УСТРОЙСТВО ЗАХОРОНЕНИЯ ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА И РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Предлагаемое техническое решение относится к области атомной энергетики, атомной промышленности, тепло- и электроснабжения, и может быть использовано при захоронении отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов.
Известно изобретение технического комплекса для захоронения токсичных и радиоактивных отходов, содержащее контейнер с отходами, агрегат для размещения в его корпусе контейнера и последующего погружения контейнера в выработку, образованную в геологических структурах, комплекс снабжен установкой, размещенной на поверхности грунта, имеющей сквозное отверстие для расположения в установке указанного агрегата. Корпус агрегата по своим торцам снабжен полыми рабочими органами, оснащенными в своих стенках установленными соплами. Полости рабочих органов соединены магистралями с генератором рабочего агента и аккумулятором сжатого газа. Оси сопел ориентированы своей частью вдоль продольной оси агрегата по его торцам. Другая часть сопел ориентирована под углами к диаметральной плоскости сечения корпуса агрегата (Патент РФ 2206133, МПК G 21 F 9/24, опубл. 2001 г. /1/).
Описанный в /1/ технологический комплекс для захоронения токсичных и радиоактивных отходов направлен на упрощение процедуры захоронения и сокращение затрат всего процесса захоронения.
Недостатком подобного технологического комплекса является отсутствие возможности полезного использования тепла радиоактивных отходов, а также ограниченная глубина захоронения.
Прототипом предлагаемого устройства захоронения отработанного ядерного топлива и ядерных отходов может служить устройство захоронения жидких радиоактивных отходов (патент РФ №2165657, опубл. 20.04.2001 /2/), содержащее эксплуатационную, нагнетательную и наблюдательную скважины, турбосепаратор, генератор турбосепаратора, сетчатый сепаратор, турбогенератор, генератор, конденсатор пара, первый дозирующий насос, вторичный теплоноситель, теплообменник, потребитель (например, систему
центрального отопления), контейнер с жидкими радиоактивными отходами, второй дозирующий насос.
Недостатком устройства является невозможность захоронения в нем твердых радиоактивных отходов и использования выделяемого ими тепла. Большое число скважин, значительный расход энергии на привод дозирующих насосов, а также значительные расстояния между местами образования радиоактивных отходов и геотермальными скважинами значительно повышают его стоимость.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является возможность захоронения как твердых, так и жидких радиоактивных отходов в значительных объемах, использование меньшего количества скважин, получение дополнительно электрической энергии.
Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее эксплуатационную скважину, турбогенератор и соединенный с ним генератор, теплообменник, конденсатор пара, потребитель тепловой энергии, подсоединенный к теплообменнику, потребитель электрической энергии, трубопровод, дополнительно снабжено циркуляционным насосом, турбокомпрессором, струйным аппаратом, бак-накопителем, гидростатической турбиной и соединенным с ней электрогенератором, испарителем, паропроводом, дополнительным трубопроводом, причем контейнеры с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами, циркуляционный насос, испаритель и гидростатическая турбина с соединенным с ней электрогенератором расположены в эксплуатационной скважине, где контейнеры с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами соединены трубопроводом с циркуляционным насосом и испарителем, испаритель соединен паропроводом с турбогенератором и турбокомпрессором, выход турбогенератора и турбины турбокомпрессора соединены со струйным аппаратом, выход компрессора соединен с теплообменником, выход теплообменника соединен со струйным аппаратом, паропровод и выход струйного аппарата соединены с конденсатором, выход которого соединен с бак-накопителем, выход бак-накопителя соединен дополнительным трубопроводом с гидростатической турбиной с подключенным к ней электрогенератором, выход гидростатической турбины соединен с испарителем.
На чертеже представлен общий вид устройства захоронения отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов.
Контейнеры с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами 1 соединены трубопроводом 2 с циркуляционным насосом 3 и испарителем 4 образуя замкнутый контур, расположенный в эксплуатационной скважине 5. Испаритель 4 соединен паропроводом 6 с турбогенератором 7 соединенным с генератором 8, а также турбиной 9 и компрессором 10. Выход турбогенератора 7 и турбины 9 соединены трубопроводом со струйным аппаратом 11, выход компрессора 10 трубопроводом соединен с теплообменником 12, к которому подключен потребитель 13 (например: система центрального отопления), выход теплообменника 12 трубопроводом соединен со струйным аппаратом 11, паропровод 6 и выход струйного аппарата 11 соединены с конденсатором 14, выход которого соединен трубопроводом с баком-накопителем 15, выход бака-накопителя соединен с дополнительным трубопроводом 16, выход которого соединен с гидростатической турбиной 17 соединенной с электрогенератором 18 расположенными в эксплуатационной скважине. Выход гидростатической турбины 17 трубопроводом соединен с испарителем 4.
Устройство работает следующим образом. Через контейнеры с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами 1 прокачивается вода циркуляционным насосом 3, нагреваясь за счет остаточных тепловыделений радиоактивного распада вода подается по трубопроводу 2 в испаритель 4, где нагревает вторичный теплоноситель (например: фреон) и по паропроводу 6 поступает в турбогенератор 7, турбину 9 и компрессор 10, также часть пара может быть направлена непосредственно в конденсатор 14. Пар, прошедший через турбогенератор 7 и турбину 9 направляется в струйный аппарат 11, а пар высоких параметров из компрессора 10 направляется в теплообменник 12, где передает тепло другому теплоносителю, который направляется потребителю 13 (например: системе централизованного отопления) и далее в струйный аппарат 11, откуда направляется в конденсатор 14. Теплоноситель, окончательно сконденсировавшись в конденсаторе 14 направляется в бак-накопитель 15. Размещение испарителя 4 на большой глубине позволяет использовать энергию гидростатического столба жидкости с
помощью гидротурбины 17, откуда теплоноситель попадает обратно в испаритель.
Применение предлагаемого устройства позволит производить безопасное захоронение отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов, использовать теплоту как твердых, так и жидких радиоактивных отходов для выработки электрической и тепловой энергии, использовать только одну эксплутационную скважину. При этом могут быть значительно увеличены объемы захоронений. К преимуществам относится выработка дополнительно электрической энергии на гидростатической турбине и возможность использования внутреннего тепла земли.