[发明专利]在地下地层中储存有害材料

说明书

一种有害材料贮藏库，包括井筒，该井筒延伸入地球中并且包括至少邻近地面表面的入口，该井筒包括基本垂直的部分、过渡部分和基本水平的部分；联接于井筒的基本水平的部分的贮藏区域，该贮藏区域在页岩地层内或其下方，该贮藏区域通过页岩地层与包括流动水的地下区域垂直地隔离；定位在贮藏区域中的贮藏容器，该贮藏容器定尺寸设计为适合从井筒入口通过井筒的基本垂直的部分、过渡部分和基本水平的部分，并且进入贮藏区域中，该贮藏容器包括定尺寸设计为封围有害材料的内腔；以及定位在井筒中的密封物，该密封物将井筒的贮藏部分与井筒的入口隔离。

优先权要求

本申请要求于2015年12月24日提交的美国专利申请第14/998,232号的优先权，该专利申请全部内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本申请涉及在地下地层中储存有害材料，并且更具体地涉及在地下地层中储存废核燃料。

背景技术

有害的废弃物常常被放置在长期的、永久性或半永久性贮藏中，从而避免靠近所储存的废弃物生活的人群中的健康问题。这种有害的废弃物贮藏常常是挑战性的，例如在贮藏位置识别和遏制(容纳)的保证方面。例如，对核废弃物(例如废核燃料，无论是来自商用动力反应堆、试验反应堆或甚至是军事废弃物)的安全贮藏被认为是能源技术的突出挑战之一。对长寿命的放射性废弃物的安全贮藏是美国和全世界采用核电力的主要障碍。传统的废弃物贮藏方法强调了坑道的使用，并且由尤卡山(Yucca Mountain)贮藏设施的设计例示。其它技术包括钻入结晶基底岩石中的井孔，包括垂直井孔。其它传统的技术包括形成带有井孔的坑道，井孔从浅层中的坑道的壁出发以允许人进入。

发明内容

在一般实施例中，有害材料贮藏库包括延伸入地球中的井筒，并且包括至少邻近地面表面(terranean surface)的入口，井筒包括基本垂直的部分、过渡部分和基本水平的部分；联接于井筒的基本水平的部分的贮藏区域，该贮藏区域在页岩地层内或其下方，该贮藏区域通过页岩地层与包括流动水的地下区域垂直地隔离；定位在贮藏区域中的贮藏容器，该贮藏容器定尺寸设计为适合从井筒入口通过井筒的基本垂直的部分、过渡部分和基本水平的部分，并且进入贮藏区域中，该贮藏容器包括尺寸设计为封围有害材料的内腔；以及定位在井筒中的密封物，该密封物将井筒的贮藏部分与井筒的入口隔离。

在可与一般实施例组合的一方面中，贮藏区域形成为在页岩地层下方，并且通过页岩地层与包括流动水的地下区域垂直地隔开。

在可与前述方面中的任一方面组合的另一方面中，贮藏区域形成为在页岩地层内，并且通过页岩地层的至少一部分与包括流动水的地下区域垂直地隔开。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，页岩地层包括小于约0.001毫达西(millidarcys)的渗透率。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，页岩地层包括小于约10MPa的脆性，其中，脆性包括页岩地层的压缩应力与页岩地层的拉伸强度的比值。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，页岩地层包括邻近贮藏区域至少约100英尺的厚度。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，页岩地层包括邻近贮藏区域、在一定量的时间上抑制通过页岩地层逸出贮藏容器的有害材料的扩散，该一定量的时间是基于该有害材料的半衰期的。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，页岩地层包括按量(体积)计约20％至30％重量的粘土或有机物质。

在可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面中，有害材料包括废核燃料。

可与前述方面中的任何一方面组合的另一方面还包括至少一个套管组件，其从地面表面处或邻近地面表面延伸通过井筒并且进入贮藏区域中。