[發(fā)明專利]用于在核電設(shè)施處核材料就地處理與控制的應(yīng)急方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780060345.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN109891046B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 利奧尼德·杰曼諾維奇;勞倫斯·C.·默多克;馬文·羅比諾維茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格蘭德愛比絲有限公司
• 主分類號(hào): E21B41/00
• 分類號(hào): E21B41/00;G21F9/24
• 代理公司: 深圳尚業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44503
• 代理人: 文蓉

一種在緊急情況時(shí)安全地隔離可移動(dòng)的放射性物質(zhì)的系統(tǒng)和方法，包括一位于極接近處并位于一足夠的深度處以安全地隔離物質(zhì)的鉆井。已經(jīng)或預(yù)先準(zhǔn)備好的垂直定向的重力裂縫被定位在鉆井的底端，其中可移動(dòng)的放射性物質(zhì)在緊急情況時(shí)進(jìn)入重力裂縫中。在放射性物質(zhì)正被處理時(shí)，稠密的漿體或流體可與可移動(dòng)的放射性物質(zhì)混合以建立或傳播重力裂縫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有害物質(zhì)和核廢料處理，尤其是涉及在正常操作時(shí)和緊急情況時(shí)放射性物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理。

背景技術(shù)

當(dāng)核反應(yīng)堆堆芯過熱到至少一個(gè)核燃料元件或棒超過其熔點(diǎn)時(shí)，核燃料和核裂變產(chǎn)物可能暴露在冷卻水中而導(dǎo)致爆炸。隨后的故障可導(dǎo)致這些放射性物質(zhì)破壞安全殼的其他層，并被運(yùn)輸?shù)街車h(huán)境中。

在發(fā)生過熱情況或熔化情況時(shí)，通常就地采用應(yīng)急措施來控制放射性物質(zhì)的擴(kuò)散。但是，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，這些措施都不能立即實(shí)時(shí)地就地處理該物質(zhì)。

目前正在開發(fā)用于待在深鉆井(15000ft或4572m)被處理的核材料或廢料的計(jì)劃，但所述廢料首先被放入專用的安全殼中，然后安全殼被沉入鉆井中并接合在里面。這種方法被認(rèn)為是一種將廢料與人類或生態(tài)系統(tǒng)隔離的方法，但安全殼的使用使其不適合緊急情況。此外，鉆井一旦被接合就不能重復(fù)使用。

發(fā)明內(nèi)容

一種就地處理系統(tǒng)和方法使用了一位于接近于污染源或放射性物質(zhì)源(例如但不限于反應(yīng)堆堆芯或現(xiàn)有的核廢料處理場(chǎng))處的鉆井。鉆井被鉆孔至以可接受的巖石(例如但不限于花崗巖和片麻巖)中，并位于一足夠的深度處以安全地將放射性物質(zhì)與環(huán)境以及泄露到所述鉆井中的任何潛在的水源隔離。所述系統(tǒng)和方法被布置使得反應(yīng)堆堆芯和鉆井之間不需要離場(chǎng)運(yùn)輸。即使電力或其他供電不可用時(shí)，所述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也能夠起作用。

所述系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例旨在于鉆井中隔離熱固體或流體、水、或者流體或細(xì)粒的固體、或者這些材料的組合。在一優(yōu)選實(shí)施例中，一完全被包住的鉆井被多孔材料部分地填充，而且一泵被用于保持上述多孔材料干燥。這提供了干燥的鉆井，其中熔化的物質(zhì)可被放置至其中以安全地將熔化的物質(zhì)與環(huán)境隔離，并阻止或降低蒸汽爆炸的危險(xiǎn)。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，一具有泵的包裝機(jī)被用于保持可放置熔化的物質(zhì)的干燥的鉆井。砂礫或其他合適的材料可被放置在封隔器的頂部，以建立熔化的物質(zhì)的向下移動(dòng)的隔離屏障。

在又一優(yōu)選實(shí)施例中，鉆井的套管被穿孔，且穿孔與諸如水能夠容易流動(dòng)的天然砂層或砂礫填充的水力壓裂的可滲透區(qū)相交。該實(shí)施例可被用于安全地隔離污水，并可被用于在緊急情況時(shí)足夠快速地處理所述水以阻止污染環(huán)境。

在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在巖層中的重力裂縫位于或朝向鉆井的底端，其中放射性物質(zhì)進(jìn)入重力裂縫，并且可選地，由于密度效應(yīng)而進(jìn)一步向下傳播重力裂縫。

在另一優(yōu)選實(shí)施例中，在放射性物質(zhì)正被處理時(shí)，與放射性物質(zhì)混合的稠密的漿體或流體建立和傳播重力裂縫。

鉆井可選地包括沿其長(zhǎng)度的至少一部分被定位的加熱裝置，以阻止熔化的物質(zhì)過早固化。

本發(fā)明的目的包括提供一種系統(tǒng)和方法，(1)其就地與地下處理和容納放射性物質(zhì)，從而消除了將物質(zhì)轉(zhuǎn)移至場(chǎng)外的需要；(2)將所述物質(zhì)從其源頭移除——例如但不限于反應(yīng)堆堆芯——并將所述物質(zhì)輸送至一位于所述源頭附近的深鉆井中；(3)其隨時(shí)可用且迅速的用于緊急情況的處理和所述物質(zhì)的安全的地下隔離；(4)安全地使熱固體或流體、水、或者流體或細(xì)粒的固體與環(huán)境下層隔離；(5)不需要電源來處理所述物質(zhì)；(6)降低或消除在處理時(shí)的蒸汽的產(chǎn)生與爆炸的危險(xiǎn)；(7)控制在處理時(shí)的所述物質(zhì)的粘度和溫度；(8)適應(yīng)被儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)的其他放射性廢料的處理，例如但不限于預(yù)先被儲(chǔ)存在玻璃容器中的廢料；(9)利用已準(zhǔn)備好的(預(yù)先、在緊急情況發(fā)生之前)重力裂縫或在處理時(shí)建立重力裂縫；(10)在處理之前不需要將所述物質(zhì)放置在安全殼中；以及(11)能夠使用監(jiān)測(cè)井進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

附圖說明