Статьи 16 сентября 2014
Atomic-Energy.ru

Обеспечение безопасности объектов окончательной изоляции долгоживущих РАО в Красноярском крае

Рис. 1. Схема ПГЗРО с подземной лабораторией

Безопасная окончательная изоляция наиболее опасных радиоактивных отходов в слабопроницаемом монолитном массиве скальных пород позволит освободить будущие поколения от бремени накопленных РАО, значительно улучшить экологическую обстановку на площадках радиохимических производств, сократить затраты на обращение с отходами и обеспечить замыкание в России ядерного топливного цикла.

Безопасное окончательное удаление из сферы жизнедеятельности человека накопленных и образующихся РАО представляет общемировую проблему. Наибольшую сложность представляет обеспечение безопасной окончательной изоляции отходов, содержащих долгоживущие радионуклиды. Поэтому практически во всех ведущих ядерных державах выполняются работы по созданию пунктов их окончательной изоляции.

Учитывая длительную потенциальную опасность размещаемых здесь РАО, важнейшее значение имеет обеспечение их надежной изоляции за счет использования системы инженерных барьеров и размещения камер на большой глубине в монолитном массиве горных пород.

Создание исследовательской лаборатории и пункта глубинной изоляции РАО

В полном соответствии с международными принципами, в РФ размещению в пунктах глубинной изоляции радиоактивных отходов подлежат твердые долгоживущие ВАО и САО (классов 1 и 2).

Анализ показал, что на предприятиях «Росатома» до середины 2011 года накоплено около 600 тыс. м3 РАО класса 2 (долгоживущие САО и ВАО с незначительным тепловыделением), с 2011 года ежегодно образуется около 3,5 тыс. м3 таких отходов. По состоянию на 2011 год, в ПО «Маяк» скопилось 2,7 тыс. м3 РАО класса 1 (долгоживущих ВАО с высоким тепловыделением), к 2047 году их объем может достигнуть 4,5 тыс. м3.

На основании предварительного анализа горно-геологических условий на территории РФ, выполненного специалистами ОАО «ВНИПИпромтехнологии» в 1980-х годах, рекомендовано изолировать РАО класса 1 в монолитных массивах скальных пород, РАО класса 2 – или в монолитных массивах скальных пород, или в глинистых пластах большой мощности с благоприятными изолирующими свойствами. Для безопасной окончательной изоляции долгоживущих ВАО и САО планируется разместить их в слабопроницаемом монолитном массиве скальных пород в Красноярском крае, на промышленной территории ФГУП «ГХК».

Для выбора места строительства объекта окончательной подземной изоляции РАО в районе Нижнеканского массива с начала 90-х годов проводились специальные исследования. В результате для создания объекта была рекомендована площадка, расположенная на расстоянии около 4,5 км от Енисея и 6 км от промышленной части города Железногорска. В 2008-2011 годах здесь проведены комплексные геофизические исследования на поверхности, горно-геологические и гидрогеологические исследования массива горных пород до глубины 700 м, которые показали пригодность данного массива для окончательной изоляции отвержденных РАО. Соответствующее заключение ГКЗ «Роснедра» было получено в апреле 2012 года.

В соответствии с рекомендациями МАГАТЭ и международным опытом выполнения аналогичных работ, обязательным первоначальным этапом сооружения объектов глубинной изоляции ВАО является создание подземной исследовательской лаборатории (ПИЛ) для обоснования безопасности размещения в них РАО.

Рис. 1. Схема ПГЗРО с подземной лабораторией

Такая лаборатория должна быть создана в рамках объекта в Нижнеканском массиве. Подземные сооружения собственно ПИЛ (на рисунке 1 они выделены красным цветом) – по две выработки одна над другой на верхнем и нижнем горизонтах, а также вертикальные скважины между горизонтами для размещения пеналов с имитаторами тепловыделяющих ВАО. Фактически в состав сооружений подземной лаборатории, в которых будут выполняться исследования для уточнения оценок безопасности, войдут также вертикальные стволы и горизонтальные горнокапитальные выработки, ограничивающие в плане рабочую площадь расположения камер размещения РАО (рис. 2). Таким образом, исследования в подземной лаборатории начнут выполняться уже в ходе строительства вертикальных стволов и горизонтальных подземных сооружений.

Рис. 2. Основные подземные сооружения ПИЛ

В ПИЛ планируется в три этапа выполнить ряд комплексов работ:

I этап (2016-2018 годы) – комплексные многоаспектные исследования массива пород в ходе строительства вертикальных и горизонтальных подземных сооружений лаборатории;

II этап (2019-2021 годы) – комплексные многоаспектные исследования массива пород в подземных сооружениях и скважинах непосредственно в диапазоне глубин будущего расположения камер размещения долгоживущих ВАО и САО; отработка и оптимизация операций строительства камер и скважин для изоляции РАО;

III этап (с 2022 года) – отработка и оптимизация выполнения технологических операций обращения с РАО; продолжение комплексных инженерно-геологических изысканий, натурных и лабораторных исследований в горно-капитальных сооружениях и скважинах непосредственно в диапазоне глубин будущего расположения камер захоронения кондиционированных отходов.

Вскрытие комплекса горных выработок на горизонтах будет осуществляться тремя вертикальными стволами: вспомогательным, технологическим, вентиляционным.

Кондиционированные САО и ВАО с незначительным тепловыделением изолируют в горизонтальных горных выработках на двух горизонтах захоронения, на глубинах 450 и 525 м. Остеклованные ВАО с высоким тепловыделением – в вертикальных скважинах диаметром 1,2 м и глубиной по 75 м, пройденных с верхнего горизонта на нижний.

До 2047 года в ПГЗРО планируется разместить 7500 пеналов (4500 м3) с остеклованными долгоживущими ВАО с высоким тепловыделением и 155000 м3 кондиционированных долгоживущих САО и ВАО с незначительным тепловыделением, с возможностью дальнейшего развития объекта в пределах разведанного участка в случае подтверждения долговременной безопасности.

 

График работ по созданию ПГЗРО

Мероприятие

Срок выполнения

Разработка и утверждение предпроектной документации:

– «Декларация о намерениях»

– «Обоснование инвестиций»

 

2008 год

2011 год

Положительное экспертное заключение ГКЗ «Роснедра»

2012 год

Положительное заключение общественных слушаний по ОВОС

2012 год

Инженерно-геологические изыскания для проектирования

2013-2014 годы

Разработка и выпуск «Проектной документации» (ПД)

2013-2014 годы

Экспертиза и согласование ПД в регулирующих органах

год

Общественные обсуждения по материалам обоснования лицензии на строительство объекта

2015 год

Разработка «Рабочей документации» (РД)

2016-2018 годы

Строительство пускового комплекса, в т.ч. ПИЛ

2016-2021 годы

Поэтапная оценка долговременной безопасности:

– на стадии «Обоснования инвестиций»

– на стадии ПД

– на стадии РД

 

2011 год

2013-2014 годы

2016-2018 годы

Начало строительства подземной лаборатории

2016 год

 

Обоснование безопасности

Сложность обоснования долговременной, на сотни тысяч или миллионы лет, безопасности размещения долгоживущих ВАО в массиве скальных пород, коренном массиве солей или глин в значительной степени объясняется сложностью прогнозирования изолирующих свойств природной среды на такие большие периоды времени.

Кроме того, точность оценок безопасности зависит от точности исходных данных, которые используются в математических моделях для изучения изолирующих свойств инженерных барьеров и вмещающего массива горных пород в зоне расположения камер при взаимодействии их с растворами радионуклидов, выщелоченных из матриц с РАО. Поэтому, в частности, процедуры оценки безопасности необходимо повторять и уточнять на каждой последующей стадии жизненного цикла объекта, а именно на предпроектных стадиях, при разработке проектной и рабочей документации, исследованиях в подземной исследовательской лаборатории, промышленной эксплуатации ПГЗРО, консервации и выводе объекта из эксплуатации.

МАГАТЭ и OECD/NEA выпустили ряд документов, в которых представлены рекомендации для стран-участников по составу и содержанию отчетов по обоснованию безопасности (Safety Case, Safety Report) [2-5]. Кроме того, в Швеции, Финляндии, Франции, Канаде, Великобритании выпущены Safety Case по объектам глубинного захоронения РАО, которые могут быть использованы в качестве аналога по содержанию указанного документа.

Предварительный анализ безопасности создания ПГЗРО в Красноярском крае был выполнен на предпроектной стадии, в составе документации «Обоснования инвестиций».

При моделировании сорбционно-миграционных процессов в массиве пород, на основании результатов инженерно-геологических исследований было принято, что диффузная миграция радионуклидов, растворенных в подземных водах, может происходить в нисходящем направлении по зонам неоднородностей, плотно заполненных глинистыми материалами-заполнителями. Математическое моделирование и расчеты экологической безопасности на периоды времени более 500 тыс. лет были выполнены специалистами компании GRS (Германия) с использованием исходных данных, предоставленных российскими специалистами.

Моделирование показало, что экологическая безопасность обеспечивается с большим запасом. С учетом нисходящего характера инфильтрации подземных вод и благоприятных сорбционно-миграционных характеристик массива пород, радионуклиды заведомо не выйдут в сферу жизнедеятельности в течение всего срока потенциальной экологической опасности РАО. Массив горных пород на участке расположения объекта характеризуется стабильностью тектонического режима. В связи с этим не ожидается значительное изменение характеристик массива пород в течение нескольких миллионов лет и гарантируется экологическая безопасность объекта.

В настоящее время в рамках создания проектной документации разрабатывается раздел «Обоснование безопасности». При проведении математического моделирования будут использованы дополнительные результаты инженерно-геологических изысканий, выполненных на данной стадии, и уточненные технические решения по конструкции системы инженерных барьеров. К данной работе, учитывая уникальность и сложность объекта, привлекаются специалисты ведущих организаций Российской академии наук.

В разрабатываемой документации по обоснованию безопасности должны найти отражение следующие аспекты:

  • методология системного подхода к оценке долговременной безопасности в соответствии с действующими нормативными документами и лучшим международным опытом;
  • проблемно ориентированный анализ исходных данных по характеристикам массива вмещающих пород, а также анализ эволюции природных условий за длительные периоды времени;
  • прогноз возможных изменений изолирующих свойств элементов многобарьерной системы на длительное время;
  • сценарии и механизмы возможного выхода радионуклидов за пределы хранилища;
  • математические модели поведения многобарьерной системы и процессов выхода радионуклидов;
  • оценка неопределенностей исходных данных, сходимости и устойчивости моделей, анализ возможных диапазонов рисков;
  • рекомендации для оптимизации проектных решений и обеспечения безопасности.

На основании оценок следует обоснованно ответить на вопрос: «В течение какого периода времени следует предусмотреть возможность извлечения изолированных РАО»?

В федеральном законе 190-ФЗ указано, что захоронение РАО – это размещение радиоактивных отходов без намерения их последующего извлечения. В рекомендациях МАГАТЭ и NEA этот термин трактуется таким же образом. Однако в ряде стран предусматривается «захоронение РАО или ОЯТ с возможностью извлечения» в случае появления новых технологий, обеспечивающих получение  из отходов ценных компонентов, или на основании новых данных мониторинга, частично отличающихся от тех, на основании которых была обоснована безопасность созданного объекта изоляции РАО. Некоторые общественные организации или даже правительственные органы ряда стран требуют сохранить возможность извлечения РАО или ОЯТ на весь срок их потенциальной экологической опасности.

Период потенциальной экологической опасности наиболее долгоживущих радионуклидов может составлять миллионы лет. Для обеспечения их изоляции от сферы жизнедеятельности человека необходимо создать надежную систему инженерных барьеров и разместить контейнеры с РАО на достаточной глубине в слабопроницаемом массиве пород. Если же предусмотреть возможность извлечения отходов в любой момент на протяжении тысяч, десятков тысяч, сотен тысяч лет (что само по себе технически проблематично для таких периодов времени), то степень безопасности окончательной изоляции РАО при прочих равных условиях будет снижена. Поэтому к решению данного вопроса нужен разумный компромиссный подход.

Информирование общественности в 2013 году

Информированность населения и наглядность обоснования безопасности – необходимые условия положительного отношения в регионе к созданию ПГЗРО.  Опыт зарубежных стран подтверждает, что необходимо проводить длительную, терпеливую, квалифицированную, честную работу с населением и представителями общественных организаций по разъяснению возникающих опасений в связи с созданием пункта окончательной изоляции РАО.

ФГУП «НО РАО» создает в стране систему окончательной изоляции РАО практически «с нуля». Это означает абсолютную новизну данной тематики для населения регионов планируемого размещения объектов при отсутствии успешных примеров решения данной задачи внутри страны. Такая ситуация требует тесной работы с российскими и зарубежными экспертами и лидерами общественного мнения. Сегодня эта деятельность ведется при активном участии Общественного Совета Госкорпорации «Рос­атом», полностью разделяющего озабоченность в эффективном и безопасном решении проблем советского «ядерного наследия».

С середины 2013 года сотрудники ФГУП «НО РАО» совместно с руководством Гражданской ассамблеи Красноярского края ведут работы по информированию населения и представителей общественных организаций региона о создании  подземной исследовательской лаборатории и ПГЗРО.

В июне 2013 года в Красноярске состоялся круглый стол на тему: «Радиа­­ционная безопасность населения в условиях захо­­ронения радиоактивных отходов на территории Кра­­сноярского края» с участием красноярских экологов и представителей общественных организаций. По его итогам по инициативе ФГУП «НО РАО» было решено создать рабочую группу для обсуждения текущих вопросов по  строительству ПИЛ, в состав которой вошли представители экологической общественности края, Гражданской ассамблеи, органов законодательной и исполнительной власти региона. Председатель Общественной экологической палаты Гражданской ассамблеи Красноярского края Виктор Долженко подчеркнул: «Данная рабочая группа создана не только для того, чтобы наблюдать за ходом реализации проекта по строительству лаборатории, но также ее задача – сверить все существующие точки зрения (ученых, общественников, представителей заказчика проекта), и выработать точку зрения, которую можно будет донести до населения».

В июне 2013 года перед местной общественностью с рассказом об опыте изоляции РАО в Германии выступил представитель немецкого Федерального института геологических наук и природных ресурсов (BGR).

13 августа состоялось выездное заседание рабочей группы Гражданской ассамблеи Красноярского края по общественному экологическому контролю на месте предполагаемого строительства ПИЛ.

В конце сентября представители Общественного совета Госкорпорации  «Росатом», члены рабочей группы и представители ФГУП «НО РАО» посетили площадку предполагаемого строительства лаборатории. На следующий день в Красноярске с их участием было проведено обсуждение вопросов обоснования выбора площадки для строительства ПИЛ, параметров подземных сооружений, транспортно-технологических схем обращения с РАО, содержания многолетних исследований в подземных сооружениях для обоснования безопасности.

В местных и краевых СМИ представителями «НО РАО» планомерно  проводится информационно-просветительская  кампания по снижению негативного восприятия возможного строительства ПИЛ.

Следует отметить, что настороженные настроения сохраняются, но главным образом в Красноярске, отдаленном от участка предполагаемого строительства объектов примерно на 60 км. В Железногорске, расположенном на расстоянии около 6 км от ПИЛ, но в котором проживает население, более информированное в вопросах обращения с радиоактивными материалами, отмечается гораздо лучшее отношение к созданию объекта.

ФГУП «НО РАО» уделяет большое значение работе с общественностью с целью достоверного и оперативного информирования населения и наглядного обоснования безопасности создаваемых объектов.

Авторы

Поляков Юрий Дмитриевич

Лобанов Николай Федорович

Бейгул Валерий Прокопьевич

Литература

  1. Захоронение радиоактивных отходов. Принципы, критерии и основные требования безопасности. НП-055-04. 2004 г.
  2. EC (2011), PAMINA: Performance Assessment Methodologies in Application to Guide the Development of the Safety Case, European Handbook of the State of the Art of Safety Assessments of Geological Repositories - Part 1, Brussels, Belgium.
  3. IAEA (2011), "Disposal of Radioactive Waste: Specific Safety Requirements", IAEA Safety Standards Series No. SSR-5, IAEA, Vienna.
  4. NEA (2004a), Post-closure Safety Case for Geological Repositories: Nature and Purpose, NEA No. 3679, OECD/NEA, Paris.
  5. NEA (2012a), Methods for Safety Assessment of Geological Disposal Facilities for Radioactive Waste: Outcomes of the NEA MeSA Initiative, NEA No. 6923, OECD/NEA, Paris.
  6. Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изме­нений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон РФ №190-ФЗ от 11.07.2011.
  7. О реализации инвестиционной программы национального оператора по обращению с радиоактивными отходами: Приказ ГК «Росатом» № 1/ 382-П от 11.04.2013.
  8. Заключение по результатам экспертизы (апрель 2012 г.) мате­риалов отчета «Геологические исследования («оценочная стадия») объекта окончательной изоляции радиоактивных отходов на Нижнеканском массиве (участок «Енисейский»)».