NO172715B

NO172715B - STORAGE

Info

Publication number: NO172715B
Application number: NO885693A
Authority: NO
Inventors: Uwe Eggert; Ole M Kvamsdal; Alf Johansson
Original assignee: Uwe Eggert; Ole M Kvamsdal; Alf Johansson
Priority date: 1987-04-22
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1993-05-18
Also published as: NO885693D0; NO885693L; NO172715C

Description

Oppfinnelsen angår et lager for oppbevaring av miljø-farlige stoffer, såsom f.eks. av typen stabile giftige forbindelser, kjernematerialer med lang strålingstid, osv. og som omfatter et flertall hulrom i fjell for mottak av nevnte stoffer, med tak over nevnte hulrom, og nevnte hulrom er omgitt av en hydraulisk sperre. The invention relates to a warehouse for storing environmentally hazardous substances, such as e.g. of the type of stable toxic compounds, nuclear materials with a long radiation time, etc. and comprising a plurality of cavities in rock for receiving said substances, with a roof over said cavities, and said cavities are surrounded by a hydraulic barrier.

Når det gjelder oppbevaring av farlige stoffer av typen stabile giftige forbindelser eller.kjernematerialer med lang strålingstid, er de nåværende tekniske standpunkter at det ikke finnes noe system som anses tilfredsstillende. Løsningene for å bli kvitt disse farlige stoffer har vanligvis vært dels å dumpe stoffer i havet eller på avfallsvogner, dels for å gjenvinne eller nedbryte stoffene i industrielle prosesser. Resultatet har som oftest ikke blitt det tilsiktede. Proses-sene har som oftest resultert i dannelse av nye farlige stoffer og uønskede utslipp i biosfæren. Dumping i havet eller på avfallsvogner har resultert i at stoffene som det dreier seg om har blitt spredt med havstrømmer eller grunnvann. Den foreliggende oppfinnelse er tilsiktet å holde vannet borte fra de farlige stoffene og derved forhindre spredning. Lageret kan gjøres til et midlertidig lager inntil det er utviklet sikker oppbevaringsteknikk eller et endelig lager, som etter for-segling ikke trenger noe ytterligere vedlikehold eller over-våking . When it comes to the storage of dangerous substances of the type of stable toxic compounds or nuclear materials with a long radiation time, the current technical positions are that there is no system that is considered satisfactory. The solutions to get rid of these dangerous substances have usually been partly to dump substances into the sea or onto waste trucks, partly to recover or break down the substances in industrial processes. The result has usually not been what was intended. The processes have most often resulted in the formation of new dangerous substances and unwanted emissions into the biosphere. Dumping in the sea or on waste trucks has resulted in the substances in question being dispersed by ocean currents or groundwater. The present invention is intended to keep the water away from the dangerous substances and thereby prevent their spread. The warehouse can be made into a temporary warehouse until safe storage techniques have been developed or a final warehouse, which after sealing does not need any further maintenance or monitoring.

Lager av typen beskrevet ovenfor er tidligere kjent fra f.eks. SE, B, 8305025-2 hhv. GB, A, 2,166,282. Lager ifølge den svenske oppfinnelse krever blant annet pumper for å løse problemet forbundet med drenering. Bygging av nevnte lagers lagringsrom for mottak av bestemte stoffer, som ønskes opp-bevart i omsluttende fjell er meget komplisert, som også er tilfelle med lageret som er tidligere kjent fra nevnte britiske oppfinnelse. Bearings of the type described above are previously known from e.g. SE, B, 8305025-2 or GB, A, 2,166,282. Storage according to the Swedish invention requires, among other things, pumps to solve the problem associated with drainage. Construction of said warehouse's storage room for receiving specific substances, which are desired to be stored in the surrounding mountains, is very complicated, which is also the case with the warehouse previously known from said British invention.

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er så-ledes å tilveiebringe et lager, som blant annet løser ovenfor nevnte problem for tilveiebringelse av et såkalt "tørrlager" for oppbevaring av farlige stoffer, såsom f.eks. farlige gift- og kjernematerialer såsom kjernekraft avfall osv. The main purpose of the present invention is thus to provide a warehouse, which, among other things, solves the above-mentioned problem of providing a so-called "dry warehouse" for the storage of dangerous substances, such as e.g. dangerous toxic and nuclear materials such as nuclear power waste etc.

Nevnte formål oppnås ved hjelp av et lager ifølge den foreliggende oppfinnelse, som i hovedsaken er kjennetegnet ved at mottakshulrommene for oppbevaring er dannet av borede vertikale hull som strekker seg til et nivå som ligger over en underliggende drenerings- og ventilasjonssone, og at den hydrauliske sperre sam er dannet fra en knusesone, dvs. et rom i fjellet som inneholder bergfragmenter, f .eks. istykkersprengt fjell er forskjøvet sideveis i forhold til lagerborehullene, og ventilasjonshullene beliggende på siden er forbundet med en underliggende drenerings- og ventilasjonssone. Said purpose is achieved by means of a warehouse according to the present invention, which is mainly characterized by the fact that the receiving cavities for storage are formed by drilled vertical holes that extend to a level that lies above an underlying drainage and ventilation zone, and that the hydraulic barrier sam is formed from a crush zone, i.e. a space in the rock that contains rock fragments, e.g. blasted rock is displaced laterally in relation to the bearing boreholes, and the ventilation holes located on the side are connected to an underlying drainage and ventilation zone.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegnignene, der fig. 1 viser skjematisk et første ut-førelseseksempel av et lager ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser skjematisk et andre eksempel på et lager, fig. 3 viser en foretrukket aksel for innelukking av miljøfarlige stoffer, The invention shall be described in more detail in the following in connection with some exemplary embodiments and with reference to the drawings, where fig. 1 schematically shows a first embodiment of a bearing according to the invention, fig. 2 schematically shows a second example of a bearing, fig. 3 shows a preferred shaft for containing environmentally hazardous substances,

fig. 4 viser et lager sett i snitt, fig. 5 viser en del av det beregnede fremstillingsmønster av lageret, og fig. 6 viser et ytterligere eksempel på et lager sett i snitt. fig. 4 shows a bearing seen in section, fig. 5 shows part of the calculated manufacturing pattern of the bearing, and fig. 6 shows a further example of a bearing seen in section.

Den foreliggende oppfinnelse angår et lager 1, i hvilket farlige stoffer 2 av typen stabile giftige stoffer eller kjernematerialer med lang strålingstid kan oppbevares. Opp-bevaringslagre, som omfatter et lager 3, 3 1 , 3 2, er inne-lukket fortrinnsvis av en fjellformasjon 4, som hever seg over en nærliggende dalforsenkning. Fra dalforsenkningen sprenges en utløpstunnel 5 med noen graders helning X, passende over-stigende 3°, oppover inn i fjellformasjonen 4. Lagerets høyde og plan kan tilpasses fjellformasjonens høyde over dalforsenkningen og utbredelsen horisontalt. Over tunnelens nivå The present invention relates to a warehouse 1, in which dangerous substances 2 of the type of stable toxic substances or nuclear materials with a long radiation time can be stored. Storage layers, which comprise a layer 3, 3 1 , 3 2 , are enclosed preferably by a rock formation 4, which rises above a nearby valley depression. From the valley depression, an outlet tunnel 5 with a few degrees of inclination X, suitably exceeding 3°, is blasted upwards into the rock formation 4. The height and plane of the warehouse can be adapted to the height of the rock formation above the valley depression and the spread horizontally. Above the level of the tunnel

i fjellet anlegges lageret i form av borede vertikale hull 6. Rundt lageret 3, 3<1> anlegges en eller flere rader med borehull 7, som står i forbindelse med utløpstunnelen 5 under lageret 3. Over lageret 3 støpes et vanntett tak 8; 8 <2>. in the rock, the storage is constructed in the form of drilled vertical holes 6. Around the storage 3, 3<1>, one or more rows of boreholes 7 are constructed, which are connected to the outlet tunnel 5 below the storage 3. A waterproof roof 8 is cast over the storage 3; 8 <2>.

1 2 1 2

Lageret 1, 1 , 1 kan anlegges i en fjellformasjon 4, The warehouse 1, 1 , 1 can be built in a rock formation 4,

som har fast eller sprukket fjell, men fjell med brede uønskede tverrsoner må unngås. which has solid or cracked rock, but rock with wide undesirable transverse zones must be avoided.

I de første utførelseseksempler av lager 1, 1^ anlegges tunneler 9, som passende heller mer enn 3° i retning fra lageret 3, 3<1> mot utløpstunnelen 5, under den samme, og disse underliggende tunneler er beregnet til å fungere som drenerings- og ventilasjonstunneler. Drenerings- og ventilasjons-tunnelenes funksjon er å forsøke å holde lageret 3, tørt og ventilere bort eventuell varme, dersom lagringsstoffene 2 avgir varme, mens utløpstunnelen 5 har som formål å føre bort grunnvann som trenger inn i lageret 3, 3"*". In the first design examples of storage 1, 1^, tunnels 9 are constructed, which are suitably rather more than 3° in the direction from the storage 3, 3<1> towards the outlet tunnel 5, below the same, and these underlying tunnels are intended to function as drainage - and ventilation tunnels. The function of the drainage and ventilation tunnels is to try to keep the storage 3 dry and to ventilate away any heat, if the storage substances 2 give off heat, while the purpose of the outlet tunnel 5 is to carry away ground water that penetrates into the storage 3, 3"*".

Radene med hull 7, 7<1> boret rundt og i en passende avstand fra lageret 3, 3 er anordnet slik at de fungerer som dreneringshull og strekker seg fra fjellets overflate ned til de nevnte tunneler 9 som tjener til drenering. Disse omgiv-ende rekker av vertikale ytre borehull 7, 7^ kan betegnes som en "hydraulisk sperre",hvilkes funksjon er å lede bort alt grunnvann som finner vei inn i lageret 3, 3 og avløpet av The rows of holes 7, 7<1> drilled around and at a suitable distance from the bearing 3, 3 are arranged so that they function as drainage holes and extend from the surface of the rock down to the mentioned tunnels 9 which serve for drainage. These surrounding rows of vertical outer boreholes 7, 7^ can be described as a "hydraulic barrier", the function of which is to divert all ground water that finds its way into the storage 3, 3 and the drainage of

2 2

vann fra taket 8,8. water from the roof 8.8.

Lagerets borerede mottakshull 6 strekker seg til et nivå 10 som er beliggende over den sone 11 hvor drenerings- og ventilasjonstunnelen 9 er anordnet. For etter behov å bort-lede varme fra mottaksborehullene 6 til underliggende drenerings- og ventilasjonstunneler 9 er det boret vertikale ventilasjonsborehull 12, 12 2 i fjellet 4 og nevnte lager 3, 31 ,32, hvilke borehull er forbundet med nevnte drenerings-og ventilasjonstunneler 9. The bearing's drilled receiving hole 6 extends to a level 10 which is located above the zone 11 where the drainage and ventilation tunnel 9 is arranged. In order to divert heat away from the receiving boreholes 6 to the underlying drainage and ventilation tunnels 9, as needed, vertical ventilation boreholes 12, 12 2 have been drilled in the rock 4 and said bearing 3, 31, 32, which boreholes are connected to said drainage and ventilation tunnels 9 .

Stoffer 2, såsom f.eks. brenselstaver kan nedsenkes til mottaksborehullenes /bunn 6a og være innkapslet effektivt og sikkert i beholdere 13 av et bestemt slag. F.eks. kan nevnte beholdere 13 dannes av et ytre hus 14 i form av et stålrør med en innvendig foring 15 av bentonitt samt foring 16 av sintret stål eller glassert med stoffet 2 som er beregnet for lagring som er mottatt i det innvendige rom 13a. Behold-eren 13 kan lukkes ved hjelp av et sitret lokk av rustfritt stål. En bentonittforing 18 kan være anordnet til å stenge av mellom lagringsstoffene 2. Substances 2, such as e.g. fuel rods can be sunk to the bottom 6a of the receiving boreholes and be effectively and safely encapsulated in containers 13 of a specific type. E.g. said containers 13 can be formed by an outer housing 14 in the form of a steel tube with an inner lining 15 of bentonite and lining 16 of sintered steel or glazed with the substance 2 which is intended for storage which is received in the inner space 13a. The retainer 13 can be closed by means of a sieved stainless steel lid. A bentonite lining 18 can be arranged to seal off between the storage substances 2.

Taket 8; 8 2kan bestå av forskjellige sjikt av betong 19 og av bentonitt eller et annet tettende materiallag 20 med et drenerende material 21 såsom makadam mellom hvert betongsjikt 19 dekket av et jordlag 22. The roof 8; 8 2 can consist of different layers of concrete 19 and of bentonite or another sealing material layer 20 with a draining material 21 such as macadam between each concrete layer 19 covered by a soil layer 22.

Det oppnås et tørt lager på innsiden av lageret 3; 3"^" som er drenert for vann. Det er ikke noe vann til stede, som ville spre de farlige stoffer 2 i grunnvannet. Korrosjon på beholderene eller kapslene 13 som de farlige stoffer 2 oppbevares i minimeres eller opphører helt, da det ikke opp-står spenningskorrosjon i et tørt lager. A dry layer is obtained inside the layer 3; 3"^" which is drained of water. There is no water present, which would disperse the dangerous substances 2 in the groundwater. Corrosion on the containers or capsules 13 in which the dangerous substances 2 are stored is minimized or stops completely, as stress corrosion does not occur in a dry warehouse.

I utførelsesformen ifølge fig. 1 og 4 er forutsetningen for oppbevaring at brenselelementet avdekkes og at fire brenselstaver 2 anbringes i en beholder 13 med en diameter på f.eks. 60 mm og som senkes ned i borehull 6 med en diameter på f.eks. 70 mm i et lager 1, som kan begrenses av en total horisontal overflate på ca. 110.000 m 2, og med en total dybde på ca. 300 m, mens ved utførelsesformen ifølge fig. 2 er forutsetningen for tørr lagring at brenselelement anbringes in-takte i borehull med en diameter på f.eks. 250 mm (BWR) hhv. 350 mm (PWR) innenfor en horisontal overflate på ca. 27.000 m<2 >men med samme boredybde B som ovenfor. In the embodiment according to fig. 1 and 4, the prerequisite for storage is that the fuel element is uncovered and that four fuel rods 2 are placed in a container 13 with a diameter of e.g. 60 mm and which is lowered into borehole 6 with a diameter of e.g. 70 mm in a bearing 1, which can be limited by a total horizontal surface of approx. 110,000 m 2, and with a total depth of approx. 300 m, while in the embodiment according to fig. 2, the prerequisite for dry storage is that the fuel element is placed intact in boreholes with a diameter of e.g. 250 mm (BWR) or 350 mm (PWR) within a horizontal surface of approx. 27,000 m<2 >but with the same drilling depth B as above.

På fig. 6 er det vist et ytterligere utførelseseksempel, som skiller seg fra det nevnte tidligere lageret på en rekke punkter. Den hydrauliske sperren kan alternativt gjøres i form av en kunstig knusesone 200 av valgfri bredde dvs. det faste fjellet 4 sprenges i stykker til fragmenter 4A, hvor effek-tiviteten av den hydrauliske sperren blir vesentlig bedre enn når det bare forefinnes borehull. Borehull kan bores ifølge det tidligere nevnte forslag, men anvendes som ladningshull. Sprengningen kan skje i form av skivebrytning (engelsk inverted benching, eller mer vanlig "Sub level stoping") eller krater-bryting (engelsk VCR = vertical crater retreat). Fordelen med dette er at eventuelle fellspenninger nøytraliseres. Beveg-eiser utenfor lagre 1 , som utløses av en eller annen årsak, såsom f.eks. jordskjelv, landhevning, landsenkning, forplanter seg ikke vesentlig til selve fjellet 1 2, avhengig av knusesonens bredde og bevegelsens størrelse. Dersom det også ut-føres sprenging av knusesonen 201 under lagre 1 2, som vist på fig. 6, kan dempning av alle bevegelser i fjellet 4 økes ytterligere. Dessuten blir det meget vanskelig å komme til kjerneavfallet osv. 2 nedenfra. En annen fordel med knusesonen 200 i stedet for borehull, som hydraulisk sperre er at de ventilerte borehull 12 2 kan forbindes med knusesonene 200, 201. Den restvarme som avfallskapslene 2 avgir kan derved bortledes til knusesonene 200, 201 ved konveksjon, uten å komme ut i biosfæren, og vil kunne gjenvinnes ved f.eks. i et varmepumpeanlegg. Eventuell fuktighet som kan oppstå i lageret 1 2 kondenserer derved på knusesonens kalde yttervegger og bortledes. In fig. 6, a further design example is shown, which differs from the previously mentioned bearing in a number of respects. The hydraulic barrier can alternatively be made in the form of an artificial crushing zone 200 of any width, i.e. the solid rock 4 is blown to pieces into fragments 4A, where the effectiveness of the hydraulic barrier is significantly better than when there are only boreholes. Boreholes can be drilled according to the previously mentioned proposal, but used as charging holes. The blasting can take place in the form of disc breaking (English inverted benching, or more commonly "Sub level stopping") or crater breaking (English VCR = vertical crater retreat). The advantage of this is that any drop voltages are neutralized. Movement outside warehouse 1, which is triggered by one reason or another, such as e.g. earthquakes, land uplift, land subsidence, do not propagate significantly to the mountain itself 1 2, depending on the width of the crush zone and the size of the movement. If blasting of the crushing zone 201 under bearings 1 2 is also carried out, as shown in fig. 6, damping of all movements in the rock 4 can be further increased. Moreover, it will be very difficult to get to the nuclear waste etc. 2 from below. Another advantage of the crushing zone 200 instead of boreholes, as hydraulic barriers, is that the ventilated boreholes 12 2 can be connected to the crushing zones 200, 201. The residual heat that the waste capsules 2 give off can thereby be led away to the crushing zones 200, 201 by convection, without escaping in the biosphere, and will be able to be recovered by e.g. in a heat pump system. Any moisture that may occur in the bearing 1 2 thereby condenses on the cold outer walls of the crushing zone and is led away.

En vannlås 202 kan anordnes i dreneringstunnelen 5 delvis for å forhindre uvedkommende og dyr å nærme seg lageret 1 2 , og delvis for å forhindre lufttilførsel til lageret 1 2. A water trap 202 can be arranged in the drainage tunnel 5 partly to prevent unauthorized persons and animals from approaching the warehouse 1 2 , and partly to prevent air supply to the warehouse 1 2 .

Det vesentlige med oppfinnelsen er at mottakshulrommene for oppbevaring av stoffene 2 dannes av borede vertikale hull, slik at det valgfritt kan velges bredde etter behov, og at disse lagringsborehull 6 strekker seg til et nivå slik at deres bunner 6A er beliggende klart ovenfor de underliggende drenerings- og ventilasjonssoner 9; 201, f.eks. 10-25 m, og at den hydrauliske sperre 7, 200 er forskjøvet sideveis i forhold til lagerborehullene 6, og ventilasjonshullene 12, 12<2 >beliggende på siden er forbundet med en underliggende drenerings- og ventilasjonssone 9, 201. På den måten er det mulig-gjort å oppnå et enkelt pålitelig og funksjonelt lager for passiv tørroppbevaring av farlige stoffer, uten behov for vifter eller pumper for å kjøle eller drenere lageret. The essential thing about the invention is that the receiving cavities for storing the substances 2 are formed by drilled vertical holes, so that the width can be optionally selected as needed, and that these storage boreholes 6 extend to a level so that their bottoms 6A are located clearly above the underlying drainage - and ventilation zones 9; 201, e.g. 10-25 m, and that the hydraulic barrier 7, 200 is offset laterally in relation to the bearing boreholes 6, and the ventilation holes 12, 12<2>located on the side are connected to an underlying drainage and ventilation zone 9, 201. In that way, made it possible to achieve a simple reliable and functional warehouse for the passive dry storage of dangerous substances, without the need for fans or pumps to cool or drain the warehouse.

Den nevnte underliggende drenerings- og ventilasjonssonen 201 kan derved fortrinnsvis dannes av en knusesone, dvs. et rom i fjellet som inneholder bergfragmenter 4A, f.eks. istykkersprengt fjell 4. The aforementioned underlying drainage and ventilation zone 201 can thereby preferably be formed by a crushing zone, i.e. a space in the rock containing rock fragments 4A, e.g. shattered mountain 4.

Den sideforskjøvede hydrauliske sperren 200 kan passende være dannet av en knusesone av typen angitt ovenfor. The laterally displaced hydraulic barrier 200 may suitably be formed by a crushing zone of the type indicated above.

En knusesone 200 kan passende strekke seg rundt hele oppbevaringslageret 1 2 på f.eks. 25 m avstand fra lageret 3 2, A crushing zone 200 can suitably extend around the entire storage warehouse 1 2 of e.g. 25 m distance from warehouse 3 2,

i form av en firkant, og i det minste også langs dens underside med knusesonene 200, 201 forbundet med hverandre. in the form of a square, and at least also along its underside with the crushing zones 200, 201 connected to each other.

Lagerborehullene 6 er anordnet til å kunne stenges ved hjelp av plugger, som kan dannes av vekslende lag av betong og bentonitt, f.eks. med en tykkelse på 50-100 m. The bearing boreholes 6 are arranged to be closed using plugs, which can be formed from alternating layers of concrete and bentonite, e.g. with a thickness of 50-100 m.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den viste utførelses-form av et lager beskrevet ovenfor og vist på tegningene, men kan modifiseres innenfor rammen av patentkravene uten at opp-finnelsestanken forlates. The invention is not limited to the shown embodiment of a bearing described above and shown in the drawings, but can be modified within the scope of the patent claims without abandoning the inventive idea.

Claims

1 2 1. Warehouse (1; 1 ; 1 ) for storing environmentally hazardous substances (2), such as e.g. of the type of stable toxic compounds, nuclear materials with a long radiation time, etc., and comprising a plurality of cavities (6) in a rock (4) for receiving said substances (2), with a roof (8; 8 <2>) above said cavity (6), and said cavity (6) is surrounded by a hydraulic barrier (200), CHARACTERIZED IN THAT the receiving cavities for storage are formed by drilled vertical holes (6) extending to a level (10) which lies above an underlying drainage and ventilation zone (9; 201), and that the hydraulic barrier (200) which is formed by a crushing zone, i.e. a space in the rock (4) containing rock fragments (4A), e.g. blasted rock is displaced laterally in relation to the bearing boreholes (6), and the ventilation holes (12; 12 2) located on the side are connected to an underlying drainage and ventilation zone (9; 201).

2. Warehouse according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the aforementioned underlying drainage and ventilation zone (201) is formed by a crushing zone, i.e. a space in the rock (4) containing rock fragments (4A) e.g. shattered mountain.

3. Bearing according to one of claims 1-2, CHARACTERIZED IN THAT the mentioned underlying drainage and ventilation zone (9; 201) leans in the direction from the storage boreholes (6).

4. Bearing according to claim 3, CHARACTERIZED IN THAT an outlet tunnel (4) sloping away from the bearing boreholes (6) is connected to said drainage and ventilation zones (9; 201).

5. Bearing according to claim 4, CHARACTERIZED IN THAT there is a water trap (202) in the outlet tunnel (5).

6. Bearing according to one of claims 2-5, CHARACTERIZED IN THAT a crushing zone (200; 201) extends around the entire storage bearing (3 2) and at least also along its underside, with the crushing zones (200, 201) connected to each other.

7. Warehouse according to one of claims 1-6, CHARACTERIZED IN THAT the storage warehouse (1, 1 2) is bounded at the top by a roof (8; 8 2) formed of concrete (19) and bentonite (20) in several layers.

8. Bearing according to one of claims 1-7, CHARACTERIZED IN THAT the bearing boreholes (6) are located with their bottoms (6A) clearly above the underlying crushing zone (201), e.g. with a distance of 10-25 m.

9. Storage according to one of claims 1-8, CHARACTERIZED IN THAT the storage boreholes (6) are arranged to be closed using plugs formed from alternating layers of concrete and bentonite, e.g. with a thickness of 50-100 m.