[其他]核废料封装组合罐

说明书

本发明介绍用于封装各种不同辐射水准的核废料的组合罐，它们可以安全而永久性地埋放于一个废料处置场所。

各种封装核废料的手段在现有技术中是有的。一种最早使用的封装体是55加仑的钢桶。这种钢桶使用在早期的“踢滚式”废料埋放系统中。在封装后，这种钢桶的表面辐射往往太高，以致不允许由工作人员装卸它们;因此，封装后的钢桶用长臂起重机装卸。这些起重机把钢桶吊入一个简易的土壕沟，在那里埋放钢桶。不幸的是，使用这种壕沟中的这类55加仑钢桶，是核废料地下处置的一种极不令人满意的方法。填没这些壕沟的松土比起形成壕沟侧面的密实填装土或形成壕沟底的具有代表性的密实岩层来，要更加容易渗水得多。因此，围绕钢桶的相对松的和渗水的土壕使得这些壕沟聚集大量的静止水，这被称为“澡盆效应”。这些静止水最终导致埋在壕沟内的钢桶的壁发生腐蚀和毁坏。钢桶的毁坏和土壤随时间的压实，转过来又引起土壤的向下运动或下沉，这使得在壕沟的顶部形成凹陷。这种凹陷聚集地表水，从而使壕沟在钢桶上聚集和维持一坑静止水的倾向进一步恶化。造成的静止水的增加使土壤愈加下沉，并加速埋放在那里的钢桶的腐蚀和毁坏。此类场所的钢桶容器的腐蚀和毁坏，造成流经那里的地下水的某种放射性污染。

为了解决与此类“踢滚式”封装处置系统有关的问题，研究了具有相当厚的屏蔽辐射和防渗水的壁的封装体。与55加仑钢桶的薄壁相反，这些混凝土封装体的厚壁把形成的封装体表面辐射减少到不须用长臂起重机装卸，而相反地可以安全地由操作人员装卸。此外，厚的混凝土层抵抗地下水侵蚀的能力要大得多。在使用中，这些厚壁混凝土封装体被运到废料产生的场所，这类场所有代表性的是核电站。废料被直接扔入这些封装体的内部，封装体被就地密封。而后将密封的封装体运到遥远的处置场所并埋放。这些混凝土封装体的有关的表面辐射很低，因此可以用屏蔽的叉车在埋放的壕沟内顺序堆放。

尽管此种混凝土封装优于“踢滚式”系统使用的钢桶型封装，但这种特定的封装形式仍然有许多缺点。首先，这些特定的封装体不能够方便地装卸高辐射水准的废料，如废控制棒;封装体的混凝土壁厚度简直不足以把封装体的表面辐射减弱到可以接受的水准。其次，一个有关的问题是混凝土封装体的表面辐射随封装于其中的特定废料的放射性而变化。因为人们总是希望在埋放壕沟中将“最热的”封装体包围在放射性最小的封装体的下面，所以这些特定封装体的表面辐射在广泛范围内变化的事实，使得很难确定堆放的最佳顺序。第三，这些封装体实际上只在所含的废料和外部土层之间有唯一的一道辐射和水的阻挡层。如果这些封装体的混凝土壁由于地震扰动而破裂，就没有后备的水或辐射阻挡层了。第四，这些混凝土封装体从埋放场所回收很不方便。如果地震扰动使一个特定的封装体发生破裂到可能漏出放射性物质的程度，那末最后一个缺点是一个特别严重的缺陷。

显然，需要一种地下处置的核废料封装体，它能够封装不同放射性水准的放射性废料，而对这些废料显示出相同的或至少相似的表面辐射水准。理想情况是，万一由于某种原因而封装体的外壁发生破裂的话，这样一种封装体应当有多重的水和辐射阻挡层包围着所含的废料。最后，这种封装体应当堆放成能高度经受得住地震事件或其它自然扰动造成的损坏的构型，而万一堆放的某一特定封装体受到损坏的话，应当很容易回收。

因此，本发明属于一种能将包含于装运容器内的放射性废料封装成能够承受压力负载的稳定结构形状的组合罐。该组合罐包括一个完全包围废料的坚硬的外层容器，为废料提供了第一道辐射和水的阻挡层，一个由装运容器形成的内层容器，为废料提供了第二道辐射阻挡层，以及位于中间的可以硬化的流态物质层，它填满了外层容器和内层容器之间的空间，为废料提供了又一道辐射阻挡层，并为组合罐提供了一个相当坚硬的增强内壳，它增强了组合罐的抗压强度。

本发明也包括一种能将包含于装运容器内的放射性废料封装成能够埋放的稳定结构形状的组合罐。该组合罐包括一个由粘结材料构成的直角棱柱体形状的坚硬的外层容器，为废料提供了第一道辐射和水的阻挡层，一个由装运容器形成的内层容器，为废料提供了第二道辐射和水的阻挡层，以及位于中间的灌浆层，它完全填满了外层容器和内层容器之间的空间，为废料提供了又一道辐射和水的阻挡层，并为组合罐提供了一个能够支承压力负载的相当坚硬的增强内壳。