具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库及方法与流程

本发明涉及核电领域，特别是涉及一种具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库及方法。

背景技术：

根据我国相关法规，对于核电厂产生的低中放废物，一般采用近地表处置的方法，但对于其中的长寿命低中放废物，参考国际上的经验，则需要采用处置深度更深的岩洞型处置。岩洞处置库一般有隧洞式、筒仓式等形式，其中筒仓式由于处置深度更深，一般用来处置中放废物。

低中放处置库的建造原则就是在300-500年的时间保证对放射性物质的包容，防止核素随地下水和气体迁移到环境中。低中放处置库中气载放射性物质主要为气溶胶形式，气体来源主要包括：筒仓衬砌混凝土钢筋、废物钢桶和钢箱的腐蚀氢气；微生物分解气体；有机废物辐照降解气体等，对于这些携带放射性核素的气体，首先要保证处置库回填关闭后气体能够释放出洞室，尤其对于纵向处置深度较深的筒仓，防止气体累积超压对洞室结构稳定性的影响，另一方面，放射性气溶胶在从洞室排除之前要经过过滤，防止核素随气体迁移。因此需要关注洞室回填材料和封堵材料的选择和布置。

目前国内还没有建成的岩洞型处置库，国外相关报道中，筒仓式处置库的回填材料主要有三种形式。第一种采用透气性水泥砂浆进行整体灌浆，可以保证气体释放，但是水泥砂浆对核素的吸附效果较差，防水作用也一般；第二种采用砾石或压碎岩，回填透气性较好，但对核素的吸附和整体防水效果较差；第三种采用黏土回填，黏土的高吸附性可以阻滞核素迁移，但透气性能稍差。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库及方法，使其既能保证洞室内气体的释放，防止气体累积超压对洞室结构产生影响，又能实现对气溶胶中的放射性物质进行过滤，防止核素随气体迁移，还可以保证不影响洞室的防水功能。

本发明提供的一种具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库，包括设有内衬砌、外衬砌和顶盖的地下筒仓，所述顶盖侧面设有运输卸货通道，所述内衬砌内设有填满内衬砌与废物包之间间隙的填充细沙环槽，所述内衬砌顶部设有周缘与外衬砌侧壁相连的透气混凝土板，所述透气混凝土板顶部设有延伸至地下筒仓顶盖的压碎岩层，所述运输卸货通道与顶盖相连处设有内透气混凝土墙，所述运输卸货通道靠近出口的一端设有外透气混凝土墙，所述内透气混凝土墙和外透气混凝土墙之间的空腔设有过滤细沙层。

在上述技术方案中，所述透气混凝土板和压碎岩层之间设有顶部黏土砌块层，所述顶部黏土砌块层各黏土砌块之间设有透气孔。

在上述技术方案中，所述透气孔中灌有细沙。

在上述技术方案中，所述内衬砌和外衬砌之间的空腔设有环状黏土层。

在上述技术方案中，所述外透气混凝土墙外侧设有通道黏土砌块墙。

本发明提供的一种具有气载放射物质过滤排放功能的低中放废物处置方法，包括如下步骤：一、在地下筒仓内砌筑与外衬砌相隔一段距离的内衬砌，当废物包达到处置容量后，在内衬砌与废物包之间的间隙填满细沙，形成填充细沙环槽；二、在内衬砌顶部浇筑周缘与外衬砌侧壁相连的透气混凝土板，并在透气混凝土板顶部堆积压碎岩直至顶盖，形成压碎岩层；三、在运输卸货通道与顶盖相连处砌筑内透气混凝土墙，在运输卸货通道靠近出口的一端砌筑外透气混凝土墙，在内透气混凝土墙和外透气混凝土墙之间的空腔填满细沙，形成过滤细沙层。

在上述技术方案中，所述步骤一中，在内衬砌和外衬砌之间的空腔堆放黏土砌块，形成环状黏土层；所述步骤二中，浇筑完透气混凝土板后，在透气混凝土板上堆放黏土砌块形成顶部黏土砌块层，堆放黏土砌块时留出透气孔，并向透气孔中填充细沙，然后再在顶部黏土砌块层上堆积压碎岩，形成压碎岩层；所述步骤三中，在外透气混凝土墙外侧堆叠黏土砌块，形成通道黏土砌块墙。

在上述技术方案中，所述透气孔横向间距尺寸小于1厘米。

在上述技术方案中，所述内衬砌的砌筑高度与废物包的堆码高度持平。

本发明具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库及方法，具有以下有益效果：筒仓的处置库达到处置容量后，处置区外侧和顶部布置黏土砌块，黏土的高吸附性实现对核素的阻滞，黏土的不透水性可以防止或阻滞地下水的入侵，黏土砌块的堆放间隙可以保证气体的释放。筒仓顶盖的压碎岩层和透气混凝土板可以作为气体释放通道，而运输卸货通道中的细沙在作为气体释放通道的同时还具有气溶胶核素过滤功能。通过本发明保证了筒仓内气体的释放，防止洞室气体累积超压，同时通过黏土和细沙实现了对气载放射性物质的吸附和过滤，防止和阻滞了气载核素的迁移。

附图说明

图1为本发明具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库的1结构剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

参见图1，本发明具有气载放射性过滤排放功能的低中放废物处置库，包括设有内衬砌1.1、外衬砌1.2和顶盖1.3的地下筒仓1，所述顶盖1.3侧面设有运输卸货通道13，所述内衬砌1.1内设有填满内衬砌1.1与废物包2之间间隙的填充细沙环槽4，所述内衬砌1.1顶部设有周缘与外衬砌1.2侧壁相连的透气混凝土板5，所述透气混凝土板5顶部设有延伸至地下筒仓1顶盖1.3的压碎岩层8，所述运输卸货通道13与顶盖1.3相连处设有内透气混凝土墙9，所述运输卸货通道13靠近出口的一端设有外透气混凝土墙11，所述内透气混凝土墙9和外透气混凝土墙11之间的空腔设有过滤细沙层10。

所述透气混凝土板5和压碎岩层8之间设有顶部黏土砌块层6，所述顶部黏土砌块层6各黏土砌块之间设有透气孔7。所述透气孔7中灌有细沙。

所述内衬砌1.1和外衬砌1.2之间的空腔设有环状黏土层3。

所述外透气混凝土墙11外侧设有通道黏土砌块墙12。

本发明具有气载放射物质过滤排放功能的低中放废物处置方法，包括如下步骤：

步骤一、在地下筒仓1内砌筑与外衬砌1.2相隔一段距离的内衬砌1.1，所述内衬砌1.1的砌筑高度与废物包2的堆码高度持平，当废物包2达到处置容量后，在内衬砌1.1与废物包2之间的间隙填满细沙，形成填充细沙环槽4，在内衬砌1.1和外衬砌1.2之间的空腔堆放黏土砌块，形成环状黏土层3；

步骤二、在内衬砌1.1顶部浇筑周缘与外衬砌1.2侧壁相连的透气混凝土板5，在透气混凝土板5上堆放黏土砌块形成顶部黏土砌块层6，堆放黏土砌块时留出透气孔7，所述透气孔7横向间距尺寸小于1厘米，并向透气孔7中填充细沙，然后再在顶部黏土砌块层6上堆积压碎岩直至顶盖1.3，形成压碎岩层8；

步骤三、在运输卸货通道13与顶盖1.3相连处砌筑内透气混凝土墙9，在运输卸货通道13靠近出口的一端砌筑外透气混凝土墙11，在内透气混凝土墙9和外透气混凝土墙11之间的空腔填满细沙，形成过滤细沙层10，在外透气混凝土墙11外侧堆叠黏土砌块，形成通道黏土砌块墙12。

本发明的原理如下：用于废物处置的地下筒仓1在达到处置容量后，需要进行回填封堵，最终对处置场实施关闭。但是在300到500年的处置周期内，地下筒仓1衬砌中的结构钢筋，以及废物包2的钢箱或钢桶会由于地下水的腐蚀产生氢气，而废物包2中的树脂等有机物质会在辐照环境下产生降解气体，另外包括地下微生物分解产生的气体，在处置周期内气体的累积会影响地下筒仓1的结构稳定性，需对气体进行排放。同时气体释放时气溶胶也会携带放射性核素进行迁移，因此气体排出洞室前需要进行过滤处理。但是根据处置场设计的原则，要求在处置场关闭后尽可能少的对其进行监测和维护，因此利用机械的方式对气载放射性进行过滤和排放不可取。

本发明通过对各种常用回填材料进行组合，可保证气体释放的同时对其进行过滤，同时保证了洞室的防水。地下筒仓1采用双层衬砌结构，内衬砌1.1的高度与废物包2预计的堆码高度大致持平，内外衬砌之间充填黏土砌块组成的环状黏土层3，用来防水和阻滞核素迁移。废物包2达到处置容量后，内衬砌1.1与废物包2之间的间隙采用填充细沙环槽4进行填充。废物包2达到处置高度时，顶部浇筑一层透气混凝土板5至地下筒仓1的外衬砌1.2的内壁。透气混凝土板5的上部堆放两到三层的顶部黏土砌块层6，作为顶部的防水层，顶部黏土砌块层6堆砌时留出透气孔7作为排气通道，为防止顶部黏土砌块层6的砌块遇水之后相互粘连，透气孔7中用细沙进行填充。地下筒仓1顶盖1.3的剩余空间用压碎岩进行填充形成压碎岩层8，至此地下筒仓1内的填充细沙环槽4，透气混凝土板5，透气孔7和顶部压碎岩层8就形成了地下筒仓1内部气体的逸出通道。

地下筒仓1内部的排气通道形成后，地下筒仓1内的气体需要排出地下筒仓1，因此设计地下筒仓1顶部的运输卸货通道13作为气体的排放口。由于气体携带放射性核素，同时出于防水的考虑，需要对运输卸货通道13进行封堵和填充。首先在地下筒仓1的上部卸货口浇筑一道内透气混凝土墙9，内透气混凝土墙9的外侧充填一定厚度的细沙形成过滤细沙层10，过滤细沙层10在透气的同时对携带核素的气溶胶进行过滤。过滤细沙层10施工完毕后，其外侧再浇筑一道外透气混凝土墙11对过滤细沙层10的细沙进行封堵，防止较长时间后细沙的流失。外透气混凝土墙11的外侧再用数层黏土砌块堆叠成通道黏土砌块墙12进行最终封堵，防止地下水进入地下筒仓1。最终，经过各种回填材料的组合，地下筒仓1内产生的气体在过滤后通过上部运输卸货运输通道13排出，连通至外部通风通道(图中未示出)和竖井(图中未示出)，并最终排放至外部环境。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。