本發(fā)明涉及一種高放廢物地質(zhì)處置庫人工屏障系統(tǒng)，尤其是一種高放廢物地質(zhì)處置庫人工屏障緩沖材料的安置方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，能源短缺逐漸成為中國所面臨的嚴(yán)峻問題，中國越來越重視核能的利用和發(fā)展，核能的利用，必將產(chǎn)生大量的核廢料，因此核廢料處置已經(jīng)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(wěn)定的地層中：即將高放廢物經(jīng)過固化處理、灌裝后，儲藏在深部地質(zhì)處置庫中，該處置庫通常稱為“高放廢物地質(zhì)處置庫”,以下簡稱為“處置庫”。

處置庫的設(shè)計思路，一般采用的是“多屏障系統(tǒng)”，包括圍巖地質(zhì)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(gòu)成了多道“人工屏障”。除此之外，還有優(yōu)良的“天然屏障”。高放廢物庫建在幾百米深地下的穩(wěn)定地質(zhì)層內(nèi)(如花崗巖、粘土巖、鹽巖等)，其選址在既沒有裂隙、斷層、地震和火山活動，也沒有礦藏和地下水流過的地質(zhì)體。地質(zhì)構(gòu)造具有良好的阻滯放射性核素遷移和擴(kuò)散的能力，可以起到有效隔離放射性核素的屏障作用。

關(guān)于形成人工屏障的緩沖材料的放置，目前多采用兩種方法：如圖1所示，方法一是將高放廢物1通過主巷道6放置在水平的側(cè)向巷道中，在側(cè)向巷道中，先緊挨著高放廢物是用混凝土材料7固定，混凝土材料的外側(cè)填充的是緩沖材料顆粒2。這樣放置，雖然可以有效阻滯高放廢物中產(chǎn)生的放射性核素在水平方向的遷移，但是，高放廢物的上下表面與圍巖直接接觸，在這一方向上，并不能有效阻滯核素的遷移；圖2所示的方法二，是將緩沖材料(例如膨潤土材料)加工成緩沖材料塊體3后，環(huán)向放置在盛裝高放廢物1的處置罐8周圍，緩沖材料塊體與緩沖材料塊體之間存在孔隙，由于緩沖材料塊體是高壓實(shí)塊體，緩沖材料吸水膨脹之后，塊體與塊體之間會有相互作用力，并不能起到完全密實(shí)的作用，導(dǎo)致在塊體與塊體接觸面處留有孔隙，成為核素遷移的潛在通道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種高放廢物地質(zhì)處置庫人工屏障緩沖材料的安置方法，使用該安置方法構(gòu)筑的緩沖材料人工屏障，可以有效地起到固定處置罐和降低核素遷移的作用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：包含如下步驟：1)在處置庫的側(cè)向巷道內(nèi)部下方，沿巷道長度方向鋪設(shè)混凝土支座；2)在混凝土支座之上放置高壓實(shí)成塊的緩沖材料塊體；3)將盛裝有高放廢物的處置罐放在緩沖材料塊體之上；4)在處置罐周圍的巷道空間內(nèi)用松散的緩沖材料顆粒進(jìn)行填充。

相比現(xiàn)有的形成人工屏障的緩沖材料的放置方法，本發(fā)明提出的一種新型的處置庫緩沖材料放置方法，通過在處置庫側(cè)向巷道的中間部分安放裝有高放廢物的處置罐，具體地，是在處置罐的下部使用高壓實(shí)成塊的緩沖材料塊體，起到固定支撐的作用，而處置罐的周圍使用松散的緩沖材料顆粒進(jìn)行填充，這樣緩沖材料均直接和處置罐接觸，下部起到固定作用，周圍用松散的顆粒起到密封，隨著緩沖材料的吸水膨脹，緩沖材料顆?？梢赃M(jìn)入下部高壓實(shí)塊體之間的孔隙中，可以有效起到全面密封固定處置罐的作用，不會留有間隙，降低了核素遷移。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一個現(xiàn)有技術(shù)處置庫的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明另一個現(xiàn)有技術(shù)緩沖材料在側(cè)向巷道內(nèi)放置的局部放大示意圖。

圖3是本發(fā)明一個實(shí)施例處置庫的剖視圖。

圖中，1、高放廢物，2、緩沖材料顆粒，3、緩沖材料塊體，4、混凝土支座，5、側(cè)向巷道，6、主巷道，7、混凝土材料，8、處置罐。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖3示出了本發(fā)明一個較佳的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的一種高放廢物地質(zhì)處置庫人工屏障緩沖材料的安置方法，其中的緩沖材料通常采用的是膨潤土，包含如下步驟：

1)在處置庫的側(cè)向巷道5內(nèi)部下方，沿巷道長度方向鋪設(shè)混凝土支座4，混凝土支座4起到固定支撐的作用；

2)在混凝土支座4之上放置高壓實(shí)成塊的緩沖材料塊體3；

3)將盛裝有高放廢物1的處置罐8放在緩沖材料塊體3之上；

4)在處置罐8周圍的巷道空間內(nèi)用松散的緩沖材料顆粒2進(jìn)行填充，緩沖材料顆粒2起到密封作用。

作為本實(shí)施例的一種具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，參見圖2示出的處置庫的剖視圖中，所述混凝土支座4可以是具有一個弧形的上支撐面，通常在其他方向上為平面，混凝土支座4的水平下部直接設(shè)置在側(cè)向巷道5內(nèi)部，上支撐面的弧度與處置罐8的外形弧度一致，緩沖材料塊體3的形狀也呈與上支撐面一致的弧度，并排列放置在混凝土支座4的上支撐面上，緩沖材料塊體3由混凝土支座4向處置罐8逐層排布，并且使用的緩沖材料塊體數(shù)量逐層遞減。

優(yōu)選地，為了使得各方面受力均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，將放置后的處置罐8設(shè)置在側(cè)向巷道5橫截面的居中位置。當(dāng)側(cè)向巷道5的形狀采取圖3所示的拱形設(shè)計時，通常使處置罐8的中心線位于巷道上半圓的軸線位置，效果最好。

在本實(shí)施例中，因?yàn)榕驖櫷辆邆溆鏊蛎洝⒆苑忾]性、低滲透性和核素吸附等特性，一般選用膨潤土作為緩沖回填材料，簡稱緩沖材料，在眾多的膨潤土中，目前基本確定作為處置庫緩沖材料的主要有美國的mx-80膨潤土、西班牙的febex膨潤土、日本的kunigel-v1膨潤土以及中國的高廟子膨潤土。

使用這種方式的好處還在于，方便安裝和制造，緩沖材料顆粒2可以通過特制管路輸入到指定位置，使得回填操作變的更加容易同時也更有可能實(shí)現(xiàn)機(jī)器化操作。這種放置方法，可以同時兼顧固定處置罐8及密封的作用；借助于此種安置方式，更容易實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室同時開展相同情況下壓實(shí)緩沖材料和松散緩沖材料的熱水力耦合熱性研究，為實(shí)際深部地質(zhì)處置提供指導(dǎo)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對以上實(shí)施例所做出任何簡單修改和同等變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種高放廢物地質(zhì)處置庫人工屏障緩沖材料的安置方法。它是通過在處置庫側(cè)向巷道的中間部分安放裝有高放廢物的處置罐，在處置罐的下部使用高壓實(shí)成塊的緩沖材料塊體，起到固定支撐的作用，而處置罐的周圍使用松散的緩沖材料顆粒進(jìn)行填充，這樣緩沖材料均直接和處置罐接觸，下部起到固定作用，周圍用松散的顆粒起到密封。本發(fā)明可以有效起到全面密封固定處置罐的作用，不會留有間隙，降低了核素遷移。

技術(shù)研發(fā)人員：劉江峰;倪宏陽;宋帥兵;浦海;茅獻(xiàn)彪;曹栩樓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.11
技術(shù)公布日：2017.08.18