Общие представления

Стратегические решения по захоронению ВРАО

Рассмотренные практически используемые решения по обработке, хранению и захоронению относятся в основном к НРАО и СРАО. Однако далее откладывать практические работы по решению проблемы лока­лизации ВРАО нельзя, поскольку они содержат подавляющую долю радионуклидов и во все возрастающих масштаба, скапливаются на земной поверхности. Сложившееся положение в значительней степени объясняется чрез­вычайно высокой активностью ВАО, обусловливающей, интенсивное тепловыделение в течение многих лет после их образования. Однако главная проблема — долгоживучесть многих радионуклидов, периоды полураспада которых составляют от сотен до многих миллионов лет.

В настоящее время полагают, что необходимы такие надежное за­хоронение веществ с долгоживущими радионуклидами и изоляция от­ходов в течение длительного времени, при которых даже при выбросе радиоактивных материалов инженерное обеспечение места захоронения исключало бы их воздействие на окружающую среду. Это возможно лишь при подземном захоронении долгоживущих активных отходов. Захоронению последних должно предшествовать их контролируемое временное хранение в течение 40-100 лет в приповерхностных храни­лищах с целью снижения активности и тепловыделения. Окончатель­ное захоронение ДАО производится в глубоких геологических форма­циях после начала охлаждения отходов.

Временное хранение и окончательное захоронение РАО являются основными элементами так называемой многобарьерной концепции защиты окружающей среды от распространения радионуклидов в био­сфере. В эту защиту входят:

- иммобилизация отходов с помощью химических соединений, связы­вающих радионуклиды, и их матрицирование (боросиликатное или алюмосиликатное стекло);

- помещение иммобилизированных РАО в контейнеры с охранным слоем;

- временное хранение отходов в приповерхностных хранилищах;

- перемещение РАО в подземный могильник с защитой контейнера буфером толщиной 2-3 м из затампонированной глины;

- гидроизоляция пункта захоронения и отчуждение блока.

Изложенная схема позволяет захоронить практически навеч­но, поскольку, по оценкам, утечка любого радионуклида спустя 1000 лет не превысит 10-⁵ их исходного содержания.

Основным барьером на пути миграции радиоактивных веществ должны явиться вмещающие геологические формации, которые при надлежащем выборе их типа и участка гораздо стабильнее, чем любые искусственные барьеры. Такой подход, возможно, позволит в даль­нейшем отказаться от последних и ограничиться только мероприятия­ми, обеспечивающими безопасность транспортирования РАО и обра­щения с ними лишь в период загрузки пункта захоронения. Пункту захоронения на поверхности земли необходима санитарно-защитная зона. В ней допускается появление радионуклидов, но за ее границами их активность не должна достигать опасного уровня. Посторонние для мо­гильника объекты следует удалять на расстояния не меньше трех ра­диусов зоны захоронения. Под землей СЗЗ представляет собой отчужденный блок горного массива, который необходимо изымать из сфе­ры человеческой деятельности на период распада всех радионуклидов до безопасного уровня.

Сформулировано несколько основных требований к геологической среде могильника:

- возможно создание подземных выработок шахт на глуби­нах свыше 300 м в непроницаемых горных породах, исключающих движение подземных вод;

- не допустимы геологические среды с тектонической нестабильно­стью, с сейсмической активностью, превышающей 6 баллов по шкале MSK-64;

- необходимо удаление места захоронения от очагов вулканической деятельности не менее чем на 500 км;

- в геологической формации не должно быть месторождений полез­ных ископаемых;

- следует допустить, что за время функционирования хранилища воз­можно наступление, по крайней мере, одного ледникового периода и ущерба от изменения климата.

Многолетние исследования показали, что этим требованиям отве­чают три типа геологических формаций:

- скальные породы магматиче­ского и метаморфического типов (гранит, базальт, амфиболиты, габ­бро, диабазы и др.);

- каменная соль;

- отложения глин.

Эти материалы широко распространены и имеют необходимую мощность пластов -бо­лее 30 м.

Из скальных пород более предпочтительны формы с повышенной основностью (габбро, диабазы, амфиболиты и т.п.). Перспективность скальных пород значительно возрастает, если они представлены мелкозернистыми формами, залегающими между толща­ми сланцев. Различные варианты размещения могильников в скальных породах разработаны в ряде стран (США, Швеция, Канада, Швей­цария, Финляндия, Франция).

Наиболее перспективны соляные массивы. В них отсутствуют воды (иначе массив не мог бы сформироваться и существовать 200-400 лет), почти нет включений жидких или газообразных приме­сей. Они достаточно прочны (на уровне 15-35 МПа) и пластичны, поэтому при нагрузке более 20 МПа нарушенные структуры в них могут самозалечиваться. Для них характерна высокая теплопровод­ность, поэтому в соляные массивы можно помещать РАО с более вы­сокой активностью (тепловыделением), чем в другие породы. Наконец, известны многие разнообразные и недорогие способы создания в соли горных выработок и полостей объемом 300-500 тыс. м³ и выше, например геотехнологические методы. К недостаткам соляных залежей относится их незначительная сорбционная емкость.

Из двух основных разновидностей соляных массивов предпочти­тельнее сложенные каменной солью (NaCI). Залежи поташа (КС1) являются более ценным сырьем для народного хозяйства, поэтому их целесообразно использовать после промышленной отработки месторо­ждения.

Отложения глин — наиболее распространенные осадочные породы. Их положительными свойствами являются низкая проницаемость, вы­сокие сорбционная емкость по многим нуклидам и пластичность. Ряд стран (США, Великобритания, Франция, Италия, Бельгия и др.) предполагают использовать различные глинистые формации для захо­ронения ВРАО и ОЯТ.

Одно из требований к пунктам захоронения - совместимость кон­струкционных материалов, особенно наружного слоя упаковки РАО, с породами и грунтовой водой. Необходимо учитывать неодинаковый характер выщелачиваемости блоков из различных материалов (бетон, битум, керамика, стекло), коррозию стальных или других контейнеров. На эти процессы влияют температура, тип вод и породы, другие фак­торы. Так, при выделении влаги из разогревающихся РАО в соляных камерах, как отмечено выше, будет достаточно интенсивно протекать коррозия металлических контейнеров. В этом случае защитная роль технических барьеров невелика. В скальных породах типа базальта достаточно надежным считают захоронение остеклованных ВАО в многослойных контейнерах из меди или нержавеющей стали с добав­ками В, Cd, Cu, Ti, Pb. В этом случае при толщине стенки 10 см срок службы медного контейнера оценивается в 1 млн лет, стально­го - 30-100 лет.

Возможное влияние радиационных эффектов на окружающую среду после захоронения представляется несущественным. Лишь небольшая часть проникает в окружающую породу на расстояние ~1 м. Излучение дополнительно ослабляется тем, что на этом же рас­стоянии развиваются наибольшие термические воздействия, облегчаю­щие залечивание радиационных повреждений. Радиолиз воды с выде­лением газов также ограничен по расстоянию.

Дата добавления: 2014-01-06