Оценка характера теплового воздействия источника на вмещающую среду

И.Ю. Шищиц 

В.А. Бобровский 
ж 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ 

ХАРАКТЕРА 
ТЕПЛОВОГО 

ВОЗДЕЙСТВИЯ 

ИСТОЧНИКА 

НА ВМЕЩАЮЩУЮ 

СРЕДУ 

w 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО московского 

m r v r i A P P T R F H u n r n ГПРЫПГГ) VHUBPPPKTFTA 
A 

2005 
A 

УДК 624.039.7.504 
ББК 33.1 
Ш 5 5 

Ш и щ и ц И.Ю., Бобровский В.А. 

Ш 55 
Оценка характера 
теплового 
воздействия источника на вмещающую среду. — М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005.—41 с : ил. 

Рассмотрены воздействия тепловых нагрузок на массив горных пород и 
его реакции на эти воздействия. Приведена методика расчета формирования тепловых полей вокруг буровых скважин, загруженных тепловыделяющими источниками. Подробно изложен метод оценки формирования 
напряженно-деформированного поля массива Даны примеры конкретного 
расчета и рекомендации для выбора оптимальных решений, определяющих 
условия сохранения массивом требуемых изолирующих качеств. 

Приведенные в работе сведения направлены на решение специфических задач, возникающих в выработках рудников, шахт и специальных 
подземных сооружений при защите окружающей природной среды и 
массива горных пород. 

Для студентов вузов, обучающихся по направлению «Горное дело», 
аспирантов и научных работников. 

УДК 624.039.7.504 

ББК 33.1 

© И.Ю. Шищиц, В.Л. Бобровский, 2005 
© Издательство МГГУ, 2005 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2005 

ВВЕДЕНИЕ 

Развитие современных технологий с использованием радиоактивных материалов приводит в сфере жизнедеятельности 
человека к накоплению радиоактивных отходов и загрязнению 
окружающей среды. 

Важное значение имеет проблема обращения с радиоактивными 
отходами их переработки 
кондиционированию 
и 
экологически надежной изоляции их от среды жизнедеятельности человека. 

Острота этой проблемы характеризуется объемами накопления радиоактивных отходов и материалов их активностью. 

Особую важность представляют радиоактивные отходы и 
отработавшее 
топливо 
ядерных 
энергетических 
установок, 
объем которых составляет около 660 млн.м

3 и 4 тыс. т., общая 
активность которых составляет -1,5 млрд.Ки. 

Многие из этих отходов являются высокоактивными и характеризуются выделением большого количества тепла, влияние которого на окружающую среду должным образом должно учитываться. 

Таким образом, проблема надежной изоляции радиоактивных отходов является важнейшей 
народнохозяйственной 
проблемой, решение которой должно обеспечить надежную и 
экологически безопасную их изоляцию от окружающей среды 
и человека. 

По единодушному мнению многих ученых эта проблема в 
обозримом будущем может быть решена только путем их размещения в геологической толще горных пород, 
способных 
принять и локализовать возникающую от размещения 
РАО 
технологическую нагрузку таким образом, что бы в заранее 
обусловленных контурах оградить вмещающий массив от негативных воздействий. 

3 

Разработанные российскими учеными понятия о науках о 
земле и их приложения к конкретным технологиям показали 
широкие возможности использования различных технологий 
промышленности для обеспечения ресурсов жизнедеятельности. При этом большая роль должна отдаваться обеспечению 
экологической 
безопасности 
недр 
[1]. В 
этом 
отношении 
влияние технологических составляющих при изоляции РАО 
будет определяющим, особенно с учетом возникающих при 
этом тепловых нагрузок, способных привести к изменению 
напряженно-деформированного 
состояния 
массива 
и, 
как 
следствие, изменить его изолирующие свойства. Поэтому определение характера и параметров тепловых источников является определяющим фактором и требует 
соответствующих 
оценок. 

В данной работе рассматриваются параметры теплового 
воздействия 
тепловыделяющих 
радиоактивных 
отходов 
на 
вмещающую среду и ее реакции с целью определения характера и величин последствий от мощных тепловых воздействий, что необходимо для оценки нарушений и качества массива горных пород. 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА И ПАРАМЕТРОВ 
ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ 
ОТХОДОВ НА ВМЕЩАЮЩУЮ СРЕДУ 
С ВЫДАЧЕЙ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИХ ФИЗИЧЕСКИМ 
ПАРАМЕТРАМ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЗАХОРОНЕНИЮ 

1.1. ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА НА МАССИВ ГОРНЫХ ПОРОД 

Тепловая нагрузка на вмещающий массив горных пород, 
при захоронении РАО в скважинах, пробуренных в глубокие 
устойчивые геологические формации, определяется видом отходов, степенью их подготовительной обработки, длительностью выдержки в поверхностных хранилищах, объемом упаковки. 

Количество тепла зависит от состава отходов, получаемых 
в результате кондиционирования первоначальных продуктов. 
Используются три топливных цикла: однократный цикл 
— 
цикл отработанного топлива, повторный цикл — регенерация 
урана и общая регенерация — восстановление урана и плутония. По этим технологиям получают отходы, тепловыделение 
которых, определяется их составляющими и, соответственно, 
временем полураспада каждого из них. Тепловыделения РАО 
в течение длительного времени характеризуется распадом актинидов и их дочерних элементов. 

Таким образом, параметр аппроксимации снижения тепловыделения во времени т получается различным за время захоронения отходов. 

К основным факторам, характеризующим взаимодействие 
отвержденных РАО и окружающих пород по тепловыделению, 
относятся: 

• 
начальное количество тепла на тонну или в кубическом 
метре отходов (диаметр тепловыделяющего цилиндра) на момент захоронения; 

5