20 декабря 2008

Франция: Долгоживущие отходы примут Мез и Верхняя Марна

Atomic-Energy.ru
Основные характеристики хранилищ низко- и среднеактивных короткоживущих РАО

Французская система обращения с радиоактивными отходами сформировалась в течение последних 40 лет. В стране накоплено около 800 тыс. м3 РАО, содержащих короткоживущие радионуклиды, Обращение с такими отходами осуществляется при помощи апробированных промышленных технологий. На французский опыт в этой области ориентируются во всем мире.

В настоящее время во Франции рассматриваются варианты обращения с долгоживущими РАО. Предполагается, что при закрытии существующих АЭС общий объем таких отходов составит свыше 87 тыс. м3.

Принятая во Франции классификация РАО основана на различных вариантах обращения с отходами . Каждой категории РАО соответствуют критерии приема, основанные на уровне суммарной активности и периоде полураспада радионуклидов.

Все радиоактивные отходы направляются в специализированные хранилища.

 

Хранение короткоживущих РАО

Первое хранилище для низко- и среднеактивных короткоживущих РАО, CSM, было создано в департаменте Манш в 1969 году. В 1992 году построили второе – CSA в департаменте Об, и сегодня именно там хранятся все отходы данной категории. Сооружение хранилищ оплатили организации-производители РАО.

Площадка для CSM была выбрана из соображений близости к поставщикам отходов. Первые упаковки РАО размещались в грунтовых траншеях. Геология и гидрология площадки плохо поддавались описанию, что усложняло обоснование ее безопасности.

Площадку CSA выбрали исходя из простоты ее геологической структуры: дренирующий песчаный слой поверх слоя глины. Песок обеспечивает фильтрацию дренажных вод и их выход через единственный сток, что облегчает контроль. Слой глины предотвращает загрязнение более глубоких водоносных пластов, и соответственно, перенос радионуклидов на многокилометровые расстояния.

Учет принципа многобарьерной защиты при проектировании значительно облегчил строительство хранилища. Такой подход предполагает определение важных с точки зрения безопасности требований к упаковкам РАО, конструкциям и самой площадке. Тогда он был новым, а сейчас уже стал общепринятым.

Новые подходы применялись и при проектировании конструкций хранилища. С самого начала предусматривались контроль состояния площадки и ее очистка. Под всеми конструкциями проложены водосборные сети, что позволяет точно контролировать фильтрационные воды, определять их источник, отбирать и анализировать пробы. Такие сети, также как и пьезометрическая сеть, расположенная по всей округе, постоянно контролируются, отчеты публикуются раз в полгода. С момента ввода CSA в действие не обнаружено никаких аномалий ни на площадке, ни в окрестностях.

На предприятиях, где образуются РАО, и на площадке CSA строго выполняются критерии приема отходов. Компьютерный учет содержимого каждого контейнера с РАО также повышает эффективность управления отходами и помогает отслеживать их местонахождение – в связи с этим разработаны высокоэффективные методики и средства слежения и поиска аномалии.

РАО очень низкого уровня активности направляются в хранилище Морвилье (департамент Об). Оно было введено в эксплуатацию в 2003 году, на участке с глинистой почвой с очень высокой удерживающей способностью. Активность находящихся там РАО составляет до 100 Бк/г, в среднем до 10 Бк/г. Хранилище рассчитано на 650 тыс. м3 отходов, такой объем РАО образуется приблизительно за 30 лет. Отходы упаковывают в мешки и хранят навалом.

При выполнении всех операций – по выемке грунта под участки хранения, размещению РАО и установке покрытия – обеспечивается защита от дождевой воды. Это очень важно, ведь предотвращение любого контакта с водой эффективно ограничивает мобильность радионуклидов в течение многих лет.

Работы по размещению на хранение всех РАО, содержащих короткоживущие радионуклиды, финансируют поставщики отходов.

 

Обращение с долгоживущими РАО: основные подходы

Предполагается, что долгоживущие РАО средней и высокой активности будут захоронены в глубоких геологических формациях.

В 1989 году стартовала широкомасштабная исследовательская программа по изучению четырех различных формаций: глины, гранита, соли и сланца. Эта работа была начата без предварительного информирования общественности, что вызвало сомнения в ее открытости и повлекло различные слухи и страхи.

В результате все работы пришлось прекратить. З0 декабря 1991 года во Франции был принят закон, установивший следующие подходы к обращению с долгоживущими РАО:

• поэтапный процесс принятия решений: исследовательская программа длится 15 лет, после чего при необходимости может быть принят новый закон о проведении дополнительных исследований;

• изучение трех альтернативных методов обращения с радиоактивными отходами – разделение радионуклидов и трансмутация долгоживущих элементов в короткоживущие для сокращения объема и токсичности РАО, захоронение в глубоких геологических формациях, кондиционирование и долгосрочное хранение;

• Национальный экспертный совет (CNE) проводит независимую оценку работ и предоставляет ежегодные отчеты парламенту и правительству;

• Комитет контроля и информирования (CLIS) информирует общественность, кроме того, может проверять деятельности ANDRA и проводить расследования;

• агентство ANDRA не зависимо от организаций-производителей РАО.

Первоначально рассматривалось 30 потенциальных площадок для могильника. В 1993 году из них были выбраны четыре – гранитный участок, над которым находится слой осадочных пород (департамент Вьенна), участок известковой глины (департамент Гар), а также две площадки в районе келловейско-оксфордских аргиллитов, в департаментах Мез и Верхняя Марна. Из-за близкого расположения они были объединены и сейчас рассматриваются как единая площадка Мез-Верхняя Марна.

Уже к 1994 году были выполнены детальные исследования площадок, созданы CLIS и поощрительные фонды. ANDRA подала три заявки на получение лицензий на создание подземных лабораторий. В 1997 году началось общественное обсуждение, и местные власти подтвердили согласие на размещение лабораторий.

Правительство решило продолжить работу на площадке Мез-Верхняя Марна и начать строительство подземной лаборатории в Бюре.

Строительство и первые эксперименты в лаборатории Мез-Верхняя Марна были начаты в конце 1999 года. В 2005 году эти работы прошли научную оценку в CNE, в то же время ASN рассмотрел их соответствие нормативным требованиям. Агентство по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития (OECD/NEA) провело независимую международную экспертизу, которая дала положительные результаты.

В отчете Парламентской комиссии по научно-технической работе (OPECST), опубликованном в марте 2005 года, результаты исследовательских проектов были проанализированы с точки зрения стратегического управления. Все три метода обращения с РАО (разделение и трансмутация, захоронение в глубоких геологических формациях и долгосрочное хранение) были признаны взаимодополняющими.

В сентябре 2005 – январе 2006 годов прошло общенациональное обсуждение вопроса долгосрочного обращения с РАО, которое включало 13 встреч в различных городах. Его проводила специально созданная Национальная комиссия по общественному обсуждению. В заключительном отчете комиссия подчеркнула необходимость нового законодательного акта, где были бы учтены все виды РАО, усовершенствования системы управления радиоактивными отходами, экономических льгот территориям, где будет находиться хранилище, а также преимущества поэтапного подхода к принятию решений.

Классификация РАО во Франции

 

Закон о планировании от 28 июня 2006 года

Этот документ установил четкие сроки реализации различных вариантов обращения с отходами. Перспективы промышленного применения метода разделения и трансмутации в связи с исследованиями реакторов четвертого поколения должны быть определены к 2012 году. Вариант захоронения в глубоких геологических формациях, с учетом возможности извлечения отходов, должен быть детально разработан к 2015 году, ко времени рассмотрения соответствующей лицензионной заявки. Пуск такого хранилища запланирован на 2025 год.

В ответ на пожелание, высказанное в ходе общественного обсуждения, предусматривается разработка и осуществление единого национального плана по обращению с радиоактивными материалами и отходами. Закон о планировании также устанавливает строгие сроки для введения в строй хранилища радийсодержащих и графитовых отходов, представляющих собой низкоактивные долгоживущие РАО: 2013 год. Соответственно, в ближайшие годы должна быть создана необходимая инфраструктура для обращения со всеми типами радиоактивных отходов.

Законом определены юридические рамки для демонтажа ядерных установок, провозглашено создание целевого фонда на €68 млрд за счет отчислений эксплуатирующих организаций. Реализация этой схемы финансирования будет осуществляться при участии и под контролем парламента.

Кроме того, в Законе о планировании установлены правила финансирования работ по созданию и эксплуатации хранилища в глубоких геологических формациях. Требования к объему этого финансирования будут определяться при участии ANDRA и оцениваться специальным комитетом, подотчетным правительству и парламенту. Фонд будет целевым: его средства не могут быть направлены на иные цели. Исследования, особенно проводимые подземными лабораториями, а также возобновление наземных изысканий, будут финансироваться за счет введения специального налога на организации, эксплуатирующие ядерные установки. В 2007 году предполагается собрать около €90 млн.

На ANDRA возложены задачи руководства исследованиями вариантов хранения РАО, проектирования, сооружения и управления хранилищами, а также ответственность за бесконтрольные радиоактивные отходы и загрязненные площадки.

Наконец, вводятся дополнительные социально-экономические льготы для территорий, где будет размещено хранилище. Предполагается укрепление общественных организаций, деятельность которых направлена на развитие регионов Мез и Верхняя Марна, способствует вовлечению атомных индустриальных групп в промышленные проекты. Подтверждается статус местных консультационных и информационных структур, действующих в интересах выборных органов власти и отдельных граждан.

Объемы РАО во Франции

 

Исследования в подземной лаборатории Мез-Верхняя Марна

Строительство лаборатории идет достаточно активно. В 2006 году завершено создание горизонтальной соединительной перемычки между двумя шахтами лаборатории Мез-Верхняя Марна, а также горизонтальных выработок и конструкций, предусмотренных в первоначальном плане. Смонтировано шахтное оборудование, в том числе опускные механизмы. Работа на новых выработках, в частности, исследование келловейско-оксфордского пласта и находящегося под ним доггеровского пласта, начнется в конце 2007 года.

Первые эксперименты были начаты одновременно с прокладкой шахт в конце 1999 года. По мере выемки грунта велись подробные геологические и гидрогеологические исследования всего профиля осадочной породы вплоть до верхнего слоя келловейско-оксфордского пласта (на глубине 420 м). В глинистом слое проводились детальные геологические исследования, замеры и наблюдения за изменением механических и прочностных характеристик пласта после извлечения породы.

Целая серия экспериментов была проведена на площадке на глубине 445 м. Еще до прокладки наблюдательной и измерительной шахт здесь были установлены контрольные приборы в непосредственной близости к основной шахте, они фиксировали изменение механических характеристик аргиллита во время и после прокладки шахты. Благодаря этому удалось изучить влияние шахтопроходческих работ на гидродинамические характеристики породы. Были проведены первые эксперименты по диффузии, которые подтвердили результаты, полученные во время лабораторных опытов.

На глубине 490 м наблюдения, замеры и эксперименты проводились еще более интенсивно – для подтверждения правильности ранее собранных данных. Наиболее сложным был сбор и анализ проб воды в среде с низким содержанием влаги (несколько процентов) и очень низкой мобильностью (горизонтальная проницаемость – около 10–13 м/с).

Наконец, была исследована возможность закрытия конструкций хранилища. Для предотвращения риска гидравлического «замыкания» в зоне, подверженной влиянию шахтных работ, в выработках сделали выемки, куда заложили брикеты с бентонитом.

С начала работ на площадке Мез-Верхняя Марна было сооружено 27 глубоких скважин, которые были пробурены из ниши на глубине 40 м, а также сеть из 484 метровых горизонтальных выработок на глубине 490 м. Новая программа по бурению скважин начнется в последнем квартале 2007 года. Ее цель – исследование «зоны трансформаций», прилегающей территории площадью 250 км2. Слагающие ее породы, как ожидается, имеют те же свойства, что и келловейско-оксфордский пласт непосредственно в месте расположения лаборатории Мез-Верхняя Марна.

 

Проект хранилища высоко- и среднеактивных долгоживущих отходов

Предполагается, что хранилище будет расположено горизонтально в сердцевине келловейско-оксфордского пласта, на глубине около 500 м. В нем будут размещены высоко- и среднеактивные долгоживущие отходы различных типов. Конструкции для хранения каждого типа РАО будут адаптированы к его температурным характеристикам.

Схемы размещения вертикальных шахт, горизонтальных выработок и ячеек для хранения отходов, их размеры и конструкционные материалы выберут исходя из критериев безопасности, чтобы обеспечить максимально длительное удержание радионуклидов в РАО, конструкциях хранения и келловейско-оксфордском пласте. Контейнеры с отходами будут размещать в ячейках горизонтально. Для их установки и изъятия разработан специальный гусеничный робот.

Хранилище проектируется с учетом возможности извлечения отходов. Это можно будет осуществить в течение более 100 лет. Разработан подход, предполагающий постепенное закрытие хранилища, для того чтобы дать возможность обществу принимать решения поэтапно, а эксплуатирующей организации – вернуть хранилище в исходное состояние. При обнаружении аномалии или существенном отклонении характеристик хранилища от прогнозных контейнеры с отходами можно извлечь, а конструкции сооружения – доработать.

В течение многих лет ведется сбор и уточнение данных по различным физико-химическим феноменам, которые могут повлиять на хранилище на различных этапах его существования. Они структурируются по методу «феноменологический анализ состояний хранилища».

В качестве примера можно привести изучение тепловой нагрузки, которое было начато сразу после размещения контейнера с отходами на хранение, но до закрытия транспортно-технологической галереи. Был выявлен и проанализирован ряд основных феноменов. Их предложено учитывать при моделировании в следующем порядке: гидравлический напор на стенки и кровлю внутри келловейско-оксфордского пласта; капиллярное давление, вызываемое вентиляцией во время эксплуатации хранилища; снижение влажности стенок келловейско-оксфордского пласта; замедленная конвергенция в сочетании с тепловым расширением глины; нагрузка на несущие конструкции и механическая реакция; замедленная конвергенция на стенках; нагрузка на крепь и ответная реакция; вскрытие и закрытие сопряжения между породой и несущими конструкциями; естественные ограничения; зона трещинообразования; зона повреждений; зона нарушений при t=0.

Эти данные также легли в основу исследований по выбору средств наблюдения и контроля состояния хранилища. Они представляют собой техническую основу любого решения по закрытию хранилища и возможности извлечения отходов.

Проектирование хранилища и сбор информации – итеративные процедуры. Это способствует обеспечению безопасности, обоснование которой остается важнейшим условием доверия к новому хранилищу. Для местных жителей обеспечиваются дополнительные гарантии контроля хранилища и возможности извлечения отходов. Однако они имеют смысл только в том случае, если будут подкреплены решением общенационального референдума, который играет основную роль при принятии любого решения относительно этого хранилища. Согласно закону о планировании, в 2016 году французский парламент может вмешаться в процесс создания могильника. Если общественное мнение будет против захоронения РАО, может быть принято решение закрыть хранилище, предварительно изъяв оттуда все радиоактивные отходы.

 

Национальное агентство Франции по обращению с РАО (ANDRA) – некоммерческая организация действующая под совместным контролем трех министерств – промышленности, экологии и научных исследований. Оно управляет всеми французскими радиоактивными отходами, исходя из принципа «загрязнитель платит». Агенстство несет ответственность за заключительный этап обращения с РАО, включая проектирование, сооружение и контроль хранилищ и мест захоронения отходов. Кроме того, ANDRA занимается информированием общественности и распространением научно-технологической культуры обращения с РАО.
Французское управление ядерного регулирования (ASN), согласно Закону прозрачности и безопасности при использовании ядерной энергии от 13 июня 2006 года, – независимая организация. Любое изменение нормативной базы в области ядерной и радиационной безопасности происходит только после консультаций с ним. Оно выдает лицензии на создание, эксплуатацию и вывод из эксплуатации ядерных установок и регулярно осуществляет их контроль. К работе, особенно при рассмотрении вопросов ядерной безопасности и радиационной защиты, ASN также привлекает свою экспертную организацию – Французский институт радиационной защиты и ядерной безопасности (IRSN).