[发明专利]高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔方法

说明书

本发明公开的一种高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔方法，涉及高放废物处置技术领域。所述安全阻隔方法在原有的高放废物处置库巷道壁上开挖多组密封段，并用缓冲材料块进行填充，在地下水的作用下，缓冲材料块膨胀，实现密封段的密封。本发明公开的一种高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔方法，在核素发生泄漏流入巷道并流经开挖扰动区时，密封段的存在有效阻隔核素从岩层缝隙中泄漏，从而保证高放废物处置库的安全，消除核素泄漏的安全隐患。

技术领域

本发明涉及高放废物处置技术领域，具体涉及一种高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔的方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的蓬勃发展，能源短缺逐渐成为中国所面临的严峻问题，中国越来越重视核能的利用和发展，核能的利用，必将产生大量的核废料，因此核废料处置已经成为迫在解决的课题。

对于高放废物的处置，目前国际社会上普遍接受的可行方案是把高放废物深埋于地下500～1000m深的稳定的地层中：即将高放废物经过固化处理、灌装后，储藏在深部地质处置库中，该处置库通常称为“高放废物地质处置库”,以下简称为“处置库”。

处置库的设计思路，一般采用的是“多屏障系统”，包括围岩地质屏障，基于膨润土作为缓冲材料的人工屏障和废物储存容器屏障。玻璃固化的高放废物封装在特制的容器中，这种容器是用非常耐腐蚀的高级合金钢或铜等材料制造的。处置的时候，固化容器的周围还要填充吸附性能好的膨润土材料，这样构成了多道“人工屏障”。除此之外，还有优良的“天然屏障”。高放废物库建在几百米深地下的稳定地质层内(如花岗岩、粘土岩、盐岩等)，随着时间的推移，围岩中的地下水将从四周逐渐侵蚀到膨润土材料中，膨润土将逐渐吸水膨胀，从而填满膨润土块体之间以及膨润土块体与围岩之间的空隙，从而起到密封作用。

在开挖地下深部处置库的过程中，将对其周围一定范围内的岩体应力场产生明显扰动，开挖面附近一定范围内岩体的力学性质不可避免地发生明显变化，这种扰动主要体现为岩体内部大量微裂纹的萌生、扩展和贯穿、应力的重分布等，从而影响工程的安全性。发生这种扰动的区域被称为开挖扰动区(ExcavationDisturbed Zone)或开挖损伤区(Excavation Damaged Zone)。

正是由于这种开挖扰动区域的存在，使得原本由围岩地质屏障，基于膨润土作为缓冲材料的人工屏障和废物储存容器屏障的这种“多屏障系统”存在一定得安全隐患。当处置库埋入地下非常久的时间后，高放废料储存容器有可能发生破裂，导致核素发生泄漏。这时，由膨润土作为缓冲材料的人工屏障和围岩地质屏障能够很好的阻隔核素的进一步泄露和迁移。但是，由于开挖扰动区的存在,使得周围一定范围内的原本致密的稳定的地质层萌生、扩展和贯穿大量的微裂纹，核素就通过这些微裂纹，发生迁移和泄漏，而超过扰动区的范围，岩体依然保持稳定和致密。所以，当核素穿过微裂缝，随着水汽横向迁移到一定范围后，即超出开挖扰动区时，核素无法再进一步迁移，稳定地质层提供了很好的密闭性。在这个方向上，处置库是安全的。但是，核素在纵向上穿过微裂缝，可以直接越过基于膨润土作为缓冲材料的人工屏障，最终，达到处置库外围连接着地表的巷道，再随着水气直接可抵达地表，造成核素泄漏，所以我们必须在这个方向上加一层人工屏障，限制核素的纵向迁移，消除这种安全隐患。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种有效防止核素纵向迁移的安全阻隔方法，以消除核素迁移所带来的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔方法，在原有的高放废物处置库巷道壁上开挖多组密封段，并以缓冲材料进行填充密封，当核素发生泄漏流入巷道，并流经开挖扰动区时，密封段的存在有效阻隔核素从岩层缝隙中泄漏，从而保证高放废物处置库的安全，消除核素泄漏的安全隐患。

根据本发明的目的提出的一种高放废物处置库巷道开挖扰动区安全阻隔方法，所述高放废物处置库包括高放废物存放区，巷道以及人行通道；所述安全阻隔方法包括以下步骤：