Во Франции в качестве основного решения для долгосрочного обращения с высокоактивными (ВАО) и среднеактивными долгоживущими радиоактивными отходами принято их хранение в глубоких геологических формациях с возможностью извлечения. Ответственность за проектирование хранилища, выбор площадки и подачу заявки на лицензирование лежит на Национальном агентстве Франции по обращению с радиоактивными отходами (ANDRA). Эти задачи должны быть выполнены к 2015 году. При условии получения лицензии, ввод хранилища в эксплуатацию ожидается в 2025 году.
Исследования, которые ANDRA ведет в этом направлении, являются продолжением работ, результаты которых были представлены в подготовленном агентством «Досье 2005 Аргиль», обосновавшем возможность организации хранилища РАО в глинистых формациях на востоке Франции. Новые исследования основываются, главным образом, на результатах экспериментов и испытаний, которые ведутся в штольнях подземной лаборатории в департаментах Мез и Верхняя Марна.
Краткое описание проекта хранилища
Геологическое хранилище ANDRA (рис. 1) будет включать в себя ряд наземных сооружений (ядерно-промышленные установки, административные корпуса, отвал породы), которые будут занимать площадь 200 га, несколько соединительных шахт и подземные сооружения общей площадью 1500 га (ячейки и штольни хранения, соединительные коридоры). Проект детально описан в «Досье 2005 Аргиль», размещенном на интернет-сайте www.andra.frexternal link, opens in a new tab.
Рисунок 1. Общий вид геологического хранилища РАО («Досье 2005 Аргиль»)
Предназначение наземных сооружений – прием упаковок с РАО и их кондиционирование и размещение в контейнерах хранения. Передача контейнеров в подземные сооружения осуществляется через специальные шахты.
В состав наземных сооружений входят цеха перегрузки РАО и горнодобывающие сооружения (для выемки породы, устройства штолен и т.д.), соединенные с подземными объектами специальной шахтой, через которую осуществляется удаление породы.
Отвал породы занимает площадь 120 га, и приблизительно 40% его объема будет использовано для засыпки подземных сооружений при консервации объекта.
Для воздухообмена, перемещения контейнеров хранения, других технологических операций, а также для передвижения персонала необходимо несколько путей сообщения между подземными и наземными сооружениями. Такие пути могут представлять собой обычные вертикальные шахты либо спиральные или прямые съезды (рис. 2). В «Досье 2005 Аргиль» агентство ANDRA представило вариант с четырьмя вертикальными шахтами. Доступ может быть организован сочетанием вертикальных шахт и съездов, чтобы обеспечить большую гибкость при выборе площадки.
Рис. 2. Пути сообщения между подземными и наземными объектами:
Шахты доступа («Досье 2005 Аргиль») – Доступ по спиральным съездам
Подземные сооружения представлены соединительными штольнями и двумя отдельными участками хранения, чтобы изолировать один вид хранящихся РАО от другого: первый участок состоит из около 40 ячеек хранения САО, второй – из 5000 ячеек хранения ВАО. Общая длина подземных сооружений составляет около 300 км, из которых 200 км приходится на участки хранения и около 100 км – на соединительные штольни.
Ячейки хранения расположены горизонтально для сохранения целостности вмещающих геологических формаций.
Ячейки хранения ВАО (рис. 3) имеют диаметр 0,7 м и длину 40 м, облицованы сталью. Стальной двухтонный контейнер вмещает одну упаковку остеклованных ВАО. Контейнеры загружаются в ячейку хранения последовательно один за другим при помощи робототехнического аппарата.
Рисунок 3. Ячейка хранения ВАО
Ячейки хранения долгоживущих САО (рис. 4) имеют диаметр от 10 м до 12 м и длину 270 м. Контейнеры САО, массой менее 25 тонн, изготовлены из бетона и вмещают до четырех упаковок с отходами. Они загружаются в ячейку хранения в несколько ярусов при помощи специального механизма.
Рисунок 4. Ячейки хранения долгоживущих САО
Демонстрационные испытания
Параллельно с исследовательскими и техническими работами и обоснованием безопасности, агентство ANDRA приступило к выполнению крупной программы демонстрационных испытаний некоторых основополагающих принципов и технологий, которые будут реализованы в новом хранилище. В рамках этой программы в настоящее время сооружаются несколько опытных образцов и демонстрационных установок. Агентство ANDRA уже смонтировало десятки демонстрационных установок и опытных образцов изделий, таких как контейнер хранения САО и устройство для загрузки контейнеров в ячейки (рис. 5), которые открыты для общественности. Опытные образцы будут использованы для подтверждения принципов, лежащих в основе различных технологий, в то время как полноценные (либо близкие к ним) демонстрационные установки позволят получить полное представление о технологических процессах, на которых будет основываться работа нового хранилища.
Рис. 5. Контейнер хранения долгоживущих САО (вверху) и устройство для загрузки контейнеров в ячейки (внизу) Фото: Ф. Морейн (ANDRA).
В рамках обоснования технологии хранения САО будут выполнены демонстрационные испытания контейнеров хранения для проверки пригодности выбранных марок бетона, подтверждения возможности промышленного изготовления и тестирования изолирующих свойств. Будут также проведены исследования с целью проверки точности наведения устройства загрузки контейнеров. После 2009 года, когда ANDRA представит правительству различные варианты проекта хранилища, будут сооружены опытно-промышленные ячейки хранения реальных размеров для комплексных испытаний оборудования и технологии обращения с контейнерами, а также операций по извлечению контейнера после падения. Параллельно с этим в промышленных условиях будут изготовлены несколько опытных образцов контейнеров.
При выполнении демонстрационных испытаний оборудования и технологии обращения с ВАО основное внимание будет уделяться геометрии керамических пластин, устанавливаемых на контейнеры хранения для облегчения их размещения, а также методам фиксации и технологиям сооружения ячеек хранения (креплению временной облицовки, методике сварки для установки окончательной облицовки). После 2009 года будут сооружены демонстрационные установки для промышленного изготовления контейнеров и испытаний различного оборудования, задействованного в технологии обращения с ними (перегрузочного чехла, стыковочного устройства, «головки» ячейки хранения и т.д.).
Будут также изучены концепции, альтернативные той, что представлена в «Досье 2005 Аргиль». Для проведения исследований будут сооружены демонстрационные установки или опытные образцы, например, опытный образец толкателя, предназначенного для установки нескольких контейнеров ВАО в ячейку хранения при помощи гидроцилиндров, оборудование для изготовления неметаллических элементов контейнера с ВАО и их приварка к контейнерам, полноценная демонстрационная установка системы обращения с контейнерами САО при многоярусном размещении и т.д. Все опытные образцы и демонстрационные установки будут смонтированы в специальном здании, строящемся в настоящее время недалеко от лаборатории ANDRA (рис. 6).
Рисунок 6. Строительство здания для монтажа опытных образцов и демонстрационных установок
Выбор площадки для хранилища
В 2005 году агентство ANDRA представило участок площадью 250 км2, известный как «зона экстраполяции» – территория, к которой можно применить результаты исследований в подземной лаборатории (поскольку калловейско-оксфордские глины по своим свойствам признаны подходящими для организации геологического хранилища РАО). В 2007 году ANDRA приступило к реализации программы геологических обследований с поверхности, включающей в себя исследование площадок, бурение скважин и двухмерные сейсмические исследования. Цель этой программы состоит в том, чтобы к 2009 году предложить французскому правительству участок около 30 км2 в пределах зоны экстраполяции, где будут проведены более детальные исследования и определена площадка площадью около 15 км2 для размещения подземных сооружений. Параллельно специалисты ANDRA рассматривают потенциальные площадки для наземных объектов. В соответствии с Законом о планировании от 28 июня 2006 года, предложенный вариант площадки будет заявлен и открыт для общественного обсуждения в 2013 году, после чего правительство Франции примет окончательное решение по этому вопросу.