用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构的制作方法

本发明属于极低放射性固体废物处理技术领域，更具体地，涉及一种用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构。

背景技术：

随着经济的发展，人们的环保意识逐渐增强，尤其是日本福岛核泄漏事件的发生，使放射性固体废物的安全处置成为世界关注的焦点。放射性固体废物主要产生于核武器、核燃料、医疗应用等行业，含有氚、钴-60、锶-90、铀-235和钚-239等元素。极低放射性固体废物是放射性固体废物的一种，虽然其放射性水平低，可以在浅层废物填埋场进行处置，但其含有的具有少量放射性的物质的数量巨大，对人体健康和环境的潜在危害长期存在，且危害程度大。目前，对极低放射性固体废物的主要处置技术有近地填埋处置和利用适当的废矿井填埋处置等。在近地填埋处置技术中，当填埋场接收的废物达到填埋场的设计容量或是由于其他原因需要关闭填埋场时，应有组织地对填埋场进行关闭后的覆盖。该覆盖的实施，可有效避免极低放射性固体废物对周边环境的污染，对生态环境的改善具有重要意义。

因此期待研发一种用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构，有效处置极低放射性固体废物，避免极低放射性固体废物对周围环境的污染，并为填埋场地及附近土地的后续开发利用提供便利。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构，应用于极低放射性固体废物填埋场的最终覆盖，避免极低放射性固体废物对周围环境的污染，并为填埋场地及附近土地的后续开发利用提供便利。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构，包括：

隔离层，所述隔离层填充于装有极低放射性固体废物的密封储存罐之间及周边的空隙，以及覆盖于所述装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部，以防止填埋后的极低放射性固体废物泄漏后发生扩散；

防渗层，所述防渗层覆盖于所述隔离层，用于防止地表水渗入所述隔离层中；

排水层，所述排水层覆盖于所述防渗层，用于将所述防渗层阻隔的水导排至填埋区域之外；

绿化土层，所述绿化土层覆盖于所述排水层，用于种植植被。

可选地，所述隔离层包括填充层和土壤层，所述填充层填充于装有极低放射性固体废物的密封储存罐之间及周边的空隙，所述土壤层覆盖于所述装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部。

可选地，所述填充层包括膨润土和级配砂砾，所述级配砂砾的粒径为0.25mm-5mm。

可选地，所述土壤层的平均厚度≥500mm，渗透系数≤1·10^-5cm/s。

可选地，所述防渗层包括由下至上依次设置的粘土层、钠基膨润土垫层及高密度聚乙烯膜层。

可选地，所述粘土层的平均厚度≥750mm，粘土塑性指数＞10，细粒含量≥20％，砂砾含量＜10％，压实度≥94％，渗透系数≤1·10^-7cm/s。

可选地，所述钠基膨润土垫层包括天然钠基膨润土及土工布，所述天然钠基膨润土通过针刺法固定于所述土工布上，所述钠基膨润土垫层的单位面积质量≥5000g/m²，膨润土膨胀指数≥24ml/2g，渗透系数≤1·10^-9cm/s。

可选地，当所述覆盖结构覆盖于所述填埋场顶部时，所述高密度聚乙烯膜层采用厚度≥2.0mm的光面膜；

当所述覆盖结构覆盖于所述填埋场边坡时，所述高密度聚乙烯膜层采用厚度≥2.0mm的糙面膜。

可选地，所述排水层的厚度≥6.0mm，抗压强度≥200kpa；

所述排水层包括由下至上依次层叠设置的下层土工布、排水网及上层土工布；

相邻两块所述上层土工布之间通过缝合的方式进行连接；相邻两块所述排水网之间采用塑料扣件捆扎连接，且捆扎间距≤1.5m；相邻两块所述下层土工布之间通过搭接的方式进行连接。

可选地，所述绿化土层的厚度≥750mm，压实度≥80％，包括由下至上依次设置的支持土层及营养土层，所述支持土层的厚度≥500mm，所述营养土层的厚度≥250mm。

本发明的有益效果在于：

1、本发明设置隔离层防止填埋后的极低放射性固体废物泄漏后发生扩散，在所述隔离层上覆盖防渗层防止地表的水渗入所述隔离层中，在防渗层覆盖排水层以将所述防渗层阻隔的水的导排至填埋区域之外，在排水层上覆盖绿化土层用于种植植被；不仅阻隔了极低放射性固体废物泄漏及扩散，同时有效避免了地表雨水渗漏，全面的防止了极低放射性固体废物对周边环境造成污染，实现了极低放射性废物的永久封闭，并为填埋场地及附近土地的后续开发利用提供便利。

2、采用填充层覆盖于码齐垒高的极低放射性固体废物密封储存罐之间及周边空隙，起到密实填充和有效防止放射性核素向外迁移的作用，采用土壤层覆盖于装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部，起到了有效隔离和支撑的作用。

3、填充层采用膨润土和级配砂砾，吸收和隔离的作用更强，更有利于防止放射性核素向外迁移。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构的示意性结构图。

附图标记说明

1、装有极低放射性固体废物的密封储存罐；2、填充层；3、土壤层；4、粘土层；5、钠基膨润土垫层；6、高密度聚乙烯膜层；7、排水层；8、支持土层；9、营养土层；10、植被。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构，包括：

隔离层，隔离层填充于装有极低放射性固体废物的密封储存罐之间及周边的空隙，以及覆盖于装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部，以防止填埋后的极低放射性固体废物泄漏后发生扩散；

防渗层，防渗层覆盖于隔离层，用于防止地表水渗入隔离层中；

排水层，排水层覆盖于防渗层，用于将防渗层阻隔的水导排至填埋区域之外；

绿化土层，绿化土层覆盖于排水层，用于种植植被。

具体地，本发明设置隔离层防止填埋后的极低放射性固体废物泄漏后发生扩散，在所述隔离层上覆盖防渗层防止地表的水渗入所述隔离层中，在防渗层覆盖排水层以将所述防渗层阻隔的水的导排至填埋区域之外，在排水层上覆盖绿化土层用于种植植被；不仅阻隔了极低放射性固体废物泄漏及扩散，同时有效避免了地表雨水渗漏，全面的防止了极低放射性固体废物对周边环境造成污染，实现了极低放射性废物的永久封闭，并为填埋场地及附近土地的后续开发利用提供便利。

作为可选方案，隔离层包括填充层和土壤层，填充层填充于装有极低放射性固体废物的密封储存罐之间及周边的空隙，土壤层覆盖于装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部。

具体地，采用填充层覆盖于码齐垒高的极低放射性固体废物密封储存罐之间及周边空隙，起到密实填充和有效防止放射性核素向外迁移的作用，采用土壤层覆盖于装有极低放射性固体废物的密封储存罐的顶部，起到了有效隔离和支撑的作用。

作为可选方案，填充层包括膨润土和级配砂砾，级配砂砾的粒径为0.25mm-5mm。

具体地，填充层采用膨润土和级配砂砾，吸收和隔离的作用更强，更有利于防止放射性核素向外迁移。

进一步地，也可以采用粘土等其他土质作为填充层，具体根据固体废物种类及填埋处地层条件选择。

作为可选方案，土壤层的平均厚度≥500mm，渗透系数≤1·10^-5cm/s。

具体地，土壤层厚度较大，在铺设时分层压实，保证土壤层的隔离及支撑作用。

作为可选方案，防渗层包括由下至上依次设置的粘土层、钠基膨润土垫层(gcl)及高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)。

具体地，粘土层、钠基膨润土垫层(gcl)及高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)均具有良好的防水性能，三者配合，能够对地表水起到有效的阻隔防渗作用。

作为可选方案，粘土层的平均厚度≥750mm，粘土塑性指数＞10，细粒含量≥20％，砂砾含量＜10％，压实度≥94％，渗透系数≤1·10^-7cm/s。

作为可选方案，钠基膨润土垫层(gcl)包括天然钠基膨润土及土工布，天然钠基膨润土通过针刺法固定于土工布上，钠基膨润土垫层(gcl)单位面积质量≥5000g/m²，膨润土膨胀指数≥24ml/2g，渗透系数≤1·10^-9cm/s。

具体地，gcl由天然钠基膨润土及土工布针刺加工而成，具有优异的防渗性能，渗透系数达1.0×10^-9cm/s，抗干湿循环能力强，并具有独特的自我修复能力和遇水迅速膨胀的特性，无约束条件下膨胀倍数达20倍。

膨润土是目前世界公认的高放射性废物处置库工程屏障中缓冲/回填材料的首选材料，其遇水发生膨胀，填充工程屏障和地质屏障中的裂隙，进而实现多重屏障的自愈合，具有良好的阻滞和吸附放射性核素的性能，可有效延缓放射性核素向外迁移。

作为可选方案，当覆盖结构覆盖于填埋场顶部时，高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)采用厚度≥2.0mm的光面膜；

当覆盖结构覆盖于填埋场边坡时，高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)采用厚度≥2.0mm的糙面膜。

具体地，hdpe膜为主防渗材料，防渗性能好，渗透系数<10^-12cm/s，为粘土的10⁵倍，抗拉伸强度高，抗变形能力大、极限拉伸应变>700％，抗紫外线能力、抗酸碱盐等化学反应、抗氧化能力、抗高温(>70℃)等性能强，能有效抵抗位移、变形和不均匀沉降，使用寿命长。

进一步地，当覆盖结构覆盖于填埋场边坡时，边坡坡度不能够大于1：3。

更进一步地，用于覆盖顶部时采用光面膜，有利于积水的导排；用于覆盖边坡时采用糙面膜，增大hdpe膜与排水层之间的摩擦阻力，便于排水层的铺设。

作为可选方案，排水层的厚度≥6.0mm，抗压强度≥200kpa；

排水层包括由下至上依次层叠设置的下层土工布、排水网及上层土工布；

相邻两块上层土工布之间通过缝合的方式进行连接；相邻两块排水网之间采用塑料扣件捆扎连接，且捆扎间距≤1.5m；相邻两块下层土工布之间通过搭接的方式进行连接。

具体地，该结构的排水层能有效抵抗位移、变形和不均匀沉降，并且导排效果好，使用寿命长。

作为可选方案，绿化土层的厚度≥750mm，压实度≥80％，包括由下至上依次设置的支持土层及营养土层，支持土层的厚度≥500mm，营养土层的厚度≥250mm。

具体地，支持土层可以根据实际需求选择填充材料，可以采用土壤和砂粒的混合物等。

实施例

图1示出了本实施例的用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构的示意性结构图。

如图1所示，该用于极低放射性固体废物填埋场的覆盖结构由下至上依次包括填充层2、土壤层3、粘土层4、钠基膨润土垫层(gcl)5、高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)6、排水层7、支持土层8、营养土层9及植被10；

填充层2包括膨润土和级配砂砾，级配砂砾的粒径为0.25mm-5mm，填充于装有极低放射性固体废物的密封储存罐1之间及周边的空隙中，土壤层3覆盖于装有极低放射性固体废物的密封储存罐1的顶部，土壤层3的平均厚度≥500mm，渗透系数≤1·10^-5cm/s，以防止填埋后的极低放射性固体废物泄漏后发生扩散；

粘土层4的平均厚度≥750mm，粘土塑性指数＞10，细粒含量≥20％，砂砾含量＜10％，压实度≥94％，渗透系数≤1·10^-7cm/s；

钠基膨润土垫层(gcl)5由天然钠基膨润土及土工布，天然钠基膨润土通过针刺法固定于土工布上，钠基膨润土垫层(gcl)单位面积质量≥5000g/m²，膨润土膨胀指数≥24ml/2g，渗透系数≤1·10^-9cm/s；

当覆盖结构覆盖于填埋场顶部时，高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)6采用厚度≥2.0mm的光面膜；当覆盖结构覆盖于填埋场边坡时，高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)6采用厚度≥2.0mm的糙面膜；由粘土层4、钠基膨润土垫层5、高密度聚乙烯膜层(hdpe膜)6组成的防渗层能够防止地表的水渗入隔离层中；

排水层7的厚度≥6.0mm，抗压强度≥200kpa；排水层7包括由下至上依次层叠设置的下层土工布、排水网及上层土工布；相邻两块上层土工布之间通过缝合的方式进行连接；相邻两块排水网之间采用塑料扣件捆扎连接，且捆扎间距≤1.5m；相邻两块下层土工布之间通过搭接的方式进行连接；排水层用于将防渗层阻隔的水的导排至填埋区域之外；

支持土层8的厚度≥500mm，营养土层9的厚度≥250mm，营养土层9上种植有植被10。

本发明在施工过程中，要严格按照相关国家规范和标准要求进行操作，hdpe膜的焊接要100％合格，焊缝要及时进行防渗漏检测。钠基膨润土垫要按照规范进行固定和搭接，施工过程做好成品保护工作。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

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