[發明專利]高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔方法

有效

• 申請號: 201711348730.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108167021B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 劉江峰;曹栩樓;蔡承政;黃炳香;倪宏陽;張凱;宋帥兵
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F17/103
• 分類號: E21F17/103;E21F17/12;E21F17/107
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開的一種高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔方法，涉及高放廢物處置技術領域。所述安全阻隔方法在原有的高放廢物處置庫巷道壁上開挖多組密封段，并用緩沖材料塊進行填充，在地下水的作用下，緩沖材料塊膨脹，實現密封段的密封。本發明公開的一種高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔方法，在核素發生泄漏流入巷道并流經開挖擾動區時，密封段的存在有效阻隔核素從巖層縫隙中泄漏，從而保證高放廢物處置庫的安全，消除核素泄漏的安全隱患。

技術領域

本發明涉及高放廢物處置技術領域，具體涉及一種高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔的方法。

背景技術

近年來，隨著國民經濟的蓬勃發展，能源短缺逐漸成為中國所面臨的嚴峻問題，中國越來越重視核能的利用和發展，核能的利用，必將產生大量的核廢料，因此核廢料處置已經成為迫在解決的課題。

對于高放廢物的處置，目前國際社會上普遍接受的可行方案是把高放廢物深埋于地下500～1000m深的穩定的地層中：即將高放廢物經過固化處理、灌裝后，儲藏在深部地質處置庫中，該處置庫通常稱為“高放廢物地質處置庫”,以下簡稱為“處置庫”。

處置庫的設計思路，一般采用的是“多屏障系統”，包括圍巖地質屏障，基于膨潤土作為緩沖材料的人工屏障和廢物儲存容器屏障。玻璃固化的高放廢物封裝在特制的容器中，這種容器是用非常耐腐蝕的高級合金鋼或銅等材料制造的。處置的時候，固化容器的周圍還要填充吸附性能好的膨潤土材料，這樣構成了多道“人工屏障”。除此之外，還有優良的“天然屏障”。高放廢物庫建在幾百米深地下的穩定地質層內(如花崗巖、粘土巖、鹽巖等)，隨著時間的推移，圍巖中的地下水將從四周逐漸侵蝕到膨潤土材料中，膨潤土將逐漸吸水膨脹，從而填滿膨潤土塊體之間以及膨潤土塊體與圍巖之間的空隙，從而起到密封作用。

在開挖地下深部處置庫的過程中，將對其周圍一定范圍內的巖體應力場產生明顯擾動，開挖面附近一定范圍內巖體的力學性質不可避免地發生明顯變化，這種擾動主要體現為巖體內部大量微裂紋的萌生、擴展和貫穿、應力的重分布等，從而影響工程的安全性。發生這種擾動的區域被稱為開挖擾動區(ExcavationDisturbed Zone)或開挖損傷區(Excavation Damaged Zone)。

正是由于這種開挖擾動區域的存在，使得原本由圍巖地質屏障，基于膨潤土作為緩沖材料的人工屏障和廢物儲存容器屏障的這種“多屏障系統”存在一定得安全隱患。當處置庫埋入地下非常久的時間后，高放廢料儲存容器有可能發生破裂，導致核素發生泄漏。這時，由膨潤土作為緩沖材料的人工屏障和圍巖地質屏障能夠很好的阻隔核素的進一步泄露和遷移。但是，由于開挖擾動區的存在,使得周圍一定范圍內的原本致密的穩定的地質層萌生、擴展和貫穿大量的微裂紋，核素就通過這些微裂紋，發生遷移和泄漏，而超過擾動區的范圍，巖體依然保持穩定和致密。所以，當核素穿過微裂縫，隨著水汽橫向遷移到一定范圍后，即超出開挖擾動區時，核素無法再進一步遷移，穩定地質層提供了很好的密閉性。在這個方向上，處置庫是安全的。但是，核素在縱向上穿過微裂縫，可以直接越過基于膨潤土作為緩沖材料的人工屏障，最終，達到處置庫外圍連接著地表的巷道，再隨著水氣直接可抵達地表，造成核素泄漏，所以我們必須在這個方向上加一層人工屏障，限制核素的縱向遷移，消除這種安全隱患。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種有效防止核素縱向遷移的安全阻隔方法，以消除核素遷移所帶來的安全隱患。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔方法，在原有的高放廢物處置庫巷道壁上開挖多組密封段，并以緩沖材料進行填充密封，當核素發生泄漏流入巷道，并流經開挖擾動區時，密封段的存在有效阻隔核素從巖層縫隙中泄漏，從而保證高放廢物處置庫的安全，消除核素泄漏的安全隱患。

根據本發明的目的提出的一種高放廢物處置庫巷道開挖擾動區安全阻隔方法，所述高放廢物處置庫包括高放廢物存放區，巷道以及人行通道；所述安全阻隔方法包括以下步驟：