Justification of a dual ventilation system for the complete burial of high-level radioactive waste in spent open mines
Saved in:
| Title: | Justification of a dual ventilation system for the complete burial of high-level radioactive waste in spent open mines |
|---|---|
| Authors: | Kaiym, Talgat, Tuleshov, Amandyk, Seidakhmet, Askar, Kaimov, Suleimen, Kaimov, Aidarkhan, Kaimov, Abylay, Zamanbek, Azil, Abussagatov, Yelaman, Alibek, Aliman, Issabayev, Kaiyrtay |
| Source: | Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 4 No. 10 (136) (2025): Ecology; 6-27 Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 4 № 10 (136) (2025): Екологія; 6-27 |
| Publisher Information: | TECHNOLOGY CENTER PC®, 2025. |
| Publication Year: | 2025 |
| Subject Terms: | безпека сховища, spent mines, repository safety, радіоактивні відходи, управління теплом, radioactive waste, відпрацьовані шахти, система вентиляції, ventilation system, heat management |
| Description: | 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. The complete burial of high-level radioactive waste (HLW) in spent open mines presents a promising solution to long-term waste isolation. This study presents the justification and design of an innovative dual ventilation system aimed at regulating heat and removing gas-dust mixtures from such repositories. The ventilation system is designed to control dust-gas emissions and thermal loads through a two-chimney configuration, enabling efficient gas extraction and convective cooling. A system of main and additional chimneys is proposed: the main chimney channels the rising hot gas-dust mixture, while the additional chimney processes it through a staged treatment system before final disposal. Mathematical modeling, including Fourier’s Law, Darcy’s Law, and Fick’s Law, supports the thermal, hydraulic, and gas dynamics simulations. The study demonstrates that with adequate ventilation flow and composite-layer insulation, internal repository temperatures can be reduced from 300°C to below 100°C within 30 years, significantly lowering the risk of container degradation and gas-induced particle mobilization. The integrated system improves the safety, observability, and long-term reliability of HLW burial in open spent mines, offering a scalable and internationally compliant solution. Through a combination of temperature distribution modeling, structural analysis, and airflow simulations, the system's viability is demonstrated. The results show that the proposed ventilation configuration provides effective thermal regulation, structural resilience under stress, and compatibility with repurposed mining infrastructure. The study contributes a scalable, energy-efficient solution to HLW (High-level radioactive waste) repository management, paving the way for safer and more sustainable nuclear waste isolation |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | English |
| ISSN: | 1729-3774 1729-4061 |
| Access URL: | https://journals.uran.ua/eejet/article/view/336110 |
| Rights: | CC BY |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..1ff05a43e88a4053e68ce1e7f1b8dcae |
| Database: | OpenAIRE |
Nájsť tento článok vo Web of Science | Abstract: | 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.<br />The complete burial of high-level radioactive waste (HLW) in spent open mines presents a promising solution to long-term waste isolation. This study presents the justification and design of an innovative dual ventilation system aimed at regulating heat and removing gas-dust mixtures from such repositories. The ventilation system is designed to control dust-gas emissions and thermal loads through a two-chimney configuration, enabling efficient gas extraction and convective cooling. A system of main and additional chimneys is proposed: the main chimney channels the rising hot gas-dust mixture, while the additional chimney processes it through a staged treatment system before final disposal. Mathematical modeling, including Fourier’s Law, Darcy’s Law, and Fick’s Law, supports the thermal, hydraulic, and gas dynamics simulations. The study demonstrates that with adequate ventilation flow and composite-layer insulation, internal repository temperatures can be reduced from 300°C to below 100°C within 30 years, significantly lowering the risk of container degradation and gas-induced particle mobilization. The integrated system improves the safety, observability, and long-term reliability of HLW burial in open spent mines, offering a scalable and internationally compliant solution. Through a combination of temperature distribution modeling, structural analysis, and airflow simulations, the system's viability is demonstrated. The results show that the proposed ventilation configuration provides effective thermal regulation, structural resilience under stress, and compatibility with repurposed mining infrastructure. The study contributes a scalable, energy-efficient solution to HLW (High-level radioactive waste) repository management, paving the way for safer and more sustainable nuclear waste isolation |
|---|---|
| ISSN: | 17293774 17294061 |