Способ консервации открытого земляного хранилища жидких отходов, примененный на Сибирском химическом комбинате, обеспечивает иммобилизацию радионуклидов в засыпке бассейна с дальнейшим безопасным хранением накопленных радиоактивных отходов и может быть рекомендован для консервации аналогичных поверхностных хранилищ техногенных веществ.
Наземное открытое хранилище жидких радиоактивных отходов (бассейн Б-2) было построено в промзоне Сибирского химического комбината для приема и хранения жидких технологических отходов радиохимического завода.
Бассейн был принят в эксплуатацию в 1964 году. Первоначально в него направлялись жидкие средне- и высокоактивные отходы радиохимической переработки облученного топлива промышленных уран-графитовых реакторов. С течением времени в бассейне накопилось значительное количество высокоактивных гидроксидных пульп; открытое хранилище ЖРО стало потенциально опасным для окружающей среды как источник возможного радиоактивного загрязнения в случае возникновения аномальных природных явлений (шторм, смерч и т.д.).
С началом освоения на комбинате метода подземного захоронения жидких радиоактивных отходов бассейн стал использоваться для осветления растворов перед закачкой. После ввода в эксплуатацию в 1975 году установки прямого подземного захоронения ЖРО, исключающей бассейн из технологической схемы радиохимического завода, и принятия решения о консервации бассейнов на СХК к концу 1982 года сброс отходов в Б-2 был полностью прекращен. В течение 1982-1988 годов было проведено пять циклов промывок бассейна технической водой с целью снижения солесодержания и активности накопленного декантата.
Проект консервации бассейна Б-2
Конструктивно бассейн Б-2 представляет собой специальное гидротехническое сооружение, в виде искусственно созданного земляного котлована с защитной обваловкой, по дну и откосам которого уложен противофильтрационный экран из многослойно укатанной глины (толщиной до одного метра). Поверх глиняного экрана уложен защитный песчаный пригрузочный слой толщиной более метра. Откосы хранилища укреплены гравийно-песчаной смесью и бетонными плитами. Вокруг бассейна расположены наблюдательные скважины для контроля санитарного состояния подземных вод.
Научно-исследовательские и проектные проработки технологии консервации бассейнов СХК проводились, начиная с 1968 года. Рассматривались различные варианты консервации: засыпка золой ТЭЦ с применением кабель-крана или воздушной «пушки»; извлечение илов с их последующей переработкой или закачкой под землю методом гидроразрыва пласта; перекрытие полыми металлическими понтонами или цементирование верхней границы пульпы с последующей засыпкой золой или грунтом и т.д.
Исследования, проведенные на пробах грунта, отобранных из противофильтрационного экрана бассейна Б-2, показали, что пригрузочный слой грунта продолжает выполнять роль защитного сорбционного фильтра. Его емкость по радионуклидам декантата бассейна использована не полностью, а емкость глиняного экрана практически не задействована. Это позволило сделать вывод о возможности проведения консервации хранилища на месте, без извлечения пульп и загрязненного грунта. На основании научных данных и рекомендаций, после анализа результатов нескольких проектных решений был принят вариант организации приповерхностного хранилища путем засыпки бассейна местным грунтом.
В проекте по консервации бассейна Б-2 были выделены следующие этапы работ:
- подготовительные работы, включающие организацию санитарных шлюзов и площадок складирования материалов, строительство дорог, новых насосных станций, подвод коммуникаций водо- и энергоснабжения и т.д.;
- отсыпка разделительных дамб по акватории
- бассейна;
- засыпка акватории бассейна с низким уровнем пульпы между дамбами;
- засыпка акватории с высоким уровнем пульпы, организация дренажной системы, размещение в теле засыпки приборов контроля;
- выдержка засыпанного бассейна в течение 5-10 лет с проведением наблюдений;
- заключительный этап консервации: отсыпка выравнивающего слоя песчаного грунта с укладкой поверх него глиняного экрана, соединение того с верхом существующего экрана, отсыпка поверх глиняного экрана защитного слоя из песчаного грунта с учетом глубины промерзания, организация отвода дождевых и талых вод с поверхности бассейна.
Схема консервации бассейна Б-2
Засыпка бассейна
Работы по засыпке бассейна Б-2 были начаты 26 февраля 1991 года. В 1991-1992 годах, для проверки в реальных условиях теоретических и расчетных данных по разогреву и газовыделению в бассейнах, были проведены опытные работы по засыпке северной, «зауженной» части бассейна в зимний период, путем наталкивания местного грунта на замерзший бассейн с помощью защищенной серийной автотранспортной техники. Было сооружено три дамбы, что позволило перекрыть 54,9% акватории бассейна. В течение 1993-1994 годов было сооружено еще две дамбы и перекрыто 62,5% акватории бассейна. В 1995 году засыпка акватории бассейна между дамбами была продолжена, в результате общая площадь засыпанной части составила 90%.
С 1995 года для лучшей фиксации подвижных донных отложений под перекрывающим слоем грунта применялся способ промораживания их верхней части. Перед началом отсыпки дамб в зимний период проводилась откачка декантата до нижнего уровня бассейна, тем самым достигалось лучшее перекрытие пульпы и снижалась вероятность выхода пульпы на поверхность дамб за счет ее равномерного прижатия и уплотнения. Перекрытие всей акватории бассейна было закончено 18 февраля 2001 года.
Одновременно с перекрытием бассейна осуществлялся контроль:
- изменения состава декантата и пульп;
- изменения мощности верхней подвижной части пульпы;
- радиационной обстановки в районе бассейна и непосредственно в его чаше;
- изменения в теле отсыпных дамб температурного режима и γ-фона (по специальным вертикально установленным «глухим» трубам-карманам);
- состояния противофильтрационного экрана, степени однородности перекрытия, высоты подъема уровня декантата в теле дамб, состояния грунтовых вод (дистанционными неразрушающими геофизическими методами).
Результаты контроля и геофизических исследований бассейна Б-2 показали отсутствие протечек и сохранение свойств противофильтрационного экрана после перекрытия его грунтом, уменьшение газовыделения и предотвращение выхода радионуклидов на поверхность дамбы за счет сорбционных свойств грунта и незначительного капиллярного подъема. Они также подтвердили правильность выбора метода консервации бассейна и достаточность технических мероприятий по организации работ и обеспечению охраны окружающей среды.
Результаты контроля и геофизических исследований бассейна Б-2 показали предотвращение выхода радионуклидов на поверхность дамбы.
До начала работ на обваловке бассейна γ-фон на его акватории составлял около 54000 мкР/ч, после перекрытия трехметровым слоем грунта – 200 мкР/ч (таким образом, γ-фон снизился более чем в 250 раз). Прекращен доступ к хранилищу диких животных, что предотвращает вынос радионуклидов. Обеспечено полное предотвращение возможного аэрозольного выноса активности в результате стихийных бедствий.
Использование защищенной техники и правильная организация труда позволили выполнить работы без повышенного радиационного воздействия на персонал, загрязнения техники и прилегающей территории.
В настоящее время работы по засыпке бассейна Б-2 после завершения его выдержки продолжаются.
Полная консервация открытого хранилища ЖРО предусматривает планировку поверхности, укладку глиняного экрана, защитного и растительного слоев, установку газоотводных труб, организацию ледогрунтовой противофильтрационной завесы. Для наблюдения за состоянием законсервированного бассейна запроектирована система постоянного контроля температуры, γ-излучения и высоты капиллярного подъема декантата в слое засыпки. Дополнительно к существующим пъезометрическим скважинам предусмотрено бурение наблюдательных скважин глубиной до 45 метров, что даст возможность достоверного контроля подземных вод в районе бассейна (см. схему). Законсервированное хранилище останется в пределах санитарно-защитной зоны предприятия, на землях, находящихся в бессрочном пользовании, и обеспечит дальнейшее безопасное хранение накопленных радиоактивных отходов.
Авторы
А.С. Козырев, к.т.н., А.С. Рябов, С.Г. Терентьев, В.П. Седельников, С.И. Кривопустов
ОАО «Сибирский химический комбинат»
Литература:
- Кондаков В.М., Малый Е.Н., Зубков А.А., Козырев А.С., Рябов А.С., Милованов А.И. Результаты научно-исследовательских и опытно-промышленных работ по консервации открытых хранилищ средне- и высокоактивных отходов Сибирского химического комбината. Северск, 2000.
- Козырев А.С. Консервация поверхностных хранилищ жидких радиоактивных отходов песчаным грунтом. Северск, 2004.
