一种地下水密封保存装置和方法与流程

本发明属于地下水保存技术领域，具体涉及一种地下水密封保存装置和方法。

背景技术：

高放废物的安全处置是关系到核能工业持续发展和保护环境、保护公众健康的重大问题。目前，国际上普遍接受的可行方案是对高放废物实施地质处置。该方案是指将高放废物置于在离地表500～1000m的深部岩石中建造处置工程—处置库中，利用工程屏障和地质屏障对放射性核素的包容和滞留作用使高放废物与人类生存环境长期、永久的隔离。其中，工程屏障是指废物体、废物罐及其外部包裹的缓冲回填材料；地质屏障则指工程屏障外的围岩以及周围的地质体。工程屏障和地质屏障构成了高放废物的“多重屏障系统”。为了确保高放废物地质处置库的长期安全，需要开展高放废物地质处置的安全评价和相关的性能评价，其中开展的相关试验和评价工作(如关键核素在工程屏障材料和处置库主岩中的吸附和扩散迁移实验)需用到处置库场址区域的深部地下水。

一般的场址调查和深部钻探获得的场址地下水，简单装入水桶和普通的储水容器中。地下水不仅失去了真实地质环境下的周围地质体对其的应力，且受到外界环境的干扰，地下水的离子组成、氧化还原特性、eh和ph等地球化学性质和物理性质发生变化。

为了提高对需求地下水的相关试验研究、性能研究和评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性，则需要对深部钻探获得的地下水在试验研究和相关评价工作开展之前，提供一种接近真实地质条件，减小外界扰动和影响的地下水保存装置和方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种地下水密封保存装置和方法，可确保地下水的密封保存和地下水地球化学性质的稳定，同时可为地下水在保存过程中提供可监测和调控的压力环境，为需求地下水的相关试验研究、性能研究和评价工作提供地球化学性质接近真实处置条件的地下水样品。提高高放废物地质处置评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种地下水密封保存装置，所述装置包括：储存罐、密封盖、气阀、压力表和水阀；

所述储存罐顶部和密封盖通过法兰密封连接；

所述气阀和所述水阀位于所述密封盖外侧第一端；

所述压力表位于所述密封盖外侧第二端。

进一步的，所述装置还包括密封调节阀，所述密封调节阀设置于所述密封盖上。

进一步的，所述储存罐、密封盖、气阀、压力表和水阀都为耐腐蚀金属材质或不腐蚀材料。

进一步的，所述装置还包括把手，所述把手设置于所述密封盖中心。

本发明采用的技术方案是：一种地下水密封保存方法，所述方法包括以下步骤：

(1)打开气阀和水阀，将惰性气体充满上述地下水密封保存装置；

(2)将抽取的地下水注入所述地下水密封保存装置，并将所述惰性气体排出；

(3)气阀连接充气装置，打开气阀，充入惰性气体至预设压力。

进一步的，在步骤(1)之前还包括：对所述地下水密封保存装置的密封性和完整性进行检测。

进一步的，步骤(1)具体包括：

气阀作为充气阀充入惰性气体，水阀作为排气阀排出空气，在打开气阀和水阀预设时间后，关闭水阀，继续充入惰性气体至一个大气压后关闭气阀。

进一步的，步骤(2)具体包括：

水阀连接地下水注水管，打开气阀，将抽取的地下水通过水阀注入所述地下水密封保存装置中，通过气阀排出所述地下水密封保存装置中的惰性气体。

进一步的，在步骤(3)之后还包括：对所述地下水密封保存装置进行编号记录，以待后续试验。

进一步的，在步骤(3)之后还包括：

按预设时间间隔对所述地下水密封保存装置进行压力检测。

本发明的效果在于，采用本发明所述的装置和方法，有以下优点：

1.装置使用之前先通过密封性检测，检测合格后打开气阀和水阀，通过气阀向容器内部充入惰性气体，充气一段时间即装置内部空气排出后关闭气阀和水阀，为容器内待储存的地下水提供无氧惰性环境，防止地下水受到空气扰动。

2.装置充入地下水后充入惰性气体可实现对存放地下水的密封保存。密封盖安装有压力表，可随时观测容器内部气体的压力值，确保装置的密封性。该装置可实现对地下水的密封保存，在保存过程中有效防止其与外界环境接触变性，使其物理性质和地球化学性质未受扰动，与真实的处置条件下地下水性质相接近。

3.该方法操作简单，可确保地下水的密封保存和地下水地球化学性质的稳定，同时可为地下水在保存过程中提供可监测和调控的压力环境，为需求地下水的相关试验研究、性能研究和评价工作提供地球化学性质接近真实处置条件的地下水样品。提高高放废物地质处置评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性。

附图说明

图1是本发明所述装置一实施例的主视图；

图2是本发明所述装置一实施例的俯视图；

图3是本发明所述方法一实施例的流程示意图；

图4是本发明所述方法一实施例的操作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参阅图1-2所示，图1是本发明所述装置一实施例的主视图，图2本发明所述装置一实施例的俯视图。所述装置包括：储存罐1、密封盖3、气阀5、压力表4和水阀6。

地下水在存放过程中与外界环境接触，所述储存罐1顶部和密封盖3通过法兰2密封连接。

所述气阀5和所述水阀6位于所述密封盖3外侧第一端。所述压力表4位于所述密封盖3外侧第二端。所述气阀5和所述水阀6与所述压力表4相对设置。

更进一步，所述装置还包括密封调节阀，所述密封调节阀位于密封盖3上(未示出)。压力表4和密封调节阀可实现对充入惰性气体所提供的容器内部压力的精确控制，为地下水提供一个恒定压力，以模拟地下水在真实的地质环境中所受的地应力。

为了方便搬运所述装置还包括把手7，所述把手7设置于所述密封盖3中心。

所述储存罐1为圆柱体或长方体。在一个具体的实施例中，所述外壳为圆柱体。在其他实施例中，所述外壳还可以为长方体，本发明在此不做限定。

地下水在存放过程中物理化学性质发生变化，所述储存罐1、密封盖3、法兰2、气阀5和水阀6都为金属材质或不腐蚀材质。优选的，都为耐腐蚀金属材质或聚乙烯等不腐蚀材质，稳定性好。

区别于现有技术，本发明提供的地下水密封保存装置，该装置设计紧凑，装置密封盖通过法兰密封，操作简单且稳定性高；装置顶部配有压力表可实时对容器的密封性进行检测；顶部配备的密封调节阀可实现对压力的调控；该装置可实现对岩芯的密封保存并为岩芯在保存过程中提供恒定的压力；装置小巧轻便，便于运输和开展试验，且装置所有部件都为耐腐蚀金属或不腐蚀材质，稳定性好。

如图3-4所示，图3是本发明所述方法一实施例的流程示意图，图4是本发明所述方法一实施例的操作流程示意图。所述方法包括以下步骤：

步骤101：打开气阀和水阀，将惰性气体充满上述地下水密封保存装置。

在步骤101之前还包括：对上述地下水密封保存装置的密封性和完整性进行检测。

所述地下水密封保存装置检测合格后，打开气阀和水阀，气阀作为充气阀充入惰性气体，水阀作为排气阀排出空气。在打开气阀和水阀预设时间时，所述地下水密封保存装置内完全充满惰性气体，关闭水阀，继续充入惰性气体至一个大气压后关闭气阀。此时，所述地下水密封保存装置内为存储地下水营造了一个惰性的储存环境。

步骤102：将抽取的地下水注入所述地下水密封保存装置，并将所述惰性气体排出。

具体为：水阀连接地下水注水管，打开气阀，将抽取的地下水通过水阀注入所述地下水密封保存装置中，通过气阀排出所述地下水密封保存装置中的惰性气体。达到注水阈值后关闭水阀和气阀。

步骤103：气阀连接充气装置，打开气阀，充入惰性气体至预设压力。

所述地下水密封保存装置内部充入的惰性气体可在密封容器内部为所保存的地下水提供一个均匀的压力场。

按预设时间间隔对所述地下水密封保存装置进行压力检测。具体的，一方面，通过调节压力表和密封调节阀实现对充入惰性气体所提供的地下水密封保存装置内部压力的精确控制，为所存放地下水提供一个真实处置环境下的地应力环境，另一方面还可监测所述装置的密封性。

最后，对所述地下水密封保存装置进行编号记录，以待后续试验。

区别于现有技术，本发明提供的地下水密封保存方法，可确保地下水的密封保存和地下水地球化学性质的稳定，同时可为地下水在保存过程中提供可监测和调控的压力环境，为需求地下水的相关试验研究、性能研究和评价工作提供地球化学性质接近真实处置条件的地下水样品。提高高放废物地质处置评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性。

本领域技术人员应该明白，本发明所述的装置和方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。