Обгрунтування подвійної системи вентиляції для повного захоплення високорадіоактивних відходів у відпрацьованих відкритих шахтах
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.336110Ключові слова:
радіоактивні відходи, відпрацьовані шахти, система вентиляції, управління теплом, безпека сховищаАнотація
Повне захоронення високоактивних радіоактивних відходів (ВРВ) у відпрацьованих відкритих шахтах є перспективним рішенням для довгострокової ізоляції відходів. У цьому дослідженні представлено обґрунтування та проектування інноваційної подвійної вентиляційної системи, спрямованої на регулювання тепла та видалення газопилових сумішей з таких сховищ. Вентиляційна система призначена для контролю пилогазових викидів та теплових навантажень завдяки конфігурації з двома димарями, що забезпечує ефективне відведення газу та конвективне охолодження. Запропоновано систему основного та додаткового димарів: основний димар направляє піднімається гарячу газопилову суміш, а додатковий димар обробляє її за допомогою поетапної системи очищення перед остаточним захороненням. Математичне моделювання, включаючи закон Фур'є, закон Дарсі та закон Фіка, підтверджує теплове, гідравлічне та газодинамічне моделювання. Дослідження демонструє, що за умови належного вентиляційного потоку та ізоляції з композитного шару внутрішню температуру сховища можна знизити з 300°C до нижче 100°C протягом 30 років, що значно знижує ризик деградації контейнера та мобілізації частинок, викликаної газом. Інтегрована система покращує безпеку, спостережуваність та довгострокову надійність захоронення високоактивних радіоактивних відходів (ВРВ) у відкритих відпрацьованих шахтах, пропонуючи масштабоване та міжнародно сумісне рішення. Завдяки поєднанню моделювання розподілу температури, структурного аналізу та моделювання потоку повітря демонструється життєздатність системи. Результати показують, що запропонована конфігурація вентиляції забезпечує ефективне регулювання температури, структурну стійкість під навантаженням та сумісність з перепрофільованою гірничою інфраструктурою. Дослідження пропонує масштабоване, енергоефективне рішення для управління сховищем ВРВ (високоактивних радіоактивних відходів), прокладаючи шлях для безпечнішої та більш сталої ізоляції ядерних відходів.
Посилання
- Lei, Z., Wang, Y., Zhang, Y., Gu, F., Zan, Z., Mei, Y. et al. (2024). Advanced Risk Assessment for Deep Excavation in Karst Regions Using Improved Dempster–Shafer and Dynamic Bayesian Networks. Buildings, 14 (9), 3022. https://doi.org/10.3390/buildings14093022
- Beswick, A. J., Gibb, F. G. F., Travis, K. P. (2014). Deep borehole disposal of nuclear waste: engineering challenges. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Energy, 167 (2), 47–66. https://doi.org/10.1680/ener.13.00016
- Bharath Kumar, T., Lingaraju, M. P. (2019). Nuclear waste management: Innovative techniques for long-term storage. World Journal of Advanced Research and Reviews, 3 (2), 136–146. https://doi.org/10.30574/wjarr.2019.3.2.0114
- Gorin, N. V., Kuchinov, V. P., Usanov, S. V., Vasiliev, A. P. (2023). Use underground mines for disposal of radioactive waste of the 3rd and 4th classes. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University Geo Assets Engineering, 334 (9), 128–136. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/9/4159
- Lee, J., Choi, H., Cho, D. (2022). A Study on Thermal Load Management in a Deep Geological Repository for Efficient Disposal of High Level Radioactive Waste. Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT), 20 (4), 469–488. https://doi.org/10.7733/jnfcwt.2022.032
- Ratiko, R., Sumarbagiono, R., Aisyah, A., Wati, W., Heriyanto, K., Mirawaty, M. et al. (2022). Theoretical and Experimental Analysis on Influence of Natural Airflow on Spent Fuel Heat Removal in Dry Cask Storage. Sustainability, 14 (3), 1859. https://doi.org/10.3390/su14031859
- Jiang, J., Wang, S., Lei, Q., Zhu, Z., Liu, Z., Xu, C., Liu, X. (2022). A study on the clearance of metal frames of waste filters from ventilation system in nuclear power plant. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 331 (3), 1261–1266. https://doi.org/10.1007/s10967-022-08211-6
- Kim, Y.-M., Kwon, O.-S., Yoon, C.-H., Kwon, S.-K., Kim, J. (2007). A Study on Ventilation System of Underground Low-Intermediate Radioactive Waste Repository. Journal of the Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT), 5 (1), 65–78. Available at: https://www.researchgate.net/publication/264107313_A_Study_on_Ventilation_System_of_Underground_Low-Intermediate_Radioactive_Waste_Repository
- Mansfield, D., Montazeri, A. (2024). A survey on autonomous environmental monitoring approaches: towards unifying active sensing and reinforcement learning. Frontiers in Robotics and AI, 11. https://doi.org/10.3389/frobt.2024.1336612
- Sung, Y., Chen, Z., Das, J., Tokekar, P. (2023). A Survey of Decision-Theoretic Approaches for Robotic Environmental Monitoring. Foundations and Trends® in Robotics, 11 (4), 225–315. https://doi.org/10.1561/2300000073
- Andersson, J. (2020). Science underpinning the safety case of deep geological repositories − challenges in the past and in the future and how to maintain knowledge and competence during operation. EPJ Nuclear Sciences & Technologies, 6, 24. https://doi.org/10.1051/epjn/2019037
- Kuzmin, E. V., Kalakutsky, A. V., Morozov, A. A. (2021). Method for Radioactive Waste Disposal in Underground Mines. Radioactive Waste, 15 (2), 49–62. https://doi.org/10.25283/2587-9707-2021-2-49-62
- Kaimov, A., Kaiym, T., Kaimov, S., Kaimov, A., Kanagatova, N. (2024). Justification of an innovative system for the complete burial of solid, high-level radioactive waste (HLW) in spent open-pit mines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (131)), 6–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.311832
- Kaimov, A., Kaimov, A., Kaimov, S., Kaiym, T., Primbetova, A., Mamyrbaev, O. et al. (2022). Development of intelligent and expert system for automation of processes of mining and transport works on the basis of satellite navigation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (116)), 13–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.255720
- Kaimov, A., Syrgaliyev, Y., Tuleshov, A., Kaimov, S., Kaiym, T., Kaimov, A., Primbetova, A. (2022). Creation of an innovative robot with a gripper for moving plant microshoots from the in vitro transport tank to the working tank with soil ground at the stage of their adaptation in soil ground during microclonal reproduction. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (115)), 48–58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253135
- Kaimov, S. (2019). Pat. No. 4729 KZ. Flue gas recovery system of a thermal power plant. Available at: https://drive.google.com/drive/folders/1xiiPdeSg-crQWbofDMB0cHIP6OouPgfx?usp=sharing
- Kaimov, S. (2024). Pat. No. 9444 KZ. System of dust and gas mixture extraction devices from a chimney of a thermal power plant for separation of solid particles from gases and their complete processing into useful products. Available at: https://drive.google.com/drive/folders/1xiiPdeSg-crQWbofDMB0cHIP6OouPgfx
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Talgat Kaiym, Amandyk Tuleshov, Askar Seidakhmet, Suleimen Kaimov, Aidarkhan Kaimov, Abylay Kaimov, Azil Zamanbek, Yelaman Abussagatov, Aliman Alibek, Kaiyrtay Issabayev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
