ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ И/ИЛИ ЗАХОРОНЕНИЯ КОНТЕЙНЕРОВ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ

Полезная модель 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, и может быть использована на атомных станциях и хранилищах.
В подземном сооружении для длительного хранения и/или захоронения контейнеров с радиоактивными отходами (далее контейнеры), содержащем один или более туннелей квадратной формы, соединенных с наземным сооружением для приема указанных контейнеров, погрузчик-манипулятор для транспортировки и штабелирования контейнеров в отсеках туннеля. В нижней части туннеля выполнен транспортный коридор, включающий боковые стенки, заполняемый контейнерами одновременно с отсеком для размещения контейнеров накрываемый предохранительной плитой по мере заполнения коридора. Верхняя часть туннеля отделена защитным перекрытием, обеспечивающего возможность контроля состояния перемещения и размещения контейнеров, а также эксплуатацию и ремонт инженерных систем и сооружений.
Полезная модель 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, и может быть использована на атомных станциях и хранилищах.
Хранение радиоактивных отходов (РАО) является необходимым этапом топливного цикла АЭС. Отсутствие переработки ОЯТ привело к необходимости увеличения объемов и сроков хранения РАО. Увеличение сроков хранения РАО изменило в свою очередь технологические требования к процессу хранения и, в целом, к изменению самой технологии хранения: в настоящее время осуществляется переход от «мокрого» способа хранения к последующему этапу длительного «сухого» хранения РАО. В уровне техники обнаружены технические решения, относящиеся к сухим контейнерным хранилищам для радиоактивных отходов. Известны статьи (Калинкин В.И., Симановский В.М. Проблемы обращения с отработавшим ядерным топливом АЭС // Экология и атомная энергетика: Научно-технический сб. Вып. 1. Сосновый Бор. 2005. - С. 70-72) и (Соколов Ф.Ф. Тихонов Н.С.Состояние и совершенствование хранения ОЯТ. // Атомная техника за рубежом. - 1990. - №10).
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. 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 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. Недостатком 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.
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 (патент РФ №2431210, МПК G21F 9/24, опубл. 10.10.2011). Указанное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели. Недостатком прототипа является то обстоятельство, что туннель, выполненный в форме круга, не позволяет полностью использовать его полезную площадь для размещения упаковок, для транспортировки и штабелирования упаковок используются различные транспортные средства, что повышает эксплуатационные расходы на обслуживание и содержание сооружения.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение вместимости контейнерного хранилища для РАО, обеспечение возможности погрузки, транспортировки и штабелирования контейнеров при помощи одного погрузчика-манипулятора с дистанционным управлением, контроля за состоянием контейнеров и их размещением, сокращение расходов на содержание и эксплуатацию подземного сооружения.
Технический результат, достигаемый в результате использования заявленной полезной модели, заключается в повышение вместимости подземного хранилища, обеспечения надежности и безопасности изоляции радиоактивных отходов, возможности погрузки, транспортировки и штабелирования контейнеров при помощи одного погрузчика-манипулятора с дистанционным управлением, что сокращает соприкосновение персонала с радиоактивными отходами, контроля за состоянием контейнеров и их размещением, сокращение расходов на содержание и эксплуатацию подземного сооружения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где показано:
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. 3;
Подземное сооружение для длительного хранения и/или захоронения контейнеров с радиоактивными отходами, включает наземный портал 1 для приема указанных контейнеров, из которого выходят туннели 2 для хранения контейнеров с РАО, погрузчик-манипулятор 3 с электрическим приводом и дистанционным управлением для транспортировки и штабелирования контейнеров 4 в туннели 2. Противоположные концы туннелей 2 посредством вентиляционной шахты 13 соединены с вентиляционным центром 12. В нижней части туннеля выполнен транспортный коридор 5, по которому продольно перемещается погрузчик-манипулятор 3 с контейнерами 4, включающий боковые стенки 6, транспортный коридор 5 укрывается предохранительными плитами 7 по мере заполнения коридора 5 контейнерами 4 и отсека 8 для хранения и захоронения контейнеров 4. Штабелирование контейнеров 4 осуществляется с помощью погрузчика-манипулятора 3. Верхняя часть 9 туннеля 2 отделена защитным перекрытием 10, обеспечивающего возможность контроля состояния перемещения и штабелирования контейнеров 4 за счет расположенного по середине перекрытия прозрачного защитного материала 11 и технологического отверстия для засыпки инертных материалов при заполнении отсека 8. Отсеки 8 для хранения и захоронения контейнеров 4 ограничены стенками 14 имеющие проемы 15, закрывающиеся по мере заполнения отсека 8 раздвижными панелями 17. В верхней части 9 туннеля 2 находятся вентиляторы 16, а также другие инженерные системы и средства контроля (на чертежах не показаны).
Контейнеры 4 с РАО автомобильным или железнодорожным транспортом доставляются в наземный портал 1, где погрузчик-манипулятор 3 производит их погрузку на свою транспортировочную площадку и по транспортному коридору 5 одного из туннелей 2 транспортируются в отсек 8 для хранения и захоронения контейнеров. Операции по перемещению контейнеров 4 в транспортном коридоре 5, разгрузка и их штабелирование осуществляются персоналом, дистанционно при помощи электрического привода установленного на погрузчике-манипуляторе 3 автоматически из операторской. После доставки контейнера 4 в отсек 8 погрузчик-манипулятор 3 захватывает контейнер 4, который с помощью подъемника размещенного на погрузчике-манипуляторе 3 сгружается в транспортный коридор 5 и по мере заполнения коридора 5 контейнерами 4 укрывается предохранительными плитами 7 и контейнеры 4 подаются в отсек 8 и устанавливается в штабель. Перемещение погрузчика-манипулятора 3 из отсека 8 в другие отсеки осуществляется по транспортному коридору 5. После заполнения отсека 8 проем 15 в стенке 14 закрывается раздвижными панелями 17. Вентиляция, контроль воздуха и освещение отсеков 8 осуществляются из чистой верхней части 9 туннеля 2. На защитном перекрытии 10 размещены электрокабели, трубопроводы, вторичные приборы контрольно-измерительной аппаратуры и промышленного телевидения (на чертежах не показаны). Воздух из всех помещений подземного сооружения по вентиляционной шахте 13 при помощи вентиляторов 16 удаляется в вентиляционный центр 12. Закрытие отсека 8 (перевод отсека в статус могильника) осуществляется путем подачи в него инертного или сорбционного материала (цементный раствор, глинопесчаная смесь и др.) из верхней части 9 туннеля 2 через технологические отверстия в перекрытии 10 (на чертеже не указаны).
Полезная модель является промышленно применимой, так как она может быть применима в промышленности, в области обращения с радиоактивными отходами (РАО). Для строительства подземного сооружения использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, применяемых в настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».
Полезная модель является промышленно применимой, так как она может быть применима в промышленности, в области обращения с радиоактивными отходами (РАО). Для изготовления подземного сооружения использованы обычные конструкционные материалы и заводское оборудование. Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, применяемых в настоящей полезной модели, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».