Самопогружающиеся капсулы в геологической разведке и сверхглубокое захоронение радиоактивных отходов

24 августа 2010

Концепция очень глубокого – на глубины, превышающие 4 км – захоронения радиоактивных отходов входит как один из возможных вариантов геологического захоронения в Великобритании. При этом предлагается воспользоваться теплом радиоактивного распада для проплавления породы вблизи отходов и создания своеобразной капсулы, саркофага вокруг отходов при последующем остывании и кристаллизации гранита. На самом деле проплавление пород может привести к самопогружению или всплыванию канистр с отходами, в зависимости от имеющейся разницы в удельном весе между отходами и породой, поэтому при создании такого саркофага необходимо применять буферные вставки, компенсирующие эту разницу.

Более простой и эффективный метод – это самозахоронение капсул с радиоактивными отходами, давно и подробно изученный как в США, так и в России. Метод самозахоронения заключается в использование тепла реакций естественного радиоактивного распада для нагрева капсул с отходами до температур, превышающих температуру плавления геологических пород. При удельном весе капсул с отходами превышающем удельный вес пород, капсулы самопогружаются путем проплавления пород на своем пути – происходит самопогружение или самозахоронение отходов. Метод самозахоронения привлек недавно внимание массовых средств информации. Так, американский журнал «Популярная наука» опубликовал в мае этого года подробную статью о ядерном ренесансе с точки зрения «зеленого» движения, где метод самозахоронения отмечен как один из самых надежных с точки зрения безопасности.

Схема самозахоронения отходов в журнале «Popular Science» (http://www.popsci.com/technology/article/2010-06/future-environment-nucl...)

Интересно также, что новые зеленые теперь делают акцент на чрезвычайно высокую чистоту ядерной энергетики и практическое отсутствие эмиссии парниковых газов, приведших к нынешним погодным аномалиям в северном полушарии и особенно в России.
Важно, что глубины достигаемые в методе самозахоронения могут превышать десятки и даже многие сотни километров. Такие глубины не были никогда доступны путем бурения пород. Например, самая глубокая скважина на планете, Кольская сверхглубокая скважина пробурена на глубину 12261 м.

Почтовая марка СССР, посвященная Кольской сверхлубокой скважине.

В России и в Великобритании ведутся исследования возможности применения самопогружающихся капсул для сверхглубокой геологической разведки. Особенно интересной для геологов является так называемая граница Мохоровичича (разрыв Мохо), отделяющая земную кору от мантии. Глубина разрыва Мохо в океанах – около десяти километров, на континентах она составляет несколько десятков километров. Движение континентальных плит, землетрясения связаны с движениями внутренних слоев земли. Геологи также утверждают, что имеются основания ожидать огромные, практически неисчерпаемые запасы топлива на этих глубинах. Вот почему интерес к проникновение в область разрыва Мохо и в мантию Земли не ослабевает, несмотря на большие трудности но этом пути.

В связи с большой научной и практической важностью в 2003 году была создана Международная организация по изучению структуры Земли путем бурения океанического дна (Integrated Ocean Drilling Program, IODP, www.iodp.org).

Деятельность Международной организации по изучению структуры Земли путем бурения океанического дна (IODP, www.iodp.org)

IODP финансируется Национальным научным фондом США (The U.S. National Science Foundation (NSF)) и Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологии Японии (MEXT). Ассоциированными партнерами являются Европейский консорциум о бурению океана (ECORD), Министерство науки и технологии Китая (MOST), Корейский институт геологических наук и минеральных ресурсов (KIGAM), Австрало-Новозеландский консорциум (ANZIC) и Министерство естественных наук Индии (MoES).

Буровой корабль Чикуи (Chikyu, по японски - Земля).

К программе проникновения в мантию присоединилась и недавно созданная Глубинная обсерватория углерода (DCO, http://dco.gl.ciw.edu/).
DCO и IODP ставят своей целью достичь границу Мохоровичича. Для этого в сентябре 2010 в Институте Карнеги в Вашингтоне созывается международное совещание “Reaching the Mantle Frontier: Moho and Beyond”.

Структура Земли с самопогружающемся зондом.
https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=6699...

На совещании приглашены и специалисты по самозахоронению. Совещание ставит своей целью рассмотреть практические пути проникновения в мантию Земли в ближайшие 15 – 20 лет. Роль такого события будет не меньше космического полета на соседние планеты. Будет создан проект так называемой дорожной карты. Ведущие предствители науки и промышленности попытаются оценить технические задачи, временные масштабы и оценить стоимость международного проекта по проникновению к разрыву Мохо и достижения мантии. Самопогружающиеся капсулы при этом могут оказаться реальным инструментом прорыва в неизведанные области земных недр и получения новых данных о полезных ископаемых.