Глубокое удаление спицы (DBD) является концепцией утилизации высокого уровня радиоактивных отходов из ядерных реакторов в сверхглубоких скважинах , а не в более традиционных глубоких геологических формациях , которые раскопаны как мины. Глубокая скважинная утилизация направлена на размещение отходов на глубине до пяти километров (3,1 мили) под поверхностью Земли и в первую очередь зависит от толщины естественного геологического барьера для безопасной изоляции отходов от биосферы в течение очень длительного периода времени, поэтому что он не должен представлять угрозы для человека и окружающей среды. Первоначально концепция была разработана в 1970-х годах, но в 2014 году консорциум во главе сСандийские национальные лаборатории . [1]
Отходы будут помещены в нижнюю милю такой дыры в кристаллической породе, чтобы изолировать их от окружающей среды. [2] Верхние две мили ствола скважины будут заполнены защитными слоями, включая асфальт, бентонит , бетон и щебень, которые, как ожидается, защитят окружающую среду в течение геологического времени , а скважина будет облицована стальным кожухом. [2]
Пара предложенных испытательных скважин в США была отменена из-за протеста общественности и отсутствия финансирования в 2016 и 2017 годах.
Американские испытания захоронения глубоких скважин [ править ]
Начиная с 2016 года, Министерство энергетики США профинансировало экспериментальную скважину глубиной более 3 миль (4,8 км) в Регби , Северная Дакота . Планы этого пятилетнего проекта в Регби не касались ядерных отходов, а вместо этого должны были проверить другие аспекты концепции скважины. [3] Однако, после протестов в Северной Дакоте, сайт был предложен в Спинк Каунти , штат Южная Дакота . После того, как протесты в Южной Дакоте помешали реализации проекта, Министерство энергетики отказалось от проекта. [4] Из-за общественного протеста против первой экспериментальной скважины в конце 2016 года Министерство энергетики объявило о втором проекте, в котором будут задействованы четыре объекта; два в Нью-Мексико, один в Техасе и один в Южной Дакоте. На ранних этапах проекта требовалось заручиться общественной поддержкой, прежде чем Министерство энергетики выбрало бы окончательное место для экспериментальной скважины. 23 мая 2017 года Министерство энергетики объявило об изменении приоритетов финансирования и прекращении финансирования проекта глубоких скважин. [5]
Иллюстрация [ править ]
На схеме область решения используется для компьютерного моделирования теплового потока вокруг ствола скважины. [6]
Подробности [ править ]
Концепция предполагает бурение скважины на глубину примерно 5 км (3,1 мили) в земной коре. Отходы с высоким уровнем активности , такие как отработавшее ядерное топливо , должны быть запечатаны в прочные стальные контейнеры и опущены в скважину, заполняя забой один или два километра скважины. Современные технологии ограничивают диаметр ствола скважины до менее 50 сантиметров. Это означает, что некоторые отходы, которые в настоящее время хранятся в больших контейнерах, необходимо будет переупаковать в контейнеры меньшего размера. [1] Остальная часть ствола скважины затем герметизируется соответствующими материалами, включая глину, цемент, засыпку из щебня и асфальт, чтобы обеспечить барьер с низкой проницаемостью между отходами и земной поверхностью. В некоторых концепциях отходы могут быть окружены цементным раствором.цементный раствор или сильно уплотненная буферная матрица из бентонита для обеспечения улучшенной локализации и уменьшения влияния движения горных пород на целостность контейнеров. Высокотемпературный сценарий включает в себя очень молодые горячие отходы в контейнерах, которые выделяют достаточно тепла для создания зоны плавления вокруг ствола скважины. По мере того, как отходы разлагаются и охлаждают, зона плавления снова затвердевает, образуя твердый гранитный саркофаг вокруг контейнеров, навсегда погребая отходы. [7] В обоих сценариях химически восстановительные условия вблизи скважины уменьшат перенос большинства радионуклидов. [ необходима цитата ]
Концепция глубоких скважин может применяться к любому количеству отходов. Для стран, которые не полагаются на атомные электростанции, весь их инвентарь высокоактивных ядерных отходов, возможно, может быть захоронен в одной скважине. [ необходима цитата ] Текущие оценки показывают, что отработавшее топливо, произведенное на одной большой атомной электростанции, работающей в течение нескольких десятилетий, могло быть захоронено менее чем в десяти скважинах. [ необходима цитата ] По оценкам, только 800 скважин будет достаточно для хранения всего существующего в США запаса ядерных отходов. [1]Программы захоронения скважин могут быть прекращены в любое время с небольшими потерями инвестиций, поскольку каждая скважина независима. Модульный характер захоронения в скважине позволит захоронить ядерные отходы на региональном уровне или на месте. Еще одна привлекательность варианта с глубокими скважинами - это возможность бурения скважин и размещения отходов с использованием модификаций существующих технологий бурения на нефть и газ.
Наконец, воздействие на окружающую среду невелико. Сооружение по переработке отходов на устье скважины плюс временная буферная зона безопасности потребуют около одного квадратного километра. Когда скважина заполнена и закупорена, земля может быть возвращена в первозданное состояние. [ необходима цитата ]
Расположение соответствующих сайтов [ править ]
В каждом штате США есть глубокие породы, подходящие для собственного хранилища скважин. [2] Требуемые кристаллические породы фундамента расположены намного ниже осадочных пород низкой плотности , водоносных горизонтов питьевой воды и залежей нефти и газа. [2] Одна скважина не была бы достаточно большой, чтобы вместить все ядерные отходы, производимые такой страной, как Соединенные Штаты, и поэтому некоторые из них могут в конечном итоге существовать в пределах одной страны. [2]
Скорость строительства [ править ]
Ученые из Университета Шеффилда в Англии говорят, что глубокие скважины для захоронения ядерных отходов можно построить гораздо быстрее, чем традиционное глубокое геологическое хранилище , которое вырывают как подземную шахту для захоронения отходов. [8] Подход с заминированным хранилищем безуспешно применялся в течение многих лет, но инженеры из Университета Шеффилда говорят, что скважину можно пробурить, заполнить и закрыть не более чем за пять лет, в отличие от десятилетий, необходимых для заминированного хранилища. [8]
См. Также [ править ]
- Удаление горизонтальных скважин
- Удаление радиоактивных отходов в океан
- Удаление морского дна
- Ядерный топливный цикл
- Радиоактивные отходы
- Хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин
- Опытная установка по изоляции отходов
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Толлефсон, Джефф (4 марта 2014 г.). «США стремятся к возрождению исследований в области отходов» . Природа . 507 (7490): 15–16. Bibcode : 2014Natur.507 ... 15T . DOI : 10.1038 / 507015a . PMID 24598616 . Дата обращения 5 июня 2014 .
- ^ a b c d e Конка, Джеймс. «Министерство энергетики пытается изменить правила утилизации ядерных отходов» , Forbes (21 января 2016 г.).
- ^ Nowatzki, Майк. «Официальные лица выражают« глубокую озабоченность »тем, что предлагаемый проект бурения вблизи Регби может привести к захоронению ядерных отходов в Северной Дакоте » , ИНФОРУМ (28 января 2016 г.).
- ^ Voosen, Павел (2016-09-27). «Протесты побуждают переосмыслить испытание глубокой скважины на ядерные отходы» . Наука (AAAS) . Проверено 18 января 2018 .
- ↑ Орр, Франклин (Линн) (23 мая 2017 г.). «Изучение возможности создания глубоких скважин» . Проверено 18 января 2018 .
- ^ Viney, Clare (1 июня 2007). «Управление нашими ядерными отходами» (6). Королевское химическое общество . Дата обращения 3 июня 2014 . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Гибб, Фергус (2007). «Вариант захоронения отработавшего ядерного топлива в глубокую скважину». Университет Шеффилда . Архивировано из оригинальных Архивированных 2007-07-23 в Вайбаке машина 7 февраля 2012 года.
- ^ a b «США будут пробурить скважину глубиной 5 км для испытания хранилища радиоактивных отходов» , GCR: Global Construction Review (9 февраля 2016 г.).
Внешние ссылки [ править ]
- Журнал Геологического общества, январь 2000 г. Гибб, Фергус Г.Ф.
- Отчет Nirex 2004: Обзор концепции захоронения радиоактивных отходов в глубоких скважинах [ постоянная мертвая ссылка ]
- Тезис Хоага / Массачусетского технологического института - Конструкция контейнера для захоронения ядерных отходов в глубоких скважинах
- Оценка эффективности глубоких скважин Sandia National Labs
- Тезис Sizer / MIT - Удаление мелких отходов актинидов в глубокие геологические скважины
- Статья 2010 г., посвященная глубоким скважинам NEI
- Статья 2010 Physics Today Deep Borehole
- Март 2010 г. Презентация Дрисколла на семинаре по скважинам в Sandia-MIT
