научная статья по теме МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ЗАВЕРШАЮЩЕМ ЭТАПЕ ВЫБОРА ПЛОЩАДОК ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ХРАНИЛИЩ ОТРАБОТАВШИХ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОДАХ Геология

Текст научной статьи на тему «МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ЗАВЕРШАЮЩЕМ ЭТАПЕ ВЫБОРА ПЛОЩАДОК ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ХРАНИЛИЩ ОТРАБОТАВШИХ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОДАХ»

ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2010, № 1, с. 3-12

УДК 621.039:550.8.013

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ЗАВЕРШАЮЩЕМ ЭТАПЕ ВЫБОРА ПЛОЩАДОК ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ХРАНИЛИЩ ОТРАБОТАВШИХ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОДАХ

© 2010 г. Н.П. Лаверов, В.И. Величкин, Б.Т. Кочкин, В.И. Мальковский,

В. А. Петров

Учреждение Российской академии наук Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Поступила в редакцию 12.05.2009 г.

В статье рассмотрены методологические проблемы оценки пригодности геологической среды при окончательном выборе площадки для безопасного размещения хранилища отработавших ядерных материалов (ОЯМ) - высокорадиоактивных отходов и не подлежащего переработке облученного ядерного топлива - и предложены способы их решения. Актуальность этих проблем обусловлена необходимостью обоснования продолжения геологических исследований на участках возможного размещения первого в России хранилища ОЯМ в районах размещения радиохимических предприятий - Красноярского ГХК или ПО "Маяк". Геологическая среда в обоих районах представлена кристаллическими породами, оценка пригодности которых имеет свою специфику.

Методология оценки геологической среды разрабатывается на основе принципов обеспечения долговременной безопасности хранилища и вытекающих из них критериев безопасности и требований к геологической среде. Показано, что по мере выполнения исследований меняются состав и значимость критериев оценки ее пригодности. Определенная последовательность и содержание работ призваны обеспечить к моменту их окончания получение таких исходных данных о геологической среде перспективных площадок, которые необходимы для окончательного выбора одной их них. Выбор будет сделан на основе прогнозных модельных расчетов поступления радионуклидов в биосферу и оценки безопасности будущего хранилища. Определен перечень исходных геологических материалов, необходимых для моделирования, и предлагаются способы их получения.

ВВЕДЕНИЕ

Прогрессирующее накопление отработавших ядерных материалов (ОЯМ) требует разработки научно обоснованных способов обращения с ними, обеспечивающих радиационную безопасность населения и окружающей среды. В конце 1980-х гг. стало ясно, что размещение ОЯМ в глубоких геологических формациях - наиболее перспективный способ их окончательной изоляции по техническим возможностям и соображениям экономической эффективности [19]. Хотя технические и экономические аспекты этой технологии в основном тщательно исследованы, некоторые важные проблемы остаются нерешенными. Среди них - обоснование долговременной (на период в тысячи и более лет) безопасности глубоких геологических хранилищ.

Важнейший из совокупности факторов, обеспечивающих безопасность таких хранилищ, -

геологическая среда. В связи с этим большое значение приобретает оценка пригодности геологической среды на площадке размещения будущего хранилища. Если определение перечня, содержание геологических критериев и методику их применения можно считать решенными, то обоснование окончательного выбора площадки методологически проработано недостаточно. Следует отметить, что в ряде зарубежных стран такой выбор уже осуществлен, но при этом решения в большинстве случаев принимались, исходя из социально-политических или экономических соображений [13]. Это означает, что изоляционные возможности геологической среды учитывались не в полной мере.

Проблема в том, что к моменту окончания процедуры выбора места, как правило, выделяется несколько перспективных площадок, геологические условия которых примерно одинаковы, и решить, которая из них наиболее пригодна

для размещения хранилища на основании только геологических критериев, не представляется возможным. Такая ситуация сложилась на ПО "Маяк" и Красноярском ГХК - районах возможного размещения первого в России глубокого геологического хранилища ОЯМ [4, 6]. Имеющаяся информация о геологических условиях обеих потенциально пригодных площадок носит общий характер, а более детальные сведения получены в разобщенных точках опробования, количество которых недостаточно для распространения полученных данных на всю площадку. Исходя из этого, требуется проведение дополнительных исследований. Однако такие работы дорогостоящи, в связи с чем необходимо четко сформулировать их целевое назначение и выбрать наиболее эффективные методы исследований для того, чтобы оценить оптимальные уровни финансирования. В том случае, если геологоразведочные работы уже начаты, необходимо четко определить требуемую степень их детальности.

Таким образом, выбор площадки, пригодной для окончательной изоляции ОЯМ, должен проводиться на основании оценки безопасности будущих хранилищ, выполненной с учетом результатов углубленного комплексного изучения геологической среды.

Цель настоящей статьи - обосновать и определить содержание совокупности методов детального комплексного изучения геологических факторов, необходимых для оценки безопасности будущих хранилищ ОЯМ в процедуре принятия соответствующих управленческих решений.

Статья подготовлена по результатам НИР, выполненной в рамках ФЦП "Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 г. и на период до 2015 г.", на основании государственного контракта с Государственной корпорацией "Рос-атом".

ПРИГОДНОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОЯМ

Технология окончательной изоляции ОЯМ базируется на нескольких принципах:

- минимизация радиационного воздействия хранилища на окружающую среду и население до безопасного уровня, который должен сохраняться в долговременной перспективе, когда часть изолируемых радионуклидов неизбежно проникнет в геологическую среду и биосферу;

- оценка долговременной безопасности геологического хранилища, предопределяющая соответствие уровня безопасности нынешнего и будущего поколений людей с действующими нормами радиационной безопасности;

- многоуровневая защита населения и окружающей среды, предопределяющая создание системы барьеров (мультибарьерная концепция), препятствующих проникновению радионуклидов из хранилища в биосферу;

- выбор геологической среды, обладающей эффективными изоляционными свойствами, сдерживающими распространение загрязнителей в биосферу;

- этапность, которая отражает необходимость проведения работ с целью последовательного приближения к окончательной изоляции ОЯМ: 1) выбор площадки для хранилища и характеристика места; 2) проведение дополнительных изысканий для обоснования места заложения подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ); 3) проведение работ в ПИЛ с целью получения результатов, необходимых для обоснования лицензии на создание хранилища; 4) строительство и загрузка хранилища; 5) мониторинг хранилища на период возможного извлечения отходов; 6) окончательное закрытие загруженного сооружения и перевод его в состояние могильника.

Каждый этап можно также разделить на под-этапы (стадии), в рамках которых решаются более частные задачи.

При выборе геологической среды, пригодной для изоляции ОЯМ, решаются две главные задачи, связанные с обеспечением безопасности будущего хранилища: максимальное обеспечение использования в системе безопасности изоляционных свойств геологической среды и выявление геологических факторов, потенциально опасных для функционирования системы обеспечения безопасности будущего хранилища ОЯМ и минимизации их негативного влияния.

Решение этих задач предопределяет осуществление процедуры выбора среды в соответствии с определенными требованиями.

Для установления соответствия геологической среды требованиям, необходимым для обеспечения безопасной изоляции ОЯМ, разработаны специальные геологические критерии оценки. Критерии, используемые на этапе выбора места, обычно качественные и основываются на предпочтительности для захоронения сред с определенными составом и состоянием. Качественный

уровень определения граничных значений приемлемости обусловлен, с одной стороны, общим характером информации, доступной на этом этапе работ, особенно на начальных обзорных стадиях, а с другой - целесообразностью отказа от чрезмерно жестких количественных критериев, которые могут неоправданно затруднить процесс выбора.

Совокупность геологических критериев при выборе полигонов для окончательной изоляции ОЯМ, которые были разработаны при участии сотрудников ИГЕМ РАН, утверждена в нормативных документах Российской Федерации [1].

Так, согласно указанному документу не допускается размещение глубоких геологических хранилищ в районах с активными движениями земной коры, высокой сейсмической и вулканической активностью, в районах интенсивной разработки полезных ископаемых, в том числе в границах расположения карьеров, шахтных полей, санитарно-защитных зон водозаборов подземных вод, в пределах горных отводов месторождений полезных ископаемых.

Площадка для размещения глубокого хранилища должна выбираться с учетом следующих требований:

- вмещающие породы должны быть представлены одним из потенциально пригодных типов (кристаллические породы: граниты, гнейсы, туфы и др., предпочтительно основного или ультраосновного минерально-химического состава; каменная соль или ангидрит; глины). Эти породы должны иметь достаточный объем, залегать на приемлемой глубине, обладать благоприятными физико-механическими свойствами, однородной структурой и низкой трещиноватостью;

- район площадки не должен испытывать интенсивные тектонические движения;

- горизонт пород, вмещающий хранилище, не должен содержать линзы рассолов, пласты проницаемых пород;

- толща вмещающих горных пород не должна содержать водоносных горизонтов, линз подземных вод или трещиноватых зон, по которым возможны водопритоки в горные выработки хранилища и их затопление.

При наличии альтернативных вариантов площадок для размещения хранилищ глубокого заложения, удовлетворяющих перечисленным выше требованиям, предпочтение следует отдавать тем, геологические условия которых удовлетво-

ряют одному или нескольким дополнительным требованиям:

- подземные воды имеют восстановительный характер, слабощелоч

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.

Показать целиком