層２１９の事前油圧破砕は、ドリル孔２０４の有害物質貯蔵能力において殆ど差異をもたらし得ない。しかし、そのような事前活動はまた、数百万にわたってガスおよび他の流体を貯蔵する貯蔵層２１９の能力を確認し得る。したがって、有害物質または有害物質の生産物（例えば、放射性ガスまたはその他）が、キャニスタ２２６から逃散し、貯蔵層２１９の破砕された累層に進入した場合、そのような割れ目は、その物質が、サイズにおいて割れ目のものに匹敵する距離にわたって比較的に急速に拡散することを可能にし得る。いくつかの側面では、ドリル孔２０２は、炭化水素の生産のために削孔されたが、そのような炭化水素の生産が、例えば、貯蔵層２１９が、過剰に延性であり、生産のために破砕することが困難である岩石累層（例えば、シェールまたはその他）から成るため、失敗したが、有利なこととして、有害物質の長期貯蔵のための延性であったと考えられる。
【０１５２】
図３は、本開示による、堆積または回収動作の間の別の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装の概略図示、例えば、有害物質の長期（例えば、数十年、数百年、または数千年、もしくはそれを上回るもの）であるが、回収可能な安全かつ確実な貯蔵のための地下場所である。例えば、図３に目を向けると、本図は、堆積（または下記に説明されるような回収）プロセスの間、例えば、地下累層内での有害物質の１つ以上のキャニスタの展開の間の例示的有害物質貯蔵処分施設システム３００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分施設システム３００は、地球表面３０２から、複数の地下層３１２、３１４、および３１６を通して形成される（例えば、削孔される、またはその他）ドリル孔３０４を含む。地球表面３０２は、地面として図示されているが、地球表面３０２は、湖または海底もしくは水塊の下の他の表面等、海中または他の水中表面であってもよい。したがって、本開示は、ドリル孔３０４が水塊の下で、水塊に面する、またはその近位の削孔場所から形成され得ることを考慮する。
【０１５３】
図示されるドリル孔３０４は、有害物質貯蔵処分施設システム３００の本実施例における指向性ドリル孔である。例えば、ドリル孔３０４は、湾曲部分３０８に結合される略垂直部分３０６を含み、湾曲部分３０８は、順に、垂直に波状の部分３１０に結合される。本開示で使用されるように、ドリル孔配向の文脈における「略」は、厳密に垂直（例えば、地球表面３０２に厳密に垂直）または厳密に水平（例えば、地球表面３０２に厳密に平行）ではない、もしくは地球表面３０２に対して特定の傾斜角において厳密に傾斜しない場合があるドリル孔を指す。言い換えると、垂直ドリル孔は、多くの場合、真の垂直方向からずれて起伏し、それらは、真の垂直から逸脱する角度において削孔され得、水平ドリル孔は、多くの場合、厳密に水平からずれて起伏する。さらに、いくつかの側面では、波状部分は、規則的に起伏しない、すなわち、均一に離間されるピークまたは均一に離間される谷を有していない場合がある。代わりに、波状ドリル孔は、不規則に、例えば、不均一に離間されるピークおよび／または不均一に離間される谷を伴って起伏してもよい。さらに、波状ドリル孔は、ドリル孔の長さに沿って変動するピーク−谷距離を有してもよい。本実施例に図示されるように、ドリル孔３０４の３つの部分、すなわち、垂直部分３０６、湾曲部分３０８、および垂直に波状の部分３１０は、地球の中に延在する連続的ドリル孔３０４を形成する。
【０１５４】
図示されるドリル孔３０４は、本実施例では、地球表面３０２から地球内の特定の深さまで、ドリル孔３０４の周囲に位置付けられ、固化される表面ケーシング３２０を有する。例えば、表面ケーシング３２０は、浅い累層内でドリル孔３０４の周囲に固化される（例えば、固結される）比較的に大直径の管状部材（または一続きの部材）であってもよい。本明細書で使用されるように、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の形状の断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分施設システム３００の本実装では、表面ケーシング３２０は、地球表面から表面層３１２を通して延在する。表面層３１２は、本実施例では、１つ以上の層の岩石累層から成る地質的層である。いくつかの側面では、本実施例における表面層３１２は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水源、または可動水（例えば、地質的累層を通して移動する水）の他の源を含む場合とそうではない場合がある。いくつかの側面では、表面ケーシング３２０は、ドリル孔３０４をそのような可動水から分離してもよく、また、他のケーシングストリングがドリル孔３０４内に配設されるための懸下場所を提供してもよい。さらに、示されないが、コンダクタケーシングが、表面ケーシング３２０の上方（例えば、表面ケーシング３２０と表面３０２との間かつ表面層３１２内）に固化され、削孔流体が表面層３１２の中に逃散しないように防止してもよい。
【０１５５】
図示されるように、生産ケーシング３２２が、表面ケーシング３２０の下方の孔内のドリル孔３０４内に位置付けられ、固化される。「生産」ケーシングと称されるが、本実施例では、ケーシング３２２は、炭化水素生産動作を受けている場合とそうではない場合がある。したがって、ケーシング３２２は、表面ケーシング３２０の下方に向かう孔内でドリル孔３０４内に固化される（例えば、固結される）任意の形態の管状部材を指し、それを含む。有害物質貯蔵処分施設システム３００のいくつかの実施例では、生産ケーシング３２２は、湾曲部分３０８の端部において始まり、垂直に波状の部分３１０全体を通して延在してもよい。ケーシング３２２はまた、湾曲部分３０８および垂直部分３０６の中に延在し得る。
【０１５６】
示されるように、セメント３３０が、ケーシング３２０および３２２とドリル孔３０４との間の環において、ケーシング３２０および３２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント３３０は、例えば、地球表面３０２の下の地下層を通してケーシング３２０および３２２（ならびにドリル孔３０４の任意の他のケーシングまたはライナ）を固着させてもよい。いくつかの側面では、セメント３３０は、ケーシング（例えば、ケーシング３２０および３２２、ならびに任意の他のケーシング）の全長に沿って配設されてもよい、またはセメント３３０は、特定のドリル孔３０２に関して適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント３３０はまた、キャニスタ３２６内の有害物質のための付加的な閉じ込め層を提供することができる。
【０１５７】
ドリル孔３０４ならびに関連付けられるケーシング３２０および３２２は、種々の例示的寸法を用いて、かつ種々の例示的深さ（例えば、真の垂直深さまたはＴＶＤ）において形成されてもよい。例えば、コンダクタケーシング（図示せず）が、約１２０フィートＴＶＤまで下に延在し、約２８インチ〜６０インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング３２０は、約２，５００フィートＴＶＤまで下に延在し、約２２インチ〜４８インチの直径を伴ってもよい。表面ケーシング３２０と生産ケーシング３２２との間の中間ケーシング（図示せず）が、約８，０００フィートＴＶＤまで下に延在し、約１６インチ〜３６インチの直径を伴ってもよい。生産ケーシング３２２は、傾斜して（例えば、垂直に波状の部分３１０をケーシングするように）延在し、約１１インチ〜２２インチの直径を伴ってもよい。前述の寸法は、単に、実施例として提供され、他の寸法（例えば、直径、ＴＶＤ、長さ）も、本開示によって考慮される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（３１２、３１４、および３１６）のうちの１つ以上の特定の地質的組成、特定の削孔技法、ならびに有害物質貯蔵処分施設システム３００内に堆積される有害物質を含有する有害物質キャニスタ３２６のサイズ、形状、または設計に依存してもよい。いくつかの代替実施例では、生産ケーシング３２２（またはドリル孔３０４内の他のケーシング）は、断面において円形、断面において楕円形、またはある他の形状であり得る。
【０１５８】
図示されるように、ドリル孔３０４の垂直部分３０６は、地下層３１２、３１４、および３１６を通して延在し、本実施例では、地下層３１９内に着地する。上記に議論されるように、表面層３１２は、可動水を含む場合とそうではない場合がある。本実施例では、表面層３１２の下方にある地下層３１４は、可動水層３１４である。例えば、可動水層３１４は、淡水帯水層、塩水もしくは鹹水、または可動水の他の源等、可動水の１つ以上の源を含んでもよい。有害物質貯蔵処分施設システム３００の本実施例では、可動水は、地下層の全てまたは一部を横断する圧力差に基づいて、地下層を通して移動する水であってもよい。例えば、可動水層３１４は、水が層３１４内を（例えば、圧力差またはその他に起因して）自由に移動する、浸透性地質的累層であってもよい。いくつかの側面では、可動水層３１４は、特定の地理的エリアにおける人間が消費可能な水の一次供給源であってもよい。可動水層３１４が成り得る岩石累層の実施例は、他の累層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰岩を含む。
【０１５９】
不浸透性層３１６および貯蔵層３１９等の他の図示される層は、不動水を含んでもよい。不動水は、いくつかの側面では、人間または動物の消費、もしくは両方に適していない水（例えば、淡水、塩水、鹹水）である。不動水は、いくつかの側面では、層３１６または３１９（もしくは両方）を通したその運動によって、１０，０００年またはそれを上回るもの（１，０００，０００年等）以内に可動水層３１４、地球表面３０２、または両方に到達することができない水であってもよい。
【０１６０】
有害物質貯蔵処分施設システム３００の本例示的実装では、可動水層３１４の下方は、不浸透性層３１６である。本実施例では、不浸透性層３１６は、可動水が通過することを可能にし得ない。したがって、可動水層３１４と比較して、不浸透性層３１６は、低浸透率、例えば、約ナノダルシの浸透率を有し得る。加えて、本実施例では、不浸透性層３１６は、比較的に非延性（すなわち、脆性）地質的累層であってもよい。非延性の１つの測度は、脆性であり、これは、圧縮応力と引張強度との比率である。いくつかの実施例では、不浸透性層３１６の脆性は、約２０ＭＰａ〜４０ＭＰａであってもよい。
【０１６１】
本実施例に示されるように、不浸透性層３１６は、貯蔵層３１９よりも浅い（例えば、地球表面３０２により近接する）。本実施例では、不浸透性３１６が成り得る岩石累層は、例えば、上記に説明されるような浸透率および脆性性質を呈する、ある種類の砂岩、泥岩、粘土、ならびに粘板岩を含む。代替実施例では、不浸透性層３１６は、貯蔵層３１９よりも深くあり得る（例えば、地球表面３０２からより遠い）。そのような代替実施例では、不浸透性層３１６は、花崗岩等の火成岩から成ってもよい。
【０１６２】
不浸透性層３１６の下方は、貯蔵層３１９である。本実施例では、貯蔵層３１９は、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する垂直に波状の部分３１０のための着地点として選定されてもよい。不浸透性３１６または他の層と比較して、貯蔵層３１９は、厚く、例えば、約１００〜２００フィートの合計垂直厚さであってもよい。貯蔵層３１９の厚さは、より容易な着地および指向性削孔を可能にし、それによって、垂直に波状の部分３１０が、構築（例えば、削孔）の間に貯蔵層３１９内に容易に設置されることを可能にしてもよい。貯蔵層３１９のおおよその水平中心を通して形成される場合、垂直に波状の部分３１０は、貯蔵層３１９を含む約５０〜１００フィートの地質的累層によって囲繞されてもよい。さらに、貯蔵層３１９はまた、例えば、層３１９の非常に低い浸透率（例えば、約ミリまたはナノダルシ）に起因して、不動水のみを有し得る。加えて、貯蔵層３１９は、十分な延性を有し得、したがって、層３１９を含む岩石累層の脆性は、約３ＭＰａ〜１０ＭＰａである。貯蔵層３１９が成り得る岩石累層の実施例は、シェールおよび硬石膏を含む。さらに、いくつかの側面では、貯蔵層が、浸透性層を可動水層３１４から分離するために十分な地質的性質である場合、有害物質は、砂岩または石灰岩等の浸透性累層内であっても、貯蔵層の下方に貯蔵されてもよい。
【０１６３】
有害物質貯蔵処分施設システム３００のいくつかの例示的実装では、貯蔵層３１９（および／または不浸透性層３１６）は、シェールから成る。いくつかの実施例では、シェールは、貯蔵層３１９に関して上記に説明されるものに該当する性質を有してもよい。例えば、シェール累層は、（例えば、有害物質キャニスタ３２６内での）有害物質の長期の閉じ込めならびに可動水層３１４（例えば、帯水層）および地球表面３０２からのそれらの分離のために好適であり得る。シェール累層は、地球内の比較的に深く、典型的には、３，０００フィートまたはそれを上回って見出され、任意の淡水帯水層の下方に分離して置かれ得る。他の累層は、塩または他の不浸透性累層を含んでもよい。
【０１６４】
シェール累層（または塩もしくは他の不浸透性累層）は、例えば、物質の長期（例えば、数千年）分離を強化する地質的性質を含み得る。そのような性質は、例えば、炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の囲繞層（例えば、可動水層３１４）の中への逃散を伴わない、そのような流体の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。実際に、シェールは、数百万年またはそれを上回って天然ガスを保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵に関する能力を保証している。例示的シェール累層（例えば、Ｍａｒｃｅｌｌｕｓ、Ｅａｇｌｅ  Ｆｏｒｄ、Ｂａｒｎｅｔｔ、およびその他）は、数百万年にわたって水、油、およびガスの移動を防止する際に効果的である多くの冗長シール層を含有し、可動水が欠如し、堆積後に数千年にわたって有害物質（例えば、流体または固体）をシールすることが（例えば、地質的考慮事項に基づいて）予期され得る層理を有する。
【０１６５】
いくつかの側面では、貯蔵層３１９および／または不浸透性層３１６の累層は、少なくとも部分的に、数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらには数百万年にわたって炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）に関する層の貯蔵能力の証拠によって判定され得る、漏出障壁または流体漏出に対する障壁層を形成してもよい。例えば、貯蔵層３１９および／または不浸透性層３１６の障壁層は、炭化水素または他の流体貯蔵のそのような証拠に基づいて、１０，０００年を上回る（１０，０００年〜１，０００，０００年等）有害物質の貯蔵に関する時定数によって定義されてもよい。
【０１６６】
シェール（または塩もしくは他の不浸透性層）累層はまた、好適な深さ、例えば、３，０００〜１２，０００フィートＴＶＤにあり得る。そのような深さは、典型的には、地下水帯水層（例えば、表面層３１２および／または可動水層３１４）の下方である。さらに、塩を含むシェール内の可溶性要素の存在ならびに帯水層内のこれらの同一の要素の不在は、シェールと帯水層との間の流体分離を実証する。
【０１６７】
有利なこととして、有害物質貯蔵に役立ち得るシェールの別の特定の品質は、その粘土含有量であり、これは、いくつかの側面では、他の不浸透性岩石累層（例えば、不浸透性層３１６）に見出されるものを上回る一定の延性を提供する。例えば、シェールは、層状であり、粘土（例えば、体積比約２０〜３０％の粘土）および他の鉱物の薄く交互する層から構成され得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石累層（例えば、ドロマイトまたはその他）と比較して、シェールの脆性をより低くし、したがって、シェールを（例えば、自然に、または別様に）より破砕しにくくし得る。例えば、不浸透性層３１６内の岩石累層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透率を有し得るが、過剰に脆性であり、一般的に破砕される。したがって、そのような累層は、有害物質の長期貯蔵のために（それらの地質的性質を通して証明されるような）十分なシール品質を有していない場合がある。
【０１６８】
本開示は、例証される地下層３１２、３１４、３１６、および３１９の間または中に多くの他の層が存在し得ることを考慮する。例えば、可動水層３１４、不浸透性層３１６、および貯蔵層３１９のうちの１つ以上の（例えば、垂直に）繰り返しパターンが存在し得る。さらに、いくつかの事例では、貯蔵層３１９は、可動水層３１４に（例えば、垂直に）直接隣接する、すなわち、介在する不浸透性層３１６を伴わない場合がある。いくつかの実施例では、湾曲部分３０８および垂直に波状の部分３１０の全てまたは一部は、貯蔵層３１９（例えば、シェールまたは本明細書に説明されるような特性を伴う他の地質的累層）が垂直に波状の部分３１０と可動水層３１４との間に垂直に位置付けられるように、貯蔵層３１９の下方に形成されてもよい。
【０１６９】
図３に示される本特定の実施例に図示されないが、自己回復層（例えば、自己回復層１３２等）が、地球表面３０２の下方に、例えば、表面３０２と不浸透性層３１６および貯蔵層３１９のうちの一方または両方との間に見出され得る。いくつかの側面では、自己回復層は、有害物質（液体、固体、またはガス状形態にあるかにかかわらず）のドリル孔３０４の貯蔵部分から地球表面３０２への、またはそれに向かう流動を停止させる、または妨げ得る地質的累層から成ってもよい。例えば、ドリル孔３０４の形成（例えば、削孔）の間、層３１２、３１４、３１６、および３１９の地質的累層の全てまたは一部は、損傷を受け、それによって、それらの地質的特性（例えば、浸透率）に影響を及ぼす、またはそれを変化させ得る。
【０１７０】
ある側面では、ドリル孔３０４の場所は、自己回復層を通して形成されるように選択されてもよい。例えば、示されるように、ドリル孔３０４は、ドリル孔３０４の垂直部分３０６の少なくとも一部が自己回復層を通過するように形成されるように形成されてもよい。いくつかの側面では、自己回復層は、それを通して削孔された後であっても、長い持続時間にわたって亀裂を持続しない地質的累層を備える。自己回復層内の地質的累層の実施例は、粘土またはドロマイトを含む。そのような岩石累層における亀裂は、回復する傾向があり、すなわち、それらは、物質の相対的延性および自己回復層内の累層上の上側岩石の重量から地下で発生する膨大な圧力に起因して、時間とともに急速に消失する。ドリル孔３０４の形成（例えば、削孔またはその他）に起因して発生する亀裂に関する「回復機構」を提供することに加えて、自己回復層はまた、そうでなければ有害物質漏出（例えば、流体または固体）の貯蔵領域（例えば、垂直に波状の部分３１０内）から地球表面３０２、可動水層３１４、または両方への経路を提供し得る、自然の断層および他の亀裂に対する障壁を提供し得る。
【０１７１】
本実施例に示されるように、ドリル孔３０４の垂直に波状の部分３１０は、その中に有害物質が長期貯蔵のために回収可能に設置され得る、貯蔵面積３１７を部分３１０の遠位部分内に含む。例えば、示されるように、作業ストリング３２４（例えば、管類、コイル状管類、ワイヤライン、またはその他）が、ケーシングされたドリル孔３０４の中に延在され、１つ以上の（３つが示されるが、より多いまたはより少ないものが存在し得る）有害物質キャニスタ３２６を、部分３１０における、長期であるが、いくつかの側面では、回収可能な貯蔵状態に置いてもよい。例えば、図３に示される実装では、作業ストリング３２４は、キャニスタ３２６に結合するダウンホールツール３２８を含んでもよく、ドリル孔３０４の中への各進行で、ダウンホールツール３２８は、垂直に波状の部分３１０内に特定の有害物質キャニスタ３２６を堆積してもよい。
【０１７２】
ダウンホールツール３２８は、いくつかの側面では、ねじ山付き接続またはラッチ接続等の他のタイプの接続によってキャニスタ３２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール３２８は、ダウンホールツール３２８の回転（または線形移動もしくは電気または油圧スイッチ）がキャニスタ３２６にラッチし得る（またはそれからラッチ解除する）ように、相互係止ラッチを用いてキャニスタ３２６に結合してもよい。代替側面では、ダウンホールツール３２４は、キャニスタ３２６に引き付けられるように結合する、１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ３２６はまた、ダウンホールツール３２４上の磁石と反対の極性の１つ以上の磁石（例えば、希土類磁石、電磁石、それらの組み合わせ、またはその他）を含んでもよい。いくつかの実施例では、キャニスタ３２６は、ダウンホールツール３２４の磁石に引き付け可能な鉄または他の材料から作製される、もしくはそれを含んでもよい。
【０１７３】
別の実施例として、各キャニスタ３２６は、ドリル孔３０４内に（例えば、ワイヤラインまたはその他の上の）ドリル孔トラクタによって位置付けられてもよく、これは、モータ式（例えば、電気）運動を通して垂直に波状の部分３１０の中にキャニスタを押動または引動してもよい。また別の実施例として、各キャニスタ３２６は、ダウンホールツール３２４がケーシングされたドリル孔３０４の中にキャニスタ３２６を押動し得るように、ローラ（例えば、車輪）を含む、またはそれに搭載されてもよい。
【０１７４】
いくつかの例示的実装では、キャニスタ３２６、ドリル孔ケーシング３２０および３２２のうちの１つ以上、または両方は、堆積動作に先立って、摩擦低減コーティングを用いてコーティングされてもよい。例えば、コーティング（例えば、石油ベースの製品、樹脂、セラミック、またはその他）をキャニスタ３２６および／またはドリル孔ケーシングに適用することによって、キャニスタ３２６は、ケーシングされたドリル孔３０４を通して垂直に波状の部分３１０の中により容易に移動されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔ケーシングの一部のみが、コーティングされてもよい。例えば、いくつかの側面では、略垂直部分３０６は、コーティングされない場合があるが、湾曲部分３０８または垂直に波状の部分３１０、もしくは両方は、キャニスタ３２６のより容易な堆積および回収を促進するためにコーティングされてもよい。
【０１７５】
図３はまた、ドリル孔３０４の垂直に波状の部分３１０内の有害物質の回収動作の実施例を図示する。回収動作は、堆積動作の反対であり得、したがって、ダウンホールツール３２４（例えば、フィッシングツール）は、ドリル孔３０４の中に延設され、最後に堆積されたキャニスタ３２６に（例えば、螺合して、ラッチして、磁石によって、または別様に）結合され、キャニスタ３２６を地球表面３０２に引動してもよい。複数の回収進行が、ドリル孔３０４の垂直に波状の部分３１０から複数のキャニスタを回収するために、ダウンホールツール３２４によって行われてもよい。
【０１７６】
各キャニスタ３２６は、有害物質を封入してもよい。そのような有害物質は、いくつかの実施例では、生物学的もしくは化学的廃棄物、または他の生物学的もしくは化学的有害物質であってもよい。いくつかの実施例では、有害物質は、原子炉（例えば、商業的動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収された使用済み核燃料等の核物質を含んでもよい。例えば、ギガワットの原子力発電所は、毎年３０トンの使用済み核燃料を生産し得る。その燃料の密度は、典型的には、１０（１０ｇｍ／ｃｍ３＝１０ｋｇ／リットル）に近く、したがって、核廃棄物の１年間の体積は、約３ｍ３になる。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料が、原子炉から取り出され、修正されない場合がある。核燃料ペレットは、固体であるが、それらは、トリチウム（１３年の半減期）、クリプトン−８５（１０．８年の半減期）、および二酸化炭素含有Ｃ−１４（５，７３０年の半減期）を含む、種々の放射性ガスを含有および放出し得る。
【０１７７】
いくつかの側面では、貯蔵層３１９は、任意の放射性生産物（例えば、ガス）がキャニスタ３２６から逃散する場合であっても、層３１９内にそのような生産物を含有することが可能なはずである。例えば、貯蔵層３１９は、層３１９を通した放射性生産物の拡散時間に基づいて選択されてもよい。例えば、貯蔵層３１９から逃散する放射性生産物の最小拡散時間は、例えば、核燃料ペレットの任意の特定の成分に関する半減期の５０倍に設定されてもよい。最小拡散時間としての５０の半減期は、放射性生産物の量を１×１０−１５倍に低減させるであろう。別の実施例として、最小拡散時間を３０の半減期に設定することは、放射性生産物の量を１０億分の１に低減させるであろう。
【０１７８】
例えば、プルトニウム２３９は、多くの場合、２４，１００年のその長い半減期のため、使用済み核燃料における危険な廃棄生産物と見なされる。本同位体に関して、５０の半減期は、１２０万年になるであろう。プルトニウム２３９は、水中で低い可溶性を有し、揮発性ではなく、固体として、例証される貯蔵層３１９（例えば、シェールまたは他の累層）を含む岩石累層の母岩を通した拡散が可能ではない。例えば、シェールから成る貯蔵層３１９は、数百万年にわたってガス状炭化水素（例えば、メタンおよびその他）を含有する地質的歴史によって示されるように、そのような分離時間（例えば、数百万年）を有する能力を提供し得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法では、一部のプルトニウムが、閉じ込め逃散に応じて、可動地下水から成る層内に溶解し得る危険が存在していた。
【０１７９】
図３にさらに示されるように、貯蔵キャニスタ３２６は、垂直に波状の部分３１０内に長期貯蔵のために位置付けられてもよく、これは、示されるように、湾曲部分３０８を通してドリル孔１０４の垂直部分１０６に結合される。図示されるように、湾曲部分３０８は、地球表面３０２に向かって角度を付けられる上向きに指向される部分を含む。さらに、示されるように、ドリル孔３０４の波状部分３１０は、いくつかの上向きに、および下向きに（表面３０２に対して）傾斜する部分を含み、それによって、波状部分３１０においていくつかのピークおよび谷を形成する。いくつかの側面では、例えば、キャニスタ３２６内に貯蔵される放射性有害物質が存在するとき、湾曲部分３０８および波状部分３１０のこれらの傾斜は、物質が、キャニスタ３２６から漏出している場合であっても、例えば、可動水層３１４、ドリル孔３０４の垂直部分３０６、地球表面３０２、またはそれらの組み合わせに到達しないように防止する、もしくは妨げるために、さらなる安全および封じ込め度を提供し得る。例えば、有害物質において懸念される放射性核種は、（物質の他の成分と比較して）比較的に浮力がある、または重い傾向がある。浮力のある放射性核種は、重い元素および分子が沈む傾向があり、地球表面３０２に向かって上向きに拡散しないであろうため、漏出に関する最大の懸念であり得る。クリプトンガス、特に、クリプトン−８５は、空気（殆どのガスのような）よりも重いが、水よりもはるかに軽い浮力のある放射性元素である。したがって、クリプトン―８５が水槽の中に導入される場合、そのようなガスは、地球表面３０２に向かって上向きに浮遊する傾向があるであろう。一方、ヨウ素は、水よりも密度が高く、水槽の中に導入される場合、下向きに拡散する傾向があるであろう。
【０１８０】
ドリル孔３０４の湾曲部分３０８および波状部分３１０を含むことによって、放射性物質のいずれのそのような拡散も（例えば、キャニスタ３２６から漏出している場合であっても、ドリル孔３０４またはその他の中の水または他の液体の存在下で）、垂直に波状の部分３１０に向かって、より具体的には、垂直に波状の部分３１０の内のピークに、ドリル孔３０４の湾曲部分３０８（および垂直部分３０６）から離れるように指向されるであろう。したがって、漏出した有害物質は、拡散可能なガス形態においても、ドリル孔３１０の垂直部分３０６を通して地球表面３０２（または可動水層３１４）への経路を（例えば、直接）提供されないであろう。例えば、漏出した有害物質（特に、ガス状形態における）は、ドリル孔部分３１０のピークに、または概して、ドリル孔３０４の垂直に波状の部分３１０内に指向され、集められるであろう。
【０１８１】
傾斜ドリル孔部分３１０の中にキャニスタ３２６を堆積させる代替方法もまた、実装されてもよい。例えば、流体（例えば、液体またはガス）が、ドリル孔３０４を通して循環され、キャニスタ３２６を傾斜ドリル孔部分３１０の中に流体的に押動してもよい。いくつかの実施例では、各キャニスタ３２６は、別個に流体的に押動されてもよい。代替側面では、２つ以上のキャニスタ３２６が、垂直に波状の部分３１０の中への堆積のために、ドリル孔３０４を通して同時に流体的に押動されてもよい。流体は、ある場合には、水であり得る。他の実施例は、削孔泥水または削孔フォームを含む。いくつかの実施例では、空気、アルゴン、または窒素等のガスが、キャニスタ３２６をドリル孔の中に押動するために使用されてもよい。
【０１８２】
いくつかの側面では、流体の選定は、少なくとも部分的に、流体の粘度に依存してもよい。例えば、流体は、略垂直部分３０６の中へのキャニスタ３２６の落下を妨げるために十分な粘度を伴うものが選定されてもよい。本抵抗またはインピーダンスは、キャニスタ３２６の突然の落下に対する安全係数を提供してもよい。流体はまた、キャニスタ３２６とケーシング３２０および３２２との間の摺動摩擦を低減させるために、潤滑を提供してもよい。キャニスタ３２６は、制御された粘度、密度、および潤滑品質の液体を用いて充填されるケーシング内で運搬されることができる。ケーシング３２０および３２２の内径と運搬されるキャニスタ３２６の外径との間の流体充填環は、任意の高速のキャニスタ運動を減衰するように設計される開口部を表し、運搬されるキャニスタ３２６の可能性が低い結合解除において自動的受動的保護を提供する。
【０１８３】
いくつかの側面では、他の技法も、垂直に波状の部分３１０の中へのキャニスタ３２６の堆積を促進するために採用されてもよい。例えば、配設されたケーシング（例えば、ケーシング３２０および３２２）のうちの１つ以上は、ドリル孔３０２の中に貯蔵キャニスタ３２６を誘導する一方、ケーシングとキャニスタ３２６との間の摩擦を低減させるためのレールを有してもよい。貯蔵キャニスタ３２６およびケーシング（またはレール）は、相互に対して容易に摺動する材料から作製されてもよい。ケーシングは、貯蔵キャニスタ３２６の重量を受けるとき、容易に潤滑される表面または自己潤滑性であるものを有してもよい。
【０１８４】
流体はまた、キャニスタ３２６の回収のために使用されてもよい。例えば、例示的回収動作では、ケーシング３２０および３２２内の容積は、圧縮ガス（例えば、空気、窒素、アルゴン、またはその他）を用いて充填されてもよい。圧力が垂直に波状の部分３１０の端部において増加するにつれて、キャニスタ３２６は、湾曲部分３０８に向かって、続けて、略垂直部分３０６を通して、地球表面に押動されてもよい。
【０１８５】
いくつかの側面では、ドリル孔３０４は、有害物質の長期貯蔵を主要目的として形成されてもよい。代替側面では、ドリル孔３０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）を主要目的として以前に形成されていた場合がある。例えば、貯蔵層３１９は、それから炭化水素がドリル孔３０４の中に、および地球表面３０２に生産された、炭化水素産出累層であってもよい。いくつかの側面では、貯蔵層３１９は、炭化水素生産に先立って、油圧式で破砕されていた場合がある。さらに、いくつかの側面では、生産ケーシング３２２は、油圧破砕に先立って、穿孔されていた場合がある。そのような側面では、生産ケーシング３２２は、有害物質の堆積動作に先立って、穿孔プロセスから作製された任意の孔を修復するために、塞がれてもよい（例えば、固結される）。加えて、ケーシングとドリル孔との間のセメントにおける任意の亀裂または開口部もまた、その時点で充填されることができる。
【０１８６】
例えば、有害物質としての使用済み核燃料の場合では、その場所もまたシェール累層等の適切な貯蔵層３１９を含むことを考慮して、ドリル孔は、新しいドリル孔として特定の場所に、例えば、原子力発電所の近傍に形成されてもよい。代替として、すでにシェールガスを生産している既存の坑井または「枯渇した」として放棄された（例えば、有機物が十分に少なく、定位置におけるガスが商業的開発のために少なすぎる）ものが、ドリル孔３０４として選択されてもよい。いくつかの側面では、ドリル孔３０４を通した貯蔵層３１９の事前油圧破砕は、ドリル孔３０４の有害物質貯蔵能力において殆ど差異をもたらし得ない。しかし、そのような事前活動はまた、数百万にわたってガスおよび他の流体を貯蔵する貯蔵層３１９の能力を確認し得る。したがって、有害物質または有害物質の生産物（例えば、放射性ガスまたはその他）が、キャニスタ３２６から逃散し、貯蔵層３１９の破砕された累層に進入した場合、そのような割れ目は、その物質が、サイズにおいて割れ目のものに匹敵する距離にわたって比較的に急速に拡散することを可能にし得る。いくつかの側面では、ドリル孔３０２は、炭化水素の生産のために削孔されたが、そのような炭化水素の生産が、例えば、貯蔵層３１９が、過剰に延性であり、生産のために破砕することが困難である岩石累層（例えば、シェールまたはその他）から成るため、失敗したが、有利なこととして、有害物質の長期貯蔵のための延性であったと考えられる。
【０１８７】
図４Ａ−４Ｃは、本開示による、有害物質貯蔵処分施設システムの他の例示的実装の概略図示である。図４Ａは、有害物質貯蔵処分施設システム４００を示し、図４Ｂは、有害物質貯蔵処分施設システム４５０を示し、図４Ｃは、有害物質貯蔵処分施設システム４８０を示す。システム４００、４５０、および４８０はそれぞれ、地球表面（それぞれ、４０２、４５２、および４８２）から削孔された略垂直ドリル孔（それぞれ、４０４、４５４、および４８４）を含む。各略垂直ドリル孔（４０４、４５４、４８４）は、湾曲した、またはアールが付けられたドリル孔である遷移ドリル孔（それぞれ、４０６、４５６、および４８６）に結合する（またはそれに続く）。各遷移ドリル孔（４０６、４５６、および４８６）は、次いで、その中に１つ以上の有害物質貯蔵キャニスタ（例えば、キャニスタ１２６）が長期貯蔵のために設置され、必要に応じて、本開示に従って回収され得る、有害物質貯蔵処分施設を含む、または備える分離ドリル孔（それぞれ、４０８、４５８、および４８８）に結合する（またはそれに続く）。
【０１８８】
図４Ａに示されるように、分離ドリル孔４０８は、これが遷移ドリル孔４０６に接続する点において、水平に湾曲し始め、同時に、側に、すなわち、水平方向に湾曲し始める螺旋ドリル孔である。いったん螺旋ドリル孔がその最低点に到達すると、これは、両方向に湾曲し続け、わずかに上向きの螺旋をもたらす。その点において、曲線が垂直ドリル孔４０４と交差しないように、水平曲線が、少し大きくされてもよい。いったん螺旋ドリル孔が上昇し始めると、湾曲水平物質貯蔵処分施設区分が、始まってもよい。貯蔵区分は、（例えば、逃散した有害物質固体、液体、またはガスのための）終端トラップである、最高点（例えば、地球表面４０２に最も近接する点）まで継続してもよい。螺旋ドリル孔の上昇は、典型的には、３度であり得る。
【０１８９】
いくつかの側面では、螺旋ドリル孔４０８の経路は、螺旋の軸を辿る（すなわち、螺旋円の中心にある）、または変位されることができる。また、図４Ａに示されるように、垂直ドリル孔４０４は、螺旋ドリル孔４０８内に形成される。言い換えると、螺旋ドリル孔４０８は、垂直ドリル孔４０４の周囲で対称に形成されてもよい。簡潔に図４Ｃに目を向けると、システム４８０は、螺旋ドリル孔４０８のものと類似する螺旋ドリル孔４８８を示す。しかしながら、螺旋ドリル孔４８８は、垂直ドリル孔４８４の側にずれて形成される。いくつかの側面では、螺旋ドリル孔４８８は、垂直ドリル孔４８４の任意の側にずれて形成されることができる。
【０１９０】
図４Ｂに目を向けると、システム４５０は、垂直ドリル孔４５４から方向転換する遷移ドリル孔４５６に結合される螺旋ドリル孔４５８を含む。ここでは、螺旋ドリル孔４５８は、垂直に配向される（例えば、垂直ドリル孔に平行な回転軸を伴う）のではなく、水平に配向される（例えば、垂直ドリル孔４５４に垂直な回転軸を伴う）。螺旋ドリル孔４５８の端部または中（もしくは両方）に、有害物質貯蔵区分がある。
【０１９１】
システム４００、４５０、および４８０の実装では、遷移ドリル孔の曲率半径は、約１，０００フィートであってもよい。螺旋ドリル孔における各螺旋の円周は、曲率半径の約２π倍または約６，０００フィートであってもよい。したがって、螺旋ドリル孔における各螺旋は、１マイルをわずかに上回る有害物質キャニスタの貯蔵面積を含有してもよい。いくつかの代替側面では、曲率半径は、約５００フィートであってもよい。次いで、螺旋ドリル孔の各螺旋は、約０．５マイルの有害物質キャニスタの貯蔵面積を含んでもよい。２マイルの貯蔵が所望される場合、本サイズの螺旋ドリル孔毎に４つの螺旋が存在してもよい。
【０１９２】
図４Ａ−４Ｃに示されるように、システム４００、４５０、および４８０はそれぞれ、有害物質貯蔵面積としての役割を果たし、地球表面に向かって、各システムの遷移ドリル孔と各区分の垂直ドリル孔との間の交差点から離れるように垂直に指向されるドリル孔部分を含む。したがって、いずれの漏出した有害物質（例えば、放射性廃棄物ガス等）も、そのような垂直に指向される貯蔵面積に、垂直ドリル孔から離れるように指向されてもよい。図４Ａ−４Ｃに示されるドリル孔はそれぞれ、ケーシングされる、またはケーシングされない場合があり、ケーシングは、有害物質が可動水に到達しないように防止するための付加的保護層としての役割を果たしてもよい。ケーシングが省略される場合、任意のドリル孔に対する角度変化が、より急速になり得る、制約は、それを通した任意のキャニスタの移動の適応である。ケーシングが存在する場合、ドリル孔に関する方向の角度変化は、十分に緩慢に行われてもよく（それらが標準指向性削孔にあるため）、ケーシングは、ドリル孔の中に押動されることができる。さらに、いくつかの側面では、例証される分離ドリル孔（４０８、４５８、および４８８）のそれぞれの全てまたは一部は、（本開示に説明されるような）不浸透性層内またはその下に形成されてもよい。
【０１９３】
いくつかの側面では、螺旋ドリル孔の実装は、回転軸の周囲に一定の曲率を有してもよい。螺旋ドリル孔の代替実装は、漸進的に変化する曲率を有し、螺旋ドリル孔における螺旋をより緊密にするか、またはより密接させないかのいずれかにしてもよい。螺旋ドリル孔のなおも付加的実装は、半径が変化する螺旋を有する（これをより緊密にする、またはより緊密にしない）が、（例えば、その中に分離ドリル孔の有害物質貯蔵区分がある地質的層が垂直寸法においてあまり厚くない場合にこれが有用であり得る状況のために）垂直上昇を殆どまたは全く有していない場合がある。
【０１９４】
図５Ａは、有害物質貯蔵処分施設システム５００の別の例示的実装の概略図示の上面図であり、図５Ｂ−５Ｃは、その側面図である。示されるように、本システムは、地球表面５０２から形成される垂直ドリル孔５０４を含む。垂直ドリル孔５０４は、遷移ドリル孔５０６に結合される、またはそれに続く。遷移ドリル孔５０６は、分離ドリル孔５０８に結合される、またはそれに変わる。本実施例では、分離ドリル孔５０８は、起伏が実質的に左右である波状ドリル孔を含む、または備える。図５Ｂに示されるように、分離ドリル孔５０８は、これが左右に起伏するにつれて、地球表面５０２に向かって、遷移ドリル孔５０６から垂直に離れるように上昇する。図５Ｃに示されるように、代替として、分離ドリル孔５０８は、これが左右に起伏するにつれて、地球表面５０２に略平行な平面内に留まる。
【０１９５】
いくつかの側面では、螺旋または波状ドリル孔は、それらが形成される任意のガスまたは油産出層の応力パターンに関係なく配向されてもよい。これは、配向が、炭化水素生産の場合のようにドリル孔のいかなる破砕も考慮する必要がないためである。したがって、岩石応力パターンの方向に配向されない、よりコンパクトであるドリル孔幾何学形状が、利用されることができる。これらのドリル孔はまた、その下でドリル孔が形成される地球の土地の量を低減させる際に有意な価値を有し得る。これはまた、有害物質貯蔵処分施設システムが建造されることを可能にするために購入されなければならない土地および任意の鉱物権の費用を削減し得る。ドリル孔は、したがって、岩石の応力のパターンによってではなく、主として、利用可能な土地の効率的かつ実践的使用によって判定される。
【０１９６】
図５Ａ−５Ｃに示されるドリル孔はそれぞれ、ケーシングされる、またはケーシングされない場合があり、ケーシングは、有害物質が可動水に到達しないように防止するための付加的保護層としての役割を果たしてもよい。ケーシングが省略される場合、任意のドリル孔に対する角度変化が、より急速になり得る、制約は、それを通した任意のキャニスタの移動の適応である。ケーシングが存在する場合、ドリル孔に関する方向の角度変化は、十分に緩慢に行われてもよく（それらが標準指向性削孔にあるため）、ケーシングは、ドリル孔の中に押動されることができる。さらに、いくつかの側面では、分離ドリル孔５０８の全てまたは一部は、（本開示に説明されるような）不浸透性層内またはその下に形成されてもよい。
【０１９７】
概して、図１Ａ、２、３、４Ａ−４Ｃ、および５Ａ−５Ｃを参照すると、例示的有害物質貯蔵処分施設システム（例えば、１００、２００、３００、４００、４５０、４８０、および５００）は、有害物質（例えば、生物学的、化学的、核）が適切な地下層内で密封貯蔵されることを確実にするために、複数の封じ込め層を提供してもよい。いくつかの例示的実装では、少なくとも１２の封じ込め層が存在してもよい。代替実装では、より少ないまたはより多い数の封じ込め層が、採用されてもよい。
【０１９８】
第１に、例示的有害物質として使用済み核燃料を使用すると、燃料ペレットが、原子炉から取り出され、修正されない。それらは、焼結された二酸化ウラン（ＵＯ２）、セラミックから作製され得、固体のままであり、トリチウム（１３年の半減期）、クリプトン−８５（１０．８年の半減期）、および二酸化炭素含有Ｃ−１４（５，７３０年の半減期）を含む、種々の放射性ガスを放出し得る。ペレットが極端に腐食条件または複数の封じ込め層を損傷させる他の効果に暴露されない限り、放射性同位体（Ｃ−１４、トリチウム、またはクリプトン−８５を含む）の大部分は、ペレット内に含有されるであろう。
【０１９９】
第２に、燃料ペレットは、ちょうど原子炉のように、燃料棒のジルカロイ管によって囲繞される。説明されるように、管は、元々の燃料アセンブリ内に搭載される、またはより緊密な包装のためにそれらのアセンブリから除去され得る。
【０２００】
第３に、管は、有害物質キャニスタのシールされた筐体内に設置される。筐体は、統一構造またはマルチパネル構造であり、複数のパネル（例えば、側、上部、底部）が、機械的に締結されてもよい（例えば、ねじ、リベット、溶接、およびその他）。
【０２０１】
第４に、材料（例えば、固体または流体）が、有害物質キャニスタを充填し、物質とキャニスタの外部との間にさらなる緩衝物を提供してもよい。
【０２０２】
第５に、有害物質キャニスタは、いくつかの実施例では、ドリル孔全体（例えば、略垂直部分、アールが付けられた部分、および傾斜部分）を通して延在する、鋼または他のシールケーシングを用いて裏打ちされるドリル孔内に（上記に説明されるように）位置付けられる。ケーシングは、定位置に固結され、有害物質キャニスタがそれを通して移動されるための（例えば、ドリル孔壁と比較して）比較的に平滑な表面を提供し、それによって、堆積または回収の間の漏出もしくは破壊の可能性を低減させる。
【０２０３】
第６に、定位置にケーシングを保持する、または保持することに役立つセメントもまた、有害物質がキャニスタから逃散した場合にこれを含有するためのシール層を提供してもよい。
【０２０４】
第７に、有害物質キャニスタは、貯蔵層を含む岩石累層の厚い（例えば、１００〜２００フィート）薄層内に位置付けられるドリル孔の一部（例えば、傾斜部分）内に貯蔵される。貯蔵層は、少なくとも部分的に、岩石累層の地質的性質（例えば、不動水のみ、低浸透率、厚い、適切な延性、または非脆性）に起因して選定されてもよい。例えば、貯蔵層の岩石累層としてのシェールの場合では、本タイプの岩石は、シェールが数百万年にわたって炭化水素ガスのためのシールであることが公知であるため、あるレベルの封じ込めを提供し得る。シェールは、鹹水を含有し得るが、その鹹水は、明白に不動であり、表面淡水と連通しない。
【０２０５】
第８に、いくつかの側面では、貯蔵層の岩石累層は、別のレベルの封じ込めを提供する他の一意の地質的性質を有してもよい。例えば、シェール岩石は、多くの場合、有害物質（例えば、使用済み核燃料およびその放射性生産物）が、そのような生産物の拡散速度をなおもさらに低減させるように、反応することなく貯蔵層を通して移動し得る可能性を低減させる、硫化鉄等の反応性成分を含有する。さらに、貯蔵層は、典型的には、極端に低い拡散率を有する、粘土および有機物等の成分を含んでもよい。例えば、シェールは、層状であり、粘土および他の鉱物の薄く交互する層から成ってもよい。シェール等、貯蔵層内の岩石累層のそのような層理は、本付加的封じ込め層を提供してもよい。
【０２０６】
第９に、貯蔵層は、貯蔵層を可動水層から（例えば、垂直に）分離する、不浸透性層よりも深く、かつその下に位置してもよい。
【０２０７】
第１０に、貯蔵層は、地下層内のそのような層の深さ（例えば、３，０００〜１２，０００フィート）に基づいて選択されてもよい。そのような深さは、典型的には、可動水を含有するいずれかの層のはるか下方にあり、したがって、貯蔵層の深さだけによって、付加的封じ込め層を提供する。
【０２０８】
第１１に、本開示の有害物質貯蔵処分施設システムの例示的実装が、貯蔵される有害物質の監視を促進する。例えば、監視されるデータが、有害物質の漏出もしくはその他（例えば、温度、放射能、またはその他の変化）またはさらにはキャニスタの不正開封もしくは侵入を示す場合、有害物質キャニスタは、修復または点検のために回収されてもよい。
【０２０９】
第１２に、１つ以上の有害物質キャニスタは、必要に応じて（例えば、監視の有無を問わず）周期的点検、調整、または修理のために回収可能であってもよい。したがって、キャニスタに関する任意の問題が、衰えないキャニスタから、有害物質が漏出または逃散することを可能にすることなく対処されてもよい。
【０２１０】
第１３に、有害物質がキャニスタから逃散し、いかなる不浸透性層も漏出した有害物質と地球表面との間に位置していない場合であっても、漏出した有害物質は、表面または帯水層（例えば、可動水層）もしくは人間に有害と見なされるであろう他の区域へのいかなる上向き経路も有していない場所においてドリル孔内に含有され得る。例えば、傾斜ドリル孔、Ｊ区分ドリル孔、または垂直に波状のドリル孔のピークの終端であり得る場所は、ドリル孔の垂直部分へのいかなる直接上向き（例えば、表面に向かう）経路も有し得ない。
【０２１１】
いくつかの実装が、説明されている。それにもかかわらず、種々の修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、行われ得ることを理解されたい。例えば、本明細書に説明される例示的動作、方法、またはプロセスは、説明されるものよりも多いステップまたは少ないステップを含んでもよい。さらに、そのような例示的動作、方法、またはプロセスにおけるステップは、説明される、または図に図示されるものと異なる並びにおいて実施されてもよい。故に、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。
【図１Ａ】
2020523567.tif 000002
【図１Ｂ】
2020523567.tif 000003
【図２】
2020523567.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
2020523567.tif 000006
【図４Ｂ】
2020523567.tif 000007
【図４Ｃ】
2020523567.tif 000008
【図５Ａ】
2020523567.tif 000009
【図５Ｂ】
2020523567.tif 000010
【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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