22 мая в Екатеринбурге в рамках X Регионального общественного Форума-диалога «Атомная энергия. Технологии будущего – снижение нагрузки на окружающую среду» состоялась презентация доклада ведущего специалиста отдела ГИС-технологий и математического моделирования Центра ОМСН ФГБУ «Гидроспецгеология» Александра Борисовича Петраша на тему «Оценка воздействия ЯРОО АО «УЭХК» на геологическую среду с использованием данных объектного мониторинга состояния недр (ОМСН) и математического моделирования».
ФГБУ «Гидроспецгеология» ведет объектный мониторинг состояния недр на предприятиях Госкорпорации «Росатом» с 2008 года. Основной задачей мониторинга является информационное обеспечение обоснования безопасной эксплуатации и вывода из эксплуатации ядерных и радиационно опасных объектов (ЯРОО).
В рамках работ на АО «УЭХК» ФГБУ «Гидроспецгеология» был выполнен анализ природно-техногенных условий территории предприятия, разработаны геофильтрационная и геомиграционная модели и на их основе сделана оценка воздействия хранилищ РАО АО «УЭХК» на геологическую среду.
При выполнении работ в качестве потенциальных источников воздействия на грунты, а также грунтовые и поверхностные воды рассматривались 4 пункта хранения РАО: шламовое поле, могильник №1 (в ближайшие годы будет ликвидирован), сооружение №185 и пункт хранения твердых радиоактивных отходов (ПХТРО) (рисунок 1). Данные объекты находятся на значительном расстоянии друг от друга и расположены в различных природно-техногенных условиях.
Рисунок 2. Геологическое строение района расположения АО «УЭХК»На геологической карте видно (рисунок 2), что рассматриваемые источники техногенного воздействия располагаются в районе развития интрузивного комплекса, представленного формацией габбро-диоритов. К верхней зоне интенсивной трещиноватости данных отложений приурочен основной водоносный горизонт рассматриваемой территории.
На основе данных инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий специалистами ФГБУ «Гидроспецгеология» была построена трехмерная геологическая модель. Стратификация модели принята в соответствии с гидрогеологическим разрезом территории. Модель включает в себя 4 расчетных слоя, представленных на рисунке 3.
Рисунок 3. Стратификация геофильтрационной модели и трехмерная геологическая модель участка ПХТРОНа основе геологической модели была создана геофильтрационная модель рассматриваемой территории (рисунок 4). По результатам моделирования построена сетка движения потока подземных вод, который приурочен к трещиноватым габбро-диоритам. Моделирование показало, что геофильтрационный поток направлен в северо-восточном направлении: от области питания, расположенной в предгорье, к области разгрузки – р. Нейва и Нейва-Рудянскому пруду.
Рисунок 4. Геофильтрационная модель ЯРОО АО «УЭХК»По данным объектного мониторинга состояния недр специалистами ФГБУ «Гидроспецгеология» дана характеристика зафиксированных загрязнений на рассматриваемых участках. Условным критерием наличия загрязнения послужили ПДК для питьевых вод.
На участках ПХТРО, Шламового поля и Могильника №1 обнаружено превышение в подземных водах ПДК по суммарной альфа-активности, обусловленной содержанием урана. На участке сооружения 185 зафиксировано превышение ПДК по нитратам.
На основе разработанной геофильтрационной модели создана геомиграционная модель, позволившая провести прогнозное моделирование распространения потенциального загрязнения сроком на 100 лет. Режим поступления загрязнения задан на модели в соответствии с режимом эксплуатации пунктов хранения РАО (таблица 1). Интенсивность поступления загрязнения в грунтовые воды на модели принималась постоянной с момента начала эксплуатации объекта до конца соответствующего расчётного периода.
Таблица 1. Режим работы источников загрязненияТакже на основе созданной геомиграционной модели было выполнено геомиграционное моделирование, и получены современный и прогнозный (на 2115 год) ореолы урана для участка ПХТРО (рисунок 5).
Рисунок 5. Современный и прогнозный (на 2115 год) ореолы урана на участке ПХТРОПо результатам расчетов для площадки ПХТРО было установлено, что ореол урана с концентрацией, не превышающей ПДК, локализуется в пределах границ площадки. Как показывает прогнозное моделирование, ореол стабилен и за 100 лет практически не изменяется.
Учитывая, что полученная на модели конфигурация ореола предполагает прямое поступление потенциального загрязнителя на поверхность грунтового потока, при более реалистичном сценарии, массовый расход, поступающий в подземные воды, будет значительно меньше, так как основная его часть будет сорбироваться на глинистом экране карт хранилища.
Следует отметить, что расположение скважин наблюдательной сети позволяет фиксировать динамику развития ореола.
Моделирование современного и прогнозного ореолов урана для сооружения 185 (рисунок 6) показало, что концентрации урана в ореоле не превышают ПДК. Максимальная концентрация урана в прогнозном варианте составляет 0,13 мкг/л (ПДК=15 мкг/л), что ниже ПДК на 3 порядка. Как показывает прогнозное моделирование, ореол стабилизируется в течение 100 лет.
Рисунок 6. Современный и прогнозный (на 100 лет) ореолы урана на участке сооружения 185Прогнозные (на 100 лет) ореолы урана на участке шламового поля свидетельствуют, что концентрации урана, выходящие за пределы шламового поля, не превышают ПДК (рисунок 7).
Для могильника №1 длина ореола за 100 лет возрастает до 400 м. Как видно на рисунке 7, разгрузка ореола происходит в заболоченной области, расположенной северо-восточнее участка могильника. В пределах большей части ореола, выходящей за пределы могильника, ПДК для питьевых вод по урану превышены. Прогнозное моделирование показывает, что ореолы стабилизируются в течение 100 лет. В докладе отмечалось, что на АО «УЭХК» в настоящее время разработана программа ликвидации данных объектов.
Рисунок 7. Прогнозные (на 2115 г.) ореолы урана на участках шламового поля и могильника №1По результатам проведенной работы можно сделать вывод, что максимальные прогнозные концентрации урана локализованы вблизи пунктов хранения РАО АО «УЭХК» и не превышают существующие ПДК для питьевых вод, за исключением участка могильника №1, который в ближайшие годы подлежит ликвидации.
Выполненная специалистами ФГБУ «Гидроспецгеология» работа показывает эффективность использования численного моделирования на основе данных ОМСН для получения количественной оценки воздействия ЯРОО на грунты, грунтовые и поверхностные воды и обоснования, при необходимости, реабилитационных мероприятий. С помощью моделирования можно оценить эффективность различных вариантов ликвидации либо изоляции пунктов хранения потенциально опасных отходов. Такая оценка позволяет выбрать оптимальный состав реабилитационных мероприятий (полная ликвидация захоронения, перекрытие гидроизоляционным экраном, сооружение «стены в грунте» и др.) в зависимости от поставленных целей и, соответственно, значительно сократить затраты на проведение работ.
Комментарий ведущего специалиста отдела ГИС-технологий и математического моделирования Центра ОМСН ФГБУ «Гидроспецгеология» Александра Борисовича Петраша:
Представленный на X Региональном общественном Форуме-диалоге «Атомная энергия. Технологии будущего – снижение нагрузки на окружающую среду» доклад подчеркивает актуальность проблемы воздействия ядерно и радиационно опасных объектов на геологическую среду не только для рассмотренных ЯРОО АО «УЭХК», но также и для ЯРОО других предприятий, работа которых так или иначе связана с получением или переработкой потенциально опасных видов отходов производства как радиоактивных, так и химических.
Проведение общественных мероприятий с обсуждением проблем атомной энергетики способствует лучшему пониманию рассматриваемых вопросов для неподготовленной аудитории. Данные различных видов мониторинга на радиационно опасных объектах предоставляют публичную и научно обоснованную информацию о состоянии окружающей среды на объектах «ядерного наследия». Развитие мониторинга на ЯРОО способствует повышению культуры безопасности на предприятиях атомной отрасли и предоставляет инструменты для их взаимодействия с обществом. Современные технические средства, используемые в мониторинге, позволяют прогнозировать воздействие ЯРОО на окружающую среду (в том числе и в аварийных сценариях) и принимать управленческие решения по минимизации этого воздействия.
