一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核廢料的處理方法與設(shè)備。具體涉及一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，核廢料處理，一直是世界各國(guó)也包括發(fā)達(dá)國(guó)家的一個(gè)非常棘手的難題，就我們國(guó)家而言，現(xiàn)有的核廢液累計(jì)總量就達(dá)到上萬(wàn)立方米(還不包括固體核廢料)。再加上核電站每年產(chǎn)生的400噸核廢料，預(yù)計(jì)2020年積存量將再增加上萬(wàn)噸。估計(jì)60年后中國(guó)將會(huì)產(chǎn)生核廢料八萬(wàn)三千余噸。這將相當(dāng)于美國(guó)全國(guó)的核乏燃料還多。據(jù)有關(guān)資料記載，我國(guó)是1986年開(kāi)始探索核廢料地質(zhì)處置的。至今沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的突破。核廢料按物理狀態(tài)可分為固體、液體和氣體3種；按比活度又可分為高水平(高放)、中水平(中放)和低水平(低放)。高放核廢料放射性極，強(qiáng)對(duì)人危害太大，且只占核廢料總量的I %暫時(shí)可不考慮處理；核廢料變成粉末狀有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)。一是高壓粉碎，二是機(jī)械粉碎，粉碎后的粒徑在0.45?0.9mm之間。現(xiàn)有的核廢料處理方法有如下:一、海床下儲(chǔ)存；二、冰凍處理；三、埋入淺設(shè)區(qū)；四、宇宙空間；五、地面石棺；六、深地質(zhì)核庫(kù)和深度鉛孔。上述方法存在下列問(wèn)題:1、海床下儲(chǔ)存的缺點(diǎn)是倒入海溝肯定污染海水；2、冰凍處理是將核廢料裝在容器里放入北冰洋或其他永凍層。利用核廢料自身熱量溶化冰層沉入冰下，但最終還是在海里；3、宇宙空間，有科學(xué)家想用火箭將核廢料送入太空，但是火箭也有發(fā)射失敗的可能，至今沒(méi)有實(shí)施；4、埋入淺設(shè)區(qū)建地下庫(kù)，核廢料還要先進(jìn)行固化處理，成本太高，用人送進(jìn)又不安全。我國(guó)大約在2030年才能建設(shè)，這也是世界公認(rèn)的有效方法；5、地面石棺，就是將核廢料用若干厚的水泥將核廢料罩起來(lái)，如切爾諾貝利核電站采取的就是這個(gè)方法；6、深地質(zhì)核庫(kù)和深度鉆孔，深度鉆孔將核廢料放置孔內(nèi)，容積有限。我們這種方法正好迎合了世界公認(rèn)的深地質(zhì)核庫(kù)法，只是人不用進(jìn)入，只要通過(guò)設(shè)備加方法就能實(shí)現(xiàn)。而且一次可以處理萬(wàn)方以上核廢料永久儲(chǔ)存于地下。目前，還未見(jiàn)采用該方法及處理設(shè)備方面的報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有核廢料處理成本高，不安全，對(duì)處理人員的身體危害大的問(wèn)題，提供了一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法與裝置，解決該問(wèn)題的具體技術(shù)方案如下:
[0004]—種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的裝置，它由原料輸送器、原料攪拌罐、液態(tài)廢料輸送管路、添加劑箱、粉狀廢料輸送器、輸出栗、供液栗、供液管匯、輸出管匯、混合液輸送管路、高壓注入栗、高壓管路、井口密封裝置、供排液栗聯(lián)通管、第一閥門和第二閥門組成，原料輸送器設(shè)在原料攪拌罐的左側(cè)，原料輸送器的輸出端與原料攪拌罐頂部連通，液態(tài)廢料輸送管路的輸出端與原料攪拌罐的上部連通，液態(tài)廢料輸送管路的輸入端與液態(tài)廢料源連接，添加劑箱設(shè)在原料攪拌罐的上方，添加劑箱的下端與原料攪拌罐的頂部連通，粉狀廢料輸送器的輸出端與原料攪拌罐的上部連通，供液栗的輸入端與供液管匯連接，供液栗的輸出端與原料攪拌罐連接，輸出栗的輸入端與原料攪拌罐連接，供排液栗聯(lián)通管設(shè)在供液栗輸出管路與輸出栗輸入管路之間，在供排液栗聯(lián)通管左側(cè)供液栗輸出管路上設(shè)有第一閥門，在供排液栗聯(lián)通管上設(shè)有第二閥門，輸出栗的輸出端與輸出管匯的輸入端連接，輸出管匯輸出端與混合液輸送管路輸入端連接，混合液輸送管路的輸出端與高壓注入栗的輸入端連接，高壓注入栗的輸出端與高壓管路輸入端連接，在高壓管路的末端設(shè)有井口密封裝置。
[0005]本發(fā)明的一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法，該方法包含下列步驟:
[0006]步驟一、鉆井，深度為花崗巖層；
[0007]步驟二、花崗巖層造縫，由裝置的供液管匯經(jīng)供液栗再經(jīng)供排液栗聯(lián)通管由裝置的輸出栗傳送至輸出管匯，再由輸出管匯傳送至混合液料輸送管路，再由高壓注入栗經(jīng)高壓管路和井下的輸送管路將液體注入地下的花崗巖層，高壓注入栗的壓力為40?140兆帕/厘米2，將花崗巖層擠壓出縫隙，在此過(guò)程中裝置的第一閥門關(guān)閉，在供排液栗聯(lián)通管上的第二閥門打開(kāi)；
[0008]步驟三、步驟二造縫完成后，按重量份取聚丙烯酰胺2?4份、固井水泥45?55份、調(diào)剖劑1.5?2.5份、石英砂2?8份、抗高溫試劑0.5?1.5份、放射性物質(zhì)20?30份、緩凝劑0.5?5份或增凝劑2?5份和水30?60份；
[0009]步驟四、采用上述所述的處理裝置，將步驟三中所述的石英砂和固井水泥由裝置的原料輸送器送至裝置的原料攪拌罐內(nèi)，所述的放射性物質(zhì)(核廢料)分別由粉狀廢料輸送器或液態(tài)廢料輸送管路輸送至裝置的原料攪拌罐內(nèi)，所述的調(diào)剖劑、抗高溫試劑、緩凝劑和增凝劑由裝置的添加劑箱送至原料攪拌罐內(nèi)，水由供液管匯經(jīng)供液栗輸送至原料攪拌罐內(nèi)攪拌混合均勻，形成攜砂料液，在此過(guò)程中第一閥門打開(kāi)，在供排液栗聯(lián)通管上的第二閥門關(guān)閉；
[0010]步驟五、將步驟四混合后的攜砂料液由裝置的輸出栗傳送至輸出管匯，輸出管匯傳送至混合液料輸送管路；
[0011]步驟六、將步驟五混合液料輸送管路內(nèi)的攜砂料液由高壓注入栗，經(jīng)高壓管路和井下的輸送管路注入地下的花崗巖層縫內(nèi)，高壓注入栗的注入壓力為30?70MPa，在攜砂料液壓力的作用下使花崗巖層縫內(nèi)的水繼續(xù)沿巖層的水平方向擴(kuò)散，使攜砂料液存留在花崗巖層縫內(nèi)進(jìn)行凝固，當(dāng)處理結(jié)束后用固井混凝土將井筒封閉，使核廢料永久儲(chǔ)存于地下花崗巖層縫內(nèi)達(dá)到核廢料的有效處理的目的。
[0012]本發(fā)明的一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法與裝置，不需要進(jìn)行防核輻射處理，一次性處理后該裝置將壓縮后深埋報(bào)廢處理，裝置采用自動(dòng)控制和機(jī)器人操作即可，解決了處理人員輻射的問(wèn)題，本發(fā)明的處理成本低，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，處理效率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的方法一次可以處理萬(wàn)方以上核廢料永久儲(chǔ)存在地下，成本降低百倍甚至千倍，安全可靠，有效的減少了核廢料對(duì)環(huán)境的污染及危害。本發(fā)明適用于粉末狀核廢料和液體核廢料的處理。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是井下管路和花崗巖層縫內(nèi)攜砂料液凝固的示意圖。圖2中18也是粉狀廢料輸送器的輸送栗連接端，圖3中20是地表層，21是輸送管柱，22是巖層，24是花崗巖層，25是核廢料凝膠固化體。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:根據(jù)圖1、圖2描述本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的由原料輸送器I (用于向攪拌罐內(nèi)輸送花崗巖層造縫用砂和固井混凝土 )、造縫液混合及凝膠原料攪拌罐2(用于凝膠材料的混合攪拌)、液態(tài)廢料輸送栗3(用于將液態(tài)核廢料輸入原料攪拌罐)、添加劑箱4 (用于向原料攪拌罐2內(nèi)投放添加劑)、粉狀廢料輸送器5 (用于將粉狀核廢料輸入原料攪拌罐)、輸出栗6 (用于將造縫液及凝膠混合液輸送至高壓注入栗)、供液栗7 (用于將造縫液及凝膠混合液混制所需的液體材料輸入原料攪拌罐)、供液管匯8 (用于將作業(yè)過(guò)程中所需的各種液體輸送至供液栗)、輸出管匯9 (用于將混合后的造縫液及凝膠混合液輸出至高壓注入栗)、混合液輸送管路10、高壓注入栗11 (用于造縫液及將凝膠混合液注入花崗巖層)、高壓管路12、井口密封裝置13和供排液栗聯(lián)通管14組成，原料輸送器I設(shè)在原料攪拌罐2的左側(cè)，原料輸送器I的輸出端與原料攪拌罐2頂部連通，液態(tài)廢料輸送管路3的輸出端與原料攪拌罐2的上部連通，液態(tài)核廢料輸送管路3可為多個(gè)，由輸入液態(tài)核廢料的量來(lái)設(shè)計(jì)，液態(tài)廢料輸送管路3的輸入端與液態(tài)廢料源連接，添加劑箱4設(shè)在原料攪拌罐2的上方，添加劑箱4的下端與原料攪拌罐2的頂部連通，粉狀廢料輸送器5的輸入端與核廢料運(yùn)輸車連接，粉狀廢料輸送器5的輸出端與原料攪拌罐2的上部連通，供液栗7的輸入端與供液管匯8連接，供液栗7的輸出端與原料攪拌罐2連接，輸出栗6的輸入端與原料攪拌罐2連接，供排液栗聯(lián)通管14設(shè)在供液栗7輸出管路與輸出栗6輸入管路之間，在供排液栗聯(lián)通管14左側(cè)供液栗7輸出管路上設(shè)有第一閥門19-1，在供排液栗聯(lián)通管14上設(shè)有第二閥門19-2，輸出栗6的輸出端與輸出管匯9的輸入端連接，輸出管匯9輸出端與混合液輸送管路10輸入端連接，混合液輸送管路10的輸出端與高壓注入栗11的輸入端連接，高壓注入栗11的輸出端與高壓管路12輸入端連接，在高壓管路12的末端設(shè)有井口密封裝置13，密封裝置13采用全封、半封或自封式防噴閘，高壓管路12的末端與井下的輸送管路連通。
[0015]【具體實(shí)施方式】二:根據(jù)圖1、圖2描述本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的供液管匯8上設(shè)有供液孔15，供液孔15由管路與液體源連接。
[0016]【具體實(shí)施方式】三:根據(jù)圖1、圖2描述本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的原料輸送器I和粉狀廢料輸送器5采用螺旋式輸料器。
[0017]【具體實(shí)施方式】四:根據(jù)圖1、圖2描述本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的粉狀廢料輸送器5和液態(tài)廢料輸送管路3的輸入端分別與輸送栗連接端17和，輸送栗連接端16連接。
[0018]【具體實(shí)施方式】五:根據(jù)圖1、圖2描述本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的本裝置為車載式，方便移動(dòng)，動(dòng)力源為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，高壓注入栗采用軸傳動(dòng)。
[0019]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式所述的的一種采用深地質(zhì)核庫(kù)方式處理核廢料的方法，該方法包含下列步驟:
[0020]步驟一、鉆井，深度為花崗巖層，對(duì)花崗巖層進(jìn)行取樣；
[0021]步驟二、花崗巖層造縫，由裝置的供液管匯8經(jīng)供液栗7再經(jīng)供排液栗聯(lián)通管14由裝置的輸出栗6傳送至輸出管匯9，在由輸出管匯9傳送至混合液料輸送管路10，再由高壓注入栗11經(jīng)高壓管路12和井下的輸送管路將液體注入地下的花崗巖層