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
|
