Способ захоронения и перезахоронения радиоактивных и токсичных отходов в районе акватории

 

Использование: изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам очистки акватории от радиоактивных и токсичных отходов, содержащихся в разрыхленных от времени днолежащих контейнерах-упаковках, и надежного шахтного перезахоронения их на суше. Сущность изобретения: на плавучей платформе изготавливают тор-контейнер путем укрупнительной сборки сборных предварительно напряженных железобетонных кольцевых элементов в объемно предварительно напряженный тор-контейнер с замоноличиванием швов между элементами напрягающим бетоном. Платформу с тор-контейнером на ее борту без замыкающего кольцевого элемента транспортируют к месту нахождения отходов. После заполнения тора отходами платформу с ним поднимают на поверхность и производят герметизацию замоноличиванием замыкающего кольцевого элемента тора напрягающим бетоном. Затем платформу с упакованными в тор-контейнер отходами транспортируют к месту захоронения, сначала по поверхности акватории, затем по искусственному водному каналу до сухопутного подземного хранилища, оснащенного опускным колодцем. Контейнер плавно опускают в горизонтальном положении на опускной колодец, платформу возвращают в акваторию для изготовления следующего тор-контейнера, загрузки его отходами и захоронения в хранилище. Причем при захоронении каждого последующего тор-контейнера производят заглубление спускного колодца (создание шахты) на высоту этажа хранилища, равную наружному диаметру железобетонного кольцевого элемента тора, таким образом повторяя цикл до возведения хранилища заданной высоты и заглубления в шахту. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам очистки акватории от радиоактивных и токсичных отходов, захоронения и их перезахоронения.

Известен способ захоронения радиоактивных отходов, включающий помещение отходов в металлические герметические контейнеры, например цилиндрической формы, транспортировку их автопогрузчиком в вертикальном положении, последующее кантование в горизонтальное и укладку их в гнезда ящика по несколько штук, установку ящиков на судно, транспортировку к месту захоронения и погружение контейнеров на дно океана [1] Известен способ захоронения радиоактивных и токсичных отходов в емкостях на дне моря, включающий изготовление контейнера с защитными покрытиями, размещение в нем отходов, герметизацию контейнера и последующее его самопогружение на дно акватории [2] Недостатками известных способов являются сложность и многодельность изготовления контейнеров, поскольку обеспечение герметичности емкости при наличии углов трудоемко и не отвечает надежности. А также необходимость транспортирования контейнеров с помощью специальных транспортных средств к месту захоронения и хаотичное стихийное погружение их на дно акватории не обеспечивает достаточную безопасность окружающей среды и возможность контроля экологической обстановки в районах захоронения отходов, особенно когда они в ветхом состоянии, поскольку извлечение последних со дна акватории сопряжено с крайне опасной операцией.

Кроме того, захоронение радиоактивных и токсичных отходов на дне акватории сопряжено с неблагополучной экологической обстановкой в связи с возможностью беспрепятственного распространения зоны заражения на большие расстояния.

Техническая задача заключается в упрощении способа захоронения и перезахоронения ветхих от времени хранения на дне акватории контейнеров с отходами, а также захоронения отходов, находящихся в районе акватории при повышении экологической надежности процесса и безопасности окружающей среды и снижении стоимости за счет возможности конвейерного процесса сбора отходов непосредственно в полость контейнера, транспортирования его водным путем и захоронения в сухопутном подземном хранилище.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе захоронения и перезахоронения радиоактивных и токсичных отходов в районе акватории, включающем изготовление контейнеров, загрузку в них отходов, герметизацию контейнеров и последовательное их захоронение, согласно изобретению, - изготовление контейнера осуществляют на плавучей платформе путем укрупнительной сборки сборных предварительно напряженных железобетонных кольцевых элементов в объемно предварительно напряженный тор-контейнер с замоноличиванием швов между элементами напрягающим бетоном с последующей транспортировкой платформы с тор-контейнером к месту нахождения отходов в районе акватории, фиксированием ее оппозитно месту нахождения отходов, загрузкой тор-контейнера отходами, герметизацией его путем замоноличивания замыкающего кольцевого элемента тора напрягающим бетоном и транспортировкой к месту захоронения сначала по поверхности акватории, а затем по искусственному водному каналу, соединяющему акваторию с расположенным на ее берегу сухопутным подземным хранилищем, оснащенным опускным колодцем, после чего осуществляют захоронение путем погружения тор-контейнера после извлечения из-под него платформы на опускной колодец и возвращение платформы по водному каналу в акваторию, причем при захоронении каждого последующего тор-контейнера производят заглубление опускного колодца (образование шахты) на высоту этажа хранилища, равную наружному диаметру железобетонного кольцевого элемента тора. При этом искусственный канал заполняют водой перед транспортировкой платформы с тор-контейнером из акватории к сухопутному подземному хранилищу, а осушают после извлечения платформы из-под тор-контейнера и возвращения ее в акваторию.

Кроме того, искусственный канал заполняют водой в период морского прилива, а осушают в период морского отлива. Кроме того, платформу транспортируют по искусственному водному каналу, выполненному тупиковым либо изогнутым, оба конца которого соединены с акваторией.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что изготовление контейнера осуществляют на плавучей платформе путем укрупнительной сборки сборных предварительно напряженных железобетонных кольцевых элементов в объемно предварительно напряженный тор-контейнер и транспортируют к месту нахождения отходов в районе акватории, например к плавсредствам или ранее захороненным отходам на дне акватории, платформу фиксируют в положении причаливания открытой загрузочной замковой части тора непосредственно напротив нахождения отходов и загружают тор-контейнер отходами.

Изготовление контейнера в форме тора на плавучей платформе позволяет транспортировать его водным путем в любую точку акватории, опускать на дно акватории и поднимать на поверхность, осуществлять механизацию сбора и загрузку отходов как с плавсредств /подводные лодки, танкеры и др./, так и со дна акватории, где находятся ранее захороненные контейнеры с отходами, в том числе и ветхие от времени хранения.

После чего на плавучей платформе тор-контейнер герметизируют замоноличиванием последнего замыкающего кольцевого элемента тора напрягающим бетоном и доставляют на место захоронения, сначала по поверхности акватории, а затем по искусственному водному каналу, соединяющему акваторию с расположенным на ее берегу сухопутным подземным хранилищем, оснащенным опускным колодцем. При достижении платформы района хранилища ее притопляют и извлекают из-под тор-контейнера, который плавно в горизонтальном положении погружается на опускной колодец, а платформу возвращают по каналу в акваторию. При захоронении следующего тор-контейнера производят заглубление опускного колодца на высоту этажа хранилища, равную наружному диаметру железобетонного кольцевого элемента тора.

После возведения последнего этажа хранилища канал осушают и засыпают грунтом.

Такая последовательность процесса позволяет исключить дополнительные операции перегрузки контейнеров и обеспечить безопасную транспортировку тор-контейнера с отходами водным путем к сухопутному подземному хранилищу и возможность захоронения радиоактивных и токсичных отходов, находящихся в районе акватории под землей в зонах наименьшей опасности, определяемых в зависимости от структуры грунта, удаленности от акватории и населенных пунктов.

Кроме того, искусственный канал заполняют водой перед транспортированием платформы с тор-контейнером к подземному хранилищу, расположенному в конце канала, выполненного тупиковым, или в середине канала, выполненного изогнутым (подковообразной формы), концы которого соединены с акваторией. При этом последний вариант выполнения канала позволяет упростить извлечение платформы из-под тор-контейнера без необходимости обратного хода. После удаления платформы из канала последний осушают.

При этом канал можно заполнить водой и осушить в период морских приловов и отливов, т. е. транспортировку осуществлять в период прилива.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно напряженные железобетонные кольцевые элементы целесообразно изготавливать вблизи плавучей платформы, т. е. на берегу акватории.

Плавучесть платформы определяют из расчета непогружения ее на прибрежное дно, при этом в период замерзания воды сборка тора возможна на поверхности вмерзшей в лед платформы (или нескольких платформ) с расчетом всей подготовки к весеннему таянию льда, а также работы на склад.

Платформа выполнена с расчетом ее притопления и потопления на дно акватории, в том числе с расчетом причаливания к днолежащим отходам под определенным оптимальным углом из условия удобства захвата и кантования отходов.

Платформа имеет для фиксации выдвижные шпоры-опоры или якорное устройство. На платформе установлено захватное приспособление, например типа обратная лопата, и поперечный по отношению к тору трап-пантус откидного выдвижного типа.

Изготовление контейнера осуществляют на платформе путем раскладки и стыковки кольцевых железобетонных элементов. При этом образуется тор-емкость, в стенке которой пропускают арматурные канаты и натягивают их гидроцилиндрами, обжимая все стыки, после чего их замоноличивают напрягающим бетоном.

При диаметре тела (трубы) тор-контейнера около 6 м и его диаметре в плане около 30 м полезный объем тора составит около 2000 м³. В случае необходимости, по условиям обращения с отходами, внутри тор-контейнера укрепляют сварную металлическую тонкостенную рубашку из нержавеющего листа, выполняющую дополнительные защитные функции.

Собранный таким образом тор-контейнер без замыкающего замкового кольцевого элемента готов к загрузке на дно акватории. В его полости монтируют многотележечный цепной транспортер сцеп с роликовыми опорами, обеспечивающий самоустановку груза при изменении наклона платформы и тора. Платформу буксируют к месту обнаружения отходов, захороненных на дне акватории.

Над местом нахождения отходов платформу погружают на дно, по месту корректируя причаливание к отходам стороной платформы, где размещена замковая открытая часть тора (в случае необходимости под оптимальным углом к лежащим отходам), и производят фиксацию платформы, например, с помощью выдвижных шпор-опор или якоря.

Выдвигают транспортер с грузовой площадкой на конце, захватное устройство захватывает, кантует и подает груз с отходами на тележку, последнюю с отходами вставляют в состав кольцевого транспортера-сцепа, который последовательно, по мере загрузки его, проталкивают внутрь тора.

В случае если в одном месте отходов разбросано недостаточно для загрузки тора, платформу перемещают от одного места забора груза к другому, без поднятия платформы на поверхность акватории, до полной загрузки тор-контейнера и всплытия платформы на поверхность акватории.

После чего замоноличивают замыкающий кольцевой элемент напрягающим бетоном.

При загрузке жидких отходов с плавсредств тор-контейнер изготавливают с замыкающим кольцевым элементом, выполненным с герметичным люком.

Сбор отходов как твердых, так и жидких с плавсредств осуществляют на плаву путем причаливания платформы к судну, затем производят герметизацию и тор-контейнер на платформе транспортируют к месту захоронения (тор-склад), где платформу притопляют и извлекают ее из-под тора, который в горизонтальном положении плавно опускают на дно хранилища. Для первого тор-контейнера это будет верхняя плита опускного колодца, которым оснащено хранилище.

В случае положительной плавучести тора через люк замыкающего элемента впускают балластную заборную воду акватории до необходимого плавного погружения тора в момент герметизации люка.

При отрицательной плавучести тор-контейнера к нему крепят временные пантоны сопровождения перед притоплением платформы.

Хранилище радиоактивных и токсичных отходов устраивают на берегу на заданном безопасном расстоянии от акватории в месте, отвечающем условиям наземного хранения и обеспечения нормальной экологии окружающей среды в виде сухопутного подземного вертикального тор-склада.

Хранилище соединено с акваторией искусственным, заполненным водой каналом. Размеры канала соответствуют беспрепятственному прохождению буксируемой по акватории платформы с тор-контейнером.

Канал выполняют прямолинейным тупиковым, в конце которого расположено хранилище. В этом случае платформу с тор-контейнером транспортируют из акватории по каналу к хранилищу, где платформу извлекают из-под тор-контейнера и возвращают ее по тому же каналу в акваторию для изготовления очередного тор-контейнера, канал можно выполнить изогнутым. Оба конца канала при этом соединены с акваторией. Хранилище расположено посередине длины пути или смещено в ту или иную сторону пути, и платформа с тор-контейнером подходит к хранилищу с одной стороны, а разгруженную платформу возвращают в акваторию с другой стороны.

Хранилище оснащено направляющими и опускным колодцем, который располагают перед захоронением на уровне дна канала.

При погружении первого тор-контейнера на опускной колодец последний заглубляют на высоту этажа, образуя шахту, которая соответствует диаметру кольцевого элемента тора. При захоронении следующего тор-контейнера его опускают на предыдущий, и опускной колодец заглубляют еще на один этаж, и т. д. до сооружения всего хранилища.

Искусственный канал заполняют водой перед транспортировкой платформы с тор-контейнером на нем, а после захоронения и возвращения платформы в акваторию его осушают и при необходимости засыпают грунтом.

Упрощает транспортировку по каналу наличие морских приливов и отливов, в период которых происходит естественное заполнение водой и удаление ее из канала, соединенного с морской акваторией.

По условиям работы, в случае перерыва в наличие отходов, возможно создание резервного запаса тор-контейнеров, временно заполненных водой акватории и установленных в хранилище-запаснике с расчетом извлечения их с помощью пантона.

В период отсутствия платформы или сложных погодных условий формование элементов продолжают и складируют их на береговом складе акватории.

Предлагаемый комбинированный способ сбора, упаковки, транспортировки, герметичного и долговечного захоронения днолежащих радиоактивных и токсичных отходов, в том числе и ветхих, а также отходов с плавсредств позволяет организовать непрерывно-бесперевалочный процесс, упростить его и обезопасить персонал, сохранив экологическую безопасность региона.

Формула изобретения

1. Способ захоронения и перезахоронения радиоактивных и токсичных отходов в районе акватории, включающий изготовление контейнеров, загрузку в них отходов, герметизацию контейнеров и последовательное их захоронение, отличающийся тем, что изготовление контейнера осуществляют на плавучей платформе путем укрупнительной сборки сборных предварительно напряженных железобетонных кольцевых элементов в объемно предварительно напряженный тор-контейнер с замоноличиванием швов между элементами напрягающим бетоном с последующей транспортировкой платформы с тором-контейнером к месту нахождения отходов в районе акватории, фиксированием ее оппозитно месту нахождения отходов, загрузкой тора-контейнера отходами, герметизацией его путем замоноличивания замыкающего кольцевого элемента тора напрягающим бетоном и транспортировкой к месту захоронения сначала по поверхности акватории, а затем по искусственному водному каналу, соединяющему акваторию с расположенным на ее берегу сухопутным подземным хранилищем, оснащенным спускным колодцем, после чего осуществляют захоронение путем погружения тора-контейнера после извлечения из-под него платформы на опускной колодец и возвращение платформы по водному каналу в акваторию, причем при захоронении каждого последующего тора-контейнера производят заглубление опускного колодца на высоту этажа хранилища, равную наружному диаметру железобетонного кольцевого элемента тора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что искусственный канал заполняют водой перед транспортировкой платформы с тором-контейнером из акватории к сухопутному подземному хранилищу, а осушают после извлечения платформы из-под тора-контейнера и возвращения ее в акваторию.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что искусственный канал заполняют водой в период морского прилива, а осушают в период морского отлива.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что платформу транспортируют по искусственному водному каналу, выполненному тупиковым.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что платформу транспортируют по искусственному водному каналу, выполненному изогнутым, оба конца которого соединены с акваторией.