ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 1, с. 86-90
ИСТОРИЯ НАУКИ
УДК 621.039.762
50 ЛЕТ ГЛУБИННОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ -ПРАКТИЧЕСКИЕ И НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
© 2014 г. А. И. Рыбальченко*, В. М. Курочкин*, Б. Г. Ершов**, Е. В. Захарова**, И. М. Косарева**, А. А. Зубков***
* ОАО "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (ОАО "ВНИПИпромтехнологии"), Каширское шоссе, 33, Москва, 115409 Россия. E-mail: plast@vnipipt.ru ** Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН), Ленинский проспект, д. 31, Москва, 119991 Россия. E-mail: radwaste.ground@gmail.com *** ОАО "Сибирский химический комбинат", ул.Курчатова, 1, г. Северск, Томская обл., 636039 Россия. E-mail: SHK@seversk.tomsknet.ru
Поступила в редакцию 10.09.2013 г.
Кратко изложены основные этапы решения одной из актуальнейших проблем современности - утилизации и глубинного захоронения жидких токсичных отходов и ЖРО в поглощающих горизонтах осадочного чехла. Описан опыт совместной работы ОАО "ВНИПИпромтехнологии", проектных и научно-исследовательских организаций Минсредмаша, научных организаций АН СССР и др. по разведке участков для захоронения ЖРО, поиску технологии их подготовки к захоронению, проектированию и сооружению полигонов захоронения. Приведены характеристики уже созданных пунктов глубинного захоронения ЖРО.
Ключевые слова: жидкие радиоактивные отходы, глубинное захоронение.
Обращение с радиоактивными отходами - одна из "трудных" проблем второй половины ХХ столетия, которая полностью не решена и сегодня. Ввиду ряда специфических особенностей жидких радиоактивных отходов (ЖРО), их образование и обращение с ними связаны с возникновением рисков значимых негативных последствий для человечества и окружающей среды. В этой связи начиная с 50-х годов прошедшего столетия поиску решения этой проблемы уделялось большое внимание и разработки шли по разным направлениям.
Используемое на начальных этапах развития атомной промышленности хранение ЖРО при концентрировании в специальных емкостях не обеспечивало их надежную изоляцию от окружающей среды из-за разогрева отходов, что могло привести к взрыву, как, например, на Южном Урале в 1957 г. Сброс отходов в поверхностные водотоки и водоемы приводил к загрязнению окружающей среды.
Перевод ЖРО в твердую форму считается наиболее приемлемым способом последующего обращения с жидкими отходами, включая их захоронение. Однако технологии отверждения
весьма сложны, некоторые из них небезопасны и требуют значительных затрат.
Работы по изучению возможности размещения ЖРО в глубокие геологические горизонты были развернуты во второй половине 1950-х годов в связи с острой необходимостью принятия срочных мер по предотвращению воздействия ЖРО предприятий оборонного комплекса на окружающую среду и население. Эта технология рассматривалась наряду с технологиями концентрирования и отверждения ЖРО и заключалась в удалении отходов в глубокозалегающие пористые горизонты посредством буровых скважин. Идею удаления жидких отходов в глубокие горизонты земной коры высказывали крупнейшие ученые: академики А.П. Виноградов, Е.М. Сергеев, Б.Н. Ласко-рин, руководитель главка Мингео СССР А.Н. Калинин, поддерживали академик В.И. Спицын, начальник 3-го Главного Медуправления Минздрава СССР А.И. Бурназян и ряд других ученых. Геологи-практики и нефтяники, основываясь на огромном опыте, также не отвергали эту идею. Эту технологию удалось реализовать в короткие сроки благодаря четкой организации работ и наличию благоприятных геолого-гидрогеологи-
50 ЛЕТ ГЛУБИННОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
87
ческих условий в непосредственной близости от источников отходов.
Глубинное размещение жидких токсичных отходов и ЖРО в поглощающих горизонтах осадочного чехла опирается на фундаментальные и прикладные геолого-геофизические исследования строения, свойств и закономерностей развития земной коры, а также на опыт исследований и эксплуатации нефтегазовых месторождений, создание подземных газохранилищ в геологических формациях. Основное требование к захоронению отходов - ограничение их распространения в отведенных границах, гарантирующее их локализацию в определенном объеме ("горном отводе"). Аналогичные требования об ограничении влияния на недра границами горного отвода выдвигаются и при использовании недр в других целях.
Постановлением Совмина СССР было принято решение поручить разработку данной проблемы Минсредмашу. Министром Е.П. Славским был издан приказ (от 04.06.1957 г.) об организации этих работ в Ведущем научно-исследовательском и проектно-изыскательском институте промышленной технологии (руководитель проблемы -главный инженер, д.т.н. Е.Д. Мальцев, главный инженер проекта - М.К. Пименов). Институту в кратчайший срок поручалось "...изучение вопросов подземного захоронения производственных радиоактивных растворов, проведение изыскательских работ и составление проектно-сметной документации на строительство сооружений для этих целей", для скорейшего решения этих вопросов: "... привлечь различные проектные и научно-исследовательские организации страны".
Институт ОАО "ВНИПИпромтехнологии" разработал технические задания на проведение геологоразведочных работ и изысканий, проекты всех схем и конструкций основных сооружений, конструкции всех видов скважин, выполнил гидродинамические расчеты и обоснование безопасности захоронения, разработал технические задания другим организациям. Совместно с Головным институтом "Всероссийским проектным и научно-исследовательским институтом комплексной энергетической технологии" (ГИ ВНИПИЭТ; М.В.Страхов, поверхностные сооружения) выполнено проектирование полигонов захоронения в целом. К решению проблемы были также привлечены и другие проектные и научно-исследовательские организации Минсредмаша, научные организации АН СССР. В частности, Институт физической химии и электрохимии АН (академик В.И. Спицин, к.х.н. В.Д. Балукова) выполнял исследования состава ЖРО, которые предпо-
лагалось направить на захоронение, изучал их взаимодействие с породами глубоких горизонтов, разрабатывал технологии подготовки отходов к захоронению. Проведение геологоразведочных работ в районе предприятий было поручено Министерству геологии СССР.
Для решения отдельных вопросов проблемы привлекались различные организации: Институт ВНИИВОДГЕО, ИФЗ РАН, ГЕОХИ РАН, ИБФ Минздрава СССР.
Геологоразведочные работы были начаты в районе расположения Сибирского химического комбината (СХК, г. Северск) геологической партией Западно-Сибирского управления, срочно переброшенной из Приобья, где проводились работы по разведке нефтяных месторождений. В последующем эта партия была передана в ФГУГП "Гидроспецгеология" (К.И. Антоненко), которому было поручено в дальнейшем выполнять все работы по разведке участков для захоронения ЖРО. По результатам геологоразведочных работ установлена пригодность участка для закачки отходов в непосредственной близости от предприятия. В геологическом разрезе были выделены песчаные горизонты, изолированные слоями глинистых пород, обладающие необходимыми емкостными свойствами для локализации отходов. На основании полученных данных разработан и согласован проект Экспериментального полигона. После завершения строительства, 8 июля 1963 г. впервые была начата закачка ЖРО из уже переполнявшегося отходами открытого бассейна-хранилища.
Экспериментальный полигон включал поверхностные сооружения, нагнетательные и наблюдательные скважины. При проведении первого этапа работ было удалено 110 тыс. м3. технологических отходов. Результаты наблюдений подтвердили выполненный прогноз распространения отходов в пласте-коллекторе и возможность длительной эксплуатации нагнетательных скважин. В дальнейшем эксплуатация Экспериментального полигона осуществлялась в опытном режиме, а после реконструкции с 1975 г. полигон эксплуатируется в промышленном режиме. С учетом результатов эксплуатации опытного полигона разработан проект опытно-промышленного полигона захоронения для нетехнологических отходов ОАО "СХК", который введен в эксплуатацию в 1967 г. [1].
Одновременно проводились геологоразведочные работы в районах Горно-химического комбината (ГХК, г. Железногорск) и Научно-исследовательского института атомных реакторов (НИИАР, г. Димитровград). На основании полученных
88
РЫБАЛЬЧЕНКО и др.
положительных результатов были разработаны проекты полигонов, осуществлено их строительство и проведено обоснование безопасности захоронения. Эксплуатация полигона на ГХК осуществляется с 1967 г. (1 горизонт) и с 1969 г. (11 горизонт). Опытная закачка в НИИАР (скв. Р-3) начата в 1966 г. Геологическое строение полигона ГХК сходно с условиями полигона СХК, на НИИАР для закачки радиоактивных отходов используются горизонты песчано-карбонатных пород, залегающие на глубинах более 1000 м и содержащие высокоминерализованные воды.
Первоначально глубинное захоронение ЖРО рассматривалось как временная мера сроком на 15 лет, предположительно до разработки и внедрения технологий отверждения ЖРО и их захоронения в виде ТРО. Однако отсутствие видимых результатов в решении этой проблемы и в настоящее время вынуждает продолжать эксплуатацию полигонов.
Учитывая положительные результаты использования метода подземного захоронения отходов в глубокие горизонты, Госкомитет СССР по науке и технике поручил Минсредмашу оценить возможность использования данной технологии обращения с ЖРО в различных регионах территории СССР. По разработанному ОАО ВНИПИ-промтехнологии техническому заданию эта работа была поручена "Гидроспецгеологии" и "ВНИИ гидрогеологии и инженерной геологии". В результате проведенных работ составлена "Прогнозная карта гидрогеологических условий захоронения промышленных сточных вод в водоносные комплексы на территории СССР" под редакцией министра Мингео академика А.В. Сидоренко. Это карта сыграла определенную роль при оценке территорий в отношении использования технологии подземного захоронения на уже построенных и вновь проектируемых объектах для уд
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.