Захоронение жидких РАО ПО «Маяк» в глубокие горизонты Тече-Бродской структуры

Е.Н.Камнев, А.И.Рыбальченко, В.М.Курочкин, ФГУП ВНИПИпромтехнологии, Москва;
Е.И.Микерин, Федеральное агентство по атомной энергии, Москва


Трудности обращения с отходами ПО «Маяк» являются темой многочисленных обсуждений и публикаций. Использование для размещения образующихся жидких радиоактивных отходов поверхностных водоёмов в течение более чем 50-летнего периода привело к возникновению источников загрязнения природных объектов окружающей среды.

На аналогичных предприятиях атомной промышленности - Сибирском химическом комбинате (г.Северск Томской обл.) и Горно-химическом комбинате (г. Железногорск Красноярского края) в начале 60-х годов были проведены геологоразведочные работы и созданы глубокие хранилища (полигоны подземного захоронения) жидких РАО. За период с 1963 г в глубокие пласты-коллекторы было удалено ~ 50 млн.м3 жидких РАО, что позволило не создавать новые поверхностные хранилища, предотвратить накопление РАО на поверхности и их воздействие на окружающую среду..

В соответствии с имеющимися данными о геологическом строении района в непосредственной близости от ПО «Маяк» расположена так называемая Тече-Бродская структура, представляющая собой синклинальную впадину в скальных метаморфических и эффузивных породах, заполненную осадочными карбонатными породами - известняками и доломитами. В нижней части структуры залегают глинистые породы. Размер впадины ~ 40 х 10 км, максимальная глубина до кровли скальных пород 2000 м. Тече-Бродская структура сходна с синклинальной структурой, расположенной в районе Горно-химического комбината, в осадочные отложения которой с 1967 г осуществляется захоронение жидких РАО высокого, среднего уровней активности (глубины 350 - 500 м) и низкого уровня активности (глубины 180-280 м). Однако структура Горно-химического комбината имеет меньшие размеры: в плане ~ 20 х 5 км, глубина до скальных пород в центральной части 550 м. По составу осадочные породы Тече-Бродской структуры весьма близки карбонатным породам глубокого хранилища в Димитровграде где средне - и низкоактивные отходы захораниваются на глубины 1130 - 1550 м..

Однако геологические условия Тече-Бродской структуры в начале 60-х годов не были признаны благоприятными для захоронения жидких РАО. Благоприятные участки для захоронения жидких РАО оказались весьма удалёнными от ПО «Маяк». В качестве генерального направления в обращении жидкими РАО было принято их отверждение с последующем хранением на поверхности и захоронением в геологические формации. На ПО «Маяк» были созданы и введены в эксплуатацию установки по остеклованию высокоактивных отходов. В то же время создание установок для отверждения жидких РАО среднего и низкого уровня активности требовало значительных затрат средств и времени, в связи с чем эти технологии до настоящего времени не реализованы. В соответствии с расчётами, выполненными ГИ ВНИПИЭТ капитальные затраты на создание установок отверждения средне- и низкоактивных отходов (без учёта их последующего хранения и захоронения) оцениваются 1,5 млрд.руб., себестоимость отверждения 1800 тыс.руб/м3 (цены 2000 г.) По опыту обращения с жидкими РАО на Сибирском химическом комбинате себестоимость подготовки и захоронения аналогичных отходов составляет 44 руб/м3.

Глубинное захоронение жидких РАО на Сибирском химическом комбинате и Горно-химическом комбинате, а также в ГНЦ «Научно-исследовательский институт атомных реакторов» (г. Димитровград Ульяновской обл.), объектах захоронения химических отходов сопровождалось исследованиями, позволившими уточнить закономерности распространения отходов в коллекторских горизонтах, изолирующие свойства геологической среды, оценить влияние различных факторов на изоляцию отходов в недрах. Результаты исследований глубинного захоронения жидких РАО и полученные новые знания дают повод пересмотреть выводы геологоразведочных работ относительно непригодности Тече-Бродской структуры для захоронения жидких РАО.

В осадочных отложениях Тече-Бродской структуры на участке наибольшей глубины залегания скальных пород по данным геологоразведочных работ выделяются верхняя толща проницаемых карбонатных пород (0-400м), средняя толща слабопроницаемых и слабообводнённых пород (400-1000м) и нижняя толща проницаемых пород (1000-1400 м). Ниже залегают глинистые породы. Нижняя проницаемая толща содержит слабосолёные воды (до 3 г/л), не пригодные для хоз-питьевого водоснабжения. Фильтрационные свойства нижней толщи достаточно высоки и позволяют осуществлять нагнетание отходов в объёмах до нескольких тыс.м3 в сутки. Опыт захоронения жидких РАО на действующих хранилищах позволяет достаточно обосновано рассчитывать на локализацию нагнетаемых РАО в нижней толще с образованием пластообразных залежей. Проявления карста, отмеченные при проведении геологоразведочных работ, носят локальный характер и не могут явиться причиной загрязнения отходами поверхности.

Для целей глубинного захоронения жидких РАО Тече-Бродская структура разведывалась в начале 60-х годов. Это был один из первых объектов, на котором проводились подобные работы. Был сделан вывод о непригодности структуры для захоронения жидких РАО ПО «Маяк», причём одним из поводов для этого послужили эксперименты с применением радиоактивных индикаторов. Раствор железа -59, введённый в скважину на глубину 1400 м, был обнаружен в близрасположенной наблюдательной скважине через ~ 4 часа на глубине 400 м, На основании рассмотрения документации по сооружению разведочных скважин, имеющегося опыта наблюдений и исследований при захоронении жидких РАО на действующих хранилищах подобное явление может быть объяснено тем, что ствол скважины не был закреплён должным образом некоторые скважины вообще не имели обсадки в связи, с чем верхний и нижний горизонты сообщались по стволу или затрубному пространству, и поэтому результаты выполненных опытно-фильтрационных работ по оценке взаимодействия нижней и верхней толщи вызывают обоснованные сомнения.

Учитывая критичность ситуации со сбросом жидких РАО в водоёмы Теченского каскада целесообразно пересмотреть результаты ранее выполненных работ и провести дополнительные исследования Тече-Бродской структуры, расчёты и моделирование на предмет захоронения низкоактивных отходов. Такой объём представляется вполне реальным, учитывая опыт захоронения на действующих хранилищах. На первом этапе изучения возможности захоронения жидких РАО в пределах Тече-Бродской структуры целесообразно выполнить повторную обработку имеющихся данных, моделирование нагнетания отходов в анизатропную толщу при регулировании распределения отходов, моделирование последующей миграции отходов. Для выполнения работ целесообразно привлечь экспертов МГУ, Екатеринбургского горного университета, специалистов предприятий и организаций Минатома, работающих в области глубинного захоронения жидких РАО.

В состав работ второго этапа должно входить бурение 3-х скважин глубиной до -1500, 500 и 150 м с отбором керна, крепление стволов с обеспечением необходимого качества цементирования, проведение опытно фильтрационных работ, геофизических исследований. В последующем эти скважины могут войти в состав эксплуатационных скважин для нагнетания отходов.

По материалам Международной конференции «Стратегия безопасности использования атомной энергии»

назад

Материалы из архива

7.2006 Новое решение проблемы безопасного хранения отработавшего ядерного топлива

Самаров В.Н., д.т.н., Хомяков Е.И., к.т.н, Непомнящий В.З., к.т.н. «Лаборатория Новых Технологий»; Левин Б.В., чл-корр. РАН (Дальневосточное отделение); Романовский Н.Н., проф., МГУ Сегодня Россия демонстрирует готовность взять на себя ответственность за одну из самых важных составляющих мировой стабильности – энергетическую безопасность...

3.2007 «Не догоним, так погреемся»

Мы выкладываем эту статью на сайте до ее публикации в журнале «Атомная стратегия». Имя автора не раскрываем и полностью сохраняем авторскую лексику и орфографию. Надеемся на адекватные комментарии и планируем, подборку из того, что получится в результате обсуждения, поместить в апрельском выпуске АС.Прошло около года со времени появления на сайте proatom статьи под названием «Стратегия выживания».

7.2007 "Мы хотим работать на конечный результат"

Подкомиссия по атомной энергетике Совета Федерации организовала совещание на одной из стартовых площадок ФЦП «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007-2010 годы и на перспективу до 2015 года». В совещании участвовал начальник Управления капитального строительства атомной отрасли Федерального агентства по атомной энергии  Алексей Тютяев...