1 апреля 2013

DBE Technology: захоронение РАО в Германии

Atomic-Energy.ru
Рис. 1. Ствол №1 бывшей железнорудной шахты на площадке «Конрад»

Государственная компания DBE была основана в 1979 году по инициативе федерального правительства Германии в качестве эксклюзивного поставщика комплексных услуг по созданию и эксплуатации хранилищ отходов атомной промышленности. DBE представляет данные услуги Федеральному агентству по радиационной защите (BfS), действующему от имени федерального Министерства защиты окружающей среды, охраны природы и ядерной безопасности (BMU) и несущему ответственность за организацию сооружения и эксплуатацию геологических хранилищ РАО.

В 2000 году была создана компания DBE TECHNOLOGY – дочернее предприятие, 100% акций которого принадлежит DBE. Его задачей является использование уникальных возможностей и опыта компании на отечественном и международном коммерческих рынках. Сегодня DBE TECHNOLOGY аккумулирует опыт научных исследований и инженерные навыки, приобретенные за 30 лет реализации немецкой программы захоронения ядерных отходов.

Захоронение РАО в Германии

В настоящее время в Германии ведутся три проекта по захоронению радиоактивных отходов с незначительным остаточным тепловыделением (площадки «Конрад», «Ассе» и «Морслебен») и один для РАО с высоким уровнем тепловыделения и отработавшего ядерного топлива («Горлебен»). Площадка «Конрад» (бывший железный рудник) лицензирована и в настоящее время готовится к приему низко- и среднеактивных отходов, который должен начаться в 2013 году. Объекты «Ассе» и «Морслебен» находятся в стадии консервации в соответствии с немецким атомным законодательством. На объекте «Горлебен» после десятилетнего перерыва возобновлены работы по характеризации площадки.

DBE несет ответственность за проектирование, сооружение и эксплуатацию немецких хранилищ РАО, включая объекты «Конрад», «Морслебен» и в будущем, возможно, «Горлебен». Хранилище «Ассе» ранее классифицировалось как исследовательская площадка, соответственно, оно не попадает под юридическую ответственность BfS и не эксплуатируется компанией DBE.

Хранилища отходов с незначительным остаточным тепловыделением

С созданием исследовательского объекта в бывшем соляном руднике «Ассе» в 1967 году в Германии начались исследовательские и экспериментальные работы по захоронению НАО. Экспериментальные работы по захоронению САО были начаты здесь летом 1972 года и продолжались вплоть до окончания загрузки хранилища в 1978 году; в общей сложности были загружены 125787 упаковок с РАО (HZM, 2010). С середины 1980-х годов и до конца XX века DBE участвовала в изучении воздействия тепловыделения РАО на каменную соль, играющую роль вмещающей породы на площадке «Ассе». Исследования выполнялись в углубленных участках хранилища, в соответствии с принятой в Германии концепцией захоронения отходов такого типа, на удалении от действующих участков хранения.

Работы на площадке «Морслебен» были начаты еще во времена ГДР и после воссоединения Германии возобновлены силами DBE под надзором BfS. За время эксплуатации объекта в 1971-1998 годах в нем было захоронено в общей сложности около 36800 м3 радиоактивных отходов, в том числе примерно 6600 отработавших закрытых радиоактивных источников (Wernicke, 2006). Заявка на получение лицензии на консервацию объекта направлена в регулирующий орган, в настоящее время ожидается ее утверждение. 

Работы по проекту «Конрад» (рис. 1) начались в 1982 году. DBE подготовила заявку на получение лицензии с комплектом документации, в том числе рабочим проектом всех надземных и подземных сооружений, технологического оборудования для обращения, транспортировки и захоронения отходов, технологическим регламентом и обоснованиями безопасности (NMU, 2002). Лицензия была выдана 26 марта 2007 года; в настоящее время идут работы по перепрофилированию этого бывшего рудника в объект захоронения РАО.

 

Рис. 1. Ствол №1 бывшей железнорудной шахты на площадке «Конрад»

 

Проект хранилища для РАО с высоким тепловыделением

В 1977 году площадка «Горлебен» была выбрана для дальнейшего изучения в качестве возможного места захоронения РАО с высоким тепловыделением. После основания компании DBE была начата широкомасштабная программа исследований поверхности этой территории. Получив положительные  результаты, специалисты DBE спроектировали и построили в 1986 году  разведочную шахту. С 2000 по 2010 год работы на площадке были приостановлены в результате введенного федеральным правительством моратория на исследования такого рода. В октябре 2010 года возобновлены работы по характеризации площадки и подготовке лицензионной заявки.

Еще в 1980-1990-х годах на площадке «Горлебен» было выполнено множество исследований соляного свода. До введения моратория, помимо подземного исследовательского объекта, здесь также было построено множество наземных сооружений (рис. 2). Уникальность площадки состоит в том, что значительная часть работ по ее характеризации и созданию наземной инфраструктуры уже выполнена. Из всех площадок, которые в настоящее время рассматриваются для размещения объектов захоронения РАО, «Горлебен» по-прежнему остается одной из наиболее технически развитых.

 

Рис. 2. Имеющиеся и планируемые наземные сооружения на площадке «Горлебен»

 

Моделирование объектов захоронения

Компания DBE TECHNOLO­GY использует программный пакет TOUGH2, а также другое программное обеспечение (в том числе собственные разработки) для создания современных компьютерных моделей, описывающих различные сложные гидрогеологические процессы, протекающие как в естественных, так и в нарушенных условиях. В их числе миграция газообразных и жидких сред, процессы и механизмы переноса радиоактивных частиц, термохимические взаимодействия природных и техногенных материалов и т.д. Такие параметры, как устойчивость геологической среды, механическая прочность, сейсмические реакции и состыкованность входных отверстий выработок, контролируются специалистами компании в натурных условиях, а затем анализируются научно-техническим персоналом с использованием кода FLAC3d, а также другого программного обеспечения, в том числе собственного. На рисунке 3 представлен пример трехмерной численной компьютерной модели, используемой для оптимизации теплового режима хранения в глинистой формации. Результаты моделирования процессов оцениваются и анализируются с учетом естественных  свойств породы и характеристик инженерных барьеров и систем хранилища; в результате дается прогноз общей ситуации на площадке. Для моделирования возможных радиационных воздействий на людей и окружающую природную среду в нормальных и аварийных условиях используется программный пакет GoldSim.

 

Рис. 3. Численная модель для расчетов: размеры и материалы

 

Проектирование систем и оборудования для хранилищ

Закон об атомной энергии, принятый правительством Германии, и соответствующие нормативные документы предусматривают, что проекты объектов захоронения РАО должны быть основаны только на полностью апробированных технологиях. Это означает, что процесс начинается с разработки концептуального проекта, затем выполняется рабочий проект систем и оборудования, потом их производство и монтаж в масштабе 1:1 с последующими итеративными испытаниями и корректировкой проекта, и лишь после этого  происходит выдача лицензии. DBE вместе с DBE TECHNOLOGY разработала и выполнила целый ряд полномасштабных опытных образцов нового технологического оборудования, которые использовались для подтверждения возможности его производства и безопасности эксплуатации на объектах захоронения РАО.

 

Рис. 4. Шахтные подъемники высокой грузоподъемности (до 85 т)

 

Например, были разработаны уникальные шахтные подъемники грузоподъемностью до 85 т (рис. 4), а также система для транспортировки упаковок с РАО и их установки на захоронение в вертикальные скважины (рис. 5).

 

Рис. 5. Испытательный стенд и опытный образец масштабом 1:1 системы транспортировки и установки РАО на захоронение

 

Авторы

Нидер-вестерманн Г.Х.

Бьюррун Э.

Боллингерфер В.