具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫及方法與流程

本發明涉及核電領域，特別是涉及一種具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫及方法。

背景技術：

根據我國相關法規，對于核電廠產生的低中放廢物，一般采用近地表處置的方法，但對于其中的長壽命低中放廢物，參考國際上的經驗，則需要采用處置深度更深的巖洞型處置。巖洞處置庫一般有隧洞式、筒倉式等形式，其中筒倉式由于處置深度更深，一般用來處置中放廢物。

低中放處置庫的建造原則就是在300-500年的時間保證對放射性物質的包容，防止核素隨地下水和氣體遷移到環境中。低中放處置庫中氣載放射性物質主要為氣溶膠形式，氣體來源主要包括：筒倉襯砌混凝土鋼筋、廢物鋼桶和鋼箱的腐蝕氫氣；微生物分解氣體；有機廢物輻照降解氣體等，對于這些攜帶放射性核素的氣體，首先要保證處置庫回填關閉后氣體能夠釋放出洞室，尤其對于縱向處置深度較深的筒倉，防止氣體累積超壓對洞室結構穩定性的影響，另一方面，放射性氣溶膠在從洞室排除之前要經過過濾，防止核素隨氣體遷移。因此需要關注洞室回填材料和封堵材料的選擇和布置。

目前國內還沒有建成的巖洞型處置庫，國外相關報道中，筒倉式處置庫的回填材料主要有三種形式。第一種采用透氣性水泥砂漿進行整體灌漿，可以保證氣體釋放，但是水泥砂漿對核素的吸附效果較差，防水作用也一般；第二種采用礫石或壓碎巖，回填透氣性較好，但對核素的吸附和整體防水效果較差；第三種采用黏土回填，黏土的高吸附性可以阻滯核素遷移，但透氣性能稍差。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫及方法，使其既能保證洞室內氣體的釋放，防止氣體累積超壓對洞室結構產生影響，又能實現對氣溶膠中的放射性物質進行過濾，防止核素隨氣體遷移，還可以保證不影響洞室的防水功能。

本發明提供的一種具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫，包括設有內襯砌、外襯砌和頂蓋的地下筒倉，所述頂蓋側面設有運輸卸貨通道，所述內襯砌內設有填滿內襯砌與廢物包之間間隙的填充細沙環槽，所述內襯砌頂部設有周緣與外襯砌側壁相連的透氣混凝土板，所述透氣混凝土板頂部設有延伸至地下筒倉頂蓋的壓碎巖層，所述運輸卸貨通道與頂蓋相連處設有內透氣混凝土墻，所述運輸卸貨通道靠近出口的一端設有外透氣混凝土墻，所述內透氣混凝土墻和外透氣混凝土墻之間的空腔設有過濾細沙層。

在上述技術方案中，所述透氣混凝土板和壓碎巖層之間設有頂部黏土砌塊層，所述頂部黏土砌塊層各黏土砌塊之間設有透氣孔。

在上述技術方案中，所述透氣孔中灌有細沙。

在上述技術方案中，所述內襯砌和外襯砌之間的空腔設有環狀黏土層。

在上述技術方案中，所述外透氣混凝土墻外側設有通道黏土砌塊墻。

本發明提供的一種具有氣載放射物質過濾排放功能的低中放廢物處置方法，包括如下步驟：一、在地下筒倉內砌筑與外襯砌相隔一段距離的內襯砌，當廢物包達到處置容量后，在內襯砌與廢物包之間的間隙填滿細沙，形成填充細沙環槽；二、在內襯砌頂部澆筑周緣與外襯砌側壁相連的透氣混凝土板，并在透氣混凝土板頂部堆積壓碎巖直至頂蓋，形成壓碎巖層；三、在運輸卸貨通道與頂蓋相連處砌筑內透氣混凝土墻，在運輸卸貨通道靠近出口的一端砌筑外透氣混凝土墻，在內透氣混凝土墻和外透氣混凝土墻之間的空腔填滿細沙，形成過濾細沙層。

在上述技術方案中，所述步驟一中，在內襯砌和外襯砌之間的空腔堆放黏土砌塊，形成環狀黏土層；所述步驟二中，澆筑完透氣混凝土板后，在透氣混凝土板上堆放黏土砌塊形成頂部黏土砌塊層，堆放黏土砌塊時留出透氣孔，并向透氣孔中填充細沙，然后再在頂部黏土砌塊層上堆積壓碎巖，形成壓碎巖層；所述步驟三中，在外透氣混凝土墻外側堆疊黏土砌塊，形成通道黏土砌塊墻。

在上述技術方案中，所述透氣孔橫向間距尺寸小于1厘米。

在上述技術方案中，所述內襯砌的砌筑高度與廢物包的堆碼高度持平。

本發明具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫及方法，具有以下有益效果：筒倉的處置庫達到處置容量后，處置區外側和頂部布置黏土砌塊，黏土的高吸附性實現對核素的阻滯，黏土的不透水性可以防止或阻滯地下水的入侵，黏土砌塊的堆放間隙可以保證氣體的釋放。筒倉頂蓋的壓碎巖層和透氣混凝土板可以作為氣體釋放通道，而運輸卸貨通道中的細沙在作為氣體釋放通道的同時還具有氣溶膠核素過濾功能。通過本發明保證了筒倉內氣體的釋放，防止洞室氣體累積超壓，同時通過黏土和細沙實現了對氣載放射性物質的吸附和過濾，防止和阻滯了氣載核素的遷移。

附圖說明

圖1為本發明具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫的1結構剖視示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發明的限制。

參見圖1，本發明具有氣載放射性過濾排放功能的低中放廢物處置庫，包括設有內襯砌1.1、外襯砌1.2和頂蓋1.3的地下筒倉1，所述頂蓋1.3側面設有運輸卸貨通道13，所述內襯砌1.1內設有填滿內襯砌1.1與廢物包2之間間隙的填充細沙環槽4，所述內襯砌1.1頂部設有周緣與外襯砌1.2側壁相連的透氣混凝土板5，所述透氣混凝土板5頂部設有延伸至地下筒倉1頂蓋1.3的壓碎巖層8，所述運輸卸貨通道13與頂蓋1.3相連處設有內透氣混凝土墻9，所述運輸卸貨通道13靠近出口的一端設有外透氣混凝土墻11，所述內透氣混凝土墻9和外透氣混凝土墻11之間的空腔設有過濾細沙層10。

所述透氣混凝土板5和壓碎巖層8之間設有頂部黏土砌塊層6，所述頂部黏土砌塊層6各黏土砌塊之間設有透氣孔7。所述透氣孔7中灌有細沙。

所述內襯砌1.1和外襯砌1.2之間的空腔設有環狀黏土層3。

所述外透氣混凝土墻11外側設有通道黏土砌塊墻12。

本發明具有氣載放射物質過濾排放功能的低中放廢物處置方法，包括如下步驟：

步驟一、在地下筒倉1內砌筑與外襯砌1.2相隔一段距離的內襯砌1.1，所述內襯砌1.1的砌筑高度與廢物包2的堆碼高度持平，當廢物包2達到處置容量后，在內襯砌1.1與廢物包2之間的間隙填滿細沙，形成填充細沙環槽4，在內襯砌1.1和外襯砌1.2之間的空腔堆放黏土砌塊，形成環狀黏土層3；

步驟二、在內襯砌1.1頂部澆筑周緣與外襯砌1.2側壁相連的透氣混凝土板5，在透氣混凝土板5上堆放黏土砌塊形成頂部黏土砌塊層6，堆放黏土砌塊時留出透氣孔7，所述透氣孔7橫向間距尺寸小于1厘米，并向透氣孔7中填充細沙，然后再在頂部黏土砌塊層6上堆積壓碎巖直至頂蓋1.3，形成壓碎巖層8；

步驟三、在運輸卸貨通道13與頂蓋1.3相連處砌筑內透氣混凝土墻9，在運輸卸貨通道13靠近出口的一端砌筑外透氣混凝土墻11，在內透氣混凝土墻9和外透氣混凝土墻11之間的空腔填滿細沙，形成過濾細沙層10，在外透氣混凝土墻11外側堆疊黏土砌塊，形成通道黏土砌塊墻12。

本發明的原理如下：用于廢物處置的地下筒倉1在達到處置容量后，需要進行回填封堵，最終對處置場實施關閉。但是在300到500年的處置周期內，地下筒倉1襯砌中的結構鋼筋，以及廢物包2的鋼箱或鋼桶會由于地下水的腐蝕產生氫氣，而廢物包2中的樹脂等有機物質會在輻照環境下產生降解氣體，另外包括地下微生物分解產生的氣體，在處置周期內氣體的累積會影響地下筒倉1的結構穩定性，需對氣體進行排放。同時氣體釋放時氣溶膠也會攜帶放射性核素進行遷移，因此氣體排出洞室前需要進行過濾處理。但是根據處置場設計的原則，要求在處置場關閉后盡可能少的對其進行監測和維護，因此利用機械的方式對氣載放射性進行過濾和排放不可取。

本發明通過對各種常用回填材料進行組合，可保證氣體釋放的同時對其進行過濾，同時保證了洞室的防水。地下筒倉1采用雙層襯砌結構，內襯砌1.1的高度與廢物包2預計的堆碼高度大致持平，內外襯砌之間充填黏土砌塊組成的環狀黏土層3，用來防水和阻滯核素遷移。廢物包2達到處置容量后，內襯砌1.1與廢物包2之間的間隙采用填充細沙環槽4進行填充。廢物包2達到處置高度時，頂部澆筑一層透氣混凝土板5至地下筒倉1的外襯砌1.2的內壁。透氣混凝土板5的上部堆放兩到三層的頂部黏土砌塊層6，作為頂部的防水層，頂部黏土砌塊層6堆砌時留出透氣孔7作為排氣通道，為防止頂部黏土砌塊層6的砌塊遇水之后相互粘連，透氣孔7中用細沙進行填充。地下筒倉1頂蓋1.3的剩余空間用壓碎巖進行填充形成壓碎巖層8，至此地下筒倉1內的填充細沙環槽4，透氣混凝土板5，透氣孔7和頂部壓碎巖層8就形成了地下筒倉1內部氣體的逸出通道。

地下筒倉1內部的排氣通道形成后，地下筒倉1內的氣體需要排出地下筒倉1，因此設計地下筒倉1頂部的運輸卸貨通道13作為氣體的排放口。由于氣體攜帶放射性核素，同時出于防水的考慮，需要對運輸卸貨通道13進行封堵和填充。首先在地下筒倉1的上部卸貨口澆筑一道內透氣混凝土墻9，內透氣混凝土墻9的外側充填一定厚度的細沙形成過濾細沙層10，過濾細沙層10在透氣的同時對攜帶核素的氣溶膠進行過濾。過濾細沙層10施工完畢后，其外側再澆筑一道外透氣混凝土墻11對過濾細沙層10的細沙進行封堵，防止較長時間后細沙的流失。外透氣混凝土墻11的外側再用數層黏土砌塊堆疊成通道黏土砌塊墻12進行最終封堵，防止地下水進入地下筒倉1。最終，經過各種回填材料的組合，地下筒倉1內產生的氣體在過濾后通過上部運輸卸貨運輸通道13排出，連通至外部通風通道(圖中未示出)和豎井(圖中未示出)，并最終排放至外部環境。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。

本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。