Способ приведения старых захоронений твердых радиоактивных отходов в безопасное состояние

СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ СТАРЫХ ЗАХОРОНЕНИЙ ТВРДЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В БЕЗОПАСНОЕ СОСТОЯНИЕ Изобретение относится к области экологии, к способам приведения старых захоронений тврдых радиоактивных отходов (ТРО) в безопасное состояние. Предложен способ приведения старых захоронений тврдых радиоактивных отходов в безопасное состояние, включающий создание бетонной плиты над старым захоронением и превращение всех, имеющихся там ТРО, в единый монолитный блок с помощью цементации под давлением, отличающийся тем, что скважины для цементации бурятся не только сквозь бетон, но и через насыпной грунт, укрывающий старое захоронение ТРО. Техническим результатом изобретения является возможность отказа от дорогостоящего и опасного перезахоронения ТРО на пунктах захоронения радиоактивных отходов(ПЗРО), даст возможность отказаться от вскрытия старых траншей и перевозки радиоактивных отходов на ПЗРО, что позволит улучшить экологическую обстановку в регионе и снизит коллективную дозу облучения, получаемую населением и персоналом, ведущим работы, в несколько раз удешевит стоимость работ. Применение данной технологии позволит превратить радиоактивные отходы под бетонной плитой в монолитный блок, не подверженный внешним вмешательствам. Использование бетонной плиты и цементации под давлением резко снизит уровень радиации.GB-A-2199180 ТИМОХАНОВ АНАТОЛИЙ СТЕПАНОВИЧ (KZ) Изобретение относится к области экологии, к способам приведения старых захоронений тврдых радиоактивных отходов в безопасное состояние с помощью бетонной пригрузочной плиты, специальных скважин и цементации под давлением, превращающих старое захоронение в единый монолитный блок. В настоящее время во многих странах имеется большое количество траншейных захоронений тврдых радиоактивных отходов, выполненных по старой технологии с нарушением существующих сейчас норм радиационной безопасности. Согласно общепринятой практике тврдые радиоактивные отходы (ТРО) в зависимости от мощности дозы делятся на три группы: 1 группа - до 0,3 мзв/ч (30 мбэр/ч); 2 группа - от 0,3 мзв/ч до 10 мзв/ч (от 30 до 1000 мбэр/ч); 3 группа - свыше 10 мзв/ч (1000 мбэр/ч). При этом ТРО 1-ой и частично 2-ой групп многие годы захоранивались в земляных траншеях глубиной примерно 5-6 м, шириной 6-10 м и длиной - от 10 и более метров. Траншейные захоронения, как правило, производились по месту необходимости - то есть в непосредственной близости от основных объектов, в результате деятельности которых и образовывались ТРО. При этом не выполнялись основные требования к таким захоронениям, а именно: они производились не на специальных пунктах захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО), обеспечиваемых необходимой охраной; в траншеях не строили специальные железобетонные бункера; ТРО не проливались через каждые 1,5 м цементным раствором; поверхность захоронений не укрывалась слоями бетона толщиной 20 см, плитами перекрытия с последующей гидроизоляцией. В лучшем случае для этих захоронений выбирали места с глинистым или суглинистым грунтом,снижающим дренаж радиоактивных отходов (РАО) в почву, иногда дно и борта захоронений выстилали дополнительно полиэтиленовой плнкой или другими изолирующими материалами. Поверхность таких захоронений обычно засыпалась грунтом и трамбовалась. При этом толщина укрытия не всегда превышала глубину промерзания. Таким образом все они не удовлетворяют нынешним нормам безопасного хранения и представляют угрозу для населения вследствие возможного несанкционированного вскрытия и изъятия ТРО, проникновения нуклидов в грунтовые воды из-за выщелачивания в случае дождей, возможной ветровой эрозии и, в общем случае, должны быть ликвидированы или приведены в безопасное состояние тем или иным образом. Самый дорогой способ - это строительство железобетонных хранилищ по новым нормам на вновь создаваемых ПЗРО, являющихся по сути комбинатами по переработке и хранению РАО. При этом придтся вскрывать старые захоронения, грузить ТРО в специальные контейнеры для транспортировки,осуществлять их перевозку железнодорожным или автомобильным транспортом, производить повторное захоронение ТРО в железобетонных бункерах с проливкой их цементным раствором, укрытием слоем бетона, железобетонной плитой с нанесением битума и завозкой слоя грунта, предотвращающего промерзание. При этом необходимо не забывать о производстве дезактивации старых хранилищ, мест перегрузки ТРО, их рекультивации - то есть необходима дополнительная зачистка грунта и резкое возрастание количеств РАО, которые необходимо захоронить на ПЗРО. Самое страшное при этом способе - это многократный контакт персонала с РАО, лишняя коллективная доза для населения страны, где производятся работы по перезахоронению. С другой стороны - оставить вс как есть тоже нельзя. Повсеместно происходит несанкционированный доступ к старым захоронениям, идт растаскивание оттуда цветных металлов, кабельной продукции,нержавеющей стали, осуществляется распространение РАО по всей окружающей территории. Происходит ветровая эрозия и разнос радиоактивной пыли на большие расстояния. Идт водное выщелачивание РАО и появляется угроза загрязнения водных бассейнов. В связи со всем изложенным предлагается производить приведение таких захоронений РАО в безопасное состояние с помощью нового "Способа приведения старых захоронений тврдых радиоактивных отходов в безопасное состояние с помощью цементации под давлением". Аналогом этого способа служит "Способ захоронения тврдых радиоактивных отходов" согласно патенту 20256 на изобретение Республики Казахстан, выданному на имя Тимоханова Анатолия Степановича. Дата подачи заявки 13.12.2005. Дата публикации 15.10.2012, бюл.10. Дата публикации предварительного патента - KZ (А)20256, бюл. 11,17.11.2008. Отличие состоит в том, что производится цементация под давлением, то есть омоноличивание уже существующих старых захоронений ТРО, по специально пробуренным не только через пригрузочную плиту, но и по насыпному грунту, укрывающему захоронение, скважинам. Все работы должны выполняться по специальному проекту и специально обученным персоналом. Порядок работ при этом следующий. Устанавливаются по имеющейся документации точные границы захоронения. При необходимости границы можно уточнить по приборам или с помощью бурения. Захоронение ТРО (траншея) укрывается сверху пригрузочной бетонной плитой толщиной 0,5 м из бетона марки не ниже 200. Плита выступает в каждую сторону на 2-3 м от верхней границы траншеи (в зависимости от толщины укрывающего ТРО слоя грунта - чем толще укрытие - тем больше величина выступа). Бетон заливается в "посуду", образованную деревянной или металлической опалубкой высотой 0,5 м. Возможно использование уплотннных грунтовых насыпей, создаваемых по периметру заливаемой площадки, в качестве границ укладки. Залитый бетон вибрируется с помощью виброрейки или площадного вибратора. После затвердения бетона буровым станком СБУ-100 м (или другим) по определенной сетке, как правило 2,52,5 м бурятся скважины по очередям (1, 2, 3) сквозь бетон и через перекрывающий грунт вплоть до тех пор, пока буровой снаряд не достигнет захоронения (с некоторым углублением в него). Так как перекрывающий грунт состоит в основном из глины или слежавшегося суглинка, то края скважины глубиной 1-3 м обычно не осыпаются. Если видно, что грунт осыпается, то можно подлить в скважину немного воды или раствор бентонитовой глины. При необходимости (большей глубине) возможно применение обсадных труб длиной до захоронения ТРО. При этом к верхним концам обсадных труб привариваются быстроразъмные соединения (БРС), необходимые потом для цементационных работ. Сами обсадные трубы расклиниваются в бетонной плите металлическими клиньями, подливаются цементным раствором. В случае, если траншея засыпана сверху скальным обломочным грунтом, то пробурив в нм скважину к примеру на метр, буровой став поднимают и с помощью специального "тампона", разжимающегося в теле бетонной плиты, шлангов высокого давления и передвижного растворного узла, в скважину податся цементный раствор нужной консистенции и состава под давлением 3-5 атм. После "выдержки" примерно 30 мин, пока раствор "схватится", бурение производят снова, сначала по "цемкамню", образовавшемуся в скважине, а затем ниже, по раствору, проникшему в массив насыпи. При необходимости, процедура укрепления стенок скважины повторяется вплоть до достижения буровым снарядом ТРО. Далее производится собственно сама цементация ТРО. При этом, учитывая, что вмещающие ТРО хранилища расположены обычно в водонепроницаемых породах или стенки траншей застелены полиэтиленовой плнкой, то опасности выхода загрязннной воды за пределы траншей - нет. Сначала для смачивания ТРО и чтобы открыть цементному "молоку" все микротрещины в массиве захоронения, податся немного чистой воды, а затем качается раствор с соотношением - цемент:вода=1:10. Процесс подачи раствора контролируется по манометру на растворном узле. Давление подачи раствора постепенно поднимают, но оно не должно быть более 3-5 атм, в противном случае пригрузочную плиту может поднять или она треснет и раствор выйдет из-под плиты наружу. В этом случае закачку раствора в этом месте прекращают, чтобы "вырвавшийся" на поверхность раствор "схватился" и таким образом предотвратил повторный выход. Постепенно консистенцию раствора сгущают, доводя сначала до Ц : В = 1 : 5, затем ещ гуще, после чего наступает так называемый "отказ", то есть - "запрессовка" скважины. При ширине траншеи 6 м достаточно по оси траншеи пробурить два ряда скважин на расстоянии 2,5-3,0 м между ними. По длине траншеи скважины закачиваются по "очередям". Сначала скважины"первой" очереди - 1, 4, 7, 10, затем скважины "второй" очереди - 2, 5, 8, 11, потом "третьей" очереди - 3,6, 9, 12 и так далее (зависит от длины траншеи). Оба ряда скважин смещены друг относительно друга на один шаг (получается зигзаг). При большей ширине траншеи возможно увеличение рядов скважин. Все буровые и цементационные работы производятся под наблюдением опытного дозиметриста,ведтся "Журнал производства работ", где отражается ход работ, производится учт расхода цемента. По результатам работ готовится исполнительная съмка с нанесением всех скважин и количеством раствора(цемента), закачанного в них. При необходимости возможно использование сульфатостойкого цемента. Марка цемента в любом случае должна быть не ниже М 400. Составляется "Акт выполненных работ". Примка выполненных работ осуществляется с помощью контрольных скважин, назначаемых лицом технического надзора. Блок считается сданным, если все контрольные скважины покажут "отказ", то есть не будут принимать ни раствор, ни воду. После сдачи цементации длинные обсадные трубы, сильно выступающие над плитой, срезаются,бетонная пригрузочная плита сверху и сбоков покрывается жидким битумом на два раза для создания гидроизоляции. После этого, захоронение укрывается слоем насыпного грунта, толщиной больше глубины промерзания. В большинстве случаев достаточно толщины 1,5-2,0 м. После этого поверхность насыпи засаживается засухоустойчивыми многолетними местными травами. Применение данной технологии позволит превратить радиоактивные отходы под бетонной плитой в монолитный блок, не подверженный в последующем вымыванию РАО, ветровой эрозии, исключит возможность хищения ТРО. Использование бетонной плиты и цементации под давлением резко снизит уровень радиации. После проведения этих работ захоронение сможет безопасно простоять без ущерба экологии многие десятки, если не сотни лет. Все процессы работ полностью механизированы. Данный способ улучшит экологическую обста-2 024130 новку в регионе. Позволит резко уменьшить коллективную дозу облучения, получаемую населением и персоналом, ведущим работы, стоимость работ, по сравнению со способом с вскрытием траншей и перевозкой РАО на ПЗРО. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ приведения старых захоронений тврдых радиоактивных отходов (ТРО) в безопасное состояние, включающий создание бетонной плиты над старым захоронением и превращение всех имеющихся там ТРО в единый монолитный блок с помощью цементации под давлением, отличающийся тем,что скважины для цементации бурятся не только сквозь бетон, но и через насыпной грунт, укрывающий старое захоронение ТРО, пока буровой снаряд не достигнет захоронения.