ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ И/ИЛИ ЗАХОРОНЕНИЯ УПАКОВОК РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
UNDERGROUND LONG-TERM STORAGE AND/OR DEPOSITION FACILITY FOR PACKINGS OF RADIOACTIVE WASTES

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.
В странах, имеющих развитую атомную промышленность, разработаны концептуальные проекты, а в ряде стран построены и эксплуатируются подземные сооружения для захоронения РАО.
Известно подземное сооружение для захоронения РАО с низким уровнем тепловыделения, создаваемое в граните, каменной соли или глине, Siting Design and Construction of Underground Repositories for Radioaktive Wastes.-Vienna: IAEA, 1986. - P.553-571.
2
Подземное сооружение представляет собой ряд параллельных туннелей небольшого поперечного сечения площадью 15-40 м протяженностью 300 м, в которых размещаются упаковки - контейнеры с РАО. Туннели расположены по обе стороны от транспортного туннеля и являются тупиковыми. Подземное сооружение связано с наземным комплексом несколькими шахтными стволами, служащими для спуска упаковок, вентиляции и удаления горных пород при строительстве.
Известно подземное централизованное хранилище радиоактивных отходов SFR, созданное вблизи АЭС Форсмарк, Швеция, в скальных породах, И.Л.Рыбальченко. Шведская система обращения с радиоактивными отходами. - 2-е изд., испр. и доп.- СПб., 2008, - 86 с. Подземный пункт захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) состоит из бетонной шахты (для среднеактивных отходов) и четырех камер (для низкоактивных отходов), размещенных на глубине 50 м. Бетонная шахта глубиной 50 м, диаметром 25 м, с толщиной стенок 0,8 м соединена наклонным туннелем с дневной поверхностью. Водонепроницаемость шахты обеспечивается засыпкой пространства между наружной стенкой шахты и коренной породой шириной 1 м уплотненной бентонитовой глины. Пространство между упаковками заливается цементной смесью.
Камеры имеют ширину 16-18 м и длину 160 м. В одной из камер упаковки размещаются дистанционно управляемым краном, в других - при помощи автопогрузчика.
Известно подземное хранилище РАО в залежах глины в виде камер большого размера, Сорокин В.Т. Создание регионального хранилища РАО - условие безопасного развития атомной энергетики в Северо-Западном регионе. Радиационная безопасность: Атомтранс - 2003: Доклады 6-ой международной конф, 22-26 сентября 2003 г. Санкт-Петербург, 2003. - С.262-267.
Отличительная особенность данной конструкции подземного сооружения состоит в использовании в качестве помещений для захоронения отходов горных выработок по типу односводчатой станции метрополитена длиной 101,2 м, шириной - 25,03 м, высотой - 13,26 м. Обделка свода и опорных туннелей станции выполняется из сборных железобетонных элементов, торцевые стены - из монолитного железобетона. В качестве других конструктивных элементов подземного сооружения выбраны элементы, также используемые в строительстве метрополитена.
Подземный комплекс выполнен в виде петли в горной выработке диаметром 8,5 м, являющейся центральным транспортным туннелем, и параллельно расположенных (по обе стороны внешнего контура) выработок, предназначенных для размещения РАО.
Подземное сооружение связано с поверхностью земли: наклонным транспортным туннелем диаметром 5,6 м и двумя вертикальными шахтными стволами (строительным и вентиляционным) диаметром 6 м.
Недостатками рассмотренных выше ПЗРО являются сложность строительства камер большого объема с использованием ручного труда, низкий коэффициент использования строительного объема из-за наличия протяженных транспортных туннелей, высокие затраты на вентиляцию подземных выработок, расположение систем транспортирования, вентиляции, освещения, приборов контроля РАО в зоне повышенной радиации, что затрудняет их обслуживание, ремонт и замену.
Известно также подземное сооружение для длительного хранения и/или захоронения упаковок радиоактивных отходов, содержащее один или более туннелей, соединенных с наземным сооружением для приема этих упаковок, средство для транспортировки упаковок и средство для их штабелирования. Туннели имеют спиральную форму и соединены радиальными технологическими туннелями, по которым транспортируются упаковки РАО в спиральные туннели к месту хранения и/или захоронения, RU 2133993.
Спиральные туннели соединены с поверхностью земли тремя вертикальными шахтными стволами: вентиляционным, строительным и транспортным. Доставка упаковок РАО в подземное сооружение осуществляется на самоходной тележке. Съем упаковок с тележки и расстановка их в горной выработке осуществляются загрузочной машиной - укладчиком. Укладчик представляет собой самоходную машину портального типа на рельсовом ходу с тремя степенями свободы перемещения груза, обеспечивающими штабелирование упаковок.
Системы вентиляции, контроля и освещения расположены в зоне хранения и/или захоронения упаковок РАО.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Недостатком прототипа является то обстоятельство, что персонал, осуществляющий транспортировку упаковок РАО, контроль их состояния, а также персонал, осуществляющий эксплуатацию и ремонт систем вентиляции, освещения и др. инженерных систем не изолирован от РАО и периодически должен находиться в зоне повышенной радиации.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности транспортировки упаковок РАО, контроля их состояния, а также эксплуатации и ремонта инженерных систем при нахождении персонала вне зоны повышенной радиации.
Согласно изобретению в подземном сооружении для длительного хранения и/или захоронения упаковок радиоактивных отходов, содержащем один или более туннелей, соединенных с наземным сооружением для приема указанных упаковок, средство для транспортировки упаковок и средство для их штабелирования, в нижней части туннеля выполнен транспортный коридор, включающий боковые стенки и верхнее перекрытие с проемом для подачи упаковок, снабженным крышкой, в котором размещено с возможностью продольного перемещения средство для транспортировки упаковок радиоактивных отходов, на верхнем перекрытии коридора размещено с возможностью продольного перемещения средство для штабелирования упаковок радиоактивных отходов, при этом верхняя часть туннеля отделена защитным перекрытием.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «Новизна».
Реализация отличительных признаков настоящего изобретения обеспечивает важное новое свойство объекта: обеспечение возможности работы персонала вне зоны с повышенным уровнем радиации. Заявителем не выявлены источники, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанное новое свойство объекта обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез сооружения;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2;
на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.2.
Подземное сооружение включает наземный портал 1 для приема упаковок 3 РАО, из которого выходят туннели 2, предназначенные для длительного хранения и/или захоронения упаковок 3 РАО. Противоположные концы туннелей 2 посредством вентиляционной шахты 16 соединены с вентиляционным центром 17. В нижней части каждого из туннелей 2 выполнен транспортный коридор 4, включающий боковые стенки 5 и верхнее перекрытие 6. В перекрытии 6 имеется проем 8 для подачи упаковок 3, снабженный крышкой 7. В транспортном коридоре 4 размещено с возможностью продольного перемещения средство для транспортировки упаковок 3 РАО, в частности тележка 10 с электроприводом, снабженная подъемником 11. Штабелирование упаковок 3 РАО осуществляется с помощью штабелёра 9, размещенного на тележке 12 с возможностью перемещения на верхнем перекрытии 6 транспортного коридора 4 в отсеках 18 для хранения и/или захоронения упаковок 3 РАО. Верхняя часть 15 туннеля 2 отделена от воздействия радиоактивного излучения защитным перекрытием 13. Отсеки 18 помещения хранения ограничены стеной 20 с разборными панелями 14. В верхней части 15 туннеля 2 находятся вентиляторы 19, а также другие инженерные системы и средства контроля (на чертежах не показаны).
Упаковки 3 с РАО автомобильным или железнодорожным транспортом доставляются в наземный портал 1, где устанавливаются на тележку 10 и по транспортному коридору 4 транспортируются к одному из проемов 8. Штабелёр 9 передвигается на тележке 12 по перекрытию 6. Штабелёр 9 и тележка 12 управляются дистанционно и работают в автоматическом режиме. После снятия крышки 7 с проема 8 штабелёр 9 захватывает упаковку 3, которая с помощью подъемника 11 подается в отсек 18 помещения хранения и с помощью штабелёра 9 устанавливается в штабель. Перемещение штабелёра 9 на тележке 12 из отсека 18 в другие отсеки осуществляется через проемы в стенках 20 после удаления разборных панелей 14. Вентиляция, контроль воздуха и освещение отсеков 18 осуществляются из чистой верхней части 15 туннеля. На защитном перекрытии 13 расположены электрокабели, трубопроводы, вторичные приборы контрольно-измерительной аппаратуры и промышленного телевидения (на чертежах не показаны). Вентиляционный воздух из всех помещений подземного сооружения по вентиляционной шахте 16 удаляется в вентиляционный центр 17. Закрытие отсека 18 (перевод отсека в статус могильника) осуществляется путем подачи в него инертного материала (цементный раствор, глинопесчаная смесь и др.) из верхней части туннеля 15 через отверстия в перекрытии 13.
Операции по перемещению упаковок в транспортном коридоре 4 могут осуществляться с помощью персонала в условиях допустимого уровня радиации или дистанционно, автоматически из операторской.
Контроль состояния упаковок РАО, эксплуатация и ремонт систем вентиляции, освещения и других инженерных систем осуществляется персоналом, находящимся в чистой верхней части 15 туннеля, что принципиально повышает безопасность сооружения и снижает эксплуатационные расходы на вентиляцию и освещение подземного сооружения.
Для изготовления сооружения использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о том, что данное изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».