特許 7531921 有害物質処分場システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】有害物質処分場システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/34 20060101AFI20240805BHJP

   G21F 9/36 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

G21F9/34 C

G21F9/36 541M

G21F9/36 541D

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021549527

(86)(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-04

(86)【国際出願番号】 US2020019225

(87)【国際公開番号】W WO2020205083

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2023-02-06

(31)【優先権主張番号】62/808,813

(32)【優先日】2019-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/808,791

(32)【優先日】2019-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/808,623

(32)【優先日】2019-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/808,565

(32)【優先日】2019-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518222642

【氏名又は名称】ディープ アイソレーション， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ミュラー， リチャード エー．

(72)【発明者】

【氏名】ミュラー， エリザベス エー．

【審査官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／２２６６３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０３５０６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ２１Ｆ ９／００－９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有害廃棄物貯蔵のための方向性掘削孔を形成する方法であって、前記方法は、
有害廃棄物を貯蔵するために好適な地下層を識別することと、
前記地下層を通して延びている１つ以上の断層を決定することと、
地表から前記地下層に向かって垂直掘削孔を形成することと、
前記垂直掘削孔から、方向性掘削孔を形成することであって、前記方向性掘削孔は、前記地下層の中または前記地下層の下に延び、前記１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行であり、前記方向性掘削孔は、前記有害廃棄物を貯蔵するように構成された有害廃棄物処分場を備えている、ことと、
前記地下層の最大水平応力の方向と垂直な前記方向性掘削孔を形成することと
を含む、方法。

【請求項2】

前記地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置している、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記地震性活動は、地震を備えている、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記有害廃棄物は、放射性または核廃棄物を備えている、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を備えている、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を備え、前記方向性掘削孔を形成することは、前記少なくとも２つの平行断層の間にありかつ前記少なくとも２つの平行断層と平行な前記方向性掘削孔を形成することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記１つ以上の断層を決定することは、
１つ以上の地震性記録、
１つ以上の地震性反射調査、
地質学的マッピング、または、
１つ以上の電磁（ＥＭ）調査
のうちの少なくとも１つに基づいて、前記１つ以上の断層を決定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記方向性掘削孔は、前記１つ以上の断層を横断しない、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

有害廃棄物処分場システムであって、前記システムは、
地表に近接する入口から地下層まで延びている方向性掘削孔であって、前記地下層は、前記地下層を通して延びている１つ以上の断層を備え、前記方向性掘削孔は、
前記入口に結合された実質的に垂直な部分と、
前記実質的に垂直な部分に結合された移行部分と、
前記移行部分に結合された実質的に水平な部分と
を備え、前記実質的に水平な部分は、前記地下層の中に、または前記地下層の下に形成され、前記１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行である、方向性掘削孔と、
前記方向性掘削孔の前記実質的に水平な部分内に形成された有害廃棄物処分場と、
前記有害廃棄物処分場内に位置付けられた貯蔵コンテナであって、前記貯蔵コンテナは、有害廃棄物物質を封入するようにサイズを決定された内容積を備えている、貯蔵コンテナと、
前記方向性掘削孔内に位置付けられたシールと
を備え、
前記シールは、前記有害廃棄物処分場を前記入口から隔離しており、
前記方向性掘削孔は、前記地下層の最大水平応力の方向と垂直に延びている、システム。

【請求項11】

前記地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置している、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記地震性活動は、地震を備えている、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記有害廃棄物物質は、放射性または核廃棄物を備えている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項14】

前記核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を備えている、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項16】

前記１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を備え、前記方向性掘削孔は、前記少なくとも２つの平行断層の間に、かつ前記少なくとも２つの平行断層と平行に延びている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項17】

前記１つ以上の断層は、
１つ以上の地震性記録、
１つ以上の地震性反射調査、
地質学的マッピング、または、
１つ以上の電磁（ＥＭ）調査
のうちの少なくとも１つに基づいて決定される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項18】

前記方向性掘削孔は、前記１つ以上の断層を横断しない、請求項１０に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、有害物質処分場システムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

放射性廃棄物等の有害物質は、多くの場合、貯蔵される廃棄物の近くに住む住民間の健康問題を防ぐように、長期、恒久的、または半恒久的貯蔵状態に置かれる。そのような有害廃棄物貯蔵は、多くの場合、例えば、貯蔵場所識別および封じ込めの保証の観点から困難である。例えば、核廃棄物（例えば、商業用動力炉、試験炉、またはさらには軍事廃棄物からかにかかわらず、使用済み核燃料）の安全な貯蔵は、エネルギー技術の未解決課題のうちの１つと見なされている。長寿命放射性廃棄物の安全な貯蔵は、米国および世界中における原子力の採用への大きな障害である。従来の廃棄物貯蔵方法は、トンネルの使用を強調しており、Ｙｕｃｃａ Ｍｏｕｎｔａｉｎ貯蔵施設の設計によって例示される。他の技法は、結晶基盤岩の中に掘削される垂直掘削孔を含む掘削孔を含む。他の従来の技法は、人間のアクセスを可能にするために、浅い層内のトンネルの壁から発する掘削孔を伴うトンネルを形成することを含む。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

一般的実装では、有害廃棄物貯蔵のための方向性掘削孔を形成する方法は、有害廃棄物を貯蔵するために好適な地下層を識別することと、地下層を通して延びている１つ以上の断層を決定することと、地表から地下層に向かって垂直掘削孔を形成することと、垂直掘削孔から、地下層の中またはその下に延び、１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行である方向性掘削孔を形成することとを含む。方向性掘削孔は、有害廃棄物を貯蔵するように構成された有害廃棄物処分場を含む。

【0004】

一般的実装と組み合わせ可能な側面は、方向性掘削孔を地下層の最大水平応力の方向と垂直に形成することをさらに含む。

【0005】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置する。

【0006】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地震性活動は、地震を含む。

【0007】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、有害廃棄物は、放射性または核廃棄物を含む。

【0008】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を含む。

【0009】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを含む。

【0010】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を含む。

【0011】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、方向性掘削孔を形成することは、方向性掘削孔を少なくとも２つの平行断層の間にかつそれと平行に形成することを含む。

【0012】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の断層を決定することは、１つ以上の地震性記録、１つ以上の地震性反射調査、地質学的マッピング、または１つ以上の電磁（ＥＭ）調査のうちの少なくとも１つに基づいて、１つ以上の断層を決定することを含む。

【0013】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、方向性掘削孔は、１つ以上の断層を横断しない。

【0014】

別の一般的実装では、有害廃棄物処分場システムは、地表に近接する入口から、地下層を通して延びている１つ以上の断層を含む地下層まで延びている方向性掘削孔を含む。方向性掘削孔は、入口に結合された実質的に垂直な部分と、実質的に垂直な部分に結合された移行部分と、移行部分に結合され、地下層の中に、またはその下に形成され、１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行である実質的に水平な部分とを含む。システムは、方向性掘削孔の実質的に水平な部分内に形成された有害廃棄物処分場と、有害廃棄物処分場内に位置付けられた貯蔵コンテナであって、有害廃棄物物質を封入するようにサイズを決定された内容積を含む貯蔵コンテナと、有害廃棄物処分場を入口から隔離する方向性掘削孔内に位置付けられたシールとをさらに含む。

【0015】

一般的実装と組み合わせ可能なある側面において、方向性掘削孔は、地下層の最大水平応力の方向と垂直に延びている。

【0016】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置する。

【0017】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地震性活動は、地震を含む。

【0018】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、有害廃棄物物質は、放射性または核廃棄物を含む。

【0019】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を含む。

【0020】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを含む。

【0021】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を含む。

【0022】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、方向性掘削孔は、少なくとも２つの平行断層との間にかつそれらと平行に延びている。

【0023】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の断層は、１つ以上の地震性記録、１つ以上の地震性反射調査、地質学的マッピング、または１つ以上の電磁（ＥＭ）調査のうちの少なくとも１つに基づいて決定される。

【0024】

前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、方向性掘削孔は、１つ以上の断層を横断しない。

【0025】

本開示による、有害廃棄物処分場システムおよび方法の実装は、以下の特徴のうちの１つ以上も含み得る。例えば、有害廃棄物処分場は、人間飲用水源から隔離されて、使用済み核燃料等の有害廃棄物物質を貯蔵するために使用され得る。有害廃棄物処分場は、最大、例えば、１，０００，０００年の持続時間にわたって、放射性または核廃棄物等の有害廃棄物を貯蔵するために好適であり得る。他の特徴も、本明細書に説明される。

【0026】

本開示に説明される主題の１つ以上の実装の詳細が、付随の図面および以下の説明に記載される。本主題の他の特徴、側面、および利点が、説明、図面、および請求項から明白となるであろう。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
有害廃棄物貯蔵のための方向性掘削孔を形成する方法であって、前記方法は、
有害廃棄物を貯蔵するために好適な地下層を識別することと、
前記地下層を通して延びている１つ以上の断層を決定することと、
地表から前記地下層に向かって垂直掘削孔を形成することと、
前記垂直掘削孔から、方向性掘削孔を形成することと
を含み、
前記方向性掘削孔は、前記地下層の中またはその下に延び、前記１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行であり、前記方向性掘削孔は、前記有害廃棄物を貯蔵するように構成された有害廃棄物処分場を備えている、方法。
（項目２）
前記地下層の最大水平応力の方向と垂直な前記方向性掘削孔を形成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置している、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記地震性活動は、地震を備えている、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記有害廃棄物は、放射性または核廃棄物を備えている、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を備えている、項目５に記載の方法。
（項目７）
前記地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を備え、前記方向性掘削孔を形成することは、前記少なくとも２つの平行断層の間にあり、それらと平行な前記方向性掘削孔を形成することを含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
前記１つ以上の断層を決定することは、
１つ以上の地震性記録、
１つ以上の地震性反射調査、
地質学的マッピング、または、
１つ以上の電磁（ＥＭ）調査
のうちの少なくとも１つに基づいて、前記１つ以上の断層を決定することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記方向性掘削孔は、前記１つ以上の断層を横断しない、項目１に記載の方法。
（項目１１）
有害廃棄物処分場システムであって、前記システムは、
地表に近接する入口から地下層まで延びている方向性掘削孔であって、前記地下層は、前記地下層を通して延びている１つ以上の断層を備え、前記方向性掘削孔は、
前記入口に結合された実質的に垂直な部分と、
前記実質的に垂直な部分に結合された移行部分と、
前記移行部分に結合された実質的に水平な部分と
を備え、前記実質的に水平な部分は、前記地下層の中に、またはその下に形成され、前記１つ以上の断層のうちの少なくとも１つと平行である、方向性掘削孔と、
前記方向性掘削孔の前記実質的に水平な部分内に形成された有害廃棄物処分場と、
前記有害廃棄物処分場内に位置付けられた貯蔵コンテナであって、前記貯蔵コンテナは、有害廃棄物物質を封入するようにサイズを決定された内容積を備えている、貯蔵コンテナと、
前記方向性掘削孔内に位置付けられたシールと
を備え、
前記シールは、前記有害廃棄物処分場を前記入口から隔離している、システム。
（項目１２）
前記方向性掘削孔は、前記地下層の最大水平応力の方向と垂直に延びている、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記地下層は、地震性活動の高リスクのエリアに位置している、項目１１に記載のシステム。
（項目１４）
前記地震性活動は、地震を備えている、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記有害廃棄物物質は、放射性または核廃棄物を備えている、項目１１に記載のシステム。
（項目１６）
前記核廃棄物は、使用済み核燃料または高レベル廃棄物を備えている、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
前記地下層は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている、項目１１に記載のシステム。
（項目１８）
前記１つ以上の断層は、少なくとも２つの平行断層を備え、前記方向性掘削孔は、前記少なくとも２つの平行断層との間に、かつそれらと平行に延びている、項目１１に記載のシステム。
（項目１９）
前記１つ以上の断層は、
１つ以上の地震性記録、
１つ以上の地震性反射調査、
地質学的マッピング、または、
１つ以上の電磁（ＥＭ）調査
のうちの少なくとも１つに基づいて決定される、項目１１に記載のシステム。
（項目２０）
前記方向性掘削孔は、前記１つ以上の断層を横断しない、項目１１に記載のシステム。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、本開示による、１つ以上の有害物質キャニスタを含む有害廃棄物処分場の例示的実装の概略図である。

【0028】

【図2】図２は、１つ以上の断層を含む１つ以上の地下層内に形成される有害廃棄物処分場システムの例示的実装の概略上面図である。

【0029】

【図3】図３は、本開示による、有害廃棄物処分場のための掘削孔シールの例示的実装の概略図である。

【0030】

【図4A】図４Ａ－４Ｂは、本開示による、有害廃棄物処分場のための１つ以上の核廃棄物キャニスタを封入する核廃棄物ドライキャスクの例示的実装の概略図である。

【図4B】図４Ａ－４Ｂは、本開示による、有害廃棄物処分場のための１つ以上の核廃棄物キャニスタを封入する核廃棄物ドライキャスクの例示的実装の概略図である。

【0031】

【図5A】図５Ａ－５Ｂは、本開示による、方向性掘削孔内の有害廃棄物処分場のための発電機システムの例示的実装の概略図である。

【図5B】図５Ａ－５Ｂは、本開示による、方向性掘削孔内の有害廃棄物処分場のための発電機システムの例示的実装の概略図である。

【0032】

【図5C】図５Ｃは、本開示による、方向性掘削孔内の有害廃棄物処分場の温度プロファイルを図示するグラフである。

【0033】

【図5D】図５Ｄは、図５Ａの発電機システムを用いて電力を発生させることを含む例示的プロセスを例証するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は、有害物質（例えば、２つの例として、使用済み核燃料（ＳＮＦ）または高レベル廃棄物であり得る核廃棄物等の放射性物質）の長期（例えば、数十、数百、または数千年、またはそれを上回る）にわたってであるが、回収可能で安全かつ確実である貯蔵のための有害物質貯蔵処分場システム１００（有害物質処分場システムとも称される）、例えば、地下場所の例示的実装の概略図である。例えば、この図は、有害物質の１つ以上のキャニスタ１２６が、地下層１１８内で展開された後の例示的有害物質貯蔵処分場システム１００を図示する。図示されるように、有害物質貯蔵処分場システム１００は、地表１０２から、複数の地下層１１２、１１４、１１６、および１１８を通して形成される（例えば、掘削される、または別様に）掘削孔１０４を含む。地表１０２は、地面として図示されるが、地表１０２は、湖または海底または水域下の他の表面等の海中または他の水中表面であり得る。したがって、本開示は、掘削孔１０４が、水域上またはそれに近接する掘削場所から水域下に形成され得ることを想定する。

【0035】

図示される掘削孔１０４は、有害物質貯蔵処分場システム１００のこの例では、方向性掘削孔である。例えば、掘削孔１０４は、円弧または湾曲部分１０８に結合される、実質的に垂直な部分１０６を含み、円弧または湾曲部分１０８は、次に、実質的に水平な部分１１０に結合されている。本開示において使用される場合、掘削孔向きの文脈における「略」は、正確に垂直（例えば、地表１０２と正確に垂直）または正確に水平（例えば、地表１０２と正確に平行）ではないことも、地表１０２に対して特定の傾斜角度で正確に傾けられていないこともある掘削孔を指す。換言すると、垂直掘削孔は、多くの場合、真の垂直方向からずれてうねり、それらは、真の垂直から逸脱する角度で掘削され得、傾けられた掘削孔は、多くの場合、真の傾斜角度からずれてうねっている。さらに、いくつかの側面において、傾けられた掘削孔は、掘削孔の長さにわたって、正確に均一な傾斜（例えば、度単位）を有していないことも、示していないこともある。代わりに、掘削孔の傾斜は、その長さにわたって変動し得る（例えば、１～５度）。この例に図示されるように、掘削孔１０４の３つの部分、すなわち、垂直部分１０６、円弧部分１０８、および水平部分１１０は、地球の中に延びている連続した掘削孔１０４を形成する。本開示において使用される場合、掘削孔１０４（および説明される掘削孔部分）は、坑井ボアとも呼ばれ得る。したがって、本開示において使用される場合、掘削孔および坑井ボアは、主として、同義語であり、１つ以上の地下層を通して形成される人間占有のために好適ではない（すなわち、人間がその中に収まるには小さすぎる直径である）ボアを指す。

【0036】

図示される掘削孔１０４は、この例では、表面ケーシング１２０を有し、表面ケーシング１２０は、地表１０２から地球内の特定の深度の中に掘削孔１０４の周囲に位置付けられ、設定される。例えば、表面ケーシング１２０は、浅い層内の掘削孔１０４の周囲に設定された（例えば、セメントで固定された）比較的に大径管状部材（または部材のストリング）であり得る。本明細書で使用される場合、「管状」は、円形断面、楕円形断面、または他の成形断面を有する部材を指し得る。例えば、有害物質貯蔵処分場システム１００の本実装では、表面ケーシング１２０は、地表から表面層１１２を通して延びている。表面層１１２は、この例では、１つ以上の層状岩石層から成る地質学的層である。いくつかの側面において、表面層１１２は、この例では、淡水帯水層、塩水、またはかん水源、または可動水（例えば、地質学的層を通して移動する水）の他の源を含む場合とそうではないこともある。いくつかの側面において、表面ケーシング１２０は、掘削孔１０４をそのような可動水から隔離し得、表面ケーシング１２０は、他のケーシングストリングが掘削孔１０４内に据え付けられるための吊り場所も提供し得る。さらに、図示されないが、ガイドケーシングが、表面ケーシング１２０の上方に（例えば、表面ケーシング１２０と表面１０２との間および表面層１１２内）に設定され、掘削流体が表面層１１２の中に漏れ出ることを防止し得る。

【0037】

図示されるように、生産ケーシング１２２は、表面ケーシング１２０の坑内の掘削孔１０４内に位置付けられ、設定される。「生産」ケーシングと称されるが、この例では、ケーシング１２２は、炭化水素生産作業を受ける場合とそうではないこともある。したがって、ケーシング１２２は、表面ケーシング１２０の坑内の掘削孔１０４内に設定（例えば、セメント結着）される任意の形態の管状部材を指し、それを含む。有害物質貯蔵処分場システム１００のいくつかの例では、生産ケーシング１２２は、円弧部分１０８の端部から開始し、水平部分１１０全体を通して延び得る。ケーシング１２２は、円弧部分１０８の中および垂直部分１０６の中にも延び得る。

【0038】

示されるように、セメント１３０は、ケーシング１２０および１２２と掘削孔１０４との間の環状体内でケーシング１２０および１２２の周囲に位置付けられる（例えば、圧送される）。セメント１３０は、例えば、地表１０２下の地下層を通して、ケーシング１２０および１２２（および掘削孔１０４の任意の他のケーシングまたはライナ）を固定し得る。いくつかの側面において、セメント１３０は、ケーシング（例えば、ケーシング１２０および１２２および任意の他のケーシング）の全長に沿って据え付けられ得るか、または、セメント１３０は、特定の掘削孔１０２のために適正である場合、ケーシングのある部分に沿って使用され得る。セメント１３０はまた、キャニスタ１２６内の有害物質のための閉じ込めの追加の層を提供することができる。

【0039】

掘削孔１０４および関連付けられるケーシング１２０および１２２は、種々の例示的寸法を伴って、種々の例示的深度（例えば、真の垂直深度またはＴＶＤ）に形成され得る。例えば、ガイドケーシング（図示せず）は、約２８インチ～６０の直径を伴って、約１２０フィートＴＶＤまで下方に延び得る。表面ケーシング１２０は、約２２インチ～４８インチの直径を伴って、約２，５００フィートＴＶＤまで下方に延び得る。表面ケーシング１２０と生産ケーシング１２２との間の中間ケーシング（図示せず）は、約１６インチ～３６インチの直径を伴って、約８，０００フィートＴＶＤまで下方に延び得る。生産ケーシング１２２は、約１１インチ～２２インチの直径を伴って、傾けられて延び得る（例えば、水平部分１１０をケースする（ｃａｓｅ）ために）。前述の寸法は、単に、例として提供され、他の寸法（例えば、直径、ＴＶＤ、長さ）も、本開示によって想定される。例えば、直径およびＴＶＤは、複数の地下層（１１２、１１４、１１６、および１１８）の特定の地質学的組成、特定の掘削技法、および有害物処分場１００内に廃棄されるべき有害物質を含む有害物質キャニスタ１２６のサイズ、形状、または設計のうちの１つ以上に依存し得る。いくつかの代替例では、生産ケーシング１２２（または掘削孔１０４内の他のケーシング）は、円形断面、楕円形断面、またはある他の形状であり得る。

【0040】

図示されるように、掘削孔１０４の垂直部分１０６は、地下層１１２、１１４、および１１６を通して延び、この例では、地下層１１８内に着地する。上で議論されるように、表面層１１２は、可動水を含むことも、含まないこともある。この例では、可動水層１１４は、表面層１１２の下方にある（表面層１１２はまた、可動水または液体の１つ以上の源を含み得るが）。例えば、可動水層１１４は、淡水帯水層、塩水、またはかん水、または可動水の他の源等の可動水の１つ以上の源を含み得る。有害物処分場１００のこの例では、可動水は、地下層の全部または一部を横断した圧力差に基づいて、地下層を通して移動する、水であり得る。例えば、可動水層１１４は、その中で水が自由に移動する（例えば、層１１４内の圧力差に起因して、または別様に）浸透性地質学的層であり得る。いくつかの側面において、可動水層１１４は、特定の地理的エリア内の人間飲用可能水の一次源であり得る。その可動水層１１４が構成され得る岩石層の例は、他の層の中でもとりわけ、多孔性砂岩および石灰石を含む。

【0041】

不浸透性層１１６および貯蔵層１１８等の他の図示される層は、不動水を含み得る。不動水は、いくつかの側面において、人間または動物または両方の飲用に適さない、水（例えば、淡水、塩水、かん水）である。不動水は、いくつかの側面において、層１１６または１１８（または両方）を通したその運動によって、１０，０００年以内にまたはそれを上回って（１，０００，０００年等）も、可動水層１１４、地表１０２、または両方に到達することができない水であり得る。

【0042】

有害物処分場１００のこの例示的実装では、不浸透性層１１６が、可動水層１１４の下方にある。不浸透性層１１６は、この例では、可動水が通過することを可能にしないこともある。したがって、可動水層１１４に対して、不浸透性層１１６は、低浸透性、例えば、約ナノダルシー浸透性を有し得る。加えて、この例では、不浸透性層１１６は、比較的に非靭性（すなわち、脆い）地質学的層であり得る。非靭性の１つの尺度は、引張強度に対する圧縮応力の比率である脆性である。いくつかの例では、不浸透性層１１６の脆性は、約２０ＭＰａ～４０ＭＰａであり得る。

【0043】

この例に示されるように、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１８より浅い（例えば、地表１０２により近い）。この例では、その不浸透性層１１６が構成され得る岩石層は、例えば、上で説明されるように、浸透性および脆性特性を示すある種類の砂岩、泥岩、粘土、および粘板岩を含む。代替例では、不浸透性層１１６は、貯蔵層１１８より深く（例えば、地表１０２からより遠く）あり得る。そのような代替例では、不浸透性層１１６は、花崗岩等の火成岩から成り得る。

【0044】

不浸透性層１１６の下方に、貯蔵層１１８がある。貯蔵層１１８、この例では、いくつかの理由から、有害物質を貯蔵する水平部分１１０のための着地場として選定され得る。不浸透性層１１６または他の層に対して、貯蔵層１１８は、厚く、例えば、約１００～２００フィートの総垂直厚であり得る。貯蔵層１１８の厚さは、より容易な着地および方向性掘削を可能にし、それによって、建設（例えば、掘削）中、水平部分１１０が貯蔵層１１８内に容易に配置されることを可能にし得る。貯蔵層１１８の約水平中心を通して形成される場合、水平部分１１０は、貯蔵層１１８を備えている、地質学的層の約５０～１００フィートによって包囲され得る。さらに、貯蔵層１１８は、例えば、層１１８の非常に低い浸透性（例えば、約ミリまたはナノダルシー）に起因して、不動水のみを有し得る。加えて、貯蔵層１１８は、層１１８を備えている岩石層の脆性が約３ＭＰａ～１０ＭＰａであるように、十分な靭性を有し得る。貯蔵層１１８が構成され得る岩石層の例は、頁岩および硬石膏を含む。さらに、いくつかの側面において、有害物質は、貯蔵層が浸透性層を可動水層１１４から隔離するために十分な地質学的特性である場合、貯蔵層より下で、砂岩または石灰石等の浸透性層内においてさえ貯蔵され得る。

【0045】

いくつかの側面において、層１１８は、有害物質の長期閉じ込めのために、および可動水層（例えば、帯水層）および地表からのその隔離のために好適な特性を有し得る。そのような層は、地球の比較的に深く、典型的に、３，０００フィートまたはそれを上回る場所に見出され、任意の淡水帯水層の下方に隔離して置かれ得る。例えば、適切な層は、物質の長期（例えば、数千年）隔離を向上させる、地質学的特性を含み得る。そのような特性は、例えば、そのような流体の実質的割合が周囲層（例えば、可動水層）の中に漏れ出さずに、炭化水素流体（例えば、ガス、液体、混合相流体）の長期貯蔵（例えば、数千万年）を通して例証されている。

【0046】

例えば、頁岩は、天然ガスを数百万年またはそれを上回って保持することが示されており、有害物質の長期貯蔵のための能力を証明している。例示的頁岩層（例えば、Ｍａｒｃｅｌｌｕｓ、Ｅａｇｌｅ Ｆｏｒｄ、Ｂａｒｎｅｔｔ、およびその他）は、数百万年にわたって、水、油、およびガスの移動を防止することにおいて効果的であって、可動水を欠いており、廃棄後、数千年にわたって、有害物質（例えば、流体または固体）をシールすることが予期され得る（例えば、地質学的検討に基づいて）、多くの冗長シール層を含む、地層を有する。いくつかの側面において、層は、少なくとも部分的に数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらに数百万年にわたって、炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）のための層の貯蔵能力の証拠によって決定され得る漏出障壁、すなわち、流体漏出に対する障壁層を形成し得る。

【0047】

有利なこととして、有害物質貯蔵に役立ち得る頁岩の別の特定の品質は、その粘土含有量であり、それは、いくつかの側面において、他の不浸透性岩石層に見出されるそれを上回る靭性の尺度を提供する。例えば、頁岩は、階層化され、粘土（例えば、体積比約２０～３０％粘土）と他の鉱物との薄く交互する層から成り得る。そのような組成は、不浸透性層内の岩石層（例えば、ドロマイトまたはその他）と比較して、頁岩をあまり脆くせず、したがって、破壊（例えば、自然にまたは別様に）を受けにくくし得る。例えば、不浸透性層内の岩石層は、有害物質の長期貯蔵のために好適な浸透性を有し得るが、あまりにも脆ろく、一般に、破壊される。したがって、そのような層は、有害物質の長期貯蔵のために、十分なシール品質を有していないこともある（その地質学的特性を通して裏付けられるように）。

【0048】

いくつかの側面において、貯蔵層１１８および／または不浸透性層１１６の層は、少なくとも部分的に数百年、数千年、数万年、数十万年、またはさらに数百万年にわたって、炭化水素または他の流体（例えば、二酸化炭素）のための層の貯蔵能力の証拠によって決定され得る漏出障壁（または、流体漏出に対する障壁層）を形成し得る。例えば、貯蔵層１１８および／または不浸透性層１１６の障壁層は、炭化水素または他の流体貯蔵のそのような証拠に基づく１０，０００年を上回る（約１０，０００年および１，０００，０００年等）有害物質の漏出に関する時間定数によって定義され得る。

【0049】

本開示は、多くの他の層が、図示される地下層１１２、１１４、１１６、および１１８の間または中に存在し得ることを想定する。例えば、可動水層１１４、不浸透性層１１６、および貯蔵層１１８のうちの１つ以上の繰り返しパターンが存在し得る（例えば、垂直に）。さらに、いくつかの事例では、貯蔵層１１８は、可動水層１１４に、直接、すなわち、介在不浸透性層１１６を伴わずに隣接し得る（例えば、垂直に）。いくつかの例では、円弧掘削孔１０８および水平掘削孔１１０の全部または一部は、貯蔵層１１８（例えば、本明細書に説明されるような特性を伴う頁岩または他の地質学的層）が、水平掘削孔１１０と可動水層１１４との間に垂直に位置付けられるように、貯蔵層１１８の下方に形成され得る。

【0050】

この例では、掘削孔１０４の水平部分１１０は、その中に有害物質が、長期貯蔵のために、回収可能に設置され得る部分１１０の遠位部分内の貯蔵エリアを含む。例えば、作業ストリング（例えば、管類、コイル状管類、有線、またはその他）または他の坑内運搬機（例えば、トラクター）が、ケースされた掘削孔１０４の中に移動させられ、１つ以上の（３つが、示されるが、より多いまたはより少ないものが存在し得る）有害物質キャニスタ１２６を部分１１０内の長期であるが、いくつかの側面において回収可能である貯蔵部の中に設置し得る。

【0051】

各キャニスタ１２６は、有害物質（物質１４５として示される）を包囲し得る。そのような有害物質は、いくつかの例では、生物学的または化学的廃棄物または他の生物学的または化学的有害物質であり得る。いくつかの例では、有害物質は、原子炉（例えば、商業用動力炉または試験炉）または軍事核物質から回収されるＳＮＦ等の核物質を含み得る。核燃料ペレットの形態における使用済み核燃料は、原子炉から取り出され、改変されないこともある。核燃料ペレットは、固体であるが、それらは、三重水素（１３年の半減期）、クリプトン－８５（１０．８年の半減期）、およびＣ－１４（５，７３０年の半減期）を含む、二酸化炭素を含む種々の放射性ガスを含み、放出し得る。他の有害物質１４５は、例えば、商業用動力（または他の）炉からの放射性水等の放射性液体を含み得る。

【0052】

いくつかの側面において、貯蔵層１１８は、任意の放射性産物（例えば、ガス）を層１１８内に含むことが可能であるべきである（そのような産物がキャニスタ１２６から漏れ出る場合でも）。例えば、貯蔵層１１８は、層１１８を通した放射性産物の拡散時間に基づいて選択され得る。例えば、貯蔵層１１８から漏れ出る放射性産物の最小拡散時間は、例えば、核燃料ペレットの任意の特定の成分に関する半減期の５０倍に設定され得る。最小拡散時間としての５０半減期は、放射性産物の量を１×１０^－１５分の１に低減させるであろう。別の例として、最小拡散時間を３０半減期に設定することは、放射性産物の量を十億分の１に低減させるであろう。

【0053】

例えば、プルトニウム－２３９は、多くの場合、２４，１００年のその長い半減期により、ＳＮＦにおける有害廃棄物生産物と見なされる。この同位体に関して、５０半減期は、１２０万年となるであろう。プルトニウム－２３９は、水中において低溶解度を有し、揮発性ではなく固体として存在する。その拡散時間は、図示される貯蔵層１１８（例えば、頁岩または他の層）を備えている岩石層の基質を通して、著しく短い（例えば、数百万年）。貯蔵層１１８は、例えば、頁岩から成り、数百万年にわたってガス状炭化水素（例えば、メタンおよびその他）を含む地質学的歴史によって示されるように、そのような隔離時間（例えば、数百万年）を有する能力をもたらし得る。対照的に、従来の核物質貯蔵方法では、一部のプルトニウムが閉じ込めからの漏れ出し時、可動地中水を含む層中に溶解し得る危険があった。

【0054】

いくつかの側面において、掘削孔１０４は、有害物質の長期貯蔵の主要目的のために形成され得る。代替側面において、掘削孔１０４は、炭化水素生産（例えば、油、ガス）の主要目的のために以前に形成されていることもある。例えば、貯蔵層１１８は、炭化水素が掘削孔１０４の中に、地表１０２へ生産された炭化水素産出層であり得る。いくつかの側面において、貯蔵層１１８は、炭化水素生産に先立って、油圧破壊されていることもある。さらに、いくつかの側面において、生産ケーシング１２２が、油圧破壊に先立って、穿孔されていることもある。そのような側面において、生産ケーシング１２２は、有害物質の廃棄作業に先立って、穿孔プロセスから作られた任意の孔を修理するためにパッチ（例えば、セメントで固定）され得る。加えて、ケーシングと掘削孔との間のセメントにおける任意の亀裂または開口部も、その時点で充填されることができる。

【0055】

この例に示されるように、プラグ、パッカ、または他のシール等の掘削孔シール１３４ａが、方向性掘削孔１０４の垂直部分１０６内に位置付けられる。いくつかの側面において、掘削孔シール１３４ａは、キャニスタ１２６内に貯蔵される有害廃棄物またはキャニスタ１２６内の有害廃棄物によって解放された固体または流体が、垂直部分１０６を通して地表１０２に向かって水平部分１１０から移動することを防止し得るか、または、防止することに役立ち得る。この例示的実装にさらに示されるように、掘削孔シール１３４ａは、垂直掘削孔部分１０６内に設置される一方、掘削孔シール１３４ｂは、水平掘削孔部分１１０内に設置される。２つの掘削孔シール１３４ａおよび１３４ｂが、示されるが、本開示による、より多いまたはより少ない掘削孔シールが、有害廃棄物処分場１００の内に位置付けられ得る。さらに、いくつかの側面において、掘削孔シール１３４ａおよび１３４ｂの両方（および適用可能なその他）が、垂直掘削孔部分１０６内に位置付けられ得る。代替として、掘削孔シール１３４ａおよび１３４ｂの両方（および適用可能なその他）が、水平掘削孔部分１１０内に位置付けられ得る。いくつかの側面において、１つ以上の掘削孔シール（１３４ａまたは１３４ｂ等）が、移行掘削孔部分１０８内に位置付けられ得る。いくつかの側面において、２つ以上の掘削孔シール（１３４ａおよび１３４ｂ等）が、方向性掘削孔１０４内に互いに接触して位置付けられ得る。

【0056】

いくつかの側面において、システム１００の前述の構成要素のうちの１つ以上は、有害廃棄物物質処分場１００の工学的に設計された障壁を形成するように組み合わせられ得る。例えば、いくつかの側面において、工学的に設計された障壁は、以下の構成要素、すなわち、貯蔵層１１８、ケーシング１３０、裏込材料１４０、キャニスタ１２６、裏込材料１５０、シール１３４、および有害物質１４５自体のうちの１つ、いくつか、または全てから成る。いくつかの側面において、工学的に設計された障壁構成要素のうちの１つ以上は、
以下を行い得る（そのように行うようにエンジニアリングされる）：掘削孔１０４内の腐食を防止または低減させること、有害物質１４５の漏れ出しを防止または低減させること；他の構成要素のうちの１つ以上の熱劣化を低減または防止すること；および、有害物質１４５が可動水層１１４（または地表１０２を含む表面層１１２）に到達しないことを確実にするための他の安全対策。

【0057】

図２は、１つ以上の断層（２０５および２１０）を含む１つ以上の地下層内に形成された有害廃棄物処分場システム２００の例示的実装の概略上面図である。例えば、有害廃棄物処分場システム２００は、１つまたはいくつかの有害廃棄物処分場１００を含み得る。この例では、各有害廃棄物処分場１００は、それぞれ、単一垂直掘削孔部分１０６に結合される、２つの水平掘削孔部分１１０（例えば、その中で核廃棄物等の有害廃棄物が、有害廃棄物キャニスタ１２６内に貯蔵される）を含む。他の例では、より多いまたはより少ない有害廃棄物処分場１００が存在し得、各有害廃棄物処分場１００は、垂直掘削孔部分１０６と水平掘削孔部分１１０の１：１比率を有し得る。この例に示されるように、１つ以上の断層２０５および２１０が、存在する。各断層２０５および２１０は、単一地下層（例えば、層１１４、または層１１６、または層１１８）を通して延び得る。代替として、ある場合、そのような断層２０５および２１０は、複数の地下層（例えば、地下層１１６および１１８）を通して延び得る。

【0058】

いくつかの側面において、断層２０５または２１０は、有害廃棄物を貯蔵する水平掘削孔部分１１０が形成される特定の地下層（例えば、層１１８）内に存在し得る（例えば、自然に）。そのような自然に生じる断層２０５または２１０に起因して、従来、核廃棄物（例えば、使用済み核燃料または高レベル廃棄物）の（例えば、深層の人間が占有不能な方向性掘削孔内への）地中廃棄は、その中に断層が生じる領域内では、これらの断層２０５または２１０に関連付けられる地震性活動（例えば、地震）の可能性が高いことに起因して、安全に行われることができない。いくつかの核廃棄物は、大規模かつ頻繁な地震を有する領域内で発生させられる（例えば、いくつか挙げると、カリフォルニア、台湾、韓国、および日本における商業用原子炉からの核廃棄物）ので、その仮定は、廃棄のために遠隔場所を要求する。遠隔廃棄は、法的問題（いくつかの国々は、国内に廃棄するように義務付けられている）および実際または認知された移送からのリスクを生成し得る。

【0059】

いくつかの側面において、近傍の地震によって引き起こされる振動は、（この例では）地下層１１８内に形成される深層方向性掘削孔１０４の有害廃棄物処分場内に位置付けられた核廃棄物キャニスタ１２６に対して主要な危険ではない。理由は、そのような加速が、典型的に、１ｇ未満（すなわち、９８０ガル未満であって、ガルは、加速に関する標準的単位であって、１ｃｍ／秒に等しい）であるためである。そのような加速は、表面構造に対して脅威を示すが、核廃棄物キャニスタ１２６は、いくつかの側面において、はるかに強い加速に耐えるように設計され得る。

【0060】

地下層１１８のある深度における岩石は、例えば、方向性掘削孔１１０によってアクセスされるとき、典型的に、標準的地球物理学的技法を使用することによって測定される応力テンソルを有する。油圧破壊および油およびガスの抽出のための深層水平坑井ボアは、典型的に、最大岩石応力の方向に掘削される。例えば、シェールガスおよび／またはシェールオイルの領域にアクセスするために使用される水平坑井ボアは、そのような坑井ボアが形成される岩石層内で最大水平応力の方向に延びている。水平掘削孔の角度が最大水平応力の方向からそれる場所では、その局所的岩石のために、最大応力の方向が変化するので、それる。

【0061】

例えば、頁岩からの炭化水素回収では、最大水平応力の方向に沿った向きは、そうすることが油圧破壊のプロセスのために通常最適であるので、行われる。油圧破壊では、一連の穿孔が、水平区分におけるその長さに沿ってケーシング内に作製される。高圧水および砂が、次いで、ケーシングの中に、孔を通して外に圧送され、岩石を破壊する。この圧力下で、岩石は、掘削孔と垂直な方向に破壊する傾向にある。所望の結果は、掘削孔と垂直な破壊平面の組であり、それによって、多くの孔が破壊されると、これらの破壊が、大量の標的頁岩岩石全体を通して広がるであろう。破壊が掘削孔と平行であった場合、それらは、重複し、はるかに小さい体積が対象とされるであろう。

【0062】

放射性廃棄物（例えば、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物）の地中廃棄または貯蔵のために、従来、任意の坑井ボアまたは人間が占有可能な地中処分場の向きは、例えば、岩石層の最大水平応力または岩石層を通した断層の方向に関係なく、恣意的方向において選択された。水平掘削孔部分１１０の恣意的掘削孔向き（例えば、垂直掘削孔部分１０６に対する）は、容認可能であり、ある場合、有用であり得るが、それらは、地震等の地震性事象を受けやすい地下層内に危険も引き起こし得る。断層が、滑った場合、すなわち、断層の片側上の岩石が、他方の側に対して移動し、この断層が、方向性掘削孔１０４の有害廃棄物処分場区分を横断した場合、その滑りは、掘削孔１０４の連続性を破壊し得、おそらく、水平掘削孔部分１１０内にある１つ以上の核廃棄物キャニスタ１２６を破壊し、同時に、ガスおよび液体を含む流体が容認不可能なほど短時間において廃棄区分から表面に到達することを可能にするであろう地表１０２までの経路を生成し得る。

【0063】

図２に示される有害廃棄物処分場システム２００は、地震が、頻繁であり、および／または将来的に生じる可能性が高い領域内における１つ以上の地下層内に形成される１つ以上の有害廃棄物処分場１００の例示的実装である。図１に関して説明されるように、水平掘削孔部分１１０が、それを通した流体（例えば、液体またはガス）の浸透に対して不透過性または不浸透性シールであるか、または、それを含む地下層（例えば、層１１８）内または下に形成され得る。例えば、層は、頁岩、塩、粘土、または他のタイプの岩石であり得る。

【0064】

この例に示されるように、有害廃棄物処分場システム２００では、有害廃棄物処分場１００の水平掘削孔部分１１０の各々は、掘削孔部分１１０と同一地下層を通して延びている特定の断層２０５または２１０と平行に向けられている。例えば、いくつかの側面において、水平（または略水平）掘削孔１１０は、そのような掘削孔１１０が、最大水平応力の方向と垂直に整列させられている場合、地震断層２０５または２１０からの偶発的破裂に対してより大きい安全性を達成し得る。したがって、有害廃棄物処分場システム２００は、地震性事象によって引き起こされる破壊が、既存の断層２０５または２１０（地質学者に公知である場合とそうではないこともある）の延長部または地震または他の地震性事象中の新しい断層の生成のいずれかから生じる可能性が最も高い方向と平行な水平掘削孔部分１１０を含む。この向きは、地震誘発破壊が深層方向性掘削孔１０４の有害廃棄物処分場エリアを横断するであろう可能性を著しく低減させ得る。

【0065】

例示的動作では、特定の地下層（例えば、貯蔵層１１８）が、有害廃棄物処分場として好適であると決定され得る。例えば、特定の地下層は、例えば、１つ以上の地質学的パラメータ（例えば、浸透性、靭性、脆性）、地下層に見出される液体（例えば、かん水）に関する１つ以上の試験結果、地理的場所、または他の基準に基づいて、好適であり得る。有害廃棄物処分場としての特定の地下層の適性は、例えば、長期間（例えば、数十年、数百年、数千年、数万年）のために核廃棄物をシールして貯蔵するその能力であり得る。

【0066】

次のステップでは、１つ以上の断層が特定の地下層を通して延びているかどうかの決定が行われ、該当する場合、そのような断層（または複数の断層）が延びている場所の決定が行われる。例えば、いくつかの側面において、断層は、地震性記録から位置特定（かつ把握）され得る。いくつかの側面において、断層は、地震性反射調査（コンピテント層内の不連続性示す）から、または地質学的マッピングを通して識別され得る。いくつかの側面において、間接方法、例えば、メタン漏出の検出が、断層が油圧伝導性である場合等に、地表における断層を検出し得る。いくつかの側面において、電磁（ＥＭ）調査も、断層場所を診断し得る。

【0067】

さらなる例として、断層は、多くの断層が共役平面内で生じるので、把握または決定され得る。例えば、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａにおけるＨａｙｗａｒｄ断層帯は、公知の断層であるが、Ｈａｙｗａｒｄ断層に対してある鋭角（例えば、ちょうど９０度ではない）にある断層も、存在し、それも、地震を生成し得る。したがって、いくつかの側面において、依然として、他の（あまり危険ではない）断層と交差するが、公知の（および最も危険な）断層と平行な深層方向性掘削孔が、形成され得る。別の例として、台湾は、衝突縁（例えば、地殻プレートが互いに向かって移動する収束縁）の例にある。したがって、このエリアでは、断層の大部分は、衝上逆断層であり、衝突方向に向けられた断層平面を有する。

【0068】

関連して、ある深度における岩石の応力テンソルは、油およびガス技術において使用される地球物理学的技法を使用して、決定されることができる。しかしながら、それは、掘削の前でも、近傍の断層のマッピングによって推定されることができる。その場所にわたってゆっくりとしか変動しない応力テンソルを有する領域では、地震断層は、平行であろう。したがって、マッピングが、所望の方向を与える。

【0069】

次のステップでは、方向性掘削孔（例えば、垂直部分、半径部分、および水平部分）が、形成され、掘削孔と断層との間に任意の交点を伴わずに、決定された１つ以上の断層と平行に向けられ得る。有害廃棄物処分場が、次いで、例えば、方向性掘削孔の水平部分内に形成され、有害廃棄物（例えば、放射性廃棄物）が、その中に配置される。いくつかの側面において、近傍の断層を有するエリアでは、深層方向性掘削孔のための最適場所は、２つの平行断層間にあり、断層と同一方向に生じさせられ得る。したがって、これらの断層のいずれも、深層方向性掘削孔の有害廃棄物処分場エリアと交差せず、そのような断層は、地震が断層を長くした場合でも、有害廃棄物処分場エリアと交差しないであろう。いくつかの側面において、これらの断層の存在は、岩石内に蓄積し得る応力；これらの既存の断層がなければ新しい断層を生成し得る応力の解消を提供する。

【0070】

図３は、図１に示される有害廃棄物処分場１００等の有害廃棄物処分場のための掘削孔シール３００の例示的実装の概略図である。いくつかの側面において、掘削孔シール３００は、処分場１００内の掘削孔シール１３４ａまたは１３４ｂの一方または両方として使用され得る。図１の例示的実装に示されるように、例えば、掘削孔シール１３４ａは、垂直掘削孔部分１０６内に位置付けられる。いくつかの側面において、掘削孔部分１０６等の掘削孔（または坑井ボア）が、生成されると、典型的に、生成された掘削孔の周りを囲む「乱されたゾーン」が存在し、それは、多くの場合、概ね掘削孔の半径に等しい距離、岩石層の中に延びている。この乱されたゾーンは、廃棄物（キャニスタ１２６から漏出される場合の有害廃棄物１４５等）が、例えば、流動する水およびかん水によって、地表１０２まで搬送されるための潜在的経路を提供する。別の可能な漏出経路は、ケーシング（例えば、ケーシング１２０）と、掘削孔１０４が延びている岩石層（例えば、層１１２－１１８およびその他）との間の空間３０２（例えば、環状体３０２）内にある。いくつかの掘削孔に関して、環状体３０２は、セメントで充填される。この場所における漏出を防止する能力は、いくつかの側面において、セメントの寿命に関連する。

【0071】

掘削孔シール３００は、図３に示されるように、有害廃棄物処分場１００を含むか、またはその一部である深層方向性掘削孔１０４（例えば、人間が占有不能な掘削孔）の垂直掘削孔部分１０６内に設置される。いくつかの側面において、シール３００（プラグとも呼ばれる）は、有利なこととして、（この例では）垂直掘削孔部分１０６をシールするために利用され得る「クリープ」と呼ばれる地質学的層特性を利用し得る。クリープは、例えば、頁岩内、粘土内、塩内、および他の岩石内で生じる。クリープは、概して、亀裂および他の断続面を充填する傾向にある岩石の低速流動である。図３に示される例示的実装では、シール３００は、クリープを示す複数の特定の岩石（または特定の岩石）でできている１つ以上の岩石部分を含む。

【0072】

図３に示されるように、（また、図１に示される構成要素を参照すると）、掘削孔シール３００は、少なくとも部分的に岩石（または他の天然）材料３０６を封入するフレームまたは筐体３０４を含む。岩石材料３０６は、いくつかの側面において、頁岩、または粘土、または塩、またはクリープを示す他の岩石材料である。いくつかの側面において、フレームまたは筐体３０４は、少なくとも部分的に環状体３０２、地下層１１６、または両方に対して開放している。したがって、いくつかの側面において、岩石材料３０６がクリープを示すにつれて、材料３０６は、フレーム３０２と、例えば、層１１６との間の空間を充填する（例えば、垂直掘削孔部分１０６の周囲の乱されたゾーンの全部または一部内を充填する）ように移動し得る。

【0073】

この例では、掘削孔シール３００の直径ｄは、ケーシング１２０の直径Ｄより大きい。したがって、この例では、ケーシング１２０のミリング部分３０８（およびセメント１３０およびおそらく層１１６）は、垂直掘削孔部分１０６内への掘削孔シール３００の据え付けに先立って除去され得る。そのような側面において、パッカ型デバイス等の掘削孔シール３００の拡張可能部分（図示せず）は、拡張され、ミリング部分３０８の中へ掘削孔シール３００を調節し得る。代替側面において、掘削孔シール３００の直径ｄは、ケーシング１２０の直径Ｄ未満であり得る。そのような側面において、同様に、パッカ型デバイス等の掘削孔シール３００の拡張可能部分（図示せず）は、拡張され、ケーシング１２０に接触するように掘削孔シール３００を調節し得る。代替側面において、掘削孔シール３００の直径ｄは、ケーシング１２０の直径Ｄに等しいか、またはほぼ等しくあり得る。

【0074】

掘削孔シール３００の例示的実装は、組成において岩石材料３０６（例えば、頁岩、粘土、塩、または他の岩石）に類似する岩石層において使用されることができるが、岩石材料３０６に類似しない他の層（例えば、石灰石または玄武岩から成る岩石層）でも使用されることができる。いくつかの側面において、岩石材料３０６は、掘削孔１０４自体から取得され得る。より多くの材料３０６が、必要とされる場合（例えば、複数の掘削孔シール３００のために）、そのような材料３０６は、別の場所から持ち込まれ得る。

【0075】

いくつかの側面において、塩も、シール３００内での岩石材料３０６のために使用されることができる。例えば、塩は、局所的水がそれを溶解し得、それが損傷ゾーン（例えば、ミリング部分３０８に隣接する）の中に移動することに役立ち、掘削孔部分１２０の周りを囲む損傷ゾーンをシールすることに役立ち得る特性を有する。しかしながら、いくつかの側面において、任意の塩が深層かん水によって溶解しやすくならないことを保証するように配慮されなければならない。溶解に対する安全性のインジケータは、それらのかん水が、塩ですでに飽和させられている場合であろう。

【0076】

別の例示的実装では、岩石材料３０６は、複数のタイプの岩石から成り得、そのうちの少なくとも１つは、クリープの性質を示す。これらのタイプの岩石材料３０６のうちのいくつかは、例えば、地下層１１６内の岩石層に合致し得、したがって、孔をその深度で既存の岩石と同様に充填させる。シール３００の岩石材料３０６は、おそらく、乱されたゾーン内で亀裂が入っているものの層１１６内の岩石が固体であろうから、地下層１１６と同一でないこともあるが、シール３００内の岩石材料３０６は、定位置に置かれるために、より小さい部片から成り得る。いくつかの側面において、深度において岩石タイプを合致させることは、そうでなければ、従来の炭化水素作業シール（例えば、ブリッジプラグ、パッカ、またはその他）を用いて利用可能であろうより持続的シールを提供し得る。加えて、いくつかの側面において、掘削孔シール３００は、例えば、セメント、ベントナイト、または他のシール材料等の他のシール材料を含み得る。

【0077】

垂直掘削孔部分１０６内に位置付けられるように説明されるが、掘削孔シール３００は、任意の向きを伴う（または他の目的のために形成される）掘削孔とともに使用されることができる。本開示による、掘削孔シール３００は、例えば、従来の油およびガス坑井をシールするために使用され得る。

【0078】

例示的動作では、廃棄物キャニスタが、方向性掘削孔１０４内に配置されると、（例えば、ケーシング１２０およびセメント１３０およびおそらく層１１６の一部の）ミリング部分３０８が、随意に、形成される（例えば、リーミングツールを用いて）。例えば、ケーシング１２０の一部が、シール３００と周囲岩石層１１６との間の確実なシールを改良するために、除去され（例えば、ミリングまたは別様に切り取られ）得る。いくつかの側面において、シール／ケーシングシールは、それほど確実ではないこともある。例えば、ケーシング１２０の一部を除去することなく、おそらく、有害廃棄物１４５を含む、水またはかん水を地表１０２またはその近傍の表面まで（例えば、可動水の源まで）運搬し得る経路が、環状体３０２内に（または別様にケーシング１２０の外側に半径方向に）存在するであろう可能性が存在する。

【0079】

いくつかの側面において、ケーシング１２０の全てを除去する必要はないこともあり、垂直掘削孔１０６内のケーシング１２０の一部のみが、除去される。例えば、いくつかの側面において、その意図は、垂直掘削孔１０６を必ずしも、全ての深度においてではなく、いくつかの場所でシールすることである。ケーシング１２０の一部を除去することによって、ケーシング１２０（および、おそらく、垂直掘削孔部分１０６）の直径Ｄを上回る外径を伴うディスク形状部分が、垂直掘削孔部分１０６内の特定の深度に形成される。

【0080】

いくつかの側面において、水平廃棄処分場掘削孔は、適切なクリープ特性を有する岩石であり、粘土が豊富な頁岩の１つ以上の層の真下に位置する。垂直掘削孔部分１０６は、この層を貫通し得る。頁岩（例えば、「キャップ」層）は、自己回復性でもあり、ガスおよび液体が層を通して迅速に移動することを可能にし得る破壊および他の経路を低減させ得る。

【0081】

ケーシング１２０の一部が、除去されると、掘削孔シール３００が、ケーシング部分が除去された深度において、掘削孔１０４の垂直部分１０６の中に挿入される。ケーシング１２０の除去によって生成されたディスク形状容積が、掘削孔シール３００によって充填されるため、より浅い深度における岩石の圧力が、ある短期間（数日～数年）にわたって、岩石層１１６に対して押圧し、それによって、ディスク形状容積（例えば、ミリング部分３０８）内の小亀裂および断続面を「回復する」（例えば、その中を充填する）、クリープを引き起こす。説明されるように、坑内シール３００は、クリープ材料３０６を保持する、または少なくとも部分的に包囲するフレーム３０４または他の構造（例えば、耐食性物質から作製される）を含み得る。

【0082】

そのような充填材料３０６は、より迅速なシールが、典型的に、所望されるため、油およびガス産業で孔をシールするために、標準的ではない。その理由から、セメントが、高頻度において、その構成要素である。しかしながら、本明細書に説明される掘削孔シール３００の実装は、有害廃棄物処分場のためのより良好な長期シールを提供するために、クリープのプロセスを利用することによって、数千年にわたって、強固な隔離および保護のための工学的に設計された障壁を提供する。

【0083】

本開示は、方向性掘削孔１０４内に位置付けられた複数の掘削孔シール３００を含む有害（例えば、核）廃棄物を貯蔵する方向性掘削孔１０４の一部（垂直部分１０６、水平部分１１０、または両方）をシールするためのシステムおよび方法の実装も想定する。例えば、廃棄物キャニスタ１２６が、方向性掘削孔１０４内に配置されると、２つ以上の深度におけるケーシング１２０の一部が、除去される。

【0084】

いくつかの側面において、各掘削孔シール３００は、各シール３００の特定の深度において天然地質学的層に合致する岩石材料３０６を含み、岩石材料３０６は、上方の岩石の圧力から、その地質学的層と良好なシールを形成する。いくつかの側面において、地表１０２と、有害廃棄物処分場が位置する層（例えば、地下層１１８）との間の各異なる地質学的層（例えば、地下層１１２、１１４、１１６、１１８）において、垂直部分１０６内に位置付けられたそれぞれの掘削孔シール３００が存在し得る。代替として、地表１０２と、有害廃棄物処分場が位置する層１１８との間の地質学的層の全てより少ない層において、垂直部分１０６内に位置付けられたそれぞれの掘削孔シール３００が存在し得る。

【0085】

各掘削孔シール３００を据え付けるために、この例では、ケーシング１２０の一部が、前述のように除去される。良好なクリープ特性を有し、および／またはシール３００の所望の設定深度における地質学的層に合致する材料３０６を含む特定の掘削孔シール３００は、ケーシング部分が除去された深度において、掘削孔１０４の垂直部分１０６の中に挿入される。説明されるように、この例では、各シール３００は、シール３００が設定されるべき特定の深度における層に合致する岩石材料３０６を含む。クリープを促進するために、岩石材料３０６は、シール３００の中に形成されることに先立って、小部片に分割され得る。例えば、部片間の空間が、０．１ｍｍ未満である場合、間隙を充填するためのクリープ時間は、数ミリメートルの間隙（またはそれを上回る距離）が存在する場合より短くなる。

【0086】

方法の例示的実装では、その深度における環状体３０２を充填するために使用される岩石材料３０６は、掘削孔１０４が元々形成されたときにその層（例えば、地下層１１２、１１４、１１６、または１１８）から取得された岩石であろう。代替として、岩石材料３０６は、別の掘削孔から取得された岩石であり得るか、または、同一地質学的層が、地表１０２により近い、またはそれに到達する場所から取得された岩石であり得る。したがって、シール３００を形成するために使用される岩石材料３０６は、経時的に、充填部と掘削されていない岩石との間の不一致を殆どまたは全く伴わないであろうことを保証するために、可能な限り地質学的層との良好な合致を有し得る。

【0087】

いくつかの側面において、「層状ケーキ」地質学、すなわち、異なる種類の岩石の多くの層から成る地質学の場合、全ての層に合致するように設定されるシール３００は、存在しない。いくつかの側面において、漏出に対してシールを提供するであろう層に設定される、１つのみのシール３００が存在し得る。

【0088】

図４Ａ－４Ｂは、本開示による、有害廃棄物処分場のための１つ以上の核廃棄物キャニスタ４２０を封入する核廃棄物ドライキャスク４００の例示的実装の概略図である。示されるように、図４Ａは、複数の核廃棄物キャニスタ４２０が封入される核廃棄物ドライキャスク４００の垂直断面を示す。図４Ｂは、図４Ａから得られた半径方向断面を示す。概して、核廃棄物ドライキャスク４００は、一時的な時間量にわたって、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の核廃棄物を封入および貯蔵し得る。例えば、冷却槽内で数年経過後、ＳＮＦアセンブリの形態における核廃棄物は、「ドライキャスク」貯蔵所に移動させられ得る。現在、米国におけるＳＮＦの保有量の約１／３は、そのような貯蔵所にあるが、その割合は、急速に増加することが予期される。従来のＳＮＦアセンブリは、典型的に、直方体形状であり、幅８～１２インチ（正方形断面の対角線寸法）、および長さ１４フィートである。いくつかの側面において、３６本以上のＳＮＦアセンブリが、従来のキャニスタ内に設置される（約５フィートの直径を伴う）。キャニスタは、ヘリウムガスで充填され（アセンブリによって発生させられる熱を分散させるため）、シールされ、従来のコンクリートキャスクの内側に設置される。従来のキャスクは、典型的に、厚さ２フィートの壁を有し得、それは、キャスクの近傍の人々のための放射線（例えば、ガンマ線）遮蔽を提供する。空気が、（ドライキャスク内の）大型キャニスタの周囲に循環させられ、冷却を提供する。

【0089】

従来のドライキャスク貯蔵所は、一時的貯蔵のために設計（および許諾）される。恒久的貯蔵のために、上部コンクリート蓋が、除去され、キャニスタ溶接が、破壊され、ＳＮＦアセンブリが、外に持ち上げられ、廃棄キャニスタ内に設置される。これらのステップは、燃料アセンブリがガスおよび他の放射性物質を放出し得るので、水面下または「ホットセル」（例えば、核物質を取り扱うために認定された部屋）内のいずれかで行われなければならない。

【0090】

核廃棄物ドライキャスク４００の例示的実装は、深層の人間が占有不能な方向性掘削孔（図１における有害廃棄物処分場１００に示される掘削孔１０４等）内への恒久的廃棄所（例えば、数千年とはいかないまでも、数百年にわたって）への核廃棄物ドライキャスク４００内に貯蔵された１つ以上の核廃棄物キャニスタ４２０（円形、正方形、長方形、または他の形状の断面であり得る）の輸送を促進する。いくつかの側面において、キャニスタ４２６のうちの１つ内に例として示される核廃棄物４２６は、複数のＳＮＦロッド４２８から形成された１つ以上のＳＮＦアセンブリ内のＳＮＦである。図４Ａ－４Ｂに示されるように、核廃棄物４２６は、複数のロッド４２８を伴う単一ＳＮＦアセンブリを表し得る（しかしながら、核廃棄物キャニスタ４２６の他の例示的実装は、複数のＳＮＦアセンブリまたはさらに単一ＳＮＦアセンブリの一部のみを貯蔵し得る）。核廃棄物ドライキャスク４００の他の実装は、高レベル核廃棄物を貯蔵し得る。

【0091】

この例示的実装では、各核廃棄物キャニスタ４２０は、蓋４２２および底部４２４がシールされる（例えば、核廃棄物４２６の配置に続いて）筐体４２１を含む。いくつかの側面において、例示的実装は、個々の核廃棄物キャニスタ４２０内へのＳＮＦアセンブリ４２６の装填を含む（すなわち、各ＳＮＦアセンブリ４２６が、単一キャニスタ４２０の中に装填され、各キャニスタ４２０は、単一ＳＮＦアセンブリ４２６を封入するようにサイズを決定される）。いくつかの側面において、核廃棄物キャニスタ４２０は、キャニスタ４２０の蓋４２２または底部４２４（またはその一部として）ではなく、キャニスタ４２０の円周方向筐体４２１（例えば、蓋４２２から底部４２４までおよびその間）の周囲に（またはその一部として）、放射線遮蔽体（例えば、ガンマ線またはＸ線放射線のための）を含み得る。複数のキャニスタ４２０が、次いで、核廃棄物ドライキャスク４００の中に装填され得る。したがって、核廃棄物ドライキャスク４００のこの例示的実装では、多く（例えば、３６本）のＳＮＦアセンブリを保持する単一の大きいキャニスタが核廃棄物ドライキャスク４００の中に設置されず、代わりに、複数のＳＮＦキャニスタ４２０が、核廃棄物ドライキャスク４００の中に装填される。装填されると、個々のＳＮＦキャニスタ４２０は、後に、ホットセルまたは冷却槽の必要なく、除去されることができる。キャニスタ４２０は、シールされ、放射性物質（ＳＮＦアセンブリ４２６等）の漏出を防止する。

【0092】

図４Ａに示されるように、核廃棄物ドライキャスク４００は、上部４０４と底部４０６とを含み、それらは、筐体４０２と接続し、核廃棄物キャニスタ４２０が配置され得る内容積４０８を画定する。１つ以上の冷却流体流動経路４１０が、容積４０８内に画定され得、それを通して、冷却媒体（例えば、気流、液体冷却剤、またはその他）が、熱を核廃棄物キャニスタ４２０から除去するために循環させられる。さらに、上部４０４または底部４０６の一方または両方は、容積４０８を核廃棄物ドライキャスク４００の外部の環境にさらすように移動可能であり得る。いくつかの側面において、上部４０４または底部４０６の一方または両方は、上部４０４または底部４０８と筐体４０２との間のヒンジ等を通して、上部４０４または底部４０６を筐体４０２から完全に取り外さずに移動可能である。代替として、上部４０４または底部４０６の一方または両方は、筐体４０２との旋回接続部の周りで半径方向に旋回し、動き（例えば、弧状に）、容積４０８を環境にさらし得る。

【0093】

この例示的実装では、核廃棄物ドライキャスク４００の上部４０４、底部４０６、および筐体４０２の各々は、例えば、キャスク４００の近傍のエリア内の人間をそのような放射線から保護するために十分である放射線（例えば、ガンマ線）遮蔽体を含むか、または、それから成る。いくつかの側面において、上部４０４、底部４０６、および筐体４０２は、そのような放射線遮蔽体を提供するために十分な厚さのコンクリートを含むか、または、それから作製される。代替として、上部４０４、底部４０６、および筐体４０２は、そのような放射線遮蔽体を提供するために十分な厚さのタングステン等の別の遮蔽体材料を含むか、または、それから作製される。いくつかの側面において、放射線遮蔽体のために十分なタングステン（非セメント質材料の例として）の厚さは、放射線遮蔽体のために十分なコンクリートの厚さより小さく、おそらく、数桁小さい。

【0094】

記載されるように、いくつかの側面において、各ＳＮＦキャニスタ４２０は、蓋４２２および底部４２４を除き、ガンマ線からの放射線遮蔽体を提供しないか、または除外する。ＳＮＦキャニスタ４２０が、核廃棄物ドライキャスク４００から除去されると、キャニスタ４２０は、いくつかの側面において、より小さいコンクリート遮蔽体の中に挿入されるか、または、直接、深層方向性掘削孔１０４の垂直入口の中に降下させられる。例えば、核廃棄物ドライキャスク４００内に貯蔵される核廃棄物キャニスタ４２０を垂直入口の中に挿入するとき、ドライキャスク４００は、掘削孔１０４の（例えば、垂直部分１０６の）垂直開口部の上方に設置され得る。ドライキャスク４００の底部４０６は、ＳＮＦキャニスタ４２０が封入されたキャスク４００の内容積４０８をさらすように除去または移動させられ得る（例えば、核廃棄物ドライキャスク４００の側方にスライドされる）。ドライキャスク４００の位置は、ＳＮＦキャニスタ４２０のうちの特定の１つが、廃棄掘削孔１０４の垂直入口の上方の定位置に来るまで、調節され得る。キャニスタ４２０は、次いで、例えば、恒久的貯蔵のために、垂直入口を通して、最終的に、深層方向性掘削孔１０４の水平掘削孔部分１１０内の有害廃棄物処分場まで降下させられる。このプロセスは、例えば、核廃棄物ドライキャスク４００内に貯蔵される各ＳＮＦキャニスタ４２０に関して、繰り返され得る。

【0095】

代替側面において、核廃棄物キャスク４００の上部４０４は、内容積４０８をさらすように除去（例えば、完全に、スライドまたは回転）され、キャニスタ４２０は、より小さい輸送キャスクの中に引き上げられる。輸送キャスクは、いくつかの側面において、核廃棄物ドライキャスク４００のより小さいバージョンであり得、典型的に、１つのＳＮＦキャニスタ４２０を保持するように設計される（但し、２つ以上であるが核廃棄物ドライキャスク４００未満を保持し得る）。輸送キャスクは、核廃棄物ドライキャスク４００よりはるかに小さく、ＳＮＦキャニスタ４２０が（例えば、核廃棄物ドライキャスク４００と比較して）短期間にわたってしかこの輸送キャスク内にないこともあるので、特定の冷却システムを含まないこともある。輸送キャスクは、次いで、説明されるように、廃棄掘削孔１０４まで移動させられ、ＳＮＦキャニスタ４２０は、垂直開口部の中に降下させられる。

【0096】

したがって、いくつかの側面において、内容積４０８がさらされると、１つ以上のＳＮＦキャニスタ４２０は、容積４０８から深層方向性掘削孔１０４の垂直入口の中に（または代替として、輸送キャスクの中に）除去（例えば、降下）され得る。いくつかの側面において、追加のガンマ線遮蔽体（説明されるように、核廃棄物ドライキャスク４００および個々のＳＮＦキャニスタ４２０のそれに加え）は、ＳＮＦキャニスタ４２０を輸送キャスクの中に、または直接、方向性掘削孔１０４の中に設置するために要求または使用されない。本開示による核廃棄物ドライキャスク４００の実装は、したがって、ドライキャスク一時的貯蔵所から深層方向性掘削孔内の恒久的廃棄所に輸送するプロセスをかなり簡略化し得る。

【0097】

図５Ａ－５Ｂは、方向性掘削孔内の有害廃棄物処分場のための発電機システム５００の例示的実装の概略図である。いくつかの側面では（図１に説明され、示されるある構成要素を参照すると）、核廃棄物（例えば、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物または両方）等の有害廃棄物が、人間が占有不能な深層方向性掘削孔内（例えば、掘削孔１０４内）等の地中に廃棄されるとき、有害廃棄物（例えば、有害廃棄物１４５）を貯蔵する１つ以上の有害廃棄物キャニスタ（例えば、キャニスタ１２６）の近傍に、またはそれと接触して設置される器具が存在し得る（有害廃棄物処分場監視システムの全部または一部として）。いくつかの側面において、器具（例えば、掘削孔１０４内のまたはそれを包囲する放射線、温度、圧力、および他の環境条件を測定するために）は、地表１０２と通信することが可能であり得る。そのような通信は、例えば、規制当局によっておそらく要求されるような有害廃棄物処分場１００の「性能確認」を促進することができる。

【0098】

いくつかの側面において、有害廃棄物処分場監視システムの全部または一部（例えば、器具、センサ、コントローラ、またはその他）は、電力を利用する。従来、そのような電力は、方向性掘削孔１０４内で表面１０２まで延びているケーブルによって供給され得るが、そのケーブルは、次いで、それに沿って有害廃棄物が漏れ出し得る（例えば、可動液体を通して）経路を生成する。有線電力の従来の代替は、バッテリをある深度に含むことであり得るが、バッテリは、限定された寿命を有する。

【0099】

発電機システム５００の例示的実装は、深層方向性掘削孔１０４の有害廃棄物処分場において電力を発生させ、例えば、処分場内に貯蔵される有害廃棄物を監視する１つ以上の器具に給電する。いくつかの側面において、有害廃棄物は、ＳＮＦまたは高レベル廃棄物等の放射性廃棄物である。いくつかの側面において、発電機システム５００は、貯蔵される放射性廃棄物によって発生させられる熱を利用して、電力を発生させる。

【0100】

図５Ａに示されるように、（図１に示されるある構成要素を参照すると）、放射性廃棄物１４５（例えば、ＳＮＦアセンブリ）を封入する核廃棄物キャニスタ１２６は、方向性掘削孔１０４内の有害廃棄物処分場内に配置される。例えば、いくつかの側面において、方向性掘削孔１０４（より具体的に、水平掘削孔部分１１０）内に核廃棄物を貯蔵する単一核廃棄物キャニスタ１２６は、数百ワットの率で、熱エネルギーを生産する。そのエネルギーが、例えば、掘削孔部分１１０内の任意の充填物を通して、ケーシング１２０（ケーシングが使用される場合）を通して、地下層１１８の岩石の中に伝達されると、熱は、温度差を生成し、それは、電力（または機械的力）を取得するために活用可能である。

【0101】

ある例示的実装では、核廃棄物キャニスタ１２６は、単一使用済み核燃料アセンブリ（図５Ａでは、１４５として表される）を封入し得る。いくつかの核廃棄物キャニスタ１２６が、方向性掘削孔部分１１０の有害廃棄物処分場内に、端端で設置され得る。そのような構成の温度プロファイルが、（例えば、掘削孔部分１１０の）封入された掘削孔軸に沿って、キャニスタ１２６の中心からの半径方向距離における温度のチャート５５０として図５Ｃに示される。チャート５００では、ｘ－軸は、キャニスタ１２６が配置された水平掘削孔部分１１０に沿った距離（メートル単位）を表す。ｙ－軸は、キャニスタ１２６の中心線軸からの半径方向距離（メートル単位）を表す。

【0102】

この構成は、キャニスタ１２６あたり１００Ｗの電力発生率と、キャニスタ１２６間の４フィート間隔とを仮定する。この例では、キャニスタ１２６の端部とキャニスタ間の４フィート間隙の中心（より低温）との間の温度は、約２０℃である。この温度差は、いくつかの側面において、発電機システム５００によって電力を発生させるために使用されることができる。

【0103】

発電機システム５００の例示的実装では、熱電力は、核廃棄物１４５から産物される熱から発生させられる。例えば、発電機システム５００は、放射性同位体熱発生機（ＲＴＧ）を使用するか、または、含み得る。図５Ａに示されるように、発電機システム５００は、例えば、隣接する核廃棄物キャニスタ１２６間の４フィート間隙間の環状空間内の方向性掘削孔１０４内（例えば、水平掘削孔部分１１０内）に位置付けられる。例示的発電機システム５００は、熱伝達導体５０４と熱伝達導体５０２との間に位置付けられた少なくとも１つの平坦シート熱電発生機５０６を含む。この例では、熱伝達導体５０４は、それらが最も近い核廃棄物キャニスタ１２６の熱源に対してより近くに位置付けられるので、熱源導体５０４であり得る。熱伝達導体５０２は、それらが最も近い核廃棄物キャニスタ１２６の熱源からさらに遠くに（導体５０４と比較して）位置付けられるので、ヒートシンク導体５０２であり得る。

【0104】

熱電発生機５０６の例示的実装は、図５Ｂに示される。示されるように、熱電発生機５０６は、プレート５０７および５０９（例えば、セラミックプレート）を含み、それらは、それぞれのヒートシンク導体５０２および熱源導体５０４との熱（例えば、伝導性）接触を提供する。いくつかの側面において、プレート５０７および５０９は、それぞれ、導体５０２および５０４であり得る。ｎおよびｐ型半導体物質が、プレート５０７と５０９との間に搭載され、それらは、伝導性部材５１３を通してプレート５０７および５０９と接触する。極５１４が、熱電発生機５０６に電気的に接続され、発生機５０６の動作に基づいて、電流Ｉを提供する。

【0105】

いくつかの例では、発電機システム５００は、図示される構成要素を保持するために、コンテナを含むか、またはその中に設置され得る。示されるように、ばね５０８が、熱源導体５０４およびヒートシンク導体５０２をケーシング１２０に対して付勢するために、または押し付けるために含まれる。しかしながら、発電機システム５００は、別の目的を果たすコンテナの内側に入れられることもできる。例えば、発電機システム５００は、環境の温度および圧力および放射能を測定するデバイスの内側に設置され得、デバイスは、そのようなデータを記録するか、またはデータを遠隔レコーダ（例えば、地表１０２上の）にブロードキャストする。

【0106】

図５Ａでは、熱電発生機５０６の平坦シートが、図と垂直に示されるが、発生機５０６は、任意の向きにあり得る。示されるように、ヒートシンク導体５０２の右の領域は、空である。しかしながら、いくつかの側面において、別の組の熱電導体５０６が、その領域内に同様に設置されることができる。例えば、図５Ａは、水平掘削孔部分１１０内の２つの核廃棄物キャニスタ１２６間の空間を充填する発電機システム５００を示す。しかしながら、いくつかの側面において、発生させられる電力の所望の量に応じて、より少ない熱電発生機５０６が、使用されることができるが、より長い熱導体５０２および５０４が、次いで、掘削孔部分１１０の最も高温領域からの熱を取り込むために使用され得る。

【0107】

図５Ａにさらに示されるように、放射線（例えば、ガンマ線）遮蔽体５１２が、核廃棄物キャニスタ１２６の端部上に設置され得る。さらなる放射線遮蔽体５１０も、発電機システム５００の近傍に、またはそれと接触して位置付けられ、例えば、核廃棄物１４５からのガンマ線への熱電発生機５０６の暴露を低減させ得る。いくつかの側面において、追加の遮蔽体が、発電機システム５００に追加され得る。いくつかの側面において、放射線遮蔽体は、タングステンがガンマ線吸収材であり、良好な長期防止腐食性質を有するので、タングステン遮蔽体である。他のガンマ線吸収物質が、使用され得る。

【0108】

いくつかの側面において、発電機システム５００は、放射線耐性材料から作製される。放射線耐性材料を使用する例示的実装は、従来の材料を使用する設計ほど電力（例えば、電流）を発生させないこともある。そのような発生機は、例えば、半導体を使用するのではなく、互いに接触する異なる熱電特性を伴う金属を使用し得る。

【0109】

動作時、発電機システム５００の例示的実装は、熱伝達導体５０２および５０４をケーシング１２０に対して押し付けるばね５０８以外の可動部品を有していない。動作中、電子のみが、移動する。熱源導体５０４は、核廃棄物キャニスタ１２６と熱電発生機５０６の片側との間の間隙に沿って、熱を伝導する。熱電発生機５０６の別の側は、ヒートシンク導体５０２を通して、例えば、キャニスタ１２６より低温の掘削孔部分１１０内の材料であるヒートシンクと熱接触する（例えば、伝導する）。例えば、ヒートシンク材料は、掘削孔部分１１０内の流体または他の充填材材料であり得るか、または、材料は、掘削孔ケーシング１２０（例えば、炭素鋼ケーシング）の内面であり得る。導体５０２と５０４との間および熱電発生機５０６を横断した温度差に基づいて、電流が、熱電発生機５０６によって発生させられ、それは、電力を必要とする有害廃棄物処分場内の１つ以上の構成要素またはシステム内に提供されることができる。

【0110】

いくつかの側面において、熱源導体５０４は、核廃棄物キャニスタ１２６またはキャニスタ１２６の近傍の高温領域内の掘削孔充填材またはケーシング１２０等の他の高温表面に取り付けられ得る。いくつかの側面において、熱源導体５０４またはヒートシンク導体５０２の一方または両方は、金属またはガラス等のある他の伝導性材料から作製されるロッドであり得る。代替として、熱源導体５０４またはヒートシンク導体５０２の一方または両方は、熱パイプまたはヘリウム等のガスを含む管等の他の熱伝達デバイスであり得る。

【0111】

いくつかの側面において、発電機システム５００は、電力に加え、他の形態の出力を提供し得る。例えば、熱源とヒートシンクとの間の説明される温度差に基づいて、差圧ポンプが、温度差によって引き起こされる管の２つの端部における密度差に基づいて実装され得る。管が、次いで、途中で閉鎖された場合、密度差は、圧力差となり、この圧力差は、発生機を駆動するか、または音響波を使用して、信号を直接地表に送信するために使用され得る。別の例として、発電機システムは、電力を温度差からではなく、直接、核廃棄物によって発生させられるガンマ線から発生させ得る。

【0112】

図５Ｄは、図５Ａの発電機システム５００を用いて電力を発生させることを含む例示的プロセス５８０を図示する、フローチャートである。プロセス５８０は、１つ以上の核廃棄物キャニスタおよび発電機システム（例えば、発電機システム５００）を方向性掘削孔内の有害廃棄物処分場に設置することを含むステップ５８１から開始し得る。例えば、放射性または核廃棄物を封入する１つ以上の核廃棄物キャニスタが、方向性掘削孔の水平掘削孔部分内に配置され得る。いくつかの側面において、水平掘削孔部分の全部または一部が、有害廃棄物処分場を構成する。放射性廃棄物は、熱および放射線（例えば、ガンマ線）を発生させる。いくつかの側面において、発生させられた熱は、廃棄物からキャニスタに、ある場合、掘削孔部分の環状体に伝達される。例示的実施形態では、配置された発電機システムは、水平掘削孔部分内の隣接する核廃棄物キャニスタ間の空間内に位置付けられる。

【0113】

プロセス５８０は、発電機システムの熱伝達部材を有害廃棄物処分場内の熱源およびヒートシンクと熱接触するように押し付けることを含むステップ５８２において継続し得る。例えば、発電機システムは、熱源と熱接触（例えば、伝導性熱接触、または対流熱接触、または両方）するように押し付けられる（例えば、ばねまたは別の付勢部材を用いて）、第１の熱伝達部材を含み得る。熱源は、例えば、１つ以上の核廃棄物キャニスタ、１つ以上の核廃棄物キャニスタによって加熱されたケーシング部分、１つ以上の核廃棄物キャニスタによって加熱された掘削孔裏込材料、またはそれらの組み合わせであり得る。発電機システムは、ヒートシンクと熱接触（例えば、伝導性熱接触、または対流熱接触、または両方）するように押し付けられる（例えば、ばねまたは別の付勢部材を用いて）、第２の熱伝達部材を含み得る。ヒートシンクは、例えば、掘削孔内の流体、１つ以上の核廃棄物キャニスタによって加熱されないケーシング部分、１つ以上の核廃棄物キャニスタによって加熱されない掘削孔裏込材料、またはそれらの組み合わせであり得る。

【0114】

プロセス５８０は、有害廃棄物処分場内の熱源を熱伝達部材と熱的に接触させることを含むステップ５８３において継続し得る。例えば、第１の熱伝達部材は、第１の熱伝達部材の温度が熱源の温度またはその近傍となるように調節されるように、熱源と熱接触（およびいくつかの側面において、物理的に接触）するように設置される。

【0115】

プロセス５８０は、有害廃棄物処分場内のヒートシンクを別の熱伝達部材と熱的に接触させることを含むステップ５８４において継続し得る。例えば、第２の熱伝達部材は、第２の熱伝達部材の温度が、ヒートシンクの温度（熱源未満である）またはその近傍となるように調節されるように、ヒートシンクと熱接触（いくつかの側面において、物理的に接触）するように設置される。

【0116】

プロセス５８０は、熱源とヒートシンクとの間の温度差に基づいて、熱伝達部材に熱的に結合される熱電発生機を用いて、電力を発生させることを含むステップ５８５継続し得る。例えば、熱電発生機は、熱源とヒートシンクとの間の温度差が、例えば、熱電発生機の半導体物質を横断して伝達されるように、熱伝達部材に熱的に結合される。半導体物質は、温度差に基づいて、電気電流を発生させる。

【0117】

プロセス５８０は、発生させられる電力を有害廃棄物処分場の一部に供給することを含むステップ５８６において継続し得る。例えば、いくつかの側面において、発生させられる電力は、放射線センサ、温度センサ、液体センサ、またはそのようなセンサに通信可能に結合された制御システム（例えば、マイクロプロセッサベースのシステム）等の有害廃棄物処分場監視システムの１つ以上の構成要素に供給され得る。いくつかの側面において、そのようなセンサまたは制御システム（例えば、米国特許出願第１６／４３０，００５号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように）は、水平掘削孔部分、方向性掘削孔の別の掘削孔部分、またはその中に有害廃棄物処分場が位置する地下層内に形成されるか、または、隣接した別の方向性または垂直掘削孔内に位置し得る。いくつかの側面において、そのようなセンサまたは制御システムは、地表またはその近傍に位置し得、電力は、発電機システムから地表に向かって供給される。

【0118】

本明細書は、多くの具体的実装詳細を含むが、これらは、任意の発明または請求され得るものの範囲に対する限定としてではなく、むしろ、特定の発明の特定の実装に特有な特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実装の文脈において本明細書に説明されるある特徴はまた、単一の実装における組み合わせにおいて実装されることができる。逆に、単一の実装の文脈において説明される種々の特徴は、複数の実装において、別個に、または任意の好適な副次的組み合わせにおいて実装されることもできる。さらに、特徴は、ある組み合わせにおいて機能するように上で説明され、さらに、最初にそのように請求され得るが、請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから除外されることができ、請求される組み合わせは、副次的組み合わせまたは副次的組み合わせの変形例も対象とし得る。

【0119】

同様に、動作は、特定の順序で図面に描写されるが、それは、そのような動作が、示される特定の順序において、または連続的順序において実施されること、または全ての例証される動作が望ましい結果を達成するために実施されることを要求するものとして理解されるべきではない。ある状況では、マルチタスクおよび並列処理が、有利であり得る。さらに、上で説明される実装における種々のシステムコンポーネントの分離は、全ての実装においてそのような分離を要求するものとして理解されるべきではなく、説明されるプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア生産物においてともに統合される、または複数のソフトウェア生産物の中にパッケージ化され得ることを理解されたい。

【0120】

本開示による、第１の例示的実装は、少なくとも部分的に複数の核廃棄物キャニスタを封入するようにサイズを決定された内容積を画定する筐体を含む核廃棄物ドライキャスクを含む。各核廃棄物キャニスタは、核廃棄物の一部を貯蔵するようにサイズを決定される。筐体は、放射線遮蔽体を含む。キャスクは、内容積の上部開口部を封入するようにサイズを決定され、放射線遮蔽体を備えている蓋と、内容積の底部開口部を封入するようにサイズを決定され、放射線遮蔽体を備えている底部とをさらに含む。

【0121】

第１の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物の一部は、使用済み核燃料（ＳＮＦ）アセンブリを備えている。

【0122】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各核廃棄物キャニスタは、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定される。

【0123】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、ガンマ線を吸収する、またはガンマ線がそれを通過することを防止する材料を備えている。

【0124】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、底部は、内容積の底部開口部をさらすように移動するように構成される。

【0125】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、底部は、内容積の底部開口部をさらすようにスライド可能である。

【0126】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各ＳＮＦキャニスタは、ＳＮＦキャニスタの上部表面および底部表面上にのみ、放射線遮蔽体を備えている。

【0127】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、コンクリートを備えている。

【0128】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、蓋は、内容積の上部開口部をさらすように移動するように構成される。

【0129】

第１の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の核廃棄物キャニスタは、少なくとも１５個の核廃棄物キャニスタを備えている。

【0130】

本開示による、第２の例示的実装は、少なくとも部分的に複数の核廃棄物キャニスタを封入するようにサイズを決定された内容積を画定する筐体を備えている核廃棄物ドライキャスク内に複数の核廃棄物キャニスタを設置することを含む核廃棄物を貯蔵する方法を含む。各核廃棄物キャニスタは、核廃棄物の一部を貯蔵するようにサイズを決定される。筐体は、放射線遮蔽体を含む。方法は、内容積の上部開口部を放射線遮蔽体を備えている蓋で包囲することと、内容積の底部開口部を放射線遮蔽体を備えている底部で包囲することとをさらに含む。

【0131】

第２の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物の一部は、使用済み核燃料（ＳＮＦ）アセンブリを備えている。

【0132】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各核廃棄物キャニスタは、単一ＳＮＦアセンブリを貯蔵するようにサイズを決定される。

【0133】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、ガンマ線を吸収する、またはガンマ線がそれを通過することを防止する材料を備えている。

【0134】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、核廃棄物ドライキャスクを方向性掘削孔の垂直入口の上に移動させることをさらに含む。

【0135】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、底部を移動させ、内容積の底部開口部を垂直入口にさらすことをさらに含む。

【0136】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、底部を移動することは、底部をスライドさせ、内容積の底部開口部を垂直入口にさらすことを含む。

【0137】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、核廃棄物キャニスタのうちの少なくとも１つを内容積から外に、底部開口部を通して、垂直入口の中に移動させることをさらに含む。

【0138】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、核廃棄物キャニスタの全てを内容積から外に、底部開口部を通して、垂直入口の中に移動させることをさらに含む。

【0139】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、核廃棄物キャニスタのうちの少なくとも１つを方向性掘削孔の有害廃棄物処分場の中に移動させることをさらに含む。

【0140】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各ＳＮＦキャニスタは、ＳＮＦキャニスタの上部表面および底部表面上にのみ、放射線遮蔽体を備えている。

【0141】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、コンクリートを備えている。

【0142】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、蓋は、内容積の上部開口部をさらすように移動するように構成される。

【0143】

第２の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の核廃棄物キャニスタは、少なくとも１５個の核廃棄物キャニスタを備えている。

【0144】

本開示による、第３の例示的実装は、腐食耐性材料を備え、有害廃棄物処分場を備えている方向性掘削孔のミリング部分内に収まるようにサイズを決定されたフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する材料とを含む掘削孔プラグを含む。材料は、クリープを示し、それによって、材料は、フレームまたは筐体と方向性掘削孔のミリング部分に隣接する地下層との間の１つ以上の空隙を充填する。

【0145】

第３の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、ミリング部分は、方向性掘削孔の垂直部分に位置する。

【0146】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ミリング部分は、ケーシングを含まず、方向性掘削孔の他の部分は、ケーシングを備えている。

【0147】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、天然材料を備えている。

【0148】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、天然材料は、岩石材料を備えている。

【0149】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている。

【0150】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、地下層と同じであるか、または実質的に同じである。

【0151】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、地下層と異なる。

【0152】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、プラグの外径は、方向性掘削孔の外径をより大きい。

【0153】

第３の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、プラグの外径は、ミリング部分の直径より小さい。

【0154】

本開示による、第４の例示的実装は、有害廃棄物処分場を備えている方向性掘削孔の一部をミリングすることと、掘削孔プラグをミリング部分の中に挿入することと、方向性掘削孔をフレームまたは筐体と方向性掘削孔のミリング部分に隣接する地下層との間の１つ以上の空隙を充填する掘削孔プラグの材料でシールすることとを含む掘削孔をシールする方法を含む。掘削孔プラグは、腐食耐性材料を備えているフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する材料とを含む。材料は、クリープを示す。

【0155】

第４の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、ミリング部分は、方向性掘削孔の垂直部分に位置する。

【0156】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ミリング部分は、ケーシングを含まず、方向性掘削孔の他の部分は、ケーシングを備えている。

【0157】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、物質は、天然材料を備えている。

【0158】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、天然材料は、岩石材料を備えている。

【0159】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている。

【0160】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、地下層と同じであるか、または実質的に同じである。

【0161】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、岩石材料は、地下層と異なる。

【0162】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、プラグの外径は、方向性掘削孔の外径をより大きい。

【0163】

第４の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、プラグの外径は、ミリング部分の直径より小さい。

【0164】

本開示による、第５の例示的実装は、１つ以上の核廃棄物キャニスタ内に核廃棄物を貯蔵する方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内の熱源と、有害廃棄物処分場内のヒートシンクとに接触するように構成された１つ以上の熱伝達部材と、１つ以上の熱伝達部材に熱的に結合され、熱源とヒートシンクとの間の温度差に基づいて、電力を発生させるように構成された１つ以上の熱電発生機とを含む発電機システムを含む。

【0165】

第５の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料を備えている。

【0166】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、熱源は、核廃棄物キャニスタまたは掘削孔内に配置されるケーシングのうちの１つを備えている。

【0167】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ヒートシンクは、掘削孔内に配置されるケーシングまたは掘削孔を少なくとも部分的に充填する材料のうちの少なくとも１つを備えている。

【0168】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、材料は、液体を備えている。

【0169】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、１つ以上の熱伝達部材を熱源およびヒートシンクと熱接触するように押し付けるように構成された１つ以上の付勢部材を含む。

【0170】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、少なくとも１つの放射線遮蔽体をさらに含む。

【0171】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、タングステンを備えている。

【0172】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の熱伝達部材は、放射線耐性材料を備えている。

【0173】

第５の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の１つ以上の熱電発生機は、放射線耐性材料を備えている。

【0174】

本開示による、第６の例示的実装は、１つ以上の核廃棄物キャニスタ内に核廃棄物を貯蔵する方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内の熱源を発電機システムの１つ以上の熱伝達部材と接触させることと、有害廃棄物処分場内のヒートシンクを発電機システムの１つ以上の熱伝達部材と接触させることと、熱源とヒートシンクとの間の温度差に基づいて、１つ以上の熱伝達部材に熱的に結合された１つ以上の熱電発生機を用いて、電力を発生させることとを含む核廃棄物を貯蔵する方向性掘削孔の有害廃棄物処分場内で電力を発生させるための方法を含む。

【0175】

第６の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、核廃棄物は、使用済み核燃料を備えている。

【0176】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、熱源は、掘削孔内に配置される核廃棄物キャニスタまたはケーシングのうちの１つを備えている。

【0177】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、ヒートシンクは、掘削孔内に配置されるケーシングまたは掘削孔を少なくとも部分的に充填する材料のうちの少なくとも１つを備えている。

【0178】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、物質は、液体を備えている。

【0179】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、発電機システムの１つ以上の付勢部材を用いて、１つ以上の熱伝達部材を熱源およびヒートシンクと熱接触するように押し付けることをさらに含む。

【0180】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、少なくとも１つの放射線遮蔽体を用いて、核廃棄物によって発生させられるガンマ線を発電機システムから遮蔽することを含む。

【0181】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、放射線遮蔽体は、タングステンを備えている。

【0182】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の熱伝達部材は、放射線耐性材料を備えている。

【0183】

第６の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、１つ以上の１つ以上の熱電発生機は、放射線耐性材料を備えている。

【0184】

本開示による、第７の例示的実装は、複数の掘削孔シールを含む掘削孔シールシステムを含む。各掘削孔シールは、腐食耐性材料を備え、有害廃棄物処分場を備えている、方向性掘削孔の特定のミリング部分内に収まるようにサイズを決定されたフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する特定の岩石材料とを含む。岩石材料は、特定の掘削孔シールが設定されたある深度における地質学的層に合致し、材料がフレームまたは筐体とその深度にあり方向性掘削孔の特定のミリング部分に隣接する地質学的層との間の１つ以上の空隙を充填するようにクリープを示すように選択される。

【0185】

第７の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、各特定のミリング部分は、方向性掘削孔の垂直部分に位置する。

【0186】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各特定のミリング部分は、ケーシングを含まず、方向性掘削孔の他の部分は、ケーシングを備えている。

【0187】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、特定の岩石材料は、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている。

【0188】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各掘削孔シールの外径は、方向性掘削孔の外径をより大きい。

【0189】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各掘削孔シールの外径は、特定のミリング部分の直径より小さい。

【0190】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の掘削孔シールのうちの１つの特定の岩石材料は、複数の掘削孔シールの別のものの特定の岩石材料と異なる。

【0191】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の掘削孔シールの数は、地表と有害廃棄物処分場が形成された地下層との間の地質学的層の数に合致する。

【0192】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、複数の掘削孔シールの各々の特定の岩石材料は、掘削孔シールに隣接するそれぞれの地質学的層に合致する。

【0193】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各フレームまたは筐体は、特定の岩石材料を緩く含む。

【0194】

第７の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、フレームまたは筐体は、ワイヤまたはメッシュエンクロージャを備えている。

【0195】

本開示による、第８の例示的実装は、有害廃棄物処分場を備えている、方向性掘削孔の第１の部分をミリングすることと、第１の掘削孔プラグを第１のミリング部分の中に挿入することとを含む掘削孔をシールする方法を含む。第１の掘削孔プラグは、腐食耐性材料を備えているフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する、第１の岩石材料とを含む。第１の岩石材料は、第１の掘削孔プラグが、設定されたある深度における地質学的層に合致し、第１の岩石材料がフレームまたは筐体とその深度にあり方向性掘削孔の第１のミリング部分に隣接する地質学的層との間の１つ以上の空隙を充填するようにクリープを示すように選択される。方法は、方向性掘削孔の第２の部分をミリングすることと、第２の掘削孔プラグを第２のミリング部分の中に挿入することとをさらに含む。第２の掘削孔プラグは、腐食耐性材料を備えているフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する第２の岩石材料とを含む。第２の岩石材料は、第２の掘削孔プラグが設定されたある深度における地質学的層に合致し、第２の岩石材料がフレームまたは筐体とその深度にあり方向性掘削孔の第２のミリング部分に隣接する地質学的層との間の１つ以上の空隙を充填するようにクリープを示すように選択される。方法はさらに、方向性掘削孔をそれぞれの第１および第２の掘削孔プラグの第１および第２の岩石材料でシールすることを含み、第１および第２の岩石材料は、フレームまたは筐体と方向性掘削孔の第１および第２のミリング部分に隣接する地下層との間の１つ以上の空隙を充填する。

【0196】

第８の例示的実装と組み合わせ可能なある側面において、第１または第２のミリング部分のうちの少なくとも１つは、方向性掘削孔の垂直部分に位置する。

【0197】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１および第２のミリング部分の各々は、ケーシングを含まず、方向性掘削孔の他の部分は、ケーシングを備えている。

【0198】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１または第２の岩石材料のうちの少なくとも１つは、頁岩、粘土、または塩のうちの少なくとも１つを備えている。

【0199】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１および第２の掘削孔プラグのそれぞれの外径は、方向性掘削孔の外径をより大きい。

【0200】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１および第２の掘削孔プラグのそれぞれの外径は、それぞれの第１および第２のミリング部分の直径より小さい。

【0201】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第１の岩石材料は、第２の岩石材料と異なる。

【0202】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、各フレームまたは筐体は、それぞれの第１または第２の岩石材料を緩く含む。

【0203】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、フレームまたは筐体は、ワイヤまたはメッシュエンクロージャを備えている。

【0204】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第２の掘削孔プラグは、第１の掘削孔プラグのより上にあり、それと接触する。

【0205】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面はさらに、方向性掘削孔の第３の部分をミリングすることと、第３の掘削孔プラグを第３のミリング部分の中に挿入することとを含む。

【0206】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第３の掘削孔プラグは、腐食耐性材料を備えているフレームまたは筐体と、フレームまたは筐体の少なくとも一部を充填する第３の岩石材料とを含む。

【0207】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第３の岩石材料は、第３の掘削孔プラグが設定される深度における地質学的層に合致するように選択される。

【0208】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面において、第３の岩石材料は、第３の岩石材料がフレームまたは筐体とその深度にあり方向性掘削孔の第３のミリング部分に隣接する地質学的層との間の１つ以上の空隙を充填するように、クリープを示す。

【0209】

第８の例示的実装の前述の側面のいずれかと組み合わせ可能な別の側面は、方向性掘削孔を第３の掘削孔プラグの第３の岩石材料でさらにシールすることをさらに含み、第３の岩石材料は、フレームまたは筐体と方向性掘削孔の第３のミリング部分に隣接する地下層との間の１つ以上の空隙を充填する。

【0210】

いくつかの実装が、説明された。それにもかかわらず、種々の修正が、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、成され得ることを理解されたい。本明細書に説明される例示的動作、方法、またはプロセスは、説明されるものよりも多いステップまたは少ないステップを含み得る。さらに、そのような例示的動作、方法、またはプロセスにおけるステップは、説明される、または図に図示されるものと異なる並びにおいて実施され得る。故に、他の実装も、以下の請求項の範囲内である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】