proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[25/10/2005]     Подземное захоронение РАО


В.В.Лопатин,
директор ВНИПИпромтехнологии

Е.Н.Камнев, зам. директора по науке ВНИПИпромтехнологии


Человечество давно использует земные недра для различных захоронений. И тому, что матушка-земля может надежно и долго держать в себе различные «сокровища», человеческая цивилизация дает немало примеров.

Вспомним всевозможные гробницы царей и фараонов, надежно укрывавшие свои богатства на протяжении нескольких тысяч лет. Вспомним кости мамонтов и целые туши этих животных, которые мы находим через десятки тысяч лет.

Классическим примером, на мой взгляд, как можно использовать земные недра для захоронения различных отходов, являются нефтяные линзы, спрятанные в глубоких синклинальных складках земной коры. Ведь и сама нефть, в некотором роде, является «отходами» развития Земли как планеты. И если выкачать эту нефть из какой-либо линзообразной складки и закачать вместо нее какие-то жидкие отходы – разве это не будет являться надежной изоляцией вредных отходов от экосферы?! Ведь нефть-то пролежала в земных недрах миллионы лет!!

Примерно это мы и делаем у себя в России, закачивая под землю низко- и среднеактивные отходы на трех специально выделенных полигонах. Но об этом чуть позднее…

В России сейчас имеется несколько площадок, где ведутся интенсивные поиски геологических формаций для подземного захоронения в них РАО. География этих площадей обширна – от Кольского полуострова до Тихоокеанского побережья на Дальнем Востоке. Как разнообразны и породы, их слагающие. Это могут быть и граниты, гранитоиды, и песчаники, и порфириты. Я не касаюсь здесь соляных куполов, многолетнемерзлых пород и мощных пластов глин, которые тоже могли бы быть почти идеальной средой для захоронения радиоактивных отходов.

Прежде всего, о полигонах захоронения жидких радиоактивных отходов.

Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов осуществляется на 3-х крупнейших предприятиях Агентства: Сибирском химическом комбинате (г. Северск), Горно-химическом комбинате (г. Железногорск), ГНЦ «Научно-исследовательский институт атомных реакторов» (г. Дмитровград). Глубокие хранилища (полигоны захоронения) были созданы по решению Правительства в 60-х годах на основе проектов института ВНИПИпромтехнологии, результатов геологоразведочных работ «Гидроспецгеологии» и научных исследований института физической химии РАН.

Сущность глубинного захоронения состоит в нагнетании предварительно подготовленных отходов через буровые скважины в глубокие пористые горизонты – пласты-коллеторы, которые должны удовлетворять определенным требованиям. Отходы занимают ограниченный объем в недрах, положение контура отходов и протекающие при этом процессы контролируются. Время локализации отходов в пределах установленных границ горного отвода достаточно велико для снижения радиоактивности нуклидов до безопасных уровней.

За период с 1963 г. через буровые скважины было удалено – 50 миллионов м3 жидких радиоактивных отходов (РАО), суммарная активность которых составляет примерно половину всех радиоактивных нуклидов, образовавшихся в составе отходов в атомной промышленности при выполнении оборонных программ. Глубинное захоронение позволило избежать создания поверхностных открытых хранилищ жидких РАО, предотвратило воздействие отходов на окружающую среду и население. Захоронение жидких радиоактивных отходов осуществляется в соответствии с действующим законодательством: Законом о недрах, Законом об отходах производства и потребления и др.

В связи с завершением проектных сроков эксплуатации глубоких хранилищ жидких РАО было выполнено обоснование экологической безопасности продолжения эксплуатации действующих хранилищ по 2010–2015 гг. К настоящему времени обоснования продолжения захоронения и проектные материалы реконструкции хранилищ получили положительную оценку Государственных экологических и геологических экспертиз, экспертизы промышленной безопасности. Продолжение захоронения при обеспечении его безопасности позволит в ближайшие годы избежать значительных затрат, которые необходимы для реализации альтернативных технологий.

Вместе с тем, продолжение захоронения на действующих хранилищах возможно только при выполнении работ по реконструкции хранилищ, в том числе рекомендованных Государственными экспертизами. В состав этих работ входит вывод из эксплуатации и ликвидация старых скважин, ввод в работу резервных скважин после их дооборудования, развитие мониторинга мест захоронения и сооружение новых скважин, совершенствование систем контроля и управления. Необходимо выполнить корректировку устаревших нормативных документов, регламентирующих захоронение. Все эти работы требуют соответствующего финансирования.

Большое значение для объективной оценки экологической безопасности захоронения имело широкое обсуждение результатов эксплуатации хранилищ, выполненных наблюдений и исследований со специалистами и общественностью. Была издана монография – Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов (ИздАТ, 1994), в последующем переведенная и изданная в США, более 10 докладов по этой тематике было представлено на международных конференциях и зарубежные специалисты могли ознакомиться и обсудить ряд принципиальных вопросов. Было выполнено 4 международных исследовательских проекта с участием специалистов Германии, Великобритании, Международного института прикладного системного анализа (Вена). Ряд статей было опубликовано в отечественных периодических научных журналах и СМИ.

Опыт создания глубоких хранилищ жидких радиоактивных отходов был использован при решении других экологических проблем: были построены и успешно эксплуатируются глубокие хранилища (полигоны захоронения) нерадиоактивных промстоков Чепецкого механического завода, Кирово-Чепецкого химкомбината, завершается строительство глубокого хранилища промстоков Калининской АЭС.

Нижнеканский гранитоидный массив

Номенклатура возможных отвержденных РАО, подлежащих подземной изоляции в районе Красноярского ГХК, подлежит уточнению.

После длительного хранения ОЯТ и переработки по новым технологиям, РАО могут быть размещены в подземном могильнике на одном из выбранных перспективных участков Нижнеканского массива. В этом же подземном могильнике могут быть надежно изолированы РАО, образовавшиеся в разное время при выполнении военных программ и научно-исследовательских работ.

Нижнеканский массив расположен в южной части Енисейского кряжа в нижнем течении р. Кан. Это один из крупнейших гранитоидных массивов средней Сибири, его обнаженная площадь – свыше полутора тысяч квадратных километров (а с учетом погребенной части до 3500 км2). Он сложен гранитоидами различного состава, среди которых наибольшее распространение имеют граниты и гранодиориты.

В результате комплексных геолого-геофизических и гидрогеологических исследований, проведенных в 90-х годах прошлого столетия, организациями Минатома РФ, Миннауки, Российской Академии наук, геологами Красноярского края, в северной части Нижнеканского массива и его обрамлении был выделен ряд потенциальных площадок для сооружения могильников ВАО.

В настоящее время на участке Каменный ведется бурение скважины К-2 проектной глубиной 700 м, где должен быть проведен широкий комплекс геофизических и гидрогеологических исследований. Начато также бурение сважины такой же проектной глубины на наиболее перспективном участке – Енисейском.

Предпроектные проработки, проведенные ВНИПИпромтехнологии, показали принципиальную возможность сооружения хранилища ОЯТ и могильника ВАО на территории Нижнеканского массива.

Окончательная оценка пригодности выделенных на этой основе участков, возможна после проведения специализированных комплексных научно-исследовательских работ в подземных лабораториях, неотъемлемой частью которых является изучение техногенного воздействия продуктов захоронения на окружающую среду.

Предварительные расчеты показали, что необходимые инвестиционные вложения в строительство подземной лаборатории на Нижнеканском массиве составляют 19,8 млн долларов.

В подземных сооружениях ГХК уже в течение 40 лет под руководством ВНИПИПТ выполняются разносторонние исследования геомеханических и физико-химических процессов в массиве пород в условиях длительного теплового воздействия – от теплообменников подземных реакторов, в которых нарабатывали оружейный плутоний.

Многолетние натурные исследования с использованием 125 скважин глубиной до 30 м подтвердили, что породный массив на участке ГХК стабильный, сложен в основном слаботрещиноватыми гнейсами, и существующие подземные сооружения могут быть использованы для безопасного длительного хранения РАО и ОЯТ.

Район ПО « Маяк»

Общее количество отвержденных РАО ПО «Маяк», подлежащих подземной изоляции, – 4500 тонн.

С 70-х годов в связи с назревшей проблемой изоляции РАО, накопленных на комбинате «Маяк», институтом ВНИПИпромтехнологии проводились комплексные исследования по оценке перспектив строительства подземного могильника как в пределах промзоны комбината, так и на прилегающих территориях.

На основе имеющихся геолого-геофизических материалов была выделена площадка к северо-востоку от оз. Карачай – «Марс-2» (М-2) – место предполагаемого заложения скважинной подземной лаборатории по изучению процессов захоронения РАО, а в дальнейшем и возможного строительства могильника. В ее пределах была разбурена сеть скважин глубиной от 300 до 1200 м: общее количество скважин 21, общая длина – более 10000 м.

В процессе бурения и после его завершения были выполнены опытно-фильтрационные работы, комплекс скважинной геофизики и наземные геофизические исследования. В полевых условиях произведено описание керна и его фотодокументирование. Теплофизические характеристики пород изучались как в лабораторных, так и в полевых условиях.

В результате было детально изучено геологическое строение и гидрогеологические условия массива пород.

Это позволило провести моделирование процессов миграции радионуклидов в слаботрещиноватых средах, определить влияние продуктов захоронения на окружающую среду. На этой основе были проведены предпроектные проработки подземных лабораторий и могильников РАО как шахтного, так и скважинного типов.

В начале 90-х годов изучением массива пород в пределах СЗЗ комбината занимались институт ИГЕМ РАН, Геофизические предприятия Свердловска (ныне Екатеринбурга) и другие организации. В результате этих работ было детализировано геологическое строение территории, проведены дополнительные исследования минерально-химического состава, физико-механических и геохимических свойств горных пород. На этой основе были выделены еще 4 участка для сооружения подземной лаборатории.

Работы ВНИПИпромтехнологии по научно-техническому и экономическому обоснованию возможности создания могильника отвержденных ВАО на территории СЗЗ ПО «Маяк» показали, что наиболее приемлемы для этих целей площадка 2, расположенная севернее реки Теча, и М-2.

Для обоснования перспектив строительства могильника требуется проведение в полном объеме комплексных наземных геофизических исследований и разведочного бурения. При этом окончательная оценка безопасности захоронения ВАО возможна только после сооружения подземной лаборатории.

Создание подземной лаборатории и выполнение в ней научно-исследовательских работ позволит комплексно изучить проблемы по обращению с РАО, методы их надежной изоляции, взаимодействие отходов с окружающей средой. При положительных результатах исследований подземную лабораторию можно рассматривать в качестве первой очереди промышленного могильника ВАО.

Следует отметить, что вследствие загрязнения подземных вод озером Карачай в районе площадки М-2 возможно строительство лаборатории и могильника ВАО только скважинного типа, на площадке 2 – как скважинного, так и шахтного типов.

Для этих типов лабораторий и могильников ВАО разработаны предварительные инженерно-конструкторские решения и сформулирован перечень необходимых исследовательских работ для обоснования возможности безопасного захоронения плутонийсодержащих отходов в санитарно-защитной зоне ПО «Маяк».

Необходимые объемы инвестиционных вложений в строительство подземных лабораторий на ПО «Маяк» составляют:

– шахтного типа на площадке 2–13,0 млн долларов;

– скважинного типа на площадке М-2 – 5–8 млн долларов.

Дальневосточный регион России

В рамках первоочередных мероприятий по реализации Федеральной целевой программы институтом ВНИПИпромтехнологии были проведены технико-экономические исследования по подземной изоляции РАО, образующихся в Дальневосточном регионе России.

При проведении технико-экономического исследования проанализированы горно-геологические и геокриологические условия Северо-Востока и Дальнего Востока России от Чаунской губы Восточно-Сибирского моря до залива Петра Великого Японского моря в полосе территорий, отстоящих на расстоянии не менее 20 км от побережья.

По результатам проведенных исследований, рекомендованы пять участков, перспективных для постановки крупномасштабных изысканий на последующих этапах работ.

Окончательная оценка перспективности той или иной территории должна быть сделана на последующих стадиях работ после проведения рекогносцировочных и крупномасштабных изысканий.

Принципиальные решения по созданию и эксплуатации опытно-промышленного объекта по подземной изоляции РАО и не подлежащего переработке ОЯТ разработаны применительно к территории п. Аянский (с размещением рабочего участка в 30–32 км к западу – северо-западу от бухты Аянской).

Мощность криолитозоны достигает 150 м при температуре пород –1 – –2°С.

Разработаны основные элементы технологии создания, эксплуатации и консервации подземных могильников для захоронения РАО и хранилищ для длительного хранения не подлежащего переработке ОЯТ, а также различные варианты конструкций могильников на примере горно-геологических и геокриологических условий участка Аянский.

Опытно-промышленный объект определен как самостоятельное предприятие, в состав которого входят все необходимые службы промышленного и жилищно-гражданского назначения.

Годовое поступление радиоактивных отходов на захоронение принято:

по РАО – 2970 м3;

по ОТВС – 35 шт.

Основные технико-экономические показатели сводятся к следующему:

общее количество РАО – 50 000 м3;

расчетный срок работы объекта – 15 лет;

капитальные вложения на строительство сооружений пускового комплекса – 1 млрд 569 млн 726 тыс. руб.;

годовые эксплуатационные затраты – 228 600 тыс. руб.;

в т.ч. на подземную изоляцию 1 м3 РАО – 65,3 тыс. руб.;

на подземную изоляцию одной ОТВС – 980 тыс. руб.;

стоимость захоронения 1 м3 РАО – 92,66 тыс. руб.;

стоимость подземной изоляции одной ОТВС – 1383 тыс. руб.

Как наиболее оперативные проработки, которые ведет сейчас ВНИПИпромтехнологии для Дальневосточного региона, можно отметить две площадки.

В бухте Чажма на мысе Устричный проектируется создание открытой площадки в скальных грунтах площадью 5,9 га для размещения на ней трехсекционных реакторных отсеков утилизируемых атомных подводных лодок. Длительность сооружения объекта 2,5–3 года, стоимость 54 млн долларов США.

И здесь же, в бухте Чажма, но на другой площадке, проектируется временное хранилище в скальных грунтах для двух аварийных АПЛ, которые будут заведены сюда на понтонах одна за другой в кильватерном строе и затем закрыты (замурованы) на стоянку сроком до 70 лет. Размеры площадки – канала, где будут храниться 2 АПЛ, 240 х 24 м2, стоимость сооружения объекта 25 млн долларов США.

В качестве оригинального проектного решения длительного хранения, а, возможно, и захоронения контейнеров РАО в горных выработках штольневого типа можно назвать проект объекта в горе Павлиновка в том же Приморском крае.

Пройдя сопку насквозь двумя параллельными выработками на глубине примерно 50 м (в высшей точке) от поверхности земли, можно получить могильник, в котором удачно решаются и вопросы подвоза и размещения контейнеров с РАО, и их обдув для снятия тепловыделения, и подход для визуального наблюдения размещенных отходов, и многое другое.

Подводя итог, можно сказать, что:

1. В России накоплен достаточный опыт по захоронению жидких радиоактивных отходов и для сооружения могильников под твердые РАО.

2. Подземный способ захоронения РАО в глубокие геологические формации представляется наиболее оптимальным, экологически безопасным и объективно неизбежным методом изоляции радиоактивных материалов от среды обитания человека.

3. В России, исходя из огромных размеров ее территории, должен осуществляться региональный принцип размещения хранилищ для радиоактивных отходов. Желательна также их привязка к границам горного отвода действующих атомных объектов.

Хочется верить, что строительство первой горной лаборатории на территории нашей страны и сооружение на ее основе первого объекта для захоронения радиоактивных отходов в глубокие геологические формации в России уже не за горами.

Журнал «Атомная стратегия» № 13, сентябрь 2004 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Обращение с РАО и ОЯТ
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Обращение с РАО и ОЯТ:
Снятие АЭС с эксплуатации: проблемы и пути решения

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4
Ответов: 3


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

Извините, комментарии не разрешены для этой статьи.





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.07 секунды
Рейтинг@Mail.ru