本發(fā)明涉及核電技術，特別是涉及用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫及處置方法。

背景技術：

針對核電站運行和退役產(chǎn)生的低中放固體廢物，國內通常的做法是進行近地表處置。根據(jù)IAEA于2009年頒布的新的放射性廢物分類標準，其建議對中放廢物尤其是長壽命低中放廢物要進行更大深度的處置，對比國內相關法規(guī)，可對其進行地下幾十米的巖洞型處置。目前國外已有建成的巖洞型處置場，國內正在進行相關的研究和準備工作，并計劃在十三五期間進行設計建造。國內廢物處置場是按照區(qū)域進行建設的，每個處置場收集周邊省份幾個核電廠的廢物進行處置，處置場設計建造難度大，建設周期長，且廢物在轉運到處置場的過程中存在泄漏的可能，目前國際上更傾向于把處置場建造在相關核設施附近，處置場規(guī)模不大，僅服務于該核設施，勘察設計時可以與核電站統(tǒng)一規(guī)劃，且避免了廢物運輸?shù)娘L險。

根據(jù)相關規(guī)范要求，廢物包在處置單元內的擺放設計應體現(xiàn)最優(yōu)化，以便盡量多的擺放廢物包，并考慮廢物包擺放的穩(wěn)定性，同時應考慮工作人員所受劑量盡量少。根據(jù)廢物包表面劑量率的不同，國際上有分開堆碼和混合堆碼兩種形式。分開堆碼形式需要根據(jù)廢物包表面劑量率設計多個處置區(qū)，處置區(qū)的設計建設規(guī)模和難度均較大，另一方面，由于不同劑量廢物包的數(shù)量差別較大，分開處置的空間利用率不高，經(jīng)濟性較差。根據(jù)國際上的經(jīng)驗，一座大型筒倉式處置場可以滿足兩臺百萬千瓦級核電站60年運行期產(chǎn)生的所有低中放廢物，混合處置的經(jīng)濟性較好。

國內近地表處置也有混合堆碼的形式，表面劑量率大的貨包靠下堆放，劑量率小的貨包覆蓋在上方，但是表面劑量率大的貨包集中堆放會產(chǎn)生劑量累積和釋熱率的增大，對人員防護和300-500年處置期中屏障材料的影響較大；國外巖洞處置庫混合堆碼的形式也未考慮累積效應以及對屏障材料的影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫及處置方法，使其既能保證堆碼結構穩(wěn)定和處置容量的最大化，又能防止劑量的累積，減少對處置人員的輻射量和對屏障材料的影響，同時，通過分區(qū)布置，可以保證在有地下水侵入式，產(chǎn)生盡可能少的核素浸出量。

本發(fā)明提供的一種用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫，包括襯砌筒倉，所述襯砌筒倉內部堆放有廢物集裝鋼箱，所述廢物集裝鋼箱分別包括低表面劑量率鋼箱、第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱，所述低表面劑量率鋼箱設置于襯砌筒倉內腔的外側、頂部和底部，所述第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱位于低表面劑量率鋼箱內側，所述第一高表面劑量率鋼箱成排設置，所述第二高表面劑量率鋼箱成排設置，在同一水平面上的每排第一高表面劑量率鋼箱和每排第二高表面劑量率鋼箱間隔設置，所述第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱相鄰上下位置間隔設置。

在上述技術方案中，所述低表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶；所述第一高表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶和高表面劑量率廢物桶，其中，多個低表面劑量率廢物桶集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶集中成另一排設置，一排低表面劑量率廢物桶與一排高表面劑量率廢物桶上下間隔設置；所述第二高表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶和高表面劑量率廢物桶，其中，多個低表面劑量率廢物桶集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶集中成另一排設置，每排低表面劑量率廢物桶與每排高表面劑量率廢物桶的上下擺放位置與第一高表面劑量率鋼箱內的擺放位置相反。

在上述技術方案中，所述低表面劑量率廢物桶為表面劑量率小于2mSv/h的廢物桶，所述高表面劑量率廢物桶為表面劑量率大于2mSv/h的廢物桶。

在上述技術方案中，所述襯砌筒倉內腔、低表面劑量率鋼箱、第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱之間的縫隙設有水泥黏土封閉結構，所述水泥黏土封閉結構頂面高出位于頂部的低表面劑量率鋼箱頂面；所述低表面劑量率鋼箱內在低表面劑量率廢物桶和低表面劑量率鋼箱空隙之間設有水泥固化結構，所述第一高表面劑量率鋼箱內在高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶和第一高表面劑量率鋼箱空隙之間設有水泥固化結構，所述第二高表面劑量率鋼箱內在高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶和第二高表面劑量率鋼箱空隙之間設有水泥固化結構。

在上述技術方案中，所述低表面劑量率鋼箱內共有四排低表面劑量率廢物桶，每排3個低表面劑量率廢物桶；所述第一高表面劑量率鋼箱分別有兩排高表面劑量率廢物桶和兩排低表面劑量率廢物桶，每排高表面劑量率廢物桶為3個，每排低表面劑量率廢物桶為3個，第一排和第三排為高表面劑量率廢物桶，第二排和第四排為低表面劑量率廢物桶；所述第二高表面劑量率鋼箱分別有兩排高表面劑量率廢物桶和兩排低表面劑量率廢物桶，每排高表面劑量率廢物桶為3個，每排低表面劑量率廢物桶為3個，第一排和第三排為低表面劑量率廢物桶，第二排和第四排為高表面劑量率廢物桶。

本發(fā)明提供的一種用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置方法，包括如下步驟：步驟一、建造襯砌簡倉，并準備包括低表面劑量率鋼箱、第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱廢物集裝鋼箱在內的廢物集裝鋼箱；步驟二、在襯砌簡倉底層堆放低表面劑量率鋼箱，并在底層的低表面劑量率鋼箱上堆放第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱，將多個第一高表面劑量率鋼箱堆成一排，將多個第二高表面劑量率鋼箱堆成一排，在同一水平面將各排第一高表面劑量率鋼箱和每排第二高表面劑量率鋼箱間隔布置，并在相鄰上下位置間隔設置第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱，當一層的第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱堆放好后，再在第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱的外側堆放低表面劑量率鋼箱；步驟三、在第一高表面劑量率鋼箱和第二高表面劑量率鋼箱的頂部堆放低表面劑量率鋼箱。

在上述技術方案中，所述步驟一中，低表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶；所述第一高表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶和高表面劑量率廢物桶，其中，多個低表面劑量率廢物桶集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶集中成另一排設置，一排低表面劑量率廢物桶與一排高表面劑量率廢物桶上下間隔設置；所述第二高表面劑量率鋼箱內裝載低表面劑量率廢物桶和高表面劑量率廢物桶，其中，多個低表面劑量率廢物桶集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶集中成另一排設置，每排低表面劑量率廢物桶與每排高表面劑量率廢物桶的上下擺放位置與第一高表面劑量率鋼箱內的擺放位置相反。

在上述技術方案中，將表面劑量率小于2mSv/h的廢物桶標記為低表面劑量率廢物桶，將表面劑量率大于2mSv/h的廢物桶標記為高表面劑量率廢物桶。

在上述技術方案中，所述步驟一中，在低表面劑量率鋼箱內裝載完低表面劑量率廢物桶后，在低表面劑量率廢物桶和低表面劑量率鋼箱空隙之間充填水泥；在第一高表面劑量率鋼箱內裝載完高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶后，分別在高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶和第一高表面劑量率鋼箱空隙之間充填水泥；在第二高表面劑量率鋼箱內裝載完高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶后，分別在高表面劑量率廢物桶、低表面劑量率廢物桶和第二高表面劑量率鋼箱空隙之間充填水泥；所述步驟二中、每層鋼箱吊裝完后用水泥黏土漿在襯砌筒倉內進行灌漿，并使水泥黏土漿高于該層鋼箱頂面。

在上述技術方案中，還包括步驟四、襯砌筒倉內堆滿鋼箱后，在襯砌筒倉內腔和低表面劑量率鋼箱之間的縫隙充填水泥黏土漿，使灌漿高度高于位于頂部的低表面劑量率鋼箱。

本發(fā)明用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫及處置方法，具有以下有益效果：

一、處置庫建在核電廠附近，一座大型筒倉式處置庫可以滿足兩臺百萬千瓦機組60年壽期內產(chǎn)生的低中放廢物的處置需求，同時對不同表面劑量率的廢物包進行混合處置，符合核電廠每年產(chǎn)生的不同劑量廢物包的比例，不用為劑量率大但數(shù)量少的廢物包專門建造處置庫，處置庫的經(jīng)濟性較好。

二、通過對廢物包進行分區(qū)布置，可以減少表面劑量率較大的貨包集中堆放產(chǎn)生的劑量累積和釋熱率的增加，由此可以減緩對廢物桶以及屏障材料使用壽命的影響。

三、通過對廢物包進行分區(qū)布置，劑量率低的廢物包碼放在處置區(qū)的外側和底部，可以減少廢物包在處置區(qū)吊裝和運輸時對人員的輻射。

四、通過對廢物包進行分區(qū)布置，當有地下水侵入筒倉內時，最先與表面劑量率小的廢物包接觸，從而減少和延緩了放射性核素隨地下水的遷移。

五、使用鋼箱對鋼桶廢物包進行打包，可以提高廢物裝載效率，相比鋼桶直接堆碼的形式，堆碼的結構穩(wěn)定性更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫的整體剖視圖；

圖2為圖1中底層鋼箱的結構俯視圖；

圖3為圖1中第二層鋼箱的結構俯視圖；

圖4為圖1中第三層鋼箱的結構俯視圖；

圖5為圖1中低表面劑量率鋼箱內布置的結構側視圖；

圖6為圖5的結構主視圖；

圖7為圖1中第一高表面劑量率鋼箱的結構側視圖；

圖8為圖7的結構主視圖；

圖9為圖1中第二高表面劑量率鋼箱的結構側視圖；

圖10為圖9的結構主視圖；

圖11為本發(fā)明用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。

參見圖1至圖4，本發(fā)明用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置庫，包括襯砌筒倉1，所述襯砌筒倉1內部堆放有廢物集裝鋼箱5，所述廢物集裝鋼箱5分別包括低表面劑量率鋼箱5-1(圖1至圖4中標記為A)、第一高表面劑量率鋼箱5-2(圖1至圖4中標記為B)和第二高表面劑量率鋼箱5-3(圖1至圖4中標記為C)，所述低表面劑量率鋼箱5-1設置于襯砌筒倉1內腔的外側、頂部和底部，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3位于低表面劑量率鋼箱5-1內側，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2成排設置，所述第二高表面劑量率鋼箱5-3成排設置，在同一水平面上的每排第一高表面劑量率鋼箱5-2和每排第二高表面劑量率鋼箱5-3間隔設置，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3相鄰上下位置間隔設置。

參見圖5至圖6，所述低表面劑量率鋼箱5-1內裝載低表面劑量率廢物桶3；優(yōu)選為，所述低表面劑量率鋼箱5-1內共有四排低表面劑量率廢物桶3，每排3個低表面劑量率廢物桶3。參見圖7至圖8，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2內裝載低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2，其中，多個低表面劑量率廢物桶3集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶2集中成另一排設置，一排低表面劑量率廢物桶3與一排高表面劑量率廢物桶2上下間隔設置；優(yōu)選為，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2分別有兩排高表面劑量率廢物桶2和兩排低表面劑量率廢物桶3，每排高表面劑量率廢物桶2為3個，每排低表面劑量率廢物桶3為3個，第一排和第三排為高表面劑量率廢物桶2，第二排和第四排為低表面劑量率廢物桶3。參見圖9至圖10，所述第二高表面劑量率鋼箱5-3內裝載低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2，其中，多個低表面劑量率廢物桶3集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶2集中成另一排設置，每排低表面劑量率廢物桶3與每排高表面劑量率廢物桶2的上下擺放位置與第一高表面劑量率鋼箱5-2內的擺放位置相反；優(yōu)選為，所述第二高表面劑量率鋼箱5-3分別有兩排高表面劑量率廢物桶2和兩排低表面劑量率廢物桶3，每排高表面劑量率廢物桶2為3個，每排低表面劑量率廢物桶3為3個，第一排和第三排為低表面劑量率廢物桶3，第二排和第四排為高表面劑量率廢物桶2。所述低表面劑量率廢物桶3為表面劑量率小于2mSv/h的廢物桶，所述高表面劑量率廢物桶2為表面劑量率大于2mSv/h的廢物桶。所述儲存低中放廢物的鋼桶為國家標準型號，一般為400L和200L，本文根據(jù)打包鋼箱的尺寸采用400L鋼桶。

根據(jù)國內核電廠的運行經(jīng)驗，核電廠每年產(chǎn)生的低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2的比例大致為3:1，因此在對廢物桶進行打包的時候，考慮年產(chǎn)廢物種類和總量，打包鋼箱分為兩種類型，第一種類型只打包低表面劑量率廢物桶3，標記為A類鋼箱(低表面劑量率鋼箱5-1)；第二種類型為低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2的混合打包鋼箱，并根據(jù)低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2的擺放順序不同標記為B類鋼箱(第一高表面劑量率鋼箱5-2)和C類鋼箱(第二高表面劑量率鋼箱5-3)。

所述襯砌筒倉1內腔、低表面劑量率鋼箱5-1、第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3之間的縫隙設有水泥黏土封閉結構，所述水泥黏土封閉結構頂面高出位于頂部的低表面劑量率鋼箱5-1頂面；參見圖6，所述低表面劑量率鋼箱5-1內在低表面劑量率廢物桶3和低表面劑量率鋼箱5-1空隙之間設有水泥固化結構4，參見圖8，所述第一高表面劑量率鋼箱5-2內在高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3和第一高表面劑量率鋼箱5-2空隙之間設有水泥固化結構4，參見圖10，所述第二高表面劑量率鋼箱5-3內在高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3和第二高表面劑量率鋼箱5-3空隙之間設有水泥固化結構4，利用水泥固化結構4填充鋼箱與鋼桶之間的間隙，可以保證鋼箱在吊裝和堆放過程中的穩(wěn)定性。

參見圖11，本發(fā)明用于低中放廢物包混合分區(qū)堆碼的巖洞處置方法，包括如下步驟：

步驟一、建造襯砌簡倉1，并準備包括低表面劑量率鋼箱5-1、第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3廢物集裝鋼箱5在內的廢物集裝鋼箱5，具體過程為：

1、將表面劑量率小于2mSv/h的廢物桶標記為低表面劑量率廢物桶3，將表面劑量率大于2mSv/h的廢物桶標記為高表面劑量率廢物桶2；

2、低表面劑量率鋼箱5-1內裝載低表面劑量率廢物桶3，在低表面劑量率鋼箱5-1內裝載完低表面劑量率廢物桶3后，在低表面劑量率廢物桶3和低表面劑量率鋼箱5-1空隙之間充填水泥；

3、所述第一高表面劑量率鋼箱5-2內裝載低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2，其中，多個低表面劑量率廢物桶3集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶2集中成另一排設置，一排低表面劑量率廢物桶3與一排高表面劑量率廢物桶2上下間隔設置，在第一高表面劑量率鋼箱5-2內裝載完高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3后，分別在高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3和第一高表面劑量率鋼箱5-2空隙之間充填水泥；

4、所述第二高表面劑量率鋼箱5-3內裝載低表面劑量率廢物桶3和高表面劑量率廢物桶2，其中，多個低表面劑量率廢物桶3集中成一排設置，多個高表面劑量率廢物桶2集中成另一排設置，每排低表面劑量率廢物桶3與每排高表面劑量率廢物桶2的上下擺放位置與第一高表面劑量率鋼箱5-2內的擺放位置相反，在第二高表面劑量率鋼箱5-3內裝載完高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3后，分別在高表面劑量率廢物桶2、低表面劑量率廢物桶3和第二高表面劑量率鋼箱5-3空隙之間充填水泥；

步驟二、在襯砌簡倉1底層堆放低表面劑量率鋼箱5-1，并在底層的低表面劑量率鋼箱5-1上堆放第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3，將多個第一高表面劑量率鋼箱5-2堆成一排，將多個第二高表面劑量率鋼箱5-3堆成一排，在同一水平面將各排第一高表面劑量率鋼箱5-2和每排第二高表面劑量率鋼箱5-3間隔布置，并在相鄰上下位置間隔設置第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3，當一層的第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3堆放好后，再在第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3的外側堆放低表面劑量率鋼箱5-1；每層鋼箱吊裝完后用水泥黏土漿在襯砌筒倉1內進行灌漿，并使水泥黏土漿高于該層鋼箱頂面；

步驟三、在第一高表面劑量率鋼箱5-2和第二高表面劑量率鋼箱5-3的頂部堆放低表面劑量率鋼箱5-1；

步驟四、襯砌筒倉1內堆滿鋼箱后，在襯砌筒倉1內腔和低表面劑量率鋼箱5-1之間的縫隙充填水泥黏土漿，使灌漿高度高于位于頂部的低表面劑量率鋼箱5-1。

為盡量減少鋼箱表面輻射劑量在廢物運輸和吊裝過程中產(chǎn)生的輻射，對每一層的廢物鋼箱，B、C類鋼箱靠近處置區(qū)域的內側，A類鋼箱布置在處置區(qū)域的外側和底部。為減少表面劑量率大的廢物桶的劑量累積效應，對每層處置區(qū)域的B、C類鋼箱進行間隔布置，對下層布置B類鋼箱的位置，上層則布置C類鋼箱。根據(jù)總的布置原則，單層鋼箱的分區(qū)布置形式分為三種，圖2中6為第一種布置形式，該層布置區(qū)域只擺放A類鋼箱，處置區(qū)的底層和頂層采用這種布置形式。采用布置形式6鋪滿處置區(qū)的底層，并利用水泥黏土漿填充鋼箱間隙，灌漿高出鋼箱上方一定高度。第二層鋼箱采用圖3中處置形式7，第三層鋼箱采用圖4中的處置形式8，如此每層按照7878…的堆碼方法向上間隔堆放，處置區(qū)的頂部采用處置形式6，至此廢物鋼箱5填滿襯砌筒倉1。為減少廢物吊裝過程中的人員輻射，整個廢物鋼箱的吊裝采用遠程控制的數(shù)控環(huán)吊完成。每層處置區(qū)填滿后都用水泥黏土漿進行灌漿，保證整體堆碼結構的穩(wěn)定和受力均勻。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。

本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。