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核废料储存设施沉降监测与长期安全保障方案

一、方案目标与定位

（一）核心目标

实现核废料储存设施关键区域沉降精准监测，重点对象（储存容器基础、防护屏蔽结构、地下水隔离层、周边缓冲区）沉降误差≤±0.1mm，风险识别准确率≥99%，将沉降导致的结构开裂、辐射泄漏风险率控制在0.1%以下，保障长期安全（无辐射污染、环境危害事故）。

建立“沉降监测-风险预警-安全加固-效果核验”闭环机制，异常响应时间≤2小时，保障措施落实率≥100%，沉降关联安全隐患消除率≥99%，确保储存容器基础年均沉降≤2mm、防护结构倾斜度≤0.05‰、地下水隔离层完整性≥99.9%、设施设计寿命内安全达标率100%。

形成核废料储存设施沉降监测与长期安全规范，量化设施类型（地质处置库/近地表储存场/interim储存设施）、废料等级（高放/中放/低放）、地质条件（花岗岩/黏土/盐岩）与管控标准的关联度，为设施全生命周期运维提供技术支撑，适配“长期安全、风险可控”需求。

（二）定位

本方案适用于高、中、低放射性核废料储存设施，可根据储存形式（容器式/洞穴式/混凝土结构）、运营阶段（建设期/运营期/关闭后监护期）、环境敏感度（偏远区/生态敏感区）调整，兼顾监测的高精度性与安全保障的长效性，重点解决沉降引发的结构安全隐患与辐射泄漏风险问题。

二、方案内容体系

（一）监测与安全范围

核心监测对象

主体结构：核废料储存容器基础（混凝土/岩基）、防护屏蔽层（铅屏蔽/混凝土屏蔽）、结构缝（位移/渗漏）；

隔离系统：地下水隔离层（膨润土缓冲层/金属防渗膜）、地表径流导排结构、周边防渗帷幕；

周边环境：设施周边1km缓冲区内地表（沉降/裂缝）、地下水水位/水质（辐射指标）、土壤放射性水平；

辅助设施：通风系统基础、监测井结构、应急通道基础。

长期安全保障核心领域

结构安全：针对沉降修复结构裂缝、加固薄弱部位，维持防护屏蔽完整性；

隔离保障：修复沉降破坏的防渗层，防止地下水侵入与核素迁移；

环境监控：强化周边水、土、气辐射监测，建立污染应急响应体系；

长期监护：制定关闭后百年级监护计划，确保沉降影响持续可控。

核心指标

监测指标：储存容器基础年均沉降≤2mm、防护结构位移≤0.5mm/年、隔离层沉降变形≤1mm/年、缓冲区地表裂缝宽度≤0.1mm；

安全指标：辐射泄漏剂量≤0.1mSv/年（公众限值）、地下水核素浓度≤检出限、结构安全系数≥3.0、长期监护数据完整率100%。

三、实施方式与方法

（一）沉降监测实施

监测系统构建

分层监测布局：

主体结构监测：每台储存容器基础布设3组高精度静力水准点（精度≤0.05mm），防护屏蔽层安装光纤光栅位移传感器；结构缝处设渗透计，数据接入核设施安全监控平台；

隔离与环境监测：地下水隔离层内埋入湿度/位移传感器，周边防渗帷幕设渗压计；缓冲区按500m间隔设GNSS监测站（精度≤0.1mm），配套布设地下水监测井（监测辐射指标），数据联动沉降分析系统。

数据传输与分析：

传输：采用防辐射光纤+卫星双链路，运营期采样频率≥1次/72小时，异常时段加密至1次/24小时；关闭后监护期采用低功耗自动监测，数据定期回传；

分析：搭建AI安全预警模型，融合沉降数据、辐射监测数据、地质环境数据，设定“蓝色（关注）-黄色（预警）-红色（紧急）”三级阈值，超限时自动推送预警至核安全监管终端。

（二）长期安全保障实施

分阶段保障方案

日常安全阶段（预防维护）：

结构维护：每季度检测防护屏蔽层裂缝（宽度＜0.1mm用专用防辐射砂浆修补）；每年校准储存容器水平度，沉降偏移≤0.5mm时通过微调基座纠正；

隔离维护：定期检查膨润土缓冲层湿度（保持15%-25%最优含水率），干燥时采用惰性水补充；金属防渗膜破损处采用热焊接修复，确保隔离完整性；

环境监控：每月检测地下水辐射指标（如Cs-137、Sr-90），每季度监测土壤放射性水平，数据实时上传核安全监管平台。

预警安全阶段（针对性加固）：

结构加固：储存容器基础沉降超1.5mm/年时，采用微型桩注浆加固地基（桩径≤150mm，避免扰动周边结构）；防护结构倾斜超0.03‰时，增设预应力锚索纠偏；

隔离修复：地下水隔离层沉降变形超0.8mm时，注入膨润土浆液填充缝隙；防渗帷幕渗漏时，采用化学灌浆（丙烯酸盐浆液）封堵，24小时内控制泄漏风险；

应急准备：启动备用隔离系统（如临时防渗膜），划定警戒区，禁止无关人员进入；制定核素泄漏应急处置预案，储备吸附材料（如沸石